(57)【要約】      （修正有）【課題】基板表面上の導電性材料、特に銅配線の平坦化用である電気化学的研磨装置において、電流分布が均一で、かつ電解液がよどみなく流れる手段を提供する。【解決手段】ボールアセンブリは、下端に電解液流入孔を有する電気絶縁ハウジング１５３０と、軟質導電材料よりなる導電性カバー１５２４と軟質導電芯材よりなる芯部１５２２で構成する導電性ローラ１５０６（ボール）と、接点手段１５３４と、で構成される。  ボールアッセンブリはパッドアッセンブリ１５４０に埋め込まれ、電源装置１５３６と電気的に接続され、かつ電解液源１５４４からの電解液流路が接続される。  これによって電解液を供給しつつボールアッセンブリを介して電流を流し、基板１１４を研磨する。【選択図】  図１５Ｃ
2005005661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールアセンブリであって、
内部通路を有するハウジングと、
該ハウジングの第１端で前記内部通路に延びて入る環状座面と、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記座面により前記ハウジングから出るのを阻止されているボールと、
前記ハウジングの第２端に接続される導電性アダプタと、
前記アダプタ及び前記ボールを電気的に接続する接点素子と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項２】
前記ボールは、軟質導電性材料から構成される外側表面を有している、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項３】
前記ボールは軟質弾性芯材を有している、請求項２のボールアセンブリ。
【請求項４】
前記芯材は少なくとも部分的に、弾性有機ポリマー、エチレン―プロピレン―ジエン（ＥＤＰＭ）、ポリアルケン、ポリアルキン、ポリエステル、ポリ芳香属アルケン／アルキン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、無機ポリマー、シロキサン、ポリシリコン及びポリシランからなるグループから選択された少なくとも１つの材料から構成されている、請求項３のボールアセンブリ。
【請求項５】
前記ボールは、導電性ポリマー及び内部に導電性材料を配分せしめたポリマーのうちの少なくとも１つから構成されている、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項６】
前記ボールは、該ボールの少なくとも一部が前記ハウジングの前記第１端を越えて露出される第１位置と、前記ハウジングの前記第１端と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動であり、前記接点素子は、前記第１位置及び前記第２位置の間にある前記ボールとの電気接触を維持する、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項７】
前記ボールは、金又は銅の外側表面の少なくとも１つを有している、請求項６のボールアセンブリ。
【請求項８】
前記ハウジングは、前記第１端に配置された伝動機能部を更に備える、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項９】
前記伝動機能部は、六角形の突出部から構成される、請求項８のボールアセンブリ。
【請求項１０】
前記ハウジングは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から製作されている、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項１１】
前記接点素子は、
環状ベースと、
該ベースから遠位端まで延びる複数の湾曲部材と、
を備えている、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項１２】
前記ハウジングは、
前記湾曲部材の前記遠位端を受け入れるために前記ハウジングの内壁に形成された環状溝を更に備える、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１３】
前記湾曲部材の各々は、
前記ベースに接続される第１端を有すると共に、前記ベースから各湾曲部材の前記遠位端まで延びる２つの部分と、
該２つの部分を接続する複数の横行部と、
各湾曲部材の前記遠位端のところで前記２つの部分を接続する接点パッドと、
を更に備えている、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１４】
前記接点素子を前記アダプタに接続する締付けブッシュを更に備える、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１５】
前記締付けブッシュは、
頭部と、
該頭部から延びて前記接点素子の前記ベースを通ると共に、少なくとも部分的に前記アダプタを貫いて形成された通路のねじ部に係合するねじ付き茎部と、
を備える、請求項１４のボールアセンブリ。
【請求項１６】
前記頭部は伝動機能部を含む、請求項１５のボールアセンブリ。
【請求項１７】
前記締付けブッシュの前記伝動機能部は、前記締付けブッシュを貫いて配置された通路の少なくとも一部に形成された六角穴である、請求項１６のボールアセンブリ。
【請求項１８】
前記接点素子は、金で被覆されたベリリウム銅である、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１９】
前記アダプタは、
前記ハウジングの前記第２端に結合するボス部と、
前記ハウジングとは反対方向に前記ボス部から延びるねじ付き茎部と、
を備える、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項２０】
前記アダプタは、前記頭部及び前記ねじ付き茎部に貫通形成された通路を更に備える、請求項１９のボールアセンブリ。
【請求項２１】
前記アダプタは、伝動機能部を更に備える、請求項２０のボールアセンブリ。
【請求項２２】
前記アダプタの前記伝動機能部は、前記ねじ付き茎部に配置されている前記通路の一部に形成された六角穴から構成されている、請求項２１のボールアセンブリ。
【請求項２３】
前記ボールは中空である、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項２４】
請求項１のボールアセンブリであって、更に、
上側表面を有し、該上側表面がその上にある基板を処理するのに適合している研磨材料と、
該研磨材料を支持するプラテンと、
前記導電性アダプタの一部を受け入れる穴を有し、前記プラテン内に配置される導電性接点プレートと、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項２５】
ボールアセンブリであって、
ボス部に結合されるねじ付き茎部を有し、該ボス部及び該ねじ付き茎部には通路が貫通形成されている、導電性アダプタと、
半径方向の内方に延びる環状座面を有する第１端と、前記アダプタの前記ボス部に係合する第２端とを有する中空円筒形の誘電性ハウジングと、
環状ベースから延びる複数の湾曲部材を有する導電性接点素子と、
拡幅頭部から延びるねじ付き茎部を有する締付けブッシュであって、前記接点素子のねじ付き茎部が、前記ベースを貫いて延びて、前記アダプタに貫通形成された前記通路の前記ねじ付き茎部に係合し、前記アダプタに向かって前記前記拡幅頭部を強制して、前記ベースを前記締付けブッシュの前記拡幅頭部及び前記アダプタの前記ボス部の間にクランプする、前記締付けブッシュと、
前記ハウジング内に配置される導電性のボールであって、該ボールは、該ボールの少なくとも一部が前記座面を通って延びる第１位置と、前記ハウジングの前記第１端と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動であり、前記湾曲部材は、前記第１位置及び前記第２位置にある前記ボールとの電気接触を維持する、前記導電性のボールと、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項２６】
前記拡幅頭部は、前記湾曲部材を前記ボールアセンブリの中心線に関して鋭角に方向付けしている、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項２７】
前記ハウジングは、前記第１端に配置された伝動機能部を更に備えている、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項２８】
前記伝動機能部は六角頭部である、請求項２７のボールアセンブリ。
【請求項２９】
前記接点素子は、金の外側を有し、前記ボールは、金又は銅の少なくとも一方の外側を有する、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項３０】
前記アダプタはステンレス鋼である、請求項２９のボールアセンブリ。
【請求項３１】
前記ボールは中空である、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項３２】
ボールアセンブリであって、
ボス部に結合されるねじ付き茎部を有し、該ボス部及び該ねじ付き茎部には開口が貫通形成されている、導電性アダプタと、
第１端及び前記アダプタの前記ボス部に係合する第２端とを有する中空円筒形の誘電性ハウジングと、
前記ハウジング内に配置される導電性のボールであって、該ボールは、流体の流れ通路が前記ハウジングを通り、前記ボールを囲み、前記開口を通るように画成されるのを可能にする直径を有しており、該ボールは、該ボールの少なくとも一部が前記第１端を通って延びる第１位置と、前記ハウジングの前記第１端と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動である、前記導電性のボールと、
前記ボールが前記第１位置及び前記第２位置にあるときに、前記ボール及び前記アダプタの間に電気接続を維持するための接続手段と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項３３】
前記接続手段は、ばねフォーム(spring form)、圧縮ばね、又は導電性ベアリングから構成されている、請求項３２のボールアセンブリ。
【請求項３４】
前記接続手段は、前記ボールに接触するように適応した、環状ベースから延びる複数の湾曲部材を有する導電性接点素子から構成されている、請求項３２のボールアセンブリ。
【請求項３５】
拡幅頭部から延びるねじ付き茎部を有する締付けブッシュを更に備え、前記接点素子のねじ付き茎部が、前記ベースを貫いて延びて、前記アダプタに貫通形成された前記開口のねじ付き茎部に係合し、前記アダプタに向かって前記前記拡幅頭部を強制して、前記ベースを前記締付けブッシュの前記拡幅頭部及び前記アダプタの前記ボス部の間にクランプする、請求項３４のボールアセンブリ。
【請求項３６】
前記締付けブッシュは、更に、
同締付けブッシュを貫いて延びる通路と、
前記締付けブッシュの前記ねじ付き茎部とは反対側の前記通路の部分に形成された六角の伝動機構部と、
を備えている、請求項３５のボールアセンブリ。
【請求項３７】
前記導電性アダプタの前記開口は、
該開口の前記ねじ付き茎部とは反対側の該開口の部分に形成された六角の伝動機構部を更に備えている、請求項３６のボールアセンブリ。
【請求項３８】
前記ハウジングは、
前記湾曲部材の各遠位端を受け入れるため前記ハウジングの内壁に形成された環状溝を更に備えている、請求項３４のボールアセンブリ。
【請求項３９】
前記湾曲部材のうちの少なくとも１つの湾曲部材は、同湾曲部材に貫通形成された少なくとも１つの開口を更に備えている、請求項３４のボールアセンブリ。
【請求項４０】
前記ハウジングは、
前記第１端のところに形成された六角の伝動機構部を更に備えている、請求項３２のボールアセンブリ。
【請求項４１】
ボールアセンブリであって、
第１プレートと、
該第１プレートに接続される第２プレートと、
前記第１プレート及び前記第２プレートの諸部分に貫通形成せしめられた複数の開口と、
該複数の開口の各々内に１つずつ配置される複数の導電性のボールであって、該ボールは、該ボールの一部が前記第１プレートの外側表面を通って延びる第１位置と、前記第１プレートの前記外側表面と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動である、前記導電性のボールと、
前記導電性のボールを前記第２プレートに電気的に接続する複数の導電素子と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項４２】
前記第１プレートは誘電性材料から製作されている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４３】
前記第２プレートは導電性材料から製作されている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４４】
前記第１プレートは複数の環状座面を更に備え、各環状座面は半径方向に延びて前記開口の１つにまで及んでいる、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４５】
前記導電素子の少なくとも１つは、
環状のベースと、
該環状のベースから延びると共に、前記ボールの１つに接触する複数の湾曲部材と、
を更に備えている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４６】
前記ベースを前記第２プレートに接続する締付けブッシュを更に備える、請求項４５のボールアセンブリ。
【請求項４７】
前記締付けブッシュは、
拡幅頭部と、
該拡幅頭部から延びて前記接点素子の前記ベースを通ると共に、前記第２プレート内に配置された前記開口のねじ部に係合するねじ付き茎部と、
を更に備える、請求項４６のボールアセンブリ。
【請求項４８】
前記締付けブッシュは、該締付けブッシュを軸方向に貫き形成された通路を更に備える、請求項４６のボールアセンブリ。
【請求項４９】
前記ボールの少なくとも１つは、軟質導電性材料から構成される外側表面を有している、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５０】
前記ボールの少なくとも１つは、軟質弾性芯材を有している、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５１】
前記芯材は少なくとも部分的に、弾性有機ポリマー、エチレン―プロピレン―ジエン（ＥＤＰＭ）、ポリアルケン、ポリアルキン、ポリエステル、ポリ芳香属アルケン／アルキン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、無機ポリマー、シロキサン、ポリシリコン及びポリシランからなるグループから選択された少なくとも１つの材料から構成されている、請求項５０のボールアセンブリ。
【請求項５２】
前記ボールは導電性ポリマーから構成されている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５３】
前記ボールは中空である、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５４】
前記ボールは少なくとも１つの金又は銅の外側を有する、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５５】
請求項４１のボールアセンブリであって、更に、
前記第２プレートが接続されているプラテンと、
前記プラテン上に配置されると共に通路が貫通形成されており、該通路の内部に少なくとも前記第１プレートを配置せしめている、研磨材料と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項５６】
電気化学的に基板を処理するための装置であって、
プラテンと、
研磨材料と、
該研磨材料に接続されると共に、前記プラテン上に配置される電極と、
前記プラテンに接続されると共に、前記研磨材料を貫いて延びるボールアセンブリと、
第１端子を前記電極に接続せしめ、第２端を前記ボールアセンブリに接続せしめた電源装置と、
を備える装置。
【請求項５７】
請求項５６の装置であって、更に、
内部通路を有するハウジングと、
該ハウジングの第１端のところで前記内部通路にいたるまで延びる環状の座面と、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記座面により前記ハウジングからの脱出を防止されているボールと、
第１端を前記ハウジングの第２端に接続せしめ、第２端を前記プラテンを介して前記電源装置に接続せしめた導電性アダプタと、
前記アダプタ及び前記ボールを電気的に接続する接点素子と、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
【発明の分野】
【０００２】
[0001]本発明は、基板表面を平坦化するための製品及び装置に関するものである。
【関連技術の背景】
【０００３】
[0002]サブクォーターミクロンの多層もしくは階層金属化は、次世代の超大規模半導体集積回路（ＵＬＳＩ）のための主要技術の一つである。この技術の心臓部である階層的な相互接続のためには、高アスペクト比の開口に形成されるコンタクト、バイア、ライン及びその他のフィーチャーを含む相互接続フィーチャーの平坦化が必要である。これらの相互接続フィーチャーを確実に形成することは、ＵＲＳＩの成功を収めたり、個々の基板及びダイに関し回路密度及び品質を高める不断の努力のために非常に重要である。
【０００４】
[0003]集積回路及びその他の電子デバイスの製造に際し、多層の導電性、半導体性、及び誘電性材料を基板の表面に堆積させたり、或いは基板の表面から除去したりする。導電性、半導体性、及び誘電性材料の薄層は、多くの堆積技術により付着させうる。最近の処理における一般的な堆積技術には、スパッタリングとしても知られている物理気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、及び電気化学的めっき（ＥＣＰ）がある。
【０００５】
[0004]材料の各層は順次堆積され除去されるので、基板の最上面は、その全域にわたり非平面状となり、平坦化を必要とする。表面を平坦化すること、即ち表面を“研磨すること”とは、材料を基板の表面から除去してほぼ均等な平坦面を形成するプロセスである。平坦化は、粗面、凝集物質、結晶格子損傷、スクラッチ、及び汚染層もしくは汚染物質のような望ましくない表面欠陥及び表面形状を除去するのに有効である。また、平坦化は、フィーチャーを埋めるため、及び後続のレベルの金属化及び処理に備えて均一な表面を提供するために使用された過剰の堆積材料を除去することにより基板上にフィーチャーを形成するのにも有効である。
【０００６】
[0005]化学機械平坦化、即ち化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するのに使用される一般的な技術である。ＣＭＰは、基板からの材料の選択的な除去のために、代表的にはスラリー又はその他の流体媒体である化学組成物を使用する。従来のＣＭＰ技術においては、基板キャリア又は研磨ヘッドは、キャリアアセンブリに装着され、ＣＭＰ装置にある研磨パッドとの接触状態に位置決めされる。キャリアアセンブリは、基板に対して制御可能の圧力をもたらして、基板を研磨パッドに当接させる。研磨パッドは、外部駆動力によって基板に対して移動される。ＣＭＰ装置は、化学作用及び／又は機械作用、並びにその結果としておこる基板の表面からの材料の除去作用を行うために研磨組成物を分散させながら、基板の表面と研磨パッドとの間に研磨もしくは摩擦運動を生じさせる。
【０００７】
[0006]集積回路の製造において益々利用されるようになってきている材料の一つは、電気特性が望ましいため、銅である。しかし、銅は、独自の特別な製造上の問題を有している。例えば、銅はパターン描画したりエッチングしたりするのが難しく、ダマシンプロセス、又はデュアルダマシンプロセスのような新式のプロセス及び技術が銅基板のフィーチャーを形成するのに使用されつつある。
【０００８】
[0007]ダマシンプロセスにおいて、フィーチャーは、誘電性材料に画成され、銅で実質的に埋め込まれる。低誘電率、即ち約３未満の誘電率を有する誘電性材料は、銅ダマシンの製作に使用されつつある。バリア層材料は、銅材料の堆積前に、誘電性層に形成されたフィーチャーの表面上にコンフォーマルに堆積される。銅材料は、その後、バリア層及び周囲のフィールド上に堆積される。しかし、フィーチャーへの銅の埋め込みは、通常、金属表面上に過剰の銅材料が存在する過堆積という結果になり、これは、誘電性材料に銅埋込みフィーチャーを形成し後からの処理に向けて金属表面を準備しておくために、除去しなければならない。
【０００９】
[0008]銅材料の研磨に提示されている課題の一つは、導電性材料及びバリア層間の界面が非平面であり残留銅材料がこの非平面の界面により形成された不整に残留することである。更に、導電性材料及びバリア材料はしばしば異なる速度で金属表面から除去され、いずれの場合も、過剰の導電性材料が金属表面上に残留物として保持される結果になりうる。その上、金属表面は、そこに形成されるフィーチャーの密度及びサイズに応じて異なる表面形状もしくはトポグラフィーを有している。銅材料は、この金属表面の形状に沿った、異なる除去速度で除去され、これは、金属表面からの銅材料の効果的な除去の実現や、金属表面の最終平面度の実現を難しくする。
【００１０】
[0009]金属表面から所望の銅材料の全てを除去するための解決策の一つは、金属表面を過研磨することである。しかし、材料の過研磨は、ディッシングと言われるフィーチャーの窪み又は陥凹や、エロージョンと言われる誘電性材料の過剰除去のような表面欠陥を形成する結果となりうる。ディッシング及びエロージョンに由来する形状欠陥は、更に、その下側にあるバリア層材料のような付加的な材料の不均一な除去となり、決して望ましくはない研磨品質を有する金属表面を生産する。
【００１１】
[0010]銅表面の研磨の別の問題は、基板表面に銅ダマシンを形成するのに低誘電率（低ｋ）の材料を使用することにより生ずる。カーボンドープシリコン酸化物のような低ｋの誘電性材料は、ダウンフォースと呼ばれる通常の研磨圧力（即ち、約６ｐｓｉ）で変形もしくは破損することがあり、これは、基板の研磨品質に有害な影響を及ぼし、また、基板研磨に好ましからざる影響を及ぼしうる。例えば、基板及び研磨パッド間の相対回転運動は、金属表面に沿って剪断力を生じさせて、低ｋの材料を変形させ、後からの研磨に悪影響を及ぼす形状欠陥を形成する。
【００１２】
[0011]低誘電率材料中の銅を研磨する問題の一つは、電気化学的研磨（ＥＣＭＰ）技術による銅の研磨により生ずる。ＥＣＭＰ技術は、通常のＣＭＰプロセスと比較して低い機械的摩擦で基板を研磨するのと同時に、電気化学的溶解により基板表面から導電性材料を除去する。電気化学的溶解は、基板表面から周囲の電解液中へ導電性材料を除去するために、陰極及び基板表面間にバイアスを印加することにより行われる。
【００１３】
[0012]ＥＣＭＰシステムの一実施形態において、このバイアスは、基板キャリアヘッドのような基板支持装置中の基板表面と電気的に連絡する複数の導電接点のリングにより印加される。しかし、この接点リングは、特に、該導電接点のリングが残留物を効果的に除去しない過研磨中に、基板表面の全域にわたり不均一な電流の分布を示し、これが不均一な溶解となることが分かっていた。機械摩擦は、基板を研磨パッドに接触させると共に、基板及び研磨パッド間に相対運動を与えることによって行われる。しかし、従来の研磨パッドは、基板の表面への電解液の流れをしばしば制限する。加えて、研磨パッドは、基板表面へのバイアスの印加の障害になると共に基板表面からの材料の不均一な溶解もしくは可変の溶解という結果になる絶縁材料から構成されている。
【００１４】
[0013]結果として、基板表面上の、導電性材料の除去のための改良型研磨用品の必要性が存在する。
【発明の概要】
【００１５】
[0014]本発明の種々の形態は、総括的には、電気化学的堆積技術、電気化学的溶解技術、研磨技術及び／又はそれらの組合せを使用して基板上の層を平坦化するための製品及び装置を提供している。
【００１６】
[0015]一態様において、基板を研磨するための研磨用品は、基板を研磨するのに適合した表面を有する本体部と、該本体部中に少なくとも部分的に埋設された少なくとも１つの導電素子とを含んでいる。この導電素子は、導電性材料、導電性充填材又はその組合せで覆われた繊維を含んでいてよく、該繊維はバインダ材料中に配分しうる。導電素子は、本体部中に少なくとも部分的に埋設された導電性材料により覆われた織成繊維の布地と、導電性材料、導電性充填材又はそれらの組合せで覆われた繊維の複合体と、本体部中に少なくとも部分的に埋設されたバインダと、或いはそれらの組合せとを含む。導電素子は、研磨表面により規定された平面を超えて延びる接触表面を有すると共に、コイル、１つ以上のループ、１つ以上の糸状体、複数材料の織布、又はそれらの組合せから構成しうる。研磨用品を横断して通り抜ける材料の流れを容易にするために、研磨用品には、複数の穿孔及び複数の溝を形成してよい。
【００１７】
[0016]別の態様において、基板表面、例えば基板表面上に堆積された導電層を処理するための研磨用品が提供されている。この研磨用品は、導電性材料、導電性充填材、又はその組合せで覆われた繊維の少なくとも一部から構成されると共に、基板を研磨するのに適合した本体部を含んでいる。研磨用品を囲んで通り抜ける材料の流れを容易にするために、研磨用品には、複数の穿孔及び複数の溝を形成してよい。
【００１８】
[0017]別の態様において、基板を研磨するために研磨用品が内部に配置された装置は、液溜めと、該液溜め中に配置される透過性ディスクと、該透過性ディスク上に配置される研磨用品もしくは製品と、透過性ディスクと液溜めの底部との間で同液溜め中に配置される電極と、処理中に基板を保持するように適合した研磨ヘッドとを含んでいる。
【００１９】
[0018]もう一つの態様において、研磨用品は、ハウジングを収容した装置を用意すること、このハウジング内に導電性研磨用品を配置すること、約２０ガロン／分（ＧＰＭ）までの流量でハウジングに導電性の溶液を供給すること、この導電性の溶液中にある導電性研磨用品の近くに基板を配置させること、基板の表面を導電性の溶液中にある導電性研磨用品と接触させること、電極及び導電性研磨用品間にバイアスを印加すること、並びに基板の表面の少なくとも一部を除去することを含む、基板を研磨するための方法において導電性研磨用品として使用しうる。
【００２０】
[0019]本発明の他の実施形態において、基板を処理するための研磨用品を構成する布地層は、それを覆って配置された導電層を有している。導電層は、基板を研磨するのに適合した露出表面を有している。布地層は、織布でも不織布でもよい。導電層は軟質導電性材料から構成することができ、一実施形態においては、露出表面は平面でもエンボス加工されていてもよい。
【００２１】
[0020]本発明の別の実施形態において、基板を処理するための研磨用品を構成する導電性布地層は、それを覆って配置された導電層を有している。導電層は、基板を研磨するのに適合した露出表面を有している。導電性布地層は、織布でも不織布でもよい。導電層は軟質導電性材料から構成することができ、一実施形態においては、露出表面は平面でもエンボス加工されていてもよい。
【００２２】
[0021]本発明のもう一つの実施形態において、基板を処理するための研磨用品を構成する導電性布地層は、それを覆って配置された非導電層を有している。非導電層は、研磨している基板を正にバイアスするため少なくとも部分的に露出した導電性布地で基板を研磨するのに適合した露出表面を有している。導電性布地層は、織布でも不織布でもよい。非導電層は研磨材料から構成することができ、一実施形態においては、露出表面は平面でもエンボス加工されていてもよい。
【００２３】
[0022]本発明のもう一つの実施形態において、基板を処理するための研磨用品を構成する導電性部分は、そこから延びる研磨素子を有している。本発明のもう一つの実施形態においては、基板を処理するための研磨用品を構成する導電性部分は、そこから延びる導電性ローラを有している。一実施形態において、導電性ローラは、軟質導電性材料から構成される導電性被覆により少なくとも部分的に覆われたポリマー芯材を有している。
【００２４】
[0023]別の態様において、ボールアセンブリが提供されている。一実施形態において、このボールアセンブリは、ハウジングと、導電性アダプタと、接点素子とを含んでいる。ハウジングは、内部通路の第１端にまでいたる環状座面を有している。導電性アダプタは、ハウジングの第２端に接続されている。接点素子は、座面及びアダプタ間でハウジング内に保持されて、アダプタ及びボールを電気的に接続する。
【詳細な説明】
【００２５】
[0056]この明細書で使用されている単語及び熟語は、別の言葉で定義されていない限り、当該技術におけるそれらの普通の慣例的な意味を当業者により与えられるべきである。化学機械研磨は、広義に解釈されるべきであって、化学的作用、機械的作用、或いは化学的及び機械的作用の双方の共同作用により基板表面を研磨することを含んでいるが、しかしそのような研磨に限定されるものではない。電解研磨も、広義に解釈されるべきであって、陽極溶解のような電気化学的作用の使用により基板を平坦化することを含んでいるが、しかしそのような平坦化に限定されるものではない。
【００２６】
[0057]電気化学的機械研磨（ＥＣＭＰ）は、広義に解釈されるべきであって、基板表面から材料を除去するため電気化学的作用、化学的作用、機械的作用、或いは電気化学的、化学的及び機械的作用の共同作用の使用によって基板を平坦化することを含んでいるが、しかしそのような平坦化に限定されるものではない。
【００２７】
[0058]電気化学的機械メッキ法（ＥＣＭＰＰ）は、広義に解釈されるべきであって、基板上に材料を電気化学的に付着させると共に、この付着した材料を電気化学的作用、化学的作用、機械的作用、或いは電気化学的、化学的及び機械的作用の組合せの使用によって実質的に平坦化することを含んでいるが、しかしそのような平坦化に限定されるものではない。
【００２８】
[0059]陽極溶解は、広義に解釈されるべきであり、基板に直接又は間接に陽極バイアスを印加し、その結果、基板表面から導電性材料を除去して周囲の電解溶液中に移すことを含んでいるが、しかし上述のような適用に限定されるものではない。研磨表面とは、広義に定義すると、処理中に基板表面に少なくとも部分的に接触するか、或いは、接触により直接に又は導電性媒体を介して間接的に製品を基板表面に電気的に結合する製品の部分である。
【００２９】
研磨装置
[0060]図１は、単一のプラットフォームもしくはツール上に配置される電気化学的機械研磨（ＥＣＭＰ）ステーション１０２及び少なくとも１つの通常の研磨もしくはバフ仕上げステーション１０６のような、電気化学的堆積及び化学的機械研磨に適する少なくとも１つのステーションを有する処理装置１００を表わしている。本発明の恩恵を受けうる研磨ツールの一例は、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のアプライド・マテリアルズ株式会社(Applied Materials, Inc.)から入手しうるミラ・メサ（MIRRA Mesa）という登録商標の化学的機械研磨装置である。
【００３０】
[0061]例えば、図１に示した処理装置１００において、この処理装置１００は、２基のＥＣＭＰステーション１０２と、１基の研磨ステーション１０６とを含んでいる。これらのステーションは、基板表面を研磨するために使用しうる。例えば、フィーチャー定義（feature definition）が形成されていると共に、バリア層が張られていて、該バリア層の上に導電性材料が配置された基板では、この導電性材料を２基のＥＣＭＰステーション１０２において２段階で除去し、バリア層を研磨ステーション１０６において研磨し、平坦化された表面を形成しうる。
【００３１】
[0062]例示した処理装置１００は、通例、基台１０８を含んでおり、この基台が、１基以上のＥＣＭＰステーション１０２と、１基以上の研磨ステーション１０６と、搬送ステーション１１０と、カルーセル１１２とを支持する。搬送ステーション１１０は、ローディングロボット１１６による処理装置１００への又は処理装置１００からの基板１１４の搬送を実質的に容易にする。このローディングロボット１１６は、基板１１４を搬送ステーション１１０と工場接続装置もしくはインターフェース１２０との間で搬送するのが典型的であり、工場接続装置１２０は、洗浄モジュール１２２と、計測装置１０４と、１基以上の基板貯留カセット１１８とを含んでいてよい。計測装置１０４の一例は、米国アリゾナ州フェニックス所在のノバ・メジャリング・インストゥルメンツ(Nova Measuring Instruments)株式会社から入手しうる登録商標・ノバスキャン(NovaScan)の統合厚み監視システムである。
【００３２】
[0063]或いは、ローディングロボット１１６（又は工場接続装置１２０）は、化学気相堆積ツール、物理気相堆積ツール、エッチングツール等のような１基以上のその他の処理ツール（図示せず）に基板を搬送しうる。
【００３３】
[0064]一実施例において、搬送ステーション１１０は、投入量緩衝ステーション１２４と、生産量緩衝ステーション１２６と、搬送ロボット１３２と、装荷カップアセンブリ１２８とを備えている。ローディングロボット１１６は、基板１１４を投入量緩衝ステーション１２４上に置く。搬送ロボット１３２は、２つのグリッパアセンブリを有しており、各グリッパアセンブリは、基板縁部で基板１１４を保持する空圧グリッパフィンガを有する。搬送ロボット１３２は、投入量緩衝ステーション１２４から基板１１４を持ち上げて、この基板１１４を装荷カップアセンブリ１２８の上に位置付けるためグリッパ及び基板１１４を回し、その後、基板１１４を降ろして装荷カップアセンブリ１２８上に置く。
【００３４】
[0065]カルーセル１１２は、複数の研磨ヘッド１３０を支持するのが普通であり、各研磨ヘッドは、処理の間、一枚の基板１１４を保持している。カルーセル１１２は、研磨ヘッド１３０を搬送ステーション１１０、１基以上のＥＣＭＰステーション１０２及び１基以上の研磨ステーション１０６の間に搬送する。本発明の恩恵を受けるように適合しうる１台のカルーセル１１２は、トールス(Tolles)等に対して西暦１９９８年９月８日に発行された米国特許第５８０４５０７号明細書に実質的に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【００３５】
[0066]通常、カルーセル１１２は基台１０８上で中央に配置される。カルーセル１１２は複数のアーム１３８を含むのが典型的である。各アーム１３８は、通常、研磨ヘッド１３０のうちの１つを支持している。図１に記載されたアーム１３８の１つは搬送ステーション１１０が見られるように示されていない。カルーセル１１２は、研磨ヘッド１３０がユーザーにより規定される順序でＥＣＭＰステーション１０２、研磨ステーション１０６及び搬送ステーション１１０間に移動されるように割り出し可能である。
【００３６】
[0067]通常、研磨ヘッド１３０は、基板１１４がＥＣＭＰステーション１０２又は研磨ステーション１０６に配置されている間、基板１１４を保持している。処理装置１００上のＥＣＭＰステーション１０６及び研磨ステーション１０２は、基板１１４を同一の研磨ヘッド１３０に保持しながらステーション間に移動させることによって同基板１１４を次々とメッキもしくは研磨することを考慮して配置されている。本発明に適応しうる研磨ヘッドの一例は、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のアプライド・マテリアルズ株式会社（Applied Materials, Inc.）により製造される登録商標・チタンヘッド(TITAN HEAD)の基板キャリアである。
【００３７】
[0068]本明細書に記載された処理装置１００と共に使用しうる研磨ヘッド１３０の実施形態の例は、スニガ(Zuniga)等に対して西暦２００１年２月６日に発行された米国特許第６１８３３５４号明細書に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【００３８】
[0069]処理装置１００並びにそれで行われるプロセスの制御を容易にするため、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４２と、メモリ１４４と、支援回路１４６とを備えたコントローラ１４０が処理装置１００に接続されている。ＣＰＵ１４２は、種々のドライバ及び圧力を制御するための工業環境において使用可能な任意の形態のコンピュータプロセッサの１つでよい。メモリ１４４はＣＰＵ１４２に接続される。メモリ１４４、即ち、コンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、或いはローカル又はリモートの任意のディジタル保存形態のような容易に入手可能な１つ以上のメモリでよい。支援回路１４６は、通常の方法でプロセッサを支援するためＣＰＵ１４２に接続される。これらの支援回路は、キャッシュ、電源装置、クロック回路、入／出力回路、及びサブシステム等を含んでいる。
【００３９】
[0070]処理装置１００及び／又はコントローラ１４０を作動するための電力は、電源装置１５０により供給される。説明のため、この電源装置１５０は、搬送ステーション１１０、工場接続装置１２０、ローディングロボット１１６及びコントローラ１４０を含む処理装置１００の複数の構成要素に接続されて示されている。他の実施形態においては、処理装置１００の２つ以上の構成要素について別個の電源装置が設けられる。
【００４０】
[0071]図２は、ＥＣＭＰステーション１０２の上方に支持された研磨ヘッド１３０の断面図を示している。このＥＣＭＰステーション１０２は、通常、液溜め２０２と、電極２０４と、研磨用品２０５と、ディスク２０６と、カバー２０８とを含んでいる。一実施形態において、液溜め２０２は、処理装置１００の基台１０８に接続されている。この液溜め２０２は、容器もしくは電解槽を画成しており、その中に、電解液２２０のような導電流体を入れておくことができる。基板１１４を処理する際に用いられる電解液２２０は、銅、アルミニウム、タングステン、金、銀、或いは、基板１１４上に電気化学的に堆積することができるか又は基板１１４から電気化学的に除去することができるその他任意の材料のような金属を処理するために使用できる。
【００４１】
[0072]液溜め２０２は、フルオロポリマー、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、或いは、電気メッキ及び電解研磨化学と両立できるその他の材料のようなプラスチックから製作される椀形状部材とすることができる。液溜め２０２は、開口２１６及び排液口２１４を含む底部２１０を有している。開口２１６は、通常、底部２１０の中央に配置されていて、軸２１２がそこを貫いて通ることを可能にしている。シール２１８は、開口２１６及び軸２１２の間に配置されると共に、液溜め２０２内に入れられた流体が開口２１６を通過するのを防止しながら軸２１２が回転することを可能にしている。
【００４２】
[0073]液溜め２０２は、その内部に配置された電極２０４、ディスク２０６及び研磨用品２０５を含むのが典型的である。研磨パッドのような研磨用品２０５は、液溜め２０２内においてディスク２０６上に配置され支持されている。
【００４３】
[0074]電極２０４は、基板１１４及び／又は研磨用品２０５に対して対電極である。なお、研磨用品２０５は基板表面に接触している。研磨用品２０５は、少なくとも部分的に導電性であると共に、電気化学的機械メッキ法（ＥＣＭＰＰ）のような電気化学的プロセスの間、基板と共同して電極として作用することができる。なお、ＥＣＭＰＰは、電気化学的堆積及び化学機械研磨、又は電気化学的溶解を含む。電極２０４は、この電極２０４と研磨用品２０５との間に正バイアス（陽極）が印加されるか又は負バイアス（陰極）が印加されるのかに応じて、陽極又は陰極とすることができる。
【００４４】
[0075]例えば、電解液からの材料を基板表面上に堆積させるとき、電極２０４は陽極として作用し、基板表面及び／又は研磨用品２０５は陰極として作用する。例えば印加バイアスからの溶解により、基板表面から材料を除去するとき、電極２０４は陰極として機能し、基板表面及び／又は研磨用品２０５は、溶解プロセスのため陽極として作用しうる。
【００４５】
[0076]電極２０４は、通常、ディスク２０６と液溜め２０２の底部２１０との間に位置決めされ、この液溜め２０２において、電解液２２０中に浸漬されうる。電極２０４は、プレート状部材、貫通形成された複数の開口を有するプレート、或いは透過性隔膜もしくは容器内に設けられる複数の電極片とすることができる。透過性隔膜（図示せず）は、ディスク２０６と電極２０４との間或いは電極２０４と研磨用品２０５との間に配置されて、水面からの水素バブルのようなバブルをろ過すると共に、欠陥の形成を減少させ、そして両者間の電流又は電力を安定させるか或いは両者間にもっと均等に電流又は電力を印加する。
【００４６】
[0077]電解析出プロセスのためには、電極２０４は、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、及び基板１１４上に電気化学的に堆積できるその他の材料のように、堆積すべき或いは除去すべき材料から形成される。陽極溶解のような電気化学的除去プロセスのためには、電極２０４は、銅溶解については、例えばプラチナ、炭素、又はアルミニウムのような堆積材料以外の材料の非消耗性電極を含みうる。
【００４７】
[0078]研磨用品２０５は、流体環境及び処理基準と両立できる材料のパッド、ウェブ又はベルトとすることができる。図２に示した実施形態において、研磨用品２０５は、円形の形状であって、液溜め２０２の上端のところに配置されて、その下面でディスク２０６により支持されている。研磨用品２０５は、処理中に基板表面と接触するため、１つ以上の導電性要素のような導電性材料の部分的に導電性の表面を少なくとも含んでいる。この研磨用品２０５は、導電性研磨材料の一部又は全て、或いは通常の導電性研磨材料に埋め込まれるか又はその上に配置される導電性研磨材料の複合体の一部又は全てとすることができる。例えば、導電性材料は、処理中に研磨用品２０５のジュロメータ(durometer)及び／又はコンプライアンスを調整するためにディスク２０６及び研磨用品２０５の間に配置された“裏当て”材料上に設けることができる。
【００４８】
[0079]液溜め２０２、カバー２０８及びディスク２０６は、基台１０８上に移動可能に設けることができる。液溜め２０２、カバー２０８及びディスク２０６は、カルーセル１１２が基板１１４をＥＣＭＰステーション１０２及び研磨ステーション１０６間に割り出すときに研磨ヘッド１３０のクリアランスを助長するため、基台１０８に向かって軸方向に移動することができる。ディスク２０６は、液溜め２０２内に配置され、軸２１２に接続される。軸２１２は、通常、基台１０８の下方に配置されたモータ２２４に接続される。このモータ２２４は、コントローラ１４０からの信号に呼応して、ディスク２０６を所定速度で回転する。
【００４９】
[0080]ディスク２０６は、電解液２２０と両立すると共に研磨に有害な悪影響を及ぼさない材料から形成される穿孔もしくはパーフォレーション付きの研磨用品支持体である。このディスク２０６は、例えばフルオロポリマーであるポリマー、ポリエチレン（ＰＥ）、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ）等から形成しうる。該ディスク２０６は、ねじのような締結具を使用して、或いはスナップ又は囲い体との締り嵌めのようなその他の手段を使用して、液溜め２０２内に固定したり、液溜め中に懸架したり等が可能である。該ディスク２０６は、より広いプロセス観察機会を提供するために電極２０４から離間していることが好ましく、これにより、基板表面から電極２０４へ材料を堆積させたり材料を除去したりする局面での感度を減少させる。
【００５０】
[0081]ディスク２０６は、電解液２２０に対して実質的に透過性である。一実施形態において、ディスク２０６は、そこに形成された複数の穿孔もしくは通路２２２を含んでいる。穿孔とは、研磨用品のような対象物を部分的に又は完全に通り形成される孔、穴、開口又は通路を含む。穿孔の大きさ及び密度は、ディスク２０６を通り基板１１４へ行く電解液２２０の分配を均等にするように選択されている。
【００５１】
[0082]ディスク２０６の一態様において、該ディスクは、約０.５ｍｍ（０.０２インチ）〜約１０ｍｍ（０.４インチ）の直径を有する穿孔を含んでいる。穿孔は、研磨用品の約２０％〜約８０％の穿孔密度を有していてよい。約５０％の穿孔密度は、研磨プロセスに対する有害な影響が最小の電解液流を生成することが確認された。通常、ディスク２０６及び研磨用品２０５の穿孔は、これらのディスク２０６及び研磨用品２０５を介して基板表面へ十分な質量流の電解液が行くように考慮して整列されている。研磨用品２０５は、機械的なクランプ又は導電性接着剤によりディスク２０６上に配置されうる。
【００５２】
[0083]研磨用品は、本明細書では、電気化学的機械研磨（ＥＣＭＰ）プロセスの場合について説明されているが、本発明は、電気化学的作用を伴うその他の製造プロセスにおいて導電性研磨用品を使用することも企図している。電気化学的作用を使用するプロセスの例には、エッジ接点(edge contacts)のような通常のバイアス印加装置を使用することなく導電性材料を堆積させるため基板表面に均等にバイアスを印加するのに研磨用品２０５の使用を伴う電気化学的堆積と、電気化学的堆積及び化学機械研磨の併用を含む電気化学的機械メッキプロセス（ＥＣＭＰＰ）とが含まれる。
【００５３】
[0084]作動中、研磨用品２０５は、液溜め２０２の電解液中にあるディスク２０６上に配置されている。研磨ヘッド上にある基板１１４は、電解液中に配置され研磨用品２０５と接触している。電解液は、ディスク２０６及び研磨用品２０５の穿孔を通って流され、形成されている溝により基板表面上に配分される。その後、電源装置からの電力が導電性の研磨用品２０５及び電極２０４に印加され、電解液中の銅のような導電性材料は、陽極溶解方法により除去される。
【００５４】
[0085]電解液２２０は、タンク２３３からノズル２７０を経由して容積室２３２内に流される。電解液２２０は、スカート部２５４に設けられた複数の孔２３４により容積室２３２から溢流するのを防止されている。孔２３４は、容積室２３２を出て液溜め２０２の下方部分に流入する電解液２２０のため、カバー２０８を貫く通路を実質的に提供している。孔２３４のうちの少なくとも一部は、凹部２５８の下面２３６と中央部２５２との間にほぼ位置付けられている。孔２３４は凹部２５８の下面２３６よりも高いところまで該して延びているので、電解液２２０は、容積室２３２を満たしており、従って、基板１１４及び研磨用品２０５と接触するようになる。このようにして、基板１１４は、カバー２０８及びディスク２０６間における相互の間隔の全範囲を通じて電解液２２０との接触を維持する。
【００５５】
[0086]液溜め２０２に集められた電解液２２０は、底部２１０に設けられた排液口２１４を経て流体配送系２７２に流入する。この流体配送系２７２は、タンク２３３及びポンプ２４２を含むのが典型的である。流体配送系２７２に流入する電解液２２０は、タンク２３３に集められる。ポンプ２４２は、電解液２２０がＥＣＭＰステーション１０２で再循環される場合、電解液２２０をタンク２３３から供給管２４４を経由してノズル２７０へと搬送する。フィルタ２４０は、通常、タンク２３３とノズル２７０との間に配置され、電解液２２０中に存在する可能性のある粒子及び凝集物を除去する。
【００５６】
[0087]電解質溶液は、商業的に入手しうる電解液でよい。例えば、銅含有物質を除去する場合、電解液は、硫酸系電解液、リン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）のようなリン酸系電解液、或いはそれらの併用電解液としうる。電解液はまた、硫酸銅のような硫酸系電解液の誘導体、及びリン酸銅のようなリン酸系電解液の誘導体を含みうる。過塩素酸−酢酸溶液及びその誘導体を有する電解液もまた使用しうる。
【００５７】
[0088]また、本発明は、とりわけ光沢剤のような従来から使用されている電気メッキ又は電解研磨添加剤を含め、電気メッキ又は電解研磨プロセスにおいて従来から使用されている電解液組成物を用いることを意図している。銅メッキ、銅陽極溶解又はそれらの組合せのような電気化学的プロセスのために使用される電解質溶液の供給源の一つは、米国ペンシルヴェニア州フィラデルフィアに本社を置くローム・アンド・ハース(Rohm and Haas)の一部門、シプリー・レオーネル(Shipley Leonel)の商品名・ウルトラフィル(Ultrafill)2000である。適当な電解液組成物の例は、西暦２００２年１月３日に出願された米国特許出願第１０/０３８０６６号明細書に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【００５８】
[0089]電解質溶液は、電気化学的セルに供給されて、基板表面上に或いは基板表面と電極との間に、例えば約２ガロン／分である、約０.５ガロン／分〜約２０ガロン／分のような約２０ガロン／分にまで達する流動度で動的流量を供給する。このような流量の電解液は、基板表面から研磨材料や化学副産物を排除すると共に、電解質物質を補給して、研磨速度を向上させると考えられる。
【００５９】
[0090]研磨プロセスにおいて機械研磨を用いる場合、基板１１４及び研磨用品２０５を相対的に回転させて、基板表面から材料を取り除く。機械研磨は、本明細書に記載のような通常の研磨材料及び導電性研磨材料の双方との物理的接触によってもたらされうる。基板１１４及び研磨用品２０５は、それぞれ約５ｒｐｍ以上、例えば約１０ｒｐｍ〜約５０ｒｐｍで回転される。
【００６０】
[0091]一実施形態において、高回転速度の研磨プロセスを使用しうる。この高回転速度の研磨プロセスは、研磨用品２０５を約１５０ｒｐｍ以上、例えば約１５０ｒｐｍ〜約７５０ｒｐｍのプラテン速度で回転させることを含み、そして基板１１４は、約３００ｒｐｍ〜約５００ｒｐｍの回転速度、例えば約１５０ｒｐｍ〜約５００ｒｐｍで回転される。本明細書に記載した研磨用品、プロセス及び装置と共に使用しうる高回転速度の研磨プロセスの更なる説明は、西暦２００１年７月２５日に出願された「半導体基板の化学機械研磨のための方法及び装置（Method And Apparatus For Chemical Mechanical Polishing Of Semiconductor Substrates））と題する米国特許願第６０／３０８０３０号明細書に開示されている。楕円運動や、基板表面を横断するスイーピング運動を含むその他の運動もプロセス中に行うことができる。
【００６１】
[0092]基板表面に接触するとき、約６ｐｓｉ以下、例えば約２ｐｓｉの圧力が研磨用品２０５と基板表面との間に加えられる。低誘電率物質を含む基板を研磨しているのであれば、約２ｐｓｉ以下、例えば約０.５ｐｓｉ以下の圧力を使用して、基板１１４の研磨中、基板１１４を研磨用品２０５に押圧しておく。本発明の一形態においては、約０.１ｐｓｉ〜約０.２ｐｓｉの圧力を用いて、基板を上述したような導電性研磨用品で研磨しうる。
【００６２】
[0093]陽極溶解においては、陰極として働く電極２０４と陽極として働く研磨用品２０５の研磨表面３１０（図３参照）との間に電位差もしくはバイアスが印加される。研磨用品と接触している基板は、バイアスが導電性研磨用品の支持部材に印加されるのと同時に、導電性研磨表面３１０を介して極性を与えられる。バイアスの印加は、基板表面上に形成された銅含有材料のような導電性材料の除去を可能にする。バイアスの設定は、約１５ボルト以下の電圧を基板表面に印加することを含みうる。基板表面から銅含有材料を溶解して電解液中に入れるため、約０.１ボルト〜約１０ボルトの電圧を使用する。また、このバイアスは、約０.１ミリアンペア／ｃｍ２〜約５０ミリアンペア／ｃｍ２、又は２００ｍｍの基板について約０.１アンペア〜約２０アンペアの電流密度を発生させうる。
【００６３】
[0094]電位差を発生して陽極溶解プロセスを遂行するために電源装置１５０により供給される信号は、基板表面から材料を除去するための諸要件に応じて変更しうる。例えば、時間的に変化する陽極信号を導電性の研磨用品２０５に供給しうる。この信号は、電気パルス変調技術によっても加えることができる。この電気パルス変調技術は、第１期間にわたり基板に対して一定の電流密度又は電圧を印加する第１のステップと、その後一定の逆電圧を印加するか或いは第２期間にわたり基板に対する電圧の印加を停止する第２のステップと、第１及び第２のステップを繰り返すステップとから構成される。例えば、電気パルス変調技術は、約−０.１ボルト〜約−１５ボルトから約０.１ボルト〜約１５ボルトの間の変動電位を使用しうる。
【００６４】
[0095]研磨媒体上の穿孔パターン及び密度が正しければ、基板を研磨用品２０５からバイアスさせることにより、従来のエッジ接点−ピンバイアスから得られるエッジでのより高い除去速度及び中央でのより低い除去速度と比較して、基板表面から電解液中へ入る金属のような導電性材料の均等な溶解がもたらされると考えられる。
【００６５】
[0096]銅含有材料のような導電性材料は、約１５０００オングストローム／分以下、例えば約１００オングストローム／分〜約１５０００オングストローム／分の速度で基板表面の少なくとも一部から除去することができる。除去すべき銅材料が約１２０００オングストロームの厚さである本発明の一実施形態において、除去速度を約１００オングストローム／分〜約８０００オングストローム／分とするために、電圧が導電性研磨用品２０５に印加される。
【００６６】
[0097]研磨プロセスに続いて、基板を更に研磨もしくはバフ仕上げして、バリア層の材料を除去するか、誘電性材料から表面欠陥を除去するか、或いは導電性研磨用品を用いて、研磨プロセスの平滑性を向上させる。適当なバフ仕上げプロセス及び組成物の一例は、西暦２０００年５月１１日に同時係属出願された米国特許願第０９／５６９９６８号明細書に開示されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【００６７】
研磨用品の材料
[0098]本明細書に記載されている研磨用品は、導電性の研磨材料から構成される導電性材料、或いは誘電性もしくは導電性の研磨材料中に含まれる導電性成分から構成される導電性材料で形成しうる。一実施形態において、導電性の研磨材料は、導電性繊維、導電性充填材、又はそれらの組合せとしうる。この導電性繊維、導電性充填材、又はそれらの組合せは、高分子材料中に分散させることができる。
【００６８】
[0099]導電性繊維は、誘電性もしくは導電性のポリマー又は炭素系材料のような誘電性もしくは導電性材料から構成することができ、その少なくとも一部は、金属、炭素系材料、導電性のセラミック材料、導電性の合金又はそれらの組合せを含む導電性材料で被覆又はカバーされる。導電性繊維は、繊維又はフィラメント、導電性の布地もしくは生地、この導電性材料の１つ以上のループ、コイル又はリングの形態としうる。例えば多層の導電性の布地もしくは生地である多層の導電性材料を使用して導電性の研磨材料を形成しうる。
【００６９】
[0100]導電性繊維には、導電性材料で被覆された誘電性もしくは導電性の繊維材料がある。誘電性ポリマー材料は、繊維材料として、使用可能である。適当な誘電性繊維材料の例には、高分子材料、例えばポリアミド、ナイロンポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ＡＥＳ（ポリアクリロニトリル・エチレン・スチレン）のようなジエン重合体、アクリルポリマー、又はそれらの組合せがある。本発明はまた、上述した繊維として使用しうる有機又は無機材料の使用も意図している。
【００７０】
[0101]導電性の繊維材料は、本質的に導電性の高分子材料から構成することができ、この高分子材料には、ポリアセチレン、商品名・ベイトロン(Baytron)として商業的に入手可能なポリエチレン・ジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、炭素系繊維、又はそれらの組合せがある。導電性ポリマーの別の例は、ポリマー／貴金属ハイブリッド材料である。ポリマー／貴金属ハイブリッド材料は、耐酸化性である貴金属と同様に周囲の電解液に対して概ね化学的に不活性である。ポリマー／貴金属ハイブリッド材料の一例は、プラチナ／ポリマーハイブリッド材料である。導電性繊維を含む導電性の研磨材料の例は、西暦２００１年１２月２７日に同時係属出願の「電気化学的機械研磨のための導電性研磨用品(Conductive Polishing Article For Electrochemical Mechanical Polishing)」と題する米国特許願第１０／０３３７３２号明細書にもっと十分に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。本発明はまた、上述した繊維として使用しうる有機又は無機材料の使用も意図している。
【００７１】
[0102]この繊維材料は、自然状態で中実であっても中空であってもよい。繊維長は、直径が約０.１μｍ〜約１ｍｍでは、約１μｍから約１０００ｍｍの間の範囲内にある。一態様において、繊維の直径は、ポリウレタン中に導電性繊維が配分されているような、導電性のポリマー複合材料及び発泡体については、長さ対直径のアスペクト比が約５以上、例えば約１０以上であれば、約５μｍ〜２００μｍの間とすることができる。繊維の横断面は、円形、楕円形、星形、雪片状、或いは製造された誘電又は導電性繊維のその他任意の形状としうる。約５ｍｍ〜約１０００ｍｍの長さ及び約５μｍ〜約１０００μｍの直径を有する高アスペクト比の繊維を使用して、導電性繊維のメッシュ、ループ、布地又は生地を形成しうる。繊維はまた、約１０４ｐｓｉ〜１０８ｐｓｉの範囲にある弾性率を有することができる。しかし、本発明は、本明細書に記載された研磨用品及びプロセスにおける柔軟で弾性的な繊維を提供するのに必要な任意の弾性率を考えている。
【００７２】
[0103]導電性又は誘電性繊維材料に配分される導電性材料としては、通常、金属、金属合金、炭素系材料、導電性セラミック材料、金属製無機化合物、又はそれらの組合せのような導電性の無機化合物がある。導電性材料被覆のために使用しうる金属の例としては、貴金属、スズ、鉛、銅、ニッケル、コバルト及びそれらの組合せがある。貴金属としては、金、プラチナ、パラジウム、イリジウム、レニウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム及びそれらの組合せがあり、好ましいのは金及びプラチナである。また、本発明は、導電性材料被覆のために、ここに例示したもの以外の金属の使用も企図している。炭素系材料としては、カーボンブラック、グラファイト、繊維面に付着可能の炭素粒子がある。セラミック材料の例としては、炭化ニオビウム（ＮｂＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）及びそれらの組合せがある。本発明はまた、導電性材料被覆のために、本明細書に例示したもの以外の他の金属、他の炭素系材料及び他のセラミック材料の使用も企図している。金属製無機化合物としては、例えば、アクリル又はナイロン繊維のようなポリマー繊維に配分される硫化銅又はダンジェナイト(danjenite)Ｃｕ９Ｓ５がある。ダンジェナイト被覆繊維は、サンダーロン(Thunderon)という登録商標で日本蚕毛染色株式会社から商業的に入手しうる。サンダーロン繊維は、通常、約０.０３μｍ〜約０.１μｍのダンジェナイトＣｕ９Ｓ５の被覆を有すると共に、約４０Ω/ｃｍの導電率を有することが確認されている。導電性被覆は、導電性材料のメッキ、コーティング、物理気相堆積、化学気相堆積、結合、又は接着により繊維上に直接に配分することができる。加えて、導電性材料及び繊維材料間の付着もしくは接着を向上させるために、例えば銅、コバルト又はニッケルである導電性材料の核生成、即ち、シード層を使用することができる。導電性材料は、誘電性又は導電性繊維材料から形成される定形(shaped)ループ、発泡体及び布地もしくは生地上のみならず、可変長の個々の誘電性もしくは導電性繊維上に設けることができる。
【００７３】
[0104]適当な導電性繊維の例は、金で被覆したポリエチレン繊維である。導電性繊維のその他の例には、金をメッキしたアクリル繊維及びロジウムを被覆したナイロン繊維がある。核生成材料を用いる導電性繊維の例は、銅シード層とこの銅シード層上に設けられる金層とで被覆されたナイロン繊維である。
【００７４】
[0105]導電性充填材は、炭素系材料又は導電性粒子及び繊維を含む。導電性炭素系材料の例には、炭素粉、炭素繊維、炭素ナノチューブ、炭素ナノフォーム、炭素エーロゲル、グラファイト、及びそれらの組合せがある。導電性粒子又は繊維の例には、本質導電性ポリマーや、導電性材料で被覆された誘電性もしくは導電性粒子や、導電性材料を被覆した誘電性充填材材料や、金、プラチナ、スズ、鉛及びその他の金属又は金属合金粒子のような金属粒子を含む導電性無機粒子や、導電性セラミック粒子や、それらの組合せがある。導電性充填材は、本明細書に記載したような貴金属、炭素系材料、導電性セラミック材料、金属無機化合物、又はそれらの組合せのような金属で部分的に又は完全に被覆されていてよい。充填材材料の例は、銅又はニッケルで被覆された炭素繊維又はグラファイトである。導電性充填材は、球形、楕円形、例えば２以上のあるアスペクト比をもつ長手形状、又は製造された充填材のその他任意の形状としうる。充填材材料は、第２の材料中に配分されて該第２の材料の物理的、化学的又は電気的特性を変える材料として本明細書で大まかに定義しておく。従って、充填材材料もまた、本明細書に記載したような導電性金属又は導電性ポリマーで部分的に又は完全に被覆されていてよい。導電性金属又は導電性ポリマーで部分的に又は完全に被覆された誘電性もしくは導電性繊維材料の充填材はまた、完全繊維であっても、繊維片であってもよい。
【００７５】
[0106]導電性材料は、導電性研磨材料を形成するために所望レベルの導電率を付与すべく、誘電性及び導電性の繊維及び充填材の双方を被覆するために使用される。通常、導電性材料の被覆は、約０.０２μｍから約１０μｍの間であるような約０.０１μｍ〜約５０μｍの厚さになるまで繊維及び／又は充填材材料上に堆積される。この被覆の結果として、通常、繊維又は充填材が約０.００１Ω-ｃｍから約３２Ω-ｃｍの間にあるような約１００Ω-ｃｍ未満の抵抗率をもつ繊維又は充填材になる。本発明は、抵抗率が繊維又は充填材及び使用された被覆の双方に依存することを考慮しており、０℃で９.８１μΩ-ｃｍの抵抗率をもつ例えば金である導電性材料被覆の抵抗率を示している。適当な導電性繊維の例は、約０.１μｍの銅、ニッケル又はコバルトで被覆されると共に、この銅、ニッケル又はコバルト層上に設けられた約２μｍの金で被覆されたナイロン繊維であり、この繊維の総直径は約３０μｍ〜約９０μｍの間にある。
【００７６】
[0107]導電性研磨材料は、所望の導電率もしくはその他の研磨用品特性を達成するため付加的な導電性材料及び導電性充填材で少なくとも部分的に被覆もしくはカバーされた導電性もしくは誘電性繊維材料の組合せを含んでいてよい。組合せの例は、導電性研磨材料の少なくとも一部を含む導電性材料としての金被覆ナイロン繊維及びグラファイトの使用である。
【００７７】
[0108]導電性繊維材料、導電性充填材材料、又はそれらの組合せは、バインダ材料中に分散させうるか、或いは複合導電性研磨材料を形成しうる。バインダ材料の一形態は従来の研磨材料である。従来の研磨材料は、一般的に、誘電性ポリマー材料のように誘電性材料である。誘電性ポリマー研磨材料の例には、ポリウレタン、充填材混合のポリウレタン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、テフロン（商標）ポリマー、ポリスチレン、エチレン-プロピレン-ジエン-メチレン（ＥＰＤＭ）、又はそれらの組合せがあり、また、基板表面を研磨するのに使用されるその他の研磨材料もある。従来の研磨材料には、ウレタンを含浸させるか又は発泡状態にあるフェルト繊維も含まれる。本発明は、任意の従来の研磨材料を本明細書に記載した導電性繊維及び充填材と共にバインダ材料（マトリックスとしても知られている）として使用することを企図している。
【００７８】
[0109]ポリマー材料中における導電性繊維、導電性充填材、又はそれらの組合せの分散を助けるために、添加剤をバインダ材料に添加することができる。添加剤は、繊維及び／又は充填材並びにバインダ材料から形成される研磨材料の機械的、熱的及び電気的特性を向上させるために使用しうる。添加剤としては、ポリマーの架橋結合を改善するための架橋剤や、導電性繊維又は導電性充填材をバインダ材料中にもっと均等に分散させるための分散剤がある。架橋剤の例には、アミノ化合物、シラン架橋誘発物質、ポリイソシアネート化合物、及びそれらの組合せがある。分散剤の例には、Ｎ−置換長鎖アルケニル・スクシンイミドや、高分子量有機酸のアミン塩や、アミン、アミド、イミン、イミド、ヒドロキシル、エーテルのような極性基を含むメタアクリル又はアクリル酸誘導体のコポリマーや、アミン、アミド、イミン、イミド、ヒドロキシル、エーテルのような極性基を含むエチレン・プロピレンコポリマーがある。また、チオグリコール酸及びその関連エステルのような含硫化合物は、バインダ材料中の金被覆繊維及び充填材に対して効果的な分散剤であることが確認された。本発明は、使用されるバインダ材料だけでなく繊維又は充填材材料についても添加剤の量及び種類を変更することを企図しており、上述した例は、例示であって、本発明の範囲を限定するものと解釈もしくは判断されるべきではない。
【００７９】
[0110]更に、バインダ材料中に物理的に連続もしくは電気的に連続な媒体又は相を形成するのに十分な量の導電性繊維及び／又は導電性充填材材料を供給することにより、導電性繊維及び／又は導電性充填材材料のメッシュをバインダ材料中に形成することができる。導電性繊維及び／又は導電性充填材は、通常、高分子バインダ材料と結合されたときの研磨材料の例えば約５重量％から約６０重量％である約２重量％〜約８５重量％の間にある。
【００８０】
[0111]バインダ中には、導電性材料で被覆された研磨材料及び、随意であるが、導電性充填材の織布もしくは織地を配置させることができる。導電性材料で被覆された繊維材料は、織り合わせてヤーンもしくは糸を形成することができる。ヤーンは、研磨パッド材料中に導電性成分として配分されるか、或いは織成されて布地もしくは生地になる。
【００８１】
[0112]或いは、導電性繊維及び／又は充填材は、結合剤と混ぜ合わせられて、複合導電性研磨材料を形成することができる。適当な結合剤の例には、エポキシ、シリコン、ウレタン、ポリイミド、ポリアミド、フルオロポリマー、そのフッ化誘導体、又はその組合せがある。所望の導電率もしくはその他の研磨用品特性を達成するために、結合剤と共に、導電性ポリマーのような追加の導電性材料、追加の導電性充填材、又はそれらの組合せを使用しうる。導電性繊維及び／又は充填材は、複合導電性研磨材料の２重量％〜約８５重量％の間、例えば、約５重量％から約６０重量％を含んでいる。
【００８２】
[0113]導電性繊維及び／又は充填材材料は、例えば約３Ω-ｃｍ以下である約５０Ω-ｃｍ以下のバルク抵抗率もしくは表面抵抗率を有する導電性研磨材料もしくは研磨用品を形成するのに使用しうる。研磨用品の一態様において、研磨用品もしくは同研磨用品の研磨表面は約１Ω-ｃｍの抵抗率を有している。通常、導電性研磨材料や、或いは導電性研磨材料及び従来の研磨材料の複合材料は、約５０Ω-ｃｍ以下のバルク抵抗率もしくは表面抵抗率を有する導電性研磨材料もしくは研磨用品を製造するために提供されている。導電性研磨材料及び従来の研磨材料の複合材料の例には、約１０Ω-ｃｍ以下のバルク抵抗率を有する研磨用品を製造するのに十分な量でポリウレタンの通常の研磨材料中に配分される、金又は炭素で被覆した１Ω-ｃｍ以下の抵抗率を示す繊維がある。
【００８３】
[0114]本明細書に記載された導電性繊維及び／又は充填材から形成した導電性研磨材料は、持続的な電場の下で劣化することがなく且つ酸性又は塩基性電解液中で劣化に耐える機械的特性を概ね有している。導電性材料と使用されるバインダ材料とは、該当する場合、従来の研磨用品において使用される通常の研磨材料の相当機械的特性を有するように組み合わせられる。例えば、導電性研磨材料は、単独でも、或いはバインダ部材と併用されても、米国ペンシルヴェニア州フィラデルフィアに本部を置く米国材料試験協会(ＡＳＴＭ＝American Society for Testing and Materials) により説明されている通りのポリマー材料についてのショアーＤ硬度計で約１００以下の硬度を有している。導電性材料は、一態様において、ポリマー材料についてのショアーＤ硬度計で約８０以下の硬度を有している。導電性研磨表面３１０は、通常、約５００ミクロン以下の表面粗さを有する。研磨パッドの特性は、機械研磨中や、バイアスを基板表面に印加しているときに、基板表面にスクラッチが付くことを減じるか最小にするように設計されているのが一般的である。
【００８４】
研磨用品の構造
[0115]研磨用品は、一態様において、支持体上に置かれた本明細書に記載の単層の導電性研磨材料から構成されている。別の態様において、研磨用品は、基板表面上にある少なくとも１つの導電性材料を含むか、或いは基板と少なくとも１つの研磨用品支持部もしくはサブパッド（sub-pad）とに接触するための導電性表面を提供する複数の材料層から構成しうる。
【００８５】
[0116]図３は、研磨用品２０５の一実施形態の部分断面図である。図３に例示された研磨用品２０５は、基板表面を研磨するための導電性研磨部３１０と研磨用品支持部（サブパッド）３２０とを有する複合研磨用品である。
【００８６】
[0117]導電性研磨部３１０は、本明細書に記載したような導電性繊維及び／又は導電性充填材を含む導電性研磨材料から構成されている。例えば、導電性研磨部３１０は、ポリマー材料中に分散した導電性繊維及び／又は導電性充填材から構成される導電性材料を含んでいる。導電性充填材は、高分子バインダ中に配分されうる。導電性充填材は、高分子バインダ中に配分される軟質導電性材料を含みうる。軟質導電性材料は、通常、銅と同一か或いはもっと小さい硬度及び弾性率を有する。軟質導電性材料の例には、他にも銅より軟質の導電性金属、合金、及びセラミック複合材料があるが、金、スズ、パラジウム、パラジウム／スズ合金、プラチナ及び鉛がある。本発明は、銅よりも硬くないその他の導電性充填材について、該導電性充填材のサイズが研磨表面をスクラッチするほど十分に小さければ、それらの使用を考えている。更に、導電性研磨部は、導電性繊維の１つ以上のループ、コイル又はリング、或いは導電性布地もしくは生地を形成するため織り込まれた導電性繊維を含んでいてよい。導電性研磨部３１０はまた、例えば多層の導電性布地もしくは生地のような多層の導電性材料から構成しうる。
【００８７】
[0118]導電性研磨部３１０の一例は、ポリウレタン中に配分された金被覆ナイロン繊維及びグラファイト粒子を含んでいる。別の例は、ポリウレタン又はシリコン中に配分されたグラファイト粒子及び／又は炭素繊維を含んでいる。別の一例は、ポリウレタンマトリックス中に分散された金又はスズ粒子を含んでいる。
【００８８】
[0119]別の実施形態において、導電性研磨部３１０は、その中に研磨粒子３６０を配分させることができる。研磨粒子３６０のうちの少なくとも幾分かは、導電性研磨部３１０の上側研磨表面３７０で露出している。研磨粒子３６０は、通常、研磨されつつある基板の金属表面のパシベーション層を取り除くように形成されており、それにより下層の金属を電解液及び電気化学的作用にさらして、処理中に研磨速度を増進させる。研磨粒子３６０の例には、金属表面のところに形成されたパシベーション層をブレークするのに十分な強さをもつセラミック、無機、有機又は高分子粒子がある。高分子粒子は中実であってもスポンジ状であっても研磨部３１０の摩耗速度を調整しうる。
【００８９】
[0120]研磨用品支持部３２０は、通常、導電性研磨部３１０と同一か又はそれよりも小さな直径もしくは幅を有している。しかし、本発明では、研磨用品支持部３２０が導電性研磨部３１０よりも大きな直径もしくは幅を有する場合も考えられている。図面は円形の導電性研磨部３１０及び円形の研磨用品支持部３２０を例示しているが、本発明では、導電性研磨部３１０か、研磨用品支持部３２０か、又はそれらの双方が矩形表面又は楕円形のような異なる形状を有することが考えられている。更に本発明では、導電性研磨部３１０か、研磨用品支持部３２０か、又はそれらの双方が材料の線形ウェブもしくはベルトを形成することが考えられている。
【００９０】
[0121]研磨用品支持部３２０は、研磨プロセスにおいて不活性の材料から構成されており、ＥＣＭＰ中の消耗又は損傷に耐える。例えば、研磨用品支持部は、例えばポリウレタン、繊維混合のポリウレタン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、エチレン-プロピレン-ジエン-メチレン（ＥＰＤＭ）、テフロン（商標）ポリマー、又はそれらの組合せのような高分子材料や、基板表面を研磨するのに使用されるその他の研磨材料を含む従来の研磨材料から構成しうる。研磨用品支持部３２０は、処理中に研磨用品２０５と研磨ヘッド１３０との間に作用する圧力の幾分かを吸収するため、ウレタンを含浸させた圧縮フェルト繊維のような通常の軟質材料でよい。この軟質材料は、約２０〜約９０のショアーＡ硬度を有しうる。
【００９１】
[0122]代案として、研磨用品支持部３２０は、研磨用品に電気的接続を与えるため、周囲の電解液と両立可能であって研磨に決定的な影響を与えない導電性貴金属又は導電性ポリマーを含む導電性材料から形成しうる。貴金属の例には、金、プラチナ、パラジウム、イリジウム、レニウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム及びそれらの組合せがあり、好ましいのは金及びプラチナである。周囲の電解液と反応する銅のような材料は、かかる材料が従来の研磨材料又は貴金属のように不活性材料によって周囲の電解液から隔離されていれば、使用してもよい。
【００９２】
[0123]研磨用品支持部３２０が導電性である場合、研磨用品支持部３２０は、導電性研磨部３１０よりも大きな導電率、即ち導電性研磨部３１０よりも小さな抵抗率を有していてよい。例えば、導電性研磨部３１０は、０℃で９.８１μΩ-ｃｍの抵抗率を有するプラチナから構成される研磨用品支持部３２０と比較して小さい約１.０μΩ-ｃｍ以下の抵抗率を有しうる。導電性研磨用品支持部３２０は、基板表面全域にわたる均等な陽極溶解のために研磨中に研磨用品の表面、例えば研磨用品の半径に沿う導電抵抗を最小にして均等なバイアスもしくは電流を図っている。導電性研磨用品支持部３２０は、電力を導電性研磨部３１０に送るため電源装置に接続しうる。
【００９３】
[0124]通常、導電性研磨部３１０は、研磨材料と共に研磨プロセスにおいて使用するのに適する従来の接着剤によって、研磨用品支持部３２０に接着される。本発明は、導電性研磨部３１０を研磨用品支持部３２０上に接着するために圧縮成形やラミネーションのようなその他の手段の使用も企図している。接着剤は、プロセスの要求基準や製造業者の要望に応じて、導電性であっても誘電性であってもよい。研磨用品支持部３２０は、接着剤又は機械的クランプによってディスク２０６のような支持体に付着されうる。代案として、研磨用品２０５が導電性研磨部３１０を含むだけならば、導電性研磨部を接着剤又は機械的クランプによってディスク２０６のような支持体に付着しうる。
【００９４】
[0125]研磨用品２０５の導電性研磨部３１０及び研磨用品支持部３２０は、電解液に対して概ね透過性である。複数の穿孔を導電性研磨部３１０及び研磨用品支持部３２０のそれぞれに形成して、それらを通る流体の流れを容易にしうる。複数の穿孔は、処理中に電解液が通流して表面に接触することを可能にする。これらの穿孔は、布地もしくは生地の組織間に製造中に本質的に形成されていてもよいし、或いは機械的手段によって材料を貫いてパターン化して形成してもよい。該穿孔は、研磨用品２０５の各層を部分的に又は完全に貫いて形成されていてよい。導電性研磨部３１０の穿孔及び研磨用品支持部３２０の穿孔は、それらを通る流体の流れを円滑にするために整列している。
【００９５】
[0126]研磨用品２０５に形成される穿孔３５０の例には、約０.５ｍｍ（０.０２インチ）〜約１０ｍｍ（０.４インチ）の直径を有する研磨用品の孔がある。研磨用品２０５の厚さは、約０.１ｍｍ〜約５ｍｍでよい。例えば、穿孔は、約２.５ｍｍ（０.１インチ）〜約２５.４ｍｍ（１インチ）の間で互いに離間している。
【００９６】
[0127]研磨用品２０５は、研磨用品表面の全域に十分な質量流量の電解液を供給するために、研磨用品の約２０％から約８０％の間にある穿孔密度を有している。しかし、本発明は、穿孔を通る流体の流れを制御するのに使用しうる穿孔密度であれば、上述した穿孔密度よりも大きな又は小さな穿孔密度の使用を考えている。一態様において、約５０％の穿孔密度は、基板表面からの均等な陽極溶解を容易にするのに十分な電解液流をもたらすことが確認された。穿孔密度は、穿孔が画成される研磨用品の体積のため本明細書では大ざっぱに記載されている。穿孔密度は、穿孔が研磨用品２０５に形成されるときの研磨用品の表面又は本体部にある穿孔の総数及び直径又は大きさを含んでいる。
【００９７】
[0128]穿孔の大きさ及び密度は、研磨用品２０５を介して基板表面に電解液を均等に分配するように選択されている。通常、穿孔の大きさ、穿孔密度、並びに導電性研磨部３１０及び研磨用品支持部３２０の双方にある穿孔の配列は、導電性研磨部３１０及び研磨用品支持部３２０を経て基板表面に十分な質量流量の電解液を供給するように設定され調整されている。
【００９８】
[0129]研磨用品２０５の全域にわたる電解液流を促進して、陽極溶解もしくは電気メッキプロセスのため基板表面に効率的もしくは均等に電解液流を供給するため、研磨用品２０５に溝を設けることができる。これらの溝は、単一の層に部分的に形成されていても、或いは複数の層を貫いて形成されていてもよい。本発明は、溝を基板表面に接触する研磨層もしくは上側層に形成することを企図している。研磨用品の表面へ供給される電解液流を増すか或いは制御するために、これらの穿孔のうちの一部又は複数個を溝と相互に接続しうる。代案として、穿孔の全てが研磨用品２０５に設けられた溝と相互に接続されていても、接続されていなくてもよい。
【００９９】
[0130]電解液の流れを円滑にするのに使用される溝の例には、特に、線形溝、弓形溝、同心環状溝、放射状溝、螺旋溝がある。研磨用品２０５に形成される溝は、正方形、円形、半円形、又は研磨用品の表面全域にわたり流体の流れを円滑にするその他任意の形状の横断面を有する。これらの溝は互いに交差していてよい。これらの溝は、基板表面の全域にわたり電解液の流れを向上させるため、研磨表面上に配置されるＸ−Ｙ交差パターン、又は研磨表面上に形成される三角形交差パターン、又はそれらの組合せのようなパターンで配列されていてよい。
【０１００】
[0131]これらの溝は、互いに約０.７６ｍｍ（３０ミル）〜約７.６ｍｍ（３００ミル）ほど離れて配置される。通常、研磨用品に形成された溝は、約０.１３ｍｍ（５ミル）〜約０.７６ｍｍ（３０ミル）の幅を有するが、その幅の大きさは研磨のための要求に応じて変更しうる。溝パターンの例は、約１.５２ｍｍ（６０ミル）互いに離間した約０.２５ｍｍ（１０ミル）の幅の溝である。所望の電解液の流れを提供するために、任意の適当な溝の配列、大きさ、直径、断面形状、又は間隔を使用しうる。更なる横断面及び溝配列は、「基板を研磨するための方法及び装置(Method And Apparatus For Polishing Substrates)と題する西暦２００１年１０月１１日に同時係属出願された米国特許願第６０／３２８４３４号明細書に更に十分に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０１】
[0132]基板表面への電解液の給送は、穿孔のうちの幾分かを溝と交差させて電解液が一組の穿孔を通ることを可能とすることにより促進されて、基板を処理する際に用いられる電解液がこれらの溝により基板表面の周りに均等に分散され、次いで処理電解液には、穿孔を通り流れる追加の電解液が補充される。研磨パッドの穿孔及び溝切りの例は、西暦２００１年１２月２０日に出願された米国特許願第１０／０２６８５４号明細書に更に十分に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０２】
[0133]穿孔及び溝を有する研磨用品の例は以下の通りである。図４は、溝付き研磨用品の平面図である。研磨用品２０５の円形パッド４４０は、基板表面へ電解液を流すのに十分な大きさ及び配列の複数の穿孔４４６を有するものとして図示されている。これらの穿孔４４６は、約２.５ｍｍ（０.１インチ）〜約２５.４ｍｍ（１インチ）の間隔で互いに離間している。該穿孔は、約０.５ｍｍ（０.０２インチ）〜約１０ｍｍ（０.４インチ）の直径を有する円形穿孔でよい。更に、穿孔の数及び形状は、使用されている装置、プロセスパラメータ、及びECMP構成内容に応じて変更しうる。
【０１０３】
[0134]溝４４２は、タンク２０２の大量溶液から基板及び研磨用品間のギャップへの新電解液の給送を支援するために、研磨用品２０５の研磨表面４４８に形成されている。これらの溝４４２は、図４に示すように研磨表面４４８上にある実質的に円形の同心溝の溝パターン、図５に示すようなX−Yパターン、及び図６に示すような三角形パターンを含め、種々のパターンを有しうる。
【０１０４】
[0135]図５は、研磨パッド５４０の研磨部５４８上にX−Yパターンとなって設けられた溝５４２を有する研磨パッド５４０の別の実施形態の平面図である。穿孔５４６は、垂直方向及び水平方向に配置された溝の交点に設けることができ、また、垂直方向の溝、水平方向の溝に設けるか、或いは溝５４２を除いて研磨部５４８に設けることができる。穿孔５４６及び溝５４２は、研磨用品の内側直径部５４４に設けられるが、研磨パッド５４０の外側直径部５５０には穿孔及び溝がない。
【０１０５】
[0136]図６は、パターン化された研磨用品６４０の別の実施形態である。この実施形態において、溝は、斜めに設けられた溝６４５をX−Yパターンの溝６４２と交差させたパターンで配置されている。斜めの溝６４５は、X−Yパターンの溝６４２のいずれからもある角度で、例えば、X−Yパターンの溝６４２のいずれからも約３０°〜約６０°の角度で配置されている。穿孔６４６は、X−Yパターンの溝６４２の交点に、X−Yパターンの溝６４２及び斜めの溝６４５の交点に、溝６４２及び６４５のうちのどれかに沿って配置してもよいし、或いは溝６４２及び６４５を外れて研磨表面６４８に配置してもよい。穿孔６４６及び溝６４２は、研磨用品の内側直径部６４４に設けられるが、研磨パッド６４０の外側直径部６５０には穿孔及び溝はない。
【０１０６】
[0137]螺旋溝、蛇行溝、及びタービン(turbine)溝のような溝パターンの別の例は、「基板を研磨するための方法及び装置(Method And Apparatus For Polishing Substrates」と題する西暦２００１年１０月１１日に同時係属出願された特許文献７に更に十分に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０７】
[0138]研磨用品２０５にある穿孔及び溝に加えて、導電性研磨部３１０は、表面網模様を含むようにエンボス加工しうる。エンボス加工は、電解液、除去された基板材料、副生成物、及び粒子の輸送を向上させうる。エンボス加工はまた、基板表面に対するスクラッチを減少させると共に、研磨基板と研磨用品２０５との間の摩擦を緩和する。エンボス加工の表面網模様は、電解液を導電性研磨部３１０の全域に均等に分配する。エンボス加工の表面網模様は、種々の幾何学的形状の中でも、円形、矩形及び正方形に加えて、ピラミッド形、島形及び十字形のような構造を含んでいてよい。本発明は、導電性研磨部３１０にエンボス加工される他の網模様も企図している。エンボス加工された表面は、導電性研磨部３１０の５〜９５％の表面積、例えば導電性研磨部３１０の１５〜９０％の表面積をカバーしている。
【０１０８】
導電性研磨表面
[0139]図７Aは、研磨用品２０５の導電性研磨部３１０を形成するのに使用しうる導電性布地もしくは生地７００の一実施形態の平断面図である。この導電性布地もしくは生地は、本明細書に記載のような導電性材料で被覆された繊維７１０を織成して構成されている。
【０１０９】
[0140]一実施形態において、垂直方向７２０及び水平方向７３０（図７Aの平面に図示されている）の織成繊維７１０の織目、即ち斜子織のパターンが図７Aに例示されている。本発明は、導電性布地もしくは生地７００を形成するのに、ヤーンのような他の形態の布地、或いは異なる織成ウェブ又は網状パターンを企図している。一態様において、繊維７１０は、布地７００内に通路７４０を形成するように織成される。この通路７４０は、電解液の流れ、或いはイオン及び電解液成分を含む流体の流れが布地７００を通るのを可能にする。導電性布地７００は、ポリウレタンのような高分子バインダ中に配置しうる。かかる高分子バインダ中に導電性充填材も配分しうる。
【０１１０】
[0141]図７Bは、研磨用品２０５の研磨用品支持部３２０上に配置された導電性布地もしくは生地７００の部分断面図である。導電性布地もしくは生地７００は、研磨用品支持部３２０に形成された穿孔３５０を含む同研磨用品支持部３２０を覆う連続な単層もしくは複数層として配置される。布地もしくは生地７００は、接着剤により研磨用品支持部３２０に固定することができる。布地７００は、電解液中に浸漬されたときに、電解液が繊維、織目、又は布地もしくは生地７００に形成された通路を通り流れるのを許容するようになっている。随意であるが、布地もしくは生地７００と研磨用品支持部３２０との間に介在層が含まれていてもよい。この介在層は、研磨用品２０５を通る電解液のため、透過性であるか、或いは穿孔３５０に整列した穿孔を含んでいる。
【０１１１】
[0142]代案として、通路７４０が布地７００を通る電解液の効果的な流れを可能にするのに十分でないと判断されれば、即ち、金属イオンが拡散できなければ、布地７００を通る電解液の流れを増すために、布地７００にも穿孔することができる。布地７００は、通常、毎分約７６リットル（２０ガロン）以上の電解液の流量を可能とするように適応されている、即ち、穿孔されている。
【０１１２】
[0143]図７Cは、研磨用品支持部３２０にある穿孔３５０と適合するように穿孔７５０がパターン化された布地もしくは生地７００の部分断面図である。代案として、布地もしくは生地７００の穿孔７５０のうちの幾つか又は全てが研磨用品支持部３２０にある穿孔３５０と整列していなくてもよい。穿孔の整列又は非整列は、オペレータ又は製造業者が研磨用品を通り基板表面に接触する電解液の容積即ち、流量を制御することを可能にする。
【０１１３】
[0144]布地７００の一例は、金で被覆したナイロン繊維からなる繊維による約８〜約１０本の繊維幅の斜子織である。繊維の例は、ナイロン繊維であり、同ナイロン繊維上に約０.１μｍのコバルト、銅又はニッケル材料を配置すると共に、該コバルト、銅又はニッケル材料上に約２μｍの金を配置している。
【０１１４】
[0145]代案として、導電性布地もしくは生地７００の代わりに、導電性メッシュが使用されうる。この導電性メッシュは、導電性繊維、導電性充填材、或いは導電性バインダ中に配分された又は導電性バインダで被覆された導電性布地７００の少なくとも一部から構成しうる。導電性バインダは、非金属の導電性ポリマー、又は高分子化合物中に配分された導電性材料の複合体から構成しうる。導電性バインダを形成するには、グラファイト粒子のような導電性充填材、片状グラファイト、グラファイト繊維、炭素繊維、炭素粉、カーボンブラック、導電性材料で被覆した金属粒子又は繊維、及びポリウレタンのような高分子材料の混合物が使用されうる。本明細書に記載されたような導電性材料で被覆した繊維は、導電性バインダ中で用いる導電性充填材として使用しうる。例えば、炭素繊維又は金被覆ナイロン繊維は、導電性バインダを形成するのに使用しうる。
【０１１５】
[0146]導電性バインダは、導電性バインダの機械的、熱的及び電気的特性を向上させることはもちろん、導電性充填材及び／又は繊維の分散を助けたり、ポリマー及び充填材及び／又は繊維間の接着を向上させたり、導電性フォイル及び導電性バインダ間の接着を向上させたりするのに必要ならば添加剤をまた含むことができる。接着を向上させる接着剤の例には、エポキシ、シリコン、ウレタン、ポリイミド、又は接着向上を可能とするそれらの組合せがある。
【０１１６】
[0147]導電性充填材及び／又は繊維並びに高分子材料の組成は、導電率、接着特性、耐久性係数のような特別の特性を提供するように適合されている。例えば、約２重量％〜約８５重量％の導電性繊維を含む導電性バインダは、本明細書に記載された研磨用品及びプロセスと共に使用しうる。導電性充填材及び導電性バインダとして使用しうる材料の例は、西暦２００１年１２月２７日に出願された「電気化学的機械研磨のための導電性研磨用品(Conductive Polishing Article For Electrochemical Mechanical Polishing)」と題する米国特許願第１０／０３３７３２号明細書にもっと十分に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１１７】
[0148]導電性バインダは、約１μから約１０ｍｍまで、例えば約１０μ〜約ｍｍの厚さを有する。多層の導電性バインダを導電性メッシュに適用することができる。導電性メッシュは、図７B及び図７Cに示すように導電性布地もしくは生地７００と同様の方法で使用しうる。導電性バインダは、導電性メッシュの全域にわたり多層となって適用される。導電性バインダは、一態様において、露出した導電性メッシュの一部を穿孔プロセスから守るため導電性メッシュに穿孔した後に該導電性メッシュに適用される。
【０１１８】
[0149]なお、導電性メッシュへの導電性バインダの付着を良くするため、導電性バインダの適用前に導電性プライマーを導電性メッシュ上に設けることができる。この導電性プライマーは、導電性バインダ繊維と類似の材料から形成しうるが、その組成は、導電性バインダよりも大きな材料間の付着力を有する特性を示すように少し変えてある。適当な導電性プライマーは、約１００Ω-ｃｍ未満、例えば約０００１Ω-ｃｍから約３２Ω-ｃｍの間の抵抗率を有する。
【０１１９】
[0150]代案として、図７Dに示すように、導電性布地もしくは生地７００の代りに導電性フォイルを使用することができる。この導電性フォイルは、通常、支持部３２０上で導電性バインダ７９０中に配置された又は導電性バインダ７９０で被覆された金属フォイル７８０である。金属フォイルを形成する材料の例には、金属被覆布地や、スズ、鉛、銅、ニッケル、及びコバルトのような導電性金属や、金、プラチナ、パラジウム、イリジウム、レニウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム及びそれらの組合せのような貴金属があり、好ましいのは金、スズ及びプラチナである。導電性フォイルはまた、銅シートや、炭素繊維で織成したシートフォイルのような非金属の導電性フォイルシートを含みうる。この導電性フォイルシートはまた、ナイロン繊維の布を被覆する銅、ニッケル、又は金のような誘電性もしくは導電性材料の金属被覆布を含みうる。導電性フォイルは、本明細書に記載されているような導電性バインダ材料で被覆された導電性もしくは誘電性材料の布地からも構成しうる。また、導電性フォイルは、本明細書に記載したような導電性バインダ材料で被覆しうる、例えば銅線のような相互接続形導電性金属ワイヤ又はストリップで形成したワイヤフレーム、スクリーン又はメッシュから構成しうる。本発明は、上述した金属フォイルを形成するのに他の材料を使用することも企図している。
【０１２０】
[0151]本明細書に記載したような導電性バインダ７９０は、金属フォイル７８０をカプセル化して、同金属フォイル７８０を、銅のように周囲の電解液と反応することが確認されている導電性金属とすることを可能にしている。この導電性フォイルには、本明細書に記載されたように複数の穿孔７５０を穿設することができる。図示しないが、導電性フォイルは、研磨表面に印加する電力供給のため導線に接続しうる。
【０１２１】
[0152]導電性バインダ７９０は、導電性メッシュもしくは布地７００について記載した通りでよく、また、多層となって金属フォイル７８０の全域に適応しうる。一形態において、導電性バインダ７９０は、露出した金属フォイル７８０の一部を穿孔プロセスから守るため金属フォイル７８０に穿孔した後に該金属フォイル７８０に適用される。
【０１２２】
[0153]本明細書に記載した導電性バインダは、液体状態の接着剤又はバインダを布地７００、フォイル７８０又はメッシュ上に注入することによって、布地７００、フォイル７８０又はメッシュ上に配置しうる。次いで、導電性バインダを乾燥硬化させた後、布地７００、フォイル７８０又はメッシュ上で固化させる。射出成形、圧縮成形、ラミネーション、オートクレーブ、押出成形、又はそれらの併用を含むその他の適当な処理方法が導電性の布地、メッシュ、又はフォイルをカプセル化するのに使用されうる。このような適用のために、熱可塑性及び熱硬化性のバインダを使用しうる。
【０１２３】
[0154]導電性バインダ及び金属フォイル要素間の接着もしくは付着は、約０.１μｍから約１ｍｍの間の直径もしくは幅を有する複数の穿孔を金属フォイルに穿設することにより、或いは導電性プライマーを金属フォイル及び導電性バインダの間に適用することにより、向上する。導電性プライマーは、メッシュについて本明細書に記載された導電性プライマーと同一材料のものでよい。
【０１２４】
[0155]図７Eは、研磨用品２０５の導電性研磨部３１０の下側層７９２を形成するのに使用しうる導電性布地もしくは生地７９８のもう１つの実施形態の断面図である。導電性布地もしくは生地は、織成繊維又は不織繊維７１０から構成しうる。繊維７１０は、上述したような導電性材料から形成してもよく、或いは上述したような導電性材料で被覆してもおよい。不織繊維の例には、特にその他の不織布の中でも、スパンボンドポリマー又はメルトブローンポリマーがある。
【０１２５】
[0156]導電性研磨部３１０は、導電性材料から構成される上側層７９４を含んでいる。この上側層７９４は、下側層７９２とは反対側に配置された研磨表面７９６を含んでいる。上側層７９４は、下方にある下側層７９２の不整を取り除くのに十分な厚さを有しているので、処理中に基板に接触する実質的に均一で平坦な研磨表面７９６を提供する。一実施形態において、研磨表面７９６は、約±１ｍｍ以下の厚み変動と、約５００μｍ以下の表面粗さとを有している。
【０１２６】
[0157]上側層７９４は、任意の導電性材料から構成しうる。一実施形態において、上側層７９４は、他にも導電性金属はあるが、特に、金、スズ、パラジウム、パラジウム／スズ合金、プラチナ、又は鉛のような軟質材料や、銅よりも軟らかい合金及びセラミック複合材料から形成される。選択的ではあるが、上側層７９４は、研磨されつつある基板の金属表面にあるパシベーション層の除去を助けるために、上述したような研磨剤を内部に含んでいてよい。
【０１２７】
[0158]代案として、上側層７９４は、導電性研磨部３１０が上側層７９４にあって研磨されている基板に電気的に接続されうるように、導電性研磨部３１０を実質的にカバーするが導電性研磨部の少なくとも一部を依然として露出させている非導電性材料から構成しうる。このように構成した場合、上側層７９４は、スクラッチが付くのを軽減するのに役立つと共に、導電性研磨部３１０が研磨中に露出したフィーチャーに入るのを防止する。非導電性上側層７９４は、導電性研磨部３１０を露出した状態に留めておくことができる複数の穿孔を含んでいてよい。
【０１２８】
[0159]図７Fは、内部に開口もしくはウィンドウ７０２を形成せしめた研磨用品２０５の別の実施形態を示している。このウィンドウ７０２は、研磨用品２０５の下方に位置決めされたセンサ７０４が研磨特性を示す量を検知しうるような形状に作られてる。例えば、センサ７０４は、他にもセンサがあるが、渦電流センサ又は干渉計でよい。一実施形態において、干渉計であるセンサは、平行光ビームを発生することができ、処理中にこの平行光ビームが研磨されつつある基板１１４の側面に向けられてそこに衝突する。反射信号間の干渉は研磨されつつある材料の層の厚みを指示する。有利に使用しうるセンサの一例は、西暦１９９９年４月１３日にビランク(Birang)等に対し発行された米国特許第５８９３７９６号明細書に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２９】
[0160]ウィンドウ７０２は、処理流体がセンサ７０４を収容したディスク２０６の領域に達するのを実質的に防止する流体バリア７０６を含んでいる。流体バリア７０６は、通常、そこを通る信号に対して透過性（例えば、干渉に関して最小の影響をもつか、何らの影響をもたない）。流体バリア７０６は、ウィンドウ７０２内で研磨用品２０５に接続されるポリウレタンのブロックのような別個の要素であるか、或いは研磨用品２０５を構成する一つ以上の層、例えば、導電性研磨部３１０又は研磨用品支持部、即ち、サブパッド３２０の下にある商品名・マイラー(Mylar)のシートでよい。代案として、流体バリア７０６は、研磨用品２０５とディスク２０６との間に配置される、電極２０４又はその他の層のような層中に配置してもよい。更に別の代案として、流体バリア７０６は、センサ７０４がある通路７０８内にウィンドウ７０２と整列して配置しうる。導電性研磨部３１０が例えば上側層７９４及び下側層７９２である複数の層から構成されている諸実施形態において、透過性材料の流体バリア７０６は、図７Fに示すように導電性研磨部３１０を構成する少なくとも１つの層内に配置しうる。本明細書に記載した実施形態に加えて他の実施形態も含め、導電性研磨用品のその他の構成がウィンドウを含むように適応しることも想定されている。
【０１３０】
研磨表面にある導電素子
[0161]別の態様において、本明細書に記載した導電性繊維及び充填材は、本発明の導電性研磨用品２０５を形成するため研磨材料中に配分される別個の導電素子を形成するのに使用しうる。この研磨材料は、従来の研磨材料とするか、或いは、例えば、本明細書に記載したようにポリマー中に配分される導電性繊維もしくは充填材の導電性複合材料である導電性研磨材料とすることができる。導電素子の表面は、研磨用品の表面と共に１つの平面を形成してもよいし、或いは研磨用品の表面のレベルよりも上方に延びていてもよい。導電素子は、研磨用品の表面よりも約５ｍｍ上方まで延びていてよい。
【０１３１】
[0162]以下の記載は研磨材料中に特別の構成及び配列を有する導電素子の使用について説明しているが、本発明は、個々の導電性繊維及び充填材、並びにそれらから形成した例えば織物である材料も導電素子と考えることを企図している。更に、図示しないが、研磨用品についての以下の記載は、本明細書に記載され図４〜図６に示されている穿孔及び溝パターンを有する研磨用品も含んでおり、その場合、この研磨用品は、以下のように本明細書に記載される導電素子を組み入れたパターンの構成を有している。
【０１３２】
[0163]図８A及び図８Bは、導電素子を内部に配置せしめた研磨用品８００の一実施形態の平面及び断面の概略図である。この研磨用品８００は、通常、処理中の基板に接触するように適応した研磨表面８２０を有する本体部８１０を備えている。本体部８１０は、例えばポリウレタンである誘電性ポリマーのような誘電性高分子材料から構成されるのが代表的である。
【０１３３】
[0164]研磨表面８２０は、導電素子８４０を少なくとも部分的に受け入れるために、その内部に形成された１つ以上の開口、溝、トレンチ、又は凹部８３０を有している。導電素子８４０は、通常、研磨表面８２０により画成される平面と同平面にあるか又はその平面よりも上方に延びる接触表面８５０を有するように配置しうる。この接触表面８５０は、例えば柔軟性、弾性、可撓性又は圧縮成形性のある表面とすることにより、基板に接触するときに導電素子８４０の電気接触を最大にするような構成にされるのが典型的である。研磨中、接触表面８５０を強制して研磨表面８２０と同平面にある位置にするのに接触圧力を使用しうる。
【０１３４】
[0165]本体部８１０は、通常、本明細書に記載したように形成される複数の穿孔８６０により、電解液に対して透過性であるように製作される。研磨用品８００は、基板表面からの均等な陽極の溶解を促進するのに十分な電解液の流れを供給するため、本体部８１０の表面積の約２０％から約８０％の間にある穿孔密度を有している。
【０１３５】
[0166]本体部８１０は、通常、本明細書に記載した従来の研磨材料のような誘電性材料から構成されている。この本体部８１０に形成された凹部８３０は、通常、処理中に導電素子８４０を保持しておくように構成されており、従って、形状も位置も変更しうる。図８Aに示した実施形態において、凹部８３０は、研磨用品の表面を横断して配列された矩形の横断面を有すると共に研磨用品８００の中心のところに交叉“X”パターンもしくは十字パターンを形成する溝である。本発明は、本明細書に記載したように基板表面に溝が接触する逆台形状の丸みを付けた湾曲部のような更なる横断面も企図している。
【０１３６】
[0167]代案として、凹部８３０（及び本明細書に記載した導電素子８４０）は、半径方向、平行、又は垂直に指向されるという不規則な間隔で設けられていても、その上、線形、湾曲、同心、インボリュート曲線、又はその他の断面領域であってもよい。
【０１３７】
[0168]図８Cは、本体部８１０に半径方向に設けられた一連の個々の導電素子８４０の概略平面図であり、各導電素子８４０はスペーサ８７５により物理的に又は電気的に分離されている。このスペーサ８７５は、誘電性研磨材料の一部であっても、又はプラスチック製相互接続体のような導電素子の誘電性相互接続体の一部であってもよい。代案として、スペーサ８７５は、導電素子８４０と導電素子８４０との間に物理的な接続を無くするために研磨材料又は導電素子８４０のどちらかがない研磨用品の一部としうる。このような分離した導電素子構成においては、各導電素子８４０は、ワイヤのような導電路８９０によって電源装置に個々に接続しうる。
【０１３８】
[0169]図８A及び図８Bに戻ると、本体部８１０中に配置された導電素子８４０は、通常、約２０Ω-ｃｍ以下のバルク抵抗率もしくはバルク表面抵抗率をもたらすように設けられている。研磨用品の一形態において、該研磨用品は、２Ω-ｃｍ以下の抵抗率を有している。導電素子８４０は、通常、電場の持続状態下で劣化せず、かつ酸性又は塩基性電解液内での劣化に耐える機械的特性を有する。導電素子８４０は、プレス嵌め、クランプ締め、接着剤、又はその他の手段により凹部８３０内に保持される。
【０１３９】
[0170]一実施形態において、導電素子８４０は、処理中、接触表面８５０と基板との間に電気接触を維持するのに十分な柔軟性、弾性、又は可撓性を有している。十分な柔軟性、弾性、又は可撓性のある導電素子８４０の材料は、研磨材料と比較してショアーD硬度計で約１００以下の類似した硬度を有している。高分子材料についてショアーD硬度計で約８０以下の類似した硬度を有する導電素子８４０を使用することができる。可撓性もしくは屈曲性の繊維材料のような柔軟性のある材料もまた導電素子８４０として使用しうる。導電素子８４０は、研磨中に導電素子８４０により発生される高い局部圧力を避けるために研磨材料よりも高い柔軟性を有しうる。
【０１４０】
[0171]図８A及び図８Bに記載の実施形態において、導電素子８４０は、研磨用品支持部、即ちサブパッド８１５上に配置された研磨表面８２０に植設されている。導電素子８４０の周囲には、研磨表面８２０及び研磨用品支持部８１５の双方を貫通する穿孔８６０が形成されている。
【０１４１】
[0172]導電素子８４０の例には、本明細書に記載のような導電性（及び耐摩耗性）複合材料を形成するため、導電性材料で被覆されるか、或いはポリマー系接着剤のような高分子材料と混合した導電性充填材で被覆される誘電性もしくは導電性繊維がある。導電素子８４０もまた、電気的特性を向上させるため、本明細書に記載のような導電性高分子材料又はその他の導電性材料から構成しうる。例えば、導電素子は、導電性エポキシ及び導電性繊維の複合体から構成され、この場合、導電性繊維は、金で被覆されたナイロン繊維、例えば、ナイロン繊維上に設けた約０.１μｍのコバルト、銅、又はニッケル及び約２μｍの金で被覆されたナイロン繊維と、カーボン又はグラファイト充填材とから構成されていて、ポリウレタンの本体部中に配置された複合体の導電率を向上させる。
【０１４２】
[0173]図８Dは、内部に導電素子を配置せしめた研磨用品８００の別の実施形態の概略断面図である。導電素子８４０は、通常、研磨表面８２０により規定される平面と同平面にあるか又はその平面よりも上方に延びる接触表面を有するように配置しうる。導電素子８４０は、導電性部材８４５の周りに配置されて、同導電性部材をカプセル化又は包む本明細書に記載のような導電性布地７００を含んでいてよい。代案として、個々の導電性繊維及び／又は充填材が導電性部材８４５の周りに配置されて、該導電性部材をカプセル化又は包囲してよい。導電性部材８４５は、本明細書に記載した貴金属にような金属から、或いは電解研磨で使用するのに適する銅のようなその他の導電性材料から構成しうる。また、導電素子８４０は、本明細書に記載したようなバインダ材料及び布地の複合体から構成することができ、この場合、布地が導電素子８４０の外側接触部を形成し、バインダが内側支持構造を形成するのが典型的である。導電素子８４０はまた、矩形断面領域を有する中空管から構成してもよく、この中空管の壁は本明細書に記載されたような結合剤と剛な導電性布地７００とから形成されている。
【０１４３】
[0174]コネクタ８９０は、処理中に導電素子８４０を電気的に印加するために該導電素子８４０を電源装置（図示せず）に接続するのに用いられる。このコネクタ８９０は、通常、プロセス流体と両立しうるか、或いはコネクタ８９０をプロセス流体から保護するカバー又は被覆を有するワイヤ、テープ、又はその他の導体である。コネクタ８９０は、成形、半田付け、スタッキング(stacking)、締付け、圧着、リベット締め、留め具、導電性接着剤、或いはその他の方法又は装置により導電素子８４０に接続しうる。コネクタ８９０において用いられる材料の例には、絶縁銅、グラファイト、チタン、プラチナ、金、アルミニウム、ステンレス鋼、及び登録商標・ハステロイ(ＨＡＳＴＥＬＯＹ)の導電性材料があるが、他にも材料はある。
【０１４４】
[0175]コネクタ８９０の周りに設けられる被覆は、フルオロカーボン、ポリ塩化ビニール（PVC）及びポリイミドのようなポリマーを含んでいてよい。図８Aに示した実施形態において、各コネクタ８９０は、研磨用品８００の周辺のところで各導電素子８４０に接続されている。代案として、コネクタ８９０は、研磨用品８００の本体部８１０を通り配置されていてもよい。更に別の実施形態において、コネクタ８９０は、ポケット中に及び／又は本体部８１０を通り配置されて導電素子８４０を電気的に接続する導電性グリッド（図示せず）に接続されていてもよい。
【０１４５】
[0176]図９Aは、研磨用品９００の別の実施形態を示している。この研磨用品９００は、研磨表面９０６上に配置された１本以上の少なくとも部分的に導電素子９０４を有する本体部９０２を含んでいる。これらの導電素子９０４は、通常、柔軟性もしくは弾性があって処理中に基板表面と接触するように適応している複数の繊維、ストランド、及び／又は可撓性フィンガから構成される。繊維は、少なくとも部分的に導電性の材料、例えば、本明細書に記載したように導電性材料で被覆された誘電性材料からなる繊維からなっている。繊維は、繊維の柔軟性もしくは可撓性の度合いを増すか減らすため自然状態で中実又は中空としてよい。
【０１４６】
[0177]図９Aに示した実施形態において、導電素子９０４は、ベース９０９に接続された複数の導電性サブエレメント９１３である。これらの導電性サブエレメント９１３は、本明細書に記載したような少なくとも部分的に導電性の材料を含んでいる。サブエレメント９１３の例には、本明細書に記載のように金で被覆されたナイロン繊維、又はカーボンファイバーがある。ベース９０９もまた導電性材料から構成され、コネクタ９９０に接続される。ベース９０９は、研磨中に研磨パッド部材から溶解する銅のような導電性材料の層で覆われていてよく、これは導電性繊維の処理時間を延ばすと考えられる。
【０１４７】
[0178]導電素子９０４は、通常、研磨表面９０６に形成された凹部９０８に配置される。導電素子９０４は、研磨表面９０６に対して０〜９０度の間で方向付けることができる。導電素子９０４が研磨表面９０６に対して垂直に方向付けられている実施形態において、導電素子９０４は部分的に研磨表面９０６の上方に配置されていてよい。
【０１４８】
[0179]凹部９０８は、下側の装着部９１０と、上側の逃げ部９１２とを有する。装着部９１０は、導電素子９０４のベース９０９を受け入れる形に作られていると共に、プレス嵌め、締付け、接着剤、或いはその他の方法により導電素子９０４を保持する。逃げ部９１２は、凹部９０８が研磨表面９０６と交叉するところに配置されている。逃げ部９１２は、通常、装着部９１０よりも断面が大きいので、導電素子９０４は、基板及び研磨表面９０６の間に配置されることなく、研磨中に基板と接触するときに撓むことが可能である。
【０１４９】
[0180]図９Bは、導電性表面９４０と、そこに形成された複数の個々の導電素子９２０とを有する研磨用品９００の別の実施形態を図示している。導電性材料により被覆された誘電性材料の繊維から構成される該導電素子９２０は、研磨用品９００の導電性表面９４０から垂直方向に延びると共に、互いに水平方向に離間している。研磨用品９００の導電素子９２０は、通常、導電性表面９４０に対して０〜９０度の間で方向付けられており、導電性表面９４０の法線に対して任意の極方向に傾くことができる。導電素子９２０は、図９Bに示すように、研磨パッドの全長にわたり形成されるか、或いは研磨パッドの選択された領域にのみ配置されうる。研磨表面上方の導電素子９２０の接触高さは約５ｍｍまでである。導電素子９２０を構成する材料の直径は、約０.０２５ｍｍ（１ミル、即ち１インチの１／１０００）から約０.２５ｍｍ（１０ミル）の間にある。導電素子９２０の直径及び研磨表面上方の高さは、遂行されている研磨プロセスに応じて変えることができる。
【０１５０】
[0181]導電素子９２０は、基板表面にスクラッチが付くのを減少させるか或いは最小にして基板表面との電気接触を維持しながら、接触圧力下で変形するのに十分な柔軟性もしくは弾性を有している。図９A及び図９Bに示した実施形態において、基板表面は、研磨用品９００の導電素子９２０のみに接触しうる。導電素子９２０は、研磨用品９００の全表面にわたり均等な電流密度をもたらすように位置付けられている。
【０１５１】
[0182]導電素子９２０は、非導電性もしくは誘電性の接着剤又はバインダにより導電性表面に付着されている。非導電性接着剤は、導電性表面９４０に誘電性被覆をもたらして、導電性表面９４０と周囲の電解液との間に電気化学的バリアを提供する。導電性表面９４０は、丸い研磨パッドの形、或いは研磨用品の線形ウェブ又はベルトの形としうる。導電性表面９４０には一連の穿孔（図示せず）を設けて、そこを通る電解液の流れを可能にする。
【０１５２】
[0183]図示しないが、回転又は線形研磨プラテン上の研磨用品９００の位置決め及び取扱いのため、導電性プレートを従来の研磨材料の支持パッド上に配置しうる。
【０１５３】
[0184]図１０Aは、導電素子１００４から構成される研磨用品１０００の一実施形態の概略斜視図である。各導電素子１００４は、通常、研磨表面１０２４に形成された凹部１０１２内に配置される第１端１００８及び第２端１０１０を有するループもしくはリング１００６から構成される。各導電素子１００４は、隣接の導電素子に接続されて、研磨表面１０２４の上方に延びる複数のループ１００６を形成することができる。
【０１５４】
[0185]図１０Aに示した実施形態において、各ループ１００６は、導電性材料で被覆された繊維から形成されると共に、凹部１０１２に付着した固定用ワイヤベース１０１４により接続されている。ループ１００６の例は、金で被覆されたナイロン繊維である。
【０１５５】
[0186]研磨表面上方のループ１００６の接触高さは、約０.５ｍｍから約２ｍｍでよく、ループを構成する材料の直径は、約０.０２５ｍｍ（１ミル、即ち１インチの１／１０００）から約１.２７ｍｍ（５０ミル）の間でよい。固定用ワイヤベース１０１４は、チタン、銅、プラチナ、又はプラチナ被覆の銅のような導電性材料でよい。この固定用ワイヤベース１０１４はまた、研磨中に研磨パッド部材から溶解する銅のような導電性材料の層により被覆されていてよい。固定用ワイヤベース１０１４上に導電性材料の層を使用することは、下側にあるループ１００６の材料又は固定用ワイヤベース１０１４の材料に先立って溶解する犠牲層を提供することと考えられる。導電素子１００４は、研磨表面１０２４に対して０〜９０度の間で方向付けられており、研磨表面１０２４の法線に対して任意の極方向に傾くことができる。導電素子１００４は、電気コネクタ１０３０によって電源装置に接続されている。
【０１５６】
[0187]図１０Bは、導電素子１００４から構成される研磨用品１０００の別の実施形態の概略斜視図である。導電素子１００４は、本明細書に記載したような導電性材料で被覆された繊維から構成されるワイヤの単一コイル１００５である。このコイル１００５は、ベース１０１４上に配置された導電性部材１００７に接続されている。コイル１００５は、導電性部材１００７を取り巻き、ベース１０１４を取り巻き、或いはベース１０１４の表面に接着される。導電性バーは、金のような導電性材料から構成され、通常、研磨プロセスにおいて使用される電解液に対して化学的に不活性である金又はプラチナのような導電性材料により構成される。代案として、銅のような犠牲材料の層１００９がベース１０１４上に配置される。この犠牲材料の層１００９は、銅のように導電性材料１００７よりも化学的に高く反応する材料であるから、研磨プロセスの電解研磨、即ち、陽極溶解の局面中に、導電性部材１００７及びコイル１００５の材料と比較して化学的に強く反応する材料の優先除去を可能にする。導電性部材１００７は、電気コネクタ１０３０により電源装置に接続されている。
【０１５７】
[0188]導電素子を強制して本体部から離し研磨中の基板表面との接触状態にするために、バイアス部材を導電素子及び本体部の間に配置することができる。バイアス部材１０１８の一例は図１０Bに示されている。しかし、本発明は、例えば図８A〜図８D、図９A、図１０A〜図１０Dに示されたような本明細書に記載の導電素子がバイアス部材を使用することを企図している。バイアス部材は、圧縮ばね、板ばね、コイルばね、発泡ポリウレタン（例えば、商品名・ポロン(PORON)ポリマー）、エラストマー、導電素子をバイアスさせることが可能な袋部材或いはその他の部材又は装置等を含む弾性材料もしくは装置である。また、バイアス部材は、導電素子を研磨中の基板表面に対して偏らせてこの基板表面との接触を良くすることができる柔軟な発泡体もしくはエアード(aired)軟質チューブのような柔軟性もしくは弾性材料でよい。バイアスされた導電素子は、研磨用品の表面と共に一つの平面を形成してよく、或いは研磨用品の表面が画成する平面より上方に延びていてもよい。
【０１５８】
[0189]図１０Cは、基板の中心から縁部へと放射状パターンで配置された複数の導電素子１００４を有する研磨用品１０００の別の実施形態の概略斜視図を示している。複数の導電素子の列は、１５°、３０°、４５°、６０°及び９０°の間隔で、或いはその他所望の組合せの間隔で互いにずらされていてよい。導電素子１００４は、通常、基板の研磨のために電流もしくは電力の均等な印加を可能とするように間隔をおいて配置されている。導電素子は更に、互いに接触しないように離間している。本体部１０２６の誘電性研磨用品のくさび部１００４は、導電素子１００４を電気的に絶縁するような形に作られている。研磨用品には、スペーサもしくは凹部領域１０６０もまた形成されていて、導電素子１００４を互いに絶縁している。導電素子１００４は、図１０Aに示すようにループの形であっても、或いは図９Bに示すように垂直に延びる繊維の形であってもよい。
【０１５９】
[0190]図１０Dは、図１０Aの導電素子１００４の別の実施形態を示す概略斜視図である。導電素子１００４は、本明細書に記載されたような導電性繊維を織り合わせたメッシュもしくは布地１００６から構成されており、基板との接触のため一つの連続導電性表面を形成するように、研磨表面１０２４に形成された凹部１０１２中に配置される第１端１００８及び第２端１０１０を有している。このメッシュもしくは布地は、単層又は複数層の織成した繊維である。導電素子を構成するメッシュもしくは布地は、図１０Dにおいて単層として例示されている。導電素子１００４は、導電性ベース１０１４に結合された電気コネクタ１０３０により電源装置に結合されている。
【０１６０】
[0191]図１０Eは、ループ１００６を形成せしめた導電素子１００４の別の実施形態を部分的に概略斜視図で示しており、該ループが導電素子を研磨用品の本体部１０２６に固定している。導電素子１００４のため、通路１０５０が溝１０７０と交差して研磨用品の本体部１０２６に形成されている。この通路１０５０内にはインサートもしくは挿入体１０５５が配置されている。該インサート１０５５は、金のような導電性材料或いは導電素子１００４と同一の材料から構成されている。次に、コネクタ１０３０は、通路１０５０内に配置されインサート１０５５と接触している。コネクタ１０３０は電源装置に接続されている。導電素子１００４の端部１０７５は、インサート１０５５に電力を流すため同インサートに接触している。導電素子１００４の端部１０７５及びコネクタ１０３０は、次いで誘電性インサート１０６０によって導電性インサート１０５５に固定されている。本発明は、導電素子１００４の全長に沿って間をおいて、或いは導電素子１００４の両端のところのみに、導電素子１００４のループ１００６毎に通路を用いることを企図している。
【０１６１】
[0192]図１１A〜図１１Cは、本明細書に記載された導電性材料のループもしくはリングの弾性能力を例示する一連の概略側面図である。研磨用品１１００は、溝もしくは凹部１１４０を有してパッド支持部１１３０の上に形成されたサブパッド１１２０上に配置される研磨表面１１１０を含んでいる。導電性材料で被覆された誘電性材料からなるループもしくはリング１１５０を備える導電素子１１４２は、凹部１１７０内にある固定用ベース１１５５上に配置されると共に、電気接点１１４５に結合されている。基板１１６０は、研磨用品１１００に接触すると共に、研磨用品１１００の表面に対して相対運動して移動する。基板が導電素子１１４２に接触しているので、ループ１１５０は、図１１Bに示すように基板１１６０との電気接触を維持しながら、押し縮められて凹部１１４０に入り込む。基板が導電素子１１４２ともはや接触しなくなるのに十分な距離だけ移動するときに、弾性ループ１１５０は、図１１Cに示すように、更なる処理のため非収縮の形状に戻る。
【０１６２】
[0193]導電性研磨パッドの更なる例は、西暦２００１年１２月２７日に出願された特許文献６に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
電力印加
[0194]電源は、本明細書に記載のようなコネクタ又は電力伝送装置を使用することにより上述した研磨用品２０５に結合することができる。電力伝送装置の詳細は、西暦２００１年１２月２７日に出願された米国特許第０３３７３２号明細書に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１６３】
[0195]図１１A〜図１１Cに戻ると、電源は、研磨パッドに形成された溝もしくは凹部１１７０内に配置される導電性プレートもしくは装着台である電気接点１１４５を使用することにより、導電素子１１４０に接続しうる。図１１Aに示した実施形態において、導電素子１１４０は、図２に示すように研磨用品１１００と共に、ディスク２０６のような支持体に装着される金のようなプレート上に設けられる。代案として、電気接点は、導電素子と研磨パッド材料との間、例えば、図８A及び図８Bに示すように導電素子８４０と本体部８１０との間において研磨パッド材料上に配置しうる。次いで、電気接点は、図８A〜図８Dに上述したようにリード線（図示せず）により電源装置に接続される。
【０１６４】
[0196]図１２A〜図１２Dは、電源装置（図示せず）に接続される延長部を有する研磨用品の実施形態の平面図及び側面図である。電源装置は、電流供給能力、即ち、ECMPプロセスにおける陽極溶解のため基板表面に対する陽極バイアスを提供する。電源装置は、研磨用品の導電性研磨部及び／又は研磨用品支持部を囲んで配置された１つ以上の導電性接点により研磨用品に接続されうる。基板表面の一部に可変バイアス又は電流の発生を可能にさせるために、１つ以上の電源装置を１つ以上の接点により研磨用品に接続しうる。代案として、１つ以上のリード線が１つの電源装置に接続される導電性研磨部及び／又は研磨用品支持部に形成されてもよい。
【０１６５】
[0197]図１２Aは、導電性コネクタにより電源装置に接続された導電性研磨パッドの一実施形態の平面図である。導電性研磨部は、研磨用品支持部１２２０よりも大きな幅もしくは直径を有する導電性研磨部１２１０に形成された、例えば肩部又は個々のプラグである延長部を有していてよい。該延長部は、研磨用品１２０５に電流を供給するためコネクタ１２２５により電源装置に接続される。図１２Bにおいて、延長部１２１５は、導電性研磨部１２１０から平行に又は横方向に延びて研磨用品支持部１２２０の直径を越えるように形成しうる。穿孔及び溝付けのパターンは図６に示す通りである。
【０１６６】
[0198]図１２Bは、ワイヤのような導電通路１２３２を介して電源装置（図示せず）に接続されるコネクタ１２２５の一実施形態の概略断面図である。このコネクタは、導電通路１２３２に結合されると共に例えばねじのような導電性締結具１２３０により延長部１２１５の導電性研磨部１２１０に電気的に接続された電気的継手１２３４を備えている。ボルト１２３８を導電性締結具１２３０に結合して、両者間に導電性研磨部１２１０を固定することができる。ワッシャのようなスペーサ１２３６は、導電性研磨部１２１０、締結具１２３０及びボルト１２３８の間に配置しうる。スペーサ１２３６は、導電性材料から構成してよい。締結具１２３０、電気的継手１２３４、スペーサ１２３６及びボルト１２３８は、例えば金、プラチナ、チタン、アルミニウム、又は銅である導電性材料から形成しうる。銅のように電解液と反応しうる材料が使用されていれば、この材料は、プラチナのように電解液との反応に対して不活性である材料で被覆されるのがよい。図示しないが、導電性締結具の代替実施形態には、導電性クランプ、導電性接着テープ、又は導電性接着剤等がある。
【０１６７】
[0199]図１２Cは、図２に示すようなプラテンもしくはディスク２０６の上側表面のような支持体１２６０を介して電源装置（図示せず）に接続されるコネクタ１２２５の一実施形態の概略断面図である。コネクタ１２２５は、延長部１２１５の導電性研磨部１２１０を貫通して支持体１２６０と接続するのに十分な長さを有するねじ又はボルトのような締結具１２４０から構成される。スペーサ１２４２は、導電性研磨部１２１０と締結具１２４０との間に配置しうる。
【０１６８】
[0200]支持体は、通常、締結具１２４０を受け入れるように適合されている。開口１２４６は、図１２Cに示すように締結具を受け入れるため、支持体１２６０の表面に形成されている。代案として、電気的継手は、締結具を支持体１２６０に接続して締結具１２４０と導電性研磨部１２１０との間に配置しうる。支持体１２６０は、導電性研磨部１２１０との電気的接続を可能にするため、ワイヤのような導電通路１２３２により電源装置に、研磨プラテンもしくはチャンバの外部にある電源装置に、或いは研磨プラテンもしくはチャンバに組み込まれた電源装置に接続されうる。導電通路１２３２は、支持体１２６０と一体であっても、或いは図１２Bに示すように支持体１２６０から延びていてもよい。
【０１６９】
[0201]更なる実施形態において、締結具１２４０は、支持体１２６０の一体延長部であって、導電性研磨部１２１５を貫通して延び図１２Dに示すようにボルト１２４８により固定される。
【０１７０】
[0202]図１２E及び図１２Fは、研磨部１２８０と研磨用品支持部１２８０との間に配置された電力結合器１２８５を有する研磨用品１２７０に電力を供給する別の実施形態の概略側面図及び分解斜視図である。研磨部１２８０は、本明細書に記載したような導電性研磨材料で形成するか、或いは本明細書に記載したような複数の導電素子１２７５を含んでいてよい。これらの導電素子１２７５は、図１２Fに示すように互いに物理的に分離されていてよい。研磨表面に形成された導電素子１２７５は、例えば同素子の導電性ベースにより電力結合器１２８５に電気的に接触するように適合されている。
【０１７１】
[0203]この電力結合器１２８５は、導電素子１２７５を相互に接続する１本のワイヤ、導電素子１２７５を相互に接続する複数本の平行ワイヤ、導電素子１２７５を独立して接続する複数本のワイヤ、又は導電素子を相互に接続し導電素子１２７５を１つ以上の電源装置に接続するワイヤメッシュから構成しうる。個々のワイヤ及び導電素子に接続された個々の電源装置は、相互接続されたワイヤ及び導電素子が導電素子に均等な電力を供給するのに対して、変動電力を印加させることができる。電力結合器は、研磨用品の直径又は幅の一部又は全部に及んでいてよい。図１２Fの電力結合器は１２８５は、導電素子を相互に接続し導電素子を接続するワイヤメッシュの例である。この電力結合器１２８５は、ワイヤのような導電通路１２８７により電源装置に、研磨プラテンもしくはチャンバの外部にある電源装置に、或いは研磨プラテンもしくはチャンバに組み込まれた電源装置に接続される。
【０１７２】
研磨表面にある研磨素子
[0204]図１４A及び図１４Bは、導電性研磨用品１４００の別の実施形態の平面図及び断面図である。この導電性研磨用品１４００は、同導電性研磨用品１４００の導電性部分１４０４の研磨表面１４０２から延びる研磨フィーチャーを含んでいる。研磨フィーチャーは、図３に関連して前述したような研磨粒子であるか、或いは図１４A及び図１４Bに示すような個々の研磨素子１４０６でよい。
【０１７３】
[0205]一実施形態において、研磨素子１４０６は、導電性研磨用品１４００の研磨表面１４０２に形成された各スロット１４０８に受け入れられる棒状部材である。研磨素子１４０６は、通常、研磨表面１４０２から延びると共に、研磨されつつある基板の金属表面の犠牲層を除去するような形状にされていて、それにより下側の金属を電解液に露出して電気化学的作用を受けさせ、処理中の研磨速度を増進する。研磨素子１４０６は、基板表面に形成された犠牲層を壊すのに十分な強さのセラミック、無機、有機、又は高分子材料から形成しうる。その一例は、導電性研磨用品１４００中に配置されるポリウレタンパッドのような従来の研磨パッドから形成される棒状部材もしくは帯状部材である。図１４A及び図１４Bに記載された実施形態において、研磨素子１４０６は、少なくとも約３０のショアーD硬度を有するか、或いは研磨されつつある材料の犠牲層を研磨するのに十分な硬度を有する。一実施形態において、研磨素子１４０６は、銅よりも硬質である。ポリマー粒子は、周囲の導電性部分１４０４に対する研磨素子１４０６の摩耗率を調整するため中実又はスポンジ状としうる。
【０１７４】
[0206]研磨素子１４０６は、研磨表面１４０２上で種々の幾何学的形状又は不規則な形状に構成しうる。一実施形態において、研磨素子１４０６は、研磨表面１４０２上で放射状に方向付けられているが、しかし、研磨素子１４０６の方向付けは色々あり、その中でも、螺旋、格子、平行及び同心のような方向付けが企図されている。
【０１７５】
[0207]一実施形態においては、弾性部材１４１０が研磨素子１４０６と導電性部分１４０４との間にある各スロット１４０８内に配置されている。この弾性部材１４１０は、研磨素子１４０６が導電性部分１４０４に対して移動することを可能とし、それにより研磨中における犠牲層のより均一な除去に対する基板の順応性もしくはコンプライアンスの増進を可能とする。更に、弾性部材１４１０の順応性もしくはコンプライアンスは、研磨素子１４０６と導電性部分１４０４の研磨表面１４０２とにより基板に加えられる相対圧力を調整するように選択することができ、それにより、犠牲層の除去速度を犠牲層の形成速度とバランスさせて、研磨されつつある金属層が研磨素子１４０６にさらされるのを最小にしてスクラッチの発生可能性を最小限にする。
【０１７６】
研磨表面から延びる導電性ボール
[0208]図１５A〜図１５Dは、導電性研磨用品１５００の代替実施形態の平面図及び断面図である。導電性研磨用品１５００は、該導電性研磨用品１５００の上側部分１５０４の研磨表面１５０２から延びる導電性ローラ１５０６を含んでいる。該導電性ローラ１５０６は、研磨中の基板により研磨表面１５０２と同じ平面まで下方に強制することができる。導電性研磨用品１５００中に嵌め込まれた導電性ローラは、処理中にバルク研磨表面の高除去速度を可能にするため高電圧の外部電源装置に接続される。
【０１７７】
[0209]導電性ローラ１５０６は、上側部分１５０４に対して固定であっても、或いは自由に回転してもよい。導電性ローラ１５０６は、ボール、シリンダ、ピン、楕円体、又は処理中に基板にスクラッチを付けないように構成されたその他の形状とすることができる。
【０１７８】
[0210]図１５Bに記載の実施形態において、導電性ローラ１５０６は、１つ以上の導電性キャリア１５２０中に配置された複数のボールである。各導電性キャリア１５２０は、導電性研磨用品１５００の研磨表面１５０２に形成されたスロット１５０８内に配置されている。導電性ローラ１５０６は、通常、研磨表面１５０２から延びると共に、研磨中の基板の金属表面との電気接触が可能な形状に構成されている。該導電性ローラ１５０６は、任意の導電性材料から形成することができ、或いは少なくとも部分的に導電性カバー１５２４で被覆された芯部１５２２から形成することができる。図１５Bに記載の実施形態において、導電性ローラ１５０６は、少なくとも部分的に軟質導電性材料もしくは導電性カバー１５２４により覆われたポリマーの芯部１５２２を有している。その一例は、導電性の金の層で被覆された登録商標・トルロン(TORLON)というポリマーの芯部であり、この場合、トルロンと金の層との間にシード層として銅を使用する。別の例は、銅又はその他の材料の層で被覆されたトルロン又はその他のポリマーの芯部である。その他の軟質導電性材料には、銀、銅、スズ等があるが、それらに限定されない。
【０１７９】
[0211]一実施形態において、ポリマーの芯部１５２２は、ローラが研磨中に基板と接触するときに変形するポリウレタンのような弾性もしくは伸縮性材料から選択しうる。芯部１５２２に利用しうる材料の幾つかの例は、弾性有機ポリマー、エチレン―プロピレン―ジエン（EDPM）、ポリアルケン、ポリアルキン、ポリエステル、ポリ芳香属アルケン／アルキン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、及びそれらの組合せである。芯部材料のその他の例には、シロキサンのような無機ポリマー、或いはポリシリコン及びポリシランのような有機及び無機混合材料がある。ローラ１５０６が変形するときに、該ローラ１５０６及び基板の間の接触面積が増し、従って、ローラ１５０６と基板上に配置された導電性層の間の電流の流れが改善されて、そのため研磨結果が向上する。
【０１８０】
[0212]代案として、ポリマーの芯部１５２２は、随意に芯部１５２２の被覆を軟質導電性材料１５２４ですることに関して言えば、導電性となしうる。例えば、ポリマーの芯部１５２２は、他にも導電性材料はあるが、金属、導電性カーボン又はグラファイトのような他の導電素子でドープされる。
【０１８１】
[0213]導電性ローラ１５０６は、研磨表面１５０２上で種々の幾何学的形状又は不規則な形状で配列しうる。一実施形態において、導電性ローラ１５０６は、研磨表面１５０２上で放射状に方向付けられているが、しかし、導電性ローラ１５０６の方向付けは色々あり、その中でも、螺旋、格子、平行及び同心のような方向付けが企図されている。
【０１８２】
[0214]図１５Bに記載された実施形態において、弾性部材１５１０が導電性キャリア１５２０と導電性部分１５０４との間にある各スロット１５０８内に配置されている。この弾性部材１５１０は、導電性ローラ１５０６（及び導電性キャリア１５２０）が導電性部分１５０４に対して移動することを可能とし、それにより、研磨中における更なる均等な電気接触のため基板の順応性もしくはコンプライアンスの増進を可能とする。
【０１８３】
[0215]図１５Cに記載の実施形態において、導電性ローラ１５０６は、それぞれ、ディスク２０６に接続された複数の電気絶縁ハウジング１５３０内に配置されている。各ハウジング１５３０は、溶接、接着剤、かしめ又はその他の方法によりディスク２０６に接続してよい。図１５Cに記載の実施形態において、ハウジング１５３０はディスク２０６にねじ込まれている。
【０１８４】
[0216]ハウジング１５３０は、通常、ローラ１５０６がディスク２０６及び研磨表面１５０２の平面に対して直角の垂直方向に移動するのを可能にする中空シリンダもしくは円筒体である。このハウジング１５３０の上側端部はテーパ付き座面もしくは座部１５３２を含んでおり、これは、ローラ１５０６がハウジング１５３０の上側端部から脱出するのを防止している。座面１５３２は、ローラ１５０６の周囲の少なくとも一部がハウジング１５３０から外部に出て処理中の基板１１４に接触するのを可能とするような形に作られている。
【０１８５】
[0217]接点手段１５３４は、ローラ１５０６及び電源装置１５３６の間に電気接触を維持するように形成されている。この接点手段１５３４は、スプリング方式、圧縮ばね、導電性ベアリング等のような任意の形式の弾性部材でよく、或いはハウジング１５３０内のローラ１５０６の種々の位置間で電気接触を維持することを可能にするようなその他の装置でよい。接点手段１５３４は、各ハウジング１５３０の下側端部に配置されている。一実施形態において、接点手段１５３４は板ばねである。接点手段１５３４は、ローラ１５０６をディスク２０６から離れる方向に強制して座面１５３２に当接させるのに利用しうる。
【０１８６】
[0218]或いは、電解液源１５４４から供給される電解液は、ハウジング１５３０を通って流れ、座面１５３２及びローラ１５０６の間からハウジング１５３０を出ることができる。ハウジング１５３０を出る電解液の流れは、ローラ１５０６をディスク２０６から遠ざかる方向に片寄らせる。
【０１８７】
[0219]更なる実施形態において、ハウジング１５３０に少なくとも部分的に電解液が充填されたときに、ローラ１５０６の浮力で該ローラ１５０６がディスク２０６からバイアスされるように、ローラ１５０６は、電解液よりも小さな比重を有している。ローラ１５０６は、随意であるが、ローラ１５０６の浮力を大きくすると共に慣性を小さくするために中空にしてよい。本発明の恩恵を受けるように適合した接点部材を介して電源装置に接続されるローラを有するハウジングの一例は、予め組み入れられた米国特許願第１０／２１１６２６号明細書に記載されている。
【０１８８】
[0220]パッドアセンブリ１５４０は、ディスク２０６上に配置される。このパッドアセンブリ１５４０は、ハウジング１５３０が少なくとも部分的に貫いて延びうるような形状にされた複数の第１開口１５４２を有している。通常、ハウジング１５３０は、ローラ１５０６の周囲の一部がパッドアセンブリ１５４０よりも上方に延びるように設定された高さを有するので、ローラ１５０６は、処理中に基板１１４によりパッドアセンブリ１５４０の研磨表面１５０２と実質的に同一平面にある位置まで変位しうる。
【０１８９】
[0221]図１５Cに記載の実施形態において、パッドアセンブリ１５４０は、誘電性層１５５０、サブパッド１５５２及び電極１５５４を含んでいる。これらの誘電性層１５５０、サブパッド１５５２及び電極１５５４は、例えば、圧縮成形、かしめ、締付け、付着、接着又はその他の接続手段により、交換可能ユニットとして互いに接続しうる。
【０１９０】
[0222]誘電性層１５５０は、上述した導電性研磨部３１０と同様でよい。サブパッド１５５２は、上述した研磨用品支持部３２０と同様でよい。電極１５５４は、上述した電極２０４と同様でよい。
【０１９１】
[0223]複数の第２開口１５４４（その内の１つを図１５Cに示す）は、少なくとも誘電性層１５５０及びサブパッド１５５２を貫通して形成されていて、パッドアセンブリ１５４０にある電解液が電極１５５４及び基板１１４間の電流路を提供するのを可能としている。随意であるが、開口１５４４は、電極１５５４内に延びて入るか或いは電極１５５４を貫いて延びていてよい。プロセスの制御を容易にするため、図７Fを参照して前述したようにウィンドウ（図示せず）をパッドアセンブリ１５４０に形成しうる。
【０１９２】
[0224]図１５Dに記載の実施形態において、パッドアセンブリ１５６０は、導電性層１５６２、サブパッド１５６４及び電極１５５４を含んでいる。これらの導電性層１５６２、サブパッド１５６４及び電極１５５４は、交換可能ユニットとして互いに接続しうる。パッドアセンブリ１５６０は、ハウジング１５３０を受け入れるように設定された第１開口１５７０と、パッドアセンブリ１５６０にある電解液が基板１１４及び電極１５５４間の電流路を提供するのを可能とする第２開口１５７２とを含んでいる。前述したようにウィンドウ（図示せず）をパッドアセンブリ１５６０にも形成しうる。
【０１９３】
[0225]一実施形態において、導電性層１５６２及びサブパッド１５６４は、前述したような研磨用品２０５の導電性研磨部３１０及び研磨用品支持部３２０と同様に構成されていてよい。或いは、パッドアセンブリ１５６０は、導電性層１５６２及びサブパッド１５６４の間に配置される導電性裏当て１５６６と間挿パッド１５６８とを含んでいてよい。導電性裏当て１５６６及び間挿パッド１５６８は、以下に「間挿パッドを備えた導電性研磨用品」という見出しで記載された導電性裏当て及び間挿パッドと同様に構成しうる。
【０１９４】
[0226]導電性裏当て１５６６は、通常、スイッチ１５７４を介して電源装置１５３６に接続されている。この導電性裏当て１５６６は、導電性層１５６２の裏側全域に電位を均等に分散させるので、処理中に基板１１４及び導電性層１５６２の間で基板１１４の直径両端間に一様な電流が供給される。
【０１９５】
[0227]処理中、スイッチ１５７４は、導電性裏当て１５６６及び電源装置１５３６間の回路を開きながらローラ１５０６を電源装置１５３６に電気的に接続する第１状態に配列されている。ローラ１５０６は、基板１１４及び電極１５５４間に比較的に高電流が流れるのを可能とし、そのため基板からの導電性層のバルク除去を容易にする。一旦導電性層が実質的に除去されると、スイッチ１５７４は、ローラ１５０６及び電源装置１５３６間の回路を開きながら導電性裏当て１５６６を電源装置１５３６に電気的に接続する第２状態に配列される。導電性裏当て１５６６は、導電性層１５６２の全幅にわたり一様な電位差を与えて、基板からの残留導電性材料の除去を容易にする。従って、基板についてのバルク及び残留導電性材料除去の双方は、基板をパッドアセンブリ１５４０から持ち上げることなく、単一のプラテン上で行われる。本発明の恩恵を受けるように適合しうる他のパッドアセンブリの例は、図１６〜図１８に関連して以下に記載されている。また、前述したようなパッドアセンブリや、研磨特性の検出を容易にするウィンドウを組み込んだパッドアセンブリを含め、その他のパッドアセンブリを使用することも企図されている。
【０１９６】
間挿パッドを備えた導電性研磨用品
[0228]図１６は、導電性研磨用品１６００の別の実施形態の断面図である。この導電性研磨用品１６００は、通常、研磨中の基板に接触するように適合した導電性部分１６０２と、研磨用品支持部１６０４と、該導電性部分１６０２及び研磨用品支持部１６０４の間に挟持される間挿パッド１６０６とを含んでいる。該導電性部分１６０２及び研磨用品支持部１６０４は、本明細書に記載されたどの実施形態に類似するように構成されていても、或いはその均等物であるように構成されていてもよい。接着剤層１６０８は、間挿パッド１６０６を導電性部分１６０２及び研磨用品支持部１６０４に接続するため、間挿パッド１６０６の各側に設けられている。導電性部分１６０２、研磨用品支持部１６０４及び間挿パッド１６０６は、導電性研磨用品１６００の諸構成要素をその耐用寿命後に単一ユニットとして容易に交換可能として、導電性研磨用品１６００の交換、在庫及び注文管理を容易にするような代替方法により接続してもよい。
【０１９７】
[0229]随意であるが、研磨用品支持部１６０４は、電極２０４に接続されると共に、単一ユニットとして導電性研磨用品１６００と交換可能であってよい。選択的に電極２０４を含む導電性研磨用品１６００はまた、図７Fに図示され同図を参照して説明されたように導電性研磨用品を貫通して形成されたウィンドウを含んでいてよい。
【０１９８】
[0230]間挿パッド１６０６は、通常、研磨用品支持部１６０４よりも硬く、また、硬質であり即ち導電性部分１６０２よりも硬い。本発明は、代りに間挿パッド１６０６が導電性部分１６０２よりも軟質であることも企図している。間挿パッド１６０６の硬度は、導電性研磨用品の緩衝特性を改善しながら導電性部分１６０２及び研磨用品支持部１６０４の双方の機械的寿命を延ばして、研磨された表面の全体的平面度の向上を結果的に生じさせるような剛性を導電性研磨用品１６００にもたらすように選択されている。一実施形態において、間挿パッド１６０６は、約８０以下のショアーD硬度を有し、研磨用品支持部１６０４は、約８０以下のショアーA硬度を有するのに対して、導電性部分１６０２は、約１００以下のショアーD硬度を有している。別の実施形態において、間挿パッド１６０６は、約０.８９ｍｍ（３５ミル）以下の厚さを有し、一方、研磨用品支持部１６０４は約２.５４ｍｍ（１００ミル）以下の厚さを有している。
【０１９９】
[0231]間挿パッド１６０６は、導電性研磨用品１６００を構成する積層材（即ち、導電性部分１６０２、間挿パッド１６０６及び研磨用品支持部１６０４の積重体）により電気通路が確保されるのを許容する誘電性部材から製作しうる。この電気通路は、導電性研磨用品１６００が電解液のような導電性流体に浸漬されるか、或いは該導電性流体で被覆されるときに提供される。導電性研磨用品１６００を通る電気通路の確保を容易にするために、間挿パッド１６０６は、電解液の流れが通過しうるように透水性であるか穿孔されているか、少なくとも一方でよい。
【０２００】
[0232]一実施形態において、間挿パッド１６０６は、電解液及び電気化学的プロセスと両立できる誘電性材料から製作されている。適当な材料は色々あるが、特に、ポリウレタン、ポリエステル、マイラーシート、エポキシ及びポリカーボネートがある。
【０２０１】
[0233]随意であるが、導電性裏当て１６１０を間挿パッド１６０６及び導電性部分１６０２の間に配置しうる。この導電性裏当て１６１０は、通常、導電性部分１６０２の全域における電位を均等化して、研磨の均一性を高める。特に、導電性材料がもはや連続皮膜ではない残留材料（即ち、離散的な島状の皮膜残留物）であれば、導電性部分１６０２の研磨表面全域に均等な電位を有することは、該導電性部分１６０２と研磨中の導電性材料との間の良好な電気接触を確実にする。更に、導電性裏当て１６１０は、導電性部分１６０２に機械的強度を与え、そのため導電性研磨用品１６００の有効寿命が長くなる。導電性裏当て１６１０を使用することは、導電性部分を通る抵抗が５００ｍΩよりも大きい実施形態において有利であると共に、導電性部分１６０２の機械的健全性を増進させる。また、導電性裏当て１６１０は、導電均一性を向上させると共に、導電性部分１６０２の電気抵抗を減らすのにも利用しうる。導電性裏当て１６１０は、金属フォイル、金属スクリーン、織布もしくは不織布で覆われた金属で製作しうるが、その他にも研磨プロセスと両立する適当な導電性材料はある。一実施形態において、導電性裏当て１６１０は導電性部分１６０２に対し圧縮成形されている。また、この導電性裏当て１６１０は、導電性部分１６０２及び間挿パッド１６０６の間の電解液の流れを防止しないように構成されている。導電性部分１６０２は、圧縮成形、ラミネーション、射出成形、及びその他の適当な方法により導電性裏当て１６１０上に設けられる。
【０２０２】
[0234]図１７は、導電性研磨用品１７００の別の実施形態の断面図である。この導電性研磨用品１７００は、通常、研磨中の基板に接触するように適合した導電性部分１６０２と、導電性裏当て１６１０と、研磨用品支持部１６０４と、該導電性部分１６０２及び研磨用品支持部１６０４の間に挟持される間挿パッド１７０６とを含んでおり、上述した導電性研磨用品１６００と同様の構成を有している。
【０２０３】
[0235]図１７に記載の実施形態において、間挿パッド１７０６は、複数の隔室１７０８を有する材料から製作されている。該隔室１７０８は、通常、空気又はその他の流体で満たされていて、処理をし易くする弾性及び柔軟性をもたらしている。該隔室は、０.１ミクロンから数ミリメートル、例えば１ミクロン〜１ｍｍに及ぶ大きさを有して開いていても閉じていてもよい。本発明は、間挿パッド１７０６に対して適用可能なその他の大きさの隔室も企図している。間挿パッド１７０６は、電解液の流れが通過しうるように透水性であるか穿孔されているか、少なくとも一方でよい。
【０２０４】
[0236]間挿パッド１７０６は、電解液及び電気化学的プロセスと両立できる誘電性材料から製作されている。適当な材料には、発泡ポリウレタンのような発泡ポリマー及びマイラーシートがあるが、それらに限定されない。間挿パッド１７０６は、通常、研磨用品支持部即ちサブパッド１６０４よりも小さい圧縮率を有すると共に、圧力を受けたときの局部的変形独立性がより高い。
【０２０５】
[0237]図１８は、導電性研磨用品１８００の別の実施形態の断面図である。この導電性研磨用品１８００は、研磨用品支持部１８０４に接続された導電性部分１８０２を含んでいる。随意であるが、導電性研磨用品１８００は、導電性部分１８０２及び研磨用品支持部１８０４の間に配置される間挿パッド及び導電性裏当て（双方とも図示しない）を含むことができる。
【０２０６】
[0238]通常、導電性研磨用品１８００には複数の開口１８０６が貫通形成されていて、電解液又はその他のプロセス流体が導電性部分１８０２の上側研磨表面１８０８と研磨用品支持部１８０４の下側装着表面１８１０との間に流れるのを可能にしている。開口１８０６の各々が上側研磨表面１８０８と交叉するところに画成される縁部１８１２は、処理中に基板にスクラッチを付けることになるどんな鋭い角部、バリ又は表面不整も排除するような輪郭に作られている。縁部１８１２の輪郭もしくは形状には、丸形、面取り、テーパ、又は縁部１８１２を平滑にしてスクラッチの発生を最小化するその他の形状がある。
【０２０７】
[0239]導電性部分１８０２が少なくとも部分的にポリマーから製作されている実施形態において、縁部１８１２の平滑化は、ポリマーが完全に硬化する前に開口１８０６を形成することにより実現される。従って、縁部１８１２は、ポリマー硬化サイクルの残りの間に導電性部分１８０２が収縮するときに、丸みがつけられるようになる。
【０２０８】
[0240]加えて、或いは代案として、硬化中に又は硬化後に熱か圧力の少なくとも一方を作用させることにより、縁部１８１２に丸みをつけられる。一例において、縁部１８１２は、磨き仕上げするか、熱又は火炎処理して、縁部１８１２のところで研磨表面１８０８と開口１８０６との間の遷移部に丸みをつけてもよい。
【０２０９】
[0241]別の例において、ポリマー製の導電性部分１８０２は、型もしくはダイに対し反発的である成形用材料から構成しうる。ポリマー製の導電性部分１８０２の反発特性のため、表面張力が生じて、応力がポリマー製の導電性部分１８０２に入り込んで成形用材料を型から離すように引っ張り、そのため硬化の際に開口１８０６の縁部１８１２に丸みがつけられることになる。
【０２１０】
[0242]開口１８０６は、組立ての前又は後に導電性研磨部材１８００に貫通形成される。一実施形態において、開口１８０６は、導電性部分１８０２に形成された第１孔１８１４と、研磨部材支持部１８０４に形成された第２孔１８１６とを含んでいる。間挿パッドを備える実施形態においては、第２孔１８１６はこの間挿パッドに形成される。代案として、第１孔１８１４と第２孔１８１６の少なくとも一部とは、導電性部分１８０２に形成しうる。第１孔１８１４は、第２孔１８１６の直径よりも大きな直径を有している。第１孔１８１４の下側にある第２孔１８１６の方が小さな直径であるため、第１孔１８１４を囲む導電性部分１８０２に対して横方向支持が与えられ、その結果、研磨中のパッドの剪断及びトルクに対する抵抗力が向上する。従って、下側の小さな孔と同心に配列された大きな孔を研磨表面１８０８に備えるこの開口１８０６は、導電性部分１８０２の変形を少なくする結果となり、その上、粒子の発生を最小にして、パッドの損傷により生起される基板の欠陥を最小にする。
【０２１１】
[0243]導電性研磨用品ある開口は、全ての層が一緒の状態になる前に又は後に、はめ込み式パンチングのような機械的方法で打ち貫くことができる。一実施形態において、導電性裏当て上に圧縮成形された導電性部分１８０２が、最初、間挿された層に装着され、導電性裏当て及び間挿された層を備えた導電性部分１８０２が一緒に機械的に穿孔され、研磨用品支持部もしくはサブパッドが別個に機械的に穿孔され、この穿孔の後、それらが互いに位置合わせされる。別の実施形態においては、全ての層を一緒の状態にして、その後、穿孔する。本発明は、任意の穿孔技術及び手順の使用を企図している。
【０２１２】
[0244]図１９は、ECMPステーション１９９０の別の実施形態の部分断面図であり、図２０A及び図２０Bは、図１９のECMPステーション１９９０におけるボールアセンブリ１９００の側面図及び分解図である。ECMPステーション１９９０は、研磨パッドアセンブリ１９６０を支持するプラテン１９５０を含んでおり、この研磨パッドアセンブリ１９６０上で、研磨ヘッド１３０に保持された基板１１４が処理される。プラテン１９５０は、そこから突き出ると共に電源装置１９７２に連絡する少なくとも１つのボールアセンブリ１９００を含んでおり、該ボールアセンブリ１９００は、処理中に基板１１４の表面をバイアスさせるように適合している。図１９には２つのボールアセンブリ１９００が示されているが、任意の数のボールアセンブリを使用して、プラテン１９５０の中心線に関して任意の数の配列で分散配置することができる。
【０２１３】
[0245]研磨パッドアセンブリ１９６０は、前述したような各実施形態を含め、基板を処理するのに適する任意のパッドアセンブリとしうる。この研磨パッドアセンブリ１９６０は、電極１９６２と、研磨層１９６６とを含んでいる。一実施形態において、研磨パッドアセンブリ１９６０の研磨層１９６６は、ポリウレタンパッドのような誘電性の研磨表面１９６４を含みうる。別の実施形態において、研磨パッドアセンブリ１９６０の研磨層１９６６は、例えば、導電性粒子を内部に分散せしめたポリマーマトリックス、又は導電性被覆繊維のような導電性の研磨表面１９６４を含んでいる。研磨表面１９６４が導電性であるこの実施形態において、研磨表面１９６４及び電極１９６２は、基板１１４を研磨パッドアセンブリ１９６０から持ち上げることなく基板１１４からのバルク金属除去及び残留金属除去をそれぞれ容易にするため、電力をボールアセンブリ１９００と導電性研磨表面１９６４との間に選択的に切り替えることが可能なスイッチ１９７４を介して電源装置１９７２に接続されている（点線で図示）。
【０２１４】
[0246]ボールアセンブリ１９００は、通常、プラテン１９５０に結合されると共に、研磨パッドアセンブリ１９６０に形成された各開口１９６８から少なくとも部分的に延びている。ボールアセンブリ１９００の各々は、中空ハウジング１９０２と、アダプタ１９０４と、ボール１９０６と、接点素子１９１４と、締付けブッシュ１９１６とを含んでいる。ボール１９０６は、ハウジング１９０２内に可動に配置されていて、ボール１９０６の少なくとも一部が研磨表面１９６４よりも上方に延びる第１位置と、ボール１９０６が研磨表面１９６４と同平面になる少なくとも第２位置とに配置されうる。該ボール１９０６は、通常、基板１１４を電気的にバイアスするのに適すると共に、前述したように構成されている。
【０２１５】
[0247]ハウジング１９０２は、プロセスの化学的作用と両立しうる誘電性材料から製作される。一実施形態において、ハウジング１９０２はポリエーテルエーテルケトン（PEEK）から形成されている。ハウジング１９０２は、第１端１９０８及び第２端１９１０を有している。駆動機能部１９１２は、プラテン１９５０へのボールアセンブリ１９００の設置を容易にするために第１端１９０８中に及び／又は第１端１９０８上に形成されている。この駆動機能部１９１２は、例えば、スパナー用穴、１つ又は複数のスロット、凹形駆動機能部（例えば、登録商標・TORX又は六角ドライブ等用）、或いは凸形駆動機能部（例えば、レンチフラット又は六角頭等）でよい。第１端１９０８は、更に、ボール１９０６がハウジング１９０２の第１端１９０８から脱出するのを防止する座面１９２６を有している。
【０２１６】
[0248]接点素子１９１４は、締付けブッシュ１９１６及びアダプタ１９０４の間に結合されている。該接点素子１９１４は、通常、ハウジング１９０２内におけるボール位置の実質的に又は完全に全範囲にわたりアダプタ１９０４及びボール１９０６を電気的に結合するように構成されている。接点素子１９１４は、前述したような形状に作ることができる。
【０２１７】
[0249]図１９、図２０A、図２０B及び図２１に記載の実施形態において、接点素子１９１４は、そこから極性配列になって延びる複数の湾曲部材１９４４を有する環状ベース１９４２を含んでいる。各湾曲部材１９４４は、ベース１９４２から遠位端２１０８まで延びる２つの支持部２１０２を含んでいる。該支持部２１０２は複数の横行部２１０４により結合されていて、以下に詳しく述べるように殆ど圧力降下なしに接点素子１９１４を通流することを容易にする開口２１１９を画成する。ボール１９０６に接触するように適合した接点パッド２１０６は、各湾曲部材１９４４の遠位端２１０８のところで支持部２１０２を結合する。湾曲部材１９４４は、通常、プロセスの化学的作用のある状態下で使用するのに適する弾性且つ導電性の材料から製作される。一実施形態において、湾曲部材１９４４は金で被覆されたベリリウム銅から形成されている。
【０２１８】
[0250]図１９〜図２０Bに戻ると、締付けブッシュ１９１６は、拡幅頭部１９２４を含んでおり、該頭部からはねじ付き茎部１９２２が延びている。締付けブッシュは、誘電性か導電性のどちらかである材料から形成してよく、そして一実施形態においては、ハウジング１９０２と同一の材料から形成されている。拡幅頭部１９２４は、湾曲部材１９４４をボールアセンブリ１９００の中心線に関して鋭角に維持するので、接点素子１９１４の接点パッド２１０６はボール１９０６の表面を囲み広がって配置され、ボールアセンブリ１９００の組立て中、及びボール１９０６の全運動範囲にわたり、湾曲部材１９４４に対する曲げ、結合及び／又は損傷を防止する。
【０２１９】
[0251]締付けブッシュ１９１６の茎部１９２２は、ベース１９４２にある穴１９４６を通って配置され、アダプタ１９０４に貫通形成された通路１９３６のねじ部１９４０に螺入する。締付けブッシュ１９１６に貫通形成された通路１９１８は、拡幅頭部１９２４内に配置された端部のところに駆動機能部１９２０を含んでいる。同様に、通路１９３６は、ねじ部１９４０とは反対側のところに駆動機能部１９３８を含んでいる。駆動機能部１９２０、１９３８は、前述したものと同様でよく、また、一実施形態においては、六角ドライバと共に使用するのに適する六角穴である。締付けブッシュ１９２４は、接点素子１９１４又はその他の構成要素を損傷することなく接点素子１９１４及びアダプタ１９０４間に良好な電気接触を確実にする程度まで締め付けられる。
【０２２０】
[0252]アダプタ１９０４は、通常、プロセスの化学的作用と両立できる導電性材料から製作され、一実施形態においては、ステンレス鋼から形成されている。アダプタ１９０４は、環状フランジ部１９３２を含むと共に、その一方の側から延びるねじ付き茎部１９３０とその反対側から延びるボス部１９３４とを有している。ねじ付き茎部１９３０は、プラテン１９５０内に配置された接点プレート１９８０に結合するのに適合しており、この接点プレート１９８０がボールアセンブリ１９００にある各ボール１９０６を電源装置１９７２に接続する。
【０２２１】
[0253]ボス部１９３４は、ハウジング１９０２の第２端１９１０に受け入れられると共に、接点素子１９１４を締め付けるための表面を提供する。ボス部１９３４は、該ボス部１９３４の側面に配置される少なくとも１つのねじ穴２００６を含んでおり、このねじ穴２００６がハウジング１９０２に形成された穴２００４に通し配置される締結具２００２に係合し、これによりハウジング１９０２をアダプタ１９０４に固定すると共に、ボール１９０６をその内部に捕捉する。図２０Bに記載の実施形態において、３つの締結具は、ハウジング１９０２をさら穴２００４を介してアダプタ１９０４に接続するために示されている。ハウジング１９０２及びアダプタ１９０４は、例えば、かしめ、付着、接合、プレス嵌め、ドエルピン、スプリングピン、リベット、保持リング等のような別の方法又は装置により締め付けることも企図されている。
【０２２２】
[0254]ボール１９０６は、通常、ばね力、浮力又は流力のうちの少なくとも１つにより研磨表面１９６４に向かって動かされる。図１９に示された実施形態において、アダプタ１９０４及び締付けブッシュ１９１６に貫通形成された通路１９３６、１９１８は、プラテン１９５０を介して電解液源１９７０に接続される。この電解液源１９７０により、電解液は通路１９３６及び１９１８を経由して中空ハウジング１９０２の内部に供給される。電解液は、座面１９２６及びボール１９０６の間を通りハウジング１９０２から出るので、ボール１９０６は、研磨表面１９６４に向かって動かされ、処理中の基板１１４と接触するようになる。
【０２２３】
[0255]ボール１９０６に作用する力がハウジング１９０２内におけるボール１９０６の種々の高さを通じて一貫しているように、ハウジング１９０２の内壁には湾曲部材１９４４の遠位端（図２１における２１０８）を受ける逃げもしくは溝１９２８が形成されていて、ボール１９０６を通過する電解液の流れの制限を防止している。座面１９２６から遠くに配置された溝１９２８の端は、通常、ボール１９０６が下降位置にあるときにボール１９０６の直径のところに或いは直径よりも下方にあるように構成されている。
【０２２４】
[0256]図２２〜図２４は、別の実施形態のボールアセンブリを有する導電性研磨用品のもう１つの実施形態の斜視図、断面図である。
【０２２５】
[0257]図２２は、ECMPステーション２２９０の別の実施形態の斜視図であり、図２３及び図２４は、図２２のECMPステーション２２９０のボールアセンブリ２２００の斜視図及び部分断面図である。ECMPステーション２２９０は、研磨パッドアセンブリ２２６０（図２２に部分的に示されている）を支持するプラテン２２５０を含んでいる。このプラテン２２５０は、同プラテンから突出すると共に電源装置１９７２に接続される少なくとも１つのボールアセンブリ２２００を含んでいる。該ボールアセンブリ２２００は、処理中に基板１１４（図２４に示す）の表面を電気的にバイアスするように適合している。１つのボールアセンブリ２２００が図２２においてプラテン２２５０の中央に接続されて示されているが、任意の数のボールアセンブリを使用して、プラテン２２５０の中心線に関して任意の数の配列で分散配置することができる。
【０２２６】
[0258]研磨パッドアセンブリ２２６０は、前述した実施形態の全てを含め、基板の研磨に適するどんな研磨パッドアセンブリであってもよい。研磨パッドアセンブリ２２６０は、電極２４６２と研磨層２４６６とを含んでいる。一実施形態において、研磨パッドアセンブリ２２６０の研磨層２４６６は、ポリウレタンパッドのような誘電性の研磨表面２４６４を含んでいる。別の実施形態においては、研磨パッドアセンブリ２２６０の研磨層２４６６は、例えば、導電性粒子を内部に分散せしめたポリマーマトリックス、又は導電性被覆繊維のような導電性の研磨表面２４６４を含んでいてよい。研磨表面２４６４が導電性であるこの実施形態において、研磨表面２４６４及び電極２４６２は、基板１１４を研磨パッドアセンブリ２２６０から持ち上げることなく基板１１４からのバルク金属除去及び残留金属除去をそれぞれ容易にするため、電力をボールアセンブリ２２００と導電性研磨表面２４６４との間に選択的に切り替えることが可能なスイッチ１９７４を介して電源装置１９７２に接続されている（点線で図示）。
【０２２７】
[0259]ボールアセンブリ２２００は、通常、プラテン２２５０に結合されると共に、研磨パッドアセンブリ２２６０に形成された各開口２４６８から少なくとも部分的に延びている。ボールアセンブリ２２００は、複数のボール１９０６を保持する中空ハウジング２３０２を含んでいる。ボール１９０６は、ハウジング２３０２内に可動に配置されていて、ボール１９０６の少なくとも一部が研磨表面２４６４よりも上方に延びる第１位置と、ボール１９０６が研磨表面２４６４と同平面になる少なくとも第２位置とに配置されうる。該ボール１９０６は、通常、基板１１４を電気的にバイアスするのに適すると共に、前述したように構成されている。
【０２２８】
[0260]ハウジング２３０２は、多数の研磨サイクル後のボールアセンブリ２２００の交換を容易にするためプラテン２２５０に取り外し自在に接続しうる。一実施形態において、ハウジング２３０２は、複数のねじ２３０８によりプラテン２２５０に接続されている。ハウジング２３０２は、上側ハウジング部２３０４と、そこに接続された下側ハウジング部２３０６とを含み、両ハウジング部間にボール１９０６が保持される。上側ハウジング部２３０４は、プロセスの化学的作用と両立しうる誘電性材料から製作されている。一実施形態において、上側ハウジング部２３０４はPEEKから形成されている。下側ハウジング部２３０６は、プロセスの化学的作用と両立しうる導電性材料から製作されている。一実施形態において、下側ハウジング部２３０６は、ステンレス鋼から形成されている。電源装置１９７２に接続されるのは下側ハウジング部２３０６である。ハウジング部２３０４及び２３０６は、例えば、ねじ留め、ボルト留め、リベット留め、接合、かしめ、クランプ留め等を含むが、それらに限定されない多くの方法で接続されうる。図２２〜図２４に記載の一実施形態において、ハウジング部２３０４及び２３０６は、複数のねじ２４０８によって接続されている。
【０２２９】
[0261]ボール１９０６は、ハウジング部２３０４及び２３０６に貫通形成された複数の開口２４０２内に配置されている。各開口２４０２の上側部分は、上側ハウジング部２３０４から開口２４０２にまで延びる座面２４０４を含んでいる。この座面２４０４は、ボール１９０６が開口２４０２の上端から出るのを防止するような形状に作られている。
【０２３０】
[0262]接点素子１９１４は、ボール１９０６を下側プレートもしくは下側ハウジング部２３０６に電気的に接続するため各開口２４０２内に配置されている。各接点素子１９１４は、締付けブッシュ１９１６により下側ハウジング部２３０６にそれぞれ接続される。一実施形態において、締付けブッシュ１９１６のねじ付き茎部１９２２は、ハウジング２３０２に貫通形成された開口２４０２のねじ部２４１０にねじ込まれている。
【０２３１】
[0263]各開口２４０２の上側部分は、上側ハウジング部２３０４に形成された逃げもしくは溝２４０６を含んでいる。この溝２４０６は、接点素子１９１４の遠位端を受け入れるような形状に作られており、それにより、電解液源１９７０からボール１９０６及びハウジング２３０２の間を通り流れる電解液が制限されるのを防止する。電解液源１９７０は、開口２４０２を通り処理中の基板１１４と接触する電解液を供給する。
【０２３２】
[0264]処理中、ハウジング２３０２内に配置されたボール１９０６は、ばね力、浮力又は流力のうちの少なくとも１つにより研磨表面２２０６に向かって動かされる。ボール１９０６は、接点素子１９１４及び下側ハウジング部２３０６を介して、基板１１４を電源装置１９７２に電気的に接続する。ハウジング２３０２を通り流れる電解液は、電極２４６２及び印加された基板１１４の間に導電路を提供し、それにより電気化学的研磨プロセスを促進する。
【０２３３】
[0265]このように、基板の電気化学的研磨に適する導電性研磨用品の種々の実施形態が提供された。導電性研磨用品は、基板の表面に対して良好なコンプライアンスもしくは順応性をもたらして、研磨特性を向上させる均一な電気接触を促進する。更に、導電性研磨用品は、処理中にスクラッチが付くのを最小にするように構成されているので、欠陥の発生を減少させ、それにより処理単価を下げるという利点を有する。
【０２３４】
[0266]前述の説明は本発明の種々の実施形態に向けられているが、本発明の基本的範囲から逸脱することなくその他更なる実施形態が創出可能であって、本発明の範囲は、付随する特許請求の範囲により決定される。
【図面の簡単な説明】
【０２３５】
[0024]本発明の上に列挙した諸形態を実現する態様が詳細に理解されうるように、添付図面に例示された諸実施形態を参照することにより、上に手短に要約した本発明の更なる特定的な説明が得られる。
【０２３６】
[0025]しかし、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を例示するに過ぎず、従って、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではなく、本発明については、同等に効果的なその他の実施形態も認めていることに注意すべきである。
【０２３７】
[0026]なお、理解を容易にするために、可能な限り、図に共通の同一構成要素を表わすのに同一の参照数字が用いられている。
【図１】本発明の処理装置の一実施形態の平面図である。
【図２】ECMPステーションの一実施形態の断面図である。
【図３】研磨用品の一実施形態の部分断面図である。
【図４】溝付き研磨用品の一実施形態の平面図である。
【図５】溝付き研磨用品の一実施形態の平面図である。
【図６】溝付き研磨用品の一実施形態の平面図である。
【図７Ａ】本明細書に記載された導電性布地もしくは生地の平面図である。
【図７Ｂ】導電性布地もしくは生地から構成される研磨表面を有する研磨用品の部分断面図である。
【図７Ｃ】導電性布地もしくは生地から構成される研磨表面を有する研磨用品の部分断面図である。
【図７Ｄ】金属フォイルを含む研磨用品の一実施形態の部分断面図である。
【図７Ｅ】布材料から構成される研磨用品の別の実施形態である。
【図７Ｆ】内部にウィンドウが形成された研磨用品の別の実施形態である。
【図８Ａ】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略平面図である。
【図８Ｂ】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略断面図である。
【図８Ｃ】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略平面図である。
【図８Ｄ】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略断面図である。
【図９Ａ】導電素子を有する研磨用品の他の実施形態の斜視図である。
【図９Ｂ】導電素子を有する研磨用品の他の実施形態の斜視図である。
【図１０Ａ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｂ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｃ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｄ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｅ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１１Ａ】本明細書に記載した研磨用品の一実施形態と接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１１Ｂ】本明細書に記載した研磨用品の一実施形態と接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１１Ｃ】本明細書に記載した研磨用品の一実施形態と接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１２Ａ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略平面図である。
【図１２Ｂ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略断面図である。
【図１２Ｃ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略断面図である。
【図１２Ｄ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略断面図である。
【図１２Ｅ】電力を研磨用品に供給する別の実施形態の概略側面図である。
【図１２Ｆ】電力を研磨用品に供給する別の実施形態の概略分解斜視図である。
【図１３Ａ】研磨用品の他の実施形態の断面図である。
【図１３Ｂ】研磨用品の他の実施形態の断面図である。
【図１４Ａ】導電性研磨用品の別の実施形態の平面図である。
【図１４Ｂ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１５Ａ】導電性研磨用品の別の実施形態の平面図である。
【図１５Ｂ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１５Ｃ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１５Ｄ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１６】導電性研磨用品の代替実施形態の断面図である。
【図１７】導電性研磨用品の代替実施形態の断面図である。
【図１８】導電性研磨用品の代替実施形態の断面図である。
【図１９】ボールアセンブリの一実施形態を有する導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図２０Ａ】図１９のボールアセンブリの側面図である。
【図２０Ｂ】図１９のボールアセンブリの分解斜視図である。
【図２１】図１９、図２０Ａ及び図２０Ｂのボールアセンブリにおいる接点素子の一実施形態である。
【図２２】別の実施形態のボールアセンブリを有する導電性研磨用品の別の実施形態の斜視図である。
【図２３】別の実施形態のボールアセンブリを有する導電性研磨用品の別の実施形態の斜視図である。
【図２４】別の実施形態のボールアセンブリを有する導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【０２３８】
１００…処理装置、１０２…電気化学的研磨ステーション、２０２…液溜め、２０４…電極、２０５…研磨用品、２０６…ディスク、２２０…電解液、３５０…研磨用品にある穿孔、４４２…溝、４４６…穿孔、４４８…研磨表面、５４０…研磨パッド、５４２…溝、５４６…穿孔、５４８…研磨部、６４０…研磨用品、６４２…溝、６４５…溝、６４６…穿孔、７００…導電性布地、７０２…ウィンドウ（開口）、７４０…通路、７５０…穿孔、７９６…研磨表面、７９８…布地、８００…研磨用品、８０２…研磨表面、８１０…本体部、８１５…サブパッド（研磨用品支持部）、８３０…凹部、８４０…導電素子、８４５…導電性部材、８５０…接触表面、８６０…穿孔、９００…研磨用品、９０２…本体部、９０４…導電素子、９０６…研磨表面、９０９…ベース、９２０…導電素子、９４０…導電性表面、１０００…研磨用品、１００２…凹部、１００４…導電素子、１００６…リング、１００８…第１端、１０１０…第２端、１０１４…導電性ベース、１０２４…研磨表面、１０２６…本体部、１０５０…通路、１０７０…溝、１１００…研磨用品、１１００…研磨表面、１１２０…サブパッド、１１３０…パッド支持部、１１４０…溝又は凹部、１１４２…導電素子、１１４５…電気接点、１１５０…弾性ループ、１１６０…基板、１２０５…研磨用品、１２１０…導電性研磨部、１２１５…延長部、１２２０…研磨用品支持部、１２３０…導電性締結具、１２３２…導電通路、１２３８…ボルト、１２７０…研磨用品、１２７５…導電素子、１４００…導電性研磨用品、１４０２…研磨表面、１４０４…導電性部分、１４０６…研磨素子、１４０８…スロット、１４１０…弾性部材、１５００…導電性研磨用品、１５０２…研磨表面、１５０４…上側部分、１５０６…導電性ローラ、１５０８…スロット、１５２０…導電性キャリア、１５２２…芯部、１５２４…導電性カバー、１５３０…導電性ハウジング、１５３２…座面、１５３４…接点手段、１５４０…パッドアセンブリ、１５４２…第１開口、１５４４…電解液源、１５５０…誘電性層、１５５２…サブパッド、１５５４…電極、１５６０…パッドアセンブリ、１５６２…導電性層、１５６４…サブパッド、１５７０…第１開口、１５７２…第２開口、１６００…導電性研磨用品、１６０２…導電性部分、１６０４…研磨用品支持部、１６０６…間挿パッド、１７００…導電性研磨用品、１７０６…間挿パッド、１８００…導電性研磨用品、１８０２…導電性部分、１８０４…研磨用品支持部、１８０６…開口、１８０８…上側研磨表面、１８１０…下側研磨表面、１８１２…縁部、１８１４…第１孔、１８１６…第２孔、１９００…ボールアセンブリ、１９０２…ハウジング、１９０４…アダプタ、１９０６…ボール、１９０８…第１端、１９１０…第２端、１９１２…駆動機能部、１９１４…接点素子（接続手段）、１９１６…締付けブッシュ、１９１８…アダプタにある通路、１９２０…駆動機能部、１９２４…ねじ付き茎部、１９２４…拡幅頭部、１９２６…座面、１９３０…ねじ付き茎部、１９３２…環状フランジ部、１９３４…ボス部、１９３８…駆動機能部、１９４２…環状ベース、１９４４…湾曲部材、１９５０…プラテン、１９６０…研磨パッドアセンブリ、１９６２…電極、１９６４…研磨表面、１９６６…研磨層、１９６８…開口、１９７２…電源装置、１９８０…接点プレート、１９９０…電気化学的研磨装置、２１０２…２つの支持部、２１０４…横行部、２１０６…接点パッド、２１０８…遠位端、２１１９…開口、２２００…ボールアセンブリ、２２５０…プラテン、２２６０…研磨パッドアセンブリ、２２９０…電気化学的研磨ステーション、２３０２…ハウジング、２３０４…上側ハウジング部（プレート）、２３０６…下側ハウジング部（プレート）、２４０２…開口、２４０４…座面、２４０６…溝、２４１０…ねじ部、２４６２…電極、２４６４…研磨表面、２４６６…研磨層、２４６８…開口。
【図１】
2005005661.tif 000003
【図２】
2005005661.tif 000004
【図３】
2005005661.tif 000005
【図４】
2005005661.tif 000006
【図５】
2005005661.tif 000007
【図６】
2005005661.tif 000008
【図７Ａ】
2005005661.tif 000009
【図７Ｂ】
2005005661.tif 000010
【図７Ｃ】
2005005661.tif 000011
【図７Ｄ】
2005005661.tif 000012
【図７Ｅ】
2005005661.tif 000013
【図７Ｆ】
2005005661.tif 000014
【図８Ａ】
2005005661.tif 000015
【図８Ｂ】
2005005661.tif 000016
【図８Ｃ】
2005005661.tif 000017
【図８Ｄ】
2005005661.tif 000018
【図９Ａ】
2005005661.tif 000019
【図９Ｂ】
2005005661.tif 000020
【図１０Ａ】
2005005661.tif 000021
【図１０Ｂ】
2005005661.tif 000022
【図１０Ｃ】
2005005661.tif 000023
【図１０Ｄ】
2005005661.tif 000024
【図１０Ｅ】
2005005661.tif 000025
【図１１Ａ】
2005005661.tif 000026
【図１１Ｂ】
2005005661.tif 000027
【図１１Ｃ】
2005005661.tif 000028
【図１２Ａ】
2005005661.tif 000029
【図１２Ｂ】
2005005661.tif 000030
【図１２Ｃ】
2005005661.tif 000031
【図１２Ｄ】
2005005661.tif 000032
【図１２Ｅ】
2005005661.tif 000033
【図１２Ｆ】
2005005661.tif 000034
【図１４Ａ】
2005005661.tif 000035
【図１４Ｂ】
2005005661.tif 000036
【図１５Ａ】
2005005661.tif 000037
【図１５Ｂ】
2005005661.tif 000038
【図１５Ｃ】
2005005661.tif 000039
【図１５Ｄ】
2005005661.tif 000040
【図１６】
2005005661.tif 000041
【図１７】
2005005661.tif 000042
【図１８】
2005005661.tif 000043
【図１９】
2005005661.tif 000044
【図２０Ａ】
2005005661.tif 000045
【図２０Ｂ】
2005005661.tif 000046
【図２１】
2005005661.tif 000047
【図２２】
2005005661.tif 000048
【図２３】
2005005661.tif 000049
【図２４】
2005005661.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月22日(2003.9.22)
【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】
ボールアセンブリであって、
内部通路を有するハウジングと、
該ハウジングの第１端で前記内部通路に延びて入る環状座面と、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記座面により前記ハウジングから出るのを阻止されているボールと、
前記ハウジングの第２端に接続される導電性アダプタと、
前記アダプタ及び前記ボールを電気的に接続する接点素子と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項２】
前記ボールは、軟質導電性材料から構成される外側表面を有している、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項３】
前記ボールは軟質弾性芯材を有している、請求項２のボールアセンブリ。
【請求項４】
前記芯材は少なくとも部分的に、弾性有機ポリマー、エチレン―プロピレン―ジエン（ＥＤＰＭ）、ポリアルケン、ポリアルキン、ポリエステル、ポリ芳香属アルケン／アルキン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、無機ポリマー、シロキサン、ポリシリコン及びポリシランからなるグループから選択された少なくとも１つの材料から構成されている、請求項３のボールアセンブリ。
【請求項５】
前記ボールは、導電性ポリマー及び内部に導電性材料を配分せしめたポリマーのうちの少なくとも１つから構成されている、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項６】
前記ボールは、該ボールの少なくとも一部が前記ハウジングの前記第１端を越えて露出される第１位置と、前記ハウジングの前記第１端と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動であり、前記接点素子は、前記第１位置及び前記第２位置の間にある前記ボールとの電気接触を維持する、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項７】
前記ボールは、金又は銅の外側表面の少なくとも１つを有している、請求項６のボールアセンブリ。
【請求項８】
前記ハウジングは、前記第１端に配置された伝動機能部を更に備える、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項９】
前記伝動機能部は、六角形の突出部から構成される、請求項８のボールアセンブリ。
【請求項１０】
前記ハウジングは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から製作されている、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項１１】
前記接点素子は、
環状ベースと、
該ベースから遠位端まで延びる複数の湾曲部材と、
を備えている、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項１２】
前記ハウジングは、
前記湾曲部材の前記遠位端を受け入れるために前記ハウジングの内壁に形成された環状溝を更に備える、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１３】
前記湾曲部材の各々は、
前記ベースに接続される第１端を有すると共に、前記ベースから各湾曲部材の前記遠位端まで延びる２つの部分と、
該２つの部分を接続する複数の横行部と、
各湾曲部材の前記遠位端のところで前記２つの部分を接続する接点パッドと、
を更に備えている、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１４】
前記接点素子を前記アダプタに接続する締付けブッシュを更に備える、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１５】
前記締付けブッシュは、
頭部と、
該頭部から延びて前記接点素子の前記ベースを通ると共に、少なくとも部分的に前記アダプタを貫いて形成された通路のねじ部に係合するねじ付き茎部と、
を備える、請求項１４のボールアセンブリ。
【請求項１６】
前記頭部は伝動機能部を含む、請求項１５のボールアセンブリ。
【請求項１７】
前記締付けブッシュの前記伝動機能部は、前記締付けブッシュを貫いて配置された通路の少なくとも一部に形成された六角穴である、請求項１６のボールアセンブリ。
【請求項１８】
前記接点素子は、金で被覆されたベリリウム銅である、請求項１１のボールアセンブリ。
【請求項１９】
前記アダプタは、
前記ハウジングの前記第２端に結合するボス部と、
前記ハウジングとは反対方向に前記ボス部から延びるねじ付き茎部と、
を備える、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項２０】
前記アダプタは、前記頭部及び前記ねじ付き茎部に貫通形成された通路を更に備える、請求項１９のボールアセンブリ。
【請求項２１】
前記アダプタは、伝動機能部を更に備える、請求項２０のボールアセンブリ。
【請求項２２】
前記アダプタの前記伝動機能部は、前記ねじ付き茎部に配置されている前記通路の一部に形成された六角穴から構成されている、請求項２１のボールアセンブリ。
【請求項２３】
前記ボールは中空である、請求項１のボールアセンブリ。
【請求項２４】
請求項１のボールアセンブリであって、更に、
上側表面を有し、該上側表面がその上にある基板を処理するのに適合している研磨材料と、
該研磨材料を支持するプラテンと、
前記導電性アダプタの一部を受け入れる穴を有し、前記プラテン内に配置される導電性接点プレートと、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項２５】
ボールアセンブリであって、
ボス部に結合されるねじ付き茎部を有し、該ボス部及び該ねじ付き茎部には通路が貫通形成されている、導電性アダプタと、
半径方向の内方に延びる環状座面を有する第１端と、前記アダプタの前記ボス部に係合する第２端とを有する中空円筒形の誘電性ハウジングと、
環状ベースから延びる複数の湾曲部材を有する導電性接点素子と、
拡幅頭部から延びるねじ付き茎部を有する締付けブッシュであって、前記接点素子のねじ付き茎部が、前記ベースを貫いて延びて、前記アダプタに貫通形成された前記通路の前記ねじ付き茎部に係合し、前記アダプタに向かって前記前記拡幅頭部を強制して、前記ベースを前記締付けブッシュの前記拡幅頭部及び前記アダプタの前記ボス部の間にクランプする、前記締付けブッシュと、
前記ハウジング内に配置される導電性のボールであって、該ボールは、該ボールの少なくとも一部が前記座面を通って延びる第１位置と、前記ハウジングの前記第１端と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動であり、前記湾曲部材は、前記第１位置及び前記第２位置にある前記ボールとの電気接触を維持する、前記導電性のボールと、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項２６】
前記拡幅頭部は、前記湾曲部材を前記ボールアセンブリの中心線に関して鋭角に方向付けしている、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項２７】
前記ハウジングは、前記第１端に配置された伝動機能部を更に備えている、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項２８】
前記伝動機能部は六角頭部である、請求項２７のボールアセンブリ。
【請求項２９】
前記接点素子は、金の外側を有し、前記ボールは、金又は銅の少なくとも一方の外側を有する、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項３０】
前記アダプタはステンレス鋼である、請求項２９のボールアセンブリ。
【請求項３１】
前記ボールは中空である、請求項２５のボールアセンブリ。
【請求項３２】
ボールアセンブリであって、
ボス部に結合されるねじ付き茎部を有し、該ボス部及び該ねじ付き茎部には開口が貫通形成されている、導電性アダプタと、
第１端及び前記アダプタの前記ボス部に係合する第２端とを有する中空円筒形の誘電性ハウジングと、
前記ハウジング内に配置される導電性のボールであって、該ボールは、流体の流れ通路が前記ハウジングを通り、前記ボールを囲み、前記開口を通るように画成されるのを可能にする直径を有しており、該ボールは、該ボールの少なくとも一部が前記第１端を通って延びる第１位置と、前記ハウジングの前記第１端と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動である、前記導電性のボールと、
前記ボールが前記第１位置及び前記第２位置にあるときに、前記ボール及び前記アダプタの間に電気接続を維持するための接続手段と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項３３】
前記接続手段は、ばねフォーム(spring form)、圧縮ばね、又は導電性ベアリングから構成されている、請求項３２のボールアセンブリ。
【請求項３４】
前記接続手段は、前記ボールに接触するように適応した、環状ベースから延びる複数の湾曲部材を有する導電性接点素子から構成されている、請求項３２のボールアセンブリ。
【請求項３５】
拡幅頭部から延びるねじ付き茎部を有する締付けブッシュを更に備え、前記接点素子のねじ付き茎部が、前記ベースを貫いて延びて、前記アダプタに貫通形成された前記開口のねじ付き茎部に係合し、前記アダプタに向かって前記前記拡幅頭部を強制して、前記ベースを前記締付けブッシュの前記拡幅頭部及び前記アダプタの前記ボス部の間にクランプする、請求項３４のボールアセンブリ。
【請求項３６】
前記締付けブッシュは、更に、
同締付けブッシュを貫いて延びる通路と、
前記締付けブッシュの前記ねじ付き茎部とは反対側の前記通路の部分に形成された六角の伝動機構部と、
を備えている、請求項３５のボールアセンブリ。
【請求項３７】
前記導電性アダプタの前記開口は、
該開口の前記ねじ付き茎部とは反対側の該開口の部分に形成された六角の伝動機構部を更に備えている、請求項３６のボールアセンブリ。
【請求項３８】
前記ハウジングは、
前記湾曲部材の各遠位端を受け入れるため前記ハウジングの内壁に形成された環状溝を更に備えている、請求項３４のボールアセンブリ。
【請求項３９】
前記湾曲部材のうちの少なくとも１つの湾曲部材は、同湾曲部材に貫通形成された少なくとも１つの開口を更に備えている、請求項３４のボールアセンブリ。
【請求項４０】
前記ハウジングは、
前記第１端のところに形成された六角の伝動機構部を更に備えている、請求項３２のボールアセンブリ。
【請求項４１】
ボールアセンブリであって、
第１プレートと、
該第１プレートに接続される第２プレートと、
前記第１プレート及び前記第２プレートの諸部分に貫通形成せしめられた複数の開口と、
該複数の開口の各々内に１つずつ配置される複数の導電性のボールであって、該ボールは、該ボールの一部が前記第１プレートの外側表面を通って延びる第１位置と、前記第１プレートの前記外側表面と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動である、前記導電性のボールと、
前記導電性のボールを前記第２プレートに電気的に接続する複数の導電素子と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項４２】
前記第１プレートは誘電性材料から製作されている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４３】
前記第２プレートは導電性材料から製作されている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４４】
前記第１プレートは複数の環状座面を更に備え、各環状座面は半径方向に延びて前記開口の１つにまで及んでいる、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４５】
前記導電素子の少なくとも１つは、
環状のベースと、
該環状のベースから延びると共に、前記ボールの１つに接触する複数の湾曲部材と、
を更に備えている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項４６】
前記ベースを前記第２プレートに接続する締付けブッシュを更に備える、請求項４５のボールアセンブリ。
【請求項４７】
前記締付けブッシュは、
拡幅頭部と、
該拡幅頭部から延びて前記接点素子の前記ベースを通ると共に、前記第２プレート内に配置された前記開口のねじ部に係合するねじ付き茎部と、
を更に備える、請求項４６のボールアセンブリ。
【請求項４８】
前記締付けブッシュは、該締付けブッシュを軸方向に貫き形成された通路を更に備える、請求項４６のボールアセンブリ。
【請求項４９】
前記ボールの少なくとも１つは、軟質導電性材料から構成される外側表面を有している、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５０】
前記ボールの少なくとも１つは、軟質弾性芯材を有している、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５１】
前記芯材は少なくとも部分的に、弾性有機ポリマー、エチレン―プロピレン―ジエン（ＥＤＰＭ）、ポリアルケン、ポリアルキン、ポリエステル、ポリ芳香属アルケン／アルキン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、無機ポリマー、シロキサン、ポリシリコン及びポリシランからなるグループから選択された少なくとも１つの材料から構成されている、請求項５０のボールアセンブリ。
【請求項５２】
前記ボールは導電性ポリマーから構成されている、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５３】
前記ボールは中空である、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５４】
前記ボールは少なくとも１つの金又は銅の外側を有する、請求項４１のボールアセンブリ。
【請求項５５】
請求項４１のボールアセンブリであって、更に、
前記第２プレートが接続されているプラテンと、
前記プラテン上に配置されると共に通路が貫通形成されており、該通路の内部に少なくとも前記第１プレートを配置せしめている、研磨材料と、
を備えるボールアセンブリ。
【請求項５６】
電気化学的に基板を処理するための装置であって、
プラテンと、
研磨材料と、
該研磨材料に接続されると共に、前記プラテン上に配置される電極と、
前記プラテンに接続されると共に、前記研磨材料を貫いて延びるボールアセンブリと、
第１端子を前記電極に接続せしめ、第２端を前記ボールアセンブリに接続せしめた電源装置と、
を備える装置。
【請求項５７】
請求項５６の装置であって、更に、
内部通路を有するハウジングと、
該ハウジングの第１端のところで前記内部通路にいたるまで延びる環状の座面と、
前記ハウジング内に配置されると共に、前記座面により前記ハウジングからの脱出を防止されているボールと、
第１端を前記ハウジングの第２端に接続せしめ、第２端を前記プラテンを介して前記電源装置に接続せしめた導電性アダプタと、
前記アダプタ及び前記ボールを電気的に接続する接点素子と、
を備える装置。
【請求項５８】
請求項５６の装置であって、更に、
第１プレートと、
前記第１プレート、前記電源装置、及び前記プラテンに接続される第２プレートと、
前記第１プレート及び前記第２プレートの諸部分に貫通形成された複数の開口と、
該複数の開口の各々内に１つずつ配置される複数の導電性のボールであって、該ボールは、該ボールの一部が前記第１プレートの外側表面を通って延びる第１位置と、前記第１プレートの前記外側表面と同平面にある少なくとも第２位置との間に可動である、前記導電性のボールと、
前記導電性のボールを前記第２プレートに電気的に接続する複数の導電素子と、
を備える装置。
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月15日(2003.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３７】
[0026]なお、理解を容易にするために、可能な限り、図に共通の同一構成要素を表わすのに同一の参照数字が用いられている。
【図１】本発明の処理装置の一実施形態の平面図である。
【図２】ECMPステーションの一実施形態の断面図である。
【図３】研磨用品の一実施形態の部分断面図である。
【図４】溝付き研磨用品の一実施形態の平面図である。
【図５】溝付き研磨用品の一実施形態の平面図である。
【図６】溝付き研磨用品の一実施形態の平面図である。
【図７A】本明細書に記載された導電性布地もしくは生地の平面図である。
【図７B】導電性布地もしくは生地から構成される研磨表面を有する研磨用品の部分断面図である。
【図７C】導電性布地もしくは生地から構成される研磨表面を有する研磨用品の部分断面図である。
【図７D】金属フォイルを含む研磨用品の一実施形態の部分断面図である。
【図７E】布材料から構成される研磨用品の別の実施形態である。
【図７F】内部にウィンドウが形成された研磨用品の別の実施形態である。
【図８A】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略平面図である。
【図８B】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略断面図である。
【図８C】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略平面図である。
【図８D】導電素子を有する研磨用品の一実施形態の概略断面図である。
【図９A】導電素子を有する研磨用品の他の実施形態の斜視図である。
【図９Ｂ】導電素子を有する研磨用品の他の実施形態の斜視図である。
【図１０Ａ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｂ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｃ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｄ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｅ】研磨用品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１１Ａ】本明細書に記載した研磨用品の一実施形態と接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１１Ｂ】本明細書に記載した研磨用品の一実施形態と接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１１Ｃ】本明細書に記載した研磨用品の一実施形態と接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１２Ａ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略平面図である。
【図１２Ｂ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略断面図である。
【図１２Ｃ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略断面図である。
【図１２Ｄ】電源装置に接続された延長部を有する研磨用品の実施形態の概略断面図である。
【図１２Ｅ】電力を研磨用品に供給する別の実施形態の概略側面図である。
【図１２Ｆ】電力を研磨用品に供給する別の実施形態の概略分解斜視図である。
【図１３Ａ】導電性研磨用品の別の実施形態の平面図である。
【図１３Ｂ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１４Ａ】導電性研磨用品の別の実施形態の平面図である。
【図１４Ｂ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１４Ｃ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１４Ｄ】導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１５】導電性研磨用品の代替実施形態の断面図である。
【図１６】導電性研磨用品の代替実施形態の断面図である。
【図１７】導電性研磨用品の代替実施形態の断面図である。
【図１８】ボールアセンブリの一実施形態を有する導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【図１９Ａ】図１８のボールアセンブリの側面図である。
【図１９Ｂ】図１８のボールアセンブリの分解斜視図である。
【図２０】図１８、図１９Ａ及び図１９Ｂのボールアセンブリにおいる接点素子の一実施形態である。
【図２１】別の実施形態のボールアセンブリを有する導電性研磨用品の別の実施形態の斜視図である。
【図２２】別の実施形態のボールアセンブリを有する導電性研磨用品の別の実施形態の斜視図である。
【図２３】別の実施形態のボールアセンブリを有する導電性研磨用品の別の実施形態の断面図である。
【符号の説明】


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2005005661.tif 000052
【図３】
2005005661.tif 000053
【図４】
2005005661.tif 000054
【図５】
2005005661.tif 000055
【図６】
2005005661.tif 000056
【図７Ａ】
2005005661.tif 000057
【図７Ｂ】
2005005661.tif 000058
【図７Ｃ】
2005005661.tif 000059
【図７Ｄ】
2005005661.tif 000060
【図７Ｅ】
2005005661.tif 000061
【図７Ｆ】
2005005661.tif 000062
【図８Ａ】
2005005661.tif 000063
【図８Ｂ】
2005005661.tif 000064
【図８Ｃ】
2005005661.tif 000065
【図８Ｄ】
2005005661.tif 000066
【図９Ａ】
2005005661.tif 000067
【図９Ｂ】
2005005661.tif 000068
【図１０Ａ】
2005005661.tif 000069
【図１０Ｂ】
2005005661.tif 000070
【図１０Ｃ】
2005005661.tif 000071
【図１０Ｄ】
2005005661.tif 000072
【図１０Ｅ】
2005005661.tif 000073
【図１１Ａ】
2005005661.tif 000074
【図１１Ｂ】
2005005661.tif 000075
【図１１Ｃ】
2005005661.tif 000076
【図１２Ａ】
2005005661.tif 000077
【図１２Ｂ】
2005005661.tif 000078
【図１２Ｃ】
2005005661.tif 000079
【図１２Ｄ】
2005005661.tif 000080
【図１２Ｅ】
2005005661.tif 000081
【図１２Ｆ】
2005005661.tif 000082
【図１３Ａ】
2005005661.tif 000083
【図１３Ｂ】
2005005661.tif 000084
【図１４Ａ】
2005005661.tif 000085
【図１４Ｂ】
2005005661.tif 000086
【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
2005005661.tif 000088
【図１５】
2005005661.tif 000089
【図１６】
2005005661.tif 000090
【図１７】
2005005661.tif 000091
【図１８】
2005005661.tif 000092
【図１９Ａ】
2005005661.tif 000093
【図１９Ｂ】
2005005661.tif 000094
【図２０】
2005005661.tif 000095
【図２１】
2005005661.tif 000096
【図２２】
2005005661.tif 000097
【図２３】
2005005661.tif 000098
【外国語明細書】
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