(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明の多くの実施形態の１つとして、化学機械研磨で用いる継ぎ目なし研磨装置が提供されている。継ぎ目なし研磨装置は、研磨パッド（１５６）を備えており、研磨パッド（１５６）は、ベルト様の形状で継ぎ目を持たない。継ぎ目なし研磨装置は、さらに、基礎ベルト（１５７）を備えており、基礎ベルト（１５７）は、補強層（１８２）とクッション層（１８４）とを備える。さらに、クッション層（１８４）は、研磨ベルトパッド（１５６）と基礎ベルト（１５７）との間の中間層である。【選択図】図２Ｂ
2004524676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、
ベルト様の形状であると共に、継ぎ目を持たないよう構成された研磨パッド（１５６）と、
補強層（１８２）とクッション層（１８４）とを備える基礎ベルト（１５７）と、を備え、
前記クッション層は、前記研磨ベルトパッドと前記基礎ベルトとの間の中間層である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記研磨パッドはポリマー材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項３】
請求項２に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記ポリマー材料はポリウレタンである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項４】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記クッション層はスポンジ状の材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項５】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記クッション層は開放セルポリウレタン材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項６】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記補強層は鋼鉄層である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項７】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記研磨パッドは約４０ミルの厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項８】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記クッション層は約２０ミルの厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項９】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、さらに、
前記基礎ベルトと前記研磨パッドとの間の接着フィルムを覆うキャップを備える、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記キャップはポリマー材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、さらに、
前記基礎ベルトと前記研磨パッドとの間の接着フィルムを水分の浸入からシーリングするよう構成された被覆部を備える、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記基礎ベルトと前記研磨パッドは、第１の接着フィルムによって付着されており、前記補強層と前記クッション層は、第２の接着フィルムによって付着されている、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１３】
化学機械研磨で用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、
補強層（１８２）を準備する工程と、
前記補強層全体に第１の接着フィルム（１８３）を貼り付ける工程と、
前記第１の接着フィルムにクッション層（１８４）を付着させる工程と、
前記クッション層全体に第２の接着フィルム（１８５）を貼り付ける工程と、
前記第２の接着フィルムに継ぎ目なし研磨パッド（１５６）を付着させる工程と、
前記研磨パッド構造を硬化させる工程と、を備える、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記補強層は鋼鉄層である、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記第１の接着層および前記第２の接着層は、ゴム系接着剤である、方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記継ぎ目なし研磨パッドは、ポリマーゲルを鋳型に流し込むことにより生成される、方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記継ぎ目なし研磨パッドはポリマー材料である、方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記硬化工程は、前記研磨パッド構造を加熱する工程を備える、方法。
【請求項１９】
化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、
補強層（１８２）とクッション層（１８４）とを備える基礎ベルト（１５７）と、
前記クッション層の上面にポリマー前駆体を直接成型した結果、前記基礎ベルトに付着された研磨パッド（１５６）と、を備え、
前記クッション層は、前記研磨ベルトパッドと前記基礎ベルトとの間の中間層である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、さらに、
前記基礎ベルトの下面に取り付けられた保護ライナを備える、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記保護ライナはポリエチレンである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記保護ライナは約５ミルから約４０ミルの間の厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記保護ライナは約２０ミルの厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２４】
請求項１９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記ポリマー前駆体は、半固体の形態、液化された形態、およびゲルの形態の少なくとも１つである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２５】
請求項１９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、ポリマー前駆体は液体ポリウレタンである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２６】
請求項１９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記補強層は、鋼鉄層であり、約５ミルから約５０ミルの間の厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２７】
請求項１９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記研磨パッドは、ポリウレタンであり、約３０ミルから約１００ミルの間の厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２８】
請求項１９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記クッション層は、開放セルポリウレタンからなり、約１０ミルから約１００ミルの間である、継ぎ目なし研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ）技術に関し、特に、効率的で費用効率のよい改良ＣＭＰ動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、化学機械研磨（ＣＭＰ）動作を実行する必要がある。通例、集積回路素子は、マルチレベル構造の形態をとっている。基板のレベルには、拡散領域を有するトランジスタ素子が形成される。それに続くレベルには、相互接続メタライゼーション配線が、パターニングされると共にトランジスタ素子に電気的に接続されており、それによって、所望の機能素子が規定されている。周知のように、パターニングされた導電層は、二酸化ケイ素のような誘電材料によって他の導電層から絶縁されている。より多くの金属化レベルとそれらに関連する誘電体層が形成されるにつれて、誘電材料を平坦化する必要性が増大する。平坦化を行わなければ、表面の形状が多様になるため、さらなる金属化層の加工がかなり困難になる。他の用途では、誘電材料内に金属配線パターンが形成された後に、余分な金属を除去するために金属ＣＭＰ動作が実行される。
【０００３】
化学機械研磨（ＣＭＰ）システムは、通例、上述のようにウエハを研磨するために用いられる。ＣＭＰシステムは、通例、ウエハの表面を取り扱うと共に研磨するためのシステム構成要素を含む。例えば、そのような構成要素は、オービタル式研磨パッドや直線ベルト研磨パッドなどである。パッド自体は、通例、ポリウレタン材料から製造されるか、または、ポリウレタンと、例えばステンレス鋼のベルトのような他の物質とを組み合わせて製造される。動作時には、ベルトパッドが動かされ、次いで、スラリ材料がベルトパッドの表面に塗布され、全体に広げられる。スラリが塗布されたベルトが所望の速度になると、ウエハは、ベルトパッド表面の上に降ろされる。このように、平坦化を施されるウエハ表面は、サンドペーパを用いて木材を磨いたときのようにかなり滑らかになる。次いで、ウエハは、ウエハ洗浄システムで洗浄してもよい。
【０００４】
図１Ａは、ＣＭＰシステムで通常用いられる直線研磨装置１０を示す。直線研磨装置１０は、半導体ウエハ１６の表面の物質を研磨除去する。除去される物質は、ウエハ１６の基板材料であってもよいし、ウエハ１６上に形成された１以上の層であってもよい。そのような層は、通例、ＣＭＰプロセス中に形成されるかもしくは存在する１以上の任意の種類の材料、例えば、誘電材料、窒化シリコン、金属（例えば、アルミニウムや銅）、合金、半導体材料などを含む。通例、ＣＭＰは、ウエハ１６上の１以上の層を研磨してウエハ１６の表層を平坦化するために用いてよい。
【０００５】
直線研磨装置１０は、従来技術では、ウエハ１６の表面に対して直線的に動く研磨ベルト１２を用いる。ベルト１２は、ローラ（すなわち、スピンドル）２０の周りを回転する連続的なベルトである。ローラは、通例、モータによって駆動され、その結果、ローラ２０の回転運動によって研磨ベルト１２がウエハ１６に対して直線運動２２に駆動される。通例、研磨ベルト１２は、研磨ベルト１２の様々な部分に継ぎ目１４を有する。
【０００６】
ウエハ１６は、ウエハキャリア１８によって保持される。ウエハ１６は、通例、機械式の保持リングおよび／または真空によって所定の位置に保持される。ウエハキャリアは、ウエハ１６の表面が研磨ベルト１２の研磨表面に接触するように、研磨ベルト１２の上にウエハを配置する。
【０００７】
図１Ｂは、直線研磨装置１０の側面を示している。図１Ａを参照して上述したように、ウエハキャリア１８は、研磨ベルト１２の上方の所定の位置にウエハ１６を保持する。研磨ベルト１２は、支持層の上に重ねられたポリマー材料（例えば、Ｒｏｄｅｌ，Ｉｎｃ．のＩＣ  １０００など）から製造されることが一般的である連続的なベルトである。支持層は、一般に、ステンレス鋼のような硬い材料から製造される。研磨ベルト１２は、ウエハ１６に対して直線運動２２に研磨ベルトを駆動するローラ２０によって回転される。一実施例では、空気ベアリングプラテン２４が、ウエハ１６の接触する領域の下で研磨ベルトの部分を支持する。プラテン２４は、次いで、支持層の下面に空気を送るために用いることができる。送られた空気は、このようにして、研磨ベルト１２がウエハ１６の表面に当てられる圧力の制御を支援する制御可能な空気ベアリングを形成する。上述のように、研磨ベルト１２の継ぎ目１４は、一般に、研磨ベルト１２のいくつかの異なる位置に配置されている。したがって、研磨ベルトは、例えば接着剤や縫合などによって互いに結合された複数のポリマー材料のシートから製造され、連続的なベルトを形成する。継ぎ目部分３０は、継ぎ目１４の一つを示しており、それについては、図１Ｃで詳細に説明する。したがって、ＣＭＰプロセス中に、例えばスラリなどに由来する水分が、継ぎ目１４を通って研磨ベルト１２の内部に浸入することがある。水分は、次いで、研磨ベルトと支持層とを結合する接着剤を侵し、それにより、研磨ベルトを支持層から剥離させる。したがって、従来技術の設計は、継ぎ目１４への水分の浸入による深刻な剥離の問題を抱えている。さらに、ローラ２０上を移動する際に支持層と研磨ベルト１２との間に生じる剪断力は、非常に深刻な破壊の要因となり、剥離を引き起こしうるものである。結果として、研磨ベルトの寿命が、かなり短くなることがある。さらに、このような研磨ベルトの寿命の短縮により、ウエハの生産量が大きく減少する可能性もある。この問題については、さらに、図１Ｃを参照して説明する。
【０００８】
図１Ｃは、剥離が起き始めた後の典型的な継ぎ目部分３０の拡大図である。継ぎ目部分３０は、継ぎ目３８と、接着剤４２によって支持層３６の上部に結合されたポリマー研磨層３２とを含む。剥離４０は、流体が接着剤の完全性を侵し始めると、ポリマー研磨層３２と支持層３６との間で起こり始め、それにより、接着剤４２は、それ自体が支持層３６から脱落し始める、および／または、致命的なＣＭＰ動作が進むにつれて、研磨層３２が次第に剥離することを許容する。さらに、（図１Ｃを参照して示すように）ポリマー研磨層３２および支持層４２がローラ２０を移動する際に、剪断力が生じて、深刻な剥離損傷を引き起こしうる。
【０００９】
ＣＭＰプロセス中に、図１Ａおよび１Ｂの研磨ベルト１２には、通例、スラリが塗布される。この動作の際、スラリからの水分が、継ぎ目３８を通して浸透する。より詳細には、剥離４０は、水分が研磨ベルトの表面から継ぎ目３８を下りて接着フィルム４２に浸透するため、研磨ベルトを連続して使用した後に生じる傾向がある。水分の浸透は、次いで、接着フィルム４２を破壊しうる。これが起こると、研磨ベルト１２の別の層３２および３６は、接着力の喪失から剥離４０が生じるために、上述のように剥がれ始めることがある。さらに、ＣＭＰプロセス中に研磨ベルトに作用する圧力および剪断力は、事態を悪化させるように働く可能性があり、剥離４０の形成を大きく促進する可能性がある。継ぎ目部分３０がローラ上を移動する際、支持層３６は、あまり伸長しないため、中立軸を規定する。支持層３６の上部の研磨ベルト１２は、通例、外側の層が内側の層よりも伸長する傾向があるため、ローラ上で曲がる際に伸長する。継ぎ目部分３０がローラ上を離れると、その伸長は解消され、継ぎ目部分３０は圧縮される。この絶え間ない伸長および圧縮のサイクルは、材料に応力を生じさせることにより、支持層３６と研磨ベルト１２との間に剪断応力を生じさせる傾向がある。この剪断応力は、長期にわたると剥離を引き起こすことがある。剥離４０は、研磨パッドを不安定化し、研磨パッドの効果と寿命とを著しく低減させる傾向がある。結果として、従来技術の研磨パッドの寿命が短くなり、したがって、研磨パッドを交換する時間が必要になるため、ウエハの生産能力が大幅に低減される可能性がある。さらに、研磨パッドの寿命が低減された結果として、製造業者が使用する研磨パッドの数が増大し、さらに大きなコストが掛かる。加えて、予期しない剥離が生じた場合には、剥離した研磨ベルトによって研磨されたウエハが欠陥品となり、ウエハ製造業者に対してさらなるコストが掛かることもある。
【００１０】
前述したように、研磨ベルト上のパッドの交換は、非常に費用と時間の掛かる作業となることがある。パッドの交換の際には、研磨ベルトは、通例、製造業者に送り返され、基礎ベルトからパッドを剥がされる必要がある。これにより、長期間にわたってウエハの処理が停止し、潜在的に、ウエハの生産量が大幅に低下する可能性がある。したがって、短期間で故障して剥離する研磨ベルトの構造は、一定で一貫したウエハの生産性を必要とする企業にとっては非常に大きな問題を生じうるものである。
【００１１】
残念ながら、図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃを参照して説明した従来技術のＣＭＰ動作の方法および装置は、さらに多くの問題を抱えている。従来技術の装置では、さらに、ウエハの形状的な性質として、金属および誘電体の層の形成時にギャップが形成された場合に見られるように、それらの層が様々な厚さに変化している場合には、酸化物の除去に関する問題が生じる。研磨パッドのクッションの不足から、ウエハ表面に加えられる研磨圧力を適切に制御できないために、これら従来技術における問題が再び浮上する。結局、これらの問題は、従来技術の研磨ベルト設計では、研磨パッドのクッションの不足のために研磨のダイナミクスを適切に制御しないということから生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、より耐久性が高く、さらに、ＣＭＰプロセスにおいて、より一定かつ効果的な研磨を実現する研磨パッド構造を備えることにより、従来技術の問題を解決する方法および装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
概して、本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ）中にウエハを研磨するための研磨パッド構造およびそれを用いる装置を製造する改良方法を提供することにより、これらの要求を満たす。その方法は、劣化への耐久性がより高く、より効率的にウエハを研磨する新型、かつ、より効率的な改良ＣＭＰパッドおよびベルト構造を生成する工程を備える。本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、または方法を含む種々の手段で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。
【００１４】
一実施形態では、化学機械研磨で用いる継ぎ目なし研磨装置が開示されている。継ぎ目なし研磨装置は、研磨パッドを備えており、研磨パッドは、ベルト様の形状で継ぎ目を持たない。継ぎ目なし研磨装置は、さらに、基礎ベルトを備えており、基礎ベルトは、補強層とクッション層とを備える。クッション層は、研磨ベルトパッドと基礎ベルトとの間の中間層である。
【００１５】
別の実施形態では、化学機械研磨で用いる研磨パッド構造を生成するための方法が開示されている。まず、補強層が準備される。次いで、第１の接着フィルムが、補強層全体に貼り付けられる。その後、クッション層が、第１の接着フィルムの上に付着される。次に、第２の接着フィルムが、クッション層全体に貼り付けられる。次いで、継ぎ目なし研磨パッドが、第２の接着フィルムの上に付着される。さらに、研磨パッド構造は、硬化される。
【００１６】
さらに別の実施形態では、化学機械研磨で用いる継ぎ目なし研磨装置が開示されている。継ぎ目なし研磨装置は、補強層とクッション層とを有する基礎ベルトを備える。継ぎ目なし研磨装置は、さらに、クッション層の上面にポリマー前駆体を直接成型した結果、基礎ベルトに付着された研磨パッドを備える。さらに、クッション層は、研磨ベルトパッドと基礎ベルトとの間の中間層である。
【００１７】
本発明には、数多くの利点がある。最も顕著な利点は、本発明の実施形態のいずれかに従って、研磨パッドおよび支持構造を構成することにより、その研磨パッドおよび支持構造が、ウエハ表面（例えば、金属および酸化物の表面）全体にわたって、より効率的かつ効果的な研磨動作を提供できる点である。さらに、改良研磨パッドを用いるＣＭＰ動作を通して処理される複数のウエハは、より良好な再現性およびより高い一貫性で研磨されるため、このＣＭＰ動作により、ウエハの歩留まりが改善される。本発明の研磨構造は、動的に硬化される接着剤および／または融合によって互いに強く結合されてよい。こうすれば、研磨構造は、従来技術よりもはるかに剪断力への耐性が高くなり、研磨パッドの剥離の可能性を大きく減少できる。さらに、研磨パッドは継ぎ目を持たないため、従来技術よりもさらに剥離への耐性が高い。さらにまた、剥離への耐性が増大するため、本発明の研磨パッドは、耐久性が向上し、それほど高頻度で交換する必要がなくなる。したがって、研磨パッドの寿命が大幅に長くなるため、研磨パッドの交換のためにＣＭＰ動作を停止する頻度が低くなる。従来技術のベルト研磨システムでは、しばしば、研磨パッドを交換するために時間を費やす必要があったため、本発明の大幅に耐久性の向上した研磨パッド構造を用いると、ウエハの生産量を大幅に向上できる。本発明の原理を例示した添付図面に沿って行う以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
研磨パッド構造の製造方法および研磨パッド構造を用いた装置のための発明が開示されている。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細の一部もしくはすべてがなくとも実行可能である。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の工程動作の説明は省略した。
【００１９】
一般に、本発明は、研磨パッド構造と、その構造を製造する方法を目的としたものである。研磨パッド構造は、支持層と、クッション層と、パッド層とを備える。好ましい実施形態において、パッド層は、連続的な継ぎ目のない構成単位として設計および製造されており、ＣＭＰ動作中に、より一貫した効果的なウエハ研磨を実現するようにクッション層に接着されることが好ましい。パッド層は、連続的な継ぎ目のない構成単位であることにより、さらに、剥離への耐性がかなり高く、より耐久性の高いパッド構造を提供する。
【００２０】
ここで説明するように、研磨パッド構造は、研磨パッド（すなわち、パッド層）と、研磨パッドと併せて用い得る任意の別の層、例えば、クッション層、支持層、補強層、ポリマー前駆体層、ポリマー前駆体、液体ポリマー前駆体層などを備えてよい。好ましい実施形態では、支持層はステンレス鋼ベルトである。研磨パッド構造内の研磨パッドは、一般的なパッドの形態、ベルトの形態、ＣＭＰプロセスで用いることのできる任意の別の形態のいずれかでよい。研磨パッドは、さらに、継ぎ目なしポリマー研磨パッド、継ぎ目なしポリマー研磨ベルト、ポリマー研磨パッド、直線ベルトポリマー研磨パッド、ポリマー研磨ベルト、研磨層、研磨ベルト、本発明を表現できる任意の別の用語で表してもよい。さらに、本発明の研磨パッド構造は、任意の種類の材料の任意の表面に対して、制御された効率的かつ正確な研磨を行う必要がある任意の種類の動作で用いられてよい。以下で説明する研磨パッド構造の一実施形態は、２つの基本的な構造要素を備える：すなわち、継ぎ目なしポリマー研磨パッドおよび基礎ベルトである。本明細書においては、基礎ベルトは、少なくとも１つのクッション層と、前述のステンレス鋼ベルトのような補強層とを備える。継ぎ目なしポリマー研磨ベルトは、接着フィルムによって基礎ベルトに付着される。継ぎ目なし研磨ベルトを用いることにより、水分によって弱くなり剥離が生じるという従来技術に一般的な危険性が低減され、それにより、研磨パッドの寿命が長くなる。さらに、基礎ベルトは、ウエハ研磨の効果を増大する。したがって、ウエハを研磨する装置および方法は、継ぎ目なしポリマー研磨パッドと、独自の組み合わせの補強層およびクッション層とを備える装置によって、ＣＭＰの効果を最適化すると共にウエハの処理量を増大させる。
【００２１】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、ＣＭＰシステム１１４を示す側面図である。研磨ヘッド１５０は、処理中にウエハ１０１を所定の位置に固定、保持するために用いてもよい。ポリマー研磨パッド１５６（継ぎ目なしポリマー研磨ベルトまたはポリマー研磨ベルトとも呼ばれる）は、回転ドラム１６０ａおよび１６０ｂの周りに連続的なループを形成する基礎ベルト１５７に固定されることが好ましい。ポリマー研磨パッド１５６は、周知の糊もしくはその他の接着剤を用いて基礎ベルト１５７に固定されてよい。別の実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、基礎ベルト１５７の上部にポリウレタンの直接成形によって基礎ベルト１５７に固定されてもよい。このプロセスについては、さらに、図２Ｃおよび５Ｂを参照して説明する。ポリマー研磨パッド１５６自体は、ポリマー材料で製造されることが好ましい。ポリマー研磨パッド１５６と基礎ベルト１５７とを含む研磨部分１８０については、図２Ｂを参照して、さらに詳細に説明する。
【００２２】
ポリマー研磨パッド１５６は、一般に、矢印で示された方向に毎分約４００フィートの速度で回転する。とは言え、この速度は、個々のＣＭＰ動作によって異なる。ベルトが回転する際に、研磨スラリ１５４が、ポリマー研磨パッド１５６の表面１５６ａに塗布され、全体に広げられてもよい。次いで、研磨ヘッド１５０は、回転するポリマー研磨パッド１５６の表面１５６ａにウエハ１０１を降ろすために用いられてよい。このようにして、平坦化が必要とされるウエハ１０１の表面は、実質的に滑らかになる。
【００２３】
ＣＭＰ動作は、銅（または、その他の金属）のような物質の平坦化に用いられることもあるが、誘電体の層または誘電体と銅を含む層の除去に用いられてもよい。平坦化の速度は、研磨圧力１５２を調節することによって変更されてよい。研磨速度は、一般に、研磨パッドスタビライザ１５８へ向かってポリマー研磨パッド１５６に加えられる研磨圧力１５２の大きさに比例する。研磨パッドスタビライザ１５８は、プラテンと呼んでもよい。一実施形態において、研磨パッドスタビライザは、空気ベアリングを用いてもよい。研磨パッドスタビライザ１５８は、例えば、流体ベアリングなど、任意の種類のベアリングを用いてよいことを理解されたい。所望の量の物質がウエハ１０１の表面から除去された後、研磨ヘッド１５０は、ポリマー研磨パッド１５６からウエハ１０１を引き上げるために用いられてもよい。これで、ウエハは、ウエハ洗浄システムに進む準備が整う。
【００２４】
一実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６の表面をコンディショニングすることにより、次のウエハのためにＣＭＰシステム１１４を改善することが可能である。パッドのコンディショニングは、過剰なスラリと残滓の蓄積で働きが妨げられているベルトパッドからそれらを除去することによって実行されてよい。平坦化されるウエハが多くなるほど、多くの残滓がベルトパッドに付着し、ＣＭＰは効率的に動作しにくくなる。ベルトパッドをコンディショニングする１つの方法は、研磨パッドコンディショニングシステム１６６を用いる方法である。コンディショニングトラック１６８がコンディショニングヘッド１７０を保持しているため、コンディショニングディスク１７２を保持（一部の実施形態では回転）するために、コンディショニングヘッド１７０が用いられることが好ましい。コンディショニングトラック１６８は、コンディショニングディスク１７２が、研磨パッド１５６を研磨する際に、コンディショニングヘッド１７０を往復動させる。コンディショニングディスクは、ニッケルメッキされたダイヤモンドディスクであることが好ましい。
【００２５】
一実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、全く継ぎ目のないワンピース研磨ベルトである。別の実施形態では、ポリマー研磨パッドは、ベルト様の形状であり、連続的な構成単位である。ワンピース研磨ベルトを用いることにより、水分が接着フィルムに浸入する原因となりうる継ぎ目がなくなる。したがって、本発明は、ポリマー研磨パッド１５６の寿命を劇的に長くする。図２Ｂを参照して以下で詳述するように、基礎ベルト１５７は、補強層とクッション層とを備える。２層基礎ベルトを用いると、ポリマー研磨パッド１５６による研磨のダイナミクスを、より正確な所定の方法で制御できる。
【００２６】
図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、研磨部分１８０を示す図である。本発明の研磨部分１８０は、結果として形成される研磨ベルトが、ウエハを正確に研磨し、剥離および変形に耐えるものである限りは、任意の数の層、または、１以上の任意の種類の材料で構成されたベルト、を備えてよいことを理解されたい。一実施形態では、研磨部分１８０は、接着フィルム１８５によって基礎ベルト１５７に付着されたポリマー研磨パッド１５６を備える。ポリマー研磨パッド１５６は、例えば、ポリマーのような任意の種類の材料からなる任意の種類の継ぎ目なし研磨パッドでよい。一実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、米国特許出願Ｎｏ．０９／５９６，８４２、「水分の吸収を低減した改良研磨パッド（Improved Polishing Pad with Reduced Moisture Absorption）」に記載されているようなポリマー研磨材料からなる。この出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２７】
ポリマー研磨パッド１５６は、所望のダイナミクスで一様、効果的かつ一定の研磨をウエハに対して実行できる任意の厚さでよいことを理解されたい。一実施形態では、研磨パッド１５６は、約３０ミル（ミルは、１×１０-3インチ）と約１００ミルの間の厚さである。別の実施形態では、研磨パッド１５６は、約４０ミルの厚さである。
【００２８】
一実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、全く継ぎ目を待たないワンピース材料である。したがって、本発明の研磨部分１８０は、例えば、スラリからの水分に耐性を持つ。本発明は、例えば、化学薬品、水などの任意の原因からの水分に耐性を持ちうることを理解されたい。従来技術の研磨ベルトでは、水分が、継ぎ目を通して研磨構造に浸入し、接着領域に達して、研磨ベルトと下層との間の接着フィルムを破壊または溶解することにより、剥離を引き起こす可能性があった。この望ましくない特徴により、従来技術の研磨ベルトの寿命が短くなっていた。逆に、本発明は、理にかなった効果的な研磨構造であるために、剥離に対して耐性を持ち、従来技術の装置よりも長持ちすることが可能である。
【００２９】
さらに、ポリマー研磨パッド１５６は、継ぎ目なしの設計であるため、従来技術よりも剪断に対する耐性を持つ。ポリマー研磨パッド１５６および基礎ベルト１５７が、回転ドラム１６０ａおよび１６０ｂ上を移動する際には、この動作によって発生する曲げが、ポリマー研磨パッド１５６および基礎ベルト１５７の両方に伸長力を発生させる。次いで、ポリマー研磨パッド１５６および基礎ベルト１５７が、回転ドラム１６０ａおよび１６０ｂから離れた後に再び真っ直ぐに伸びると、圧縮力が発生する。伸長と圧縮は、上述のように、ポリマー研磨パッド１５６および基礎ベルト１５７に剪断力を与える。好都合なことに、本発明は、（図２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、４、５Ａ、５Ｂを参照して、以下に説明するように）、その独自の構造により、剥離の原因となりうる剪断力に対して耐性を持つ。したがって、本発明は、かなり寿命が長く、パッドを交換する必要が生じるまでに、より多くのウエハを研磨するために使用することができる。本発明の実施形態は、研磨部分１８０を交換する必要が生じるまでに、約３０００以上のウエハに一貫した研磨を施すことができると考えられる。
【００３０】
基礎ベルト１５７は、接着フィルム１８３によって補強層１８２に付着されたクッション層１８４を含む２つの別個の層からなる。接着フィルム１８３は、クッション層１８４と補強層１８２との間の強力な接着が実現される限りは、任意の厚さでよいことを理解されたい。一実施形態では、接着剤の厚さは８ミルである。一般に、良好な接着を実現する任意の接着剤を用いることができる。例えば、３Ｍ４４２テープ３Ｍ４６７ＭＰ、３Ｍ４４７、ゴム系接着剤などである。一実施形態では、耐久ゴム系接着剤が、接着剤として用いられてよい。
【００３１】
クッション層１８４は、クッションの特性が効果的なウエハ研磨を可能とする限りは、例えば、開放セルポリウレタン材料など、任意の種類の材料から形成されてよい。一実施形態では、クッション層１８４は、スポンジのような特性を有する。別の実施形態では、クッション層１８４は、カリフォルニアのＴｈｏｍａｓ  Ｗｅｓｔ，Ｉｎｃ．によって製造されたＴＷ−８１７クッション層でよい。さらに別の実施形態では、クッション層１８４は、Ｒｏｄｅｌ，Ｉｎｃによって製造されたＳｕｂａ  ＩＶクッション層でよい。
【００３２】
クッション層１８４および補強層１８２は、ウエハの研磨を最適化する任意の厚さであってよいことを理解されたい。一実施形態では、クッション層１８４は、約１０ミルから約１００ミルの間の厚さである。別の実施形態では、クッション層１８４は、約２０ミルの厚さである。一実施形態では、補強層１８２は、約５ミルから約５０ミルの間の厚さである。別の実施形態では、補強層１８２は、約２０ミルの厚さである。
【００３３】
補強層１８２を用いることにより、基礎ベルト１５７は、ポリマー研磨パッド１５６が簡単に曲がったり折れたりしないよう、強い支持構造を提供できる。補強層１８２として、例えば、鋼鉄、ケブラー（商標）など、十分に硬い任意の種類の材料を用いてよいことを理解されたい。一実施形態では、補強層１８２は、ステンレス鋼からなる。さらに、クッション層１８４と共に補強層１８２の強い支持構造を用いると、より良好な研磨プロセスの制御が可能となり、その結果、ウエハ研磨の正確さと一貫性が向上される。このような多層ポリマーパッド構造を用いることにより、研磨部分１８０は、劣化への耐性を持ち、ウエハの研磨におけるウエハ研磨の処理量を増大できるように構成されることが可能である。さらに、研磨パッドの寿命が大幅に長くなることにより、ウエハ研磨の処理量が増大するため、全体のウエハ生産コストを低減することができる。
【００３４】
図２Ｃは、本発明の一実施形態に従って、基礎ベルト１５７に融合されたポリマー研磨パッド１５６を示す研磨部分１８０の断面図である。研磨部分１８０は、基礎ベルト１５７に結合されたポリマー研磨パッド１５６を備える。基礎ベルト１５７は、接着フィルム１８３によって補強層１８２に付着されたクッション層１８４を有する。
【００３５】
一実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、基礎ベルト１５７に融合される。融合は、ポリマー材料が、基礎ベルト１５７のクッション層１８４の上面１８６に直接成形される際に起きる。融合は、直接成形プロセスを用いて実現されてもよく、直接成形は、一般に、研磨パッドのポリマー前駆体を（通例、液体または半固体の形態で）表面に塗布する工程である。ポリマー前駆体は、効果的な研磨パッドを形成できる任意の種類の材料でよいことを理解されたい。その後、ポリマー前駆体は、凝固して、ポリマー研磨パッドになる。一実施形態では、直接成形プロセス中に、例えば、液化（または、半固体）ポリマーなどの研磨パッド前駆体が、クッション層１８４の上面１８６に塗布される。一実施形態では、研磨パッド前駆体は、液化ポリウレタンである。このプロセス中に、液化ポリマーは、クッション層１８４の孔構造内に流れ込む。液化ポリマーは、クッション層１８４のすべての深部に浸透することにより、ポリマー研磨パッド１５６と基礎ベルト１５７のクッション層１８４が、結合した構成単位を形成できるようにすることを理解されたい。
【００３６】
別の実施形態では、液化ポリマーは、クッション層１８４の上面１８６の下の約２１ミルの深さにまで流れ込む。液化ポリマーがクッション層１８４に流れ込む深さの程度は、境界線１８７で示されている。境界線１８７と上面１８６との間の部分は、ポリマー研磨パッド１５６のポリマー材料（液体ポリマーが固化したもの）がクッション層１８４と融合（すなわち、付着）する融合部分である。この実施形態では、融合により強力な結合が実現されるため、研磨パッド１５６を基礎ベルト１５７に付着させるための接着剤は用いられていない。
【００３７】
融合によって実現される結合は、ポリマー研磨パッド１５６および基礎ベルト１５７が硬化される硬化工程を用いることにより強化される。一実施形態では、硬化工程は、約２１２Ｆの温度（Ｆは、華氏度）で約１８時間実行される。ポリマー研磨パッド１５６と基礎ベルト１５７との間の結合を形成または強化することができる任意の種類の硬化プロセスを（任意の温度と任意の時間で）用いてよいことを理解されたい。さらに、層を融合することにより、ポリマー研磨パッドをクッションパッドに直接的に付着させることができるため、接着フィルムを用いる必要がない。したがって、このような融合を用いて、水分と剪断応力の両方に対して耐性を持つ本発明の研磨構造を実現することにより、ポリマー研磨パッド１５６と基礎ベルト１５７との間で剥離が生じる可能性を大きく低減することが可能である。図３Ａは、本発明の一実施形態に従って、ポリマーフラップ１８８によって覆われた研磨部分１８０を示す断面図である。この実施形態の研磨部分１８０は、図２Ａを参照して説明されたＣＭＰシステム１１４内で用いてよいことを理解されたい。一実施形態では、研磨部分１８０は、基礎ベルト１５７全体にわたるポリマー研磨パッド１５６を有する。図２Ｂを参照して上述したように、基礎ベルト１５７は、接着フィルム１８３によって補強層１８２の上部に付着されたクッション層１８４を備える。さらに、ポリマー研磨パッド１５６は、接着剤１８５によってクッション層１８４の上部に付着されている。一実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６に加えて、研磨部分１８０は、基礎ベルト１５７を覆うポリマーフラップ１８８を有する。ポリマー研磨層のフラップ１８８は、基礎ベルト１５７内の補強層１８２に挿入されたピン１８９によって基礎ベルト１５７に取り付けられている。ポリマー研磨層のフラップ１８８は、キャップと呼んでもよい。例えば、ポリマー研磨層の側面をポリマーシーリング剤でシーリングするなど、ポリマー研磨層の下層への水分の浸透を低減する任意の方法を用いてもよいことを理解されたい。
【００３８】
図３Ｂは、本発明の一実施形態に従って、被覆部１９６によって覆われた研磨部分１８０を示す断面図である。この実施形態では、研磨部分１８０は、接着フィルム１８５によって基礎ベルト１５７全体に付着されたポリマー研磨パッド１５６を有する。基礎ベルト１５７は、接着フィルム１８３によって補強層１８２の上部に付着されたクッション層１８４を備える。研磨部分１８０は、接着フィルム１８５および１８３を保護する被覆部１９６を有する。被覆部１９６は、ピン１９８によって一方の端部でポリマー研磨パッド１５６に結合されており、ピン１９２によって他方の端部で結合されている。
【００３９】
被覆部１９６を用いることにより、接着フィルム１８３および１８５は、例えば、スラリからの液体など、側面からの水分の浸入から保護されてよい。被覆部１９６は、材料が水分の浸入に耐性を持つ限りは、任意の種類の材料であってよいことを理解されたい。被覆部は、キャップと呼んでもよい。一実施形態では、被覆部１９６は、例えば、ポリウレタンなどのポリマー材料からなる。被覆部１９６は、任意の種類の液体状の物質から接着フィルム１８３および１８５を保護できることを理解されたい。したがって、接着フィルム１８３および１８５は、研磨部分１８０の側面から水分によって引き起こされる接着剤の劣化の影響を受けず、耐性を保つことができる。さらに、一実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、継ぎ目を持たないため、ポリマー研磨パッド１５６の上部からの水分の浸透が低減される。水分の浸透を低減する任意の方法を用いてよいことと、フラップ１８８（図３Ａ参照）または被覆部１９６と併せて、そのような他の方法を用いてよいことを理解されたい。例えば、研磨構造全体が、ポリマー材料またはシーリング剤で被覆されてもよい。したがって、研磨構造の水分に弱い部分をシーリングする任意の方法が効果を持ちうる。結果として、研磨部分１８０は、より良好に水分の浸入に対して耐性を持つため、長持ちすることが可能であり、従来技術の研磨ベルトよりも多くのウエハを研磨することができる。
【００４０】
図４は、本発明の一実施形態に従って、研磨部分１８０を示す断面図である。この実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、接着フィルム１８５によって基礎ベルト１５７の上部に付着されている。基礎ベルト１５７は、補強層１８２に結合されたクッション層１８４ａ、１８４ｂを含む３つの異なる層を有する。クッション層１８４ａ、１８４ｂは、接着ファイル１８６によって結合され、クッション層１８４ｂは、接着フィルム１８３によって補強層１８２に付着されている。
【００４１】
クッション層１８４ａは、研磨ダイナミクスの要求に応じて、クッション層１８４ｂより軟らかくても硬くてもよい。一実施形態では、クッション層１８４ａは、Ｔｈｏｍａｓ  Ｗｅｓｔ，Ｉｎｃ．によって製造されたものでよい。別の実施形態では、クッション層１８４ａは、クッション層１８４ｂよりも軟らかい。この構成により、上部から下部に向かって研磨部分１８０が段階的に硬くなるため、ポリマー研磨パッド１５６がウエハ表面の形状に良好に一致するようになる。さらに別の実施形態では、クッション層１８４ａは硬くてもよく、クッション層１８４ｂは軟らかくてもよい。クッション層１８４ａは、次いで、ポリマー研磨パッド１５６の張力を増してもよい。これは、研磨部分１８０の故障（例えば、剥離）の場合にクッション層１８４ａが密閉された状態に保つために好ましい。明らかに、研磨部分１８０は、異なる硬さを持つ多くのクッション層を有することで、ＣＭＰプロセスを大いにカスタマイズしてもよい。一実施形態では、クッション層１８４ａおよび１８４ｂは、同じ材料から製造されてよく、別の実施形態では、クッション層１８４ａおよび１８４ｂは、異なる材料から製造されてもよい。さらに別の実施形態では、クッション層１８４ａおよび１８４ｂは、例えば、ポリマー材料、ポリウレタンＲｏｄｅｌ  Ｉｎｃ．のＳｕｂａ  ＩＶ、カリフォルニア州のＴｈｏｍａｓ  Ｗｅｓｔ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＴＷ−８１７、ステンレス鋼、ケブラー（商標）など、任意の種類のクッション層または硬い層からなっていてもよい。
【００４２】
別の実施形態では、例えば、固定研磨材料など、異なる種類の研磨材料が、ポリマー研磨パッド１５６の上部に用いられてもよい。そのような実施形態では、ポリマー研磨パッド１５６は、固定研磨材料に対する支持層として機能してもよい。
【００４３】
図５Ａは、本発明の一実施形態に従って、基礎ベルトに付着された継ぎ目なしポリマー研磨パッドを生成するための方法を示すフローチャート２００である。動作２０２において、その方法は、補強層を準備する工程から始まる。一実施形態では、例えば、ステンレス鋼などの補強層が用いられるため、研磨パッドは、適切に支持されることで、ウエハを一様に研磨することができる。多くの場合、補強層がないと、研磨パッドは、ウエハの圧力で変形することにより、ウエハを適切に研磨できないことがある。例えば、ケブラー（商標）など、任意の数の材料または金属を補強層に用いてよいことを理解されたい。一実施形態では、補強層は、研磨パッドの形状をベルト形状に適合させるために、ステンレス鋼ベルトの形態である。
【００４４】
動作２０２の後、その方法は、第１の接着フィルムが補強層に貼り付けられる動作２０４に進む。この動作では、例えば、３Ｍ４４２テープ、ゴム系接着剤など、任意の種類の接着剤が用いられてよいことを理解されたい。一実施形態では、接着剤は、次の層を付着できるように、補強層全体にわたる薄いフィルムに塗布される。別の実施形態では、後に説明するように硬化される際に流動する特性から、耐久ゴム系接着剤が用いられてもよい。
【００４５】
次いで、その方法は、クッション層が、第１の接着フィルムに配置される動作２０６に進む。この動作では、任意の種類の材料からなる任意の種類のクッション層を用いてよいことを理解されたい。一実施形態では、クッション層は、例えば、ポリウレタンなどのポリマーから製造されてよい。別の実施形態では、クッション層は、補強ベルト全体に適合可能なベルトであってよい。結果として、材料のクッションの特性が、所望の研磨特性に適合する限りは、任意のクッション層の厚さを用いてよい。
【００４６】
動作２０６の後、その方法は、第２の接着フィルムがクッション層に貼り付けられる動作２０８に進む。第２の接着フィルムは、研磨パッドを基礎ベルト（補強層およびクッション層を含む）に付着可能にするために必要である。第１の接着フィルムと同様に、例えば、耐水性接着剤など、任意の種類の接着剤を用いてよいことを理解されたい。
【００４７】
次いで、動作２１０は、第２の接着フィルム上に研磨パッドを配置する。一実施形態では、研磨パッドは、ベルト様の形状のポリマー研磨材料であり、継ぎ目を持たない。別の実施形態では、研磨パッドは、ベルト様の形状であり、連続的な構成単位であってよい。この動作では、材料が効果的にウエハを研磨できる限り、任意の種類の形状で任意の種類の材料から製造された任意の種類の研磨パッドを用いてよいことを理解されたい。
【００４８】
動作２１０の後、その方法は、研磨構造が硬化される動作２１２に進む。研磨構造は、任意の種類の研磨パッド（例えば、ポリマー前駆体などの研磨パッド前駆体を含む）および任意の種類の基礎ベルトを備える任意の種類の構造であってよいことを理解されたい。一実施形態では、研磨構造は、動作２０２、２０４、２０６、２０８、および２１０で説明したように、接着剤で付着されたポリマー研磨パッドと、クッション層と、補強層とを備える。硬化プロセスは、ある一定の期間、ある温度で研磨構造を加熱する工程を備える。研磨構造は、研磨構造の結合が強化される限りは、任意の期間、任意の温度で加熱されてよいことを理解されたい。一実施形態では、研磨構造は、約２００Ｆの温度（Ｆは、華氏度）で約２０時間加熱される。別の実施形態において、耐久ゴム系接着剤が用いられる場合には、接着剤は、硬化工程中に軟らかくなって流動するために、ゴム系接着剤とクッション層との間の接触表面の面積を増大させるので、接着強さを４倍増大させる。
【００４９】
継ぎ目なしポリマー研磨パッドを用いることにより、研磨パッドの表面から第１および第２の接着層に水分が浸透する可能性は、大幅に低減される。さらに、継ぎ目なしポリマー研磨パッドは、ＣＭＰシステム内でローラ上を移動する際の剪断力にも耐性を持つため、そのような力が研磨パッド構造を破壊する可能性を低減する。結果として、研磨パッドの剥離は、大幅に減少される。したがって、本発明の研磨パッドの寿命および生産能力は、従来技術の研磨パッドの生産能力よりも劇的に向上される。そのような研磨ベルトの寿命の最長化により、ＣＭＰシステムの休止時間が減少され、ウエハの生産効率と生産量が大幅に増大される。
【００５０】
図５Ｂは、本発明の一実施形態に従って、基礎ベルトに融合された継ぎ目なしポリマー研磨パッドを生成するための方法を示すフローチャート２３０である。動作２３２、２３４、および２３６は、それぞれ、図５Ａを参照して説明した動作２０２、２０４、および２０６とほぼ同様である。図５Ａで開示した方法と異なり、図５Ｂで開示される方法は、基礎ベルトに研磨パッドを付着させるための接着剤を用いないことを理解されたい。図５Ｂを参照して説明される方法の実施形態における主な違いは、クッション層の上面に液体ポリマー材料が塗布される動作２３８から始まることである。液体ポリマー材料は、ウエハを研磨できる材料に凝固することが可能な任意の種類のポリマー前駆体であってよい。一実施形態では、液体ポリマー材料は、液化ポリウレタンである。動作２３８中に、液体ポリマー材料は、クッション層の孔の中に浸透する。図２Ｃを参照して説明したように、液体ポリマー材料は、すべての深部に浸透することが可能であり、それにより、結果として形成されるポリマー研磨パッドとクッション層との間に密着した融合を形成することができる。一実施形態では、液体ポリマー材料は、クッション層内部の約２１ミルの深さまで浸透する。したがって、動作２４０を参照してさらに説明する硬化プロセス中に、液体ポリマー材料は、クッション層に融合された継ぎ目なしポリマー研磨パッドになる。
【００５１】
動作２３８の後、その方法は、研磨構造が硬化される動作２４０に進む。硬化プロセスは、クッション層とポリマー研磨パッドとの間の融合が強化されうる限りは、任意の温度と任意の時間の長さであってよい。一実施形態では、研磨構造は、約２１２Ｆの温度で約１８時間硬化されてよい。別の実施形態では、研磨構造は、約２００Ｆの温度で約２０時間硬化されてよい。
【００５２】
ポリマー研磨パッドとクッション層との間の融合を強化する他に、動作２４０は、さらに、クッション層と補強層とを結合する（図５Ａを参照して上述した）接着剤を大きく軟化させる。この軟化によって、硬化サイクル中に接着剤が流動し、加熱サイクル後に接着剤の強さが約４倍向上される。一実施形態では、接着強さは、補強層からクッション層を剥離するのに必要な力を決定する剥離試験によって測定されてよい。接着フィルムの軟化および流動によって、接着剤とクッション層との間の接触の表面積が増大されると考えられる。
【００５３】
随意的に、動作２４０の後に、補強層の下面に保護ライナが追加されてもよい。保護ライナは、ＣＭＰシステムのプラテンへの損傷を低減することができる任意の種類の材料でよいことを理解されたい。一実施形態では、ＣＭＰプロセス中に補強層によって擦られることからＣＭＰシステムのプラテンを保護するために、ポリウレタンライナを用いてもよい。ポリウレタンライナは、研磨構造への剪断力をあまり増大させずにプラテンを保護する任意の厚さでよいことを理解されたい。一実施形態では、保護ライナの厚さは、約５ミルから約５０ミルの間でよい。別の実施形態では、保護ライナの厚さは、約２０ミルでよい。
【００５４】
したがって、研磨構造は、すべての層が、従来技術の装置よりもはるかに強く互いに結合されるように形成される。結果として、本発明の研磨構造は、剪断に耐えるため、従来技術よりもはるかに剥離に耐えることができる。さらに、本発明のポリマー研磨パッドは、薄くて、継ぎ目を持たないため、研磨構造の内部に水分が浸入することを防ぐ。この特徴も、剥離を低減し、研磨構造の寿命を延ばす。さらに、本発明の研磨構造は、薄いため、それに対して作用する剪断力は比較的小さい（ローラ上を移動する際に、より大きな剪断力が研磨構造の外側に向かって存在するため）。したがって、本発明の研磨構造は、より長持ちし、ウエハの生産能力を向上し、ウエハ処理のコストを大幅に減少させることができる。
【００５５】
図６Ａは、本発明の一実施形態に従って、ポリマー研磨パッド成形容器３００の２要素を示している。この実施形態では、外側鋳型３０２は、内側鋳型３０４を覆うよう適合している。外側鋳型３０２は、取り付けの接合部における液体の漏れを防ぐ任意の方法で、内側鋳型３０４に取り付けられてよい。一実施形態では、接着剤を用いて、鋳型３０４の基部に鋳型３０２を取り付けてもよい。外側鋳型３０２と内側鋳型３０４との間の空間は、図７を参照してさらに詳細に説明するように、ポリマー研磨ベルトなどの研磨パッドを生成するために、ゲル状の物質で満たされてよい。ゲルは、例えばポリウレタンゲルなど、任意の種類のポリマーパッド前駆体であってよいことを理解されたい。連続的な内面を備えた外側鋳型３０２と、連続的な外面を備えた内側鋳型３０４とを用いることにより、ベルト様の形状で継ぎ目を持たないポリマー研磨パッドを生成することができる。別の実施形態では、ベルト様の形状であり、連続的な構成単位であるポリマー研磨パッドが生成されてもよい。
【００５６】
図６Ｂは、本発明の一実施形態に従って、外側鋳型３０２が内側鋳型３０４を覆って取り付けられて完成した状態のポリマー研磨パッド成形容器３０６を示している。この実施形態では、ポリマーゲル注入容器３１２が、外側鋳型３０２と内側鋳型３０４との間の空間にポリマーゲル３０８を注入する。ポリマーゲル３０８は、例えば、ポリウレタンゲルなど、研磨パッドを生成するために用いることのできる任意の種類の物質でよい。注入動作は、完成したポリマー研磨パッド成形容器３０６の基部にある注入孔３１６に通じるチューブ３１０を通して実現されてよい。完成したポリマー研磨パッド成形容器３０６の内部を満たすために、例えば、１、２、３、４など、任意の数の注入孔を用いてよいことを理解されたい。一実施形態では、完成したポリマー研磨パッド精鋭容器３０６の基部に、４つの注入孔３１６が設けられている。成形容器３０６を上手く用いることにより、（図２Ａないし４に示すように）研磨構造の内部構造への水分の浸入を低減する継ぎ目なしポリマー研磨パッドを生成できる。
【００５７】
図７は、本発明の一実施形態に従って、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトを製造するための方法を示すフローチャート５００である。ここでの動作は、継ぎ目なし研磨ベルトを製造するための方法を示しているが、以下に説明する動作によって、任意の他の種類の研磨パッドが生成されてよい。その方法は、ポリマーを継ぎ目なし研磨ベルトに成形するために準備する動作５０２から始まる。一実施形態では、ポリマー材料は、図６Ｂを参照して上述した完成ポリマー研磨パッド成形容器を用いて継ぎ目なしポリマー研磨ベルトに成形するために準備される。２種類のポリウレタン混合物を用いることが好ましいが、研磨に必要な条件に応じて、任意の種類のポリマーを用いてよい。一般に、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトの研磨層は、ウエハ表面を研磨できるように、柔軟で、耐久性があり、頑丈な材料が望ましい。さらに、研磨層は、引っ掻くことなしに研磨できる程度に軟らかいことが好ましい。選択するポリマーは、完全な弾性を持つ必要はないが、使用中に緩んだり弛んだりしないことが好ましい。研磨または平坦化プロセスの特定の特徴を高めるために、様々なポリマーを選択してよい。一実施形態では、ポリマー材料は、完成ベルトの研磨材料、すなわち、約．４〜１．０ｐの比重と、約２．５〜９０ショアＤの硬度とを有するマイクロセル・ポリウレタン、を生成するウレタン混合物でよい。ポリウレタン混合物を形成するために、液体レジンと液体硬化剤が混合される。別の実施形態では、ポリマーゲルは、図６Ｂを参照して上述したように、研磨パッドを形成するために用いられてよい。明らかに、この動作は、任意の数のポリマーゲル前駆体を用いて、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトを形成してよい。
【００５８】
動作５０２の後、その方法は、準備されたポリマーが鋳型に注入される動作５０４に進む。一実施形態では、ウレタンまたはその他のポリマー材料は、加熱された円筒形の鋳型に注入される。他の種類および形状の鋳型を適切に用いてもよいことを理解されたい。
【００５９】
次いで、動作５０６において、準備されたポリマーは、加熱され硬化される。完成した研磨パッドにおいて所望の物理特性を実現する任意の方法で、任意の種類のポリマーを加熱して硬化させてよいことを理解されたい。一実施形態では、ウレタン混合物は、所定の温度で所定の時間だけ加熱されて硬化され、ウレタン研磨層を形成する。一実施形態では、ウレタン混合物は、約１５０〜３００度Ｆ（約６５〜１５０度Ｃ）で１２〜４８時間硬化される。別の実施形態では、ポリマーゲル前駆体は、約２００度Ｆ（約９３度Ｃ）で２０時間硬化されてもよい。他のポリマー材料や他の所望の特性に適した他の時間および温度を用いてもよい。例えば、熱可塑性の材料は、加熱状態で処理されて、冷却によって固化される。動作５０６の後、その方法は、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトが、鋳型からベルトを取り外すことにより離型される動作５０８に進む。一実施形態では、鋳型は、図６Ｂを参照して詳細に説明したポリマー研磨ベルト成形容器である。次いで、動作５１０は、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトを旋盤にかけて、所定の寸法にする。動作５１０において、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトは、最適なウエハ研磨に必要な厚さと寸法に切断される。
【００６０】
動作５１０の後、その方法は、継ぎ目なしポリマー研磨パッドの研磨面に溝部が形成される動作５１２に進む。溝部は、鋳型の内部に適切なパターンを設けることにより、成形工程中に形成されてもよい。一実施形態では、正方形の溝部を備える滑らかな研磨面を生成するために、未加工の鋳物が、旋盤で回転されて溝部を形成される。
【００６１】
研磨ベルトは、次いで、使用のために仕上げられる。動作５１２の後、その方法は、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトの端部が切り取られる動作５１４に進む。次いで、動作５１６は、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトを洗浄し、使用のための準備をする。一実施形態では、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトは、長さ９０〜１１０インチ、幅８〜１６インチ、厚さ．０２０〜．２インチである。したがって、その研磨ベルトは、Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製造のＴｅｒｅｓ（商標）直線研磨装置に適している。したがって、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトは、研磨ベルトの下部の基礎ベルトへの水分の浸入を低減することにより、研磨材料の耐用期間を大幅に増大させる。結果として、ウエハ生産量の増大と、ウエハ生産の一貫性の向上が可能となる。本発明によって向上および最適化された性質により、最終的には、ウエハの生産コストを低減することができる。
【００６２】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態に基づいて説明されたが、当業者が、上述の明細事項と図面から、様々な変更、追加、置き換え、および等価物を実現することは明らかである。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内での変更、追加、置き換え、および等価物の全てを含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１Ａ】ＣＭＰシステムで通常用いられる直線研磨装置を示す図。
【図１Ｂ】直線研磨装置を示す側面図。
【図１Ｃ】剥離が起き始めた後の典型的な継ぎ目部分を示す拡大図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従って、ＣＭＰシステムを示す側面図。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従って、研磨部分を示す図。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従って、基礎ベルトに融合されたポリマー研磨パッドを示す研磨部分の断面図。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に従って、ポリマーフラップによって覆われた研磨部分を示す断面図。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に従って、被覆部によって覆われた研磨部分を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に従って、研磨部分を示す断面図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従って、基礎ベルトに付着された継ぎ目なしポリマー研磨パッドを生成するための方法を示すフローチャート。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従って、基礎ベルトに融合された継ぎ目なしポリマー研磨パッドを生成するための方法を示すフローチャート。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に従って、ポリマー研磨パッド成形容器の２要素を示す図。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に従って、外側鋳型が内側鋳型を覆って取り付けられ、完成した状態のポリマー研磨パッド成形容器を示す図。
【図７】本発明の一実施形態に従って、継ぎ目なしポリマー研磨ベルトを製造するための方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１０…直線研磨装置
１２…研磨ベルト
１４…継ぎ目
１６…半導体ウエハ
１８…ウエハキャリア
２０…ローラ
２２…直線運動
２４…空気ベアリングプラテン
３０…継ぎ目部分
３２…ポリマー研磨層
３６…支持層
３８…継ぎ目
４０…剥離
４２…接着剤
１０１…ウエハ
１１４…ＣＭＰシステム
１５０…研磨ヘッド
１５２…研磨圧力
１５４…研磨スラリ
１５６…ポリマー研磨パッド
１５６ａ…パッド表面
１５７…基礎ベルト
１５８…研磨パッドスタビライザ
１６０ａ…回転ドラム
１６０ｂ…回転ドラム
１６６…研磨パッドコンディショニングシステム
１６８…コンディショニングトラック
１７０…コンディショニングヘッド
１７２…コンディショニングディスク
１８０…研磨部分
１８２…補強層
１８３…接着フィルム
１８４…クッション層
１８４ａ…クッション層
１８４ｂ…クッション層
１８５…接着フィルム
１８６…クッション層の上面
１８６…接着フィルム
１８７…境界線
１８８…ポリマーフラップ
１８９…ピン
１９２…ピン
１９６…被覆部
１９８…ピン
３００…ポリマー研磨パッド成形容器
３０２…外側鋳型
３０４…内側鋳型
３０６…ポリマー研磨パッド成形容器
３０８…ポリマーゲル
３１０…チューブ
３１２…ポリマーゲル注入容器
３１６…注入孔
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月22日(2003.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、
ベルト様の形状であると共に、継ぎ目を持たないよう構成された研磨パッド（１５６）と、
補強層（１８２）とクッション層（１８４）とを備える基礎ベルト（１５７）と、を備え、
前記クッション層は、前記研磨ベルトパッドと前記基礎ベルトとの間の中間層である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記研磨パッドはポリマー材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項３】
請求項２に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記ポリマー材料はポリウレタンである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項４】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記クッション層はスポンジ状の材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項５】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記クッション層は開放セルポリウレタン材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項６】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記補強層はステンレス鋼とケブラー型の材料のいずれかである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項７】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記研磨パッドは約４０ミルの厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項８】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記クッション層は約２０ミルの厚さである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項９】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、さらに、
前記基礎ベルトと前記研磨パッドとの間の接着フィルムを覆うキャップを備える、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記キャップはポリマー材料である、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、さらに、
前記基礎ベルトと前記研磨パッドとの間の接着フィルムを水分の浸入からシーリングするよう構成された被覆部を備える、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記基礎ベルトと前記研磨パッドは、第１の接着フィルムによって付着されており、前記補強層と前記クッション層は、第２の接着フィルムによって付着されている、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記研磨パッドは、前記クッション層の上面にポリマー前駆体を直接成形した結果、前記基礎ベルトに付着されている、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、さらに、
前記基礎ベルトの下面に取り付けられた保護ライナを備える、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記保護ライナはポリエチレンである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、前記ポリマー前駆体は、半固体の形態、液化された形態、およびゲルの形態の少なくとも１つである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の化学機械研磨において用いる継ぎ目なし研磨装置であって、ポリマー前駆体は液体ポリウレタンである、継ぎ目なし研磨装置。
【請求項１８】
化学機械研磨で用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、
補強層（１８２）を準備する工程と、
前記補強層全体に第１の接着フィルム（１８３）を貼り付ける工程と、
前記第１の接着フィルムにクッション層（１８４）を付着させる工程と、
前記クッション層全体に第２の接着フィルム（１８５）を貼り付ける工程と、
前記第２の接着フィルムに継ぎ目なし研磨パッド（１５６）を付着させる工程と、
前記研磨パッド構造を硬化させる工程と、を備える、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記補強層はステンレス鋼とケブラー型の材料のいずれかである、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記第１の接着層および前記第２の接着層は、ゴム系接着剤である、方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記継ぎ目なし研磨パッドは、ポリマーゲルを鋳型に流し込むことにより生成される、方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記継ぎ目なし研磨パッドはポリマー材料である、方法。
【請求項２３】
請求項１８に記載の化学機械研磨において用いる研磨パッド構造を生成するための方法であって、前記硬化工程は、前記研磨パッド構造を加熱する工程を備える、方法。
【国際調査報告】
2004524676.tif 000057
2004524676.tif 000058
2004524676.tif 000059