特許 7232763 スペーサ及びウェハ平坦化システムを有するパッドコンディショナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-22

(45)【発行日】2023-03-03

(54)【発明の名称】スペーサ及びウェハ平坦化システムを有するパッドコンディショナ

(51)【国際特許分類】

   B24B 53/017 20120101AFI20230224BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20230224BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20230224BHJP

   B24B 53/12 20060101ALI20230224BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

B24B53/017 A

B24B37/12 D

B24B37/10

B24B53/12 Z

H01L21/304 622M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019533320

(86)(22)【出願日】2017-12-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-23

(86)【国際出願番号】 IB2017058053

(87)【国際公開番号】W WO2018116122

(87)【国際公開日】2018-06-28

【審査請求日】2020-12-16

(31)【優先権主張番号】62/437,144

(32)【優先日】2016-12-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100130339

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 憲

(74)【代理人】

【識別番号】100110803

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 太朗

(74)【代理人】

【識別番号】100135909

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 和歌子

(74)【代理人】

【識別番号】100133042

【弁理士】

【氏名又は名称】佃 誠玄

(74)【代理人】

【識別番号】100171701

【弁理士】

【氏名又は名称】浅村 敬一

(72)【発明者】

【氏名】リン，イ－シャン

(72)【発明者】

【氏名】トゥ，ポー チェン

(72)【発明者】

【氏名】シャンティ，ノア オー．

【審査官】山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０３４５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２４３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２０８５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１０６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００７０７５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ５３／０１７

Ｂ２４Ｂ ３７／１２

Ｂ２４Ｂ ３７／１０

Ｂ２４Ｂ ５３／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パッドコンディショナであって、
露出領域と複数の取り付け領域とを有する表面を含むキャリアと、
前記キャリアの前記表面の前記取り付け領域上に配置された少なくとも１つの砥粒要素であって、それぞれが遠位端を有する複数の研磨作用部を含む作用面を有する前記少なくとも１つの砥粒要素と、
前記キャリアの前記表面上に配置され、前記露出領域の少なくとも一部を覆うスペーサであって、前記スペーサは、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有し、前記第２の表面は、前記キャリアの前記表面に隣接し、前記少なくとも１つの砥粒要素がコンディショニング対象のパッドの縁部から外れた場合に前記パッドの研磨面に接触する、前記スペーサと、を備え、
前記スペーサは傾斜縁を更に含み、前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の角度（Ａ）は１０度～８０度であり、前記傾斜縁は前記第１の表面から前記第２の表面へ前記スペーサの半径方向外側に延びており、
前記少なくとも１つの砥粒要素の最も高い研磨作用部の前記遠位端と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ１）は、前記スペーサの前記第１の表面と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ２）よりも大きい、パッドコンディショナ。

【請求項2】

前記少なくとも１つの砥粒要素は、金属母材中の超砥粒グリット、少なくとも８５重量％の量のセラミック材料を含むセラミック体、及びダイヤモンドコーティングを含むセラミック体のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のパッドコンディショナ。

【請求項3】

パッドコンディショナ用のスペーサであって、前記パッドコンディショナは、複数の取り付け領域と露出領域とを有する表面を有するキャリアと、前記取り付け領域上に配置された少なくとも１つの砥粒要素であって、それぞれが遠位端を有する複数の研磨作用部を有する前記少なくとも１つの砥粒要素と、を含み、前記スペーサは、第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面であって、前記キャリアに隣接する第２の表面とを含み、前記少なくとも１つの砥粒要素がコンディショニング対象のパッドの縁部から外れた場合に前記パッドの研磨面に接触し、前記スペーサは傾斜縁を更に含み、前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の角度（Ａ）は１０度～８０度であり、前記傾斜縁は前記第１の表面から前記第２の表面へ前記スペーサの半径方向外側に延びており、前記砥粒要素の最も高い特徴部の前記遠位端と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ１）は、前記スペーサの前記第１の表面と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ２）よりも大きい、スペーサ。

【請求項4】

ウェハ化学機械平坦化システムであって、
プラテンと、
前記プラテン上に配置され、研磨面を有するパッドと、
パッドコンディショナと、を備え、前記パッドコンディショナは、
露出領域と複数の取り付け領域とを有する表面を含むキャリアと、
前記キャリアの前記表面の前記取り付け領域上に配置された少なくとも１つの砥粒要素であって、前記少なくとも１つの砥粒要素は、前記パッドに面する作用面であって、それぞれが遠位端を有する複数の研磨作用部を含む作用面を有する、前記少なくとも１つの砥粒要素と、
前記キャリアの表面上に配置され、前記露出領域の少なくとも一部を覆うスペーサであって、前記スペーサは第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有し、前記第２の表面は前記キャリアの前記表面に隣接し、前記少なくとも１つの砥粒要素が前記パッドの縁部から外れた場合に前記パッドの研磨面に接触する、前記スペーサと、を含み、
前記スペーサは傾斜縁を更に含み、前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の角度（Ａ）は１０度～８０度であり、前記傾斜縁は前記第１の表面から前記第２の表面へ前記スペーサの半径方向外側に延びており、
前記砥粒要素の最も高い研磨作用部の前記遠位端は前記パッドの前記研磨面と接触しており、前記スペーサの前記第１の表面及び前記パッドの前記研磨面は、それらの間にギャップ（Ｇ）を有する、ウェハ化学機械平坦化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェハ化学機械平坦化システムに対するパッドコンディショナのスペーサ、このようなスペーサを有するパッドコンディショナ、及びこのようなスペーサを有するパッドコンディショナを有するウェハ化学機械平坦化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

化学機械平坦化（chemical mechanical planarization、ＣＭＰ）はウェハ表面を平滑化するためのプロセスである。適切な研磨能力を得るために、パッドの表面を、パッドコンディショナがパッド表面上でパッド中心とパッドの縁との間を掃引することによってリフレッシュする。

【0003】

ＣＭＰプロセスではダイヤモンドディスクパッドコンディショナが広く用いられている。しかし、ダイヤモンドディスクのダイヤモンドグリットが均一に埋め込まれていないと、ＣＭＰ動作中にウェハ損傷が生じる。このような問題を解決するために、新しいタイプの化学気相成長法（chemical vapor deposition、ＣＶＤ）パッドコンディショナが開発された（米国特許出願公開第２０１５０２０９９３２（Ａ１）号（Ｄｕｙ Ｋ Ｌｅｈｕｕら）、同第２０１５００８７２１２（Ａ１）号（Ｐａｔｒｉｃｋ Ｄｏｅｒｉｎｇら）、同第２０１６００７４９９３（Ａ１）号（Ｊｏｓｅｐｈ Ｓｍｉｔｈら）、同第２０１６０１２１４５４（Ａ１）号（Ｊｕｎ Ｈｏ Ｓｏｎｇら）、同第２００９０２２４３７０（Ａ１）号（Ｄａｖｉｄ Ｅ．Ｓｌｕｔｚ）、同第２０１１０２５０８２６（Ａ１）号（Ｓｏ Ｙｏｕｎｇ Ｙｏｏｎら）、及び米国特許第５９２１８５６（Ａ）号（Ｊｅｒｒｙ Ｗ．Ｚｉｍｍｅｒ））。

【発明の概要】

【0004】

ダイヤモンドディスクパッドコンディショナと比べて、ＣＶＤパッドコンディショナはいくつかの優位点を示す。例えば、ディスク寿命が長く、ウェハ欠陥率が低く、パッド摩耗レートが低く、ディスク一貫性が高い。しかし新しいタイプのパッドコンディショナのパッド表面上での掃引距離は、ダイヤモンドディスクパッドコンディショナの場合よりも短い。言い換えれば、新しいタイプのパッドコンディショナの掃引距離は、砥粒要素の数及び位置に制限される。

【0005】

問題を解決するために、本発明では、化学機械平坦化プロセスにおいて適用されるＣＶＤパッドコンディショナ用のスペーサを提供することを目的とする。本発明のパッドコンディショナにより、パッドコンディショナがパッドの縁上でスピンするときのパッド縁損傷（例えば、巻き上がる）を回避することができる。また、パッド直径を越えて掃引するパッドコンディショナ部分に起因して、パッド上に残る要素に対する下向きの力が増えることによって、より深い侵入深さ及びパッド縁付近の摩擦が生じることを、軽減することができる。

【0006】

一実施形態では、本発明は、キャリアと、少なくとも１つの砥粒要素と、スペーサとを含むパッドコンディショナである。キャリアは露出領域と複数の取り付け領域とを有する表面を含む。砥粒要素はキャリアの表面の取り付け領域上に配置され、作用面を有する少なくとも１つの砥粒要素は、それぞれが遠位端を有する複数の特徴部を含む。スペーサはキャリアの表面上に配置され、露出領域の少なくとも一部を覆っており、スペーサは第１の表面と第１の表面の反対側の第２の表面とを有し、第２の表面はキャリアの表面に隣接している。少なくとも１つの砥粒要素の最も高い特徴部の遠位端とキャリアの表面との間の距離（Ｄ１）は、スペーサの第１の表面とキャリアの表面との間の距離（Ｄ２）よりも大きい。

【0007】

別の実施形態では、本発明は、キャリアと少なくとも１つの砥粒要素とを含むパッドコンディショナ上に配置されたスペーサである。パッドコンディショナのキャリアは、複数の取り付け領域と露出領域とを有する表面を含む。砥粒要素は、キャリアの表面の取り付け領域上に配置されて、複数の特徴部を含む。スペーサは、互いに反対側の第１の表面及び第２の表面を含み、第２の表面はキャリアに隣接している。砥粒要素の最も高い特徴部の遠位端とキャリアの表面との間の距離（Ｄ１）は、スペーサの第１の表面とキャリアの表面との間の距離（Ｄ２）よりも大きい。

【0008】

更に他の実施形態では、本発明は、プラテンと、プラテン上に配置されて研磨面を有するパッドと、パッドコンディショナとを含むウェハ化学機械平坦化システムである。パッドコンディショナは、キャリアと、少なくとも１つの砥粒要素と、スペーサとを含む。キャリアは露出領域と複数の取り付け領域とを有する表面を含み、砥粒要素はキャリアの表面の取り付け領域上に配置されている。少なくとも１つの砥粒要素は、パッドに面する作用面であって、それぞれが遠位端を有する複数の特徴部を含む作用面を含む。スペーサはキャリアの表面上に配置されて、露出領域の少なくとも一部を覆っており、スペーサは、互いに反対側の第１の表面及び第２の表面を有し、第２の表面はキャリア表面に隣接している。砥粒要素の最も高い特徴部の遠位端はパッドの研磨面と接触しており、スペーサの第１の表面及びパッドの研磨面は、それらの間にギャップ（Ｇ）を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態によるパッドコンディショナの概略図である。

【0010】

【図2】図１のａ－ａ’断面図である。

【0011】

【図3】図２のゾーンｂに対する拡大図である。

【0012】

【図4】本発明の一実施形態によるウェハ化学機械平坦化システムの概略図である。

【0013】

【図5】本発明の第２の実施形態によるパッドコンディショナの平面図である。

【0014】

【図6】本発明の第３の実施形態によるパッドコンディショナの平面図である。

【0015】

【図7】本発明の第４の実施形態によるパッドコンディショナの平面図である。

【0016】

【図8】本発明の第５の実施形態によるパッドコンディショナの平面図である。

【0017】

【図9】本発明の第６の実施形態によるパッドコンディショナの平面図である。

【0018】

【図10】本発明の第７の実施形態によるパッドコンディショナの平面図である。

【0019】

【図11(a)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図11(b)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図11(c)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図11(d)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図11(e)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図11(f)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図11(g)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図11(h)】比較例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【0020】

【図12(a)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図12(b)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図12(c)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図12(d)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図12(e)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図12(f)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図12(g)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【図12(h)】実施例１についての、異なる位置におけるディスクの傾斜度を示す図である。

【0021】

【図13】比較例１及び実施例１の傾斜度の比較を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の実施形態について、添付の図面一式を用いて詳細に説明する。しかし、本発明は図面によって限定されず、他の形態で具体化してもよい。以下の説明の全体にわたって、同じ参照数字を用いて同じ又は同様の要素を示す。

【0023】

ここで図１を参照して、化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセス用のパッドコンディショナ１は、キャリア１０と、少なくとも１つの砥粒要素１２と、スペーサ１４とを含む。キャリア１０は、露出領域１０３と複数の取り付け領域１０５とを含む表面１０１を含む。この実施形態では、キャリア１０は円形状であり、取り付け領域１０５はキャリア１０の周囲の周りに等しい間隔で離間されている。

【0024】

砥粒要素１２はキャリア１０の表面１０１の取り付け領域１０３上に接着剤を介して配置されているが、キャリア１０の取り付け領域１０３に砥粒要素１２を固定するための方法は限定されない。砥粒要素１２は、キャリア１０の周囲の周りに等しい間隔で離間されている。この実施形態では、キャリア１０上に５つの砥粒要素が取り付けられており、つまり砥粒要素１２はキャリア１０の周囲の周りに等しく７２度で間隔をあけて離間されている。しかし、砥粒要素１２の数は限定されず、異なる要件に従って調整することができる。他の実施形態では、わずか１つの砥粒要素を含んでいてもよいし、又は１６もの砥粒要素を含んでいてもよい。

【0025】

砥粒要素１２のうちの少なくとも１つは、複数の特徴部１２３が形成された作用面１２１を含む。この実施形態では、砥粒要素１２はそれぞれ、作用面１２１上に形成された複数の特徴部１２３を有する（図２及び図３）。特徴部１２３はそれぞれ遠位端１２５を有し、砥粒要素１２の最も高い特徴部１２３の遠位端１２５及びキャリア１０の表面１０１は、それらの間に距離Ｄ１を有する。特徴部１２３は高精度な形状の特徴部であり、機械加工若しくは微細加工、ウォータージェット切断、射出成形、押出成形、微細複製、又はセラミック金型プレスなどの方法から形成することができる。しかし、特徴部１２３の形状は高精度な形状に限定されず、特徴部の形状は異なる研磨要件に従って変更することができる。本発明のいくつかの実施形態では、砥粒要素１２には以下が含まれていてもよい。金属母材中の超砥粒グリット、少なくとも８５重量％の量のセラミック材料を含むセラミック体、及びダイヤモンドコーティングを含むセラミック体。超砥粒グリットの例は立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）及びＣＶＤダイヤモンドである。キャリア１０及び砥粒要素１２の詳細は、米国特許出願公開第２０１５０２０９９３２（Ａ１）号（Ｄｕｙ Ｋ．Ｌｅｈｕｕら）に記載されている。なおこの文献は、本明細書において参照により組み込まれている。

【0026】

キャリア１０及び砥粒要素１２に加えて、パッドコンディショナ１はスペーサ１４を備える。スペーサ１４はキャリア１０の表面１０１上に配置されて、露出領域１０３の少なくとも一部を覆っている。スペーサ１４は、互いに反対側の第１の表面１４１及び第２の表面１４３を含んでおり、スペーサ１４の第２の表面１４３はキャリアの表面１０１に隣接している（図２に示す）。スペーサ１４の第２の表面１４３は、例えば、３Ｍ（商標）ＶＨＢ（商標）テープ又は３Ｍ（商標）ＳＣＯＴＣＨ－ＷＥＬＤ（商標）エポキシ接着剤であるが、これらに限定されない接着剤を介してキャリア１０に固定することができる。例えば、スペーサはキャリアと一体化することができる。キャリア１０の表面１０１の露出領域１０３に対するスペーサ１４の被覆率は、１．７％～１００％の範囲であってもよい。

【0027】

この実施形態では、スペーサ１４は５葉型の形状であり、周囲に複数の凹部１４５があって砥粒要素１２を収容している。しかし、スペーサ１４の形状は限定されない。図５に示すように、スペーサ２４は複数の開口部２４１を含んでいてもよく、各開口部２４１には砥粒要素１２の１つが組み込まれている。スペーサ２４の周囲は実質的に、キャリア１０の外縁と位置合わせされているため、キャリア１０の表面１０１の露出領域１０３に対するスペーサ２４の被覆率は約１００％である。

【0028】

図５～図８を参照されたい。いくつかの他の実施形態では、スペーサ３４、４４、５４は実質的に円形状又はリング状であり、キャリア１０の周囲の内側に同心円状にキャリア上に配置されている。図６に示すように、スペーサ３４は砥粒要素１２とほぼ同じサイズであり、キャリア１０の中心に配置されている。言い換えれば、スペーサ３４の中心はキャリア１０の中心と位置が合っている。この実施形態では、キャリア１０の直径は約１０７．９５ｍｍであり、砥粒要素１２の直径は約１３．６ｍｍであり、したがって、キャリア１０の露出領域１０３に対するスペーサ３４の被覆率は約１．７％である。

【0029】

いくつかの他の実施形態では、スペーサをリング状とすることができる。図７を参照されたい。スペーサ４４は円環状であり、キャリア１０上に同心円状にキャリア１０の周囲の内側に配置されている。砥粒要素１２はスペーサ４４の内縁の内側に配置され、スペーサの外縁はキャリア１０の周囲の内側にある。しかしリングのサイズは限定されず、例えば、図８に示すように、円環状のスペーサ５４は図７のそれよりも小さく、スペーサ５４の外縁の直径は、砥粒要素が配設される円の直径よりも小さい。

【0030】

更にいくつかの他の実施形態では、スペーサ６４、７４は複数のリブ６４１、７４１を含む。図９及び図１０に示すように、スペーサ６４は複数のリブ６４１を含み、リブ６４１、７４１のそれぞれは、キャリア１０の周囲の周りに等しい間隔で離間され、１つの砥粒要素１２が、隣接する２つのリブ６４１の間に配置される。言い換えれば、リブ６４１は放射状に配設されている。リブの形状は限定されず、例えば、矩形形状（図９に示す）又は三角形（図１０に示す）とすることができる。また、リブ６４１は互いに離れていることもできるし（図９に示す）又は互いに接触していることもできる（図１０に示す）。

【0031】

これらの実施形態により、キャリアの表面の露出領域に対するスペーサの被覆率は、１．７％～１００％の範囲であることを理解されたい。例えば、１．７％、５．０％、１０．０％、１５．０％、２０．０％、２５．０％、３０．０％、３５．０％、４０．０％、４５．０％、５０．０％、５５．０％、６０．０％、６５．０％、７０．０％、７５．０％、８０．０％、８５．０％、９０．０％、９０．０％、１００．０％、又は１．７％～１００．０％のパーセンテージのいずれかである。

【0032】

ここで図２を参照して、スペーサ１４は傾斜縁１４７を更に含み、傾斜縁１４７とキャリア１０の表面１０１との間の角度Ａは１０～８０度の範囲である。別の実施形態では、角度Ａは３０～６０度の範囲である。他の実施形態では、角度Ａは約４５度である。スペーサ１４には厚さがあり、言い換えれば、キャリア１０の表面１０１上にスペーサ１４が配置されたときに、第１の表面１４１とキャリア１０の表面１０１との間には距離Ｄ２が存在する。距離Ｄ２はおよそ２．９ｍｍ～３．５ｍｍの範囲である。砥粒要素１２の研磨能力に対するスペーサ１４の影響を回避するために、スペーサ１４の第１の表面１４１とキャリア１０の表面１０１との間の距離Ｄ２は、砥粒要素１２の作用面１２１上の最も高い特徴部１２３の遠位端１２５の間の距離Ｄ１よりも小さい。いくつかの実施形態では、距離Ｄ１とＤ２との差は０．２ｍｍ～０．７ｍｍの範囲である。例えば、距離Ｄ１とＤ２との差は０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、又は０．２ｍｍ～０．７ｍｍの数のいずれかとすることができる。

【0033】

スペーサ１４は、ＣＭＰプロセスで用いる種々の種類のスラリーに対して耐久性があり、スラリー、パッド、又はパッドコンディショナ自体と相互作用しない材料で作製することができる。例えば、スペーサ１４の材料は、ポリマー、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ（塩化ビニル）（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリ（ブチレンテレフタレート）（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ（フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリ（プロピレンイミン）（ＰＩ）、液晶プラスチック（ＬＣＰ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリ（エーテルエーテルケトン）（ＰＥＥＫ）、多環芳香族樹脂（ＰＡＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）又はポリ（アミドイミド）（ＰＡＩ）、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂（ＵＦ）、ポリウレタン（ＰＵ）、又はエポキシ樹脂から選択することができるがこれらに限定されない。他の実施形態では、スペーサ１４の材料はセラミック例えばサファイア又はガラスを含むことができる。本発明の他の態様では、スペーサはブラシ材料例えばＢＲＵＳＨＬＯＮ製品（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＵＳＡ）であってもよい。全般的に、パッドを研磨するときの下向きの力は約４～１０ポンドであってもよく、１５ポンドという大きさであってもよい。したがって、こうして、スペーサ１４の硬度は好ましくは、これらの力に耐えるほど十分に硬くて、支持機能をもたらし、パッドコンディショナがパッド直径を越えて掃引した場合にパッドコンディショナのアンバランスを回避する。

【0034】

スペーサを有するパッドコンディショナ１を、ウェハ化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムにおいて適用することができる。図４に示すように、ウェハ化学機械平坦化システム８は、プラテン８１と、パッド８２と、パッドコンディショナ１とを含む。パッド８２はプラテン８０上に配置され、研磨面８２１を含む。パッドコンディショナ１は図１のそれと同様であり、ここでは重複して説明しない。ウェハ化学機械平坦化システム８において、キャリア１０の表面１０１はパッド８２の研磨面８２１に面し、表面１０１は研磨面８２１と実質的に平行である。砥粒要素１２の特徴部１２３はパッド８２の研磨面８２１と接触して、研磨面８２１をコンディショニングする。砥粒要素１２の最も高い特徴部１２３の遠位端１２５及びパッド８２の研磨面８２１は、それらの間にギャップＧを有する。いくつかの実施形態では、ギャップＧは０．２ｍｍ以上だが０．７ｍｍ以下である。例えば、ギャップＧは０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、又は０．２ｍｍ～０．７ｍｍの数のいずれかとすることができる。

【0035】

図４を参照されたい。パッドコンディショナ１がパッド８２の縁にわたって掃引されるときに（例えば、砥粒要素１２のうちの１つがパッドの縁を越えて進むときに）、パッドコンディショナ１のスペーサ１４は、パッドコンディショナ１を支持してパッドコンディショナ１のバランスを保ち、パッド８２に対するパッドコンディショナ１の傾斜を軽減することができる。したがって、振動に起因して生じるパッドの縁８２の揺れ及びえぐりを抑えることができる。加えて、パッドコンディショナ１の掃引がパッド８２の中心に戻ったときに、スペーサ１４の傾斜縁１４７によってパッド８２の縁の損傷を防ぐことができる。本発明のパッドコンディショナはまた、ＣＭＰ性能（例えば、材料除去率）がウェハ表面にわたって一様となるように、パッドの縁をコンディショニングすることができる。

【0036】

本発明を以下の実施例を用いて更に説明する。

【実施例】

【0037】

比較例１：ＴＲＩＺＡＣＴ Ｂ２５－２９１０－５Ｓ２ディスク（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳ）を、ＡＭＡＴ ＲＥＦＬＥＸＩＯＮツール（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡ，ＵＳ）上に配置した。このディスクにはスペーサはなかった。パッドはＪＳＲ ＣＭＰ ９００６－ＦＰＪパッド（ＪＳＲ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｏｋｙｏ，ＪＰ）であった。ディスクをパッドの縁（外半径方向掃引位置）の付近に配置し（ステップ１）、そしてディスクを、６ポンドの下向きの力で接触するまで下げた（ステップ２）。ディスクの写真を取って傾斜の記録を取った（ステップ３）。ディスクを上げてパッドから離し、ディスク位置を外側に向けて増加させて傾斜の記録を取った（ステップ４）。ステップ３及び４を繰り返して傾斜の記録を取った。

【0038】

実施例１：ディスク、ツール、及びパッドは、本発明のスペーサをディスクにＶＨＢテープ（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳ）を介して取り付けたことを除き、比較例１のものと同じであった。スペーサは、ＰＭＭＡで形成された５葉型形状のスペーサであった。スペーサの厚さは３ｍｍであり、各円弧の弦長は４７．２ｍｍであった。比較例１に関して前述したステップ３及び４を繰り返して、傾斜を記録した。

【0039】

結果を図１１～図１３に示す。少なくとも１つの要素がパッドによって支持されない点までディスクが広がったときに、スペーサがない比較例で多少の傾斜が明らかだった（図１１（ｆ）～（ｈ））。スペーサがある場合、傾斜量は実質的に低減されている（図１２及び図１３）。

【0040】

本発明を特定の実施形態に言及して詳細に説明してきたが、他の変形形態も可能である。したがって、添付の請求項の趣旨及び範囲が本明細書の説明及び図面に限定されることはない。当然のことながら、説明で用いた用語は特定の変形形態又は実施形態を説明するためだけのものであり、本発明の範囲を限定することは意図されていない。
なお、以上の各実施形態に加えて以下の態様について付記する。
（付記１）
パッドコンディショナであって、
露出領域と複数の取り付け領域とを有する表面を含むキャリアと、
前記キャリアの前記表面の前記取り付け領域上に配置された少なくとも１つの砥粒要素であって、それぞれが遠位端を有する複数の特徴部を含む作用面を有する前記少なくとも１つの砥粒要素と、
前記キャリアの前記表面上に配置され、前記露出領域の少なくとも一部を覆うスペーサであって、前記スペーサは、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有し、前記第２の表面は、前記キャリアの前記表面に隣接する、前記スペーサと、を備え、
前記少なくとも１つの砥粒要素の最も高い特徴部の前記遠位端と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ１）は、前記スペーサの前記第１の表面と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ２）よりも大きい、パッドコンディショナ。
（付記２）
前記少なくとも１つの砥粒要素は、金属母材中の超砥粒グリット、少なくとも８５重量％の量のセラミック材料を含むセラミック体、及びダイヤモンドコーティングを含むセラミック体のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記３）
前記砥粒要素の前記複数の特徴部は高精度な形状の特徴部である、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記４）
前記砥粒要素は前記キャリアの周囲の周りに等しい間隔で離間されている、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記５）
前記砥粒要素は前記キャリアの周囲の周りに等しく７２度で間隔をあけて離間されている、請求項４に記載のパッドコンディショナ。
（付記６）
前記キャリアの前記表面の前記露出領域に対する前記スペーサの被覆率は１．７％～１００％である、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記７）
前記スペーサは前記キャリアの周囲の内側に同心円状に配置されている、請求項５に記載のパッドコンディショナ。
（付記８）
前記スペーサは複数のリブを更に含み、前記リブはそれぞれ前記キャリアの周囲の周りに等しい間隔で離間されている、請求項５に記載のパッドコンディショナ。
（付記９）
前記スペーサは傾斜縁を更に含み、前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の角度（Ａ）は１０度～８０度である、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記１０）
前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の前記角度（Ａ）は３０度～６０度である、請求項９に記載のパッドコンディショナ。
（付記１１）
前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の前記角度（Ａ）は４５度である、請求項１０に記載のパッドコンディショナ。
（付記１２）
Ｄ１とＤ２との差は０．２ｍｍ以上である、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記１３）
前記スペーサの材料はポリマーである、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記１４）
前記スペーサ及び前記砥粒要素は前記キャリア上に接着剤を介して取り付けられている、請求項１に記載のパッドコンディショナ。
（付記１５）
パッドコンディショナ用のスペーサであって、前記パッドコンディショナは、複数の取り付け領域と露出領域とを有する表面を有するキャリアと、前記取り付け領域上に配置された少なくとも１つの砥粒要素であって、それぞれが遠位端を有する複数の特徴部を有する前記少なくとも１つの砥粒要素と、を含み、前記スペーサは、第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面であって、前記キャリアに隣接する第２の表面とを含み、前記砥粒要素の最も高い特徴部の前記遠位端と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ１）は、前記スペーサの前記第１の表面と前記キャリアの前記表面との間の距離（Ｄ２）よりも大きい、スペーサ。
（付記１６）
前記キャリアの前記表面の前記露出領域に対する前記スペーサの被覆率は１．７％～１００％である、請求項１５に記載のスペーサ。
（付記１７）
前記スペーサは傾斜縁を更に含み、前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の前記角度（Ａ）は１０度～８０度である、請求項１５に記載のスペーサ。
（付記１８）
Ｄ１とＤ２との差は０．２ｍｍ以上である、請求項１５に記載のスペーサ。
（付記１９）
前記スペーサの材料はポリマーである、請求項１５に記載のスペーサ。
（付記２０）
ウェハ化学機械平坦化システムであって、
プラテンと、
前記プラテン上に配置され、研磨面を有するパッドと、
パッドコンディショナと、を備え、前記パッドコンディショナは、
露出領域と複数の取り付け領域とを有する表面を含むキャリアと、
前記キャリアの前記表面の前記取り付け領域上に配置された少なくとも１つの砥粒要素であって、前記少なくとも１つの砥粒要素は、前記パッドに面する作用面であって、それぞれが遠位端を有する複数の特徴部を含む作用面を有する、前記少なくとも１つの砥粒要素と、
前記キャリアの表面上に配置され、前記露出領域の少なくとも一部を覆うスペーサであって、前記スペーサは第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有し、前記第２の表面は前記キャリアの前記表面に隣接する、前記スペーサと、を含み、
前記砥粒要素の最も高い特徴部の前記遠位端は前記パッドの前記研磨面と接触しており、前記スペーサの前記第１の表面及び前記パッドの前記研磨面は、それらの間にギャップ（Ｇ）を有する、ウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２１）
前記砥粒要素の前記複数の特徴部は高精度な形状の特徴部である、請求項２０に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２２）
前記パッドコンディショナの前記砥粒要素は前記キャリアの周囲の周りに等しい間隔で離間されている、請求項２０に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２３）
前記パッドコンディショナの前記スペーサは前記キャリアの周囲の内側に同心円状に配置されている、請求項２２に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２４）
前記パッドコンディショナの前記スペーサは複数のリブを更に含み、前記リブはそれぞれ前記キャリアの周囲の周りに等しい間隔で離間されている、請求項２２に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２５）
前記パッドコンディショナの前記キャリアの前記表面の前記露出領域に対する前記スペーサの被覆率は１．７％～１００％である、請求項２０に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２６）
前記パッドコンディショナの前記スペーサは傾斜縁を更に含み、前記傾斜縁と前記キャリアの前記表面との間の前記角度（Ａ）は１０度～８０度である、請求項２０に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２７）
前記ギャップ（Ｇ）は０．２ｍｍ以上である、請求項２０に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２８）
前記スペーサの材料はポリマーである、請求項２０に記載のウェハ化学機械平坦化システム。
（付記２９）
前記スペーサは前記キャリア上に接着剤を介して取り付けられている、請求項２０に記載のウェハ化学機械平坦化システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11(a)】

【図11(b)】

【図11(c)】

【図11(d)】

【図11(e)】

【図11(f)】

【図11(g)】

【図11(h)】

【図12(a)】

【図12(b)】

【図12(c)】

【図12(d)】

【図12(e)】

【図12(f)】

【図12(g)】

【図12(h)】

【図13】