JP5453526B2 - 耐腐食性ｃｍｐコンディショニング工具並びにその作製および使用法 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本願は、（ｉ）「耐腐食性ＣＭＰコンディショニング工具並びにその作製および使用法（Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ＣＭＰ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｔｏｏｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ）」なる表題で２００９年６月２日に出願された米国仮特許出願第６１／１８３，２８４号、および、（ｉｉ）「化学機械平坦化パッドコンディショナーとして使用するための研摩工具（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｕｓｅ ａｓ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）」なる表題で２００９年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／２３５，９８０号明細書の、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張するものである。この両仮特許出願の内容は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。

化学機械研摩または平坦化（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｏｒ ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ：ＣＭＰ）プロセスは、半導体ウエハ、ガラス、ハードディスク基板、サファイヤウエハおよびウィンドウ、プラスチックなどを含む多様な材料上に平坦な（平面状の）表面を生成するために実施される。ＣＭＰプロセスは、通常、ポリマーパッドと、化学的および機械的作用の両者による除去プロセスを可能にする、遊離研摩粒子および他の化学添加剤を含有するスラリーとの使用を必要とする。

プロセスの間、研摩パッドは研摩残渣によって光沢を呈するようになるので、研摩パッドをコンディショニングまたはドレッシングするために、通常、コンディショナーが用いられる。ＣＭＰコンディショナーまたはＣＭＰドレッサーとしても知られるＣＭＰパッドコンディショニング用の工具は、一般的に、研摩粒子をプリフォームに固定して研摩パッドをコンディショニングし得る工具表面を生成するために、（電気メッキ、ロウ付けまたは焼結された）金属接合材を用いて製造される。いくつかの場合には、コンディショナーは、パッドの目詰まりした光沢表面をコンディショニングするだけでなく、ウエハ表面の品質に影響する可能性があるパッドの組織またはトポグラフィーをも生成できる。研摩パッドのコンディショニングが不適切であると、研摩されたウエハ表面上にマイクロスクラッチが生じる可能性があり、ディッシングが増大する。

ステンレス鋼の基板に基づくＣＭＰコンディショナーであって、ロウ付けまたは粉末金属焼結技術によって製作されるＣＭＰコンディショナーは、強い酸性のタングステン（Ｗ）または銅（Ｃｕ）のような強い腐食性環境においては、化学的な侵食を受けやすい傾向があり、コンディショナーの早すぎる不具合を生じる場合がある。例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）その他のようなロウ材成分は、接合系から溶出し、多くの場合表面および表面下のレベルに多孔質の金属接合部微細構造を形成する。その結果、表面積の増大によって腐食過程が促進される。適用されるＣＭＰスラリーにおける微量金属の含有量が高くても、ウエハが汚染される可能性が生じる。

従って、上記の腐食性の影響を低減するまたは最小化する研摩パッドコンディショニング用の工具および技術に対する必要性が存在する。

本発明のいくつかの態様は、ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具に関する。いくつかの特定の実施態様においては、工具が、互いに反対側に位置する２つの（第１および第２）作業（研削）表面を有する。一方の表面のみが研削表面である工具も用いることができる。いくつかの研摩工具は、プレートまたはホルダーと、工具の研摩部分をそのプレートに取り外し可能に連結するための適切な手段とを含む。

工具の１つ以上の部分は被膜処理される。いくつかの場合には、ＣＭＰ流体と接触するすべての金属含有表面が被膜処理される。他の場合には、例えば、すべての研削表面、非作業表面、例えば側表面または砥粒を含まない表面、プレート（このような固定具を用いる設計の場合）などを含む全工具が被膜処理される。この被膜は、フッ素化ナノコンポジット被膜、例えば炭素、ケイ素、酸素およびドープフッ素を含有するナノコンポジットとすることができる。被膜中には、水素または追加ドーパントも存在することができる。他の適切な被膜には、ポリマー、ダイヤモンドライクカーボン、フッ素化ナノコンポジット、メッキ金属その他が含まれる。一例においては、被膜は疎水性であり、他の例においては、被膜は耐腐食特性を有する。

一実施形態においては、ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具が、金属接合材によって基板に結合された砥粒と、工具の１つ以上の表面に対する被膜とを含む。いくつかの実施態様においては、砥粒は、選択された最大直径および選択されたサイズ範囲を有し、かつ、基板に対して接合材によって単一層アレイの形で接着される。この場合、砥粒が、そのアレイにおいて、各砥粒の回りの排他的領域であって、所望の砥粒の粒度の最大直径を超える最小直径を有する排他的領域を有する非一様なパターンに従って配向される、ことが特徴である。

本発明の他の態様は、ＣＭＰパッドドレッシング用の工具の製作方法に関する。

一実施形態において、ＣＭＰパッドコンディショニング用の研摩工具であって、個々の砥粒が、制御されたランダムな空間的アレイ内にそれぞれの粒体が非接触となるように配置される工具の製作方法が、（ｉ）焼成工具を形成するために砥粒を基板に結合するステップと、（ｉｉ）その工具を焼成するステップと、（ｉｉｉ）焼成工具の少なくとも１つの表面に被膜処理を施すステップとを含む。この場合、（ｉ）の工具は、次のステップを含むプロセスによって調製される。すなわち、（ａ）規定されたサイズおよび形状を有する２次元の平面領域を選択するステップと、（ｂ）その平面領域に対する所望の砥粒の粒度および濃度を選択するステップと、（ｃ）一連の２次元座標値をランダムに発生させるステップと、（ｄ）ランダムに発生させた座標値の各対を、任意の隣接する座標値の対からある最小値（ｋ）だけ異なる座標値に制限するステップと、（ｅ）選択された２次元の平面領域および選択された砥粒の粒度に対する所望の砥粒の濃度を生成するために、十分な対を有する前記制限されたランダム発生の座標値のアレイであってグラフ上の点としてプロットされたアレイを発生させるステップと、（ｆ）砥粒をそのアレイ上の各点の中心に置くステップとを含むプロセスである。

別の実施形態においては、個々の砥粒が、制御されたランダムな空間的アレイ内にそれぞれの粒体が非接触となるように配置される研摩工具の製作方法が、（ｉ）焼成工具を形成するために砥粒を基板に結合するステップと、（ｉｉ）その工具の作業表面に被膜処理を施すステップとを含む。この場合、（ｉ）の工具は、次のステップを含むプロセスによって調製される。すなわち、（ａ）規定されたサイズおよび形状を有する２次元の平面領域を選択するステップと、（ｂ）その平面領域に対する所望の砥粒の粒度および濃度を選択するステップと、（ｃ）一連の座標値の対（ｘ１、ｙ１）を、少なくとも１つの軸に沿うその座標値が数値の順序に制限されるように選択するステップであって、その場合、各値は次の値と一定量だけ異なるステップと、（ｄ）１組の選択されたｘ値および１組の選択されたｙ値を生成するために、各選択された座標値の対（ｘ１、ｙ１）を切り離すステップと、（ｅ）前記ｘ値およびｙ値の組から一連のランダムな座標値の対（ｘ、ｙ）をランダムに選択するステップであって、各対は、任意の隣接する座標値の対の座標値からある最小値（ｋ）だけ異なる座標値を有するステップと、（ｆ）選択された２次元の平面領域および選択された砥粒の粒度に対する所望の砥粒の濃度を生成するために、十分な対を有する前記ランダム選択の座標値の対のアレイであってグラフ上の点としてプロットされたアレイを発生させるステップと、（ｇ）砥粒をそのアレイ上の各点の中心に置くステップとを含むプロセスである。

さらに別の実施形態においては、ＣＭＰパッドコンディショニング用の研摩工具の製作方法が、砥粒が金属接合材によって基板に結合されたＣＭＰコンディショナーを被膜処理するステップであって、次のステップを含むプロセスによって被膜処理するステップを含む。すなわち、このプロセスは、（ａ）ＣＭＰコンディショナーを真空堆積チャンバ内に位置決めするステップと、（ｂ）炭素、ケイ素、酸素、水素およびフッ素を含有する組成物を、炭素、ケイ素、酸素、水素およびフッ素のイオン、原子またはラジカルを含むクラスターレス粒子ビームの共堆積によって、その上に堆積させるステップであって、その場合、各粒子種の平均自由行程は、その粒子源とコンディショナーの成長粒子被膜表面との間の距離を超えるステップとを含む。

さらに別の実施形態においては、ＣＭＰパッドコンディショニング用の研摩工具の製作方法が、金属接合材によって基板に結合された砥粒を含むＣＭＰコンディショナーの少なくとも１つの表面を被膜処理するステップであって、次のステップを含むプロセスによって被膜処理するステップを含む。すなわち、このプロセスは、ＣＭＰコンディショナーの少なくとも１つの表面に、フッ素ドープナノコンポジット被膜を、関連元素のイオン、原子またはラジカルのクラスターレスビームによる共堆積によって被膜処理するステップであって、その場合、各粒子種の平均自由行程が、好ましくはその粒子源と成長粒子被膜表面との間の距離を超え、かつ各ビームは明確なエネルギーの粒子を含有するステップを含む。

本発明のさらに別の態様は、ＣＭＰパッドのコンディショニング方法に関する。

一実施形態において、ＣＭＰパッドのコンディショニング方法は、ＣＭＰパッドの表面を工具によってドレッシングするステップを含み、この工具は、（ａ）金属接合材によって基板に結合された砥粒であって、選択された最大直径および選択されたサイズ範囲を有し、かつ、基板に対して接合材によって単一層アレイの形で接着される砥粒において、砥粒が、そのアレイにおいて、各砥粒の回りの排他的領域であって、所望の砥粒の粒度の最大直径を超える最小直径を有する排他的領域を有する非一様なパターンに従って配向されることを特徴とする砥粒と、（ｂ）工具の１つ以上の表面における被膜とを含む。

別の実施形態においては、ＣＭＰパッドのコンディショニング方法が、（ａ）ドレッサーをＣＭＰパッドと接触させるステップであって、このドレッサーは、金属接合材によって基板に結合された砥粒と、ドレッサーの１つ以上の表面における、炭素、ケイ素、酸素、水素およびフッ素を含有するナノコンポジット被膜とを含むステップと、（ｂ）ＣＭＰパッドの作業表面を再研摩し、それによってそのパッドをコンディショニングするステップとを含む。

さらに別の実施形態において、ＣＭＰパッドのドレッシング方法が、研摩物品をドレッシング機械に連結するステップであって、この研摩物品は、第１主表面および第１主表面と反対側の第２主表面を有する基板を含み、さらに、この研摩物品は、基板の第１主表面における第１研摩表面と、基板の第２主表面における第２研摩表面とを含み、この研摩表面の少なくとも１つは被膜処理され、さらに、この研摩物品は、第１研摩表面を露出するようにドレッシング機械に装着されるステップと、第１研摩表面を第１ＣＭＰパッドの表面に接触させて、この第１ＣＭＰパッドをコンディショニングするために第１ＣＭＰパッドを第１研摩表面に対して動かすステップと、第２研摩表面を露出するために研摩物品を逆転するステップと、第２研摩表面を第２ＣＭＰパッドの表面に接触させて、この第２ＣＭＰパッドをコンディショニングするために第２ＣＭＰパッドを第２研摩表面に対して動かすステップとを含む。

本発明は、多くの種類のＣＭＰドレッサーによって実施することが可能であり、多くの利点を有する。例えば、ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具には、好ましくは疎水性の被膜処理が施され、これによって、ＣＭＰ残渣の蓄積とトライボロジー膜の形成とが低減または最小化され、その結果、ダイヤモンドはすべての鋭い性能エッジが鈍るまで有効であるので、ドレッサーの性能を最大化または強化できる。本明細書に記述する被膜処理ＣＭＰコンディショナーは、好ましいことに、腐食および／または侵食、剥離または層間剥離に対する抵抗力が高い。使用する被膜処理のいくつかは、きわめて硬質で長寿命であり、その化学的組成を操作することによって所望のとおりに「調整」または変更することが可能であり、特定のＣＭＰ用途に対する特性の最良の組合せが得られる。

本明細書に記述するいくつかの被膜処理（例えばＦ−ＤＮＣ、以下に述べる）の不活性特質によって、ＣＭＰドレッサーが、ＷまたはＣｕのＣＭＰのような厳しいＣＭＰ用途に特によく適合したものになる。一方では、被膜そのものが、低ＰＨの金属ＣＭＰスラリーと反応しないであろうし、他方では、被膜の疎水性によって、表面下のロウ材の微細構造から合金成分が化学的に溶出するのを防止できる。従って、研摩されたウエハ表面上の金属汚染の最小化を実現できる。いくつかの実施態様においては、本明細書に開示する工具は、例えば、層間絶縁膜（Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＩＬＤ）または浅溝型素子分離（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）に見られるようなＣＭＰ環境用として特に有用である。

添付の図面において、参照記号は異なる図面を通して同じ部分を指示する。図面は必ずしもスケールどおりではなく、本発明の原理を表現することが強調されている。

研摩工具の一部分の断面図である。 Ｗ２０００スラリーに浸漬後のドレッサー表面における多孔質の金属接合部微細構造（表面および表面下のレベル）を示す走査電子顕微鏡像である。 Ｆ−ＤＮＣ被膜処理ドレッサー表面上に載る水滴を示す像である。 Ｆ−ＤＮＣ被膜処理ドレッサー表面上に載る水滴を示す像である。 １つのＦ−ＤＮＣ被膜処理ドレッサー表面に対する接触角測定結果を示す。

本発明は、一般的には、ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具と、その工具の作製法および使用法とに関する。

一実施形態において、本発明はＣＭＰパッドコンディショニング用の工具に関する。この工具は、支持部材（本明細書においては基板とも称する）に結合された砥粒と被膜とを含む。

通常、ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具に用いられる支持部材は、一般的に互いに反対向き（例えば前面および裏面）の少なくとも２つの側面または面を有する。本明細書においては、この２つの面を主表面とも呼称する。ディスク状または円筒状の形状が典型的であるが、他の形態も使用可能である。支持体の前面側および裏面側は互いにほぼ平行にすることが可能であり、そしていくつかの場合には、工具は、約０．００２インチ未満の非平坦度を有するように製作される。例えば、この工具は、約０．０１インチ未満の非平坦度、いくつかの場合には、約０．００２インチ未満の非平坦度を有することができる。

支持部材は、全体的にまたは部分的に、金属合金、ポリマー材料、あるいは、金属、金属合金および／またはポリマーの組合せから作製することが可能である。他の材料も使用できる。通常、支持部材（または基板）は、研摩処理の厳しさに耐えるのに適した材料から作製される。例えば、基板は、少なくとも２Ｅ３ＭＰａの弾性率を有する材料を用いることができる。他の実施形態においては、基板を、少なくとも約５Ｅ３ＭＰａのオーダー、少なくとも約１Ｅ４ＭＰａ、あるいはさらに少なくとも約１Ｅ５ＭＰａのような高い弾性率を有する材料から作製することができる。特定の例においては、基板の材料は、約２Ｅ３ＭＰａおよび約４Ｅ５ＭＰａの間の範囲内の弾性率を有する。

支持部材の１つ以上の表面に、複数の研摩粒子（粒体または粒）が結合される。ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具は、超研摩剤、例えば、ダイヤモンド、例えば天然または合成のもの、立方晶窒化ホウ素（ｃｕｂｉｃ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ：ＣＢＮ）、または酸化物のような他の研摩剤、例えば、アルミナ、シリカ、ホウ化物、窒化物、炭化物、例えば炭化ケイ素、炭素ベースの構造体（フラーレンのような人工の炭素ベース材料を含む）、あるいは、異なる種類の研摩剤および／または超研摩剤の組合せを用いることができる。特定の実施態様においては、ダイヤモンドの砥粒が、ステンレス鋼製の基板、例えばディスク状の基板に結合（止着）される。

砥粒は特殊な用途に適したサイズを有する。いくつかのＣＭＰコンディショナーにおいては、例えば、研摩粒子、例えばダイヤモンド粒子の少なくとも５０（重量）％が７５マイクロメートル（μｍ）未満の粒子サイズを有する。他のいくつかの例においては、研摩粒子の少なくとも約９５（重量）％が約８５μｍ未満の粒子サイズを有する。

他の実施態様においては、砥粒が、約２５０ミクロン未満の平均粒度を有する。いくつかの例においては、平均粒度が約２００ミクロン以下の、または約１００ミクロン以下の、あるいはさらに約５０ミクロン以下のような、さらに小さい砥粒を用いることができる。特定の例においては、砥粒が、約１ミクロンおよび約２５０ミクロンの間の範囲内の平均粒度、例えば約１ミクロンおよび約１００ミクロンの間の範囲内の平均粒度を有する。

一実施形態においては、砥粒が１つの側面に結合される一方、第２側面には、砥粒を含有しない金属接合材が設けられるか、あるいは、第２側面は不活性（工具製作プロセスに関して）のフィラー粒子を含む。

他の構成を用いることも可能である。例えば、「化学的平坦化パッドコンディショナーとして使用するための研摩工具（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｕｓｅ ａｓ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）」なる表題で２００９年１２月３１日に出願された米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書は、参照によってその全体が本願に組み込まれるが、この米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書は、２つ（第１および第２）の研摩表面を有する研摩物品を含むＣＭＰパッドコンディショナー（ドレッサー）として使用するための研摩工具を記述している。この工具には、研摩物品を固定具またはプレート（本明細書においてはホルダーとも呼称する）に取り外し可能に連結する連結手段が設けられる。この固定具またはプレートは、金属、金属合金、ポリマー、あるいはこれらの組合せから作製可能である。いくつかの場合には、プレートは遷移金属元素を含む。研摩工具は、第１および第２研削表面の両者は使用可能となるように、研摩工具の取り外しおよび／または逆転を簡単化する異なるタイプの係合構造を含むことができる。

例えば、ＣＭＰパッドコンディショナーとして使用する研摩工具は、プレートと、第１主表面および第１主表面と反対側の第２主表面を有する基板を含む研摩物品とを含む。ＣＭＰパッドコンディショナーは、また、第１主表面に止着される砥粒の第１層と、第２主表面に止着される砥粒の第２層と、プレートの一部分に係合して研摩物品およびプレートを取り外し可能に連結するように形成される係合構造とを含む。

他の例は、ＣＭＰパッドコンディショナーとして使用する研摩工具に関する。この研摩工具はプレートおよび研摩物品を含み、この研摩物品は、第１主表面および第１主表面と反対側の第２主表面を含む基板と、第１主表面に止着される砥粒の第１層と、第２主表面に止着される砥粒の第２層とを有する。この研摩工具は、プレートおよび研摩物品が連結機構によって取り外し可能に連結されるように形成される。

使用可能な研摩工具の断面図が図１に表現される。具体的には、研摩工具３００は、プレート３０１に取り外し可能に連結される研摩物品２５０を含む。研摩物品２５０は、第１主表面２０２と、第１主表面２０２と反対側の第２主表面２０４とを備えた基板２０１を含む。この両主表面２０２および２０４は側表面によって接合されている。研摩物品２５０は、さらに、第１主表面２０２の上に載っておりかつこれに当接する第１接合層２０３と、砥粒２２１の第１層とを含む。この砥粒２２１は、それが基板２０１に確実に固定されるように、接合層２０３の内部に包含される。また、第２主表面２０４の上に載っておりかつこれに当接する第２接合層２０５と、砥粒２２３の第２層とが図示されており、砥粒２２３は、それが基板２０１に確実に固定されるように、接合層２０５の内部に包含される。

プレート３０１は、プレート３０１の内部に延び込む凹部３０４であって研摩物品２０１を取り外し可能に連結するための空間を提供するように構成される凹部３０４を含む。プレート３０１および研摩物品３００は、連結機構３５１および３５２によって相互に取り外し可能に連結される。この連結機構３５１および３５２は、プレート３０１の相補的な連結表面２６１および２６２と係合する研摩物品２５０の係合構造２５７および２５８を含む。すなわち、プレート３０１は、砥粒を組み込んだ第１および第２作業表面を有する研摩物品２５０に取り外し可能に連結するように特殊な形に設計される特殊な形状および連結表面２６１および２６２を有する。

図示のように、研摩工具３００は、凹部３０４を有するプレート３０１を含んでおり、研摩物品２５０を、その凹部３０４内部においてプレート３０１に取り外し可能に連結することが可能である。特定の一実施形態によれば、凹部３０４は、プレート３０１の上面３３１と凹部３０４の底面３０９との間に測定される深さ３０５を有する。注目するべきは、凹部３０４の深さ３０５を、凹部３０４内部に包含される砥粒２２３の層が底面３０９から離れて位置するように、研摩物品２００の高さ３３５よりもかなり大きくすることができる点である。このような配置によって、底面３０９と砥粒２２３の第１層との間の十分な間隔の確保が簡単化され、砥粒２２３の破損、鈍化、または特性および配向の変化を避けることができる。

さらに図示されているように、研摩工具３００は、研摩物品２５０が特にプレート３０１の凹部３０４の内部に位置するように設計される。すなわち、接合層２０３および砥粒２２１の層のみがプレート３０１の上面３３１の上に延び出るように、基板２０１の上部主表面２０２を、プレート３０１の上面３３１と同一平面にすることができる。このような構成によって、コンディショニングプロセスの間の砥粒２２１の層の係合と、プレート３０１の上面３３１とドレッシング操作中のパッドとの間の適切な間隔確保が容易になる。研摩物品２５０およびプレート３０１の間のこのような方式における配向は、研摩物品２５０およびプレート３０１の間の配向の固定を簡単化する連結機構３５１および３５２によって簡単化できる。

プレートは、ＣＭＰ処理における使用に適した材料を含むことができる。例えば、プレート３０１は、基板または支持部材に使用される材料と同じ材料を含むことができる。特定の実施態様においては、プレート３０１は、少なくとも２Ｅ３ＭＰａの弾性率のような適切な機械的特性を有する材料から形成される。例えば、プレート３０１は、約２Ｅ３ＭＰａおよび約４Ｅ５ＭＰａの間の範囲内の弾性率を有する材料から作製できる。

プレート３０１として使用するためのいくつかの適切な材料には、金属、金属合金、ポリマー、およびこれらの組合せが含まれる。例えば、特定の実施形態においては、プレート３０１は、特に遷移金属元素を含む金属材料、例えば金属合金から作製される。またその代わりに、プレート３０１は、ポリマー材料を含むことが可能であり、熱可塑性材料、熱硬化性材料または樹脂材料のような耐久性ポリマーから作製される。

いくつかの実施形態においては、プレート３０１は、繰り返されるＣＭＰ処理およびドレッシング手順に耐えるように設計される。すなわち、プレート３０１は、交換する前に多くの使用回数を経ることができるような再利用可能部材として意図されている。例えば、プレート３０１は、研摩物品２５０の寿命を超える期間にわたって再利用可能であるように設計することができる。

プレート３０１は凹部３０２および３０３を含むことができる。この凹部３０２および３０３は、プレート３０１および研摩物品２５０をドレッシング操作に従って回転できるように、通常ドレッサー保持用として設計される固定具と係合するように構成される。図においては、プレート３０１が、固定具との係合用としての凹部３０２および３０３を含むように表現されているが、プレート３０１の中心を通る軸孔のような他の係合構造、あるいは、ＣＭＰパッドのコンディショニングおよびドレッシング用としてプレート３０１を研摩物品２００と共に回転し得るように適切に設計される他の構造も使用できることが認められるであろう。

研摩物品をプレートに連結するための種々の手段が使用可能である。その一例が、「化学的平坦化パッドコンディショナーとして使用するための研摩工具（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｕｓｅ ａｓ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）」なる表題で２００９年１２月３１日に出願された米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書に記述されており、この米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書は参照によってその全体が本願に組み込まれる。特徴および係合構造は、多様な結合方式、例えば、締まり嵌め結合、ラッチ、ファスナー、レバー、クランプ、チャック、あるいはこれらの組合せを含むことができる。特定の連結機構は、研摩物品２５０およびプレート３０１の間のマグネット連結装置および／または電極連結装置（例えば陽極接合）を含むことができる。

一例においては、研摩工具が、ＣＭＰ流体および研摩残渣が研摩物品２５０およびプレート３０１の間の結合部に入り込むのを低減または最小化し得るシール手段を含む。このシール手段がなければ、このようなＣＭＰ流体および研摩残渣が、引き続くドレッシング操作において他のパッドを汚染する可能性がある。シール部材は、プレート３０１、基板２０１、またはその両者に装着できる。一実施態様においては、シール部材は、基板２０１の側表面２０６の周囲に沿う方向に延びることができる。すなわち、シール部材は、（円形基板の場合は）基板２０１の側表面の全周の回りの円周方向に延びることができる。同様に、シール部材は、対応する凹部と係合し、かつ、基板２０１の側表面の周囲に沿って、特に全周に沿って延びることが可能である。一例においては、シール部材は、基板２０１の側表面に沿う凹部の内部に配備される。

別の例においては、ＣＭＰパッドコンディショナーとして使用する研摩工具が、第１主表面および第１主表面と反対側の第２主表面を有する基板と、第１主表面に止着される砥粒の第１層と、第２主表面に止着される砥粒の第２層とから作製される研摩物品を含む。プレートは、プレートおよび研摩物品を取り外し可能に連結するためのマグネットを含む。

さらに別の例においては、ＣＭＰパッドコンディショナーとして使用する研摩工具が、凹部を含むプレート、例えば金属または金属合金のプレートと、その凹部の内部に取り外し可能に連結される研摩物品とを含む。この研摩物品は、第１主表面を有する基板と、第１主表面に止着される砥粒の第１層とを含む。いくつかの例においては、砥粒の第１層は、光学的自動焦点合わせ技術によって測定される平坦度として、約０．０２ｃｍ以下の平坦度を有する。例えば、この砥粒の第１層は、約０．０１ｃｍ以下の平坦度、あるいはさらに約０．００５ｃｍ以下の平坦度を有することができる。一例においては、平坦度の測定は、点間の距離を測定する光学的自動焦点合わせ技術を用いて行われる。このような技術の一例として、ＶＩＥＷ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．社から普通に入手可能なＢｅｎｃｈｍａｒｋ ４５０（商標）がある。

さらに別の一例においては、ＣＭＰパッドコンディショナーが、第１主表面および第１主表面と反対側の第２主表面を含む基板（支持体）と、第１主表面に止着される砥粒の第１層と、第２主表面に止着される砥粒の第２層とを有する。さらに、この研摩工具は、第１主表面に対応する基板上にあって砥粒の第１層の摩耗状況を識別する第１インディシアを含むことができる。場合によっては、砥粒の第２層の摩耗状況を指示するインディシアを同様に設けることも可能である。

このようなインディシアは、砥粒の第１層および／または第２層がコンディショニング操作において使用された回数を特定すること、および／または、ユーザが使用される側面を使用されない側面に対して識別する手助けになることが可能であり、さらに、砥粒の対応する層の残存使用可能寿命を特定できる。インディシアは、例えばローマ数字のような物理的な標識またはプリントされた標識を含むことができ、砥粒２２１および２２３の当該層が使用された回数を示す。砥粒の当該層の摩耗状況を特定する異なるカラー状態をインディシアが有するようなカラーインジケータも利用可能である。特に、カラーインジケータは、インディシアのカラーが、ＣＭＰプロセスにおいて使用される特定の化学物質に繰り返し曝露されることによって変化するような種々のカラー状態を有することが可能である。インディシアは、点数、あるいは、１片の接着剤またはテープまたは砥粒の層が使用された回数、最終的には研摩層の摩耗状況を示す他の識別構造のようなユーザ実施材料とすることができる。

「化学的平坦化パッドコンディショナーとして使用するための研摩工具（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｕｓｅ ａｓ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）」なる表題で２００９年１２月３１日に出願された米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書は、参照によってその全体が本願に組み込まれるが、この米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書に開示されるような研摩物品は種々の方法によって調製可能である。例えば、米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書に記述されるように、研摩物品の形成方法は、基板の第１主表面の上に第１接合層の材料を載置するステップと、その第１接合層材料の内部に砥粒の第１層を置くステップとを含む。この場合、基板は、基板をプレートに取り外し可能に連結するように構成される係合構造を含む。この方法は、さらに、基板の第２主表面であって第１主表面と反対側の第２主表面の上に第２接合層の材料を載置するステップと、その第２接合層材料の内部に砥粒の第２層を置くステップと、第１主表面上の砥粒の第１層によって規定される第１研摩表面、および第２主表面上の砥粒の第２層によって規定される第２研摩表面を含むＣＭＰパッドコンディショナーを形成するステップとを含む。

第２接合層の材料の載置は、第１主表面の上への第１接合層の材料の載置に類似の、あるいはそれと同じプロセスを含むことができる。特定のプロセスにおいては、第２接合層の載置は、完成した第１接合層材料および砥粒の第１層がいかなる表面とも接触しないように基板を懸架することを含むことができる。第２接合層形成の間の基板の懸架によって、砥粒の第１層の配置および配向における変化、あるいはさらに、砥粒の第１層の鈍化が回避される。基板の懸架は、機械的手段、圧力手段などによって行うことができる。

両側に研削表面を含む配置は、支持部材の反対側の両面に、同じまたは異なる研摩材料および／または粒度を含むことが可能である。すなわち、第２研削面における砥粒は、第１面における砥粒と同じ種類の材料および同じ平均粒度を含む同じものとすることができるが、特定の実施形態においては、第２層の砥粒を、砥粒の第１層に使用する砥粒とは異なるものにすることができる。第１主表面および第２主表面の間において異なる砥粒を使用すると、異なるドレッシング操作を実行できる研摩物品の形成が容易になる。例えば、第２層の砥粒は第１層の砥粒とは異なる種類の材料を含むことができる。いくつかの設計においては、第２層の砥粒が、同じＣＭＰパッドまたは異なるタイプのＣＭＰパッドのいずれかに対する異なるドレッシング操作を完遂するために異なる平均粒度を有することができる。

研摩粒子を、支持部材の少なくとも１つの側面、通常作業面、あるいは両側面（上記のように互いに反対側）に結合または止着するのに使用し得る方策には、例えば、ロウ付け、電気メッキ、または焼結（例えば粉末金属技術による）が含まれる。他のタイプの接合材料としては、例えば有機樹脂またはガラス質接合剤が含まれる。支持部材の反対側の研削面に砥粒を止着するのに用いる結合手段は、同じものまたは異なるものとすることができる。

一例においては、砥粒をロウ付け合金によるロウ付けによって結合させる。例えば、ロウ付け層、例えばロウ付け膜を、支持部材の片側の面または両側面に接合できる。続いて、研摩粒子を、例えば、グリーン部分を形成するようにロウ材層の上に配置することによって装着する。グリーン部分を焼成すると、ロウ材層が溶融し、引き続いて冷却すると、研摩粒子がロウ付け合金によって支持部材に化学的に接合される。ダイヤモンドのような砥粒を、基板、例えば鋼製プリフォームに結合するのに通常用いる金属接合材の化学組成は、例えば、Ｗａｌｌ Ｃｏｌｍｏｎｏｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、Ｍａｄｉｓｏｎ Ｈｅｉｇｈｔｓ、ミシガン州から市販されているＮｉｃｒｏｂｒａｚ（登録商標）ＬＭ（ＢＮｉ−２）ロウ材のように元素Ｎｉのメッキまたはロウ材を含むものが多い。本明細書に記述する配置に使用するロウ材膜の多くは、少なくとも約２重量％のクロム含有量を有するニッケル合金を含む。

ロウ付け膜は、ある厚さ、すなわち例えば、使用する研摩粒子の最小粒子サイズの約１％および約６０％の間の厚さを有することができ、例えば、ロウ材テープ、ロウ材箔、穿孔付きロウ材テープ、または穿孔付きロウ材箔とすることができる。例えば、穿孔加工された箔によって、ロウ材層の上に研摩粒子を配置するステップは、例えば、ロウ材のすべての層に接着剤を塗布するステップと、複数の開口を有する載置箔またはテープを各接着剤層の上に配置するステップと、研摩粒子をその開口を通して接着剤と接触させるステップとを含む。

一実施態様において、支持部材はステンレス鋼のディスクであり、ロウ付け膜はロウ付け箔であり、研摩粒子はダイヤモンドである。１つの場合には、少なくとも約５０（重量）％のダイヤモンドが、独立に約６５マイクロメートルおよび約７５マイクロメートルの間の粒子サイズを有する。

研摩粒子を配置するステップは、例えば、ロウ付け膜の少なくとも一部分内またはその上の複数の開口に研摩粒子を装着するステップを含むことができるが、この場合、各開口は、１つの研摩粒子を受け入れるように構成される。ロウ付け膜の少なくとも一部分内またはその上の複数の開口に研摩粒子を装着するステップは、例えば、ロウ付け膜の少なくとも一部分に接着剤の層を塗布するステップと、複数の開口の少なくとも一部分を含む載置ガイドを接着剤層の上に配置するステップと、研摩粒子をその開口を通して接着剤と接触させるステップとを含むことができる。別の方策においては、研摩粒子を配置するステップが、例えば、ロウ付け膜の少なくとも一部分に接着剤を塗布するステップと、研摩粒子をその接着剤の上にランダムに分布させるステップとを含むことができる。

コンディショニング工具には、使用した際に所望のパッドコンディショニングを実現する特定の表面トポグラフィーを設けることができ、ＣＭＰコンディショナーは、いくつかの形態を有するように製作可能である。砥粒は、例えば、１つ以上のパターンの形で配置することができ、同様に、パターンは１つ以上のサブパターンを含むことができる。

各パターンは、境界、従ってパターンの形状を規定するオブジェクトを有することができる。種々のパターン形状を用いることが可能である。いくつかの場合には、パターンの形状は、支持部材の側面の形状に類似するように調整される（例えば支持部材が円形側面を有する場合、パターンは円形形状を有する）。

利用可能なパターンの例には、面心立方パターン、立方晶パターン、六方晶パターン、斜方晶パターン、スパイラルパターン、ランダムパターン、およびこれらのパターンの組合せが含まれる。例えば、六方晶パターンは、パターンの境界を規定しない各オブジェクトが、それを等距離に囲繞する６個のオブジェクトを有するようなオブジェクト配置のことを言う。１つ以上のサブパターンと１つ以上のランダムパターンとを組み合わせて、混合パターンを形成することができる。（例えば、粒体が基板上にランダムに分布される）ランダムな砥粒パターンも使用できる。このようなパターンは、擬似ランダムパターンと、カオス的パターンまたはフラクタルパターンとを含むことができる。

２つの作業（研削）表面を有する工具においては、パターンを、片面だけまたは両面に設けることができる。

一例において、研摩工具は、第１主表面および第１主表面と反対側の第２主表面を有する基板から作製されるＣＭＰパッドコンディショナーを含む。この場合、第１主表面は、第１組の突起の上部部分によって画定される第１の上部表面を含む研摩組織を有し、この第１組の突起は、第１組の突起を分離する第１組の溝によって画定される低部表面から延び出ている。また、第２主表面は、第２組の突起の上部部分によって画定される第２の上部表面を含む研摩組織を有し、この第２組の突起は、第２組の突起を分離する第２組の溝によって画定される低部表面から延び出ている。２つの研削表面を用いる構成は、それぞれの表面上の溝および突起の組を形成するために、同じパターンまたは異なるパターンを用いることができる。

従来、ダイヤモンド粒体は、一般的にランダム分布またはパターン化分布のいずれかにおいてコンディショナーの表面に配置されてきた。規則的なパターン化アレイを有するコンディショナーは、デカルト座標におけるダイヤモンドの固有の周期性を有する可能性があり、これは、パッドに好ましくない規則性をインプリントすることがある。一方、真のランダムアレイは、ダイヤモンドなしの領域を生じる傾向を有する。この欠点を克服するため、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ａｂｒａｓｉｖｅｓ，Ｉｎｃ．社によって、自己回避型ランダム分布（ｓｅｌｆ−ａｖｏｉｄｉｎｇ ｒａｎｄｏｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ：ＳＡＲＤ（商標））が開発された。一般的に、ＳＡＲＤ（商標）アレイは、繰り返しパターンがないように、かつまたダイヤモンドなしの領域がないように設計することが可能である。さらに、各ＳＡＲＤ（商標）コンディショナーは、各ダイヤモンドの位置が正確に複製されるように製造可能であり、プロセスの安定性、ロット間の整合性、およびウエハの均質性の点に関して優れた研摩性能を提供する。「化学的平坦化パッドコンディショナーとして使用するための研摩工具（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｕｓｅ ａｓ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）」なる表題で２００９年１２月３１日に出願された米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書は、参照によってその全体が本願に組み込まれるが、この米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書に記述されるような工具においては、片面または両面の研削表面を生成するために、ＳＡＲＤ（商標）技術を利用できる。

ＳＡＲＤ（商標）パターンに従って形成されるＣＭＰコンディショニング工具が、例えば、２００９年３月２４日にＲｉｃｈａｒｄ Ｗ．Ｊ．Ｈａｌｌらに対して付与された米国特許第７，５０７，２６７号明細書に記述されている。この明細書の教示内容は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。

好ましい態様において、ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具は、砥粒と接合材と基板とを含み、砥粒は、選択された最大径および選択されたサイズ範囲を有すると共に、単一層アレイの形で接合材により基板に接着される。この場合、（ａ）砥粒が、そのアレイにおいて、各砥粒の回りの排他的領域を有する非一様なパターンに従って配向され、かつ、（ｂ）各排他的領域は、所望の砥粒の粒度の最大半径を超える最小半径を有する、ことが特徴である。

各砥粒の回りの選択された排他的領域を有する研摩工具の製作方法は、次のステップ、すなわち、（ａ）規定されたサイズおよび形状を有する２次元の平面領域を選択するステップと、（ｂ）その平面領域に対する所望の砥粒の粒度および濃度を選択するステップと、（ｃ）一連の２次元座標値をランダムに発生させるステップと、（ｄ）ランダムに発生させた座標値の各対を、任意の隣接する座標値の対からある最小値（ｋ）だけ異なる座標値に制限するステップと、（ｅ）選択された２次元の平面領域および選択された砥粒の粒度に対する所望の砥粒の濃度を生成するために、十分な対を有する前記制限されたランダム発生の座標値のアレイであってグラフ上の点としてプロットされたアレイを発生させるステップと、砥粒をそのアレイ上の各点の中心に置くステップとを含む。

各砥粒の回りの選択された排他的領域を有する研摩工具の別の製作方法は、次のステップ、すなわち、（ａ）規定されたサイズおよび形状を有する２次元の平面領域を選択するステップと、（ｂ）その平面領域に対する所望の砥粒の粒度および濃度を選択するステップと、（ｃ）一連の座標値の対（ｘ_１、ｙ_１）を、少なくとも１つの軸に沿うその座標値が数値の順序に制限されるように選択するステップであって、その場合、各値は次の値と一定量だけ異なるステップと、（ｄ）１組の選択されたｘ値および１組の選択されたｙ値を生成するために、各選択された座標値の対（ｘ_１、ｙ_１）を切り離すステップと、（ｅ）前記ｘ値およびｙ値の組から一連のランダムな座標値の対（ｘ、ｙ）をランダムに選択するステップであって、各対は、任意の隣接する座標値の対の座標値からある最小値（ｋ）だけ異なる座標値を有するステップと、（ｆ）選択された２次元の平面領域および選択された砥粒の粒度に対する所望の砥粒の濃度を生成するために、十分な対を有する前記ランダム選択の座標値の対のアレイであってグラフ上の点としてプロットされたアレイを発生させるステップと、（ｇ）砥粒をそのアレイ上の各点の中心に置くステップとを含む。

所望の粒子間間隔は、例えば、対応する開口間間隔を備えた複数の開口を有する砥粒載置ガイドを用いて実現できる。いくつかの場合には、特定のパターンをロウ付け膜の中に組み込むことが可能である。例えば、ロウ付け膜（例えば箔）に、所望のパターンの複数の開口または穿孔を設けることができる。好ましい実施態様においては、各穿孔は、焼成後に砥粒が開口のパターンにほぼ類似の砥粒パターンを形成するように、単一の研摩粒子を保持するサイズのものとされる。穿孔は、さらに、ロウ付けの間の揮発接着剤の脱気を可能にし、それによって、ロウ付け膜の持ち上がりを抑える。

工具は、約４０００個研摩粒子／平方インチ（６２０個研摩粒子／平方センチメートルまたはｃｍ^２）より多い研摩粒子濃度と、研摩粒子が他の研摩粒子と接触することが実質的にない（例えば、５容積％未満の研摩粒子が他の研摩粒子と接触する）ような粒子間間隔とを有する。いくつかの場合においては、研摩粒子濃度は約１００００個研摩粒子／平方インチ（１５５０個研摩粒子／ｃｍ^２）より大きい。

他のタイプのＣＭＰパッドドレッサーを利用することが可能である。例えば、適切なＣＭＰドレッシング工具が、２００８年１１月６日に公開された「化学機械平坦化用のコンディショニング工具および技術（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｔｏｏｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）」なる表題の米国特許出願公開第２００８／０２７１３８４号明細書、および、２００９年２月２６日に公開された「次世代酸化物／金属ＣＭＰ用のＣＭＰコンディショナーの最適設計（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ＣＭＰ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｏｘｉｄｅ／Ｍｅｔａｌ ＣＭＰ）」なる表題の、Ｈｗａｎｇらに関わる米国特許出願公開第２００９／００５３９８０号明細書に記述されている。この米国特許出願公開第２００８／０２７１３８４号明細書および同第２００９／００５３９８０号明細書の教示内容は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。

一実施態様において、ＣＭＰパッドコンディショニング用の工具は、砥粒と接合材と基板とを含む。砥粒は、接合材（例えばロウ材テープまたはロウ材箔）によって単一層アレイの形で基板に接着される。砥粒は、粒体サイズ、粒体分布、粒体形状、粒体濃度、および粒体の突出高さ分布に関して最適化され、それによって、所望のＣＭＰパッド組織を実現できる。砥粒は、例えば、そのアレイにおいて、各砥粒の回りの排他的領域であって、所望の砥粒の粒度の最大半径を超える最小半径を有する排他的領域を有する非一様なパターンに従って配向可能である。１つの特定の場合においては、少なくとも５０（重量）％の砥粒が、独立に約７５マイクロメートル未満の粒子サイズを有する。別の特定の例においては、所望のＣＭＰパッド組織が１．８ミクロンまたはマイクロメートル（μｍ）未満の表面仕上げ度Ｒａである。さらに別の特定の場合には、砥粒を基板に接着する接合材が、ロウ材テープまたはロウ材箔のいずれかである。さらに別の特定の場合には、工具によってもたらされる所望のＣＭＰパッド組織が、研摩剤の集塊化に対する抵抗力を有し、それによって、パッドによって処理されるウエハ上のディッシングが低減される。

ＣＭＰパッドコンディショニング用の研摩工具は被膜をも含む。この被膜は、ロウ付け、焼結または電気メッキされた１つ以上のＣＭＰドレッサー表面に設けることができる。被膜処理は、例えば、ドレッサーまたはコンディショナーの作業表面に、そして場合によっては他の表面にも施される。単一の作業表面を有する工具においては、研削面および反対側の非研削面の両者を被膜処理できる。例えば、「化学的平坦化パッドコンディショナーとして使用するための研摩工具（Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｕｓｅ ａｓ ａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）」なる表題で２００９年１２月３１日に出願された米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書は、参照によってその全体が本願に組み込まれるが、この米国特許出願第１２／６５１，３２６号明細書に記述されるような工具は、研削表面の片側または両面を被膜処理することが可能である。別の実施態様においては、プレート（ホルダー）も部分的にまたは全体的に被膜処理される。いくつかの場合には、本明細書に記載するようなプレートを用いる場合はそれを含めて、全工具が被膜処理される。他の場合には、ＣＭＰスラリーと接触するすべての金属含有表面が被膜処理される。ＣＭＰパッドコンディショニング工具の異なる部分に対して、同じ、または異なる種類の被膜処理を施すことができる。

被膜は、耐腐食性および／または他の特性、例えば、疎水性、硬度、被膜処理される表面への良好な接着性、侵食、層間剥離または剥離に対する抵抗力などを提供することが望ましい。腐食は、一般的に、金属および合金の環境との反応による電気化学的劣化に関係しており、この劣化は酸または塩基の存在によって加速される場合が多い。一般に、金属または合金の腐食性は、活性系列におけるその位置に左右される。腐食生成物は、多くの場合、金属酸化物または金属ハロゲン化物の形態を取る。ＣＭＰ適用の特定の状況においては、腐食は、腐食性溶液、この場合使用する化学スラリーへの金属または合金成分の溶解にも関係する。この溶解は、使用される金属／合金成分の間の電気化学的電位差によって誘発される。例えば、ロウ材合金におけるＮｉおよびＮｉＳｉ_２相は、ＣｕまたはＷのいずれかのスラリーにおいて異なる作用をなす。すなわち、一般的にＮｉ相がＮｉＳｉ_２よりも先に溶出する。ＣＭＰ用途における腐食現象の典型的な結果には、通常表面および表面下のレベルの両者に生起する、図２に示すような多孔質の金属接合部微細構造が含まれる。

いくつかの種類の被膜処理を用いることができる。この例として、有機／ポリマー／フッ素樹脂、例えばパリレン、ダイヤモンドライクカーボン被膜（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ：ＤＬＣ）、ダイヤモンドライクナノコンポジット被膜（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇ：ＤＮＣ）、フッ素化ナノコンポジット被膜、およびその他、例えばメッキ被膜、例えばＣｒ、Ｎｉ、Ｐｄなどが含まれるがこれに限定されない。

例えばパリレンのようなポリマーに基づく有機被膜は一般的に疎水性であるが、耐摩耗性が低いという特徴を有する場合が多い。侵食性のＣＭＰ用途であって、軟質の被膜が、例えば不十分な被膜接着のために摩耗または剥離する可能性があるような場合においては特にそうである。

例えばダイヤモンドの作業表面を有する場合がそうであるが、侵食性の強い研摩を行う場合は、全ＣＭＰプロセスを通して、接合部面積の残りの部分は保護されたままに残るものの、摩耗したダイヤモンド片が作用し続ける可能性がある。

ダイヤモンドライクナノコンポジット被膜は、例えば、１９９４年１０月４日にＤｏｒｆｍａｎらに付与された「ダイヤモンドライクナノコンポジットまたはドープダイヤモンドライクナノコンポジット膜の形成方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｏｒ Ｄｏｐｅｄ−Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｆｉｌｍｓ）」なる表題の米国特許第５，３５２，４９３号明細書に記述されている。この米国特許第５，３５２，４９３号明細書の教示内容は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。このような被膜は、通常、非晶質材料であり、水素によって安定化された優勢ｓｐ３結合炭素のランダムネットワークと、酸素によって安定化されたガラス状ケイ素と、周期律表の１〜７ｂおよび８族からの元素のランダムネットワークとが相互貫入していることを特徴としている。例えば、２００８年８月１４日に公開された「ダイヤモンドライクカーボン層の層化構造を含む被膜（Ｃｏａｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒｓ）」なる表題の、Ｊａｃｑｕｅｔらに関わる米国特許出願公開第２００８／０１９３６４９Ａ１号明細書に記述されているような層化構造も用いることができる。この米国特許出願公開第２００８／０１９３６４９Ａ１号明細書の教示内容は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。

標準的なＤＬＣ被膜は、通常、（使用可能な他の金属被膜と同様に）親水性である。いくつかの用途においては、ＤＬＣ膜は高い固有応力を有する可能性があり、その結果、ピンホールまたは全体的な多孔性を生じることがある。この現象は、特にいくつかのＣＭＰスラリー環境においては化学的腐食または溶出をもたらす可能性がある。さらに、親水性の表面は、ＣＭＰ適用の間ドレッサー表面における蓄積を促進する可能性があり、これは、（残渣粒子がドレッサー表面から脱離すると）ドレッサー寿命の低減と欠陥増大の可能性とを招来する。

このため、本発明のいくつかの態様においては、ＣＭＰコンディショナーは疎水性の被膜を有する。別の態様においては、被膜は、硬質であり、および／または基板表面に良好に接着し、従って、摩耗および／または剥離に対する抵抗力を有する。不活性な被膜、例えばｐＨに対しておよび／または化学的に敏感でない被膜も好ましい。

特定の実施形態においては、被膜はフッ素ドープされたナノコンポジットであり、本明細書では、これをフッ素化ナノコンポジットまたはＦ−ＤＮＣ被膜とも呼称する。このような被膜は、ドープされたＦを系内に含むＣ、ＳｉおよびＯのナノコンポジットであり、フッ素ドープダイヤモンドライクナノコンポジット組成物と考えることができる。

一実施態様において、被膜は、炭素、ケイ素、酸素、水素およびフッ素を含有するダイヤモンドライク組成物を含む。フッ素ドープダイヤモンドライク被膜は、例えば、２００２年１０月２２日にＢｒａｙらに付与された米国特許第６，４６８，６４２号明細書に記述されている。この米国特許第６，４６８，６４２号明細書の教示内容は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。

理論によって束縛されることを願うわけではないが、いくつかの適用例においては、被膜組成物は、水素原子によって化学的に安定化された炭素ネットワーク、および、酸素原子によって安定化された非晶質構造をもたらすガラス状ケイ素のネットワークであり、この場合、フッ素が実質的に組み込まれて、水素またはケイ素のいずれかの一部分を置換していると信じられている。本明細書において用いる「非晶質」という用語は、固体状態における原子のランダムな構造または配置であって、長い範囲の規則的な秩序をもたらさず、かつ、結晶性または粒状性を欠いている原子の構造または配置のことを言う。また、クラスターは、構造の非晶質特性を破壊する可能性があり、劣化の活性中心として作用することがあるとも信じられているので、好ましい被膜は、約１０オングストロームより大きいクラスターまたは秩序を含まない。

場合によっては、被膜は、１つ以上の他のドーパントを含むことが可能であり、このような被膜を本明細書においては、フッ素ドーパントＤＮＣ被膜と呼称する。通常、追加ドーパントは、被膜の特性を適合させるあるいは調整するために添加できる。例えば、ドーパントは、耐腐食性増進用として、あるいは被膜処理されるドレッサー表面への接着性を強化するように選択できる。ドーパントの性質および／またはドーパントの濃度は、被膜全体にわたって、例えば層化された構成において変化させることが可能である。

追加ドーパントは、遷移金属と、周期律表のＩｂ〜ＶＩＩｂおよびＶＩＩＩ族の非金属との任意の１つまたはそれらの組合せとすることができる。ドーパントの例として、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎ、Ａｇ、Ａｕが含まれる。ドーパントとして使用し得るいくつかの化合物として、ＴｉＮ、ＢＮ、ＡｌＮ、ＺｒＮおよびＣｒＮが含まれる。他のドーパントを用いてもよい。さらに、ケイ素および酸素原子も、他の元素および／または化合物を含むドーパントネットワークにおいて使用することができる。

いかなる特定の解釈にも拘ることを望むわけではないが、追加ドーパントは、ナノ細孔ネットワークをランダムに充満し、結果的には、特定のドーパント濃度において、５０原子％のような高い濃度においてさえも、クラスターまたは微細結晶粒なしの追加ネットワークを形成する。約１０原子％未満の濃度においては、ドーパントは、ダイヤモンドライクマトリックスのナノ細孔内に分離した原子として分布される。この擬似ランダム構造におけるドーパント原子間の平均距離はドーパントの濃度によって制御できる。ドーパント元素または化合物の相対濃度が約２０〜２５原子％に達すると、ドーパントは、フッ素ドープナノコンポジット被膜における第３のネットワークを形成する。

多くの場合、Ｆ−ＤＮＣまたはフッ素ドーパントＤＮＣ被膜の炭素含有量は、被膜の約４０原子％より多く、例えば、約４０〜約９８原子％、さらに好ましくは約５０〜約９８原子％である。このような被膜は、理論的には全く水素なしで調製し得るが、水素含有量が、少なくとも約１原子％、炭素濃度の約４０原子％までであることが望ましい。

Ｆ−ＤＮＣまたはフッ素ドーパントＤＮＣ被膜のフッ素含有量は、少なくとも約１原子％、炭素濃度の約４０原子％までとすることが可能である。使用するフッ素含有量は、例えば特定のＣＭＰ用途に応じて変化させることができる。例えば、使用するフッ素量を、疎水性の特性をもたらすには十分なほど高いが、所望の用途において柔軟すぎる被膜を生成するほどには高くないように選択することが可能である。フッ素量は、０原子容％を僅かに超えたばかり（例えば０．５原子容％）から約３０原子容％までの範囲内、さらに好ましくは約１原子容％〜約２０原子容％の範囲内にすることができる。

Ｆ−ＤＮＣ被膜の密度は、例えば、約１．８〜約２．１ｇ／ｃｍ^３の範囲内に変化できる。空間の残りの部分は、約０．２８〜約０．３５ｎｍの間の直径を有するナノ細孔のランダムネットワークによって占めることが可能である。ナノ細孔のネットワークは、クラスターまたはミクロ細孔を形成しないことが望ましい。いくつかの場合には、被膜は、Ｃ−Ｆ／Ｈネットワークと、ガラス状のＳｉ−Ｏネットワークと、場合によって追加ドーパントのネットワークとを含むことができる。異なるネットワークのランダムな相互貫入が、被膜に見られるあらゆる方向の構造の一様な強度をもたらすと信じられている。被膜構造は、例えば、約８０オングストローム（８ｎｍ）の大きさの厚さ全体を通して、ミクロ細孔を含まないことが望ましい。

被膜の厚さには、既存技術のように理論的な上限または下限はなく、利用可能な機器によって、原子スケールのコンポジット被膜が可能である。通常、被膜は、特定のＣＭＰ用途に適した厚さ、例えば、約０．１μｍ〜約５μｍの範囲内の厚さで被膜処理される。被膜は、ドレッサーの作業表面における早過ぎる侵食に耐えるに十分なほど厚く、しかし、欠陥、亀裂、層間剥離などを抑制するのに十分なほど薄いことが望ましい。特定の実施態様においては、ＣＭＰパッドドレッシング用の工具は、約０．５μｍ〜約３μｍの範囲内の厚さの被膜を有する。

被膜は、単一層または多層として堆積させることが可能である。例えば、フッ素ＤＮＣ被膜は、（追加ドーパントを含有する）フッ素ドープＤＮＣによって層形成することができる。１つの層から他の層に特性を変化させることは、化学組成を変化させることに加えて、堆積条件、例えば、温度、圧力および／または他のパラメータを変化させることによっても実現できる。

被膜の組成、厚さおよび／または他の特性は、１つの表面から他の表面に変えることができ、あるいは、被膜処理される全表面に対して実質的に均質にすることも可能である。

被膜処理は、例えば、ＣＭＰパッドコンディショニング用の焼成されたままの工具の上に、すなわち、砥粒が支持体の少なくとも１つの側面に結合された例えば上記のドレッサーの１つの上に、任意の適切な方法によって行うことができる。適切な技術として、物理蒸着法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）、化学蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）、電着法、その他が含まれる。

種々の工具表面を、同時にあるいは順番に被膜処理することが可能である。任意の個数の真空チャンバ構成、有機ケイ素および他の前駆体、前駆体の取り扱い、前駆体の装入、並びに種々の堆積方法を、例えば当分野で知られているように用いることができる。被膜の形成に使用可能な適切な材料、機器および方法の例が、２００２年１０月２２日にＢｒａｙらに付与され、Ｎ．Ｖ．Ｂｅｋａｅｒｔ Ｓ．Ａ．に譲渡された「フッ素ドープダイヤモンドライク被膜（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−Ｄｏｐｅｄ Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃｏａｔｉｎｇｓ）」なる表題の米国特許第６，４６８，６４２号明細書に記述されている。この米国特許第６，４６８，６４２４号明細書の教示内容は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。

一実施形態において、ＣＭＰコンディショナーの作製方法が、（焼成されたままの）ＣＭＰコンディショナーを真空堆積チャンバ内に位置決めするステップと、炭素、ケイ素、酸素、水素およびフッ素を含有するダイヤモンドライク組成物を、炭素、ケイ素、酸素、水素およびフッ素のイオン、原子またはラジカルを含むクラスターレス粒子ビームの共堆積によって、その上に堆積させるステップとを含む。その場合、各粒子種の平均自由行程は、その粒子源とコンディショナーの成長粒子被膜表面との間の距離を超えている。

別の実施形態においては、フッ素ドープダイヤモンドライク被膜を、関連元素のイオン、原子またはラジカルのクラスターレスビームによる共堆積によって、ＣＭＰコンディショナーの１つ以上の表面に被膜処理することが可能である。この場合、各粒子種の平均自由行程は、その粒子源と成長粒子被膜表面との間の距離を超えており、かつ各ビームは明確なエネルギーの粒子を含有することが望ましい。

堆積に先立って、工具またはその特定の表面を、ドレッサー表面を汚染するあらゆる有機または無機不純物を除去するために清浄化することが可能である。使用し得る適切な清浄化プロセスには、例えば、超音波および／またはプラズマ法、あるいは当分野で知られる他の適切な技術が含まれる。

いくつかの場合には、清浄化は堆積と統合される。例えば、真空チャンバ内にすでに存在しているＣＭＰドレッサーの清浄化を効果的に行うために、最初にアルゴンプラズマを発生させることが可能であり、続いて、被膜を形成する前駆体が導入される。

他の場合には、全プロセスを空気対空気システムにおいて実行できる。このような空気対空気システムは、清浄化と、部品、例えば焼成されたままのＣＭＰドレッサーの堆積チャンバへの輸送と、その部品の基板ホルダー上への機械化／ロボティック搭載とを含むことができる。続いて、基板ホルダーのロードロックチャンバ内への搬入、さらに堆積チャンバ内への搬入が続き、そして基板上、この場合ＣＭＰドレッサーコンディショニング用の工具の上に被膜処理が行われる。被膜処置後に、基板ホルダーを堆積チャンバからロードロックチャンバ内に取り出すことができ、続いて大気中に搬出する。工具は、ホルダー上に装着されている間、つまり基板ホルダー上にある間、他の例においては処理中に、例えば振動によって、回転、傾斜、あるいは他の状態に配向させ、操作することができる。

好ましい被膜、例えばＦ−ＤＮＣおよびフッ素ドーパントＤＮＣ被膜は、ＣＭＰドレッサーによく接着し、ＣＭＰドレッサーの表面と被膜との間に中間層を用いることなく、直接的に被膜処理することが可能である。使用において、この被膜は剥離または層間剥離に対して抵抗力を有する。好ましい被膜、例えばＦ−ＤＮＣまたはフッ素ドーパントＤＮＣ被膜は、腐食性の多くのＣＭＰ環境に対して非反応性であるだけでなく、腐食物質と保護されるドレッサー表面との間の接触を防止する遮蔽としても作用すると信じられている。

使用される被膜、例えばＦ−ＤＮＣは、ドレッサー表面に疎水性を付与する点が好ましい。水をはじく性質のＣＭＰコンディショナーの表面を図３に示す。Ｆ−ＤＮＣ被膜処理されたドレッサー表面上に載る水滴を示す画像を図４に示す。

疎水性のドレッサー表面はＣＭＰ残渣の蓄積および／またはトライボロジー膜の形成を低減または最小化する傾向を有しており、その結果、ダイヤモンドはすべての鋭い性能エッジが鈍るまで有効であるので、ドレッサーの性能が最大化または強化される。

多くの例において、被膜は、例えば１０５°以上の高い水接触角を有する。特定の場合には、水接触角は約９０°〜約１２０°の範囲内とすることができる。

好ましい被膜、例えばＦ−ＤＮＣおよびフッ素ドーパントＤＮＣ被膜は、さらに、硬度および耐久性を有する。フッ素ドープダイヤモンドライク被膜、特に金属ドープ被膜は、高い微小硬度と弾性とを兼備している。すなわち、本発明のフッ素ドープダイヤモンドライク被膜の微小硬度は、約５〜約３２ＧＰａの範囲内、例えば約１５ＧＰａである。

理論によって束縛されることを願うわけではないが、Ｆ−ＤＮＣおよびフッ素ドープＤＮＣ被膜に見られる低い固有応力が耐腐食性に寄与していると信じられている。例えば、この低い応力によって被膜に細孔がなくなり、従って化学的な侵食および浸透に対する抵抗力が生じる。また、酸素によって安定化されたガラス状ケイ素の存在が、高温におけるグラファイト性炭素の成長の防止と、金属含有被膜における金属クラスターの形成の防止と、被膜内の内部応力の低減とに役立っており、それによって、ＣＭＰドレッサー表面への接着が強化される。その結果、被膜を、優れた耐侵食性を有する厚い層として形成することが可能になる。

運転の間、本明細書に記述する被膜処理研摩工具を、ＣＭＰパッドをドレッシングおよび／または再研摩するために用いることができる。一例において、ＣＭＰパッドのコンディショニング方法は、工具によってＣＭＰパッドの表面をドレッシングするステップを含み、この工具は、（ａ）金属接合材によって基板に結合された砥粒と、（ｂ）工具の１つ以上の表面における被膜とを含み、前記砥粒は、選択された最大直径および選択されたサイズ範囲を有し、かつ、基板に対して接合材によって単一層アレイの形で接着され、さらに次の特徴、すなわち、砥粒が、そのアレイにおいて、各砥粒の回りの排他的領域であって、所望の砥粒の粒度の最大直径を超える最小直径を有する排他的領域を有する非一様なパターンに従って配向されるという特徴を有する。

別の例においては、ＣＭＰパッドのコンディショニング方法が、ドレッサーをＣＭＰパッドと接触させるステップであって、このドレッサーは、金属接合材によって基板に結合された砥粒と、ドレッサーの１つ以上の表面における、炭素、ケイ素、酸素、水素およびフッ素を含有するナノコンポジット被膜とを含むステップと、ＣＭＰパッドの作業表面を再研摩し、それによってそのパッドをコンディショニングするステップとを含む。

さらに別の例において、ＣＭＰパッドのドレッシング方法が、研摩物品をドレッシング機械に連結するステップであって、この研摩物品は、第１主表面および第１主表面と反対側の第２主表面を有する基板を含み、さらに、この研摩物品は、基板の第１主表面における第１研摩表面と、基板の第２主表面における第２研摩表面とを含み、この研摩表面の少なくとも１つは被膜処理され、さらに、この研摩物品は、第１研摩表面を露出するようにドレッシング機械に装着されるステップと、第１研摩表面を第１ＣＭＰパッドの表面に接触させて、この第１ＣＭＰパッドをコンディショニングするために第１ＣＭＰパッドを第１研摩表面に対して動かすステップと、第２研摩表面を露出するために研摩物品を逆転するステップと、第２研摩表面を第２ＣＭＰパッドの表面に接触させて、この第２ＣＭＰパッドをコンディショニングするために第２ＣＭＰパッドを第２研摩表面に対して動かすステップとを含む。

本明細書に記述する工具のような被膜処理研摩工具を用いるコンディショニング操作は、機器、例えばドレッシング機械と、当分野で知られるプロセスパラメータとを用いて実施できる。

本発明は、次の実施例によってさらに良く例示される。この実施例は制限的なものとは意図されていない。

実施例１
試験は、ＮｉおよびＣｒに対する溶出レベルを評価するために行われた。Ｆ−ＤＮＣ被膜を含まないＣＭＰドレッサーに比べて、本発明の実施形態による疎水性ＣＭＰドレッサーにおいて、これらのレベルが大幅に低下することが判明した。７日間の浸漬後のタングステンスラリーに対するマイクログラム／ｍｌ（ｐｐｍ）単位の元素溶出を示す結果を、次の表１に示す。

実施例２
厚さ２．５μｍの疎水性Ｆ−ＤＮＣ被膜を、４３０ステンレス鋼上に６５μｍ〜８５μｍのサイズ範囲のダイヤモンドによって作製されたＣＭＰドレッサーの作業表面上に堆積させた。被膜は、ドイツＨａｍｂｕｒｇのＫｒｕｓｓ ＧｍｂＨ社製のＤＳＡ１００型液滴形状分析システム（Ｄｒｏｐ ｓｈａｐｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）によって測定した接触角として約１０８°の接触角を有する。そのデータを図５に示す。

別の例においては、測定した接触角は１０５°であった。

実施例３
工具は、本明細書に記載したような２つの作業表面と１つのプレート（ホルダー）とを備えた研摩物品を含むものであった。両作業表面に対してＤＬＣ被膜処理を施した。被膜の厚さは１．５ミクロン（＋／−１０％）であった。この工具は、従来型のロウ付けまたは焼結ＣＭＰドレッサー製品と比べた場合、化学的溶出が低いことを示した。この工具は、例えばＣｕおよび／またはＷのような金属のＣＭＰ環境と、例えば、層間絶縁膜（ＩＬＤ）または浅溝型素子分離（ＳＴＩ）のような酸化物のＣＭＰ環境との両者において使用可能である。

本発明を、特にその好ましい実施形態に即して示しかつ記述したが、形態および詳細において、添付の請求項が包摂する本発明の範囲から逸脱することなく多様な変更をなし得ることが当業者には理解されるであろう。

本開示の要約は、米国の要件に適合するためにのみ用意されたものであり、このため、それが請求項の範囲または意味の解釈または制限に用いられことはないとの理解に基づいて提出されている。さらに、前記の［発明を実施するための形態］においては、開示を分かり易くする目的で、種々の特徴が、一緒にまとめて説明され、あるいは単一の実施形態において記述されている場合がある。この開示は、特許請求される実施形態が、各請求項において明示的に引用される特徴より多くの特徴を必要とするという意図が反映されたものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が映し出しているように、本発明の主題事項は、開示される任意の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴に関わる場合がある。従って、以下の請求項は、各請求項が、個別に特許請求される主題事項を規定するものとしてそれ自体自立しているという条件において、［発明を実施するための形態］に組み込まれる。

Claims (14)

1. ＣＭＰパッドコンディショニング用の研摩工具であり、
   プレートと、
   第１主表面および前記第１主表面と反対側の第２主表面を有し、さらに前記プレートと相補的に係合するように形成された凹部を有する連結表面を含む基板と、
   第１金属接合材によって前記第１主表面に結合された砥粒の第１単一層と、
   第２金属接合材によって前記第２主表面に結合された砥粒の第２単一層と、
   前記第１主表面上にある第１被膜と、
   前記第２主表面上にある第２被膜と、
   を含み、
   前記第１被膜および第２被膜が、それぞれ、有機ポリマーフッ素樹脂組成物、ダイヤモンドライクカーボン被膜、ダイヤモンドライクナノコンポジット被膜およびフッ素化ナノコンポジット被膜からなる群より選択されたものであり、
   前記プレートと前記基板を含む研磨物品とが、前記研磨工具の逆転が可能となるように構成された連結機構を介して取り外し可能に連結され、
   前記砥粒の第１単一層と前記砥粒の第２単一層とが、前記プレートから離れて配置されている、研摩工具。
2. 前記第１被膜および前記第２被膜の少なくとも一方が少なくとも１つの追加ドーパントをさらに含む、請求項１に記載の研摩工具。
3. 前記第１被膜および前記第２被膜の少なくとも一方が疎水性である、請求項１に記載の研摩工具。
4. 前記第１被膜および前記第２被膜のそれぞれが耐腐食性を有する、請求項１に記載の研摩工具。
5. 前記第１被膜および前記第２被膜のそれぞれの厚さが約０．１ミクロン〜約５ミクロンの範囲内である、請求項１に記載の研摩工具。
6. 前記砥粒が、ロウ付け、電気メッキ、あるいは焼結によって前記基板に結合される、請求項１に記載の研摩工具。
7. すべての金属含有表面が被膜処理される、請求項１に記載の研摩工具。
8. 前記砥粒が、選択された最大直径および選択されたサイズ範囲を有し、かつ、前記基板に対して前記接合材によって単一層アレイの形で接着される請求項１に記載の研摩工具において、前記砥粒が、前記アレイにおいて、各砥粒の回りの排他的領域であって、所望の砥粒の粒度の最大直径を超える最小直径を有する排他的領域を有する非一様なパターンに従って配向される、ことを特徴とする研摩工具。
9. 各砥粒が、次のように規定されたアレイ上の点に配置される、すなわち、２次元平面上にランダムに選択された一連の点を、各点が前記砥粒の最大直径の少なくとも１．５倍である最小値（ｋ）だけ互いに分離されるように制限することによって規定された前記アレイ上の点に配置される、請求項８に記載の研摩工具。
10. 各砥粒が、次のステップによって規定されたアレイ上の点に配置される、すなわち、
    （ａ）一連の座標値の対（ｘ１、ｙ１）を、少なくとも１つの軸に沿う前記座標値が数値の順序に制限されるように制限するステップであって、その場合、各値は次の値と一定量だけ異なるステップと、
    （ｂ）１組の選択されたｘ値および１組の選択されたｙ値を生成するために、各選択された座標値の対（ｘ１、ｙ１）を切り離すステップと、
    （ｃ）前記ｘ値およびｙ値の組から一連のランダムな座標値の対（ｘ、ｙ）をランダムに選択するステップであって、各対は、任意の隣接する座標値の対の座標値からある最小値（ｋ）だけ異なる座標値を有するステップと、
    （ｄ）各砥粒の回りの前記排他的領域を生成するために、十分な対を有する前記ランダム選択の座標値の対のアレイであってグラフ上の点としてプロットされたアレイを発生させるステップと、
    によって規定されたアレイ上の点に配置される、請求項８に記載の研摩工具。
11. 前記砥粒が、単一のダイヤモンド粒子である、請求項１に記載の研摩工具。
12. 前記被膜が１つ以上の追加ドーパントを含む、請求項１に記載の研摩工具。
13. 前記被膜が２つ以上の層を含む、請求項１に記載の研摩工具。
14. 前記被膜の接触角が約９０゜〜約１２０°の範囲内である、請求項１に記載の研摩工具。