(57)【要約】基板表面を平坦化するための製造物品及び装置が提供される。１つの態様において、基板を研磨するための製造物品であって、基板を研磨するための少なくとも部分的に導電性の表面と、取り付け面とを有する本体を含む研磨物品を備えた製造物品が提供される。研磨物品には、材料を通流するための複数の孔が形成される。別の態様では、基板を研磨するための研磨物品は、研磨表面を有する本体と、そこに配置された導電性素子とを備えている。導電性素子は、研磨表面により画成された平面を越えて延びる接触面を有する。研磨表面には、１つ以上のポケットが形成されている。導電性素子は、研磨ポケットの各々に配置される。
2004531885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨するための製造物品であって、
上記基板を研磨するための少なくとも部分的に導電性の表面と、取り付け面とを有する本体を含む研磨物品を備えた製造物品。
【請求項２】
上記本体は、導電性ポリマー、導電性フィラー材料、導電性材料を備えた複合ポリマー、導電性金属、メタルメッシュ、又はその組合せの少なくとも一部分を有する少なくとも導電性材料で構成される、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
上記導電性の表面は、抵抗率が約１０Ω−ｃｍ以下である、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
上記研磨物品は、従来の研磨材料に配置されたメタルメッシュを備え、該メタルメッシュは、電源に接続されて、上記導電性の研磨表面を経て上記基板の表面へ電気を導通する、請求項２に記載の物品。
【請求項５】
上記研磨物品には、更に、複数の孔が形成されている、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
上記研磨表面に配置された複数の溝を更に備えた、請求項５に記載の物品。
【請求項７】
上記複数の溝の少なくとも一部分は、上記研磨表面に配置された複数の孔の少なくとも一部分と交差する、請求項６に記載の物品。
【請求項８】
上記導電性表面は、導電性物品支持体に配置された導電性研磨物品を備えた、請求項１に記載の物品。
【請求項９】
上記導電性物品支持体は、電源に接続されて、上記導電性研磨表面を経て上記基板表面へ電気を導通する、請求項８に記載の物品。
【請求項１０】
上記製造物品は、材料を流すために配置された複数の孔を備える研磨物品支持体に配置される、請求項５に記載の物品。
【請求項１１】
上記研磨物品における複数の孔は、上記研磨物品支持体の上記複数の孔と整列される、請求項１０に記載の物品。
【請求項１２】
上記研磨物品は、基板を処理するための装置に取り付けられ、該装置は、
深皿と、
上記深皿に配置された浸透性円板であって、上記研磨物品が該浸透性円板に配置され、且つ上記研磨物品の少なくとも一部分が電極を構成するような浸透性円板と、
上記深皿において上記浸透性円板と上記深皿の底部との間に配置された対抗電極と、
処理中に上記基板を保持するための研磨ヘッドと、
を備えた前記装置である、請求項５に記載の物品。
【請求項１３】
基板を研磨するための研磨物品であって、
上記基板を研磨するための研磨表面を有する本体と、
上記研磨表面に埋設された少なくとも１つの導電性素子と、
を備え、上記導電性素子は、上記研磨表面により画成された平面を越えて延びる接触面を有している研磨物品。
【請求項１４】
上記本体は、ポリウレタン、ポリカーボネート、硫化ポリフェニレン、ウレタンで浸出されたフェルトファイバー、充填材入りポリマー、発泡ポリマー、及びその組み合わせのグループから選択された誘電体材料で構成される、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項１５】
上記本体は、複数の孔が貫通して形成される、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項１６】
上記導電性素子と上記本体との間に配置されたバイアス部材を更に備え、該バイアス部材は、上記導電性素子を上記研磨表面に向けて付勢するように適合された、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項１７】
上記バイアス部材は、スプリング、発泡ポリマー、プラスチックチューブ、エラストマー、又はその組合せで構成される、請求項１６に記載の研磨物品。
【請求項１８】
上記バイアス部材は、弾力性があり、上記導電性素子のコンプライアンスのある接触面を、上記研磨表面に配置された基板に電気的に接触するよう付勢する、請求項１６に記載の研磨物品。
【請求項１９】
上記導電性素子は、導電性チューブ、ブラシ、スプリング、ピン、バー、ローラー、ボール、及びその組合せの少なくとも１つのグループから選択される、請求項１６に記載の研磨物品。
【請求項２０】
上記バイアス部材は、スプリング、発泡ポリマー、プラスチックチューブ、エラストマー、及びその組合せのグループから選択され、上記導電性素子は、導電性チューブ、ブラシ、スプリング、ピン、バー、ローラー、ボール、及びその組合せの少なくとも１つのグループから選択され、上記導電性素子のコンプライアンスのある接触面を、上記研磨表面に配置された基板に電気的に接触するよう付勢する、請求項１６に記載の研磨物品。
【請求項２１】
上記研磨物品は、
上記基板を研磨するための研磨表面を有する本体と、
上記研磨表面に埋設された複数の導電性で且つコンプライアンスのある素子であって、上記研磨表面で画成された平面を越えて延びて上記基板により上記研磨表面に向けて押しやられる接触面を有している導電性で且つコンプライアンスのある素子と、
上記導電性で且つコンプライアンスのある素子と、上記本体との間に配置されたバイアス部材と、
を備えた、請求項１５に記載の研磨物品。
【請求項２２】
上記導電性部材は、コンプライアンスがある、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項２３】
上記接触面は、丸み付け、円筒状又は球状であるか、或いはファイバー、ループ、フィンガー、ストランド、又はその組合せで構成される、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項２４】
上記導電性の素子は、更に、
上記本体に形成されたポケットに配置されるキャリアと、
上記キャリアに配置されて、上記研磨表面により画成された平面を越えて延びるコンタクト部材と、
を備えた、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項２５】
上記キャリア及び上記コンタクト部材は、導電性である、請求項２４に記載の研磨物品。
【請求項２６】
上記コンタクト部材は、複数のボール、ピン、ロッド、スプリング又はその組合せで構成される、請求項２４に記載の研磨物品。
【請求項２７】
上記キャリア及び上記コンタクト部材の少なくとも一方は、グラファイトで作られる、請求項２４に記載の研磨物品。
【請求項２８】
上記導電性部材に接続されて、上記導電性部材をバイアス電源に電気的に結合するように適合されたコネクタを更に備えた、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項２９】
基板を研磨するための研磨物品であって、
上記基板を研磨するように適合された研磨表面を有する本体と、
上記研磨表面に埋設された少なくとも１つの導電性素子と、
上記研磨表面に形成された１つ以上のポケットと、
を備え、上記導電性素子は上記ポケットの少なくとも１つに配置される研磨物品。
【請求項３０】
上記導電性素子は、上記研磨表面により画成された平面を越えて延びる接触面を有する、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３１】
上記バイアス部材は、スプリング、発泡ポリマー、プラスチックチューブ、エラストマー又はその組合せであり、上記導電性素子のコンプライアンスのある接触面を、上記研磨表面に配置された基板に電気的に接触するよう付勢する、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３３】
上記導電性素子は、導電性チューブ、ブラシ、スプリング、ピン、バー、ローラー、ボール、又はその組合せの少なくとも１つのグループから選択される、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３４】
上記導電性素子は、更に、上記研磨表面により画成された平面を越えて延びる接触面を有する、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３５】
上記接触面は、丸み付け、円筒状又は球状であるか、或いはファイバー、ループ、フィンガー、ストランド、又はその組合せで構成される、請求項３４に記載の研磨物品。
【請求項３６】
上記導電性素子は、更に、
上記ポケットに配置されたキャリアと、
上記キャリアに配置されたコンタクト部材と、
を備え、上記コンタクト部材の少なくとも一部分は、上記研磨表面により画成された平面を越えて延びる、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３７】
上記キャリア及び上記コンタクト部材は、導電性である、請求項３６に記載の研磨物品。
【請求項３８】
上記コンタクト部材は、複数のボール、ピン、ロッド、スプリング又はその組合せで構成される、請求項３６に記載の研磨物品。
【請求項３９】
上記キャリア及び上記コンタクト部材の少なくとも一方は、グラファイトで作られる、請求項３６に記載の研磨物品。
【請求項４０】
上記導電性部材に結合され、上記本体を貫通するか又はその周りで上記導電性部材をバイアス電源に電気的に結合するように適合されたコネクタを更に備えた、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項４１】
上記研磨物品は、基板を処理するための装置に配置され、該装置は、
深皿と、
上記深皿に配置された浸透性円板であって、上記研磨物品が該浸透性円板に配置される浸透性円板と、
上記深皿において上記浸透性円板と上記深皿の底部との間に配置された対抗電極と、
処理中に上記基板を保持するための研磨ヘッドと、
を備えた前記装置である、請求項１３に記載の研磨物品。
【請求項４２】
上記導電性素子と上記本体との間で上記ポケットに配置されたバイアス部材を更に備えた、請求項２９に記載の研磨物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願のクロスレファレンス】
【０００１】
[0001]本出願は、参考としてここに援用する２００１年４月２４日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６０／２８６，１０７号と、２００１年１０月１日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６０／３２６，２６３号との利益を請求するものである。
【発明の背景】
【０００２】
【発明の分野】
【０００３】
[0002]本発明は、基板の表面を平坦化するための製造物品及び装置に関する。
【関連技術の背景】
【０００４】
[0003]サブクオータミクロンのマルチレベル金属化は、次世代の超大規模集積（ＵＬＳＩ）のための重要な技術の１つである。この技術の中心に位置するマルチレベル相互接続は、コンタクト、ビア、ライン及び他の特徴部を含む高アスペクト比のアパーチャーで形成された相互接続特徴部の平坦化を必要とする。ＵＬＳＩを成功させると共に、回路密度並びに個々の基板及びダイの品質を高めるように努力を続けるためには、これら相互接続特徴部を確実に形成することが非常に重要である。
【０００５】
[0004]集積回路及び他の電子装置を製造する際には、導体、半導体及び誘電体材料の多数の層が基板の表面に付着されたりそこから除去されたりする。導体、半導体及び誘電体材料の薄い層は、多数の付着技術により付着される。近代的な処理における一般的な付着技術は、スパッタリングとしても知られている物理的蒸着（ＰＶＤ）、化学的蒸着（ＣＶＤ）、プラズマエンハンスト化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、及び電気化学的メッキ（ＥＣＰ）を含む。
【０００６】
[0005]材料の層は順次に付着され除去されるので、基板の最上面は、その表面にわたって非平坦状態となり、平坦化を必要とすることになる。表面の平坦化、又は表面の「研磨」とは、基板の表面から材料を除去して一般的に平らな平坦面を形成するプロセスをいう。平坦化は、粗面、凝塊した物質、結晶格子損傷、かき傷、及び汚染層又は材料のような望ましからぬ表面トポロジー及び表面欠陥を除去する上で有用である。又、平坦化は、特徴部を埋めてその後の金属化及び処理レベルのための平らな表面を形成するのに使用された過剰な付着材料を除去することにより、基板上に特徴部を形成する上でも有用である。
【０００７】
[0006]化学的機械的平坦化又は化学的機械的研磨（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、化学的組成、通常、スラリー又は他の流体媒体を使用して、基板から材料を選択的に除去する。従来のＣＭＰ技術では、基板キャリア又は研磨ヘッドがキャリアアッセンブリに取り付けられ、ＣＭＰ装置の研磨パッドと接触配置される。キャリアアッセンブリは、基板の制御可能な圧力を与えて、基板を研磨パッドに付勢する。パッドは、外部駆動力により基板に対して移動される。ＣＭＰ装置は、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で研磨運動即ち擦り運動を行わせて、化学的作用及び／又は機械的作用を生じさせ、その結果、基板の表面から材料を除去する。
【０００８】
[0007]集積回路製造に益々使用されるようになった１つの材料は、電気的特性が望ましいものであることから銅である。しかしながら、銅は、それ自体特殊な製造上の問題をかかえている。例えば、銅は、パターン化及びエッチングが困難であり、ダマシン又はダブルダマシンプロセスのような新たなプロセス及び技術を使用して銅基板特徴部が形成されている。ダマシンプロセスでは、誘電体材料において特徴部が画成され、その後、銅が充填される。銅ダマシンの製造には、誘電率が低く即ち約３未満である誘電体材料が使用される。誘電体層に形成された特徴部の表面には、銅材料を付着する前に、バリア層材料がぴったり付着される。次いで、バリア層及びその周囲フィールドの上に銅材料が付着される。しかしながら、特徴部の銅充填は、通常、基板表面に過剰な銅材料即ち過剰負担を生じさせ、これを除去して、誘電体材料内に銅充填特徴部を形成し、その後の処理のための基板表面を準備しなければならない。
【０００９】
[0008]銅材料を研磨する際に生じる１つの問題は、導電性材料とバリア層との界面が一般に平坦でなく、この非平坦界面により形成された凹凸部に残留銅材料が保持されることである。更に、導電性材料及びバリア材料は、しばしば基板表面から異なる割合で除去され、そのいずれも、過剰な導電性材料が基板表面上に残留物として保持される結果となる。更に、基板表面は、そこに形成される特徴部の密度又はサイズに依存して異なる表面トポロジーを有する。銅材料は、基板表面の異なる表面トポロジーに沿って異なる除去率で除去され、これは、基板表面からの銅材料の有効な除去及び基板表面の最終的平坦さの達成を困難にする。
【００１０】
[0009]基板表面から希望の銅材料を全部除去するための１つの解決策は、基板表面を過剰研磨することである。しかしながら、ある材料を過剰研磨すると、ディッシングと称される凹状部又はくぼみのようなトポロジー欠陥を特徴部に形成したり、或いはエロージョンと称される誘電体材料の過剰な除去を生じさせたりする。ディッシング及びエロージョンによるトポロジー欠陥は、更に、その下に設けられたバリア層材料のような付加的な材料の非均一な除去を招き、基板表面が希望の研磨品質に至らないことになる。
【００１１】
[0010]銅表面の研磨に伴う別の問題は、基板表面に銅のダマシンを形成するために低誘電率（低いｋ）の誘電体材料を使用することから生じる。低いｋの誘電体材料、例えば、炭素ドープの酸化シリコンは、ダウンフォースと称される従来の研磨圧力（即ち約６ｐｓｉ）のもとで変形又は破砕することがあり、これは、基板研磨品質及びデバイスの形成に有害な影響を及ぼす。例えば、基板と研磨パッドとの間の相対的な回転運動は、基板表面に沿って剪断力を誘発して、低ｋの材料を変形させ、その後の研磨に有害な影響を及ぼすトポロジー欠陥を生じさせる。
【００１２】
[0011]欠陥の発生が減少又は最小となる状態で低誘電率の誘電体材料において銅を研磨するための１つの解決策は、電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）技術により銅を研磨することである。このＥＣＭＰ技術は、電気化学的分解により基板表面から導電性材料を除去すると同時に、従来のＣＭＰプロセスに比して減少された機械的磨耗で基板を研磨する。電気化学的分解は、カソードと基板表面との間にバイアスを印加して、基板表面から周囲の電解液へ導電性材料を除去することにより行われる。ＥＣＭＰシステムの一実施形態では、基板キャリアヘッドのような基板支持器具において基板表面に電気的に連通する導電性コンタクトのリングによりバイアスが印加される。しかしながら、このコンタクトリングは、基板表面にわたって非均一な電流分布を示し、非均一な分解を招くことが観察されている。機械的な磨耗は、基板を従来の研磨パッドに接触配置して、それらの間に相対的な移動を与えることにより実行される。しかしながら、従来の研磨パッドは、しばしば電解液の流れを基板の表面に制限する。更に、研磨パッドは、基板表面へのバイアスの印加を妨げる絶縁材料で構成され、基板表面からの非均一な又は可変の材料分解を生じさせることがある。
【００１３】
[0012]その結果、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物品が要望される。
【発明の概要】
【００１４】
[0013]本発明の態様は、一般に、電気化学的付着技術、電気化学的分解技術、研磨技術、及びその組合せを使用して、基板上の層を平坦化するための製造物品及び装置を提供する。１つの態様において、基板を研磨するための製造物品であって、基板を研磨する少なくとも部分的に導電性の表面と、取り付け面とを有する本体を含む研磨物品を備えた製造物品が提供される。研磨物品には、それを貫通する流体の流れを許すために複数の孔が形成されている。
【００１５】
[0014]別の態様において、基板を研磨するための研磨物品であって、基板を研磨する研磨表面を有する本体と、研磨表面に埋設された少なくとも１つの導電性素子とを備え、この導電性素子は、研磨表面により画成された平面を越えて延びる接触面を有している研磨物品が提供される。
【００１６】
[0015]別の態様において、基板を研磨するための研磨物品であって、基板を研磨する研磨表面を有する本体と、研磨表面に埋設された少なくとも１つの導電性素子と、研磨表面に形成された１つ以上のポケットとを備え、上記導電性素子は上記ポケットの少なくとも１つに配置される研磨物品が提供される。
【００１７】
[0015]本発明の上述した態様がいかに達成されるか詳しく理解できるようにするため、上記で簡単に要約した本発明を、添付図面に示された実施形態を参照して詳細に説明する。
【００１８】
[0016]しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すものに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の同等に有効な実施形態も受け入れることに注意されたい。
【００１９】
[0040]理解を容易にするために、添付図面に共通した同一の要素を指示するために可能な限り同一の参照番号を使用する。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００２０】
[0041]ここで使用する語及び句は、特に指示のない限り、当業者によってこの技術における通常の慣例上の意味が与えられたものである。化学的−機械的研磨は、広く解釈すべきで、化学的作用、機械的作用、或いは化学的及び機械的の両作用の組合せにより基板表面を磨耗することを含むが、これに限定されない。電気研磨は、広く解釈すべきもので、アノード分解のような電気化学的作用を適用することにより基板を平坦化することを含むが、これに限定されない。電気化学的機械的研磨は（ＥＣＭＰ）は、広く解釈すべきもので、電気化学的作用、機械的作用、或いは電気化学的及び機械的の両作用の組合せを適用して、基板表面から材料を除去することにより基板を平坦化することを含むが、これに限定されない。電気化学的機械的メッキプロセス（ＥＣＭＰＰ）は、広く解釈すべきもので、基板に材料を電気化学的に付着すると同時に、電気化学的作用、機械的作用、或いは電気化学的及び機械的の両作用の組合せを適用することによりその付着した材料を平坦化することを含むが、これに限定されない。
【００２１】
[0042]アノード分解は、広く解釈すべきもので、基板にアノードバイアスを直接的又は間接的に印加して、基板表面から周囲の電解溶液中へ導電性材料を除去することを含むが、これに限定されない。孔は、広く解釈すべきもので、研磨物品のような物体を部分的又は完全に貫通して形成されたアパーチャー、ホール、開口、チャンネル又は通路を含むが、これに限定されない。
【００２２】
[0043]図１は、電気化学的付着及び化学的機械的研磨に適した少なくとも１つのステーション、例えば、単一プラットホーム又はツールに配置された電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）ステーション１０２及び少なくとも１つの従来の研磨又は緩衝ステーション１０６を有する処理装置１００を示している。本発明から利益が得られる１つの研磨ツールは、カリフォルニア州、サンタクララに所在するアプライド・マテリアルズ・インクから入手できるＭＩＲＲＡ（登録商標）化学的機械的研磨機である。
【００２３】
[0044]この例示的装置１００は、一般に、１つ以上のＥＣＭＰステーション１０２と、１つ以上の研磨ステーション１０６と、移送ステーション１１０と、カルーセル１１２とを支持するベース１０８を備えている。移送ステーション１１０は、一般に、ロードロボット１１６を経て装置１００との間で行われる基板１１４のやり取りを容易にする。ロードロボット１１６は、通常、移送ステーション１１０と工場インターフェイス１２０との間で基板１１４を移送し、工場インターフェイスは、清掃モジュール１２２と、計測装置１０４と、１つ以上の基板保管カセット１１８とを備えている。計測装置１０４の一例は、アリゾナ州、フェニックスに所在するノバ・メジャリング・インスツルメント・インクから入手できるＮｏｖａＳｃａｎ（登録商標）一体的厚み監視システムである。
【００２４】
[0045]或いは又、ロードロボット１１６（又は工場インターフェイス１２０）は、化学蒸着ツール、物理的蒸着ツール、エッチングツール等々の１つ以上の他の処理ツール（図示せず）へ基板を移送してもよい。
【００２５】
[0046]一実施形態では、移送ステーション１１０は、少なくとも、入力緩衝ステーション１２４と、出力緩衝ステーション１２６と、移送ロボット１３２と、ロードカップアッセンブリ１２８とを備えている。ロードロボット１１６は、基板１１４を入力緩衝ステーション１２４へ配置する。移送ロボット１３２は、基板１１４を基板の縁で保持する空気式グリッパーフィンガーを各々有する２つのグリッパーアッセンブリーを備えている。移送ロボット１３２は、基板１１４を入力緩衝ステーション１２４から持ち上げ、グリッパー及び基板１１４を回転して、基板１１４をロードカップアッセンブリ１２８の上に位置させ、次いで、基板１１４をロードカップアッセンブリ１２８へ下ろす。
【００２６】
[0047]カルーセル１１２は、一般に、処理中に１つの基板１１４を各々保持する複数の研磨ヘッド１３０を支持する。カルーセル１１２は、移送ステーション１１０と、１つ以上のＥＣＭＰステーション１０２と、１つ以上の研磨ステーション１０６との間で研磨ヘッド１３０を移送する。本発明から利益が得られる１つのカルーセル１１２は、本願の請求項及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用するトレス氏等の１９９８年９月８日付の米国特許第５，８０４，５０７号に一般的に開示されている。
【００２７】
[0048]一般に、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、通常、複数のアーム１３８を備えている。各アーム１３８は、一般に、研磨ヘッド１３０の１つを支持する。図１に示すアーム１３８の１つは、移送ステーション１１０が見えるようにするために図示されていない。カルーセル１１２は、研磨ヘッド１３０をユーザにより定義されたシーケンスでステーション１０２、１０６と移送ステーション１１０との間で移動できるようにインデックスすることができる。
【００２８】
[0049]一般に、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に配置される間に基板１１４を保持する。装置１００におけるＥＣＭＰステーション１０６及び研磨ステーション１０２の構成は、基板１１４が同じ研磨ヘッド１３０に保持されている間にそれをステーション間で移動することにより基板１１４を順次にメッキ又は研磨できるというものである。本発明に使用される１つの研磨ヘッドは、カリフォルニア州、サンタクララに所在するアプライド・マテリアルズ・インクにより製造されたＴＩＴＡＮ  ＨＥＡＤ（登録商標）基板キャリアである。
【００２９】
[0050]ここに説明する研磨装置１００に使用できる研磨ヘッド１３０の実施形態は、本書の請求項及び開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用するシェンドン氏等の２０００年２月２５日付の米国特許第６，０２４，６３０号に説明されている。
【００３０】
[0051]研磨装置１００及びそこで実行されるプロセスの制御を容易にするために、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４２と、メモリ１４４と、サポート回路１４６とを含むコントローラ１４０が研磨装置１００に接続される。ＣＰＵ１４２は、種々の駆動力及び圧力を制御するために工業用設定に使用できる任意の形式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又は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）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、或いは他の何らかの形式のローカル又はリモートのデジタル記憶装置のような容易に入手できるメモリの１つ以上でよい。サポート回路１４６は、従来のやり方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、サブシステム等を含む。
【００３１】
[0052]図２は、ＥＣＭＰステーション１０２の上に支持される研磨ヘッド１３０の断面図である。ＥＣＭＰステーション１０２は、一般に、深皿２０２と、電極２０４と、研磨物品２０５と、円板２０６と、カバー２０８とを備えている。一実施形態では、深皿２０２は、研磨装置１００のベース１０８に結合される。深皿２０２は、一般に、電解液２２０のような導電性液体を閉じ込めることのできる容器即ち電解液セルを画成する。基板１１４を処理するのに使用される電解液２２０は、基板１１４に電気化学的に付着し又はそこから電気化学的に除去することのできる銅、アルミニウム、タングステン、金、銀又は他の材料のような金属を含む。
【００３２】
[0053]深皿２０２は、電気メッキ及び電気研磨の化学作用に適合するフルオロポリマー、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ＰＦＡ、ＰＥ、ＰＥＳ又は他の材料のようなプラスチックで作られた椀状部材でよい。深皿２０２は、アパーチャー２１６及びドレイン２１４を含む底部２１０を有する。アパーチャー２１６は、一般に、底部２１０の中心に配置され、シャフト２１２を通すことができる。アパーチャー２１６とシャフト２１２との間にはシール２１８が配置され、深皿２０２に入れられた流体がアパーチャー２１６を経て流れるのを防止しながらシャフト２１２を回転することができる。
【００３３】
[0054]深皿２０２には、通常、電極２０４、円板２０６及び研磨物品２０５が配置される。研磨パッドのような研磨物品２０５は、深皿２０２において円板２０６上に配置され支持される。
【００３４】
[0055]電極２０４は、基板１１４及び／又は基板表面に接触する研磨物品２０５に対する対抗電極である。研磨物品２０５は、少なくとも部分的に導電性であり、電気化学的付着及び化学的機械的研磨又は電気化学的分解を含む電気化学的機械的メッキプロセス（ＥＣＭＰＰ）のような電気化学的プロセス中に基体と組み合わされて電極として働く。電極２０４は、電極２０４と研磨物品４０５との間に正のバイアス（アノード）が印加されるか負のバイアス（カソード）が印加されるかに基づいてアノード又はカソードとなる。
【００３５】
[0056]例えば、基板表面に電解液から材料を付着するときには、電極２０４がアノードとして働き、基板表面及び／又は研磨物品２０５がカソードとして働く。バイアス印加による分解のように基板表面から材料を除去するときには、電極２０４がカソードとして働き、基板表面及び／又は研磨物品２０５が分解プロセスのためのアノードとして働く。
【００３６】
[0057]電極２０４は、一般に、円板２０６と、電解液２２０に浸漬される深皿２０２の底部２１０との間に配置される。電極２０４は、プレート状部材、多数の貫通アパーチャーが形成されたプレート、或いは浸透性メンブレン又は容器に配置された複数の電極片でよい。浸透性メンブレン（図示せず）は、円板２０６と電極２０４との間又は電極２０４と研磨物品２０５との間に配置されて、水素気泡のような気泡を濾過し、ウェハ表面を形成し、欠陥の発生を減少し、それらの間の電流又は電力を安定化し又はより均一に印加する。
【００３７】
[0058]電極２０４は、銅、アルミニウム、金、銀、タングステンのような付着又は除去されるべき材料、及び基板１１４に電気化学的に付着できる他の材料で構成される。アノード分解のような電気化学的除去プロセスの場合に、電極２０４は、付着材料以外の材料、例えば、銅の分解の場合には白金の非消耗性電極を含む。非消耗性電極は、電気化学的付着及び除去の両方を結合する平坦化プロセスに使用される。
【００３８】
[0059]以下、電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）プロセスのための研磨物品について説明するが、本発明は、電気化学的作用を伴う他の製造プロセスに導電性研磨物品を使用することも意図する。電気化学的作用を使用するこのようなプロセスは、例えば、縁接触のような従来のバイアス印加器具を使用せずに、研磨物品２０５を使用して基板表面に均一なバイアスを印加し、導電性材料を付着することを伴う電気化学的付着や、電気化学的付着及び化学的機械的研磨の組合せを含む電気化学的機械的メッキプロセス（ＥＣＭＰＰ）を含む。
【００３９】
[0060]研磨物品２０５は、流体環境及びプロセス仕様に適合し得る材料のパッド、ウェブ又はベルトでよい。図２に示す実施形態では、研磨物品２０５は、円形であって、深皿２０２の上端に配置され、その下面が円板２０６により支持される。研磨物品２０５は、処理中に基板表面に接触するために１つ以上の導電性素子のような導電性材料の少なくとも部分的に導電性の表面を含む。研磨物品２０５は、導電性研磨材料でもよいし、又は従来の研磨材料上に導電性研磨材料を配置した複合体でもよい。例えば、円板２０６と研磨物品２０５との間に配置された「バッキング」材料に導電性材料を配置して、処理中に研磨物品２０５のコンプライアンス及び／又はデュロメーターを調整することもできる。
【００４０】
[0061]深皿２０２、カバー２０８及び円板２０６は、ベース１０８上に可動に配置することができる。深皿２０２、カバー２０８及び円板２０６は、カルーセル１１２がＥＣＭＰステーション１０２と研磨ステーション１０６との間に基板１１４をインデックスするときに、研磨ヘッド１３０の間隙を容易にとるためにベース１０８に向って軸方向に移動することができる。円板２０６は、深皿２０２に配置されて、シャフト２１２に結合される。シャフト２１２は、ベース１０８の下に配置されたモーター２２４に一般的に結合される。モーター２２４は、コントローラ１４０からの信号に応答して、円板２０６を所定速度で回転する。
【００４１】
[0062]円板２０６は、研磨に有害な影響を及ぼさない電解液２２０に適合し得る材料から作られた孔付き物品支持体である。円板２０６は、例えば、フルオロポリマー、ＰＥ、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ＰＦＡ、ＰＥＳ、ＨＤＰＥ、ＵＨＭＷ等のポリマーで製造することができる。円板２０６は、ネジのような固定具、又は他の手段、例えば、エンクロージャーとのスナップ嵌合又は締りばめ、エンクロージャー内の懸架等を使用して、深皿２０２に固定することができる。広い処理窓を与えるように円板２０６を電極２０４から離間して、電極２０４の大きさに対する基板表面への付着材料及び基板表面からの除去材料の敏感さを低減するのが好ましい。
【００４２】
[0063]円板２０６は、一般に、電解液２２０に対し浸透性である。一実施形態では、円板２０６には、複数の孔又はチャンネル２２２が形成される。孔のサイズ及び密度は、円板２０６を経て基板１１４へ電解液２２０を均一に分布させるように選択される。１つの態様において、円板２０６は、直径が約０．０２インチ（０．５ｍｍ）から約０．４インチ（１０ｍｍ）までの孔を含む。孔は、孔密度が研磨物品の約３０％から約８０％までである。約５０％の孔密度は、研磨プロセスへの有害な影響が最小限の電解液の流れを与えることが観察されている。一般に、円板２０６及び研磨物品２０５の孔は、円板２０６及び研磨物品２０５を経て基板表面へ充分な体積流量の電解液を供給するように整列される。研磨物品２０５は、機械的クランプ又は導電性接着剤により円板２０６に配置される。
【００４３】
[0064]電解液２２０は、スカート２５４に配置された複数のアパーチャー２３４により処理領域２３２をオーバーフローすることが防止される。アパーチャー２３４は、一般に、電解液２２０が処理領域２３２を出て深皿２０２の下部へ流れ込むためのカバー２０８を貫通する経路を与える。アパーチャー２３４は、一般に、くぼみ２５８の下面２３６と中央部分２５２との間に配置される。アパーチャー２３４の少なくとも一部分は、通常、処理位置において基板１１４の表面より高いので、電解液２２０は、処理領域２３２を満たし、従って、基板１１４及び研磨物品２０５と接触状態に至る。従って、基板１１４は、カバー２０８と円板２０６との間の相対的間隔の全範囲にわたって電解液２２０と接触状態を維持する。
【００４４】
[0065]深皿２０２に収集された電解液２２０は、一般に、底部２１０に配置されたドレイン２１４を経て流体分配システム２７２へ流れ込む。この流体分配システム２７２は、通常、貯溜器２３３及びポンプ２４２を備えている。流体分配システム２７２へ流れ込む電解液２２０は、貯溜器２３３に収集される。ポンプ２４２は、貯溜器２３３から供給ライン２４４を経てノズル２７０へ電解液２２０を移送し、そこで、電解液２２０は、ＥＣＭＰステーション１０２を経て再循環される。貯溜器２３３とノズル２７０との間にはフィルタ２４０が一般的に配置され、電解液２２０中に存在する粒子及び集塊物質を除去する。
【００４５】
研磨物品の構造
[0066]１つの態様において、研磨物品２０５は、ここで円板２０６に配置されると説明された導電性研磨材料の単一層で構成される。別の態様では、研磨物品２０５は、基板表面上の少なくとも１つの導電性材料を含むか又は基板に接触するための導電性表面を備えた複数の材料層で構成される。
【００４６】
[0067]図３は、研磨物品２０５の断面図であり、基板表面を研磨するための導電性研磨部分３１０と、取り付け部分３２０とを有する多層又は複合層研磨物品を示している。導電性研磨部分３１０は、導電性研磨材料を含むか、或いは導電性研磨材料とここに述べる従来の研磨材料との複合体である。研磨物品２０５の厚みは、約０．１ｍｍから約５ｍｍである。
【００４７】
[0068]取り付け部分３２０は、一般に、導電性研磨部分３１０と同じ材料である。しかしながら、取り付け部分３２０は、他の材料で形成されてもよく、例えば、従来の硬質研磨材料、即ちショアＤ硬度が約８０以上材料のみで形成されてもよく、これは、研磨中に導電性研磨部分３１０の支持体となる。更に、取り付け部分３２０は、研磨物品２０５とキャリアヘッド１３０との間に付与された圧力をある程度吸収するための従来の軟質材料、例えば、ウレタンで浸出された圧縮フェルトファイバーでもよい。この軟質材料は、ショアＤ硬度が約２５から約４０である。
【００４８】
[0069]一般に、導電性研磨部分３１０は、従来の接着剤により取り付け部分３２０に接着される。この接着剤は、プロセスの要件に基づいて導電性であっても誘電体であってもよい。取り付け部分３２０は、接着剤又は機械的なクランプにより円板２０６に固定される。
【００４９】
[0070] 研磨物品２０５の導電性研磨部分３１０及び取り付け部分３２０は、一般に、そこに形成された複数の孔又はチャンネルにより電解液を浸透し得る。複数の孔又はチャンネルは、処理中に電解液を通流させて表面に接触させることができる。研磨物品２０５に形成される孔３５０は、直径が約０．０２インチ（０．５ｍｍ）から約０．４インチ（１０ｍｍ）までのチャンネル又はアパーチャーを研磨物品に含む。図３には示されていないが、これらの孔は、直径が研磨物品２０５の厚みにほぼ等しいか、又はアスペクト比が研磨物品２０５の厚みとそこに配置された孔の直径との間で約１：１である。
【００５０】
[0071]研磨物品は、研磨物品の表面にわたって充分な体積流量の電解液を供給するように孔密度が研磨物品の約３０％から約８０％である。一実施形態では、約５０％の孔密度は、基板表面からの均一なアノード分解を容易にするに充分な電解液の流れを与える。孔密度とは、研磨物品２０５に孔が形成されるときに孔が占有する研磨物品の面積又は体積、即ち研磨物品の表面又は本体における孔の総数及び直径又はサイズとして、ここでは広く説明する。
【００５１】
[0072]孔のサイズ及び密度は、研磨物品２０５を経て基板表面へ電解液を均一に分布させるように選択される。一般に、導電性研磨部分３１０及び取り付け部分３２０の両方における孔サイズ、孔密度及び孔編成は、導電性研磨部分３１０及び取り付け部分３２０を経て基板表面へ充分な質量流量の電解液を供給するよう構成され且つ互いに整列される。
【００５２】
[0073]図４を参照すれば、１つの態様において、研磨物品２０５は、基板表面を研磨するための導電性研磨表面物品４１０と、導電性物品支持層４２０と、堅牢な支持層４３０とを備えている。一般に、導電性研磨表面物品４１０は、導電性物品支持層４２０上に配置され、導電性接着剤により導電性物品支持層４２０に接着される。導電性物品支持層４２０は、研磨材料及び研磨プロセスに使用される従来の接着剤により堅牢な支持層４３０に固定される。この堅牢な支持層４３０は、円板２０６のような物品支持構造体に配置されるべき取り付け部分４４０を含むか、又は円板２０６それ自体であってもよい。研磨物品２０５は、接着剤又は機械的なクランプ（図示せず）により円板２０６に固定される。研磨物品２０５の厚みは、約０．１ｍｍから約５ｍｍの厚みである。
【００５３】
[0074] 導電性研磨表面物品４１０は、導電性研磨材料を含むか、又はここに述べるように従来の研磨材料に配置された導電性研磨材料の複合体を含む。導電性研磨表面物品４１０は、一般に、表面粗面度が約１ミクロン以下である。導電性研磨表面物品４１０は、一般に、ポリマー材料に対しショアＤ硬度スケールで約５０以上の硬度を有する。
【００５４】
[0075]導電性物品支持層４２０は、研磨に有害な影響を及ぼさない周囲電解液に適合し得る導電性材料で形成される。導電性物品支持層４２０は、研磨物品にわたって電気的導通を与えるために白金のような導電性貴金属や導電性ポリマーを含む材料で作ることができる。導電性物品支持層４２０に適した材料は、研磨プロセスにおいて不活性で且つＥＣＭＰ中に消耗又は損傷に耐える材料である。
【００５５】
[0076]しかしながら、本発明は、周囲電解液と反応する材料、例えば、銅を、それが周囲電解液から分離されれば、導電性物品支持層４２０に使用することも意図する。例えば、導電性物品支持層４２０は、この導電性物品支持層４２０の材料と周囲電解液との間の反応の有害な影響を最小にするために導電性研磨材料でぴったりカバーすることができる。
【００５６】
[0077]導電性物品支持層４２０は、一般に、導電性研磨表面物品４１０より優れた導電率、即ち低い抵抗率を有する。例えば、導電性物品支持層は、０℃において抵抗率が９．８１μΩ−ｃｍの白金で構成され、これは、１．０Ω−ｃｍ以下の抵抗率を示す炭素ファイバー又は炭素ナノチューブより抵抗率が低い。導電性物品支持層４２０は、研磨中に均一なバイアス又は電流を与えて、物品の表面、例えば、物品の半径に沿った導通抵抗を最小にし、基板表面にわたって均一なアノード分解を行うのに使用される。
【００５７】
[0078]導電性物品支持層４２０は、電源（図示せず）に接続される。導電性物品支持層４２０は、導電性研磨物品２０５の電流搬送能力、即ちアノード分解のためのアノードバイアスを与える。導電性物品支持層４２０には、導電性物品支持層４２０の周りに配置された１つ以上の導電性コンタクトにより電源が接続される。基板表面の一部分にわたって可変バイアス又は電流の発生を許すために、１つ以上のコンタクトにより１つ以上の電源を導電性物品支持層４２０に接続することができる。
【００５８】
[0079]堅牢な支持層４３０は、一般に、研磨物品を保持するのに使用される堅牢な支持材料で構成される。堅牢な支持層４３０は、ポリマー材料、例えば、円板２０６に使用されるフルオロポリマー、ＰＥ、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ＰＦＡ、ＰＥＳ、ＨＤＰＥ、ＵＨＭＷ等を含む。更に、堅牢な支持層４３０は、従来の硬質研磨材料、例えば、アリゾナ州、フェニックスのロデル・インクから入手できるＩＣ−１０００研磨パッドを含むポリウレタン又はポリウレタン複合物のようなＩＣシリーズ研磨物品に見られる材料を含む。一般に、堅牢な支持層４３０に対して従来の硬質材料を使用するときには、その従来の硬質材料は、硬度が導電性研磨表面物品４１０より低い。
【００５９】
[0080]或いは又、軟質研磨材料のような圧縮性材料の層を、堅牢な支持層４３０に代わって配置してもよいし、又は導電性物品支持層４２０と堅牢な支持層４３０との間に配置してもよい。この圧縮性材料は、ショアＤ硬度が約２５から約４０までのウレタンで浸出された圧縮フェルトファイバーのような従来の軟質材料を含む。
【００６０】
[0081]研磨物品２０５の導電性研磨表面物品４１０、導電性物品支持層４２０及び堅牢な支持層４３０は、一般に、そこに形成された複数の孔又はチャンネルにより電解液を浸透し得る。孔４０５は、直径が約０．０２インチ（０．５ｍｍ）から約０．４インチ（１０ｍｍ）までのチャンネル又はアパーチャーを研磨物品に含み、孔密度は、研磨物品２０５の約３０％から約８０％である。研磨物品２０５では、約５０％の孔密度が使用される。図４には示さないが、これらの孔４０５は、直径が研磨物品２０５の厚みにほぼ等しいか、又はアスペクト比が研磨物品２０５の厚みとそこに配置された孔の直径との間で約１：１である。
【００６１】
[0082]一般に、導電性研磨表面物品４１０、導電性物品支持層４２０及び堅牢な支持層４３０の孔サイズ、編成及び密度は、堅牢な支持層４３０、導電性物品支持層４２０及び導電性研磨表面物品４１０を経て基板表面へ充分な体積流量の電解液を供給するように構成及び整列される。
【００６２】
[0083]一実施形態において、堅牢な支持体４３０は、円板２０６に取り付けるために表面を含む。円板２０６には、孔が形成される。堅牢な支持体４３０は、研磨材料を支持構造体に固定するために機械的クランプ又は従来の接着剤により円板２０６に固定される。一般に、円板２０６の孔は、研磨物品２０５及び円板２０６を経て基板表面へ充分な体積流量の電解液を供給するように構成され、堅牢な支持体４３０、導電性物品支持層４２０及び導電性研磨表面物品４１０と整列される。
【００６３】
[0084]図５Ａは、円板２０６に配置される研磨物品２０５の別の実施形態の側面図である。この実施形態の研磨物品２０５は、支持層５３０に配置された物品支持層５２０に配置された導電性研磨表面物品５１０を含む丸い研磨パッドを備えている。導電性研磨表面物品５１０は、炭素ファイバー及びポリウレタンを含み、物品支持層５２０は、白金膜を含み、更に、支持体５３０は、通常、ウレタンで浸出された圧縮フェルトファイバーを含むここに述べる軟質材料のような圧縮性材料を含む。圧縮性の低い材料、例えば、ポリウレタンのようなここに述べる硬質材料が支持層５３０として使用される。ＥＣＭＰ中に基板表面に電解液を更に接触させることができるように、研磨物品２０５の導電性研磨表面物品５１０、導電性物品支持層５２０及び堅牢な支持体５３０には、グループ５５０が形成されると共に、円板２０６には、孔５０５が形成される。
【００６４】
[0085]図５Ｂは、円板２０６に配置された研磨物品２０５の、別の実施形態の側面図である。この実施形態では、導電性物品支持層５２０が、導電性研磨表面物品５１０の順応層により周囲電解液５６０から分離される。導電性研磨表面物品５１０は、約１ｍｍの厚みで設けられ、露出した導電性物品支持層５２０全体をカバーする。導電性物品支持層５２０は、周囲の電解液には露出されないので、導電層５２０は、抵抗率が０℃で１．６μΩ−ｃｍであってＥＣＭＰ処理に露出された場合に消耗する銅のような材料を含む。
【００６５】
[0086]図５Ａ及び５Ｂには示されていないが、孔５０５は、直径が研磨物品２０５の厚みにほぼ等しいか、又はアスペクト比が研磨物品２０５の厚みとそこに配置された孔の直径との間で約１：１である。
【００６６】
[0087]図６は、円板２０６に配置された研磨物品２０５の、別の実施形態の側面図である。研磨物品２０５には、研磨物品２０５への導通を与えるために導電性金属のメタルメッシュ６１０が配置される。一実施形態では、メタルメッシュを使用する研磨物品２０５は、一般に、第１の従来の研磨材料に配置されたメタルメッシュ６１０と、柔軟な研磨材料６２０と、第２の従来の研磨材料の堅牢な支持体６３０とを含む研磨材料の積層体を備えている。第１の従来の研磨材料に配置されたメタルメッシュ６１０は、研磨物品２０５の導電性研磨部分を含み、柔軟な研磨材料６２０及び堅牢な支持体６３０は、研磨物品２０５の取り付け部分を構成する。
【００６７】
[0088]メタルメッシュの量、厚み、材料及び構成と、従来の研磨材料の厚みは、外部電源と研磨物品表面との間の抵抗が最小の状態で基板表面へバイアス又は電流を与えるように設計される。例えば、メタルメッシュは、従来の研磨材料中に形成された「Ｘ−Ｙ」格子（方形パターン）、又は三角形パターン、対角ワイヤが貫通する「Ｘ−Ｙ」格子を形成する編み合せ型ワイヤでよい。
【００６８】
[0089]メタルメッシュは、周囲の電解液に対して化学的に不活性なここに述べる白金のような導電性材料を含む。更に、従来の又は導電性の研磨材料によるメタルメッシュの適合範囲は、抵抗率が０℃で１．６μΩ−ｃｍであってＥＣＭＰ処理に露出された場合に消耗する銅のような材料の使用を許す。
【００６９】
[0090]メタルメッシュを伴う導電性研磨物品６１０は、第１の従来の研磨材料にパターンを形成し、次いで、そのパターンにメタルメッシュを電気メッキ又はプレスすることにより製造される。又、導電性研磨物品６１０は、射出成形装置にメタルメッシュを配置し、次いで、射出成形プロセスによりメッシュの周りに従来の研磨材料を成形することにより、従来の研磨材料でぴったりカバーされるように製造することもできる。又、研磨物品２０５にわたって電解液を有効に流すために、研磨物品２０５にはメタルメッシュと共に溝６５０及び孔６０５も形成される。メタルメッシュは、一般に、電源へ接続するための露出したコンタクトと共に、導電性研磨物品６１０に形成される。
【００７０】
[0091]メタルメッシュ６１０と共に使用される従来の研磨材料と、堅牢な支持体６３０の従来の研磨材料は、同じ従来の材料であってもよいし、異なる従来の材料であってもよい。メタルメッシュ６１０と共に使用される従来の研磨材料と、堅牢な支持体６３０の従来の研磨材料は、同じ硬度でもよいし異なる硬度でもよい。例えば、メタルメッシュ６１０と共に使用される第１の従来の研磨材料は、ショアＤ硬度が約５０から約６０であり、一方、堅牢な支持体６３０は、硬度が約８０の第２の従来の研磨材料で形成される。又、導電性ポリマー及び導電性フィラー材料のような導電性材料がメタルメッシュ６１０と共に使用される。
【００７１】
[0092]柔軟な研磨材料６２０は、均一に圧縮し得るプラスチック、発泡材又はゴムを含む。柔軟な研磨材料は、例えば、ウレタンで浸出された圧縮フェルトファイバーである。柔軟な研磨材料６２０として使用するのに適した１つの研磨物品材料は、アリゾナ州、フェニックスのロデル・インクから入手できるポリテックス又はスバＩＶ研磨物品に使用される材料を含む（ポリテックス及びスバＩＶは、ロデル・インクの製品名である）。柔軟な研磨材料は、ショアＤ硬度が約２５から約４０である。
【００７２】
[0093]図５Ａ、図５Ｂ及び図６に戻ると、アノード分解又は電気メッキプロセスに対して基板表面への電解液の流れを促進するために研磨物品２０５には溝が配置される。図５Ａ、図５Ｂ及び図６に示されたグループは、多数の層を貫通する溝であるが、本発明は、基板表面に接触する上層又は研磨表面に溝を形成すると共に、溝のない層に孔を形成して、電解液の貫通流を与えることも意図する。
【００７３】
[0094]電解液の流れを容易にするために使用される溝は、例えば、とりわけ、直線溝、弧状溝、環状同心溝、及び螺旋状溝を含む。物品２０５に形成される溝は、その断面が、方形、円形、半円形、又はこの技術で従来使用された他の形状である。これら溝は、基板表面にわたる電解液の流れを改善するために、研磨表面に配置されたＸ−Ｙパターン、研磨表面に形成された三角形パターン、又はその組合せのようなパターンに構成することができる。適当な溝構成、サイズ、直径及び間隔を使用して、希望の電解液流を形成することができる。研磨物品の１つの態様において、溝は、研磨物品形成された孔に交差するように構成される。
【００７４】
[0095]図７は、溝付き研磨物品の一実施形態の上面図である。研磨物品２０５の丸いパッド７４０は、基板表面への電解液の流れを許すに充分なサイズ及び編成の複数の孔７４６を有して示されている。これらの孔７４６は、互いに約０．２インチから約１．０インチ離間することができる。これらの孔は、直径が約０．０２インチ（０．５ｍｍ）から約０．４インチ（１０ｍｍ）までの丸い孔である。更に、孔の数及び形状は、使用する装置、処理パラメータ、及びＥＣＭＰ組成に基づいて異なってもよい。
【００７５】
[0096]溝７４２は、深皿２０２の大量溶液から基板と研磨物品との間のギャップへの新鮮な電解液の搬送を助成するために研磨物品２０５の研磨面７４８に形成される。溝７４２は、互いに約３０ミルから約３００ミル離間される。一般に、研磨物品に形成される溝７４２は、巾が約５ミルから約３０ミルであるが、研磨のために必要に応じてサイズが変化してもよい。溝パターンは、例えば、約１０ミル巾の溝が互いに約６０ミル離間されたというものである。電解液の搬送は、電解液の流れを改善するように溝に少なくとも部分的に孔を形成することにより促進される。
【００７６】
[0097]溝７４２は、図７に示すような研磨面７４８における実質的に円形の同心溝の溝パターン、図８に示すようなＸ−Ｙパターン、及び図９に示すような三角形パターンを含む種々のパターンを有する。これらのパターンを図示して説明するが、本発明は、処理中に基板表面へ電解液を流し易くすることのできる他のパターンの使用も意図している。
【００７７】
[0098]図８は、研磨パッド８４０の研磨物品８４８にＸ−Ｙパターンで配置された溝８４２を有する研磨パッドの別の実施形態の上面図である。孔８４６は、垂直及び水平に配置された溝の交点に配置されると共に、垂直溝、水平溝上にも配置され、又は溝８４２の外側で研磨物品８４８にも配置される。孔８４６及び溝８４２は、研磨物品の内径８５０内に配置され、研磨パッド８４４の外径８５０には、孔及び溝がない。
【００７８】
[0099]図９は、パターン化された研磨物品９４８の別の実施形態である。この実施形態では、溝９４２は、Ｘ−Ｙパターンで配置され、対角方向に配置された溝９４５が、Ｘ−Ｙパターンの溝９４２に交差される。対角方向の溝９４５は、Ｘ−Ｙ溝９４２から約３０°〜約６０°の角度で配置される。孔９４６は、Ｘ−Ｙ溝９４２の交点、Ｘ−Ｙ溝９４２及び対角方向溝９４５の交点、これら溝９４２及び９４５のいずれかに沿って、或いはこれら溝９４２及び９４５の外側で研磨物品９４８に配置される。孔９４６及び溝９４２は、研磨物品の内径９５０内に配置され、研磨パッド９４４の外径９５０には、孔及び溝がない。
【００７９】
[0100]溝は、基板表面への電解液の供給を与え、電解液は、基板表面に均一に分布され、基板への材料のより均一な分解を許し、ひいては、基板の平坦さ及び均一性を高めると考えられる。更に、交差する溝及び孔を使用すると、電解液を１組の孔に導入して、基板表面の周りに均一に分布させ、次いで、第２組の孔を経て除去できると考えられる。
【００８０】
研磨物品の導電性素子
[0101]本発明の導電性研磨物品２０５は、研磨材料に配置された個別の導電性素子で構成されてもよい。図示されていないが、研磨物品の以下の説明は、図７−図９に示されて上述した孔及び溝パターンを有する研磨物品を、以下に述べる導電性素子を組み込むパターンに対する構成と共に含んでもよい。
【００８１】
[0102]図１０Ａは、導電性素子が配置された研磨物品２０５の一実施形態を示す。研磨物品２０５は、一般に、処理中に基板に接触される研磨表面１００２を有する本体１００６を備えている。研磨表面１００２は、導電性素子１０６５を少なくとも部分的に受け入れるために１つ以上の開口又はポケット１００４が形成されている。導電性素子１０６５は、一般に、研磨表面１００２により画成された平面より上に延びる基板との接触面１００８を有するように配置される。この接触面１００８は、通常、コンプライアンスのある、柔軟な又は圧力で成形可能な表面をもつことにより、基板に接触したときに導電性素子１０６５の電気的接触を最大にするように構成される。研磨中に、バイアス力で接触面１００８が研磨表面１００２と同一平面となる位置に付勢される。
【００８２】
[0103]本体１００６は、一般に、上述したように複数の孔１０１０を形成することにより電解液を浸透し得るようにされる。研磨物品２０５は、アパーチャー密度が研磨物品２０５の表面積の約３０％から約８０％であり、研磨表面１００２にわたって充分な体積流量の電解液を供給することができる。一実施形態では、約５０％のアパーチャー密度で、基板表面から均一なアノード分解を容易に行うに充分な電解液流量が与えられる。
【００８３】
[0104]本体１００６は、一般に、上述した従来の材料のような誘電体材料を含む。本体１００６に形成されたポケット１００４は、一般に、処理中に導電性素子１０６５を保持するように構成され、従って、形状及び向きが異なってもよい。図１０Ａに示す実施形態では、ポケット１００４は、長方形断面の溝であり、研磨表面１００２を横切って配置されて、研磨物品２０５の周辺の２点を結合する。或いは又、ポケット１００４（及びそこに配置された導電性素子１０６５）は、不規則な間隔で、又は半径方向に、又は垂直に配置されてもよく、更に、直線状に、又はカーブして、又は同心的に、又は螺旋曲線で、又は他の向きで配置されてもよい。
【００８４】
[0105]本体１００６に配置される導電性素子１０６５は、一般に、約１０Ω−ｃｍ以下のバルク抵抗率又はバルク表面抵抗率を生じるように設けられる。研磨物品の１つの態様では、研磨物品は、抵抗率が約１Ω−ｃｍ以下である。導電性素子１０６５は、一般に、持続電界のもとで低下せず且つ酸性又は塩基性電解液の劣化に耐える機械的特性を有する。一実施形態では、導電性素子１０６５は、処理中に全接触面１００８と基板との間に電気的接触を維持するに充分なほどコンプライアンスがあり又は柔軟性がある。導電性素子１０６５として充分にコンプライアンスがあり又は柔軟性がある材料は、研磨材料に比してショアＤ硬度スケールで約８０以下の同様の硬度を有するものである。又、ポリマー材料に対してショアＤ硬度スケールで約５０以下の同様の硬度を有する導電性素子１０６５を使用してもよい。
【００８５】
[0106]図１０Ａに示す実施形態では、導電性素子１０６５は、規則的な間隔の平行離間関係で研磨表面１００２に埋設される。各導電性素子１０６５間で研磨物品２０５を貫通して少なくとも１つの孔１０１０が形成される。導電性素子１０６５は、例えば、ニッケル被覆炭素が充填されたシリコンで形成された導電性で且つコンプライアンスのあるチューブを含む。又、導電性素子は、図１０Ａに示すように研磨パッドの全面にわたって延びるのではなく、基板表面の巾又は直径の一部分のみにわたって延びてもよい。
【００８６】
[0107]図１０Ｂに示す別の実施形態では、導電性素子１０６５は、溝１９５に配置されたスプリング１０９０で構成される。このスプリング１０９０は、上述したように少なくとも部分的に導電性の材料で作られるか又はそのような材料が被覆される。スプリング１０９０は、溝１９５から研磨表面１００２の上に延びる。
【００８７】
[0108]処理中に導電性素子１０６５を電気的にバイアスするために、コネクタ１０３０を使用して導電性素子１０６５を電源（図示せず）に結合する。コネクタ１０３０は、一般に、プロセス流体に適合するか又はコネクタ１０３０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、テープ又は他の導体である。コネクタ１０３０は、半田付け、積層、ろう付け、クランプ、圧着、リベット止め、ねじ止め、導電性接着剤、或いは他の方法又は装置により導電性素子１０６５に結合される。コネクタ１０３０に使用できる材料は、例えば、他の材料の中でも、絶縁された銅、グラファイト、チタン、白金、金、及びＨＡＳＴＥＬＯＹ（登録商標）を含む。
【００８８】
[0109]コネクタ１０３０の周りに配置される被覆は、フルオロカーボン、ＰＶＣ及びポリイミドのようなポリマーを含む。図１０Ａに示す実施形態では、研磨物品２０５の周辺において各導電性素子１０６５に１つのコネクタ１０３０が接続される。或いは又、研磨物品２０５の本体１００６を貫通してコネクタ１０３０が配置されてもよい。更に別の実施形態では、コネクタ１０３０は、ポケットに配置された導電性グリッド（図示せず）に接続され、及び／又は本体１００６を貫通して導電性素子１０６５に電気的に接続されてもよい。
【００８９】
[0110]図１０Ｃは、研磨物品２０５の別の実施形態を示し、この研磨物品は、導電性フィラー１０８０に埋設された導電性構造体１０７５で構成される導電性素子１０６５を有し、導電性フィラーは、導電性ポリウレタン材料を含む上述した導電性ポリマー材料のもので、ポリウレタンのような誘電体材料で構成された本体１００６に配置される。導電性素子１０７５は、規則的な間隔の平行離間関係で本体１００６に埋設される。導電性フィラー１０８０は、研磨表面１００２と一般的に平らである。各導電性素子１０７５間で研磨物品２０５を貫通して少なくとも１つの孔１０１０が形成される。導電性素子１０７５は、例えば、ポリウレタンの本体に配置された導電性ポリウレタンフィラーにおける銅ワイヤ又はチューブを含む。サブパッド１０８５が本体１００６の下に配置され、導電性フィラー１０８０と接触される。サブパッド１０８５は、孔が設けられ、そこに配置された本体１００６及び導電性素子１０７５を支持するために主として使用される。又、導電性素子は、図１０Ｃに示すように研磨パッドの全面を横切って延びるのではなく、基板表面の巾又は直径の一部分のみにわたって延びてもよい。
【００９０】
[0111]図１１Ａは、研磨物品２０５のポケット１００４に配置された導電性部材１１００の別の実施形態を示す。この導電性部材１１００は、一般に、本体１００６の研磨表面１００２により画成された平面より上に延びる接触面１１０２を含む少なくとも部分的に導電性のバー、円筒又はコイルである。接触面１１０２は、処理中に基板へのダメージを防止するために一般的に丸み付けされる。
【００９１】
[0112]導電性部材１１００と本体１００６との間にはバイアス部材１１０４が配置される。このバイアス部材１１０４は、一般に、導電性部材１１００を本体１００６から離れさせるバイアスを与える。バイアス部材１１０４は、弾力性材料又は装置で構成され、圧縮スプリング、フラットスプリング、コイルスプリング、発泡ポリウレタン（例えば、ＰＯＲＯＮ（登録商標））のような発泡ポリマー、エラストマー、嚢、或いは導電性部材１１００を押しやる他の部材又は装置である。
【００９２】
[0113]図１１Ｂは、研磨物品２０５のポケット１００４に配置される導電性部材１１５０の別の実施形態を示す。導電性部材１１５０は、一般に、複数のボール又はピン１１５４で構成される。ピン１１５４は、その少なくとも一部分が、上述した少なくとも部分的に導電性の材料で構成され及び／又はそのような材料で被覆される。各ピン１１５４は、本体１００６の研磨表面１００２で画成された平面より上に延びる接触面１１５２を含む。この接触面１１５２は、一般に、処理中に基板へのダメージを防止するために丸み付けされている。
【００９３】
[0114]ピン１１５４は、ポケット１００４に配置されたブッシング１１５６を貫通して配置される。ピン１１５４は、その接触面１１５２が研磨時に研磨表面１００２と平らになるようにブッシング１１５６を通して移動する。
【００９４】
[0115]導電性部材１１５０と本体１００６との間にはバイアス部材１１５８が配置される。このバイアス部材１１５８は、一般に、導電性部材１１５０を本体１００６から離れさせるバイアスを与える。バイアス部材１１５８は、弾力性材料又は装置で構成され、圧縮スプリング、フラットスプリング、コイルスプリング、発泡ポリウレタン（例えば、ＰＯＲＯＮ（登録商標））のような発泡ポリマー、エラストマー、嚢、或いは導電性部材１１５０を付勢する他の部材又は装置である。通常、バイアス部材１１５８又はブッシング１１５６の少なくとも一方は、ピン１１５４を電気的に接続するための導電性材料又は被覆で構成される。
【００９５】
[0116]図１２Ａ−図１２Ｂは、研磨物品２０５のポケット１００４に配置された導電性部材１２００の別の実施形態を示す。この導電性部材１２００は、一般に、キャリア１２０２及びコンタクト部材１２０４を含む。上述したバイアス部材１１０４と同様のバイアス部材１２０６が、キャリア１２０２と研磨物品２０５の本体１００６との間に配置され、コンタクト部材１２０４を、本体１００６の研磨表面１００２で画成された平面より少なくとも部分的に高い位置へ付勢する。
【００９６】
[0117]キャリア１２０２は、通常、上述したプロセス化学薬品に適合し得るグラファイト、金属又は他の材料のような導電性材料で形成される。或いは又、半導体や誘電体のような他の材料も使用できる。キャリア１２０２は、処理中にコンタクト部材１２０４と接触したままとなるように構成される。
【００９７】
[0118]コンタクト部材１２０４は、通常、上述したプロセス化学薬品に適合し得るグラファイト、金属又は他の少なくとも部分的に導電性の材料のような導電性材料で形成される。コンタクト部材１２０４は、通常、円筒、コイル、バー又はボールであるが、他の形状も使用できる。例えば、コンタクト部材１２０４は、図１２Ａに示す実施形態では、グラファイトキャリア１２０２に安住されたグラファイトロッドであり、又、図１２Ｂに示す実施形態では、グラファイトキャリア１２０２に安住されてそれを経て電気的に接続された複数のグラファイト又は金のボールである。
【００９８】
[0119]図１３は、研磨材料１３００の別の実施形態を示す。この研磨材料１３００は、研磨表面１３０６に配置された１つ以上の少なくとも部分的に導電性の素子１３０４を有する本体１３０２を備えている。導電性素子１３０４は、一般に、処理中に基板に接触する複数のファイバー、ストランド及び／又は柔軟なフィンガーを備えている。導電性素子１３０４は、上述した少なくとも部分的に導電性の材料で構成される。図１３に示す実施形態では、導電性素子１３０４は、ベース１３０９に結合される複数の導電性サブ素子１３１３で構成されたブラシである。導電性サブ素子１３１３は、導電性ファイバー、例えば、炭素ファイバー、又は上述した導電性材料で作られた他の導電性でコンプライアンス（即ち柔軟性）のあるファイバーを含む。ベース１３０９も、導電性材料で構成され、コネクタ１０３０に結合される。
【００９９】
[0120]導電性素子１３０４は、一般に、研磨表面１３０６に形成されたポケット１３０８に配置される。導電性素子１３０４は、研磨表面１３０６に対して０°から９０°に方向付けされる。導電性素子１３０４が研磨表面１３０６に平行に方向付けされる実施形態では、導電性素子１３０４は、研磨表面１３０６に部分的に配置されてもよい。
【０１００】
[0121]ポケット１３０８は、下方の取り付け部分１３１０と、上方の間隙部分１３１２とを有する。取り付け部分１３１０は、導電性素子１３０４のベース１３０９を受け入れて、圧ばめ、クランプ、接着剤又は他の方法により導電性素子１３０４を保持するように構成される。間隙部分１３１２は、ポケット１３０８が研磨表面１３０６と交差する場所に配置される。間隙部分１３１２は、取り付け部分１３１０より断面が一般的に大きくされ、研磨中に導電性素子１３０４が基板に接触するときに基板と研磨表面１３０６との間に配置されることなく導電性素子１３０４を撓ませられるようにする。
【０１０１】
[0122]図１４Ａは、導電性素子１４０２（明瞭化のため４つしか示されていない）で構成されたブラシ１４００の一実施形態を示す。ブラシ１４００は、一般に研磨表面１４０４に対して０°から９０°に方向付けされ、研磨表面１４０４に直角な線に対していかなる極方向に傾斜することもできる。
【０１０２】
[0123]各導電性素子１４０２は、一般に、研磨表面１４０４に形成されたポケット１４１２に配置される第１端１４０８及び第２端１４１０を有するループ又はリング１４０６を備えている。各導電性素子１４０２は、通常、隣接する導電性素子に接続されて、研磨表面１４０４上に延びる複数のループ１４０６を形成する。図１４Ａに示す実施形態では、各ループ１４０６は、グラファイト、又は導電性金属、例えば、金で製造され、ポケット１４１２に接着されたタイワイヤベース１４１４により結合される。研磨表面より上のループ１４０６の接触高さは、約１ｍｍから約２ｍｍであり、ループを構成する材料の直径は、約１ミル（千分の１インチ）から約２ミルである。タイワイヤベース１４１４は、チタンのような導電性材料である。又、タイワイヤベース１４１４は、研磨中に研磨パッド物品から分解する銅のような導電性材料の層が被覆されてもよい。
【０１０３】
[0124]図１４Ｂは、導電性表面１４４０及びそこに形成された複数の個別の導電性素子１４０２を有するブラシ１４００の別の実施形態を示す。導電性素子１４０２は、一般に、炭素のような導電性材料のファイバーで構成され、これらファイバーは、研磨物品２０５の導電性表面１４４０から垂直方向に変位されると共に、互いに水平方向に変位されている。ブラシ１４００の導電性素子１４０２は、一般に導電性表面１４４０に対して０°から９０°に方向付けされ、導電性表面１４４０に直角な線に対していかなる極方向に傾斜することもできる。導電性素子１４０２は、図１４Ｂに示すように研磨パッドの長さにわたって形成されてもよいし、又は研磨パッドに部分的に配置されるだけでもよい。研磨表面より上の導電性素子１４０２の接触高さは、約５ｍｍまでであり、導電性素子１４０２を構成する材料の直径は、約１ミル（千分の１インチ）から約２ミルである。研磨表面より上の高さ及び導電性素子１４０２の直径は、行われる研磨プロセスに基づいて変化し得る。
【０１０４】
[0125]或いは又、導電性素子１４０２は、銅、白金、白金被覆銅、アルミニウム、又はその組合せの導電性ワイヤで構成されてもよい。導電性素子１４０２は、銅シート、白金シート、又は白金被覆銅シートのような金属材料で構成されてもよい。
【０１０５】
[0126] 導電性素子１４０２のファイバーは、基板表面のかき傷を減少又は最小にして基板表面との電気的接触を維持しながら接触圧力のもとで変形するに充分なコンプライアンスを有する。一般に、基板表面は、研磨物品２０５の導電性素子１４０２のみに接触する。導電性素子１４０２は、研磨物品２０５の表面にわたって均一な電流密度を与えるように配置される。
【０１０６】
[0127] 導電性素子１４０２は、非導電性又は誘電体接着剤或いはバインダーにより導電性表面に接着される。非導電性接着剤は、導電性表面１４４０に誘電体被覆を形成し、導電性表面１４４０と周囲電解液との間に電気化学的バリアを与えることができる。導電性表面１４４０は、丸い研磨パッドの形態であるか、或いは研磨物品２０５の直線的ウェブ又はベルトの形態である。導電性表面１４４０には、それを貫通する電解液の流れを与えるために一連の孔（図示せず）が配置される。
【０１０７】
[0128]図示されていないが、従来の研磨材料の支持パッドに導電性プレートを配置して、回転又は直線的研磨プラテンに研磨物品２０５を配置し取り扱うこともできる。
【０１０８】
[0129]図１４Ｃは、基板の中心から縁へ放射パターンに配置された複数の導電性素子１４０２を有するブラシ１４００の別の実施形態を示す。この複数の導電性素子は、１５°、３０°、４５°、６０°及び９０°、又は他の望ましい組合せの間隔で互いに変位される。導電性素子１４０２は、一般に、基板を研磨するための電流又は電力を均一に印加するために離間される。これら導電性素子は、更に、互いに接触しないように離間される。本体１００６の誘電体研磨材料のくさび部分１４０４は、導電性素子１４０２を電気的に分離するように構成される。又、研磨物品には、導電性素子１４０２を互いに分離するためにスペーサ又はくぼみ領域１４６０も形成される。導電性素子１４０２は、図１４Ａに示すようなループの形態でもよいし、又は図１４Ｂに示すように垂直に延びるファイバーの形態でもよい。
【０１０９】
[0130]図１４Ｄは、ループ１４０６が形成された導電性素子１４０２を形成して、その導電性素子を研磨物品の本体１００６に固定する別の実施形態を示す。研磨物品の本体１００６には、導電性素子１４０２のための溝１４７０に交差する通路１４５０が形成される。この通路１４５０にはインサート１４５５が配置される。このインサート１４５５は、金のような導電性材料、又は導電性素子１４０６と同じ材料で構成される。通路１４５０にはコネクタ１０３０が配置され、インサート１４５５と接触される。導電性素子１４０２の端１４７５は、電力を通流するためにインサート１４５５に接触される。導電性素子１４０２の端１４７５及びコネクタ１０３０は、次いで、誘電体インサート１４６０により導電性インサート１４５５に固定される。本発明は、導電性素子１４０２の各ループ１４０６に対する通路を、導電性素子１４０２の長さに沿ってある間隔で又は導電性素子１４０２の末端のみに使用することを意図している。
【０１１０】
[0131]導電性研磨パッドの更なる例が、本書の態様及び請求項と矛盾しない程度に参考としてここに援用する２００１年１２月２２日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６０／２５８，１６２号に開示されている。
【０１１１】
導電性研磨物品による処理
[0132]運転に際し、研磨物品２０５は、深皿２０２の電解液中で円板２０６に配置される。研磨ヘッドの基板１１４は、電解液中に入れられ、研磨物品２０５に接触される。円板２０６及び研磨物品２０５の孔を貫通して電解液が流され、そこに形成された溝により基板表面に分布される。次いで、電源からの電力が導電性研磨物品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がアノード分解法方により除去される。
【０１１２】
[0133]基板１１４及び研磨物品２０５は、基板表面を研磨するために互いに回転される。基板表面に接触すると、研磨物品２０５は、通常、約６ｐｓｉ以下の圧力を基板表面に付与する。誘電率の低い材料を含む基板では、基板の研磨中に基板１１４と研磨物品２０５との間に約２ｐｓｉ以下の圧力が使用される。
【０１１３】
[0134]電解溶液は、商業的に入手できる電解液を含む。例えば、銅を含む材料の除去においては、電解液は、硫酸系電解液又は燐酸系電解液、例えば、燐酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）、又はその組合せを含む。又、電解液は、硫酸系電解液の派生物、例えば、硫酸銅、及び燐酸系電解液の派生物、例えば、燐酸銅も含む。過塩素酸−酢酸溶液、及びその派生物を有する電解液も使用できる。更に、本発明は、電気メッキ又は電気研磨プロセスに従来使用されている電解液組成であって、とりわけ、従来使用される電気メッキ又は電気研磨添加物、例えば、光沢剤を含む電解液組成の使用も意図する。電解溶液の１つの態様において、電解液は、その濃度が溶液の約０．２から約１．２モルである。
【０１１４】
[0135]例えば、硫酸銅（ＣｕＳＯ４）を電解液として使用することができる。銅メッキ、銅のアノード溶解又はその組合せのような電気化学的プロセスに使用される電解溶液に対する１つの供給者は、Ｕｌｔｒａｆｉｌｌ  ２０００という商標の下にあるペンシルバニア州、フィラデルフィアに本社が所在するローム・アンド・ハスの一部門であるシップレー・レオネルである。
【０１１５】
[0136]アノード分解では、カソードとして機能する電極２０４と、アノードとして機能する研磨物品２０５の導電性物品支持層５２０との間にバイアスが印加される。研磨物品に接触された基板は、導電性物品支持部材にバイアスが印加されると同時に、導電性研磨表面物品５１０を経て分極される。バイアスを印加すると、基板表面に形成された銅を含む材料のような導電性材料を除去することができる。バイアスは、約１５ボルト以下の電圧を基板表面に印加することを含む。銅を含む材料を基板表面から電解液中へ分解するのに、約０．１ボルトから約１０ボルトの電圧が使用される。
【０１１６】
[0137]或いは又、バイアスは、電流密度が約０．１ミリアンペア／ｃｍ２から約５０ミリアンペア／ｃｍ２であるか、又は２００ｍｍの基板に対して約０．１アンペアから約２０アンペアである。研磨物品２０５から基板をバイアスすると、従来の縁接触ピンバイアスによる高い縁除去率及び低い中央除去率に比して、金属のような導電性材料を基板表面から電解液中へ均一に分解させることができると考えられる。
【０１１７】
[0138]アノード分解プロセスを実行するために印加されるバイアスは、基板表面から材料を除去する際のユーザの要求に基づいて電力及び印加状態が変更される。例えば、時間と共に変化するアノード電位が導電性研磨物品２０５に与えられてもよい。又、バイアスは、電気的パルス変調技術により印加されてもよい。この電気的パルス変更技術は、第１の時間周期中に基板に対して定電流密度又は電圧を印加し、次いで、第２の時間周期中に基板に対して逆の定電圧を印加し、この第１及び第２のステップを繰り返すことを含む。例えば、電気的パルス変更技術は、約−０．１ボルト〜約−１５ボルトから、約０．１ボルト〜約１５ボルトまでの変化する電位を使用することができる。
【０１１８】
[0139]銅を含む材料のような導電性材料は、基板表面の少なくとも一部分から、約１５０００Å／分以下の割合、例えば、約１００Å／分〜約１５０００Å／分の割合で除去することができる。除去されるべき銅材料が５０００Å厚み未満である本発明の一実施形態では、約１００Å／分〜約５０００Å／分の除去率を与えるように導電性研磨物品２０５に電圧が印加される。
【０１１９】
[0140]容易に使用できる電力結合ポイントをもたない導電性研磨材料、例えば、ポリウレタンに配置された炭素ファイバー又は炭素ナノチューブで構成される研磨材料に対して、電力導入バーのような電力移送器具を使用することにより、上述された研磨物品２０５に電力が結合される。電力移送器具は、通常、研磨材料への等電位線において直線的な電圧減少を与えるように構成される。最も高い電位は、電力導入バーに最も近い場所であり、最も低い電位は、電力導入バーから最も離れた場所である。電力移送器具は、通常、金属、即ち白金や銅のような導電性材料より導電率が高い。研磨物品は、考えられるいかなる形状でもよく、即ち丸い研磨パッドや直線的ベルトでもよく、電力移送器具も、バー導入バーや導電性メッシュのようないかなる形状でもよい。電力移送器具は、通常、基板を向いた側が基板の直径と少なくとも同程度の巾又は長さを有する。
【０１２０】
[0141]研磨パッドにおいて基板が回転すると、研磨中に基板表面に与えられる電位が等化又は平均化されて、より均一な材料付着率又は除去率が与えられる。基板は、電力導入バーに平行に移動し又は「スイープ」し、付着率又は除去率の均一性に有害な影響を及ぼすことなく、改善された研磨が行われる。研磨のための垂直移動も意図される。
【０１２１】
[0142]電力移送器具は、電解液の外側に配置することもできるし、又は導電性材料に対して上述した周囲の電解液と反応しない材料で適切に構成されるか又はカプセル化された場合には電解液に浸漬して配置することもできる。例えば、銅の電力導入バーは、電解液の外側に電力を供給するのに使用でき、白金の電力導入バー又は白金被覆の銅の電力導入バーは、電解溶液に浸漬して使用できる。電力パッドは、電源コードを経て電源に接続される。
【０１２２】
[0143]図１５Ａ−図１５Ｃは、上述した研磨物品に配置される電力導入バーの一実施形態を示す。図１５Ａは、導電性の孔付き研磨材料１５２０の縁部分に配置された電力導入バー１５１０の側面図である。この電力導入バー１５１０は、電源コード１５３０により電源（図示せず）に接続される。
【０１２３】
[0144]図１５Ｂは、導電性の孔付き研磨材料１５２０の直線ベルト即ちウェブ１５５０に配置された電力導入バー１５１０を示す。電力導入バーから導電性の孔付きの研磨材料１５２０にわたって直線的に電圧低下する等電位線１５６０は、半時計方向に回転される基板１５７０に対する関係で示されている。図１５Ｃは、電力導入バー１５１０が、導電性の孔付き研磨材料１５２０の丸い研磨パッド１５８０に取り付けられた一実施形態を示す。両図とも、電力導入バー１５１０を、研磨されるべき基板の直径より広いものとして示している。
【０１２４】
[0145]図１５Ｄは、導電性素子１５９０に電力を供給する別の実施形態を示す。電力ストリップ１５３０が、電源１５３５及び研磨材料１５２０の側部に接続される。電力ストリップ１５３０及び研磨材料１５２０は、研磨パッドの回転中に電力ストリップ１５３０及び導電性素子１５９０から電力を電気的に導通するように構成される。例えば、導電性素子１５９０は、電力ストリップ１５３０に接触するために研磨材料１５２０の側部に露出したコンタクトを有する。電力ストリップ１５３０は、銅のテープのような導電性テープで構成される。導電性素子１５９０及び電力ストリップ１５３０は、研磨材料１５２０の回転周期の約２０％から６０％までの間、例えば、約４０％の間に電気的接続される。
【０１２５】
研磨パッドの材料
[0146]導電性研磨材料は、導電性ポリマー、導電性材料を伴う複合ポリマー、導電性金属、導電性フィラー、導電性ドープ材料、又はその組合せを含む。或いは又、導電性研磨材料は、支持層としての従来の誘電体研磨材料の上に、研磨層としての導電性研磨材料を配置した複合体を形成してもよい。
【０１２６】
[0147]導電性ポリマーは、本来導電性であるポリマー材料、例えば、ポリアセチレン、Ｂａｙｔｒｏｎ（登録商標）という商標名で商業的に入手でき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、及びその組合せを含む。導電性ポリマーの別の例は、ニッケル被覆炭素が充填されたシリコンである。
【０１２７】
[0148] 導電性材料を伴う複合ポリマーは、ポリマーと貴金属の混成材料を含む。上述した導電性研磨材料として使用できるポリマーと貴金属の混成材料は、一般的に、周囲の電解液と化学的に不活性であり、例えば、酸化に耐える貴金属を伴うものである。ポリマーと貴金属の混成材料は、例えば、白金−ポリマー混成材料である。本発明は、ポリマーと貴金属の混成材料が別の材料により周囲電解液から絶縁されたときには、周囲電解液と化学的に反応するポリマーと貴金属の混成材料を使用することも意図する。
【０１２８】
[0149]導電性研磨材料は、導電性金属を含む。研磨材料として使用できる導電性金属は、周囲電解液との化学的反応に対して比較的不活性な金属である。研磨材料として使用できる導電性金属の一例は、白金である。この導電性金属は、研磨材料の研磨表面の一部又は全体を形成する。研磨表面の一部を形成するときには、導電性金属は、通常、従来の研磨材料に配置される。
【０１２９】
[0150]導電性研磨材料は、更に、バインダー材料に配置された導電性フィラー又は導電性ドーピング材料、例えば、上述した導電性ポリマー又は従来の研磨材料を含む。導電性フィラーは、例えば、炭素粉末、炭素ファイバー、炭素ナノチューブ、炭素ナノフォーム、炭素エーロゲル、及びその組合せを含む。炭素ナノチューブは、直径がミクロン及びナノメーターサイズ範囲の炭素材料の導電性中空フィラメントである。導電性フィラー又は導電性ドーピング材料は、希望の導電率を有する研磨物品を形成するに充分な量だけバインダー材料に入れられる。バインダー材料は、通常、従来の研磨材料である。
【０１３０】
[0151]或いは又、導電性材料は、上述したような少なくとも部分的に導電性の材料で少なくとも部分的に被覆されるか又は覆われた導電性又は誘電体材料である。例えば、導電性材料は、金メッキされた誘電体材料である。導電性材料は、周囲電解液との化学的反応に比較的不活性な他の導電性材料及び／又は金属を含む。使用できる１つの材料は、グラファイトである。
【０１３１】
[0152]導電性研磨材料と従来の研磨材料の複合体は、従来の研磨材料に配置された導電性研磨材料、又は従来の研磨材料に配置された導電性材料層を含む。従来の研磨材料は、一般に、誘電体材料であり、ポリウレタン、ポリカーボネート、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）又はその組合せのようなポリマー材料と、基板表面を研磨するのに使用される他の研磨材料とを含む。従来の研磨材料は、フィラーも含み、及び／又は発泡状態にあってもよい。
【０１３２】
[0153]従来の材料は、例えば、ポリウレタン、及びフィラーと混合されたポリウレタンのような誘電体材料を含み、これは、アリゾナ州、フェニックスのロデル・インクから商業的に入手できるＩＣ−１０１０を含むＩＣシリーズの研磨物品に見られるものである。本発明は、更に、圧縮性材料の層のような他の従来の研磨材料の使用も意図する。圧縮性材料は、ウレタンで浸出された圧縮フェルトファイバーのような従来の軟質材料を含む。
【０１３３】
[0154]導電性研磨物品に使用される従来の研磨材料の機械的特性は、例えば、上述したポリマー材料に対してショアＤ硬度スケールで約５０以上の硬度を与えることであり、これは、ペンシルバニア州、フィラデルフィアに本社があるアメリカン・ソサエティ・フォー・テスティング・アンド・マテリアルズ（ＡＳＴＭ）により測定されたものである。
【０１３４】
[0155]一般に、導電性研磨材料、又は導電性研磨材料と従来の研磨材料との複合体は、バルク抵抗率又はバルク表面抵抗率が約１０Ω−ｃｍ以下の導電性研磨物品を形成するように設けられる。研磨物品の１つの態様において、研磨物品の抵抗率は、約１Ω−ｃｍ以下である。導電性研磨材料は、例えば、０℃において抵抗率が９．８１μΩ−ｃｍで、ポリウレタン層に配置された白金層である。
【０１３５】
[0156]導電性研磨材料と従来の研磨材料との複合体は、約５重量％から約６０重量％の導電性研磨材料を研磨物品２０５に含む。導電性研磨材料と従来の研磨材料との複合体は、例えば、１Ω−ｃｍ以下の抵抗率をどちらも示す炭素ファイバー又は炭素ナノチューブを、バルク抵抗率が約１０Ω−ｃｍ以下の研磨物品を形成するに充分な量で、ポリカーボネート又はポリウレタンである従来の研磨材料に配置したものを含む。
【０１３６】
[0157]上述した研磨物品２０５における従来の材料の例は、次の通りである。図３及び図４に戻ると、導電性研磨部分３１０又は導電性研磨表面物品４１０は、約５重量％から約６０重量％の炭素ファイバー又は炭素ナノチューブをポリカーボネート又はポリウレタンである従来の研磨材料に配置したものを含む。炭素ファイバー又は炭素ナノチューブは、一般に、バルク抵抗率が約１０Ω−ｃｍ以下の導電性研磨表面物品４１０を形成するに充分な量で設けられる。研磨物品２０５の別の例は、導電性研磨部分３１０又は導電性研磨表面物品４１０を形成する白金層をポリウレタン層に配置したものである。
【０１３７】
[0158]図６に戻ると、研磨表面は、例えば、白金、金、又は白金被覆銅のメタルメッシュをポリウレタンである従来の研磨材料に含む。メタルメッシュは、バルク抵抗率が約１０Ω−ｃｍ以下である。
【０１３８】
[0159]導電性研磨材料及び従来の研磨材料は、一般に、持続電界のもとで低下せず且つ酸性又は塩基性電解液の劣化に耐える機械的特性を有する。一般に、導電性研磨材料と、導電性研磨材料及び従来の研磨材料の複合体は、従来の研磨材料のみに類似した機械的特性を有する。例えば、材料の組合せは、上述したポリマー材料に対してショアＤ硬度スケールで約５０以上の硬度を有し、これは、ペンシルバニア州、フィラデルフィアに本社があるアメリカン・ソサエティ・フォー・テスティング・アンド・マテリアルズ（ＡＳＴＭ）により測定されたものである。１つの態様において、材料の組合せは、ポリマー材料に対してショアＤ硬度スケールで約８０以上の硬度を有する。更に、研磨物品２０５は、一般に、表面の粗面度が約１ミクロン以下である。
【０１３９】
[0160]或いは又、研磨物品２０５は、従来の研磨材料に配置されたメタルメッシュを備えてもよい。メタルメッシュは、化学的に不活性な導電性材料、例えば、抵抗率が０℃において約９．８１μΩ−ｃｍの白金で構成される。又、メタルメッシュは、これが例えば従来材料の順応層により電解液から化学的に絶縁される場合には、周囲の電解液と反応することが観察されている材料、例えば、抵抗率が０℃において１．６μΩ−ｃｍの銅を含んでもよい。
【０１４０】
[0161]更に、本発明は、従来の研磨材料に埋め込まれた磨耗性材料の使用も意図する。このような実施形態では、固定磨耗性粒子は、一般に、導電性の磨耗性材料を含む。本発明は、更に、研磨パッドに加えて、研磨ウェブ及び直線的研磨ベルトのような他の研磨物品構成も意図する。
【０１４１】
[0162]以上、本発明の種々の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、本発明の他の及び更に別の実施形態も案出でき、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【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】研磨物品の一実施形態の側面図である。
【図４】研磨物品の別の実施形態の側面図である。
【図５Ａ】研磨物品の別の実施形態の側面図である。
【図５Ｂ】研磨物品の別の実施形態の側面図である。
【図６】研磨物品の別の実施形態の側面図である。
【図７】溝が形成された研磨物品の一実施形態の上面図である。
【図８】溝が形成された研磨物品の別の実施形態の上面図である。
【図９】溝が形成された研磨物品の別の実施形態の上面図である。
【図１０Ａ】導電性素子を有する研磨物品の一実施形態の斜視図である。
【図１０Ｂ】導電性素子を有する研磨物品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｃ】導電性素子を有する研磨物品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｃの研磨物品の詳細図である。
【図１１Ａ】導電性素子の別の実施形態の部分断面図である。
【図１１Ｂ】導電性素子の別の実施形態の部分断面図である。
【図１２Ａ】導電性素子の別の実施形態の部分断面図である。
【図１２Ｂ】導電性素子の別の実施形態の部分断面図である。
【図１３】導電性素子を有する研磨物品の別の実施形態の斜視図である。
【図１４Ａ】研磨物品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１４Ｂ】研磨物品の別の実施形態の斜視図である。
【図１４Ｃ】研磨物品の別の実施形態の部分斜視図である。
【図１４Ｄ】研磨物品に固定されたループを含む導電性素子を有する研磨物品の別の実施形態を示す図である。
【図１５Ａ】ここに説明する研磨物品に取り付けられる電力導入パッドの一実施形態を示す側面図である。
【図１５Ｂ】ここに説明する研磨物品に取り付けられる電力導入パッドの一実施形態を示す上面図である。
【図１５Ｃ】ここに説明する研磨物品に取り付けられる電力導入パッドの一実施形態を示す上面図である。
【図１５Ｄ】ここに説明する研磨物品に取り付けられる電力導入パッドの一実施形態を示す上面図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１００・・・処理装置、１０２・・・電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）ステーション、１０４・・・計測装置、１０６・・・研磨ステーション、１０８・・・ベース、１１０・・・移送ステーション、１１２・・・カルーセル、１１４・・・基板、１１６・・・ロードロボット、１１８・・・保管カセット、１２０・・・工場インターフェイス、１２２・・・清掃モジュール、１２４・・・入力緩衝ステーション、１２６・・・出力緩衝ステーション、１２８・・・ロードカップアッセンブリ、１３０・・・研磨ヘッド、１３２・・・移送ロボット、１３８・・・アーム、１４０・・・コントローラ、１４２・・・ＣＰＵ、１４４・・・メモリ、１４６・・・サポート回路、２０２・・・深皿、２０４・・・電極、２０５・・・研磨物品、２０６・・・円板、２０８・・・カバー、２１０・・・底部、２１２・・・シャフト、２１４・・・ドレイン、２１６・・・アパーチャー、２２０・・・電解液、２２２・・・孔、２２４・・・モーター、２３２・・・処理エリア、２３３・・・貯溜器、２３４・・・孔、２４２・・・ポンプ、２５４・・・スカート、２７０・・・ノズル、２７２・・・流体分配システム、３１０・・・導電性研磨部分、３２０・・・取り付け部分、３５０・・・孔
【図１】
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【図２】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｃ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004531885.tif 000067
【国際調査報告】
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2004531885.tif 000069
2004531885.tif 000070
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