(57)【要約】  数種類の重要なコンディショナー設計パラメータの検討を行った。この目的は、ウエハの欠陥、パッド寿命、およびコンディショナー寿命などの要因を考慮することによってコンディショナーの性能を改善することであった。この検討では、ダイヤモンドの種類、ダイヤモンドの大きさ、ダイヤモンドの形状、ダイヤモンドの密度、および分布などの数種類の重要なコンディショナー設計パラメータを選択して、それらのＣＭＰ性能およびプロセス安定性に対する影響を調べた。実験検証を行った。コンディショナーの仕様は、特に新しく出現する技術ノードのためにプロセス安定性およびＣＭＰ性能を改善するために、それぞれの特定のＣＭＰ環境（意図する用途）に合わせた。数種類のコンディショナー設計を開発し、現場で首尾良く動作させた。一実施形態により３００ｍｍＣＭＰプロセスの場合に顕著な平坦性の改善が実現され、別の実施形態では、パッド寿命およびウエハ研磨速度の増加が同時に実現された。
2010536183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＰパッドのコンディショニングのための研磨工具であって、研磨砥粒と、結合剤と、基材とを含み、前記研磨砥粒が、前記結合剤によって前記基材に単層配列で接着される研磨工具において、
前記研磨砥粒が、砥粒径、砥粒分布、砥粒形状、砥粒密度、および砥粒突出高さ分布に関して最適化され、それによって所望のＣＭＰパッドテクスチャーが実現可能となることを特徴とする、研磨工具。
【請求項２】
前記研磨砥粒が、各研磨砥粒の周囲に排他的ゾーンを有する不均一パターンによる配列で配向され、各排他的ゾーンが、所望の研磨砥粒グリットサイズの最大半径を超える最小半径を有する、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項３】
前記研磨砥粒の少なくとも５０（重量）％が、独立に約７５マイクロメートル未満の粒度を有する、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項４】
前記所望のＣＭＰパッドテクスチャーが、Ｒａが１．８μｍ未満の表面仕上げである、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項５】
前記研磨砥粒を前記基材に接着する前記結合材が、ろう付けテープまたはろう付け箔の１つである、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項６】
前記工具によって提供された前記所望のＣＭＰパッドテクスチャーが、研磨剤の凝集に対して抵抗性であり、そのため前記パッドによって加工されたウエハ上のディッシングが減少する、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項７】
ＣＭＰパッドコンディショナーであって：
結合剤と；
砥粒径、砥粒分布、砥粒形状、砥粒密度、および砥粒突出高さ分布に関して最適化され、それによって所望のＣＭＰパッドテクスチャーが実現可能となる研磨砥粒であって、前記研磨砥粒の少なくとも５０（重量）％が、独立に、約７５マイクロメートル未満の粒度を有する研磨砥粒と；
前記研磨砥粒が前記結合剤によって単層配列で接着された基材と
を含み；
前記研磨砥粒が、各研磨砥粒の周囲に排他的ゾーンを有する不均一パターンによる配列で配向され、各排他的ゾーンが、所望の研磨砥粒グリットサイズの最大半径を超える最小半径を有する、ＣＭＰパッドコンディショナー。
【請求項８】
前記所望のＣＭＰパッドテクスチャーが、Ｒａが１．８μｍ未満の表面仕上げである、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項９】
前記研磨砥粒を前記基材に接着する前記結合材が、ろう付けテープまたはろう付け箔の１つである、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項１０】
前記工具によって提供された前記所望のＣＭＰパッドテクスチャーが、研磨剤の凝集に対して抵抗性であり、そのため前記パッドによって加工されたウエハ上のディッシングが減少する、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項１１】
ＣＭＰパッドのコンディショニングのための研磨工具であって、研磨砥粒と、結合剤と、基材とを含み、前記研磨砥粒が、前記結合剤によって前記基材に単層配列で接着される研磨工具において、
前記研磨砥粒の少なくとも５０（重量）％が、独立に、約７５マイクロメートル未満の粒度を有し、前記研磨砥粒が、砥粒径、砥粒分布、砥粒形状、砥粒密度、および砥粒突出高さ分布に関して最適化され、それによって所望のＣＭＰパッドテクスチャーが実現可能となり、
前記工具によって提供された前記所望のＣＭＰパッドテクスチャーが、研磨剤の凝集に対して抵抗性であり、そのため前記パッドによって加工されたウエハ上のディッシングに対して抵抗性にすることを特徴とする研磨工具。
【請求項１２】
ＣＭＰパッドのコンディショニングのための研磨工具であって、研磨剤の凝集に対して抵抗性である所望のＣＭＰパッドテクスチャーを提供して、それによって前記パッドによって加工されたウエハ上のディッシングに対して抵抗性にすることができる、研磨工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、３５  ＵＳＣ  １１９（ｅ）に基づき、２００７年８月２３日に出願された米国仮特許出願第６０／９６５，８６２号明細書の利益を主張し、その記載内容全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、研磨剤技術に関し、特にＣＭＰコンディショナーに関する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路（ＩＣ）技術は４５ナノメートル（ｎｍ）および３２ｎｍの加工寸法まで縮小され続けているため、平坦性および厳格な欠陥制御がますます重要になってきている。これらの要求のために、パッド、スラリー、およびコンディショナーなどの種々の化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）消耗品の供給元が遭遇する課題が増加している。コンディショニングプロセス中、パッドの光沢面のコンディショニングは、単純にプロセス安定性を維持するには不十分である。さらに、コンディショナーは、ウエハの表面品質大きな影響を与えるパッドのテクスチャーまたはトポグラフィーの形成にも関与している。コンディショナーの選択が不適切であると、研磨されたウエハ表面上にマイクロスクラッチが形成されたり、ディッシングが増加したりすることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、厳しい欠陥の要求基準、特に高度なサブ５０ｎｍ）技術ノードに適合するパッドコンディショナー開発が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態は、ＣＭＰパッドのコンディショニングのための研磨工具を提供する。この工具は、研磨砥粒と、結合剤と、基材とを含む。研磨砥粒は、結合剤によって基材に単層配列で接着される。研磨砥粒は、砥粒径、砥粒分布、砥粒形状、砥粒密度、および砥粒突出高さ分布に関して最適化され、それによって所望のＣＭＰパッドテクスチャーが実現可能となる。研磨砥粒は、たとえば、各研磨砥粒の周囲に排他的ゾーンを有する不均一パターンによる配列で配向させることができ、各排他的ゾーンは、所望の研磨砥粒グリットサイズの最大半径を超える最小半径を有する。ある特定の場合では、研磨砥粒の少なくとも５０（重量）％が、独立に、約７５マイクロメートル未満の粒度を有する。別の特定の場合では、所望のＣＭＰパッドテクスチャーは、Ｒａが１．８ミクロンまたはマイクロメートル（μｍ）未満の表面仕上げである。さらに別の特定の場合では、研磨砥粒を基材に接着する結合剤は、ろう付けテープ（ｂｒａｚｅ  ｔａｐｅ）またはろう付け箔（ｂｒａｚｅ  ｆｏｉｌ）の１つである。さらに別の特定の場合では、本発明の工具によって形成された所望のＣＭＰパッドテクスチャーは、研磨剤の凝集に対して抵抗性であり、そのため、パッドによって加工されるウエハ上のディッシングが低減される。
【０００６】
本発明の別の一実施形態は、ＣＭＰパッドコンディショナーを提供する。このコンディショナーは、砥粒径、砥粒分布、砥粒形状、砥粒密度、および砥粒突出高さ分布に関して最適化された研磨砥粒を含み、それによって所望のＣＭＰパッドテクスチャーが実現可能となる（たとえば、Ｒａが１．８μｍ未満のパッド表面仕上げ）。研磨砥粒の少なくとも５０（重量）％は、独立に、約７５マイクロメートル未満の粒度を有する。研磨砥粒は、結合剤（たとえば、ろう付けテープまたはろう付け箔）によって基剤に単層配列で接着される。研磨砥粒は、各研磨砥粒の周囲に排他的ゾーンを有する不均一パターンによる配列で配向させることができ、各排他的ゾーンが、所望の研磨砥粒グリットサイズ最大半径を超える最小半径を有する。ある特定の場合では、本発明の工具によって提供された所望のＣＭＰパッドテクスチャーは、研磨剤の凝集に対して抵抗性であり、そのため、パッドによって加工されるウエハ上のディッシングが低減される。
【０００７】
本発明のさらに別の実施形態は、ＣＭＰパッドのコンディショニング用の研磨工具を提供する。この工具は、研磨砥粒と、結合剤と、基材とを含む。研磨砥粒は、結合剤によって基材に単層配列で接着される。研磨砥粒の少なくとも５０（重量）％は、独立に、約７５マイクロメートル未満の粒度を有し、研磨砥粒は、砥粒径、砥粒分布、砥粒形状、砥粒密度、および砥粒突出高さ分布に関して最適化され、それによって所望のＣＭＰパッドテクスチャーが実現可能となる。本発明の工具によって提供された所望のＣＭＰパッドテクスチャーは、研磨剤の凝集に対して抵抗性であり、そのため、パッドによって加工されるウエハ上のディッシングに対して抵抗性となる。
【０００８】
多数の他の実施形態は、ＣＭＰパッドのコンディショニング方法、およびそのＣＭＰパッドの製造技術を含む本開示を考慮すれば明らかとなるであろう。
【０００９】
本明細書に記載の特徴および利点は、包括的なものではなく、特に、図面、明細書、および特許請求の範囲を考慮すれば、当業者には多くのさらに別の特徴および利点が明らかとなるであろう。さらに、本明細書において使用される文言は、主として読みやすさおよび教示を目的として選択されており、本発明の主題の範囲を限定するものではないことに留意すべきである。
【００１０】
添付の図面中、参照符号は、異なる複数の図面にわたって同じ部分を参照している。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理の説明に際して強調されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】タイプ１、３、および６のダイヤモンド粒子の光学画像を示している。
【図２】６つの研磨剤のタイプに関するパッド摩耗速度およびダイヤモンド尖鋭度（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）との間の相関を示している。
【図３】高いおよび低いダイヤモンド密度の２つの設計のパッド摩耗速度曲線を示している。
【図４】コンディショナー表面上の種々のダイヤモンド分布を示している。
【図５】パッド突起高さ分布を示している。
【図６】ダイヤモンド突出高さ分布関数の確率を示している。
【図７】３００ｍｍ製造ウエハからのＣＭＰ後の酸化物トレンチ深さを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ＣＭＰコンディショナー設計および関連技術が開示される。本開示を考慮すれば理解できると思われるが、最適なＣＭＰパッドテクスチャーの形成は、種々のパッドコンディショナー設計パラメータの最適化によって実現可能となる。次に、このような最適のパッドテクスチャーによって、ウエハの欠陥が減少する。
【００１３】
コンディショナー設計パラメータの最適化
本発明の実施形態によると、数種類のコンディショナー設計パラメータを最適化することで、望ましいパッドテクスチャーが形成されることによって、ウエハの欠陥率を改善することができる。特定の一実施形態においては、このような設計パラメータとしては、研磨剤の大きさ、研磨剤の分布、研磨剤の形状、および研磨剤の密度が挙げられる。これらのコンディショナー設計パラメータのそれぞれ、およびその最適なパッドテクスチャーに対する妥当性について、これより議論する。
【００１４】
研磨剤の種類：ダイヤモンドは、ＣＭＰコンディショナー用途で使用される典型的な研磨剤である。結果として得られるパッド表面テクスチャーに直接影響しうるので、ダイヤモンドの種類の適切な選択が考慮される。さまざまなダイヤモンドの種類は、アスペクト比、凸性、および尖鋭度などのいくつかの形状パラメータに関して特徴付けることができる。本発明の種々の実施形態の根底をなす原理により、６種類のダイヤモンド粒子について検討した。図から分かるように、図１は、３つの選択されたタイプの光学顕微鏡画像を示している（タイプ１、３、および６が示されており；タイプ番号が大きくなるほど非規則性が増加するので、タイプ２、４、および５は推測することができる）。図１中のタイプ１は、角が切り取られており粒子が最小限の研磨性を有する八面体および立方八面体の砥粒からなる。タイプ３はタイプ１および２よりも鋭い角を有し、より高い研磨性を有する。タイプ６は、タイプ１から６のすべての形状の中で最も不規則である。このような研磨粒子は、ダイヤモンドの破壊に対して弱く、ウエハ上にスクラッチを形成することがあり、そのためＣＭＰコンディショナー用途には通常適していない。したがって、ＣＭＰコンディショナー用のダイヤモンド研磨剤の種類の選択には、形状と破壊抵抗との間の適切なバランスが必要となる。ＣＭＰコンディショナーを、これら６種類のダイヤモンド粒子から製造し、パッド切削速度をポリウレタンＣＭＰパッド上で発生させて、コンディショナーの攻撃性を評価した。次にその結果を、それぞれの研磨剤の種類の尖鋭度とさらに相関させた。尖鋭度とパッド摩耗速度との間の関係は、図２に示すように線形挙動に従い、相関係数は１に近い。一般に、研磨剤のタイプの尖鋭度が増加すると、パッド摩耗速度が増加する。したがって、尖鋭度は、パッド切削速度に関してダイヤモンドの攻撃性を予測するために効果的に使用することができる。
【００１５】
ダイヤモンド密度および大きさ：本発明の特定の一実施形態により、ダイヤモンドの大きさおよび密度の選択を相互に関連させる。コンディショナー表面上に配置できるダイヤモンド粒子の数は粒度によって制限される。より小さいサイズであれば、ダイヤモンド粒子の数をかなり増加させることができる。所与のダイヤモンドサイズの場合、ダイヤモンド密度が増加するとパッド切削速度が速くなる。時間に依存するコンディショナー挙動は、ドレッサー寿命全体にわたってパッド切削速度を測定することによって評価することができる（コンディショニングパッドはドレッサーと呼ばれる場合もある）。低および高ダイヤモンド密度でそれぞれ製造した２つのコンディショナーの試験を行い、パッド摩耗速度をコンディショニング時間にわたって測定した。図３に示すパッド切削速度曲線は、異なる時間依存性挙動を明確に示している。高いダイヤモンド密度のコンディショナーは、初期のならし期間の後により安定した性能および長いドレッサー寿命を示したが、パッド切削速度が高速であるためにパッド寿命は短い。「Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ」と題され２００６年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／８４６，４１６号明細書；２００７年９月１９日に出願された米国特許出願第１１／８５７，４９９号明細書；および「Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｔｏｏｌｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ」と題され、２００８年３月２７日に公開された国際公開第２００８／０３６８９２Ａ１号パンフレット（こららの３つすべての教示は、それらの内容全体が参照により本明細書に援用される）には、微細なダイヤモンド（たとえば、７５ミクロン以下）の使用などのＣＭＰコンディショナーに関するさらなる詳細が示されている。
【００１６】
本明細書に記載されるように、ＣＭＰパッドをコンディショニングするための工具は、研磨粒子を、たとえばろう付け、焼成、または電気めっきによって、支持部材の前側および裏側の少なくとも１つに結合させることによって製造される。支持体の前側および裏側は好ましくは互いに実質的に平行であり、工具は好ましくは、平坦からのずれが約０．００２インチ未満となるように製造される。一例においては、研磨粒子、たとえば、ダイヤモンド粒子の少なくとも５０（重量）％が、７５マイクロメートル未満の粒度を有する。別の例においては、研磨粒子の９５（重量）％が約８５マイクロメートル未満の粒度を有する。研磨粒子は、ＳＡＲＤ（商標）（さらに後述する）、面心立方、立方体、六角形、菱形、らせん、または不規則なパターンなどのサブパターンを含むパターンを形成することができ、約４０００研磨粒子／インチ２（６２０研磨粒子／ｃｍ２）を超える粒子密度を有することができる。特定の例においては、研磨粒子は、ろう付けフィルム（ｂｒａｚｉｎｇ  ｆｉｌｍ）、たとえば、ろう付けテープ、ろう付け箔、穿孔を有するろう付けテープ、または穿孔を有するろう付け箔を使用してろう付け合金によって結合される。ろう付けフィルムは、たとえば、研磨粒子の最小粒度の約６０％以下の厚さを有することができる。
【００１７】
ダイヤモンドの分布：従来、ダイヤモンド砥粒は一般に、図４（ａ、ｂ）に示されるような不規則な分布またはパターン化された分布のいずれかでコンディショナー表面上に配置されている。不規則に分布したコンディショナーは、製造の一貫性が本来失われているため、反復性および再現性の問題が生じうる。規則的パターンの配列を有するコンディショナーは、デカルト座標においてダイヤモンドの固有の周期性を有し、そのためパッド上に望ましくない規則性の跡が生じうる。図４（ｃ）に示される、本発明の一実施形態による自己回避型不規則分布（ｓｅｌｆ−ａｖｏｉｄｉｎｇ  ｒａｎｄｏｍ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）（ＳＡＲＤ（商標））は、両方の欠点を克服するためにＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓによって開発された。一般に、ＳＡＲＤ（商標）配列の設計は、繰り返しパターンが存在せず、真に不規則な配列では予想されるダイヤモンドが存在しないゾーンも存在しないように行うことができる。さらに、それぞれのＳＡＲＤ（商標）コンディショナーは、それぞれのダイヤモンドの位置を正確に再現して製造され、プロセス安定性、ロット間の一貫性、およびウエハ均一性に関して優れた研磨性能を有する。一部の研磨データを、後の項で、３つの種類のダイヤモンド分布の比較に関して提供している。２００６年１月１９日に公開され、「Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｔｏｏｌｓ  Ｍａｄｅ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｓｅｌｆ−Ａｖｏｉｄｉｎｇ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｇｒａｉｎ  Ａｒｒａｙ」と題される米国特許出願公開第２００６／００１０７８０号明細書（これらの教示全体が参照により本明細書に援用される）には、ＳＡＲＤ（商標）に関するさらなる詳細が示されている。
【００１８】
たとえば、米国特許出願公開第２００６／００１０７８０号明細書には、研磨砥粒と、結合剤と、基材とを含み、研磨砥粒が、選択された最大直径および選択されたサイズ範囲を有し、研磨砥粒が、結合剤によって基材に単層配列で接着される研磨工具において：（ａ）研磨砥粒が、各研磨砥粒の周囲に排他的ゾーンを有する不均一パターンによる配列で配向しており、（ｂ）各排他的ゾーンが、所望の研磨砥粒グリットサイズの最大半径を超える最小半径を有することを特徴とする研磨工具が記載されている。
【００１９】
各研磨砥粒の周囲に選択された排他的ゾーンを有する研磨工具の１つの製造方法は、（ａ）画定された大きさおよび形状を有する二次元平面領域を選択するステップと；（ｂ）その平面領域に、所望の研磨砥粒グリットサイズおよび密度を選択するステップと；（ｃ）一連の二次元座標値を不規則に発生させるステップと；（ｄ）不規則に発生させた各組の座標値を、あらゆる隣の座標値の組と最小値（ｋ）だけ異なる座標値に制限するステップと；（ｅ）十分な組数を有する不規則に発生させ制限した座標値の配列を発生させ、グラフ上の点としてプロットして、選択した二次元平面領域および選択した研磨砥粒グリットサイズに対する、所望の研磨砥粒密度を得るステップと；配列上の各点において研磨砥粒を中心に置くステップとを含む。
【００２０】
各研磨砥粒の周囲に選択された排他的ゾーンを有する研磨工具の別の製造方法であって、（ａ）画定された大きさおよび形状を有する二次元平面領域を選択するステップと；（ｂ）その平面領域に、所望の研磨砥粒グリットサイズおよび密度を選択するステップと；（ｃ）少なくとも１つの軸に沿った座標値が、各値が一定量だけ次の値と異なる数値配列に制限されるように、一連の座標値の組（ｘ１，ｙ１）を選択するステップと；（ｄ）選択された各座標値の組（ｘ１，ｙ１）を分離して、選択されたｘ値の組と選択されたｙ値の組とを得るステップと；（ｅ）ｘ値およびｙ値の組から一連の不規則な座標値の組（ｘ，ｙ）を不規則に選択するステップであって、各組が、あらゆる隣の座標値の組の座標値と最小値（ｋ）だけ異なる座標値を有するステップと；（ｆ）十分な組数を有する不規則に発生させた座標値の組の配列を発生させ、グラフ上の点としてプロットして、選択した二次元平面領域および選択した研磨砥粒グリットサイズに対する、所望の研磨砥粒密度を得るステップと；（ｇ）配列上の各点において研磨砥粒を中心に置くステップとを含む、方法。
【００２１】
実験検証
本発明の実施形態により製造した３つのＣＭＰコンディショナー設計（それぞれＳＧＡ−Ａ、ＳＧＡ−Ｂ、およびＳＧＡ−Ｃ）、ならびにそれぞれ従来品−Ａおよび従来品−Ｂによる２つの従来のＣＭＰコンディショナー設計を選択して試験を行い、ドレッサー性能を比較した。ＳＧＡ−Ａ、Ｂ、およびＣの場合、すべては、米国仮特許出願第６０／８４６，４１６号明細書；米国特許出願第１１／８５７，４９９号明細書；または国際公開第２００８／０３６８９２Ａ１号パンフレットにおいて検討されているような、同じダイヤモンドＳＡＲＤ（商標）分布と、ろう付けフィルム（たとえば、ろう付けテープおよび箔）の使用を含む最新のろう付け技術とを使用して製造した。ろう付けペーストと比較して、ろう付けテープおよびろう付け箔は、均一なろう付け許容誤差（ろう付けの厚さ）が得られるという利点を有する。ろう付けペーストおよびろう付けテープと比較して、ろう付け箔はより均一で迅速に融解するため、ＣＭＰドレッサーの製造において高い生産性を得ることができる。ＳＧＡ−ＡおよびＢの仕様は、ＳＧＡ−Ａに攻撃性の低いダイヤモンドを使用したことを除けば同じである。従来品−Ａは規則的なダイヤモンド分布を有する電気めっき製品であり、一方、従来品−Ｂは不規則に分布したダイヤモンドを有するろう付け製品である。
【００２２】
パッド表面およびパッド切削速度の分析：１２重量ポンドのコンディショニング圧下力を研磨工具に対して使用して、表１に記載の５つのドレッサーを有する市販のポリウレタン二重積層パッドでｅｘ−ｓｉｔｕコンディショニングを行った。表面粗さおよびパッド切削速度は、コンピューターデータ収集システムに接続したプロファイラーおよびセンサーを使用して測定した。パッド表面仕上げＲａ（μｍ）および規格化したパッド切削速度も表１に示している。ＳＧＡ−ＡおよびＳＧＡ−Ｂドレッサーで得られた表面粗さは従来品−ＡおよびＢのドレッサーよりも滑らかであった。従来品−Ｂのドレッサーのパッド切削速度は５種類の中で最低であったが、Ｒａ値は最高であることがさらに注目される。前述したように、粗いパッド表面は、ウエハ上に欠陥が生じる可能性が高いため、高度なサブ５０ｎｍＣＭＰプロセスには望ましくない。
【００２３】
【表１】
2010536183.tif 000003
【００２４】
これは、パッド凹凸分析によってさらに証明することができる。図５に示されるように、コンディショニングしたパッドから得たパッド突起高さ分布から、ＳＧＡ−Ａを有する分布は他の２つよりもはるかに均一であることが分かった。このより狭くより均一な凹凸分布は、パッドとウエハとの間の接触領域を増加させ、それによって局所的な高圧ピークが減少し、ウエハの欠陥を減少させるはずである。パッド製造業者らも、欠陥を減少させるためにパッドとウエハとの間の接触領域を増加させようと試みている。
【００２５】
パッドとウエハとの間の接触領域分析の場合と同様に、コンディショニング中のパッドとダイヤモンド研磨材との間の接触点は、図６に示すようなダイヤモンド突出高さの確率分布関数を得ることによって評価することができる。Ｘ軸は砥粒の突出高さを表しており、有効コンディショニング砥粒が、規格化した砥粒高さの０．５（図６の垂直線）より高いと仮定すると、有効コンディショニング砥粒の数を概算することができる。
【００２６】
図６より、従来品−ＡおよびＢの概算される有効コンディショニング砥粒のパーセント値はそれぞれ約２５％および３０％であり、一方、ＳＧＡ−Ａの％値は７５％を超える。従来品−Ｂの平均突出高さは、ＳＧＡ−Ａおよび従来品−Ａの高さよりも約３倍高い。ＳＧＡ−Ａ対従来品−Ａの有効コンディショニング砥粒の数の比は、（Ｃ１×０．７５）／（Ｃ３×０．２５）として概算することができ、式中、Ｃ１は３２でありＣ３は６である（表１中に見ることができる）。この有効コンディショニング砥粒数の差も、表１および図５中の異なる表面仕上げおよびパッド突起高さ分布の決定に重要な役割を果たしている。
【００２７】
ＣＭＰ試験
ウエハ欠陥率、材料（ウエハ）除去速度（ＭＲＲ）、および均一性に関してコンディショナー性能を比較するための実験検証を行った。前述の２つの設計ＳＧＡ−Ｂおよび従来品−Ａを、実験室（ｌａｂ）設定（ＳＧＡ  Ｌａｂ）および製造所（Ｆａｂ）設定（Ｆａｂ１）の両方のベンチマーク試験に選択した。ＳＧＡ  Ｌａｂ試験は、５重量ポンドの一定の圧下力を使用してｉｎ−ｓｉｔｕの１００％コンディショニング方式で行った。両方の試験場所での研磨およびコンディショニングの方法は異なった。表２に示す結果は、ＳＧＡ−Ｂのウエハ除去速度が従来品−Ａよりも高いことを示している。ＳＧＡ−Ｂの欠陥率も従来品−Ａより低く、一方、ＷＩＷＮＵ（面内均一性）は両方のドレッサーで同等である。
【００２８】
【表２】
2010536183.tif 000004
【００２９】
表３も、別の製造所（Ｆａｂ  ２）からのパターン化ウエハから得られたＣＭＰデータを示している。ＳＧＡ−Ａおよび従来品−Ａの両方について、所与のドレッサー寿命に制限し、この時間を超えた試験は行わなかった。今回も、パッド寿命が３５％長いにもかかわらずＳＧＡ−Ａの除去速度は従来品−Ａよりも約１０％高い。このことは、高いウエハ除去速度および長いパッド寿命の両方で最適なコンディショナー設計を実現可能なことを明確に示している。
【００３０】
【表３】
2010536183.tif 000005
【００３１】
図７は、３００ｍｍ製造パターンウエハから得たＣＭＰ後の酸化物トレンチ深さの平坦性データを示している。図から分かるように、ＳＧＡ−Ａを使用した場合の平均酸化物残留トレンチ深さは従来品−Ｂの場合よりもはるかに高い。この結果はディッシングの改善を明確に示しており、この改善は、最適化されたＳＧＡ−Ａコンディショナー設計に起因する。より詳細には、ＳＧＡ−Ａコンディショナーは、最適化されたテクスチャーをパッド表面に付与する。このようなテクスチャー加工されたパッド表面は、より小さな溝および特徴を有し、ウエハの研磨中にかなりの量のスラリー（または研磨剤材料）を凝集させたり他の方法で捕捉したりすることに対する抵抗性がより高い。より大きなパッドの溝／特徴（従来のパッドコンディショナーによって生じたもの）において生じるこのようなスラリーの凝集および／または大量の捕集によって、より強力に切削し、そのためより多くのトレンチ層を除去し、これが最終的にはディッシングにつながる（基本的に、ウエハのトレンチ層に堆積した層中のくぼみが加工される）。この意味において、本発明の一実施形態により構成されたパッドコンディショナーを使用するとディッシングが減少する。
【００３２】
したがって、研磨剤の大きさ、研磨剤の分布、研磨剤の形状、研磨剤の密度、研磨剤の突出高さ分布、および凹凸分布などの重要なコンディショナー設計パラメータの最適化によって、所望のパッドテクスチャーが形成され、それによってウエハ欠陥率が減少することが示された。本発明の実施形態により最適化されたコンディショナーの利点が、欠陥の厳格な管理が後のＩＣ製造プロセスにおいてさらに首尾良く集積するために重要となる高度なサブ５０ｎｍＣＭＰプロセスで実証された。
【００３３】
以上の本発明の実施形態の説明は、例示および説明の目的で提供している。本発明を網羅したり、開示される厳密な形態に限定したりすることを意図したものではない。本開示を考慮すれば、多数の修正および変形が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されることを意図している。
【図１】
2010536183.tif 000006
【図２】
2010536183.tif 000007
【図３】
2010536183.tif 000008
【図４】
2010536183.tif 000009
【図５】
2010536183.tif 000010
【図６】
2010536183.tif 000011
【図７】
2010536183.tif 000012
【国際調査報告】
2010536183.tif 000013
2010536183.tif 000014