(57)【要約】      （修正有）【課題】基板にわたる研磨の均一性を、特に、低い圧力、例えば、０．８ｐｓｉ未満、又は０．５ｐｓｉ未満、又は０．３ｐｓｉ未満において改善することができる。その結果、層間剥離を回避するために低圧力研磨を必要とする材料、例えば、低ｋ誘電体材料を、許容均一度で研磨することができる多層研磨パッドを提供する。【解決手段】研磨パッドは、研磨層と、この研磨層に固定されたバッキング層とを有する。研磨層は、研磨表面と、第１厚みと、第１圧縮性と、約４０から８０ショアＤの硬度とを有する。バッキング層は、第１厚みより大きい第２厚みと、第１圧縮性より大きい第２圧縮性とを有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、研磨表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、少なくとも２ミルそれる。【選択図】図３Ａ
0003110199.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
研磨表面、第１厚み、第１圧縮性、及び約４０から８０ショアＤの硬度を有する研磨層であって、厚み非均一性を有している研磨層と、
上記研磨層に固定されたバッキング層であって、上記第１厚みより大きい第２厚み及び上記第１圧縮性より大きい第２圧縮性を有するバッキング層と、
を備え、上記第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、上記研磨表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、上記研磨層の上記厚み非均一性より大きくそれるようなものである研磨パッド。
【請求項２】
上記研磨表面は、０．５ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで少なくとも２ミルそれる、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
上記研磨表面は、０．３ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで少なくとも２ミルそれる、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
上記研磨表面は、約０．１ｐｓｉの印加圧力のもとで少なくとも２ミルそれる、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
上記バッキング層の上記第２圧縮性と第２厚みの積は、０．８ｐｓｉ以下の圧力において少なくとも２ミルである、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
上記バッキング層は２０ショアＡ以下の硬度を有する、請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
上記バッキング層は約９０から１５０ミルの第２厚みを有する、請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項８】
上記研磨層は５０ミル未満の厚みを有する、請求項７に記載の研磨パッド。
【請求項９】
上記研磨表面に形成された複数の溝を更に備えた、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
上記研磨層の下面に形成されたくぼみ、及び該くぼみと整列された上記バッキング層のアパーチャーを更に備えた、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
上記研磨層と上記バッキング層との間に流体不浸透性の層を更に備えた、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
上記研磨層と反対側で上記バッキング層に固定されたメタルシートを更に備えた、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
上記メタルシートを露出させるために上記研磨層及び上記バッキング層を通して形成された複数のホールを更に備えた、請求項９に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
上記研磨層はポリウレタンを含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
上記研磨層は、中空の極微球が埋め込まれた鋳造ポリウレタンより成る、請求項１４に記載の研磨パッド。
【請求項１６】
研磨表面、約４０から８０ショアＤの硬度及び約２５ミル以下の厚みを有する研磨層と、
上記研磨層に固定されたバッキング層であって、上記研磨層より圧縮性が高く且つ約９０から１５０ミルの厚みを有するバッキング層と、
を備えた研磨パッド。
【請求項１７】
上記バッキング層は約９５ミルの厚みを有する、請求項１６に記載の研磨パッド。
【請求項１８】
上記バッキング層は約１２５ミルの厚みを有する、請求項１６に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
上記バッキング層は０．５ｐｓｉにおいて２％以上の圧縮性を有する、請求項１６に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
研磨表面、約４０から８０ショアＤの硬度、第１圧縮性及び第１厚みを有する研磨層と、
上記研磨層に固定されたバッキング層であって、該バッキング層は、上記第１圧縮性より大きな第２圧縮性、及び９０ミル以上の第２厚みを有し、更に、該第２厚みと上記第２圧縮性との積が２ミル以上であると共に、該第２厚みと上記厚みとの比が約４．５から８であるようなバッキング層と、
を備えた研磨パッド。
【請求項２１】
パッド支持体と、
上記研磨パッド支持体に保持された処理パッドであって、該処理パッドは、外面、第１厚み、第１圧縮性、約４０から８０ショアＤの硬度、及び厚み非均一性をもつカバー層と、該カバー層に固定されたバッキング層であって、上記第１厚みより大きな第２厚み及び上記第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有するバッキング層とを有し、上記第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、上記研磨表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、上記カバー層の上記厚み非均一性より大きくそれるようなものである処理パッドと、
上記処理パッドに基板を接触保持するためのキャリアヘッドと、
処理流体の供給源と、
上記パッド支持体及び上記キャリアヘッドの少なくとも一方に接続されて、上記処理パッドと上記基板との間に相対的移動を生じさせるモーターと、
を備えた基板処理装置。
【請求項２２】
上記基板に接触するように配置された電極と、上記処理流体に接触するカソードと、バイアスを形成するために上記電極と上記カソードとの間に結合された電源とを備えた、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
外面、第１厚み、第１圧縮性及び約４０から８０ショアＤの硬度を有するカバー層であって、厚み非均一性を有しているカバー層と、
上記カバー層に固定されたバッキング層であって、上記第１厚みより大きな第２厚み及び上記第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有するバッキング層と、
を備え、上記第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、露出表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、上記カバー層の厚み非均一性より大きくそれるというものである処理パッド。
【請求項２４】
外面、第１厚み、第１圧縮性及び約４０から８０ショアＤの硬度を有するカバー層であって、厚み非均一性を有しているカバー層と、
上記カバー層に固定されたバッキング層であって、上記第１厚みより大きな第２厚み及び上記第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有するバッキング層と、
を備え、上記第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、上記外面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、実質的に平坦な基板から充分にそれて、上記外面が基板表面にわたって上記基板と実質的に均一の接触を保つというものである処理パッド。
【請求項２５】
外面、第１厚み、第１圧縮性及び約４０から８０ショアＤの硬度を有するカバー層であって、厚み非均一性を有しているカバー層と、
上記カバー層に固定されたバッキング層であって、上記第１厚みより大きな第２厚み及び上記第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有するバッキング層と、
を備え、上記第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、上記外面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、充分にそれて、上記研磨層の厚み非均一性を実質的に補償するようなものである処理パッド。
【考案の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
本出願は、２００３年１０月３日に出願された米国仮出願第６０／５０８，３２１号の優先権を主張する。
【０００２】
[背景]
本考案は、化学的機械的研磨中に使用される研磨パッドに関する。
【０００３】
集積回路は、通常、シリコンウェハに導電性、半導電性又は絶縁性の層を順次堆積することにより、基板上に形成される。１つの製造ステップは、平坦でない表面上にフィラー層を堆積し、次いで、その平坦でない表面が露出されるまでフィラー層を平坦化することを含む。例えば、導電性フィラー層を、パターン化された絶縁層上に堆積して、絶縁層のトレンチ又はホールを埋めることができる。次いで、絶縁層の持ち上がったパターンが露出されるまでフィラー層を研磨する。平坦化の後、絶縁層の持ち上がったパターン間に残っている導電層の部分が、基板上の薄膜回路間に導電性経路を与えるビア、プラグ及びラインを形成する。更に、平坦化は、フォトリソグラフィー用に基板表面を平坦化するためにも必要である。
【０００４】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、１つの受け入れられた平坦化方法である。この平坦化方法は、通常、基板をキャリア又は研磨ヘッドに取り付けることを必要とする。基板の露出面が、回転研磨円板又は直進ベルトのような研磨パッドの研磨面に対して配置される。キャリアのヘッドは、制御可能な荷重を基板に与え、基板を研磨パッドに押し付ける。研削粒子を含むことのできる研磨液が研磨パッドの表面に供給され、表面と研磨パッドとの間の相対的な移動で平坦化及び研磨が行なわれる。
【０００５】
従来の研磨パッドは、「標準」パッド及び固定研削パッドを含む。標準パッドは、耐久性粗面をもつポリウレタン研磨層を有し、圧縮性バッキング層を含むこともできる。これに対して、固定研削パッドは、収容媒体に保持された研削粒子を有し、一般的に非圧縮性のバッキング層に支持させることができる。
【０００６】
化学的機械的研磨プロセスの１つの目的は、研磨の均一性である。基板上の異なる領域が異なる割合で研磨された場合、基板のある領域は、材料除去量が多過ぎるか（「過剰研磨」）又は材料除去量が少な過ぎる（「過少研磨」）ことが考えられる。
【０００７】
[概要]
１つの態様において、本考案は、研磨層と、この研磨層に固定されたバッキング層とをもつ研磨パッドに向けられる。研磨層は、研磨表面と、第１厚みと、第１圧縮性と、約４０から８０ショアＤの硬度と、厚み非均一性とを有する。バッキング層は、第１厚みより大きい第２厚みと、第１圧縮性より大きい第２圧縮性とを有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、研磨表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力において、研磨層の厚み非均一性より大きくそれるというものである。
【０００８】
本考案の実施形態は、次の特徴の１つ以上を含むことができる。研磨表面は、０．５ｐｓｉ以下の印加圧力、例えば、０．３ｐｓｉ以下で、例えば、約０．１ｐｓｉのもとで、少なくとも２ミル、それてもよい。バッキング層の第２圧縮性と第２厚みとの積は、０．８ｐｓｉ以下の圧力において少なくとも２ミルでよい。バッキング層は、硬度が２０ショアＡ以下でよい。バッキング層は、第２厚みが８０ミルより大きく、例えば、約９０ミルから１５０ミルでよく、研磨層は、厚みが５０ミルより小さく、例えば、４０ミル以下、又は２５ミル以下でよい。研磨表面には複数の溝が形成されてもよく、研磨層の下面にはくぼみが形成されてもよく、このくぼみと整列してバッキング層にアパーチャーが形成されてもよく、研磨層とバッキング層との間には流体不浸透性の層があってもよく、研磨層とは反対側でバッキング層にメタルシートが固定されてもよく、更に、このメタルシートを露出させるために研磨層及びバッキング層を貫通して複数のホールが形成されてもよい。研磨層は、ポリウレタン、例えば、中空の極微球が埋め込まれた鋳造ポリウレタンを含んでもよい。
【０００９】
別の態様において、本考案は、研磨表面、約４０から８０ショアＤの硬度及び約２５ミル以下の厚みを有する研磨層と、この研磨層に固定されたバッキング層とを含む研磨パッドに向けられる。バッキング層は、研磨層より圧縮性が高く、約９０から１５０ミルの厚みを有する。
【００１０】
本考案の実施形態は、次の特徴の１つ以上を含むことができる。バッキング層は、約９５ミルの厚み又は約１２５ミルの厚みを有してもよい。又、バッキング層は、０．５ｐｓｉにおいて２％以上の圧縮性を有してもよい。
【００１１】
別の態様において、本考案は、研磨表面、約４０から８０ショアＤの硬度、第１圧縮性及び第１厚みを有する研磨層と、この研磨層に固定されたバッキング層とを含む研磨パッドに向けられる。バッキング層は、第１圧縮性より大きな第２圧縮性と、９０ミル以上の第２厚みとを有する。バッキング層は、更に、第２厚みと第２圧縮性との積が２ミル以上であると共に、第２厚みと前記厚みとの比が約４．５から８である。
【００１２】
別の態様において、本考案は、基板を研磨パッドの研磨層の研磨表面と接触状態にもっていくステップと、研磨表面に研磨液を供給するステップと、基板と研磨表面との間に相対的移動を生じさせるステップと、基板に圧力を印加して、１ｐｓｉ以下の印加圧力で研磨パッドに基板を押し付けるステップとを備えた化学的機械的研磨方法に向けられる。研磨層は、第１厚み、第１圧縮性、約４０から８０ショアＤの硬度、及び厚み非均一性を有していて、バッキング層に固定され、このバッキング層は、第１厚みより大きな第２厚み、及び第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、研磨表面が、印加圧力のもとで、研磨層の厚み非均一性より大きくそれるというものである。
【００１３】
本考案の実施形態は、次の特徴の１つ以上を含むことができる。印加圧力は、０．５ｐｓｉ以下で、例えば、０．３ｐｓｉ以下、例えば、約０．１ｐｓｉでよい。
【００１４】
別の形態において、本考案は、基板を処理パッドのカバー層の表面と接触状態にもっていくステップと、表面に電解液を供給するステップと、基板と表面との間に相対的移動を生じさせるステップと、電解液に露出されたカソードと基板との間にバイアスを印加するステップと、基板に圧力を印加して、１ｐｓｉ以下の印加圧力で処理パッドに基板を押し付けるステップとを備えた電気化学的処理方法に向けられる。カバー層は、第１厚み、第１圧縮性、約４０から８０ショアＤの硬度、及び厚み非均一性を有していて、バッキング層に固定され、このバッキング層は、第１厚みより大きな第２厚み、及び第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、研磨表面が、印加圧力のもとで、カバー層の厚み非均一性より大きくそれるというものである。
【００１５】
本考案の実施形態は、次の特徴の１つ以上を含むことができる。バイアスを印加するステップは、研磨パッドを通して延びる電気的コンタクトに基板を接触させることを含んでもよい。研磨パッドは、研磨層とは反対側でバッキング層に固定されたメタルシートと、このメタルシートを露出させるために研磨層及びバッキング層を通して形成された複数のホールとを含んでもよく、バイアスを印加するステップは、電気的コンタクトとメタルシートとの間にバイアスを印加することを含んでもよい。印加圧力は、０．５ｐｓｉ以下で、例えば、０．３ｐｓｉ以下、例えば、約０．１ｐｓｉでよい。
【００１６】
別の態様において、本考案は、パッド支持体と、このパッド支持体に保持された処理パッドと、この処理パッドに基板を接触保持するためのキャリアヘッドと、処理流体の供給源と、パッド支持体及びキャリアヘッドの少なくとも一方に接続されて、処理パッドと基板との間に相対的移動を生じさせるモーターとを備えた基板処理装置に向けられる。処理パッドは、露出表面、第１厚み、第１圧縮性、約４０から８０ショアＤの硬度、及び厚み非均一性をもつカバー層と、このカバー層に固定されたバッキング層とを有する。バッキング層は、第１厚みより大きな第２厚み、及び第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、露出表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、研磨層の厚み非均一性より大きくそれるというものである。
【００１７】
本考案の実施形態は、次の特徴の１つ以上を含むことができる。電極は、基板に接触するように配置されてもよく、カソードは、研磨流体に接触してもよく、更に、電極とカソードとの間に電源が結合されてバイアスを形成してもよい。
【００１８】
別の形態において、本考案は、カバー層と、このカバー層に固定されたバッキング層とをもつ処理パッドに向けられる。カバー層は、外面、第１厚み、第１圧縮性、約４０から８０ショアＤの硬度、及び厚み非均一性を有する。バッキング層は、第１厚みより大きな第２厚み、及び第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、露出表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、カバー層の厚み非均一性より大きくそれるというものである。
【００１９】
別の形態において、本考案は、カバー層と、このカバー層に固定されたバッキング層とをもつ処理パッドに向けられる。カバー層は、外面、第１厚み、第１圧縮性、約４０から８０ショアＤの硬度、及び厚み非均一性を有する。バッキング層は、第１厚みより大きな第２厚み、及び第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、露出表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、実質的に平坦な基板から充分にそれて、外面が基板表面にわたって基板と実質的に均一の接触を保つというものである。
【００２０】
別の形態において、本考案は、カバー層と、このカバー層に固定されたバッキング層とを有する処理パッドに向けられる。カバー層は、外面、第１厚み、第１圧縮性、約４０から８０ショアＤの硬度、及び厚み非均一性を有する。バッキング層は、第１厚みより大きな第２厚み、及び第１圧縮性より大きな第２圧縮性を有する。第１厚み、第１圧縮性、第２厚み及び第２圧縮性は、研磨表面が、１ｐｓｉ以下の印加圧力のもとで、充分にそれて、研磨層の厚み非均一性を実質的に補償するようなものである。
【００２１】
又、上述した種々のいずれの実施形態も、本考案の種々のいずれの態様に適用することもできる。
【００２２】
本考案の潜在的な効果は、次の事柄の１つ以上を含むことができる。基板にわたる研磨の均一性を、特に、低い圧力、例えば、０．８ｐｓｉ未満、又は０．５ｐｓｉ未満、又は０．３ｐｓｉ未満において改善することができる。その結果、層間剥離を回避するために低圧力研磨を必要とする材料、例えば、低ｋ誘電体材料を、許容均一度で研磨することができる。
【００２３】
本考案の１つ以上の実施形態の詳細を添付図面に示して以下に説明する。本考案の他の特徴、目的及び効果は、以下の説明、添付図面及び実用新案登録請求の範囲から明らかとなろう。  種々の図面では、同様の要素が同じ参照記号で示されている。
【００２４】
[詳細な説明]
上述したように、図１Ａを参照すれば、従来の研磨パッド６０は、耐久性粗面の研磨表面６６をもつポリウレタンカバー層６４と、このカバー層とほぼ同じ厚みの圧縮性バッキング層６２とを有することができる。更に、研磨パッドにわたり、カバー層６４の厚みには、例えば、約１−２ミル程度の僅かなばらつきがあってもよい（明瞭化のため、図１Ａでは、ばらつきが著しく誇張されている）。
【００２５】
例えば、ロデル・インクから商業的に入手できる１つの研磨パッドは、中空の極微球が埋設されたポリウレタンで形成されたカバー層（ＩＣ１０００）と、ポリウレタン含浸ポリエステルフェルトで形成されたバッキング層（Ｓｕｂａ  IV）とを有している。カバー層は、厚みが５０又は８０ミルで、硬度がショアＤスケールで５２−６２であり、一方、バッキング層は、厚みが５０ミルで、硬度がショアＡスケールで約６１である。
【００２６】
不都合なことに、従来の研磨パッドは、低い圧力、例えば、１．０ｐｓｉ未満、及び特に、非常に低い圧力、例えば、０．５ｐｓｉ未満では、受け入れられない研磨均一性を招く。特定の理論に限定されずに、標準的研磨パッドの寸法及び物理的特性は、低い研磨圧力では、バッキング層が充分堅牢に保たれて基板１４の下方圧力がカバー層を完全に「平らに広げる」に充分でないというものである。その結果、図１Ｂに示すように、カバー層６４の厚みのばらつきで、カバー層６４の厚い部分６６のみにおいて基板へ圧力が伝達されることになり、従って、研磨の割合に非均一性を引き起こす。
【００２７】
これらの従来の研磨パッドとは対照的に、本考案の研磨パッドの実施形態は、より薄いカバー層と、より厚く且つより圧縮性の高いバッキング層とを有する。この場合も、特定の理論に限定されずに、カバー層は、厚み減少のためにそり易くなる。同様に、バッキング層の厚み及び圧縮性増加のために、カバー層がそり易くなる。その結果、研磨圧力が非常に低くても、カバー層を平らに広げて、カバー層の厚みのばらつきが研磨均一性に悪影響を及ぼさないようにすることができる。
【００２８】
図２を参照すれば、ＣＭＰ装置の研磨ステーション１０において１つ以上の基板１４を研磨することができる。適当な研磨装置の説明は、参考として全開示をここに援用する米国特許第５，７３８，５７４号に見ることができる。
【００２９】
研磨ステーション１０は、回転可能なプラテン１６を備え、その上に、研磨パッド１８が配置される。以下に述べるように、研磨パッド１８は、柔軟なバッキン層２０と、実質的に均一の組成をもつ堅固な耐久性外側層２２とをもつ２層研磨パッドである。耐久性のある外側カバー層２２は、研磨表面２４を与える。又、研磨ステーションは、基板を効果的に研磨するように研磨パッドの表面の状態を維持するためのパッドコンディショナー装置も含むことができる。
【００３０】
研磨ステップの間に、研磨流体３０、例えば、スラリーを、スラリー供給ポート又は複合スラリー／洗浄アーム３２により研磨パッド１８の表面に供給することができる。スラリー３０は、研削粒子、ｐＨ調整剤又は化学的活性成分を含むことができる。
【００３１】
基板１４は、キャリアヘッド３４により研磨パッド１８に対して保持される。キャリアヘッド３４は、カルーセルのような支持構造体から懸架されると共に、キャリアドライブシャフト３６によりキャリアヘッド回転モーターに接続されて、キャリアヘッドが軸３８の周りで回転できるようにする。
【００３２】
図３Ａを参照すれば、研磨パッド１８のカバー層２２は、研磨プロセスにおいて不活性な比較的耐久性のある堅固な研磨材料、例えば、鋳造ポリウレタンである。例えば、カバー層２２は、ショアＤスケールで約４０から８０、例えば、５０から６５の硬度をもつことができる。カバー層２２の研磨表面２４は、粗面テクスチャーをもつことができ、例えば、中空の極微球をポリウレタンに埋め込んで、カバー層を鋳造ポリウレタンブロックからスカイビングしたときに、露出面の極微球が破裂して、へこみのある粗面テクスチャーを与えることができる。
【００３３】
カバー層２２は、薄いものであり、例えば、５０ミル未満で、例えば、４０ミル以下、又は２５ミル以下、又は２０ミル以下、又は１５ミル以下である。一般に、カバー層２２は、製造できることを条件として、できるだけ薄くされる。しかしながら、コンディショニングプロセスは、カバー層を磨耗させる傾向がある。それ故、有効寿命、例えば、３０００回の研磨及びコンディショニングサイクルをもつ研磨パッドとなるように、カバー層の厚みを選択することができる。例えば、カバー層は、５から１０ミルの厚みをもつことができる。約５から２０ミルの間の厚みが適切であろう。パッドを横切る厚み非均一性は、約１−３ミルであるが、より大きな非均一性も考えられる（これらの非均一性は、パッド製造プロセスにより生じる研磨パッドを横切る厚みの全体的な変化を指すもので、溝、孔又は粗面のような小さなスケール（例えば、１００ミル未満）での個別の厚み変動ではない）。
【００３４】
任意であるが、研磨表面２４の少なくとも一部分は、スラリーを搬送するために形成された複数の溝２６を含むことができる。これらの溝は、同心円、直線、クロスハッチ、螺旋等、ほぼいかなるパターンでもよい。溝２６は、カバー層２２の厚みの約２０−８０％、例えば、２５％にわたって延びることができる。例えば、厚みが２０ミルのカバー層２２を有する研磨パッドでは、溝２６は、約５ミルの深さＤ１を有することができる。
【００３５】
バッキング層２０は、カバー層２２より柔軟性で且つ圧縮性が高い圧縮性材料である。例えば、バッキング層は、ポリウレタン又はボイドを伴うポリシリコンのような閉セル発泡材でよく、圧力のもとでセルがつぶれ、バッキング層が圧縮する。バッキング層２０の材料は、基板からの圧力のもとで横方向に変位することが許される。バッキング層２０は、ショアＡスケールで２０以下の硬度、例えば、１２以下又は５以下を有することができる。
【００３６】
上述したように、バッキング層２０は、カバー層２２より圧縮性が高くなければならない。圧縮性は、所与の圧力におけるパーセント厚み変化として測定されてもよい。例えば、約０．５ｐｓｉの圧力のもとで、バッキング層２０は、約３％の圧縮を受けることができる。バッキング層に適した材料は、コネチカット州ロガーのロガーズ・コーポレーションからのＰＯＲＯＮ  ４７０１−３０である（ＰＯＲＯＮは、ロガーズ・コーポレーションの商標である）。
【００３７】
更に、バッキング層２０は、厚みがあり、例えば、９０ミル以上である。例えば、バッキング層は、約９５から５００ミル厚み、例えば、９５から２００ミル、又は９５から１５０ミル、或いは９５から１２５ミルでよい。特に、バッキング層２０は、カバー層２２の約２から１５倍の厚み、例えば、４．５から８倍の厚みでよい（特に、２０ミル厚みのカバー層に対して）。
【００３８】
一般に、バッキング層２０の厚みは、バッキング層２０の圧縮性と、カバー層２２の堅牢性が与えられると、カバー層が、非常に低い圧力、例えば、０．５ｐｓｉ以下の圧力において、カバー層の厚みの非均一性に少なくとも等しい量、例えば、約２ミル、それることを保証するように選択される（図３Ａには非均一性は示されていない）。例えば、１００ミル厚みのバッキング層は、０．５ｐｓｉにおいて少なくとも２％の圧縮性をもたねばならず、一方、２００ミル厚みのバッキング層は、０．５ｐｓｉにおいて少なくとも１％の圧縮性をもたねばならない。
【００３９】
更に、バッキング層は、当該運転圧力、例えば、１ｐｓｉ以下において、研磨パッドを研磨パッドの最大圧縮性より低い状態にするに充分なほど圧縮し得るものでなければならない。バッキング層は、１０％又は２０％より大きな最大圧縮性をもつことができる。一実施形態において、バッキング層は、３から８ｐｓｉの圧力において２５％の圧縮性をもつことができ、その最大圧縮性は、もっと高い。
【００４０】
簡単に述べると、１ｐｓｉ以下の圧力において（及びおそらく、０．８ｐｓｉ以下、又は０．５ｐｓｉ以下、或いは０．３ｐｓｉ以下において）、バッキング層は、圧縮性と厚みの積（Ｃ・Ｄ）をカバー層の厚みの非均一性より大きくすることができる。例えば、０．８ｐｓｉ以下の圧力では（及びおそらく０．５ｐｓｉ以下では）、バッキング層は、圧縮性と厚みの積（Ｃ・Ｄ）を２ミル以上（及びおそらく３ミル以上）とすることができる。
【００４１】
静水圧モジュラスＫは、印加圧力（Ｐ）を容積歪（ΔＶ／Ｖ）で除算したものとして測定されてもよく、即ちＫ＝ＰＶ／ΔＶとなる。バッキング層が純粋な圧縮を受ける（即ち、材料が印加圧力のもとで横方向に変位しない）と仮定すると、静水圧モジュラスＫは、印加圧力を圧縮で除算したもの（ΔＤ／Ｄ）に等しくなる。従って、バッキング層が０．５ｐｓｉにおいて少なくとも２％の純粋な圧縮を受けると仮定すると、バッキング層は、圧縮性モジュラスＫが２５以下となる。一方、もっと低い圧力、例えば、０．１ｐｓｉの圧力を使用すべき場合には、バッキング層２０は、圧縮性モジュラスが５以下でなければならない。バッキング層は、０．１から１．０ｐｓｉの範囲の印加圧力のｐｓｉ当たり５０ｐｓｉ以下の圧縮性モジュラスＫを有してもよい。もちろん、バッキング層の材料が圧縮状態のもとで横方向変位を受ける場合には、容積歪が圧縮よりも若干少なく、従って、静水圧モジュラスが若干高くなることがある。
【００４２】
図３Ｂを参照すれば、特定の理論に限定されずに、この構成は、０．５ｐｓｉ以下の圧力のような低い圧力、例えば、０．３ｐｓｉ以下、例えば、０．１ｐｓｉにおいて、基板からの下方の力でカバー層を「平らに広げる」ことができ、従って、研磨層の厚み非均一性を実質的に補償することができる。例えば、図示されたように、カバー層２２の厚みのばらつきは、バッキン層２０の圧縮により吸収され（明瞭化のために、図３Ａでは、ばらつきが大きく誇張されている）、従って、研磨表面は、基板表面にわたって実質的に平らな基板と実質的に均一に接触したままとなる。その結果、研磨パッドにより基板に均一な圧力を印加することができ、これにより、低圧力研磨中に研磨の均一性を改善することができる。その結果、層間剥離を回避するために低圧研磨を必要とする材料、例えば、低ｋの誘電体材料を、受け入れられる均一度で研磨することができる。
【００４３】
一実施形態において、カバー層２２は、例えば、成形プロセスにより、カバー層の上面に溝を予め形成して、製造することができる。成形プロセス、例えば、射出成形又は圧縮成形では、溝の凹所を形成するくぼみを有する型の中でパッド材料が硬化し又は固化する。或いは又、カバー層２２は、更に別の従来の技術、例えば、鋳造ブロックからパッド材料の薄いシートをスカイビングすることにより製造できる。次いで、カバー層の上面を加工又はミリングすることにより溝を形成することができる。
【００４４】
バッキング層２０及びカバー層２２が製造されると、それらは、例えば、感圧接着剤のような薄い接着剤層２８で固定される。
【００４５】
図４を参照すれば、別の実施形態において、カバー層２２の下面７２に１つ以上のくぼみ７０を形成して、薄い区分７４を設けることができる。これらのくぼみ７０は、カバー層２２の厚みの２０から８０％、例えば、５０％にわたって延びることができる。例えば、厚みが２０ミルのカバー層２２を有する研磨パッドでは、くぼみ７０は、厚みが約１０ミルの薄い区分７４を残して、約１０ミルの深さをもつことができる。更に、バッキング層２０に１つ以上のアパーチャー７６を形成して、センサ素子がバッキング層２０を経てカバー層２２へ部分的に延びることができるようにする。
【００４６】
この実施形態では、カバー層２２の薄い区分７４にわたって溝２６が延びない。従って、研磨パッドの研磨表面２４は、溝をもつ部分と、もたない部分とを含み、更に、溝をもたない部分の１つにくぼみが配置される。溝２６は、くぼみ７０の内面で画成された平面へ又はそれを越えて延びるに充分な深さである。
【００４７】
図５を参照すれば、別の実施形態において、マイラーのような流体不浸透性の耐亀裂材料の薄いシート８０がバッキング層２０とカバー層２２との間に配置される。このシート８０は、接着層２８によりカバー層２２に固定されてもよいし、又はカバー層２２をシート８０に直接堆積することもできる。シート８０は、薄い接着層８８によりバッキング層２０に固定されてもよい。シート８０は、透明材料であり、カバー層２２及びバッキング層２０の整列された部分８２及び８４を各々除去して、研磨パッドを通る光学ポートを設けることができる。
【００４８】
或いは又、透明シートを使用せずに研磨パッドにウインドウが形成される。例えば、カバー層２２に内実の透明部分を形成することができ、この内実の透明部分に整列されたアパーチャーをバッキング層２０に形成することができる。この透明部分は、カバー層２２にアパーチャーをカットし、次いで、透明なプラグを接着剤で固定することにより形成できる。或いは又、液体パッド材料に透明材料のインサートを入れ、液体パッド材料を硬化して、その固体化されたパッドのブロックにインサートが一体成形されるようにし、次いで、ブロックからカバー層をスカイビングすることにより、透明部分を形成することができる。
【００４９】
図６を参照すれば、別の実施形態において、薄いメタル層９０、例えば、ステンレススチールのような導電性材料、例えば、ＳＳＴ４１０が、例えば、接着層９８でバッキング層２２の下面に固定される。メタル層９０は、磁性であってもよい。複数の孔９４がカバー層２２及びバッキング層２０の両方を通して延び、メタル層の上面９２を露出させる。更に、１つ以上のホール９６が、カバー層２２、バッキング層２０及びメタル層９０を通して延びる。
【００５０】
図３から６の種々の研磨パッドは、化学的機械的研磨に加えて、電気化学的処理、例えば、電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）又は同様の電気化学的堆積及び研磨に使用されてもよい。
【００５１】
電気化学的機械的研磨においては、銅のような導電性材料が電気化学的分解により基板表面から除去されると同時に、基板表面が研磨される。基板表面は、電解液（研磨流体としても作用する）に入れられ、基板と、電解液に接触するカソードとの間にバイアスが印加される。ＥＣＭＰは、低い又は非常に低い圧力、例えば、１ｐｓｉ未満、例えば、０．８ｐｓｉ以下、又は０．５ｐｓｉ以下、又は０．３ｐｓｉ以下で実行することもできる。
【００５２】
例えば、図６を参照すれば、メタルシート９０は、カソードとして働くように第１電極に接続することができ（ホール９４は、メタルシート９０への電解液のアクセスを与える）、更に、第２電極は、アパーチャー９６を通して基板に接触するように延びることができ、基板がアノードとして働く。
【００５３】
電気化学的堆積においては、バイアス電圧が逆転されて、基板表面がカソードとなり、電解液に接触する電極がアノードとなり、導電性材料が基板に電気的堆積される。基板が低圧力において移動する処理パッドに接触する間にこれが実行される場合には、材料が誘電体層のトレンチに堆積されるのが好ましい。
【００５４】
本考案の多数の実施形態を以上に説明した。しかしながら、本考案の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得ることが理解されよう。
【００５５】
例えば、研磨パッド又はキャリアヘッドのいずれか又は両方を移動して、研磨表面と基板との間に相対的移動を生じさせることができる。研磨パッドは、プラテンに固定された円形（又は他の形状の）パッド、供給ローラーと巻き取りローラーとの間に延びるテープ、又は連続ベルトでよい。研磨パッドは、これをプラテンに固定し、研磨作業と研磨作業との間にプラテン上で増分的に前進させるか又は研磨中にプラテン上で連続的に駆動することができる。パッドは、研磨中にプラテンに固定することもできるし、又は研磨中にプラテンと研磨パッドとの間に流体ベアリングを設けることもできる。研磨パッドの下面に接着層を付着してパッドをプラテンに固定し、接着層を除去可能なライナーでカバーすることもできる。更に、垂直配置の用語を使用したが、研磨表面及び基板は、垂直方向に上下反転して保持することもできるし、又は他の何らかの方向に保持することもできる。
【００５６】
従って、他の実施形態も実用新案登録請求の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】従来の研磨パッドを示す概略断面側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの研磨パッドに接触する基板を示す概略断面側面図である。
【図２】化学的機械的研磨ステーションの概略部分断面側面図である。
【図３Ａ】図２の研磨パッドを示す概略断面側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの研磨パッドに接触する基板を示す概略断面側面図である。
【図４】研磨パッドの別の実施形態を示す概略断面側面図である。
【図５】研磨パッドの別の実施形態を示す概略断面側面図である。
【図６】研磨パッドの別の実施形態を示す概略断面側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０・・・研磨ステーション、１４・・・基板、１６・・・回転可能なプラテン、１８・・・研磨パッド、２０・・・バッキング層、２２・・・カバー層、２４・・・研磨表面、２６・・・グループ、２８・・・接着層、３０・・・研磨流体、３２・・・スラリー／洗浄アーム、３４・・・キャリアヘッド、３６・・・キャリアドライブシャフト、７０・・・くぼみ、７２・・・下面、７４・・・薄い区分、７６・・・アパーチャー、８０・・・薄いシート、８２、８４・・・整列した部分、８８・・・接着層、９０・・・メタル層、９４・・・孔、９６・・・ホール
【図１Ａ】
0003110199.tif 000003
【図１Ｂ】
0003110199.tif 000004
【図２】
0003110199.tif 000005
【図３Ａ】
0003110199.tif 000006
【図３Ｂ】
0003110199.tif 000007
【図４】
0003110199.tif 000008
【図５】
0003110199.tif 000009
【図６】
0003110199.tif 000010