(57)【要約】  ウェーハ（３２）又は他の物品を研磨するための研磨パッド（２０）であって、パッド上に研磨媒体（６４）の滞留時間を増加するように構成された溝ネットワーク（６０）を有するパッド。溝ネットワークは、実質的に半径方向外側に延びる第一の部分（７２）と、移行点（７６）からはじまり、研磨媒体の半径方向外側の流れを減速するように構成された揺動部（７４）とを有する。
2008500198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を研磨するための研磨パッドであって、
ａ．回転軸及び複数の溝を有する研磨部を含み、複数の溝それぞれが、
ｉ．回転軸に対して外方向に延びる第一の部分と、
ii．移行位置で第一の部分と連絡している揺動部と
を含む研磨パッド。
【請求項２】
複数の溝の移行位置が回転軸から等間隔である、請求項１記載のパッド。
【請求項３】
第一の部分がカーブした形状を有する、請求項１記載のパッド。
【請求項４】
揺動部が、周波数及び振幅を有する正弦波形状を有し、周波数及び振幅の一方又は両方が、回転軸から外方向に延び、揺動部と交差する半径に沿って計測した場合に変化する、請求項１記載のパッド。
【請求項５】
揺動部が、回転軸に対して半径方向に延びる主軸を有する、請求項１記載のパッド。
【請求項６】
揺動部の少なくとも１区分が、カーブした形状を有する主軸を有する、請求項１記載のパッド。
【請求項７】
回転軸を有する研磨パッド及び研磨媒体を使用して物品を研磨する方法であって、
ａ．回転軸から外方向に延びる溝を有するパッドを用意するステップ、
ｂ．パッドを物品の表面と係合させるステップ、
ｃ．パッドのトラックが物品と接触するようにパッドと物品との間の相対的な回転を生じさせるステップ、及び
ｄ．パッドと物品の表面との間で溝の中に研磨媒体を流し、研磨媒体が、移行点に達するまでは第一の滞留時間を有し、その移行点から滞留時間が階段関数として第二の滞留時間まで増加するような方法で流れさせるステップ
を含み、研磨媒体が、移行点に達したのち、揺動経路に沿って流れる方法。
【請求項８】
第二の滞留時間が第一の滞留時間よりも長い、請求項７記載の方法。
【請求項９】
物品を研磨するための研磨パッドであって、
ａ．回転軸及び複数の溝を有する研磨部を含み、複数の溝それぞれが、
ｉ．回転軸に対して外方向に延びる第一の部分と、
ii．回転軸に対して外方向に延びる主軸を有し、移行位置で第一の部分と連絡しており、研磨媒体を揺動経路に沿って流すことによって研磨媒体の外方向への流れを減速するように構成されている第二の部分と
を含むものである研磨パッド。
【請求項１０】
前記第二の部分が、前記移行位置で増加する幅及び前記移行位置で減少する深さの少なくとも一方を有する、請求項９記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は一般にケミカルメカニカルポリッシングの分野に関する。特に、本発明は、研磨される物品上での研磨媒体滞留時間を制御するように設計された溝ネットワークを有するケミカルメカニカル研磨パッドに関する。
【０００２】
集積回路及び他の電子装置の製造においては、導体、半導体及び絶縁材料の多数の層を半導体ウェーハの表面に付着させ、半導体ウェーハの表面からエッチングする。導体、半導体及び絶縁材料の薄層は、多数の付着技術によって付着させることができる。現代のウェーハ加工で一般的な付着技術としては、スパッタリングとも知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法がある。一般的なエッチング技術としては、とりわけ、湿式及び乾式の等方性及び異方性エッチングがある。
【０００３】
材料層が次々と付着され、エッチングされるにつれ、ウェーハの一番上の面が非平坦になる。後続の半導体加工（たとえばフォトリソグラフィー）はウェーハが平坦面を有することを要するため、ウェーハは平坦化されなければならない。望ましくない表面トポロジーならびに表面欠陥、たとえば粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層又は材料を除去するためにはプラナリゼーションが有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような加工物を平坦化するために使用される一般的な技術である。二軸回転研磨機を使用する従来のＣＭＰでは、ウェーハキャリヤ又は研磨ヘッドがキャリヤアセンブリに取り付けられる。研磨ヘッドがウェーハを保持し、研磨機中で研磨パッドの研磨層と接する位置にウェーハを配する。研磨パッドは、平坦化されるウェーハの直径の２倍を超える直径を有する。研磨中、研磨パッド及びウェーハそれぞれが同心的な中心を中心に回転し、その間にウェーハが研磨層と係合する。ウェーハの回転軸は一般的に、研磨パッドの回転軸に対し、ウェーハの半径よりも大きい距離だけオフセットして、パッドの回転がパッドの研磨層上に環形の「ウェーハトラック」を描き出すようになっている。ウェーハトラックの内側境界と外側境界との間の半径方向距離がウェーハトラックの幅を画定する。ウェーハの唯一の運動が回転である場合、この幅は通常、ウェーハの直径に等しい。キャリヤアセンブリは、ウェーハと研磨パッドとの間に制御可能な圧力を提供する。研磨中、新鮮な研磨媒体、たとえばスラリーがウェーハトラックの内側境界内でパッドの回転軸の近くに小出しされる。研磨媒体は、内側境界からウェーハトラックに入り、ウェーハとパッドとの間の隙間に流れ込み、ウェーハ表面と接触し、パッドのエッジに近いその外側境界でウェーハトラックから出る。研磨媒体のこの動きは、パッドの回転の結果として研磨媒体に誘発される遠心力のせいで、実質的に半径方向外向きに起こる。ウェーハ表面は、研磨層及び表面上の研磨媒体の化学的かつ機械的作用によって研磨され、平坦化される。
【０００５】
研磨媒体中の反応体の使用を含む典型的なＣＭＰ加工では、研磨媒体がパッドのウェーハトラックの範囲でウェーハ表面と接触すると、反応体が、研磨されるウェーハ上の形態、たとえば銅メタラジーと相互作用し、それによって反応生成物を形成する。小出しされた研磨媒体がウェーハトラックの内側境界から外側境界まで流れるとき、ウェーハ表面が研磨媒体に暴露される時間（滞留時間）が増す。研磨媒体とウェーハ材料との相互作用が、パッドの半径に沿って計測した場合の、研磨媒体中の反応体と反応生成物との相対比の変化を生じさせる。ウェーハトラックの内側境界に近いところの研磨媒体は比較的高い反応体の割合を有し（新鮮な研磨媒体に近い）、ウェーハトラックの外側境界に近いところの研磨媒体は比較的低い反応体の割合及び比較的高い反応生成物の割合を有する（使用済み研磨媒体に近い）。
【０００６】
ウェーハ上の所与の位置における研磨は、反応体と反応生成物との相対的割合によって影響される。他のすべての要因が等しい場合、所与の位置における反応生成物の相対量の増加は通常、その場所における研磨速度を増加又は低下させる。平坦面を得るために必要な研磨速度をウェーハ全体で達成するためには、所与の半径方向位置でウェーハに利用可能な研磨媒体の量を制御するだけでは不十分である。それどころか、ウェーハは、異なる濃度レベルの反応体及び反応生成物を含有する研磨媒体に均一に暴露されるべきである。残念ながら、公知のＣＭＰシステム及び関連の研磨パッドは、一般に、反応生成物にとって適切な滞留時間を保証する方法で研磨媒体を分散させることはない。
【０００７】
パッドに塗布されたスラリーの半径方向流動速度を落とすために、増加する幅及び減少する深さのいずれか又は両方を有する外方向に延びる溝を研磨パッドに設けることが公知である。このような溝パターンがBurkeらへの米国特許第５，６４５，４６９号に記載されている。４６９号特許に記載されている溝パターンはスラリーの半径方向流動速度をある程度は落とすことができるが、半径方向に延びるまっすぐな溝を使用してそれを達成している。
【０００８】
発明の記載
本発明の一つの態様で、物品を研磨するための研磨パッドであって、回転軸及び複数の溝を有する研磨層を含み、複数の溝それぞれが、（ａ）回転軸に対して外方向に延びる第一の部分、及び（ｂ）移行位置で第一の部分と連絡している揺動部を含むものである研磨パッド。
【０００９】
本発明のもう一つの態様で、回転軸を有する研磨パッド及び研磨媒体を使用して物品を研磨する方法であって、
ａ．回転軸から外方向に延びる溝を有するパッドを用意するステップ、
ｂ．パッドを物品の表面と係合させるステップ、
ｃ．パッドのトラックが物品と接触するようにパッドと物品との間の相対的な回転を生じさせるステップ、及び
ｄ．パッドと物品の表面との間で溝の中に研磨媒体を流し、研磨媒体を、移行点に達するまでは第一の滞留時間を有し、その移行点から滞留時間が階段関数として第二の滞留時間まで増加するような方法で流れさせるステップ
を含み、研磨媒体が、移行点に達したのち、揺動経路に沿って流れる方法。
【００１０】
本発明のさらに別の態様で、物品を研磨するための研磨パッドであって、
回転軸及び複数の溝を有する研磨部を含み、複数の溝それぞれが、
ａ．回転軸に対して外方向に延びる第一の部分と、
ｂ．回転軸に対して外方向に延びる主軸を有し、移行位置で第一の部分と連絡しており、研磨媒体を揺動経路に沿って流すことによって研磨媒体の外方向への流れを減速するように構成されている第二の部分と
を含むものである研磨パッド。
【００１１】
発明の詳細な説明
図１を参照すると、本発明は、ウェーハ３２又は他の加工物を平坦化するためのケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）研磨機３０とで使用することができる研磨パッド２０である。ウェーハ３２の参照は、そうではないことが明らかに示される場合を除き、他の加工物をも含むことを意図する。以下に記すように、研磨パッド２０は、ウェーハ３２の平坦化の均一さを高めるためにＣＭＰ加工で使用される研磨媒体の滞留時間を最適化するように設計されている。本明細書で使用する「研磨媒体」は、もっとも広義に使用され、ＣＭＰ研磨機を用いる物品の平坦化に関連して使用されるスラリー又は他の材料に限定することなく包含する。「研磨媒体」は、ＣＭＰ研磨機にはじめて導入された形態の新鮮な研磨媒体及び研磨加工の結果としての時間とともに変化した組成を有する研磨媒体を含むことができる。このような変化としては、たとえば、研磨媒体に含まれる反応生成物の増加及び反応体の減少、換言するならば、砥粒の属性の変化を挙げることができる。
【００１２】
研磨パッド２０を詳細に説明する前に、研磨機３０の簡単な説明を提供する。研磨機３０は、研磨パッド２０が取り付けられるプラテン３４を含むことができる。プラテン３４は、プラテンドライバ（図示せず）によって回転軸３６を中心に回転可能である。ウェーハ３２は、プラテン３４の回転軸３６に対して平行であり、それから離間している回転軸４０を中心に回転可能であるウェーハキャリヤ３８によって支持することができる。ウェーハキャリヤ３８は、ウェーハ３２が研磨パッド２０に対してごくわずかに非平行な向きをとることを許すジンバル式リンク（図示せず）を採用したものでもよく、その場合、回転軸３６及び４０はごくわずかに斜行していてもよい。ウェーハ３２は、研磨パッド２０に面し、研磨中に平坦化される被研磨面４２を含む。ウェーハキャリヤ３８は、ウェーハ３２を回転させ、研磨中に被研磨面と研磨パッドとの間に所望の圧力が存在するよう下向きの力Ｆを加えて被研磨面４２を研磨パッド２０に押し当てるように適合されたキャリヤ支持アセンブリ（図示せず）によって支持することができる。研磨機３０はまた、研磨媒体４６を研磨パッド２０に供給するための研磨媒体導入口４４を含むことができる。研磨媒体４４は、一般に、研磨パッド２０の有効性を最適化するため、回転軸３６又はその近くに配置されるべきであるが、そのような配置が研磨パッドの作用にとって必要な条件ではない。
【００１３】
当業者が理解するように、研磨機３０は、他の部品（図示せず）、たとえばシステム制御装置、研磨媒体貯蔵計量供給システム、加熱システム、洗浄システムならびに研磨加工の様々な局面を制御するための各種制御系、たとえば、とりわけ（１）ウェーハ３２及び研磨パッド２０の一方又は両方の回転速度のための速度制御装置及び選択装置、（２）パッドへの研磨媒体４６の送出しの速度及び場所を変えるための制御装置及び選択装置、（３）ウェーハとパッドとの間に加えられる力Ｆの大きさを制御するための制御装置及び選択装置、ならびに（４）パッドの回転軸３６に対するウェーハの回転軸４０の場所を制御するための制御装置、作動装置及び選択装置を含むことができる。当業者は、これらの部品を構成し、具現化する方法を理解し、したがって、当業者が本発明を理解し、実施するためのそれらの詳細な説明は不要である。研磨パッド２０は、上記研磨機３０のような研磨機とで効果的に作用するが、他の研磨機とでパッドを使用してもよい。
【００１４】
研磨中、研磨パッド２０及びウェーハ３２がそれぞれの回転軸３６及び４０を中心に回転し、研磨媒体４６が研磨媒体導入口４４から回転する研磨パッドの上に小出しされる。研磨媒体４６は、研磨パッド２０上に、ウェーハ３２及び研磨パッドの下の隙間を含めて延展する。研磨パッド２０及びウェーハ３２は通常、０．１rpm〜１５０rpmの間で選択される速度で回転するが、必ずしもそうである必要はない。力Ｆは通常、ウェーハ３２と研磨パッド２０との間に０．１psi〜１５psi（０．７〜１０３kPa）の所望の圧力を誘発するように選択される大きさであるが、必ずしもそうである必要はない。
【００１５】
研磨パッド２０は、研磨媒体４６又は他の研磨媒体の存在で加工物の被研磨面の研磨を実施するために、物品、たとえばとりわけ半導体ウェーハ３２（加工済み又は未加工）又は他の加工物、たとえばガラス、フラットパネルディスプレイもしくは磁気情報記憶ディスクと係合するための研磨層５０を含む。便宜上、以下、総称性を失うことなく「ウェーハ」及び「研磨媒体」を使用する。
【００１６】
次に図１〜３を参照すると、研磨パッド２０は、研磨媒体４６中の反応体とウェーハ３２の被研磨部との相互作用によって形成される反応生成物の溝ネットワーク中の滞留時間を増すように設計された溝ネットワーク６０を含む。研磨パッド２０は、仮想的な半径方向外寄りの円６４及び仮想的な半径方向内寄りの円６６によって画定されるウェーハトラック６２を含む。ウェーハトラック６２は、研磨パッド２０のうち、実際にウェーハ３２を研磨する部分である。外寄りの円６４は通常、研磨パッド２０の外周縁６８の半径方向内側に配置され、内寄りの円６６は通常、研磨パッドの回転軸３６の半径方向外側に配置される。
【００１７】
溝ネットワーク６０は、研磨媒体４６を研磨パッド２０の外周縁６８に向けて半径方向外側に輸送することを支援する複数の溝７０を含む。溝７０は、回転軸３６から実質的に半径方向外側に延びる主軸７２′を有する第一の部分７２を含む。本明細書に関して、主軸７２′は、溝７０が回転軸３６の近くの場所から外周縁６８まで延びるときの溝７０の中心線を表す。本明細書で使用する「実質的に半径方向」とは、完全な半径方向から３０°までの逸脱を含む。第一の部分７２は通常、その主軸に沿ってまっすぐな形状を有する。第一の部分７２の溝７０の幅及び深さは、所望の研磨性能、設けられる溝７０の数、所望の研磨媒体滞留時間及び他の要因に応じて異なる。研磨パッド２０の典型的な実施態様では、第一の部分７２の溝７０は、５〜５０ミル（０．１２７〜１．２７mm）の範囲の幅及び１０〜５０ミル（０．２５４〜１．２７mm）の範囲の深さを有する。
【００１８】
第一の部分７２は一般に、その半径方向内側端部７３（図３）が内側の円６６の半径方向内側に配置され、回転軸３６に対して比較的近く配置されるように形成される。内側端部７３の正確な配置は、研磨媒体導入口４４の場所によって影響され、内側端部７３は、一般に、研磨媒体導入口の半径方向外側になるように位置づけることが望ましい。しかし、この相対的な配置は必要ではなく、当業者は、研磨媒体導入口４４に対する内側端部７３の最適な相対的な配置を経験的に決定するであろう。図３には、研磨媒体導入口４４に適した場所が仮想的に示されている。この場所は、例示的なものと見なされるべきであり、限定的なものと見なすべきではない。
【００１９】
溝７０はまた、第一の部分７２の半径方向外側に配置される揺動部７４を含む。第一の部分７２は移行点７６で揺動部７４に接続され、揺動部と流動的に連絡している。図２及び３に示すように、揺動部７４は正弦波形状を有し、その正弦波の振幅が回転軸３６から外方向に移動するにつれて増すことができる。代替又は追加の特徴として、揺動部７４は、その正弦波形状が、回転軸３６から外方向に移動するにつれて周波数を増加させるように設計することもできる。本明細書に関して、周波数とは、溝７０の主軸７２′沿いの単位距離あたりのサイクル数をいう。これは、主軸７２′沿いの、揺動部７４の１サイクルが及ぶ距離である揺動部７４の波長に反比例する。多くの用途では好まれないが、場合によっては、振幅及び周波数の一方又は両方が回転軸３６から半径方向外側に移動しながら変化するよう、揺動部７４の区分を一つ以上の溝７０に設計することが適切であるかもしれない。たとえば、振幅、周波数及び振幅と周波数との組み合わせは、回転軸３６から外に移動する方向に関して増減してもよい。揺動部７４の振幅及び周波数の変化は一般に線形であるが、本発明は、階段関数及び他の非線形変化をも包含する。揺動部７４の波長は、回転軸と外周縁６８との間で計測される研磨パッド２０の半径よりも一般に小さく、多くの場合それによりも実質的に小さい。場合によっては、研磨パッド２０は、揺動部７４を含まない溝を溝７０と組み合わせて含むこともできる。
【００２０】
パッド２０の典型的な実施態様では、揺動部７４は、移行点７６と揺動部の半径方向最外側部分との間で計測した場合で０．１〜２．０インチ（２．５４〜５０mm）増加する振幅を有している。この実施態様における揺動部７４の周波数は、溝７２の主軸７２′に沿って移行点７６と揺動部の半径方向最外側部分との間で計測した場合で１cmあたり０．１〜１サイクル増加する。振幅及び周波数は溝７０の寸法（幅及び深さ）に依存する。
【００２１】
多くの用途の場合、溝７０は、図２及び３に示すように、揺動部７４を画定する正弦波形の山と谷の区分で滑らかにカーブする形状を有する。しかし、用途によっては、山と谷の区分に鋭角的な移行を設けて、揺動部７４がジグザグ形状を有するようにしてもよい。
【００２２】
揺動部７４は、回転軸３６から外方向に延びる主軸７５を有する。主軸７５は、回転軸３６から実質的に外方向外側に延びることができる。本明細書で使用する「実質的に半径方向」は、完全な半径方向から３０°までの主軸７５の逸脱を含む。通常、第二の部分７４の主軸７５は、実質的にまっすぐな形状を有するが、揺動部の主軸は、カーブした形状を有することもできる。
【００２３】
揺動部７４の溝７０は、図２及び３に示すように一定の幅を有することができる。しかし、本発明はそのように限定はされない。溝７０は、溝の長さ方向に変化する幅を有することもできる。さらには、揺動部７４の溝７０の深さを変えることによって滞留時間に影響を加えることもできる。本発明の典型的な実施態様では、第二の部分７４の溝は、最大幅の地点で７０〜１００ミル（１．７８〜２．５４mm）の均一な幅を有する。多くの用途では、移行点７６における幅から最大幅の地点まで溝７０の幅を徐々に増すことが望ましい。溝７０の最大幅の地点は通常、外側の円６４の地点であり、幅は、望むならば、溝が外周縁６８に向かって半径方向外側に延びるにつれ減少することもできる。
【００２４】
揺動部７４は、半径方向外側に外周縁６８、外側の円６４又は外側の円６４の半径方向内側の地点まで延びることができる。研磨媒体４６の所望の滞留時間が、揺動部７４が終端する位置に対して第一に影響するものであるが、他の設計及び作動規準がそのような配置に影響してもよい。
【００２５】
揺動部７４が外周縁６８の半径方向内側で終端する場合、周辺部７８を揺動部７４と流動的に連絡させて設けることが望ましいかもしれない。周辺部７８は揺動部７４の揺動経路形状を有しない。周辺部７８は、回転軸３６に対する外周縁６８に向かって半径方向外側にまっすぐに延びてもよいし、回転軸３６からまっすぐではあるが半径方向外側に対して斜めに延びてもよいし、外周縁に向かって外方向にカーブしながら延びてもよい。周辺部７８は、多くの場合には望ましいが、溝ネットワーク６０の省略可能な特徴である。
【００２６】
溝７０の移行点７６と回転軸３６との間の半径方向距離は、多くの場合、すべての溝で同じである。たとえば、図３を参照すると、第一の部分７２1の移行点７６1は、第一の部分７２2の移行点７６2と回転軸３６との半径方向距離Ｒ2に等しい、回転軸３６からの半径方向距離Ｒ1のところに配置されている。製造偏差が移行点７６と回転軸３６との間の距離にわずかな差を生じさせるかもしれない。加えて、場合によっては、一部の溝７０の移行点７６の位置を変えることが望ましいかもしれない。通常、移行点７６は、内側の円６６の半径方向外側に配置されるが、場合によっては、移行点７６を内側の円６６の半径方内側に配置することが望ましいかもしれない。一般に、移行点７６は、回転軸３６とウェーハ３２の回転軸４０との間の距離の５〜５０％に等しい距離だけ回転軸３６から離間している。
【００２７】
続けて図１〜３を参照して、研磨パッド２０の使用及び動作を述べる。上記のように、研磨パッド２０は、砥粒、反応体及び、いくらかの使用ののち、反応生成物を有する研磨媒体４６との使用に適合されている。研磨媒体４６は、たとえば研磨媒体導入口４４を介して回転軸３６の近くに導入されたのち、研磨パッド２０の回転によって研磨媒体に加わる遠心力によって半径方向外側に移動する。研磨媒体４６は、主に溝７０の第一の部分７２で半径方向外側に移動するが、いくから少量の研磨媒体は溝と溝との間の領域で外方向に輸送されるかもしれない。
【００２８】
研磨媒体４６がウェーハ３２と接触すると、研磨媒体中の反応体がウェーハ上の形体、たとえば銅メタラジーと相互作用して、それによって反応生成物を形成する。研磨媒体４６の化学的性質、反応体が相互作用するウェーハ３２中の形体の組成及び他の要因に依存して、そのような反応生成物が研磨速度を増加又は低下させるかもしれない。揺動部７４が、研磨媒体を揺動経路に沿って移動させることにより、研磨媒体４６の半径方向外側への動きを第一の部分７２中のそのような研磨媒体の動きに対して減速させる。研磨媒体４６の経路におけるこの変化は、移行点７６では一般に急速に、すなわち階段関数として起こる。換言するならば、典型的には、研磨媒体が移行点７６から半径方向外側に移動するとただちに研磨媒体４６の滞留時間は増加する。しかし、特定の用途のためにさらに低速の移行が望ましいならば、移行点７６の近くの揺動部７４の区分を、回転軸３６から外方向に移動するとともに振幅及び周波数が増加する非常に緩やかなカーブを有するように構成することによって容易に対応することができる。
【００２９】
揺動部７４と交差する半径沿いの所与の場所における研磨媒体４６の滞留時間を増すことにより、ウェーハ３２は、従来技術で公知の溝パターンの場合に通常暴露されるであろうよりも長い期間、研磨媒体４６中の反応体及び反応生成物に暴露される。公知の研磨パッドの溝構造は通常、研磨媒体を揺動経路に沿って流れさせることによって半径方向外側の動きを減速させるのではない。反応生成物が研磨速度に対して及ぼす前述の影響のせいで、反応生成物を生じさせる研磨媒体組成物を使用する場合、研磨されるウェーハの均一な平坦化を達成することは困難になりがちである。
【００３０】
揺動部７４に最適な構造、移行点７６の最良の配置、補足的な非揺動溝と揺動部７４を有する溝７０との任意の組み合わせ及び研磨パッド２０の設計の他の局面を決定する際、設計目標は、ウェーハ３２の平坦さを最大化する研磨媒体４６の滞留時間分布をウェーハトラック６２全体で提供することである。当業者は理解しているように、この設計目標は、研磨媒体４６の化学的性質及びウェーハ３２とのその相互作用の評価、ウェーハに含まれる材料の考察及び分析、パッド２０のコンピュータモデリングならびに先に述べたような異なる設計属性を有するプロトタイプパッドの使用による経験的観察を通じて得ることができる。
【００３１】
次に図１及び４を参照すると、本発明のもう一つの実施態様で、代替溝ネットワーク１６０を有する研磨パッド１２０が提供される。溝ネットワーク１６０は、それぞれが第一の部分１７２、揺動部１７４及び第一の部分１７２が揺動部１７４とつながる移行点１７６を有する複数の溝１７０を含む。溝１７０の第一の部分１７２は、溝の揺動部１７４と流動的に連絡している。
【００３２】
第一の部分１７２は、第一の部分７２とは違い、回転軸３６から半径方向外側には延びていない。その代わりに、第一の部分１７２は、その内端１７３又はその近くから始まることができるカーブした形状を有している。図４に示すように、第一の部分１７２は、内側の円６６の中では回転軸３６を中心にらせん状に巻くことができ、ウェーハトラック６２に入った後もそのカーブした形状を保持する。図４に示す第一の部分１７２のカーブの程度は単なる例であり、第一の部分がとることができる形状を限定することを意図しない。これに関して、第一の部分１７２は、回転軸３６から完全に半径方向の延びからごくわずかに逸してもよいし、いくらかより強いカーブを有してもよいし（たとえばより小さな曲率半径及び／又はより大きな長さを設けることにより）、図４に示すように激しくカーブしていてもよい。さらに、第一の部分１７２は、内端１７３と移行点１７６との間に非カーブ部分を有してもよい。
【００３３】
揺動部１７４は、上記の揺動部７４と同一である。これに関して、揺動部１７４は、まっすぐな形状を有し、回転軸３６に対するその主軸に沿って半径方向外側に延びることもできるし、完全に半径方向の関係を３０°まで逸することもできる。揺動部１７４は、多くの場合、外側の円６４を越えて外に延び、外周縁１６８又はその近くで終端するが、本発明は、外側の円６４の中での揺動部の終端をも包含する。場合によっては、溝１７０の半径方向外側端に周辺部１７８を設けることが望ましいかもしれない。周辺部１７８は、上述した周辺部７８と同一であってもよい。
【００３４】
上記のように、移行点１７６は通常、回転軸３６から半径方向に等間隔であるが、必ずしもそうである必要はない。この構造は、上記の溝７０の移行点７６の相対的配置と同一であり、したがって、本発明は、そのような等間隔からの製造偏差及び溝７０に関して先に述べたような意図的な設計変形を包含する。溝７０と同様に、溝１７０は通常、研磨パッド１６０上に可能な限り高密度に配置されるが、この溝の配置は必須ではない。これに関して、溝ネットワーク１６０が図４に示すよりも溝１７０を高密度に有するということが理解されよう。多くの用途で、図４に示すように、移行点１７６を内側の円６６に比較的近く配置することが望ましい。しかし、移行点１７６の配置は、移行点１７６の様々な配置がウェーハ３２の研磨にどのように影響するのかに関する経験的考察によって強く影響をうけるはずである。
【００３５】
動作中、研磨パッド１２０の溝１７０は、上記の溝７０の場合と実質的に同じように、溝の中を運ばれる研磨媒体４６中の反応生成物の滞留時間を制御する。特に、揺動部１７４は、研磨媒体を揺動経路に沿って流れさせることによって研磨媒体４６の半径方向外側への流れを減速させる。溝７０に関して上記したように、溝１７０の正確な構造は通常、研磨媒体４６の化学的性質、ウェーハ３２の組成及び当業者に公知の他の要因によって影響される。
【００３６】
次に図１及び５を参照すると、本発明のさらに別の実施態様で、代替溝ネットワーク２６０を有する研磨パッド２２０が提供される。溝ネットワーク２６０は、それぞれが、その主軸の全部ではないとしても大部分に沿ってカーブしていることを除き、上記の第一の部分７２に類似している第一の部分２７２を有する複数の溝２７０を含む。各溝２７０はまた、カーブしていることを除き揺動部７４に類似している揺動部２７４を含む。このカーブは、揺動部２７４の主軸の一部又は全部に沿って延びることができる。溝２７０の第一の部分２７２は、溝の揺動部２７４と流動的に連絡し、移行点２７６で第二の部分とつながっている。場合によっては、溝２７０は、上記の周辺部７８と同一であってもよい周辺部２７８を含むことができる。溝７０と同様に、溝２７０は通常、研磨パッド２６０上に可能な限り高密度に配置されるが、本発明は、最大密度未満の溝の配置をも包含する。
【００３７】
動作中、研磨パッド２２０の溝２７０は、上記の溝７０の場合と実質的に同じように、溝の中を運ばれる研磨媒体４６中の反応生成物の滞留時間を制御する。溝７０に関して上述したように、溝２７０の正確な構造は通常、研磨媒体４６の化学的性質、ウェーハ３２の組成及び当業者に公知の他の要因によって影響される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明とともに使用するのに適した二軸研磨機の一部の斜視図である。
【図２】本発明の研磨パッドの一つの実施態様の平面図であり、研磨されるウェーハの輪郭を仮想的に示した図である。
【図３】図２に示すパッドの断面の拡大平面図である。
【図４】本発明の研磨パッドのもう一つの実施態様の平面図であり、研磨されるウェーハの輪郭を仮想的に示した図である。
【図５】本発明の研磨パッドのさらに別の実施態様の平面図であり、研磨されるウェーハの輪郭を仮想的に示した図である。
【図１】
2008500198.tif 000003
【図２】
2008500198.tif 000004
【図３】
2008500198.tif 000005
【図４】
2008500198.tif 000006
【図５】
2008500198.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月27日(2005.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を研磨するための研磨パッドであって、
ａ．研磨媒体を用いてウェーハを研磨するために、回転軸、内側の円と外側の円とによって画定されるウェーハトラック及び複数の溝を有する研磨部を含み、複数の溝それぞれが、
ｉ．回転軸に対して外方向に延びる第一の部分と、
ii．複数の溝の揺動部中の研磨媒体の滞留時間を増加するために、ウェーハトラックの半径方向外側の内側の円と半径方向内側の外側の円との間で間隔を置いた移行位置で第一の部分と連絡している揺動部と
を含む研磨パッド。
【請求項２】
複数の溝の移行位置が回転軸から等間隔である、請求項１記載のパッド。
【請求項３】
第一の部分がカーブした形状を有する、請求項１記載のパッド。
【請求項４】
揺動部が、周波数及び振幅を有する正弦波形状を有し、周波数及び振幅の一方又は両方が、回転軸から外方向に延び、揺動部と交差する半径に沿って計測した場合に変化する、請求項１記載のパッド。
【請求項５】
揺動部が、回転軸に対して半径方向に延びる主軸を有する、請求項１記載のパッド。
【請求項６】
揺動部の少なくとも１区分が、カーブした形状を有する主軸を有する、請求項１記載のパッド。
【請求項７】
請求項１記載の研磨パッドを使用して物品を研磨する方法であって、
ａ．パッドをウェーハの表面と係合させるステップ、
ｂ．パッドのウェーハトラックがウェーハと接触するようにパッドとウェーハとの間の相対的な回転を生じさせるステップ、及び、
パッドと複数の溝の中のウェーハの表面との間で研磨媒体を流し、研磨媒体が、移行点に達するまでは第一の滞留時間を有し、その移行点から滞留時間が階段関数として第二の滞留時間まで増加するような方法で流れさせるステップ
を含み、研磨媒体が、移行点に達したのち、揺動経路に沿って流れる方法。
【請求項８】
第二の滞留時間が第一の滞留時間よりも長い、請求項７記載の方法。
【国際調査報告】
2008500198.tif 000008
2008500198.tif 000009