(57)【要約】本出願は、基板の化学機械平坦化（ＣＭＰ）用の研磨パッド、ならびにその加工方法および使用方法に関する。本発明に記載の当該パッドは、研磨仕様にカスタマイズされ、当該仕様には、研磨対象の材料、チップ設計およびアーキテクチャ、チップ密度およびパターン密度、機器プラットフォーム、ならびに使用されるスラリーの種類を含む（がこれらに限定されない）。これらのパッドは、優れた熱機械特性を実現する分子レベル調整を可能にする、長距離または短距離秩序を持つ特殊な高分子ナノ構造を考慮して設計することができる。より具体的には、パッド内において化学的および物理的特性の均一と不均一両方の空間分布があるように、当該パッドを設計および加工することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨するための統一研磨パッドを備える物品であって、前記パッドは、前記パッド内の第一および第二の領域において異なる特性を有するポリマーを含み、前記パッドは、同一の動作条件下において比較統一パッドと比較した場合に、前記基板について、前記統一研磨パッドの前記異なる領域に対応する領域内では均一であるが他の部分では前記統一研磨パッドと同一である、高い平坦性または収量を提供する、物品。
【請求項２】
前記特性は多孔性である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記ポリマーは、第三および第四の領域においては異なる第二の特性を有し、前記第二の特性は硬さである、請求項２に記載の物品。
【請求項４】
前記第一および第三の領域は同じ領域であり、前記第二および第四の領域は同じ領域である、請求項３に記載の物品。
【請求項５】
前記特性は硬さである、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
前記パッドは円形のプロファイルおよび回転の軸を有し、前記第一の領域は前記回転の軸の周囲に円形プロファイルを有し、前記第二の領域は円環形プロファイルを有し、前記第一の領域に隣接し、前記第一の領域は前記第二の領域の硬さよりも高い硬さを有する、請求項５に記載の物品。
【請求項７】
前記第一の領域と前記第二の領域との前記硬さの差異は、少なくとも約５のＤ硬度である、請求項６に記載の物品。
【請求項８】
前記差異は少なくとも約１０のＤ硬度である、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
前記パッドの前記円形プロファイルは面積寸法を有し、前記第一の領域は前記パッドの前記円形プロファイルの前記面積寸法の少なくとも約７５％を占める、請求項６に記載の物品。
【請求項１０】
前記第二の領域と、前記第一および第二の領域の間の接触面とは、前記パッドの前記円形プロファイルの前記残余面積寸法を占める、請求項９に記載の物品。
【請求項１１】
前記ポリマーは第三および第四の領域において異なる第二の特性を有し、前記第二の特性は前記ポリマーの連続性である、請求項５に記載の物品。
【請求項１２】
前記第三の領域は前記統一研磨パッド内に接触面を含み、前記第四の領域は前記接触面から離れて位置する、請求項１１に記載の物品。
【請求項１３】
前記パッドの研磨面に固体潤滑剤を含有する、請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
前記固体潤滑剤は、約０．０００１〜約０．５の摩擦係数を有する、請求項１３に記載の物品。
【請求項１５】
前記パッドは、前記固体潤滑剤の約５重量％を超えて含有する、請求項１３に記載の物品。
【請求項１６】
前記第一および第二の領域は、前記統一研磨パッド内に位置する、請求項１に記載の物品。
【請求項１７】
前記第一および第二の領域は、さらに前記統一研磨パッドの研磨面に位置する、請求項１６に記載の物品。
【請求項１８】
前記特性は多孔性である、請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記ポリマーは第三および第四の領域において異なる第二の特性を有し、前記第二の特性は硬さである、請求項１８に記載の物品。
【請求項２０】
前記特性は硬さである、請求項１７に記載の物品。
【請求項２１】
前記第一および第２の領域は、前記統一研磨パッドの研磨面に位置する、請求項１に記載の物品。
【請求項２２】
前記特性は硬さである、請求項２１に記載の物品。
【請求項２３】
前記統一研磨パッドの前記第一の領域は前記統一研磨パッドの回転軸に近接し、前記第二の領域は前記パッドの外縁に近接し、前記第二の領域の硬さは前記第一の領域の硬さよりも小さい、請求項２２に記載の物品。
【請求項２４】
前記特性は圧縮性である、請求項１に記載の物品。
【請求項２５】
前記特性は反発係数である、請求項１に記載の物品。
【請求項２６】
研磨パッドを備える物品であって、前記研磨パッドは、前記パッドの回転軸に垂直な半径に沿って第一の不均一特性を有し、前記研磨パッドは、前記半径に沿った前記第一の不均一特性の値における差異により、半導体ウエハーに高い平坦化を提供する、物品。
【請求項２７】
前記値の差異は、前記基板における素子密度によって決定される、請求項２６に記載の物品。
【請求項２８】
前記値の差異は、さらに前記基板における技術ノードのサイズによって決定される、請求項２７に記載の物品。
【請求項２９】
前記値の差異は、前記基板における技術ノードのサイズによって決定される、請求項２６に記載の物品。
【請求項３０】
前記特性は硬さである、請求項２６に記載の物品。
【請求項３１】
第２の特性である多孔性は、前記第一の半径と異なるまたは同じ第二の半径に沿って異なる、請求項３０に記載の物品。
【請求項３２】
前記特性は多孔性である、請求項２６に記載の物品。
【請求項３３】
前記パッドの研磨面に固体潤滑剤を含有する、請求項１〜３２のいずれかに記載の物品。
【請求項３４】
前記特性は透明性でない、請求項１〜３３のいずれかに記載の物品。
【請求項３５】
前記パッドはさらに隣接部より不透明でない区域を有する、請求項３４に記載の物品。
【請求項３６】
前記特性はポア密度である、請求項１〜３５のいずれかに記載の物品。
【請求項３７】
前記特性はポアサイズである、請求項１〜３６のいずれかに記載の物品。
【請求項３８】
前記特性は、研磨対象の材料に基づいて選択される、請求項１〜３７のいずれかに記載の物品。
【請求項３９】
前記材料は銅を含む、請求項３８に記載の物品。
【請求項４０】
前記特性は、前記物品と併せて使用されるスラリーに基づいて選択される、請求項１〜３９のいずれかに記載の物品。
【請求項４１】
前記特性は、前記物品と併せて使用される研磨機器に基づいて選択される、請求項１〜４０のいずれかに記載の物品。
【請求項４２】
前記基板は半導体ウエハーであり、前記パッドは化学機械平坦化パッドを備える、請求項１〜４１のいずれかに記載の物品。
【請求項４３】
パターニングされた特徴を有する半導体ウエハーの層であって、前記パターニングされた特徴は、前記半導体ウエハーの層において高い区域と低い区域を生じさせる、半導体ウエハーの層を平坦化する方法であって、前記方法は、研磨パッドの回転軸からの一つ以上の半径に沿って変化する多孔性、硬さ、圧縮性、および／または反発係数を有する前記パッドに前記層を接触させるステップと、前記研磨パッドが前記低い区域の層を除去する速度よりも速い速度で高い区域の前記層を除去することによって前記半導体ウエハーの前記層を平坦化するステップと、を含む方法。
【請求項４４】
パターニングされた特徴を有する半導体ウエハーの層であって、前記パターニングされた特徴は、前記半導体ウエハーの層において高い区域と低い区域を生じさせる、半導体ウエハーの層を平坦化する方法であって、前記方法は、請求項１〜３７のいずれかに記載の物品に前記層を接触させるステップと、前記層を平坦化するステップと、を含む方法。
【請求項４５】
ポリマー研磨パッドであって、合成ポリマーで形成され、前記パッドの第一のポリマー層と第二のポリマー層との間に統合接触面を有する、ポリマー研磨パッド。
【請求項４６】
前記第一のポリマー層と前記第二のポリマー層とは同じポリマーである、請求項４５に記載のパッド。
【請求項４７】
前記第一のポリマー層は第一の多孔性を有し、前記第二のポリマー層は第二の多孔性を有し、前記第一の多孔性と前記第二の多孔性は同一でない、請求項４６に記載のパッド。
【請求項４８】
前記第一のポリマー層は第一の多孔性を有し、前記第二のポリマー層は第二の多孔性を有し、前記第一の多孔性と前記第二の多孔性は同一である、請求項４６に記載のパッド。
【請求項４９】
前記第一のポリマー層および前記第二のポリマー層は、同じ反応物質で形成されるが、前記第一と第二のポリマー層において異なるポリマーを提供するために異なる条件下で反応させられる、請求項４５〜４８のいずれかに記載のパッド。
【請求項５０】
前記パッドはさらに固体潤滑剤を含む、請求項４５〜４９のいずれかに記載のパッド。
【請求項５１】
前記パッドは統一パッドである、請求項４５〜５０のいずれかに記載のパッド。
【請求項５２】
前記接触面は、前記接触面を欠くことを除いてその他の部分は前記ポリマー研磨パッドと同一である比較パッドと比較して、前記パッドの摩擦係数を低減するのに有効である、請求項４５〜５１のいずれかに記載のパッド。
【請求項５３】
ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約１．０未満の損失正接を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
【請求項５４】
前記損失正接は約０．５未満である、請求項５３に記載のパッド。
【請求項５５】
前記パッドは約４００Ｍｐａを超えるＥ′の値を有する、請求項５３または請求項５４に記載のパッド。
【請求項５６】
前記パッドは約２５０Ｍｐａを超えるＥ″の値を有する、請求項５３〜５５のいずれかに記載のパッド。
【請求項５７】
前記ポリウレタンは約−３０℃未満のＴｇの値を有する、請求項５３〜５６のいずれかに記載のパッド。
【請求項５８】
前記ポリウレタンはさらに尿素結合を有する、請求項５３〜５７のいずれかに記載のパッド。
【請求項５９】
前記パッドは約２０％未満のΔＥ′（２０℃〜４０℃）を有する、請求項５３〜５８のいずれかに記載のパッド。
【請求項６０】
前記パッドは約１％未満の圧縮性を有する、請求項５３〜５９のいずれかに記載のパッド。
【請求項６１】
前記パッドは約２５ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有する、請求項５３〜６０のいずれかに記載のパッド。
【請求項６２】
前記パッドは約１００未満のＫＥＬの値を有する、請求項５３〜６１のいずれかに記載のパッド。
【請求項６３】
ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約４００Ｍｐａを超えるＥ′の値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
【請求項６４】
ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約２５０Ｍｐａを超えるＥ″の値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
【請求項６５】
ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約−３０℃未満のＴｇの値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
【請求項６６】
ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約１％未満の圧縮性を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
【請求項６７】
ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約２５ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
【請求項６８】
ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約１００未満のＫＥＬの値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
【請求項６９】
前記パッドは接触面を備える、請求項５３〜６８のいずれかに記載のパッド。
【請求項７０】
前記接触面は統合接触面である、請求項６９に記載のパッド。
【請求項７１】
前記パッドは前記パッドの研磨面に固体潤滑剤を含有する、請求項５３〜７０のいずれかに記載のパッド。
【請求項７２】
前記パッドは、前記研磨面の異なる区域における同じ特性と値が異なる特性を有する区域を前記パッドの研磨面上に有する、請求項５３〜７１のいずれかに記載のパッド。
【請求項７３】
前記パッドは、隣接区域よりも光を透過させる区域を含有する、請求項５３〜７２のいずれかに記載のパッド。
【請求項７４】
熱硬化性ポリマーで形成される統一化学機械研磨パッドを備える物品であって、前記パッドは前記パッドの研磨面に硬化ポリマー領域と軟化ポリマー領域とを含有し、前記ポリマーは、ハードセグメントとソフトセグメントとを含み、硬化時に、前記ハードセグメントは前記硬化ポリマー領域を形成し前記ソフトセグメントは前記軟化ポリマー領域を形成し、前記ポリマーは、ポリ（ウレタン尿素）を含む、物品。
【請求項７５】
前記硬化領域は約２０ｎｍ未満のサイズを有する、請求項７４に記載の物品。
【請求項７６】
前記軟化領域は約１００ｎｍ未満のサイズを有する、請求項７４または請求項７５に記載の物品。
【請求項７７】
前記軟化領域は１０ｎｍを超えるサイズを有する、請求項７４〜７６のいずれかに記載の物品。
【請求項７８】
前記軟化領域は前記硬化領域より大きい、請求項７４〜７７のいずれかに記載の物品。
【請求項７９】
前記硬化領域は、合計１〜約２０のウレタン−尿素基を有する、請求項７４〜７８のいずれかに記載の物品。
【請求項８０】
前記硬化領域は、合計２〜約６のウレタン−尿素基を有する、請求項７９に記載の物品。
【請求項８１】
前記パッドは、統一化学機械研磨パッドであり、前記統一化学機械研磨パッドは、前記統一化学機械研磨パッドを形成するのに適した寸法を有する鋳型に、ポリマー溶解液もしくはポリマーを形成する反応物質の混合物または両方を入れることによって形成される、請求項７４〜８０のいずれかに記載の物品。
【請求項８２】
前記パッドは、前記パッドの前記研磨面上に、第一および第二のポリマー領域であって、前記硬化および前記軟化領域の両方を含む第一および第二の領域を有し、前記第一の領域は、前記第二の領域における特性の値とは異なる値を有する特性を有する、請求項７４〜８１のいずれかに記載の物品。
【請求項８３】
前記特性は、硬さ、多孔性、ポアサイズ、圧縮性、反発係数、および連続性から選択された一つである、請求項８２に記載の物品。
【請求項８４】
前記パッドは統合接触面を含有する、請求項７４〜８３のいずれかに記載の物品。
【請求項８５】
前記パッドは固体潤滑剤を含有する、請求項７４〜８４のいずれかに記載の物品。
【請求項８６】
前記パッドは研磨剤を含有する、請求項７４〜８５のいずれかに記載の物品。
【請求項８７】
化学機械研磨パッドを作製する方法であって、ポリマー溶解液またはポリマーを形成する反応物質の混合物を形成するステップと、前記溶解液または混合物を鋳型に入れるステップと、硬化ポリマー領域および軟化ポリマー領域を有する前記化学機械研磨パッドを形成するために前記溶解液または混合物を硬化させるステップと、を含む、方法。
【請求項８８】
クローズドセル構造のポリマー多孔質体で形成された研磨パッドであって、前記研磨パッドは、前記パッドの研磨面を有し、前記パッドの前記研磨面では、ポアの大部分が前記パッドの前記研磨面に平行な方向に伸長する、研磨パッド。
【請求項８９】
前記クローズドセル構造のポリマー多孔質体のセルは、前記パッドの前記研磨面に平行な方向に伸長する、請求項８８に記載の研磨パッド。
【請求項９０】
前記クローズドセル構造のポリマー多孔質体のセルは、マイクロバルーンで形成される、請求項８８または請求項８９に記載の研磨パッド。
【請求項９１】
前記伸長したポアは、約２を超える長幅比を有する、請求項８８〜９０のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項９２】
クローズドセル構造のポリマー多孔質体を有する研磨パッドを作製する方法であって、ポリマー溶解液またはポリマーを形成する反応物質の混合物にマイクロバルーンを組み込むステップと、前記マイクロバルーンを圧縮するのに十分な圧力を使用して前記溶解液または混合物を圧縮成形するステップと、を含む、方法。
【請求項９３】
熱硬化性ポリマーで形成される統一化学機械研磨パッドを備える物品であって、前記パッドは前記パッドの研磨面に硬化ポリマー領域と軟化ポリマー領域とを含有し、前記ポリマーは、ハードセグメントとソフトセグメントとを含み、硬化時に、前記ハードセグメントは前記硬化ポリマー領域を形成して前記ソフトセグメントは前記軟化ポリマー領域を形成し、前記ポリマーはアルコキシ単位の繰り返しを含有するポリ（ウレタン尿素）を含む、物品。
【請求項９４】
前記硬化領域は、いずれの方向へも約１００ｎｍ未満の幅を有する、請求項９３に記載の物品。
【請求項９５】
前記硬化領域は、約２０ｎｍ未満の幅を有する、請求項９４に記載の物品。
【請求項９６】
前記軟化領域は約１００ｎｍより大きい、請求項９３〜９５のいずれかに記載の物品。
【請求項９７】
前記硬化領域は、合計１〜約２０のウレタン−尿素基を有する、請求項９３〜９６のいずれかに記載の物品。
【請求項９８】
前記硬化領域は、合計２〜約６のウレタン−尿素基を有する、請求項９７に記載の物品。
【請求項９９】
前記パッドは、統一化学機械研磨パッドであり、前記統一化学機械研磨パッドは、前記統一化学機械研磨パッドを形成するのに適した寸法を有する鋳型に、ポリマー溶解液もしくはポリマーを形成する反応物質の混合物または両方を入れることによって形成される、請求項９３〜９８のいずれかに記載の物品。
【請求項１００】
前記パッドは、前記パッドの前記研磨面上に、第一および第二のポリマー領域であって、前記硬化および前記軟化領域の両方を含む第一および第二の領域を有し、前記第一の領域は、前記第二の領域における特性の値とは異なる値を有する特性を有する、請求項９３〜９９のいずれかに記載の物品。
【請求項１０１】
前記特性は、硬さ、多孔性、ポアサイズ、圧縮性、反発係数、および連続性から選択された一つである、請求項１００に記載の物品。
【請求項１０２】
前記パッドは統合接触面を含有する、請求項９３〜１０１のいずれかに記載の物品。
【請求項１０３】
前記パッドは固体潤滑剤を含有する、請求項９３〜１０２のいずれかに記載の物品。
【請求項１０４】
前記パッドは研磨剤を含有する、請求項９３〜１０３のいずれかに記載の物品。
【請求項１０５】
前記統一研磨パッドの前記第一の領域は前記統一研磨パッドの回転軸に近接し、前記第二の領域は前記パッドの外縁に近接する、請求項１に記載の物品。
【請求項１０６】
前記研磨面に固体潤滑剤を含有する、請求項１０５に記載の物品。
【請求項１０７】
前記固体潤滑剤は窒化ホウ素である、請求項１０６に記載の物品。
【請求項１０８】
終点検出用に構成された前記研磨面に、局所透明領域を含有する、請求項１０５に記載の物品。
【請求項１０９】
前記研磨面上にｉｎ−ｓｉｔｕ溝を有する、請求項１０５に記載の物品。
【請求項１１０】
前記溝は１０μｍ〜１００μｍの範囲の深さを有する、請求項１０９に記載の物品。
【請求項１１１】
前記溝は２５μｍ〜４０μｍの範囲の深さを有する、請求項１０９に記載の物品。
【請求項１１２】
前記溝は１０μｍ〜１００μｍの範囲の幅を有する、請求項１０９に記載の物品。
【請求項１１３】
前記溝は２５μｍ〜４０μｍの範囲の幅を有する、請求項１０９に記載の物品。
【請求項１１４】
前記回転軸に近接する前記溝は、同心円状の溝であって、放射状に延長する線形溝に重なっており、前記回転軸付近では線形である前記溝は、前記回転軸から離れ、前記研磨面の前記外縁に付近では湾曲し、前記湾曲した溝は前記同心円状の溝と交差する、請求項１０９に記載の物品。
【請求項１１５】
前記回転軸から離れ、前記研磨面の周囲に近接する、さらなる湾曲した溝を含有する、請求項１１４に記載の物品。
【請求項１１６】
前記溝は、前記研磨面全体にわたって一定の溝密度を有するように構成される、請求項１１４または１１５に記載の物品。
【請求項１１７】
前記溝は、前記研磨面全体にわたって一定のスラリー密度を維持するように構成される、請求項１１４または１１５に記載の物品。
【請求項１１８】
前記パッドは、前記研磨パッドの至る所に微小孔を含有する、請求項１０５に記載の物品。
【請求項１１９】
微小孔の密度は、前記第一の領域と第二の領域とで異なる、請求項１１８に記載の物品。
【請求項１２０】
前記第二の領域の硬さは、前記第一の領域の硬さよりも小さい、請求項１０５に記載の物品。
【請求項１２１】
前記パッドは、前記研磨面に垂直な接触面を含有し、前記接触面は二つのポリマー層の間にある、請求項１０５に記載の物品。
【請求項１２２】
前記第一のポリマー層と前記第二のポリマー層とは同じポリマーである、請求項１２１に記載の物品。
【請求項１２３】
前記第一のポリマー層と前記第二のポリマー層とは異なるポリマーである、請求項１２１に記載の物品。
【請求項１２４】
前記ポリマーは熱硬化性材料から形成される、請求項１０５に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願第１１／２５１，５４７号（２００５年１０月１４日出願）の優先権の利益を主張する。本願は、ＰＣＴ出願第ＵＳ２００５／０２５３３０号（２００５年７月１５日出願）の利益を主張する。本願は、米国特許出願第１１／０６０，８９８号（２００５年２月１８日出願）の優先権の利益を主張する。本願は、米国特許出願第６０／６５４，１０４号（２００５年２月１８日出願）の優先権の利益を主張する。本願は、米国特許出願第６０／６５４，１７３号（２００５年２月１８日出願）の優先権の利益を主張する。本願は、米国特許出願第６０／６７７，０６２号（２００５年５月２日出願）の優先権の利益を主張する。米国特許出願第１１／２５１，５４７号は、米国特許出願第１０／８１０，０７０号（２００４年３月２５日出願）（米国仮特許出願第６０／４５７，２７３号（２００３年３月２５日出願）の優先権の利益を主張し、米国特許出願第１１／０６０，８９８号（２００５年２月１８日出願）の一部継続出願であり、ＰＣＴ出願第ＵＳ２００４／０１７６３８号（２００４年６月３日出願）（米国仮特許出願第６０／４５７，３０５号（２００３年６月３日出願）の優先権の利益を主張し、米国特許出願第１０／８９７，１９２号（２００４年７月２１日出願）の一部継続出願）の一部継続出願）の一部継続出願である。上記出願は、本明細書において、参照によりその全容が援用される。
【０００２】
以下の出願は、完全に以下に記載されているかのように、その全容が本明細書において参照により援用される。
【０００３】
ＰＣＴ出願第ＵＳ２００４／００９５３５号（２００４年３月２５日出願）（米国特許出願第６０／４５７，２７３号（２００３年３月２５日出願）の優先権を主張）。
【０００４】
米国仮特許出願第６０／４７５，３７４号（２００３年６月３日出願）。
【０００５】
米国仮特許出願第６０／４７５，２８３号（２００３年６月３日出願）。
【０００６】
米国仮特許出願第６０／４７５，３０７号（２００３年６月３日出願）。
【０００７】
ＰＣＴ出願第ＵＳ２００５／０２５３３０号（２００５年７月１５日出願）（米国特許出願第１０／８９７，１９２号（２００４年７月２１日出願）の優先権を主張）。
【０００８】
米国仮特許出願第６０／４８６，３０６号（２００３年４月２８日出願）。
【０００９】
米国仮特許出願第６０／５６７，８９３号（２００４年５月３日出願）。
【背景技術】
【００１０】
（分野）
（背景）
ＣＭＰは、平坦化処理中に基板表面から材料を除去するための化学的および機械的作用を提供するために、研磨パッドと併せて、液体反応媒体と称されるスラリーを使用する。例えば、ＣＭＰに一つの区域を使用するのは、半導体基板上での集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＩＣ）加工中において、個々の層（誘導体層または金属層）を平坦化するためである。ＣＭＰは、ダマシンプロセス、浅いトレンチ分離（ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ；ＳＴＩ）から過剰な酸化物を除去するステップ、または、層間誘電体（Ｉｎｔｅｒ−Ｌｅｖｅｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ；ＩＬＤ）および金属間誘電体（Ｉｎｔｅｒ‐Ｍｅｔａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ；ＩＭＤ）層の平坦化に続いて、過剰な金属蒸着等、ＩＣ層の望ましくないトポグラフィカルな特徴を除去する。ＩＣ加工に使用されるＣＭＰの主な目的は、連続する誘電体層および金属層を蒸着するステップおよびフォトリソグラフィで撮像するステップのそれぞれにおいて、平坦性を維持することである。
【００１１】
ＣＭＰプロセス中、スラリーと基板の化学的相互作用により、研磨面において化学的に修飾された層が形成される。同時に、スラリー中の研磨剤が化学的に修飾された表面層と機械的に相互作用し、その結果材料が除去される。研磨パッドは、一般にポリウレタン等の硬質多孔体ポリマー材料で作られており、均一なスラリー輸送の提供、反応生成物の分布および除去、ならびにウエハー全体への印加圧力の均一分布を含む、いくつかの機能を実行する。ナノからミクロンスケールにおいて、薄い表面層の形成および除去におけるパッドとスラリーの相互作用が、研磨レート（Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｒａｔｅ；ＲＲ）、表面平坦性、表面不均一性、表面欠陥、および材料除去の選択性を決定する。その点に関連して、パッドの局所材料／トライボロジー／機械的特性は、ＣＭＰプロセス中における局所的および全体的な平坦化の両方にとって絶対不可欠なものである。
【００１２】
前述のように、半導体産業ではＣＭＰ用に一つの区域を使用するが、ここでＣＭＰは異なる処理ステップに使用される。ＣＭＰパッドにはオープンポアおよびクローズドポアポリマーパッドの両方があるが、その現在の技術は、カスタマイズされたトライボロジー、化学的、および摩擦特性を実現するようにはなっていない。それらのパッドが従来のＩＣの処理、新たに発展しつつあるサブ９０ｎｍ  ＣＭＯＳ技術に適したものであったとしても、これらのパッドでは高収量を得られない。これらの課題は、材料の差異および変化［すなわち、ＳＴＩ；銅とｌｏｗ‐ｋ（低誘電率）誘電体］、チップパターン密度の変動、ならびにチップサイズの増大に加え、設計［すなわち、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ；ＳＯＣ）およびプロセス［すなわち、シリコンオンインシュレータ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ；ＳＯＩ）］における複雑化に起因するものである。サブ９０ｎｍ技術の処理に関連するこれらの課題による影響は、チップ収量、デバイス性能、およびデバイス信頼性の著しい低下である。
【００１３】
一般的なＣＭＰプロセスでは、半導体加工プロセス中に過剰な誘電体を除去することができる。設計の複雑化に伴い影響を受ける第一の特質は、同時に研磨される材料の数が増加することである。例えば、ＳＴＩおよび銅ＣＭＰ（ＣｕＣＭＰ）はいずれも、異種材料のＣＭＰの課題を表す。ＳＴＩ  ＣＭＰ中、一般に、酸化物のディッシングおよび窒化物の腐食が観察され、材料が異なると、そのような材料の研磨レート（ＲＲ）に対して選択性を持つＣＭＰプロセスが必要となる。同様に、発展しつつあるサブ９０ｎｍ技術のＣｕＣＭＰについては、パッド屈曲および研磨剤えぐり等の機械的作用によって銅が不規則に除去された場合にディッシングが発生し、また一方では、誘電体の局所的な過剰除去により、腐食が表面異常を引き起こす。過剰なディッシングおよび腐食によって高度の平坦化が損なわれ、その結果、異なるパターン密度にわたって抵抗仕様を満たすことが困難となる。現在、ディッシングおよび腐食に起因する平坦化の失敗による特徴損失の問題が、サブ９０ｎｍ技術に対する収量損失の５０％超の割合を占めている。ディッシングおよび腐食は、硬さ、強靱性、および多孔性等のパッドの特性により影響を受ける。
【００１４】
別の例として、パターン密度の変動がＩＣのＣＭＰに対する課題を提示する。例えば、パターン密度はチップサイズと相関するものであるため、低パターン密度は小さなチップサイズと相関しており、逆に高パターン密度はより大きなチップサイズ用に存在している。パターン密度の変動の関数として、硬さ、表面アーキテクチャ、および表面テクスチャリング等のパッド特徴を可変することが望ましい。一般に、単一チップ内のパターン密度も同様に可変するため、さらなる複雑性が生じる。研磨レート等の研磨パラメータは、チップパターン密度によって決まる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ＩＣ設計、材料差異、およびパターン密度等、ＩＣ加工における可変する数多くのものを前提とすると、当該技術分野において、高品質の研磨を実現するために、研磨処理の様々な最終生産物を考慮してこれらの問題に体系的に対処することができる研磨パッドの必要性がある。そのようなカスタマイズされた研磨方法の手段には、パッド技術の様々な手法が必要である。サイズスケールを鑑みると、マクロな長さスケール（マクロな長さスケールは約１ｃｍ）に加えてナノからミクロンの長さスケールにおけるカスタマイズ処理としてパッド技術を見ることができる。例えば、ナノ長さスケールでは、オーダーメイドのパッドのナノ構造（すなわち、パッド全体での硬化領域の分布、細部、および種類）を有することが望ましい場合がある。マクロな長さスケールでは、技術の機会がいくつか存在する。特定種類の基板に適した性能用にカスタマイズされたパッドの化学的および物理的特性の空間分布があるように、ＣＭＰパッドを設計および加工することができる。この関連で、硬さ、多孔性、強靱性、および圧縮性等の物理的特性と同様に、材料種類等の特性が加工前に選択的に設計された研磨パッドを有することが望ましい場合がある。パッドにさらなる特徴を含むことが望ましい場合もある。一つの特徴は、パッドの本体内への固体潤滑剤の添加による、パッドの表面処理である。別の特徴は、異なる量およびサイズの多孔性物質の使用ならびに製造処理温度による、パッドの至る所での多孔性の制御である。また別の特徴は、研磨面に沿って異なる領域にあるパッドのポリマー組成を調整することによる、パッドの傾斜機能化である。また別の特徴は、パッド本体内に接触面が意図的に追加された、低せん断パッドの製造である。また別の特徴は、選択された研磨剤をパッド内に分布させることによる、パッドにおける組込み式研磨剤の添加である。また別の特徴は、スラリー輸送を最適化するための、研磨面上におけるｉｎ‐ｓｉｔｕ溝の製造である。また別の特徴は、パッド内における終点検出用の光学的透明領域の製造である。本明細書において開示するカスタマイズされた様々な研磨パッドは、当該技術分野における、カスタマイズされた設計を有するそのようなパッドの必要性、および、そのようなカスタマイズされた設計を実装する際における加工制御の必要性に対処するものである。そのようなカスタマイズされた設計および加工制御により、単一の統一された、したがって対象基板のＣＭＰの優れた性能を提供するのに特に適したパッドが作られる。
【００１６】
ＣＭＰについては、一般に、パッド弾性率、ポアサイズ分布、および材料の化学構造等のパッドの特性の均一性が、境界潤滑レジームにおける安定動作にとって絶対不可欠であることが既知である。これらの基本的なパッドの特性が得られる設計方法について、低ＣＯＦのようなカスタマイズされた研磨要件とともに記述する。
【００１７】
以下の性質のうち一つまたは任意の組み合わせを有するパッドについて記述する。
【００１８】
［１）パッドの微細構造］
パッドの微細構造を選ぶことによって、研磨特性に影響を及ぼす場合がある。過去において、ポリオレフィン、ポリウレタン、およびポリカーボネートを含むいくつかのポリマーが研磨パッド材料として使用されている。ＣＭＰパッドを作製するには、すべてのポリマーのうち、ウレタンが最もよく使用される。本発明において、パッドの微細構造は、適切なポリマー成分の選択によって制御されている。まず、イソシアネート・プレポリマーを合成するか、または市販のものを入手する。次いで、イソシアネート・プレポリマーを、ポリアミンおよびポリオール鎖延長剤とポリアミンおよびポリオール硬化剤との混合物と反応させ、ポリマー形成を完成させる。結果として、長距離秩序を持つ硬化領域および軟化領域が互い違いになった均一な空間分布が、ナノからミクロンの長さスケールで得られる。そのようなパッドの微細構造により、平らで延長されたストライベック曲線を可能にすることができる。さらに、そのようなパッドの構造により、トライボロジー、熱、および光学特性の優れた制御を可能にすることができる。したがって、カスタマイズされた研磨機能性を実現するために、これらの特性を空間的に分布させることもできる。
【００１９】
このポリマー形成の結果として、ポリマーの貯蔵弾性率（Ｅ′）、ポリマーの損失弾性率（Ｅ″）等、ポリマーパッドのいくつかの特性を増大させることができ、一方で、パッドポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）、パッドのＥ″対Ｅ′の比率（ｔａｎδ）、ＫＥＬ（ｔａｎδｘ１０１２（Ｅ′（ｌ＋ｔａｎ２δ）））、表面張力、圧縮性、熱過渡、温度の関数としてのΔＥ′、および圧縮性を減少させることができ、表面張力を調節することができる。
【００２０】
［２）制御された多孔性］
パッドの多孔性の制御、すなわちポアのサイズ、密度、および形状の制御は、スラリー輸送、マイクロテクスチャ、および研磨剤分布等の要因に影響を及ぼすことができ、同様に、研磨レート（ＲＲ）、およびウエハー内不均一性（ＷＩＷＮＵ）の数等、ＣＭＰの均一性能の重要な測定基準に影響を及ぼすことができる。また、多孔性を制御せずに加工されたパッドは、パッドの異なる領域から基板上に不均一なせん断力を生じさせ、それにより処理範囲全体にわたって不均一なＣＯＦを生じさせ得ることがさらに観察される。せん断力の不均一性は、ＣＭＰ性能のさらなる二つの測定基準、平坦性および欠陥性に影響を及ぼす。
【００２１】
本明細書において開示されている様々なカスタマイズされた研磨パッドは、多孔性に関して、すなわち、ポアサイズおよび形状、およびポア密度、ならびに多孔性の分布に関して、対象パッドに形成された多孔性が高度に制御されるように加工することができる。
【００２２】
［３）機械的特性の傾斜機能化］
傾斜機能材料とは、放射状に対称であってもなくてもよい、研磨面に沿った、異なる領域のポリマー材料をいう。傾斜機能パッドの機械的特性を使用して、パッドのトライボロジーおよび研磨特性を所定の体系的方式で調節することができ、それにより平坦化長さおよび効率を増大させることができる。傾斜機能化は、ＣＭＰ中の外縁収量損失を克服するためにも有用となり得る。外縁収量損失の原因の一つは、研磨処理中においてウエハーに見られる圧力の不規則な分布である。中心から端への圧力の不規則な分布は、ウエハーが研磨ヘッドに取り付けられる様式に特有のものである。放射状に対称な傾斜機能化を使用して不規則な圧力分布を補正すれば、外縁収量の低減および欠陥数の減少を実現することができる。機械的特性（硬さ、圧縮性、ポアサイズ、および分布）の傾斜機能化は、圧力分布におけるいかなる不均一性を補正するためにも使用することができる。
【００２３】
［４）表面処理］
パッドの表面処理は、パッド内への固体潤滑剤および／またはポリマー潤滑剤の添加によって実現される。そのような潤滑剤添加による表面処理の方法を使用して、所望の研磨レートを維持しながら、効果的に摩擦係数を低減することができる。低ＣＯＦはほとんどの用途に望ましくなり得るため、ほとんどの研磨用途にこれらのパッドを使用し得る。特に、これらの表面処理されたパッドは、バルクステップ、ソフトランディングステップ、およびバリア除去ステップを含む、銅ＣＭＰにおけるすべての処理ステップに使用することができ、処理ステップごとに異なる三つのパッドを使用する必要性はなくなる。
【００２４】
［５）低せん断統合パッド］
低せん断統合パッドは、研磨面と平行になり得る少なくとも一つの接触面を有する。この接触面は、同じまたは異なる特性を有する材料間にｉｎ−ｓｉｔｕで選択的に形成されることができ、パッド／基板境界におけるせん断力の低減をもたらすことができる。せん断力の低減により、所望の研磨レートを維持しながら、研磨中のＣＯＦを低減することが可能になる。低せん断パッドの概略図を図１１に示し、同図は研磨面に平行な接触面を示している。
【００２５】
［６）組込み式研磨パッド］
組込み式研磨パッドは、パッド製造中に、液体鋳造／成形、射出成形、焼結等の手法によってパッド内に研磨剤を組み込むことにより、作製することができる。組込み式研磨パッドは、パッド組成によってこれらの研磨剤を提供することにより、スラリーに対して研磨剤を添加する必要性をなくすという利点を有することができる。組込み式研磨パッドは、個々の研磨剤粒子およびブロック共重合体も含むことができ、当該ブロック共重合体は、離れた位置にあるブロック共重合体内に異なる構成の研磨剤ポリマー組成を有する。
【００２６】
［７）ｉｎ−ｓｉｔｕ溝パッド］
一般に、ｉｎ−ｓｉｔｕ溝を作るための方法は、シリコンライニングをパターニングするステップと、シリコンライニングを鋳型に入れる、または鋳型上に置くステップと、ＣＭＰパッド材料をシリコンライニングに添加するステップと、ＣＭＰパッドを凝固させるステップとを含む。いくつかの変形例において、シリコンライニングはシリコンエラストマーで作られていてよく、いくつかの変形例において、シリコンライニングをパターニングするステップは、リソグラフィまたはエンボス加工を使用してシリコンライニングをパターニングするステップを含む。ｉｎ−ｓｉｔｕ溝を作るための方法は、例えば、のり、テープ、クランプ、圧力当てはめ手法、またはそれらの混合物を使用して、シリコンライニングを鋳型に接着するステップをさらに含んでもよい。
【００２７】
いくつかの変形例において、鋳型は金属製である。例えば、鋳型は、アルミニウム、鋼、超鋳型材料、およびそれらの混合物からなる群より選択された材料で作られていてよい。いくつかの変形例において、シリコンライニングのパターニングに加え、鋳型がパターニングされる（すなわち、パターニングの組み合わせが使用される）。いくつかの変形例において、ＣＭＰパッド材料は熱可塑性材料を含む。その他の変形例において、ＣＭＰパッド材料は熱硬化性材料を含む。いくつかの変形例において、ＣＭＰパッド材料はポリウレタンである。
【００２８】
新規の溝設計を備えるＣＭＰパッドについても記述する。本明細書において記述するのは、例えば、逆対数溝、同心円状の溝、および軸方向に湾曲した溝を備えるＣＭＰパッドである。一変形例において、軸方向に湾曲した溝は不連続である。同心円状の溝と軸方向に湾曲した溝とは交差してもよい。
【００２９】
そこで作られる溝は、シリコンライン成形、レーザー書き込み、水ジェット切断、３Ｄ印刷、熱成形、真空成形、マイクロ接触印刷、ホットスタンピング、およびそれらの混合からなる群の方法によって作製され得る。
【００３０】
［８）終点検出用の透明窓を持つパッド］
透明領域を備える研磨パッドおよびそのようなパッドを製造する方法が提供される。当該パッドは、ＣＭＰプロセス等の基板研磨処理の終点を検出する方法において有用であり、基板の表面を評価するために光学的測定が使用される。そのような光学的測定により、光源から基板表面もしくは基板表面の下にあるスラリーへ、または、基板表面もしくは基板表面の下にあるスラリーから検出器へ、またはその両方の、研磨パッドを透過した光を測定することができる。そのように、研磨パッドの透明領域は、光のスペクトルまたは波長に対し十分に透明である。好ましくは、１００ｎｍから１，０００ｎｍ等、紫外線から可視赤外スペクトルのうち少なくとも一つ以上の光の波長に対して、十分に透明である。透明領域は、スペクトル全体にわたって透明である必要はないが、そのような広域スペクトル内の一つ以上の波長に対して透明であり得る。
【００３１】
光透過性は、多孔質要素の低減によって散乱中心を低減することで実現される。ある場合において、研磨パッドは、所望の光の波長に対し十分に透明であるようにポアがない透明領域と、所望の光の波長に対し透明領域ほど十分に透明でない微孔性領域とを有するポリマーを備える。低透過領域は、所望の圧縮性または硬さを有するような、十分に多孔性のものである。
【００３２】
ある場合において、透明領域は、約１００から１，０００ｎｍ、また約２００から８００ｎｍ、または約２５０から７００ｎｍの範囲内の波長を含む光に対して十分に透明である。ある場合において、低透過領域は、透明領域と同じ材料を十分に含み、低透過領域は透明領域よりも高い多孔性を有する。ある場合において、透明領域は第一のポリマーを含み、十分にポアを欠き、低透過領域は第二のポリマーを含み、実質的に微孔性である。ある場合において、第一のポリマーを含み、十分にポアを欠く透明領域は、実質的に微孔性である第二のポリマーを含む低透過領域に囲まれている。ある場合において、第一および第二のポリマーは同じポリマーである。ある場合において、低透過領域のポア密度は、透明領域からの距離がパッドの最大ポア密度まで増大するにつれて次第に増大する。この場合において、ほとんどのパッドは最大ポア密度かその付近であり、ポア密度における顕著な変動は、透明領域のいずれかの境界の約２ｃｍ以内、また約１ｃｍ以内等、透明領域周辺でみられる。ある場合において、ポア構造は、無機塩類、起泡剤、超臨界流体、化学発泡剤、ミセル、ブロック共重合体、ポロゲン材料、およびマイクロバルーンからなる群より選択された一つ以上のポア形成剤を使用して形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本明細書において開示する様々な研磨パッドは、基板の構造、材料、および性質を含む（がこれらに限定されない）研磨対象の基板のある側面を、研磨パッドのカスタマイズされた設計において考慮に入れたパッドである。次いでパッドは、カスタマイズされた設計に従ってパッドの特性を制御する加工手段を使用して加工され、それにより単一に統一され且つカスタマイズされたパッドが作られる。
【００３４】
基板とは、ＣＭＰ等の研磨処理を必要とする任意の材料またはデバイスを意味する。この関連で、本明細書において開示する様々なカスタマイズされた研磨パッドは、１．）シリコン、石英、炭化ケイ素、ガリウムヒ素、およびゲルマニウム等のウエハー；２．）誘電体領域全体にわたってトポグラフィーを低減すること、アルミニウム技術ダマシンプロセスにおいて酸化物を取り除くこと、デュアルダマシンプロセスにおいて金属蒸着（銅およびタンタルバリア）を取り除くこと、均一なＦｉｎＦＥＴ構造を作ること、ＳｏＣデバイスを作ること、またはＳＴＩステップにおける過剰な酸化物を除去すること等の半導体処理で形成されたウエハー上に蒸着された、または成長した層；３．）ニッケルメッキアルミニウム、ガラス、および記憶媒体において一般に使用されるその他の磁性材料等、記憶媒体用に使用される剛体円盤；４．）光ファイバケーブルおよび光相互接続等、インターネットおよびデジタル光ネットワークに使用される光学素子；５．）冶金材料、セラミック、無機物、ポリマー、エポキシベースの炭素繊維複合材およびナノ複合材基板等の材料；６．）リソグラフィ技術、レーザー切断、熱エンボス加工、およびマイクロ成形等のマイクロマシニング技術を使用して数多くの材料で作成される微細な構造およびナノ構造、を含む（がこれらに限定されない）、様々な種類の基板を処理するのに有用となり得る。つまり、表面の要件が仕上げの精密さ、均等性、平面性、および低欠陥性である場合において、様々なカスタマイズされた対象研磨パッドは、様々な材料、デバイス、およびシステムに有用である。
【００３５】
本明細書において開示されている様々なカスタマイズされた対象研磨パッドは、半導体産業において、ウエハー基板上の集積回路（ＩＣ）のＣＭＰ用に使用するためにカスタマイズされ得ることが検討されている。そのような使用法のために、ＩＣ構造のＣＭＰ用の研磨パッドは、ＩＣサイズ、パターン密度、ＩＣアーキテクチャ、フィルム材料、フィルムトポグラフィー等、基板上のＩＣ構造の一つ以上の性質を取得することによってカスタマイズされる。長距離秩序および短距離秩序を持つパッドのナノ構造、パッド材料種類、硬さ、多孔性、強靱性、圧縮性、表面アーキテクチャ、表面テクスチャリング等、ＩＣ構造パッドの特性の一つ以上の性質に基づいて、当該パッドの潤滑剤の添加、パッド内における接触面の形成、および研磨剤の添加が選択される。そのようなカスタム設計および単一の統一されたパッドのｉｎ‐ｓｉｔｕ加工により、ＩＣのＣＭＰ処理に所望の均一な性能をもたらすことができる。
【００３６】
ＩＣのＣＭＰプロセスの均一な性能が意味するものは、境界潤滑レジームにおいて一定の摩擦係数を有するプレストリアンである研磨レートを維持すること、および、基板の異なる領域にわたって均一な研磨性能を維持することを含むがこれらに限定されない、プロセスの質を評価するために使用され得る多くの基準に関与している。研磨性能の一つの基準は、研磨レート（ＲＲ）である。後でさらに詳細に論じるが、研磨レートは多くの装置および消耗品パラメータによって影響を受ける。圧縮性、多孔性、および表面テクスチャ等のパッドの特性の例は、スラリー輸送に影響を及ぼし得、例えば、同様にＲＲに影響を及ぼし得る。摩擦性能の別の基準は基板の平坦性であり、そのため、ＳＴＩスタックにおける誘導体材料、または銅研磨処理中の誘導体材料等の、ディッシングおよび腐食の発生は最小化されるか、またはなくなる。パッドの硬さ、強靱性、および多孔性は、基板の平坦性に対し影響を及ぼすパッドの特性の例である。制御された多孔性、すなわち制御されたポアのサイズおよび密度、ならびに多孔性の分布を有するパッドは、基板をより良く平坦化できることが観察されている。傷および欠け等の基板不均一性（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ；ＮＵ）の数は、研磨性能のまた別の基準である。ＮＵの数に影響を及ぼすパッドの特性の例としては、硬さおよび表面テクスチャが挙げられ、これはスラリー輸送に影響を及ぼすものである。最後に、欠陥性は研磨処理を判断するさらに別の基準である。ＣＭＰプロセスは、化学的および機械的に厳しいものであり、ＩＣにおける応力誘起欠陥がデバイス収量を低減する。欠陥性に影響するパッドの特性の例として、パッドの硬さがある。パッドを硬くすることにより、欠陥性の増大を代償に、優れた平坦性を生み出すことができる。上述したパッドの特性のうちのいずれかにおいて制御が欠如すると、パッド性能に影響し得る。例えば、パッドの多孔性の制御が欠如する場合、研磨面全体に不均一なせん断力を、したがって不均一なＣＯＦをもたらし得、それにより欠陥性を増大させることになり得る。さらに、その他のパッドパラメータの制御が欠如する場合、多孔性制御の欠如によって引き起こされるパッド性能の問題と同様に、パッド性能の劣化をもたらし得る。研磨性能、ＲＲ、基板の平坦性、ＮＵの発生率、および欠陥の基準は、ＣＭＰプロセスの所有コストに影響を及ぼす基準の例である。
【００３７】
ＩＣ設計の可変するいくつかのものは、パッド設計および研磨性能に影響を及ぼす。そのような可変するものの一つは、ＩＣのパターン密度である場合がある。パターン密度は、フィルム除去量に、したがってＩＣ内およびウエハー全体にわたる不均一性に影響し得る。図１において、加工されているＩＣ１０は金属線等の根本的な特徴１２を有し、これにより、蒸着フィルム１４のトポグラフィーに高領域１６および低領域１８を作成することができる。特に、トポグラフィーは、チップ全体にわたって異なる幅を有するトレンチにおいて電気メッキするという本質、および、電気メッキ処理において使用される添加剤に関連する化学反応により、銅ベースのダマシン構造において、パターン密度に強く依存する。一般に、トポグラフィーの高領域１６は、低境域１８よりも速く研磨する。図１Ａに描写しているように、初期ステップの高さ２０は研磨前に蒸着フィルム１４と関連付けられる。図１Ｂに描写しているように、最終ステップの高さ２２は、研磨後に蒸着フィルム１４と関連付けられる。初期ステップの高さ２０と最終ステップの高さ２２の差異によって示される高領域１６と低領域１８とのディファレンシャル研磨レートは、平坦化のメリットを示す図である。この差異が大きいほど、ＣＭＰプロセス後の平坦性は良くなる。
【００３８】
ＩＣ内およびウエハー全体にわたる均一な研磨性能に影響を及ぼす、ＩＣ加工において可変するものの別の例は、フィルム材料である。特に、異なる材料は異なる研磨速度を有する場合が多いため、複数のフィルム材料を伴うＣＭＰプロセスにおいてはディッシングおよび腐食が発生し得る。図２Ａは、誘電体層３４におけるトレンチ内に蒸着された金属線３２を有する、加工されているＩＣ３０の概略図である。図２Ｂにおいては、金属線３２の高さ３６における平坦性からの偏差として、金属線３２のディッシングが誘電体層３４で描写されている。また、誘電体層３４の高さ３８において、その意図された高さからの偏差として、誘電体層３４の腐食が描写されている。ディッシングおよび腐食は、浅いトレンチ分離（ＳＴＩ）、タングステンプラグ、および銅ベースの相互接続用のデュアルダマシンプロセスにおいて存在し得る。銅を使用する場合、銅と誘電体材料との間のバリア層として、さらなるフィルム材料を使用する。
【００３９】
選択できるパッドの特性は、多孔性（すなわち、ポアサイズおよび密度）である。一般的なポア密度は、研磨パッドの約５乃至２０％である。ゼロポア密度、すなわち無孔性のパッドは、均一なスラリーを流すことができず、したがって研磨レート不均一性の問題をもたらす。ポアサイズは、通常、パッド性能の良い指標となる。優れたパッド性能のためには、約４０ミクロンが望ましいサイズとなり得る。スラリーの減少が大きな懸案事項でない場合には、８０ミクロン等のより大きいポアサイズを使用してもよい。ポアサイズが大きくなるほどより均一な研磨レートを提供するが、スラリー流速低減が必要とされる場合には、小さいポアサイズを使用してよい。
【００４０】
ＩＣサイズに基づいて選択され得るパッドのまた別の特性は、溝等のパッドの表面アーキテクチャ、および表面テクスチャリング、または粗さである。特に、荒さの程度が高いものは、小さいＩＣサイズおよび密度よりも、大きいＩＣサイズおよび高い密度に使用され得る。サブ９０ｎｍ技術について、これらの決定の多くは、ＩＣサイズ、パターン密度、および研磨されている材料の知識に基づいて行うことができるが、これらの決定は極めて複雑になりつつある。小さいＩＣサイズには約３０％未満のパターン密度が一般的であり、一方、大きいＩＣサイズには約５０％のパターン密度が一般的であることにも留意すべきである。したがって、より高いパターン密度は、より大きいＩＣサイズと相関している。
【００４１】
ＣＭＰの分野において、「パッド技術」として記述され得る領域は、極めて限られた範囲までしか調査されていない。パッド技術は、一般的な言い方をすると、研磨処理の様々な側面、例えば、潤滑性の制御、研磨レートにおける均一性、熱挙動、および応力制御を選択的に制御し、個々に調整するために、ナノおよびミクロンの長さスケールならびに１ｃｍ以上のマクロの長さスケールの両方において、科学的概念とともに基本的な材料を使用すること、として記述され得る。現在、業界において使用されている従来型のオープンポアおよびクローズドポアポリマーパッドは、より低い技術ノードにおいて有名になりつつある制限とともに、いくつかの制限を有する。これらの制限のうちいくつかは、新規の「パッド技術」方法によって克服できる。複数のパッド技術発明的設計が開示されており、パッドの微細構造の分子工学、パッドの傾斜機能化、パッド設計における表面処理、固体潤滑剤の添加によるもの、研磨されている基板上におけるせん断を低減する効果を有することができる研磨面に平行なパッド内に接触面を形成する複数のポリマー層を有する低せん断統合パッドの製造、組込み式研磨パッド、ｉｎ‐ｓｉｔｕ溝ありパッド、および、終点検出用の透明領域を含有するパッドである。
【００４２】
図３に、ＣＭＰ装置５０の主要な要素の全体描写を示す。図３に示すように、スラリー５２は一般に、スラリーディスペンサ５４を介して研磨パッド５６に分注される。あるいは、スラリー５２は、それを通してパッドの底からパッドの表面へ滴下してもよい。研磨パッド５６は、回転式プラテン５８に取り付けられており、そこから回転式プラテン軸６０が伸びている。基板６６は基板チャック６２により保持されており、そこから基板チャック軸６４が伸びている。矢印は、研磨パッド５６および基板チャック６２、したがって基板（図示せず）を回転させるように作用するベクトルの力の方向を示す。下方への力は基板チャック軸６４を介して基板チャック６２に制御可能なように適用され、研磨パッド５６と基板６６との間に制御可能な接触を提供する。
【００４３】
ＣＭＰ処理に影響を及ぼす要因のうちいくつかを理解するために、図４のストライベック曲線を理解することが有用である。ストライベック曲線は、摩擦係数（ＣＯＦ）対ゾンマーフェルト数（Ｓｏ）の関係を表示しており、ここでＣＯＦおよびＳｏは以下によって求められる。
ＣＯＦ＝Ｆｓｈｅａｒ／Ｆｎｏｒｍａｌ  （１）
ここで、ＦＳｈｅａｒはせん断力であり、Ｆｎｏｒｍａｌは垂直力である。
Ｓｏ［＝μＶ／（ｐδｅｆｆ）］  （２）
ここで、μ＝スラリー粘度、Ｖ＝パッド‐水相対速度、ｐ＝圧力、
また、δｅｆｆ＝αＲａ＋［ｌ−α］δｇｒｏｏｖｅであり、
ここでＲａ＝平均パッド粗度、δｇｒｏｏｖｅ＝パッド溝深さであり、
また、スケーリングファクタαは、以下によって求められる。
＝Ａｕｐ−ｆｅａｔｕｒｅｓ／Ａｆｌａｔ  ｐａｄ
ここで、Ａは対応する区域である。
【００４４】
図４に示す全体的なストライベック曲線には、三つの領域が示されている。「境界潤滑」として示される領域においては、研磨パッドおよび基板の両方がスラリー研磨剤粒子と密接に接触しており、Ｓｏの値が増大してもＣＯＦは一定のままである。このレジームにおいて、ＣＯＦおよび研磨レート（ＲＲ）両方のより大きな値が得られる。そのような恒常性は、プロセス安定性のために望ましいものである。境界潤滑レジームにおけるあらゆるドリフトは、ＣＭＰプロセス中のウエハー／スラリー／パッド接触面における変動性の結果である。部分的な境界潤滑レジームにおいて、基板とパッドは、パッドの粗度程度の厚さを有する流体膜層によって隔てられている。ＲＲは境界潤滑レジームよりもこのレジームにおいて低いため、部分的な境界潤滑レジームにおいてパッド寿命は増加する。しかしながら、負の勾配の変化率は、部分的な境界潤滑レジームについて、境界潤滑レジームよりも、安定性、制御、および予測可能性が低いことを示す。流体力学潤滑レジームにおいては、さらに大きい流体層によりＲＲがさらに低くなる。
【００４５】
図５に、理想的なプレストリアン・プロットが示されており、ここで研磨レート（ＲＲ）は以下のように求められる。
ＲＲ＝ｋＰｒｘｐｘＶ  （３）
ここで、ｋｐ＝プレストン定数であり、
ｐ＝パッドと基板との間の実際の圧力であり、
Ｖ＝パッド‐基板相対速度である。
【００４６】
プレストリアン・プロットは、圧力×速度の関数として、線形であるのが理想的である。理想的な線形挙動からの偏差は、スラリーレオロジーおよび研磨パッドトライボロジーによって起こり得る。例えば、一定の条件下で異なるスラリーを比較すると、いくつかが高圧において理想的でないプレストリアン挙動を呈することを示した。そのようなスラリーを、感圧スラリーと称する。また、パッドの硬さ、厚さ、圧縮性、多孔性、および表面テクスチャ等の可変するものによって影響される研磨パッドトライボロジーも、理想的でないプレストリアン挙動の原因となり得る。
【００４７】
パッドの表層処理および低せん断設計を含むＮｅｏｐａｄの設計のいくつかにより、低ＣＯＦのＣＭＰパッドを製造することができる。ＣＯＦの均一性は、ウレタンのマトリクス全体にわたって分布している数多くの小さいハードセグメントを使用することによる、パッドの微細構造によって制御することができる。境界潤滑レジームの拡大も、パッドの微細構造と直接的に相関している。
【００４８】
パッドのカスタマイズは、研磨処理に基づいて、体系的に実行することができる。ＣＭＰの「技術」はいくつかのパラメータを伴うため、カスタマイズは、当該処理に影響を及ぼす様々な側面に従って実行されなくてはならない。ＩＣ性質に加え、研磨対象の材料によるパッドカスタマイズの方法について以下に記述するが、当該方法は、特定の要件に従ってパッドを設計するために体系的に使用することができる。ポリウレタン／ポリ尿素の技術に基づく当方のカスタマイズは、ｔａｎδ（損失正接）、損失弾性率（Ｅ″）、貯蔵弾性率（Ｅ′）、マイクロテクスチャ（微細な構造とも呼ばれる）、ガラス転移温度、ハードセグメントおよびソフトセグメント分布、ならびに微小孔サイズおよび分布のような臨界パラメータの制御を可能にするものである。当方は、適切な材料の選択および特殊な製造プロセスの使用によって、これらの制御を実現した。
【００４９】
（Ｉ．化学機械平坦化およびパッドの微細構造の制御において使用されるポリマーパッド用のポリマー製剤）
カスタマイズされる対象研磨パッドの加工に使用するために、様々な材料が検討されている。当該パッドは実質的にポリマーであり、オーダーメイドのサイズならびに硬化および軟化領域の密度を有するが、その他の発明実施形態は、ポア形成材料、固体潤滑剤、組込み式研磨剤、応力を軽減するために研磨面に垂直な一つ以上の層、ｉｎ‐ｓｉｔｕ溝、および、連続的なポリマー相に追加可能な終点検出用の透明領域等の材料の導入を含む。
【００５０】
カスタマイズされる対象研磨パッドは、一般にポリマーで作られている。本明細書において開示されている、様々なカスタマイズされた研磨パッドの加工用に検討されているポリマーの例は、ポリウレタン、ポリ尿素、エポキシドポリマー、フェノール性ポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリアクリル酸塩、スチロール樹脂、ポリアリルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリシラン、およびポリシロキサンの類から取り出される。さらに、本明細書において開示されている、様々なカスタマイズされた研磨パッドに適したポリマーは、ポリマーの典型的な類から選択された部材の共重合体、ブレンド、複合体、ネットワーク、複合材、グラフト、および積層板等であってよい。当業者には明らかであるように、パッドにおいて使用するのに適したその他のポリマーを使用してもよい。
【００５１】
これらの材料を使用する製剤には、高分子の構造間の関係、および、結果として生じる、パッドにおいて使用されるポリマー材料の物理的特性に関していくらか理解する必要がある。そのような特性の例は、硬さ、強靱性、多孔性、圧縮性等を含むがこれらに限定されない。
【００５２】
例えば、ＣＭＰ研磨パッドにとって重要な科学的、工学的、および商業的過程を有するポリマーは、ポリウレタン、ポリ尿素、およびそれらの共重合体を含む。そのようなポリマーは、鎖延長剤および架橋剤等に加えて、イソシアネート、ポリオール、およびポリアミン等の出発原料も使用して調製することができる。アルコールとイソシアネート官能基との反応により、ポリウレタンポリマーの基礎となるウレタン結合が形成される。アミンとイソシアネート官能基との反応により、ポリ尿素ポリマーの基礎となる尿素結合が形成される。ポリウレタンについては、最低限ジオールおよびジイソシアネートモノマーが重合反応に必要であり、あるいは、ポリオールまたはポリイソシアネート中のそれぞれ三つ以上のヒドロキシル基またはイソシアネート基が架橋結合用の反応部位を提供する。ポリ尿素については、最低限ジアミンおよびジイソシアネートモノマーが重合反応に必要であり、あるいは、ポリアミンまたはポリイソシアネート中のそれぞれ三つ以上のアミン基またはイソシアネート基が架橋結合用の反応部位を提供する。ヒドロキシル基またはアミン基と反応する架橋剤の例としては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、およびポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＡＰＩ）等のジイソシアネート架橋剤が挙げられる。架橋剤の種類およびポリマー鎖の架橋の程度は、例えば硬さ、強靱性、および多孔性等の材料特性に影響を及ぼし得る。ポリアミンおよびポリオールのような親水性分子のサイズおよび分子量は、柔軟性、溶融温度、および表面エネルギー等の材料特性に影響を及ぼす。
【００５３】
パッド製造には、高い貯蔵弾性率（Ｅ′）および損失弾性率（Ｅ″）を有し、低い熱過渡、ガラス転移温度（Ｔｇ）、ＫＥＬ値、温度の関数としての損失弾性率の変化（ΔＥ′）、圧縮性、およびｔａｎδ（損失正接）値を有し、硬さおよび機械的特性の制御を可能にするポリウレタンおよびポリ尿素を使用することができる。
【００５４】
（鋳造／成形、パッド材料、および微細構造制御）
様々なカスタマイズされた研磨パッドをｉｎ−ｓｉｔｕでの単一の統一構造として加工するために、鋳造および成形のためのいくつかの方法が適切である。研磨パッドを単一の統一構造として鋳造および成形するための典型的な加工方法を以下の考察に含むが、当該加工方法は、パッド内に設計された物理的特徴の空間的制御をさらに可能にするものである。
【００５５】
（ポリマーの液体鋳造）
ＣＭＰ用のパッドを作製するために、ポリマーの液体鋳造を使用することができる。液体鋳造は、最も単純な設計から複雑なポリマー部品へとポリマー部品を加工するのに適し得る製造技術である。ポリマーディスクのような形状はこの手法を使用して作製され、したがって、液体鋳造を使用して化学機械平坦化用のポリマーパッドを加工することができる。液体鋳造は、加工中のパッド材料特性の空間的制御を可能にするため、ＣＭＰ用のパッドを製作するための適切な選択肢となり得る。ＣＭＰ用のポリマーパッドを製作するためにこのプロセスを使用するにあたって、まず適切な寸法の鋳型を作製する。さらに、二つの考えられるオプション、ｅｘ−ｓｉｔｕまたはｉｎ−ｓｉｔｕを使用して溝が加工されるＣＭＰパッドを作製するために液体鋳造を実行してもよい。業界では、一般にｅｘ−ｓｉｔｕ溝形成が使用される。しかしながら、この方法は極めて高額である。鋳型へのｉｎ−ｓｉｔｕでの溝掘りは、ポリマーが凝固物を硬化させるとパッド内に溝を提供するようにできる。ポリマーがｉｎ−ｓｉｔｕで硬化されているか否かに応じて、鋳型の内側に適切な材料が流し込まれる。ポリマーがまだ硬化されていない場合には、適切なモノマー、架橋剤、ポア形成剤、開始剤、および触媒が鋳型に添加され、ある温度に到達後、反応が完了する。液体鋳造を使用して、第一の層またはセクションに流し込み、硬化した時点で、必要に応じて第二の層またはセクションに流し込んでもよい。液体鋳造方法においても、後に述べる望ましい研磨性能を実現するために、固体潤滑剤に加えて組込み式研磨剤もポリマー混合物に添加してよい。
【００５６】
（多重射出成形）
カスタマイズされたパッドを作製する別の方法は、多点射出成形として知られている。多重射出成形は、二つ以上のポリマー材料を利用する逐次プロセスであり、当該材料はそれぞれ異なる時点で鋳型内に射出される。この方法を使用して、パッドの全体にわたって異なる区域を有するパッドのみならず、二つ以上の層を持つカスタマイズされたパッドを形成することができる。さらに、単層または多層で、最も単純で最も明確な環状パターンから最も複雑で無作為のパターンへ、ポリマー材料の空間的に設計された任意のパターンを実現するために、この方法を使用してもよい。
【００５７】
（多重ライブフィード（またはｉｎ‐ｓｉｔｕ）射出成形）
カスタマイズされたパッドを作製するために、複数のｉｎ‐ｓｉｔｕ射出ポートを含む鋳型を使用することができる。この方法においては、ポリマーの射出用に概して単独の少なくとも二つのポートを有する鋳型が選択される。同じ射出ステップ中に、少なくとも二つの異なるポリマーが、多くの場合同時に、このポートを経由して射出され、鋳型を充填する。カスタマイズされたパッド用に設計された空間的変動に応じて、流量および熱伝達の計算が実行され、異なるポリマーおよび鋳型に注がれる材料に適切な射出点および射出流速が選択される。このようにして、パッドの直径全体にわたってポリマー材料の異なる区域を有するパッドのみならず、二つ以上の層を有するカスタマイズされたパッドを加工することが可能である。
【００５８】
（反応射出成形（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ；ＲＩＭ））
特定のポリマー系（例えば、ポリウレタン）は、ＲＩＭ技術を使用する成形ステップに適している。この成形プロセスにおいては、あらかじめ合成したポリマーの代わりに、開始剤および鎖延長剤に加えて構成モノマー材料および適切な架橋剤を添加し、結果として生じる混合物を成形しながら重合する。パッドの異なる領域にわたって化学構造が変動するカスタマイズされたパッドを作製するために、複数のポートを使用して、二種類以上のモノマー単位（および対応する鎖延長剤）、ならびにポア形成剤、固体潤滑剤、および組込み式研磨剤等、その他の選択された材料を射出してよい。これにより、ポリマーの化学組成の機能の漸次的変化、ならびに機械的および物理的特性が生じることになる。様々な材料を差動的に鋳型へ添加することにより、特性が実質的に一つの層もしくは領域から次の層もしくは領域へ、または、次第に一つの層もしくは領域から次の層もしくは領域へ変動する、カスタマイズされたパッドを作るためにこの方法を使用することができる。このようにして、パッドの直径および／またはパッドの深さ全体にわたる平面において均一な特性を持つ、カスタマイズされたパッドを作製するためにＲＴＭを使用してもよい。
【００５９】
（薄板状射出形成）
上述したような射出成形手順において、例えば層中であらかじめ押し出されたポリマーの混合物を使用することにより、特性の空間的変動を有する、カスタマイズされた研磨パッドを作ることができる。ポリマーの単純な物理的混合物を作るこの様式は、生産者によって変化する需要に対し、直接的且つ容易に適用される。結果として生じる特性の空間的変動は、固体潤滑剤または組込み式研磨剤等の、連続的なポリマー相に添加され得るその他の選択された材料と同様に、個々のポリマーの機械的および物理的性質に従ったものとなる。この方法を使用して、水平または垂直の領域または層において、マイクロドメインの漸次的変化を作成することができる。
【００６０】
（微小孔を有するパッドを作るための、期待の射出成形）
パッドの一つ以上のセクションに微小孔を有するカスタマイズされたパッドを作るための一つの方法は、カスタマイズされた研磨パッドにおける多孔性の変動を実現するために、射出成形ステップ中に気体を射出するステップを含んでよい。パッド内のガス状成分の空間分布を達成するために、異なるポートから異なる流速で鋳型内へ気体を分散および射出してよい。結果として生じるパッドは、異なる点においては異なる含有量の気体を含有することができ、したがって、硬さおよび／または密度における体系的な変動を実現することができる。
【００６１】
（微小細胞（ＭｕＣｅｌｌ成形））
この手法においては、成形されるポリマー溶液を気体と混合し、混合溶液を形成する。異なる化学反応をするそれらの溶液を二つ以上利用すると（すなわち、二つの異なるポリマー等、異なる出発化学物質）、物理的性質の空間変動をもたらすことになる。
【００６２】
（ワンショットおよびツーショットポリマー合成手法）
成形または鋳造の前にポリマーを調製する方式は、研磨パッドの特性およびその一貫性に影響を及ぼし得る。例えば、ワンショットおよびツーショット手法として知られている、ポリ尿素およびポリウレタンを形成するための、二つの既知のアプローチがある。ワンショット手法においては、すべての反応成分（例えば、モノマー、鎖延長剤、架橋剤）を一緒に反応させることができる。そのようなプロセスは、反応物質の局所濃度の変動および不規則な局所熱勾配といった要因のために制御することが困難であり、ポリマー製品の性質を大いに変動させる結果を招くことになり得る。ツーショット手法においては、第一のステップにおいて、イソシアネートをポリアミンまたはポリオール鎖延長剤とあらかじめ反応させ、高分子量プレポリマーを形成しておく。続いて、この官能性のプレポリマーをさらにポリウレタンまたはポリオール硬化剤および／または鎖延長剤と反応させ、ポリ尿素またはポリウレタン形成を完了させる。このプロセスは、制御がより容易であるが、高い処理温度、多くの場合１００℃近くの温度を必要とする場合が多い。一貫性の高い材料が必要とされる場合、そのような一貫性に対するプロセスレンディング自体が望ましい。
【００６３】
（ＣＭＰパッド合成）
現在の研究において、ＣＭＰパッド全体にわたる硬化領域のサイズ、密度、および種類の均一性は、最終生成物中のポリウレタンとポリ尿素の適切な相対濃度の選択によって制御することができる。ツーショット手法を使用してよい。第一のステップにおいて、官能ポリ‐またはジ‐イソシアネート・プレポリマーを合成、または業者から入手する。イソシアネート・プレポリマーの分子量の密な分布により、必要に応じて、パッド全体にわたる硬化領域の均一分布およびサイズを可能にすることができる。第二のステップにおいて、合成された、または市販のものを入手した約６０〜８０重量％のイソシアネート・プレポリマーを、約１〜１５重量％のポリアミンおよびポリオールの鎖延長剤のうち一つまたはそれらの混合物、ならびに、約５〜２５重量％のポリアミンおよびポリオールの硬化剤のうち一つまたはそれらの混合物と反応させ、ポリ尿素／ポリウレタン形成を完了させる。また、第二のステップにおいて、紫外線劣化を防止するために約０．１〜３重量％の安定剤を添加してもよいし、微小孔を作成するために約０．１〜５重量％の多孔性物質を添加してもよいし、望ましい研磨性能のために約０．１〜２０重量％の固体潤滑剤および約０．１〜１０重量％の組込み式研磨剤を添加してもよい。いくつかの場合において、鎖延長剤として使用されるポリオールの化学組成は、イソシアネート・プレポリマー合成において使用されるポリオールと同じまたは同様である。
【００６４】
結果として、硬化領域のサイズ、種類、および密度の均一分布を、ナノからミクロンの長さスケールで得ることができる。個々の硬化領域セグメントは、ポリウレタンおよびポリ尿素形成において、それぞれウレタンまたは尿素結合の周囲に当該領域を備える。硬化領域は、一つ以上の個々のハードセグメントから成ってよい。硬化領域の種類は、硬化領域を構成する尿素およびウレタンセグメントの相対濃度に依存し得る。硬化領域の密度は、極めて体系的なプロセス制御を使用して、うまく制御できる。例えば、プレポリマーの長さおよび機能性は、硬化領域の密度に影響を及ぼし得る。ウレタンは一つの水素結合を有するが、尿素は二つの水素結合を有し、ウレタンまたは尿素結合の周囲にあるその他の領域に水素結合することによって、より大きなハードセグメントのブロックを形成して領域のサイズを増大することができるため、領域のサイズはウレタン対尿素の相対量によって支配され得る。硬化領域を備える個々のハードセグメントのサイズは、イソシアネート・プレポリマーを合成するのに使用されるイソシアネートモノマーのサイズを制御することによって制御できる。例えば、より大きいモノマーはより大きい領域セグメントを形成することができ、したがって、より大きい領域セグメントの組み合わせはより大きい領域を形成することができる。重合反応が発生する温度も、硬化領域のサイズおよび密度に影響を及ぼし得る。反応温度が高くなれば、より小さい領域を形成でき、領域の密度が増大する結果となり得、逆もまたは同様である。上述したように、硬化領域のサイズおよび密度の均一分布は、ポリマー成分の分子量分布の精密な制御によって実現することができる。温度が硬化領域のサイズおよび密度に対して及ぼし得る影響により、反応槽および鋳型内における温度分布の精密な制御も、硬化領域のサイズおよび密度の均一分布を実現するために重要となり得る。一般に、ポリアミン対ポリオールの比率は約２０％〜４０％のポリアミンに対し約６０％〜８０％のポリオールである。一般に、領域ごとの硬鎖セグメントの数は、約１から２０のいずれであってもよい。硬化領域のサイズおよび密度のそのような分布により、境界潤滑領域において平らな延長されたストライベック曲線が可能になる。したがって、硬化領域の密度およびサイズは、カスタマイズされた研磨機能性を実現するために、パッドの異なる領域にわたって可変してもよい。
【００６５】
硬化領域の種類、サイズ、および密度におけるこの一貫性により、バルク特性における均一性を可能にすることができる。硬化領域の種類、サイズ、および密度に高い一貫性があり空間的に均一であるほど、トライボロジー特性に高い一貫性がみられる。例えば、熱特性は、ポリウレタン／ポリオールの均一に間隔をあけた交互のブロックを使用することによって、よりうまく制御することができ、一方で、無作為な分布が加熱時における局所的なディファレンシャルをもたらす恐れがある。
【００６６】
ＣＭＰ用の研磨パッドは、個々に製造することができる。パッド加工中、すべてのパッド材料は二つのバッチに分割される。原材料の第一のバッチは、マイクロバルーンまたは気体等の、イソシアネート・プレポリマー、研磨剤、潤滑剤、および多孔性形成剤を含有する。第二のバッチは、硬化剤、紫外線安定剤、および、ポリオールとポリアミンの鎖延長剤の混合物を含有する。まず、バッチ１を約８０°Ｆ〜１００°Ｆの温度において真空下で混合し、均質性を実現し、多孔性形成剤を添加した結果としての混合物内で捕捉され得るいかなる空気も除去する。次に、バッチ１を約１２０°Ｆ〜２００°Ｆの間の所要の温度まで加熱する。バッチ２をほぼ室温に保ち、約１５分間混合する。続いてバッチ１とバッチ２を正確な量で足し合わせる。液体鋳造を使用してパッドを成形する。適宜、完全に混合した後の材料を、約１５０°Ｆ〜２２０°Ｆの温度の回転鋳型の最上部に流し込む。鋳型の温度における統一性により、パッド全体にわたる硬化領域の種類、サイズ、および密度の均一分布が可能になり、またトライボロジー特性の均一性が可能になる。続いて、以下で説明する、圧縮遠心鋳造、真空成形、または圧力形成方法のいずれかにより、パッドをさらに形成する。
【００６７】
圧縮遠心鋳造では、バッチ１および２を混合した後のものを鋳型に流し込む。混合物を静置して、約２〜３分間反応させる。その後、鋳型を平らなステンレス鋼板で覆い、圧縮成形機に入れる。圧縮は、約１００，０００ｐｓｉｇおよび約２００°Ｆ〜３００°Ｆで行う。圧縮の１０分後に、パッドを鋳型から取り出す。次に、約１００°Ｆ〜２００°Ｆで約６〜１２時間、パッドを硬化させる。圧縮成形機の温度における均一性により、パッド全体にわたる硬化領域の種類、サイズ、および密度の均一分布を維持することを可能にでき、またトライボロジー特性における均一性を可能にすることができる。例えば、鋳型の外側を一定温度に維持した流体に接触させることによって、均一温度を維持することができる。
【００６８】
圧縮遠心鋳造は、ポアを縦長構造にする。縦長配向のポアは、研磨中に微細溝として作用することができ、したがって、より高い溝密度を導入する必要性を未然に防ぐことができる。縦長配向性は研磨面と同一平面上にあり、少なくとも約２対１またはそれ以上のアスペクト比を有する。均等に分布させた場合、縦長ポアは研磨面の周期性不連続として作用し、それによって自然なマイクロテクスチャを作成し、調整効率を改善する（すなわち、調整時間を短縮する）。縦長ポアはマイクロスラリー容器としても作用し、これによって、スラリー流速が低い場合であっても、ウエハーが研磨中にスラリーを損失するのを防止する。これは、球状のポア構造と比較して、スラリー使用を場合によっては４０％超も低減するという利点を有する。別の利点は、縦長形状の微小孔が研磨レート（高い研磨レートおよび／または調節可能な研磨レートを維持する）および摩擦係数において安定性を提供できることである。
【００６９】
真空成形方法では、バッチ１および２を混合した直後に混合物を鋳型に流し込み、鋳型全体を密閉室内に入れる。続いて真空下で密閉室を大気圧約１０〜３０％にし、鋳型の温度を約１５０°Ｆ〜２２０°Ｆで均一に維持する。真空により、パッドポア内に捕捉されたいかなる空気も放出することが可能になる。真空内に約２〜５分置いた後、真空を解除して鋳型を取り出す。約１５分後、パッドを鋳型から取り出す。次に、約１００°Ｆ〜２００°Ｆで約６〜１２時間、パッドを硬化させる。
【００７０】
圧力形成方法では、バッチ１および２を混合した直後に混合物を鋳型に流し込み、鋳型全体を密閉室内に入れる。続いて密閉室を大気圧の約３〜１０倍の圧力下に置き、鋳型の温度を約１５０°Ｆ〜２２０°Ｆで均一に維持する。圧力により、パッドポア内に捕捉されたいかなる空気も放出することが可能になる。約２〜５分後、圧力室を減圧し、鋳型を取り出す。約１５分後、パッドを鋳型から取り出す。次に、約１００°Ｆ〜２００°Ｆで約６〜１２時間、パッドを硬化させる。
【００７１】
個々のＣＭＰパッドを硬化させている間に、研磨パッドの表面に約２μＭ未満の範囲の膜を形成する。この膜は、ＣＭＰパッドの取り扱い中に生じる損傷からパッド表面を保護するために重要となり得る。使用前にパッドを調整（立ち上げ）する必要があり、これはダイヤモンドコンディショナーを使用することによって行うことができる。いくつかの場合において、基板の研磨前におけるパッドの効率的な立ち上げのために、膜は約２μＭ未満である。
【００７２】
パッド加工に使用される材料のいくつかについて、以下で述べる。材料は、いくつかのカテゴリに分類される。これらのカテゴリは、イソシアネート・プレポリマーおよびモノマー、ポリオールおよびポリアミンモノマーおよび鎖延長剤、硬化剤（架橋剤）、安定剤、多孔性物質、固体潤滑剤、ならびに研磨剤を含む。
【００７３】
パッドの加工に使用され得るイソシアネートモノマーおよびプレポリマーを表１に示す。
【００７４】
【表１】
2008546167.tif 000002
パッドの加工に使用され得るポリオールモノマーおよび鎖延長剤を表２に示す。
【００７５】
【表２】
2008546167.tif 000003
パッドの加工に使用され得るポリアミン鎖延長剤およびモノマーを表３に示す。
【００７６】
【表３】
2008546167.tif 000004
パッドの加工に使用され得る硬化剤を表４に示す。
【００７７】
【表４】
2008546167.tif 000005
パッドの加工に使用され得る安定剤を表５に示す。
【００７８】
【表５−１】
2008546167.tif 000006
【００７９】
【表５−２】
2008546167.tif 000007
パッド加工中に微小孔を作成するために使用され得る多孔性物質を表６に示す。
【００８０】
【表６】
2008546167.tif 000008
パッド加工に使用され得る固体潤滑剤を表７に示す。
【００８１】
【表７−１】
2008546167.tif 000009
【００８２】
【表７−２】
2008546167.tif 000010
パッド加工に使用され得る組込み式研磨剤を表８に示す。
【００８３】
【表８】
2008546167.tif 000011
パッド加工に使用され得る、上述した材料の考えられる組み合わせのいくつかについて、限定的でない説明を表９に示す。表９の材料の組み合わせを使用するカスタマイズされたパッドはすべて、液体鋳造手法を使用して鋳造することができ、またさらに、圧縮遠心鋳造を使用して形成することができる。
【００８４】
【表９】
2008546167.tif 000012
（ＩＩ．制御された多孔性パッド）
上述したように、半導体ウエハーの処理においてＣＭＰの性能に影響を及ぼす典型的な特性の一つは、多孔性である。多孔性の制御は、ポリマー材料中の多孔性物質の分布を慎重に制御すること、および、製造プロセス中の温度の均一性を慎重に制御することによって実現できる。パッドの多孔性の制御、すなわち、パッド内におけるポアのサイズおよび密度、ポアサイズの分布、および密度の制御の欠如は、スラリー輸送および研磨剤分布等の要因に影響を及ぼし得、このことが同様に、研磨レート（ＲＲ）およびウエハー内均一性（ＷＩＷＮＵ）の数等、ＣＭＰパッドの性能に影響を及ぼし得る。また、多孔性を制御せずに加工されたパッドは、研磨面全体にわたって不均一なせん断力を有し、それにより、処理範囲全体にわたって不均一なＣＯＦを有し得ることがさらに観察される。せん断力の不均一性は、平坦化効率に影響を及ぼし、基板上に欠陥を導入する場合があり、それにより製品収量の減少をもたらす。
【００８５】
本明細書において開示されている様々なカスタマイズされた研磨パッドは、多孔性に関して、すなわち、ポアサイズおよびポア密度、ならびに多孔性の分布に関して対象パッドに形成された多孔性が均一となるように、加工される。図６は、マトリクスにおける均一なポアサイズ、ポア密度、および分布を作成するために、ポア形成材料または薬剤をどのように使用することができるかを示す概略図である。これらの例において、ポア形成材料または薬剤は、温度または圧力等の異なる外部条件下において、異なる特性を有する。初めに、ポア形成材料または薬剤をマトリクスに添加し、続いて均一に熱を加えることにより、ポア形成材料または薬剤を所望のポアサイズに拡大することができる。ポアの分布および密度は、マトリクスに添加されるポア形成材料または薬剤の量によって制御することができ、ここでマトリクスは一般にポリマーである。
【００８６】
カスタマイズされる対象研磨パッドのいくつかの変形例において、ポアサイズ範囲は約２０ｎｍから約８０μｍであるが、カスタマイズされる対象研磨パッドのその他の変形例において、ポアサイズ範囲は約５０ｎｍから約１５μｍであってよく、対象パッドのさらに他の変形例において、ポアサイズ範囲は約１００ｎｍから約１０μｍであってよい。いくつかの場合において、ポアサイズ範囲は約１０μｍ乃至約８０μｍとなり得る。カスタマイズされる対象研磨パッドのポア密度変動は、鋳造または成形前にポリマーに添加された材料および薬剤の濃度によって決定される。研磨パッドがパッド全体の約１％乃至約２０％のポア密度を有するように、ポア密度が可変し得ることが検討されている。
【００８７】
加工中、ポリマーマトリクス内において、制御されたやり方でポアを生成するために、様々な材料が有用となり得ることが検討されている。いくつかの典型的な材料として、起泡剤、化学発泡剤、超臨界流体、ブロック共重合体、ミセル、およびポロゲン材料が挙げられ、これらについて以下で述べる。
【００８８】
（Ａ．ポリマー中空マイクロ素子（マイクロバルーン））
ポリマー中空マイクロ素子材料は、通常、ポリマーから作られた、サイズ範囲１０〜１００μｍの球体である。例えば、Ｅｘｐａｎｃｅｌ、ＰＶＤＦ、フェノール樹脂等の材料、ならびに、球体内にカプセル化された例えばイソブタンガス等の気体を有するケイ酸塩およびジルコン酸塩等の無機材料を使用することができる。これらの材料が成形前のポリマー溶解液に添加されると、熱を制御して加えることによって内部の気体が望ましいサイズに拡大する。そのような中空マイクロ素子は、拡大バージョンおよび不拡大バージョンの両方で入手可能であり、これらのバージョンのいずれをパッド加工に使用してもよい。拡大バージョンにおいては、中空マイクロ素子はあらかじめ拡大されており、最終的なポリマー加工作業中にサイズ変更を受けることはない。不拡大バージョンにおいては、中空マイクロ素子はパッド加工プロセス中に拡大する。ポアサイズは、そのようなマイクロバルーン材料を使用して制御されることが多い。ポア密度は、添加されたマイクロバルーンの分量によって制御される。
【００８９】
（Ｂ．化学発泡剤）
化学発泡剤、例えば、加熱すると二酸化炭素を作るハイドロセロール、重炭酸ナトリウム、ならびに、窒素ガスの生成をもたらすアゾジカーボンアミドおよびオキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドのような鎖塩を、ポリマーバッチに添加してもよい。ポリマーを加熱すると、これらの化学発泡剤は分解し、成形品においてポアの形成をもたらす気体を発する。化学発泡剤のその他の例としては、ポリマーの成形後、溶剤を使用して浸出することができる固体が挙げられる。
【００９０】
（Ｃ．超臨界流体）
ＭｕＣｅｌｌプロセスにおいて、単相溶液を作成するために供給されるポリマー内に超臨界ガスが溶解される。このポリマー供給により鋳型内が冷却されると、気体は約０．１〜１０μｍのサイズ範囲の微小泡を形成する。
【００９１】
（Ｄ．ミセル）
ポリマー供給流内にミセル構造を導入することができる。続いて、ミセルに対し選択的に可溶性であるヘキサン等の溶剤を使用する選択的溶解性を使用して、ポリマーマトリクス内に多孔性の領域を残しつつ、そのようなミセル（液体または固体）を浸出することができる。例えば、ドデシルホスホコリン、Ｃ１６ＳＯ３Ｎａ等の材料を使用して、ポリマー製剤内にミセルを導入することができる。
【００９２】
（Ｅ．ポロゲン材料）
ポリマーマトリクス内にポアを作成するために、ポロゲン材料を使用することができる。これらのポロゲン材料は、例えばポリスチレン等、低い分解温度を有する別のポリマーでできている。所望の量のポロゲン材料をポリウレタンマトリクスに添加し、パッドを形成した後、パッド全体の熱処理によってポロゲン材料を除去することができる。
【００９３】
（ＩＩＩ．傾斜機能性パッド）
本明細書において検討されているカスタマイズされた研磨パッドの一つのファミリーは、傾斜機能性研磨パッドのファミリーである。そのようなパッドは、一片の、実質的に平らである表面を研磨するための研磨面を有するカスタマイズされた研磨パッドから成り、異なる物理的性質を有する少なくとも二つの区域を備える。少なくとも二つの区域は、分離した境界または構成ポリマーの混合物で形成される境界を有してよい。少なくとも二つの区域は、それぞれ組成的に異なるポリマー材料を備えてよく、区域間の領域は組成的に異なるポリマー材料の混合物を備えてよい。
【００９４】
各区域に一つずつ、二つの異なるポリマー組成を使用した、放射状に対称な二つの区域の傾斜パッドの概略図が図７に示されており、当該パッドの第一の外側環状リングは遠心液体鋳造プロセスを使用して形成されている。続いて、パッドリングの中心に第二のポリマー材料を充填する。結果として生じるパッド内に異なる物理的特性を有する二つの分離した領域または区域があるように、二つの異なる材料を使用する。二つの材料間の接触面において適当な結合を行うには、互いに適合する材料を選択する必要がある。
【００９５】
傾斜機能性パッドの変形は、傾斜機能性であることに加え、異なるポリマー領域において、同じおよび異なるポアサイズおよび密度をさらに有する。図８ａは、短鎖プレポリマーから成る硬化内部領域および長鎖プレポリマーから成る軟化外部領域を有する傾斜機能性パッドの概略図である。図８ｂは、同じポア密度の異なる領域において、異なるサイズのポアを形成できることを示す概略図である。図８ｃは、異なるポア密度の異なる領域において、同じサイズのポアを形成できることを示す概略図である。少なくとも二つの区域は、組成的に異なるポリマー材料をそれぞれ損なう場合がある。外層よりも硬い内層を有することは、（リングを保有する）研磨ヘッドが研磨パッドの内部領域よりも外部領域に大きな圧力を印加し、外縁によって研磨された区域に高い研磨レートを生じさせる場合に利点となり得る。外縁収量損失の低減およびパターン密度効果の最小化は、不規則な圧力分布を補正するこの方法によって実現することができる。ポリマー材料の傾斜機能化は、機械的特性（硬さ、圧縮性、ポアサイズ、およびポア分布）の傾斜化をもたらすことができ、圧力分布のあらゆる不均一性を均等にするために使用することができる。
【００９６】
図９は、楕円形（２０２、２０４、２０６）およびフラグ（２０８）等の様々な選ばれた区域を有する研磨パッド２００上においてパターンの非標準のセットが傾斜機能化される、このプロセスを使用して作製されるような、より複雑なパターンの概略図を示す。注目区域のそれぞれにおいて、各ポリマーは、それぞれ上述した種類の異なるポリマー、または、少なくとも二つの異なるポリマーであってよい。ここでも、適切な鋳型形状を使用することによってそのようなパターンを実現することができる。
【００９７】
図１０は、典型的なカスタマイズされた傾斜機能性研磨パッド２００の概略図であり、当該パッドは、第一のポリマーを鋳型の外周囲２１２から射出しながら、同時に中心２１４から第二のポリマー材料を射出する加工プロセスを使用して作製された、連続的に傾斜化されたパッドである。
【００９８】
傾斜パッドは、パッドの異なる区域における反発係数を表す異なる値を提供するために選択されたポリマーおよび／または製剤を有し得る。円形状パッドの研磨面の外環または外輪は、より均一なウエハー研磨を提供するために、パッドの内部よりも高い反発係数を有し得る。外環は、後述するように、硬化剤の量を増加させること、および／またはパッドの内部の製剤と比較して、ポリマー製剤の化学組成を変更することによって（例えば、外環を形成する際に、硬化剤の種類を変更して）形成できる。このようにして、研磨面の硬さは実質的または本質的に変わらないままであるが、パッドは、平坦性および／またはパッドが作用するウエハーからのデバイス収量の向上を提供し得る。反発係数は、Ｂａｓｈｏｒｅ弾性反発率％を使用して測定することによって概算できる。一般に、研磨パッドのＢａｓｈｏｒｅ弾性反発率は、Ｎｅｏｐａｄのパッドについては約０．０５〜０．６となり得る。その他、反発係数の概算は、約２２時間、１５８°Ｆ（７０℃）で、圧縮永久ひずみ試験を使用して行うことができる。ここでも、Ｎｅｏｐａｄのパッドに対する圧縮永久ひずみ試験から得られる値は、約０．０５乃至０．６である。
【００９９】
同様に、傾斜パッドは、パッドの異なる区域における圧縮性を表す異なる値を提供するために選択されたポリマーおよび／または製剤を有し得る。円形状パッドの研磨面の外環または外輪は、より均一なウエハー研磨を提供するために、パッドの内部よりも高い圧縮性を有し得る。外環は、硬化剤の量を増加させること、および／またはパッドの内部の製剤と比較して、ポリマー製剤の化学組成を変更することによって（例えば、外環を形成する際に、硬化剤の種類を変更して）形成できる。ここでも、このようにして、研磨面の硬さは実質的または本質的に変わらないままであるが、パッドは、平坦性および／またはパッドが作用するウエハーからのデバイス収量の向上を提供し得る。圧縮性は、バルク弾性率の逆数として定義される。バルク弾性率は、体積の単位変化を引き起こすために必要とされる圧力の量として定義される。
【０１００】
上述したような傾斜パッドは、例えばパッドの回転軸から引いたパッドの半径全体にわたって特性が可変し、多くの場合、研磨面の内面区域の少なくとも約７５％、または、一つの値を持つように形成されたパッドおよび研磨面の表面区域の残量の体積、もしくは第二の値を有するパッドの体積を有する。以下の理論に限定するものではないが、円形状パッドの外周囲、または、例えばベルト研磨パッドの外縁は、例えば機器の振動、エッジ効果、高トルク等による運動を生じやすく、傾斜化によってパッドの表面に沿って作用する不均衡な力を調整すると考えられている。
【０１０１】
（ＩＶ．低せん断統合パッド）
本明細書において検討されているカスタマイズされた研磨パッドの別のファミリーは、低せん断統合パッドのファミリーである。カスタマイズされた低せん断研磨パッドは、二つの層間の接触面が、パッド／基板境界においてＣＯＦを低減するための応力シンクとして作用するように、少なくとも二つの材料で作られている多層または統合パッドである。接触面の各面の材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。接触面は、材料の層が一つずつ流し込まれるということを除いては、前述した加工方法を使用して形成される。材料の第一の層を流し込んだ後、第二の層を流し込む前に０．５〜２分間、材料を硬化させることができる。複数の層が必要な場合には、これを繰り返す。最後の層を流し込んだ後、前述したように、パッド全体を圧縮、真空成形、または圧力形成する。
【０１０２】
複数の層を有するパッドは、統一接触面を介して複数の層が互いに共有結合している単一構造のものであってもよいし、パッドは、あらかじめ硬化された層を光沢仕上げまたは互いに接着することによって形成されてもよい。本明細書において開示する多くのパッドは統一のものであり、したがって、層が互いに共有結合している、統一接触面を有する。統一パッドは、硬化したパッドを化学機械研磨機のプラテンに接着するための両面テープ等、それに追加されるさらなる層を有する場合があるが、これらの追加層について、使用中のパッドの性能特性に感知できるほどの追加は行わない。
【０１０３】
図１１Ａは、層１０２および１０４を有し、接触面１０３を持つ、二層カスタマイズ低せん断応力パッド１００の概略図である。一つの接触面を持つ統合パッドは二つの層を有し、二つの接触面を持つパッドは三つの層を有し、Ｎ層の統合パッドはＮ−１の接触面を有するであろう。
【０１０４】
これは、図１１Ｂに示す対象低応力パッドにおいて明白である。この典型的なパッド３００には、五つの材料の層３０２、３０４、３０６、３０８、および３１０と、四つの接触面３０３、３０５、３０７、および３０９とがある。材料の層３０２、３０４、３０６、３０８、および３１０は、同じ材料からできていても異なる材料からできていてもよく、多孔性および漸次的変化等、同じまたは異なる物理的特性および性質を有する。それによって形成された四つの接触面３０３、３０５、３０７、および３０９は、応力シンクとして作用し、効果的にせん断力を、したがってＣＯＦを低下させる。
【０１０５】
応力シンクとして作用する接触面のこの効果を、図１２の概略図に示す。概略図１００において、単層パッド１０６には応力シンクとして作用するために選択された接触面がないため、パッド／基板境界１０４におけるせん断力Ｓは、基板１０２上の加えられた垂直力Ｎに直交する。概略図３００においては、パッドが層３０６および３０８を有する研磨基板３０２は接触面３０７があるように設計されており、パッド層３０６と３０８との間の接触面３０７においてせん断力Ｓ２が生じることになる。低せん断統合パッド３０６および３０８の接触面３０７におけるせん断力Ｓ２の結果として、パッド／基板接触面３０４におけるせん断力Ｓ１は低減されるため、Ｓ１はＳよりも大幅に小さい。
【０１０６】
（Ｖ．表層処理済みパッド）
本明細書において検討されているカスタマイズされた研磨パッドのまた別のファミリーは、表層処理済みパッドのファミリーである。本明細書に記載の様々な表層処理済みパッドは、研磨面からのパッド深さの少なくとも約１％以内の固体潤滑剤の分散とともに、ポリマーパッド内に設計された構造特性の組み合わせによって付与された特性を有する。ポリマーマトリクス全体にわたって固体潤滑剤が分散されたパッドを使用することにより、ＲＲを犠牲にすることなく、効果的にＣＯＦを最小化できる。
【０１０７】
固体潤滑剤は、相対運動中の損傷からの保護を提供するため、ならびに摩擦および摩耗を低減するために使用される、粉末または薄膜等の材料である。固体潤滑剤のいくつかの好ましい性質は、熱的に安定であり、化学的に不活性且つ不揮発性であり、機械的に安定であるが、モース尺度で約５を超えない硬さを有することである。これらの基準を満たす固体潤滑剤は、概して、高負荷および高速、劣化に対する高い抵抗、ならびに、極端な温度、圧力、放射線、およびその他の反応性環境での高い安定性におけるより大きな有効性により、その他の種類の潤滑剤に優る利点を有する。無機固体、ポリマー、軟質金属を含む多くの類の固体潤滑剤、および、これらの類に表される材料の複合物がある。さらに、表層処理済みパッドは、上述した、傾斜機能性パッド、多孔性制御パッド、および低せん断パッドと組み合わせて使用することができる。
【０１０８】
対象パッドにおける使用が検討されている固体潤滑剤は、上述した固体潤滑剤のこれらの一般的特性に加えて、一般に、約０．００１乃至約０．５の摩擦係数、および、約１０ｎｍ乃至約５０μｍの粒子サイズを有する。研磨面からパッド深さの少なくとも約１％以内に、少なくとも一つの固体潤滑剤を有する様々なカスタマイズされたパッドを加工することがさらに検討されている。単一の潤滑剤の代わりに、潤滑剤の組み合わせを使用してもよい。
【０１０９】
上記に列挙した望ましい特性を有する無機固体潤滑剤の例として、黒鉛、フッ化黒鉛、硫化ニオブ、硫化タンタル、硫化モリブデン、硫化タングステン、ケイ酸マグネシウム水酸化物、六方晶窒化ホウ素、およびフッ化セリウム等の薄板状固体が挙げられる。そのような薄板状固体は、シート状態で層になった結晶性固体であり、当該シート間には滑り面が発生する。固体潤滑剤として適しているその他の無機固体としては、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、酸化鉛、および硫化鉛が挙げられる。構造は薄板状ではないが、そのような固体潤滑剤は、分子レベルで互いに沿って容易に滑る表面を有し、それによって巨視的レベルでの潤滑をもたらす。
【０１１０】
ポリマー固体潤滑剤の例として、以下が挙げられる：１．）ＰＴＦＥ等のポリハロゲン化炭化水素および関連部材、２．）ナイロン６，６等のポリアミドおよび関連部材、３．）ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）、およびＰＥＫＥＫＫ（ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン）等のポリアリールケトン、４．）ＰＢＺ（ポリ（ｐ‐ボラジレン））またはＰＶＺ（ポリ（ｐ‐ビニレンボラジレン））等の窒化ホウ素ポリマー。そのようなポリマー固体潤滑剤は、概して表面エネルギーが低く、非凝集性分散として安定であり、摩擦係数が低く、熱的および化学的に安定である。例えばＰＴＦＥは、約０．０４の実質的に小さい静的および動的摩擦係数を有し、化学的に不活性であることが知られ、約２６０℃において安定である。無機固体潤剤のフッ化カルシウム群と同様に、ポリマー固体界面活性剤は互いの上を容易に滑る表面を有する。
【０１１１】
使用が検討されているその他の固体潤滑剤は、ナノスフィア、ナノチューブ、または潤滑剤に有用なその他のナノ粒子構造を形成するのに適した特性を持つ様々な材料を含む。一例として、そのような炭素のナノスフィアは、バックミンスターフラーレンまたは「バッキーボール」として知られている。様々な固体潤滑剤材料、例えば、硫化モリブデン、硫化タングステン等の無機物、または、ＰＴＦＥもしくは窒化ホウ素ポリマー等のポリマー材料は、固体潤滑剤として有用なナノ構造となり得る。そのような構造は概してナノポアを有するため、その他の固体または液体潤滑剤を含み、様々な特性を持つ固体潤滑剤を作成することができる。また、無機およびポリマーの固体潤滑剤から作製された複合材およびグラフトと同様に、ポリマーおよび共重合体の分子のポリマー、ブレンド、ネットワーク、複合材、およびグラフトから作製された固体潤滑剤も可能である。
【０１１２】
カスタマイズされた表層処理済みパッドは、バルクステップ、ソフトランディングステップ、およびバリア除去ステップを含む、ＣｕＣＭＰにおけるすべての処理ステップに使用することができる。特に、ＣｕＣＭＰ用の単一パッドソリューションは、サブ９０ｎｍを処理するための所有コストを魅力的なものとすべく、消耗コストを削減するためのものである。
【０１１３】
図１３に示すように、不具合が生じる前、銅は極めて高いひずみを有する。また、銅は、不具合が生じる前に実質的な塑性変形を受ける。ひずみ誘起による誘電体の欠陥の場合、材料の自然結合特性が脆性破壊をもたらす。そのような脆性破壊は、かなり低いひずみ値、例えば＜２％で発生する。銅の高塑性が原因で、ＣｕＣＭＰに関していくつかの問題に対処することが必要になる。第一の問題は、応力を受ける領域における材料の選択的伸長により塑性変形がもたらされることである。このように、この誘起された塑性変形は、長期応力をもたらす永久変形である。銅の領域が研磨パッドに接触することが原因で選択的伸長が発生する条件下では、そのような領域は塑性変形し、内部の銅領域とは異なる特性を有することになる。第二の問題は銅の局所的なひずみ硬化であり、これによって破壊寸前となる。銅の伸長およびひずみ硬化に関するこれらの問題はすべて、ビアおよびトレンチへの銅の閉じ込めによって際立つ。最後に、パッドが銅層とどのように相互作用するかに応じて、ＣＭＰが完了した後に残留銅が残り、研磨されている基板に欠陥を導入する場合もある。応力取り込みの最小化は、ウエハー／スラリー／パッド接触面において作用する効果的なせん断力を低下させることにより、ＣＯＦを低下させて達成することができる。ＣＭＰでは一般に、ＣＭＰプロセスが高度に安定な境界潤滑レジームにおいて動作することを証明する上で、材料のパッド弾性率、ポアサイズ分布、および化学構造等、パッドの特性の均一性が重要であることが知られている。また、ＣｕＣＭＰプロセスの均一性を実現するには、応力誘起欠陥を削減するため、またはなくすために、せん断力を大幅に低減するという要件がある。せん断力を低減するためには、高度の潤滑均一性も必要である。本明細書において開示する様々なカスタマイズされた表層処理済み研磨パッドについては、研磨面からのパッド深さの少なくとも約１％以内のポリマーマトリクス内に固体潤滑剤を分散させてパッドを使用することにより、ＲＲを犠牲にすることなく効果的にせん断力を最小化し、それによって銅のひずみ硬化を低減する、またはなくすことができる。
【０１１４】
（ＶＩ．組込み式研磨チップでカスタマイズされたパッド）
本明細書において開示されている組込み式研磨パッド中の研磨剤は、市販の「固定研磨剤パッド」とは異なり、表面のみではなくポリマーマトリクスの全体にわたって分布している。多層パッドが望ましい場合、組込み式研磨剤はすべての層に分布していてもよいし、分布していなくてもよい。組込み式研磨パッドの固定研磨剤パッドに優る利点は、長時間にわたるプロセスにおける安定性である。研磨中に、パッドは磨滅する。組込み式研磨パッドの場合、パッドの深さ内の研磨剤分布はうまく設計されていて制御可能なため、同じ条件の研磨が期待できる。対照的に、市販の固定研磨剤パッドでは、研磨プロセスが進行するにつれて、形状、サイズ、および分布密度が次第に摩耗していくのが目につく。これにより研磨速度およびプロセスの制御が不規則になり、したがって頻繁にパッド交換する必要があることから、所有コストが高くなる。
【０１１５】
ＣＭＰ用のパッドには、セラミックまたはガラス粒子（アルミナ、シリカ、セリア）を埋め込むことができる。これらの粒子は、望ましい性能に応じて約１００ｎｍ乃至３０μｍのサイズであってよい。いくつかの場合において、粒子とパッドマトリクスとの間の接着は最小限となる場合がある。これにより、パッド全体に組み込まれた粒子の覆いを外し、スラリー中に放出することが可能となり得る。そのようなポリマーパッドは、研磨剤を含有するスラリーを使用することなく研磨作用を可能にするであろう。実際に、蒸留水および組込み式研磨パッドを使用してプロセス全体を実行することができる。
【０１１６】
当該分野において既知であるように、近年、ナノ研磨粒子と呼ばれる新たな類の研磨材料が開発されている。これらの粒子は、数十ナノメートルから数百ナノメートルのサイズ範囲を有する。ポリマーパッドは、上述した加工方法を使用してそのようなナノ研磨粒子を直接パッドに組み込むことにより、機能化することができる。粘度粒子のみならず、ジルコニア、シリカ、セリアのようなセラミックおよびガラス、さらにはカーボンナノチューブ（フラーレンリング）のような材料を含むいくつかの類のナノ研磨粒子を利用することができる。
【０１１７】
パッド内での組込み式研磨剤の分布は、研磨面の異なる領域における自己研磨剤の傾斜機能化によって、ウエハー上のチップのパターン密度に合わせてカスタマイズすることができる。傾斜化は、研磨剤のサイズ分布、密度、および形状等、研磨剤の性質の傾斜化によって実現することもできる。これは、単独で行ってもよいし、その他の傾斜化手段（すなわち、異なるパッド材料（多孔性）の使用）と組み合わせて行ってもよい。
【０１１８】
ミクロンスケールの粒子および上述のナノ研磨剤はいずれも、乾燥した状態で、または溶剤等の適切な液体溶媒に入れて、ポリマーに添加してよい。これらの粒子は、選択されたポリマーにおいて不連続な相が形成された場合に、選択的または優先的にポリマーまたはポリマー相の一つに粒子を組み込むのを助ける、それらの表面に付着したオリゴマーまたはポリマー基等の基を任意で有する場合がある。二つ以上の相のポリマーについては、粒子の表面に結合または接着された基は、当該基にとって好ましい一つの相に十分類似しており、ポリマー溶解液が凝固する際に研磨剤粒子が所望の層に集まるその他の相にはあまり似ていない場合がある。粒子表面に結合または接着された基は、当該基が置かれているポリマーに似ていないものを選択してもよい。これにより、パッドが摩耗して新しい粒子を露出した際に、ポリマーから研磨剤粒子を放出するのを助ける。
【０１１９】
（自己研磨パッドを作製するためのブロック共重合体）
自己研磨パッドを作製するために、一つのブロックはマトリクスとして作用することができ、第二のブロックは研磨材料として作用することができる、ジブロック共重合体を使用することができる。これらのブロックを選択して、研磨相が連続相内に形成するよう、所望の連続相、研磨相、および非混和性を提供する。一実施形態において、パッドは、高率（共連続マトリクス）の一つのブロックと、不連続なその他のブロックとで構成されてよい。材料を研磨するための研磨剤として作用するような不連続なブロックを選ぶことができる。第二の相を研磨剤にするには、任意で無機物または金属粒子を当該ブロックに添加してよい。例えば、パッドまたはポリマー溶解液に組み込むことができる研磨剤の中にブロック共重合体の不連続な相が形成された場合、当該相内にあるモノマー分子のいくつかまたは全部に、研磨材料を化学的に結合させてよい。研磨剤粒子は、それらの相の一つに優先的に組み込まれる研磨剤粒子に対して有利に働く一つ以上の特性（例えば、表面相互作用および熱力学的条件）を有する。例えば、連続相よりも不連続な相において高い研磨剤粒子濃度が得られるような研磨剤粒子を選択してよい。研磨剤粒子の混合物を使用してもよい。場合によっては、混合物中のそれぞれの種類の研磨剤粒子が、一つの相において他の相（代わりに連続相においてより高い濃度があるように粒子を選択してもよいが、好ましくは不連続な相）よりも高い濃度で見られる。しかしながら、一種類以上の粒子が不連続な相においてより高い濃度で見られるように、一種類以上の粒子が連続相においてより高い濃度で見られるように、および／または一種類以上の粒子が両方の相全体にわたってほぼ均等に分布するように、粒子の混合物を選択してもよい。
【０１２０】
ブロックの一つはそれ自体が研磨剤である場合もあるため、必ずしも研磨剤粒子を相の一つに組み込まなくてもよい。あるシリコンブロックを低率材料としての共重合体の一部として組み込むことができ、炭素骨格は高率材料として作用することができる。パッドを研磨に使用する場合、ポリマーのシリコン部分が露出され、研磨剤として作用することができる。シリカポリマーでできたこの研磨材料は、現在いくつかの技術において研磨剤粒子として使用されているシリカ粒子と同様の一貫性を有するようにできる。
【０１２１】
上述した組込み式およびナノ研磨剤粒子を組み込んだポリマーは、一つの連続相を形成するポリマーであってもよいし、あるいは当該ポリマーは、上述したような不連続な相を形成する特殊なブロック共重合体であってもよい。不連続な相または連続相のいずれかにおいて均一分散または選択的蓄積を提供するためにナノ粒子を選択することができ、また上述したように混合物を使用してもよい。
【０１２２】
（フレーム溶射）
上述した加工手法に加え、研磨面を提供するために潜在的に使用することができる別の手法は、パッド上にポリマー被膜を作製するために使用されるフレーム溶射手法である。そのようなフレーム溶射されたポリマーは、自己研磨面を形成できるよう、被膜形成時に材料に組み込まれたセラミックまたはガラス粒子を有し得る。ポリマーおよび付随する研磨剤粒子がフレーム溶射され得るパッドは、一般に、不連続な相を有さないポリウレタンまたはポリカーボネート等のポリマーであろう。パッドは、必要に応じて、上述したような不連続な相を少なくとも一つ有するものであってよい。このような状況では、フレーム溶射されたポリマー／研磨剤層が最初に摩耗し、この層が磨滅してしまうと、そのポリマー／研磨剤層の下にあった層が摩耗する。この種類の構造を、例えば、特に研磨するのが困難な、または、研磨対象、もしくはパッドを使用した際の初期研磨率が後の研磨率と異なるはずの、その他の層と異なるその他何らかの特性を有するウエハー上の層を研磨するために使用してよい。
【０１２３】
（ＶＩＩ．Ｉｎ‐Ｓｉｔｕ溝パッド）
ＣＭＰパッドにおける溝は、パッドの表面全体にわたって研磨されているウエハーのハイドロプレーニングを防止し；パッド表面全体にわたるスラリーの分布を提供するのに役立ち；十分なスラリーが確実にウエハーの内側に到達するのに役立ち；研磨均一性を制御し、エッジ効果を最小化するために、パッドの局所的なスティフネスおよびコンプライアンスを制御するのに役立ち；欠陥性を低減するために、研磨屑をパッド表面から除去するためのチャネルを提供する、と考えられている。図１４ａおよび図１４ｂは、パッド／ウエハー領域の周囲に生成された動水圧に対する溝の影響の略図を提供するものである。例えば、図１４ａは、溝なし研磨パッドを使用した場合のウエハー圧力プロファイル（斜線を引いた三角形の領域で示す）を描写している。図１４ｂは、ウエハーの周辺部辺りの圧力がどのようにして溝に沿って放出されるかを説明している。すなわち、溝は、あらゆる溝ピッチにおいて生成される圧力に適合し、ウエハー／パッド領域に沿って均一なスラリー分布を提供するのに役立つ。
【０１２４】
一般に、ＣＭＰ上にｉｎ−ｓｉｔｕ溝を作る任意の適した方法を使用してよい。事実上主として機械的である現在のｅｘ−ｓｉｔｕ溝掘りの方法とは異なり、本明細書に記載のｉｎ−ｓｉｔｕ溝の方法は、いくつかの利点を有し得る。例えば、本明細書に記載のｉｎ−ｓｉｔｕ溝掘りの方法は、一般に安価で、時間も短くて済み、必要とする製造ステップも少ないものとなる。また、本明細書に記載の方法は、一般に、複雑な溝設計を実現する上でさらに有用である。最後に、本明細書に記載のｉｎ−ｓｉｔｕ方法は、一般に、さらに優れた耐性（例えば、さらに優れた溝深さ等）を有するＣＭＰパッドを作ることができる。
【０１２５】
一変形例において、ｉｎ−ｓｉｔｕ溝掘りの方法は、鋳型の内側に置かれたシリコンライニングの使用を含む。鋳型は成形に適したいかなる金属でできていてもよい。例えば鋳型は、アルミニウム、鋼、超鋳型材料（例えば、より繊細な特徴を成形するための「超」平滑縁および「超」高耐性を有する金属／金属合金）、それらの混合物等から作られた、金属製のものであってよい。鋳型は任意の適した寸法であってよく、鋳型の寸法は一般に、例えば２０インチのパッドであれば鋳型は２２インチの直径を有し厚さは２インチである等、作られるＣＭＰパッドの寸法によって決まる。同様に、パッド寸法は一般に研磨対象のウエハーのサイズによって決まる。例えば、４、６、８、または１２インチのウエハーを研磨するためのＣＭＰパッドの例示的な寸法は、それぞれ約１２、２０、２４、または３０．５インチとなり得る。
【０１２６】
シリコンライニングは一般にシリコンエラストマーまたはシリコンポリマーでできているが、任意の適したシリコンライニングを使用してよい。次に、シリコンライニングをエンボス加工またはパターンでエッチングすることができるが、これは所望の溝パターンまたは設計に対し補完的なものである。続いてライニングを鋳型にのり付けもしくは接着、または鋳型内に保有させてよい。パターニングする前にライニングを鋳型の中に入れてもよいことに留意すべきである。シリコンライニング内にパターンをエッチングするためにリソグラフィ技術を使用することは、溝サイズをより正確にするのに役立ち得る。例えばＣ．Ｄｅｋｋｅｒ、Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ｔｏｏｌｉｎｇ  ｆｏｒ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｍｏｌｄｉｎｇ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ、ｖｏｌ．１６１（１）、５９〜６１ページ（２００３年１月）およびＤ．Ｓｍｏｃｋ、Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ、ｖｏｌ．７５（４）、６４〜６５ページ（１９９８年４月）を参照されたく、当該ページは参照することによりその全体が本書に組み込まれる。例えば、ミクロンからサブミクロンの範囲の溝を得ることができる。比較的容易にミリメートル範囲の大きい寸法を得ることもできる。このようにして、シリコンライニングは「成形パターン」としての役割を果たす。しかしながら、いくつかの変形例において、補完的な溝設計で鋳型をパターニングすることができる。このように、鋳型とライニング、または鋳型自体を使用して、ＣＭＰパッドの溝設計を行うことができる。
【０１２７】
図１５は、本明細書に記載されているような例示的なシリコンライン鋳型（２００）の断面図を提供するものである。同図に示されているのは、上方鋳型プレート（２０２）、下方鋳型プレート（２０４）、およびシリコンライニング（２０６）である。シリコンライニング（２０６）は、そこでエンボス加工されるかパターンエッチング（２０８）される。シリコンライニング（２０６）は図１５において上方鋳型プレート（２０２）に沿って描写されているが、必ずしもそうでなくてもよいことを理解すべきである。実際、シリコンライニング（２０６）は、下方鋳型プレート（２０４）に接着されてもよいし、それの中に保有されていてもよい。シリコンライニングは、任意の適した方法を使用して、鋳型に接着されてもよいし、それの中に保有されてもよい。例えば、シリコンライニングは、鋳型プレートに、のりで、テープで、クランプで、圧力当てはめで付けられてもよいし、または、接着もしくは中に保有されてもよい。
【０１２８】
この方法を使用して、熱可塑性材料または熱硬化性材料等からＣＭＰパッドを形成することができる。熱可塑性材料の場合、一般に溶解液を形成し、シリコンライン鋳型内に射出する。熱硬化性材料の場合、一般に反応混合物をシリコンライン鋳型内に供給する。反応混合物は、ワンステップまたはツーステップ、あるいはそれ以上で、鋳型に添加してよい。しかしながら、使用する材料にかかわりなく、鋳型から取り出す前に、パッド材料を硬化させる、冷却する、または固体にすることによって、パッドはその最終形状を達成することが可能である。一変形例において、材料はポリウレタンであり、ポリウレタンパッドが作られる。例えば、ポリウレタンペレットを溶融し、シリコンライン鋳型に入れてよい。シリコンライン鋳型は、上述したような所望のパッドパターンでエッチングすることができる。ポリウレタンを冷却させ、続いて鋳型から取り出す。パッドは、シリコンライン鋳型のパターンに対応するパターンを有する。
【０１２９】
このシリコンライニング方法を使用してｉｎ−ｓｉｔｕ溝を作ることの潜在的な利点はいくつかある。例えば、シリコンライニングが破損した場合や摩耗または裂傷が生じた場合に容易に交換することができ、またシリコンライニング自体が一般に極めて長い寿命を有するため、シリコンライニングによって鋳型の寿命を長くすることができる。同様に、パターンが内部に彫り込まれている鋳型と比較して、シリコンライン鋳型からのほうがパッドを除去するのが容易である。したがって、シリコンライン鋳型を使用して作られた溝はより正確となり得、除去中のパッドへの損傷を最小化することができる。同様に、シリコンライン鋳型を使用して作られた溝サイズに対しては、より良い制御および定義が可能である。例えば、極めて小さい寸法（例えば、ミクロンからサブミクロンの範囲の横方向および水平な溝）を実現することができる。溝寸法に対するより良い制御およびより良い定義は、ｌｏｗ‐ｋ（低誘電率）誘電体、Ｃｕ除去、ＳＴＩ、ＳｏＣ等の特殊な目的のため、パッドにおける特別な関心事となり得る。
【０１３０】
本明細書には、新規の溝設計についても記載している。これらの新規の溝設計は、流れを視覚化する研究に基づいて大きな発展を遂げた。これらの研究は、パッドの最上部におけるスラリーのフローパターンを識別するための一助となったものである。このようにして、溝の望ましい軌道を計算した。図１６Ａ〜１６Ｃは、２０、２４、および３０インチのパッドに適した溝設計の、限定的でない典型的な説明図を提供するものである。描写しているように、半径値が小さい場所（すなわち、パッドの内部付近）においては、識別されたフローパターンに従って放射状に伸びる、同心円状の溝および重複する線形の溝となるように溝を設計することができる。半径値が大きい場所（すなわち、パッドの外部付近）においては、スラリーがパッドから流れ出るのを防止するため、また周辺部付近の溝の密度を増大させるために、パッドの内部付近において初めは線形であった放射状に伸びる溝を湾曲させることができる。研磨面上でのスラリー密度を一定に維持する等、研磨面上でのスラリーの分布を制御するために、研磨面における溝の分布を使用してもよい。周辺部付近の溝の密度を増大して、パッドの表面全体にわたる研磨性能の均一性を維持するために必要となり得る、研磨面全体にわたりほぼ一定の溝密度を維持することができる。図１６Ａに描写するようないくつかの場合において、研磨面全体にわたり一定の溝密度を維持するために、パッドの内側に伸びない放射状の溝をさらに追加してもよい。一般的な溝幅は約１０から約５００ミクロンの範囲をとることができ、一方、一般的な溝深さは約１０から約１０００ミクロンの範囲をとることができる。
【０１３１】
これら新規の溝設計は、任意の適した方法によって作ることができる。例えば、上述したｉｎ−ｓｉｔｕ方法を使用して作ることもできるし、あるいはまた、レーザー書き込みまたは切断、水ジェット切断、３Ｄ印刷、熱成形および真空成形、マイクロ接触印刷、ホットスタンピングまたは印刷等の、ｅｘ−ｓｉｔｕまたは機械的方法を使用して作ることもできる。
【０１３２】
（Ａ．レーザー書き込み（レーザー切断））
本明細書に記載の新規の溝設計を作製するために、レーザー書き込みまたは切断を使用してよい。レーザー切断機は、一般に下向きのレーザー装置で構成され、当該レーザー装置は機械的に制御された位置決め機構に取り付けられている。材料、例えばプラスチックのシートを、レーザー機構の作業区域の下に置く。レーザーが研磨面上を前後に掃引すると、レーザーは、材料を揮発させてレーザーが表面に当たる地点に小さいチャネルまたは空洞を形成する。結果として生じる溝／切り込みは一般に正確且つ精密であり、表面仕上げを必要としない。一般に、いかなるパターンの溝も、レーザー切断機にプログラムすることができる。レーザー書き込みについては、Ｊ．Ｋｉｍら、Ｊ．Ｌａｓｅｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ｖｏｌ．ｌ５（４）、２５５〜２６０ページ（２００３年１１月）においてさらに詳しい情報が記載されており、当該ページは参照することによりその全体が本書に組み込まれる。
【０１３３】
（Ｂ．水ジェット切断）
本明細書に記載の新規の溝設計を作るために、水ジェット切断を使用してもよい。このプロセスは、パッド内に溝を作製するために、加圧水（例えば、１平方インチあたり６０，０００ポンド等）の噴射を使用する。多くの場合、より優れた耐性および良好なエッジ仕上げを促進する、ガーネット等の研磨剤を水と混合する。所望のパターンの溝を実現するために、水ジェットは一般に、所望の幾何学的経路に従うように（例えばコンピュータを使用して）あらかじめプログラムされている。水ジェットについては、Ｊ．Ｐ．Ｄｕａｒｔｅら、Ａｂｒａｓｉｖｅ  ｗａｔｅｒ  ｊｅｔ、Ｒｉｖｉｓｔａ  Ｄｅ  Ｍｅｔａｌｕｒｇｉｃａ、ｖｏｌ．３４（２）、２１７〜２１９ページ（１９９８年３〜４月）においてさらに記述されており、当該ページは参照することによりその全体が本書に組み込まれる。
【０１３４】
（Ｃ．３Ｄ印刷）
３次元印刷（または３Ｄ印刷）は、本明細書において記載している新規の溝設計を作るために使用され得るもう一つのプロセスである。３Ｄ印刷においては、部品は層に内蔵されている。まず所望の部品のコンピュータ（ＣＡＤ）モデルを、続いて層ごとに情報をマッピングするスライスアルゴリズムを作製する。いずれの層も、粉体床の表面上に広がった粉末を薄く分布させることから始める。続いて、選んだ結合材料を選択的に粒子と合わせ、ここで物体が形成される。続いて、次の粉体層を形成するために、粉体床および進行中の部品を支持するピストンを低くする。各層について行った後、同じプロセスを繰り返し、最終熱処理を行って部品を作製する。３Ｄ印刷は材料の組成、微細な構造、および表面テクスチャを局所制御することができるため、多くの新たな（および事前には得難い）溝形状をこの方法によって実現することができる。３Ｄ印刷については、Ａｎｏｎら、３−Ｄ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｓｐｅｅｄｓ  ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ  ｄｅｖ．，Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、ｖｏｌ．５６（５）、４０〜４１ページ（１９９８年）においてさらに詳しい情報が記載されており、当該ページは参照することによりその全体が本書に組み込まれる。
【０１３５】
（Ｄ．熱成形と真空成形）
本明細書に記載の新規の溝設計を作るために使用され得るその他のプロセスは、熱成形と真空成形である。一般に、これらのプロセスは熱可塑性材料にのみ有効である。熱成形においては、真空圧または機械的圧力を使用して加熱した後、プラスチックの平らなシートを鋳型に接触させる。一般に、熱成形技術は、優れた耐性、厳密な仕様、および溝設計における鋭い細部を有するパッドを作るものである。実際、熱成形パッドは通常、コストをかなり低く抑えつつ、品質については射出成形されたものと比べて遜色なく、より優れている場合さえある。熱成形については、Ｍ．Ｈｅｃｋｅｌｅら、Ｒｅｖ．  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、ｖｏｌ．１４（３）、Ｒ１〜Ｒ１４ページ（２００４年３月）においてさらに詳しい情報が記載されており、当該ページは参照することによりその全体が本書に組み込まれる。
【０１３６】
真空成形は、温めたプラスチックを鋳型に真空吸引することにより、シートプラスチックを所望の形状に成形するものである。真空成形は、特定の厚さ、例えば５ｍｍ等のプラスチックを成形するために使用することができる。真空成形によって、かなり複雑な成形、したがって複雑な溝パターンを比較的容易に実現することができる。
【０１３７】
（Ｅ．マイクロ接触印刷）
マイクロ接触印刷は、溝をエンボス加工またはＣＭＰパッドの最上部に印刷することができる高解像度印刷技術である。これは、「ソフトリソグラフィ」として特徴づけられる場合がある。この方法では、エラストマースタンプを使用してパターンをＣＭＰパッドに伝達する。この方法は、溝として使用され得る微細な構造の形成および製造のための、便利で、低コストの、非フォトリソグラフィの方法である。これらの方法を使用して、ナノメートルおよびマイクロメートル（例えば、０．１から１ミクロン）範囲の加工寸法を有するパターンおよび構造を生成することができる。
【０１３８】
（Ｆ．ホットスタンピング、印刷）
本明細書に記載の新規の溝設計を作るために、ホットスタンピングを使用してもよい。このプロセスにおいては、ハードマスターを使用して熱可塑性ポリマーを熱エンボス加工することができる（例えば、その内部にエンボス可能されたパターンを有し、高温に耐えることができ、ハードマスターに圧入した際にポリマーパッドをエンボス加工させるのに十分な剛性を有する、一片の金属またはその他の材料）。ポリマーを加熱し粘性状態になったら、加圧下で形作ることができる。それをスタンプの形状と一致させた後、ガラス転移温度下で硬化することができる。マスタースタンプの初期パターンを可変させることにより、異なる種類の溝掘りパターンを実現することができる。また、この方法により、熱可塑性材料の成形を使用して（例えば、ナノ起伏構造を持つスタンプを作製することによって）大きい表面上に複製され得るナノ構造の生成が可能になる。そのようなナノ構造は、局所的な傾斜化／溝掘りを提供するために使用され得る。
【０１３９】
（ＶＩＩＩ．ＣＭＰ中の終点検出のための統合光透明窓）
終点検出のために使用される、一つ以上の光の波長に対して十分に透明である少なくとも一つの領域を有する研磨パッド、および、そのような研磨パッドを作製する方法が提供される。研磨パッドは、任意の適した化学機械平坦化システムにおいて、光検出または監視方法で使用することができる。研磨パッドが、例えば参照することで本書に組み込まれる米国特許第６，２８０，２８９号に記載されているように回転式プレートに取り付けられていても、例えば参照することで本書に組み込まれる米国特許第６，１７９，７０９号に記載されているように線形駆動シートであっても、またはその他何らかの構成であっても、研磨されている基板の表面またはその付近における光検出方法を可能にする透明領域を含むよう、本発明の方法によって修正することができる。光検出および監視方法は、上述の特許において記載されている基板表面の反射光の測定等、終点決定に有用である。研磨パッドと基板表面との間の接触面にある溶液を監視することも可能である。例えば、参照することにより本書に組み込まれる米国特許第６，６５７，７２６号に記載されているように、基板表面と研磨パッドの間におけるスラリー層の分布を測定するために、この溶液に対して光学的測定が行われる。この溶液は、基板表面によって放出されている材料の局所的な濃度に対して敏感な蛍光材料を含有する場合もあり、そのため、基板表面の下の位置の関数として当該蛍光材料が発する光を検出することにより、終点を決定するために使用され得る基板表面組成のマッピングを提供する。そのようなシステムについては、米国仮特許出願第６０／６５４，１７３号において記載されており、当該特許は参照することにより本書に組み込まれる。これらのシステムおよび方法はすべて、少なくとも研磨パッドのある領域が、光源からパッドを介して基板表面もしくはスラリー接触面へ光を通過させるため、または基板表面またはスラリー接触面からパッドを介して検出器へ光を通過させるため、またはその両方のために、十分透明であることを必要とする。
【０１４０】
ある場合において、新たな方法として、局所区域透明パッドを作製するためのプロセスが挙げられる。当該方法は、好ましくはパッド全体にわたって化学（ポリマー）組成を本質的に同じに維持しながら、透明にされる必要がある区域におけるパッド加工プロセス中に多孔性形成剤を低減する、または添加しないことによって、多孔性を十分に除去することを伴う。局所区域透明窓を作製するこの新たな方法は、窓付きパッドのパッド寿命の大幅な延長および研磨性能の実質的な向上を可能にする。また、窓とパッドとの間の、硬さ等の特性の差異を補正するための方法を含んでもよい。例えば、光終点検出のための透明性を増大するためにパッド上の領域から微小孔を除去することにより、低多孔性領域をより硬くすることができるため、低多孔性領域においてより軟質のポリマー材料を使用することでその硬さの増加に対応することができる。この補正により、ウエハーの研磨がさらに制御され、均一になる。
【０１４１】
また、透明性に影響を及ぼし得る特性は、ＣＭＰパッド内の硬化領域のサイズおよび密度である。サイズの大きい硬化領域は光を散乱させるため、終点検出に使用される光に対するパッドの透明性を低くする。したがって、終点検出のための十分な透明性を実現するためには、パッド内の硬化領域のサイズおよび数を減少させることが必要となり得る。
【０１４２】
この「局所区域透明性」の概念は、液体鋳造または反応射出成形等により、パッド加工中に複数の窓を形成するため、および、研磨プラットフォーム上に、複数の検出器アセンブリの光路に適したパッドを提供するために、容易に実装され得る。そのような複数の窓のスキームを使用して、正確な終点検出および瞬間的なウエハー研磨面プロファイルを提供することができる。
【０１４３】
提供された研磨パッドについて、透明領域および低透過領域の観点から記述する。パッド全体が透明であってもよいが、透明領域は前述したように多孔性の構造の特性を実質的に欠いているため、これはあまり望ましくない。このように、一般にパッドは、低透過部分内に透明領域を有し、当該領域はいかなる形状にも限定されない。例えば、円形状のパッド内では、様々な形状を使用してよい。図１７は、低透過領域内における、透明領域の考えられる幾何学的形状の限定的でない例の概略図であり、ここで当該領域は、円筒型（１０２）であっても、長方形（１０４）であっても、輪状（１０６）であってもよい。さらに、正方形または長方形の窓を用い、窓の方向を可変させてもよい。図１８に示すように、低透過溝を持つ透明ベースパッド等、その他の構成も可能である。溝の形成については、第ＶＩＩ節において論じている。図１９および２０は、窓がパッドの残り部分と同じ厚さの、またはパッドの残り部分よりも薄い例を明示している。透明領域はいかなるサイズおよび形状であってもよく、総透明面積は総パッド面積の最大１００％までのいずれであってもよく、一般に、総低透過面積未満、すなわち、総面積の約５０％未満である。いくつかの側面において、総透明面積は、総面積の約４０％未満、約３０％未満、約２０％未満、約１０％未満、または約５％未満である。研磨パッドは複数の透明領域を有してよく、透明領域の総面積は一般に低透過領域の総面積よりも小さい。一つ以上の透明領域はパッドを二つ以上の低透過領域に分割し得るが、一般には、一つ以上の透明領域を中に持つ、一つの連続的な低透過領域がある。
【０１４４】
透明領域は、所望の波長の光に対して十分に透明な、パッドの領域または部分である。本明細書に記載の、必要な光学監視または検出を可能にするのに十分な量の光がパッド領域を透過する場合には、当該領域は十分に透明である。透明領域は完全に透明である必要はなく、若干の光の散乱および吸収は許容可能である。透過は所望の範囲全体にわたる波長の関数として可変し得るものであるが、好ましくは、当該領域は、広範囲の波長の光を透過する。必要に応じて、当該領域は単一の波長のみを透過してもよい。波長のスペクトルを含む光は、すべての波長を透過する必要はなく、適切な光検出方法を使用するために必要なものだけでよい。したがって、透明領域は、紫外線から赤外線の波長のうち一部または全部に対して十分に透明である。例えば、透明領域は、１００から１，０００ｎｍ、約２００から８００ｎｍ、または約２５０から７００ｎｍの範囲内の波長の一部または全部に対して十分に透明であり、一側面において、「十分に透明である」とは、ある波長の少なくとも約２０％、少なくとも約５０％、または少なくとも約７５％が、当該領域を透過することを意味する。
【０１４５】
透明領域は適当に透明なポリマーを含み、ここで当該領域は多孔性を十分に欠くものである。ポアは光を散乱させるものであるため、ポア密度が高すぎると、光のほとんどが散乱してしまい、当該領域が十分に透明にならない。パッドの残り部分は透明性が低く、光数点検出に有用な光を十分に透過することができる。残り部分は、ポアが入射光を散乱させ、その結果、領域の透明性を低くするようなポア密度を有するため、透明性が低い。ある場合においては、低透過部分は実質的な多孔性を有するか、または実質的に多孔体であり、そのため、透明領域によって透過される光の約２０％未満、約１０％未満、約５％未満、または約１％未満を透過することになる。ポア密度は低透過部分全体にわたって可変してよく、そのため、パッドの低透過部分の異なる領域は同じ量の光をブロックできないが、本明細書で論じているように、すべての領域で多孔性により十分な光をブロックする。
【実施例】
【０１４６】
以下の実施例は、新たな研磨パッドおよびそのようなパッドを作製する方法のいくつかの例について説明するものである。
【０１４７】
（実施例１：窓付きパッドを形成するためのプロセス）
ｓｉｔｕ窓形成製造プロセスを使用してよい。当該製造プロセスは、生成物流のそれぞれ：硬化剤、ジオール、プレポリマー、およびマイクロバルーンが、混合前または混合中に連続プロセスで別々に添加されるように設計されている。これについて、図２１において概略的に示す。そのような製造プロセスを使用して、所望の量の硬化剤、ジオール、プレポリマー、およびマイクロバルーンを滴下するように必要な供給流のそれぞれを容易に制御することができる。
【０１４８】
このプロセスは目覚ましい同調性および柔軟性を提供するものであるが、そのような製造プロセスを使用して実現できるその他の目標の一つは、ｉｎ−ｓｉｔｕでの窓の形成である。製造プロセス中、所定の速度で挿入ノズルにより旋回させることができるパッドを作製するために、鋳型の各部分を充填する必要がある。ある局所領域の透明性を実現するために、供給機がその特定の領域を横断している間に、マイクロバルーン流を遮断してもよいし、流速を低減してもよい。硬化剤、ジオール（またはアミン）、およびプレポリマーの反応によって形成されたポリウレタンから成る特有のポリマーマトリクスは透明であるため、透明性が実現される。パッドの不透明性は、窓のない領域へのマイクロバルーンの導入によるものである。
【０１４９】
パッド全体における透明性を実現するためにマイクロバルーンを不在にすることは可能であるが、そのような透明パッドは研磨目的のための望ましい柔軟性を有さない場合がある。マイクロバルーンを不在にすることにより、硬さをＤ硬度約５〜１０増大することができる。したがって、終点検出の目的のために透明な局所領域を作製し、続いて、透明領域における硬さの変化によるいかなる悪影響も無効にするために、パッドの傾斜補正スキームを作成することが好ましい。そのようなパッドの一例を図２２に示す。そのような傾斜補正は、所定の傾斜化スキームによって極めて効率的に実現され得る。そのような傾斜化スキームは、本実施例において記載されている製造プロセスにおいて可能となる同調性によって、実現することができる。例えば、透明領域における硬さは、軟化材料を添加することによって調整することができる。そのような製造プロセスを使用し、必要に応じて一つを超える窓を作製することもできる。
【０１５０】
（実施例２：可視光に対し透明な窓を持つ研磨パッドの特性）
一例として、本形成を、ウエハーを研磨するために使用される０．７５ｘ２．２５インチの寸法の窓を持つ傾斜化されたＣＭＰポリウレタンパッドの作製用に特定する。ポリウレタン研磨パッドは、所定の硬さ、ポアサイズ、および多孔性で作製される。当該パッドは、約６５Ｄから７５Ｄの範囲の硬さを有し、パッド材料の約２５％から１５％の範囲のポア密度を有し、その場合のポアサイズはそれぞれ３５〜５５μｍである。パッドの硬さの値は一般にＤ硬度４５Ｄ〜７５Ｄの範囲の硬さであり、ある場合において、窓は好ましくは約７０Ｄである。市販のＣＭＰ機器を使用して光終点検出の所望の目標を実現するために、そのような検出スキームには可視光が使用されるため、パッドの窓は可視光に対して透明であるのが好ましい。図２３は、完全に透明なパッドを示す。
【０１５１】
パッドの所望の特性を実現するために、第Ｉ節で記載したプロセスおよび材料によって作製できる、ＣＭＰ用のカスタマイズされたパッドの第ＩＩ〜ＶＩＩＩ節で記載した性質の側面を組み合わせてよい。表１０に、第ＩＩ〜ＶＩＩＩ節で記載した性質を列挙する。
【０１５２】
【表１０】
2008546167.tif 000013
第Ｉ節で記載したポリマー製剤に加えて、表１０に列挙した性質を組み合わせて、表１０に列挙したさらなる性質とともに制御された微細構造を持つ、カスタマイズされたパッドを形成することができる。制御された微細構造と組み合わせることができる性質の組み合わせは、以下のとおりである（数字は、表１０における性質を表す）：１、２、３、４、５、６、７、１と２、１と３、１と４、１と５、１と６、１と７、２と３、２と４、２と５、２と６、２と７、３と４、３と５、３と６、３と７、４と５、４と６、４と７、５と６、６と７、１と２と３、１と２と４、１と２と５、１と２と６、１と２と７、１と３と４、１と３と５、１と３と６、１と３と７、１と４と５、１と４と６、１と４と７、１と５と６、１と５と７、１と６と７、２と３と４、２と３と５、２と３と６、２と３と７、２と４と５、２と４と６、２と４と７、２と５と６、２と５と７、３と４と５、３と５と６、３と５と７、３と６と７、４と５と６、４と５と７、４と６と７、５と６と７、１と２と３と４、１と２と３と５、１と２と３と６、１と２と３と７、１と２と４と５、１と２と４と６、１と２と４と７、１と２と５と６、１と２と５と７、１と２と６と７、１と３と４と５、１と３と４と６、１と３と４と７、１と３と５と６、１と３と５と７、１と３と６と７、１と４と５と６、１と４と５と７、１と４と６と７、１と５と６と７、２と３と４と５、２と３と４と６、２と３と４と７、２と３と５と６、２と３と５と７、２と３と６と７、２と４と５と６、２と４と５と７、２と４と６と７、２と５と６と７、３と４と５と６、３と４と５と７、３と４と６と７、３と５と６と７、４と５と６と７、１と２と３と４と５、１と２と３と４と６、１と２と３と４と７、１と２と３と５と６、１と２と３と５と７、１と２と３と６と７、１と２と４と５と６、１と２と４と５と７、１と２と４と６と７、１と２と５と６と７、１と３と４と５と６、１と３と４と５と７、１と３と４と６と７、１と３と５と６と７、１と４と５と６と７、２と３と４と５と６、２と３と４と５と７、２と３と４と６と７、２と３とＳと６と７、２と４と５と６と７、３と４と５と６と７、１と２と３と４と５と６、１と２と３と４と５と７、１と２と３と４と６と７、１と２と３と５と６と７、１と２と４と５と６と７、１と３と４と５と６と７、２と３と４と５と６と７、１と２と３と４と５と６と７。
【０１５３】
（ＩＸ．カスタマイズの方法）
パッドのカスタマイズは、所望のパッドの特性に基づいて行うことができる。例えば、ウレタン硬質パッドの作成は、架橋剤をより高い度合いで使用すること、ＭＤＩの代わりにＴＤＩベース系を使用すること、ならびに、より短いポリオールおよびポリマー鎖を使用することによって実現される。低ガラス転移温度パッドは、ポリエーテル・ポリオールを使用し、ハードセグメントのサイズを縮小することおよび数を増大させることによって作製することができる。引裂強度が改善されたパッドは、ポリエーテル・ポリオールを使用して作製することができる。透明パッドは、軟質の短鎖の相分離をさせずにハードセグメントの数を増加させること、および、芳香族性が低く分子内に線形性を有する（すなわち、化学量論が近似的でなくてはならない）ポリオールを使用してポアのサイズを縮小することによって作製できる。親水性パッドは、精選された親水性で低分子量のポリオールを添加することによって作製できる。
【０１５４】
（Ａ．研磨対象の材料による、パッドをカスタマイズする方法）
ＳｉＯ２等の酸化物の研磨は、研磨パッドのポリマー材料内に、ＳｉＯ２粒子等の組込み式研磨剤を添加することによって実現できる。
【０１５５】
銅研磨には、３ステップのプロセスを伴う。図２４は、銅研磨プロセスの概略図である。第一のステップは、バルク銅除去である。第二のステップは、低ＣＯＦを必要とし得るｌｏｗ‐ｋ（低誘電率）バリアの除去である。最後に第三のステップは、タンタル／窒化タンタルバリア層の除去である。一般に、個々のステップにおいては三つの異なるパッドが使用される。Ｎｅｏｐａｄのパッドのいくつかを用いて、本明細書に記載しているような単一パッド機能性が実現できる（すなわち、単一のパッドを三つのステップすべてに使用することができる）。これは、窒化ホウ素および／またはテフロン（登録商標）等の固体潤滑剤の添加および低せん断統合パッドの使用によって実現できる。低せん断統合パッド、および、窒化ホウ素または銅研磨の固定潤滑剤となり得るテフロン（登録商標）等の固体潤滑剤を含有するパッドは、銅研磨プロセスに望まれ得る低ＣＯＦを可能にする。
【０１５６】
ＳＴＩ（窒化物と酸化物のスタック）は、低せん断統合パッドの使用に加えて、酸化セリウム等の組込み式研磨剤を添加することによって研磨できる。酸化セリウムは窒化物を選択的に研磨することができるため、酸化セリウムにより研磨プロセスにおける選択性が可能になる。低せん断統合パッドの接触面により、低ＣＯＦが可能になる。研磨剤の傾斜機能化を使用して、ＳＴＩを研磨することもできる。
【０１５７】
酸化物を研磨するのに使用されるパッドよりも高い圧縮性を持つ軟質パッドは、タングステンを研磨することができ、軟脆性材料である。長鎖ポリオール材料を使用して製造されたもの等の軟質ポリマーを使用すること、および、パッドの多孔性を増大させることにより、パッドの硬さを低減することができる。
【０１５８】
極めて脆く、低い研磨レートを要求し得る光学材料には、極めて低いＣＯＦを有するウィスパー研磨またはクラスター研磨等の方法が望ましい場合がある。これは、固体潤滑剤の添加および／または複数の接触面を持つ低せん断統合パッドの使用によって実現することができる。
【０１５９】
光学材料と同様に、基板内に存在するひずみシリコン、垂直ゲート、ＦｉｎＦＥＴ構造、またはＳＯＩは極めて脆く、低い研磨レートを要求し得るものであり、極めて低いＣＯＦを有するウィスパー研磨またはクラスター研磨等の方法が望ましい場合がある。これは、固体潤滑剤の添加および／または複数の接触面での低せん断統合パッドの使用によって実現することができる。
【０１６０】
ＳｏＣが存在する場合、研磨は、窒化ホウ素またはテフロン（登録商標）等の固体潤滑剤の添加および低せん断統合パッドの使用によって実現できる。大きいパターン密度が存在する場合には、傾斜機能化が必要となり得る。
【０１６１】
（Ｂ．研磨対象のＩＣ性質による、パッドをカスタマイズする方法）
基板上におけるＩＣパターン密度が７０％超と高い場合、長距離秩序、ポアサイズ、および分布等のパッドの特性を、より精密に制御することが望ましい。これらの特性のより精密な制御は、製造プロセス中の温度の均一性を制御すること、および、ポリマー出発成分の均質化混合物を有すること等、パッド加工プロセスの制御によって実現できる。
【０１６２】
基板上におけるＩＣパターン密度が高い範囲である場合、パッドの傾斜機能を密度範囲に合わせて調整するのが望ましいことがある。基板の約５０％〜１００％等、パターン密度が高い範囲である場合、それぞれ図７および１０において概略的に描写しているように、連続的または不連続な、放射状に対称な傾斜機能を使用することができる。基板の約８０％〜１００％等、パターン密度がさらに高い範囲である場合、図９に概略的に描写しているように、研磨面におけるパッドの特性の分布をよりカスタマイズするために、非放射状に対称な傾斜を使用することができる。
【０１６３】
ＩＣのライン幅が小さい場合、パッドのＣＯＦも小さいことが望ましい。これは、固体潤滑材の添加および／または低せん断統合パッドの使用によって実現できる。
【０１６４】
チップサイズがＣＭＰパッドの所望の特性を決定する場合がある。ＳｏＣ等、チップサイズが大きい場合、高いチップ収量を得るには傾斜機能化が重要となり得る。
【０１６５】
トランジスタおよび金属線等の技術ノードのサイズは、研磨パッドの所望の特性を決定する場合がある。技術ノードのサイズが９０ｎｍ未満と低い場合、パッド材料中の固体潤滑剤および低せん断統合パッドの使用は、低ＣＯＦを提供するという理由で絶対不可欠となり得る。構造が小さくなるにつれて研磨中に破損する可能性が高くなるため、低ＣＯＦは絶対不可欠となり得、したがって低ＣＯＦが必要とされ得る。Ｎｅｏｐａｄのパッドのいくつかは、６５ｎｍ、４５ｎｍ、３２ｎｍ以下等の技術ノードのみならず、９０ｎｍ以上のすべての技術ノードにおいても高度に均一な研磨性能を果たすように設計されている場合がある。
【０１６６】
（Ｃ．ＣＭＰ用のカスタマイズされたパッドの特性）
（パッドの熱特性（温度過渡））
研磨作業中の温度過渡は、研磨特性に影響を及ぼし得る。温度過渡は、パッドの損失弾性率（Ｅ″）および貯蔵弾性率（Ｅ′）に加えて、スラリー流速を含むいくつかの変数によって決まる。研磨温度のばらつきは研磨レートに変動をもたらし、その結果、研磨速度およびしたがってプロセスの均一性に影響を及ぼし得るため、温度過渡は小さいほうが望ましい。例えば、研磨温度が２℃変化すると、研磨レートは約２０％変化し得ることが示されている。本発明において、研磨中の温度過渡を低減するために新たな方法が開発されている。低い温度過渡は、高いＥ′およびＥ″の値を有し、貯蔵弾性率ΔＥ′（２０℃〜４０℃）において少し（損失正接より少ない約２０％未満でなくてはならない）損失があり、硬化領域のサイズを縮小して硬化領域の密度を増大させる（Ｅ′およびＥ″の値を増大させることができる）、パッドのポリマーマトリクス内にある硬化領域の種類、サイズ、および密度の均一分布を維持することによって維持できる。
【０１６７】
Ｎｅｏｐａｄの新規のカスタマイズされたパッドは、３℃（最大）以内の熱過渡を有するが、市販のパッドは１０℃を超える熱過渡を有する。三つのカスタマイズされたＮｅｏｐａｄのパッドおよび二つの市販のパッドについて、ｐｘＶの関数としての温度を図２５に示す。
【０１６８】
（ＤＭＡ／ＴＭＡ特性）
パッドの熱機械特性は、ＣＭＰパッドの研磨性能にとって重要となり得る。主要な特性は、上述の、ガラス転移温度（Ｔｇ）、損失弾性率（Ｅ″）、貯蔵弾性率（Ｅ′）、損失正接（Ｅ″／Ｅ′）、ＫＥＬ（ｔａｎδ＊１０１２（Ｅ′（ｌ＋ｔａｎ２δ）））、表面張力、圧縮性、および熱過渡特性である。均一で改善された研磨のためには、ガラス転移温度が低いほうが望ましい。より高いＥ″およびＥ′の値は、研磨性能を向上させるものであるため、望ましい。より高いＥ″およびＥ′の値は、ＣＭＰパッド内の硬化領域のサイズを縮小し密度を増大させることによって実現できる。さらに、損失正接の値が低いと温度過渡を低減することが可能なため、研磨温度範囲においては値が低いほうが望ましい。
【０１６９】
ＤＭＡ／ＴＭＡ特性を表１に示す。貯蔵弾性率（Ｅ′）は、Ｎｅｏｐａｄの新規のカスタマイズされたパッドでは約４００ＭＰａ超で、市販のパッドの３００ＭＰａ未満と比べて大きい。損失弾性率（Ｅ″）は、Ｎｅｏｐａｄの新規のカスタマイズされたパッドでは約２５０ＭＰａ超で、市販のパッドの２５０ＭＰａ未満と比べて大きい。−２０℃を超えるＴｇを有する市販のパッドのＴｇと比較すると、新規のパッドは約−３０℃を下回るＴｇを有する。Ｔｇが作業温度から離れているほど、パッド特性における温度の影響が低減されるため、Ｔｇは低いほうが望ましい。Ｔｇまたはその付近において、ポリマー特性は大幅に変化し、温度依存性が大きくなる。
【０１７０】
さらに、温度の関数としての貯蔵弾性率における変化（ΔＥ′）を低減することが重要となり得る。低い値は、ポリマーの特性における変化が最小であること（すなわち、材料特性が同じままあり、明らかにこの特性が望ましいこと）を示唆している場合がある。表１１に示すように、市販のパッド（３０％以上）と比べて、Ｎｅｏｐａｄのパッド（１９％）については４０℃乃至２０℃で得られる貯蔵弾性率の変化が小さい。貯蔵弾性率の減少は、パッドのポリマーマトリクス内にある硬化領域の種類、サイズ、および密度の均一分布を維持することによって実現できる。
【０１７１】
【表１１】
2008546167.tif 000014
表に示す以外の特性として、一般にＮｅｏｐａｄのパッドでは約０．７未満、市販のパッドでは１超となる損失正接、Ｎｅｏｐａｄのパッドでは約１００（１／Ｐａ）未満、市販のパッドでは１００〜１０００の範囲となるＫＥＬ（ｔａｎδ＊１０１２（Ｅ′（ｌ＋ｔａｎ２δ）、Ｎｅｏｐａｄのパッドでは約２５ｍＮ／ｍ未満、市販のパッドでは３４ｍＮ／ｍ超となる表面張力、および、Ｎｅｏｐａｄのパッドでは約１％未満、市販のパッドでは１％乃至５％の範囲となる圧縮性が挙げられる。研磨パッドの望ましい性質を、表１２に示す。
【０１７２】
【表１２−１】
2008546167.tif 000015
【０１７３】
【表１２−２】
2008546167.tif 000016
【０１７４】
【表１２−３】
2008546167.tif 000017
カスタマイズは、研磨プロセスで使用されたスラリーの種類を明らかにするために使用することもできる。使用されたスラリーに応じて、スラリーの湿潤特性および粘度を調整するようにパッドの表面張力を調節することができる。湿潤特性の調整は、使用されているスラリーの種類に対し、より混和性のあるポリマー材料を使用することによって実現できる。粘性スラリーは、スラリー保持率を大きくすることが可能なパッド、および、若干軟質であるパッドを必要とする場合がある。
【０１７５】
研磨が発生する機器プラットフォームもカスタマイズに影響を及ぼし得る。異なる機器プラットフォーム（すなわち、ＡＭＡＴ、Ｅｂａｒａ）は、ウエハーの異なる領域に異なる時間さらされている、パッドの異なる領域を有する。傾斜機能化を使用して、異なる機器プラットフォームにより生じた高圧および低圧の異なる領域を調整することができる。異なる機器プラットフォームを調整するために、パッドのサイズを調節してもよい。
【０１７６】
（Ｘ．典型的なパッド性能）
対象パッドのＣＭＰ性能のいくつかの主要な側面を加工および比較するための、限定的でない典型的な方法の説明を、市販のパッドと比較して、以下に提供する。
【０１７７】
（実施例１）
カスタマイズされたパッドＡは、酸化物を研磨するために設計されており、Ｄ硬度７０の硬さのウレタンを含有する。パッドは、液体鋳造を使用して成形され、上述した方法を使用して形成される。成分のうち、Ｄ硬度７０のイソシアネート、ポリオール鎖延長剤、硬化剤、ＵＶ保護に使用される安定剤、および多孔性物質がパッド製造に使用される。流し込みは、約１５０〜１６０°Ｆで実行する。流し込んだ後、材料を静置し、約１５分間硬化させる。続いてパッドを鋳型から除去し、炉に入れて約１００°Ｆ乃至２００°Ｆの均一な温度で約１２時間、後硬化させる。パッドの厚さは８０ミリ、パッドの直径は２０インチである。両面テープを裏面に接着させ、パッドの研磨準備を整える。カスタマイズされたパッドＢは、硬さがＤ硬度６５以下と低いことを除いては、加工に関してカスタマイズされたパッドＡと同様である。
【０１７８】
２つの上述した対象パッド（図２６ａおよび２６ｂ）ならびに二つの市販のパッド（図２６ｃ〜２６ｄ）を表すプレストリアン・プロットを提示する。層間誘電体層の研磨中に、可変する圧力および速度の関数として、ＲＲデータが得られる。上述したように、理想的なプレストリアン挙動のためには、直線関係が期待される。対象パッド（図２６ａおよび２６ｂ）と市販のパッド（図２６ｃおよび２６ｄ）とでこれらのプロットを比較すると、市販のパッドは対象パッドと比べて高度の線形性を示さないことが分かる。対象パッドと市販のパッドとの主な違いは、対象パッドは上述した加工方法により、ポアのサイズ、密度、形状を制御して作製されることである。
【０１７９】
二つの市販のパッドと比較して、カスタマイズされたパッドの二つの例を表すストライベック曲線を図２７ａ〜２７ｄに提示する。上述したように、所望の境界潤滑レジームにおいて一定の関係が得られる。これらのグラフから、カスタマイズされたパッドでは、高度に均一な境界潤滑挙動が得られることが分かる。対照的に、市販のパッド（図２７ｃ〜２７ｄ）は、理想的な境界潤滑挙動からの偏差を示す。プレストリアン・プロットを表すデータについての考察において上述したように、対象パッドと市販のパッドとの間の主な違いは、対象パッドはこれらのパッドの多孔性を制御するようにして作製されることである。
【０１８０】
（実施例２）
実施例１において記載したのと同様にして、酸化物を研磨するためのパッドを製造する。さらに、研磨性能を向上させるために、パッドを傾斜機能化した。図２８〜３２において、パターニングしたウエハーを使用し、Ｎｅｏｐａｄのカスタマイズされたパッドの平坦化効率および平坦化長さの比較を行った。図２８Ａは、ウエハー測定ごとに九つの金型が選ばれる金型測定計画を示す。図２８Ｂは、個々の金型のそれぞれ内の構造要素を描写している。結果を図２９および３１に示しており、これらは、市販のパッドおよびＮｅｏｐａｄのカスタマイズされたパッドそれぞれの三つの研磨時間（３０秒、６０秒、および１２０秒）について、一つの金型内の配置パターン密度の関数として、酸化層の厚さを比較するものである。図２９および３１の全体軸は、圧力および速度の関数として行われる研磨を表すものである。ウエハーの中央にあり、パッドの内縁のみならずパッドの外縁からの効果も見えることから、金型２を選ぶ。勾配は、市販のパッドで約０．５〜０．６、Ｎｅｏｐａｄのカスタマイズされたパッドで約０．２〜０．３であり、Ｎｅｏｐａｄのパッドがより長い平坦化長さを有することを示す。すべての金型内の配置パターン密度の関数として、酸化層の厚さを比較した、図２９と３１とを比較すると、Ｎｅｏｐａｄのカスタマイズされた傾斜パッド（図３２）の平坦化長さは、Ｎｅｏｐａｄのパッドの線の勾配が小さいことを反映し、ここでも市販のパッド（図３０）よりもずっと長い。
【０１８１】
（実施例３）
銅ＣＭＰのために三つのパッドを加工する。三つの新規のパッドはすべて新規の微細な構造を有し、放射状に傾斜され、固体潤滑剤としての窒化ホウ素で表層処理することができ、低せん断統合パッドとすることができる（三つの新規のパッドは、１）表面処理されたパッド（新規のパッドＡ）、２）低せん断パッド（新規のパッドＢ）、および３）低せん断表面処理済みパッド（新規のパッドＣ）である）。
【０１８２】
また、Ｘ線回折（Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；ＸＲＤ）を使用して性能試験を受けるウエハー内の銅線を分析し、応力によって銅に実質的な変化が発生したか否かを監視するために、未処理のウエハーと比較した。
【０１８３】
図３３にＸＲＤデータを表示する。五つの実験用パッド（市販のパッドＡおよびＢならびに新規のパッドＡ、Ｂ、およびＣ）のそれぞれを使用して研磨したウエハーに対して格子定数測定を実行し、未研磨のウエハーから得られた測定結果と比較する。未研磨の銅膜の格子定数は、３．６０８６Åである。ＦｕｊｉｍｉのスラリーおよびＣａｂｏｔのスラリーを使用して研磨したウエハーの、測定された格子定数を並べて提示する。すべてのＸＲＤ実験の測定誤差範囲は、±約０．０００１Åである。実験誤差を比較するために、プロット全体にわたって未研磨の膜の誤差範囲を網掛け長方形で示す。
【０１８４】
いずれのスラリーについても、市販のパッドを使用して研磨した銅膜の測定した格子定数値は、未加工の膜の測定した格子定数と比較してかなり高い。シフト方向は引張応力を示す。新規のパッドを使用して研磨した膜の測定した格子定数値は、市販のパッドを使用して研磨した膜において得られたものよりも低い。新規のパッドＡ（表面処理したもの）を使用して研磨した膜については、格子定数の測定値は、（いずれのスラリーについても）３．６０９１Å未満である。新規のパッドＢを使用して研磨した膜についても同様の結果が得られる。新規のパッドＣ（低せん断および表面処理したもの）を使用して研磨した膜については、Ｆｕｊｉｍｉのスラリーを使用した場合、測定された格子定数（３．６０８６Å）は未加工の膜の格子定数値と合致し、これは応力のない研磨を示している。Ｃａｂｏｔのスラリーを新規のパッドＣで使用した場合、研磨した膜の格子定数の測定値は３．６０９０Åである。Ｃａｂｏｔのスラリーについては、新規のパッドＣを使用して研磨した膜の格子定数結果を新規のパッドＡ／新規のパッドＣと比較すると、表面処理したことおよび低せん断統合パッドを使用したことの効果は直接的に付加されていないことを示す。それにもかかわらず、表面処理済みパッドおよび低せん断パッドを作製するこれらの設計手法はいずれも単独で銅ＣＭＰにおけるプロセス誘起の応力を低下させることができる。さらに、これらの手法は、パッドの設計において個別あるいは相乗作用的に用いられる場合、プロセス誘起の応力をなくすことができる場合もある。
【０１８５】
図３４において、ＸＲＤデータから生成された格子定数を、低せん断統合パッド（新規のパッドＡ）、固体潤滑剤を有するパッドを組み合わせた低せん断統合パッド（新規のパッドＢ）、および、固体潤滑剤を有し、低せん断統合パッドではないパッド（新規のパッドＣ）に加えて、未処理のウエハー（ＢＵＬＫ）、市販のパッドＡおよびＢを使用して処理したウエハーについて比較している。市販のスラリーＡ（ｆｕｊｉｍｉ）および市販のスラリーＢ（ｃａｂｏｔ）の両方についてデータを提示する。格子定数は、結晶配列における原子間の平均距離を規定する基本的な特性である。材料が原子レベルまたは分子レベルで根本的に変えられている場合は、格子定数のシフトを検出することができる。格子定数データから、対象のカスタマイズされたパッドで処理したウエハー中の銅は、未処理のウエハー中の銅に匹敵することが明らかであり、これは、対象のカスタマイズされた表面処理済みパッドで処理したウエハー中の銅において実質的に変化が発生しなかったことを示す。対照的に、市販のパッドＡおよびＢで処理したウエハーは、制御ウエハーと匹敵するほどでなく、これは、市販のパッドを使用して処理したウエハー中の銅において材料の変化が発生したことを示す。
【０１８６】
図３４では、２２２ピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）を、新規のパッドＡ、新規のパッドＢ、および新規のパッドＣに加えて、未処理のウエハー（ＢＵＬＫ）、市販のパッドＡおよびＢを使用して処理したウエハーについて比較している。図３４においては、市販のスラリーＡおよびＢを使用している。研磨プロセスが銅に対して不均一な応力を誘起する場合、ピークは狭くなったり広くなったりするため、ＦＷＨＭは、研磨プロセス中に銅が不均一な応力を受けたか否かの目安となることが知られている。図３４から、固体潤滑剤を組み合わせた低せん断のカスタマイズされたパッド（新規のパッドＢ）および固体潤滑剤を有し低せん断統合パッドではないパッド（新規のパッドＣ）は、スラリーの種類にかかわらず、銅における不均一な応力を緩和することに関して、いずれも劣らず極めて有利であることが分かる。
【０１８７】
図３６では、ストライベック曲線データおよびプレストリアン・プロットを、固体潤滑剤を有する銅ＣＭＰに使用されるものであって、低せん断統合パッドでない二つの対象パッドと比較している。二つの対象パッドの間の違いは、窒化ホウ素の量である。第一のパッドについてはパッド内に５重量％の窒化ホウ素が含まれ、第二のパッドには８重量％の窒化ホウ素がパッド内に含まれていた。ストライベック曲線において、いずれのパッドも境界潤滑レジームにおいて動作していることが明らかであり、表現されている中では同等であるように思われる。しかしながら、プレストリアン・プロットにおいては、８％の固体潤滑材を有するパッドのＲＲが５％の固体潤滑剤を有するパッドのそれを大幅に上回る。これは、パッドの表層における固体潤滑剤の添加がどのようにして低い摩擦係数を維持しながら研磨レートを増大させることができるかを明らかに示している。ＸＲＤデータを見ると、ウエハー中の銅構造に重大な損傷が発生していないことを裏付けており、これは、本明細書に記載の対象パッドの望ましい特徴を明示するものである。これらの特徴には、ウエハー中の銅構造に望ましくない応力誘起の損傷を与えることなくＣｕＣＭＰの効率的な処理を可能にする、低せん断および高研磨レートで機能するパッドを含む。
【０１８８】
図３７に、市販のパッドＡを新規のパッドＣと比較した、パッド立ち上げ時間の定量分析を提示する。正規化した研磨レートを時間の関数として監視する。市販のパッドＡは、定常状態を実現するのに約３０分かかる。対照的に、新規のパッドＣは大幅に短く、約１０〜１５分の時間で定常状態を実現する。この結果の直接的な原因は、パッドの微細構造にある。均一で多数のハードセグメントにより、一貫したサイズのマイクロ容器の形成が可能になると考えられている。これらのマイクロ容器は、比較的短い時間で作成され、形成された後、スラリーを継続的に供給することができる。
【０１８９】
市販のパッドＡおよび新規のパッドＣに対し、三つのスラリー流速：４０ｃｃ／分、６０ｃｃ／分、および８０ｃｃ／分（Ｃａｂｏｔスラリー）についての経時的なプロセス安定性分析を実行する。調査したパラメータは、単一のウエハーにおける１５０秒間の研磨レート（図３８（ａ））およびＣＯＦ（図３８（ｂ））である。市販のパッドＡの研磨レートは、時間とともに大幅な変動を呈する。特に、変動は最も低いスラリー流速（４０ｃｃ／分）においてファクタ２．５を超える。新規のパッドＣは、研磨レートにおいて極めて小さい変動を呈する。４０ｃｃ／分のスラリー流の変動はファクタ約２であるが、より高いスラリー流速については、研磨レートにおける変動は最小である。ＣＯＦ測定結果（図３８（ｂ））は、新規のパッドＣから得られたＣＯＦ値（０．５〜０．６５）と比較して、市販のパッドＡはＣＯＦにおいてはるかに高い変動（０．５〜０．８）を呈することを示す。新規のパッドＣの一貫した摩擦特性および均一な研磨レートは、表層処理された固体潤滑剤を有するパッドの性質である。
【０１９０】
図３９には、二つの市販のパッドＡおよびＢならびに新規のパッドＣを表すストライベック曲線を示す。新規のパッドＣについては均一な潤滑挙動が観察され、ここで潤滑挙動とは所望の境界潤滑レジームにおける動作を示すものである。対照的に、二つの市販のパッドＡおよびＢを表すストライベック曲線は、所望の境界潤滑レジームにおける性能が期待される線形トレンドを示さない。図３８に示すデータを生成するのに使用される対象のカスタマイズされたパッドと市販のパッドとの間の主な違いは、ポアサイズの均一性の違い、および、パッドの表層領域への固体潤滑剤の添加である。パッド特性と固体潤滑剤との組み合わせは、より小さく均一なＣＯＦを提供し、それにより、ストライベック曲線に示すような望ましい結果が提供される。
【０１９１】
図４０に、市販のスラリー（ＪＳＲスラリー）を使用し、市販のパッドＡおよび新規のパッドＣについて、８５４マスクパターニングされた銅ウエハーのバルク銅研磨結果を提示する。金型内部の均一性を、ディッシングおよび腐食の量的特徴によって調査する。全体的な効果を理解するために、中心の金型、環状金型、および端部金型について測定を行う。図３９（ａ）に、１００μｍ線構造のマスクセットについての銅ディッシング結果を提示する。２０％過研磨のウエハーおよび６０％過研磨の別のウエハーという２セットの測定を行う。市販のパッドＣを使用して得られた２０％過研磨のウエハーのディッシング数は、三つの金型すべてについて４００Åを超過する。対照的に、新規のパッドＡを使用して得られた結果は、２０％過研磨のウエハーについてすべての金型で極めて低いディッシング数（＜１００Å）を示し、これは金型内の均一性が優れていることを示している。新規のパッドの優れたディッシング性能の直接的な原因は、パッドの微細構造にある。さらに、新規のパッドＣを使用して研磨した２０％過研磨ウエハーの、三つの金型のディッシング数を比較すると、金型間の変動はかなり少ない（〜１０Å）ことが観察される。中心〜縁の性能の向上は、パッドの外輪が内部よりも軟質であるパッドの、放射状に対称な傾斜機能の結果である。６０％過研磨のウエハーにおけるディッシング数についても同様の比較結果が得られる。図４０（ｂ）に、マスクセット内の９／１μｍの特徴に対する腐食結果を提示する。市販のパッドＡについては、得られた腐食数（２０％過研磨ウエハー）は、新規のパッドＣの腐食数（＜１５０Å）と比較して極めて高い（３００〜５００Å）。腐食数は、６０％過研磨ウエハーについても同様の比較トレンドを示す。
【０１９２】
表１３において、ディッシング、腐食、および平坦化効率を含むいくつかの重大な平坦化パラメータの比較トレンドは、新規のパッドＣが市販のパッドＡよりも優れた性能を持つことを示している。バルク研磨の調査に加えて、新規のパッドＣについて得られたバリア層研磨パラメータを、市販のパッドＣと比較する。市販のパッドＣは、タンタルバリア層研磨用の業界標準である。結果は、新規のパッドＣが、重大な平坦化パラメータすべてについて市販のパッドＣよりもはるかに優れていることを示す。これらの結果は、バルク研磨およびバリア層研磨のいずれにも新規のパッドを使用してよく、したがって単一のパッド機能性を実現可能であることを示す。
【０１９３】
【表１３−１】
2008546167.tif 000018
【０１９４】
【表１３−２】
2008546167.tif 000019
さらに、以下の方程式を使用して、膜内の累積応力（σａｃｃ）の定量的測度を得ることができる。
σａｃｃ＝Ｅ／（ｌ−ｖ）ε  （４）
ここで、Ｅ＝弾性率
ｖ＝ポアソン比
ε＝格子ひずみ。
【０１９５】
方程式４では、基準値に基づいて、格子定数における単位変化として格子ひずみを計算する。本計算において、未処理膜格子定数は、基準としての役割を果たす。銅の弾性率（Ｅ＝１２０ＭＰａ）およびポアソン比（ｖ＝０．３４）によって累積応力（σａｃｃ）を計算するために方程式４を使用し、約２５ＭＰａから約５０ＭＰａの範囲が得られる。新規のパッドを使用して研磨した膜は、低せん断の表面処理済みパッドを使用して研磨したパッドで実現された最低値（σａｃｃ＜〜２ＭＰａ）よりも累積応力が大幅に低い。さらに、市販のパッドを測定した際の累積応力の大きさ（σａｃｃ＞２５ＭＰａ）は高く、銅膜の電気特性のみならず、機械的完全性に影響を及ぼし得る。
【０１９６】
銅ＣＭＰに使用されるパッドのＤＭＡ特性を表１４に示す。Ｎｅｏｐａｄのカスタマイズされたパッドは、２０℃および４０℃でより大きい損失弾性率および貯蔵弾性率の両方を有し、２０℃乃至４０℃では、接触角によって決まるように、貯蔵弾性率における変化がはるかに少なく、ガラス転移温度が低くなり、湿潤性が大きくなる。
【０１９７】
【表１４】
2008546167.tif 000020
（実施例４）
固体潤滑剤を有し低せん断統合パッドではない表層処理済みパッド、二層統合パッド、およびＳＴＩ研磨に使用される二層統合パッドを組み合わせた固体潤滑剤を有する表層処理済みパッドを、市販の単層パッドと比較する。二層統合パッドはいずれも応力シンクとして作用する一つの接触面を有する。比較には、二つの市販のスラリー、スラリーＡ（図４１ａ〜ｃ）およびスラリーＢ（図４２ａ〜ｃ）を使用した。これらの結果は、図４０ａおよび４０ｂ、図４１ａおよび４２ｂに示すＳＴＩ研磨ステップについて比較したものであり、プレストン定数の比較をＲＲ対ＣＯＦの指標として示している。酸化物（４１ａおよび４２ａ）および窒化物（４１ｂおよび４２ｂ）の両方について比較を行い、二つのパッドについて選択性を比較する（図４１ｃおよび４２ｃ）。
【０１９８】
スラリーＡを使用する図４０Ａでは、三つのカスタマイズされたパッドのＣＯＦは従来のパッドのそれの半分近くであるが、研磨レートは酸化物研磨とほぼ同じレベルに維持されていることを示している。同様に、窒化物研磨の結果を示す図４２ｂでは、カスタマイズされたパッドのＣＯＦは単層パッドのそれよりも約３３％低いが、研磨レートは各パッドについてほぼ同じである。図４１ｃは、カスタマイズされたパッドの選択性が従来のパッドと比べて遜色ないことを明示している。
【０１９９】
同様に、スラリーＢを使用する図４２ａおよび４２ｂにおいて、カスタマイズされたパッドを使用して酸化物および窒化物の両方を研磨するためのＣＯＦは、従来のパッドのそれに比べて約２０％低いが、ＲＲは同程度であることを示している。図４２ｃは、カスタマイズされたパッドの選択性が従来のパッドと比べて遜色ないことを明示している。
【０２００】
これらの結果は、応力シンクとして作用する少なくとも一つの接触面を有する、加工および試験された対象統合パッドの例が、所望のＲＲを維持しながらＣＯＦを低減させたことを明示している。
【０２０１】
以下の様々なデバイスおよび方法の例と組み合わせることができる様々な特徴を上記で開示したが、これらの例は当然ながら開示を補足するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
１．  基板を研磨するための統一研磨パッドを備える物品であって、前記パッドは、前記パッド内の第一および第二の領域において異なる特性を有するポリマーを含み、前記パッドは、同一の動作条件下において比較統一パッドと比較した場合に、前記基板について、前記統一研磨パッドの前記異なる領域に対応する領域内では均一であるが他の部分では前記統一研磨パッドと同一である、高い平坦性または収量を提供する、物品。
２．  前記特性は多孔性である、パラグラフ１に記載の物品。
３．  前記ポリマーは、第三および第四の領域においては異なる第二の特性を有し、前記第二の特性は硬さである、パラグラフ２に記載の物品。
４．  前記第一および第三の領域は同じ領域であり、前記第二および第四の領域は同じ領域である、パラグラフ３に記載の物品。
５．  前記特性は硬さである、パラグラフ１に記載の物品。
６．  前記パッドは円形のプロファイルおよび回転の軸を有し、前記第一の領域は前記回転の軸の周囲に円形プロファイルを有し、前記第二の領域は円環形プロファイルを有し、前記第一の領域に隣接し、前記第一の領域は前記第二の領域の硬さよりも高い硬さを有する、パラグラフ５に記載の物品。
７．  前記第一の領域と前記第二の領域との前記硬さの差異は、少なくとも約５のＤ硬度である、パラグラフ６に記載の物品。
８．  前記差異は少なくとも約１０のＤ硬度である、パラグラフ７に記載の物品。
９．  前記パッドの前記円形プロファイルは面積寸法を有し、前記第一の領域は前記パッドの前記円形プロファイルの前記面積寸法の少なくとも約７５％を占める、パラグラフ６に記載の物品。
１０．  前記第二の領域と、前記第一および第二の領域の間の接触面とは、前記パッドの前記円形プロファイルの前記残余面積寸法を占める、パラグラフ９に記載の物品。
１１．  前記ポリマーは第三および第四の領域において異なる第二の特性を有し、前記第二の特性は前記ポリマーの連続性である、パラグラフ５に記載の物品。
１２．  前記第三の領域は前記統一研磨パッド内に接触面を含み、前記第四の領域は前記接触面から離れて位置する、パラグラフ１１に記載の物品。
１３．  前記パッドの研磨面に固体潤滑剤を含有する、パラグラフ１２に記載の物品。
１４．  前記固体潤滑剤は、約０．０００１〜約０．５の摩擦係数を有する、パラグラフ１３に記載の物品。
１５．  前記パッドは、前記固体潤滑剤の約５重量％を超えて含有する、パラグラフ１３に記載の物品。
１６．  前記第一および第二の領域は、前記統一研磨パッド内に位置する、パラグラフ１に記載の物品。
１７．  前記第一および第二の領域は、さらに前記統一研磨パッドの研磨面に位置する、パラグラフ１６に記載の物品。
１８．  前記特性は多孔性である、パラグラフ１７に記載の物品。
１９．  前記ポリマーは第三および第四の領域において異なる第二の特性を有し、前記第二の特性は硬さである、パラグラフ１８に記載の物品。
２０．  前記特性は硬さである、パラグラフ１７に記載の物品。
２１．  前記第一および第２の領域は、前記統一研磨パッドの研磨面に位置する、パラグラフ１に記載の物品。
２２．  前記特性は硬さである、パラグラフ２１に記載の物品。
２３．  前記統一研磨パッドの前記第一の領域は前記統一研磨パッドの回転軸に近接し、前記第二の領域は前記パッドの外縁に近接し、前記第二の領域の硬さは前記第一の領域の硬さよりも小さい、パラグラフ２２に記載の物品。
２４．  前記特性は圧縮性である、パラグラフ１に記載の物品。
２５．  前記特性は反発係数である、パラグラフ１に記載の物品。
２６．  研磨パッドを備える物品であって、前記研磨パッドは、前記パッドの回転軸に垂直な半径に沿って第一の不均一特性を有し、前記研磨パッドは、前記半径に沿った前記第一の不均一特性の値における差異により、半導体ウエハーに高い平坦化を提供する、物品。
２７．  前記値の差異は、前記基板における素子密度によって決定される、パラグラフ２６に記載の物品。
２８．  前記値の差異は、さらに前記基板における技術ノードのサイズによって決定される、パラグラフ２７に記載の物品。
２９．  前記値の差異は、前記基板における技術ノードのサイズによって決定される、パラグラフ２６に記載の物品。
３０．  前記特性は硬さである、パラグラフ２６に記載の物品。
３１．  第２の特性である多孔性は、前記第一の半径と異なるまたは同じ第二の半径に沿って異なる、パラグラフ３０に記載の物品。
３２．  前記特性は多孔性である、パラグラフ２６に記載の物品。
３３．  前記パッドの研磨面に固体潤滑剤を含有する、上記パラグラフのいずれかに記載の物品。
３４．  前記特性は透明性でない、上記パラグラフのいずれかに記載の物品。
３５．  前記パッドはさらに隣接部より不透明でない区域を有する、パラグラフ３４に記載の物品。
３６．  前記特性はポア密度である、上記いずれかのパラグラフに記載の物品。
３７．  前記特性はポアサイズである、上記いずれかのパラグラフに記載の物品。
３８．  前記特性は、研磨対象の材料に基づいて選択される、上記いずれかのパラグラフに記載の物品。
３９．  前記材料は銅を含む、パラグラフ３８に記載の物品。
４０．  前記特性は、前記物品と併せて使用されるスラリーに基づいて選択される、上記いずれかのパラグラフに記載の物品。
４１．  前記特性は、前記物品と併せて使用される研磨機器に基づいて選択される、上記いずれかのパラグラフに記載の物品。
４２．  前記基板は半導体ウエハーであり、前記パッドは化学機械平坦化パッドを備える、上記いずれかのパラグラフに記載の物品。
４３．  パターニングされた特徴を有する半導体ウエハーの層であって、前記パターニングされた特徴は、前記半導体ウエハーの層において高い区域と低い区域を生じさせる、半導体ウエハーの層を平坦化する方法であって、前記方法は、研磨パッドの回転軸からの一つ以上の半径に沿って変化する多孔性、硬さ、圧縮性、および／または反発係数を有する前記パッドに前記層を接触させるステップと、前記研磨パッドが前記低い区域の層を除去する速度よりも速い速度で高い区域の前記層を除去することによって前記半導体ウエハーの前記層を平坦化するステップと、を含む方法。
４４．  パターニングされた特徴を有する半導体ウエハーの層であって、前記パターニングされた特徴は、前記半導体ウエハーの層において高い区域と低い区域を生じさせる、半導体ウエハーの層を平坦化する方法であって、前記方法は、パラグラフ１〜３７のいずれかに記載の物品に前記層を接触させるステップと、前記層を平坦化するステップと、を含む方法。
４５．  ポリマー研磨パッドであって、合成ポリマーで形成され、前記パッドの第一のポリマー層と第二のポリマー層との間に統合接触面を有する、ポリマー研磨パッド。
４６．  前記第一のポリマー層と前記第二のポリマー層とは同じポリマーである、パラグラフ４５に記載のパッド。
４７．  前記第一のポリマー層は第一の多孔性を有し、前記第二のポリマー層は第二の多孔性を有し、前記第一の多孔性と前記第二の多孔性は同一でない、パラグラフ４６に記載のパッド。
４８．  前記第一のポリマー層は第一の多孔性を有し、前記第二のポリマー層は第二の多孔性を有し、前記第一の多孔性と前記第二の多孔性は同一である、パラグラフ４６に記載のパッド。
４９．  前記第一のポリマー層および前記第二のポリマー層は、同じ反応物質で形成されるが、前記第一と第二のポリマー層において異なるポリマーを提供するために異なる条件下で反応させられる、パラグラフ４５〜４８のいずれかに記載のパッド。
５０．  前記パッドはさらに固体潤滑剤を含む、パラグラフ４５〜４９のいずれかに記載のパッド。
５１．  前記パッドは統一パッドである、パラグラフ４５〜５０のいずれかに記載のパッド。
５２．  前記接触面は、前記接触面を欠くことを除いてその他の部分は前記ポリマー研磨パッドと同一である比較パッドと比較して、前記パッドの摩擦係数を低減するのに有効である、パラグラフ４５〜５１のいずれかに記載のパッド。
５３．  ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約１．０未満の損失正接を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
５４．  前記損失正接は約０．５未満である、パラグラフ５３に記載のパッド。
５５．  前記パッドは約４００Ｍｐａを超えるＥ′の値を有する、パラグラフ５３またはパラグラフ５４に記載のパッド。
５６．  前記パッドは約２５０Ｍｐａを超えるＥ″の値を有する、パラグラフ５３〜５５のいずれかに記載のパッド。
５７．  前記ポリウレタンは約−３０℃未満のＴｇの値を有する、パラグラフ５３〜５６のいずれかに記載のパッド。
５８．  前記ポリウレタンはさらに尿素結合を有する、パラグラフ５３〜５７のいずれかに記載のパッド。
５９．  前記パッドは約２０％未満のΔＥ′（２０℃〜４０℃）を有する、パラグラフ５３〜５８のいずれかに記載のパッド。
６０．  前記パッドは約１％未満の圧縮性を有する、パラグラフ５３〜５９のいずれかに記載のパッド。
６１．  前記パッドは約２５ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有する、パラグラフ５３〜６０のいずれかに記載のパッド。
６２．  前記パッドは約１００未満のＫＥＬの値を有する、パラグラフ５３〜６１のいずれかに記載のパッド。
６３．  ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約４００Ｍｐａを超えるＥ′の値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
６４．  ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約２５０Ｍｐａを超えるＥ″の値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
６５．  ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約−３０℃未満のＴｇの値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
６６．  ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約１％未満の圧縮性を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
６７．  ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約２５ｍＮ／ｍ未満の表面張力を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
６８．  ポリウレタン熱硬化性樹脂を含み、約１００未満のＫＥＬの値を有する、ポリマー化学機械研磨パッド。
６９．  前記パッドは接触面を備える、パラグラフ５３〜６８のいずれかに記載のパッド。
７０．  前記接触面は統合接触面である、パラグラフ６９に記載のパッド。
７１．  前記パッドは前記パッドの研磨面に固体潤滑剤を含有する、パラグラフ５３〜７０のいずれかに記載のパッド。
７２．  前記パッドは、前記研磨面の異なる区域における同じ特性と値が異なる特性を有する区域を前記パッドの研磨面上に有する、パラグラフ５３〜７１のいずれかに記載のパッド。
７３．  前記パッドは、隣接区域よりも光を透過させる区域を含有する、パラグラフ５３〜７２のいずれかに記載のパッド。
７４．  熱硬化性ポリマーで形成される統一化学機械研磨パッドを備える物品であって、前記パッドは前記パッドの研磨面に硬化ポリマー領域と軟化ポリマー領域とを含有し、前記ポリマーは、ハードセグメントとソフトセグメントとを含み、硬化時に、前記ハードセグメントは前記硬化ポリマー領域を形成し前記ソフトセグメントは前記軟化ポリマー領域を形成し、前記ポリマーは、ポリ（ウレタン尿素）を含む、物品。
７５．  前記硬化領域は約２０ｎｍ未満のサイズを有する、パラグラフ７４に記載の物品。
７６．  前記軟化領域は約１００ｎｍ未満のサイズを有する、パラグラフ７４またはパラグラフ７５に記載の物品。
７７．  前記軟化領域は１０ｎｍを超えるサイズを有する、パラグラフ７４〜７６のいずれかに記載の物品。
７８．  前記軟化領域は前記硬化領域より大きい、パラグラフ７４〜７７のいずれかに記載の物品。
７９．  前記硬化領域は、合計１〜約２０のウレタン−尿素基を有する、パラグラフ７４〜７８のいずれかに記載の物品。
８０．  前記硬化領域は、合計２〜約６のウレタン−尿素基を有する、パラグラフ７９に記載の物品。
８１．  前記パッドは、統一化学機械研磨パッドであり、前記統一化学機械研磨パッドは、前記統一化学機械研磨パッドを形成するのに適した寸法を有する鋳型に、ポリマー溶解液もしくはポリマーを形成する反応物質の混合物または両方を入れることによって形成される、パラグラフ７４〜８０のいずれかに記載の物品。
８２．  前記パッドは、前記パッドの前記研磨面上に、第一および第二のポリマー領域であって、前記硬化および前記軟化領域の両方を含む第一および第二の領域を有し、前記第一の領域は、前記第二の領域における特性の値とは異なる値を有する特性を有する、パラグラフ７４〜８１のいずれかに記載の物品。
８３．  前記特性は、硬さ、多孔性、ポアサイズ、圧縮性、反発係数、および連続性から選択された一つである、パラグラフ８２に記載の物品。
８４．  前記パッドは統合接触面を含有する、パラグラフ７４〜８３のいずれかに記載の物品。
８５．  前記パッドは固体潤滑剤を含有する、パラグラフ７４〜８４のいずれかに記載の物品。
８６．  前記パッドは研磨剤を含有する、パラグラフ７４〜８５のいずれかに記載の物品。
８７．  化学機械研磨パッドを作製する方法であって、ポリマー溶解液またはポリマーを形成する反応物質の混合物を形成するステップと、前記溶解液または混合物を鋳型に入れるステップと、硬化ポリマー領域および軟化ポリマー領域を有する前記化学機械研磨パッドを形成するために前記溶解液または混合物を硬化させるステップと、を含む、方法。
８８．  クローズドセル構造のポリマー多孔質体で形成された研磨パッドであって、前記研磨パッドは、前記パッドの研磨面を有し、前記パッドの前記研磨面では、ポアの大部分が前記パッドの前記研磨面に平行な方向に伸長する、研磨パッド。
８９．  前記クローズドセル構造のポリマー多孔質体のセルは、前記パッドの前記研磨面に平行な方向に伸長する、パラグラフ８８に記載の研磨パッド。
９０．  前記クローズドセル構造のポリマー多孔質体のセルは、マイクロバルーンで形成される、パラグラフ８８またはパラグラフ８９に記載の研磨パッド。
９１．  前記伸長したポアは、約２を超える長幅比を有する、パラグラフ８８〜９０のいずれかに記載の研磨パッド。
９２．  クローズドセル構造のポリマー多孔質体を有する研磨パッドを作製する方法であって、ポリマー溶解液またはポリマーを形成する反応物質の混合物にマイクロバルーンを組み込むステップと、前記マイクロバルーンを圧縮するのに十分な圧力を使用して前記溶解液または混合物を圧縮成形するステップと、を含む、方法。
９３．  熱硬化性ポリマーで形成される統一化学機械研磨パッドを備える物品であって、前記パッドは前記パッドの研磨面に硬化ポリマー領域と軟化ポリマー領域とを含有し、前記ポリマーは、ハードセグメントとソフトセグメントとを含み、硬化時に、前記ハードセグメントは前記硬化ポリマー領域を形成して前記ソフトセグメントは前記軟化ポリマー領域を形成し、前記ポリマーはアルコキシ単位の繰り返しを含有するポリ（ウレタン尿素）を含む、物品。
９４．  前記硬化領域は、いずれの方向へも約１００ｎｍ未満の幅を有する、パラグラフ９３に記載の物品。
９５．  前記硬化領域は、約２０ｎｍ未満の幅を有する、パラグラフ９４に記載の物品。
９６．  前記軟化領域は約１００ｎｍより大きい、パラグラフ９３〜９５のいずれかに記載の物品。
９７．  前記硬化領域は、合計１〜約２０のウレタン−尿素基を有する、パラグラフ９３〜９６のいずれかに記載の物品。
９８．  前記硬化領域は、合計２〜約６のウレタン−尿素基を有する、パラグラフ９７に記載の物品。
９９．  前記パッドは、統一化学機械研磨パッドであり、前記統一化学機械研磨パッドは、前記統一化学機械研磨パッドを形成するのに適した寸法を有する鋳型に、ポリマー溶解液もしくはポリマーを形成する反応物質の混合物または両方を入れることによって形成される、パラグラフ９３〜９８のいずれかに記載の物品。
１００．  前記パッドは、前記パッドの前記研磨面上に、第一および第二のポリマー領域であって、前記硬化および前記軟化領域の両方を含む第一および第二の領域を有し、前記第一の領域は、前記第二の領域における特性の値とは異なる値を有する特性を有する、パラグラフ９３〜９９のいずれかに記載の物品。
１０１．  前記特性は、硬さ、多孔性、ポアサイズ、圧縮性、反発係数、および連続性から選択された一つである、パラグラフ１００に記載の物品。
１０２．  前記パッドは統合接触面を含有する、パラグラフ９３〜１０１のいずれかに記載の物品。
１０３．  前記パッドは固体潤滑剤を含有する、パラグラフ９３〜１０２のいずれかに記載の物品。
１０４．  前記パッドは研磨剤を含有する、パラグラフ９３〜１０３のいずれかに記載の物品。
１０５．  前記統一研磨パッドの前記第一の領域は前記統一研磨パッドの回転軸に近接し、前記第二の領域は前記パッドの外縁に近接する、パラグラフ１に記載の物品。
１０６．  前記研磨面に固体潤滑剤を含有する、パラグラフ１０５に記載の物品。
１０７．  前記固体潤滑剤は窒化ホウ素である、パラグラフ１０６に記載の物品。
１０８．  終点検出用に構成された前記研磨面に、局所透明領域を含有する、パラグラフ１０５に記載の物品。
１０９．  前記研磨面上にｉｎ−ｓｉｔｕ溝を有する、パラグラフ１０５に記載の物品。
１１０．  前記溝は１０μｍ〜１００μｍの範囲の深さを有する、パラグラフ１０９に記載の物品。
１１１．  前記溝は２５μｍ〜４０μｍの範囲の深さを有する、パラグラフ１０９に記載の物品。
１１２．  前記溝は１０μｍ〜１００μｍの範囲の幅を有する、パラグラフ１０９に記載の物品。
１１３．  前記溝は２５μｍ〜４０μｍの範囲の幅を有する、パラグラフ１０９に記載の物品。
１１４．  前記回転軸に近接する前記溝は、同心円状の溝であって、放射状に延長する線形溝に重なっており、前記回転軸付近では線形である前記溝は、前記回転軸から離れ、前記研磨面の前記外縁に付近では湾曲し、前記湾曲した溝は前記同心円状の溝と交差する、パラグラフ１０９に記載の物品。
１１５．  前記回転軸から離れ、前記研磨面の周囲に近接する、さらなる湾曲した溝を含有する、パラグラフ１１４に記載の物品。
１１６．  前記溝は、前記研磨面全体にわたって一定の溝密度を有するように構成される、パラグラフ１１４または１１５に記載の物品。
１１７．  前記溝は、前記研磨面全体にわたって一定のスラリー密度を維持するように構成される、パラグラフ１１４または１１５に記載の物品。
１１８．  前記パッドは、前記研磨パッドの至る所に微小孔を含有する、パラグラフ１０５に記載の物品。
１１９．  微小孔の密度は、前記第一の領域と第二の領域とで異なる、パラグラフ１１８に記載の物品。
１２０．  前記第二の領域の硬さは、前記第一の領域の硬さよりも小さい、パラグラフ１０５に記載の物品。
１２１．  前記パッドは、前記研磨面に垂直な接触面を含有し、前記接触面は二つのポリマー層の間にある、パラグラフ１０５に記載の物品。
１２２．  前記第一のポリマー層と前記第二のポリマー層とは同じポリマーである、パラグラフ１２１に記載の物品。
１２３．  前記第一のポリマー層と前記第二のポリマー層とは異なるポリマーである、パラグラフ１２１に記載の物品。
１２４．  前記ポリマーは熱硬化性材料から形成される、パラグラフ１０５に記載の物品。
【０２０２】
当然ながら、上記の組み合わせのいずれも、上述した物理的特性、化学的特性、および／またはＤＭＡ特性のうちいずれかを有し得る。
【０２０３】
カスタマイズされた研磨パッドの例示的な変形例について記載したが、記載されている対象パッドについて、本明細書に開示したものの範囲と精神から逸脱することなく、様々な修正がなされ得る。本明細書における様々なカスタマイズされたパッドの開示は、上述した特定の例および図面によって限定されると解釈すべきではない。さらに、当業者であれば、本明細書のそのような例および図面から分かる、各種の均等なカスタマイズされた研磨パッドを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０２０４】
【図１】図１Ａおよび１Ｂは、下位層上に形成された典型的な蒸着層である。
【図２】図２Ａおよび２Ｂは、誘導体層におけるトレンチ内に蒸着された金属のディッシングおよび腐食を描写している。
【図３】図３は、ＣＭＰ装置の要素の概略図である。
【図４】図４は、ストライベック曲線の一例である。
【図５】図５は、プレストリアン・プロットの一例である。
【図６】図６は、マトリクスにおける均一なポアサイズ、ポア密度、および分布を作成するために、ポア形成材料または薬剤をどのように使用することができるかを示す概略図である。
【図７】図７は、不連続な放射状に対称の傾斜機能性パッドの概略図である。
【図８】図８は、多孔性と傾斜機能性パッドとを組み合わせた概略図である。
【図９】図９は、非放射状に対称の傾斜機能性パッドの概略図である。
【図１０】図１０は、連続的な放射状に対称の傾斜機能性パッドの概略図である。
【図１１】図１１Ａ〜Ｂは、一つ（Ａ）または複数（Ｂ）の接触面を有し、表面上に溝を持つ低せん断統合パッドの概略図である。
【図１２】図１２は、ＣＭＰ用の応力シンクとしての接触面の効果を描写している。
【図１３】図１３は、多結晶銅の応力‐ひずみ特性を描写している。
【図１４】図１４Ａ〜Ｂは、溝なし（１４Ａ）および溝あり（１４Ｂ）パッド用のウエハー圧力プロフファイルを描写している。
【図１５】図１５は、例示的なシリコンライン鋳型の断面図を提供する。
【図１６Ａ】図１６Ａ〜１６Ｃは、２０（１６Ａ）、２４（１６Ｂ）、および３０（１６Ｃ）インチのパッド用の、新規の溝設計を描写している。
【図１６Ｂ】図１６Ａ〜１６Ｃは、２０（１６Ａ）、２４（１６Ｂ）、および３０（１６Ｃ）インチのパッド用の、新規の溝設計を描写している。
【図１６Ｃ】図１６Ａ〜１６Ｃは、２０（１６Ａ）、２４（１６Ｂ）、および３０（１６Ｃ）インチのパッド用の、新規の溝設計を描写している。
【図１７】図１７は、透明領域の考えられる幾何学的形状の例を示す概略図である。
【図１８】図１８は、低透過溝を持つ透明ベースを示す。
【図１９】図１９および２０は、窓がパッドの残り部分と同じ厚さである（１９）、またはパッドの残り部分よりも薄い（２０）例を明示する。
【図２０】図１９および２０は、窓がパッドの残り部分と同じ厚さである（１９）、またはパッドの残り部分よりも薄い（２０）例を明示する。
【図２１】図２１は、ＣＭＰパッド内に透明領域を作製するために使用できる製造プロセスの概略図である。
【図２２】図２２は、透明領域における硬さの変化によるいかなる悪影響も無効にするための傾斜補正の一例である。
【図２３】図２３は、透明パッドの写真である。
【図２４】図２４は、銅ＣＭＰにおける複数のステップの概略図である。
【図２５】図２５は、二つの市販のパッドと三つの新規のＮｅｏｐａｄのパッドの熱過渡を比較するものである。
【図２６】図２６ａ〜２６ｄは、二つのカスタマイズされたパッド（２６ａ〜２６ｂ）および二つの市販のパッド（２６ｃ〜２６ｄ）を表すプレストリアン・プロットである。
【図２７】図２７ａ〜２７ｄは、二つのカスタマイズされたパッド（２７ａ〜２７ｂ）および二つの市販のパッド（２７ｃ〜２７ｄ）を表すストライベック曲線である。
【図２８】図２８Ａ〜２８Ｂは、ウエハー測定ごとに九つの金型が選ばれる金型測定計画（２８Ａ）を示し、個々の各金型内の構造要素（２８Ｂ）を描写している。
【図２９】図２９は、圧力および速度の関数として、市販のパッドの三つの研磨時間（３０秒、６０秒、および１２０秒）について、一つの金型内の配置パターン密度の関数として、酸化層の厚さを比較している。
【図３０】図３０は、市販のパッドの三つの研磨時間（３０秒、６０秒、および１２０秒）について、図２８Ａの九つすべての金型内の配置パターン密度の関数として、酸化層の厚さを比較している。
【図３１】図３１は、圧力および速度の関数として、カスタマイズされたパッドの三つの研磨時間（３０秒、６０秒、および１２０秒）について、一つの金型内の配置パターン密度の関数として、酸化層の厚さを比較している。
【図３２】図３２は、カスタマイズされたパッドの三つの研磨時間（３０秒、６０秒、および１２０秒）について、図２８Ａにある九つすべての金型内の配置パターン密度の関数として、酸化層の厚さを比較している。
【図３３】図３３は、ＸＲＤデータを描写している。
【図３４】図３４は、未処理ウエハー（ＢＵＬＫ）について、ＸＲＤデータから生成された格子定数を比較している。
【図３５】図３５は、未処理ウエハー（ＢＵＬＫ）について、２２２ピークの半値全幅（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｈｅｉｇｈｔ；ＦＷＨＭ）を比較している。
【図３６】図３６は、ストライベック曲線データと、固体潤滑剤を有する銅ＣＭＰに使用され、低せん断統合パッドでない二つの対象パッドを表すプレストリアン・プロットとを描写している。
【図３７】図３７は、Ｎｅｏｐａｄのパッドおよび市販のパッドのパッド立ち上げ時間分析を描写している。
【図３８】図３８は、市販のパッドＡおよび新規のパッドＣの経時的なプロセス安定性分析を描写している。
【図３９】図３９は、二つの市販のパッドおよび新規のパッドＣを表すストライベック曲線を描写している。
【図４０】図４０ａ〜４０ｂは、銅のディッシング（４０ａ）および銅の腐食（４０ｂ）結果を描写している。
【図４１Ａ】図４１ａ〜４１ｃは、酸化物を研磨する場合（４１ａ）、窒化物を研磨する場合（４１ｂ）、ならびに窒化物および酸化物を選択的に除去する場合（４１ｃ）について、表層処理済みパッドを持つ市販の単層パッド、表層処理された低せん断統合パッド、および低せん断統合パッドの研磨性能を比較している。
【図４１Ｂ】図４１ａ〜４１ｃは、酸化物を研磨する場合（４１ａ）、窒化物を研磨する場合（４１ｂ）、ならびに窒化物および酸化物を選択的に除去する場合（４１ｃ）について、表層処理済みパッドを持つ市販の単層パッド、表層処理された低せん断統合パッド、および低せん断統合パッドの研磨性能を比較している。
【図４１Ｃ】図４１ａ〜４１ｃは、酸化物を研磨する場合（４１ａ）、窒化物を研磨する場合（４１ｂ）、ならびに窒化物および酸化物を選択的に除去する場合（４１ｃ）について、表層処理済みパッドを持つ市販の単層パッド、表層処理された低せん断統合パッド、および低せん断統合パッドの研磨性能を比較している。
【図４２Ａ】図４２ａ〜４２ｃは、酸化物を研磨する場合（４２ａ）、窒化物を研磨する（４２ｂ）、ならびに窒化物および酸化物を選択的に除去する場合（４２ｃ）について、表層処理済みパッドを持つ市販の単層パッド、表層処理された低せん断統合パッド、および低せん断統合パッドの研磨性能を比較している。
【図４２Ｂ】図４２ａ〜４２ｃは、酸化物を研磨する場合（４２ａ）、窒化物を研磨する（４２ｂ）、ならびに窒化物および酸化物を選択的に除去する場合（４２ｃ）について、表層処理済みパッドを持つ市販の単層パッド、表層処理された低せん断統合パッド、および低せん断統合パッドの研磨性能を比較している。
【図４２Ｃ】図４２ａ〜４２ｃは、酸化物を研磨する場合（４２ａ）、窒化物を研磨する（４２ｂ）、ならびに窒化物および酸化物を選択的に除去する場合（４２ｃ）について、表層処理済みパッドを持つ市販の単層パッド、表層処理された低せん断統合パッド、および低せん断統合パッドの研磨性能を比較している。
【図１】
2008546167.tif 000021
【図２】
2008546167.tif 000022
【図３】
2008546167.tif 000023
【図４】
2008546167.tif 000024
【図５】
2008546167.tif 000025
【図６】
2008546167.tif 000026
【図７】
2008546167.tif 000027
【図８】
2008546167.tif 000028
【図９】
2008546167.tif 000029
【図１０】
2008546167.tif 000030
【図１１】
2008546167.tif 000031
【図１２】
2008546167.tif 000032
【図１３】
2008546167.tif 000033
【図１４】
2008546167.tif 000034
【図１５】
2008546167.tif 000035
【図１６Ａ】
2008546167.tif 000036
【図１６Ｂ】
2008546167.tif 000037
【図１６Ｃ】
2008546167.tif 000038
【図１７】
2008546167.tif 000039
【図１８】
2008546167.tif 000040
【図１９】
2008546167.tif 000041
【図２０】
2008546167.tif 000042
【図２１】
2008546167.tif 000043
【図２２】
2008546167.tif 000044
【図２３】
2008546167.tif 000045
【図２４】
2008546167.tif 000046
【図２５】
2008546167.tif 000047
【図２６】
2008546167.tif 000048
【図２７】
2008546167.tif 000049
【図２８】
2008546167.tif 000050
【図２９】
2008546167.tif 000051
【図３０】
2008546167.tif 000052
【図３１】
2008546167.tif 000053
【図３２】
2008546167.tif 000054
【図３３】
2008546167.tif 000055
【図３４】
2008546167.tif 000056
【図３５】
2008546167.tif 000057
【図３６】
2008546167.tif 000058
【図３７】
2008546167.tif 000059
【図３８】
2008546167.tif 000060
【図３９】
2008546167.tif 000061
【図４０】
2008546167.tif 000062
【図４１Ａ】
2008546167.tif 000063
【図４１Ｂ】
2008546167.tif 000064
【図４１Ｃ】
2008546167.tif 000065
【図４２Ａ】
2008546167.tif 000066
【図４２Ｂ】
2008546167.tif 000067
【図４２Ｃ】
2008546167.tif 000068
【国際調査報告】
2008546167.tif 000069
2008546167.tif 000070