(57)【要約】      （修正有）【課題】さほど面倒でなく、時間を要さず、費用効果的に製造することができる、ケミカルメカニカルポリッシングのための研磨パッドを形成する方法を提供する。【解決手段】上部研磨パッドをサブ研磨パッドに積層して積層パッドを形成すること、及び積層パッドを、レーザを含むレーザアブレーションステーションに移すこと、レーザからのレーザビームを変調させて上部研磨パッド及びサブ研磨パッドの両方を改変すること、及び積層パッドを移動することなくレーザアブレーションした積層パッドを特定の基準点から検査することを含む方法が提供される。【選択図】図１
2007088463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケミカルメカニカルポリッシングのための研磨パッドを製造する方法であって、
上部研磨パッドをサブ研磨パッドに積層して積層パッドを形成すること、
前記積層パッドを、レーザを含むレーザアブレーションステーションに移すこと、
前記レーザからのレーザビームを変調させて前記上部研磨パッド及び前記サブ研磨パッドの両方を改変すること、及び
前記レーザアブレーションされた積層パッドを検査すること
を含む方法。
【請求項２】
前記研磨パッド中にＣＮＣホールをレーザアブレーションすることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
中に窓を含む前記上部研磨パッドに溝を設けることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
種々の上部研磨パッド及び下研磨パッドをレーザアブレーションして、複合研磨パッドを形成することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記サブ研磨パッドのエッジをレーザアブレーションして、前記サブ研磨パッドを封止することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記研磨パッドを平らにすることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
ケミカルメカニカルポリッシングのための複合研磨パッドを製造する方法であって、
接着層によって上部研磨パッドをサブ研磨パッドに積層して積層パッドを形成すること、
前記積層パッドを、レーザを含むレーザアブレーションステーションに移すこと、
前記レーザからのレーザビームを変調させて前記上部研磨パッド、接着層及び前記サブ研磨パッドを特定の基準点から改変すること、及び
前記積層パッドを移動することなく前記レーザアブレーションされた積層パッドを前記特定の基準点から検査すること
を含む方法。
【請求項８】
前記研磨パッド中にＣＮＣホールをレーザアブレーションすることをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記サブ研磨パッドのエッジをレーザアブレーションして、前記サブ研磨パッドを封止することをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記研磨パッド中の少なくとももう一つの接着層をレーザアブレーションすることをさらに含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケミカルメカニカルプラナリゼーション（ＣＭＰ）に使用される研磨パッドに関し、特に、レーザアブレーションを使用して積層研磨パッドを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及び他の電子装置の製作においては、導体、半導体及び絶縁材料の多数の層を半導体ウェーハの表面に付着させたり同表面から除去したりする。導体、半導体及び絶縁材料の薄い層は、多様な付着技術によって付着させることができる。最新の加工における一般的な付着技術としては、スパッタリングとも知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法（ＥＣＰ）がある。
【０００３】
材料層が順次に付着され、除去されるにつれ、基材の一番上の表面がその表面全体で非平坦になり、プラナリゼーションを要することがある。表面を平坦化する、又は表面を「研磨する」とは、ウェーハ表面から材料を除去してほぼ均一な平面を形成する加工である。プラナリゼーションは、望ましくない表面トポグラフィーならびに表面欠陥、たとえば粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層もしくは材料を除去するのに有用である。プラナリゼーションはまた、形体を埋めるために使用された過剰な付着材料を除去することによって基材上に形体を形成し、次のレベルのメタライゼーション及び加工のための均一面を設ける際にも有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション、又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような基材を平坦化するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰでは、ウェーハキャリヤ又は研磨ヘッドがキャリヤアセンブリに取り付けられ、ＣＭＰ装置中で研磨パッドと接する位置に配置される。キャリヤアセンブリは、ウェーハを研磨パッドに押し当てるために、制御可能な圧力を基材に供給する。パッドは、外部駆動力によって基材に対して動かされる（たとえば回転させられる）。それと同時に、化学組成物（「スラリー」）又は他の流動媒体が基材上及びウェーハと研磨パッドとの間に流される。こうして、ウェーハ表面は、パッド表面及びスラリーの化学的かつ機械的作用により、基材表面から材料を選択的に除去するやり方で研磨される。
【０００５】
Rutherfordらは、米国特許第６，００７，４０７号で、二つの別個の層を積層することによって形成される、ＣＭＰを実施するための研磨パッド（「積層パッド」）を開示している。上研磨層が、研磨層を支持するのに適した材料から形成された下層又は「サブパッド」に取り付けられる。サブパッドは通常、研磨層よりも高い圧縮性及び研磨層よりも低い剛性を有し、本質的に、研磨層のための支持「クッション」として働く。通常、二つの層は感圧接着剤（「ＰＳＡ」）で接着される。
【０００６】
残念ながら、積層パッドの製造は、パッドの様々な形体を形成するために多数の機械で多数の工程を要するため、多少なりとも面倒であり、時間を要し、法外な費用を要する。たとえば、以下は、半径方向及びＸＹ溝パターンならびにコンピュータ数値制御（「ＣＮＣ」）ホールを含む従来の積層パッドを形成する典型的な方法の概要である。
Ａ）ラジアル旋盤
１．上部パッドに半径方向溝を機械加工する。
２．上部パッドにカットオフ溝を機械加工する。
３．溝の品質を検査する。
４．パッドをＸＹ旋盤に移す。
Ｂ）ＸＹ線形溝
５．半径方向溝付きパッドをＹＸテーブルに整合する。
６．ＸＹ溝パターンを機械加工する。
７．溝品質を検査する。
８．パッドをサブパッド積層に移す。
Ｃ）サブパッド積層
９．上部研磨パッドをサブ研磨パッドに積層する（「積層パッド」）。
１０．積層パッドを整合し、カットする。
１１．アライメント及びカット品質を検査する。
１２．積層パッドをＣＮＣホール作業に移す。
Ｄ）ＣＮＣホール
１３．複合パッドを整合してＸＹパターンがホールアライメント構造に適合することを確認する。
１４．ＣＮＣホールを打ち抜く。
１５．アライメント及びホールの品質を検査する。
１６．パッドを最終検査パッケージング及び在庫管理作業に移す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記からわかるように、従来法は、積層研磨パッドを製造するのに数多くの工程及び機械、ひいてはさらなる時間及び費用を要する。したがって、要望されるものは、さほど面倒でなく、さほど時間を要さず、費用効果的に製造することができる、ケミカルメカニカルポリッシングのための研磨パッドを形成する方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様は、ケミカルメカニカルポリッシングのための研磨パッドを製造する方法であって、上部研磨パッドをサブ研磨パッドに積層して積層パッドを形成すること、積層パッドを、レーザを含むレーザアブレーションステーションに移すこと、レーザからのレーザビームを変調させて上部研磨パッド及びサブ研磨パッドの両方を改変すること、及びレーザアブレーションした積層パッドを検査することを含む方法が提供される。
【０００９】
本発明の一つの態様は、ケミカルメカニカルポリッシングのための複合研磨パッドを製造する方法であって、接着層によって上部研磨パッドをサブ研磨パッドに積層して積層パッドを形成すること、積層パッドを、レーザを含むレーザアブレーションステーションに移すこと、レーザからのレーザビームを変調させて上部研磨パッド、接着層及びサブ研磨パッドを特定の基準点から改変すること、及び積層パッドを移動することなくレーザアブレーションした積層パッドを特定の基準点から検査することを含む方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
エネルギー変調及び焦点制御を用いるパルスレーザアブレーションによって積層パッドを製造する方法が提供される。一つの工作機械で機械加工することができる半径方向溝、ＸＹ溝及びホールの膨大な組み合わせを提供するために、積層パッドをテーブルに取り付け、レーザをＸＹプロッタに取り付けることができる。加えて、方法は、アライメントツールなしで複雑なパターン（たとえば一体化窓）を機械加工する能力を提供する。エネルギー変調及び焦点制御は、レーザが種々の組成の積層材料を切削又は加工することを可能にする。レーザが各個々の層を切り通すとき、エネルギーが変調され、レーザは、積層スタック中の次の層の切削要件に合うように集束される。有利なことに、機械加工及び最終的なパッド切り出し作業全体を一つの工作機械で達成することができる。換言するならば、変調パルスレーザは、すべての機械加工工程を実施することができ、作業固有の機械加工設備の必要性をなくす。また、工程の減少が作業の統合及び簡素化をもたらす。加えて、本発明は、一つの工作機械を使用することによる切削用工作機械と機械加工用工作機械との間のアライメント問題の解消、サブパッドエッジ封止の解消又は支援、工作機械の摩耗問題の解消、維持費及び予備部品の減少ならびにＣＮＣ設備を使用することによる手動エラーの解消をはじめとするさらなる利点を与える。
【００１１】
図面を参照すると、図１は、本発明の積層パッドを形成する典型的な方法を示す。特に、ベース層１２（「サブ研磨パッド」）及び上方研磨層１４（「上部研磨パッド」）を含む積層研磨パッド１０が示されている。ベース層１２は、たとえば、ポリマー含浸フェルト（たとえば、米デラウェア州NewarkのRohm and Haas Electronic Materials CMP社のSuba IV（商標））又は充填剤入りポリマーシートでできていることができる。さらに、典型的な実施態様では、上方研磨層１４は、ポリマー含浸フェルト、微孔質材料、充填材入りポリマーシート（たとえば、米デラウェア州NewarkのRodel社のIC1000（商標））又は充填材なしテクスチャ付きポリマーでできていることができる。
【００１２】
研磨パッド１０はまた、ベース層１２を研磨層１４に接着する接着層２０を含む。典型的な実施態様では、接着層２０は、廉価で入手しやすい熱可塑性又は熱硬化性材料である。特に、接着層２０は、以下の群の接着剤、すなわちポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル及びエポキシ樹脂から選択される材料である。加えて、接着層２０は感圧接着剤であってもよい。場合によっては、研磨パッド１０は、ベース層１２のプラテン露出端に取り付けられたさらなる接着剤２２を含むこともできる。
【００１３】
加えて、研磨パッド１０は、その中に固定された窓を有する開口（図示せず）を含むことができる。窓は、一つの典型的な実施態様では、開口中に永久的に固定されるが（「一体化窓」）、別の実施態様では、脱着自在に開口に固定される。窓は、プラナリゼーション中の基材（たとえばウェーハＷ）の光学その場測定を実施するために使用される光の波長に対して透過性である。典型的な波長は１９０〜３５００nmの範囲である。
【００１４】
加えて、本発明の方法は、積層パッドの種々の研磨層を改変するために変調されるレーザビーム７を出力するレーザ５を含む。換言するならば、レーザビーム７は、上部研磨パッド及びサブ研磨パッドの両方を改変することができる。加えて、レーザビームは、接着層を改変することができる。好ましくは、研磨パッド上の特定の基準点を使用してパッドを改変する。加えて、改変されたパッドは、積層パッドを移動することなく、特定の基準点を使用して検査することができる。
【００１５】
レーザ５は、望みどおりの数多くの設計又は構造に適応するため、いかなる方向（すなわち、ｘ、ｙ又はｚ平面）に動かすこともできることに注意されたい。本発明では、支持部材（図示せず）、たとえばレーザ機械加工ステーション中で研磨パッドを支持するためのテーブルをレーザ５に対して動かす必要はない。逆に、レーザ５を動かして、支持部材の動きとは独立して、たとえば選択された研磨層又は接着剤の所望の除去を達成することができる。加えて、ノズル（図示せず）から不活性ガスを供給して切削面の酸素を減らし、切削面の縁における燃焼又は炭化を減らしてもよい。また、レーザビームを高圧ウォータジェットとともに使用して、従来のレーザ切削加工によって発生するであろう熱を減らしてもよい。熱レーザアブレーションが好ましい。
【００１６】
本実施態様では、微細機械加工に使用されるレーザ５は、比較的低いデューティサイクルを有するパルスエキシマレーザ、ＹＡＧ又はＣＯ2レーザであることができる。場合によっては、レーザ５は、シャッターされる（すなわち、パルス幅（時間）がパルスとパルスとの間の時間に比べて非常に短い）連続レーザであってもよい。典型的なレーザはExitech社のMicroAblator（商標）である。エキシマレーザは他の大きめのレーザに比べて平均出力が低いが、エキシマレーザのピーク出力は非常に大きくなるということに注意されたい。レーザのピーク強度及びフルエンスは、
強度（ワット／cm2）＝ピーク出力（W）／焦点面積（cm2）
フルエンス（ジュール／cm2）＝レーザパルスエネルギー（J）／焦点面積（cm2）
によって求められ、ピーク出力は、
ピーク出力（W）＝パルスエネルギー（J）／パルス継続時間（s）
によって求められる。
【００１７】
レーザアブレーションの際、いくつかの主要なパラメータを考慮すべきである。重要なパラメータは、最小吸収深さの波長の選択である。これは、速やかかつ完全なアブレーションのために、小さな体積での高エネルギー付着を可能にするはずである。もう一つのパラメータは、ピーク出力を最大化し、周囲の加工材料への伝熱を最小限にするための短いパルス継続時間である。この組み合わせが応答の振幅を減らす。もう一つのパラメータはパルス繰返し速度である。この速度が低すぎるならば、アブレーションに使用されなかったエネルギーがアブレーションゾーンを離れて冷却を許す。高いパルス繰返し速度によって残留熱が保持され、伝熱の時間が制限されるならば、アブレーションはより効率的になる。加えて、より多くの入射エネルギーがアブレーションに送られ、周囲の加工材料及び環境への損失が少なくなる。さらに別の重要なパラメータはビームの質である。ビームの質は、明度（エネルギー）、集束性及び均質性によって測定される。ビームエネルギーは、アブレーション領域に正しく効率的に送ることができないならば、有効利用されない。さらには、ビームが制御されたサイズでないならば、アブレーション領域は望むよりも大きくなり、側壁に過度な傾斜が生じてしまう。
【００１８】
加えて、除去が蒸散によるものであるならば、プルームに特に注意を払わなければならない。プルームは、分子の断片、中性粒子、遊離電子及びイオンならびに化学反応生成物からなるプラズマ様物質である。プルームは、入射ビームの光学吸収及び散乱の原因であり、凝縮して周囲の加工材料及び／又はビーム発出光学素子に付着するおそれがある。通常、アブレーション部位は、加圧不活性ガス、たとえば窒素又はアルゴンで浄化される。
【００１９】
次に図２を参照すると、本発明の方法を示すフローチャートが示されている。ステップＳ１で、接着剤２０を用いて上部研磨パッド１４をサブ研磨パッド１２に積層して積層パッド１０を形成する。積層パッド１０がさらなる接着剤２２を含んでもよいことに注意されたい。次に、ステップＳ２で、積層パッド１０をパルスレーザ機械加工ステーションに移す。ステップＳ３で、パッドを別のステーションに移すことなく、特定の基準点を使用しながら積層パッド１０を機械加工し、切削する。ここで、積層パッド１０を、変調及び焦点制御の下、レーザアブレーションに付して積層研磨パッドの様々な形体を創り出す。たとえば、レーザアブレーションを使用して積層研磨パッドにＣＮＣホールを形成することができる。また、この方法を使用して、中に窓を含むパッドを含む上部研磨パッドに溝を設けることもできる。本発明の他の特徴としては、複合研磨パッドを形成するために種々の上部研磨パッド及びサブ研磨パッドをレーザアブレーションすること、サブ研磨パッドを封止するためにサブ研磨パッドのエッジをレーザアブレーションすること、研磨パッドを平らにするためにレーザアブレーションすること、及び少なくとも三つの研磨層を有する複合研磨パッドを形成するためにレーザアブレーションすることを含む。熱レーザアブレーションが好ましい。
【００２０】
次に、ステップＳ４で、改変された積層研磨パッド１０は、欠陥や傷を検査される。好ましくは、検査は、積層研磨パッド１０を移動することなく、特定の基準点を使用して実施する。その後、ステップＳ５で、改変された積層研磨パッド１０を最終検査パッケージング及び在庫管理作業に移す。
【００２１】
したがって、本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングのための研磨パッドを製造する方法であって、上部研磨パッドをサブ研磨パッドに積層して積層パッドを形成すること、及びその積層パッドを、レーザを含むレーザアブレーションステーションに移すことを含む方法を提供する。さらに、本発明は、レーザからのレーザビームを変調して上部研磨パッド及びサブ研磨パッドの両方を改変すること、及びレーザアブレーションされた積層パッドを検査することを含む。
【００２２】
次に図３を参照すると、レーザアブレーションされた本発明の研磨パッドを使用するＣＭＰ装置２０が示されている。装置２０は、半導体ウェーハ２４を研磨プラテン２６に対して保持する又は押し当てるためのウェーハキャリヤ２２を含む。研磨プラテン２６は、本発明の積層研磨パッド１０を備えている。先に論じたように、パッド１０は、プラテン２６の表面と対面する下層１２と、ウェーハ２４を研磨するために化学研磨スラリーとともに使用される上部研磨パッド１４とを有する。図示しないが、研磨流体又はスラリーを供給するための手段をこの装置とともに使用することができることに注意されたい。プラテン２６は通常、その中心軸２７を中心に回転する。加えて、ウェーハキャリヤは通常、その中心軸２８を中心に回転し、平行移動アーム３０によってプラテン２６の表面を平行移動する。図３には１個のウェーハキャリヤしか示されていないが、ＣＭＰ装置は、研磨プラテンの周囲に円周方向に離間した２個以上のウェーハキャリヤを有してもよいことに注意されたい。加えて、透明な穴３２がプラテン２６に設けられ、積層パッド１０の窓４に重なっている。したがって、透明な穴３２は、ウェーハ２４の研磨中に、正確な終点検出のために窓４を介してウェーハ２４の表面へのアクセスを提供する。すなわち、レーザ分光光度計３４がプラテン２６の下方に設けられ、このレーザ分光光度計が、ウェーハ２４の研磨中に正確な終点検出のために、レーザビーム３６を投射して透明な穴３２及び窓４に通過させ、戻らせる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】積層パッドを形成するための発明の方法の実施態様を示す図である。
【図２】本発明の積層パッドを製造する方法の実施態様を示すフローチャートである。
【図３】本発明の研磨パッドを使用するＣＭＰシステムを示す図である。
【図１】
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【図２】
2007088463.tif 000004
【図３】
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【外国語明細書】
1. Title of Invention
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2. Detailed Description of Invention
2007088463.tif 000007
2007088463.tif 000008
2007088463.tif 000009
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2007088463.tif 000012
2007088463.tif 000013
3. Brief Description of Drawings
2007088463.tif 000014
1.Claims
2007088463.tif 000015
2007088463.tif 000016
1. Abstract
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2. Representative Drawing
None
Fig. 1
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Fig. 2
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Fig. 3
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