(57)【要約】複数の研磨粒子（１６）を有する固定研磨要素（１４）と、弾性要素と、固定研磨要素と弾性要素（２６）との間に配置される複数の剛性セグメント（２２）とを含む研磨物品（１０）。
2004524697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）複数の研磨粒子を備える固定研磨要素と、
ｂ）弾性要素と、
ｃ）前記固定研磨要素と前記弾性要素との間に配置される複数の剛性セグメントと、
を備える研磨物品。
【請求項２】
前記剛性セグメントが、互いに取り付けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記剛性セグメントが、共通の基板から延在し、かつ前記基板の複数の交差溝によって少なくとも部分的に画定される、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記剛性セグメントが、互いから取り外される、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記固定研磨要素が、不連続層を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
前記固定研磨要素が、複数の固定研磨セグメントを備え、各固定研磨セグメントが、前記剛性要素の１つと同一の広がりを持つ、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記固定研磨要素が、複数の前記剛性セグメントを横断して連続的に延在する、請求項１に記載の物品。
【請求項８】
前記固定研磨要素が、前記剛性セグメントに結合される、請求項１に記載の物品。
【請求項９】
前記剛性セグメントが、前記弾性要素に結合される、請求項８に記載の物品。
【請求項１０】
前記剛性セグメントが、前記弾性要素に結合される、請求項１に記載の物品。
【請求項１１】
前記弾性要素が、複数の弾性セグメントを備える、請求項１に記載の物品。
【請求項１２】
前記弾性セグメントが、前記剛性セグメントに結合される、請求項１１に記載の物品。
【請求項１３】
前記固定研磨要素が、テキスチャ加工された３次元固定研磨要素を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項１４】
前記固定研磨要素が、複数の３次元固定研磨構成物を備える、請求項１に記載の物品。
【請求項１５】
前記剛性セグメントが、上面と、側壁と、上面と側壁との間に配置されるユニオンとを備え、前記ユニオンに斜角がつけられている、請求項１に記載の物品。
【請求項１６】
前記剛性セグメントが、上面と、側壁と、上面と側壁との間に配置されるユニオンとを備え、前記ユニオンが湾曲している、請求項１に記載の物品。
【請求項１７】
前記剛性セグメントが、交互嵌合している、請求項１に記載の物品。
【請求項１８】
前記剛性セグメントが、円、楕円、三角形、正方形、長方形、五角形、六角形、七角形、および八角形からなる群から選択される形状を画定する、請求項１に記載の物品。
【請求項１９】
前記剛性セグメントが、角錐、円錐、円筒、円錐台、角錐台、切頭半球、および他の錐台からなる群から選択される、請求項１に記載の物品。
【請求項２０】
前記剛性セグメントが、研磨面と平行なセグメントの面において取った、４００ｍｍ２以下の断面積を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項２１】
ａ）固定研磨要素であって、
ｉ）バッキングと、
ｉｉ）前記バッキングの第１主表面上に配置され、バインダと複数の研磨粒子とを備える構成物と、
ｂ）前記バッキングの第２主表面に結合され、複数の剛性セグメントを備える剛性要素と、
を備える研磨物品。
【請求項２２】
前記剛性セグメントが、互いに取り付けられる、請求項２１に記載の物品。
【請求項２３】
前記剛性セグメントが、共通の基板から延在し、前記基板の複数の交差溝によって少なくとも部分的に画定される、請求項２１に記載の物品。
【請求項２４】
前記剛性セグメントが、互いから取り外される、請求項２１に記載の物品。
【請求項２５】
前記固定研磨要素が、不連続層を備える、請求項２１に記載の物品。
【請求項２６】
前記固定研磨要素が、複数の固定研磨セグメントを備え、各固定研磨セグメントが、前記剛性セグメントの１つと同一の広がりを持つ、請求項２１に記載の物品。
【請求項２７】
前記固定研磨要素が、複数の前記剛性セグメントを横断して連続的に延在する、請求項２１に記載の物品。
【請求項２８】
前記固定研磨要素が、テキスチャ加工された３次元固定研磨要素を備える、請求項２１に記載の物品。
【請求項２９】
前記固定研磨要素が、複数の３次元固定研磨構成物を備える、請求項２１に記載の物品。
【請求項３０】
ａ）複数の研磨粒子を備える固定研磨要素と、
ｂ）弾性要素と、
ｃ）前記固定研磨要素と前記弾性要素との間に配置される複数の剛性要素と、
を備え、
半導体ウエハの面の曲率に順応することができ、半導体ウエハの面上のダイと比較して剛性である研磨物品。
【請求項３１】
半導体ウエハの面を修正する装置であって、
ａ）複数の研磨粒子を備える固定研磨要素と、
ｂ）弾性要素と、
ｃ）前記固定研磨要素と前記弾性要素との間に配置される複数の弾性セグメントと、
を備える装置。
【請求項３２】
前記固定研磨要素が、テキスチャ加工された３次元固定研磨要素を備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記固定研磨要素が、３次元固定研磨構成物を備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記固定研磨要素が、前記剛性セグメントに結合される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記剛性セグメントが、前記弾性要素に結合される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３６】
前記固定研磨要素が、前記剛性セグメントに対して動くことができる、請求項３１に記載の装置。
【請求項３７】
前記固定研磨要素と前記剛性セグメントとが、前記弾性要素に対して動くことができる、請求項３１に記載の装置。
【請求項３８】
ａ．前記固定研磨要素を備える第１ウエッブと、
ｂ．前記複数の剛性セグメントを備える第２ウエッブと、
ｃ．前記弾性要素を備える第３ウエッブと、
をさらに備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３９】
前記第１ウエッブと前記第２ウエッブが、互いに関して可動である、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記第２ウエッブと前記第３ウエッブとが、互いに関して可動である、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記第１ウエッブと前記第３ウエッブとが、互いに関して可動である、請求項３８に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１ウエッブと、前記第２ウエッブと、前記第３ウエッブとが、互いに関して可動である、請求項３８に記載の装置。
【請求項４３】
第１断面積を有する第１の複数の剛性セグメントを備える第１領域と、
第２断面積を有する第２の複数の剛性セグメントを備える第２領域と、
を備えるウエッブをさらに備え、
前記第１断面積が、前記第２断面積とは異なる、請求項３１に記載の装置。
【請求項４４】
前記剛性層が、金属とプラスチックからなる群から選択される材料を備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項４５】
半導体ウエハの面を修正する方法であって、
ａ）請求項１に記載の研磨物品を半導体ウエハと接触させる工程と、
ｂ）前記半導体ウエハと前記研磨物品を互いに関して動かす工程と、
を備える方法。
【請求項４６】
ａ）研磨物品の第１領域を半導体ウエハと接触させる工程であって、前記第１領域が、第１断面積を有する第１の複数の剛性セグメントを備える工程と、
ｂ）前記半導体ウエハと前記研磨物品を互いに関して動かす工程と、
ｃ）研磨物品の第２領域を半導体ウエハと接触させる工程であって、前記第２領域が、第２断面寸法を有する第２の複数の前記剛性セグメントを備える工程と、
ｄ）前記半導体ウエハと前記固定研磨物品とを互いに関して動かす工程と、
をさらに備える、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記研磨物品が、前記複数の剛性セグメントを備えるウエッブをさらに備え、前記ウエッブを第１位置から第２位置まで指標付けする工程をさらに備える、請求項４６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの修正に使用される固定研磨物品の剛性基板を修正することに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの製作では、半導体ウエハを研磨および平坦化するために、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスが使用される。ＣＭＰプロセスには、研磨剤を比較的硬いパッドと半導体ウエハとの間に配置することと、パッドと半導体ウエハを互いに関して動かして、ウエハの面を修正することとが含まれる。ＣＭＰプロセスで使用される研磨剤は、スラリ、すなわち研磨粒子を含む液体媒質、またはバッキングに結合された研磨粒子を含む要素などの固定研磨要素とすることができる。
【０００３】
ＣＭＰプロセスは、相対的により高い位置、すなわちフォトリソグラフィによって一般的に生成される特徴のスケールの上に寸法を有する特徴から、選択的に材料を除去して、ウエハ面を平坦化することを試みる。また、ＣＭＰプロセスは、ウエハ上のダイが同じ時間期間に同程度に平坦化されるように、半導体ウエハのスケール上で均一に材料を除去することを試みる。各ダイの平坦化率は、ウエハ全体にわたって均一であることが好適である。これらの目的の両方を同時に達成することは、半導体ウエハが、しばしばそる、または湾曲するので、困難である。いくつかの半導体ウエハは、階段状の高さ変動または突出も多く含み、これは、ウエハ上に集積回路を製作する手順中に製造される。これらの高さ変動と半導体ウエハの湾曲およびそりとは、研磨プロセスの均一性を妨害することがあり、そのために、ウエハのいくつかの領域は過剰研磨され、一方の他の領域は依然として研磨不足となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
不均一研磨の問題を克服する試みとして、スラリを使用するＣＭＰプロセスの修正が行われてきた。１つのそのような試みは、研磨台に取り付けられる弾性材料の第１層と、弾性層を覆う剛性材料の第２層とを含む複合研磨パッドを使用する。第２層は、チャネル領域によって分離されたタイルのアレイを含む。チャネル領域は、研磨プロセス中に、研磨パッドの面を横断してスラリを流す。他の複合研磨パッドは、係数が比較的低い海綿状多孔質材料の第３層を含み、これは、研磨しているウエハの面を横断してスラリを輸送する。研磨中、研磨材料を貫通して、研磨パッドのより低い層の中に液体を輸送することができる。
【０００５】
固定研磨ＣＭＰプロセスは、研磨を実施するために、研磨パッドの面上で遊離研磨粒子を輸送することに依存しない。代わりに、そのようなプロセスは、固定研磨研磨パッドを使用し、これは、バッキング上の定位置に固定されたいくつかの３次元研磨構成物を含む。３次元研磨構成物は、バインダに配置され、かつバッキングに固定された研磨粒子を含み、これにより、比較的係数の高い固定研磨要素が形成される。ＣＭＰプロセス中、ウエハの面は、固定研磨構成物と接触することによって研磨され、研磨構成物の大部分の研磨粒子は、バッキングに結合されたままである。
【０００６】
ＣＭＰ研磨プロセス後、半導体ウエハは、エッジ除去ゾーン、すなわち、半導体構成要素などの有用な構成要素を提供するには十分研磨されていない研磨済み半導体ウエハのエッジにおけるゾーンを有する。エッジ除去ゾーンを構成する半導体ウエハの部分を使用して、均一であるかのように、半導体装置を製造することができる。したがって、エッジ除去ゾーンの領域は、ウエハのダイの歩留まりに影響を与える。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、本発明は、ａ）複数の研磨粒子を含んでいる固定研磨要素と、ｂ）弾性要素と、ｃ）固定研磨要素と弾性要素との間に配置される複数の剛性セグメントとを含んでいる研磨物品を特徴とする。
【０００８】
いくつかの実施形態では、剛性セグメントは、互いに取り付けられる。他の実施形態では、剛性セグメントは、互いから取り外される。一実施形態では、剛性セグメントは、共通の基板から延在し、基板の複数の交差溝によって少なくとも部分的に画定される。
【０００９】
一実施形態では、固定研磨要素は、不連続層を含む。他の実施形態では、固定研磨要素は、複数の固定研磨セグメントを含み、各固定研磨セグメントは、剛性セグメントの１つと同一の広がりを持つ。いくつかの実施形態では、固定研磨要素は、複数の剛性セグメントを横断して、連続的に延在する。他の実施形態では、固定研磨要素は、剛性セグメントに結合される。他の実施形態では、剛性セグメントは、弾性要素に結合される。
【００１０】
他の実施形態では、弾性要素は、複数の弾性セグメントを含む。いくつかの実施形態では、弾性セグメントは、剛性セグメントに結合される。
【００１１】
他の実施形態では、固定研磨要素は、テキスチャ加工された３次元固定研磨要素を含む。いくつかの実施形態では、固定研磨要素は、複数の３次元固定研磨構成物を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、剛性セグメントは、上面と、側壁と、上面と側壁の間の斜角がつけられたユニオンとを含む。他の実施形態では、剛性セグメントは、上面と、側壁と、上面と側壁の間の湾曲したユニオンとを含む。他の実施形態は、互いに交互嵌合している剛性セグメントを含む。
【００１３】
他の実施形態では、剛性セグメントは、円、楕円、三角形、正方形、長方形、五角形、六角形、七角形、および八角形からなる群から選択される形状を画定する。いくつかの実施形態では、剛性セグメントは、角錐、円錐、円筒、円錐台、角錐台、および他の錐台からなる群から選択される。
【００１４】
他の実施形態では、剛性セグメントは、研磨面と平行のセグメントの面において取った、４００ｍｍ２以下の断面積を有する。
【００１５】
他の態様では、研磨物品は、ａ）ｉ）バッキング、ｉｉ）バッキングの第１主表面の上に配置され、バインダと複数の研磨粒子を含んでいる組成物とを含んでいる固定研磨要素と、ｂ）バッキングの第２主表面に結合され、複数の剛性セグメントを含んでいる剛性要素とを含む。
【００１６】
他の態様では、研磨物品は、複数の研磨粒子を含んでいる固定研磨要素と、弾性要素と、固定研磨粒子と弾性要素との間に配置される複数の剛性要素とを含む。研磨物品は、半導体ウエハの面の曲率に順応することができ、半導体ウエハの面上のダイと比較して剛性である。
【００１７】
他の態様では、本発明は、半導体ウエハの面を修正する装置を特徴とする。該装置は、複数の研磨粒子を含んでいる固定研磨要素と、弾性要素と、固定研磨要素と弾性要素の間に配置される複数の剛性セグメントとを含む。一実施形態では、固定研磨要素は、テキスチャ加工された３次元固定研磨要素を含む。他の実施形態では、固定研磨要素は、３次元固定研磨構成物を含む。他の実施形態では、固定研磨要素は、剛性セグメントに結合される。いくつかの実施形態では、剛性セグメントは、弾性要素に結合される。
【００１８】
一実施形態では、固定研磨要素は、剛性セグメントに対して動かすことができる。他の実施形態では、固定研磨要素と剛性セグメントとは、弾性要素に対して動かすことができる。他の実施形態では、該装置は、固定研磨要素を含んでいる第１ウエッブと、複数の剛性要素を含んでいる第２ウエッブと、弾性要素を含んでいる第３ウエッブとをさらに含む。
【００１９】
他の実施形態では、第１ウエッブと第２ウエッブとは、互いに関して可動である。他の実施形態では、第２ウエッブと第３ウエッブとは、互いに関して可動である。他の実施形態では、第１ウエッブと第３ウエッブとは、互いに関して可動である。いくつかの実施形態では、第１ウエッブと、第２ウエッブと、第３ウエッブとは、互いに関して可動である。
【００２０】
いくつかの実施形態では、該装置は、第１断面積を有する第１の複数の剛性セグメントを含んでいる第１領域と、第２断面積を有する第２の複数の剛性セグメントを含んでいる第２領域とを含むウエッブをさらに含む。第１断面積は、第２断面積とは異なる。一実施形態では、剛性層は、金属とプラスチックからなる群から選択される材料を含む。
【００２１】
他の態様では、本発明は、半導体ウエハの面を修正する方法を特徴とする。該方法には、上述した研磨物品を半導体ウエハと接触させる工程と、半導体ウエハと研磨物品とを互いに関して動かす工程とが含まれる。一実施形態では、該方法には、研磨物品の第１領域であって、第１断面積を有する第１の複数の剛性セグメントを含んでいる第１領域を半導体ウエハと接触させる工程と、半導体ウエハと固定研磨物品を互いに関して動かす工程と、研磨物品の第２領域であって、第２断面を有する第２の複数の剛性セグメントを含んでいる第２領域を半導体ウエハと接触させる工程と、半導体ウエハと固定研磨物品とを互いに関して動かす工程とが含まれる。他の実施形態では、研磨物品は、複数の剛性セグメントを含んでいるウエッブを含み、該方法は、ウエッブを第１位置から第２位置まで指標付けする工程をさらに含む。
【００２２】
「固定研磨物品」という用語は、平坦化プロセス中に偶然生成される可能性があることを除いて、ほぼ自由な束縛されていない研磨粒子の存在しない研磨物品を指す。
【００２３】
「３次元研磨物品」という用語は、平坦化プロセス中に粒子のいくつかを除去することにより、平坦化機能を実施することができる追加の研磨粒子を明らかにするように、厚さの少なくとも一部を貫通して延在する多くの研磨粒子を有する研磨物品を指す。
【００２４】
「テキスチャ加工された研磨物品」という用語は、隆起部分と陥没部分とを有し、少なくとも隆起部分が、研磨粒子とバインダとを含んでいる研磨粒物品を指す。
【００２５】
「研磨構成物」という用語は、研磨粒子とバインダとを含む成形した本体を指す。
【００２６】
本発明は、ウエハに対する均一な圧力を維持しながら、修正するウエハの面の大域的なトポグラフィにほぼ順応することができる研磨物品を特徴とする。研磨物品は、良好な面均一性を呈示する半導体ウエハを製造するのに特によく適している。研磨物品のサブパッドに剛性セグメントが存在することにより、局所的な剛性、すなわち研磨物品と半導体ウエハとの相互作用が、剛性セグメントの領域をほぼ近似する領域上で剛性であることを呈示する研磨物品が提供される。これにより、ウエハ面上で大域的なウエハスケールのトポグラフィを維持しながら、周囲の領域、すなわち剛性セグメントの領域を近似する領域より高い点において、ウエハ面から材料を除去することが優先的に容易になる。研磨物品は、ウエハの面上に存在するエッジ除去の程度を最小限に抑え、かつウエハの有用な領域を最大にするように、半導体ウエハを研磨することもできる。
【００２７】
分割剛性要素は、固定研磨要素と組み合わされたとき、良好な平坦化を維持しながら、ウエハの均一性を向上させる。
【００２８】
分割剛性要素は、平坦化に必要である、局所的な非均一材料除去の競合要件を管理する機構と、ウエハのエッジにあるダイを含めて各ダイの均一処理に必要である、大域的均一材料除去とを提供する。
【００２９】
本発明の他の特徴は、好適な実施形態の以下の説明と、請求の範囲とから明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図面を参照すると、同じ数字を使用して、図面を通して同じ特徴を示しており、まず図１〜３では、固定研磨物品１０が示されている。これは、サブパッド２の上に配置される層の形態の固定研磨要素１４を含み、サブパッド２は、固定研磨要素１４と相対的により弾性的な要素２６との間に配置される相対的により剛性な要素６４を含む。固定研磨要素１４は、接着組成物２４を貫通して剛性要素３４に結合される。剛性要素３４は、接着組成物２８を貫通して弾性要素２６に結合される。研磨物品１０は、研磨物品を機械プレートに取り付けるために使用する、弾性要素２６の底面上に配置される接着組成物３０の層をさらに含む。研磨粒子１０は、半導体ウエハの面など、基板の面を修正するのに適している。
【００３１】
剛性要素３４は、溝３２によって互いに間隔をおいて配置されるいくつかの剛性セグメント２２を含む。剛性セグメントの寸法と、剛性セグメントが互いから間隔をおいて配置される距離と、剛性セグメントの形状とは、修正する基板に適切な局所的な剛性を達成するように選択される。
【００３２】
剛性セグメント２２の寸法は、局所的な平面性と大域的な均一性とを最適化し、かつ剛性セグメントで構築された研磨物品によって修正されている半導体ウエハの上に所定のエッジ除去ゾーンを達成するように選択される。剛性セグメント２２のサイズは、ダイの反復パターンなどのダイのレイアウト、所望のエッジ除去ゾーンに対するダイのサイズなど、修正する半導体ウエハの面の特徴に基づいて選択することができる。半導体ウエハのエッジを越えて延在しない剛性セグメントによって及ぼされる圧力が、剛性セグメントが半導体ウエハのエッジに近いことによって影響されないように、剛性セグメントのフットプリントは、所望の最大エッジ除去より大きくないことが好適である。また、剛性セグメント２２は、好適には、修正する半導体ウエハ上の個々のダイまたは反復リソグラフィック・パターンのフットプリントを近似するあるいはそれよりわずかに大きい局所的な剛性の近傍を提供するように寸法決めされる。剛性セグメントは、研磨しているダイの最小寸法の約０．５から約４倍のサイズであることが好適である。有用な剛性セグメントは、研磨物品の作業面に平行なセグメントの面において取った、約４００ｍｍ２以下の断面積を有する。
【００３３】
剛性セグメント２２は、剛性セグメント３４の深さの中へ、かつ剛性セグメント３４の面を横断して延在する溝３２によって互いに間隔をおいて配置される。溝３２により、剛性セグメント３４は、溝のない剛性セグメントより相対的に柔軟になり、それにより、剛性セグメント３４は全体として、個々のセグメント２２が依然として剛性な状態で、半導体ウエハの面に順応することができる。
【００３４】
溝３２が剛性セグメント３４の中へ延在する深さは、変更することができる。剛性要素は溝３２を含むことができ、この溝３２は、たとえば、剛性要素３４の中へ延在する、剛性要素３４を通過して延在する、剛性要素３４を通過して下にある相対的により弾性的な要素２６の中へ延在する、剛性要素３４を通過しかつ下にある相対的により弾性的な要素２６を通過して延在する、およびその組合わせなどである。溝３２が、サブパッドの深さの中へさらに延在すると、研磨物品の構造は、より柔軟になる。好適には、溝は、剛性セグメント２２を提供するように剛性要素３４を貫通して延在して、弾性要素２６の上にあり、かつ他の剛性セグメントとはほぼ関係なく動く剛性セグメント２２を提供し、それにより、局所的な平坦化を維持しながら、剛性要素が半導体ウエハの面に順応することを可能にする。１つの剛性セグメントの運動が、近傍のセグメントのいずれにも分与または伝達されないことがより好適である。
【００３５】
図１は、剛性要素３４の中に延在する溝３２を含む研磨物品１０を示す。図３は、剛性セグメント２２ａが弾性要素２６の上に独立して懸垂されるように、剛性要素３４を通過する溝３２ａを示す。図５は、剛性要素３４を通過し、かつ弾性要素２６の中に延在する溝３２ｂと、弾性要素３４を通過し、かつ弾性要素２６を通過する溝３２ｃとを示す。
【００３６】
図６は、剛性要素３４の上面４３から剛性要素３４の中に延在する溝４２ａと、剛性要素３４の底面４４から剛性要素３４の中に延在する溝４２ｂとを含む研磨物品４０を示す。
【００３７】
溝の幅、すなわちセグメント間の間隔は、所望のサブパッドの柔軟性と順応性とに基づいて選択される。溝の幅は、セグメントが互いに完全に分離される、またはほぼ完全に分離されるように、増大させることができる。一般に、ＣＭＰプロセス中、ウエハ面における呼び圧力は、ウエハの背面に圧力を課すことによって制御される。より広い溝では、剛性セグメントが占有する全平面領域の断片は低減される。圧力は、剛性セグメントを通して伝達されるので、ウエハの背面に及ぼされる力全体は、分割していない剛性要素と比較してより小さい全領域を通して伝達され、材料除去プロセスが行われる剛性セグメントの上端における呼び圧力は、増大する。そのような状況では、セグメントに及ぼされ、半導体ウエハに伝達される呼び圧力は、セグメントの割合を変更することによって制御することができる。たとえば、剛性要素の平面領域の５０％がセグメントを含む場合、処理面の平均圧力は、呼びの加えられた圧力の２倍に増大する。処理圧力に対する溝幅の影響は、溝幅を選択する際に考慮すべき他の因子である。
【００３８】
溝の形状は、連続的な弓形の側壁など、少なくとも１つの側壁によって画定され、２つのほぼ平行な側壁、２つの発散または収束する側壁、および溝の底壁によって分離された２つの側壁などを含む２つ以上の側壁によって画定することができる。
【００３９】
溝３２は、たとえば円と、楕円と、三角形、長方形、六角形、および八角形などの多角形とを含んでいる様々な形状を有する剛性セグメントを画定するように構成することができる。剛性セグメントは、平行六面体、円筒、円錐、角錐、角錐台、円錐台、切頭半球、および他の錐台などを含む様々な形態とすることができる。図２は、一般に正方形の剛性セグメント２２を画定するように、互いに直角に配置される溝のアレイを示す。剛性セグメント２２は、図７などに示すように、互いに交互嵌合するように成形することもできる。
【００４０】
図４ａは、剛性要素２２ａの側壁７２ａと上壁７４ａとのユニオン７６ａ、すなわち研磨要素に至近の剛性セグメントの面が９０度を形成する剛性要素２２ａを示す。側壁７２と上壁７４のユニオン７６は、斜角がつけられた、または湾曲したユニオンなどを含めて、９０°以外とすることもできる。図４ｂは、側壁７２ｂと上壁７４ｂとの間のユニオン７６ｂが先細りになっている、すなわち傾斜している剛性セグメント２２ｂを示す。図４ｃは、側壁７２ｃと上壁７４ｃとの間のユニオン７６ｃが丸みを帯びている剛性セグメントを示す。剛性セグメントの上端において、剛性セグメントのコーナの１つまたは複数を先細りにするまたは丸くすることは、半導体ウエハがそのように構築された研磨物品の面を横断して相対的により滑らかに移行することに備える。
【００４１】
図９は、剛性要素５４が、異なる寸法（断面積など）、間隔、または形状を有し、かつ剛性要素の上の異なる領域６８ａ、６８ｂ、および６８ｃに配置されるいくつかの剛性セグメント６４ａ、６４ｂ、および６４ｃを含む実施形態を示す。
【００４２】
剛性要素は、研磨要素と同一の広がりを持つ層の形態であることが好適であり、研磨要素は、剛性セグメントと剛性セグメント間の間隔、すなわち溝を横断して延在することが好適である。分割剛性要素は、たとえば丸型ディスク、およびベルトなどの連続ウエッブを含めて、様々な形態とすることができる。
【００４３】
分割剛性要素の材料は、修正する基板の面を横断して均一な材料除去を呈示する研磨構造と、リソグラフィによって製造された特徴の良好な平坦化とを提供するように、弾性要素の材料と、剛性セグメントの幾何学的形状と組み合わせて選択される。
【００４４】
好適な剛性材料は、少なくとも約１００ＭＰａのヤング率の値を有する。剛性要素のヤング率は、室温（２０℃から２５℃）にある材料の２つの主表面によって確定される面において、適切なＡＳＴＭ試験を使用して決定される。有機ポリマー（プラスチックまたは強化プラスチックなど）のヤング率は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−８４（プラスチックの引張り特性の標準試験方法）とＡＳＴＭ  Ｄ８８２−８８（薄いプラスチック・シートの標準引張り特性）とに従って決定することができる。金属のヤング率は、ＡＳＴＭ  Ｅ３４５−９３（金属箔の張力試験の標準試験方法）に従って測定される。材料の複数の層を含む積層要素では、要素全体のヤング率（すなわち積層係数）は、最高係数の材料に対する試験を使用して測定することができる。
【００４５】
剛性要素の厚さは、係数と、結果的な研磨構造の所望の特性とに基づいて選択される。剛性要素の有用な厚さの値は、約０．０７５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲である。しばしば、材料のヤング率が増大する際に、材料の必要な厚さは減少する。
【００４６】
剛性要素は、有機ポリマー、無機ポリマー、セラミック、金属、有機ポリマーの構成物、およびその組合わせなどを含む様々な材料から製造することができる。適切な有機ポリマーは、熱可塑性または熱硬化性とすることができる。適切な熱可塑性材料には、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリパーフルオロオレフィン、ポリビニル・クロライド、およびそのコポリマーがある。適切な熱硬化性ポリマーには、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、およびそのコポリマー（すなわち、ターポリマーおよびテトラポリマーなどを含めて、少なくとも２つの異なるモノマーを含んでいるポリマー）などがある。
【００４７】
剛性要素のポリマーは、強化することが可能である。強化剤は、ファイバまたは微粒子材料の形態とすることができる。強化剤として使用するのに適した材料には、有機ファイバまたは無機ファイバ（連続的または短繊維など）、雲母または滑石などのシリケート、砂鉱または水晶などのシリカ・ベースの材料、金属微粒子、ガラス、金属酸化物、および炭酸カルシウム、またはその組合わせなどがある。
【００４８】
金属シートも、剛性要素として使用することができる。適切な金属には、アルミニウム、ステンレス鋼、および銅などがある。
【００４９】
特に有用な剛性材料には、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ガラス・ファイバ強化エポキシ板、アルミニウム、ステンレス鋼、およびＩＣ１０００（デラウエア州ニューアークのロデル・インク（Ｒｏｄｅｌ，Ｉｎｃ．（Ｎｅｗａｒｋ，Ｄｅｌ．）から入手可能）がある。
【００５０】
弾性要素２６は、連続層または不連続層とすることができ、図５に示した剛性基板のセグメントに関して、上述したようにセグメントに分割することができる。弾性要素は、層状要素の機械的振舞いが所望の応用にとって許容可能であれば、金属の１つの層または同じ材料あるいは異なる材料のいくつかの層を含むことができる。弾性要素は、面修正プロセス中に、圧縮を受けることができることが好適である。弾性要素の弾性、すなわち圧縮の際の剛性と弾性はね返りとは、厚さの方向における弾性要素の材料の係数に関係し、また弾性要素の厚さによって影響を受ける。
【００５１】
弾性要素の材料の選択と、ならびに弾性要素の厚さとは、加工品面および固定研磨要素の組成と、加工品面の形状および初期平坦性と、面を修正する（面の平坦化など）ために使用する装置のタイプと、修正プロセスで使用する圧力とを含めて、プロセスの変数に応じて変化する。
【００５２】
弾性要素自体全体などを含んでいる好適な弾性材料は、約１００ＭＰａ未満、より好適には約５０ＭＰａ未満のヤング率を有する。弾性材料の動的圧縮試験を使用して、弾性材料の厚さの方向において、ヤング率（しばしば貯蔵弾性率または弾性率と呼ばれる）を測定することができる。ＡＳＴＭ  Ｄ５０２４−９４（圧縮時のプラスチックの動的機械特性を測定する標準試験方法）は、弾性要素が１つの層であるか、または材料の複数の層を含む積層要素であるかに関係なく、弾性材料のヤング率を測定する有用な方法である。弾性要素のヤング率は、呼びＣＭＰプロセス圧力に等しい与圧で、２０℃で０．１Ｈｚの材料の厚さの方向において、ＡＳＴＭ  Ｄ５０２４−９４に従って決定される。
【００５３】
適切な弾性材料は、応力緩和をさらに評価することによって選択することもできる。応力緩和は、材料を変形して、変形を維持するのに必要な力または応力を測定しながら、材料を変形状態に保持することによって評価される。適切な弾性材料（または弾性要素全体）は、１２０秒後に、当初加えた応力の少なくとも約６０％（より好適には少なくとも約７０％）を保持することが好適である。これは、本明細書では、「保持応力」と呼ばれ、まず、初期の８３ｋＰａの応力が室温（２０℃〜２５℃）において達成されるまで、２５．４ｍｍ／分の割合で０．５ｍｍより薄くない厚さの材料のサンプルを圧縮して、２分後に保持応力を測定することによって決定される。
【００５４】
弾性要素は、広範な弾性材料を含むことができる。有用な弾性材料の例には、熱可塑性または熱硬化性のポリマーなど、エラストマとすることが可能である有機ポリマーがある。適切な有機ポリマーには、多孔質有機構造、すなわち気泡を生成するように発泡または吹き付けられた有機ポリマーがある。そのような気泡は、天然ゴムまたは合成ゴム、あるいはポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、およびそのコポリマーなどの熱可塑性エラストマから準備することが可能である。適切な合成熱可塑性エラストマには、クロロプレン・ゴム、エチレン／プロピレン・ゴム、ブチル・ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ＥＰＤＭポリマー、ポリビニルクロリド、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジエン・コポリマー、およびスチレン−イソプレン・コポリマー、およびその混合物がある。有用な弾性材料の一例は、気泡の形態にあるポリエチレンとエチルビニル・アセテートのコポリマーである。
【００５５】
他の有用な弾性材料には、ポリウレタン含浸フェルト・ベース材料、ポリオレフィン、ポリエステル、またはポリアミドのファイバなどを含む不織ファイバ・マットまたは織ファイバ・マット、および樹脂含浸織材料および不織材料がある。ファイバは、有限長（すなわち短繊維）またはほぼ連続的なファイバ・マットとすることが可能である。
【００５６】
有用な市販されている弾性材料の例には、スリーエム・スコッチ（３Ｍ  ＳＣＯＴＣＨ）ブランドのクッションマウント（ＣＵＳＨＩＯＮＭＯＵＮＴ）プラント・マウンティング・テープ（Ｐｌａｔｅ  Ｍｏｕｎｔｉｎｇ  Ｔａｐｅ）９４９ダブル・コート高密度エラストマ・フォーム・テープという商品名で、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））によって販売されているポリ（エチレン・コ・ビニル・アセテート）フォーム、マサチューセッツ州ローレンスのヴォルテク（Ｖｏｌｋｅｋ（Ｌａｗｒｅｎｃｅ，ＭＡ））のＥＯ  ＥＶＡフォーム、ニュージャージー州ハイアニスのセンチネル・プロダクツ（Ｓｅｎｔｉｎｅｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｈｙａｎｎｉｓ，Ｎ．Ｊ．））のＥＭＲ１０２５ポリエチレン・フォーム、ミネソタ州ミネアポリスのイルブルック・インク（Ｉｌｌｂｒｕｃｋ、Ｉｎｃ．（Ｍｉｎｅｅａｐｏｌｉｓ、ＭＮ））のＨＤ２００ポリウレタン・フォーム、センチネル・プロダクツ（Ｓｅｎｔｉｎｅｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）のＭＣ８０００およびＭＣ８０００ＥＶＡ、デラウエア州ニューアークのロデル・インク（Ｒｏｄｅｌ，Ｉｎｃ．（Ｎｅｗａｒｋ、ＤＥ））のＳＵＢＡ  ＩＶ  インプレグネーテッド・ノンウォーブン（Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  Ｎｏｎｗｏｖｅｎ）がある。
【００５７】
スラリ研磨作業で使用される剛性要素と弾性要素とを有する市販パッドも適切である。そのようなパッドの例は、ＩＣ１０００−ＳＵＤＡ  ＩＶという商品名でデラウエア州ニューアークのロデル・インク（Ｒｏｄｅｌ，Ｉｎｃ．（Ｎｅｗａｒｋ、ＤＥ））から入手可能である。
【００５８】
図１および３の研磨要素１４は、バッキングなどの担体１８に随意選択として結合された、バインダの固定位置に複数の研磨粒子を含む。研磨要素は、バインダに配置され、かつバッキング１８に結合された研磨粒子のいくつかの構成物１６を含むテキスチャ加工された３次元固定研磨要素であることが好適である。テキスチャ加工された３次元固定研磨要素の研磨構成物１６は、あるパターン、無作為、およびその組合わせで構成することができる。有用なテキスチャ加工された３次元固定研磨要素の例は、本明細書に援用されている、米国特許第５，９５８，７９４号（ブルックスブールト（Ｂｒｕｘｖｏｏｒｔ）ら）と、１９９８年の１１月５日に発行されたＷＯ９８／４９７２３号（カイサキ（Ｋａｉｓａｋｉ））とに開示されている。
【００５９】
研磨粒子がバインダに配置されている固定研磨要素は、比較的高い係数を有する。固定研磨要素のバッキングは、高い面内係数を有するが、柔軟であるように十分薄くすることが可能である。固定研磨要素の面内の剛性と柔軟性とは、巻取りローラおよび巻出しローラのロールに巻き付けることができることなどを含めて、固定研磨要素をウエッブの形態で使用することを可能にするように十分であることが好適である。
【００６０】
研磨要素は、剛性セグメントを横断して延在する層の形態とすることができる。研磨要素は、個々の剛性セグメントと同一の広がりを持つこともできる。
【００６１】
有用な研磨物品の構造には、ディスク、ウエッブ、複数ウエッブの構造などがある。研磨物品の構成要素は、互いに固定した関係で維持することができる。研磨物品の様々な構成要素を互いに固定した関係で維持するのに有用な手段の例には、接着組成物、機械的固定装置、層、およびその組合わせなどがある。構成要素は、熱結合、超音波溶接、マイクロ波作動結合、研磨物品の少なくとも２つの構成要素の共有押出し成形、およびその組合わせなどを含むプロセスにより、１つに結合することもできる。
【００６２】
有用な接着剤には、圧感接着剤、ホット・メルト接着剤、およびにかわなどがある。適切な圧感接着剤には、広範な圧感接着剤が含まれ、天然ゴムを基本とする接着剤、アクリラート（メタクリラート）ポリマーおよびコポリマー、クラトン（ＫＲＡＴＯＮ）という商品名でテキサス州ヒューストンのシェル・ケミカル・カンパニー（Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ））から販売されているスチレン／ブタジエンまたはスチレン／イソプレンのブロックコポリマーまたはポリオレフィンなどの熱可塑性ゴムのＡＢまたはＡＢＡブロックコポリマーなどがある。適切なホット・メルト接着剤には、ポリエステル、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリアミド、エポキシ、およびその組合わせなどがある。接着剤は、使用中に、互いに固定した関係で固定研磨物品の構成要素を維持するのに十分な凝集強度と耐引き剥がし性とを有し、かつ使用状況下において化学分解に耐性のあることが好適である。
【００６３】
研磨物品は、配置ピン、保持リング、張力、真空、またはその組合わせなどを含む接着手段または機械的手段などを含めて、化学機械的平坦化に使用される定盤など、定盤に取り付ける様々な機構も含むことができる。
【００６４】
研磨物品は、研磨パッドおよび遊離研磨スラリと共に使用するのに適したものを含めて、多くのタイプの半導体ウエハ平坦化機械において使用するように適合することができる。適切な市販機械の例には、カルフォルニア州サンタ・クララのアプライド・マテリアル・インク（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ））から販売されている化学機械的平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）（ＣＭＰ）機械がある。
【００６５】
弾性要素、研磨要素、剛性要素、またはその組合わせなどを含めて、研磨物品の少なくとも１つの構成要素は、ウエハ面の修正中、または修正前後に、他の構成要素に対して可動とすることもできる。この構成は、新規な固定研磨面を導入すること、ウエハごとに安定ウエッブ特性（弾性要素の弾性のレベルおよび研磨要素の研磨性質などを含む）を維持することなどを含めて、様々な目的に対して望ましい可能性がある。
【００６６】
図８は、いくつかのウエッブ５２、５４、５６を含む基板を修正する装置５０を示す。各ウエッブは、巻出しローラ５１、５５、および５９のそれぞれと、巻取りローラ５３、５７、および６０のそれぞれとの間に延在する。ウエッブ５２は、バッキング６２に結合された固定研磨構成物６０の研磨要素５８を含む。ウエッブ５４は、いくつかの剛性セグメント６４を含む。ウエッブ５４は、剛性要素を分割した結果として剛性要素の屈曲剛性が低減されたことにより、巻き上げることができる。ウエッブ５６は、弾性要素６６を含む。個々のウエッブ５２、５４、５６は、互いに独立して動くことができ、たとえば、研磨ウエッブ５２は、分割剛性ウエッブ５４および弾性ウエッブ５６とは独立に動くことができる。個々のウエッブ５２、５４、５６は、同じ速度または異なる速度で動くこともでき、少なくとも１つのウエッブは、他のウエッブが動いている間、静止したままにすることができる。あるいは、ウエッブ５２、５４、５６の少なくとも２つは、１つに結合するなど、互いに固定した関係として、単一ユニットとして動かすことができる。個々のウエッブは、たとえば、巻取りローラと巻出しローラとを使用して張力を及ぼすこと、定盤への真空押さえなどを含んでいる様々な機構によってウエッブのエッジに力を加えること、およびその組み合わせを含む機構を使用して、静止して保持することができる。
【００６７】
個々のウエッブ５２、５４、５６は、互いに独立して、または同時に移動して、所望の面修正特性を有する研磨物品を完成するように、異なる特性を呈示する１つまたは複数の領域を含む研磨物品を提供することもできる。図９に示した分割剛性要素５４は、たとえば、ウエッブ・ベースの研磨物品構造に組み込まれたとき、異なる面修正特性の領域を研磨物品に創出し、この領域は、分割剛性ウエッブ上の異なる領域に対応する。さらにまたは代替として、装置５０は、テキスチャ加工された研磨構成物６０がより積極的な研磨特性を有する領域と、テキスチャ加工された固定研磨構成物６０がより積極的でない研磨特性を有する領域とを含む研磨ウエッブを含むことが可能であり、これは、たとえば、先行研磨作業の研磨ウエッブの製作プロセスまたは使用法などの結果である可能性がある。研磨物品に対する半導体ウエハの運動を制御する機構は、ウエハが所定の面修正順序に従って研磨物品の様々な領域と接触して、所望の面修正を達成するようにプログラムすることができる。
【００６８】
研磨物品と装置は、本明細書に援用されている、米国特許第５，９５８，７９４号（ブルックスブールト（Ｂｒｕｘｖｏｏｒｔ）ら）および米国特許第６，００７，４０７号などに記載されている方法を含めて、様々な半導体ウエハ面修正プロセスにおいて使用することができる。
【００６９】
他の実施形態は、請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の研磨物品の一部の概略断面図である。
【図２】図１の研磨物品の剛性セグメントの層の平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による研磨物品の概略断面図である。
【図４ａ】図３の個々の剛性セグメントの斜視図である。
【図４ｂ】図３の個々の剛性セグメントの斜視図である。
【図４ｃ】図３の個々の剛性セグメントの斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態による研磨物品の一部の概略断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態による研磨物品の一部の概略断面図である。
【図７】剛性要素の一実施形態による交互嵌合剛性セグメントの平面図である。
【図８】基板の面を修正する装置の概略断面図である。
【図９】分割剛性要素の平面図である。
【国際公開パンフレット】
2004524697.tif 000003
2004524697.tif 000004
2004524697.tif 000005
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2004524697.tif 000014
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2004524697.tif 000019
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2004524697.tif 000028
2004524697.tif 000029
【国際調査報告】
2004524697.tif 000030
2004524697.tif 000031