(57)【要約】  本発明は、第１の深さ及び第１の幅を備えた第１の組の溝（１２）を含む上部表面（１０）と、第２の深さ及び第２の幅を備えた第２の組の溝（１６）を含む下部表面とを有する本体を含む研磨パッドであって、当該第１の組の溝（１２）と当該第２の組の溝（１６）が相互に接続され、それらが一列にならないように配向された研磨パッドを提供する。
2007518577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の深さ及び第１の幅を備えた第１の組の溝を含む上部表面と、（ｂ）第２の深さ及び第２の幅を備えた第２の組の溝を含む下部表面とを有する本体を含む研磨パッドであって、当該第１の組の溝と当該第２の組の溝が相互に接続され、それらが一列にならないように配向された、研磨パッド。
【請求項２】
前記第１と第２の組の溝が、直線、曲線、円、楕円、正方形、長方形、三角形、ひし形、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された断面形状を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記溝が線形の溝である、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記第１と第２の組の溝が平行でない、請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記研磨パッドが３０％以上の空隙容量を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記研磨パッドが７０％以上の空隙容量を有する、請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記第１の組の溝が、前記第２の組の溝に対して１０°〜９０°の角度だけ回転している、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記角度が９０°である、請求項７に記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記第１の組の溝の第１の深さと前記第２の組の溝の第２の深さを、前記研磨パッドの厚さと等しいか又はそれよりも大きい合計の溝深さを有するよう組み合わせた、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
前記第１の組の溝と前記第２の組の溝が、前記研磨パッドの上部表面に対して垂直に配向された一次チャンネルによって相互に接続された、請求項９に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
前記研磨パッドの厚さを貫通して延びる複数の二次チャンネルをさらに含む、請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
前記第１の組の溝の第１の溝深さと前記第２の組の溝の第２の溝深さを、前記研磨パッドの厚さよりも小さい合計の溝深さを有するよう組み合わせた、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
前記第１と第２の組の溝が、前記研磨パッドの厚さを貫通して延びる複数の二次チャンネルによって相互に接続された、請求項１２に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
前記第１の組の溝、前記第２の組の溝、又はそれらの組み合わせが、０．１ｍｍ〜２ｍｍの平均の溝幅を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
前記第１の溝の幅と前記第２の溝の幅が、前記研磨パッドの一方の側からもう一方の側へ大きくなっている、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１６】
前記本体が、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択されたポリマー樹脂を含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１７】
前記ポリマー樹脂が、熱可塑性ポリウレタン樹脂である、請求項１６に記載の研磨パッド。
【請求項１８】
前記研磨パッドの本体が研磨粒子をさらに含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
前記研磨パッドが導電性である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
前記研磨パッドの本体が導電性部材をさらに含む、請求項１９に記載の研磨パッド。
【請求項２１】
前記研磨パッドの本体が導電性ポリマーをさらに含む、請求項１９に記載の研磨パッド。
【請求項２２】
（ｉ）請求項１に記載の研磨パッドを含む電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）装置を用意する工程、
（ｉｉ）研磨されるべき基材を用意する工程、
（ｉｉｉ）ＥＣＭＰ装置に電解質導電性流体を供給する工程、
（ｉｖ）基材表面に電気化学電位を印加する工程、及び
（ｖ）基材に対して研磨パッドを動かして基材を削り、それによって基材を研磨する工程
を含む、電気化学機械研磨によって基材を研磨する方法。
【請求項２３】
前記電気化学電位が時間とともに変化する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記電解質導電性流体が１つ又は複数のポンプによって供給される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記電解質導電性流体がガス気泡を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記研磨パッドが導電性である、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学機械研磨において使用するための研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨プロセスは、マイクロエレクトロニクス素子の製造において、半導体ウェハ、電界放出ディスプレイ及び他の多くの超小型電子技術の基材上に平らな表面を形成するのに用いられる。例えば、半導体素子の製造は、種々のプロセス層を形成する工程、これらの層の一部を選択的に除去又はパターニングする工程、及び半導体基材の表面上にさらに追加のプロセス層を堆積して半導体ウェハを形成する工程を一般に伴う。プロセス層の例としては、絶縁層、ゲート酸化物層、導電層、金属層、及びガラス層などを挙げることができる。プロセス層の一番上の表面が次の層の堆積のために平面、即ち、平らであることがウェハプロセスの幾つかの工程において一般に望ましい。研磨プロセス、例えば、化学機械研磨（「ＣＭＰ」）がプロセス層を平坦化するのに用いられ、堆積材料、例えば、導電又は絶縁材料を研磨して以降のプロセス工程のためにウェハを平坦化する。
【０００３】
その望ましい電気的性質のために、銅がマイクロエレクトロニクス素子の製造においてますます使用されている。ダマシン又はデュアルダマシンプロセスなどの技術が、銅基材の特徴の形成に現在使用されている。ダマシンプロセスでは、誘電体材料において特徴が画定され、バリヤー層材料がその特徴の表面に堆積され、銅がバリヤー層及びその周囲領域に堆積される。このようなプロセスでは、基材表面上に余分な銅が堆積される。この銅は、以降の処理の前に（例えば、研磨によって）除去されなければならない。
【０００４】
余分な銅の除去は、導電性材料とバリヤー層の間の界面が一般に平らでないという事実のために困難である。残りの銅は、平らでない界面によって形成される凸凹に保持される場合がある。導電性材料及びバリヤー材料は、異なる速度で基材表面から除去される場合が多く、結果として基材表面に残留物として余分な導電性材料が保持されることがある。さらに、基材表面は、そこに形成される特徴の密度又はサイズに応じて様々な表面構成を有する場合があり、結果として基材表面の異なる表面構成に従って銅の除去速度が異なることになる。これらすべての態様により、基材表面からの銅の効果的な除去及び基材表面の最終的な平面性を達成することが困難になる。
【０００５】
基材表面からの所望の銅のすべては、基材表面を過度に研磨することにより除去することができる。しかしながら、過度の研磨によって形状的な欠陥、例えば、特徴におけるくぼみ若しくはへこみ（「ディッシング」）又は誘電体材料の過度の除去（「エロージョン」）が生じる場合がある。さらには、ディッシング及びエロージョンからの形状的な欠陥により、その下にあるバリヤー層などの他の層が不均一に除去される場合がある。
【０００６】
基材表面に銅ダマシンを形成するために低誘電率（低ｋ）材料を使用することで、銅表面の研磨に関する別の問題が生じる。低ｋ誘電体材料、例えば、炭素をドープした酸化ケイ素は、通常の研磨の下向き圧力（即ち、４０ｋＰａ）のもとで変形するか又は割れる場合があり、基材研磨の品質及び素子の形成に不利に影響を及ぼす場合がある。例えば、基材と研磨パッドの間の相対的な回転運動により、基材表面に沿ったせん断力が生じ、低ｋ材料が変形して形状的な欠陥が形成する場合がある。
【０００７】
銅と低ｋ誘電体材料を含む基材の研磨欠陥を最小限に抑える１つのアプローチは、電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）によって銅を研磨することである。ＥＣＭＰは、従来のＣＭＰプロセスと比べて低減された機械的磨耗で以って基材を研磨しながら、電気化学溶解によって基材表面から導電性材料を除去することができる。電気化学溶解は、カソードと基材表面の間にバイアスを印加することによって実施され、導電性材料が基材表面から周囲の電解質溶液又はスラリーに除去される。ＥＣＭＰ系の１つの実施態様においては、バイアスは、基材支持デバイス、例えば、基材キャリアヘッドにおいて基材表面と電気的に通じている導電性接点のリングにより印加される。しかしながら、接点リングは、基材表面にわたって電流の不均一な分布を示すことが観測された。その結果として不均一な溶解が生じる。機械的磨耗は、基材を通常の研磨パッドと接触させて配置し、それらの間に相対的な動きを与えることによって行われる。しかしながら、通常の研磨パッドは、基材表面への電解質溶液の流れをしばしば制限する。さらに、研磨パッドは、基材表面へのバイアスの印加を妨げ、基材表面からの材料の不均一な又はむらのある溶解を生じさせる場合のある絶縁材料から構成されることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
結果として、ＥＣＭＰの際に基材表面上の導電性材料を除去するための改善された研磨パッドに対するニーズがある。本発明はこのような研磨パッドを提供する。本発明のこれら及び他の利点並びに更なる本発明の特徴は、本明細書において与えられる発明の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の組の溝を含む上部表面と、第２の組の溝を含む下部表面とを有する本体を含む研磨パッドであって、当該第１の組の溝と当該第２の組の溝が相互に接続され、それらが一列にならないように配向された研磨パッドを提供する。さらに本発明は、この研磨パッドの使用を含む電気化学機械研磨の方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、電気化学機械研磨（「ＥＣＭＰ」）において使用するための研磨パッドに向けられる。研磨パッドは、上部表面と下部表面を有する本体を含む。上部表面と下部表面の両方が溝を作られる。上部表面は第１の組の溝を含み、下部表面は第２の組の溝を含む。第１と第２の組の溝は相互に接続される。望ましくは、第１と第２の組の溝は、研磨パッドの本体を横切って及びそれを通して電解質の最大流量を提供しかつ研磨パッドの本体を通して電解質流の最大の均一性を提供するよう互いに関して配向される。
【００１１】
溝は、任意の好適な断面形状を有することができる。例えば、第１及び第２の組の溝の断面形状は、直線（例えば、平行な直線、ＸＹクロスハッチ）、曲線、円（例えば、同心円）、楕円、正方形、長方形、三角形、ひし形、又はそれらの組み合わせからなることができる。第１の組の溝の断面形状は、第２の組の溝の断面形状と同じであるか又は異なることができる。加えて、第１と第２の組の溝はそれぞれ、異なる断面の溝形状の組み合わせを含むことができる。好ましくは、第１及び第２の組の溝のうち少なくとも１つは線形の溝を含む。より好ましくは、第１と第２の組の溝の両方は、線形の溝を含むか、それらから本質的になるか又はそれらからなる。
【００１２】
第１と第２の組の溝は、それらが一列にならないように配向される。したがって、第１と第２の組の溝は、実質的に又は完全には互いにかぶさるべきではない。第１と第２の組の溝は、それらが研磨パッドの同じ面を占めることになる場合には、それらが交差（クロス）するように互いに対して配向されるべきである。
【００１３】
第１と第２の組の溝の特定の配向は、溝の形状及び数に少なくとも部分的に依存している。例えば、第１と第２の組の溝が線形の溝からなる場合には、第１と第２の組の溝は、それらの線が平行にならないよう（例えば、斜め）に配向される。典型的には、第１と第２の組の溝は、上部表面又は下部表面に対面して見た場合に（即ち、上部表面と下部表面に垂直な視線で）第１の組の溝が第２の組の溝に対して１０°〜９０°の角度だけ回転しているように配向される。好ましくは、第１の組の溝は、第２の組の溝に対して４５°〜９０°（例えば、６０°〜９０°）の角度だけ回転している。このような研磨パッドは図１Ａ及び１Ｂに表される。研磨パッドは、第１の組の溝（１２）を含む上部表面（１０）と、第２の組の溝（１６）を含む下部表面（１４）とを有し、当該第１の組の溝（１２）が当該第２の組（１６）に対して９０°の角度だけ回転している。第１と第２の組の溝が曲線状の溝である場合には、第１と第２の組の溝は、異なる方向に配向されることが好ましい。例えば、第１の組の溝は、第２の組の溝に対して１０°〜１８０°（例えば、９０°、１２０°又は１８０°）の角度だけ回転させることができる。第２の組の曲線状の溝（１６）に対して４５°回転した第１の組の曲線状の溝（１２）を含むこのような研磨パッドが図２に表される。
【００１４】
第１と第２の組の溝がそれぞれ、円、楕円、正方形、長方形又は三角形の断面形状を有する溝を含む場合には、これらの溝は、第１の組の溝が第２の組の溝と適切な距離だけ横にずれるように配向することができる。例えば、第２の組の溝は、個々の溝の対称軸間の距離の１０％以上（例えば、２０％以上又は４０％以上）である距離だけ第１の組の溝からずらすことができる。あるいはまた、第１の組の溝は、第２の組の溝に対して１０°〜１８０°（例えば、９０°、１２０°又は１８０°）の角度だけ回転させることができる。図３は、第１の組の円形の溝（１２）と第２の組の円形の溝（１６）を含み、当該第１の円形の溝が、個々の溝の対称軸間の距離の５０％である距離だけ当該第２の組の円形の溝からずれている研磨パッドを表す。
【００１５】
溝は任意の好適な幅を有することができる。第１又は第２の溝の組内の各溝の幅は、同じであるか又は異なることができる。典型的には、溝の幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍである。溝の幅は、研磨パッドの表面を横切って溝ごとに変えることができる。第１の組の溝の幅の平均が第１の溝の幅と規定される。同様に、第２の組の溝の幅の平均が第２の溝の幅と規定される。第１と第２の溝の幅は、同じであるか又は異なることができる。
【００１６】
溝は任意の好適な深さを有することができる。第１又は第２の溝の組内の各溝の深さは、同じであるか又は異なることができる。第１の組の溝の深さの平均が第１の溝の深さと規定される。同様に、第２の組の溝の深さの平均が第２の溝の深さと規定される。第１と第２の溝の深さは、同じであるか又は異なることができる。例えば、第１の溝の深さは第２の溝の深さより大きくてもよいし、又は第２の溝の深さは第１の溝の深さより大きくてもよい。
【００１７】
第１と第２の溝の深さの合計が合計の溝深さを与える。１つの実施態様においては、合計の溝深さは、研磨パッドの合計厚さ（即ち、研磨パッドの上部表面から下部表面までの合計距離）に等しいか又はそれよりも大きい。例えば、第１の溝の深さと第２の溝の深さはそれぞれ、研磨パッドの厚さの２分の１に等しくすることができる。あるいはまた、第１の溝の深さは、研磨パッドの厚さの５５％以上（例えば、６０％以上又は６５％以上）であることができ、一方で、第２の溝の深さは、研磨パッドの厚さの４５％以下（例えば、４０％以下又は３５％以下）である。別の実施態様においては、合計の溝深さは、研磨パッドの合計厚さよりも小さい。例えば、合計の溝深さは、研磨パッドの合計厚さの９０％以上（又は８０％以上、７０％以上若しくは６０％以上）であることができる。
【００１８】
好ましくは、合計の溝深さは、研磨パッドの合計厚さと等しいか又はそれよりも大きい。合計深さが研磨パッドの厚さと等しいか又はそれよりも大きい場合には、第１と第２の組の溝は、研磨パッドの上部表面と下部表面に垂直に配向した一次チャンネルによって相互に接続される。これらの一次チャンネルの寸法は、第１と第２の溝の組の幅によって画定される。一次チャンネルにより、研磨パッドの本体を貫通して電解質を流すことができる。このような一次チャンネル（２０）は、図１Ａ、１Ｂ、２及び３に示される。
【００１９】
一次チャンネルが研磨パッドの上部表面と下部表面の溝加工によって形成されないように、合計の溝深さが研磨パッドの合計厚さよりも小さい場合には、第１と第２の組の溝は、電解質の流れが研磨パッドの厚さを通って促進されるように二次チャンネルによって相互に接続することができる。一次チャンネルと同様、二次チャンネルは、研磨パッドの上部表面から下部表面に及び、上部表面と下部表面に対して垂直に配向される。二次チャンネルは、任意の好適な断面形状（例えば、円、楕円、正方形、三角形、ひし形など）及び任意の好適な寸法を有することができる。二次チャンネルの直径は、任意の好適な直径であることができる。例えば、二次チャンネルの直径は、一次チャンネルの直径と同じであるか又は異なることができる。二次チャンネルは、研磨パッドを横切って任意の好適な位置に配置することができる。例えば、二次チャンネルは、溝の中又は溝の外（例えば、溝と溝の間）に配置することができる。二次チャンネルの数及びサイズは、研磨される基材のタイプに少なくとも部分的に依存している。第１の組の溝（１２）、第２の組の溝（１６）及び当該第１と第２の組の溝の交差部分に配置された複数の二次チャンネル（２２）を含む本発明の研磨パッドが図４に表される。
【００２０】
当然ながら、二次チャンネルは、一次チャンネルと組み合わせて使用することができる。好ましい実施態様においては、第１と第２の組の溝の両方は、溝が一次チャンネルによって相互接続されるように研磨パッドの厚さと等しいか又はそれよりも大きな合計溝深さを有する線形の溝を含み、溝の組が９０°の角度を形成するよう配向される。図５Ａ及び５Ｂは、第１の組の溝（１２）を含む上部表面（１０）と第２の組の溝（１６）を含む下部表面（１４）とを有する別の好ましい研磨パッドを表し、第１と第２の組の溝の交差部分が一次チャンネル（２０）を作り出し、研磨パッドが複数の二次チャンネル（２２）をさらに含む。
【００２１】
望ましくは、研磨パッドは、研磨パッドを通る電解質の流れを最大にするよう高い空隙容量を有する。例えば、空隙容量は３０％以上（例えば、５０％以上、７０％以上又は８０％以上）であることができる。典型的には、研磨パッドの空隙容量は、９５％以下（例えば、９０％以下）である。研磨パッドの空隙容量は、第１及び第２の組の溝と、一次及び二次チャンネルと、研磨パッドの本体内部の任意の空隙（即ち、気孔）とによって構成される。研磨パッドの本体内部の空隙の空隙容量は、溝の空隙容量よりも大きいか、それと等しいか又はそれよりも小さくすることができる。好ましくは、研磨パッドの本体は、電解質を吸収及び輸送することができる連続気泡の気孔構造を含む。
【００２２】
好ましくは、第１と第２の組の溝の数、幅、深さ及び配向は、研磨パッドのｘ、ｙ及びｚ方向のそれぞれを通じて電解質の均一な流れを作り出すよう最適化される。研磨パッドを通る電解質の流れは、研磨の際に研磨パッドのポンピング作用によって促進させることができる。例えば、多孔質の研磨パッドは、研磨の際に電解質を吸収し、次いで研磨ツールの高い下向き圧力のもとで電解質スラリーを放出することができる。ポンピング作用により、研磨パッドを通る電解質の流れが研磨パッド（及びアノード）及び／又は基材キャリアの回転数の関数として周期的に変化する。第１と第２の組の溝の数、幅、深さ及び配向は、研磨装置のポンピング作用によってこの共振を最大にするよう最適化することができる。研磨パッドを通る電解質の流れは、電解質中のガス気泡の存在によって促進させることもできる。ガス気泡は、任意の好適なガスを含むことができ、好ましくは空気を含む。
【００２３】
１つの実施態様においては、溝の幅及び／又は深さ、したがって溝の容積容量は、研磨パッドの一方の側から研磨パッドのもう一方（例えば、反対）の側へ段々と小さくなる。図６は、第１の組の線形の溝（１２）と当該第１の組の溝に対して９０°に配向された第２の組の線形の溝（１６）とを有し、当該第１と第２の組の溝の幅が、研磨パッドの一方の側からもう一方の側へ大きくなり、それによって溝容積の勾配を作り出すこの実施態様の研磨パッドを表す。勾配のある溝構成を有する研磨パッドは、１つ又は複数のポンプを用いて研磨パッドの表面に電解質を局所的に導入するＥＣＭＰ装置において特に望ましい。電解質がより小さな電解質容量を有する研磨パッドの領域に局所的に導入される場合には、研磨パッドのデザインは、電解質の流れを制限し、研磨パッドから出る前に研磨パッドの他の領域に電解質を流れさせる。このようなパッドの抵抗がない場合には、電解質は研磨パッドの小領域を通って流れ得るに過ぎない。研磨パッドを通る電解質流の均一性は、基材の除去の均一性を達成するために重要である。
【００２４】
第１と第２の組の溝は角度をつけることができる。溝の角度は、任意の好適な角度であることができ、例えば、溝の角度は、研磨パッドの面に対して７５°、６０°、４５°又は３０°であることができる。第１と第２の組の溝の角度は、電解質の流れが研磨パッド全体に向けられるようにすることが望ましい。好ましくは、第１と第２の組の溝は、（存在するのであれば）一次チャンネルが研磨パッドの本体を貫通してまっすぐ延びないような対角を有するが、むしろ、電解質の流れを制限するよう作用することができる曲部を有する。
【００２５】
本発明の研磨パッドの本体は、任意の好適な材料を含むことができる。典型的には、研磨パッドの本体はポリマー樹脂を含む。好ましくは、ポリマー樹脂は、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択される。より好ましくは、ポリマー樹脂は、熱可塑性ポリウレタン樹脂である。
【００２６】
研磨パッドの高度に溝をつけた性質とそれに伴う高い空隙容量のために、ポリマー樹脂のタイプ及びポリマー樹脂の物理的性質は、研磨パッドの物理的な完全性を維持するのに重要である。研磨パッドの本体は、固体材料、独立気泡材料、又は連続気泡材料であることができる。研磨パッド中に存在する気孔の度合い及びタイプは、研磨される基材のタイプに少なくとも部分的に依存している。
【００２７】
幾つかの実施態様においては、研磨パッドの本体は導電性である。したがって、研磨パッドの本体は、導電性ポリマー又はそこに埋め込まれるか若しくは形成された導電性部材を含む非導電性ポリマーを有することができる。導電性ポリマーは、任意の好適な導電性ポリマーであることができる。導電性部材は、任意の好適な部材であることができる。例えば、導電性部材は、ポリマー樹脂全体に均一に分散される粒子、繊維、ワイヤー、コイル又はシートからなることができる。導電性部材は、炭素、導電性金属、例えば、銅、白金、白金で被覆された銅、及びアルミニウムなどを含む任意の好適な導電性材料を含むことができる。好適な導電性研磨パッド部材の例は、米国特許出願公開第２００２／０１１９２８６号明細書において記載されている。
【００２８】
研磨パッドの本体は、２つ以上の研磨パッド層を含むことができる。例えば、第１の組の溝は第１の研磨パッド層内に含まれ、第２の組の溝は第２の研磨パッド層内に含まれる。異なる研磨パッド層は、異なる化学的及び物理的性質を有することができる。幾つかの実施態様においては、第１の研磨パッド層は、第２の研磨パッド層よりも硬いことが望ましい場合がある。複数のパッド層は、接着剤を用いて又は溶着若しくは押し出しによって互いに接合することができる。
【００２９】
本発明の研磨パッドは、ＥＣＭＰによって基材を研磨する方法において使用されることが望ましい。本方法は、（ｉ）本発明の研磨パッドを含むＥＣＭＰ装置を用意する工程、（ｉｉ）研磨されるべき基材を用意する工程、（ｉｉｉ）ＥＣＭＰ装置に電解質導電性流体を供給する工程、（ｉｖ）基材表面に電気化学電位を印加する工程、及び（ｖ）基材に対して研磨パッドを動かして基材を削り、それによって基材を研磨する工程を含む。基材に印加される電気化学電位は、固定であることもできるし又は用途に応じて時間とともに変化させることもできる。
【００３０】
ＥＣＭＰ装置は、任意の好適なＥＣＭＰ装置であることができ、その多くは当技術分野で公知である。典型的には、ＥＣＭＰ装置は、ＥＣＭＰステーションとキャリアアセンブリを含む。ＥＣＭＰステーションは、好ましくは、電解質チャンバー、カソード、アノード、参照電極、半透性メンブレン、及び本発明の研磨パッドを含む。図７に示されるように、キャリアアセンブリ（３６）は、ＥＣＭＰステーションの上に支持される。カソード（３２）は、好ましくは電解質チャンバー（３０）の下部に配置され、電解質（４２）中に浸漬される。アノードは、本発明の研磨パッド（４０）を乗せた導電性ディスク（３４）であることができる。あるいはまた、アノードは、本発明の導電性研磨パッドであることができる。カソードは、任意の好適な形状及び寸法を有することができ、任意の好適な電極材料を含むことができる。典型的には、カソードは、アノード溶解によって除去されるべき堆積材料以外の材料を含む非消耗電極である。例えば、カソードは、白金、銅、アルミニウム、金、銀、タングステンなどを含むことができる。好ましくは、カソードは白金を含む。参照電極（４４）は、任意の好適な電極材料を含むことができ、望ましくは電解質（４２）中に配置される。
【００３１】
半透性メンブレン（３８）は、望ましくはアノードディスク（３４）とカソード（３２）の間に配置される。半透性メンブレンは、電解質を通過させることができるが研磨くず及び研磨の際にカソードから放出される気泡（例えば、水素気泡）を通過させない気孔サイズを有する。好ましくは、半透性メンブレンは、５〜１５０μｍの気孔サイズを有するガラスフリットである。
【００３２】
電解質導電性流体（即ち、電解質）は、液体キャリア及び１つ又は複数の電解質塩を典型的に含む。液体キャリアは、任意の好適な溶媒であることができ、好ましくは水を含むか又は水である。電解質塩は、任意の好適な電解質塩であることができ、任意の好適な量で液体キャリア中に存在することができる。典型的には、電解質塩は、硫酸、リン酸、過塩素酸又は酢酸に基づいている。好適な電解質塩としては、硫酸水素塩、塩化水素、リン酸水素、リン酸カリウム、及びそれらの組み合わせからなる群より選択されたものが挙げられる。好ましくは、電解質塩はリン酸カリウムである。電解質は、塩基化合物、例えば、水酸化カリウムを含むこともできる。電解質は、望ましくは０．２Ｍ以上（例えば、０．５Ｍ以上又は１．０Ｍ以上）の濃度を有する。電解質は、任意の好適なｐＨを有することができる。典型的には、電解質は２〜１１（例えば、３〜１０又は４〜９）のｐＨを有する。
【００３３】
電解質は、任意選択で研磨粒子及び研磨用添加剤を含む。研磨材は任意の好適な研磨材であることができ、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゲルマニア、マグネシア、セリア、及びそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。研磨用添加剤は、腐食抑制剤、膜形成剤、界面活性剤、及びそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。
【００３４】
本発明の研磨パッドは、多くのタイプの基材（例えば、ウェハ）及び基材材料を研磨する方法で使用するのに好適である。例えば、研磨パッドは、基材、例えば、記憶保存装置、ガラス基材、メモリ又は孔質ディスク、金属（例えば、貴金属）、磁気ヘッド、層間絶縁（ＩＬＤ）層、ポリマー膜、低及び高誘電率膜、強誘電体、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）、半導体ウェハ、電解放出ディスプレイ、及び他の超小型電子技術の基材、特には絶縁層（例えば、金属酸化物、窒化ケイ素又は低誘電体材料）及び／又は導電性材料含有層（例えば、金属含有層）を含む基材を研磨するのに使用することができる。「メモリ又は硬質ディスク」という用語は、電磁気の形態で情報を保持するための任意の磁気ディスク、ハードディスク、硬質ディスク又はメモリディスクを意味する。メモリ又は硬質ディスクはニッケル−リンを含む表面を典型的に有するが、表面は他の任意の好適な材料を含むことができる。典型的には、基材は、少なくとも１つの導電性材料を含む。好適な導電性材料としては、例えば、銅、タンタル、タングステン、アルミニウム、ニッケル、チタン、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、それらの合金、及びそれらの混合物が挙げられる。基材はまた金属酸化物の絶縁層を典型的に含む。好適な金属酸化物の絶縁層としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、ゲルマニア、マグネシア、及びそれらの組み合わせが挙げられる。加えて、基材は、任意の好適な金属複合物を含むか、それから本質的になるか又はそれからなることができる。好適な金属複合物としては、例えば、金属窒化物（例えば、窒化タンタル、窒化チタン及び窒化タングステン）、金属炭化物（例えば、炭化ケイ素及び炭化タングステン）、ニッケル−リン、アルミノ−ボロシリケート、ボロシリケートガラス、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）、ケイ素／ゲルマニウム合金、及びケイ素／ゲルマニウム／炭素合金が挙げられる。基材はまた、任意の好適な半導体系材料を含むか、それから本質的になるか又はそれからなることができる。好適な半導体系材料としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、絶縁膜上の単結晶シリコン（silicon-on-insulator）及びヒ化ガリウムが挙げられる。
【００３５】
当業者であれば、本発明の研磨パッドが、電気化学活性を必要とするか、あるいはまた研磨パッドを通る研磨組成物（例えば、液体キャリア及び研磨用添加剤）の有意な流量を必要とする他の製法において使用することができることは容易に理解するであろう。例えば、本発明の研磨パッドは、電気化学堆積、及び電気化学堆積と化学機械研磨の組み合わせを含む電気化学機械めっきプロセス（ＥＣＭＰＰ）において使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】第１の組の線形の溝（１２）を含む上部表面（１０）と、第１の組の溝に対して９０°に配向された第２の組の線形の溝（１６）を含む下部表面（１４）とを有し、当該第１と第２の組の溝の交差部分が一次チャンネル（２０）を作り出している本発明の研磨パッドを表す断片的な部分断面斜視図である。
【図１Ｂ】第１の組の線形の溝（１２）と、第１の組の溝に対して９０°に配向された第２の組の線形の溝（１６）とを有し、当該第１と第２の組の溝の交差部分が一次チャンネル（２０）を作り出している本発明の研磨パッドを表す断片的な平面図である。
【図２】第１の組の曲線状の溝（１２）と、第１の組の溝に対して４５°に配向された第２の組の曲線状の溝（１６）とを有し、当該第１と第２の組の溝の交差部分が一次チャンネル（２０）を作り出している本発明の研磨パッドを表す断片的な平面図である。
【図３】第１の組の円形の溝（１２）と、円形の溝の直径の半分である距離だけずれた第２の組の円形の溝（１６）とを有し、当該第１と第２の組の溝の交差部分が一次チャンネル（２０）を作り出している本発明の研磨パッドを表す断片的な平面図である。
【図４】第１の組の線形の溝（１２）と、第２の組の線形の溝（１６）と、二次チャンネル（２２）とを有する本発明の研磨パッドを表す断片的な平面図である。
【図５Ａ】第１の組の線形の溝（１２）を含む上部表面（１０）と、第１の組の溝に対して９０°に配向された第２の組の線形の溝（１６）を含む下部表面（１４）とを有し、当該第１と第２の組の溝の交差部分が一次チャンネル（２０）を作り出し、二次チャンネル（２２）をさらに含む本発明の研磨パッドを表す断片的な部分断面斜視図である。
【図５Ｂ】第１の組の線形の溝（１２）と、第１の組の溝に対して９０°に配向された第２の組の線形の溝（１６）とを有し、一次チャンネル（２０）と二次チャンネル（２２）をさらに含む本発明の研磨パッドを表す断片的な平面図である。
【図６】第１の組の線形の溝（１２）と、第１の組の溝に対して９０°に配向された第２の組の線形の溝（１６）とを有する本発明の研磨パッドであって、当該第１と第２の組の溝の幅が、研磨パッドの一方の側からもう一方の側へ大きくなっている研磨パッドを表す断片的な平面図である。
【図７】本発明の研磨パッドを含む電気化学機械研磨装置の断面図である。
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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