(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの表面を改質するためのフルオロケミカル剤を含有する固定研磨物品であって、
（ａ）複数の砥粒をバインダ内に固定かつ分散して含み、該固定研磨物品の一露出主面を提供する、テクスチャを有する立体的研磨複合材料と、
（ｂ）該砥粒と結合した少なくとも１種類のフルオロケミカル剤と、
（ｃ）該研磨複合材料と同じ広がりを有する支持体と、
を備える固定研磨物品。
【請求項２】
(ａ) 複数の砥粒をバインダ内に固定かつ分散して含む、テクスチャを有する立体的研磨複合材料を具備する固定研磨物品であって、該研磨複合材料が該固定研磨物品の一露出主面を提供し、該砥粒に結合したフルオロケミカル剤が少なくとも１種類ある固定研磨物品と、
（ｂ）該固定研磨物品とほぼ同じ広がりを有する少なくとも１つの弾性要素と、
（ｃ）該弾性要素および該固定研磨物品とほぼ同じ広がりを有してそれらの間に配置され、該弾性要素のヤング率より高ヤング率を有する少なくとも１つの剛性要素と、
を具備する研磨構造体。
【請求項３】
半導体ウエハの露出面を改質する方法であって、
（ａ）該露出面を請求項１または２に記載の固定研磨物品に接触させるステップと、
（ｂ）該ウエハおよび該研磨物品を互いに相対的に移動して、該ウエハ表面を改質するステップと、
を具備する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景
本発明は、半導体ウエハ製造中に半導体ウエハの表面を改質するための方法および、その表面改質工程に用いる固定研磨物品に関する。この固定研磨物品は、支持体と同じ広がりを持つ、一研磨複合材料あるいは複合材料類を具備する一露出面を有する。この固定研磨物品の研磨複合材料は、砥粒をバインダ中に拡散して含有する。
【０００２】
集積回路は、極小単位領域内において複数の金属相互連結層を膨大な数の電気素子に接続した非常に小さく複雑な電気的構成要素である。集積回路の各層は通常、特定集積回路の個別特性に応じた特定パターンで金属を相互連結させている。この金属相互連結パターンを形成するため、集積回路の製造業者は通常、正確な複数にわたる製造工程を用いる。集積回路の製造の開始材料の１つが半導体ウエハである。通常、半導体ウエハが通過する工程には、半導体ウエハ製造工程中に行われる蒸着、パターン形成、エッチングを挙げられる。半導体ウエハを製造するこれらの工程については、Ｔｏｎｓｈｏｆｆ他著、Ａｎｎａｌｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｒｅｓｅｓａｒｃｈ内「Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  Ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ」（Ｖｏｌ．３９／２／１９９０年、６２1〜６３５ページ）に詳細が報告されている。一連の製造工程において、ウエハに対する引き続き施される製造あるいは生産に備えるため、ウエハの露出面を改質あるいは精錬することが望ましい場合が多い。表面改質工程は通常、この工程を通じて機能的構成要素を破損することなく、迅速かつ効率的な方法で表面から漸増する凹凸を除去できる研磨形態である。
【０００３】
ウエハ表面改質工程の１つの具体的な種類は、砥粒のスラリを化学的添加剤および弾性パッドとしばしば併用して、デバイス製造中のさまざまな工程においてウエハ表面を平坦化するものである。表面を改質する化学的添加剤と機械的工程との組み合わせは、化学機械平坦化あるいはＣＭＰとして広義に呼ばれている。別の方法として、ＣＭＰに立体的でテクスチャを有する固定研磨物品を用いてもよい。この研磨物品は通常、支持体と同じ広がりを持つ精密な形状を有する複合材料の配列を有する。これらの固定研磨物品は、国際特許出願第ＷＯ９７／１１４８４号および係属中の米国特許出願第０８／６９４，０１４号（Ｂｒｕｘｖｏｏｒｔ）に説明されている。これらの参照文献内で説明されている方法では、立体的でテクスチャを有する固定研磨物品と、実質的に砥粒を含まなくてもよく半導体ウエハ表面を改質可能な作業流体とを使用する。
【０００４】
通常、半導体ウエハ表面から特定の物質を効果的に除去できるようにＣＭＰ法を適応させる。例えば、多結晶ケイ素、熱酸化物、ドーピング処理済あるいは未処理酸化物などの誘電体を一般に半導体ウエハの表面に適用する。ニ酸化ケイ素などの具体的な表面物質に対して、ニ酸化ケイ素を最大限に除去できる特定の作業溶液を用いてＣＭＰ処理を実施してもよい。これは半導体ウエハの表面上に蒸着されるタングステン、アルミニウム、銅、金、銀などの金属についても同様であり、当業者は、ウエハ表面上の具体的な単数あるいは複数の金属に対して特定のＣＭＰ処理を選択する。ＣＭＰ方法を用いて処理される他の物質の例として、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド状炭素フィルム、ポリイミド、熱硬化型ポリマー、多泡凝集体、耐熱性酸化物よびケイ化物、強誘電体を挙げられる。
【０００５】
特定のＣＭＰ処理に、所与時間内に半導体ウエハ表面から層の除去される部分量に相当する、通常オングストローム／分で表す除去量を指定してよい。半導体ウエハ製造工程には数多くの工程が必要になる可能性があるため、ＣＭＰ処理を高除去量で実施できると有利である。工程の幾つかを完了するためにかかる時間が短縮できれば、製造業者は集積回路の生産量を上げることができる。除去量が高いだけでなく、ＣＭＰ処理において、改質対象であるウエハ表面に平行な物質を均一に除去することが望ましい。物質を均一に除去できれば、ある領域では改質されず、他の領域では改質されすぎて金属の内部連結などの前もって下層に形成された形状構造物を損いかねないという状況を回避することができる。
【０００６】
ＣＭＰ処理がさらに非常に安定した除去量を有することが好ましい。除去量が安定しているということは、この処理により改質されたウエハ間を比較した際に、表面物質の除去量（通常オングストローム／分で測定）が一定であることと定義してもよい。例えば、特定のＣＭＰ処理により改質された第１のウエハからの表面除去量が、この処理により改質された第１０の、あるいは第２０のウエハからの表面除去量とほぼ同じであれば、そのＣＭＰ処理の除去量は高い安定性を有することになる。ウエハ毎に除去される表面物質量を制御しながら、改質工程中にウエハ表面の除去を監視することは難しいため、除去量が安定している事は重要な要件である。除去量が非常に安定しているＣＭＰ処理により確実に、この処理により改質される連続した同一半導体ウエハからほぼ同量の表面物質が除去され、オンラインでの測定あるいは予想される除去量の頻繁なオフラインでの確認を最小限にすることができる。
【０００７】
発明の要約
本発明の一実施態様は、一般に支持体と同じ広がりを有する研磨組成物を有することに加え、少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を結合して備える固定研磨物品である。この物品をＣＭＰ法で用いると、除去量が、ウエハ表面上の繊細な構成要素を分裂することなく、半導体ウエハの表面を迅速かつ正確に改質できるように改良された処理となる。ＣＭＰ処理に用いる固定研磨物品に少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を添加することにより、この処理のウエハ表面除去量が向上するばかりでなく、この処理により発生するノイズレベルを最小限に抑えることが出来る。この固定研磨物品に結合したフルオロケミカル剤により、他にもＣＭＰ処理に利点となる特性を得られる可能性もある。
【０００８】
具体的には、本発明により、バインダ内に固定かつ分散された複数の砥粒を含む研磨複合材料で製造した一露出主面を備える固定研磨物品を実施する。一般に、固定研磨物品の１表面のみが、改質対象であるウエハ表面に接触し、固定研磨物品のこの表面が「露出主面」と呼ばれることが多い。通常、研磨複合材料は精密な形状を有する立方体構造物である。この固定研磨物品に少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を結合させ、ＣＭＰ処理の除去量を改良する。さらに、フルオロケミカル剤を研磨複合材料の主に１構成要素あるいは研磨複合材料の１構成要素以上に結合させてもよい。研磨複合材料の構成要素の例として、砥粒、バインダ、あるいは研磨複合材料の露出した外面を挙げられるがこれに限定するものではない。本発明の物品の実施例として、少なくとも砥粒に結合した少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を有する固定研磨物品を挙げられる。別の実施例として、少なくともバインダに結合した少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を挙げられる。さらに別の実施例として、少なくとも研磨複合材料の露出した主面に結合した少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を挙げられる。別の方法として、固定研磨物品が、砥粒およびバインダの他にさらに充填剤を含む研磨複合材料を具備してもよい。この充填剤は、少なくともそれに結合した少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を含有する。
【０００９】
本発明の別の実施態様は、半導体ウエハの露出面を改質する方法である。この方法では、半導体ウエハの１主面を、固定研磨物品の研磨複合材料を具備する露出主面に接触させる必要がある。この研磨複合材料は通常、テクスチャを有する立方体構造物で、バインダ内に固定かつ分散された複数の砥粒を含んでおり、その固定された砥粒の少なくとも１成分に少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を、処理中に固定研磨物品の露出主面にそのフルオロケミカル剤が存在するように結合して有する。この方法は、改質対象であるウエハの表面を固定研磨物品の露出主面に接触させ、そのウエハと固定研磨物品との間の接触および充分な圧力を維持しながら、ウエハを固定研磨物品に対応して移動してウエハの表面を改質するステップを具備する。この方法は一般に作業流体を使用し、この作業流体により、任意に反応成分を供給し、界面を加熱あるいは冷却し、研磨処理により発生する砕片の除去を促進する。
【００１０】
別の態様において、本発明は、上述した方法により製造した半導体ウエハを実施する。
【００１１】
本発明の図面および好適実施態様を以下に説明する。これにより、本発明の他の特徴、有利点および構造をさらに理解されたい。
【００１２】
発明の詳細な説明
研磨改質工程にフルオロケミカルを使用することはあまり報告されていない。米国特許第５，１６４，２６５号（Ｓｔｕｂｂｓに付与）には、フルオロケミカルを研磨素子層（「作り」および「サイズ」コートを含む）に添加して、「目詰まり」に関わる問題を最小限に抑えることが報告されている。目詰まりは、柔らかい材料を削り落とす際、表面から剥離された柔らかい材料が研磨素子の研磨材料を詰まらせてしまうために起こる。Ｓｔｕｂｂｓによると、この目詰まり現象は、セルロースを主成分とする塗料、特に車体に通常用いるニトロセルロース塗料を用いるととりわけ問題となるということである。車から塗料を剥離する工程は、半導体ウエハがこの処理により容易に分離される電気的構成要素を具備する場合があるＣＭＰ処理とは異なる。米国特許第５，５７８，３６２号（Ｒｅｉｎｈａｒｄｔに付与）には、フルオロケミカル炭化水素をパッドの構成要素にして、従来のスラリによるＣＭＰ処理に用いてもよいことが報告されている。フルオロケミカル炭化水素は、パッドの構成要素として可能な数多くの選択肢の１つにすぎない。この文献は、このフルオロケミカル炭化水素が実際にＣＭＰ処理の除去量を改良する、あるいはＣＭＰ処理に関連するノイズを最小限にすることには触れていない。
【００１３】
本発明の一実施態様は、半導体デバイス製造中の表面改質処理に使用する、少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を含有した固定研磨物品である。これらの固定研磨物品は、各々がウエハ表面改質処理に重要である複合成分を含む。研磨物品および本発明による他の実施態様の構成要素については、本願の以下の部分において検討する。
【００１４】
固定研磨物品
本発明による固定研磨物品は通常、１枚の支持体あるいは多層の支持体と同じ広がりを有する研磨複合材料層を具備する。この研磨複合材料を、固定研磨物品のテクスチャを有する表面となる構造物あるいは研磨複合材料としてよい。きめを施した固定研磨物品の実施態様を図１に図示する。テクスチャを有する固定研磨物品の１例を図１に示す。具体的には、図1は、ピラミッド型の研磨複合材料６１が支持体６２に固定あるいは接合されている固定研磨物品６０を示す。この研磨複合材料（構造物）６１は、砥粒６４をバインダ６５内に分散して含有する。隣接する研磨複合材料間には凹部あるいは谷６３がある。固定研磨物品に、少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を主にバインダ６５に結合させて含有してよい。他の方法として、固定研磨物品に、１種類以上のフルオロケミカル剤を主に砥粒６４に結合させて含有してもよい。もう１つの方法として、固定研磨物品に、１種類以上のフルオロケミカル剤を主にその表面６６に結合させて結合してもよい。他の方法として、固定研磨物品に、１種類のフルオロケミカル剤をその研磨複合材料の上述した構成要素すべてに、あるいはそのいずれの組み合わせに結合させて含有してもよい。研磨複合材料の構成要素とは、バインダ、砥粒、研磨複合材料表面、および／または他の要素をいう。用語「結合する」とは、フルオロケミカル剤が研磨複合材料の要素に装着、接合、あるいはその全体に浸透していることをいう。まず研磨物品の特定要素内に適用あるいは組み入れたフルオロケミカル剤を、引き続き拡散、あるいは物品の他の成分にあるいは成分中に移行してもよい。例えば、まず研磨物品の表面に適用したフルオロケミカルオイルを、保管する際、あるいは表面改質処理中に、バインダ内に拡散してもよい。
【００１５】
この固定研磨物品のフルオロケミカル剤は、「無反応性」フルオロケミカル剤とは異なり、重合反応あるいは他の化学反応に関与するという点で「反応性」であってよい。このフルオロケミカル剤が液体あるいは固体有機フルオロケミカルであれば最も好適である。好適な反応性フルオロケミカル剤の例として、
C8F17SO2N(C2H5)C2H4OCOCH=CH2、 C8F17SO2N(CH3)C2H4OCOCH=CH2、 C8F17SO2N(C2H4OCOCH=CH2)2； C7F15CH2OCOC(CH3)=CH2、CnF2n+1C2H4OCOCH=CH2 (n=5-12) ； 循環−C6F11OCOCH=CH2、C9F17OC2H4OCOCH=CH2 (ヘキサフルオロプロピレン三量体由来) 、CnF2n+1O(C2F4O)mCF2CH2OCOCH=CH2 (n=1 to 6、m =2〜20) などのフルオロケミカルメタクリレートおよびフルオロケミカルアクリレート、
【化１】
0004344083.tif 000002
などのフルオロケミカルエポキシ、C8F17SO2N(C2H5)CH2CH2CH2Si(OCH3)3などのフルオロケミカルシラン、C8F17SO2N(CH3)C2H4NCOおよびCnF2n+1C2H4NCOなどのフルオロケミカルイソシアネートC8F17SO2N(C2H5)CH2COOH、C7F15COOH、 CnF2n+1O(C2F4O)mCF2COOH(n=１〜６、m=2 〜20)、HOCOCF2O(C2F4O)mCF2COOH (m=2 〜20) などのフルオロケミカルカルボン酸およびその塩およびアミド、C8F17SO3Hなどのフルオロケミカルカルスルホン酸およびその塩およびアミド、 (C8F17SO2N(C2H5)C2H4O)nPO(OH)3n (n=1あるいは2) などのフルオロケミカルリン酸エステル、C7F15CH2OH、CnF2n+1C2H4OH、 HOCH2(C2F4O)p(CF2O)qCF2CH2OH (MN=2000) などのフルオロケミカルアルコールを挙げられるがこれらに限定するものではない。
【００１６】
具体的な無反応性フルオロケミカル剤の例としてＡｕｓｉｍｏｎｔ製造の「ＦＯＭＢＬＩＮ」、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ製造の「ＫＲＹＴＯＸ」、CnF2n+1O(C2F4O)xO(C2F4O)xOCnF2n+1 （n=１〜８、x＝６〜２０）、あるいはCnF2n+1O(C4F8O)xOCnF2n+1（n=１〜８、x＝３〜２０）などのフルオロケミカルポリエーテルオイル、C16F34などのフルオロケミカルアルカンワックス、C8F17OC8F17 および C7F15CH2OC8H17などのフルオロケミカルエーテル、フルオロケミカルエステル、フルオロケミカルウレタン、C7F15CON(C4H9)2 および C8F17SO2N(C4H9)2などのフルオロケミカルアミド、ＤｕＰｏｎｔ製ＴＥＦＬＯＮあるいはニューヨーク州オレンジバーグのＤａｉｋｉｎ  Ａｍｅｒｉｃａ製ＫＥＬ−Ｆなどのフルオロケミカル熱可塑性物質、例えば米国特許第３８９，６２５号および同第２，６４２，４１６号に開示されているフルオロケミカル熱可塑性コポリマーおよび、ヘキサフルオロプロピレンおよびフッ化ビニリデンのコポリマーなどのフルオロケミカルエラストマを挙げられる。このフルオロケミカル剤は、その性能によって固定研磨物品の一部となり、その性能によってウエハ表面改質処理に固定研磨物品を用いた際に除去量を増加できるように選択した。フルオロケミカル類は、低表面エネルギ、簡便な粉塵除去、低摩擦係数および潤滑力などの、本使用に潜在的に関連するさまざまな特性を備えている。フルオロケミカル剤を固定研磨物品の構成要素に結合して、少なくとも２５ｐｐｍから、研磨複合材料の最大１０％まで含有していれば好ましい。フルオロケミカル剤を固定研磨物品の構成要素に結合して、少なくとも２５ｐｐｍから、研磨複合材料の最大５％まで含有できれば最も好ましい。
【００１７】
１ミクロン幅未満であることも多い極小形状構成物が半導体ウエハ表面上に製造された構造物に結合してくるため、ウエハ表面改質処理に用いる物品はウエハ表面にうまく適合可能でなければならない。ＣＭＰ処理に使用する本発明による固定研磨物品により、ウエハ表面上の特殊な金属相互連結構造あるいは他の機能形状構造物を分断することなく、半導体ウエハ表面を迅速かつ正確に改質することが出来る。本発明による固定研磨物品を使用した表面改質処理の除去量は一般に、フルオロケミカル剤を含有していない同様の固定研磨物品を使用した表面改質処理の除去量より高いことがわかっている。上述のように、ウエハ表面改質処理の物質除去量が高ければ、集積回路製造率を上げることが出来るという点で有利である。
【００１８】
フルオロケミカル剤を含有していない固定研磨物品を用いるＣＭＰ処理ではノイズレベルが高くなる可能性がある。予想しなかったことに、少なくとも1種類のフルオロケミカル剤を含有する固定研磨物品をＣＭＰ処理において使用すると、その処理により発生する音あるいはノイズを最小限に抑えることが出来る。聞こえるノイズの違いは、電子測定装置あるいは音の僅かな違いを測定するための同様の装置を用いずとも、２つの処理間のピッチあるいはトーンとは対照的に、機械操作者が音量の違いを容易に検知できるほどに大きい。
【００１９】
本発明による固定研磨物品の形状は、研磨盤形態などの円形が好ましい。円形研磨盤の外縁は平滑であることが好ましく、もう１つの種類として波形でもよい。この固定研磨物品はまた、楕円形態、あるいは三角形、四角形、長方形などの多角形形態でもよい。他の方法として、別の実施態様においてこの固定研磨物品をベルト形態にしてもよい。この固定研磨物品を、研磨技術において通常研磨テープロールと呼ばれるロール形態で提供してもよい。一般に、ウエハ改質処理中、この研磨テープロールは間欠送りされる。この固定研磨物品に穿孔をあけて研磨コーティングおよび／または支持体を貫通する開口部を設け、使用中あるいは使用前後に液体媒体が通過できるようにしてもよい。固定研磨物品およびその製造方法に関する一般特性は、米国特許出願第０８／６９４，０１４号（Ｂｒｕｘｖｏｏｒｔ）から得ることが出来る。
【００２０】
一般に、フルオロケミカル剤を含有する固定研磨物品は、少なくとも２回、好ましくは少なくとも５回、より好ましくは少なくとも２０回、最も好ましくは少なくとも２００回のウエハ表面改質を完了できなければならないほどに長持ちすることが好ましい。長持ちする性能に加え、この固定研磨物品によいる除去量は一般に、フルオロケミカル剤を含まない固定研磨物品に比べて高い。この固定研磨物品により、平坦度および表面仕上げが許容範囲内であり、凹みおよび半球状の隆起を最小限に抑えられた半導体ウエハを生産できることから、除去量が高いことによってＣＭＰ処理の精密度を阻害することはなさそうである。固定研磨物品の製造に用いる材料、所望のテクスチャ、および工程がＣＭＰ処理を左右する。
【００２１】
固定研磨物品の具体的な構成要素は、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒ他に付与）、国際特許出願第ＷＯ９７／１１４８４号および米国特許出願第０８／６９４，０１４号（Ｂｒｕｘｖｏｏｒｔ）にも説明されている。
【００２２】
砥粒
固定研磨物品の研磨複合材料は、複数の砥粒をバインダ内に拡散して含有する。この砥粒をバインダ内に不均一に分散してもよいが、一般に、この砥粒はバインダ内に均一に分散されていることが好ましい。この砥粒に、少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を結合してよい。砥粒を１種類以上のフルオロケミカル剤を含有する流体内に混合することにより、あるいは１種類以上のフルオロケミカル剤を砥粒に噴霧することにより、フルオロケミカル剤を砥粒表面に適用してよい。砥粒に結合するフルオロケミカル剤は、反応性であっても無反応性であってもよい。
【００２３】
ウエハ表面の改質あるいは精錬に使用する固定研磨物品を構成するには、微細砥粒が好適である。砥粒の平均粒径としては約０．００１〜５０ミクロメータが可能であり、通常、０．０１〜１０ミクロメータの範囲である。平均粒径が約５．０ミクロメータあるいは約０．３ミクロメータの場合さえある。場合によって、平均粒径が約０．５ミクロメータあるいは約０．３ミクロメータのことさえある。砥粒の粒径は通常、砥粒のうち最も長い寸法を明示する。ほぼすべての場合、粒径は一定の範囲あるいは分布を有する。粒径分布を綿密に制御して、得られた固定研磨物品によりウエハに一様な表面仕上りを施すことが好ましい場合もある。砥粒を研磨凝集物の形態で備えてもよい。それぞれ凝集した砥粒を凝集バインダにより一緒に保持してもよい。他の方法として、砥粒を内部粒子牽引力により互いに結合してもよい。
【００２４】
適した砥粒の例として、溶融酸化アルミニウム、熱処理済酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、多孔質アルミナ、遷移アルミナ、ジルコニア、酸化スズ、セリア、溶融アルミナジルコニアあるいはアルミナを主成分とするゾルゲル由来砥粒を挙げられる。アルミナ砥粒に金属酸化物改質剤を含有してもよい。改質対象であるウエハ表面の種類に依存して、具体的な砥粒あるいは粒子の混合物を選択する。処理するウエハ表面に、層間誘電体、金属あるいはポリイミドなどの有機ポリマー材料を含有することが出来る。一般にＣＭＰ処理により改質される層間誘電体の例として、ホウ素および／またはリンでドープ処理した二酸化ケイ素およびニ酸化ケイ素を挙げられる。層間誘電体のその他の種類として、蒸着中にフッ化物を付与した二酸化ケイ素がある。一般にＣＭＰ処理により改質する金属の例として、金、銀、タングステン、アルミニウム、銅およびこれらの混合物および合金を挙げられる。
【００２５】
このような物品に使用されることの多いセリア砥粒は、改質剤あるいはドーパント（例えば他の金属酸化物）を本質的に含有していなくても、あるいは改質剤および／またはドーパント（例えば他の金属酸化物）を含有してもよい。これらの金属酸化物がセリアと反応してもよい場合もある。セリアに２種類以上の金属酸化物改質剤を組み合わせて使用することも可能である。これらの金属酸化物がセリアと反応して反応生成物を形成してもよい。
【００２６】
この固定研磨物品に、２種類以上の異なる砥粒を組み合わせて含有してもよい。これらの砥粒の剛性が異なってもよい。２種類以上の異なる砥粒の混合物において、それぞれの砥粒が等しい平均粒径を有しても、異なる平均粒径を有してもよい。
【００２７】
砥粒表面を表面改質添加剤により改質あるいは処理することが好ましい場合もある。これらの添加剤により、バインダプリカーサ内における砥粒の分散状態を改良し、かつ／または、バインダプリカーサおよび／またはバインダの粘着力を改良してもよい。砥粒を処理して、そのカッティング特性を変更および改良してもよい。さらに処理して、未硬化研磨複合材料の粘度を実質的に低減してもよい。粘度を低減することにより、より高いパーセンテージの砥粒を未硬化研磨複合材料内に組み入れることも可能となる。表面処理のもう１つの潜在的な利点は、意図せずに起こる砥粒の凝集を最小限に抑えることが出来ることである。適した表面改質剤の例として、シラン、リン、チタン酸塩およびジルコアルミン酸塩を挙げられる。市販のシラン表面改質剤の例として、コネチカット州ダンベリーのＯＳｉ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，  Ｉｎｃ．製「Ａ１７４」および「Ａ１２３０」を挙げられる。セリア砥粒用表面改質剤の例にはイソプロピルトリイソステロールチタネートがある。商業的表面改質剤の例として他には、コネチカット州ウォーリングフォードにあるＢｙｋ  Ｃｈｅｍｉｅから入手可能なＤｉｓｐｅｒｂｙｋ  １１１および、デラウェア州ウィルミントンにあるＩＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．から入手可能なＦＰ４がある。
【００２８】
充填剤粒子
充填剤は、研磨複合材料の浸食の改質を目的とする固定研磨物品の成分である。充填剤を適切で正確な量だけ含有することにより、研磨複合材料の浸食を減少してもよい。逆に、適切かつ正確な量の充填剤を含有して、研磨複合材料の浸食を増加してよい場合もある。充填剤の選択の仕方によって、研磨複合材料のコストを削減する、スラリのレオロジを変更する、および／または研磨複合材料の研磨特性を変更してよい。充填剤は通常、所望の改質基準に悪影響を及ぼさないように選択する。本発明に有用な充填材の例として、アルミナ三水和物、ケイ酸マグネシウム、熱可塑性粒子および熱硬化性粒子を挙げられる。他の多岐にわたる充填剤の例として、無機塩、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイト、窒化ホウ素および金属硫化物を挙げられる。充填剤のこれらの例は、いくつかの有用な充填材を示す代表例として挙げたものであり、すべての有用な充填剤を包括することを意味するものではない。２種類以上の異なる粒径の充填剤を配合して使用することが好ましい場合もある。充填剤に、砥粒用に上述したような表面処理を施してもよい。充填剤により、露出したウエハ表面が過剰に掻取られることがあってはならない
【００２９】
適した充填剤粒子に少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を結合してよい。充填剤を少なくとも１種類にフルオロケミカル剤の溶液内に混合する、あるいは少なくとも１種類のフルオロケミカル剤を充填剤の表面に噴霧することにより、フルオロケミカル剤を充填剤の表面に適用してよい。充填剤に結合するフルオロケミカル剤は反応性でも無反応性でもよい。充填剤を、ポリテトラフルオロエチレンなどのフルオロケミカル熱可塑性粒子などのフルオロケミカル材料で製造することもできる。
【００３０】
バインダ
バインダの具体的な化学的性質は固定研磨物品の性能を左右する。例えば、バインダが「硬すぎる」場合、得られる固定研磨物品による露出面の仕上りには深い、許容範囲を超える引掻きが発生する可能性がある。逆にバインダが「柔らかすぎる」場合、得られる固定研磨物品では改質処理中の除去量が充分ではない、あるいはその物品の耐久性が乏しい可能性がある。したがって、固定研磨物品に所望特性を付与できるようにバインダを選択する。
【００３１】
本発明による固定研磨物品のバインダを有機バインダプリカーサから形成することが好ましい。このバインダプリカーサは充分に流動して表面をコーティングできるものであることが好ましい。このバインダプリカーサの凝固は、硬化（例えば重合および／または架橋）、乾燥（例えば液体の除去）、および／または単に冷却により実施してよい。このバインダプリカーサは、有機溶媒を媒体とする、水を媒体とする、あるいは１００％固形（すなわち実質的に溶媒なし）の組成物のいずれであってもよい。熱可塑性および熱硬化性ポリマーあるいは材料を、この組み合わせも同様に、バインダプリカーサとして使用してよい。
【００３２】
１種類以上のフルオロケミカル剤を、凝固前に有機バインダプリカーサと混合してよい。反応性フルオロケミカル剤を実質的にバインダの重合工程における成分として、バインダが凝固する際、これをバインダのポリマー構造内に組み入れてもよい。反応性フルオロケミカル剤の例として、フルオロケミカルアクリレートおよびメタクリレートを挙げられるがこれに限定するものではない。他の方法として、少なくとも１種類のフルオロケミカル剤をバインダの凝固後にバインダに適用してもよい。
【００３３】
多くの場合、研磨複合材料を、砥粒およびバインダプリカーサの混合物のスラリから形成する。研磨複合材料は重量基準において、約１部〜９５部の砥粒と、５部〜９９部のバインダとを含有してよい。研磨複合材料が約３０〜８５部の砥粒と約１５部〜７０部のバインダとを含有していれば好ましい。同様に、研磨複合材料はその容積を基準として、０．２〜０．８部の砥粒と、０．２〜０・８部のバインダプリカーサとを含有してよい。この容積比率は砥粒およびバインダプリカーサのみを基準にし、支持体あるいは任意の充填剤あるいは添加剤による容積増量を考慮したものではない。
【００３４】
このバインダプリカーサは、硬化可能な有機材料（すなわち、熱および／または、電子ビーム、紫外線光、可視光などの他のエネルギ源に暴露されると、あるいは化学的触媒、水分あるいは、ポリマーの硬化あるいは重合を促す他の作因を添加するとやがて重合および／または架橋できるポリマーあるいは材料）であることが好ましい。バインダプリカーサの例として、エポキシポリマー、アミノポリマーあるいは、アルキル化尿素‐ホルムアルデヒドポリマー、メラミン‐ホルムアルデヒドポリマーおよびアルキル化ベンゾグアナミン‐ホルムアルデヒドポリマーなどのアミノ樹脂ポリマー、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルを含むアクリル酸エステルポリマー、アルキルアクリレート、アクリル系エポキシ、アクリル系ウレタン、アクリル系ポリエステル、アクリル系ポリエーテル、ビニルエーテル、アクリル系オイル、アクリル系シリコーン、ウレタンアルキドポリマーなどのアルキドポリマー、ポリエステルポリマー、反応性ウレタンポリマー、レゾールおよびノボラックポリマーなどのフェノールポリマー、フェノール／ラテックスポリマー、ビスフェノールエポキシポリマーなどのエポキシポリマー、イソシアン酸エステル、イソシアヌル酸エステル、アルキルアルコキシシランポリマーを含むポリシロキサンポリマー、あるいは反応性ビニルポリマーを挙げられる。得られるバインダは、モノマー、オリゴマー、ポリマー、あるいはこれらの組み合わせのいずれの形態でもよい。
【００３５】
アミノ樹脂バインダプリカーサは、分子あるいはオリゴマー毎に少なくとも１つの懸垂α、β不飽和カルボニル基を有する。これらのポリマー材料については、米国特許第４，９０３，４４０号（Ｌａｒｓｏｎ他に付与）および同第５，２３６，４７２号（Ｋｉｒｋ他に付与）にさらに説明されている。
【００３６】
好適バインダは、遊離基硬化性バインダプリカーサから生成したものである。これらのバインダは、熱エネルギあるいは放射線エネルギに暴露されると急速に重合することができる。遊離基硬化性バインダプリカーサの１好適群にはエチレン系不飽和バインダプリカーサが含まれる。このエチレン系不飽和バインダプリカーサの例として、懸垂α、β不飽和カルボニル基を有するアミノ樹脂モノマーあるいはオリゴマー、エチレン系不飽和モノマーあるいはオリゴマー、アクリル系イソシアヌル酸塩モノマー、アクリル系ウレタンオリゴマー、アクリル系エポキシモノマーあるいはオリゴマー、エチレン系不飽和モノマーあるいは希釈剤、アクリル酸エステル分散物およびこれらの混合物を挙げられる。用語「アクリル系」にはアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルの双方を含む。
【００３７】
エチレン系不飽和バインダプリカーサの例として、炭素、水素および酸素原子、および任意に窒素およびハロゲンを有するモノマー化合物およびポリマー化合物をを挙げられる。酸素原子あるいは窒素原子、またはこれらの双方は一般に、エーテル、エステル、ウレタン、アミドおよび尿素基の形態で含有される。このエチレン系不飽和モノマーは、単官能基、 二官能基、 三官能基、 四官能基あるいはさらに高い官能基のいずれであってもよく、アクリレートおよびメタクリレート系モノマーの双方を含む。適したエチレン系不飽和化合物は、一水酸化脂肪族基あるいは多価脂肪族基を含む化合物と、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸あるいはマイレン酸などの不飽和カルボキシ酸との反応で得られるエステルであることが好ましい。エチレン系不飽和モノマーの代表例として、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、カプロラクトンメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソデシルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ビニルトルエン、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、２（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、プロポキシ系トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレートおよびペンタエリトリトールテトラメタクリレートを挙げられる。他のエチレン系不飽和材料の例として、モノアリル、ポリアリルあるいはポリメタアリルエステルおよび、ジアリルフタレート、ジアリルアジピン酸、あるいはＮ，Ｎ−ジアリルアジパミドなどのカルボキシ酸アミドを挙げられる。さらに他の窒素含有エチレン系不飽和モノマーの例として、トリス２−（アクリルーオキシエチル）イソチアヌレート、１，３，５−トリ（２−メチルアクリルオキシエチル）−ｓ−トリアジン、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニル−ピロリドンあるいはＮ−ビニル−ピペリドンを挙げられる。
【００３８】
２つ以上のアクリレートモノマーの配合物を含有するバインダプリカーサが好適である。例えば、バインダプリカーサを、三官能基アクリレートと単官能基アクリレートモノマーとの配合物にしてもよい。バインダプリカーサの１例は、プロポキシレートトリメチロールプロパントリアクリレートと２（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレートとの配合物である。複官能基アクリレートと単官能基アクリレートポリマーとの重量比は、単官能基アクリレートの約１０部から約９９部に対して複官能基アクリレートの約１部〜約９０部の範囲でよい。
【００３９】
例えば米国特許第４，７５１，１３８号（Ｔｕｍｅｙ他に付与）に説明されているようにアクリレートとエポキシポリマーとの混合物からバインダプリカーサを形成することも可能である。
【００４０】
他のバインダプリカーサの例として、少なくとも１つの懸垂アクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体を挙げられ、少なくとも１つの懸垂アクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体については米国特許第４，６５２，２７４号（Ｂｏｅｔｔｃｈｅｒ他に付与）にさらに説明されている。好適イソシアヌレート材料は、トリス（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリアクリレートである。
【００４１】
さらに他のバインダプリカーサの例として、ヒドロキシ末端イソシアネート伸張ポリエステルあるいはポリエーテルのポリアクリレートあるいはポリメタクリレートウレタンエステルばかりでなく、ジアクリレートウレタンエステルを挙げられる。市販のアクリレートウレタンの例として、Ｍｏｒｔｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能な商標名「ＵＶＩＴＨＡＮＥ  ７８２」；ジョージア州ＳｍｙｒｎａにあるＵＣＢ  Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能な「ＣＭＤ６６００」、「ＣＭＤ８４００」、「ＣＭＤ８８０５」；ニュージャージー州ＨｏｂｏｋｅｎにあるＨｅｎｋｅｌ  Ｃｏｒｐ．製「ＰＨＯＴＯＭＥＲ」樹脂（例えばＰＨＯＴＯＭＥＲ  ６０１０）；ＵＣＢ  Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ製「ＥＢＥＣＲＹＬ  ２２０」（六官能基芳香族ウレタンアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ  ２８４」（１，６−ヘキサンジオールジアクリレートで１２００倍に希釈した脂肪族ウレタンジアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ  ４８２７」（芳香族ウレタンジアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ  ４８３０  」（テトラエチレングリコールジアクリレートで希釈した脂肪族ウレタンジアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ  ６６０２」（トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレートで希釈した三官能基芳香族ウレタンアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ  ８４０」（脂肪族ウレタンジアクリレート）および「ＥＢＥＣＲＹＬ  ８４０２」（脂肪族ウレタンジアクリレート）；および、ペンシルバニア州ＥｘｔｏｎにあるＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．製「ＳＡＲＴＯＭＥＲ」樹脂（例えば「ＳＡＲＴＯＭＥＲ」９６３５、９６４５、９６５５、９６３−Ｂ８０、９６６−Ａ８０、ＣＮ９８０Ｍ５０など）を挙げられる。
【００４２】
さらに別のバインダプリカーサの例として、ビスフェノールＡエポキシポリマーのジアクリレートエステルなどのポリアクリレートあるいはポリメタクリレートエポキシ同様、ジアクリレートエポキシエステルを挙げられる。市販のアクリル系エポキシの例として、ＵＣＢ  Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから商標名「ＣＭＤ  ３５００」、「ＣＭＤ  ３６００」、「ＣＭＤ  ３７００」で入手可能なエポキシを挙げられる。
【００４３】
他のバインダプリカーサとしてアクリレートポリエステルポリマーでもよい。アクリレートポリエステルは、アクリル酸と二塩基酸／脂肪族ジオール主成分とするポリエステルとの反応生成物である。市販のアクリレートポリエステルの例として、Ｈｅｎｋｅｌ  Ｃｏｒｐ．製商品名「ＰＨＯＴＯＭＥＲ  ５００７」（六官能基アクリレート）および「ＰＨＯＴＯＭＥＲ  ５０１８」（四官能基テトラアクリレート）；ＵＣＢ  Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ製「ＥＢＥＣＲＹＬ  ８０」（四官能基変性ポリエステルアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ  ４５０」（脂肪酸変性ポリエステルヘキサアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ  ８３０」（六官能基ポリエステルアクリレート）として周知のポリエステルを挙げられる。
【００４４】
もう１つの好適バインダプリカーサは、エチレン系不飽和オリゴマーとモノマーとの配合物である。例えばこのバインダプリカーサは、アクリレート官能基ウレタンオリゴマーと１つ以上の単官能基アクリレートモノマーとの配合物を含有してよい。このアクリレートモノマーは、八官能基アクリレート、四官能基アクリレート、三官能基アクリレート、二官能基アクリレート、単官能基アクリレートポリマー、あるいはこれらの組み合わせでもよい。
【００４５】
バインダプリカーサは、米国特許第５，３７８，２５２号（Ｆｏｌｌｅｎｓｂｅｅに付与）に説明されているようなアクリレート分散物でもよい。
【００４６】
熱硬化性バインダだけでなく、熱可塑性バインダを使用してもよい。適した熱可塑性バインダの例として、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリスチレン、アクリルオニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレンーイソプレンースチレンブロックコポリマー、アセタールオリマー、ポリ塩化ビニルおよびこれらの組み合わせを挙げられる。
【００４７】
任意に熱硬化性樹脂を配合した水溶性バインダプリカーサを使用してもよい。水溶性バインダプリカーサの例として、ポリビニルアルコール、皮にかわ、あるいはヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロースあるいはヒドロキシエチルメチルセルロースなどの水溶性セルロースエーテルを挙げられる。これらのバインダは米国特許第４，２５５，１６４号（Ｂｕｔｋｚｅ他に付与）に報告されている。
【００４８】
バインダプリカーサがエチレン系不飽和モノマーおよびオリゴマーを含有する場合、重合開始剤を使用してよい。この例として、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ニトロソ化合物、アシルハロゲン化物、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、イミダゾール、クロロトリアジン、ベンゾイン樹脂、ベンゾインアルキルエーテル、ジケトン、フェノンあるいはこれらの混合物を挙げられる。適した市販の紫外線活性光開始剤の例として、Ｃｉｂａ  Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販の「ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ６５１」および「ＩＲＧＡＣＵＲＥ  １８４」および、Ｍｅｒｃｋから市販の「ＤＡＲＯＣＵＲ  １１７３」などの商品がある。別の可視光活性光開始剤
には、Ｃｉｂａ  Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販の商品名「ＩＲＧＡＣＵＲＥ  ３６９」がある。適した可視光活性開始剤の例は、米国特許第４，７３５，６３２号に報告されている。
【００４９】
適した開始剤システムに光増感剤を含有してもよい。代表的な光増感剤は、カルボニル基あるいは第三アミノ基あるいはこれらの混合物を有してよい。カルボニル基を有する好適光増感剤は、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジル、ベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、キサントン、チオキサントン、９，１０−アントラキノンあるいは他の芳香族ケトンである。第三アミノ基を有する好適光増感剤は、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、フェニールメチルーエタノールアミンあるいはジメチルアミノエチルベンゾアートである。市販の光増感剤の例として、Ｂｉｄｄｌｅ  Ｓａｗｙｅｒ  Ｃｏｒｐ．製「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ  ＩＴＸ」、「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ  ＱＴＸ」、「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ  ＰＴＸ」および「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ  ＥＰＤ」を挙げられる。
【００５０】
一般に、光増感剤あるいは光開始剤システムの量は、バインダプリカーサ成分の約０．０１〜１０重量％の範囲内で変化してよく、０．２５〜４．０重量％であれば好適である。
【００５１】
さらに、バインダプリカーサに砥粒および／または充填剤粒子などの微粒子材料を添加する前に開始剤を分散（好ましくは均一に）することが好ましい。
【００５２】
一般に、バインダプリカーサを放射線エネルギ、好ましくは紫外線あるいは可視光に暴露してバインダプリカーサを硬化あるいは重合することが好ましい。特定の砥粒および／または特定の添加剤が紫外線および可視光を吸収することもあり、この場合、バインダプリカーサの適切な硬化を妨げる可能性がある。例えばこれはセリア砥粒の場合に起こる。光開始剤を含むリン酸塩、特に光開始剤を含む酸化アシルリン酸塩を使用してこの問題を最小限にとどめてよい。酸化アシルリン酸塩の例には、「ＬＲ８８９３」の商品名でＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販の２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン酸化物がある。他の市販の酸化アシルリン酸塩の例には、Ｍｅｒｃｋから市販の「Ｄａｒｏｃｕｒ  ４２６３」および「Ｄａｒｏｃｕｒ  ４２６５」を挙げられる。
【００５３】
バインダの主成分がエポキシあるいはビニルエーテルである場合、カチオン開始剤を使用して重合を開始してもよい。カチオン開始剤の例として、イオンアレーンシステムなどの有機金属塩ばかりでなく、アリールスルホニウム塩などのオニウムカチオン塩を挙げられる。他の例は、米国特許第４，７５１，１３８号（Ｔｕｍｅｙ他に付与）、同第５，２５６，１７０号（Ｈａｒｍｅｒ他に付与）、同第４，９８５，３４０号（Ｐａｌａｚｏｔｔｏに付与）および同第４，９５０，６９６号に報告されている。
【００５４】
二重硬化および混成硬化光開始剤システムを用いてもよい。二重硬化光開始剤システムにおいて、同じあるいは異なる反応メカニズムを介して硬化あるいは重合が２つの別々の段階で起こる。混成硬化光開始剤システムにおいて、紫外線／可視あるいは電子ビーム放射に暴露されると２つの硬化メカニズムが同時に起こる。
【００５５】
研磨複合材料
研磨複合材料は複数の砥粒をバインダ内に固定かつ分散させて含有するが、砥粒表面改質剤、不動態化剤、結合剤、充填剤、膨張剤、繊維、静電防止剤、反応希釈剤、開始剤、懸濁剤、潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、ＵＶ安定剤、錯体形成剤、連鎖移動剤、促進剤、触媒あるいは活性剤などの他の添加剤を含有してもよい。
【００５６】
研磨複合材料は任意に可塑剤を含有してよい。一般に可塑剤を添加すると、研磨複合材料の浸食度が上がり、バインダ組成物が総体的に柔軟化される。可塑剤がバインダプリカーサの希釈剤として作用する場合もある。この可塑剤をバインダと相溶性にして、位相分離を最小限に抑えることが好ましい。適した可塑剤の例として、ポリエチレングリコール、ポリ塩化ビニル、ジブチルフタレート、アルキルベンジルフタレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、セルロースエステル、シリコーンオイル、アジピン酸およびセバシン酸エステル、ポリオール誘導体、ｔ−ブチルフェニルジフェニルリン酸塩、トリクレシルリン酸塩、ひまし油あるいはこれらの組み合わせを挙げられる。フタレート誘導体が好適可塑剤の１つである。
【００５７】
さらに、研磨複合材料に水および／または有機溶剤を組み入れてもよい。水および／または有機溶剤の量は、バインダプリカーサおよび砥粒に所望するコーティング粘度を得られるように選択する。一般に、水および／または有機溶剤をバインダプリカーサと相溶性にしなければならない。水および／または溶剤を除去した後にプリカーサの重合を行っても、これを研磨複合材料に残留させていてもよい。適した水性および／または感水性添加剤の例として、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテートあるいはセルロースを主成分とする粒子を挙げられる。
【００５８】
エチレン系不飽和希釈剤あるいはモノマーの例は、米国特許第５，２３６，４７２号（Ｋｉｒｋ他に付与）に見られる。これらのエチレン系不飽和希釈剤が、水と相溶性であるため有用となる場合もある。他の反応性希釈剤は米国特許第５，１７８，６４６号（Ｂａｒｂｅｒ他に付与）に開示されている。
【００５９】
研磨複合材料の形状
立体的でテクスチャを有する固定研磨物品には数多くの異なる形状がある。代表的な形状の例を図１および図２に概略して示す。
【００６０】
図１に示すように精密な形状の、あるいは図２に示すように不規則な形状の研磨複合材料構造を具備する固定研磨物品が好適である。研磨複合材料構造を単に研磨複合材料と言ってもよい。精密な形状の研磨複合材料を有する固定研磨物品が最も好適である。図２の固定研磨物品５０は、不規則な形状であるピラミッド型研磨複合材料構造を有する。この不完全な形状は、スラリを流動して、バインダプリカーサの硬化あるいは凝固前に最初に形成した形状を変形することにより形成することが出来る。不規則形状を、直線でなく、明確でなく、再製できない不正確あるいは不完全な面あるいは形状線で図示している。
【００６１】
バインダおよび砥粒により、複数の研磨複合材料に賦形して形成してよい。この研磨複合材料の形状はさまざまな幾何学的構成を有してよい。通常、支持体と接触する形状の基部は複合材料の末端より広い表面積を有する。この複合材料の形状を、立方体、円柱、角柱、直角平行六面体、ピラミッド、切頭ピラミッド、円錐、半球、切頭円錐、交差あるいは、末端を有する支柱状横断面などの数多くの幾何学的な立体の中から選択してよい。複合材料のピラミッド型は、４枚の側面、５枚の側面あるいは６枚の側面を有するものであってよい。研磨複合材料の基部における横断面形状は末端物品における形状とは異なっており、これらの形状は滑らかに連続的に変化しても、不連続な段階をへて変化してもよい。研磨複合材料はまた、異なる形状を混合して有してもよい。研磨複合材料を、列、渦巻き、らせん、あるいは格子状に配列しても、あるいは無作為に配置してもよい。
【００６２】
研磨複合材料を形成する側面を支持体に対して垂直にしても、支持体に対して傾斜していても、あるいは末端に向かうにつれ幅を減少しながら先細りにしてもよい。先細り角度は約１〜７５度の範囲でよく、約２〜５０度であれば好ましく、約３〜３５度であればより好ましく、約５〜１５度であれば最も好ましい。この角度が小さいほど、研磨複合材料の高さに沿った断面領域が一様になるため、小さい角度が好ましい。後部より末端の方が広い断面積を有する研磨複合材料を使用してもよいが、製造が難しくなる可能性がある。
【００６３】
各研磨複合材料の高さを同じにすることが好ましいが、１つの固定研磨物品内の複合材料にさまざまな高さを持たせることも可能である。この複合材料の高さは一般に、約２０００ミクロメータ未満、さらに特定すれば約２５〜２００ミクロメータの範囲内でよい。
【００６４】
研磨複合材料の基部を互いに突合わせても、あるいは別の方法として、隣接する研磨複合材料の基部を特定距離だけ互いに分離してもよい。幾つかの実施態様において、隣接する研磨複合材料間の物理的接触は、接触している各複合材料の垂直高さ寸法の３３％以下である。突合う研磨複合材料間の物理的接触量が、接触している各複合材料の垂直高さ寸法の１〜２５％の範囲であればより好ましい。この突き合せの定義は、隣接する複合材料が、共通の研磨複合材料陸部あるいは、複数の複合材料の向き合う側壁間で接触かつ延在する橋架け構造を共有する配列をも包括する。この陸構造部分の高さは、隣接する各複合材料の垂直高さ寸法の３３％以下であることが好ましい。この研磨複合材料の陸部を、研磨複合材料の形成に使用したものと同じスラリから形成する。この複合材料は、複数の複合材料の中心間に想像上直線を引いても、その上に介在する複合材料がないという意味で「隣接」している。複合材料の隆起部分間に凹部領域を設けるように、研磨複合材料が少なくとも部分的に互いに分離することが好ましい。
【００６５】
複数の研磨複合材料の線形空間は、約１研磨複合材料〜約１００研磨複合材料／ｃｍ長さでよい。この線形空間を変化して、複合材料の密度を領域によって高くしてもよい。例えば、固定研磨物品の中央でその密度を高くしてもよい。複合材料の面積密度は約１〜１０，０００個／ｃｍ2である。
【００６６】
支持体の領域を露出すること、すなわち研磨コーティングにより支持体の表面をすべてカバーしないことも可能である。この種類の配置は米国特許第５，０１４，４６８号（Ｒａｖｉｐａｔｉ他に付与）にさらに説明されている。
【００６７】
研磨複合材料を予め定められたパターンで支持体上に配置する、あるいは支持体上のあらかじめ定められた箇所に配置することが好ましい。例えば、支持体とキャビティを有する製造工具との間にスラリを設けて製造した固定研磨物品において、複合材料が有する予め定められたパターンは、その製造工具のキャビティのパターンに対応する。したがって、このパターンは物品間で再製可能である。
【００６８】
予め定められたパターンの一実施態様において、この研磨複合材料は一定の配列をなしている。つまり複合材料が、位置合わせされた横列および縦列、あるいは交互にオフセットされた横列および縦列に規則的に配列されている。所望により、研磨複合材料の１列を、研磨複合材料の第２の列の真正面に位置合わせしてもよい。研磨複合材料の１列が、研磨複合材料の第２の列とは中心をずらしていることが好ましい場合もある。
【００６９】
別の実施態様において、研磨複合材料を「無作為な」配列あるいはパターンに配置する。つまり、研磨複合材料は上述のような規則的な縦列および横列の配置になっていないということである。例えば、研磨複合材料を、１９９５年３月２３日発行の国際特許出願第ＷＯ９５／０７７９７号（Ｈｏｏｐｍａｎ他に付与）および１９９５年８月２４日発行の国際特許出願第ＷＯ９５／２２４３６号（Ｈｏｏｐｍａｎ他に付与）に説明されているような方法で配置してもよい。しかしながら、この「無作為な」配列は、固定研磨物品上における複合材料の位置は予め定められており、その固定研磨物品の製造に用いた製造工具のキャビティの位置に対応しているという点で、予め定められたパターンであることを理解されたい。
【００７０】
支持体
固定研磨物品に、好ましくは厚さが均一である支持体を具備してよい。この支持体の厚さが充分に均一でない場合、ウエハの均一性に大きなばらつきが出る。本目的用の支持体にはさまざまな材料が適しており、可撓性支持体も、それより硬質な支持体も使用可能である。通常の可撓性研磨支持体の例として、ポリマーフィルム、プライム処理済ポリマーフィルム、金属箔、布、紙、加硫済繊維、不織布およびその処理済版、およびこれらの組み合わせを挙げられる。支持体の一好適種類はポリマーフィルムである。このフィルムの例として、ポリエステルフィルム、ポリエステルおよびコポリエステルフィルム、微孔性ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルムなどを挙げられる。このポリマーフィルム支持体の厚さは一般に、約２０〜１０００ミクロメータの範囲であり、５０〜５００ミクロメータであれば好ましく、６０〜２００ミクロメータであれば尚好ましい。
【００７１】
ポリマーフィルム支持体と研磨複合材料との間を良好に接着しなければならない。多くの場合、ポリマーフィルム支持体の表面をプライム処理して粘着力を高める。このプライム処理により、表面の変質あるいは化学的プライム剤の適用を行うことが出来る。表面変質の例として、コロナ処理、ＵＶ処理、電子ビーム処理、火炎処理、およびスカッフによる表面面積の増加を挙げられる。化学的プライム剤の例として、米国特許第３，１８８，２６５号に説明されているようなエチレンアクリル酸コポリマー、米国特許第４，９０６，５２３号に教示されているようなコロイド状分散物、米国特許第４，７４９，６１７号に開示されているようなアジリジン型材料および、米国特許第４，５６３，３８８号および同第４，９３３、２３４号に教示されているような放射線によりグラフトされたプライム剤を挙げられる。
【００７２】
より硬質な支持体の例として、金属プレート、セラミックプレートなどを挙げられる。適した支持体のもう１つの例が米国特許第５，４１７，７２６号（Ｓｔｏｕｔ他に付与）に説明されている。この支持体は、国際特許出願第ＷＯ９３／１２９１１（Ｂｅｎｅｄｉｃｔ他に付与）に開示されているようにポリマー材料内に埋めこまれた補強繊維ばかりでなく、２枚以上の支持体を互いに積層して備えてもよい。
【００７３】
エンボス加工を施したポリマーフィルム（例えばポリエステル、ポリウレタンポリカーボネ−ト、ポリアミド、ポリプロピレン、あるいはポリエチレンフィルム）あるいはエンボス加工を施したセルロース支持体（例えば紙、あるいは他の不織セルロース材料）の形態も支持体として適している。エンボス加工済材料を、エンボス加工を施していない材料上に積層して支持体を形成することもできる。このエンボス加工するパターンはいずれのテクスチャであってもよい。例えば、このパターンを亀甲配列、畝、格子、球、ピラミッド、切頭ピラミッド、円錐、立方体、ブロック、ロッドなどの形態にすることができる。
【００７４】
感圧接着剤を、砥粒を備える支持体の非研磨側に積層することができる。この感圧接着剤を支持体の表面上に直接コーティングすることが可能である。他の方法として、感圧接着剤をトランスファーテープにして支持体の表面に積層することも可能である。本発明のもう１つの態様において、発泡基材を支持体に積層することができる。
【００７５】
研磨構造体
本発明による固定研磨物品を、固定研磨構造体の１構成要素にしてもよい。研磨構造体の１例を図３に示す。この図において、サブパッド１０は、少なくとも１つの硬質要素１２と少なくとも１つの弾性要素１４とを具備して、固定研磨物品１６に装着されている。硬質要素１２は、弾性要素１４と半導体ウエハに接触する表面１７を有する固定研磨物品１６との間に配置されている。したがって、本発明による研磨構造体において、硬質要素１２および弾性要素１４は、固定研磨物品１６と共にほぼ連続し、かつ固定研磨物品１６に平行であるため、これらの３要素は実質的に同じ広がりを有している。図２には示していないが、弾性要素１４の表面１８は通常、半導体ウエハ改質用機械のテーブルに装着され、固定研磨物品の表面１７は半導体ウエハに接触する。
【００７６】
図３に示すように、固定研磨物品１６の本実施態様は、研磨コーティング２４を接合する表面を有する支持体２２を具備し、支持体２２は、砥粒２８をバインダ３０内に分散して含む複数の精密な形状の研磨複合材料２６を予め定められたパターンで具備する。研磨コーティング２４は、支持体ウエハで連続していても、断続的であってもよい。しかしながら、特定の実施態様において、この固定研磨物品は支持体を必要としない。さらに、この研磨構造体の硬質要素を、少なくとも部分的に固定研磨物品の支持体とすることもできる。図３は、精密な形状の研磨複合材料を有する、テクスチャを有する立体的固定研磨要素を示しているが、本発明による研磨組成物は精密な形状の複合材料に限定されるものではない。
【００７７】
弾性要素を設ける主な目的は、ウエハ上に均一な圧力をかけつつ、この研磨構造体をウエハ表面の全体的な起伏に実質的に追従させることである。例えば、半導体ウエハが、比較的大きな凹凸あるいは厚さに変化のある全体的な形状を有する場合でも、研磨構造体は実質的に適合しなければならない。研磨構造体をウエハの全体的な起伏に実質的に追従させて、ウエハ表面の改質後、所望の均一性を実現することが望ましい。弾性要素は表面改質処理中に圧縮されるため、厚さ方向に圧縮された際のその弾力性は、この目的の実現に重要な特性である。この弾性要素の弾力性（すなわち、圧縮時の剛性および弾性跳ね返り）は、この材料の厚さ方向におけるモジュラスに対応し、その厚さによっても変化する。「モジュラス」とは材料の縦弾性率あるいはヤング率をいい、弾性材料については、その材料の厚さ方向における動的圧縮試験により測定され、剛性材料については、その材料の平面における静的引張試験により測定されるものである。
【００７８】
硬質要素を設ける主な目的は、ウエハ表面の局所的形状構成部分に実質的に追従するという研磨構造体の性能を制限することである。例えば、半導体ウエハは通常、谷を間に挟んで、同一あるいは異なる高さの形状構造物を隣接して有しており、研磨構造体はこの起伏に実質的に追従してはならない。研磨構造体のウエハの局所的形状構成部分に対する追従を低減して、ウエハの平坦度（例えば凹みを回避）を所望のレベルに到達させることが望ましい。硬質要素の曲げ剛性（すなわち、曲げによる変形に対する耐性）は、この目的の達成に重要な特性である。硬質要素の曲げ剛性は、この材料の面内モジュラスに直接対応し、その厚さによっても変化する。例えば、同質材料については、曲げ剛性は、第３の動力に持ち上げられた材料の厚さを掛け合わせたヤング率に正比例する。
【００７９】
サブパッドでの使用に適した材料を、例えばＡＳＴＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｔｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｓｔｉｎｇ）により提案されている標準試験方法により特徴付ける事が出来る。剛性材料に対する静的引張試験を用いて、その材料の平面におけるヤング率（しばしば縦弾性率と呼ばれる）を測定することができる。金属のヤング率測定には、ＡＳＴＭ  Ｅ３４５−９３（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｔｅｎｓｉｏｎ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｆｏｉｌ）を使用することが出来る。有機ポリマー（例えばプラスチックあるいは補強プラスチック）のヤング率測定には、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−８４（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）および、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２−８８（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｈｅｅｔ）を使用することが出来る。材料の複数層を具備する積層要素については、要素全体のヤング率（すなわち積層モジュラス）を、最高モジュラス材料用試験により測定することが出来る。剛性材料（あるいは剛性要素そのもの全体）のヤング率が少なくとも１００ＭＰａであれば好ましい。本明細書内において、剛性要素のヤング率は、室温（２０〜２５℃）にて、材料の２つの主面が規定する平面において適切なＡＳＴＭ試験により特定している。
【００８０】
弾性材料に対する動的圧縮試験を用いて、その材料の厚さ方向におけるヤング率（しばしば貯蔵モジュラスあるいは弾性モジュラスといわれる）を測定する事が出来る。本明細書内において、弾性材料に対して、ＡＳＴＭ  Ｄ５０２４−９４（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を用い、この場合の弾性要素は、単層あるいは、複数層の材料を具備する積層要素のいずれかである。弾性材料（あるいは弾性要素そのもの全体）のヤング率が約１００ＭＰａ未満であれば好ましく、約５０ＭＰａ未満であればより好ましい。本明細書内において、弾性要素のヤング率は、２０℃にて、予荷重を３４．５ｋＰａにした０．１Ｈｚで、材料の厚さ方向においてＡＳＴＭ  Ｄ５０２４−９４により特定している。
【００８１】
固定研磨構造体の具体的な詳細は、米国特許出願第０８／６９４，３５７号で参照可能である。
【００８２】
固定研磨物品の製造方法
精密な形状の研磨複合材料を有する固定研磨物品の好適な製造方法は、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒ他に付与）および同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎ他に付与）に説明されている。適した方法についての記載は他に、米国特許第５，４３７，７５４号、同第５，４５４，８４４号（Ｈｉｂｂａｒｄ他に付与）、同第５，４３７，５４３号（Ｃａｌｈｏｕｎに付与）および同第５，３０４，２２３号（Ｐｉｅｐｅｒ他に付与）に報告されている。製造は、固定研磨物品への汚染を最小限にするため、クリーンルーム型環境（例えばクラス１００、クラス１０００、あるいはクラス１０，０００クリーンルーム）にて行うことが好ましい。
【００８３】
適した方法は、砥粒、バインダプリカーサおよび任意の添加剤を含有したスラリを調製するステップと、正面を有する製造工具を提供するステップと、スラリを複数のキャビティを有する製造工具のキャビティ内に注入するステップと、スラリがカバーしている製造工具の表面に支持体を被せるステップと、物品を製造工具のキャリアから分離する前にバインダプリカーサを少なくとも部分的に硬化あるいはゲル化して研磨複合材料を形成するステップとを具備する。
【００８４】
スラリは、バインダプリカーサと砥粒と任意の添加剤とを適した混合技術のいずれかによって互いに組み合わせて製造する。混合技術の例として、低剪断混合および高剪断混合を挙げられ、高剪断混合が好適である。スラリの粘度を下げるため（固定研磨物品の製造において粘度は重要である）、かつ／または得られる研磨スラリのレオロジを変化させるため、この混合ステップに超音波エネルギを併用してもよい。他の方法として、スラリを混合するために、スラリを３０〜７０℃に加熱して、微流体化する、あるいはボールミルにかけてもよい。
【００８５】
通常、砥粒をバインダプリカーサ内に徐々に添加する。スラリは、バインダプリカーサ、砥粒および任意の添加剤の均質な混合物であることが好ましい。必要に応じて、水および／または溶剤を添加して粘度を下げる。この混合ステップ中あるいはステップ後に真空度を上げて気泡の形成を最小限におさえてもよい。
【００８６】
コーティングステーションには、ドロップダイコータ、ナイフコータ、カーテンコータ、真空ダイコータあるいはダイコータなどの従来のコーティング手段のいずれも使用可能である。好適コーティング技術は、米国特許第３，５９４，８６５号、同第４，９５９，２６５号（Ｗｏｏｄに付与）および同第５，０７７，８７０号（Ｍｉｌｌａｇｅに付与）に報告されている真空流体ベアリングダイである。コーティング中、気泡の形成を最小限にすることが好ましいが、場合によっては、スラリを製造工具内にコーティングする際、スラリ内に気泡を取り入れることが好ましい場合もある。空気が封入されると、研磨コーティング内の気孔などの多孔性につながって研磨複合材料の浸食が進む可能性がある。さらに、混合中あるいはコーティング中にスラリにガスを注入することもできる。
【００８７】
製造工具をコーティングした後、支持体とスラリとをいずれかの手段により接触させて、スラリが支持体の表面を湿潤するようにする。スラリを、接触ニップロールにより支持体に接触させて、得られる構造物を結合する。ニップロールの製造材料はいずれでもよいが、金属、金属合金、ゴムあるいはセラミックなどの構造物材料製のニップロールが好適である。ニップロールの硬さは約３０〜１２０デュロメータの範囲でよく、約６０〜１００デュロメータであれば好ましく、約９０であれば尚好ましい。
【００８８】
６次に、バインダプリカーサを少なくとも部分的に硬化するため、エネルギ源からスラリにエネルギを通過させる。バインダプリカーサの化学的性質、製造工具の種類およびその他の処理条件に一部依存してエネルギ源を選択する。エネルギ源によって製造工具あるいは支持体が大幅に劣化することがあってはならない。バインダプリカーサを部分的に硬化するということは、製造工具内に逆向きにされてもスラリが流動しない程度にまでバインダプリカーサが重合することをいう。必要に応じて、製造工具から除去した後、バインダプリカーサを従来のエネルギ源を用いて完全に硬化してもよい。
【００８９】
バインダプリカーサを少なくとも一部硬化した後、製造工具と固定研磨物品とを分離する。バインダプリカーサが完全に硬化していない場合、ここで時間をかける、および／またはエネルギ源に暴露することによりバインダプリカーサを完全に硬化することが出来る。最後に、製造工具を再使用できるように主軸に巻戻し、固定研磨物品をその主軸に巻き取る。
【００９０】
この第１の方法に対する別の変形において、スラリを、製造工具のキャビティ内にではなく支持体上にコーティングする。次いで、スラリをコーティングした支持体を製造工具と接触させて、スラリを製造工具のキャビティ内に流し込む。固定研磨物品を製造する残りのステップは上述したものと同じである。
【００９１】
バインダプリカーサを放射線エネルギによって硬化することが好ましい。放射線エネルギを支持体を通過させても、あるいは製造工具を介して通過させてもよい。支持体あるいは製造工具が放射線エネルギを大幅に吸収することがあってはならない。さらに、放射線エネルギ源が支持体あるいは製造工具を大幅に劣化することがあってはならない。例えば、紫外線をポリエステル支持体内に通過させることが出来る。別の方法として、製造工具が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネ−ト、ポリ(エーテルスルホン)、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルあるいは、これらの組み合わせなどの特定の熱可塑性材料で製造されている場合、紫外線あるいは可視光を、製造工具を介してスラリまで通過させてよい。熱可塑性材料から主になる製造工具について、過剰な熱が発生しないように固定研磨物品を製造するための操作条件を設定しなくてはならない。過剰な熱が発生すると、熱可塑性工具の歪みあるいは溶融が起こる可能性がある。
【００９２】
エネルギ源は、熱エネルギ源であっても、あるいは電子ビーム、紫外線あるいは可視光などの放射線エネルギ源であってもよい。必要となるエネルギ量は、バインダスラリの厚さおよび濃度だけでなく、バインダプリカーサ内の反応基の化学的性質にも依存する。熱エネルギについては、約５０℃〜約２５０℃のオーブン温度と、約１５分〜約１６時間の継続時間があれば一般に充分である。電子ビーム放射線あるいは電離放射線であれば、約０．１〜約１０Ｍｒａｄのエネルギ量において使用してよく、約１〜約１０Ｍｒａｄのエネルギ量であれば好ましい。紫外線放射であれば、約２００〜約４００ナノメータの範囲内の波長を有する放射線を例として挙げられ、約２５０〜約４００ナノメータの範囲内であれば好ましい。可視放射線であれば、約４００〜約８００ナノメータの範囲内の波長を有する放射線を例として挙げられ、約４００〜約５５０ナノメータの範囲内であれば好ましい。
【００９３】
得られた凝固後のスラリあるいは研磨複合材料は製造工具とは逆のパターンを有するはずである。製造工具上で少なくとも部分的に硬化あるいは凝固することにより、研磨複合材料は正確かつ予め定められたパターンを有することができる。
【００９４】
製造工具は、複数のキャビティあるいは凹みを具備する正面を有する。これらのキャビティは研磨複合材料とは本質的に逆の形状であり、研磨複合材料の形状および配置を決定するものである。
【００９５】
これらのキャビティは、研磨複合材料の形状とは逆転した幾何学的形状であってよい。所望の研磨複合材料数／ｃｍ2を得られるように、キャビティの寸法を選択する。これらのキャビティを、キャビティの隙間に形成された製造工具の共通の平坦な主面に凹みが合体する部分において、隣接するキャビティが互いに突き合わさるドット状のパターンで具備して良い。
【００９６】
製造工具は、ベルト、シート、連続シートあるいはウェブの形態、グラビアロールなどのコーティングロール、コーティングロール上に搭載されたスリーブ、あるいはダイでよい。この製造工具は、金属製（例えばニッケル）、金属合金製、あるいはプラスチック製でよい。この製造工具を、フォトリソグラフィ、ローレット切り、製版術、ホビング、電気鋳造法、あるいはダイヤモンド切削などの従来の技術によって製造する。例えば、銅製工具であればダイヤモンド旋盤にかけ、ニッケル金属製工具はその銅製工具に電気めっきを施してよい。製造工具の準備については、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒ他に付与）、同第５，４８９，２３５号（Ｇａｇｌｉａｒｄｉ他に付与）、同第５，４５４，８４４号（Ｈｉｂｂａｒｄ他に付与）、同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎ他に付与）、国際特許出願第ＷＯ９５／０７７９７号（Ｈｏｏｐｍａｎ他に付与）、同第ＷＯ９５／２２４３６号（Ｈｏｏｐｍａｎ他に付与）に報告されている。
【００９７】
金属マスタ工具から熱可塑性工具を複製してもよい。マスタ工具は、製造工具に所望するパターンとは逆のパターンを有するものとする。このマスタ工具は、ニッケルめっきを施したアルミニウム、銅あるいは青銅などの金属製であることが好ましい。熱可塑性シート材料をマスタ工具と共に任意に加熱して、これらを互いにプレスすることにより、この熱可塑性材料にマスタ工具のパターンをエンボス加工してもよい。この熱可塑性材料をマスタ工具に押出成形、あるいは鋳込んだ後にプレスすることもできる。この熱可塑性材料を流動しない状態にまで冷却した後、マスタ工具から分離して製造工具を製造する。
【００９８】
適した熱可塑性製造工具は、米国特許第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎ他に付与）に報告されている。製造工具の形成に有用な熱可塑性材料の例として、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネ−ト、あるいはこれらの組み合わせを挙げられる。この熱可塑性製造工具に、酸化防止剤および／またはＵＶ安定剤などの特定添加剤を含有することが好ましい。これらの添加剤により、製造工具の有効寿命を延長できる場合がある。この製造工具に剥離コーティングを設けて、固定研磨物品を製造工具から剥離しやすくしてもよい。この剥離コーティングの例として、シリコーンおよびフルオロケミカルを挙げられる。
【００９９】
不規則な形状の研磨複合材料を有する研磨複合材料を製造する方法は多数ある。不規則な形状でありながら、複合材料の位置が予め定められているという意味で、これらの研磨複合材料を予め定められたパターンで配置してよい。一方法において、スラリを製造工具のキャビティ内にコーティングして研磨複合材料を形成する。この製造工具は正確な形状を有する複合材料用に上述したものと同じ製造工具でよい。しかしながら、バインダプリカーサを製造工具から除去する際にバインダプリカーサがその形状を実質的に保持するほどに充分な硬化あるいは凝固が起こる前に、スラリを製造工具から除去する。この後、バインダプリカーサを硬化あるいは凝固する。バインダプリカーサが製造工具内では硬化しないため、スラリが流動して、研磨複合材料の形状が変形する。
【０１００】
この種類の固定研磨物品の製造方法は、米国特許第４，７７３，９２０号（Ｃｈａｓｍａｎ他に付与）および同第５，０１４，４６８号（Ｒａｖｉｐａｔｉ他に付与）に報告されている。
【０１０１】
この方法を変形して、スラリを支持体上にコーティングすることができる。次いで、この支持体を製造工具に接触させて、製造工具のキャビティにスラリを充填する。固定研磨物品を製造する残りのステップは上述した詳細と同様である。固定研磨物品を製造した後、転換前にこれを屈曲および／または湿らせることができる。
【０１０２】
不規則な形状の複合材料を形成する別の方法において、スラリをグラビアロールの表面上にコーティングすることが出来る。支持体をグラビアロールに接触させ、スラリで支持体を湿潤する。次いで、グラビアロールがスラリにパターンあるいはテクスチャを付与する。次に、スラリ／支持体の組み合わせをグラビアロールから除去して、得られた構造物をバインダプリカーサが凝固する条件に暴露して、研磨複合材料を形成する。この工程を変形して、スラリを支持体上にコーティングして支持体をグラビアロールに接触させることもできる。
【０１０３】
グラビアロールにより、亀甲配列、畝、格子、球、ピラミッド、切頭ピラミッド、円錐、立方体、ブロック、ロッドなどの所望のパターンを付与してよい。グラビアロールにより、隣接する研磨複合材料間に陸領域ができるようにパターンを付与してもよい。この陸領域には砥粒およびバインダの混合物を具備することが出来る。別の方法として、グラビアロールにより、支持体が隣接する研磨複合材料形状間に露出するようにパターンを付与することもできる。同様に、グラビアロールにより、複数の研磨複合材料形状が混ざりあったパターンを付与することもできる。
【０１０４】
もう１つの方法では、スラリをスクリーンを介して噴霧あるいはコーティングして、パターンおよび研磨複合材料を形成する。次いで、バインダプリカーサを硬化あるいは凝固して研磨複合材料を形成する。このスクリーンにより、亀甲配列、畝、格子、球、ピラミッド、切頭ピラミッド、円錐、立方体、ブロック、ロッドなどの所望のパターンを付与することができる。スクリーンにより、隣接する研磨複合材料間に陸領域ができるようにパターンを付与してもよい。この陸領域には砥粒およびバインダの混合物を具備することができる。別の方法として、スクリーンにより、支持体が隣接する研磨複合材料形状間に露出するようにパターンを付与することもできる。同様に、スクリーンにより、複数の研磨複合材料形状が混ざりあったパターンを付与することもできる。この工程は、米国特許第３，６０５，３４９号（Ａｎｔｈｏｎに付与）に報告されている。
【０１０５】
立体的でテクスチャを有する固定研磨物品を製造する別の方法では、エンボス加工を施した支持体を用いる。簡単に言うと、エンボス加工を施した支持体にスラリをコーティングする。このスラリがエンボス加工を施した支持体の外形に追従して、テクスチャを有するコーティングとなる。このスラリを、ロールコーティング、噴霧、ダイコーティングあるいはナイフコーティングなどの適した技術のいずれかによってエンボス加工を施した支持体上に適用してよい。スラリをエンボス加工済支持体上に適用後、得られる構造物を適したエネルギ源に暴露して硬化あるいは重合処理を開始し、研磨複合材料を形成する。エンボス加工を施した支持体上の研磨複合材料の例が、米国特許第５，０１５，２６６号（Ｙａｍａｍｏｔｏ他に付与）に報告されている。
【０１０６】
エンボス加工を施した支持体を用いて固定研磨物品を製造する別の方法が、米国特許第５，２１９，４６２号（Ｂｒｕｘｖｏｏｒｔに付与）に報告されている。
スラリを、エンボス加工を施した支持体の凹部内にコーティングする。このスラリは砥粒、バインダプリカーサおよび膨張剤を含有する。得られる構造物を、この膨張剤によりスラリが膨張して支持体の正面より隆起する条件に暴露する。次いで、バインダプリカーサを凝固して研磨複合材料を形成する。
【０１０７】
このエンボス加工を施した支持体の方法を変形して、正面に研磨コーティングを接合して具備する、穿孔を設けた支持体を使用する。この穿孔を有する支持体は、支持体の幅を貫通して伸張する穴あるいはキャビティを連続して、あるいは予め定められた配置で有するものとする。スラリをこの支持体上にコーティング（例えばナイフコーティングにより）する。これらのキャビティにより、テクスチャを有する研磨コーティングを本質的に形成する。
【０１０８】
固定研磨物品を製造する別の方法では熱可塑性バインダを使用する。支持体の有無にかかわらず、この物品を準備することが出来る。通常、熱可塑性バインダ、砥粒および任意の添加剤を、混合物を生成する従来技術により一緒に混合して、この混合物を押出機に給送して、混合物を小球形あるいは長いストランドに形成する。次に、固定研磨物品を従来のさまざまなプロトコルのいずれかにしたがって形成する。
【０１０９】
例えば、固定研磨物品表面に所望するパターンとは本質的に逆のパターンを有する型を用いて混合物を射出成形あるいは圧搾成形することにより、固定研磨物品を形成してもよい。この混合物を溶融したスラリになるまで加熱してもよく、これを型に供給し、冷却する。他の方法として、バインダを流動するまで加熱し、これに砥粒およびあれば添加剤を加えて溶融したスラリを形成し、この溶融したスラリを従来の方法により研磨複合材料に転換することも可能である。
【０１１０】
装置
研磨スラリを基に半導体ウエハを平坦化するための従来技術において説明されている設備を一般に、最小限の変更を加えて適合し、本発明による固定研磨物品と併用してよい。本発明による方法では比較的不透明なスラリを使用しないことから、このような装置および方法の使用を簡素化することができる場合が多いはずである。また、一列に並んだ関連度量衡学装置および方法を同時に適合して、本発明による固定研磨物品と併用してよい。
【０１１１】
図４は、本発明による処理に有用なウエハ改質用装置の概略を示すものである。本発明には、この機械に対する数多くの変形および／または数多くの他の機械が有用となる可能性がある。この種類の装置および数多くの変形と他の種類の装置とが、研磨パッドおよび緩い研磨スラリとの併用に従来技術において周知である。商業的に入手可能である適した装置の例は、アリゾナ州フェニックスにあるＩＰＥＣ／ＷＥＳＴＥＣＨから入手可能なＣＭＰ機械である。別のＣＭＰ機械がＳＴＲＡＳＢＡＵＧＨあるいはＳＰＥＥＤＦＡＭから入手可能である。
【０１１２】
装置３０は、モータ（図示せず）に接続されたヘッドユニット３１を備える。チャック３２がヘッドユニット３１から延出しており、このチャックの例にジンバルチャックがある。チャック３２を、異なる力および枢軸に適応できるように設計して、固定研磨物品によりウエハに所望の表面仕上げおよび平坦度を提供できるようにすることが好ましい。しかしながら、平坦化の工程中、チャックによりウエハが枢動できても、できなくてもよい。
【０１１３】
チャック３１の端部にくるのがウエハホルダ３３である。ウエハホルダ３３はウエハ３４をヘッドユニット３１に固定するとともに、処理中にウエハが外れることを防止する。ウエハホルダを、ウエハを収容できるように設計し、例えば、円形、楕円形、長方形、正方形、八角形、六角形、五角形などにしてよい。
【０１１４】
ウエハホルダに、任意の保持リングおよびウエハ支持パッドという２つの部品を備える場合もある。この保持リングは一般に、半導体ウエハの周囲に嵌合する円形装置である。ウエハ支持パッドを、ポリウレタン発泡体などの１種類以上の要素から製造してよい。
【０１１５】
ウエハホルダ３３は、半導体ウエハ３４に並んでリング部分３５まで延在する。リング部分（これは任意である）は、ホルダ３３とは別個の部品であっても、一体であってもよい。ウエハホルダ３３がウエハを超えて延在せず、ウエハホルダが固定研磨物品４２に接するあるいは接触しない場合もある。他に、ウエハホルダ３３はウエハを超えて延在して固定研磨物品４２に接するあるいは接触する場合もあり、この場合、ウエハホルダが研磨複合材料の特性に影響を及ぼす可能性がある。例えば、ウエハホルダ３３により固定研磨物品を「調節」して、処理中に固定研磨物品表面のうち最も外側の部分を除去してもよい。
【０１１６】
このウエハホルダあるは保持リングを構成する材料は、固定研磨物品によりウエハを所望の程度に改質できるものであればいずれでもよい。適した材料の例としてポリマー材料を挙げられる。
【０１１７】
ウエハホルダ３３を回転する速度は、具体的な装置、処理条件、固定研磨物品および所望のウエハ改質基準に依存する。しかしながら一般に、ウエハホルダ３３は約２〜約１０００ｒｐｍで回転し、通常の速度は約５〜約５００ｒｐｍであり、約１０〜約３００ｒｐｍであれば好ましく、約２０〜約１５０ｒｐｍであればより好ましい。ウエハホルダの回転が遅すぎる、あるいは速すぎると、除去量を所望の通りに実現できない可能性がある。
【０１１８】
ウエハホルダ３３および／または基部４２の回転は、環状式、らせん式線運動、不規則方法、８の字のような楕円式、無作為運動式のいずれでもよい。ウエハホルダおよび／または基部を動揺あるいは振動してもよい。
【０１１９】
現在使用されている１００〜５００ｃｍの直径を有するウエハと併用する固定研磨物品は通常、約１０〜２００ｃｍの直径を有し、その直径が約２０〜１５０ｃｍであれば好ましく、約２５〜１００ｃｍであればより好ましい。この固定研磨物品を約５〜１０，０００ｒｐｍで回転してよく、通常は約１０〜１０００ｒｐｍで回転し、約１０〜２５０ｒｐｍで回転できれば好ましい。ウエハも固定研磨物品も同じ方向に回転することが好ましい。しかしながら、ウエハと固定研磨物品とが反対方向に回転してもよい。
【０１２０】
好適には、ウエハ表面３４とウエハホルダ３３との間の界面を比較的平坦かつ一様にして、所望の平坦度を実現しなければならない。リザーバ３７が作業液３９（以下に詳細を説明）を保持する。この作業液は、配管３８を介してウエハ表面と基部４２に装着された固定研磨物品４１との間の界面に注入される。平坦化工程中、作業液をこの固定研磨物品とウエハ表面との間の界面に一定して流動させることが好ましい。この液体の流速は、所望の平坦度基準（除去量、表面仕上げおよび平坦度）、具体的なウエハ構造および露出した金属の化学的性質に一部依存する。この液体の流速は通常、約１０〜５００ミリリットル／分であり、約２５〜２５０ミリリットル／分であれば好ましい。
【０１２１】
本発明による改質処理の間、固定研磨物品を通常、固定研磨物品に対して支持パッドとして作用するサブパッド４３に固定する。ある程度、このサブパッドによって、固定研磨物品が露出したウエハ表面を効果的に切断できる剛性と固定研磨物品が露出したウエハ表面に一様に追従できる追従性との双方を得られる。この追従性は、露出したウエハ表面全体にわたって所望の表面仕上げを実現するために重要である。したがって、固定研磨物品により所望のウエハ表面特性（除去量、表面仕上げおよび平坦度）が得られるように、具体的なサブパッド（すなわちサブパッドの物性特性）を固定研磨物品に対応して選択しなければならない。
【０１２２】
固定研磨物品をサブパッドに装着するために使用する手段により、平坦化工程中、固定研磨物品を平らに固定して保持することが好ましい。好適装着手段は、感圧接着剤（例えばフィルムあるいはテープの形態で）である。この目的に適した感圧接着剤の例として、ラテックスクレープ、ロジン、アクリルポリマーおよびコポリマー（例えばポリブチルアクリレートおよび他のポリアクリレートエステル）を主成分とするもの、ビニルエーテル（例えばポリビニルｎ−ブチルエーテル）、アルキド接着剤、ゴム接着剤（例えば天然ゴム、合成ゴム、塩素化ゴム）およびこれらの混合物を挙げられる。この感圧接着剤を、従来技術により固定研磨物品の裏側に積層あるいはコーティングすることが好ましい。感圧接着剤コーティングの別の種類が米国特許第５，１４１，７９０号にさらに図示されている。
【０１２３】
フックアンドループ型装着システムを用いて、固定研磨物品をサブパッドに固定してもよい。ループ繊維を固定研磨物品の裏側に配置し、フックをサブパッド上に配置する。別の方法として、フックを固定研磨物品の裏側に配置し、ループをサブパッド側に配置してもよい。フックアンドループ型装着システムは、米国特許第４，６０９，５８１号、同第５，２５４，１９４号、同第５，５０５，７４７号、および国際特許出願第ＷＯ９５／１９２４２号に報告されている。
【０１２４】
操作条件
ウエハの処理に影響を及ぼす変化要因として、ウエハ表面と固定研磨物品との間の適切な接触圧の選択、液体媒体の種類、ウエハ表面と固定研磨物品との間の相対速度および相対運動、液体媒体の流速を挙げられる。これらの変化要因は相互依存しており、処理される個々のウエハ表面を基準に選択するものである。
【０１２５】
一般に、１枚の半導体ウエハに対して数多くの処理ステップがあり得るため、半導体製造業界は、ＣＭＰ処理により材料に対する比較的高い除去量を期待している。材料除去量は少なくとも１００オングストローム／分でなければならず、少なくとも５００オングストローム／分であれば好ましく、少なくとも１０００オングストローム／分であればより好ましく、少なくとも１５００オングストローム／分であれば最も好ましい。場合によって、２０００オングストローム／分、さらには３０００あるいは４０００オングストローム／分の除去量が望ましい可能性もある。固定研磨物品の除去量を、機械条件および処理するウエハ表面の種類に依存して変化してよい。
【０１２６】
しかしながら、除去量が高いことが一般に望ましいとは言え、所望の表面仕上げおよび／またはウエハ表面の凹凸を損なわないような除去量を選択しなければならない。
【０１２７】
ウエハの表面仕上げの評価には周知の方法を用いてよい。一好適方法では、「粗さ」を示し、スクラッチあるいは他の表面欠陥の指標ともなり得るＲｔ値を測定する。例えば、アリゾナ州ＴｕｃｓｏｎのＷｙｋｏ  Ｃｏｒｐ．によるＲＳＴ  ＰＬＵＳ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｍａｎｕａｌ第２章を参照されたい。ウエハ表面を改質して約３０００オングストローム以下のＲｔ値を得ることが好ましく、約１０００オングストローム以下であればより好ましく、約５００オングストローム以下であれば尚好ましい。
【０１２８】
Ｒｔは一般に、Ｗｙｋｏ  Ｃｏｒｐ．から購入できるＷｙｋｏ  ＲＳＴ  ＰＬＵＳ干渉計などの干渉計、あるいはＴＥＮＣＯＲ粗面計により測定する。スクラッチおよび欠陥のない表面が極めて望ましい。
【０１２９】
固定研磨物品とウエハ表面との間の界面圧（すなわち接触圧）は通常、約３０ｐｓｉ未満であり、約２５ｐｓｉ未満であれば好ましく、約１５ｐｓｉ未満であればより好ましい。本発明による方法において使用する固定研磨物品により、例示した界面圧において良好な除去量が得られることがわかっている。さらに、一平坦化処理内において２つ以上の処理条件を用いてもよい。例えば、第１の処理セグメントには第２の処理セグメントより高い界面圧を用いてもよい。ウエハおよび／または固定研磨物品の回転および移動速度も平坦化処理内で変化させてよい。
【０１３０】
ウエハ表面処理は、ウエハ表面の組成物を基準に選択した作業液の存在下において実施するのが好ましい。用途によって、この作業液に通常水を含有するが、この水は生水、蒸留水、脱イオン水のいずれでもよい。この作業液にはまた、ポリシング性能を変更あるいは改良することを目的に、特定の化学物質を含有していてもよい。この化学物質の例として、酸、塩基、酸化剤、あるいは還元剤を挙げられる。酸化ケイ素ウエハ表面の研磨用に好適な作業液は、ｐHが１１〜１１．５である水性塩基である。処理するウエハ表面には、多結晶ケイ素、熱酸化物、ドープ処理済あるいは未処理酸化物などの層間誘電体を含有してよい。一般にＣＭＰ処理により改質される層間誘電体の例として、二酸化ケイ素および、ホウ素および／またはリンによりドープ処理を施したニ酸化ケイ素を挙げられる。層間誘電体の他の種類には、蒸着中にフッ素を導入した二酸化ケイ素がある。一般にＣＭＰ処理により改質される金属の例として、タングステン、アルミニウム、銅およびこれらの金属の混合物および合金を挙げられる。
【０１３１】
化学機械研磨処理全体にわたり、作業液と固定研磨物品とを組み合わせて処理を円滑に実施する。研磨の化学的部分において、作業液がウエハ表面の外側あるいは露出部分と反応し、処理の機械的部分において、固定研磨物品がその反応生成物を除去する。
【０１３２】
作業液に、界面活性剤、湿潤剤、緩衝剤、さび抑制剤、潤滑剤、セッケンなどの添加剤を含有してもよい。これらの添加剤は、下に位置する半導体ウエハ表面を損なわずに所望の利益を得られるように選択する。例えば、潤滑剤を、平坦化処理中に起こる固定研磨物品と半導体ウエハ表面との間の摩擦を低減する目的で作業液内に含有してもよい。表面改質処理中に研磨物品に結合する作業液内に、少なくとも一種類のフルオロケミカル剤を分散してもよい。作業液にフルオロケミカル剤を添加することにより、表面改質処理中における研磨物品のフルオロケミカルの連続的な再生を見込むことができる。
【０１３３】
無機微粒子をこの作業液内に含有してもよい。これらの無機微粒子により、除去量を挙げられる可能性がある。この無機微粒子の例として、ケイ素、ジルコニア、炭酸カルシウム、クロミア、セリア、セリウム塩（例えば硝酸セリウム）、ガーネット、ケイ酸および二酸化チタンを挙げられる。これらの無機微粒子の平均粒子寸法は約１０００オングストローム未満でなくてはならず、約５００オングストローム未満であれば好ましく、約２５０オングストローム未満であればより好ましい。作業液にフルオロケミカル剤を添加することにより、表面改質処理中における研磨物品のフルオロケミカルの連続的な再生を見込むことができる。
【０１３４】
微粒子を作業液に添加してもよいが、固定研磨物品に結合しない緩い砥粒などの無機微粒子を実質的に含有しない作業液が好適である。作業液が無機微粒子を含有する割合は１重量％未満であり、０．１重量％未満であれば好ましく、本質的に含有しなければより好ましい。
【０１３５】
作業液は、金属、金属酸化物、無機金属酸化物あるいはに酸化ケイ素蒸着を表面から除去する一助として充分な量とする。多くの場合、基本的作業液および/または化学的腐食液からの液体で充分である。しかしながら、第１の作業液の他に、平坦化界面において第２の液体を有することが好ましい場合もある。この第２の液体は第１の液体と同一でも別物でもよい。
【０１３６】
ウエハ表面から金属を除去する数多くの固定研磨物品の性能は、米国特許出願第０８／８４６，７２６号（Ｋａｉｓａｋｉ）に報告されているテスト手順でもよい。
【０１３７】
実施例
以下の制限を目的としない実施例により、本発明をさらに例証する。実施例内の部、百分率、比率などはすべて、特に指示のない限り重量基準である。以下の表１に掲載した略記を実施例を通じて使用する。
【０１３８】
【表１】
0004344083.tif 000003
以下の一般的手順である一般的手順Ｉおよび一般的手順ＩＩを用いて、賦形された固定研磨物品を製造し、それを実施例１〜実施例１２にて使用した。
【０１３９】
固定研磨物品を製造する一般手順Ｉ
まず、実施例に掲載した材料を高剪断攪拌機で完全に混合することにより、バインダプリカーサを含む研磨スラリを調製した。
【０１４０】
特定寸法の一連のキャビティを予め定められた順序あるいは配列に配置して有するポリプロピレン製造工具を用いて、固定研磨物品を製造した。この製造工具は、研磨複合材料の所望の形状、寸法および配列を本質的に逆転したものであった。この製造工具をリールから解いた。研磨スラリを室温にてコーティングし、真空スロットダイコータにより製造工具のキャビティ内に適用した。次に、エチレンアクリル酸コポリマーを正面に含むＰＰＦ支持体を、この研磨スラリでコーティングした製造工具に接触させて、研磨スラリにより支持体の正面を湿潤した。この後、紫外線放射をＰＰＦ支持体から研磨スラリまで透過した。２つの異なる紫外線ランプを順に使用した。最初のＵＶランプは、Ｖ電球を用いて２３６．２ワット／ｃｍ（６００ワット／ｉｎ）にて動作するＦｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ紫外線放射であった。次のランプは、中電圧の水銀電球を用いて２３６．２ワット／ｃｍ（６００ワット／ｉｎ）にて動作するＡＴＥＫ紫外線放射であった。紫外線の放射により、バインダプリカーサをバインダに変換し、研磨スラリを研磨複合材料に変換した。次いで、製造工具を研磨複合材料／支持体から外して、製造工具を巻き戻した。この後、固定研磨物品となった研磨複合材料／支持体を軸上に巻き取った。この工程は、約４．６〜７．６ｍ／分（１５〜２５ｆｔ／分）範囲の割合で操作する連続工程であった。
【０１４１】
試験用の固定研磨物品を準備するため、この固定研磨物品を感圧接着剤テープに装着した。試験用に円形試験試料をダイカットした。
【０１４２】
固定研磨物品を製造する一般手順ＩＩ
一般手順ＩＩは、湿潤したＰＰＦ支持体、研磨スラリおよび製造工具を金属キャリアプレートに固定して、Ｃｈｅｍ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓからＭｏｄｅｌ  Ｍｏｄｅｌ＃００１９９８として市販のベンチトップ型実験用ラミナネ−タを通過させた点を除き、一般手順ＩＩとほぼ同様であった。この物品を約２８０Ｐａ（４０ｐｓｉ）の圧力および２〜７の速度で２つのゴムローラの間を連続的に給送した。この固定研磨物品を、支持体およびバインダプリカーサと共に工具を、約１５７．５ワット／ｃｍ（４００ワット／ｉｎ）にて動作するＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販の２つの鉄ドープ処理を施した放射下に通過して硬化した。放射線はフィルム支持体を通過した。その速度は約１０．２ｍ／分（３５ｆｔ／分）であり、これを試料に２回繰り返した。
【０１４３】
試験用の固定研磨物品を準備するため、この固定研磨物品を感圧接着剤テープに積層した。試験用に円形試験試料をダイカットした。
【０１４４】
パターン１
製造工具を、ポリプロピレン材料を、切頭ピラミッド型の集合を隣接して備える鋳造面を有する金属マスター工具上に注型して製造した。得られた製造工具は、切頭ピラミッド型のキャビティを具備した。各切頭ピラミッドの高さは約８０ミクロメータであり、その基部の各辺は約１７８ミクロメータであり、頂部の各辺は約５１ミクロメータであった。このピラミッドを正方形に配列し、その中心間は２３０ミクロンとした。
【０１４５】
試料物品の除去量を特定する次の一般手順、手順ＩおよびＩＩを以下に説明する。
【０１４６】
固定研磨物品の除去量を特定する手順Ｉ
この試験手順は、デラウェア州ＮｅｗａｒｋにあるＲｏｄｅｌ，Ｉｎｃ．製Ｑ１４００研磨パッドを感圧接着剤により装着した、２０ｉｎ（５２ｃｍ）直径の回転テーブルを具備する典型的な化学機械研磨機上で実施した。試験対象である固定した研磨パッドをＱ１４００研磨パッド上に感圧接着剤層を用いて積層した。使用したウエハは２００ｍｍ直径のシートフィルム熱酸化物ウエハであり、酸化ケイ素層は約１ミクロン厚さであり、熱酸化により成長させた。
【０１４７】
研磨対象ウエハを回転キャリアヘッド内に配置して、ウエハを固定した研磨パッド上に適当な圧力でプレスした。このウエハを、Ｄｅｌｒｉｎ熱可塑性物質で製造された３／８"幅の保持リングでヘッド内に保持した。この保持リングを固定した研磨パッド上に適当な圧力でプレスした。
【０１４８】
研磨サイクルを通して１５０ｍＬ／分の速度でｐＨが１１．３である水酸化カリウム水溶液をパッドにかけながら研磨を行った。３１ｒｐｍのテーブル回転速度および３３ｒｐｍのキャリアヘッド回転速度において、ウエハを片側だけ研磨した。このウエハを固定した研磨パッドウエハに６ｐｓｉの圧力でプレスし、保持リングをパッド上に１１ｐｓｉの圧力でプレスした。研磨サイクル中、キャリアヘッドをテーブルの半径に沿って前後にゆっくり移動して、ウエハを取囲む保持リングの内縁が、その動きの最も内側部分においてパッドの本質的に中央に、ウエハを取囲む保持リングの外縁が、その動きの最も外側部分においてパッドの本質的に中央に来るようにした。
【０１４９】
各ウエハごとの平均除去量を、カリフォルニア州マウンテンビューのＴｅｎｃｏｒ製ＰＲＯＭＥＴＲＩＸ  ＳＭ２００を用いて、ウエハ表面ウエハの４９地点について、最初の酸化物層の厚さと最終的な酸化物層の厚さとの相違を測定することにより特定した。報告する値は１０枚のウエハにおける平均除去量（毎分除去された酸化物をオングストロームで示す）である。
【０１５０】
固定研磨物品の除去量を特定する手順ＩＩ
この試験手順用加工物品は、１００ｍｍ直径のシートフィルム熱酸化物ウエハであった。蒸着された二酸化ケイ素の厚さは、ニュージャージー州フェアフィールドにあるＲｕｄｏｌｐｈ，Ｉｎｃ．製＃ＲＰ／ＦＴＭＲＥＳＩＳＴなどの市販の測定装置により約７，０００〜２０，０００オングストロームと測定された。二酸化ケイ素の厚さを、ウエハの露出主面に平行な面内の異なる箇所で５回測定した。
【０１５１】
試験機械は、図４に示した装置に類似した、変型Ｓｔｒａｕｓｂａｕｇｈ  Ｌａｐｐｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ、Ｍｏｄｅｌ  ６Ｙ−１であった。加工物品を、デラウェア州ＮｅｗａｒｋにあるＲｏｄｅｌから市販の保持リングに組み入れた。感圧接着剤ＳＣＯＴＣＨ  ７９６３ＭＰを固定研磨物品の裏側に積層した。この感圧接着剤により、固定研磨物品を、研磨試料盤と第１の支持パッドとの間において、４０．６ｃｍ（１６ｉｎ）直径のポリエステルフィルム盤に固定することが出来た。この第１の支持パッドは、デラウェア州ＮｅｗａｒｋにあるＲｏｄｅｌから「ＩＣ１０００」の商標名で市販のポリウレタンパッドであった。デラウェア州ＮｅｗａｒｋにあるＲｏｄｅｌ製で商品名が「ＳＵＢＡ  ＩＶ」である第２の支持パッドを第１の支持パッドの下に配置した。この第２の支持パッドをラッピング機械のテーブル上に装着した。各支持パッドの直径は約３０．５ｃｍ（１２ｉｎ）であった。
【０１５２】
加工物品を保持するヘッドを、研磨盤に接触させる前に約１００ｒｐｍで回転した。この加工物品を、研磨盤の縁部から１３ｍｍの位置より３１ｍｍの円弧で９秒周期で移動した。この研磨盤は約６７〜７０ｒｐｍで回転した。この加工物品および研磨盤の回転はそれぞれ上から見て時計回りであった。研磨盤および加工物品とも、まず回転させてから、約１６．２ｋｇ（３６ｌｂｓ）の下向き荷重あるいは力で接触した。研磨盤および加工物品の界面に、ｐＨが約１１．５である水酸化カリウム水溶液（脱イオン水内の０．２５重量％ＫＯＨ）を注入した。この水酸化カリウム水溶液の流速は８０ｍＬ／分であった。研磨盤を用いて加工物品を２分周期で処理した。処理後、この加工物品を脱イオン水ですすぎ、乾燥した。
【０１５３】
次に、この加工物品を除去量について調べた。除去量は、処理前に測定したときと同じ機械により、同じ地点における酸化物フィルムの厚さを特定して測定した。処理前および処理後における加工物品の厚さの相違を、以下の表において「除去量」とよぶ。１０枚の加工物品あたりの除去を平均して、毎分のオングストローム単位での平均除去量を特定した。
【０１５４】
実施例１および２
この実施例の組み合わせは、パターン１を用いる固定研磨物品製造用一般手順Ｉに記載した手順により準備した。実施例１および２の物品は表２に記載の成分により製造した。
【０１５５】
【表２】
0004344083.tif 000004
【０１５６】
フルオロケミカル剤を、実施例１および２の固定研磨物品の表面に適用した。このフルオロケミカル剤は架橋性フルオロケミカルコポリマーであった。これは、容器内にC8F17SO2N(Me)C2H4OCOCH=CH2６．０ｇと、CnF2n+1C2H4OCOCH=CH2 (n=8 および 10、平均n=9.2)６．０ｇと、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン１２．０ｇと、メルカプトプロピルトリメトキシシラン０．５ｇと、アゾ（ビスイソブチルオニトリル）０．１０ｇと、エチルアセテート４０ｇとを混合して調製した。この混合物を１ｌ／分の速度で３５秒間窒素をパージし、その組成物を保持する容器を密封して５５℃で加熱し、水浴内で２０時間にわたり回転した。このような容器を２つ準備した。各容器からおよそ１．５ｇの試料を、１０５℃で２時間脱水し、残留物の重量を計測したところ、第１のポリマー組成物からは３１．２％の固体、第２のポリマー組成物からは３１．４％の固体が得られた。これらを寄せ集め、そのうち４０．０ｇを、エチルアセテート２４８ｇおよびエチルアセテート内C7F15CO2H (HOESCHT) の１０％溶液２．５ｇと混合した。得られた混合物を、約４．５ｍｇ／２５ｃｍ2の速度で固定研磨物品の表面に刷毛で塗布した。このフルオロケミカルポリマーコーティングを、室温および相対湿度において約５日間硬化した。
【０１５７】
得られた固定研磨物品の除去量を、固定研磨物品の除去量を特定する手順Ｉにより検査した。試験結果は表３の通りである。
【０１５８】
【表３】
0004344083.tif 000005
【０１５９】
ノイズレベルは、電子測定装置を用いずとも処理間の音の違いを容易に検知できる一人の機械操作者が表面改質処理中に測定した。ノイズレベル６は人間の耳を傷める音であり、ノイズレベル１は人間の耳では聞き取れない音である。固定研磨物品にフルオロケミカル剤を結合させることにより、固定研磨物品が半導体ウエハの表面に接触して改質処理中に発生する音を低減することが出来る。さらに、コーティングを施していない固定研磨物品の除去量は、被覆固定研磨物品の除去量より低かった。フルオロケミカル剤により、実施例１および２の固定研磨物品の除去量が向上した。
【０１６０】
実施例３〜実施例５
この実施例の組み合わせは、パターン１を用いる固定研磨物品製造用一般手順Ｉに記載した手順により準備した。実施例３の物品は表４に記載の成分により製造した。
【０１６１】
【表４】
表４
材料
0004344083.tif 000006
【０１６２】
実施例４の物品を、実施例３の物品と同じ成分で製造したが、実施例４の物品の表面には「ＫＲＹＴＯＸ」１５１４として知られる無反応性フルオロケミカルオイルを含有する溶液でコーティングした。この溶液は「ＫＲＹＴＯＸ」１５１４を「ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ」ＦＣ７２内に２％ｗ／ｗで組み合わせて調製し、この２％溶液のおよそ５０ｇを実施例４の固定研磨物品表面にスプレーした。この物品を一晩空気乾燥した。
【０１６３】
実施例５の物品を、実施例３の物品と同じ成分で製造したが、実施例５の物品の表面にはフルオロケミカルシラン（米国特許第５，２７４，１５９号に記載されているように構造をC8F17SO2N(Et)CH2CH2CH2Si(OMe)3とする）をコーティングした。フルオロケミカルシランの「ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ」ＦＣ７２内２％ｗ／ｗ溶液を調製した。この２％溶液のおよそ５０ｇを実施例５の固定研磨物品表面にスプレーした。この物品を一晩空気乾燥した。
【０１６４】
実施例３、４および５で得られた固定研磨物品の除去量を、固定研磨物品の除去量を特定する手順Ｉにより検査した。試験結果は表５の通りである。
【０１６５】
【表５】
表５
0004344083.tif 000007
【０１６６】
ノイズレベルは実施例１および２において分類した段階で定義した通りである。フルオロケミカル剤を具備する実施例４および５の固定研磨物品を用いた表面改質処理におけるノイズは、フルオロケミカル剤を具備しなかった実施例３の固定研磨物品を用いた表面改質処理のノイズより減少した。さらに、フルオロケミカル剤を備えた固定研磨物品の除去量は、フルオロケミカル剤を備えない固定研磨物品の除去量より向上していた。
【０１６７】
実施例６〜実施例８
この実施例の組み合わせは、パターン１を用いる固定研磨物品製造用一般手順ＩＩに記載した手順により準備した。各実施例の物品用の材料量を表６に掲載する。
【０１６８】
【表６】
表６
材料
0004344083.tif 000008
【０１６９】
実施例６の物品にはフルオロケミカル剤を含有しなかった。実施例７の物品は「ＫＲＹＴＯＸ」１５１４をバインダ内に分散して有し、実施例８の物品は「ＫＲＹＴＯＸ」１５１４を砥粒に結合して具備した。実施例８の物品を、ＣＥＯ粒子の９０重量部をとって「ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ」ＦＣ７２の１００部内に「ＫＲＹＴＯＸ」１５１４を９部含有する溶液内に投入して製造した。これらを混合後、この組成物を真空内に配置した。乾燥し、コーティングしたＣＥＯ粒子をバインダと組み合わせて、実施例８の固定研磨物品を形成した。得られた物品の除去量を、固定研磨物品の除去量を特定する手順ＩＩにより検査した。検査結果は表７の通りである。
【０１７０】
【表７】
表７
0004344083.tif 000009
【０１７１】
実施例７および８の物品は、フルオロケミカル剤をバインダ内に含まない実施例６の物品に比べて、除去量が向上した。
【０１７２】
実施例９〜実施例１２
この実施例の組み合わせは、パターン１を用いる固定研磨物品製造用一般手順ＩＩに記載した手順により準備した。実施例９および１１の物品は、反応性フルオロケミカル剤をバインダポリマー重合処理中に含有して備えるものである。実施例９の物品はフルオロケミカル二官能基アクリレートを、実施例１１の物品はフルオロケミカル単官能基アクリレートを含有する。このアクリレート（ＦＣ−ＤＡおよびＦＬＵＯＲＡＤ  ＦＸ−１３）の濃度を、他の材料と共に表８に掲載する。実施例９および１０の物品を構成する材料の濃度は、双方の物品が同濃度のアクリル官能基と有機バインダに対する同比率の無機物を有するように選択した。さらに、実施例１１および１２の物品を構成する材料の濃度も、双方の物品が同濃度のアクリル官能基と有機バインダに対する同比率の無機物を有するように選択した。
【０１７３】
【表８】
表８
材料
0004344083.tif 000010
【０１７４】
実施例９〜実施例１２の固定研磨物品は、パターン１を用いる固定研磨物品製造用一般手順ＩＩにしたがって準備した。これらの実施例による固定研磨物品の除去量を、固定研磨物品の除去量を特定する手順ＩＩにより特定した。検査結果は表９の通りである。
【０１７５】
【表９】
表９
0004344083.tif 000011
【０１７６】
実施例９および１１の物品では、実施例１０および１２の処理を施していない物品に比べてそれぞれ除去量が向上していた。実施例９および１１は、一定した表面除去量によりＣＭＰ処理を改良したようである。各組において最初の２枚のウエハを除外すると、平均除去量および標準偏差は、実施例９において２６０６±６４Å／分、実施例９において２６０６±６４Å／分、実施例１０において２４６６±４４８Å／分、実施例１１において１３７９±７５Å／分、実施例１２において９６６±６６Å／分であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の固定研磨物品の一部を示す断面図である。
【図２】  第２の固定研磨物品の一部を示す断面図である。
【図３】  研磨構造体の一部を示す断面図である。
【図４】  半導体製造に用いるウエハの表面を改質するための１装置を示す略部分側面図である。
【図１】
0004344083.tif 000012
【図２】
0004344083.tif 000013
【図３】
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【図４】
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