(57)【要約】基板の研磨や基板の化学機械平坦化等の用途のためのパッド及びパッドの製造方法を提供する。パッドは、研磨・平坦化特性を改善するため、実質的に多孔質であり実質的に硬質である。本発明の幾つかの実施形態に係るパッドは、標準技術の多孔質パッドと同様の有利な特性と、標準技術の硬質パッドと同様の有利な特性とを兼ね備える。
2005518286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の化学機械平坦化を行うためのパッドであって、パッドのショアＤ硬度が約４７より大きく、パッドの密度が約０．５ｇ／ｃｍ3〜約１．０５ｇ／ｃｍ3であるパッド。
【請求項２】
パッドのショアＤ硬度が約４７〜約５７である、請求項１に記載のパッド。
【請求項３】
パッドの気孔構造が、基板の化学機械平坦化及び基板の研磨の内の少なくとも一方のための流体を送り出すのに十分なものである、請求項１に記載のパッド。
【請求項４】
気孔構造がパッド全体に亘って実質的に均一である、請求項３に記載のパッド。
【請求項５】
パッドのショアＤ硬度が約５１〜約５４である、請求項３に記載のパッド。
【請求項６】
パッドのショアＤ硬度が約５１〜約５４であり、密度が約０．５４ｇ／ｃｍ3〜約０．６２ｇ／ｃｍ3の範囲である、請求項１に記載のパッド。
【請求項７】
密度が約０．２９ｇ／ｃｍ3より大きい繊維材料と
ポリマー樹脂と
を含むパッドであって、パッドのショアＤ硬度が約４７より大きくなり、密度が約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．７ｇ／ｃｍ3となり且つ圧縮係数が約７０％より大きくなるように繊維材料に樹脂を含浸させたパッド。
【請求項８】
繊維材料の密度が約０．３２ｇ／ｃｍ3である、請求項７に記載のパッド。
【請求項９】
パッドのショアＤ硬度が約４７〜約５７である、請求項７に記載のパッド。
【請求項１０】
繊維材料の密度が約０．３２±０．０３ｇ／ｃｍ3であり、パッドのショアＤ硬度が約４７〜約５７である、請求項７に記載のパッド。
【請求項１１】
樹脂が、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、エチレン共重合体、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンイミン、ポリケトン、これらの共重合体及びこれらの混合物の内の少なくとも一種を含む、請求項７に記載のパッド。
【請求項１２】
パッドのショアＤ硬度が約５１〜約５４である、請求項７に記載のパッド。
【請求項１３】
電子デバイス製造のための基板の化学機械平坦化のためのパッドであって、パッドは、
ポリエステル繊維を含み、デニールが約２、密度が約０．３２±０．０３ｇ／ｃｍ3である不織フェルトと、
ポリウレタンを含み、モジュラスが約３００ｋｇ／ｃｍ〜約４００ｋｇ／ｃｍであるポリマー樹脂と
を含み、
パッドのショアＤ硬度が約４７〜約５７、密度が約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．７ｇ／ｃｍ3、ポリウレタンと繊維の比が約４５：５５、圧縮係数が約７０％より大きくなるように、且つパッドがＣＭＰに有効な量の研磨スラリーを送り出すのに十分な実質的に均一で実質的に開放気孔構造を有するように、フェルトに樹脂を含浸させたパッド。
【請求項１４】
パッドの通気性が約２０ｃｍ3／（ｃｍ2・分）より大きい、請求項１３に記載のパッド。
【請求項１５】
パッドの通気性が約２４〜約３４ｃｍ3／（ｃｍ2・分）の範囲である、請求項１３に記載のパッド。
【請求項１６】
樹脂のモジュラスが約３５０ｋｇ／ｃｍ、繊維の重量％と樹脂の重量％の比が約５５：４５であり、フェルトがポリエステルを含み、樹脂がポリウレタンを含む、請求項１５に記載のパッド。
【請求項１７】
ショアＤ硬度が約４７〜約５７、密度が約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０.７ｇ／ｃｍ3である硬質多孔質パッドの製造方法であって、該方法は、
ポリマー繊維の不織フェルトであって密度が約０．２９ｇ／ｃｍ3より大きい不織フェルトを準備する工程と、
樹脂を準備する工程と、
繊維の重量％と樹脂の重量％の比が約３５：６５〜約６５：３５の範囲になるようにフェルトに樹脂を含浸させる工程とを含む硬質多孔質パッドの方法。
【請求項１８】
フェルトの密度が０．３２±０．０３ｇ／ｃｍ3である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
樹脂のモジュラスが約３００ｋｇ／ｃｍ〜約４００ｋｇ／ｃｍである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
繊維の重量％と樹脂の重量％の比が約５５：４５である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
フェルトの密度が０．３２±０．０３ｇ／ｃｍ3であり、樹脂のモジュラスが約３５０ｋｇ／ｃｍであり、繊維の重量％と樹脂の重量％の比が約５５：４５である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
フェルトがポリエステルを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
樹脂がポリウレタンを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
繊維が、合成ポリマー繊維及び天然繊維の少なくとも一種を含む、請求項７に記載のパッド。
【請求項２５】
繊維が、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維及びウール繊維の少なくとも一種を含む、請求項７に記載のパッド。
【請求項２６】
繊維の重量％と樹脂の重量％の比が約５０：５０〜約６５：３５の範囲である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
フェルトが水流交絡フェルトを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
フェルトがニードルパンチフェルトを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００１年１０月２９日出願の米国特許仮出願第６０／３４０８１９号及び２００１年１２月１１日出願の米国特許出願第１０／０２００８２号の利益の享受を請求するものである。本願は、２００１年１０月２９日出願の米国特許仮出願第６０／３４０９６２号及び２００１年１２月１１日出願の米国特許出願第１０／０２００８１号の関連出願である。これら出願全ての内容全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【０００２】
技術分野
本発明は、半導体基板やウェハ、冶金試料、メモリディスク表面、光学機器、レンズ、ウェハマスク等の基板の化学機械平坦化（ＣＭＰ）及び研磨等の用途のためのパッドに関する。特に、本発明は、ＣＭＰパッド及び研磨用パッド、並びに電子デバイスの製造のための、改良された特性を有するパッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
デバイス製造時の様々な段階においてウェハの表面を平坦化する際に、製造プロセスの収率や性能、信頼性を向上させるため、ＣＭＰや各種研磨技法を用いたプロセスが広く利用されている。実際、ＣＭＰは、高度な集積回路の製造において本質的に不可欠なプロセスとなっている。
【０００４】
集積回路の基板への化学的或いは物理的な集積は、基板や基板上の層に各領域をパターニングすることにより行われる。高収率を達成するためには通常、ウェハの表面に形状工作部（凹凸、バンプ、トラフ、トレンチ等）を残す処理段階の後、基板を実質的に平坦に戻す必要がある。
【０００５】
ＣＭＰプロセスや研磨プロセスにおける要求を満たすため、各種パッドが鋭意開発されてきた。研磨パッドの詳細については、ＰＣＴ出願ＷＯ９６／１５８８７を参照されたい。その明細書を、本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。研磨パッドの他の代表例は、米国特許第４７２８５５２号、第４８４１６８０号、第４９２７４３２号、第４９５４１４１号、第５０２０２８３号、第５１９７９９９号、第５２１２９１０号、第５２９７３６４号、第５３９４６５５号及び第５４８９２３３号に記載されており、これらの明細書の各々を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
研磨パッドは広く使用されているが、電子デバイスの基板の隅々にまで亘って良好な平坦化を提供すると共に、研磨効率が良く、除去速度が高く、基板全体に亘って不均一性が改善され、より低い維持コストでより長いパッド寿命を達成できる、改良された研磨パッドが必要とされている。これに加え、高度化したＣＭＰプロセスに必要なより高い温度にも耐えられる新しいパッドが必要とされている。更に、各種パッドの最も良い性質を兼ね備え、標準技術のパッドに比べ総合的に性能が良い新しいパッドが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板研磨や基板のＣＭＰ等の用途のためのパッド及び関連する方法の改良に関する。本発明は、基板の研磨及び／又は平坦化の標準技術の一以上の欠点を克服しようとするものである。
【０００８】
本発明の一つの特徴は、基板の研磨や基板のＣＭＰ等の用途のためのパッドにある。一実施形態においては、パッドは実質的に硬質であり、実質的に開放気孔構造を有する。好ましい実施形態においては、気孔構造は、研磨スラリー等の流体をＣＭＰや研磨に効果的な速度で送り出すのに十分なものである。好ましくは、気孔構造は、パッド全体に亘って実質的に均一である。
【０００９】
本発明の用途は、下記に説明する或いは図示する構成の詳細や要素の配置に限定されるものではないと理解すべきである。本発明は、他の実施形態をとることができ、様々な方法で実施することもできる。更に、本明細書に用いた表現や用語は、説明のためのものであって、限定的に解釈されるべきものではないと理解すべきである。
【００１０】
このように、本明細書の開示は本発明の発明思想に基づいてなされたものであり、この発明思想に基き、本発明の種々の特徴を実施するために他の構造や方法、システムを容易に設計できることは当業者であれば認識できるであろう。従って、本発明の思想及び範囲を逸脱しない限りにおいて、各請求項はこのような均等物も含むものと理解することが重要である。
【００１１】
更に、要約書の目的は、特許庁や広く一般人、特に、特許的、法律的な用語や表現に精通していない当技術分野の科学者、技術者、実務家が、本願の技術的開示内容の本質と基本とを一読してすぐに知ることができるようにすることである。要約書は、特許請求の範囲により定められる本願発明を定義することを意図したものではなく、どのような意味においても本発明の範囲を限定するものではない。
【００１２】
本発明の上述の及び更なる特徴及び利点は、以下、具体的な実施形態の詳細な説明を、特に添付図面と合せて考察することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態の詳細を、主に化学機械平坦化について説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、広範な基板研磨用途、例えば半導体基板、ウェハ、冶金試料、メモリディスク表面、光学機器、レンズ、ウェハマスクに対する研削、ラッピング、成形、研磨等に使用できると理解すべきである。
【００１４】
本発明はその一実施形態において、実質的に固体の表面から物質を除去するための改良された研磨パッドを提供する。特に、本発明の一実施形態として、集積回路製造工程の一段階として使用されている化学機械平坦化等の用途のための研磨パッドをが挙げられる。他の一実施形態においては、本発明は、化学機械平坦化を実施する方法を提供する。更に他の一実施形態においては、本発明は、研磨パッドを製造する方法を提供する。
【００１５】
本発明はその種々の実施形態において、化学機械平坦化等の用途のための改良された研磨パッドを提供する。一実施形態において本発明は、電子デバイスを製造するために基板を化学機械平坦化するためのパッドを提供する。このパッドは実質的に硬質であり、更にこのパッドは、ＣＭＰ処理に有効な量のＣＭＰスラリーを送り出すのに十分な、実質的に均一な気孔構造を有する。
【００１６】
幾つかの実施形態においては、パッドは、多数の繊維とポリマー樹脂とを含む。繊維は、フェルト等の不織体を形成するように構成されている。ポリマー樹脂を繊維に塗布・含浸させてパッドを形成する。各実施形態において得られる本発明のパッドは、標準技術の多孔質パッドの特性と標準技術の硬質パッドの特性とを兼ね備える。言い換えると、各実施形態における本発明のパッドは、実質的に多孔質であると共に実質的に硬質であり、標準技術の多孔質パッド及び標準技術の硬質パッドが有するＣＭＰ特性の内の一以上の特性を有するものである。即ち、本発明の実施形態に係るパッドは、標準技術の多孔質パッドよりも硬質であり、標準技術の硬質パッドよりも多孔質である。
【００１７】
不織繊維材料を製造するために使用できる各種技法は周知である。不織繊維材料を製造するために使用できる方法の例としては、ニードルパンチ法、水流交絡法等が挙げられる。ニードルパンチ法は、ニードルパンチフェルトを製造するのに使用できる。水流交絡法は、水流交絡フェルトを製造するのに使用できる。
【００１８】
本発明の幾つかの実施形態においては、不織繊維を使用する代わりに織繊維材料を使用する。織繊維は、任意の適切な技法により製造できる。繊維を織る幾つかの技法は当技術分野において周知である。織繊維に樹脂を含浸させ、本発明の実施形態に係るパッドを得ることができる。
【００１９】
幾つかの実施形態においては、ショアＤ硬度は約４５〜約６５の範囲、及びこの範囲内のいずれかの範囲に入る硬度である。好ましい実施形態においては、ショアＤ硬度は約４７〜約５７の範囲、及びこの範囲内のいずれかの範囲に入る硬度である。更に好ましい実施形態においては、ショアＤ硬度は約５１〜約５４である。
【００２０】
本発明の実施形態に係るパッドの気孔率は、標準技術の硬質パッドよりも高く、標準技術の軟質パッドよりも低い。パッドの気孔率は、パッドの密度と関係がある。一般に、気孔率が高い程、密度は低く、気孔率が低い程、密度は高い。具体的には、本発明に係るパッドの密度は約０．５ｇ／ｃｍ3以上である。一実施形態においては、パッドの密度は約約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．７ｇ／ｃｍ3である。ある用途に関しては、好ましい実施形態のパッドの密度は約０．５８±０．０４ｇ／ｃｍ3である。本発明の別の実施形態においては、パッドの密度は約１．０５ｇ／ｃｍ3である。本発明の種々の実施形態においては、密度を約０．５ｇ／ｃｍ3以上、約１．０５ｇ／ｃｍ3以下でこの範囲に入る値とすることができる。通常、本発明の実施形態においては、パッドの気孔率がスラリーを送り出すのに十分であるならば、高密度であることが好ましい。言い換えると、パッドは、パッドを使用する研磨プロセス或いはＣＭＰプロセスに必要な量の流体（スラリー、研磨流体、平坦化流体等）を送り出すことができるものであることが好ましい。
【００２１】
研磨或いはＣＭＰのためのパッドの通気性を、気孔率と気孔構造の指標とすることができる。具体的には、空気透過性は、孔径、気孔率、開放気孔構造の量等のパッドの各種特性から決まる。本発明の幾つかの実施形態においては、通気性は約２０ｃｍ3／（ｃｍ2・分）以上である。本発明の好ましい実施形態の内の一実施形態においては、通気性は約２４〜約３４ｃｍ3／（ｃｍ2・分）の範囲、及びこの範囲内のいずれかの範囲に入る通気性である。
【００２２】
更に、本発明の幾つかの実施形態では、孔径は約５μｍ〜約１５０μｍの範囲、或いはこの範囲内のいずれかの範囲の孔径である。好ましい実施形態の幾つかにおいては、気孔構造は、パッド全体に亘って実質的に均一である。
【００２３】
本発明の各実施形態においては、各種ポリマー樹脂を使用できる。好適な樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、エチレン共重合体、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンイミン、ポリケトン等の樹脂、これらの共重合体や混合物等が挙げられる。樹脂は、パッドに望まれる特性に応じて選択される。本発明の好ましい実施形態においては、硬度値の高い樹脂が用いられる。即ち、本発明の好ましい実施形態に係る樹脂含浸フェルトパッドに用いる樹脂の硬度は、標準技術の樹脂含浸フェルトパッドに通常用いられる樹脂の硬度より高い。主な樹脂は、多数の供給メーカーから市販されている。
【００２４】
樹脂の硬度は樹脂のモジュラスに関連する。モジュラスは、樹脂の引張強度の尺度を示すものである。本発明の一実施形態では、モジュラスは約３００ｋｇ／ｃｍ〜約４００ｋｇ／ｃｍである。本発明の好ましい実施形態では、モジュラスが約３５０ｋｇ／ｃｍのポリウレタン樹脂が用いられる。これに対し比較のための参考であるが、標準技術の多孔質パッドでは、モジュラスが約２００ｋｇ／ｃｍのポリウレタン樹脂が用いられているものもある。
【００２５】
本発明の実施形態に係る研磨パッドを製造するには各種製造技法を用いることができる。一実施形態では、研磨パッドは、ポリエステルを含む不織繊維と、ポリウレタンを含むポリマー樹脂とを含む。本発明の実施形態に係る研磨パッドの好ましい特性は、デニールが約２のポリエステル繊維を用いて得ることができる。他のデニール、例えば約１．５〜約３．０のデニールを用いても本発明の実施形態のパッドを製造できることは、当業者であれば分かることである。
【００２６】
本発明の各実施形態においては、各種繊維を用いることができる。好適な繊維の例としては、研磨や化学機械平坦化等の用途のためのパッドに通常用いられる繊維等の合成繊維が挙げられる。好適な繊維の具体例としては、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、ナイロン繊維等が挙げられる。本発明の実施形態では、ウール等の天然繊維も用いることができる。
【００２７】
本発明の実施形態に係る研磨パッドの好ましい特性は、研磨パッドに含まれるポリマー樹脂に対する繊維の比率を高めることにより付与することができる。本発明の幾つかの実施形態においては、ポリエステル繊維とポリウレタン樹脂の比は約５０：５０〜約６５：３５の範囲に入る比、或いはこの範囲内の様々な範囲とすることができる。言い換えると、ポリエステルの占める割合は約５０％〜約６５％の範囲、及びこの範囲内のいずれかの範囲に入る割合である。ポリウレタン樹脂の占める割合は約５０％〜約３５％の範囲、及びこの範囲内のいずれかの範囲に入る割合である。本発明の幾つかの他の実施形態では、ポリエステル繊維とポリウレタン樹脂の比は、約３５：６５〜約６５：３５の範囲に入る比、或いはこの範囲内の様々な範囲の比とすることができる。幾つかの用途についての本発明の好ましい実施形態においては、ポリエステルとポリウレタンの比は約５５：４５である。本発明の実施形態はポリエステル繊維とポリウレタン樹脂に限定されるものではないことを理解すべきである。同様に、この繊維と樹脂の比は、本発明の幾つかの実施形態における他の繊維と樹脂の組合せにも適用することができる。
【００２８】
尚、当業者の従来の考えでは、樹脂含有量が多い程、パッドの硬度は高くなると考えられていた。しかしながら、本発明の幾つかの実施形態では、繊維含有量が多い程、硬度が高くなっている。これは、本発明の幾つかの実施形態における繊維と樹脂の比は、当業者が標準的に考えるものとは相容れないものであることを示している。言い換えると、本発明の幾つかの実施形態におけるフェルトの樹脂に対する比は、標準技術のパッドに見られる比よりも高い。具体的には、本発明の実施形態におけるポリエステル繊維のポリウレタンに対する比は、良好なパッド特性を得るのに好ましいと通常考えられる比よりも高い。
【００２９】
本発明は他の一実施形態において、電子デバイス製造のための基板のＣＭＰ用のパッドを提供する。このパッドは、不織フェルトとポリマー樹脂とを含む。フェルトに樹脂を含浸させ、パッドのショアＤ硬度が約４５〜約６５、密度が約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．７ｇ／ｃｍ3、圧縮係数が約７０％より大きくなるようにする。
【００３０】
本発明は他の一実施形態において、電子デバイス製造のための基板の研磨用のパッドを提供する。このパッドは、密度が約０．２９〜約０．３５ｇ／ｃｍ3の不織フェルトと、ポリマー樹脂とを含む。フェルトに樹脂を含浸させ、パッドのショアＤ硬度が約４７〜約５７、密度が約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．７ｇ／ｃｍ3、圧縮係数が約７０％より大きくなるようにする。
【００３１】
表１に、本発明に係る研磨パッドの幾つかの実施形態の物性の概略を示す。
【００３２】
【表１】
2005518286.tif 000003
【００３３】
パッドの特性を測定する際には従来の方法を用いた。
【００３４】
幾つかの例においては、本発明に係るパッドの性能は標準技術の硬質パッドよりも良好であった。具体的には、本発明に係るパッドを用いた場合、直径２００ｍｍのウェハにおける０．２μｍより大きい欠陥をテンコール（Tencor）（登録商標）６４２０を用いて測定したところ、欠陥密度（defectivity）は約５〜約１０であった。しかしながら、標準的な硬質パッドの通常の性能では、実質的に同じプロセス条件下では欠陥密度は約２０以上になる。
【００３５】
ここで図１を参照すると、図１は本発明の実施形態に係るパッドのＳＥＭ写真である。このパッドはポリエステル繊維フェルトを含み、該繊維にポリウレタン樹脂が含浸されている。図１は、倍率約１００倍でパッドの側面断面の表面を示しており、開放気孔構造を見ることができる。図１に示すパッドのショアＤ硬度は約５１〜約５４、密度は約０．５９ｇ／ｃｍ3、圧縮率は約１．８％、反発性（rebound）は約８５％である。
【００３６】
比較のため、同様の測定を標準技術の硬質パッドの一つに対して行った。ここで図２を参照すると、図２は標準技術のポリウレタン製硬質パッドのＳＥＭ写真である。図２は、倍率約１００倍で標準技術の硬質パッドの表面を示している。このＳＥＭ写真から、標準技術の硬質パッドは、図１に示す本発明の実施形態よりも気孔構造が少ないことが判る。図２に示す標準技術の硬質パッドのショアＤ硬度は約５２〜５６、密度は０．７５ｇ／ｃｍ3、圧縮率は２．１％、反発性は約７３％である。図２に示すパッドはフェルトを含んでいない。
【００３７】
更に、同様の測定を標準技術の半軟質パッド（これも多孔質パッドと称される）に対して行った。ここで図３を参照すると、図３は、標準技術の半軟質パッドの一つを倍率約４１倍で撮影したＳＥＭ写真である。この半軟質パッドのショアＤ硬度は約３０〜約３５、密度は約０．３７ｇ／ｃｍ3、圧縮率は約２．４％、反発性は約７６％である。
【００３８】
本発明に係るパッドは、標準技術の半軟質パッドと標準技術の硬質パッドの中間の性質を有していると考えられる。具体的に例えば、本発明の実施形態に係るパッドの硬度は、標準技術の半軟質パッドと標準技術の硬質パッドの中間である。この結果、本発明に係るパッドの性能は、標準技術の半軟質パッドと標準技術の硬質パッドよりある意味優ったものとなっている。
【００３９】
表２は、本発明の実施形態に係るパッドを用いてタングステンをＣＭＰプロセスに付した際のプロセス条件と結果とを示す。ＣＭＰプロセスは、標準的な市販スラリーであるＥＫＣ３５５０Ｗスラリーを用いて実施した。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
本発明の実施形態のパッドが標準技術のパッドより有利である別の点は、タングステンダマシン構造体のＣＭＰ等のプロセスにおいて発生するエロージョンが少ない点である。表３は、本発明に係るパッドと標準技術のパッドのエロージョンについてのデータを示す。一般に、本発明に係るパッドを用いると、タングステンダマシン構造体の平坦化において発生する酸化物のエロージョンは少なくなる。
【００４２】
【表３】
2005518286.tif 000005
【００４３】
本発明に係るパッドの平坦化能を測定した。更に同様の測定を標準技術のパッドに対しても実施した。実験結果から、一般に、本発明に係るパッドは標準技術のパッドより優れた平坦化能を有することがわかった。実験結果の一部を図４に示す。図４は、酸化物の平坦化プロセスについての結果である。Ｘ軸は除去された酸化物の量（オングストローム）を示し、Ｙ軸は残存段差高さ（オングストローム）を示す。これらは、１００μｍのライン／スペースに対して行い、４．５ｐｓｉのダウンフォースにより得た結果である。実線で結ばれた菱形の点は本発明の一実施形態に係るパッドのデータである。破線で結ばれた四角形の点は標準技術の硬質パッドのデータである。これらの測定において、酸化物除去量あたりの残存段差高さは本発明に係るパッドの方が低かった。言い換えると、平坦な表面を作ることに関して、本発明に係るパッドは標準技術のパッドよりも効率が良い。図４に結果を示した本発明に係るパッドは、ポリウレタン樹脂を含浸させたポリエステルフェルトを含み、パッドのショアＤ硬度は約５１〜約５４、密度は約０．５９ｇ／ｃｍ3、圧縮率は約１．８％、反発性は約８５％であった。
【００４４】
本発明に係るパッドの平坦化能を、銅の平坦化についても測定した。図５は、本発明に係るパッドを用いて銅を平坦化した際の、除去されたフィールド銅に対する段差高さ（オングストローム）を示す。プロセス条件は、ダウンフォース３ｐｓｉ、テーブル速度１０５ｒｐｍ、キャリア速度１００ｒｐｍ、スラリー流量１００ｍＬ／分、背圧０ｐｓｉであった。図５に結果を示した本発明に係るパッドは、ポリウレタン樹脂を含浸させたポリエステルフェルトを含み、パッドのショアＤ硬度は約５１〜約５４、密度は約０．５９ｇ／ｃｍ3、圧縮率は約１．８％、反発性は約８５％であった。
【００４５】
ここで図６を参照すると、図６は、本発明に係るパッドの性能データを示す。このプロセスデータは、市販のスラリーＥＫＣ３５５０Ｗスラリーを用いて行った、タングステンのＣＭＰプロセスについてのデータである。Ｘ軸はウェハ数を示す。Ｙ軸は、除去速度（分あたりのオングストローム）と、不均一性（％）或いは欠陥密度とを示す。黒い菱形はタングステンの除去速度ＷＲＲを示す。この一連の実験では、タングステンの除去速度は約３８００Ａ／分〜約４８００Ａ／分である。三角形はチタンの除去速度ＴｉＲＲを示す。白い菱形はタングステン除去における不均一性ＷＮＵを示すデータポイントである。この一連の実験では、タングステンの不均一性は、約１０％未満の値であり、幾つかの例では約５％以下である。欠陥密度の測定値を黒の楕円で示すが、この一連の実験では、直径２００ｍｍのウェハについての欠陥密度は約５〜約１０である。図６に結果を示した本発明に係るパッドは、ポリウレタン樹脂を含浸させたポリエステルフェルトを含み、パッドのショアＤ硬度は約５１〜約５４、密度は約０．５９ｇ／ｃｍ3、圧縮率は約１．８％、反発性は約８５％である。
【００４６】
本発明の実施形態に係るパッドの別の利点は、より速い研磨速度が要求される、より進んだＣＭＰプロセスの或るものに対して特に適しているということである。本発明の数々の実施形態で見られるこの優れた点は、本発明に係るパッドの熱安定性等の安定性がより高いためであると考えられる。
【００４７】
本発明の実施形態に従って製作されたパッドは、各種平坦化試験において、標準技術のパッドよりも優れた性能を有することが示された。同一のプロセスパラメータにおける除去速度は、固体ポリウレタンパッド即ち標準技術の硬質パッドに比べ、本発明の実施形態に係るパッドの方が一般に２０〜２５％高い。本発明の実施形態に係るパッドの欠陥密度は一般に、標準技術の硬質パッドの約１／２〜約１／１０である。スラリー流に影響されずに除去速度を維持するのに必要なスラリー使用量は、本発明の実施形態に係るパッドの方が一般に４０％少ない。本発明の実施形態に係るパッドの使用寿命は一般に、標準技術の硬質パッドの通常約２倍〜約３倍である。本発明の実施形態に係るパッドは、標準技術の硬質パッドに比べ、ウェハ毎に行うダイヤモンドによるパッドのコンディショニングが少なくて済む。必要なダウンフォースは本発明の実施形態の方が小さく、ウェハ毎に必要なスイープは１回か２回だけでよい。また、本発明の実施形態に係るパッドに比べ、標準技術の硬質パッドの方がパッドコンディショナーの擦り減りが早い。標準技術の硬質パッドに比べ、本発明の実施形態に係るパッドの方が一般に酸化物のエロージョンが少ない。
【００４８】
更に、本発明に係るパッドは、充分な研磨特性を提供しつつ、寿命は実質的に長い。
【００４９】
本発明の具体的な実施形態について説明し図示してきたが、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物により定義される本発明の真の思想と範囲から逸脱しない限り、具体的に説明し図示した実施形態の詳細部において各種変更が可能であることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るパッドのＳＥＭ写真である。
【図２】図２は、標準技術の硬質パッドのＳＥＭ写真である。
【図３】図３は、標準技術の半軟質パッドのＳＥＭ写真である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係るパッドを用いた平坦化のデータ及び標準技術のパッドを用いた平坦化のデータを示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係るパッドにすいて銅平坦化の効率を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係るパッドを用いた研磨の結果を示すグラフである。
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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