JP2002144220A - ミクロ−テクスチャーを備えた研磨パッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨パッド表面の統計学的に均一なミクロ−
テクスチャーが慣らし運転の前コンディショニング時間
を改良する。 【解決手段】 このミクロ−テクスチャーは、陸地表面
積粗さＲａが約０．０１μｍから約２５μm の範囲、平
均最高値／最低値粗さＲtmが約２μｍから約４０μm の
範囲、中心粗さ深さＲｋが約１μｍから約１０μｍの範
囲、減少した最高値高さＲpkが約０. １μｍから約５μ
ｍの範囲、減少した最低値高さＲvkが約０．１μｍから
約１０μｍの範囲、そして、表面積比で表された最高値
密度Ｒsaが０．００１から２．０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にガラス、半
導体デバイスウエーハ、及び/ 又は誘電体／金属複合材
のような基材の滑らかで、平坦な表面を創るのに使用さ
れる研磨パッドに関する。さらに特定すれば、本発明の
組成物及び方法は前記基材の研磨に使用するに先立つ前
記パッドの研磨表面トポグラフィーを目的とする。本発
明の使用のために特に選択された応用には集積回路加工
において遭遇するシリコン、シリコンジオキサイド、タ
ングステン、及び銅等の基材の研磨／平坦化が含まれ
る。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５，５６９，０６２号には研
磨中の研磨パッドの表面を削り取る切削手段について述
べられている。米国特許第５，０８１，０５１号には鋸
歯状の端面を有する延長されたブレード（刃）をパッド
表面に押し付け、それによってパッド表面に周溝を切削
することが述べられている。

【０００３】米国特許第５，９９０，０１０号には研磨
パッドを前コンディショニングする前コンディショニン
グ機構及び装置について述べられている。本装置は研磨
パッドの使用中にミクロ−テクスチャーを発生させ又再
生させるのに用いられる。

【０００４】半導体ウエーハ研磨工程では、研磨パッド
の初期前コンディショニング（「慣らし運転」とも言わ
れる）は、既に前コンディショニングを受けたパッドの
プロセス内でのコンディショニングとは区別される。プ
ロセス内でのコンディショニングは研磨と同時に行われ
るか又は研磨サイクル間に研磨装置上で間歇的に行われ
る。一般的には、研磨パッドに関する初期の立ち上げ(s
tart-up)期間は、特定のタイプのパッドについての安定
な定常状態の研磨速度のレベルに落ち着くように基材
（又は被加工物）材料の研磨速度に必要な集積された研
磨時間として述べられる。研磨パッドの前コンディショ
ニングは立ち上げ期間に関連した問題を処理する。

【０００５】従来から行われているウエーハ生産では、
引き続いて生産されるウエーハのＣＭＰ条件は最初に生
産されたウエーハから得られた結果から設定される。し
かしながら、「最初のウエーハの効果」は一定期間慣ら
しをしていない研磨パッド上で新しいロットのウエーハ
を研磨するときもしくは新しい（未使用の）研磨パッド
を装着した時に遭遇するものである。

【０００６】最初のウエーハ効果は最初のウエーハにつ
いて得られた研磨結果と引き続いて生産されたウエーハ
について得られたそれとの違いを述べるものである。こ
の効果は最初のウエーハが遭遇する異なる研磨条件が原
因であると思われている。この最初のウエーハ効果を低
減する一つの試みはブランクの前コンディショニングウ
エーハを利用することである。前記ウエーハをある長さ
の時間前コンディショニングした後、この最初のウエー
ハをウエーハ保持具に装着しそして研磨する。この機械
上の前コンディショニング方法は、前コンディショニン
グしたウエーハと生産ウエーハを入れた別々のカセット
の連続的な投入及び引き出しを行うために扱いにくいの
みならず、前コンディショニングに関連した機械の時間
的なロスのために生産コストの増大をきたす。

【０００７】ミクロ−テクスチャーはミクロな凹みとミ
クロな凸部から構成される。これらのミクロな凸部は一
般的には50ミクロン以下、より好ましくは10ミクロン以
下の高さを有する。ミクロな凹みは50ミクロン以下、お
よびより好ましくは10ミクロン以下の平均深さを有す
る。マクロ−テクスチャーはマクロな溝とミクロな溝の
両方から構成される。

【０００８】プロセス内でのコンディショニングに関連
した問題は生産を行う研磨回数間でのコンディショニン
グ処理の頻度及び持続期間を決定する必要性から発生す
る。これによって前記の技法により得られる表面テクス
チャーの変動のために更なる変動と非予測性が発生す
る。それに加えて、プロセス内でのコンディショニング
では作製したままの研磨パッド（例えば、ポリウレタン
を加工したパッド）についての初期慣らし期間に付随す
る問題をしばしば解決しない。

【０００９】研磨プロセスの立ち上げでは、新規パッド
は一般的には低い初期研磨速度で明らかな特徴的な「な
らし運転」挙動を示し、次いで研磨速度が上昇しそして
研磨工具上で定常状態に落ち着く傾向がある。慣らし運
転期間は10分から1 時間以上も続く可能性があり、この
産業における非常に著しい装置効率のロスを示す。滑ら
かな表面を有する注型されたパッドはしばしば好ましく
ない長期の、そして／或は研磨パッドのパッド間或はロ
ット間の慣らし運転時間が一定しないという現象を示
す。他方、過剰にコンディショニングされた研磨パッド
は定常状態値に落ち着く前に初期には非常に不安定な研
磨速度を示す。この乖離も望ましいものよりも長い慣ら
し運転期間に繋がる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】現在の技術水準の製作
された研磨パッドに比べて、より短い及び／又はより一
定した慣らし運転期間を備え、研磨速度及び／又は増大
した定常状態研磨速度における改善された予測性を備え
た、製作したままの研磨パッドを供給することが望まし
い。

【００１１】

【課題を解決するための手段】一般的にある程度のテク
スチャーが研磨パッドを適度に作用させるために必要と
される。

【００１２】山（即ち凸部）及び谷（即ち凹部）から構
成されるこの表面テクスチャーはしばしば次のような方
法で研磨を助ける。１）谷は、一定量のスラリーの供給
が研磨される基材の表面と接触する間なされるように研
磨スラリーの「よどみ」を保持する貯水池としての役目
を果たす。２）山は、「２物体研磨磨耗」を引き起こす
基材表面及び／又は「３物体研磨磨耗」を引き起こすス
ラリー粒子と共に直接接触する。３）スラリー上のせん
断力と共に作用する表面テクスチャーは基材表面の腐食
による磨耗を生じさせるスラリー中の渦巻き流を発生さ
せる。

【００１３】表面粗さを特定するのに単一の数字（Ra数
字) を使用するのが通常のやり方である。Raは表面凹凸
の平均大きさ／高さからのパッド表面平均的な偏差を表
す。２つの全く異なった表面が同じRa値を持つ可能性が
あることから、研磨表面のミクロ−テクスチャーをより
良く定量するために別のパラメーターが必要である。い
くつかの別のパラメーターとしては、平均最高値対最低
値粗さ（Rtm ）、最高値密度（Ｒsa）、中心粗さ深さ
（Rk) 、減少した最高値高さ（Rpk ）、及び減少した最
低値高さ（Rvk ) がある。

【００１４】最高値密度は研磨される基材の表面と接触
するのに利用される最高値（凸部）がいくつあるかを示
す。パッドへの任意の押付け力（基材が研磨パッドの研
磨層と接触するときの圧力）に関して低い最高値密度の
場合は接触点がより少なく、だから各々の接触点は基材
の表面により大きな圧力を及ぼす。逆に、 より高い最高
値密度の場合には基材表面にほとんど均一な圧力を与え
る多数の接触点を含む。最高値密度は［Surface Area/
(Normal Area−１) ］で定義される表面面積比(Rsa)で
特定される、その場合に表面積は測定された表面積であ
り、しかも通常の面積は通常の平面に投影された面積で
ある。

【００１５】平均最高値対最低値粗さ(Rtm)は最高値と
最低値の相対的な数の尺度である。最高値対最低値高さ
は表面テクスチャーの最高値の高さ及び最低値の深さを
特定する。スラリー層の厚み（及び／又はスラリーの局
部的な澱みの深さ) がスラリー内のスラリー及び粒子の
流れの動力学、即ち流れが層流か乱流か、 乱流の大きさ
及び渦巻き流の性質、に影響する。スラリー流動の動力
学は、 それが研磨の「腐食磨耗」機構に関係するので重
要である。

【００１６】谷のサイズは研磨を行うために局部的に利
用されるスラリーの量のみならずスラリーの澱みを保持
する表面の能力をも示す。比較的大きなウエーハ（直径
２００mmから３００mm) が研磨パッド上で処理されるの
で、研磨の均一性を確保するためにウエーハの下の全て
の点でスラリーが利用されるようにすることが重要であ
る。もし研磨パッドが表面凹凸を有しなければウエーハ
の内側の部分で利用されるようにウエーハ下部にスラリ
ーを侵入させることが難しくなるだろう。この筋書きで
は、パッドとウエーハの接触面積は「極度にスラリー不
足に落ち入った状態」になる。これが溝及び孔を備えた
研磨パッドの動機である。溝のような巨視的な構造は研
磨パッドの研磨層とウエーハ間のスラリーの流動を可能
にする。我々は、 ０．５―２５mmの範囲で（即ち、 溝と
孔の間の陸地面積) 、研磨パッドのより小さな次元に注
目しているので、もしこの陸地面積の表面が滑らかすぎ
れば( より大きなサイズの尺度で表面凹凸の無いパッド
に似ている)、パッドとウエーハの間の接触の局部的な面
積は同様に極端なスラリー不足に陥ることになりうる。
それゆえより小さな尺度の表面テクスチャー（即ち、 ミ
クロ−テクスチャー) を備えることが重要であり、この
テクスチャーは、これらのより小さいサイズの尺度でス
ラリーを利用させ得るように、局部的にスラリーの保持
ができる。

【００１７】最後に、 上に挙げた理由に加えて、 山の大
きさは、それがその山の固さに影響するから重要であ
る。高くて狭い山のほうが幅の広いものよりずっと可と
う性がある。相対的な山の固さが研磨の研磨磨耗成分の
影響を受ける。山と谷の大きさと形は共にRpk(減少した
最高値高さ)、Rvk(減少した最低値深さ)、及びRk( 中心粗
さ深さ) によって特定される。これらの３つの値は図１
に示される、支持比曲線から得られる。この支持比は磨
耗の研究で用いられる。さらに詳しくは「Tribology: F
riction and Wear of engineering Materials 」（I.M.
Hutchings 著、第10頁、1992年）に見られる。容易に参
照できるように、この教科書から、本願発明に関連する
部分をここに示す。「この支持比曲線は調査しようとす
る表面の形状を表す、 直線を想像することにより理解可
能である。面が最初にある点で表面に接触するときは、
支持比( 形状の全長に対する接触長さの比として定義さ
れる) は０である。線がさらに下方に移動するにつれ
て、 それが表面形状と交差する長さは増大し、 それゆえ
支持比は増大する。最後に、 線が表面形状の最下部の谷
の底に到達すると、 支持比は１００％になる。」 支持
比曲線は、 図１に示すように、 支持比を表面高さに対し
てプロットしたものである。

【００１８】本発明は前もってテクスチャー加工した表
面（ミクロ−テクスチャー或はミクロトポグラフィー)
を有する研磨パッドを供給する。本発明による研磨パッ
ド上のミクロ−テクスチャーは、 先行技術の欄で述べた
プロセス内コンディショニング法と区別して、研磨に先
立って、 好ましくは製造中に、加工される。パッド表面
はマクロ−テクスチャー（溝) 及びパッドの全加工表面
（ここでは研磨層の表面として述べられている) に機械
的に作られたミクロ−テクスチャーから構成される。ミ
クロ−テクスチャーはパッドの全表面に亘って統計学的
に均一であり且つ次の定量的なパラメーターにより述べ
られる。

【００１９】 算術表面粗さ Ra 約０．０１μｍから２５μｍの範囲 平均最高値／最低値粗Rtm 約２μｍから約４０μｍの範囲 中心部粗さ深さ Rk 約１μｍから約１０μｍの範囲 減少した最高値高さRpk 約０．１μｍから約５μｍの範囲 減少した最低値高さ Rvk 約０．１μｍから約１０μｍの範囲 表面積比で表される最高値密度Ｒsa（［Surf.Area/(Area-1)］） 約０．００１から約２．０の範囲 一つの態様として、本発明は、 使用前にコンディショニ
ングされ、 多くの先行技術による製造されたままの高分
子製の研磨パッドに比べて一般的により短い慣らし運転
時間を示す均一な又は不均一な高分子製の研磨パッドを
提供する。

【００２０】別の態様として、本発明は、 多くの先行技
術パッドと比較して改良された慣らし運転時間と研磨速
度与える。

【００２１】

【発明の実施の態様】本発明を説明する目的のために図
面を添付しているが、 本発明は開示された特定の態様に
限定されるものではない。

【００２２】本発明の好ましい研磨パッドは硬質の熱可
塑性プラスチック高分子又は熱硬化性高分子から構成さ
れる。この高分子は、ポリウレタン、ポリウレア−ウレ
タン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリレー
ト、ポリエステル及び／又は同様の物を含む、多数の材
料の中から任意の1 種類が選択される。ポリエステルか
ら成るパッドはホモポリエステル、コポリエステル、ポ
リエステルの混合物又はブレンド物又はポリエステル以
外の1 種以上の高分子とポリエステルのブレンド物を含
有する。代表的なポリエステル製造はテレフタール酸
（TA）のようなジカルボン酸とエチレングリコール（E
A）のようなグリコールの直接エステル化を経るもので
ある(2〜３の平均重合度（DP）への一次エステル化に次
いで市販品として使用されているDP（７０DP以上）まで
溶融又は塊状重合される) 。フタール酸をベースにした
ポリエステルは直鎖状及び環状ポリアルキレンテレフタ
レートであり、特にポリエチレンテレフタレート（PET
）、ポリプロピレンテレフタレート（PPT ）、ポリブ
チレンテレフタレート（PBT ）、ポリエチレン−１，４
−シクロヘキシレン−ジメチレン テレフタレート（PE
TG）、ポリトリメチレンテレフタレート（PTT ）、ポリ
アミド−ブロック−PET 及び他のタイプのもの、例え
ば、上記の１種以上を含むそれらのランダム又はブロッ
クコポリマーである。ポリエステル共重合体は一般的に
はソフトセグメント、例えばポリブチレンテレフタレー
ト（PBT ）及びハードセグメント、例えば、ポリテトラ
メチレンエーテル グリコール テレフタレートを含有
するコポリマーである。フタール酸ベースのポリエステ
ル及びポリエステル共重合体は米国デラウェア州ウィル
ミングトンのデュポン社（du Pont de Nemours,Inc_. ）
からTrevira, Hytrel 及びRiteflex の商標で市販され
ている。

【００２３】反応射出成型或は「RIM 」は、その技術に
おいて理解されているように、一般的に金型の中へ急速
に射出する反応性の液体（半―液体) 前駆物質の混合を
伴う。一旦金型が充填されると、反応性の前駆物質は化
学的に反応し固化して最終成型品を生ずる。パッドの物
性を反応化学を調節することにより細かく調整できるの
で、このタイプの射出成型は数々の利点がある。さら
に、一般的に反応射出成型は熱可塑性プラスチック射出
成型より低粘度の前駆物質を使用し、それにより高アス
ペクト比充填物の注入が容易になる。

【００２４】ウレタンプレポリマーは本発明の反応射出
成型にとって有用な反応性化学物質である。「プレポリ
マー」は、オリゴマー又はモノマーを含めて、前駆物質
を最終重合製品に変換する意図がある。多くにそのよう
なプレポリマーはよく知られており市販されている。一
般的にウレタンプレポリマーはプレポリマー鎖の末端に
反応性部分を持つ。ウレタンプレポリマーの通常の反応
部分はイソシアネートである。市販されているイソシア
ネートプレポリマーにはジ−イソシアネートプレポリマ
ーとトリ−イソシアネートプレポリマーが含まれる。ジ
−イソシアネートポリマーの例はトルエン ジイソシア
ネート及びメチレン ジイソシアネートがある。イソシ
アネートプレポリマーは好ましくは平均少なくとも２つ
以上のイソシアネート基から構成される。平均イソシア
ネート官能基数が４以上のものは、使用する注型装置及
びプロセスにより加工が難しいので、一般的には好まし
くない。

【００２５】イソシアネートプレポリマーは一般的にイ
ソシアネート反応部分を有する第二のプレポリマーと反
応させる。好ましくは、第二のプレポリマーは、平均し
て、少なくとも２個のイソシアネート反応部分から成
る。イソシアネート反応部分はアミン、特に第一級アミ
ン及び第二級アミン、及びポリオールを含む；好ましい
プレポリマーはジアミン、ジオール及び水酸基を官能基
として持つアミンが含まれる。さらに、研磨粒子がパッ
ド材料に挿入される場合もある。研磨材料に挿入された
研磨粒子を有する研磨パッドは特殊な基材を研磨するた
めの砥粒フリーの研磨液と共に使用される。

【００２６】どのような高分子化学物質も、特に最終生
成物が次のような性質を示す場合には、本発明の高分子
研磨パッドを作るのに使用できる。０．５ｇ／cm³ 以上
の密度、さらに好ましくは０. ７ｇ／cm³ 以上、最も好
ましくは約０．９ｇ／cm³ 以上；臨界表面張力が３４mm
N/m に等しいかそれ以上；せん断モデュラスが０. ０２
から５ギガパスカルの範囲；硬度が Shore Dで２５から
８０の間；降伏応力が３００から６，０００psi の間；
せん断強度が５００から１５，０００psi の間、及び破
断伸びが５００％まで。これらの性質は射出成型及び類
似のタイプのプロセスにおいて有用な多数の材料につい
て可能性がある、例えば；ポリカーボネート、ポリスル
フォン、ナイロン、エチレン コポリマー、ポリエーテ
ル、ポリエステル、ポリエステル−ポリエーテル コポ
リマー、アクリル ポリマー、ポリメチルメタクリレー
ト, ポリ塩化ビニール、ポリエチレン コポリマー、ポ
リエチレン イミン、ポリウレタン、ポリエーテルスル
フォン、ポリエーテルイミド、ポリケトンなど及びこれ
らの光化学反応性誘導体を含む。

【００２７】重合反応時間、特にゲル化時間及び脱型時
間、を低減するにはしばしば触媒が必要である。しかし
ながら、反応があまりに速すぎると、材料は型に完全に
充填する前に固化或はゲル化する。ゲルタイムは好まし
くは約０. ５秒かから６０分の範囲である、さらに好ま
しくは約１秒から約１０分の範囲、もっと好ましくは約
２秒から５分の範囲である。

【００２８】好ましい触媒は遷移金属以外のもので、特
に亜鉛、銅、ニッケル、コバルト、タングステン、クロ
ミウム、マンガン、鉄、スズ及び鉛である。ウレタンプ
レポリマー系と共に使用する最も好ましい触媒は三級ア
ミン、例えば、ヂアッゾ−ビシクロ−オクタンのような
ものから成る。他の有用な触媒には、選択される特定の
反応性化学物質に応じて、有機酸、一級アミン及び二級
アミンが含まれる。

【００２９】適当な表面張力を示し且つ研磨パッド及び
／又はパッドマトリックスの研磨層に使用できる代表的
な高分子材料は次のものである。

【００３０】ポリマーの分類 代表的な表面張力 ポリブタジエン ３１ ポリエチレン ３１ ポリスチレン ３１ ポリプロピレン ３４ ポリエステル ３９−４２ ポリアクリルアミド ３５−４０ ポリビニール アルコール ３７ ポリメチルメタクリレート ３９ ポリ塩化ビニール ３９ ポリスルフォン ４１ ナイロン６ ４２ ポリウレタン ４５ ポリカーボネート ４５ ポリテトラフロロエチレン １９ パッド材料は、３４mmN/m に等しいかそれ以上、さらに
好ましくは３７に等しいかそれ以上、もっと好ましくは
４０mmN/m に等しいかそれ以上の臨界表面張力を与える
ように代表的には親水性である。臨界表面張力は液体が
０以上の接触角を有し且つそれを継続して示す最低の表
面張力に注目することによって固体表面の濡れ易さを定
義する。このようにして、より高い臨界表面張力を有す
るポリマーはさらにずっと濡れ易くしかもそれゆえによ
り親水性である。

【００３１】１つの態様として、パッドのマトリックス
は次のポリマーの分類から誘導される。

【００３２】１. アクリル化ウレタン ２. アクリル化エポキシ ３. カルボニル、ベンジル又はアミド基を有するエチ
レン性不飽和有機化合物 ４. ペンダント不飽和カルボニル基を有するアミノプ
ラスト(aminoplast)誘導体 ５. 少なくとも１個のペンダントアクリル基を有する
イソシアネート誘導体 ６. ビニール エーテル ７. ウレタン ８. ウレア−ウレタン ９. ポリアクリルアミド １０．エチレン／エーテル共重合体又はそれらの酸誘導
体 １１．ポリビニールアルコール １２．ポリメチルメタクリレート １３．ポリスルフォン １４．ポリアミド １５．ポリカーボネート １６. ポリ塩化ビニール １７．エポキシ １８．上記のポリマーのいずれかの共重合体 １９．上記の組合せ 有用なパッド材料はポリウレタン、ポリカーボネート、
ポリアミド、ポリスルフォン、ポリ塩化ビニル、ポリア
クリレート、ポリメタクリレート、ポリビニルアルコー
ル、ポリエステルまたはポリアクリルアミド部分から構
成される。多層パッドでは、１つ或はそれ以上の基部層
からなりしかもこれらの基部層は多孔性或は無孔性のい
ずれかであり、無孔性の表面部分を備えるものである。
代表的な例では、多孔基部層は繊維強化物である。この
基部層（複数も含む）は表面層を作るのに使用されるポ
リマーと同じ分類のポリマーから作ることができる。こ
の基部層ポリマーは表面層材料と比べてより低い又はよ
り高い曲げモジュラスを有する。この表面ポリマーは基
部層ポリマーとは異なる分類であることもあり、しかも
基部層又は１つ以上の基部層から構成される複合した基
部層の曲げモジュラスよりも少なくとも１０％以上高い
曲げモジュラスを有する。多層又は単一層高分子研磨パ
ッドは作用効果を高める基部層と共に使用されることも
ある。代表的には、基部パッド或は補助パッドは発泡シ
ート又は高分子材料を含浸したフェルトから形成され
る。

【００３３】一つの態様として、研磨パッドの研磨層は
次の構成からなる：１．研磨中の塑性流動が起こりにく
いようにする複数の硬質のドメイン；２．研磨中の塑性
流動に対してより小さい抵抗力を示す複数のより軟らか
いドメイン。そのような特性の組合せはシリコンと金属
の研磨において特に利点があることが判明している二重
の機構を与える。硬質ドメインは研磨される基材の表面
に激しく作用する研磨層中の凸部を生じさせる傾向があ
り、一方軟質のドメインは研磨層中の凸部と研磨される
基材表面間の研磨相互作用を高める傾向を示す。

【００３４】エチレンコポリマー、コポリエステル、ブ
ロック コポリマー、ポリスルフォン コポリマー及び
アクリルコポリマーを含めて、ハード及びソフトセグメ
ントを有する他のポリマーも好適である。パッド材料中
のハード及びソフトドメインも次のように生成される：
１．ポリマー主鎖に沿ったハード（ベンゼン環含有）及
びソフト（エチレン含有）により；２．パッド材料内の
結晶領域及び非結晶領域により；３．ハード（ポリスル
フォン）ポリマーとソフト（エチレンコポリマー、アク
リルコポリマー）ポリマーのアロイ化により；あるい
は、４．ポリマーに有機又は無機の充填剤を含有させる
ことにより生成される。そのような複合材はコポリマ
ー、ポリマーブレンド相互貫入網目構造（IPN ）等を含
む。

【００３５】別の態様として、研磨パッド層は、空隙容
積％即ち多孔度を調整するために、充填したりしなかっ
たりする。好ましい充填剤には、研磨粒子、気体、液
体、ポリマー化学で通常用いられる任意の充填剤、及び
研磨作用に不当に干渉しない条件で無機材料（例えば、
炭酸カルシウム）があるが、これらに限定されるもので
はない。を含むに限定されるものではないが、。好まし
い研磨粒子は、しかしこれに限定されるものではない
が、アルミナ、セリア、シリカ、チタニア、ゲルマニ
ア、ダイアモンド、シリコンカーバイド又はそれらの混
合物を、単独で或はパッド材料の連続相から分離した砕
けやすいマトリックス中に散在した状態のものを含む。
ポリウレタン系のパッドでは、空隙容積分率（φ）は次
の式を用いて計算される。

【００３６】

【化１】

【００３７】σ_PU =充填剤混合物に対するポリウレタン
の密度,g/cm³ σ_IC＝多孔質ポリウレタン基準品の密度，g/cm³ σ_f ＝充填剤の密度,g/cm³ 研磨パッドは任意の好ましい初期標準厚みに注型され、
或は予め設定された標準厚みのもっと厚い注型物から機
械加工するか剥き加工される。1 つの態様に従って、こ
のパッドは前もってテクスチャー加工することによる表
面の僅かなロスを除いて、全体の寸法としてはさらに削
減を必要としない厚みに注型される。本発明のパッドは
多数のポリマー加工法の任意の１つにより作製される
が、例えば、これらに限定されるものではないが、注
型、圧縮、射出成型( 反応射出成型を含む) 、押しだ
し、ウエブー塗工、光重合、印刷（インク−ジェット及
びスクリーン印刷を含む）、焼結などがある。

【００３８】1 つの態様として、本発明のパッドは、そ
の層が表面層と下地層とから構成される一層から成る。
高分子材料から作られる、表面層は印刷又は光像形法よ
る下地層の上に析出させることができる。下地層は無機
( 例えば、セラミック) 材料から作製される。ミクロ−
テクスチャー及びマクロ−テクスチャーは化学的エッチ
ング、焼結、剥き加工などにより表面層に付与する。

【００３９】前に議論したように、本発明の研磨パッド
は熱可塑性プラスチックポリマー粉末の高圧焼結によ
り、好ましくはそのポリマーの融点より低い温度で、形
成することもできる。この焼結は、均一な、連続的に連
結された多孔質表面を有する密でない、多孔性材料を与
えるために、好ましくは精密に形作られた型の中で行わ
れる。熱可塑性ポリマーは一般的に粘弾性であり、しか
もその温度／粘度挙動は複雑になる可能性がある。広い
範囲に亘るポリマーの挙動は３つの基礎的な領域に分類
される。低温では、ポリマーはガラス状の、脆い固体の
ように振舞い、主に可塑的な挙動を示す。この領域の上
方の温度境界はしばしばガラス転移温度即ち「Ｔｇ」と
言われている。このＴｇ以上では、しかしこのポリマー
の融点以下であるが、粘性的な特徴が明白になりそして
ポリマーは粘性的で可塑性的な効果を示す。この領域で
は、このポリマーは応力が加わるとかなり変形すること
が可能である。しかしながら、応力を取り除いた時、こ
のポリマーの永久運動及び分子構造の再配置により完全
な回復は起こらない。融点以上では、このポリマーは粘
性液体として挙動し、一般的には応力を加えると、永久
変形を示す。このポリマーの融点以上では、急速な液体
焼結を行うと、特に精密に制御されたそして均一の多孔
質構造が望まれるときには、焼結プロセスをコントロー
ルすることが困難になる。それに加えて、融点以上で
は、熱勾配により焼結速度の変動を来たす傾向があり、
最終製品に不均一な発泡構造を生じる可能性がある。

【００４０】研磨パッドはガラス転移点以上でしかもこ
のポリマーの融点を越えない温度で熱可塑性ポリマーの
圧力焼結粉末成型により生産される。焼結プロセスは１
００ｐｓｉ以上の圧力で望ましい最終パッド寸法を有す
る型の中で行われる。 ある態様では、1 つのポリマー
が他のものよりも低い融点を有する2 種類のポリマーの
粉末混合物が用いられる。この混合物が低い融点を持つ
粉末の融点以下の温度で圧縮焼結されると、高い融点を
有するポリマー成分の挿入により与えられる剛性の増加
により焼結生成物に改良された機械的強度を与える。さ
らに詳細にはここに引用文献として挿入した米国特許第
6,017,265号に見られる。 研磨パッドの表面に好ましい
ミクロ−テクスチャーを生成させるために焼結条件及び
型表面が制御される。

【００４１】この研磨パッドの1 つの態様として、研磨
表面はミクロ−テクスチャーのみならずマクロ−テクス
チャーを有する。マクロ−テクスチャーはパッド厚みを
貫通する孔もしくは表面溝設計である。表面溝設計は、
これに限定されるものではないが、同心円状又はスパイ
ラル溝である円形の溝、パッド表面を横切るX-Y 格子の
ように配置された斜交パターン、六角形、三角形及びタ
イヤのトレッドのような他の規則的な設計、又はフラク
タル構造のような不規則な設計、或はそれらの組合せを
含む。溝の形状は真っ直ぐな側壁に直角であるか或は溝
の交差部分がＶ字型、Ｕ字型、三角形、鋸歯状などであ
る。さらに、円形設計の幾何学的中心がパッドの幾何学
的中心と一致していても、ずれていてもよい。又、溝設
計はパッド表面上で変化する場合もある。設計の選択
は、異なった研磨機では異なったサイズと形のパッド
（即ち、円に対してベルト) が用いられるので、研磨さ
れる材料と研磨機のタイプにより左右される。溝の設計
は特定の用途向けに加工される。代表的には、溝の設計
は、一つ或はそれ以上の溝を有する。さらに、研磨パッ
ド上の溝は、ランダムに、又は前に述べた、特定の設計
もしくはパターンに従って付与される。

【００４２】代表的な溝パターンは約０．０７５から3m
m(より好ましくは約０．３から約１．３mm、最も好まし
くは約０．４から約１mm) の溝深さ；約０．１２５mmか
ら約150mm(より好ましくは約０．７５mmから約5mm 、そ
して最も好ましくは約１mmから約２mmの範囲) 範囲の溝
幅；及び約０．５から約150mm(より好ましくは約３mmか
ら約１５mm、最も好ましくは約１０mmから約１５mm) の
溝ピッチを有する。溝ピッチの低いほうの限界値は約
０．５mmである。この限界値以下では溝は製作が難しく
時間を消費する。 さらに０．５mm以下の溝ピッチ以下で
は溝間の突き出た面積（陸地面積) の構造的な完全さが
減少しミクロ−テクスチャーの加工中にそれたり変形し
たりする傾向が生じる。

【００４３】マクロ−テクスチャーの特徴（溝）は好ま
しくは金型ダイの内側表面に機械加工された前もって選
択させれた設計パターンにより決められる金型空洞によ
り形成される。別の方法として、望ましいマクロ−テク
スチャーの特徴はエッチングにより又は成型したままの
あるいは剥いたパッドを切削（旋盤或はミリング機械を
用いて) して選択した溝パターンを形成する。別の方法
として、光−造影を用いる化学エッチングのような技術
も溝を作るのに用いられる。望ましい設計のテクスチャ
ーの溝は、代表的には本発明によりミクロ−テクスチャ
ーを形成するための製造段階でパッドに存在する。

【００４４】表面テクスチャーは注型作業中に注型され
た研磨パッドに与える。 このようにして、テクスチャー
はそれがなければ滑らかな金型表面の塗膜に、或は金型
の表面を改良して付与される。

【００４５】金型の表面は次のような方法により改良さ
れる。

【００４６】１．金型表面をグリットブラストによりミ
クロ−加工する、その場合ブラスト材としては砂、ガラ
スビーズなどがある。ブラスト材のサイズは望ましいテ
クスチャーが得られるように特別に選択される。ブラス
ト材のサイズは好ましくは１から５００ミクロン及びさ
らに好ましくは１０から１００ミクロンである。

【００４７】２．旋盤、ミリングマシンなどによる金型
表面のミクロ−機械加工金型表面は望ましいテクスチャ
ーを研磨パッド表面に与えることを確実にするため塗装
もされる。次に示すような種々の技術がこれを達成する
ために利用される。

【００４８】１．金型表面にミクロ構造を形成するため
に均一の塗装を行う多くの応用方法 ２．金型表面に望ましい構造を形成するための粒子を用
いる多成分塗装 ３．望ましい構造を形成するために初期に粒子を含有す
る塗装を行い、次いで金型を離型するのに役立つのに好
適な塗装を行う多段階塗装プロセス 本発明による表面ミクロ−テクスチャーはより好ましく
は研磨パッドの表面を直接変更することにより研磨パッ
ドに付与される。本発明の説明では、切削用具としては
切削又は変形のような任意の機械的手段、エッチングの
ような化学的手段、レーザー除去のような照射技術及び
これらの組合せが述べられている。このようにして、切
削については、何らこれらに限定するものではないが、
ブレード、旋盤錐の穂先、ミリングカッター、溝掘りよ
うの器具、やすり、石目やすり、ワイヤブラシ（車輪或
はカップ) 、研磨石、或はその表面が研磨材料( ダイア
モンド粒子、シリコンカーバイド粒子、鋼玉粒子, 石英
粒子等) により含有された金属, セラミック, ポリマ
ー, 布或は紙で作られた用具を直接応用することを含む
手段により表面からの材料除去にすることが述べられて
いる。又切削については, これらに限定されるものでは
ないが、サンドブラスト、ビーズブラスト、グリットブ
ラスト, 高圧流体（水, 油, 空気などのような) 或はこ
れらの組合せを含む、変更される表面に物体を衝突させ
て表面から材料を除去することが述べられている。プラ
スチックの変形は, これらに限定されるものではない
が, エンボス加工, カレンダー加工、溝加工を含めて,
実質的な材料の除去を伴って或は伴わずに任意の手段に
より表面を永久的に変更することであると述べている。

【００４９】高分子研磨パッドの表面を機械的に変更す
る好ましい方法は次のようなものを用いて行われる。 （１） 単一点工具( 旋盤錐, ミリングカッターなどの
ようもの) ：（多くの歯を付けた旋盤錐, 多くの加工端
を有するミリング用具などは, 本発明の説明ではそれら
が変更される表面との接触点の固定数が少ないので単一
点工具と見なされていることに注意されたい。） （２） 多点工具( ワイヤブラシ（車輪又はカップ状),
その表面が研磨材料を含有する材料、研削砥石, 石目や
すり, ベルトサンダー等）：（多点工具は本発明の説明
では変更される表面と接触する多数の分散点を有するこ
とに注意されたい） （３） 上記（１) 及び（２) の組合せが同時にあるい
は継時的に使用される。

【００５０】上記方法により形成されるミクロ−テクス
チャーは、(a) 材料除去（切削, 表面の磨耗, 或は溝加
工）, 及び、(b) 材料除去を伴う（例えば溝加工）又は
材料除去を伴わない（例えばエンボス加工) 表面のプラ
スチックの変形の組合せによって形成されるものと考え
る。ミクロ−テクスチャーを付与するのに最低２ミクロ
ン深さの研磨パッド表面（研磨層) が除去あるいは変形
されると言うことが全ての方法で決定的である。

【００５１】１つの態様では, 方法（１) により形成さ
れるミクロ−テクスチャーは注文制作した単一点高速切
削工具を用いる。図２は単一点注文制作高速工具の概要
図である。工具の切削端は弧の形をしており, それは好
ましくは０．２mmと５００mmの間の半径を有する。特定
のミクロ−テクスチャーは工具の傾斜角及び隙間角度を
変化させることにより得られる：好ましい傾斜角は０度
から６０度の間であり又好ましい隙間角は０度から６０
度の間である。好ましい態様としては，切削工具はパッ
ドが回転している間, パッドの表面を直線的に横断する
ように動く。最高値対最低値ｈは工具の半径ｒと回転し
ている間パッドを横断する工具の供給速度 FR (FR はパ
ッドの回転当りの移動距離により特定される) の組合せ
により調整される。

【００５２】

【化２】

【００５３】この技術は有力な溝付きテクスチャーを形
成する。この溝は同心円状の単一スパイラル或は重なり
合うスパイラルであり, しかもこのパターンはパッドの
中心に一致するか又は中心を外れるかのいずれか, 又は
それらの組合せである。テクスチャーは全て同じ深さ又
は種々の深さを有する溝を形成する。

【００５４】別の態様では, 方法（２) により形成され
るミクロ−テクスチャーはディスク状の、 多点ダイアモ
ンド含有研削工具を用いる。図２に描かれた切削工具は
４０から４００メッシュの大きさの範囲にあるブロック
状のダイアモンド粒子を含有する多点研削表面を与える
ように形作られる、その場合研削表面は外径が１０cmの
１cm幅のリング（輪) である。ダイアモンドを含有する
工具は米国アリゾナ州フェニックスにある Mandall Arm
or Design and Mfg 社に特別注文が可能である。

【００５５】研磨材粒子の大きさ及び分布、パッド表面
の温度及び高分子材料の固有の硬さにより、決められた
ミクローテクスチャーを得るには前処理を受けるパッド
表面に対する工具の速度及び工具をパッドに押し付ける
圧力が影響する。１つの態様では０から１００の範囲の
パッドに対する工具の表面速度の一定比率が与えられ
る。

【００５６】表面処理方法を適用する前は、先行技術の
製造したままの注型されたポリマー製のパッドの表面
は、図３に示すように本質的に滑らかでありミクロ−テ
クスチャーを欠いている。方法（１) により形成される
表面テクスチャーは、図４に示されるように、研磨表面
の全面に亘る均一でよく定義された一連の山（ここでは
凸部とも言われる) と谷（ここでは凹部とも言われる)
を含有する。方法（２)により形成される表面テクスチ
ャーは、図５に示されるように、研磨表面の全面に亘っ
て統計学的に均一に分布した、ランダムな形をした様々
な大きさの山及び谷を含有する。

【００５７】ミクロ−テクスチャーは研磨パッドの表面
（或は研磨層) 上に全面に亘って均一に形成される。製
造したままのパッドであって、改良された慣らし運転時
間を生じる、適したミクロ−テクスチャーを備えたもの
は、次のような特徴を有する。

【００５８】 平均幾何学表面粗さＲａ ０．００１μｍから２５μm の範囲 平均最高値対最低値粗さＲtm ２μｍから４０μｍの範囲 中心粗さ深さＲｋ １μｍから１０μｍの範囲 減少した最高値高さＲpk ０．１μｍから５μｍの範囲 減少した最低値高さＲvk ０．１μｍから１０μｍの範囲 表面面積比として表された最高値密度Ｒsa（［Surf.Area/(Area-1)］） ０．００１から２．０の範囲 本発明により形成されたミクロ−テクスチャーを有する
パッドはスラリー又は研磨剤を含まないスラリーを含有
する従来の研磨剤と共に研磨に用いられる。研磨流体と
いう術語はここでは種々のタイプのスラリーを包含する
ものとして使用される。研磨剤を含まないスラリーも反
応性液体として記述される。好ましい研磨粒子は、これ
らに限定されるものではないが、アルミナ、セリア、シ
リカ、チタニア、ゲルマニア、ダイアモンド、 シリコン
カーバイド又はこれの混合物を含む。反応性液体も、
酸化剤、 研磨される基材の溶解性を高める化学薬品（キ
レーと剤又は錯化剤を含む)、及び界面活性剤を含む。研
磨剤を含むスラリーも研磨粒子を懸濁液状に保つ有機ポ
リマーのような添加剤を含有する。

【００５９】化学的機械研磨に関係する一つの問題は、
基材（例えばウエーハ) を希望する平坦度に研磨した時
を決定することにある。研磨の終点を決定する従来の方
法は、研磨作業を中断し、寸法の特性が測定できるよう
にウエーハを研磨機から外すことを必要とする。作業を
中断することはウエーハ生産速度に強い影響を与える。
さらに、 もしウエーハの厳密な寸法が予め設定された最
低値以下であることが分かった場合には、 このウエーハ
は使用できず、 廃棄割合が上昇し生産コストの上昇を招
く。だから研磨終点の決定は化学的機械研磨にとって決
定的なものである。

【００６０】本発明の研磨パッドを作るのに用いられる
ポリマー材料は、ポリマー材料が不透明である領域とそ
れに隣接するポリマー材料が透明な領域を有する。研磨
パッドの透明領域は研磨パッドを通過させて研磨終点検
出に用いられる投射照射光線に対して十分に透過性を有
するものである。

【００６１】終点の検出に必要な窓を備えた研磨パッド
を作製するのに適した高分子材料のタイプにはポリウレ
タン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、 ナイロン及び
ポリエステルが含まれ、透明な窓はポリ塩化ビニール、
ポリビニリデンフロライド、ポリエーテルスルフォン、
ポリスチレン、ポリエチレン、 及びポリテトラフロロエ
チレンから作成することが可能である同一研磨パッド内
の透明及び不透明領域は、 単一の半―結晶性熱可塑性プ
ラスチック材料、 熱可塑性プラスチック材料のブレンド
物、 及び／又は反応性熱硬化ポリマーのいずれかにより
作製できる。そのような研磨パッドを作る一つの方法は
流動性ポリマー材料が透明である注型である。流動性ポ
リマー材料は急速に冷却すると硬化した透明ポリマー材
料を生成する。流動性のポリマー材料を緩やかに冷却す
ると不透明なポリマー材料を生成する。半―結晶性熱可
塑性ポリマーは液相では一般的に透明であるがそれらに
は結晶相とアモルファス相の両方がが含まれているので
硬化後は不透明になり、 結晶相はポリマーを不透明にす
る光散乱を生じる。結晶化はこのポリマーの融点（Tmel
t ）とガラス転移点（Ｔｇ）の間の温度で起こり、 これ
らは夫々上限及び下限結晶化温度である。もし半―結晶
性ポリマーがTmelt 以上の温度からTg以下の温度で急速
に冷却されると、 結晶化を最小にすることができ、 そし
てポリマーはアモルファスで透明な状態に留まる。別の
方法として、 結晶化は、 あまりに小さすぎて光を散乱し
ない大きさに生成する結晶化物を保つために急速冷却に
より制御でき、この場合はポリマーは透明な状態留ま
る。

【００６２】このパッドを作るための別の好適なタイプ
のポリマー材料は２種類の熱可塑性ポリマーのブレンド
から成るものである。ここでも、金型の異なった領域の
冷却速度を調節することにより不透明性を制御できる。
ポリマーブレンド物は代表的には、 その範囲内でブレン
ド物が混ざる（単一相で透明) か又は混ざらないか（非
相溶性で不透明) のいずれかの温度範囲を有している。

【００６３】そのような系の例はポリ（フェニレンオキ
シド）−ポリスチレンブレンド物である。これらの２つ
のポリマーは温度を上げると完全に混ざる。このブレン
ド物を緩やかに冷却すると相分離を起こし不透明性が増
す。しかしながら、 急速な冷却は透明な単一相構造を凍
結する。透明性というのは、 少なくとも光線が研磨パッ
ドの表面に対して実質的に正常な投射角にあるときには
赤外から紫外領域のある波長を有する投射光線に対して
２０％以上の単位で透過性を示すことを意味する。透明
領域は完全に透過性である必要はなく、 しかも幾分かの
投射光の散乱、特に透明領域の表面仕上げが原因の散乱
は、許容されると言うことを理解すべきである。

【００６４】この好適なタイプのポリマー材料は相分離
ミクロ−ドメインを形成する反応性の熱硬化性ポリマー
から成る。そのようなポリマーはイソシアネートと混合
し反応させるポリオールとポリジアミンから成る。

【００６５】一体的な透明な窓を備えた一体成形製品と
して注型された研磨パッドは製造工程を減らし関連する
コストを低減する。窓の周りのスラリーの漏れが除去さ
れる。この窓は、 その表面が研磨に参加できるように研
磨表面と同じ平面にある。窓はパッドの残りの部分とし
て同じポリマー配合から作られるので、 パッドと同じ物
性を有する。それゆえ、 窓はパッドと同じコンディショ
ニング及び研磨特性並びに同じ加水分解安定性を有す
る。さらに、パッドと窓の間の熱で膨張することによる
ミスマッチは避けられる。さらに詳細にはここに引用文
献として挿入した米国特許第5,605,760 号に示されい
る。

【００６６】本発明のパッドは基材（被加工物) の表面
の研磨に使用される。研磨用途では、 研磨装置に被加工
物を支持し保持するための支持手段として保持装置を備
えた研磨装置にパッドが搭載される。ここで研磨装置に
対して述べられているように、研磨パッドを保持するた
めに別の手段が与えられる。被加工物に圧縮力を与え維
持し、 それを研磨パッドに対して保持するための手段と
共に被加工物及び／またはパッドをお互いに相対的に運
動させるための駆動手段が与えられる。被加工物の支持
手段は、 これに限定されるものではないが、 クランプ、
一組のクランプ、 被加工物及び研磨装置に取り付け可能
な支持フレーム、研磨パッドを保持するための真空ポン
プに連結している孔を空けたプラテン、或いは、プラテ
ンに研磨パッドを、そしてキャリヤーに対して被加工物
を保持する接着層が含まれる。研磨は研磨する基材をパ
ッドの研磨面に対して偏向させ、 製品と研磨パッドの間
に研磨粒子及び他の化学薬品（錯化剤、 界面活性剤な
ど) を含む或は含まない研磨流体を作用させることを含
む。研磨は基材が研磨パッドに対して横に運動すること
により影響を受ける。この運動は直線的或は円状もしく
はそれらの組合せである。研磨パッド上に付与された初
期のミクロ−テクスチャーはパッドの研磨使用中に、必
要ならば研磨装置に取り付けられたミクロ−テクスチャ
ーを形成する機械的手段により再生される。機械的手段
は代表的にはAbrasive Technology, Inc. により供給さ
れる１００−グリットコンディショニングディスクであ
る。ミクロ−テクスチャーの再コンディショニング工程
は基材をパッドに作用させる工程の間或はより好ましく
は基材がパッドから外されている時に、 研磨工程中に一
定の間隔で行われることが好ましい。パッド表面の再コ
ンディショニング（ミクロ−テクスチャーを再生させる
ための) 手段を備えた好適な研磨装置は米国特許第5,99
0,010号に開示されている。本発明の研磨パッドに付与
された一体的な窓を通しての終点検出を利用して基材が
所定の平坦度に達した時に研磨を終了することができ
る。

【００６７】

【実施例１】先行技術による既知のパッド 米国特許第 6,022,268号の実施例１により作製した研磨
パッド直径２４インチ×０．０５２インチ厚さのものを
試験した。このパッドは、先行技術による製造したまま
の、 前コンディショニングをしていない固体のポリマー
製研磨パッドの代表的なものである。

【００６８】このパッドは深さ０．３８mm、 溝幅０．２
５mm陸地幅（溝間の突き出ているパッド表面) が０．５
１mmの寸法を有する同心円状の溝から成る注型によるマ
クロ−テクスチャーを有していた。このパッドは研磨ス
ラリーとして ILD 1300 を用いて一連の熱酸化物(TOX)
シリコンウエーハを AMAT Mirra 研磨装置（AppliedMat
erial Inc. ）をにより研磨するのに使用した。ILD 130
0はデラウエア州ニューワークの Rodel Inc. から市販
されているコロイダルシリカ研磨スラリーである。

【００６９】使用した研磨条件は次の通りであった：圧
力、４ p.s.i；定盤速度 ９３rpm；キャリヤー速度
８７rpm ；スラリー流速 １５０ml/min。研磨速度は研
磨の間モニターし累積時間に対して図６にプロットし
た。初期研磨速度は約１，５００Å／min であり、 研磨
時間が４０分経過後は２，０００Å／min の定常値に達
した。

【００７０】

【実施例２】本発明のパッド 製造したままの先行技術で知られた実施例１と同じパッ
ドをパッド表面にミクロ−テクスチャーを付与すること
によりさらに加工した。ミクロ−テクスチャーは Ikega
i 社のModel AX4ON 旋盤及び標準の錐保持具に搭載され
た、切削表面に対する通常の末端半径が０．５mm、 傾斜
角が１５°、 隙間角が５°の高速工具鋼から作られた旋
盤錐を使用して形成した。この工具をパッド表面に対し
て０．０１３mmの切削深さで押し当て赤道に沿ってパッ
ド表面を直線の経路で一回移動させた。パッドに対する
一定の工具の速度（方位角の方向で) ６メートル／分を
維持するように、速度コントローラーによりパッドの回
転速度を調節した。切削砕片は３．５馬力のSears Craf
tsman Wet/Dry 吸引装置により除去した。

【００７１】マクロ溝間の突き出たミクロ−テクスチャ
ーはパッドの前処理後１０Ｘ対物レンズ、 １Ｘズームレ
ンズを備えた白色光干渉計、 ZYGO New View 5000 を用
いて倍率２００倍で計測した。パッド試料上の走査面積
は２５０平方ミリメートル（５００μm ×５００μm ）
であった。

【００７２】この試料の研磨パッドの表面特性は次の通
りである。

【００７３】 平均算術表面粗さＲａ １．６μｍ 平均最高値対最低値粗さＲtm、 ６．３μｍ 中心粗さ深さＲｋ ２．７μｍ 減少した最高値高さＲpk ０．９７μｍ 減少した最低値高さＲvk １．８μｍ 表面積比で表した最高値密度Ｒsa（［Surf.Area/(Area-1)］） ０．０２３ 実験中の研磨条件は実施例１と同じであった。研磨速度
は再び研磨時間の関数として研磨中にモニターされた。
図６に示したように、 初期の研磨速度は約１，４３０Å
／min であり、 ２０分の集積時間の後に２，０００Å／
min の定常状態値に達した。このようにして本発明のパ
ッドは、慣らし運転時間の５０％低減を達成した。即ち
安定な研磨速度を得るのに必要な研磨時間を５０％低減
した。

【００７４】

【実施例３】本発明のパッド 製造したままの実施例１と同じ先行技術のパッドをパッ
ド表面にミクロ−テクスチャーを付与することによりさ
らに加工した。Ikegai社製 Model AX4ON旋盤が本実験に
使用された。ミクロ−テクスチャーは 10.16cm直径のス
テンレスディスクを用いて形成されたが、 その外周１cm
は８０／１００メッシュのダイアモンド砂を含有し、 空
圧シリンダーに運転できるように連結した可動性の別個
の回転チャックを搭載してある。旋盤及びディスク集合
体は工具とパッド間に２．５対１の一定の速度比を維持
するように予め設定されたコンピューター化した速度コ
ントローラーに連結した。工具は１３８kPa の一定の圧
力でパッド表面に押し当てられ、赤道に沿ってパッド表
面を横切る直線的な経路に沿って１回移動させた。速度
コントローラーによりパッドの回転速度を連続的に調節
し、 そしてそのようにして一定の比率を維持するため
に、ディスクがパッドの中心に接近するにつれてパッド
の速度を緩やかにすることにし、 ディスクがパッドの中
心から外方向に移動するにつれて速度を上昇させた。冷
却手段として周囲の空気の流れを回転しているパッドに
向けた。切削砕片は３. ５馬力のSears Craftman Wet/D
ry吸引装置を用いて除去した。

【００７５】マクロ溝の間の突き出た表面のミクロ−テ
クスチャーは１０Ｘ対物レンズ、 １Ｘズームレンズを備
えた白色光干渉計、ZYGO New View 5000を用いて倍率２
００倍で、パッドの前処理後に計測した。パッド試料上
の走査面積は２５０平方ミリメートル（５００μm ×５
００μｍ）であった。

【００７６】本発明の研磨パッドの表面特性は次の通り
である。

【００７７】 平均算術表面粗さＲａ １．９μｍ 平均最高値／最低値粗さＲtm １７．１μｍ 中心粗さ深さＲｋ ４．２μｍ 減少した最高値高さＲpk ２．９μｍ 減少した最低値高さＲvk ３．６μｍ 表面積比で表した最高値密度Ｒsa（［Surf.Area/(Area-1)］） ０．２６５

【図面の簡単な説明】

【図１】 支持比曲線。

【図２】 本発明によるミクロ−テクスチャーを作るの
に使用される単一点切削工具の概要図。

【図３】 製造されたままの、 均一な、 非発泡のいかな
るミクロ−テクスチャーも有しない研磨パッドの作業表
面の倍率200 倍の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）。

【図４】 旋盤上に取り付けた注文制作した単一点切削
工具を利用してミクロ−テクスチャー備えた作製したま
まのパッドの表面の200 倍の走査電子顕微鏡写真。

【図５】 旋盤上の多点切削工具( ダイアモンドディス
ク) を利用してミクロ−テクスチャーを備えた製造した
ままのパッドの表面の200 倍の走査電子顕微鏡写真。

【図６】 未処理の作製したままの研磨パッドと本発明
による作製したままのパッドについて集積した研磨時間
( 分：x-軸) に対してウエーハ酸化物層の研磨速度（Å
/ 分：y-軸）をプロットしたもの。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン ノーグラー アメリカ合衆国 デラウェア州 19707 ホクシン モッキンバード ヒル ロード 363 Ｆターム(参考） 3C047 AA34 3C058 AA09 CB03 CB10

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミクロ−テクスチャーを備えた研磨表面
   を有する層を含む研磨パッドであって、前記ミクロ−テ
   クスチャーは、 ｉ．陸地表面粗さRaが、約０．０１μｍから約２５μｍ
   の範囲 ii．最高値対最低値粗さRtm が、約２μｍから約４０μ
   ｍの範囲 iii．中心部粗さ深さRkが、約１μｍから約１０μｍの
   範囲 iv．減少した最高値高さRpk が、約０．１μｍから約５
   μｍの範囲 ｖ．減少した最低値高さRvk が、約０．１μｍから約１
   ０μｍの範囲 vi．最高値密度Ｒsaが約０．００１から約２．０の範囲 である研磨パッド。
2. 【請求項２】 前記層が有機材料の注型又は焼結により
   形成されている請求項１に記載の研磨パッド。
3. 【請求項３】 前記ミクロ−テクスチャーが化学的エッ
   チング、 光−造影法又はそれらの組合せにより形成され
   る請求項２に記載の研磨パッド。
4. 【請求項４】 前記層がさらに下地層の上に有機表面層
   乗せた構成であり、前記表面層が印刷又は光−造影法に
   より前記下地層の上に析出されるものである請求項１に
   記載の研磨パッド。
5. 【請求項５】 前記パッドが注型されたベルト形状を有
   する請求項１に記載の研磨パッド。
6. 【請求項６】 前記層が約５００から２，６００マイク
   ロメートルの範囲の厚みを有する請求項２に記載の研磨
   パッド。
7. 【請求項７】 有機材料が熱可塑性プラスチック材料、
   熱硬化性材料又はそれらの組合せからなる群から選択さ
   れる請求項６に記載の研磨パッド。
8. 【請求項８】 前記有機材料がポリウレタン、 ポリウレ
   ア−ウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリア
   クリレートおよびポリエステルからなる群から選択され
   る請求項７に記載の研磨パッド。
9. 【請求項９】 ポリマー層が約０から２０％の空隙容積
   ％を有する請求項８に記載の研磨パッド。
10. 【請求項１０】ポリマー層が透明及び不透明領域を有す
    る請求項９に記載の研磨パッド。
11. 【請求項１１】透明領域のポリマー層が半−結晶相であ
    り且つ非常に小さくて光散乱を起こさない結晶サイズを
    有する請求項１０に記載の研磨パッド。
12. 【請求項１２】透明領域が１９０から３，５００ナノメ
    ーターの範囲の波長を有する光に対して透過性を有する
    請求項１１に記載の研磨パッド。
13. 【請求項１３】研磨表面ミクロ−テクスチャーが切削用
    具又は切削砕片除去システムにより形成される請求項１
    ２に記載の研磨パッド。
14. 【請求項１４】切削用具がシングル−ポイント工具であ
    り、このシングル−ポイント工具が、パッドに対する速
    度比が１から１０の範囲において、研磨パッドのポリマ
    ー層全面に亘って駆動可能であるように旋盤に固定的に
    取り付けられている請求項１３に記載の研磨パッド。
15. 【請求項１５】切削用具がマルチ−ポイント工具であ
    り、このマルチ−ポイント工具が、パッドに対する速度
    比が１から１０の範囲において、研磨パッドのポリマー
    層全面に亘って駆動可能であるように旋盤に固定的に取
    り付けられている請求項１３に記載の研磨パッド。
16. 【請求項１６】シングル−ポイント工具がブレード
    （刃）である請求項１４に記載の研磨パッド。
17. 【請求項１７】マルチ−ポイント工具がダイアモンドデ
    ィスクである請求項15に記載の研磨パッド。
18. 【請求項１８】前記研磨層がさらに1 つ以上の溝を備え
    た溝パターンを有するマクロ−テクスチャーからなり、
    前記溝パターンが ｉ．約０．０７５から約３ミリメートルの溝深さ ii．約０．１２５から約１５０ミリメートルの溝幅 iii．約０．５から１５０ミリメートルの溝ピッチ を有し、前記溝パターンがランダム、 同心形状、 スパイ
    ラル、斜交形状、X-Y 格子、六角形、三角形、フラクタ
    ル構造又はこれらの組合せである請求項１３乃至１７の
    いずれかに記載の研磨パッド。
19. 【請求項１９】前記研磨層がさらに1 つ以上の溝を備え
    た溝パターンを有するマクロ−テクスチャーからなり、
    前記溝パターンが ｉ．約０．３から約１．３ミリメートルの溝深さ ii．約０．７５から約５ミリメートルの溝幅 iii．約３から１５ミリメートルの溝ピッチ を有し、前記溝パターンがランダム、 同心形状、 スパイ
    ラル、斜交形状、X-Y 格子、六角形、三角形、フラクタ
    ル構造又はこれらの組合せである請求項１３に記載の研
    磨パッド。
20. 【請求項２０】前記研磨層がさらに1 つ以上の溝を備え
    た溝パターンを有するマクロ−テクスチャーからなり、
    前記溝パターンが ｉ．約０．４から約１ミリメートルの溝深さ ii．約１から約２ミリメートルの溝幅 iii．約１０から１５ミリメートルの溝ピッチ を有し、前記溝パターンがランダム、 同心形状、 スパイ
    ラル、斜交形状、X-Y 格子、六角形、三角形、フラクタ
    ル構造及びこれらの組合せである、請求項１３に記載の
    研磨パッド。
21. 【請求項２１】研磨表面が次のような特徴を備えたミク
    ロ−テクスチャーを有する請求項１８乃至２０のいずれ
    かに記載の研磨パッド ｉ．陸地表面粗さRaが、約０．２μｍから約５μｍの範
    囲 ii．平均最高値対最低値粗さRtm が、約２μｍから約１
    ０μｍの範囲 iii．中心部粗さ深さRkが、約１μｍから約７μｍの範
    囲 iv．減少した最高値高さRpk が、約０．３μｍから約
    ２．５μｍの範囲 ｖ．減少した最低値高さRvk が、約０．１μｍから約３
    μｍの範囲 vi．最高値密度Ｒsaが、約０．００１から約０．０５
22. 【請求項２２】ポリマー層が約０から５％の空隙容積％
    を有する請求項２１に記載の研磨パッド。
23. 【請求項２３】研磨表面が次のような特徴を備えたミク
    ロ−テクスチャーを有する請求項２２に記載の研磨パッ
    ド。 ｉ．平均面積表面粗さRaが、１．５μｍ ii．平均最高値対最低値粗さRtm が、約６μｍ iii．中心部粗さ深さRkが、３．０μｍ iv．平均減少した最高値高さRpk が、１．０μｍ ｖ．平均減少した最低値高さRvk が、１．０μｍ vi．平均最高値密度Ｒsaが、０．０３。
24. 【請求項２４】前記下地層がセラミック材料からなる請
    求項４に記載の研磨パッド。
25. 【請求項２５】前記下地層の厚みが約５００から２，６
    ００マイクロメーターの範囲である請求項４に記載の研
    磨パッド。