(57)【要約】  本発明は、変形可能研磨パッド本体及びその中に分散している磁気感受性粒子を有し、且つ磁場を印加したときに１又は複数の性質が変化する、研磨パッドを提供する。また本発明は、このような研磨パッドを用いる研磨システム及び基材研磨方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形可能研磨パッド本体及びその中に分散している磁気感受性粒子を有し、且つ磁場を印加したときに１又は複数の性質が変化する、研磨パッド。
【請求項２】
磁場を印加したときに変化する前記１又は複数の研磨パッドの性質が、前記研磨パッドの貯蔵弾性率、圧縮性、反発率、及び硬さからなる群より選択される、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
磁場を印加していないときの貯蔵弾性率が、１００〜１，０００ＭＰａである、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
磁場を印加していないときの３２ｋＰａの負荷での平均圧縮率が、２％又はそれよりも大きい、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
磁場を印加していないときの、３２ｋＰａの負荷を加えた後の平均反発率が、２５％又はそれよりも大きい、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
磁場を印加していないときのショアーデュロメーター硬さが、４０Ａ〜９０Ｄである、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記変形可能研磨パッド本体がポリマーを有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記ポリマーが、エラストマー、ポリウレタン、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、天然及び合成ゴム、スチレン系ポリマー、多環芳香族系ポリマー、フルオロポリマー、ポリイミド、架橋ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタン、架橋ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアクリレート、弾性ポリエチレン、それらのコポリマー及びブロックコポリマー、並びにそれらの混合物及び配合物からなる群より選択される、請求項７に記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記変形可能研磨パッド本体が発泡ポリマーを有する、請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
前記発泡ポリマーが主に開放気孔を有する、請求項９に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
前記発泡ポリマーが主に閉塞気孔を有する、請求項９に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
前記発泡ポリマーが開放気孔と閉塞気孔との混合を有する、請求項９に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
前記磁気感受性粒子が、５μｍ又はそれ未満の平均粒径を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
前記磁気感受性粒子が無機粒子である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
前記磁気感受性粒子が、Ｆｅ３Ｏ４、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｂａ−Ｓｒフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト、ＳｍＣｏ５、Ｓｍ２Ｃｏ１７、鉄、鋼、それらの混合物からなる群より選択される、請求項１４に記載の研磨パッド。
【請求項１６】
前記磁気感受性粒子が、コーティングされている、請求項１４に記載の研磨パッド。
【請求項１７】
前記磁気感受性粒子が、有機粒子又は金属−有機粒子である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１８】
前記磁気感受性粒子が、Ｖ［テトラシアノエチレン］約２、Ｖ［Ｃｒ（ＣＮ）］約０．９、Ｃｒ（テトラシアノエチレン）２、ＫＶ［Ｃｒ（ＣＮ）６］、及びＣ−６０フラーレンからなる群より選択される、請求項１７に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
前記磁気感受性粒子が、前記変形可能研磨パッド本体において均一に分布している、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
前記磁気感受性粒子が、前記変形可能研磨パッド本体において不均一に分布している、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項２１】
前記磁気感受性粒子が、前記変形可能研磨パッド本体において所定の勾配で分布している、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項２２】
前記磁気感受性粒子が、前記パッドの選択された領域に分布している、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項２３】
研磨表面を更に有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項２４】
前記研磨表面が、前記変形可能研磨パッド本体の表面によって提供されている、請求項２３に記載の研磨パッド。
【請求項２５】
前記研磨表面が、別個の層によって提供されている、請求項２３に記載の研磨パッド。
【請求項２６】
前記研磨表面が、磁気感受性粒子を有する、請求項２３に記載の研磨パッド。
【請求項２７】
前記磁気感受性粒子がコーティングされた粒子である、請求項２６に記載の研磨パッド。
【請求項２８】
前記磁気感受性粒子が有機粒子又は金属−有機粒子である、請求項２６に記載の研磨パッド。
【請求項２９】
前記研磨表面が、磁気感受性粒子を有さない、請求項２３に記載の研磨パッド。
【請求項３０】
終点検知口を更に有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３１】
（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有し、且つ磁場を印加したときに１又は複数の性質が変化する、研磨パッド、及び
（ｂ）前記研磨パッドの近くに配置されている強度調節可能磁場、
を有する、研磨システム。
【請求項３２】
前記磁場の強度が手動で制御される、請求項３１に記載の研磨システム。
【請求項３３】
前記磁場の強度が自動で制御される、請求項３１に記載の研磨システム。
【請求項３４】
前記磁場の強度が、研磨条件の変化に対応して自動で調節される、請求項３３に記載の研磨システム。
【請求項３５】
前記磁場の強度が、予め設定されたプログラムに従って自動で調節される、請求項３３に記載の研磨システム。
【請求項３６】
磁場を印加したときに変化する前記１又は複数の研磨パッドの性質が、前記研磨パッドの貯蔵弾性率、圧縮性、反発率、及び硬さからなる群より選択される、請求項３１に記載の研磨システム。
【請求項３７】
（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有し、且つ磁場を印加したときに１又は複数の性質が変化する、研磨パッドを提供すること、
（ｂ）前記研磨パッドを基材に接触させること、
（ｃ）前記研磨パッドに磁場を印加して、前記研磨パッドの１又は複数の性質を変化させること、及び
（ｄ）基材に対して前記研磨パッドを動かし、それによって前記基材を研磨すること。
【請求項３８】
研磨の間に磁場の強度を調節して、前記研磨パッドの１又は複数の性質を変化させることを更に含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
研磨条件の変化に応じて磁場の強度を調節する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
予め設定されたプログラムに従って、磁場の強度を調節する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
磁場の強度の調節が、前記基材における過剰研磨ディッシングを減少させる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
磁場を印加したときに変化する前記１又は複数の研磨パッドの性質が、前記研磨パッドの貯蔵弾性率、圧縮性、反発率、及び硬さからなる群より選択される、請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械的研磨のために有益な研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械的研磨（「ＣＭＰ」）プロセスは、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造において、半導体ウェハ、集積回路、電界放出ディスプレイ、及び多くの他のマイクロエレクトロニクス基材の表面を平らにするために使用されている。例えば半導体デバイスの製造は一般に、様々なプロセス層の形成、それらの層の一部の選択的な除去又はパターン付与、及び半導体基材の表面上での追加のプロセス層の堆積を伴って、集積回路を形成する。プロセス層としては例えば、絶縁層、ゲート酸化物層、導電性層、及び金属又はガラスの層等を挙げることができる。この方法の特定の段階では、プロセス層の最も上の表面を平らにすること、すなわち平坦にすることが、その後の層の堆積のために一般に望ましい。ＣＭＰは、プロセス層を平らにするために使用され、ここでは堆積させた材料、例えば導電性材料又は絶縁材料を研磨して、続く工程のためにウェハを平坦化する。
【０００３】
典型的なＣＭＰプロセスでは、ウェハを逆さまにしてＣＭＰ装置のキャリアに取り付ける。研磨パッドに向けて下向きに、キャリアとウェハを押し付ける。キャリアとウェハを、ＣＭＰ装置の研磨テーブル上で回転している研磨パッド上で回転させる。研磨組成物（（研磨スラリーとしても言及される）は一般に、研磨プロセスの間に、回転しているウェハと回転している研磨パッドの間に導入する。研磨組成物は典型的に、ウェハの最も上側の層の部分に作用し又はこの部分を溶解する化学種と、この層の部分を物理的に除去する研磨材とを含有している。ウェハと研磨パッドとは、同じ方向にでも反対の方向にでも、実際に行う特定の研磨プロセスに適当なように回転させることができる。キャリアは、研磨テーブル上で研磨パッドに沿って振動させることもできる。
【０００４】
ＣＭＰ研磨プロセスにおいて使用される研磨パッドは、軟質及び硬質の両方のパッド材料を使用して製造されており、その例としては、ポリマーを含浸させた布帛、微細多孔質フィルム、ポリマー発泡体、非多孔質ポリマーシート、及び焼結熱可塑性プラスチック粒子を挙げることができる。ポリエステル不織布に含浸させたポリウレタン樹脂を有するパッドは、ポリマー含浸布帛研磨パッドの例である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＭＰの研磨パッドの改良が注目されてきたにもかかわらず、研磨パッドは典型的に、ＣＭＰプロセスにおいて固定された要素である。すなわち、いったん研磨パッドを選択して使用し始めると、研磨パッドの物性は、化学機械的研磨操作の間に変化させることができない。しかしながら、研磨基材の表面特性は、基材表面の研磨が進行して平坦化が近づくに従って変化する。結果として、研磨操作の間に研磨パッドの特徴を制御することを可能にする研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法が、未だに必要とされている。
【０００６】
本発明は、そのような研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法を提供する。本発明のこれらの及び他の利点、並びに追加の発明的特徴は、本件の明細書の記載から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。また本発明は、（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッド、並びに（ｂ）研磨パッドの近くに配置されている強度調節可能磁場を有する、研磨システムを提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。更に本発明は、（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供すること、（ｂ）研磨パッドを基材に接触させること、（ｃ）研磨パッドに磁場を印加すること、及び（ｄ）基材に対して研磨パッドを動かし、それによって基材を研磨することを含む、基材の研磨方法を提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供する。ここで、この研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化する。本発明の研磨パッドに磁場を印加すると、変形可能研磨パッド本体中の磁気感受性粒子が、磁場に反発し又は引き寄せられて、変形可能研磨パッド本体に対して力をかける。この力は、研磨パッド本体を変形させ（例えば１又は複数の次元で伸長又は収縮させ）、これが変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッドの１又は複数の性質を変化させる。したがって本発明の研磨パッドでは、研磨パッドに対して磁場を印加することによって、使用の間に、使用者が研磨パッドの性質を調整することができる。
【０００９】
用語「磁場を印加」は、本発明に関して、研磨パッドを使用する特定の箇所に存在することがある全ての自然磁場（例えば地球磁場）に加えて、本発明の研磨パッドに対して磁場を印加することに言及している。用語「磁気感受性粒子」は、本発明に関して、印加される磁場に引きつけられる又は反発する任意の粒子に言及している。
【００１０】
磁気感受性粒子は、無機粒子、有機粒子、又は無機粒子と有機粒子との混合物であってよい。無機磁気感受性粒子は、一般に知られており、その例としては、Ｆｅ３Ｏ４、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ、Ｂａ−Ｓｒフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト、ＳｍＣｏ５、Ｓｍ２Ｃｏ１７、鉄、鋼、それらの混合物を挙げることができる。本発明に関して有益な有機（又は金属−有機）磁気感受性粒子としては、「Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｍａｇｎｅｔｓ」、Ｐ．Ｄａｙ  ａｎｄ  Ａ．Ｆ．Ｕｎｄｅｒｈｉｌｌ編集、（Ｔｈｅ  Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，１９９９年）、及び「Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｓ：  Ｆｒｏｍ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｔｏ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」、Ｌａｈｃｅｎｅ  Ｏｕａｈａｂ  ａｎｄ  Ｅｄｕａｒｄ  Ｙａｇｕｂｓｋｉｉ編集、（Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  ２００４年）に記載の磁気感受性粒子を挙げることができる。好ましくは有機又は金属−有機粒子は、Ｖ［テトラシアノエチレン］約２、Ｖ［Ｃｒ（ＣＮ）］約０．９、Ｃｒ（テトラシアノエチレン）２、ＫＶ［Ｃｒ（ＣＮ）６］、及びＣ−６０フラーレン、合成方法に依存して溶媒和（ｓａｌｖａｔｉｏｎ）分子を更に有する任意のもの（例えばＶ［Ｃｒ（ＣＮ）］約０．９・２．８Ｈ２Ｏ、ＫＶ［Ｃｒ（ＣＮ）６］・２Ｈ２Ｏ等）からなる群より選択される。
【００１１】
磁気感受性粒子は、任意の特定の処理なしで用いることができるが、場合によっては、例えば変形可能研磨パッドの材料中での磁気感受性粒子の分散性及び付着性を改良するために、粒子をコーティングすることが好ましい場合がある。コーティングが粒子の磁気感受性に実質的に干渉せず又は粒子の磁気感受性を実質的になくさない限り、任意の適当なコーティングを使用することができる。有益なコーティングとしては、ポリマーコーティング、例えばポリウレタン、ナイロン、ポリエチレン、又は粒子に望ましい性質を与える任意の他のポリマーのコーティングを挙げることができる。
【００１２】
変形可能研磨パッド本体は、任意の適当な量の磁気感受性粒子を有することができる。磁気感受性粒子の量は、変形可能研磨パッド本体が印加された磁場に応答する程度に影響を与えるであろう。磁気感受性粒子の量を増加させると典型的に、磁場を印加したときに変形可能研磨パッド本体が変形する程度が大きくなり、それによって研磨パッドの性質が変化する程度が大きくなるであろう。磁気感受性粒子の量を減少させると一般に、反対の効果が生じる。本発明の研磨パッドは、０．１質量％又はそれよりも多く（例えば５質量％又はそれよりも多く、又は１０質量％又はそれよりも多く）の磁気感受性粒子を有することができ、例えば２０質量％又はそれよりも多く（例えば３０質量％又はそれよりも多く）、又は４０質量％又はそれよりも多く（例えば６０質量％又はそれよりも多く）の磁気感受性粒子を有することができる。典型的に、本発明の研磨パッドは、６０質量％又はそれ未満の磁気感受性粒子を有し、４０質量％又はそれ未満、例えば２０質量％又はそれ未満（例えば１０質量％又はそれ未満、又は５質量％又はそれ未満）の磁気感受性粒子を有することができる。
【００１３】
磁気感受性粒子は任意の適当な平均粒径を有することができる。本発明に関して、用語「平均粒径」は、数基準の平均粒径に言及している。典型的に、磁気感受性粒子の平均粒径は、５μｍ未満それ未満、例えば３μｍ又はそれ未満、又は１μｍ又はそれ未満である。磁気感受性粒子の平均粒径は一般に、０．１〜５μｍ、例えば０．３〜３μｍ、又は０．５〜１μｍである。磁気感受性粒子は、任意の適当な形状を有することができ、これは例えば、球形、直方体型、立方体型、フレーク状、針状、及びそれらの混合であってよい。
【００１４】
磁気感受性粒子を有する変形可能研磨パッド本体は、磁場を印加していないときと比較して磁場を印加したときに研磨パッドの性質が変化することを可能にする限り、任意の適当な材料から製造することができる。印加された磁場の研磨パッドの性質への影響は当然に、研磨パッドの材料だけでなく、研磨パッド中の磁気感受性粒子の濃度、及び印加する磁場の強度にも依存している。したがって、使用する特定の材料の選択は、特定のパッド構成及び所望の用途に依存している。
【００１５】
一般に、変形可能研磨パッド本体は、弾性材料、例えば天然又は合成の弾性ポリマーを含むであろう。適当なポリマーとしては、エラストマー、ポリウレタン、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、天然及び合成ゴム、スチレン系ポリマー、多環芳香族系ポリマー、フルオロポリマー、ポリイミド、架橋ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタン、架橋ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアクリレート、弾性ポリエチレン、それらのコポリマー及びブロックコポリマー、並びにそれらの混合物及び配合物を挙げることができる。
【００１６】
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を含む研磨パッドは、任意の適当な貯蔵弾性率を有することができる。磁場を印加していないときには、研磨パッドの貯蔵弾性率は典型的に、１００〜１，０００ＭＰａ、例えば４００〜９００ＭＰａ、又は４５０〜８００ＭＰａ（例えば５００〜７００ＭＰａ）である。研磨パッドは、特定の用途で適当なことがあるように、比較的小さい貯蔵弾性率を有するようにもできる。したがって、本発明の研磨パッドは、３５０ＭＰａ又はそれ未満（例えば０．１ＭＰａ〜３５０ＭＰａ、例えば１ＭＰａ〜３５０ＭＰａ、又は１０ＭＰａ〜３５０ＭＰａ、又は１００ＭＰａ〜３５０ＭＰａ）の貯蔵弾性率を有することができる。研磨パッドの貯蔵弾性率は、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０で報告されている手順に従って決定することができる。
【００１７】
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な圧縮性を有することができる。圧縮性は一般に、所定の負荷をかけたときの研磨パッドの圧縮の割合として示される（例えば所定の負荷をかけたときの研磨パッドの厚さを、元々の（負荷のない）研磨パッドの厚さで割った値を、百分率で表す）。研磨パッドの圧縮性を決定する好ましい方法は、（ａ）負荷のない状態での研磨パッドの厚さ（Ｄ１）を測定すること、（ｂ）１分間にわたって研磨パッドに所定の負荷（例えば３２ｋＰａ（４．７ｐｓｉ））をかけて、研磨パッドを圧縮すること、（ｃ）圧縮された研磨パッドの厚さ（Ｄ２）を測定すること、及び（ｄ）下記の式に従って、圧縮率を決定すること：
圧縮率（％）＝［（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１］×１００
研磨パッドの圧縮性は、商業的に入手可能な機器（例えば「Ａｍｅｓ  Ｍｅｔｅｒ」モデルＢＧ２５００−１−０４、Ｂ．Ｃ．Ａｍｅｓ  Ｉｎｃ．製造）を用いて決定することもできる。磁場を印加していない場合、３２ｋＰａの負荷での研磨パッドの平均圧縮率（は一般に、２％又はそれよりも大きく、例えば４％又はそれよりも大きく、又は１０％又はそれよりも大きい（例えば１５％又はそれよりも大きい、又は２０％又はそれよりも大きい）。圧縮率は一般に、２〜５０％、例えば４〜４０％、又は１０〜３０％の範囲である。
【００１８】
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な弾性（レジデンス）を有することができる。弾性は典型的に、百分率での反発性として表される。研磨パッドの百分率での反発性を測定する好ましい方法は、（ａ）負荷をかけないで研磨パッドの厚さ（Ｄ１）を測定すること、（ｂ）１分間にわたって研磨パッドに所定の負荷（例えば３２ｋＰａ（４．７ｐｓｉ））をかけて、研磨パッドを圧縮すること、（ｃ）圧縮された研磨パッドの厚さ（Ｄ２）を測定すること、（ｄ）研磨パッドから負荷を外して、１分間にわたって研磨パッドを反発させること、（ｅ）反発した研磨パッドの厚さ（Ｄ３）を測定すること、及び（ｆ）下記の式に従って、研磨パッドの反発率を決定すること：
反発率（％）＝［（Ｄ３−Ｄ２）／（Ｄ１−Ｄ２）］×１００
圧縮率でのように、研磨パッドの反発率は、上記の「Ａｍｅｓ  Ｍｅｔｅｒ」のような商業的に入手可能な機器を用いて決定することができる。多くの用途に関して、磁場を印加していない状態で、研磨パッドの反発率が大きいことが好ましい。したがって、研磨パッドは好ましくは、３２ｋＰａ（４．７ｐｓｉ）の負荷をかけた後での反発率が、５０％又はそれよりも大きく、例えば６０％又はそれよりも大きく、又は８５％又はそれよりも大きい。当然に、２５％又はそれよりも大きい（例えば３０％又はそれよりも大きい、４０％又はそれよりも大きい）といった比較的小さい反発率が、いくらかの用途では好ましいことがある。
【００１９】
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な硬さを有することができる。硬さは、ショアー（Ｓｈｏｒｅ）法に従って測定することができ、例えばＡＳＴＭ  Ｄ−２２４０−９５に従って測定することができる。本発明の研磨パッドは、４０Ａ〜９０Ｄのショアー硬さを有することができる。一般に、磁場を印加していないときの研磨パッドのショアー硬さは、９０Ｄ又はそれ未満、例えば７０Ｄ又はそれ未満、又は５０Ｄ又はそれ未満であり（「Ｄ」はショアー「Ｄ」スケールでの硬さを示している）、また４０Ｄ〜９０Ｄ、例えば５０Ｄ〜８０Ｄである。比較的柔らかい研磨パッドが必要とされる用途では、本発明の研磨パッドは、４０Ａ又はそれよりも大きい（例えば４０Ａ〜９０Ａ）、又は６０Ａ又はそれよりも大きい（例えば６０Ａ〜９０Ａ）、又は７０Ａ又はそれよりも大きい（例えば７０Ａ〜９０Ａ）ショアー硬さを有するようにできる。
【００２０】
変形可能研磨パッド本体及び磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、任意の適当な方法で製造することができる。多くのそのような方法が、当該技術分野で既知である。適当な方法としては、選択した材料を、キャスティング、切断、反応射出成形、射出吹き込み成形、圧縮成形、焼結、熱成形、又は圧縮して所望の形状にする方法を挙げることができる。ポリマーは典型的に予備成形ポリマーであるが、任意の適当な方法で、その場においてポリマーを成形することもでき、そのような多くの方法が当該技術分野で既知である（例えば「Ｓｚｙｃｈｅｒ’ｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｏ［ｉｏｔａ］ｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ」、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ：Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９９９年、Ｃｈａｐｔｅｒ  ３を参照）。例えば、イソシアネート、ジイソシアネート、及びトリイソシアネートプレポリマーのようなウレタンプレポリマーを、イソシアネート反応性部分を有するプレポリマーと反応させることによって、熱可塑性ポリウレタンをその場で成形することができる。適当なイソシアネート反応性部分としては、アミン及びポリオールを挙げることができる。開放セル、独立セル、又は開放セルと独立セルとの混合を主に有する発泡ポリマー、例えばポリウレタンフォームポリマーを使用することもできる。発泡ポリマーを使用する技術は当該技術分野で既知であり、その例としては、Ｍｕｃｅｌｌ法、相転移法、スピノーダル又はバイモーダル分解法、及び加圧ガス注入法を挙げることができる。好ましくは、研磨パッドは、Ｍｕｃｅｌｌ法又は加圧ガス注入法を使用して製造される。
【００２１】
磁気感受性粒子を有する変形可能研磨パッド本体及び研磨パッドは、任意の適当な形状を有することができる。典型的に研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体は、ベルト状、ディスク状、又は平らな立体多角形状（例えば直方体状）の形状を有し、これらの形状は、研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体の縁において、前及び後「面」を与える２つの大きな表面、及び１又は複数の端部表面を有する。研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体を回転させる装置において使用する場合、研磨パッド及び変形可能研磨パッド本体は、上記の面に垂直な回転軸を有するであろう。
【００２２】
磁気感受性粒子は典型的に、パッドの製造の間に、変形可能研磨パッド本体の材料中に分布させる。磁気感受性粒子を分布させることは、任意の適当な様式で行うことができる。例えば磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッドの材料を所望の形状に成形する前に、この材料と組み合わせることができる。
【００２３】
磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッド本体の材料に均一に分布させて、磁気感受性粒子の均一な不布を得ること、又は磁気感受性粒子を不均一に分布させることができる。例えば磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッド本体の特定の厚さ、例えば変形可能研磨パッドの一方又は両方の面又はその付近、又は変形可能研磨パッド本体の厚さの中央部分に集中させることができる。磁気感受性粒子は、変形可能研磨パッド本体の回転軸から特定の１又は複数の距離、例えば変形可能研磨パッド本体の周縁部又はその付近、又は回転軸の近くに集めることもできる。あるいは、磁気感受性粒子は、研磨パッドの選択された領域に分布させることができる。好ましくは磁気感受性粒子は、研磨の間の端部効果を減少させる様式（例えば、基材の端部が、基材の他の部分と異なる速度で研磨される傾向を減少させる様式）で、研磨パッド中に分布させる。
【００２４】
不均一な様式で分布させる場合、磁気感受性粒子は、別個の濃縮領域に分布させることができ、又は所定の濃度勾配を有するように分布させることができる。例えば磁気感受性粒子が、変形可能研磨パッド本体の周縁部において最も高い濃度で存在し、回転軸に向かって濃度が小さくなるようにして、又はその反対に（例えばパッドの中心部で濃度が最も高く、且つ回転軸に向かって濃度が小さくなるようにして）、感受性粒子を分布させることができる。同じタイプの勾配を、パッドの厚さにわたって与えることもできる。例えば、磁気感受性粒子の濃度が、両方の面において最も高く、且つ厚さの中心に向かって濃度が小さくなるようにすること、又はその反対にすることができる。あるいは、磁気感受性粒子の濃度は、一方の面から他方の面に向かって単調に、増加又は減少させることができる。変形可能研磨パッド本体における磁気感受性粒子の濃度勾配は、直線的であっても、非直線的であってもよい。
【００２５】
変形可能研磨パッド本体中での磁気感受性粒子の不均一な分布は、任意の適当な方法によって達成することができる。例えば、異なるタイプ又は寸法の磁気感受性粒子の沈降性を使用して、成形する前の変形可能研磨パッドの材料において、濃度勾配を達成することができる。また、変形可能研磨パッド本体は、磁気感受性粒子の濃度が異なる複数の層又は区画を用いて製造することができる。あるいは、磁気感受性粒子は、任意の適当なパターン又は勾配で、成形された研磨パッドの表面に埋め込み、そして変形可能研磨パッド本体の材料をその流動温度まで加熱し、随意に圧力を加えて、これらの粒子を材料に組み込むことができる。変形可能研磨パッド本体において粒子を不均一に分布させる他の方法は、当業者には明らかである。
【００２６】
本発明の研磨パッドは、トップパッド又はサブパッドとすることができる。多くの研磨プロセスでは、トップパッドは、研磨される基材の表面に実際に接触する研磨パッドである。したがってトップパッドは、研磨表面を有する。サブパッドは、トップパッドの下に存在して、トップパッドを支持するものである。トップパッドとして形成する場合、本発明の研磨パッドは典型的に、サブパッドと組み合わせて用いられる。あるいは、トップパッドとして形成する場合、本発明の研磨パッドは典型的に、サブパッドと組み合わせて用いられる。
【００２７】
また本発明は、サブパッドと組み合わされたトップパッドとして形成される研磨パッドを包含する。ここでは、サブパッド又はトップパッドのいずれか又は両方が、磁気感受性粒子を有することができる。本発明のこの態様に関して、トップパッド及びサブパッドは、単一のポリマーシートの異なる層によって、又は共に組み合わされた若しくは結合された別個のポリマーシートによって提供されていてよい。トップパッド及びサブパッドを、異なるポリマーシートによって提供する場合、トップパッドポリマーシート及びサブパッドポリマーシートは望ましくは、接着剤を用いずに（例えば間に存在する接着剤層なしで）組み合わせる。例えば、トップパッドシートとサブパッドシートとは、溶接（例えば超音波溶接）、熱接合、照射活性化接合、積層、又は共押し出しによって結合することができる。あるいは、トップパッドとサブパッドとは、単一のポリマーシートの異なる層又は部分によって提供することができる。例えば、単一層ポリマーシートに、単一層ポリマーシートの一方又は両方の面の物性を変化させる処理を行って、二層ポリマーシートを提供することができる。ここでは、一方の層が、トップパッドとして機能し、他方の層が、サブパッドとして機能する。例えば中実のポリマーシートを選択的に発泡させ、それによってポリマーシートの一方の面に気孔を導入することによって、接着剤の使用なしに、中実の層に結合した多孔質層を有する二層ポリマーシート（例えば二層研磨パッド）を得ることができる。ここでは、一方の層がトップパッドとして機能し、且つ他方の層が、サブパッドとして機能する。研磨パッドの一方又は両方の面が、磁気感受性粒子を有することができる。上述の構成では、好ましくはサブパッドは、磁気感受性粒子を有する多孔質層によって提供される。
【００２８】
トップパッド／サブパッドの組み合わせとして構成する場合、又はワンピースの研磨パッドとして構成する場合、本発明の研磨パッドは更に、研磨表面を有することができる。研磨表面は、変形可能研磨パッド本体の表面に接着又は溶接された別個の材料の層によって提供すること、又は変形可能研磨パッド本体の表面によって提供することができる。研磨表面を別個の材料の層によって提供する場合、この別個の材料の層は、任意の適当な方法によって、例えば摩擦（例えば中間の層なしで）によって、マジックテープタイプの連結布帛によって、減圧によって、磁力によって、様々な接着化合物及びテープによって、化学種、熱及び／若しくは圧力を使用する層の「溶接」によって、又は他の様々な方法によって、変形可能研磨パッド本体の表面に接着又は溶接することができる。典型的に、中間裏当て層、例えばポリエチレンテレフタレートフィルムを、研磨層とサブパッドとの間に配置する。本発明の研磨パッドのこの構成は随意に、サブパッドと組み合わせて用いることができる。
【００２９】
研磨表面が、変形可能研磨パッド本体の表面によって提供される場合であっても、別個の材料の層によって提供される場合であっても、研磨表面は、任意の適当な材料、例えば変形可能研磨パッド本体に関して予め特定される１又は複数の任意のポリマーを有することができる。この材料は、変形可能研磨パッド本体の材料と同じであっても異なっていてもよい。典型的に研磨パッド表面は、非多孔質のポリウレタンを有する。
【００３０】
研磨表面は更に、溝、流路、及び／又は穿孔を有することができ、これらは、研磨パッドの表面にわたる研磨組成物の横方向の移動を促進する。このような溝、流路、又は穿孔は、任意の適当なパターンであってよく、任意の適当な深さ及び幅を有することができる。研磨表面は、２又はそれよりも多くの異なる溝のパターン、例えば米国特許第５，４８９，２３３号で示されるような大きい溝と小さい溝との組み合わせを有することができる。適当な溝パターンの例としては、連続していても不連続であってもよい、傾斜を有する溝、同心の溝、らせん状又は環状の溝、及びＸＹ型の斜交パターンを挙げることができる。好ましくは研磨表面は、標準のパッド調整方法によって作られる小さい溝を少なくとも有する。
【００３１】
研磨表面には、磁気感受性粒子がなくても、任意の適当な量の磁気感受性粒子が存在していてもよい。研磨表面における磁気感受性粒子の濃度及び分布は、変形可能研磨パッド本体に関する上記の説明でのようにして決定することができる。本発明の所定の研磨パッドでは、研磨表面における磁気感受性粒子の濃度及び分布は、変形可能研磨パッド本体のそれらと同じであっても異なっていてもよい。
【００３２】
研磨表面が磁気感受性粒子を有する場合、好ましくは粒子をコーティングして、研磨の間に露出した粒子が基材の表面を傷つけるのを防ぐようにする。あるいは、研磨表面において使用する磁気感受性粒子を、研磨される基材の表面を傷つけない材料、例えば非研磨性金属−有機粒子又は有機粒子で作ることができる。所定のタイプの非研磨性粒子が研磨性であるか非研磨性であるかは、研磨される基材のタイプに関して決定されなければならない。磁気感受性粒子は典型的に、磁気感受性粒子が研磨の間に研磨パッドの表面から突出しない位置に配置する。しかしながら、磁気感受性粒子は、研磨性研磨表面を提供するために、表面から突出する位置で研磨パッド内に配置することもできる。磁場が存在する場合、研磨パッドの表面から突出している磁気感受性粒子は、研磨パッド中の固定研磨材としての役割と、本発明に関して説明されるようにして研磨パッドの性質を変化させる役割との２つの役割を有する。
【００３３】
本発明の研磨パッドは、その場での研磨終点検知システムと組み合わせて使用できるように構成できる。その場での終点検知は一般に、光又は他の照射を用いて、研磨の間に基材の表面を解析し、それによって研磨プロセスの終点を決定することを含む。望ましくは本発明の研磨パッドは、光又は他の照射が通過して基材の表面に達するための経路を提供する穿孔又は開口を有する。穿孔又は開口は、変形可能研磨パッド本体、研磨表面、サブパッド、及び研磨パッドが有する任意の他の層の厚さにわたって形成された孔によって提供することができる。あるいは、研磨パッドは、検知技術で用いられる光又は他の照射に対して透明又は半透明の適当なポリマー又は他の材料の「窓」を有することができる。使用される特定のタイプの穿孔又は開口は、選択される特定の終点検知技術、及びそのために用いられる照射のタイプに依存しているであろう。被加工品の表面で反射される光又は他の照射を解析することによって研磨プロセスを検知及び監視する技術は、従来技術で知られている。このような方法は例えば、米国特許第５，１９６，３５３号、同第５，４３３，６５１号、同第５，６０９，５１１号、同第５，６４３，０４６号、同第５，６５８，１８３号、同第５，７３０，６４２号、同第５，８３８，４４７号、同第５，８７２，６３３号、同第５，８９３，７９６号、同第５，９４９，９２７号、及び同第５，９６４，６４３号で説明されている。
【００３４】
変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッドに磁場を印加すると、変形可能研磨パッド本体（又は変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッド）の１又は複数の性質が、好ましくは研磨パッドの研磨性能に影響を与える程度に変化する。変化させることができる性質は、研磨パッドの任意の性質、例えば貯蔵弾性率、圧縮性、レジデンス、及び硬さであってよい。研磨パッドの好ましい構成は、１〜１，０００ガウス（例えば５〜５００ガウス、１０〜２５０ガウス、又は５０〜２００ガウス）の磁場の存在下で、これらの性質の１又は複数を、磁場が存在しない場合と比較して、５％又はそれよりも大きく（例えば１０％又はそれよりも大きく）、例えば１５％又はそれよりも大きく（例えば２０％又はそれよりも大きく）、又は２５％又はそれよりも大きく（例えば３０％又はそれよりも大きく）変化させる量で、磁気感受性粒子を有する変形可能研磨パッド本体を有する。
【００３５】
また本発明の研磨パッドは、他の研磨パッド構成要素、例えば犠牲層、追加のサブパッド、接着層、裏当て材料、及び他の典型的な構成部分を有することができる。
【００３６】
本発明は更に、（ａ）変形可能研磨パッド本体及びその中で分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッド、及び（ｂ）研磨パッドの近くに配置されている強度調節可能磁場、を有する研磨システムを提供する。ここで、研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加したときに変化する。本発明の研磨システムの研磨パッドは、本発明の研磨パッドに関して上記で説明したようなものである。
【００３７】
強度調節可能磁場は、任意の適当な装置、例えば磁石又は電磁石によって提供することができる。用語「強度調節可能」は、本発明に関して、強度を変化させることができる磁場（例えば連続的に強度を変化させることができる磁場）、及び複数の強度段階の磁場（例えば複数の固定された強度設定を有する磁場）を包含している。強度調節可能磁場を、複数の固定された強度設定を有する磁場によって提供する場合、磁場は、２よりも多くの強度設定（例えば「オン」と「オフ」の設定よりも多くの設定）を有して、研磨パッドの性質の変化に比較的大きな柔軟性を与えることが好ましい。磁場の強度は、例えば供給する電力の量を増加又は減少させることによって、又は研磨パッドを磁場から大きく又は小さく遮蔽することによって調節できる。磁場の強度調節可能な特徴は、研磨パッドの使用者が、磁場の強度を変化させ、それによって使用の間に研磨パッドの性質を制御することを可能にする。磁場の強度が大きいと、変形可能研磨パッド本体の磁気感受性粒子によって与えられる力が大きくなり、変形可能研磨パッド本体を有する研磨パッドの性質が比較的大きく変化する。同様に、磁場の強度が小さいと、研磨パッドの性質は、比較的小さく変化する。
【００３８】
強度調節可能磁場は、研磨パッドの近くに配置する。本発明に関して、強度調節可能磁場は、強度調節可能磁場が研磨パッドの１又は複数の性質を変化させるのに十分に研磨パッドに近い場合に、研磨パッドに「近い」と考える。強度調節可能磁場は、研磨パッドに対して任意の適当な方向に向いていてよい。本発明に関して、磁場は、磁場の引きつけ及び反発の方向に平行な力線を有するものと考える。典型的に、磁場は、力線が、研磨パッドの研磨表面に対して実質的に垂直であるようにして配置する。あるいは、磁場は、力線が、研磨パッドの研磨表面に対して特定の角度であるようにして、又は研磨パッドの研磨表面に対して実質的に平行であるようにして配置することができる。また、磁場源（例えば磁石又は電磁石）は、基材が磁場源と研磨パッドとの間に存在するようにして、又は好ましくは研磨パッドが磁場源と基材との間に存在するようにして、研磨パッド及び研磨される基材に対して配置することができる。
【００３９】
強度調節可能磁場は、研磨パッドの１又は複数の性質を変化させるのに十分な磁力を提供できるべきである。この目的のために必要な磁力は、所定の用途において使用する研磨パッドの特定の構成に依存している。一般に、１〜１，０００ガウス（例えば５〜５００ガウス、１０〜２５０ガウス、又は５０〜２００ガウス）又はそれよりも大きい磁力を発生させることができる強度調節可能磁場は、十分であろう。
【００４０】
磁場の強度は、手動で制御すること（例えば操作者が制御すること）ができる。手動の制御を使用する場合、印加される磁場は典型的に、所望の研磨パラメータ（例えば除去速度、摩擦、粗さ、ディッシング等）を達成又は維持するために、研磨段階の初め若しくは最後に、又は所定の時間間隔で、操作者によって調節される。例えば、研磨の間に除去速度を監視している操作者は、磁場の強度を調節して、所定の除去速度を変更又は維持することができる。あるいは、又は手動での操作に加えて、磁場の強度を、例えばマイクロプロセッサーを用いて、自動で達成することができる。自動制御は、予めプログラムされた一連の指示に従って、又は研磨パラメータの変化に応じて、磁場強度を自動的に調節するために使用することができる。例えば磁場は、研磨システムにフィードバックシステムを導入し、それによって監視装置で１又は複数の研磨条件の変化を検知し、そして自動制御装置に信号を送って、磁場を適切に調節することによって、研磨条件の変化に応じて自動的に調節することができる。
【００４１】
また本発明は、（ａ）変形可能研磨パッド本体、及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドを提供すること、（ｂ）研磨パッドを基材に接触させること、（ｃ）研磨パッドに強度調節可能磁場を印加して、研磨パッドの１又は複数の性質を変化させること、及び（ｄ）基材に対して研磨パッドを動かし、それによって基材を研磨することを含む、基材を研磨する方法を提供する。ここで、研磨パッドの１又は複数の性質は、磁場を印加することによって変化させることができる。研磨パッド及び強度調節可能磁場は、本発明の研磨パッド及び研磨システムに関して説明されているようなものである。
【００４２】
本発明の方法は更に、研磨の間に、強度調節可能磁場を調節することを含むことができる。本発明の研磨システムに関して説明されているように、磁場は、手動で、又は自動制御装置を介して調節することができる。磁場は好ましくは、所望の研磨性質を達成するようにして、例えば過剰な研磨を減少させるようにして、又は基材のディッシングを減少させるようにして（例えば平坦性及びダイ内不均一性を改良するようにして）調節できる。
【００４３】
本発明の研磨パッド及び研磨システムは、化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置と組み合わせて使用するのに特に適している。典型的に、この装置は、（ａ）使用中に動き、且つ軌道、直線又は回転運動による速度を有する定盤、（ｂ）定盤と接触しており、且つ運動しているプラテンと共に動く本発明の研磨パッド、及び（ｃ）研磨パッドの表面に対して接触し且つ動くことによって研磨される被加工品を保持するキャリアを有する。被加工品の研磨は、被加工品を研磨パッドに接触させて配置し、そして被加工品に対して研磨パッドを動かし、典型的にそれらの間に研磨組成物が存在するようにし、それによって被加工品の少なくとも一部を摩耗させて被加工品を研磨することによって行う。研磨組成物は典型的に、液体キャリア（例えば水性キャリア）、ｐＨ調整剤、及び随意の研磨材を有する。研磨される被加工品のタイプに依存して、随意に研磨組成物は、酸化剤、有機酸、錯化剤、ｐＨ緩衝剤、界面活性剤、腐蝕抑制剤、消泡剤等を更に含有することができる。ＣＭＰ装置は、任意の適当なＣＭＰ装置であってよく、それらの多くが当該技術分野で既知である。また、本発明の研磨パッド及び研磨システムは、リニア駆動型研磨工具で用いることもできる。
【００４４】
本発明の研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法は、多くのタイプの被加工品（例えば基材又はウェハ）、及び非加工品材料の研磨方法で用いるのに適している。例えば、研磨パッドは、メモリストレージデバイス、ガラス基材、メモリ又はリジッドディスク、金属（例えば貴金属）、磁気ヘッド、層間誘電体（ＩＬＤ）層、ポリマーフィルム、低及び高誘電率フィルム、強誘電体、マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）、半導体ウェハ、電界放出ディスプレイ、及び他のマイクロエレクトロニクス基材、特に絶縁層（例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は低誘電率材料）及び／又は金属含有層（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）を有するマイクロエレクトロニクス基材を含む被加工品を研磨するために用いることができる。更に、被加工品は、任意の適当な金属複合材料を有すること、任意の適当な金属複合材料から本質的になること、又は任意の適当な金属複合材料からなることができる。適当な金属複合材料としては例えば、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、アルミノホウケイ酸塩、ホウケイ酸ガラス、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／炭素合金を挙げることができる。また被加工品は、任意の適当な半導体材料を有すること、任意の適当な半導体材料から本質的になること、又は任意の適当な半導体材料からなることができる。適当な半導体材料としては、単結晶ケイ素、多結晶ケイ素、アモルファスケイ素、絶縁体上ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、及びガリウムヒ素を挙げることができる。
【実施例】
【００４５】
以下の例では、本発明の研磨パッド、研磨システム、及び研磨方法の準備及び使用について説明する。
【００４６】
変形可能研磨パッド本体及びその中に分散している磁気感受性粒子を有する研磨パッドは、ポリウレタン発泡体粒子とマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を、ポリウレタンの流動点よりも高い温度で配合することによって製造する。混合物をキャスティングして、ディスク状研磨パッドにする。
【００４７】
この研磨パッドは、標準のポリウレタントップパッドの下のサブパッドとして、ＣＭＰ研磨装置の定盤上に取り付け、そしてパターンを有する基材を、トップパッドの表面に接触するようにして、研磨装置の研磨工具上に取り付ける。出力を変化させることができる電磁石を、研磨パッドが電磁石と基材との間に位置し、且つ磁場の力線が研磨パッドの表面に垂直になるようにして配置する。研磨プロセスを開始し、研磨組成物を、研磨パッドの表面と基材とに供給する。電磁石は、「オフ」にされている。数分間が経過した後で、基材の表面のディッシングが検知され、電磁石を低出力でオンにする。磁場の印加は、サブパッドを定盤に向けて押し付け、サブパッドの圧縮性を低下させる。数分間にわたって研磨を継続すると、基材のディッシングは減少するが、まだ明らかである。電磁石の強度を大きくし、それによってサブパッドを更に定盤に押し付け、研磨を継続して、基材のディッシングを更に減少させる。
【国際調査報告】
2008546551.tif 000002
2008546551.tif 000003