(57)【要約】基板を処理するための研磨機器の実施形態が提供される。一実施形態において、基板を処理するための研磨機器は、導電層をその上に配置したファブリック層を備える。導電層は織込みまたは不織であってもよい。導電層は軟質材料から構成されてもよく、また一実施形態においては、暴露表面は平面であってもよい。
2006527483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための研磨機器であって、
ファブリック層と、
前記ファブリック上に配置され、かつ基板を研磨するように適合された暴露表面を有する導電層と、
を備える、研磨機器。
【請求項２】
前記ファブリックが織込み材料を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項３】
前記織込み材料が少なくとも軟質導電性材料によって被覆されるか、これから製作される、請求項２に記載の研磨機器。
【請求項４】
前記軟質導電性材料が金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金、プラチナ、鉛、および銅よりも軟質の金属合金およびセラミック複合物からなる群より選択される、請求項３に記載の研磨機器。
【請求項５】
前記ファブリックが不織材料を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項６】
前記導電層が更に、
金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金、プラチナ、鉛、および銅よりも軟質の金属合金およびセラミック複合物からなる群より選択された少なくとも１つの材料である軟質金属を備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項７】
前記導電層が銅よりも小さな係数および硬度を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項８】
前記導電層の前記暴露表面が約±１ミリメーター以下の平坦さと、約５００ミクロン未満の表面粗さとを有する、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項９】
前記導電層がこの中に配置された複数の研削粒子を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項１０】
前記導電層がエンボス加工された上部表面を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項１１】
前記導電層がここを通って形成された複数の穴を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項１２】
前記導電層および前記ファブリック層を介して配置されたウィンドウを更に備える、請求項１の研磨機器。
【請求項１３】
前記ウィンドウが前記導電層または前記ファブリック層の少なくとも一方に配置された透明材料を更に備える、請求項１２に記載の研磨機器。
【請求項１４】
前記導電層の硬度未満の硬度を有する誘電体材料から製作された機器サポート層と、
前記機器サポート層と前記導電層間に結合された介在層であって、前記機器サポート層より大きな硬度を有する介在層とを更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項１５】
前記介在層が約８０ショアＤ以下の硬度を有しており、前記導電層が約８０ショアＤ未満の硬度を有しており、前記機器サポート層が約８０ショアＡ以下の硬度を有している、請求項１４に記載の研磨機器。
【請求項１６】
前記介在層がポリマー材料を更に備える、請求項１４に記載の研磨機器。
【請求項１７】
前記導電層に対向する前記ファブリック層に結合された導電性裏地を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項１８】
前記導電層に対向する前記ファブリック層に結合された電極を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項１９】
前記電極が、複数の、独立して電気的にバイアス可能なゾーンを更に備える、請求項１８に記載の研磨機器。
【請求項２０】
前記導電層の前記暴露表面の上方に部分的に延びる複数のボールと、
前記ボールを少なくとも部分的にカバーする軟質導電性材料被覆と、
を更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項２１】
前記ボールの少なくとも１つがポリマーコアを有する、請求項２０に記載の研磨機器。
【請求項２２】
前記導電層が導電性材料をそこに配置したポリマーマトリックスを更に備える、請求項１に記載の研磨機器。
【請求項２３】
前記導電性材料が金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金、プラチナ、鉛、および銅よりも軟質の金属合金およびセラミック複合物からなる群より選択される、請求項２２に記載の研磨機器。
【請求項２４】
前記導電性材料が錫粒子であり、前記ファブリック層が銅被覆ファブリックを更に備える、請求項２２に記載の研磨機器。
【請求項２５】
前記導電性材料がおよそ銅以下の硬度および係数を有する、請求項２２に記載の研磨機器。
【請求項２６】
前記導電性材料が金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金、プラチナおよび鉛のうちの少なくとも１つを含む複数の導電性粒子を更に備える、請求項２２に記載の研磨機器。
【請求項２７】
前記導電性材料がカーボンベース材料を更に備える、請求項２２に記載の研磨機器。
【請求項２８】
前記導電性材料が導電性粒子、カーボンパウダー、カーボンファイバ、カーボンナノチューブ、カーボンナノフォーム、カーボンエーロゲル、グラファイト、導電性ファイバ、本質的に導電性のポリマー、導電性材料で被覆された誘電体または導電性粒子、導電性材料で被覆された誘電体フィラー材料、導電性無機粒子、金属粒子、導電性セラミック粒子およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つである、請求項２２に記載の研磨機器。
【請求項２９】
基板を処理するための研磨機器であって、
基板を研磨するように適合された上部研磨表面を有する導電層と、
前記導電層の硬度未満の硬度を有する誘電体材料から製作された機器サポート層と、
前記機器サポート層と前記導電層間に結合された介在層であって、前記機器サポート層より大きな硬度を有する介在層と、
前記導電層、介在層および前記機器サポート層を介して形成された複数のアパーチャであって、前記アパーチャのうちの少なくとも１つが前記導電層の前記上部表面に形成された第１のホールと、その下に形成された第２のホールとを有しており、前記第１のホールが前記第２のホールよりも大きな直径を有する複数のアパーチャと、
を備える、研磨機器。
【請求項３０】
前記導電層が、ポリマーバインダーに配置された導電性材料を備える基板を研磨するように適合された研磨層を更に備える、請求項２９に記載の研磨機器。
【請求項３１】
前記ポリマーバインダーに配置された複数の研削粒子を更に備える、請求項３０に記載の研磨機器。
【請求項３２】
前記導電層が、前記研磨層の下に配置されたファブリック層を更に備える、請求項３０に記載の研磨機器。
【請求項３３】
複数の、独立してバイアス可能なゾーンを有する電極を更に備える、請求項２９に記載の研磨機器。
【請求項３４】
前記導電層、前記機器サポート層および前記電極が、１片の交換可能なアセンブリに形成される、請求項３３に記載の研磨機器。
【請求項３５】
基板を処理するための研磨機器であって、
基板を研磨するように適合された上部研磨表面を有する導電層と、
前記導電層の硬度未満の硬度を有する誘電体材料から製作された機器サポート層と、
前記機器サポート層と前記導電層間に結合された介在層であって、前記機器サポート層よりも大きな硬度を有する介在層と、
前記介在層に対向する前記機器サポート層に結合された電極と、
前記電極、前記導電層、前記介在層および前記機器サポート層を介して形成されたウィンドウであって、前記電極、前記導電層、前記介在層および前記機器サポート層が単一の交換可能なユニットを形成するウィンドウと、
を備える、研磨機器。
【請求項３６】
少なくとも前記導電層、前記介在層および前記機器サポート層を介して形成された複数のアパーチャであって、前記アパーチャの少なくとも１つが、前記導電層に形成された第１のホールと、前記介在層に形成された第２のホールと、前記機器サポート層に形成された第３のホールとを有しており、前記第１のホールが前記第２のホールよりも大きな直径を有する複数のアパーチャを更に備える、請求項３５に記載の研磨機器。
【請求項３７】
前記電極が、複数の、独立して電気的にバイアス可能なゾーンを更に備える、請求項３６に記載の研磨機器。
【請求項３８】
前記導電層が、
前記機器サポート層上に配置された第１の層と、
ポリマーマトリックスに配置された導電性材料を備える第２の層であって、前記第１の層上に配置された第２の層と、
を更に備える、請求項３６に記載の研磨機器。
【請求項３９】
前記導電性材料が、金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金、プラチナ、鉛、および銅よりも軟質の金属合金およびセラミック複合物からなる群より選択される、請求項３８に記載の研磨機器。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、基板表面を平坦化するための製造機器および装置に関する。
【０００２】
関連技術の背景
[0002]サブクォーターミクロンの多層メタライゼーションは、次世代の超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）の重要な技術の１つである。この技術の中心である多層配線は、コンタクト、ビア、ラインおよび他のフィーチャーを含む高アスペクト比アパーチャに形成された配線フィーチャーの平坦化を必要とする。これらの配線フィーチャーの確実な形成はＵＬＳＩの成功にとって極めて重要であり、個々の基板およびダイの回路密度および品質を向上させるための努力を継続している。
【０００３】
[0003]集積回路および他の電子デバイスの製作において、導電性、半導電性および誘電体材料からなる複数の層は基板の表面に堆積されたり、またはここから除去されたりする。導電性、半導電性および誘電体材料からなる薄層は多数の堆積技術によって堆積されてもよい。現在の処理における共通の堆積技術は、スパッタリングとしても知られている物理気相堆積法（ＰＶＤ）、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）および電気化学メッキ（ＥＣＰ）を含む。
【０００４】
[0004]材料の層が順次堆積および除去されるのに伴って、基板の最上表面はその表面にわたって非平面となり、平坦化を必要とすることもある。表面の平坦化、つまり表面の「研磨」は、略均一かつ平らな表面を形成するために材料が基板の表面から除去されるプロセスである。平坦化は、粗い表面、凝集材料、結晶格子ダメージ、引っかきおよび汚染された層や材料などの望ましくない表面形状および表面欠陥を除去する際に有用である。平坦化はまた、次のレベルのメタライゼーションおよび処理のためにフィーチャーを充填し、かつ均一な表面を提供するために使用された過剰に堆積された材料を除去することによって基板上にフィーチャーを形成する際に有用である。
【０００５】
[0005]化学機械的平坦化、または化学機械的研磨（ＣＭＰ）は基板を平坦化するために使用される共通の技術である。ＣＭＰは、基板から材料を選択的に除去するために、化学的組成物、一般的にはスラリーや他の液体媒体を利用する。従来のＣＭＰ技術において、基板キャリアや研磨ヘッドはキャリアアセンブリに搭載されて、ＣＭＰ装置の研磨パッドと接触して位置決めされる。キャリアアセンブリは制御可能な圧力を基板に提供して、基板を研磨パッドに対して付勢する。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、基板の表面と研磨パッドとの間の研磨または摩擦運動に影響を与えつつ、研磨組成物を分散させて化学的動作および／または機械的動作に影響を与え、結果的に基板の表面から材料を除去する。
【０００６】
[0006]集積回路製作でますます利用されている材料は、その所望の電気的特性ゆえに銅である。しかしながら、銅は特有の、製作に関する問題を有している。例えば、銅はパターニングおよびエッチングするのが困難であり、またダマシンや二重ダマシンプロセスなどの新たなプロセスおよび技術が銅基板フィーチャーを形成するために使用されている。
【０００７】
[0007]ダマシンプロセスにおいて、フィーチャーが誘電体材料で画成され、順次銅で充填される。誘電定数が低い、つまり約３未満の誘電体材料が銅ダマシンの製造に使用されている。バリア層材料が、銅材料の堆積前に誘電体層に形成されたフィーチャーの表面にコンフォーマルに堆積される。そして銅材料はバリア層および周囲のフィールドの上に堆積される。しかしながら、フィーチャーを銅で充填することは通常、誘電体材料で銅充填フィーチャーを形成し、かつ次の処理のために基板表面を準備するためには除去されなければならない基板表面の過剰な銅材料や過度な負担となる。
【０００８】
[0008]銅材料を研磨する際に示される１つの課題は、導電性材料およびバリア層間のインタフェースが概して非平坦であることと、残渣銅材料が非平坦インタフェースによって形成された凹凸に維持されるということである。更に、導電性材料およびバリア材料はしばしば異なる速度で基板表面から除去され、これらの両方とも基板表面に残渣として維持される過剰な導電性材料となりうる。加えて、基板表面は、その中に形成されたフィーチャーの密度やサイズに応じて異なる表面形状を有していてもよい。銅材料は基板表面の異なる表面形状に沿って異なる除去速度で除去され、このことは、基板表面からの銅材料の除去を効果的にし、また基板表面の最終的な平坦化を達成困難にする。
【０００９】
[0009]基板表面から所望の銅材料のすべてを除去するための１つの解決策は基板表面を過研磨することである。しかしながら、一部の材料の過研磨は、ディッシングと称されるフィーチャーの凹面やくぼみ、または侵食と称される誘電体材料の過剰除去などの形状欠陥の形成をもたらしうる。ディッシングおよび侵食による形状欠陥は更に、その下に配置されたバリア層材料などの追加材料の不均一な除去につながることがあり、また所望の研磨品質よりも低い品質の基板表面を生成してしまうおそれがある。
【００１０】
[0010]銅表面の研磨に伴う別の問題は、基板表面に銅ダマシンを形成するために低誘電定数（低誘電率）の誘電体材料の使用から生じる。カーボンドープ酸化シリコンなどの低誘電率の誘電体材料は、ダウンフォースと呼ばれる従来の研磨圧（つまり、約６ｐｓｉ）で変形または破砕することがあり、このことは基板の研磨品質に悪影響を与え、またデバイス形成に悪影響を与える可能性がある。例えば、基板および研磨パッド間の相対的な回転運動は基板表面に沿った剪断力を含み、低誘電率の材料を変形させて形状欠陥を形成する恐れがあり、このことは後の研磨に悪影響を与える。
【００１１】
[0011]低誘電率の材料で銅を研磨するための１つの解決策は電気化学機械的研磨（ＥＣＭＰ）技術で銅を研磨することによるものである。ＥＣＭＰ技術は、従来のＣＭＰプロセスと比較して小さな機械的研削で基板を同時に研磨しつつ電気化学溶解によって基板表面から導電性材料を除去する。電気化学溶解は、陰極および基板表面間にバイアスを印加して、導電性材料を基板表面から周囲の電解液に除去することによって実行される。
【００１２】
[0012]ＥＣＭＰシステムの一実施形態において、バイアスは、基板キャリアヘッドなどの基板サポートデバイスの基板表面と電気連通した導電性コンタクトのリングによって印加される。しかしながら、コンタクトリングは基板表面上に電流の不均一な分布を示すことが観察されており、このことは、とりわけ過研磨中に不均一な溶解をもたらすことがあり、導電性コンタクトのリングは研磨中の基板の導電性材料残渣を効率的に除去することができない。機械的研削は、基板を従来の研磨パッドに接触させて、基板および研磨パッド間の相対的動きを提供することによって実行される。しかしながら、従来の研磨パッドはしばしば基板の表面への電解液の流れを制限する。加えて、研磨パッドは、基板表面へのバイアスの印加に干渉し、かつ基板表面からの材料の不均一または変わりやすい溶解となりうる絶縁性材料からできていてもよい。
【００１３】
[0013]結果として、基板表面上の導電性材料を除去するための改良された研磨機器の必要性がある。
【発明の概要】
【００１４】
[0014]本発明の態様は概して、電気化学的堆積技術、電気機械的溶解技術、研磨技術および／またはこれらの組み合わせを使用して基板上の層を平坦化するための製造機器および装置を提供する。
【００１５】
[0015]一態様において、基板を研磨するための研磨機器は、該基板を研磨するように適合された表面を有する本体と、該本体に少なくとも部分的に埋め込まれた少なくとも１つの導電性要素とを含む。該導電性要素は、導電性材料、導電性フィラーまたはこれらの組み合わせによって被覆されたファイバを含んでもよく、これはバインダー材料に配置されてもよい。該導電性要素は、該本体に少なくとも部分的に埋め込まれた該導電性材料で被覆された織込みファイバのファブリック、該導電性材料、導電性フィラーまたはこれらの組み合わせで被覆されたファイバの複合物、および該本体に少なくとも部分的に埋め込まれたバインダーまたはこれらの組み合わせを含んでもよい。該導電性要素は、研磨表面によって画成された平面を超えて延びるコンタクト表面を有してもよく、またコイル、１つ以上のループ、１つ以上のストランド、材料の織込みファブリックまたはこれらの組み合わせを備えてもよい。複数の穴および複数の溝が、研磨機器を介する、かつこれにわたる材料の流れを容易にするために研磨機器に形成されてもよい。
【００１６】
[0016]別の態様において、研磨機器は、基板表面上に堆積された導電層などの基板表面を処理するために提供される。該研磨機器は、導電性材料、導電性フィラーまたはこれらの組み合わせによって被覆されたファイバの少なくとも一部を備え、かつ基板を研磨するように適合された本体を含む。複数の穴および複数の溝は、該研磨機器を介する、かつこの周りの材料の流れを容易にするために、研磨機器に形成されてもよい。
【００１７】
[0017]別の態様において、該研磨機器は、たらいと、該たらいに配置された透過性ディスクと、該透過性ディスク上に配置された該研磨機器つまり製造機器と、該透過性ディスクと該たらいの底部の間のたらいに配置された電極と、処理中に該基板を維持するように適合された研磨ヘッドとを含む、基板を処理するための装置に配置されてもよい。
【００１８】
[0018]別の態様において、該研磨機器は、エンクロージャを含有する装置を提供するステップと、導電性研磨機器を該エンクロージャに配置するステップと、最大約２０ガロン／分（ＧＰＭ）の流量で導電性溶液を該エンクロージャに供給するステップと、該導電性溶液において該基板を該導電性研磨機器に隣接して位置決めするステップと、該基板の表面を該導電性溶液の該導電性研磨機器に接触させるステップと、電極および該導電性研磨機器間にバイアスを印加するステップと、該基板表面の少なくとも一部を除去するステップとを含む基板処理方法において導電性研磨機器として使用されてもよい。
【００１９】
[0019]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機器は、誘電体サポート層と導電層間に結合された介在層を備える。該導電層は基板を研磨するように適合された暴露表面を有する。該サポート層は該導電層未満の硬度を有しているのに対して、該介在層は該サポート層より大きな硬度を有している。
【００２０】
[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機器は、導電層とサポート層間に結合された介在層を備える。該導電層、該介在層およびサポート層を介して形成された少なくとも１つのアパーチャは該導電層に形成された第１のホールを含み、これは該介在層および該サポート層に形成された第２のホールよりも大きな直径を有する。
【００２１】
[0021]本発明の上記引用された態様が達成され、かつ詳細に理解されるように、上記簡潔に要約された本発明のより具体的な説明が、添付の図面に示される実施形態を参照してなされてもよい。
【００２２】
[0022]しかしながら、添付の図面は本発明の一般的な実施形態のみを示しており、従って、本発明は他の等しく効果的な実施形態を許容するものであるからその範囲を制限するものと考えられるべきではない点に注意すべきである。
【詳細な説明】
【００２３】
[0049]理解を容易にするために、可能な限り同一の参照番号が使用されており、図面において共通な同一の要素を示している。
【００２４】
[0050]本明細書で使用されている用語およびフレーズは、更に画成されない限り、当業者による当分野での通常かつ慣習的な意味を付与されるべきである。化学機械的研磨は広く解釈されるべきであり、また化学的動作、機械的動作、または化学的かつ機械的動作の両方の組み合わせによって基板表面を研削することを含むが、これに制限されない。電解研磨は広く解釈されるべきであり、また電気化学的動作の適用による、例えば陽極溶解による基板の平坦化を含むが、これに制限されない。
【００２５】
[0051]電気化学機械的研磨（ＥＣＭＰ）は広く解釈されるべきであり、また基板表面から材料を除去するために電気化学的動作、化学的動作、機械的動作、または電気化学的、化学的および機械的動作の組み合わせの適用によって基板を平坦化することを含むが、これに制限されない。
【００２６】
[0052]電気化学機械的メッキプロセス（ＥＣＭＰＰ）は広く解釈されるべきであり、また材料を基板上に電気化学的に堆積させて、電気化学的動作、化学的動作、機械的動作、または電気化学的、化学的および機械的動作の組み合わせの適用によって堆積された材料を略平坦化することを含むが、これに制限されない。
【００２７】
[0053]陽極溶解は広く解釈されるべきであり、また導電性材料を基板表面から周囲の電解溶液に除去することになる、直接的または間接的に陽極バイアスを基板に適用することを含むが、これに制限されない。研磨表面は、処理中に基板表面に少なくとも部分的に接触し、またはコンタクトを介して直接的に、または導電性媒体を介して間接的に基板表面に製造機器を電気的に結合させる製造機器の部分として広く画成される。
【００２８】
研磨装置
[0054]図１は、電気化学機械的研磨（ＥＣＭＰ）ステーション１０２、および単一のプラットフォームやツールに配置された少なくとも１つの従来の研磨またはバフ研磨ステーション１０６などの電気化学的堆積および化学機械的研磨に適した少なくとも１つのステーションを有する処理装置１００を描いている。本発明の利点を得るように適合されてもよい１つの研磨ツールは、カリフォルニア州サンタ・クララ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）にあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＭＩＲＲＡ（登録商標）Ｍｅｓａ（商標）化学機械的研磨機である。
【００２９】
[0055]例えば、図１に示された装置１００において、装置１００は２つのＥＣＭＰステーション１０２と１つの研磨ステーション１０６とを含む。ステーションは基板表面を処理するために使用されてもよい。例えば、その中にフィーチャー画成部を形成し、かつバリア層で充填された基板と、バリア層上に堆積された導電性材料は、平坦化された表面を形成するために研磨ステーション１０６で研磨されたバリア層によって２つＥＣＭＰステーション１０２の２つのステップで除去された導電性材料を有してもよい。
【００３０】
[0056]例示的装置１００は概して、１つ以上のＥＣＭＰステーション１０２をサポートするベース１０８と、１つ以上の研磨ステーション１０６と、転送ステーション１１０とカルーセル１１２とを含む。転送ステーション１１０は概して、ローディングロボット１１６を介して装置１１０に対する基板１１４の転送を容易にする。ローディングロボット１１６は一般的に、転送ステーション１１０と、クリーニングモジュール１２２、計測デバイス１０４および１つ以上の基板保存カセット１１８を含んでもよいファクトリインタフェース１２０との間に基板１１４を転送する。計測デバイス１０４の一例は、アリゾナ州フェニックス（Ｐｈｏｅｎｉｘ，Ａｒｉｚｏｎａ）にあるＮｏｖａ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，から入手可能なＮｏｖａＳｃａｎ（商標）  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍである。
【００３１】
[0057]あるいは、ローディングロボット１１６（つまりファクトリインタフェース１２０）は、化学気相堆積ツール、物理気相堆積ツールおよびエッチングツールなどの１つ以上の他の処理ツール（図示せず）に基板を転送してもよい。
【００３２】
[0058]一実施形態において、転送ステーション１１０は、少なくとも１つの入力バッファステーション１２４と、出力バッファステーション１２６と、転送ロボット１３２と、ロードカップアセンブリ１２８とを備える。ローディングロボット１１６は基板１１４を入力バッファステーション１２４に置く。転送ロボット１３２は２つのグリッパーアセンブリを有しており、各々は基板の縁部によって基板１１４を保持する空気圧グリッパーフィンガを有する。転送ロボット１３２は基板１１４を入力バッファステーション１２４から持ち上げ、グリッパーおよび基板１１４を回転させてロードカップアセンブリ１２８上に基板１１４を位置決めしてから、基板１１４をロードカップアセンブリ１２８上に置く。
【００３３】
[0059]カルーセル１１２は概して複数の研磨ヘッド１３０をサポートし、これらの各々は処理中に１つの基板１１４を維持する。カルーセル１１２は研磨ヘッド１３０を、転送ステーション１１０および１つ以上のＥＣＭＰステーション１２０と１つ以上の研磨ステーション１０６との間に転送する。本発明の利点を得るように適合されてもよいカルーセル１１２は概して、１９９８年９月８日にＴｏｌｌｅｓらに発行された米国特許第５，８０４，５０７号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【００３４】
[0060]概して、カルーセル１１２はベース１０８の中央に配置される。カルーセル１１２は一般的に複数のアーム１３８を含む。各アーム１３８は概して研磨ヘッド１３０のうちの１つをサポートする。図１に描かれているアーム１３８のうちの１つは、転送ステーション１１０を見えるようにするために示されていない。カルーセル１１２は、研磨ヘッド１３０がユーザによって画成されたシーケンスでステーション１０２、１０６と転送ステーション１１０との間で移動されてもよいように割り出し可能である。
【００３５】
[0061]概して、研磨ヘッド１３０は基板１１４を維持するのに対して、基板１１４はＥＣＭＰステーション１０２または研磨ステーション１０６に配置される。装置１００上のＥＣＭＰステーション１０６および研磨ステーション１０２のアレンジメントによって基板１１４は、同一の研磨ヘッド１３０に維持されつつ、ステーション間で基板を移動させることによって順次メッキまたは研磨されることが可能である。本発明に適合されてもよい研磨ヘッドは、カリフォルニア州サンタ・クララ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）にあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，によって製造されたＴＩＴＡＮ  ＨＥＡＤ（商標）基板キャリアである。
【００３６】
[0062]本明細書に説明された研磨装置１００と併用されてもよい１つの研磨ヘッド１３０の実施形態の例は、２００１年２月６日にＺｕｎｉｇａらに発行された米国特許第６，１８３，３５４号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【００３７】
[0063]研磨装置１００の制御と、本明細書で実行されるプロセスとを容易にするために、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４２と、メモリ１４４とサポート回路１４６とを備えるコントローラ１４０が研磨装置１００に接続される。ＣＰＵ１４２は、種々のドライブおよび圧力を制御するためのインダストリアル設定で使用可能な任意の形態のコンピュータプロセッサの１つであってもよい。メモリ１４４はＣＰＵ１４２に接続される。メモリ１４４、つまりコンピュータ読み取り可能な媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスクまたは他の形態のディジタル記憶装置などの、１つ以上の容易に入手可能なメモリ、ローカルまたはリモートメモリであってもよい。サポート回路１４６は、従来の方法でプロセッサをサポートするためにＣＰＵ１４２に接続される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路およびサブシステムなどを含む。
【００３８】
[0064]研磨装置１００および／またはコントローラ１４０を操作するための電力は電源１５０によって提供される。例示的に、電源１５０は、転送ステーション１１０と、ファクトリインタフェース１２０と、ローディングロボット１１６とコントローラ１４０とを含む研磨装置１００の複数のコンポーネントに接続されて示されている。他の実施形態においては、個別の電源は、研磨装置１００の２つ以上のコンポーネントに対して提供される。
【００３９】
[0065]図２は、ＥＣＭＰステーション１０２の上方にサポートされた研磨ヘッド１３０の断面図を描いている。ＥＣＭＰステーション１０２は概して、たらい２０２と、電極２０４と、研磨機器２０５と、ディスク２０６とカバー２０８とを含む。一実施形態において、たらい２０２は研磨装置１００のベース１０８に結合される。たらい２０２は概して、電解液２２０などの導電性液体が閉じ込められることが可能なコンテナつまり電解槽を画成する。基板１１４を処理する際に使用された電解液２２０は、銅、アルミニウム、タングステン、金、銀などの金属、または基板１１４に電気化学的に堆積されたり、これから電気化学的に除去されたりすることが可能な他の材料を処理するために使用可能である。
【００４０】
[0066]たらい２０２は、フッ素重合体、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ＰＦＡ、ＰＥ、ＰＥＳなどのプラスチック、または電気メッキおよび電解研磨化学と両立可能な他の材料からなるボウル状部材であってもよい。たらい２０２は、アパーチャ２１６およびドレイン２１４を含む底部２１０を有する。アパーチャ２１６は概して底部２１０の中央に配置されて、シャフト２１２がそこを通過することを可能にする。シール２１８がアパーチャ２１６とシャフト２１２との間に配置されて、またたらい２０２に配置された液体がアパーチャ２１６を通過することを防止しつつシャフト２１２を回転させる。
【００４１】
[0067]たらい２０２は一般的に、電極２０４と、ディスク２０６と、その中に配置された研磨機器２０５とを含む。研磨パッドなどの研磨機器２０５はディスク２０６上のたらい２０２に配置されかつサポートされる。
【００４２】
[0068]電極２０４は、基板１１４および／または基板表面に接触している研磨機器２０５に対する対極である。研磨機器２０５は少なくとも部分的に導電性であり、また電気化学的堆積および化学機械的堆積、または電気化学的溶解を含む、電気化学機械的メッキプロセス（ＥＣＭＰＰ）などの電気化学的プロセス中に基板と関連して電極として作用してもよい。電極２０４は、電極２０４および研磨機器４０５間に印加された正バイアス（陽極）または負バイアス（陰極）に応じて陽極または陰極であってもよい。
【００４３】
[0069]例えば、材料を電解液から基板表面に堆積する際に、電極２０４は陽極として作用し、基板表面および／または研磨機器２０５は陰極として作用する。例えば印加されたバイアスからの溶解によって基板表面から材料を除去する際に、電極２０４は陰極として機能し、基板表面および／または研磨機器２０５は溶解プロセスに対して陽極として作用してもよい。
【００４４】
[0070]電極２０４は概して、ディスク２０６と、電解液２２０に浸されてもよいたらい２０２の底部２１０との間に位置決めされる。電極２０４はプレート状部材、複数のアパーチャが形成されているプレート、または透過性膜またはコンテナに配置された複数の電極片であってもよい。透過性膜（図示せず）は、水素泡などの泡を水面からフィルタリングして、欠陥形成を削減し、また電流や電力を安定化させたり、より均一に印加したりするために、ディスク２０６と電極２０４との間、または電極２０４と研磨機器２０５との間に配置されてもよい。
【００４５】
[0071]電着プロセスについて、電極２０４は、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、および基板１１４上に電気化学的に堆積可能な他の材料などの、堆積または除去される材料で作られている。陽極溶解などの電気化学的除去プロセスについて、電極２０４は、例えばステンレス鋼、プラチナ、カーボンまたはアルミニウムなどの、銅溶解に対して堆積された材料以外の材料からなる非消耗電極を含んでもよい。
【００４６】
[0072]図１８は、独立して電気的にバイアス可能な複数のゾーンを有する電極２０４の一実施形態の平面図を描いている。ゾーンは処理セルの横方向幅にわたってプロファイリングされた電流の制御を容易にし、基板の直径にわたる材料除去（または堆積）の制御をもたらす、図１８に描かれた実施形態において、電極２０４は、電源１９１０によって独立してバイアス可能な３個の同心ゾーン１９０２、１９０４、１９０６を含む。ゾーン１９０２、１９０４、１９０６は誘電体スペーサ１９０８によって分離されてもよい。ゾーン１９０２、１９０４、１９０６は同心リングとして構成されて図１８に示されているが、ゾーンは他の構成、例えば、とりわけ放射状配置、セクタ、弧、グリッド、ストリップ、アイランドおよびくさびを有してもよい。
【００４７】
[0073]研磨機器２０５は、液体環境および処理仕様と矛盾しないパッド、ウェブまたは材料のベルトであってもよい。図２に描かれた実施形態において、研磨機器２０５は円形の形状であり、その下部表面にディスク２０６でサポートされているたらい２０２の上端に位置決めされている。研磨機器２０５は、処理中の基板表面との接触のために、１つ以上の導電性要素などの、導電性材料の少なくとも部分的に導電性の表面を含む。研磨機器２０５は、導電性研磨材料、または従来の研磨材料に埋め込まれたり、この上に配置された導電性研磨材料の複合物の一部または全部であってもよい。例えば、導電性材料は、処理中に研磨機器２０５のコンプライアンスおよび／またはデュロメータを調整するために、ディスク２０６および研磨機器２０５間に配置された「裏地」材料上に配置されてもよい。
【００４８】
[0074]たらい２０２、カバー２０８およびディスク２０６はベース１０８上に移動可能に配置されてもよい。たらい２０２、カバー２０８およびディスク２０６は、カルーセル１１２がＥＣＭＰおよび研磨ステーション１０２、１０６間の基板１１４をインデックス化するのに伴い、研磨ヘッド１３０の間隙を容易にするためにベース１０８に向かって軸方向に移動されてもよい。ディスク２０６はたらい２０２に配置されて、シャフト２１２に結合される。シャフト２１２は概して、ベース１０８の下方に配置されたモーター２２４に結合される。コントローラ１４０からの信号に応答してモーター２２４は所定の速度でディスク２０６を回転させる。
【００４９】
[0075]ディスク２０６は、研磨に悪影響を与えない電解液２２０と両立する材料からなる穴あき機器サポートであってもよい。ディスク２０６はポリマー、例えばフッ素重合体、ＰＥ、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ＰＦＡ、ＰＥＳ、ＨＤＰＥまたはＵＨＭＷなどから製作されてもよい。ディスク２０６は、スクリューなどのファスナーや、その中につるされているスナップやエンクロージャ付き干渉フィットなどの他の手段を使用してたらい２０２に固定されることが可能である。ディスク２０６は、好ましくは、より広いプロセスウィンドを提供するために電極２０４から間隔をあけられ、これによって材料を堆積させ、かつ基板表面から電極２０４の寸法まで材料を除去する感度を削減する。
【００５０】
[0076]ディスク２０６は電解液２２０に対して概して透過性である。一実施形態において、ディスク２０６は、この中に形成された複数の穴つまりチャネル２２２を含む。穴は、研磨機器などのオブジェクトを介して部分的または完全に形成されたアパーチャ、ホール、開口または通路を含む。穴のサイズおよび密度は、ディスク２０６を介して基板１１４までの電解液２２０の均一な分布を提供するように選択される。
【００５１】
[0077]一態様において、ディスク２０６は直径約０．０２インチ（０．５ミリメートル）〜約０．４インチ（１０ｍｍ）の穴を含む。穴は、研磨機器の約２０％〜約８０％の穴密度を有してもよい。研磨処理に対する最小限の悪影響を電解液流に提供する約５０％の穴密度が観察された。概して、ディスク２０６の穴と研磨機器２０５は、ディスク２０６および研磨機器２０５を介して基板表面に至る電解液の十分な量の流れを提供するために整列される。研磨機器２０５は、機械的クランプまたは導電性接着剤によってディスク２０６上に配置されてもよい。
【００５２】
[0078]電気化学機械的研磨（ＥＣＭＰ）プロセスについて本明細書に説明されている研磨機器と同時に、本発明は、電気化学的動作を伴う他の製作プロセスにおいて導電性研磨機器を使用することを意図している。電気化学的動作を使用するこのようなプロセスの例は電気化学的堆積を含み、これは、縁部コンタクトなどの従来のバイアス印加装置と、電気化学的堆積および化学機械的研磨との組み合わせを含む電気化学機械的メッキプロセス（ＥＣＭＰＰ）とを使用せずに導電性材料を堆積させるために、均一のバイアスを基板表面に印加するために使用される研磨機器２０５を伴う。
【００５３】
[0079]操作において、研磨機器２０５はたらい２０２の電解液中のディスク２０６に配置される。研磨ヘッド上の基板１１４は電解液に配置されて、研磨機器２０５と接触させられる。電解液はディスク２０６の穴と研磨機器２０５を介して流れ、その中に形成された溝によって基板表面上に分布される。そして電源からの電力が導電性研磨機器２０５と、電極２０４と、銅などの導電性材料とに印加されて、次いで電解液において陽極溶解方法によって除去される。
【００５４】
[0080]電解液２２０はノズル２７０を介してリザーバ２３３からボリューム２３２に流される。電解液２２０は、スカート２５４に配置された複数のホール２３４によってボリューム２３２からあふれるのを防止される。ホール２３４は概して、ボリューム２３２を出て、たらい２０２の下部に流れる電解液２２０のカバー２０８を通るパスを提供する。ホール２３４の少なくとも一部は概して、くぼみ２５８の下部表面２３６と中央部２５２との間に位置決めされる。ホール２３４は一般的にくぼみ２５８の下部表面２３６よりも高いために、電解液２２０はボリューム２３２を充填して、それによって基板１１４および研磨媒体２０５と接触させられる。従って、基板１１４は、カバー２０８およびディスク２０６間の全範囲の相対的間隔を介する電解液２２２０との接触を維持する。
【００５５】
[0081]たらい２０２に収集された電解液２２０は概して、底部２１０に配置されたドレイン２１４を介して液体供給システム２７２に流れる。液体供給システム２７２は一般的にリザーバ２３３とポンプ２４２とを含む。液体供給システム２７２に流入する電解液２２０はリザーバ２３３に収集される。ポンプ２４２は電解液２２０を、リザーバ２３３から供給ライン２４４を介してノズル２７０に転送し、そこで電解液２２０はＥＣＭＰステーション１０２を介してリサイクルされる。フィルター２４０が概して、電解液２２０に存在するかもしれない粒子および凝集材料を除去するために、リザーバ２３３とノズル２７０との間に配置される。
【００５６】
[0082]電解溶液は市販の電解液を含んでもよい。例えば、銅含有材料の除去において、電解液は、硫酸系電解液や、リン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）などのリン酸系電解液や、これらの組み合わせを含んでもよい。電解液はまた、硫酸銅などの硫酸系電解液の誘導体、およびリン酸銅などのリン酸系電解液の誘導体を含有してもよい。過塩素酸−酢酸溶液およびこれらの誘導体を有する電解液もまた使用されてもよい。
【００５７】
[0083]加えて、本発明は、とりわけ増白剤などの、従来使用された電気メッキまたは電解研磨添加剤を含む電気メッキまたは電解研磨プロセスで従来使用された電解液組成物を使用することを意図している。銅メッキ、銅陽極溶解、またはこれらの組み合わせなどの電気化学的プロセスに使用された電解溶液の一供給元は、Ｕｌｔｒａｆｉｌｌ２０００（登録商標）の、ペンシルベニア州フィラデルフィア（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）に本社のあるＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓの一事業部であるＳｈｉｐｌｅｙ  Ｌｅｏｎｅｌである。適切な電解液組成物の一例が、２００２年１月３日に提出された、米国特許出願第１０／０３８，０６６号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【００５８】
[0084]電解溶液は、約０．５ＧＰＭ〜約２０ＧＰＭなど最大約２０ガロン／分（ＧＰＭ）、例えば約２ＧＰＭの流量で基板表面上、または基板表面および電極間に動的流量を提供するために、電気化学的セルに提供される。電解液のこのような流量は、基板表面からの材料の研磨および化学的副生成物を回避し、改良された研磨速度に対する電解材料のリフレッシュを可能にすると思われる。
【００５９】
[0085]研磨プロセスにおいて機械的研削を使用する際に、基板１１４および研磨機器２０５は、基板表面から材料を除去するために相互に対して回転される。機械的研削は、導電性研磨材料と、本明細書に説明されているような従来の研磨材料との両方との物理的接触によって提供されてもよい。基板１１４および研磨機器２０５は、約５ｒｐｍｓ以上、例えば約１０ｒｐｍｓ〜約５０ｒｐｍｓでそれぞれ回転される。
【００６０】
[0086]一実施形態において、高速回転研磨プロセスが使用されてもよい。高速回転プロセスは、約１５０ｒｐｍ以上で、例えば約１５０ｒｐｍ〜約７５０ｒｐｍのプラテン速度で研磨機器２０５を回転させることを含む。また基板１１４は、約１５０ｒｐｍ〜約５００ｒｐｍ、例えば約３００ｒｐｍ〜約５００ｒｐｍの回転速度で回転されてもよい。本明細書に説明されているような研磨機器、プロセスおよび装置と併用されてもよい高速回転研磨プロセスの更なる説明は、２００１年７月２５日に提出され、「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」と題された米国特許出願第６０／３０８，０３０号に開示されている。基板表面にわたる軌道運動や掃引運動を含む他の運動もまたプロセス中に実行されてもよい。
【００６１】
[0087]基板表面に接触する際に、約６ｐｓｉ以下、例えば約２ｐｓｉ以下の圧力が、研磨機器２０５と基板表面との間に印加される。低誘電定数の材料を含有する基板が研磨されていると、約２ｐｓｉ以下、例えば約０．５ｐｓｉ以下の圧力が、基板の研磨中に研磨機器２０５に対して基板１１４を押圧するために使用される。一態様において、約０．１ｐｓｉ〜約０．２ｐｓｉの圧力が、本明細書に説明されたような導電性研磨機器で基板を研磨するために使用されてもよい。
【００６２】
[0088]陽極電解において、電位差つまりバイアスが、陰極として作用する電極２０４と、陽極として作用する研磨機器２０５の研磨表面３１０（図３を参照）との間に印加される。研磨機器と接触している基板は、バイアスが導電性機器サポート部材に印加されると同時に導電性研磨表面機器３１０を介して偏向される。バイアスの印加によって、基板表面に形成された、銅含有材料などの導電性材料の除去が可能になる。バイアスの確立は、約１５ボルト以下の電圧を、基板表面に印加することを含んでもよい。約０．１ボルト〜約１０ボルトの電圧が、基板表面から電解液に銅含有材料を溶解するために使用されてもよい。バイアスはまた、２００ｍｍの基板に対して約０．１ｍｉｌｌｉａｍｐｓ／ｃｍ２〜約５０ｍｉｌｌｉａｍｐｓ／ｃｍ２、または約０．１ａｍｐｓ〜約２０ａｍｐｓの電流密度を生成してもよい。
【００６３】
[0089]電位差を確立して陽極溶解プロセスを実行するために電源１５０によって提供された信号は、基板表面から材料を除去するための要件に応じて変更されてもよい。例えば、時変的陽極信号が導電性研磨媒体２０５に提供されてもよい。信号はまた電気パルス変調技術によって印加されてもよい。電気パルス変調（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術は、第１の期間基板に一定の電流密度または電圧を印加するステップと、次いで第２の期間一定のリバース電圧を印加するか、基板への電圧の印加を停止するステップと、第１および第２のステップを反復するステップとを備える。例えば、電気パルス変調（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術は、約０．１ボルト〜約１５ボルトから約０．１ボルト〜約１５ボルトの変動電位を使用してもよい。
【００６４】
[0090]研磨媒体への正確な穴パターンと密度によって、研磨機器２０５から基板をバイアスすることは、従来の縁部コンタクト−ピンバイアスよりも早い縁部除去速度および遅い中央除去速度と比較して、基板表面から電解液に、金属などの導電性材料の均一な溶解を提供すると思われている。
【００６５】
[0091]銅含有材料などの導電性材料は、約１５，０００Å／分以下、例えば約１００Å／分〜約１５，０００Å／分の速度で基板表面の少なくとも一部から除去されることが可能である。除去される銅材料が約１２，０００Åの厚さである本発明の一実施形態において、電圧は、約１００Å／分〜約８，０００Å／分の除去速度を提供するように、導電性研磨機器２０５に印加されてもよい。
【００６６】
[0092]電解研磨プロセスに続いて、基板は、バリア層材料を除去し、表面欠陥を誘電体材料から除去し、または導電性研磨機器を使用して研磨プロセスの平坦化を改良するために、更に研磨またはバフ研磨されてもよい。適切なバフ研磨プロセスおよび組成の一例が、２０００年５月１１日に提出された同時係属の米国特許出願第０９／５６９，９６８号に開示されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【００６７】
研磨機器の材料
[0093]本明細書に説明されている研磨機器は、導電性研磨材料を備えてもよく、または誘電体または導電性研磨材料に配置された導電性要素を備えてもよい導電性材料から形成されてもよい。一実施形態において、導電性研磨材料は、導電性ファイバ、導電性フィラーまたはこれらの組み合わせを含んでもよい。導電性ファイバ、導電性フィラーまたはこれらの組み合わせは、ポリマー材料に分散されてもよい。
【００６８】
[0094]導電性ファイバは、金属、カーボンベース材料、導電性セラミック材料、導電性合金またはこれらの組み合わせを含む導電性材料で少なくとも部分的に被覆またはカバーされた誘電体または導電性ポリマーやカーボンベース材料などの導電性または誘電体材料を備えてもよい。導電性ファイバは、ファイバやフィラメント、導電性ファブリックやクロス、１つ以上のループ、コイルまたは導電性ファイバのリングの形態であってもよい。導電性材料の複数の層、例えば導電性クロスまたはファブリックの複数の層は導電性研磨材料を形成するために使用されてもよい。
【００６９】
[0095]導電性ファイバは導電性材料で被覆された誘電体または導電性ファイバ材料を含む。誘電体ポリマー材料はファイバ材料として使用されてもよい。適切な誘電体ファイバ材料の例は、ポリアミド類、ポリイミド類、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、ポロスチレン、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）などのジエン含有ポリマー類、アクリルポリマー類またはこれらの組み合わせなどのポリマー材料を含む。本発明はまた、本明細書に説明されたようなファイバとして使用されてもよい有機または無機材料の使用を意図している。
【００７０】
[0096]導電性ファイバ材料は、ポリアセチレン、Ｂａｙｔｒｏｎ（商標）として市販されている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、カーボンベースファイバまたはこれらの組み合わせを含む本質的に導電性のポリマー材料を備えてもよい。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、酸化に対して抵抗性のある貴金属など、周囲の電解液に対して概して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別の例はプラチナ−ポリマーハイブリッド材料である。導電性ファイバを含む導電性研磨材料の例が、２００１年１２月２７日に提出され、「Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」と題された同時係属の米国特許出願第１０／０３３，７３２号により完全に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。本発明はまた、本明細書に説明されたファイバとして使用されてもよい有機または無機材料の使用を意図している。
【００７１】
[0097]ファイバ材料は事実上固体または中空であってもよい。ファイバ長は、約０．１μｍ〜約１ｍｍの直径を有する、約１μｍ〜約１００ｍｍの範囲にある。一態様において、ファイバの直径は、ポリウレタンに配置された導電性材料などの導電性ポリマー複合物およびフォームについて約５μｍ〜約２００μｍであり、直径に対する長さのアスペクト比は約５以上、例えば約１０以上である。ファイバの断面は円形、楕円形、星模様、「スノーフレーク状」または製造された誘電体または導電性ファイバの他の形状であってもよい。長さ約５ｍｍ〜約１０００ｍｍ、かつ直径約５μｍ〜約１０００μｍの高アスペクト比のファイバが導電性ファイバのメッシュ、ループ、ファブリックまたはクロスを形成するために使用されてもよい。ファイバはまた約１０４ｐｓｉ〜約１０８ｐｓｉの範囲の弾性モジュールを有してもよい。しかしながら、本発明は、本明細書に説明された研磨機器およびプロセスにおいて柔らかい弾性ファイバを提供するのに必要な弾性モジュールを意図している。
【００７２】
[0100]導電性または誘電体ファイバ材料上に配置された導電性材料は概して、金属、金属合金、カーボンベース材料、導電性セラミック材料、金属無機化合物またはこれらの組み合わせなどの導電性無機化合物を含む。本明細書で導電性金属被覆に使用されてもよい金属の例は、貴金属、錫、鉛、銅、ニッケル、コバルトおよびこれらの組み合わせを含む。貴金属は、金、プラチナ、パラジウム、イリジウム、レニウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、オスミウムおよびこれらの組み合わせを含んでおり、これらのうち金およびプラチナが好ましい。本発明はまた、本明細書に示されたもの以外の導電性材料被覆用の金属の使用を意図している。カーボンベース材料は、カーボンブラック、グラファイト、およびファイバ表面に添付可能なカーボン粒子を含む。セラミック材料の例は、炭化ニオブ（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）およびこれらの組み合わせを含む。本発明はまた、本明細書に示されたもの以外の導電性材料被覆用の金属、カーボンベース材料およびセラミック材料の使用を意図している。金属無機化合物は、例えば、アクリルまたはナイロンファイバなどのポリマーファイバ上に配置された硫化銅やタンジェナイト（Ｃｕ９Ｓ５）を含む。タンジェナイト被覆ファイバは、日本のＮｉｈｏｎ  Ｓａｎｍｏ  Ｄｙｅｉｎｇ  Ｃｏ．，ＬｔｄよりＴｈｕｎｄｅｒｏｎ（登録商標）として市販されている。Ｔｈｕｎｄｅｒｏｎ（登録商標）ファイバは一般的に約０．０３μｍ〜約０．１μｍのタンジェナイトＣｕ９Ｓ５の被覆を有しており、また約４０Ω／ｃｍの導電率を有することが観察されている。導電性被覆は、導電性材料のメッキ、被覆、物理気相堆積法、化学気相堆積法、バインドまたは接合によってファイバ上に直接配置されてもよい。加えて、導電性材料、例えば銅、コバルトまたはニッケルの核生成、つまりシード層が、導電性材料とファイバ材料との接着を改良するために使用されてもよい。導電性材料は、可変長の個々の誘電体または導電性材料上、ならびに成形ループ、フォーム、および誘電体または導電性ファイバ材料から作られたクロスまたはファブリック上に配置されてもよい。
【００７３】
[0101]適切な導電性ファイバの一例は金で被覆されたポリエチレンファイバである。導電性ファイバの更なる例は、金でメッキされたアクリルファイバと、ロジウムで被覆されたナイロンファイバである。核生成材料を使用する導電性ファイバの一例は、銅層上に配置された銅シード層および金層で被覆されたナイロンファイバである。
【００７４】
[0102]導電性フィラーはカーボンベース材料、または導電性粒子およびファイバを含んでもよい。導電性カーボンベース材料の例は、カーボンパウダー、カーボンファイバ、カーボンナノチューブ、カーボンナノフォーム、カーボンエーロゲル、グラファイトおよびこれらの組み合わせを含む。導電性粒子またはファイバの例は、本質的に導電性のポリマーと、導電性材料で被覆された誘電体または導電性粒子、導電性材料で被覆された誘電体フィラー材料と、金、プラチナ、錫、鉛および他の金属または金属合金などの金属粒子を含む導電性無機粒子と、導電性セラミック粒子とこれらの組み合わせとを含む。導電性フィラーは、本明細書に説明されているような、貴金属、カーボンベース材料、導電性セラミック材料、金属無機化合物またはこれらの組み合わせなどの金属で部分的または完全に被覆されてもよい。フィラー材料の一例は、銅またはニッケルで被覆されたカーボンファイバまたはグラファイトである。導電性フィラーは、例えば２以上の一定のアスペクト比を有する球形、楕円形または縦長、または製造されたフィラーの他の形状であってもよい。フィラー材料は、第２の材料の物理的、化学的または電気的特性を変化させるために第２の材料に配置されてもよい材料として本明細書に広く画成される。従って、フィラー材料はまた、本明細書に説明されたような導電性金属または導電性ポリマーで部分的または完全に被覆された誘電体または導電性ファイバ材料を含んでもよい。導電性金属または導電性ポリマーで部分的または完全に被覆された誘電体または導電性ファイバ材料のフィラーは完全なファイバまたはファイバ片であってもよい。
【００７５】
[0103]導電性材料は、誘電体および導電性のファイバおよびフィラーの両方を被覆して、導電性研磨材料を形成するための所望の導電率レベルを提供するために使用される。概して、導電性材料の被覆は、約０．０１μｍ〜約５０μｍ、例えば約０．０２μｍ〜約１０μｍの厚さにファイバおよび／またはフィラー材料上に堆積される。被覆は一般的に約１００Ω／ｃｍ未満、例えば約０．００１Ω／ｃｍ〜約３２Ω／ｃｍの抵抗率を有するファイバまたはフィラーとなる。本発明は、抵抗率が、使用されているファイバまたはフィラーと被覆の両方の材料に左右されることを意図しており、また、０℃で９．８１Ω／ｃｍの抵抗率を有する導電性材料被覆、例えば、プラチナの抵抗率を表してもよい。適切な導電性ファイバの一例は、ファイバの全直径が約３０μｍ〜約９０μｍの、銅、ニッケルまたはコバルト層上に配置された約０．１μｍの銅、ニッケルまたはコバルトと、約２μｍの金によって被覆されたナイロンファイバを含む。
【００７６】
[0104]導電性研磨材料は、所望の導電率や他の研磨機器特性を達成するために追加導電性材料および導電性フィラーで少なくとも部分的に被覆またはカバーされた導電性または誘電体ファイバの組み合わせを含んでもよい。組み合わせの一例は、導電性研磨材料の少なくとも一部を備える導電性材料として金被覆ナイロンファイバおよびグラファイトの使用である。
【００７７】
[0105]導電性ファイバ材料、導電性フィラー材料またはこれらの組み合わせは、バインダー材料に分散されてもよく、または複合導電性研磨材料を形成してもよい。バインダー材料の一形態は従来の研磨材料である。従来の研磨材料は概して、誘電体ポリマー材料などの誘電体材料である。誘電体ポリマー研磨材料の例は、ポリウレタン、およびフィラーと混合されたポリウレタン、ポリカーボネート、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）ポリマー類、ポリスチレン、エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン（ＥＰＤＭ）またはこれらの組み合わせ、および基板表面を研磨する際に使用された他の研磨材料を含む。従来の研磨材料はまたウレタンに含浸されたフェルトファイバを含んでもよく、またはフォーム状であってもよい。本発明は、任意の従来の研磨材料が、本明細書で説明された導電性ファイバおよびフィラーと共に（マトリックスとしても知られている）バインダー材料として使用されてもよいことを意図している。
【００７８】
[0106]添加剤は、ポリマー材料において導電性ファイバ、導電性フィラーまたはこれらの組み合わせの分散を支援するためにバインダー材料に添加されてもよい。添加剤は、ファイバおよび／またはフィラーとバインダー材料から形成された研磨材料の機械的、熱的および電気的特性を改良するために使用されてもよい。添加剤は、ポリマー架橋を改良するための架橋剤と、導電性ファイバや導電性フィラーをバインダー材料により均一に分散させるための分散剤とを含む。架橋剤の例は、アミノ化合物、シラン架橋剤、ポリイソシアネート化合物およびこれらの組み合わせを含む。分散剤の例は、Ｎ置換長鎖アルケニルスクシニミド類と、高分子有機酸のアミン塩と、アミン類、アミド類、イミン類、イミド類、ヒドロキル、エーテルなどの極性群を含有するメタクリルまたはアクリル酸誘導体のコポリマー類と、アミン類、アミド類、イミン類、イミド類、ヒドロキル、エーテルなどの極性群を含有するエチレン−プロピレンコポリマー類とを含む。加えて、チオグリコール酸および関連エステル類などの硫黄含有化合物は、金被覆ファイバおよびフィラーのバインダー材料における効果的な分散として観察されている。本発明は、添加剤の量およびタイプがファイバまたはフィラー材料ならびに使用されたバインダー材料ごとに変化することを意図しており、また上記例は例示的であり、本発明の範囲を制限するものとして解釈または理解されるべきではない。
【００７９】
[0107]更に、導電性ファイバおよび／またはフィラー材料のメッシュが、物理的に連続的な、または電気的に連続的な媒体または位相をバインダー材料に形成するのに十分な量の導電性ファイバおよび／または導電性フィラー材料を提供することによってバインダー材料に形成されてもよい。導電性ファイバおよび／または導電性フィラーは概して、ポリマーバインダー材料と組み合わされた場合に、約２重量％〜約８５重量％、例えば約５重量％〜約６０重量％の研磨材料を備える。
【００８０】
[0108]導電性材料、場合によっては導電性フィラーで被覆されたファイバ材料の織込みファブリックまたはクロスが、バインダーに配置されてもよい。導電性材料で被覆されたファイバ材料は糸を形成するために織込まれてもよい。糸は、接着剤や被覆剤によって導電性メッシュを作るために合わされてもよい。糸は導電性要素として研磨パッド材料に配置されてもよく、またはクロスやファブリックに織られてもよい。
【００８１】
[0109]あるいは、導電性ファイバおよび／またはフィラーは、複合導電性研磨材料を形成するために接合剤と組み合わされてもよい。適切な接合剤の例は、エポキシ類、シリコン類、ウレタン類、ポリイミド類、ポリイミド、フッ素重合体、そのフッ素化誘導体、またはこれらの組み合わせを含む。導電性ポリマー類などの追加導電性材料、追加導電性フィラー、またはこれらの組み合わせは、所望の導電率や他の研磨機器特性を達成するために接合剤と併用されてもよい。導電性ファイバおよび／またはフィラーは約２重量％〜約８５重量％、例えば約５重量％〜約６０重量％の複合導電性研磨材料を含んでもよい。
【００８２】
[0110]導電性ファイバおよび／またはフィラー材料は、バルク、または約５０Ω／ｃｍ以下の表面抵抗率、例えば約３Ω／ｃｍ以下の抵抗率を有する導電性研磨材料または機器を形成するために使用されてもよい。研磨機器の一態様において、研磨機器、または研磨機器の研磨表面は約１Ω／ｃｍ以下の抵抗率を有する。概して、導電性研磨材料、または導電性研磨材料および従来の研磨材料の複合物は、バルク抵抗率、または約５０Ω／ｃｍ以下のバルク表面抵抗率を有する導電性研磨機器を生成するために提供される。導電性研磨材料および従来の研磨材料の複合物の一例は、１Ω／ｃｍ以下の抵抗率を示し、かつ約１０Ω／ｃｍ以下のバルク抵抗率を有する研磨機器を提供するために、従来の研磨材料である、十分な量のポリウレタンに配置された、金またはカーボン被覆ファイバを含む。
【００８３】
[0111] 本明細書に説明された導電性ファイバおよび／またはフィラーから形成された導電性研磨材料は概して、持続的な電界よりも劣化せずに、かつ酸性または塩基性電解液の劣化に抵抗性がある機械的特性を有する。使用されている導電性材料および任意のバインダー材料は、適用可能ならば、従来の研磨機器で使用された従来の研磨材料と同等の機械的特性を有するように組み合わされる。例えば、単独またはバインダー材料と組み合わされた導電性研磨材料は、ペンシルベニア州フィラデルフィア（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）に本社のあるＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  （ＡＳＴＭ）によって説明されるような、ポリマー材料に対してショアＤ硬度スケールで約１００以下の硬度を有する。一態様において、導電性材料は、ポリマー材料に対して、ショアＤ硬度スケールで約８０以下の硬度を有する。導電性研磨部３１０は概して、約５００ミクロン以下の表面粗さを含む。研磨パッドの特性は概して、機械的研磨中およびバイアスを基板表面に印加する際に基板表面の引っかきを削減または最小化するように設計される。
【００８４】
研磨機器構造
[0112]一態様において、研磨機器は、サポート上に配置された、本明細書に説明された導電性研磨材料の単一層からできている。別の態様において、研磨機器は、基板表面に少なくとも１つの導電性材料を含むか、基板および少なくとも１つの機器サポート部つまりサブパッドに接触するために導電性表面を提供する複数の材料層を備えてもよい。
【００８５】
[0113]図３は、研磨機器２０５の一実施形態の部分的断面図である。図３に示された研磨機器２０５は、基板表面を研磨するための導電性研磨部３１０と機器サポートつまりサブパッド部３２０とを有する複合研磨機器を備える。
【００８６】
[0114]導電性研磨部３１０は、本明細書に説明されたような導電性ファイバおよび／または導電性フィラーを含む導電性研磨材料を備えてもよい。例えば、導電性研磨部３１０は、ポリマー材料に分散された導電性ファイバおよび／または導電性フィラーを備える導電性材料を含んでもよい。導電性フィラーはポリマーバインダーに配置されてもよい。導電性フィラーはポリマーバインダーに配置された軟質導電性材料を含んでもよい。軟質導電性材料は概して、およそ銅以下の硬度および係数を有する。軟質導電性材料の例は、金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金、プラチナおよび鉛、とりわけ銅よりも軟質の導電性金属、合金およびセラミック複合物を含む。本発明は、サイズが研磨基板を引っかくことないように小さければ銅よりも硬い他の導電性フィラーの使用を意図している。更に、導電性研磨部は１つ以上のループ、コイル、または導電性ファイバのリング、または導電性ファブリックまたはクロスを形成するために織込まれた導電性ファイバを含んでもよい。導電性研磨部３１０はまた、導電性材料の複数の層、例えば導電性クロスまたはファブリックの複数の層から構成されてもよい。
【００８７】
[0115]導電性研磨部３１０の一例は、ポリウレタンに配置された金被覆ナイロンファイバおよびグラファイト粒子を含む。別の例は、ポリウレタンまたはシリコンに配置されたグラファイト粒子および／またはカーボンファイバを含む。別の例は、ポリウレタンマトリックスに分散された金または錫粒子を含む。
【００８８】
[0116]別の実施形態において、導電性研磨部３１０は研削粒子３６０をその中に配置してもよい。研削粒子３６０の少なくとも一部が、導電性研磨部３１０の上部研磨表面３７０で暴露される。研削粒子３６０は概して、研磨中の基板の金属表面のパッシベーション層を除去するように構成されており、それによって下地金属を電解液および電気化学的動作に暴露して、処理中の研磨速度を改良することができる。研削粒子３６０の例は、金属表面に形成されたパッシベーション層を破壊するのに十分強いセラミック、無機、有機またはポリマー粒子を含む。ポリマー粒子は、研磨部３１０の損耗速度を調整するために固体またはスポンジ状であってもよい。
【００８９】
[0117]機器サポート部３２０は概して、導電性研磨部３１０と同じか、これよりも小さな直径または幅を有する。しかしながら、本発明は、導電性研磨部３１０よりも幅または直径が大きな機器サポート部３２０を意図している。本明細書の図面は円形の導電性研磨部３１０と機器サポート部３２０とを示しているが、本発明は、導電性研磨部３１０または機器サポート部３２０、または両方とも矩形表面または楕円形表面などの異なる形状を有してもよいことを意図している。本発明は更に、導電性研磨部３１０または機器サポート部３２０、または両方とも材料の線形ウェブまたはベルトを形成してもよいことを意図している。
【００９０】
[0118]機器サポート部３２０は研磨プロセスにおいて不活性材料を備えてもよく、ＥＣＭＰ中に消耗されたりダメージを与えられたりすることに対して抵抗性がある。例えば、機器サポート部は、ポリマー材料、例えばポリウレタンおよびフィラーと混合されたポリウレタン、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）、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）ポリマー類またはこれらの組み合わせ、および基板表面の研磨の際に使用された他の研磨材料を含む従来の研磨材料から構成されてもよい。機器サポート部３２０は、処理中に研磨機器２０５とキャリアヘッド１３０との間に印加された圧力の一部を吸収するために、ウレタンで含浸された圧縮フェルトファイバなどの従来の軟質材料であってもよい。軟質材料は約２０〜約９０のショアＡ硬度を有してもよい。
【００９１】
[0119]あるいは、機器サポート部３２０は、研磨機器にわたって導電性を提供するために、導電性貴金属や導電性ポリマーを含む、研磨に悪影響を与えない周囲の電解液と両立可能な導電性材料から作られてもよい。貴金属の例は、金、プラチナ、パラジウム、イリジウム、レニウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、オスミウムおよびこれらの組み合わせを含み、このうち金およびプラチナが好ましい。銅などの、周囲の電解液と反応する材料は、このような材料が、従来の研磨材料や貴金属などの不活性材料によって周囲の電解液から分離されていれば、使用されてもよい。
【００９２】
[0120]機器サポート部３２０が導電性である場合、機器サポート部３２０は導電性研磨部３１０よりも高い導電率、つまりこれよりも低い抵抗率を有してもよい。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を備える機器サポート部３２０と比較して、約１．０Ω／ｃｍ以下の抵抗率を有してもよい。導電性機器サポート部３２０は、基板表面にわたる均一な陽極溶解のための研磨中に、機器の表面、例えば機器の半径に沿った導電性抵抗を最小化するために均一なバイアスまたは電流を提供してもよい。導電性機器サポート部３２０が、電力を導電性研磨部３１０に転送するために電源に結合されてもよい。
【００９３】
[0121]概して、導電性研磨部３１０は研磨材料との併用および研磨プロセスに適した従来の接着剤によって機器サポート部３２０に接着される。本発明は、圧縮成形および積層などの、導電性研磨部３１０を機器サポート部３２１０に取り付けるための他の手段の使用を意図している。接着剤は、プロセスの要件や製造者の要望に応じて導電性であっても誘電体であってもよい。機器サポート部３２０は、接着剤または機械的クランプによって、ディスク２０６などのサポートに添付されてもよい。あるいは、研磨機器２０５が導電性研磨部３１０のみを含んでいるのならば、導電性研磨部は、接着剤や機械的クランプによって、ディスク２０６などのサポートに添付されてもよい。
【００９４】
[0122]研磨機器２０５の導電性研磨部３１０と機器サポート部３２０は概して
電解液に対して透過性である。複数の穴が、これらを通る液体の流れを容易にするために、導電性研磨部３１０と機器サポート部３２０にそれぞれ形成されてもよい。これらの複数の穴によって、電解液は処理中に表面を通って、かつこれに接触することができる。穴は、導電性ファブリックやクロスを織る間などの製造中に固有に形成されてもよく、または機械的手段によって材料を介して形成およびパターン化されてもよい。穴は研磨機器２０５の各層を部分的または完全に介して形成されてもよい。導電性研磨部３１０の穴と、機器サポート部３２０の穴は、これを介する液体の流れを容易にするために整列されてもよい。
【００９５】
[0123]研磨機器２０５に形成された穴３５０の例は、約０．０２インチ（０．５ミリメーター）〜約０．４インチ（１０ｍｍ）の直径を有する研磨機器のアパーチャを含んでもよい。研磨機器２０５の厚さは約０．１ｍｍ〜約５ｍｍであってもよい。例えば、穴は相互に約０．１インチ〜約１インチ間隔があけられてもよい。
【００９６】
[0124]研磨機器２０５は、研磨機器表面にわたって十分な量の電解液を提供するために、研磨機器の約２０％〜約８０％の穴密度を有してもよい。しかしながら、本発明は、そこを介する液体の流れを制御するために使用されてもよい、本明細書に説明された穴密度よりも小さな、またはこれよりも大きな穴密度を意図している。一例において、十分な電解液の流れを提供して、基板表面からの均一な陽極溶解を容易にするために、約５０％の穴密度が観察されている。穴密度は、穴が備える研磨機器の容積として本明細書に広く説明される。穴密度は、穴が研磨機器２０５に形成される場合に、研磨機器の表面または本体の穴の総計および直径またはサイズを含む。
【００９７】
[0125]穴のサイズおよび密度は、研磨機器２０５を介して基板表面に至る電解液の均一な分布を提供するように選択される。概して、導電性研磨部３１０と機器サポート部３２０の両方の穴の穴サイズ、穴密度および組織は、導電性研磨部３１０および機器サポート部３２０を介して基板表面に至るまで十分な量の電解液を提供するように構成され、また相互に整列されている。
【００９８】
[0126]研磨機器２０５にわたる電解液の流れを促進して、陽極溶解または電気メッキプロセスに対して効果的または均一な電解液の流れを基板表面に提供するために、研磨機器２０５には溝が配置されてもよい。溝は単一の層に、または複数の層を介して部分的に形成されてもよい。本発明は、基板表面に接触する上部層や研磨表面に形成された溝を意図している。多くの、または制御された電解液の流れを研磨機器の表面に提供するために、穴の一部またはいくつかが溝と相互接続されてもよい。あるいは、穴の全部が研磨機器２０５に配置された溝と相互接続してもよく、または全くしなくてもよい。
【００９９】
[0127]電解液の流れを容易にするために使用された溝の例は、とりわけ線形溝、アーチ状溝、環状同心溝、放射状溝およびヘリカル溝を含む。機器２０５に形成された溝は、正方形、円形、半円形、または研磨機器の表面にわたる液体の流れを容易にしうる他の形状の断面を有してもよい。溝は相互に交差してもよい。溝は、基板の表面にわたる電解液の流れを改良するために、研磨表面に配置された交差Ｘ−Ｙパターンや、研磨表面に形成された交差三角形パターンや、これらの組み合わせなどのパターンに構成されてもよい。
【０１００】
[0128]溝は相互に約３０ｍｉｌｓ〜約３００ｍｉｌｓ間隔があけられてもよい。概して、研磨機器に形成された溝は約５ｍｉｌｓ〜約３０ｍｉｌｓの幅を有しているが、研磨に必要ならばサイズが変わってもよい。溝パターンの一例は、相互に間隔があけられた、約１０ｍｉｌｓ〜約６０ｍｉｌｓの幅の溝を含む。任意の適切な溝構成、サイズ、直径、断面形状または間隔が、所望の電解液の流れを提供するために使用されてもよい。更なる断面および溝構成は、２００１年１０月１１日に提出された、「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」と題された同時係属の米国特許仮出願第６０／３２８，４３４により完全に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【０１０１】
[0129]基板の表面への電解液の輸送は、穴のいくつかを溝と交差させて電解液が１セットの穴を通って入るのを可能にすることによって高められてもよく、基板を処理する際に使用された溝によって基板表面の周りに一様に分布されてもよく、そして処理電解液は穴を流れる更なる電解液によってリフレッシュされる。パッド穴および溝の一例は、２００１年１２月２０日に提出された米国特許出願第１０／０２６，８５４号により完全に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【０１０２】
[0130]穴および溝を有する研磨機器の例は以下のとおりである。図４は、溝付き研磨機器の一実施形態の上面図である。研磨機器２０５の円形パッド４４０が、基板表面への電解液の流れを可能にするのに十分なサイズおよび組織の複数の穴４４６を有するものとして示されている。穴４４６は相互に約０．１インチ〜約１インチ間隔があけられてもよい。穴は約０．０２インチ（０．５ミリメーター）〜約０．４インチ（１０ｍｍ）の直径を有する円形の穴であってもよい。更に、穴の数および形状は、使用されている装置、処理パラメータおよびＥＣＭＰ組成物に応じて変わってもよい。
【０１０３】
[0131]溝４４２は、たらい２０２から、基板および研磨機器間のギャップまでの、バルク溶液からのフレッシュな電解液の輸送を支援するために、研磨機器２０５の研磨表面４４８に形成される。溝４４２は、図４に示されるような研磨表面４４８上の実質的に円形の同心溝の溝パターンと、図５に示されるようなＸ−Ｙパターンと、図６に示されるような三角形パターンとを含む種々のパターンを有してもよい。
【０１０４】
[0132]図５は、研磨パッド５４０の研磨部５４８上にＸ−Ｙパターンで配置された溝５４２を有する研磨パッドの別の実施形態の上面図である。穴５４６は垂直および水平に配置された溝の交差点に配置されてもよく、また垂直溝や水平溝に配置されても、溝５４２の外側の研磨機器５４８に配置されてもよい。穴５４６および溝５４２は研磨機器の内径５４４に配置されて、研磨パッド５４０の外径５５０は穴／溝／穴がなくてもよい。
【０１０５】
[0133]図６は、パターン化された研磨機器６４０の別の実施形態である。この実施形態において、溝は、Ｘ−Ｙパターン溝６４２と交差する斜めに配置された溝６４５によってＸ−Ｙパターンに配置されてもよい。斜めの溝６４５は、Ｘ−Ｙ溝６４２のいずれかからある角度で、例えばＸ−Ｙ溝６４２のいずれかから約３０°〜約６０°の角度で配置されてもよい。穴６４６は、穴６４２および６４５に沿ってＸ−Ｙ溝６４２の交差点、Ｘ−Ｙ溝６４２および斜めの溝６４５の交差点に配置されてもよく、また溝６４２および６４５の外側の研磨機器６４８に配置されてもよい。穴６４６および溝６４２は研磨機器の内径６４４に配置されて、研磨パッド６４０の外径６５０は穴および溝がなくてもよい。
【０１０６】
[0134]スパイラル溝、蛇行溝およびタービン溝などの溝パターンの更なる例は、２００１年１０月１１に提出され、「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」と題された、同時係属の米国特許仮出願第６０／３２８，４３４号により完全に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【０１０７】
[0135]研磨機器２０５の穴および溝に加えて、導電性研磨部３１０は表面テクスチャを含むようにエンボス加工されてもよい。エンボス加工は、製品および粒子によって電解液や除去済み基板材料の輸送を改良することがある。エンボス加工はまた、研磨基板の引っかきを削減し、研磨基板と研磨機器２０５との間の摩擦を修正することもできる。エンボス加工された表面テクスチャは導電性研磨部３１０に均一に分布する。エンボス加工された表面テクスチャは、ピラミッド、アイランド、円形、矩形および正方形の形状に沿った断面、とりわけ幾何学的形態などの構造を含んでもよい。本発明は、導電性研磨部３１０上にエンボス加工された他のテクスチャ表面を意図している。エンボス加工された表面は、導電性研磨部３１０の表面積の５〜９５パーセント、例えば導電性研磨部３１０の表面積の１５パーセント〜９０パーセントをカバーしてもよい。
【０１０８】
導電性研磨表面
[0136]図７Ａは、研磨機器２０５の導電性研磨部３１０を形成するために使用されてもよい導電性クロスまたはファブリック７００の一実施形態の上部断面図である。導電性クロスまたはファブリックは、本明細書に説明されたような導電性材料で被覆された織込みファイバ７１０からなる。
【０１０９】
[0137]一実施形態において、（図７Ａの平面に示された）垂直方向７２０および水平方向７３０の織込みファイバ７１０の織込み、つまりバスケット織りパターンが図７Ａに示されている。本発明は、導電性クロスまたはファブリック７００を形成するために、他の形態の、糸などのファブリックや、異なる織込みウェブまたはメッシュパターンを意図している。一態様において、ファイバ７１０は、ファブリック７００に通路７４０を提供するために織込まれている。通路７４０によって、イオンおよび電解液成分を含む電解液や液体はファブリック７００を流れることができる。導電性ファブリック７００はポリウレタンなどのポリマーバインダーに配置されてもよい。導電性フィラーもまたこのようなポリマーバインダーに配置されてもよい。
【０１１０】
[0138]図７Ｂは、機器２０５の機器サポート部３２０に配置された導電性クロスまたはファブリック７００の部分的断面図である。導電性クロスまたはファブリック７００は、機器サポート部３２０に形成された穴３５０を含む、機器サポート部３２０上に１つ以上の連続層として配置されてもよい。クロスまたはファブリック７００は接着剤によって機器サポート部３２０に固定されてもよい。ファブリック７００は、電解溶液に浸される際にクロスまたはファブリック７００に形成されたファイバ、織りまたは通路を電解液が流れるように適合される。任意に介在層がクロスまたはファブリック７００と機器サポート部３２０との間に含まれてもよい。介在層は透過性であり、または機器２０５を介する電解液の流れのために穴３５０と整列された穴を含む。
【０１１１】
[0139]あるいは、ファブリック７００はまた、通路７４０がファブリック７００を介する電解液の効果的な流れを可能にするのに十分ではないと判断された場合、つまり金属イオンが拡散できない場合、電解液の流れを増やすために穴をあけられてもよい。ファブリック７００は一般的に、最大約２０ガロン／分の電解溶液の流量を可能にするように適合または強要（ｐｅｒｏｒａｔｅｄ）されている。
【０１１２】
[0140]図７Ｃは、機器サポート部３２０の穴３５０のパターンと一致するために穴７５０によってパターン化されてもよいクロスまたはファブリック７００の部分的断面図である。あるいは、導電性クロスまたはファブリック７００の穴７５０の一部または全部が機器サポート部３２０の穴３５０と整列されなくてもよい。穴の整列または非整列によって、オペレータや製造者は、基板表面に接触するために研磨機器を介する電解液の容積や流量を制御することができる。
【０１１３】
[0141]ファブリック７００の一例は、金で被覆されたナイロンファイバを備えるファイバによる、約８〜約１０のファイバ幅の織込みバスケット織りである。ファイバの一例はナイロンファイバと、ナイロンファイバに配置された、約０．１μｍのコバルト、銅またはニッケル材料と、コバルト、銅またはニッケル材料に配置された約２μｍの金である。
【０１１４】
[0142]あるいは、導電性メッシュは導電性クロスまたはファブリック７００の代わりに使用されてもよい。導電性メッシュは導電性ファイバ、導電性フィラー、または導電性バインダーに配置された、またはこれによって被覆された導電性クロス７００の少なくとも一部を備えてもよい。導電性バインダーは非金属導電性ポリマーや、ポリマー化合物に配置された導電性材料の複合物を備えてもよい。グラファイトパウダー、グラファイトフレーク、グラファイトファイバ、カーボンファイバ、カーボンパウダー、カーボンブラック、導電性材料で被覆された金属粒子またはファイバなどの導電性フィラーと、ポリウレタンなどのポリマー材料の混合物が導電性バインダーを形成するのに使用されてもよい。本明細書に説明されたような導電性材料で被覆されたファイバは、導電性バインダーで使用するための導電性フィラーとして使用されてもよい。例えば、カーボンファイバや金被覆ナイロンファイバは導電性バインダーを形成するために使用されてもよい。
【０１１５】
[0143]導電性バインダーはまた、導電性フィラーおよび／またはファイバの分散を支援し、ポリマーとフィラーおよび／またはファイバ間の接着を改良し、導電性箔と導電性バインダー間の接着を改良し、ならびに導電性バインダーの機械的、熱的かつ電気的特性を改良するために必要ならば、添加剤を含んでもよい。接着を改良する添加剤の例は、エポキシ類、シリコン類、ウレタン類、ポリイミド類、または改良された接着のためのこれらの組み合わせを含む。
【０１１６】
[0144]導電性フィラーおよび／またはファイバとポリマー材料との複合物は、導電率、研削特性、耐久性係数などの特定の特性を提供するように適合されてもよい。例えば、約２重量％〜約８５重量％の導電性フィラーを備える導電性バインダーは、本明細書に説明された機器およびプロセスと併用されてもよい。導電性フィラーおよび導電性バインダーとして使用されてもよい材料の例は、２００１年１２月２７日に提出された米国特許出願第１０／０３３，７３２号により完全に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【０１１７】
[0145]
[0146]導電性バインダーは約１ミクロン〜１０ミリメーター、例えば約１０ミクロン〜約１ミリメーターの厚さを有してもよい。導電性バインダーの複数の層が導電性メッシュに適用されてもよい。導電性メッシュは、図７Ｂおよび７Ｃに示されたような導電性クロスまたはファブリック７００と同じ様に使用されてもよい。導電性バインダーは導電性メッシュ上の複数の層に適用されてもよい。一態様において、導電性バインダーは、穴あけプロセスによって暴露されたメッシュの部分を保護するようにメッシュに穴があけられた後に導電性メッシュに適用される。
【０１１８】
[0147]加えて、導電性プライマーが、導電性メッシュに対する導電性バインダーの接着を改良するための導電性バインダーの適用前に、導電性メッシュに配置されてもよい。導電性プライマーは、導電性バインダーよりも良い材料間接着を有する特性を生成するように修正された複合物によって、導電性バインダーファイバと類似の材料から作られてもよい。適切な導電性プライマー材料は１００Ω／ｃｍ未満、例えば約０．００１Ω／ｃｍ〜約３２Ω／ｃｍの抵抗率を有してもよい。
【０１１９】
[0148]あるいは、導電性箔が、図７Ｄに示されたような導電性クロスまたはファブリック７００の代わりに使用されてもよい。導電性箔は概して、サポート層３２０上の導電性バインダー７９０に配置されるか、これによって被覆された金属箔７８０を含む。金属箔を形成する材料の例は、金属被覆ファブリックと、銅、ニッケルおよびコバルトなどの導電性金属と、金、プラチナ、パラジウム、インジウム、レニウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、オスミウム、錫、鉛などの貴金属とこれらの組み合わせを含み、このうち金、錫およびプラチナが好ましい。導電性箔はまた、銅シート、カーボンファイバ織りシート箔などの非金属導電性箔シートを含んでもよい。導電性箔はまた、銅、ニッケル、錫、またはナイロンファイバのクロスを被覆する金などの誘電体または導電性材料の金属被覆クロスを含んでもよい。導電性箔はまた、本明細書に説明されるような導電性バインダー材料で被覆された導電性または誘電体材料のファブリックを備えてもよい。導電性箔はまた、本明細書に説明されるような導電性バインダー材料で被覆されてもよい、銅ワイヤなどの相互接続導電性金属ワイヤやストリップのワイヤーフレーム、スクリーンまたはメッシュを備えてもよい。本発明は、本明細書に説明された金属箔を形成する際に他の金属の使用を意図している。
【０１２０】
[0149]本明細書に説明されたような導電性バインダー７９０は金属箔７８０をカプセル化してもよく、これによって金属箔７８０は、銅などの周囲の電解液と反応することが観察される導電性材料となる。導電性箔は本明細書に説明されるように複数の穴７５０によって穴があけられてもよい。図示されていないが、導電性箔は、研磨表面をバイアスするために、電源への導電性ワイヤに結合されてもよい。
【０１２１】
[0150]導電性バインダー７９０は導電性メッシュまたはファブリック７００について説明されたようなものであってよく、また金属箔７８０上の複数の層に適用されてもよい。一態様において、導電性バインダー７９０は、穴あけプロセスによって暴露された金属箔７８０の部分を保護するために金属箔７８０に穴があけられた後に、金属箔７８０に適用される。
【０１２２】
[0151]本明細書に説明された導電性バインダーは、ファブリック７００、箔７８０またはメッシュ上に液体状の接着剤やバインダーを与えることによって導電性ファブリック７００、箔７８０またはメッシュ上に配置されてもよい。そしてバインダーは乾燥および硬化の後にファブリック箔またはメッシュ上に固定化される。射出成形、圧縮成形、積層、オートクレーブ、押し出しまたはこれらの組み合わせを含む他の適切な処理方法が、導電性ファブリック、メッシュまたは箔をカプセル化するために使用されてもよい。熱可塑性および熱硬化性のバインダーの両方ともこの用途に使用されてもよい。
【０１２３】
[0152]導電性バインダーと導電性箔の金属箔成分間の接着は、約０．１μｍ〜約１ｍｍの直径または幅を有する複数の穴で金属箔に穴をあけることによって、または金属箔と導電性バインダーの間に導電性プライマーを適用することによって高められてもよい。導電性プライマーは本明細書に説明されたメッシュ用の導電性プライマーと同じ材料であってもよい。
【０１２４】
[0153]図７Ｅは、研磨機器２０５の導電性研磨部３１０の下部層７９２を形成するために使用されてもよい導電性クロスまたはファブリッ７９８クの別の実施形態の断面図である。導電性クロスまたはファブリックは織込み、または不織ファイバ７１０から成ってもよい。ファイバ７１０は上記のような導電性材料から形成されたり、これによって被覆されたりしてもよい。不織ファイバの例はスパンボンドまたはメルトブローンポリマー類、とりわけ不織ファブリックを含む。
【０１２５】
[0154]導電性研磨部３１０は導電性材料からなる上部層７９４を含む。上部層７９４は下部層７９２に対向して配置された研磨表面７９６を含む。上部層７９４は下地下部層７９２の凹凸を平滑にするために十分な厚さを有してもよく、これによって処理中に基板に接触するために略平坦かつ平面の研磨表面７９６を提供することができる。一実施形態において、研磨表面７９６は約±１ｍｍ以下の厚さのばらつきと、約５００ミクロンメーター以下の表面硬度とを有する。
【０１２６】
[0155]上部層７９４は任意の導電性材料から構成されてもよい。一実施形態において、上部層７９４は、金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金、プラチナまたは鉛などの軟質材料、とりわけ銅よりも軟質の導電性金属合金およびセラミック組成物から形成される。上部層７９４は、研磨中の基板の金属表面に配置されたパッシベーション層を除去する際に支援するために、上記のようにその中に配置された研削材料を場合により含んでもよい。
【０１２７】
[0156]あるいは、上部層７９４は、導電性研磨部３１０が上部層７９４上で研磨中の基板に電気的に結合されるように、暴露された導電性研磨部の少なくとも一部をまだ残している導電性研磨部３１０を実質的にカバーする非導電性材料から構成されてもよい。このような構成において、上部層７９４は、引っかきを削減する支援し、また研磨中に暴露された部材に導電部３１０が入ることを防止する。非導電性上部層７９４は、導電性研磨部３１０を暴露されたままにする複数の穴を含んでもよい。
[0100]図７Ｆは、ウィンドウ７０２をその中に形成している研磨機器２０５の別の実施形態である。ウィンドウ７０２は、研磨機器２０５の下方に位置決めされたセンサー７０４が研磨性能を示す測定基準を検知できるように構成される。例えば、センサー７０４は渦電流センサー、または干渉計、とりわけセンサーであってもよい。一実施形態において、処理中にコリメータ光ビームを発生させることができるセンサーや干渉計は、研磨中の基板１１４の側部で方向付けられ、これに突き当たる。関連信号間の干渉は、研磨中の材料の層の厚さを示している。利点を与えるために利用されてもよい１つのセンサーは、１９９９年４月１３日にＢｉｒａｎｇらに提出された米国特許第５，８９３，７９６号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【０１２８】
[0157]ウィンドウ７０２は、処理液体が、センサー７０４を収容するディスク２０６のエリアに達することを実質的に妨げる液体バリア７０６を含む。液体バリア７０６は概して、そこを通る信号に対して透過型であるように（例えば、最小限の、または全く影響や干渉を有しないように）選択される。液体バリア７０６は、ウィンドウ７０２内の研磨機器２０５に結合されたポリウレタンのブロックなどの個別要素であってもよく、または研磨機器２０５を備える１つ以上の層、例えば導電部３１０や、機器サポートつまりサブパッド部３２０の下にあるマイラーのシートであってもよい。あるいは、液体バリア７０６は、電極２０４や他の層などの、研磨機器２０５とディスク２０６との間に配置された層に配置されてもよい。更に別の代替構成において、液体バリア７０６は、センサー７０４があるウィンドウ７０２と整列された通路７０８に配置されてもよい。導電部３１０が複数の層を備える実施形態において、例えば、上部層７９４および下部層７９２と、透明材料７０６とは、図７Ｆに示されたように導電分３１０を備える少なくとも１つの層に配置されてもよい。他の構成に沿って本明細書に説明された実施形態を含む、導電性研磨機器の他の構成はウィンドウを含むように適合されてもよいことが意図されている。
研磨表面の導電性要素
[0158]別の態様において、本明細書に説明された導電性ファイバおよびフィラーは、研磨材料に配置された明確な導電性要素を形成して、本発明の導電性研磨機器２０５を形成するために使用されてもよい。研磨材料は従来の研磨材料や導電性研磨材料、例えば本明細書に説明されたようにポリマーに配置された導電性フィラーやファイバの導電性複合物であってもよい。導電性要素の表面は、研磨機器の表面と同一平面を形成してもよく、または研磨機器の表面の平面より上方に延びてもよい。導電性要素は、研磨機器の表面の上方に最大約５ミリメータ延びてもよい。
【０１２９】
[0159]以下は研磨材料において特定の構造および配置を有する導電性要素の使用を示しているが、本発明は、個々の導電性ファイバおよびフィラーと、ファブリックなどの、その上に作られた材料もまた導電性要素と考えられてもよいことを意図している。更に、図示されていないが、以下の研磨機器の説明は、以下のように本明細書に説明された導電性要素を内蔵するパターンに対する構成によって、本明細書に説明されかつ図４〜６に示された穴および溝パターンを有する研磨機器を含んでもよい。
【０１３０】
[0160]図８Ａ〜８Ｂは、導電性要素をその中に配置している研磨機器８００の一実施形態の上面および断面概略図を描いている。研磨機器８００は概して、処理中の基板に接触するように適合された研磨表面８２０を有する本体８１０を備える。本体８１０は一般的に、誘電体ポリマー材料、例えばポリウレタンなどの誘電体またはポリマー材料を備える。
【０１３１】
[0161]研磨表面８２０は、導電性要素８４０を少なくとも部分的に受け取るために１つ以上の開口、溝、トレンチまたはくぼみ８３０をその中に形成している。導電性要素８４０は概して、研磨表面８２０によって画成された平面と同一平面か、これより上方に延びているコンタクト表面８５０を有するように配置される。コンタクト表面８５０は一般的に、例えば、表面に接触する際に導電性要素８４０の電気接触を最大化するように柔らかな、弾性的な、柔軟な、または圧力成形可能な表面を有することによって構成される。研磨中、コンタクト圧力は、コンタクト表面８５０を、研磨表面８２０を同一平面の位置に付勢するために使用されてもよい。
【０１３２】
[0162]本体８１０は概して、本明細書に説明されるように、その中に形成された複数の穴８６０によって電解液に対して透過性にされる。研磨機器８００は、十分な電解液の流れを提供して、基板表面からの均一な陽極溶解を容易にするために、研磨機器８１０の表面積の約２０％〜約８０％の穴密度を有してもよい。
【０１３３】
[0163]本体８１０は概して、本明細書に説明された従来の研磨材料などの誘電体材料を備える。本体８１０に形成されたくぼみ８３０は概して処理中に導電性要素８４０を維持するように構成されており、従って形状および配向が変わってもよい。図８Ａに描かれた実施形態において、くぼみ８３０は、研磨機器にわたって配置され、かつ研磨機器８００の中央に交差点「Ｘ」つまり交差パターン８７０を形成する矩形断面を有する溝である。本発明は、溝が本明細書に説明されたように基板表面に接触する逆台形および円形曲率などの更なる断面を意図している。
【０１３４】
[0164]あるいは、くぼみ８３０（およびその中に配置された導電性要素８４０）は、不規則な間隔で配置されてもよく、放射状、平行または垂直に配向されてもよく、また加えて、線形、曲線、同心、インボリュート曲線または他の断面エリアであってもよい。
【０１３５】
[0165]図８Ｃは、各要素８４０がスペーサ８７５によって物理的または電気的に分離されている、本体８１０に放射状に配置された一連の個々の導電性要素８４０の上面概略図である。スペーサ８７５は、誘電体研磨材料の一部、またはプラスチック配線などの、要素の誘電体配線であってもよい。あるいは、スペーサ８７５は、導電性要素８４０間を物理的に接続しないように、研磨材料または導電性要素８４０のいずれかが欠けている研磨機器のセクションであってもよい。このような個別要素構成において、各導電性要素８４０は、ワイヤなどの導電性パス８９０によって電源に個々に接続されてもよい。
【０１３６】
[0166]図８Ａおよび８Ｂに戻ると、本体８１０に配置された導電性要素８４０は概して、約２０Ω／ｃｍ以下のバルク抵抗率またはバルク表面抵抗率を生成するように提供される。研磨機器の一態様において、研磨機器は約２Ω／ｃｍ以下の抵抗率を有する。導電性要素８４０は概して、持続的な電界よりも劣化せずに、かつ酸性または塩基性電解液の劣化に抵抗性がある機械的特性を有する。導電性要素８４０は、プレスフィット、クランプ、接着剤または他の方法によってくぼみ８３０に維持される。
【０１３７】
[0167]一実施形態において、導電性要素８４０は、処理中にコンタクト表面８５０と基板間の電気的接触を維持するのに十分柔らかく、弾性的で、または柔軟である。十分に柔らかく、弾性的で、または柔軟な導電性要素８４０用の材料は研磨材料と比較して、ショアＤ硬度スケールで約１００以下の類似の硬度を有してもよい。ポリマー材料に対して、ショアＤ硬度スケールで約８０以下の類似の硬度を有する導電性材料８４０が使用されてもよい。材料の柔軟性または屈曲可能なファイバなどの柔らかな材料が導電性要素８４０とし使用されてもよい。導電性要素８４０は、研磨中に導電性要素８４０によって導入された高局部圧力を回避するために研磨材料よりも柔らかくてもよい。
【０１３８】
[0168]図８Ａおよび８Ｂに描かれた実施形態において、導電性要素８４０は、機器サポートつまりサブパッド８１５上に配置された研磨表面１８０に埋め込まれる。穴８６０が、導電性要素８４０の周りの研磨表面８１０と機器サポート８１５の両方を介して形成される。
【０１３９】
[0169]導電性要素８４０の一例は、本明細書に説明されたように導電性（かつ損耗耐性の）複合物を作るために、ポリマーベース接着剤などのポリマー材料とブレンドされた導電性材料や導電性フィラーで被覆された誘電体または導電性ファイバを含む。導電性要素８４０はまた、電気的特性を改良するために、本明細書に説明されたように導電性ポリマー材料や他の導電性材料を備えてもよい。例えば、導電性要素は、複合物の導電率を改良するために、ナイロンファイバ上に配置された約０．１μｍのコバルト、銅またはニッケル、およびナイロンファイバ上に配置された約２μｍの金で被覆されたナイロンファイバなどの、金で被覆されたナイロンファイバと、カーボンまたはグラファイトフィラーを備える導電性エポキシおよび導電性ファイバの複合体を備えており、これはポリウレタンの本体に堆積される。
【０１４０】
[0170]図８Ｄは、導電性要素をその中に配置している研磨機器８００の別の実施形態の断面概略図である。導電性要素８４０は概して、研磨表面８２０によって画成された平面と同一平面、またはこれより上方に延びているコンタクト表面を有するように配置されてもよい。導電性要素８４０は、本明細書に説明されるように導電性部材８４５の周りに配置され、カプセル化されまたは包まれた導電性ファブリック７００を含んでもよい。あるいは、個々の導電性ファイバおよび／またはフィラーは導電性部材８４５の周りに配置、カプセル化または包まれてもよい。導電性部材８４５は、本明細書に説明された貴金属などの金属や、電界研磨プロセスでの使用に適した、銅などの他の導電性材料を備えてもよい。導電性要素８４０はまた、本明細書に説明されたようにファブリックとバインダー材料との複合物を備えてもよく、ファブリックは導電性要素８４０の外部コンタクト部分を形成し、バインダーは一般的に内部サポート構造を形成する。導電性要素８４０はまた、本明細書に説明されたように剛性導電性ファブリック７００および接合剤から形成されたチューブの壁を有する矩形断面エリアを有する中空チューブを備えてもよい。
【０１４１】
[0171]コネクタ８９０が、導電性要素８４０を電源（図示せず）に結合して、処理中に導電性要素８４０を電気的にバイアスするために利用されてもよい。コネクタ８９０は概して、ワイヤ、テープ、または、プロセス液体と両立し、かつコネクタ８９０をプロセス液体から保護するカバリングや被覆を有する他のコンダクタである。コネクタ８９０は、成形、半田付け、スタック、ろう付け、クランプ、圧着、リベット留め、固定、導電性接着剤によって、または他の方法やデバイスによって導電性要素８４０に結合されてもよい。コネクタ８９０で利用されてもよい材料の例は、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、および、とりわけＨＡＳＴＥＬＯＹ（登録商標）導電性材料を含む。
【０１４２】
[0172]コネクタ８９０の周りに配置された被覆は、過フッ化炭化水素、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）およびポリイミドなどのポリマー類を含んでもよい。図８Ａに描かれた実施形態において、１つのコネクタ８９０は研磨機器８００の周縁で各導電性要素８４０に結合される。あるいは、コネクタ８９０は研磨機器８００の本体８１０を介して配置されてもよい。更に別の実施形態において、コネクタ８９０は、導電性要素８４０を電気的に結合するポケットおよび／または本体８１０を介して配置された導電性グリッド（図示せず）に結合されてもよい。
【０１４３】
[0173]図９Ａは、研磨材料９００の別の実施形態を描いている。研磨材料９００は、研磨表面９０６に配置された１つ以上の少なくとも部分的に導電性の要素９０４を有する本体９０２を含む。導電性要素９０４は概して、柔らかいか弾性的であり、かつ処理中に基板表面に接触するように適合された複数のファイバ、ストランドおよび／または柔軟なフィンガを備える。ファイバは、本明細書に説明されるような導電性材料で被覆された誘電体材料でできているファイバなどの、少なくとも部分的に導電性の材料から構成される。ファイバはまた、ファイバの柔らかさや柔軟性の量を増減させるために事実上固体または中空であってもよい。
【０１４４】
[0174]図９Ａに描かれた実施形態において、導電性要素９０４はベース９０９に結合された複数の導電性サブ要素９１３である。導電性サブ要素９１３は、本明細書に説明された少なくとも部分的に導電性のファイバを含む。サブ要素９１３の例は、本明細書に説明されたような金で被覆されたナイロンファイバや、カーボンファイバを含む。ベース９０９はまた導電性材料を備えており、コネクタ９９０に結合される。ベース９０９はまた、研磨中に研磨パッド機器から溶解する、銅などの導電性材料の層によって被覆されてもよく、これは導電性ファイバの処理期間を延ばすと思われる。
【０１４５】
[0175]導電性要素９０４は概して、研磨表面９０６に形成されたくぼみ９０８に配置される。導電性要素９０４は研磨表面９０６に対して０〜９０度で配向されてもよい。導電性要素９０４が研磨表面９０６に対して垂直に配向された実施形態において、導電性要素９０４は研磨表面９０６上に部分的に配置されてもよい。
【０１４６】
[0176]くぼみ９０８は下部搭載部９１０と上部搭載部９１２とを有する。搭載部９１０は、導電性要素９０４のベース９０９を受け取り、またプレスフィット、クランプ、接着剤または他の方法によって導電性要素９０４を維持するように構成される。間隙部分９１２は、くぼみ９０８が研磨表面９０６と交差する場所に配置される。間隙部分９１２は概して、基板と研磨表面９０６との間に配置されることなく研磨しつつ基板に接触する際に導電性要素９０４が曲がるように、搭載部９１０よりも断面が大きい。
【０１４７】
[0177]図９Ｂは、導電性表面９４０と複数の別個の導電性要素９２０とをその上に形成している研磨機器９００の別の実施形態を描いている。導電性要素９２０は研磨機器２０５の導電性表面９４０から垂直に変位され、また相互に水平に変位された導電性材料によって被覆された誘電体材料のファイバを備える。研磨機器９００の導電性要素９２０は概して、導電性表面９４０に対して０〜９０度で配向されており、また導電性表面９４０の法線に対して極性配向で傾斜されることが可能である。導電性材料９２０は図９Ｂに示されるように研磨パッドの長さにわたって形成されてもよく、または研磨パッドの選択されたエリアに配置されるだけでもよい。研磨表面の上方の導電性要素９２０のコンタクト高さは最大約５ミリメーターであってもよい。導電性要素９２０を備える材料の直径は約１ｍｉｌ（１インチの千分の一）〜約１０ｍｉｌｓである。研磨表面からの高さと導電性要素９２０の直径は研磨プロセスの実行時には変更してもよい。
【０１４８】
[0178]導電性要素９２０は、基板表面との電気的接触を維持して基板表面の引っかきを削減または最小限にしつつ、コンタクト圧力下で変形するのに十分柔らかく、または弾性的である。図９Ａおよび９Ｂに示された実施形態において、基板表面は研磨機器２０５の導電性要素９２０に接触するだけでもよい。導電性要素９２０は、研磨機器２０５の表面上に均一な電流密度を提供するように位置決めされる。
【０１４９】
[0179]導電性要素９２０は、非導電性または誘電体の接着剤またはバインダーによって導電性表面に接着される。非導電性接着剤は、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ために導電性表面９４０に対する誘電体被覆を提供してもよい。導電性表面９４０は、導電性機器２０５の円形研磨パッド、または線形ウェブやベルトの形態であってもよい。一連の穴（図示せず）は、そこを通る電解液の流れを提供するために導電性表面９４０に配置されてもよい。
【０１５０】
[0180]図示されていないが、導電性プレートは、回転または線形研磨プラテン上に研磨機器９００を位置決めおよび取り扱うために、従来の研磨材料のサポートパッド上に配置されてもよい。
【０１５１】
[0181]図１０Ａは、導電性要素１００４から構成される研磨機器１０００の一実施形態の概略斜視図を描いている。各導電性要素１００４は概して、研磨表面１０２４に形成されたくぼみ１０１２に第１の端部１００８と第２の端部１０１０とを配置しているループまたはリング１００６を備える。各導電性要素１００４は、研磨表面１０２４の上方に延びる複数のループ１００６を形成するために隣接する導電性要素に結合されてもよい。
【０１５２】
[0182]図１０Ａに描かれ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ファイバから製作されており、またくぼみ１０１２に接着されたタイワイヤベース１０１４によって結合される。ループ１００６の一例は金で被覆されたナイロンファイバである。
【０１５３】
[0183]研磨表面からのループ１００６のコンタクト高さは約０．５ミリメーター〜約２ミリメーターであり、ループを備える材料の直径は約１ｍｉｌ（１インチの千分の一）〜約５０ｍｉｌｓであってもよい。タイワイヤベース１０１４は、チタン、銅、プラチナまたはプラチナ被覆銅などの導電性材料であってもよい。タイワイヤベース１０１４はまた、研磨中に研磨パッド機器から溶解する、銅などの導電性材料の層によって被覆されてもよい。タイワイヤベース１０１４上での導電性材料の層の使用は、導電性要素１００４の寿命を延ばすために、下地ループ１００６の材料やタイワイヤベース１０１４の材料に優先して溶解する犠牲層であると思われる。導電性要素１００４は研磨表面１０２４に対して０〜９０度で配向されてもよく、また研磨表面の法線に対して極性配向で傾斜されることが可能である。導電性要素１００４は電気コネクタ１０３０によって電源に結合される。
【０１５４】
[0184]図１０Ｂは、導電性要素１００４から構成される研磨機器１０００の別の実施形態の概略斜視図を描いている。導電性要素１００４は、本明細書に説明されるような導電性材料で被覆されたファイバでできているワイヤの特異コイル１００５を備える。コイル１００５はベース１０１４に配置された導電性部材１００７に結合される。コイル１００５は導電性部材１００７を取り囲んでもよく、ベース１０１４を取り囲んでもよく、またはベース１０１４の表面に接着されてもよい。導電性バーは金などの導電性材料を備えてもよく、概して、研磨プロセスにおいて使用される電解液について化学的に不活性な、金やプラチナなどの導電性材料を備える。あるいは、銅などの犠牲材料の層１００９がベース１０１４に配置される。犠牲材料の層１００９は概して、研磨プロセスの電解研磨態様や陽極溶解態様中の導電性部材１００７およびコイル１００５の材料と比較して化学反応性の材料の優先的除去について、導電性部材１００７よりも化学反応性の材料、例えば銅などである。導電性部材１００７は電気コネクタ１０３０によって電源に結合される。
【０１５５】
[0185]バイアス部材は、導電性要素を本体から離して、かつ研磨中は基板表面と接触して付勢するバイアスを提供するために、導電性要素と本体との間に配置されてもよい。バイアス部材１０１８の一例が図１０Ｂに示されている。しかしながら、本発明は、本明細書に示された、例えば図８Ａ〜８Ｄ、９Ａ、１０Ａ〜１０Ｄに示された導電性要素はバイアス部材を使用してもよいことを意図している。バイアス部材は、圧縮スプリング、フラットスプリング、コイルスプリングを含む弾力性材料またはデバイス、フォームポリウレタン（例えばＰＯＲＯＮ（登録商標）ポリマー）などのフォームポリマー、エラストマー、気胞（ｂｌａｄｄｅｒ）、または導電性材料をバイアスすることができる他の部材またはデバイスであってもよい。バイアス部材はまた、導電性材料をバイアスして研磨中の基板表面との接触を改良することができる、柔らかいフォームや空気入りのソフトチューブなどの柔らかな、または弾性材料であってもよい。バイアスされた導電性要素は研磨機器の表面で平面を形成してもよく、または研磨機器の表面の平面から延びてもよい。
【０１５６】
[0186]図１０Ｃは、基板の中央から縁部までの放射状パターンで配置された複数の導電性要素１０４を有する研磨機器１０００の別の実施形態の概略斜視図を示している。複数の導電性要素は、１５°、３０°、４５°、６０°および９０°、または他の所望の組み合わせの間隔で相互に変位されてもよい。導電性要素１００４は概して、基板の研磨に対して電流または電力の均一な印加を提供するために間隔があけられている。導電性要素は、相互に接触しないように更に間隔があけられてもよい。本体１０２６の誘電体研磨材料のくさび部分１００４は導電性要素１００４を電気的に絶縁するように構成されてもよい。スペーサ、つまり陥凹エリア１０６０はまた、導電性要素１００４を相互に分離するように、研磨機器に形成される。導電性要素１００４は、図１０Ａに示されたようなループ、または図９Ｂに示されたような垂直に延びるファイバの形態であってもよい、
[0187]図１０Ｄは、図１０Ａの導電性要素１００４の代替実施形態の概略斜視図を描いている。導電性要素１００４は、基板との接触のために１つの連続導電性表面を形成するために、研磨表面１０２４に形成されたくぼみ１０１２に配置された第１の端部１００８と第２の端部１０１０とを有する、本明細書に説明されたような織込み導電性ファイバ１００６のメッシュまたはファブリックを備える。メッシュまたはファブリックは織込みファイバの１つ以上の層であってもよい。導電性要素１００４を備えるメッシュまたはファブリックは、図１０Ｄに単一の層として示されている。導電性要素１００４は導電性ベース１０１４に結合されてもよく、また図１０Ａに示されるように、研磨表面１０２４から延びてもよい。導電性要素１００４は、導電性ベース１０１４に接続された電気コネクタ１０３０によって電源に結合されてもよい。
【０１５７】
[0188]図１０Ｅは、ループ１００６をその中に形成する導電性要素１００４を形成して、導電性要素を研磨機器の本体１０２６に固定する別の実施形態の部分的概略斜視図を示している。通路１０５０が、導電性要素１００４の溝１０７０と交差する研磨機器の本体１０２４に形成される。インサート１０５５が通路１０５０に配置される。インサート１０５５は、金などの導電性材料や、導電性要素１００６と同じ材料を備える。そしてコネクタ１０３０は通路１０５０に配置されて、インサート１０５５と接触させられてもよい。コネクタ１０３０は電源に結合される。導電性要素１００４の端部１０７５は、ここを通る電力の流れのためにインサート１０５５と接触させられてもよい。次いで導電性要素１００４の端部１０７５とコネクタ１０３０は電気インサート１０６０によって導電性インサート１０５５に固定される。本発明は、導電性要素１００４の長さに沿った間隔で、または導電性要素１００４の両端でのみ、導電性要素１００４のループ１００６ごとに通路を使用することを意図している。
【０１５８】
[0189]図１１Ａ〜Ｃは、本明細書に説明された導電性材料のループまたはリングの弾性的性能を示す一連の概略側面図である。研磨機器１１００は、溝またはくぼみ１１４０によってパッドサポート１１３０上に形成されたサブパッド１１２０に配置された研磨表面１１１０を備える。導電性材料で被覆された誘電体材料のループまたはリング１１５０を備える導電性要素１１４２は、くぼみ１１７０のタイベース１１５５に配置されて、電気コンタクト１１４５と結合される。基板１１６０が研磨機器１１００と接触させられて、研磨機器１１００の表面に対して移動される。基板が導電性要素１１４２に接触すると、ループ１１５０は、図１１Ｂに示されたような基板１１６０との電気接触を維持しつつくぼみ１１４０に圧縮する。基板が、もはや導電性要素１１４２と接触しないほど遠くに移動されると、弾性ループ１１５０は、図１１Ｃに示されたような追加プロセスのために非圧縮形状に戻る。
【０１５９】
[0190]導電性研磨パッドの更なる例は、２００１年１２月２７日に提出された、米国仮特許出願第１０／０３３，７３２号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【０１６０】
電力印加
[0191]電力は、本明細書に説明されるようなコネクタや、電力伝達デバイスを使用することによって上記の研磨機器２０５に結合されてもよい。電力伝達デバイスは、２００１年１２月２７日に提出された米国仮特許出願第１０／０３３，７３２号により完全に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
【０１６１】
[0192]図１１Ａ〜１１Ｃに戻ると、電力は、研磨パッドに形成された溝またはくぼみ１１７０に配置された導電性プレートまたはマウントを備える電気コンタクト１１４５の使用によって導電性要素１１４０に結合されてもよい。図１１Ａに示された実施形態において、導電性要素１１４０は金などの金属のプレート上に搭載されており、これは図２に示されるような研磨機器１１００によってディスク２０６などのサポート上に搭載されている。あるいは、電気コンタクトは、導電性要素と研磨パッド材料の間、例えば図８Ａおよび８Ｂに示されるような導電性要素８４０と本体８１０との間の研磨パッド材料上に配置されてもよい。そして電気コンタクトは図８Ａ〜８Ｄに説明されるようにリード（図示せず）によって電源に結合される。
【０１６２】
[0193]図１２Ａ〜１２Ｄは、電源（図示せず）に接続された延長部を有する研磨機器の実施形態の上面および側面概略図である。電源は通電能力つまり陽極バイアスを、ＥＣＭＰプロセスでの陽極溶解のために基板表面に提供する。電源は、研磨機器の導電性研磨部および／または機器サポート部の周りに配置された１つ以上の導電性コンタクトによって研磨機器に接続されてもよい。１つ以上の電源が、基板表面の一部にわたる可変的バイアスまたは電流の発生を許容するために、１つ以上のコンタクトによって研磨機器に接続されてもよい。あるいは、１つ以上のリードが導電性研磨部および／または機器サポート部に形成されてもよく、これらは電源に結合される。
【０１６３】
[0194]図１２Ａは、導電性コネクタによって電源に結合された導電性研磨パッドの一実施形態に上面図である。導電性研磨部は延長部、例えば機器サポート部１２２０よりも大きな幅または直径を有する導電性研磨部１２１０に形成されたショルダーや個々のプラグを有してもよい。延長部は、研磨機器２０５に電流を提供するために、コネクタ１２２５によって電源に結合される。図１２Ｂにおいて、延長部１２１５は、導電性研磨部１２１０の平面に平行に、またはこれから横方向に延び、かつ研磨サポート部１２２０の直径よりも長く延びるように形成されてもよい。穴および溝のパターンは図６に示されているとおりである。
【０１６４】
[0195]図１２Ｂは、ワイヤなどの導電性経路を介して電源（図示せず）に結合されたコネクタ１２２５の一実施形態の断面概略図である。コネクタは、スクリューなどの導電性ファスナーによって導電性経路１２３２に接続され、かつ延長部１２１５の導電性研磨部１２１０に電気的に結合された電気カップリング１２３４を備える。ボルト１２３８が、その間に導電性研磨部１２１０を固定する導電性ファスナー１２３０に結合されてもよい。ワッシャなどのスペーサ１２３６が、導電性研磨部１２１０とファスナー１２３０およびボルト１２３８との間に配置されてもよい。スペーサ１２３６は導電性材料を備えてもよい。ファスナー１２３０、電気カップリング１２３４、スペーサ１２３６およびボルト１２３８は導電性材料、例えば金、プラチナ、チタン、アルミニウムまたは銅から作られてもよい。銅などの、電解液と反応する材料が使用されると、材料は、プラチナなどの、電解液との反応に不活性な材料でカバーされてもよい。図示されていないが、導電性ファスナーの代替実施形態は、導電性クランプ、導電性接着テープまたは導電性接着剤を含んでもよい。
【０１６５】
[0196]図１２Ｃは、図２に示されたようなプラテンまたはディスク２０６の上部表面などのサポート１２０６を介して電源（図示せず）に結合されたコネクタ１２２５の一実施形態の断面概略図である。コネクタ１２２５は、延長部１２１５の導電性研磨部１２１０を貫通してサポート１２６０と結合するのに十分な長さを有するスクリューやボルトなどのファスナー１２４０を備える。スペーサ１２４２が導電性研磨部１２１０とファスナー１２４０の間に配置されてもよい。
【０１６６】
[0197]サポートは概してファスナー１２４０を受け取るように適合される。アパーチャ１２４６が、図１２Ｃに示されたようなファスナーを受け取るようにサポート１２６０の表面に形成されてもよい。あるいは、電気カップリングが、サポート１２６０と結合されたファスナーによって、ファスナー１２４０と導電性研磨部１２１０との間に配置されてもよい。サポート１２６０は、導電性研磨部１２１０との電気接続を提供するために、ワイヤなどの導電性経路１２３２によって電源や、研磨プラテンやチャンバの外側の電源や、研磨プラテンやチャンバに一体化された電源に接続されてもよい。導電性パス１２３２はサポート１２６０と一体化されてもよく、または図１２Ｂに示されるようにサポート１２６０から延びてもよい。
【０１６７】
[0198]更なる実施形態において、ファスナー１２４０は、図１２Ｄに示されるように導電性研磨部１２１５を通って延び、かつボルト１２４８によって固定されたサポート１２６０の一体型延長部であってもよい。
【０１６８】
[0199]図１２Ｅおよび１２Ｆは、研磨部１２８０と機器サポート部１２９０の間に配置された電力カップリング１２８５を有する研磨機器１２７０に電力を提供する別の実施形態の側面概略図および分解斜視図である。研磨部１２８０は本明細書に説明されたような導電性研磨材料か作られてもよく、または本明細書に説明されたような複数の導電性要素１２７５を含んでもよい。導電性要素１２７５は図１２Ｆに示されるように相互に物理的に分離されてもよい。研磨表面に形成された導電性要素１２７５は、例えば要素の導電性ベースによって電力カップリング１２８５に電気的に接触するように適合される。
【０１６９】
[0200]電力カップリング１２８５は、ワイヤ配線要素１２７５、複数の平行ワイヤ配線要素１２７５、複数のワイヤ独立配線要素１２７５、または１つ以上の電源に要素１２７５を接続するワイヤメッシュ配線要素を備えてもよい。独立のワイヤおよび要素に結合された独立の電源は印加された電力を変更していることもあり、配線ワイヤおよび要素は要素に均一の電力を提供することができる。電力カップリングは研磨機器の直径または幅の一部または全部をカバーしてもよい。図１２Ｆの電力カップリング１２８５は、要素１２７５を接続するワイヤメッシュ配線要素の一例である。電力カップリング１２８５は、ワイヤなどの導電性経路１２８７によって電源に、研磨プラテンまたはチャンバの外側の電源に、または研磨プラテンまたはチャンバに一体化された電源に接続されてもよい。
【０１７０】
研磨表面の研削要素
[0201]図１３Ａ〜Ｂは、導電性機器１４００の別の実施形態の上面および断面図である。導電性要素１４００は、導電性機器１４００の導電部１４０４の研磨表面１４０２から延びる研削部材を含む。研削部材は上記の図３を参照して説明されるような研削粒子であってもよく、または図１４Ａ〜Ｂに示されるような別個の研削要素１４０６であってもよい。
【０１７１】
[0202]一実施形態において、研削要素１４０６は、導電性機器１４００の研磨表面１４０２に形成されたそれぞれのスロット１４０８に受け入れられたバーである。研削要素１４０６は概して研磨表面１４０２から延びており、また研磨中の基板の金属表面のパッシベーション層を除去するように構成されており、これによって電解液および電気化学的動作に下地金属を暴露させ、処理中の研磨速度を高めることができる。研削要素１４０６は、金属表面に形成されたパッシベーション層を破壊するほど強いセラミック、無機、有機またはポリマー材料から形成されてもよい。一例は、導電性機器１４００に配置されたポリウレタンパッドなどの従来の研磨パッドから作られたバーやストリップである。図１３Ａ〜Ｂに描かれた実施形態において、研削要素１４０６は少なくとも約３０ショアＤの硬度を有してもよく、または研磨中の材料のパッシベーション層を研削するほど硬くてもよい。一実施形態において、研削要素１４０６は銅よりも硬い。ポリマー粒子は、周囲の導電部１４０４に対する研削要素１４０６の損耗速度を調整するために固体またはスポンジ状であってもよい。
【０１７２】
[0203]研削要素１４０６は研磨表面１４０２上の種々の幾何学的またはランダムな構成で構成されてもよい。一実施形態において、研削要素１４０６は研磨表面１４０２に放射状に配向されているが、研削要素１４０６の、スパイラル、グリッド、平行および同心配向などの他の配向がとりわけ意図されている。
【０１７３】
[0204]一実施形態において、弾力性部材１４１０が、研磨要素１４０６と導電部１４０４との間のそれぞれのスロット１４０８に配置されてもよい。弾力性部材１４１０によって研削要素１４０６は導電部１４０４に対して移動して、研磨中にパッシベーション層をより均一に除去するために、基板に対する柔らかさを高めることができる。更に、弾力性部材１４１０の柔らかさは、導電部１４０４の研削要素１４０６と研磨表面１４０２によって基板に印加された相対的圧力を調整するように選択されてもよく、それによって、研磨中の金属層が電位の引っかきの発生を最小化するために研削要素１４０６に最小限暴露されるように、パッシベーション層の形成速度に対する、パッシベーション層の除去速度のバランスをとることができる。
【０１７４】
研磨表面から延びる導電性ボール
[0205]図１４Ａ〜Ｂは、導電性機器１５００の代替実施形態の上面および断面図である。導電性機器１５００は、導電性機器１５００の上部１５０４の研磨表面１５０２から延びる導電性ローラー１５０６を含む。ローラー１５０６は研磨中に基板によって研磨表面１５０２の同一平面まで付勢されることが可能である。導電性機器１５００に埋め込まれた導電性ローラーは処理中のバルク研磨基板の早い除去速度のために、高電圧で外部電源（図示せず）に結合される。
【０１７５】
[0206]導電性ローラー１５０６は上部１５０４に対して固定されてもよく、または自由に転がってもよい。導電性ローラー１５０６はボール、シリンダー、ピン、楕円形状、または処理中に基板を引っかかないように構成された他の形状であってもよい。
【０１７６】
[0207]図１４Ｂに描かれた実施形態において、導電性ローラー１５０６は１つ以上の導電性キャリア１５２０に配置された複数のボールである。各導電性キャリア１５２０は導電性機器１５００の研磨表面１５０２に形成されたスロット１５０８に配置される。導電性ローラー１５０６は概して研磨表面１５０２から延びており、また研磨中の基板の金属表面との電気接触を提供するように構成される。導電性ローラー１５０６は任意の導電性材料から形成されてもよく、または導電性カバリング１５２４によって少なくとも部分的に被覆されたコア１５２２から形成されてもよい。図１４Ｂに描かれた実施形態において、導電性ローラー１５０６は軟質導電性材料１５２４によって少なくとも部分的にカバーされたポリマーコア１５２２を有する。一例は、ＴＯＲＬＯＮ（商標）と金層間のシード層として銅を使用する導電性金層で被覆されたＴＯＲＬＯＮ（商標）ポリマーコアである。
【０１７７】
[0208]一実施形態において、ポリマーコア１５２２は、ローラー１５０６が研磨中に基板と接触している場合に変形されるポリウレタンなどの弾力性材料から選択されてもよい。ローラー１５０６が変形すると、ローラー１５０６と基板間の接触面積が増加することによって、基板に配置されたローラー１５０６と導電層間の電流の流れを改良し、ひいては研磨結果を改良する。
【０１７８】
[0209]導電性ローラー１５０６は研磨表面１５０２上の種々の幾何学的またはランダムな構成で配置されてもよい。一実施形態において、導電性ローラー１５０６は研磨表面１５０２に放射状に配向されているが、導電性ローラー１５０６の、スパイラル、グリッド、平行および同心配向などの他の配向がとりわけ意図されている。
【０１７９】
[0210]図１４Ｂに描かれた実施形態において、弾力性部材１５１０が、導電性キャリア１５２０と導電部１５０４間のそれぞれのスロット１５０８に配置されてもよい。弾力性部材１５１０によって導電性ローラー１５０６（およびキャリア１５２０）は導電部１５４０に対して移動することができ、それによって研磨中のより均一な電気接触のために基板に対する柔らかさを高めることができる。ウィンドウ（図示せず）もまた、プロセス制御を容易にするために、図７Ｆを参照して説明されたように導電性機器１５００に形成されてもよい。
【０１８０】
介在パッドを具備する導電性機器
[0211]図１５は、導電性機器１６００の別の実施形態の断面図である。導電性機器１６００は概して、研磨中基板に接触するように適合された導電部１６０２と、機器サポート部１６０４と、導電部１６０２と機器サポート部１６０４に挟持された介在パッド１６０６とを含む。導電部１６０２と機器サポート部１６０４は、本明細書に説明された実施形態やその等化物に類似して構成されてもよい。接着剤層１６０８が、介在パッド１６０６を機器サポート部１６０４と導電部１６０２に結合するために介在パッド１６０６の各側面に提供されてもよい。導電部１６０２、機器サポート部１６０４および介在パッド１６０６は代替方法によって結合されることによって、導電性機器１６００のコンポーネントをその耐用年数後に単一のユニットとして簡単に交換可能にし、導電性機器１６００の交換、在庫および注文管理を簡略化することができる。
【０１８１】
[0212]場合により、サポート部１６０４は電極２０４に結合されてもよく、また単一のユニットとして導電性機器１６００と交換可能であってもよい。電極２０４を、場合により含む導電性機器１６００はまた、図７を参照して描かれかつ説明されたように形成されたウィンドウを含んでもよい。
【０１８２】
[0213]介在パッド１６０６は概して機器サポート部１６０４よりも硬く、また導電部１６０２と同程度か、それ以上に硬い。本発明は、介在パッド１６０６が導電部１６０２よりも柔らかくてもよいことを意図している。介在パッド１６０６の硬さは導電性機器１６００に剛性を提供するように選択され、これは研磨された基板のより優れたグローバルな平坦さをもたらす導電性機器１６００の緩衝（ｄａｍｐｅｎｉｎｇ）特徴を改良しつつ、導電部１６０２と機器サポート部１６０４双方の機械的寿命を延ばす。一実施形態において、介在パッド１６０６は約８０ショアＤ以下の硬度を有しており、また機器サポート部１６０４は約８０ショアＡ以下の硬度を有しているのに対して、導電部１６０２は約１００以下の硬度を有している。別の実施形態において、介在パッド１６０６は約３５ｍｉｌｓ以下の厚さを有しているのに対して、機器サポート部１６０４は約１００ｍｉｌｓ以下の厚さを有している。
【０１８３】
[0214]介在パッド１６０６は、導電性機器１６００（つまり、導電部１６０２、介在パッド１６０６および機器サポート部１６０４のスタック）を備える積層を介して確立される電気経路を可能にする誘電体材料から製作されてもよい。電気経路は、導電性機器１６００が電解液などの導電性液体によって浸されたりまたはカバーされたりするのに伴って確立されてもよい。導電性機器１６００を介する電気経路の確立を容易にするために、介在パッド１６０６は。電解液がそこを流れるように少なくとも透過性であるか、穴があけられてもよい。
【０１８４】
[0215]一実施形態において、介在パッド１６０６は、電解液および電気化学的プロセスと両立可能な誘電体材料から製作される。適切な材料は、とりわけポリウレタン、ポリエステル、マイラーシート、エポキシおよびポリカーボネートなどのポリマーを含む。
【０１８５】
[0216]場合により、導電性裏地１６１０が介在パッド１６０６と導電部１６０２間に配置されてもよい。導電性裏地１６１０は概して導電部１６０２にわたる電位を等しくすることによって、研磨の均一性を高めることができる。導電部１６０２の研磨表面にわたって等しい電位を有することは、特に導電性材料がもはや連続膜ではない残渣材料（つまり膜残渣の別個のアイランド）である場合に、導電部１６０２と研磨中の導電性材料間の良好な電気接触を保証する。更に、導電性裏地１６１０は、機械的強度を導電部１６０２に提供することによって、導電性機器１６００の耐用年数を長くする。導電性裏地１６１０の利用は、導電部を介する抵抗が約５００ｍ−Ωよりも大きく、かつ導電部１６０２の機械的完全性を高める実施形態において利点がある。導電性裏地１６１０はまた、導電性均一性を高め、また導電部１６０２の電気抵抗を低下させるために利用されてもよい。導電性裏地１６１０は、金属箔、金属スクリーン、金属被覆織込みまたは不織ファブリック、とりわけ研磨プロセスと両立可能な適切な導電性材料から製作されてもよい。一実施形態において、導電性裏地１６１０は導電部１６０２に圧縮成形される。裏地１６１０は、導電部１６０４と介在パッド１６０６間の電解液の流れを妨げないように構成される。導電部１６０２は、圧縮成形、積層、射出成形および他の適切な方法によって導電性裏地１６１０に搭載されてもよい。
【０１８６】
[0217]図１６は、導電性機器１７００の別の実施形態の断面図である。導電性機器１７００は概して、研磨中に基板に接触するように適合された導電部１６０２と、導電性裏地１６１０と、機器サポート部１６０４と、導電部１６０２および機器サポート部１６０４に挟持された介在パッド１７０６とを含み、上記の導電性機器１６００と類似の構成を有している。
【０１８７】
[0218]図１６に描かれた実施形態において、介在パッド１７０６は複数のセル１７０８を有する材料から製作される。セル１７０８は概して空気や他の液体で充填され、処理を高める弾力性および柔らかさを提供する。セルは、０．１ミクロンメーターから数ミリメータ、例えば１ミクロンメーター〜１ミリメーターに及ぶサイズで開閉される。本発明は介在パッド１７０６に適用可能な他のサイズを意図している。介在パッド１７０６は、電解液がそこを流れるように、少なくとも透過性であるか、穴があけられてもよい。
【０１８８】
[0219]介在パッド１７０６は、電解液および電気化学的プロセスと両立可能な誘電体材料から製作されてもよい。適切な材料はフォームポリウレタンおよびマイラーシートを含むが、これらに制限されない。介在パッド１７０６は概して機器サポート部つまりサブパッド１６０４よりも圧縮性がなく、また圧力をかけられるとより大きな局部変形独立性を有する。
【０１８９】
[0220]図１７は、導電性機器１８００の別の実施形態の断面図である。導電性機器１８００は機器サポート部１８０４に結合された導電部１８０２を含む。場合により、導電性機器１８００は、導電部１８０２と機器サポート部１８０４間に配置された介在パッドと導電性裏地（両方とも図示せず）を含んでもよい。
【０１９０】
[0221]導電性機器１８００は概して、導電部１８０２の上部研磨表面１８０８と機器サポート部１８０４の下部搭載表面１８１０との間を電解液や他の処理液体が通過できるように形成された複数のアパーチャ１８０６を含む。アパーチャ１８０６の各々が上部研磨表面１８０８と交差する場所に画成された縁部１８１２は、処理中に基板を引っかくことがある尖った角、反りまたは表面の凹凸を排除するように輪郭を作られる。縁部１８１２の輪郭は、放射状、面取り、先細り、または縁部１８１２を平滑にし、かつ引っかきの最小化を促進する他の構成を含んでもよい。
【０１９１】
[0222]導電部１８０２が少なくとも部分的にポリマーから製作された実施形態において、縁部１８１２の平滑化は、ポリマーが完全に硬化される前にアパーチャ１８０６を形成することによって実現されてもよい。従って、縁部１８１２は、導電部１８０２が、ポリマー硬化サイクルの残りの間収縮するに伴って円形になる。
【０１９２】
[0223]加えて、または代替例において、縁部１８１２は硬化中またはその後に熱または圧力のうちの少なくとも一方を印加することによって丸くされてもよい。一例において、縁部１８１２は、研磨表面１８０８と縁部１８１２のアパーチャ１８０６との間の移行部分を丸くするために磨かれたり、熱または炎処置されたりしてもよい。
【０１９３】
[0224]別の例において、ポリマー導電部１８０２が、金型やダイに対して反発する成形可能な材料から構成されてもよい。ポリマー導電部１８０２の反発性は、ストレスをもたらす表面張力が、材料を金型から引き離すポリマー導電部１８０２に成形されるようにし、それによって硬化時にアパーチャ１８０６の縁部１８１２の丸みをもたらす。
【０１９４】
[0225]アパーチャ１８０６は組み立ての前後に導電性機器１８００を介して形成されてもよい。一実施形態において、アパーチャ１８０６は、導電部１８０２に形成された第１のホールと、機器サポート部１８０４に形成された第２のホール１８１６とを含む。介在パッドを備える実施形態において、第２のホール１８１６はその中に形成される。あるいは、第１のホール１８１４と、第２のホール１８１６の少なくとも一部は導電部１８０２に形成されてもよい。第１のホール１８１４は第２のホール１８１６の直径よりも大きな直径を有している。第１のホール１８１４の下にある第２のホール１８１６のより小さな直径は、第１のホール１８１４の周りの導電部１８０２に横方向サポートを提供し、それによって、研磨中のパッド剪断およびトルクに対する抵抗を改良することができる。従って、下地のより小さなホールと同心に配置された表面１８０８により大きなホールを備えるアパーチャ１８０６は、粒子発生を最小現にしつつ導電部１８０２の変形をより少なくし、これによってパッドのダメージによって被った基板欠陥を最小限にすることができる。
【０１９５】
[0226]導電性機器のアパーチャは、すべての層が合わされる前または後に、雄／雌パンチングなどの機械的方法によってパンチされてもよい。一実施形態において、導電性裏地に圧縮成形された導電部１８０２はまず介在層に搭載されて、導電性裏地によって導電部１８０２と介在層は機械的に穴があけられ、機器サポート部またはサブパッドは機械的に個別に穴があけられ、穴あけの後にこれらは整列される。別の実施形態においては、すべての層が合わされてから穴があけられる。本発明は、任意の穴あけ技術およびシーケンスを意図している。
【０１９６】
[0227]従って、基板の電気化学的研磨に適した導電性機器の種々の実施形態が提供されてきた。導電性機器は、研磨性能を高める均一な電気接触を促進するために、基板表面に量粉柔らかさを提供する。更に、導電性機器は、処理中に引っかきを最小限にし、好都合なことには欠陥発生を削減し、ひいては処理の単価を低下させるように構成される。
【０１９７】
[0228]上記は本発明の種々の実施形態を目的としているが、本発明の他の、更なる実施形態も、その基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、その範囲は以下の請求項によって判断される。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【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】研磨機器の一実施形態の部分的断面図である。
【図４】溝付き研磨機器の一実施形態の上面図である。
【図５】溝付き研磨機器の別の実施形態の上面図である。
【図６】溝付き研磨機器の別の実施形態の上面図である。
【図７Ａ】本明細書に説明された導電性クロスまたはファブリックの上面図である。
【図７Ｂ】導電性クロスまたはファブリックを備える研磨表面を有する研磨機器の部分的断面図である。
【図７Ｃ】導電性クロスまたはファブリックを備える研磨表面を有する研磨機器の部分的断面図である。
【図７Ｄ】金属箔を含む研磨機器の一実施形態の部分的断面図である。
【図７Ｅ】ファブリック材料を備える研磨機器の別の実施形態である。
【図７Ｆ】ウィンドウをその中に形成している研磨機器の別の実施形態である。
【図８Ａ】導電性要素を有する研磨機器の一実施形態の上面概略図である。
【図８Ｂ】導電性要素を有する研磨機器の一実施形態の断面概略図である。
【図８Ｃ】導電性要素を有する研磨機器の一実施形態の上面概略図である。
【図８Ｄ】導電性要素を有する研磨機器の一実施形態の断面概略図である。
【図９Ａ】導電性要素を有する研磨機器の他の実施形態の斜視図である。
【図９Ｂ】導電性要素を有する研磨機器の他の実施形態の斜視図である。
【図１０Ａ】研磨機器の別の実施形態の部分的斜視図である。
【図１０Ｂ】研磨機器の別の実施形態の部分的斜視図である。
【図１０Ｃ】研磨機器の別の実施形態の部分的斜視図である。
【図１０Ｄ】研磨機器の別の実施形態の部分的斜視図である。
【図１０Ｅ】研磨機器の別の実施形態の部分的斜視図である。
【図１１Ａ】本明細書に説明された研磨機器の一実施形態に接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１１Ｂ】本明細書に説明された研磨機器の一実施形態に接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１１Ｃ】本明細書に説明された研磨機器の一実施形態に接触する基板の一実施形態の概略側面図である。
【図１２Ａ】電源に接続された延長部を有する研磨機器の実施形態の上面概略図である。
【図１２Ｂ】電源に接続された延長部を有する研磨機器の実施形態の側面概略図である。
【図１２Ｃ】電源に接続された延長部を有する研磨機器の実施形態の側面概略図である。
【図１２Ｄ】電源に接続された延長部を有する研磨機器の実施形態の側面概略図である。
【図１２Ｅ】研磨機器に電力を提供する別の実施形態の側面概略図である。
【図１２Ｆ】研磨機器に電力を提供する別の実施形態の分解斜視図である。
【図１３Ａ】導電性機器の別の実施形態の上面図である。
【図１３Ｂ】導電性機器の別の実施形態の断面図である。
【図１４Ａ】導電性機器の別の実施形態の上面図である。
【図１４Ｂ】導電性機器の別の実施形態の断面図である。
【図１５】導電性機器の代替実施形態の断面図である。
【図１６】導電性機器の代替実施形態の断面図である。
【図１７】導電性機器の代替実施形態の断面図である。
【図１８】電極の一実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【０１９９】
２０６…ディスク、１６０２…導電部、１６０４…機器サポート部、１６０６…介在パッド、１６０８…接着剤層、１６１０…導電性裏地、１７００…導電性機器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８Ａ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｅ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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