(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的機械研磨システムにおいて基板を研磨するための研磨パッドであって：
第１幅及び第１ピッチとを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区域と；
前記第１研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチとを持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と；
前記第２研磨区域を包囲し、第３幅及び第３ピッチとを持つ第３の複数の実質的に円形同心の溝を有する第３研磨区域と；を備え、
前記第１幅は実質的に前記第２幅と同一であり、前記第１ピッチは前記第２ピッチより小さく、
前記第３研磨区域は、前記研磨パッドの最外区域であり、前記第３幅及び前記第３ピッチはそれぞれ実質的に前記第１幅及び前記第１ピッチと同一である；研磨パッド。
【請求項２】
化学的機械研磨システムにおいて基板を研磨するための研磨パッドであって：第１幅及び第１ピッチとを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区域と；前記第１研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチとを持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と；を備え、前記第１幅は前記第２幅より大きく、または前記第１ピッチは前記第２ピッチより小さく、更に、前記第２研磨区域を包囲し、第３幅及び第３ピッチとを持つ第３の複数の実質的に円形同心の溝を有する第３研磨区域；を備え、前記第３のピッチと幅とは、それぞれ前記第１のピッチと幅とに実質的に等しい；研磨パッド。
【請求項３】
前記第１ピッチは、前記第２ピッチより小さい、請求項２の研磨パッド。
【請求項４】
前記第１幅は、前記第２幅と実質的に等しい、請求項３の研磨パッド。
【請求項５】
前記第１幅は、前記第２幅より大きい、請求項２の研磨パッド。
【請求項６】
前記第１ピッチは、前記第２ピッチと実質的に等しい、請求項５の研磨パッド。
【請求項７】
第１の複数の隔壁が前記第１の複数の溝を分離し、第２の複数の隔壁が前記第２の複数の溝を分離し、さらに、第３の複数の隔壁が前記第３の複数の溝を分離し、前記第１区域の表面積に対する前記第１の複数の隔壁の表面積の第１比率は、約０．５から０．７５の範囲にあり、前記第２区域の表面積に対する前記第２の複数の隔壁の表面積の第２比率は約０．７５から０．９５の範囲にあり、そして前記第３区域の表面積に対する前記第３の複数の隔壁の表面積の第３比率は、約０．５から０．７５の範囲にある、請求項２の研磨パッド。
【請求項８】
前記第１と第３比率は約０．６９であり、前記第２比率は約０．８３である、請求項７の研磨パッド。
【請求項９】
化学的機械研磨システムにおいて基板を研磨するための研磨パッドであって：
第１の複数の円形同心の溝を有する第１研磨区域と；
前記１研磨区域を取り囲むか、前記第１研磨区域によって取り囲まれる第２研磨区域であって、第２の複数の円形同心の溝、および前記第２の複数の円形同心の溝に散在されて前記第１研磨区域に対する前記第２研磨区域の研磨速度を低下させる複数の穴を有する第２研磨区域と；を備える研磨パッド。
【請求項１０】
更に、第３の複数の円形の溝を有する第３研磨区域を備える、請求項９の研磨パッド。
【請求項１１】
更に、溝無しまたは穴無しで形成される第４研磨区域を備える、請求項９の研磨パッド。
【請求項１２】
前記第３研磨区域は前記第４研磨区域を包囲し、前記第２研磨区域は前記第３研磨区域を包囲し、前記第１研磨区域は前記第２研磨区域を包囲する、請求項の１１の研磨パッド。
【請求項１３】
化学的機械研磨システムにおいて基板を研磨するための研磨パッドであって：
第１幅及び第１ピッチとを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区域と；
前記第１研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチとを持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と；
前記第２研磨区域を包囲し、第３幅及び第３ピッチとを持つ第３の複数の実質的に円形同心の溝を有する第３研磨区域と；を備え、
前記第３研磨区域は、前記研磨パッドの最外区域であり、前記第３幅及び前記第３ピッチはそれぞれ実質的に前記第１幅及び前記第１ピッチと同一であり、前記第１幅の前記第２幅に対する比率は略２：１から２０：１の範囲にある；研磨パッド。
【請求項１４】
前記第１幅の前記第２幅に対する比率は略６：１である、請求項１３の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願のクロスリファレンス
本出願は、１９９７年５月１５日出願の米国特許出願第０８／８５６，９４８号の一部継続出願である、１９９８年１月６日出願の米国特許出願第０９／００３，３１５号の一部継続出願であり、それらの開示全体を引用して本明細書に組込む。
【０００２】
背景
本発明は、一般に、基板の化学的機械研磨に関し、より詳細には、化学的機械研磨装置のための溝付きパターンを有する研磨パッドに関する。
【０００３】
集積回路は、普通には、基板、特にシリコンウェーハ上への、導電性、半導体性、または絶縁性の層の順次堆積により形成される。各層が堆積された後に、各層はエッチングされ回路フィーチャを生成する。一連の層が順次堆積されてエッチングされるにつれて、基板の外側、つまり最上部の表面、すなわち、基板の露出面は、次第に平面でなくなる。この非平面の外側表面は、集積回路メーカーに問題を提起する。従って、平坦な表面を提供するよう基板表面を周期的に平面化するニーズがある。
【０００４】
化学的機械研磨（ＣＭＰ）は、容認された平面化方法の一つである。この方法は、普通には、基板がキャリアヘッドすなわち研磨ヘッド上に搭載される必要がある。次に、基板の露出面が回転する研磨パッドに対して載置される。キャリアヘッドは、基板上へ研磨パッドに対して押付ける制御可能な荷重、すなわち圧力を供給する。加えて、キャリアヘッドは、基板と研磨面との間に追加の運動を提供するよう回転できる。
【０００５】
研磨剤と少なくとも一つの化学反応性薬剤を含む研磨スラリが、パッドと基板との間の界面で研磨性化学溶液を提供するよう研磨パッドへ供給できる。ＣＭＰは、かなり複雑なプロセスであり、単純な湿式サンド研磨とは異なる。ＣＭＰプロセスでは、スラリ中の反応性薬剤が基板の外側表面と反応して、反応性サイトを形成する。研磨パッドおよび研磨砥粒の、基板上の反応性サイトとの相互作用が、基板の研磨を結果として生じる。
【０００６】
効果的なＣＭＰプロセスは、高研磨速度を提供するだけでなく、仕上度（微視的な粗さの無さ）と平坦度（巨視的なトポグラフィ (large-scale topography)の無さ）のある基板表面も提供する。研磨速度、仕上度、および平坦度は、パッドとスラリの組合せ、基板とパッド間の相対速度、およびパッドに対して基板を押付ける力により決定される。研磨速度は、層を研磨することに要する時間を設定する。不適切な平坦度と仕上度は欠陥基板を生成することができるので、研磨パッドとスラリの組合せの選定は、通例、必要とされる仕上度と平坦度により指図される。これらの条件が決定されると、必要とされる仕上度と平坦度を達成するのに要する研磨時間が、ＣＭＰ装置の最大スループットとスラリ消費量とを設定する。
【０００７】
ＣＭＰで再々生ずる問題は、基板表面にわたる研磨速度の不均等性である。この不均等性の原因の一つは、いわゆる「エッジ効果 (edge-effect)」、すなわち、基板端部が基板中心部と異なるレートで研磨される傾向である。不均等性の別の原因は、「中心部スロー効果 (center slow effect)」と称され、それは、ウェーハ中心部の研磨不足となる傾向である。これら不均等な研磨結果は、基板の全体の平坦度と、集積回路製造に適する基板の面積とを減らし、プロセス歩留まり低下させる。
【０００８】
別の問題は、スラリ分配に関する。上記で指摘したように、ＣＭＰプロセスはかなり複雑であり、所望の研磨結果を得るために、研磨パッド、研磨砥粒、および反応性薬剤と基板との相互作用を必要とする。従がって、研磨パッド表面にわたる効果的でない／不充分なスラリ分配は最適でない、すなわち不満足な研磨結果を提供する。以前から使用されてきている研磨パッドは、パッドのあちこちに穴を含んでいる。これらの穴 (perforation) は、自らが充填されたとき、研磨パッドが圧縮される際にスラリをそのそれぞれの局所区域 (local region) に分配する。このスラリ分配方法は、各穴が実際上独立して作動するので、限定された有効性を有する。従って、穴は少な過ぎるスラリを含むものがある一方で、穴は多すぎるスラリを含むものもある。更に、研磨パッド上に穴だけが使用されているで、過剰のスラリを最も必要とするところへ直に運ぶ経路がない。
【０００９】
別の問題は、研磨パッドの「グレイジング (glazing)」である。グレイジングは、基板がパッドに対して押付けられる区域で、研磨パッドが加熱され、圧縮される場合に発生する。研磨パッドのピークが押しつぶされ、凹みが充填される。その場合、研磨パッドの表面は、より平滑になり、研磨性が低下し、従って、研磨時間を増大させる。それ故、研磨パッド表面は、高スループットを維持するために、研磨性の状態、つまり「コンディショニングされた (conditioned)状態」へ周期的に戻されなくてはならない。
【００１０】
加えて、コンディショニング処理中に、パッドをコンディショニングすることにより生成された廃棄材料が、パッド内の穴を充填するか、詰まらせるかもしれない。そのような廃棄材料で詰まった穴は、スラリを効果的に保持できず、それによって、研磨プロセスの有効性を低下させる。
【００１１】
充填されるか、または詰まったパッド穴に関連する追加の問題は、研磨が完了した後の、基板からの研磨パッドの離脱に関する。研磨プロセスは、パッドと基板との間に高度の表面応力を生じる。穴は、パッドと基板との間の接触面積を減らすことにより表面応力を低減する。しかし、穴が廃棄材料で充填されるか詰まる場合、表面応力を増大させ、パッドと基板を離脱させることを困難にさせる。その場合、基板は、離脱プロセス中に損傷を受ける可能性が高い。
【００１２】
ＣＭＰにおけるまた別の問題は、「平面化効果 (planarizing effect)」と呼ばれている。理想的には、研磨パッドは、基板のトポグラフィでのピークだけを研磨する。一定の研磨時間の後に、これらのピークの領域は、最終的に谷と同じ高さになり、実質的に平面である表面を結果として生じる。しかし、基板が「平面化効果」を受ける場合、ピークと谷が同時に研磨されるであろう。「平面化効果」は、点荷重に応答する研磨パッドの圧縮可能な性質に起因する。詳細には、研磨パッドが過剰に可撓性である場合、パッドは変形して、基板表面でのピークと谷の両方を含む、基板の広い表面領域に接触する。
【００１３】
別の問題は、特に、基板の酸化物層がコロイド状スラリで研磨される場合、基板の最外同心円区域の過剰研磨 (over-polishing) である。換言すれば、基板の最外区域は速い研磨（つまり、端部急速研磨 (edge-fast polish)）を受け、中心部区域は比較的遅い研磨（つまり、中心部スロー研磨 (center-slow polish)）を受け、最外同心円区域に研磨リング (polishing ring) を結果として生じる。
【００１４】
別の問題は、堆積された膜層が不均等な場合である。詳細には、（銅等の）金属膜が基板上に堆積される場合、膜厚は、基板の最外同心円端部領域でより薄いであろう。そのために、銅膜層等の膜層の不均等な膜厚を補正するために、基板の最外端部領域を基板の中心部領域より遅いレートで研磨するニーズが存在する。
【００１５】
従がって、これら問題の幾つかまたは全てを改善するＣＭＰ装置を提供することが有益であろう。
【００１６】
概要
一態様では、本発明は、化学的機械研磨システムにおいて基板を研磨するための研磨パッドに向けられる。研磨パッドは、第１幅及び第１ピッチを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区域と、第１研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチを持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と、を有する。第２研磨区域は、研磨パッドの最外区域である。第２幅は第１幅より大きい。
【００１７】
本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上を含むことができる。第２ピッチは、第１ピッチより小さいか、または実質的に等しくできる。第１の複数の隔壁が第１の複数の溝を分離でき、第２の複数の隔壁が第２の複数の溝を分離できる。第１研磨区域の表面積に対する第１の複数の隔壁の表面積の比率は、第２研磨区域の表面積に対する第２の複数の隔壁の表面積の比率より大きくできる。
【００１８】
別の態様では、本発明は、化学的機械研磨システムにおける基板を研磨するための研磨パッドに向けられる。研磨パッドは、第１幅及び第１ピッチを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区域と、第１研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチを持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と、を有する。第２研磨区域は、研磨パッドの最外区域である。第２ピッチは第１ピッチより小さい。
【００１９】
本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上を含むことができる。第２幅は、第１幅より大きいか、または実質的に等しくできる。第１の複数の隔壁が第１の複数の溝を分離でき、第２の複数の隔壁が第２の複数の溝を分離できる。第１研磨区域の表面積に対する第１の複数の隔壁の表面積の比率は、第２研磨区域の表面積に対する第２の複数の隔壁の表面積の比率より大きくできる。
【００２０】
別の態様では、本発明は、化学的機械研磨システムにおいて基板を研磨するための研磨パッドに向けられる。研磨パッドは、第１幅及び第１ピッチを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区域と、第２研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチを持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と、第２研磨区域を包囲し、第３幅及び第３ピッチを持つ第３の複数の実質的に円形同心の溝を有する第３研磨区域と、を有する。第１幅は第２幅より大きく、または第１ピッチは第２ピッチより小さく、そして第３ピッチと幅とは、それぞれ第１ピッチと幅とに実質的に等しい。
【００２１】
本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上を含むことができる。第１ピッチは、第２ピッチより小さくできる。第１の複数の隔壁が第１の複数の溝を分離でき、第２の複数の隔壁が第２の複数の溝を分離でき、および第３の複数の隔壁が第３の複数の溝を分離できる。第１区域の表面積に対する第１の複数の隔壁の表面積の第１比率は、約０．５から０．７５の範囲にあることができ、第２区域の表面積に対する第２の複数の隔壁の表面積の第２比率は、約０．７５から０．９５の範囲にあることができ、第３区域の表面積に対する第３の複数の隔壁の表面積の第３比率は、約０．５から０．７５の範囲にあることができる。第１と第３の比率は、約０．６９でよく、第２比率は約０．８３でよい。第１、第２、と第３、の複数の溝は、各々、約０．０２から０．０３インチの範囲での深さを持つことができる。第１幅の第２幅に対する比率は、約２：１から２０：１の範囲に、例えば、６：１でよい。
【００２２】
別の態様では、本発明は、化学的機械研磨システムにおける基板を研磨するための研磨パッドに向けられる。研磨パッドは、第１の複数の円形の溝を有する第１研磨区域と、第２の複数の円形の溝、および第２の複数の円形の溝に散在する複数の穴を有する第２研磨区域と、を有する。
【００２３】
本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上を含むことができる。第１研磨区域は、第２研磨区域を包囲し、または第２研磨区域により包囲される。第３研磨区域は第３の複数の円形の溝を有し、第４の研磨区域は、溝または穴無しで形成できる。第３研磨区域は、第４研磨区域を包囲でき、第２研磨区域は、第３研磨区域を包囲できる。
【００２４】
別の態様では、本発明は、化学的機械研磨システムにおける基板を研磨するための研磨パッドに向けられる。研磨パッドは、溝の無い第１研磨区域と、第２研磨区域を包囲し、複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と、第２研磨区域を包囲し、溝の無い第３研磨区域と、を有する。
【００２５】
別の態様では、本発明は、研磨の方法に向けられる。方法では、溝を欠如する第１研磨区域と、第２研磨区域を包囲し、複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と、第２研磨区域を包囲し溝を欠如する第３研磨区域と、を含む研磨パッドに対して、基板が位置決めされる。基板の内側端部が第１研磨区域の上に位置し、基板の中心部分が第２研磨区域の上に位置し、および基板の外側端部が第３研磨区域の上に位置する。研磨パッドは回転される。
【００２６】
本発明は、ＣＭＰ装置により研磨される基板上の研磨リングを、好都合なことに、排除する、すなわち実質的に克服する。本発明は、その上、基板の内側区域を外側区域より速いレートで好都合なことに研磨して、外側区域に比較的より薄い層を有する基板を平面化する。なお更に、本発明は、研磨パッド上に溝と穴とを好都合なことに組合せて、研磨速度を減衰させ、研磨リングの発生を排除する、すなわち実質的に克服する。他の特長および利点は、図面と特許請求の範囲とを含む、以下の説明から明らかであろう。
【００２７】
詳細な説明
図１を参照すると、一つ以上の基板１０が、ケミカルメカニカル研磨装置２０により研磨される。研磨装置２０の完全な説明は、本発明の譲受人へ譲渡された、Ilya Perlov 他 による１９９５年１０月２７日出願の米国特許出願第０８／５４９，３３６号で、発明の名称「化学的機械研磨用の半径方向に振動するカラセル処理システム(RADIALLY OSCILLATING CAROUSEL PROCESSING SYSTEM FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING)」に見られ、その開示全体を引用して本明細書に組込む。
【００２８】
研磨装置２０は、その上に搭載されたテーブル上部２３と取外し可能な外側カバー（図示せず）とを含む、下部機械基部２２を含む。テーブル上部２３は、一連の研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、搬送ステーション２７とを支持する。搬送ステーション２７は、３つの研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５ｃのある略方形の配置を形成する。搬送ステーション２７は、個々の基板１０を充填装置（図示せず）から受取ること、基板を洗浄すること、基板をキャリアヘッドへ充填すること（下に説明する）、基板をキャリアヘッドから受取ること、基板を再度洗浄すること、および、基板を充填装置へ戻し搬送すること、を含む、多数の機能を果たす。
【００２９】
各研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、研磨パッド１００がその上に載置される回転可能なプラテン３０を含む。基板１０が「８インチ」（２００ミリメートル）または「１２インチ」（３００ミリメートル）直径のディスクである場合、プラテン３０と研磨パッド１００は、直径で約２０インチになろう。プラテン３０は、プラテン駆動モータ（図示せず）へ結合された回転可能なアルミニウムまたはステンレス鋼の板でよい。大抵の研磨プロセスのために、プラテン駆動モータはプラテン３０を毎分３０から２００回転で回転させるが、より低いまたはより高い回転速度も使用できる。
【００３０】
各研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、更に、関連するパッドコンディショナ装置４０を含むことができる。各パッドコンディショナ装置４０は、独立して回転するコンディショナヘッド４４を保持する回転可能なアーム４２と、関連する洗浄鉢 (washing basin) ４６とを有する。コンディショナ装置４０は、回転している間に押付けられるいずれの基板も効果的に研磨するであろうように、研磨パッド１００の状態を維持する。
【００３１】
反応性薬剤（例えば、酸化物研磨用の脱イオン水）、研磨砥粒（例えば、酸化物研磨用の二酸化ケイ素）、および化学反応性の触媒（例えば、酸化物研磨用の水酸化カリウム）を含有するスラリ５０が、スラリ／リンス兼用アーム５２により研磨パッド１００の表面へ供給される。スラリ／リンスアーム５２は、研磨パッド１００の表面へスラリを供給するために２つ以上のスラリ供給管 (tube) を含むことができる。研磨パッド１００全体を覆い、湿らせるよう充分なスラリが供給される。スラリ／リンスアーム５２は、幾つかの噴霧ノズル（図示せず）も含むことができ、それは、研磨とコンディショニングの各サイクルの終りに研磨パッド１００の高圧リンスを提供する。
【００３２】
２つ以上の中間の洗浄ステーション５５ａ、５５ｂを、隣接する研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５ｃの間に位置させてもよい。洗浄ステーションは、基板をそれが一つの研磨ステーションから他へ通過する際にリンスする。
【００３３】
回転可能な多数ヘッドのカラセル６０が、下部機械基部２２の上方に位置する。カラセル６０は、中心支柱６２により支持され、その上でカラセル軸６４の周りに、基部２２内に配置されたカラセルモータ組立体により回転される。中心支柱６２は、カラセル支持プレート６６とカバー６８を支持する。カラセル６０は、４つのキャリアヘッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、と７０ｄを含む。キャリアヘッドシステムの３つは、基板を受取って保持し、研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５ｃのプラテン３０上の研磨パッド１００に対して押付けることにより基板を研磨する。キャリアヘッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの１つが、搬送ステーション２７から基板を受取り、そこへ基板を引渡す。
【００３４】
４つのキャリアヘッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、カラセル軸６４の周りに等角度間隔でカラセル支持プレート６６上に搭載される。中心支柱６２は、カラセルモータがカラセル軸６４の周りに、カラセル支持プレート６６を回転させること、およびキャリアヘッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄとそれへ付着された基板とを旋回させること、を可能にする。
【００３５】
各キャリアヘッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、キャリアヘッド８０を含む。各キャリアヘッド８０は、それ自体の軸の周りに独立して回転する。キャリア駆動シャフト７４が、キャリアヘッド回転モータ７６（カバー６８の４分の１を取り外して示す）をキャリアヘッド８０へ結合する。各ヘッドに対して１つのキャリア駆動シャフトとモータとがある。さらに、各キャリアヘッド８０は、カラセル支持プレート６６に形成された半径方向スロット７２内で独立して横方向、つまり半径方向に振動する。スライダ（図示せず）が半径方向スロット７２内で各駆動シャフト７４を支持する。半径方向駆動モータ（図示せず）が、キャリアヘッドを横方向に振動させるようスライダを動揺できる。
【００３６】
キャリアヘッド８０は、幾つかの機械的機能を実行する。一般に、キャリアヘッドは、研磨操作中に、基板を研磨パッドに対して保持し、基板の背面にわたり下向きの圧力を分配し、トルクを駆動シャフトから基板へ搬送し、基板がキャリアヘッドの下から滑り出ないことを確実にする。
【００３７】
図２を参照すると、各キャリアヘッド８０は、ハウジング組立体８２、基部組立体８４、および保持リング組立体８６、を含む。充填機構が、基部組立体８４をハウジング組立体８２へ結合できる。基部組立体８４は、キャリアヘッドに対して基板受取り表面を提供する可撓性膜８８を含むことができる。キャリアヘッド８０の説明は、本発明の譲受人へ譲渡された、Steven M. Zuniga 他 による、１９９６年１１月８日出願の米国特許出願第０８／７４５，６７９号で、発明の名称「化学的機械研磨システム用の可撓性膜を持つキャリアヘッド (A CARRIER HEAD WITH A FLEXIBLE MEMBRANE FOR A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM)」に見られ、その開示全体を引用して本明細書に組込む。
【００３８】
研磨パッド１００は、荒れた研磨表面１０２を有する複合材料を備えてもよい。研磨パッド１００は、上部層３６と下部層３８とを有してもよい。下部層３８は、プラテン３０に感圧接着層３９により取り付けてもよい。上部層３６は下部層３８より硬くてもよい。上部層３６は、ポリウレタンまたは充填材を混合したポリウレタンで構成してもよい。下部層３８はウレタンで浸出され (leached) 圧縮されたフェルト繊維 (felt fibers) で構成できる。IC-1000 で構成される上部層と SUBA-4 で構成される下部層を持つ、２層研磨パッドは、デラウエア州、ニューアークの Rodel, Inc. から入手可能である。（IC-1000 と SUBA-4 は Rodel, Inc. の製品名である。）
図３と４を参照すると、複数の同心円形の溝１０４が、研磨パッド１００の研磨表面１０２に配設される。好都合なことに、これらの溝は、ピッチＰで同一の間隔を保たれている。図４に最も明瞭に示すように、ピッチＰは、隣接の溝間の半径方向距離である。各溝の間は、幅Ｗpを有する環状の隔壁１０６である。各溝１０４は、壁１１０を含み、それは、実質的にＵ字形の基底部分１１２で終端を成す。各溝は、深さＤgと幅Ｗgとを有することができる。代替として、溝は方形断面を有してもよい。
【００３９】
壁１１０は、概して垂直であってもよく、Ｕ字形の基底１１２で終端を成す。各研磨工程は、研磨表面１０２がすり減らされるので、一般に研磨パッドの薄化の形態で、研磨パッドの磨耗が生じる。実質的に垂直な壁１１０を持つ溝の幅Ｗgは、研磨パッドがすり減らされる際に、変化しない。従って、概して垂直な壁は、研磨パッドが動作寿命にわたり実質的に不変の表面積を有することを確実にする。
【００４０】
研磨パッドの種々の実施の形態は、過去に使用されたパッドと比較して、広く深い溝を含む。溝１０４は、約０．０１５インチの最小幅Ｗgでもよい。各溝１０４は、約０．０１５と０．０４インチとの間の幅Ｗｇを有することができる。特に、溝は、ほぼ０．０２０インチの幅Ｗgを有することができる。各隔壁１０６は、約０．０７５と０．２０インチとの間の幅Ｗpを有することができる。特に、隔壁は、ほぼ０．１０インチの幅Ｗｐを有することができる。それ故に、溝間のピッチＰは、約０．０９と０．２４インチとの間であってもよい。特に、ピッチは、ほぼ０．１２インチであってもよい。
【００４１】
隔壁幅Ｗpに対する溝幅Ｗgの比率は、約０．１０と０．２５との間になるように選定できる。比率は、ほぼ０．２であってもよい。溝が広過ぎる場合、研磨パッドは、柔らかすぎ、「平面化効果」が起こるであろう。これに反して、溝が狭過ぎる場合、溝から廃棄材料を除去することが困難になる。同様に、ピッチが小さ過ぎる場合、溝は相互に接近し過ぎであろうし、研磨パッドは柔らかすぎるであろう。これに反して、ピッチが大き過ぎる場合、スラリは、基板の表面全体へ一様には移送されないであろう。
【００４２】
溝１０４は、少なくとも約０．０２インチの深さＤgも有する。深さＤgは、約０．０２と０．０５インチとの間であってもよい。特に、溝の深さＤgは、ほぼ０．０３インチであってもよい。上部層３６は、約０．０６と０．１２インチとの間の厚さＴを有することができる。その場合、厚さＴは約０．０７インチであってもよい。厚さＴは、基底部分１１２の底と下部層３８との間の距離Ｄpが約０．０３５と０．０８５インチとの間になるように選定されねばならない。特に、距離Ｄpは約０．０４インチであってもよい。距離Ｄpが小さ過ぎる場合、研磨パッドは柔らかすぎるであろう。これに反して、距離Ｄpが大き過ぎる場合、研磨パッドは、厚く、結果として、より高価であろう。研磨パッドの他の実施の形態は、同様な深さを持ってもよい。
【００４３】
図３を参照すると、溝１０４は、複数の環状のアイランド部すなわち突出部を画成するパターンを形成する。研磨のためにこれらのアイランド部により提示される表面積は、研磨パッド１００の横断面表面積の約９０％と７５％との間である。結果として、基板と研磨パッドとの間の表面応力は減じ、研磨工程の完了時に基板からの研磨パッドの離脱を容易にする。
【００４４】
図５を参照すると、別の実施の形態では、らせん形の溝１２４が、研磨パッド１２０の研磨表面１２２に配設される。好都合なことに、これらの溝は、ピッチＰで同一の間隔を保っている。らせん形の隔壁１２６が、らせん形の環を分離する。らせん形の溝１２４及びらせん形の隔壁１２６は、図３の円形の溝１０４および円形の隔壁１０６と同じ寸法を有することができる。すなわち、らせん形の溝１２４は、少なくとも約０．０２インチの深さ、少なくとも約０．０１５インチの幅、および少なくとも約０．０９インチのピッチを有することができる。特に、らせん形の溝１２４は、例えば０．０３インチという、０．０２と０．０５インチとの間の深さ、０．２０インチという約０．０１５と０．４０との間の幅、および０．１２インチという約０．０９と０．２４インチとの間のピッチＰを有してもよい。
【００４５】
図６と図７を参照すると、別の実施の形態では、複数の同心円形の溝１４４が、研磨パッド１４０の研磨表面１４２に配設される。しかし、これらの溝は同一の間隔を保たない。むしろ、研磨表面１４２は、異なるピッチで溝が離間した間隔を保つ区域に仕切られている。加えて、溝は、必ずしも同一の深さを持たない。
【００４６】
一つの実施例では、研磨表面１４２は、最内区域１５０、環状の最外区域１５６、および２つの中間区域１５２、１５４を含む、４つの同心円区域に分割される。区域１５０は溝無しで構築でき、区域１５４での溝は、区域１５２、１５６での溝より密に間隔を保つことができる。従って、区域１５４での溝は、ピッチＰ2で離間した間隔を保ち、それに対し、区域１５２と１５６での溝は、ピッチＰ1で離間した間隔を保ち、ここで、Ｐ2はＰ1より小さい。各溝１４４は、幅Ｗgを有することができる。幅Ｗgは、約０．０２インチという約０．０１５と０．０４インチとの間であってもよい。溝は、約０．０２と０．０３インチとの間の均一の深さＤgも有することができる。
【００４７】
広いピッチ区域１５２と１５６での各溝の間は、幅Ｗp1を有する広い環状の隔壁１４６ａであり、それに対し、狭いピッチ区域１５４での各溝の間は、幅Ｗp2を有する狭い環状の隔壁１４６ｂである。各広い隔壁１４６ａは、約０．１８インチという約０．１２と０．２４インチとの間の幅Ｗp1を有することができる。それ故に、広い隔壁区域での溝間のピッチＰ1は、０．２インチという約０．０９と０．２４インチとの間であってもよい。従って、ピッチＰ1はピッチＰ2の約２倍の大きさであってもよい。広い隔壁１４６ａにより提示される表面積は、広い隔壁区域の利用可能な横断面表面積の約９０％である。
【００４８】
先に記載したように、区域１５４での溝は、相互に密接に間隔を保ってもよい。各狭い隔壁１４６ｂは、約０．０８インチという約０．０４と０．１２インチとの間の幅Ｗp2を有することができる。それ故に、狭い隔壁区域での溝間のピッチＰ2は、０．１０インチという約０．０４５と０．２インチとの間であってもよい。狭い隔壁１４６ｂにより提示される表面積は、狭い隔壁区域の利用可能な横断面表面積の約７５％である。
【００４９】
研磨パッド１４０は、いわゆる「速い帯域 (fast band)」効果のような研磨の均等性問題を克服することに特に適している。速い帯域効果は、２層研磨パッドをヒュームドシリカ（乾式法無水ケイ酸）(fumed silica) を含有するＳＳ１２スラリと共に使用する酸化物の研磨で現れる傾向がある。速い帯域効果は、その中心が基板の端部からほぼ１５ミリメートルに配置される基板の環状区域を著しく過剰研磨させる。この環状区域は幅約２０ミリメートルであってもよい。研磨パッド１４０が速い帯域効果に対抗するよう構築される場合、第１区域１５０は約３．２インチの半径Ｗ1を有することができ、第２区域１５２は約４．８インチの幅Ｗ2を有することができ、第３区域１５４は約１．２インチの幅Ｗ3を有することができ、第４区域１５６は約０．８インチの幅Ｗ4を有することができる。そのような幅は、直径で約２０インチの研磨パッドに対して使用される。そのようなパッドに対して、基板は、約０．８インチの掃引範囲で研磨パッド表面を横切り移動可能であり、それにより、基板は、振動の最外点でパッドの端から約０．２インチと、振動の最内点でパッドの中心から約１．０インチとへ振動する。
【００５０】
研磨速度は、研磨中に基板に接触する研磨パッドの表面積の百分率に相当するようである。より多くの横断面表面積が溝により占有される区域を持つ研磨パッドを提供することにより、研磨速度はその区域で低下する。詳細には、区域１５４で密に間隔を保つ溝は、そうでなければ過剰研磨される基板の部分での研磨速度を低下させる。結果として、研磨パッドは、速い帯域効果を補正し、研磨の均等性を改善する。
【００５１】
別の実施の形態では、図８と９を参照すると、複数の同心円形の溝１６４ａ、１６４ｂが、研磨パッド１６０の研磨表面１６２に配設される。これらの溝１６４ａ、１６４ｂは、ピッチＰで均一の間隔を保つことができる。しかし、溝は同一の幅を有さない。
【００５２】
一つの実施例では、研磨表面１６２は、最内区域１７０、最外区域１７６、および２つの中間区域１７２、１７４を含む、４つの同心円区域に分割される。区域１７０は溝無しで構築でき、区域１７４での溝１６４ｂは、区域１７２、１７６における溝１６４ａより広くできる。狭い溝１６４ａは幅Ｗg1を有することができ、それに対し、広い溝１６４ｂは幅Ｗg2を有することができる。各狭い溝１６４ａの間は、幅Ｗp1を有する広い環状の隔壁１６６ａであり、それに対し、各広い溝１６４ｂの間は、幅Ｗp2を有する狭い環状の隔壁１６６ｂである。
【００５３】
広い溝は、狭い溝よりほぼ２倍から２０倍、例えば６倍広くできる。狭い溝１６４ａは０．０２インチという約０．０１５と０．０４インチとの間の幅Ｗg1を有することができ、それに対し、広い溝１６４ｂは０．１２５インチという約０．０４と０．３インチとの間の幅Ｗg2を有することができる。広い隔壁１６６ａは０．１８インチという約０．１０と０．３８５インチとの間の幅Ｗp1を有することができ、それに対し、狭い隔壁１６６ｂは０．０７５インチという約０．０５と０．１０インチとの間の幅Ｗp2を有することができる。溝は、０．２インチという約０．０９と０．４０インチとの間のピッチＰで一様に間隔を保つことができる。狭い溝の区域１７２、１７６では、隔壁は、利用可能な横断面表面積の約７５％を占め、それに対し、広い溝の区域１７４では、隔壁は、利用可能な横断面表面積の約５０％を占める。
【００５４】
所望の接触表面積を達成するために、種々の溝の幅および／または間隔が使用することができることに注意されたい。主要な要素は、そうでなければ過剰研磨されるであろう基板の部分に接触する表面積が少ないことである。不均等な溝の間隔と幅とを有する研磨パッド１６０も、基板の不均等な研磨が所望されるプロセスで有益である。
【００５５】
別の実施の形態では、図１０と１１を参照すると、複数の同心円形の溝１８４ａ、１８４ｂが、研磨パッド１８０の研磨表面１８４に配設される。溝１８４ａ、１８４ｂは、不同一のピッチと不同一の幅の両方を有する。
【００５６】
一つの実施例では、研磨表面１８２は、最内区域１９０、最外区域１９６、および２つの中間区域１９２、１９４を含む、４つの実質的に円形同心区域に分割される。区域１９０は溝無しで構築でき、中間区域の一つ１９４での溝１８４ｂは、中間区域の一つ１９２と最外区域１９６との溝１８４ａより広く、しかし更に離間した間隔を保つことができる。狭い溝１８４ａは、約０．０２インチの幅Ｗg1を有することができ、それに対し、広い溝１８４ｂは、約０．１２５インチの幅Ｗg2を有することができる。
【００５７】
狭い溝１８４ａは、約０．１２インチのピッチＰ1で配設でき、それに対し、中間区域の一つ１９４での広い溝１８４ｂは、約０．２インチのピッチＰ2で配設できる。各狭い溝１８４ａの間は、約０．１インチの幅Ｗp1を有する環状の隔壁１８６ａであり、それに対し、各広い溝１８４ｂの間は、約０．０７５インチの幅Ｗp2を有する環状の隔壁１８６ｂである。
【００５８】
図１２を参照すると、別の実施の形態では、らせん形の溝２０４が、研磨パッド２００の研磨表面２０２に配設される。らせん形の隔壁２０６がらせん形の環を分離する。溝２０４は、不同一のピッチを有することができる。溝２０４の幅は、同一でも、同一でなくてもよい。
【００５９】
研磨表面２０２は、最内区域２１０、最外区域２１６、および２つの中間区域２１２、２１４を含む、４つの同心円区域に分割できる。中間区域の一つ２１４ではらせん形の溝は、もう一方の中間区域２１２と最外区域２１６とでより狭いピッチを有する。詳細には、らせん形の溝２０４は、中間区域の一つ２１２と最外区域２１６とでは約０．２０インチのピッチＰ1を、もう一方の中間区域２１４では約０．１２インチのピッチＰ2を有することができる。らせん形の溝２０４は、区域２１０内へは延在しない。
【００６０】
図１３を参照すると、別の実施の形態では、複数の同心円形の溝２２４ａと複数の蛇行する溝２２４ｂとが、研磨パッド２２０の研磨表面２２４に配設される。蛇行する溝２２４ｂは、円形の溝２２４ａより広くできる。各円形の溝２２４ａの間は、環状の隔壁２２６ａであり、それに対し、各蛇行する溝２２４ｂの間は、蛇行する隔壁２２６ｂである。図示されていないが、蛇行する溝２２４ｂの幾つかは、円形の溝２２４ａの幾つかと交差してもよい。
【００６１】
研磨表面２２２は、最内区域２３０、最外区域２３６、および２つの中間区域２３２、２３４を含む、４つの同心円区域に分割できる。最内区域２３０は、溝無しで構築でき、それに対し、蛇行する溝２２４ｂは、中間区域の一つ２３４に配置できる。円形の溝２２４ａは、もう一方の中間区域２３２と最外区域２３６とに配置できる。
【００６２】
円形の溝２２４ａは、約０．０２インチの幅と約０．１２インチのピッチとを有して構築できる。蛇行する溝２２４ｂの各々は、最内と最外の半径との間に０．２または０．４インチという約０．１から０．５インチの振幅（Ａ）でうねることができる。蛇行する溝２２４ｂの各うねりは、１５度という約５と１８０度との間の角度（α）の中で延在できる。従って、各蛇行する溝２２４ｂは、約２個と７２個との間（例えば、２４）のうねりを有することができる。蛇行する溝２２４ｂは、約０．１２５インチの幅と約０．２０インチのピッチとを有することができる。蛇行する溝２２４の第２ピッチは、振幅の約１倍と２倍との間、または第２幅の約１．５倍と２倍との間であってもよい。
【００６３】
実施例の研磨パッド２２０では、中間区域の一つ２３２は、約３．２インチの半径から約８．０インチの半径まで延在でき、もう一方の中間区域２３４は、約８．０インチの半径から約９．２インチの半径まで延在できる。最外区域２３６は、約９．２インチの半径から約９．９２インチの半径まで延在できる。
【００６４】
図１４を参照すると、なお別の実施の形態では、円形の溝２４４ａ、２４４ｂが、研磨パッド２４０の研磨表面２４２に配設される。溝２４４ａ、２４４ｂは、不同一の幅を有する。加えて、溝２４４ａは、点２４８ａの周りに同心であり、それに対し、溝２２４ｂは、異なる点２４８ｂの周りに同心である。溝２４４ａは、環状の隔壁２４６ａにより分離され、それに対し、溝２４４ｂは、環状の隔壁２４６ｂにより分離される。中心点２４８ａ、２４８ｂは、溝２４４ｂ間のピッチにほぼ等しい距離（ｄ）だけ隔離できる。図示されていないが、円形の溝２４４ａの幾つかは、円形の溝２４４ｂの幾つかと交差してもよい。
【００６５】
研磨表面２４２は、最内区域２５０、最外区域２５６、および２つの中間区域２５２、２５４を含む、４つの同心円区域に分割される。中間区域の一つ２５２と最外区域２５６とでの溝は、一つの点２４８ａの周りに同心であり、それに対し、もう一方の中間区域２５４での溝は、別の点２４８ｂの周りに同心である。中間区域２５２、２５４での溝２４４ａ、２４４ｂは、それぞれ０．０２から０．１２５インチの幅と、それぞれ約０．２０から０．２４のピッチを有することができる。
【００６６】
図１５を参照すると、また別の実施の形態では、複数の円形の溝２６４ａと複数の溝円弧セグメント (segmented groove arcs) ２６４ｂが、研磨パッド２６０の研磨表面２６２に形成される。溝円弧セグメント２６４ｂは、隣接する同心円形の経路２６８ａ、２６８ｂに沿い配設される。円弧２６４ｂは、オフセットされることができ、それにより、経路２６８ａ上の円弧２６４ｂは、経路２６８ｂ上の円弧２６４ｂと隣接しない。環状の隔壁２６６ａが、各円形の溝２６４ａを分離し、それに対し、単一の隔壁２６６ｂが、溝円弧２６４ｂを取囲む。本明細書で使用される場合、「円弧」は、研磨パッドの最内同心円区域での点の周りの曲率を有する分節された溝と定義される。
【００６７】
研磨表面２６２は、最内区域２７０、最外区域２７６、および２つの中間区域２７２、２７４を含む、４つの同心円区域に分割できる。最内区域２７０は溝無しで構築でき、それに対し、溝円弧２６４ｂは、中間区域の一つ２７４に配置できる。円形の溝２６４ａは、もう一方の中間区域２７２と最外区域２７６とに配置できる。円形の溝２６４ａは、約０．０２インチの幅と、約０．２０インチのピッチを有することができる。溝円弧２６４ｂは、半径方向に約０．１２５インチの幅を有することができる。円形の経路２６８ａ、２６８ｂは、約０．２インチだけ離間した間隔を保つことができる。この実施の形態では、ピッチは隣接する円形の経路間と考えられる。
【００６８】
図１６を参照すると、なお別の実施の形態では、複数の同心円形の溝２８４ａとらせん形の溝２８４ｂとが、研磨パッド２８０の研磨表面２８２に形成される。環状の隔壁２８６ａが、各円形の溝２８４ａを分離し、それに対し、らせん形の溝２８４ｂが、らせん形の隔壁２８６ｂを画成する。
【００６９】
研磨表面２８２は、最内区域２９０、最外区域２９６、および２つの中間区域２９２、２９４を含む、４つの同心円区域に分割できる。最内区域２９０は溝無しで構築でき、それに対し、らせん形の溝２８４ｂは、中間区域の一つ２９４に配置できる。円形の溝２８４ａは、もう一方の中間区域２９２と最外区域２９６とに配置できる。円形の溝２８４ａは、円形の溝２６４ａと同様に構築でき、約０．０２インチの幅と、約０．１２インチのピッチを有することができる。らせん形の溝２８４ｂは、約０．１２５インチの幅と、約０．２インチのピッチを有することができる。
【００７０】
実施例の研磨パッド２８０では、最内区域２９０は、約３．２インチの半径から約７．８８インチの半径まで延在でき、中間区域の一つ２９２は、約８．０インチの半径から約９．２インチの半径まで延在でき、および、もう一方の中間区域２９４は、約９．３２インチの半径から約９．９２インチの半径まで延在できる。
【００７１】
加えて、実施の形態の全てにおいて、隣接する区域の間の溝幅および／または隔壁幅の漸進的変化があってもよい。この漸進的変化は、隣接する区域でのレートの中間のレートでの研磨を提供する。基板は研磨パッド表面を横切り振動するので、中間の研磨速度は、基板の隣接する領域の間でより均等な研磨を提供するであろう。
【００７２】
図１７と図１８に示すように、研磨パッド３００は、４つの区域３１０、３１２、３１４、と３１６を含む。最外区域３１６は、半径方向幅Ｗ4を有し、パッド端部３１７と、最外区域３１６および外側中間区域３１４の間の外側仮想線３１９と、により境界付けられる。外側中間区域３１４は、半径方向幅Ｗ3を有し、外側仮想線３１９と、外側中間区域３１４および内側中間区域３１２の間の中間仮想線３１５と、により境界付けられる。内側中間区域３１２は、内側仮想線３１３と中間仮想線３１５とにより境界付けられる。内側中間区域３１２は、Ｗ2の半径方向幅を有する。最内区域３１０は、内側仮想線３１３により境界付けられ、半径Ｗ1を有する。図１７と図１８に示す実施の形態に対するＷ1、Ｗ2、Ｗ3とＷ4の値は、図５と図６に示す実施の形態に対するＷ1、Ｗ2、Ｗ3とＷ4の値と同様で、例えば、それぞれ約３インチ、５インチ、１インチと１インチであってもよい。一般に、区域内の、溝の深さ、幅、ピッチ、および隔壁の幅は、各区域内で同一であることができる。
【００７３】
最外区域３１６は、深さＤg、幅Ｗg、とピッチＰ1を有する複数の実質的に円形同心の溝３０４ａを含む。溝３０４ａの間は、幅Ｗp1を有する複数の隔壁３０６ａである。同様に、内側中間区域３１２は、深さＤg、幅Ｗg、とピッチＰ1を有する複数の実質的に円形同心の溝３０４ｃを含む。内側中間区域３１２は、幅Ｗp1を有する複数の隔壁３０６ｂも含む。
【００７４】
外側中間区域３１４も、幅Ｗg、深さＤgとピッチＰ2を有する複数の実質的に円形同心の溝３０４ｂを含む。外側中間区域３１４は、幅Ｗp2を有する複数の隔壁３０８ｂを含む。溝ピッチＰ2は溝ピッチＰ1より大きく、隔壁Ｗp2幅は隔壁幅Ｗp1より大きい。
【００７５】
検討したように、溝深さＤgは、０．０５インチ厚の上部層３６に対して約０．０２、または、０．０８インチ厚の上部層３６に対して約０．０３であってもよい。溝幅Ｗgは、約０．０２インチという約０．０１５から０．０４インチの範囲にあってもよい。外側中間区域３１４での隔壁３０８の幅Ｗp2は、約０．１８インチという約０．１２から０．２４インチの範囲にあってもよい。相応して、外側中間区域３１４でのピッチＰ2は、約０．２インチという約０．０９から０．２４インチの範囲にあってもよい。この故に、外側中間区域３１４での研磨のために利用可能な表面積は、全利用可能な横断面表面積の約７５〜９０％、例えば８３％であってもよい。
【００７６】
対照的に、最外と内側中間の区域３１６、３１２での隔壁幅Ｗp1は、約０．０８インチという約０．０４から０．１２インチの範囲にあってもよい。相応して、最外と内側中間の区域３１６、３１２でのピッチＰ1は、約０．１インチという約０．０４５から０．２インチの範囲にあってもよい。結果として、最外と内側中間の区域３１６、３１２での研磨のために利用可能な表面積は、全利用可能な横断面表面積の約５０−７５％、例えば６９％であってもよい。
【００７７】
溝３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、同一の幅Ｗgと同一の深さＤgとを有し、研磨パッド３００の中心点３２０に対して同心である。加えて、溝３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、それぞれの区域内で同一のピッチであり、Ｐ2はＰ1より約２倍または３倍まで大きい。相応して、隔壁の幅Ｗp1、Ｗp2は、それぞれの区域内で同一であり、Ｗp2はＷp1より約２倍または３倍まで大きい。
【００７８】
研磨パッド３００での溝３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃの設計と構成の結果として、基板は、区域３１２と３１６で、区域３１４でより比較的遅いレートで研磨されるであろう。外側中間区域３１４に帰因する研磨速度は、その区域がより少ない溝（しかし、なお、パッド／基板の界面へ研磨スラリを供給する幾つかの溝）を含有し、この故に、最外区域３１６と内側中間区域３１２より高い割合の研磨表面積が基板に接触する故に、より速い。
【００７９】
操作では、基板は、基板の最外同心円領域が研磨パッドの最外区域３１６と内側中間区域３１２とにより研磨される時間をより多く費やし、その一方で、基板の内側同心円領域が研磨パッドの外側中間区域３１４により研磨される時間をより多く費やすように、研磨パッド３００を横切り半径方向に動揺されることにより研磨することができる。
【００８０】
このように、研磨パッド３００は、基板の最外同心円領域でのいずれの帯域効果すなわちエッジ効果を好都合なことに排除する、すなわち実質的に克服する。研磨パッド３００は、その上、基板の最外同心円領域内での（研磨前）膜厚が、基板の内側同心円領域内での堆積された膜厚より薄い、一様でないつまり不均等な膜堆積に関連する欠点を排除できる、すなわち実質的に克服できる。
【００８１】
図１９と２０に示すように、研磨パッド４００は、パッド中心４２０の周りに同心である４つの区域４１０、４１２、４１４、と４１６を含む。最外区域４１６は、半径方向幅Ｗ4を有し、パッド端部４１７と外側仮想線４１９とにより境界付けられる。最内区域４１０は、半径方向幅Ｗ1を有し、パッド中心４２０と内側仮想線４１３により境界付けられる。外側中間区域４１４は、半径方向幅Ｗ3を有し、外側仮想線４１９と、外側中間区域４１４および内側中間区域４１２の間の中間仮想線４１５と、により境界付けられる。内側中間区域４１４は、半径方向幅Ｗ2を有し、内側仮想線４１３と中間仮想線４１５とにより境界付けられる。図１９と２０に示される実施の形態に対するＷ1、Ｗ2、Ｗ3とＷ4の値は、図１７と１８に示される実施の形態に対するＷ1、Ｗ2、Ｗ3とＷ4の値と同様であってもよい。
【００８２】
最外区域４１６は、深さＤg、幅Ｗg1、とピッチＰgを有する複数の実質的に円形同心の溝４０４ａを含む。溝４０４ａの間は、幅Ｗp1を有する複数の隔壁４０６ａである。同様に、内側中間区域４１２は、深さＤg、幅Ｗg1、とピッチＰ1を有する複数の実質的に円形同心の溝４０４ｃを含む。内側中間区域４１２は、幅Ｗp1を有する複数の隔壁４０６ｂも含む。
【００８３】
外側中間区域４１４は、幅Ｗg2、深さＤg、とピッチＰgを有する複数の実質的に円形同心の溝４０４ｂを含む。外側中間区域４１４は、幅Ｗp2を有する複数の隔壁４０８ｂも含む。溝幅Ｗg2は溝幅Ｗg1より小さい。外側中間区域４１４での隔壁幅Ｗp2は、最外と内側中間の区域４１６、４１２での隔壁幅Ｗp1より大きい。ピッチＰgは、約０．２インチという約０．０９から０．４インチの範囲にあってもよい。
【００８４】
溝深さＤgは、約０．０２と０．０３との間であってもよい。溝幅Ｗg2は、約０．０２インチという約０．０１５から０．０４インチの範囲にあってもよい。溝幅Ｗg1は、約０．１２５インチという約０．０４から０．３インチの範囲にあってもよい。比Ｗg1：Ｗg2は、約６：１という約２：１から２０：１の範囲にあってもよい。
【００８５】
外側中間区域４１４での隔壁４０８の幅Ｗp2は、約０．１８インチという約０．１から０．３８５インチの範囲にあってもよい。相応して、外側中間区域４１４でのピッチＰ2は、約０．２インチという約０．０９から０．４インチの範囲にあってもよい。この故に、外側中間区域４１４での研磨のために利用可能な表面積は、全表面積の約７５％であってもよい。
【００８６】
最外と内側中間の区域４１６、４１２での隔壁幅Ｗp1は、約０．０７５インチという約０．０５から０．１０インチの範囲にあってもよい。結果として、最外と内側中間の区域４１６、４１２での研磨のために利用可能な表面積は、区域４１６、４１２の全表面積の約５０％であってもよい。
【００８７】
図１９と図２０に示すように、溝は、最外と内側中間の区域４１６、４１２で同一の幅Ｗg1を、外側中間区域４１４で同一の幅Ｗg2を有する。その上、溝４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃは、内側、外側中間と最外の区域４１２、４１４、４１６で同一の深さＤgを有することができる。加えて、溝は、それぞれの区域内で同一のピッチであってもよい。相応して、図１９と２０に示すように、それぞれの区域の各々内での隔壁の幅は同一である。
【００８８】
研磨パッド４００での溝４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃの設計と構成の結果として、基板の最外同心円領域は、基板の内側同心円区域より比較的遅いレートで研磨することができる。外側中間区域４１４に帰因する研磨速度は、その区域がより狭い溝を、従って、活動的表面積のより高い割合を含有し、しかし、なお、パッド／基板の界面へ研磨スラリを供給する充分な溝を含有する故に、より速い。
【００８９】
対照的に、最外区域４１６と内側中間区域４１２とに起因する研磨速度は、これらの区域が研磨のために利用可能な表面積を少なく有する故に、比較的より遅い。基板の最外同心円領域が、比較的より遅い研磨速度を与える最外と内側中間の区域４１６、４１２とにより研磨される時間をより多く費やすように、研磨が導かれ得る。相応して、基板の内側同心円領域は、比較的より速い研磨速度を与える研磨パッドの外側中間区域４１４により研磨される時間をより多く費やすことができる。
【００９０】
このように、研磨パッド４００は、基板の最外同心円領域でのいずれの帯域効果すなわちエッジ効果を好都合なことに排除する、すなわち実質的に克服する。研磨パッド４００は、その上、基板の最外同心円領域内での（研磨前）膜厚が、基板の内側同心円領域内での堆積された膜厚より薄い、一様でないつまり不均等な膜堆積に関連する欠点を排除できる、すなわち実質的に克服できる。
【００９１】
図２１に示すように、研磨パッド５００は、内側仮想線５０８により境界付けられる内側区域５１０を含んでもよい。パッド５００は、外側仮想線５０６とパッドの端部５１６とにより境界付けられる外側区域５０２も含む。なお更に、パッド５００は、内側仮想線５０８と外側仮想線５０６とにより境界付けられる中間区域５０４を含む。内側と外側の区域５１０、５０２は溝が無く、それに対し、中間区域５０４は、研磨パッド５００の中心５１４の周りに同心である複数の実質的に円形の溝５１２を含む。区域の半径方向幅は、研磨パッド上に位置決めされる基板の端部が溝の無い内側と外側の区域５１０、５０２の上にくるように選定される。例えば、内側区域５１０は約３インチの半径Ｗ1を有することができ、中間区域５０４は約５から６インチの半径方向幅Ｗ2を、および外側区域５０２は約１から２インチの半径方向幅Ｗ3を有してもよい。
【００９２】
研磨パッド５００は、基板の最外同心円区域でより遅い研磨速度を好都合なことに提供する。詳細には、基板はパッド５００を横切り半径方向に振動されるので、基板の最外同心円区域が、溝の無い内側と外側の区域５１０、５０２で比較的より多い研磨時間を費やすように、研磨プロセスが導かれる。その場合、研磨パッド５００は、、端部急速研磨、研磨リング、または基板の外側端部領域におけるより薄い膜、に関連する問題を征服する、すなわち実質的に克服する。この研磨パッドは、基板端部で過剰研磨される傾向である、露出された金属層を有する基板を研磨するために特に有益である。
【００９３】
図２２に示すように、研磨パッド６００は、内側仮想線６０４により境界付けされる内側区域６０２を含む。内側区域６０２は、例えば、約３インチの半径Ｗ1を有する。パッド６００は、更に、外側仮想線６１４とパッドの外側端部６２６とにより境界付けられる最外区域６２０を含む。最外区域６２０は、例えば、約１インチの半径方向幅Ｗ4を有する。研磨パッド６００は、更に、内側仮想線６０４と中間仮想線６０８とにより境界付けられる内側中間区域６０６を含む。内側中間区域６０６は、例えば、約４．５インチの半径方向幅Ｗ2を有する。研磨パッド６００は、なお更に、中間仮想線６０８と外側仮想線６１４とにより境界付けられる外側中間区域６１２を含む。外側中間区域６１２は、例えば、約１．５インチの半径方向幅Ｗ3を有する。
【００９４】
最外区域６２０は、パッドの中心６２４の周りに同心である複数の実質的に円形の溝６２２を含む。内側中間区域６０６も、複数の実質的に円形同心の溝６１０を含む。最内区域６０２は、溝が無い。
【００９５】
外側中間区域６１２は、複数の実質的に円形同心の溝６１６と複数の穴６１８とを含む。穴６１８は、（本明細書に定義された円弧の場合のように）研磨パッド６００の中心６２４の周りの曲率と無関係ないずれの形状でもよい。例えば、穴は、形状が円形、または楕円形であってよい。穴６１８は、溝６１６の間に位置しても、溝と交差してもよい。
【００９６】
穴６１８は、研磨パッドに穴を打抜くことにより簡単に作成してもよい。穴６１８は、外側中間区域６１２に起因する研磨速度を好都合なことに減じ、一方で、研磨パッド上と基板／パッド界面とでの研磨スラリの分配を改善する。なお更に、穴６１８は、基板とパッドとの間の表面応力を減じることにより基板をパッド表面から取外すことを容易にする。
【００９７】
円形の場合、穴は、約０．５インチの半径を有することができ、外側中間区域６１２に歪んだ六角形アレイで配設できる。内側と外側中間の区域での溝は、約２０ミル (mils) の幅と約１２０ミルのピッチとを有することができる。外側中間区域５１２での研磨のために利用可能な表面積は、全表面積の約３８％であることができる。
【００９８】
研磨パッド６００は、外側中間区域６１２に起因する研磨速度を好都合なことに減衰させる、つまり低下させる。溝６１６と穴６１８が研磨のために利用可能な表面積を減じる故に、研磨速度は外側中間区域６１２で低下される。その場合、研磨パッド６００は、研磨リング、エッジ効果、または端部急速研磨、に関連する問題を征服できる、すなわち実質的に克服できる。
【００９９】
上記で説明した実施の形態の溝は、研磨パッドと基板との間の真空と付着力形成 (adhesion-forming) の表面応力とを減じる空気チャネルを提供する。穴６１８も、そのような表面応力を減じる。研磨のために利用可能な表面積が低減するので、同じ研磨結果を達成するために、付随して研磨時間の増加が必要とされる。研磨のために利用可能なパッドの表面積は、基板と接触することができる全横断面表面積である。
【０１００】
溝は、研磨表面に切削またはフライス加工により形成できる。詳細には、フライス盤上の鋸歯刃が、研磨表面に溝を切削することに使用できる。代替として、溝は、水圧または空圧プレスで研磨表面をエンボス加工またはプレス加工することにより形成できる。比較的単純な溝パターンは、高価な機械加工を回避する。溝は、モールド型で研磨パッドを製作することによっても形成できる。例えば、研磨パッドは、溝の逆形状を持つモールド型で鋳造される重合反応で溝が形成できる。
【０１０１】
上記で説明したように、スラリ／リンスアームがスラリを研磨表面に供給する。研磨パッドに形成された連続的チャネルは、研磨パッドの方々へのスラリの移動を容易にする。従って、パッドのいずれの区域での過剰スラリが、溝構造により他の区域へ搬送でき、研磨表面上のスラリのより均等な填補を提供する。それ故に、スラリの分配が改善され、劣悪なスラリ分配に起因する研磨速度のいずれの変動も減じるであろう。
【０１０２】
加えて、溝は、研磨とコンディショニング工程中に生成された廃棄材料がスラリ分配を妨害するであろう可能性を減らす。溝は、廃棄材料の研磨パッド表面からの移動を容易にし、詰まりの可能性を減らす。溝の幅は、スラリ／リンスアームからの噴霧リンスが廃棄材料を効果的に溝をフラッシングすることを可能にする。
【０１０３】
溝の深さは、研磨パッドの寿命を向上させる。上記で検討したように、コンディショニング処理は、研磨パッドの表面から材料をすり減らし、取去り、それによって、溝の深さを減じる。結果として，パッドの寿命は、溝深さを増大することにより延長できる。
【０１０４】
本発明は、図示され説明された実施の形態に限定されない。むしろ、発明の範囲は付帯する特許請求の範囲により定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、化学的機械研磨装置の分解斜視略図である。
【図２】図２は、キャリアヘッドと研磨パッドとの断面略図である。
【図３】図３は、同心円形の溝を有する研磨パッドの平面略図である。
【図４】図４は、図３の研磨パッドの４−４断面略図である。
【図５】図５は、らせん形の溝を使用する研磨パッドの平面略図である。
【図６】図６は、異なる溝間隔の区域を有する研磨パッドの平面略図である。
【図７】図７は、図６の研磨パッドの７−７断面図である。
【図８】図８は、異なる溝幅のある区域を有する研磨パッドの平面略図である。
【図９】図９は、図８の研磨パッドの９−９断面図である。
【図１０】図１０は、異なる溝幅と異なる溝間隔とのある区域を有する研磨パッドの平面略図である。
【図１１】図１１は、図１０の研磨パッドの１１−１１断面図である。
【図１２】図１２は、らせん形の溝と異なる溝ピッチの区域とを有する研磨パッドの平面略図である。
【図１３】図１３は、同心円形の溝と蛇行する溝とを有する研磨パッドの平面略図である。
【図１４】図１４は、異なる半径中心を持つ円形の溝を有する研磨パッドの平面略図である。
【図１５】図１５は、同心円形の溝と溝円弧分節とを有する研磨パッドの平面略図である。
【図１６】図１６は、同心円形の溝とらせん形の溝との両方を有する研磨パッドの平面略図である。
【図１７】図１７は、異なる溝間隔の区域を有する研磨パッドの平面略図である。
【図１８】図１８は、図１７の研磨パッドの１８−１８断面図である。
【図１９】図１９は、異なる溝幅の区域を有する研磨パッドの平面略図である。
【図２０】図２０は、図１９の研磨パッドの２０−２０断面図である。
【図２１】図２１は、内側と最外の同心円区域に溝の無い研磨パッドの平面略図である。
【図２２】図２２は、中間同心円区域に穴を組合せた溝を有する研磨パッドの平面略図である。
【符号の説明】
１０…基板、２０…研磨装置、２２…下部機械基部、２３…テーブル上部、２５…研磨ステーション、２７…搬送ステーション、３０…プラテン、３６…上部層、３８…下部層、４０…パッドコンディショナ装置、４２…アーム、４６…洗浄鉢、５０…スラリ、５２…スラリ／リンス兼用アーム、５５…洗浄ステーション、６０…カラセル、６２…中心支柱、６４…カラセル軸、６６…カラセル支持プレート、６８…カバー、７０…キャリアヘッドシステム、７２…半径方向スロット、７４…キャリア駆動シャフト、７６…キャリアヘッド回転モータ、８０…キャリアヘッド、８２…ハウジング組立体、８４…基部組立体、８６…保持リング組立体、８８…可撓性膜、１００…研磨パッド、１０２…研磨表面、１０４…同心円形溝、１０６…隔壁、１１０…壁、１１２…基底部分、１２０…研磨パッド、１２２…研磨表面、１２４…らせん形の溝、１２６…らせん形隔壁、１４０…研磨パッド、１４２…研磨表面、１４４…同心円形溝、１４６…隔壁、１５２，１５４、１５６…中間区域、１６０…研磨パッド、１６２…研磨表面、１６４…溝、１７０…最内区域、１７２，１７４…中間区域、１７６…最外区域、１８０…研磨パッド、１８２…研磨表面、１８４…溝、１９０…最内区域、１９２，１９４…中間区域、１９６…最外区域、２０４…らせん形の溝、２０６…らせん形の隔壁、２１０…最内区域、２１２、２１４…中間区域、２１６…最外区域、２２０…研磨パッド、２２２…研磨表面、２２４…同心円形の溝、２３０…最内区域、２３２，２３４…中間区域、２３６…最外区域、２４０…研磨パッド、２４２…研磨表面、２４４…溝、２４６…隔壁、２４８…中心点、２５０…最内区域、２５２，２５４…中間区域、２５６…最外区域、２６０…研磨パッド、２６２…研磨表面、２６４…溝円弧、２６６…隔壁、２６８…同心円形の経路、２７０…最内区域、２７２，２７４…中間区域、２７６…最外区域、２８０…研磨パッド、２８２…研磨表面、２８４…円形の溝、２８６…らせん形の隔壁、２９０…最内区域、２９２，２９４…中間区域、２９６…最外区域、３００…研磨パッド、３１０…最内区域、３１２，３１４…中間区域，３１６…最外区域、４００…研磨パッド、４０４…円形同心の溝、４０６…隔壁、４１０……最内区域、４１２，４１４…中間区域、４１３…内側仮想線、４１５…中間仮想線、４１６…最外区域、４１７…パッド端部、４１９…外側仮想線、４２０…パッド中心、５００…パッド、５０２、５０４…中間区域、５０６…外側仮想線、５０８…内側仮想線、５１０…内側区域、５１２…溝、５１４…中心、６００…研磨パッド、６０２…内側区域、６０４…内側仮想線、６０６…中間区域、６０８…中間仮想線、６１２…外側中間区域、６１６…円形同心溝、６１８…穴、６２０…最外区域、６２４…パッドの中心。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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