JP2011528625A - 浮遊要素を備えた研磨パッド、その製造方法及び使用方法 - Google Patents
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Abstract
本開示は、例えば、熱結合により、浮遊研磨要素を支持層に結合した研磨パッドに向けられると共に、そのようなパッドを製造する方法およびそのようなパッドを研磨プロセスで使用する方法に向けられる。一つの例示的な実施形態において、その研磨パッドは、複数の研磨要素を含み、そのうちの少なくとも幾つかは、多孔質とすることができ、各研磨要素は、１つ以上の他の研磨要素に対する、その研磨要素の横方向の動きを制限するように支持層の主面に取付けられているが、その支持層に実質的に垂直な軸には移動可能である。幾つかの実施形態において、その研磨パッドは、その研磨要素とは反対側の支持層に取付けられた可撓性の層と、必要に応じて、研磨組成物分布層とをさらに含むことができる。多孔質研磨要素を用いた幾つかの実施形態において、その細孔は、実質的に、その研磨要素の研磨面に分布する。
Description
（関連出願の相互参照）
本願は、２００８年７月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／０８１，８９１号の利益を主張し、その開示全体を参照により本願明細書に組み入れる。
本願は、２００８年７月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／０８１，８９１号の利益を主張し、その開示全体を参照により本願明細書に組み入れる。
本開示は、浮遊研磨要素を有する研磨パッド、及び、そのような研磨パッドの製造方法に関すると共に、研磨プロセス、例えば、化学的機械的平坦化プロセスにおける、そのような研磨パッドの使用方法に関する。
シリコンウェーハは、上を覆う材料層および素子構造を形成するために、半導体素子および集積回路の製造中に、一連の成膜工程およびエッチング工程によって繰返し処理される。化学的機械的平坦化（chemical mechanical planarization：ＣＭＰ）として公知の研磨技術は、（ディッシングとして知られている）スクラッチや窪みのない、そのウェーハ全面で高い均一性を有する滑らかなウェーハ表面を得る目的で、成膜工程およびエッチング工程の後で残っている（バンプ、不均一な隆起の領域、溝およびトレンチ等の）表面の凹凸を除去するのに用いることができる。
典型的なＣＭＰ研磨プロセスにおいて、ウェーハ等の基板は、典型的には、水中の砥粒からなるスラリーである加工液および／またはエッチング作用の存在下で、研磨パッドに対して押付けられ、および相対的に動かされる。研磨スラリーとの使用のための様々なＣＭＰ研磨パッド、例えば、米国特許第５，２５７，４７８号明細書、第５，９２１，８５５号明細書、第６，１２６，５３２号明細書、第６，８９９，５９８（Ｂ２）号明細書および第７，２６７，６１０号明細書が開示されている。米国特許第６，９０８，３６６（Ｂ２）号明細書によって例示されているような固定されている研磨剤ポリシングパッドが公知であり、この場合、研磨砥粒は、多くの場合、そのパッド表面から伸びる細密に成形された複合研磨剤の形態をとって、そのパッドの表面に、概して、固定されている。最近では、圧縮性の下地層から伸び、およびガイドプレートによってその下地層に取付けられている非常に多くの研磨要素を有する研磨パッドが、国際公開第ＷＯ／２００６０５７７１４号パンフレットに記載されていた。幅広い種類の研磨パッドが公知であり、および使用されているが、当業界は、特に、より大きなダイ口径が使用される、または、より高いレベルのウェーハ表面平坦性および研磨均一性が要求されるＣＭＰプロセスにおけるＣＭＰのための新規のおよび改良された研磨パッドを得ようと努力し続けている。
一つの例示的な実施形態において、本開示は、複数の研磨要素を具備する研磨パッドであって、その各研磨要素は、他の１つ以上の研磨要素に対する、その研磨要素の横方向の動きを制限するように支持層に結合されているが、その研磨要素の研磨面に垂直な軸には移動可能なままである研磨パッドについて説明する。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨パッドは、その支持層に熱結合される。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素の少なくとも一部は、多孔質研磨要素を具備し、および追加的な実施形態においては、各多孔質研磨要素の少なくとも表面は、複数の細孔を具備する。
多孔質研磨要素のいくつかの具体的な実施形態において、その細孔は、その多孔質研磨要素全体の実質的に全面に分布させることができる。多孔質研磨要素の他の具体的な実施形態において、その細孔は、実質的にその要素の研磨面に分布させることができる。いくつかの例示的な実施形態において、実質的に、その要素の研磨面に分布された細孔は、円筒形、三角形、矩形、台形、半球およびこれらの組合せからなる群から選択された断面形状を有する複数の溝を具備する。
別の例示的な実施形態において、本開示は、第１の主面と、その第１の主面とは反対側の第２の主面とを有する支持層と、その支持層の第１の主面に取付けられた複数の研磨要素とを具備する研磨パッドであって、その研磨要素は、その第１の主面に実質的に垂直な第１の方向に沿って、その支持層の第１の主面から伸びる研磨パッドについて説明する。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素は、その支持層に熱結合される。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素の少なくとも一部は、多孔質研磨要素を具備し、および追加的な実施形態においては、各多孔質研磨要素の少なくとも表面は、複数の細孔を具備する。
多孔質研磨要素のいくつかの具体的な実施形態において、その細孔は、多孔質研磨要素全体の実質的に全面に分布させることができる。他の具体的な実施形態において、その細孔は、その要素の研磨面に実質的に分布させることができる。いくつかの例示的な実施形態において、実質的に、その要素の研磨面に分布されたその細孔は、円筒形、三角形、矩形、台形、半球およびこれらの組合せからなる群から選択された断面形状を有する複数の溝を具備する。
さらに例示的な実施形態においては、研磨パッドを製造する方法が提供され、その方法は、複数の研磨要素を形成することと、その研磨要素を支持層に結合することとを具備する。その研磨要素をその支持層に結合することは、熱結合、化学線放射結合、接着結合およびこれらの組合せを含む。
いくつかの例示的な実施形態において、その方法は、その研磨要素をその支持層に結合する前に、その複数の研磨要素をパターン状に配列することをさらに具備する。いくつかの例示的な実施形態において、その複数の研磨要素をパターン状に配列することは、その研磨要素をテンプレート状に配列すること、その研磨要素をその支持層上に配列すること、およびこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態において、その研磨要素の少なくとも一部は、多孔質研磨要素を具備する。いくつかの追加的な実施形態においては、その研磨要素の少なくとも一部は、実質的に非多孔質の研磨要素を具備する。
いくつかの具体的な例示的実施形態において、その方法は、ガス飽和ポリマー溶解物の射出成形、反応時にガスを放出してポリマーを生成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中にポリマーを溶解させた混合物の射出成形、溶媒中に相溶不可能なポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマー中に分散された多孔質の熱硬化性微粒子の射出成形およびこれらの組合せによって、多孔質研磨要素を形成することを含む。
追加的な例示的実施形態において、本開示は、上述したような研磨パッドを研磨プロセスで用いる方法に注力し、その方法は、基板の表面を、支持層に熱結合された複数の研磨要素を具備する研磨パッドの研磨面に接触させることと、その研磨パッドをその基板に対して相対移動させて、その基板の表面を摩耗させることとを具備する。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素の少なくとも一部は、多孔質研磨要素を具備し、およびいくつかの実施形態においては、各多孔質研磨要素の少なくとも表面は、複数の細孔を具備する。他の例示的な実施形態において、加工液は、その研磨パッド面と、その基板表面との間の境界に供給することができる。
本開示による多孔質研磨要素を有する研磨パッドの例示的な実施形態は、様々な研磨用途での使用を可能にする様々な特徴および特性を有する。現時点で好適ないくつかの実施形態において、本開示の研磨パッドは、集積回路および半導体素子を製造する際に使用されるウェーハの化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）に特に良好に適している可能性がある。いくつかの例示的な実施形態において、本開示に記載されている研磨パッドは、以下の効果のうちのいくつかまたは全てを実現できる。
例えば、いくつかの例示的な実施形態において、本開示による研磨パッドは、ＣＭＰプロセスで使用される加工液を、そのパッドの研磨面と、研磨されるその基板の表面との間の境界で良好に保持するように機能し、それにより、増大するポリシングにおける加工液の有効性を向上することができる。他の例示的な実施形態において、本開示による研磨パッドは、研磨中に、ウェーハ表面のディッシングおよび／またはエッジエロージョンを低減するかまたはなくすことができる。
本開示による多孔質要素を有する研磨パッドの使用は、高いチップ歩留まりを維持するための所要程度の表面均一性を維持しながらの、より大きな口径のウェーハを処理すること、そのウェーハ表面の研磨均一性を維持するために、そのパッド面の調整が必要になる前に、より多くのウェーハを処理すること、または、プロセス時間およびパッドコンディショナの摩耗を低減することを可能にすることができる。いくつかの実施形態において、多孔質研磨要素を有するＣＭＰパッドは、溝等の表面性状を有する従来のＣＭＰパッドの利益および効果を提供することもできるが、より低コストでより再生可能な方法で製造することができる。追加的な実施形態においては、その研磨要素の、その支持層への結合は、ガイドプレートを用いて、その要素をその支持層に取付ける必要性をなくすことができる。
ここまで、本開示の例示的な実施形態の様々な観点および効果を要約してきた。上記の概要は、例示した各実施形態、または、本発明の例示的ないくつかの実施形態の全ての実施を説明しようとするものではない。以下に続く図面および詳細な説明は、本願明細書に開示されている原理を用いて、いくつかの好適な実施形態をより具体的に例示する。
本開示の例示的な実施形態を、添付図面を参照してさらに説明する。
図面における類似の参照数字は、同様の要素を示す。本願明細書における図面は、寸法通りには描かれてはおらず、および図面において、その研磨パッドの構成要素は、選択された形状構成を強調するようなサイズになっている。
ウェーハポリシングのための典型的なＣＭＰスラリープロセスにおいて、特有のトポグラフィーを処理するウェーハは、研磨パッドと、砥粒および研磨剤を含有する研磨液とに接触せしめられる。その研磨パッドが可撓性である場合、ディッシングおよびエロージョンという現象が、そのウェーハの下方領域を研磨するその柔軟なパッドにより、隆起した領域と同じ速度で生じる可能性がある。しかし、その研磨パッドが堅い場合には、ディッシングおよびエロージョンを大幅に低減することができ、堅い研磨パッドは、良好なダイの平坦化均一性を有利にもたらす可能性があるが、そのようなパッドは、ウェーハ周辺で生じるリバウンド効果により、不十分なウェーハ均一性を不利にもたらす可能性がある。このリバウンド効果は、不十分なエッジ歩留まりと、狭いＣＭＰ研磨プロセスウィンドウとを生じる。加えて、堅い研磨パッドを用いて、安定的な研磨プロセスを展開することは、そのようなパッドが、異なるウェーハトポグラフィーに敏感であり、およびその研磨液を保持し、かつそのウェーハに適合する最適な研磨特性を生み出すパッドコンディショナの使用に完全に依存しているため、困難である可能性がある。
本開示は、支持層に結合された多数の浮遊研磨要素を有する改良された研磨パッドに注力し、その研磨パッドは、様々な実施形態において、可撓性の研磨パッドおよび堅い研磨パッドの両方の有利な特性のうちのいくつかを組み合わせると共に、それぞれのパッドの不利な特性のうちのいくつかをなくすかまたは低減する。その研磨要素を、支持層に結合された「浮遊（floating）」研磨要素と表現することにより、本出願人は、その研磨要素の各々が、他の研磨要素のうちの１つ以上に対する、その研磨要素の横方向の動きを制限するように支持層に結合されているが、その研磨要素の研磨面に、概して、垂直な軸には移動可能のままであることを意図している。
次に、図面を参照して、本開示の様々の例示的実施形態を説明する。本開示の例示的な実施形態は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更および代替を採用することができる。従って、本発明の実施形態は、以下に記載されている例示的な実施形態に限定されるべきではなく、クレームに記載された限定および本発明の何らかの等価物によって制御されるべきであることを理解すべきである。
図１を参照すると、複数の研磨要素４〜４’を具備する研磨パッド２の例示的な実施形態が図示されており、研磨要素４〜４’の各々は、他の研磨要素４〜４’のうちの１つ以上に対する、研磨要素４〜４’の横方向の動きを制限するように支持層１０に結合されているが、各研磨要素４〜４’の研磨面１４に垂直な軸には移動可能のままである。図１によって図示されている具体的な実施形態において、研磨要素４〜４’は、例えば、支持層１０への直接的な熱結合により、または、接着剤を用いて、支持層１０の第１の主面に取付けられた状態で図示されている。
図１によって図示されている具体的な例示的実施形態において、支持層１０は、複数の研磨要素４〜４’とは反対側の面に配置された可撓性層１６に取付けられている。さらに、任意の接着層１２が、可撓性層１６と支持層１０との間の境界に図示されている。任意の接着層１２は、支持層１０の第２の主面を可撓性層１６に取付けるのに用いることができる。加えて、複数の研磨要素４〜４’とは反対側の可撓性層１６に取付けられた任意の感圧接着層１８は、研磨パッド２を、ＣＭＰ研磨装置（図１には図示せず）の研磨プラテン（図１には図示せず）に一時的に（例えば、取外し可能に）固定するのに用いることができる。
また、研磨要素４〜４’のためのガイドプレートとしても機能する任意の研磨組成物分布層８も図１に示されている。研磨プロセスの間、任意の研磨組成物分布層８は、個々の研磨要素４〜４’への加工液および／または研磨スラリーの分布を補助する。ガイドプレートとして用いた場合、研磨組成物分布層８（ガイドプレート）を、支持層１０の第１の主面に配置して、複数の研磨要素４〜４’の配列を容易にすることができ、その結果、研磨組成物分布層８（ガイドプレート）の第１の主面は、支持層１０から遠位になり、および研磨組成物分布層８（ガイドプレート）の第２の主面は、研磨組成物分布層８（ガイドプレート）の第１の主面とは反対側になる。
研磨要素４〜４’は、研磨組成物分布層８（ガイドプレート）の第１の主面から、支持層１０の第１の主面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸びている。研磨組成物分布層８をガイドプレートとしても使用する場合には、好ましくは、研磨組成物分布層８（ガイドプレート）を貫通して伸びる複数の開口６が設けられる。各研磨要素４の一部は、対応する開口６内に伸びている。従って、複数の開口６は、支持層１０上に研磨要素４の配列を案内するように作用することが可能である。
図１によって図示されている一つの例示的な実施形態において、研磨要素４〜４’のうちの少なくとも一部は、多孔質の研磨要素４であり、およびいくつかの研磨要素４〜４’は、実質的に非多孔質の研磨要素４’である。しかし、図１に図示されていない他の例示的な実施形態においては、全ての研磨要素４〜４’を、多孔質の研磨要素４であるように選択することができ、または、全ての研磨要素４〜４’を、実質的に非多孔質の研磨要素４’であるように選択することができることは理解されるであろう。
図１によって図示されている具体的な実施形態においては、２つの多孔質研磨要素４が、１つの実質的に非多孔質の研磨要素４’と共に図示されている。さらに、多孔質の研磨要素４は、多孔質の研磨面１４と、研磨要素４全体に実質的にわたって分散されている細孔１５の両方を含むように図示されている。しかし、研磨要素４〜４’は、いくつでも用いることができること、および研磨要素４〜４’は、いくつでも多孔質の研磨要素４または実質的に非多孔質の研磨要素４’であるように選択することができることは理解されるであろう。
また、図１には図示されていないいくつかの例示的な実施形態においては、多数の研磨要素４〜４’を、例えば、支持層１０上にパターン状に、または、その支持層に取付ける前に、その研磨要素を配列するのに用いられるテンプレートまたは治具に配列することができる。例えば、図３Ａおよび図３Ｂは、テンプレート３０に、概して円形の２次元配列パターン３２で配列された複数の研磨要素４〜４’の一つの例示的な配列を示す。複数の研磨要素４〜４’をテンプレート３０にパターン３２で配列した後、支持層１０の第１の主面を、例えば、支持層１０に直接的に熱結合することにより、または、接着剤を用いて、あるいは、他の結合材料により、複数の研磨要素４〜４’に接触させて結合することができる。
さらに、研磨パッド２は、実質的に同一の研磨要素４のみを具備する必要はないことは理解されるであろう。従って、例えば、多孔質の研磨要素と非多孔質の研磨要素との何らかの組合せまたは配列は、複数の多孔質研磨要素４を構成することができる。支持層１０に結合された浮遊研磨要素４〜４’を有する研磨パッドを形成するために、任意の数、組合せまたは配列の多孔質の研磨要素４および実質的に非多孔質の研磨要素４’を、いくつかの実施形態において有利に用いることができることも理解されるであろう。
図１によって図示されているいくつかの追加的な例示的実施形態においては、多孔質の研磨要素４の少なくとも表面は、この場合、少なくとも研磨面１４は、複数の細孔（図１には図示されていないが、図４には図示されている）を具備する。また、他の例示的な実施形態において、多孔質の研磨要素４の各々は、実質的に研磨要素４全体にわたって分布されている複数の細孔１５を有するように図示されている。他の例示的な実施形態（図１には図示されていないが、図４によって図示されている）において、それらの細孔は、多孔質の研磨要素４の研磨面１４のみに、またはその研磨面のみの近傍に実質的に分布されている。しかし、研磨要素４全体にわたって実質的に分布されている細孔を有する研磨要素４、研磨要素４の研磨面のみに、またはその研磨面のみの近傍に実質的に分布されている細孔を有する研磨要素４、および細孔が実質的にない研磨要素４からなる組合せまたは構成を有する研磨パッド２が、本開示の範囲内で意図され、また、その研磨パッドを有利に製造することもできることを理解すべきである。
図２を参照すると、研磨パッド２’の別の例示的な実施形態が図示されており、研磨パッド２’は、第１の主面と、第１の主面とは反対側の第２の主面とを有する支持層１０と、支持層１０の第１の主面に結合された複数の研磨要素４〜４’と、第１の主面と、第１の主面とは反対側の第２の主面とを有する任意のガイドプレート２８とを具備し、ガイドプレート２８は、任意のガイドプレート２８の第１の主面が、支持層１０から遠位にある状態で、支持層１０の第１の主面上に、複数の研磨要素４〜４’を配列するように配置されている。図１によって図示されている具体的な実施形態において、研磨要素４〜４’は、例えば、支持層１０に直接的に熱結合することにより、または、接着剤を用いて、支持層１０の第１の主面に取付けられた状態で図示されている。
図２によって図示されている具体的な例示的実施形態において、支持層１０は、支持層１０の第１の主面に取付けられた複数の研磨要素４〜４’とは反対側の支持層１０の第２の主面に位置する可撓性層１６に取付けられている。さらに、任意の接着層１２は、可撓性層１６と支持層１０との間の境界に図示されている。任意の接着層１２は、支持層１０の第２の主面を可撓性層１６に取付けるのに用いることができる。加えて、複数の研磨要素４〜４’とは反対側の可撓性層１６に取付けられた任意の感圧接着層１８は、研磨パッド２’を、ＣＭＰ研磨装置（図２には図示せず）の研磨プラテン（図２には図示せず）に一時的に（例えば、取外し可能に）固定するのに用いることができる。
任意のガイドプレート２８は、図２の例示的な実施形態にも図示されている。支持層１０の第１の主面に、複数の研磨要素４〜４’を配列するための位置合わせテンプレートとしても役に立つ任意のガイドプレート２８は、本開示による研磨パッド２’を製造するためには、一般的には必要ではない。いくつかの例示的な実施形態において、任意のガイドプレート２８は、図１の研磨パッド２によって図示されているように、その研磨パッドから完全に取除くことができる。このような実施形態は、多数の研磨要素を具備する他の公知の研磨パッドよりも容易かつより低コストで有利に製造することができる。
また、研磨要素４〜４’のためのガイドプレートとしても役に立つ任意の研磨組成物分布層８’も図２に図示されている。研磨プロセスの間、任意の研磨組成物分布層８’は、個々の研磨要素４〜４’への加工液および／または研磨スラリーの分布を補助する。ガイドプレートとして用いた場合、研磨組成物分布層８を、支持層１０の第１の主面に配置して、複数の研磨要素４〜４’の配列を容易にすることができ、その結果、研磨組成物分布層８’の第１の主面は、支持層１０から遠位になり、および研磨組成物分布層８’の第２の主面は、研磨組成物分布層８’の第１の主面とは反対側になる。また、図２に示すように、少なくとも任意のガイドプレート２８（存在する場合）および／または任意の研磨組成物分布層８’（存在する場合）を貫通して伸びる複数の開口６を設けてもよい。
図２に図示されているように、各研磨要素４〜４’は、任意のガイドプレート２８の第１の主面から、支持層１０の第１の主面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸びている。図２に示すいくつかの実施形態において、各研磨要素４〜４’は、取付けフランジを有し、および各研磨要素４〜４’は、支持層１０の第１の主面と、および必要に応じて、任意の研磨組成物分布層８’の第２の主面とへの対応するフランジの係合により、支持層１０の第１の主面に結合される。その結果として、研磨プロセス中に、研磨要素４〜４’は、支持層１０の第１の主面に実質的に垂直な方向に、独立して自由に変位できるが、支持層１０に結合されたままであり、また必要に応じて、任意の研磨組成物分布層８’によって、さらに支持層１０に取付けられたままである。
このような実施形態において、各研磨要素４〜４’の少なくとも一部は、対応する開口６内へ伸びており、また、各研磨要素４〜４’は、対応する開口６を通過して、任意のガイドプレート２８の第１の主面から外部へ伸びている。従って、任意のガイドプレート２８の複数の開口６および／または任意の研磨組成物分布層８’は、支持層１０の第１の主面での研磨要素４〜４’の横方向の配列を案内するテンプレートとしても役に立つことができる。換言すれば、任意のガイドプレート２８および／または任意の研磨組成物分布層８’は、研磨パッド製造プロセス中に、支持層１０の第１の主面に複数の研磨要素４〜４’を配列するテンプレートまたはガイドとして用いることができる。
図２によって図示されている具体的な実施形態において、任意のガイドプレート２８は、支持層１０と、研磨組成物分布層８’との間の境界に設けられた接着剤（図示せず）を具備してもよい。従って、任意のガイドプレート２８は、任意の研磨組成物分布層８’を支持層１０に取付けるのに用いることができ、それにより、複数の研磨要素４〜４’が、支持層１０の第１の主面に確実に取付けられる。しかし、例えば、熱や圧力を用いた、支持層１０への研磨要素４〜４’の直接的結合を含む他の結合方法を用いてもよい。
図２に示す関連のある例示的な実施形態においては、複数の開口を、開口からなるアレイとして配列することができ、この場合、開口６の少なくとも一部は、任意の研磨組成物分布層８’によって形成された主穴と、任意のガイドプレート２８によって形成されたアンダーカット領域とを具備し、およびそのアンダーカット領域は、対応する研磨要素フランジに係合する肩部を形成し、それにより、研磨要素４〜４’の支持層１０への直接的結合を要することなく、研磨要素４〜４’が支持層１０へ確実に取付けられる。加えて、図２によって図示されていない、いくつかの例示的な実施形態においては、多数の研磨要素４〜４’を、例えば、支持層１０の主面に配列された要素からなる２次元配列のようなパターン状で、または、その支持層に結合する前に、その研磨要素を配列するのに用いられるテンプレートまたは治具に配列することができる。
図２によって図示されている追加的な例示的実施形態において、多孔質の研磨要素４の少なくとも表面、この場合、少なくとも研磨面１４は、複数の細孔（図２には図示されていないが、図４には図示されている）を具備する。他の例示的な実施形態において、多孔質の研磨要素４の各々は、複数の細孔１５が、実質的に研磨要素４全体にわたって分布しているように、図示されている。他の例示的な実施形態において（図２には図示されていないが、図４によって図示されている）、その細孔は、実質的に、多孔質の研磨要素４の研磨面１４のみに、またはその研磨面のみの近傍に分散されている。しかし、研磨要素４全体にわたって実質的に分布されている細孔を有する研磨要素４、研磨要素４の研磨面のみに、またはその研磨面のみの近傍に実質的に分布されている細孔を有する研磨要素４、および細孔が実質的にない研磨要素４からなる組合せまたは構成を有する研磨パッド２’が、本開示の範囲内で意図され、また、その研磨パッドを有利に製造することもできることを理解すべきである。
次に、図４を参照すると、複数の細孔１５を具備する多孔質の研磨面１４を有する多孔質研磨要素４は、本開示の別の例示的な実施形態による研磨パッドに用いることができる。また、図４の多孔質研磨要素４は、例えば、図２に示すような支持層（図４には図示せず）への結合を容易にするのに用いることのできるフランジ２５と共に図示されている。図４に示す多孔質研磨要素は、実質的に研磨面１４に設けられた複数の細孔１５を具備する。しかし、他の実施形態、例えば、図１、図２に示す実施形態においては、複数の細孔１５を、多孔質研磨要素４全体に、かつ研磨面１４に分布させることができることは理解されるであろう。さらに、他の実施形態においては、複数の細孔１５を、多孔質研磨要素４全体に分布させることができるが、研磨面には分布させなくてもよいことは理解されるであろう。
図４は、多孔質研磨要素４の一つの具体的な形状を示す。実質的に多孔質ではない研磨要素４’を作るのに、その同じ形状を用いてもよいことは理解されるであろう。さらに、研磨要素４〜４’を、実質的にはどのような形状でも形成することができること、および２つ以上の異なる形状を有する複数の研磨要素４〜４’を有利に用いることができ、および必要に応じて、研磨パッド（図４には図示せず）を形成するのに用いられる支持層（図４には図示せず）への結合前に、パターン状に配列することができることは、理解されるであろう。
いくつかの例示的な実施形態において、研磨要素４〜４’は、図４に示すように、高さ（Ｈ）および幅（Ｗ）によって特徴付けることができる。加えて、研磨面１４に概して平行な方向に研磨要素４〜４’を通り抜けて描かれている研磨要素４〜４’の断面形状は、意図する用途により、幅広く変えることができる。図４は、概して円形断面を有する概して円筒形の研磨要素４を示すが、いくつかの実施形態においては、他の断面形状が可能であり、および好ましい可能性がある。例えば、円形、楕円形、三角形、正方形、矩形及び台形の断面形状は、有用である可能性がある。
図４に示すような円形断面を有する概して円筒形の研磨要素４の場合、研磨面１４に概して平行な方向における研磨要素４の断面直径は、いくつかの実施形態において、少なくとも約５０マイクロメータ（μｍ）、より好ましくは、少なくとも約１ｍｍ、さらに好ましくは、少なくとも約５ｍｍである。研磨面１４に概して平行な方向における研磨要素４の断面直径は、最大で約２０ｍｍ、より好ましくは、最大で約１５ｍｍ、さらに好ましくは、最大で約１２ｍｍである。研磨面１４で描かれている、および図４に示すように幅（Ｗ）に対応する、その研磨要素の直径は、約５０μｍ〜約２０μｍとすることができ、いくつかの実施形態において、その直径は、約１ｍｍ〜約１５ｍｍであり、および他の実施形態においては、その断面直径は、約５ｍｍ〜約１２ｍｍである。
非円形断面を有する非円筒形研磨要素の場合、特有の寸法は、高さ、幅および／または長さに関して、その研磨要素のサイズを特徴付けるのに用いることができる。いくつかの例示的な実施形態において、その特有の寸法は、少なくとも約５０μｍ、より好ましくは、少なくとも約１ｍｍ、さらに好ましくは、少なくとも約５ｍｍになるように選定することができる。いくつかの実施形態において、研磨面１４に概して平行な方向における研磨要素４の断面直径は、最大で約２０ｍｍ、より好ましくは、最大で約１５ｍｍ、さらに好ましくは、最大で約１２ｍｍである。
他の例示的な実施形態において、研磨面１４に概して平行な方向における各研磨要素４の断面積は、少なくとも約１ｍｍ２、他の実施形態においては、少なくとも約１０ｍｍ２、およびさらに他の実施形態においては、少なくとも約２０ｍｍ２とすることができる。他の例示的な実施形態において、研磨面１４に概して平行な方向における各研磨要素４の断面積は、最大で約１，０００ｍｍ２、他の実施形態においては、最大で約５００ｍｍ２、およびさらに他の実施形態においては、最大で約２５０ｍｍ２とすることができる。
その研磨要素（図１、図２における符号４〜４’）は、その意図する用途により、幅広い種類のパターンで、その支持層（図１、図２における符号１０）の主面に分布させることができ、およびそのパターンは、規則的でも不規則でもよい。その研磨要素は、その支持層の実質的に全面に存在することが可能であり、または、研磨要素を含まない支持層の領域があってもよい。いくつかの実施形態において、その研磨要素は、少なくとも３０％、少なくとも４０％、または少なくとも５０％の、その支持層の平均表面被覆率を有する。追加的な実施形態においては、その研磨要素は、その研磨要素の数、各研磨要素の断面積、およびその研磨パッドの断面積によって決まる、その支持層の主面の総面積の最大で約８０％、最大で約７０％、または最大で約６０％の、その支持層の平均表面被覆率を有する。
その研磨パッドの主面に概して平行な方向におけるその研磨パッドの断面積は、いくつかの例示的な実施形態において、約１００ｃｍ２〜約３００，０００ｃｍ２、他の実施形態においては、約１，０００ｃｍ２〜約１００，０００ｃｍ２、およびさらに他の実施形態においては、約２，０００ｃｍ２〜約５０，０００ｃｍ２である。
研磨工程におけるその研磨パッド（図１の符号２、図２の符号２’）の最初の使用の前の時点では、いくつかの例示的な実施形態において、各研磨要素（図１、図２における符号４〜４’）は、その支持層（図１、図２の符号１０）の第１の主面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸びている。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素は、その第１の方向に沿って、任意の研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号８’）および／または任意のガイドプレート（図２の符号２８）を含む平面の上の少なくとも約０ｍｍ、０．２５ｍｍ、少なくとも約０．３ｍｍ、または少なくとも約０．５ｍｍに伸びている。
他の例示的な実施形態において、その研磨要素の研磨面は、その任意の研磨組成物分布層の露出している主面と同一平面に形成することができる。他の例示的な実施形態において、その研磨要素の研磨面は、その任意の研磨組成物分布層の露出している主面よりも凹ませて形成し、その後、例えば、その任意の研磨組成物分布層の一部の除去によって、その任意の研磨組成物分布層の露出している主面と同一平面に、または、その露出している主面を越えて伸びるように形成することができる。このような実施形態は、研磨プロセス中に、または、被加工物との接触の前、間または後に、その研磨パッドに適用される任意の調整プロセスにおいて、摩耗または浸食されるように選択されている研磨組成物分布層と共に有利に用いることができる。
追加的な例示的実施形態において、各研磨要素４〜４’は、その第１の方向に沿って、その支持層（図１、図２の符号１０）を含む平面の上の少なくとも約０．２５ｍｍ、少なくとも約０．３ｍｍ、または少なくとも約０．５ｍｍに伸びている。追加的な例示的実施形態において、その研磨要素のベースまたは底部の上の研磨面（図１、図２の符号１４）の高さ、すなわち、図４に示すようなその研磨要素の高さ（Ｈ）は、使用する研磨組成物およびその研磨要素のために選択された材料により、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍ、１０ｍｍまたはそれ以上とすることができる。
再び、図１、図２を参照すると、任意の研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号８’）および／または任意のガイドプレート２８の全面にわたる開口（図１、図２の符号６）の深さおよび間隔は、必要に応じて、特定のＣＭＰプロセスのために変えてもよい。いくつかの実施形態において、その研磨要素（図１、図２の符号４〜４’）は、それぞれ、互いに、およびその研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号２８）およびガイドプレート３１に対して、実質的に平面方向に維持されており、および任意の研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号８’）および／またはガイドプレート２８の表面の上に突出している。
いくつかの例示的な実施形態において、何らかの任意のガイドプレート（図２の符号２８）および何らかの任意の研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号８’）の上の研磨要素４〜４’の伸長部によって形成された空隙容量は、任意の研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号８’）の表面への研磨組成物の分布のための空間を提供することができる。研磨要素４〜４’は、その研磨要素の材料特性、およびその研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号８’）の表面を覆っている研磨組成物（加工液および／または研磨スラリー）の所望の流れに少なくとも部分的に依存する量だけ、その研磨組成物分布層（図１の符号８、図２の符号８’）の上に突き出ている。
図１、図２によって図示されているように、いくつかの例示的な実施形態において、研磨要素４〜４’の少なくとも一部は、いくつかの実施形態において、少なくとも多孔質の研磨面（図１、図２の符号１４）を有する多孔質研磨要素４であり、このことは、研磨すべき基板（図１には図示せず）との滑り接触または回転接触を行うことができる。他の実施形態においては、その多孔質研磨要素は、多孔質の研磨面１４を有していなくてもよいが、多孔質研磨要素４全体の実質的に全面に分布された細孔１５を有することができる。このような多孔質研磨要素は、可撓性の研磨パッドの有利な特徴のうちのいくつかを呈する可撓性研磨要素として有用である可能性がある。適当な多孔質研磨要素は、２００８年６月２６日に出願された、「多孔質エレメントを備えた研磨パッド、その製造方法及び使用方法」（"POLISHING PAD WITH POROUS ELEMENTS AND METHOD OF MAKING AND USING THE SAME"）というタイトルの、同時係属の米国仮特許出願番号６１／０７５９７０号に開示されている。
多孔質研磨要素４のうちの１つ以上は、多孔質発泡体の形態で、実質的にその研磨要素全体にわたって分布されている複数の細孔１５を具備することができる。その発泡体は、独立気泡発泡体または連続気泡発泡体とすることができる。独立気泡発泡体は、いくつかの実施形態において、好適である可能性がある。好ましくは、その発泡体中の複数の細孔１５は、単峰型分布の細孔サイズ、例えば、細孔直径を呈する。いくつかの例示的な実施形態において、その複数の細孔は、少なくとも約１ナノメータ（ｎｍ）、少なくとも約１００ｎｍ、少なくとも約５００ｎｍまたは少なくとも約１μｍの平均細孔サイズを呈する。他の例示的な実施形態において、その複数の細孔は、最大で約１００μｍ、最大で約５０μｍ、最大で約１０μｍ、または最大で約１μｍの平均細孔サイズを呈する。いくつかの現時点で好適な実施形態において、その複数の細孔は、約１μｍ〜約５０μｍの平均細孔サイズを呈する。
次に、図１、図２を参照すると、研磨要素４〜４’の研磨面１４は、実質的に平坦な面とすることができ、または、粗面であってもよい。いくつかの現時点で好適な実施形態において、各多孔質研磨要素の少なくとも研磨面は、オリフィス、通路、溝、流路等の形態をとることができる、例えば、微細な表面開口部または細孔１５によって多孔質に形成される。その研磨面におけるこのような細孔１５は、基板（図示せず）と、対応する多孔質研磨要素との間の境界に、研磨組成物（例えば、図示されていない加工液および／または研磨スラリー）を分布させて維持することを容易にするように作用することができる。
図４によって図示されているいくつかの例示的な実施形態において、研磨面１４は、概して円筒形の毛細管である細孔を具備する。細孔１５は、研磨面１４から研磨要素４内へ伸びることができる。関連する実施形態において、その研磨面は、研磨面１４から多孔質研磨要素４内へ伸びている概して円筒形の毛細管である細孔１５を具備する。その細孔は、円筒形である必要はなく、他の形状、例えば、円錐形、矩形、ピラミッド形等が可能である。その細孔の特徴的寸法は、一般に、幅（または直径）および長さと共に深さとして特定することができる。その特徴的な細孔寸法は、深さが約２５μｍ〜約６，５００μｍ、幅（または直径）が約５μｍ〜約１０００μｍ、および長さが約１０μｍ〜約２，０００μｍの範囲とすることができる。
（図示されていない）他の例示的な実施形態において、その研磨面は、複数の溝の形態をとる細孔を具備し、各流路は、好ましくは、その研磨面に概して平行な方向において、対応する研磨要素の研磨面の少なくとも一部にわたって伸びている。好ましくは、各溝は、その研磨面に概して平行な方向において、対応する研磨要素の研磨面全体にわたって伸びている。（図示されていない）他の例示的な実施形態において、その細孔は、各溝が、その研磨面の一部ののみにわたって伸びている、溝からなる２次元配列の形態をとることができる。
（図示されていない）追加的な例示的実施形態において、その溝は、実質的にはどのような形状も、例えば、円筒形、三角形、矩形、台形、半球およびこれらの組合せを有することが可能である。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素の研磨面に実質的に直角な方向における各溝の深さは、少なくとも約１００μｍ〜約７５００μｍの範囲になるように選択される。他の例示的な実施形態において、その研磨要素の研磨面に実質的に直角な方向における各溝の断面積は、約７５平方マイクロメータ（μｍ２）〜約３×１０６μｍ２の範囲になるように選択される。
追加的な例示的実施形態において、その支持層は、硬質膜または他の硬い基板等のように実質的に非圧縮性であってもよいが、好ましくは、その研磨面に向けられる陽圧を与える圧縮性である。いくつかの例示的な実施形態において、その支持層は、可撓性のゴムまたはポリマー等の柔軟かつ可撓性の材料を含む。他の例示的な実施形態において、その支持層は、好ましくは、圧縮性の高分子材料で形成され、発泡高分子材料が好適である。いくつかの実施形態においては、独立気泡発泡体が好適である可能性があるが、他の実施形態においては、連続気泡発泡体を用いることができる。追加的な例示的実施形態において、その研磨要素には、圧縮性または可撓性の支持層とすることができる支持層に取付けられた研磨要素からなる単一のシートとして、その支持層を設けることができる。
その支持層は、加工液の、その支持層内へのまたは支持層を通る浸透または透過を防ぐために、好ましくは、液体不浸透性である。しかし、いくつかの実施形態において、その支持層は、単独で、または、その支持層に対する液体の浸透または透過を防ぐかまたは抑えるように作用する任意のバリアと共に、液体浸透性材料を含むことができる。さらに、例えば、その研磨パッドと、研磨中の被加工物との間の境界に加工液（例えば、研磨スラリー）を保持するために、多孔質の支持層を有利に用いることができる。
いくつかの例示的な実施形態において、その支持層は、シリコーン、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ネオプレン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレンおよびこれらの組合せから選択された高分子材料を含むことができる。その支持層は、充填剤、微粒子、繊維、補強材等の幅広い種類の追加的な材料をさらに含むことが可能である。
ポリウレタンは、特に有用な支持層材料になることが分かってきており、熱可塑性ポリウレタン（thermoplastic polyurethane:ＴＰＵs）が特に好適である。現時点で好適ないくつかの実施形態において、その支持層は、１つ以上のＴＰＵ、例えば、（ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH）から入手可能な）エステイン・ティー・ピー・ユー（ESTANE TPU）、（ベイヤー・マテリアル・サイエンス、ピッツバーグ、ペンシルベニア（Bayer Materials Science, Pittsburgh, PA）から入手可能な）テクシン又はデスモパン・ティー・ピー・ユー（TEXINまたはDESMOPAN TPU）、（ダウ・ケミカル・カンパニー、ミッドランド、ミシンガン（Dow Chemical Company, Midland, MI）から入手可能な）ペレセイン・ティー・ピー・ユー（PELLETHANE TPU）等を含む膜である。
その研磨要素は、幅広い種類の材料を含むことができ、高分子材料が好適である。適当な高分子材料は、例えば、ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコールポリエステル、ポリカーボネート、および（イー・アイ・デュポン・ドゥ・ネムール・インコーポレイテッド、ウィルミングトン、ディー・イー（E.I.DuPont de Nemours, Inc., Wilmington, DE）から入手可能な）商品名デルリン（DELRIN）として入手可能なアセタールを含む。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素のうちの少なくともいくつかは、熱可塑性ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコールまたはこれらの組合せを含む。
その研磨要素は、例えば、金属微粒子、セラミック微粒子、高分子微粒子、繊維およびこれらの組合せ等を含む補強高分子または他の複合材料を含むことも可能である。いくつかの実施形態において、研磨要素は、その中に、炭素、グラファイト、金属またはこれらの組合せ等の充填材を含有することにより、導電性および／または熱伝導性に形成することができる。他の実施形態においては、例えば、（オルメコン・ケミエ・アンメルスベク、ジャーマニー（Ormecon Chemie, Ammersbek, Germany）から入手可能な）商品名オルメコン（ORMECOM）として販売されたポリアニリン（パニ（PANI））等の導電性ポリマーは、上述した導電性または熱伝導性の充填材と共に、またはそれらを要することなく用いることができる。
いくつかの例示的な実施形態において、その研磨パッドは、その研磨要素の反対側の支持層に取付けられた可撓性層をさらに具備する。その可撓性層は、何らかの結合面を用いてその支持層に取付けることができるが、好ましくは、その可撓性層と支持層との間の境界に配置された接着層が、その研磨要素とは反対側の可撓性層にその支持層を取付けるのに用いられる。
いくつかの実施形態において、その可撓性層は、好ましくは、その研磨要素の研磨面を、研磨中の被加工物へ向ける陽圧を与えるために圧縮性である。いくつかの例示的な実施形態において、その支持層は、可撓性ゴムまたはポリマー等の柔軟で可撓性の材料を含むことができる。他の例示的な実施形態において、その支持層は、好ましくは、圧縮性の高分子材料で形成され、発泡高分子材料が好適である。いくつかの実施形態においては、独立気泡発泡体が好適である可能性があるが、他の実施形態においては、連続気泡発泡体を用いることができる。
いくつかの具体的な実施形態において、その可撓性層は、シリコーン、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ネオプレン、ポリウレタン、ポリエチレンおよびこれらの組合せから選択された高分子材料を含むことができる。その可撓性層は、充填材、微粒子、繊維、補強材等の幅広い種類の追加的な材料をさらに含むことができる。その可撓性層は、（浸透性材料を、その可撓性層への液浸透を防ぐかまたは抑制する任意のバリアと共に用いることができるが）好ましくは、液不浸透性である。
その可撓性層での使用のための好適な高分子材料はポリウレタンであり、ティー・ピー・ユー（ＴＰＵ）が特に好適である。適当なポリウレタンは、例えば、ロジャーズ・コーポレーション、ロジャーズ、コネティカット（Rogers, Corp., Rogers, CT）の商品名ポロン（PORON）として入手可能なポリウレタン、ならびにダウ・ケミカル、ミッドランド、ミシンガン（Dow Chemical, Midland, MI）の商品名ペレセイン（PELLETHANE）、特に、ペレセイン2102-65デー（PELLETHANE 2102-65D）として入手可能なポリウレタンを含む。他の適当な材料は、例えば、商品名マイラー（MYLAR）として幅広く入手可能な二軸延伸ＰＥＴ等のポリエチレンテレフタレート（polyethylene terepthalate）（ピー・イー・ティー（PET）、ならびに接着されたゴムシート（例えば、ルベリテ・サイプラス・スポンジ・ラバー・プロダクツ・インコーポレイテッド、サンタ・アナ、カリフォルニア（Rubberite Cypress Sponge Rubber Products,Inc.,Santa Ana,CA）から入手可能な、商品名ボンドテックス（BONDTEX））を含む。
いくつかの例示的な実施形態において、本開示による研磨パッドは、ＣＭＰプロセスで使用した場合に、いくつかの効果、例えば、改善されたウェーハ面内研磨均一性、より平坦に研磨されたウェーハ表面、ウェーハからのエッジダイ歩留まりの増加、および改善されたＣＭＰプロセスの作動許容度および一貫性を有することができる。いかなる特定の理論にも縛られることは望まないが、これらの効果は、その研磨要素の研磨面を、その支持層の下にある可撓性層から分離し、それによって、研磨プロセス中に、その研磨パッドを被加工物に接触させたときに、その研磨要素が、その要素の研磨面に実質的に垂直な方向に「浮遊」できるようにすることによってもたらされる。
いくつかの実施形態において、その可撓性の下地層からの、その研磨要素の研磨面の分離は、第１の主面から、そのガイドプレートを通って第２の主面へ伸びる複数の開口を含む任意のガイドプレートに研磨物を組込むことによって増強することができ、この場合、各研磨要素の少なくとも一部は、対応する開口内へ伸び、また、各研磨要素は、そのガイドプレートの第２の主面から外部へ伸びている。固いまたは非可撓性の材料を好ましくは含む任意のガイドプレートは、研磨面の空間的適応を維持し、およびその研磨パッド上のその要素の横方向の動きを維持するのに用いることができる。しかし、他の実施形態においては、その要素をその支持層に結合することにより、好ましくは、その研磨要素を直接、その支持層に結合することにより、その研磨要素の空間的適応が維持され、かつ横方向の動きが防止されるため、その任意のガイドプレートは必要ない。
その任意のガイドプレートは、ポリマー、共重合体、ポリマーブレンド、高分子複合材料またはこれらの組合せ等の幅広い種類の材料で形成することができる。硬く、非可撓性、非導電性および液不浸透性の高分子材料が一般に好適であり、およびポリカーボネートが特に有用であることが分かってきている。
追加的な実施形態において、本開示の研磨パッドは、その支持層の第１の主面の少なくとも一部と、その任意のガイドプレート（存在する場合）の第１の主面とを被覆する任意の研磨組成物分布層をさらに具備することができる。その任意の研磨組成物分布層は、幅広い種類の高分子材料で形成することができる。その任意の研磨組成物分布層は、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの親水性ポリマーを含むことができる。好適な親水性ポリマーは、ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール、ポリオキシメチレンおよびこれらの組合せを含む。一つの具体的な実施形態において、その研磨組成物層は、研磨工程中に滑らかな表面を提供するために、好ましくは、約５〜約６０重量％の水分を吸収することのできるヒドロゲル物質、例えば、親水性ポリウレタンまたはポリアクリル酸塩等を含むことができる。
追加的な例示的実施形態において、その任意の研磨組成物分布層は、その研磨組成物分布層が圧迫された場合に、研磨工程中の基板へ向けられた陽圧を与えるために、可撓性材料、例えば、多孔質ポリマーまたは発泡体を含む。いくつかの例示的な実施形態において、その研磨組成物分布層の可撓性は、その任意の可撓性層の可撓性よりも小さくなるように選定される。連続気泡または独立気泡を有する多孔質材料または発泡材料は、いくつかの実施形態において、任意の研磨組成物分布層に用いられる好適な可撓性材料である可能性がある。いくつかの具体的な実施形態において、その任意の研磨組成物分布層は、約１０〜約９０％の気孔率を有する。
いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素の研磨面は、その任意の研磨組成物分布層の露出された主面と同一平面に、または、その主面よりも凹ませて形成することができる。そのような実施形態は、その研磨要素の露出された研磨面と、被加工物との間の境界に、加工液、例えば、研磨スラリーを保持するのに有利に用いることができる。このような実施形態において、その研磨組成物分布は、研磨プロセス中に、または、被加工物との接触の前、間または後に、その研磨パッドの研磨面に適用される任意の調整プロセスにおいて、摩耗または浸食される材料を含むように有利に選定することができる。
追加的な例示的実施形態において、その研磨組成物分布層は、研磨中の基板の表面全体に、研磨組成物を実質的に均一に分布させるように作用することができ、これにより、より均一な研磨を実現することができる。その研磨組成物分布層は、研磨中のその研磨組成物の流量を調節するために、バッフル、溝（図示せず）、細孔等の耐フロー要素を必要に応じて含むことができる。追加的な例示的実施形態において、その研磨組成物分布層は、その研磨面からの様々な深さにおいて、所望の研磨組成物流量を実現するために、異なる材料からなる様々な層を含むことができる。
いくつかの例示的な実施形態において、その研磨要素のうちの１つ以上は、その研磨要素内に画成された開コア領域またはキャビティを含んでもよいが、このような構成は、必ずしも必要ではない。いくつかの実施形態においては、国際公開第ＷＯ／２００６／０５５７２０号パンフレットに記載されているように、その研磨要素のコアは、圧力、伝導率、静電容量、渦電流等を検出するセンサを含むことができる。また，別の実施形態において、その研磨パッドは、そのパッドを通って、その研磨面に垂直な方向に伸びるウィンドウを含むことができ、または、２００８年５月１５日に出願された「エンドポイントウインドを備えた研磨パッド、システム、及び、その使用方法」（"POLISHING PAD WITH ENDPOINT WINDOW AND SYSTEM AND METHOD OF USING THE SAME"）というタイトルの、同時係属の米国仮特許出願番号６１／０５３，４２９号に記載されているような研磨プロセスの光学的終点検出を可能にするために、透明層および／または透明な研磨要素を用いることができる。
上述されている「透明層」という用語は、その層の残りの部分と同じかまたは異なる材料で形成することのできる透明な領域を具備する層を含むことを意図している。いくつかの例示的な実施形態において、その要素、層または領域は、透明にすることができ、または、その材料に熱および／または圧力を加えることによって、透明に形成することができ、あるいは、透明な材料を、層内に適切に位置決めされた開口内に投入して、透明な領域を形成することができる。代替的な実施形態においては、その支持層全体は、終点検出装置によって用いられる関心のある波長範囲のエネルギに対して透明であるか、または、そのエネルギに対して透明に形成することのできる材料で形成することができる。透明な要素、層または領域のための好適な透明材料は、例えば、透明なポリウレタンを含む。
さらに、上述されている「透明な」という用語は、終点検出装置によって用いられる関心のある波長範囲のエネルギに対して実質的に透明である要素、層および／または領域を含むことが意図されている。いくつかの例示的な実施形態において、その終点検出装置は、１つ以上の電磁エネルギ源を用いて、紫外光、可視光、赤外光、マイクロ波、電波、これらの組合せ等の形態をとる放射を放つ。いくつかの実施形態において、「透明な」という用語は、その透明な要素、層または領域に当る関心のある波長のエネルギの少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％）が、その要素、層または領域を通って伝達されることを意味する。
いくつかの例示的な実施形態において、その支持層は透明である。いくつかの例示的な実施形態において、少なくとも１つの研磨要素は透明である。追加的な例示的実施形態において、少なくとも１つの研磨要素は透明であり、およびその接着層および支持層も透明である。さらに例示的な実施形態において、その支持層、ガイドプレート、研磨組成物分布層、少なくとも１つの研磨要素、またはこれらの組合せは透明である。
本開示はさらに、研磨プロセスで、上述した研磨パッドを用いる方法に注力し、その方法は、複数の研磨要素を具備する研磨パッドの研磨面に、基板の表面を接触させることであって、少なくともいくつかの研磨要素が多孔質であることと、その研磨パッドをその基板に対して相対移動させて、その基板の表面を摩耗させることとを含む。いくつかの例示的な実施形態においては、加工液を、その研磨パッドの表面と、その基板の表面との間の境界に供給することができる。適当な加工液は公知であり、例えば、米国特許第６，２３８，５９２（Ｂ１）号明細書、第６，４９１，８４３（Ｂ１）号明細書、及び、国際公開第ＷＯ／２００２／３３７３６号パンフレットに見出すことができる。
本願明細書に記載されている研磨パッドは、いくつかの実施形態において、製造するのが比較的容易であり、かつ費用がかからない可能性がある。以下、本開示による研磨パッドを形成するためのいくつかの例示的な方法について簡潔に論じるが、その論議は、網羅的であることを意図せず、または、逆に限定しようとするものでもない。従って、追加的な例示的実施形態において、研磨パッドを形成する方法が提供され、その方法は、複数の研磨要素を形成することと、その研磨要素を支持層に取付けて、研磨パッドを形成することとを具備する。その研磨要素をその支持層に取付けることは、いくつかの実施形態において、熱結合、または、接着結合、化学線放射結合またはこれらの組合せを実行する結合材料の使用を含むことができる。
いくつかの実施形態において、その研磨要素は、その支持層に熱結合される。熱結合は、例えば、その支持層の主面を、各研磨要素の表面に接触させて結合界面を形成し、その研磨要素および支持層を、その研磨要素および支持層が軟化し、溶融し、または一緒に流れて、その結合界面に接着状態を形成する温度まで加熱することによって、実現することができる。超音波溶接も、その研磨要素の支持層への熱結合を実行するのに用いることができる。現時点で好適ないくつかの実施形態においては、圧力がその結合界面に加えられると共に、その研磨要素および支持層が加熱される。現時点で好適な追加的実施形態において、その支持層は、その研磨要素が加熱される温度以上の温度まで加熱される。
他の例示的な実施形態において、その研磨要素を支持層に結合することは、その研磨要素と、その支持層の主面との間の境界に物理的および／または化学的結合を形成する結合材料を使用することを含む。そのような物理的および／または化学的結合は、いくつかの実施形態において、各研磨要素と、その支持層の主面との間の結合界面に配置された接着剤を用いて形成することができる。他の実施形態においては、その結合材料は、硬化により、例えば、熱硬化、放射線硬化（例えば、紫外光、可視光、赤外光、電子ビームまたは他の放射源等の化学線放射を用いた硬化）により、結合状態を形成する材料とすることができる。
いくつかの実施形態において、その研磨要素のうちの少なくともいくつかは、実質的に非多孔質の研磨要素である。現時点で好適ないくつかの実施形態において、その研磨要素の少なくとも一部は、多孔質の研磨要素とすることができる。従って、いくつかの例示的な実施形態において、その方法は、ガス飽和ポリマー溶解物の射出成形、反応時にガスを放出してポリマーを生成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中にポリマーを溶解させた混合物の射出成形、溶媒中に相溶不可能なポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマー中に分散された多孔質の熱硬化性微粒子の射出成形およびこれらの組合せによって、多孔質研磨要素を形成することを含む。
いくつかの例示的な実施形態において、その多孔質研磨要素は、実質的に、その研磨要素全体にわたって分散された細孔を有する。他の実施形態においては、その細孔は、実質的に、その多孔質研磨要素の研磨面に分布させることができる。いくつかの追加的な実施形態において、多孔質研磨要素の研磨面に与えられる気孔率は、例えば、射出成形、圧着、機械的穿孔、レーザ穿孔、ニードルパンチ、ガス分散発泡、化学処理およびこれらの組合せによって与えることができる。
その研磨パッドは、実質的に同一の研磨要素のみを具備する必要はないことは理解されるであろう。従って、例えば、多孔質研磨要素と、非多孔質研磨要素とのいかなる組合せまたは配列も、複数の多孔質研磨要素を作り上げることができる。また、どのような数、組合せまたは配列の多孔質研磨要素および実質的に非多孔質の研磨要素も、いくつかの実施形態において、支持層に結合された浮遊研磨要素を有する研磨パッドを形成するのに、有利に用いることができることも理解されるであろう。
追加的な例示的実施形態において、その研磨要素は、パターンを形成するように配列することができる。どのようなパターンも、有利に採用することができる。例えば、その研磨要素は、２次元配列、例えば、研磨要素からなる矩形、三角形または円形配列を形成するように配列することができる。追加的な例示的実施形態において、その研磨要素は、その支持層上にパターン状に配列された多孔質研磨要素および実質的に非多孔質の研磨要素の両方を含むことができる。いくつかの例示的な実施形態において、その多孔質研磨要素は、いくつかの実質的に非多孔質の研磨要素に対して有利に配列して、その支持層の主面に、多孔質研磨要素と非多孔質研磨要素とからなる配列を形成することができる。そのような実施形態において、実質的に非多孔質の研磨要素に対する多孔質研磨要素の数および配列は、所望の研磨能力を得られるように、有利に選択することができる。
例えば、いくつかの例示的な実施形態において、その多孔質研磨要素は、実質的に、その研磨パッドの主面の中心近くに配列することができ、および実質的に非多孔質の研磨要素は、実質的に、その研磨パッドの主面の周縁部近くに配列することができる。このような例示的な実施形態は、その研磨パッドとウェーハ表面との間の接触ゾーンに、加工液、例えば、研磨スラリーを望ましくより効率的に保持し、それによって、ウェーハ表面研磨均一性を改善し（例えば、そのウェーハ表面における低減されたディッシング）、およびそのＣＭＰプロセスによって生成された廃棄スラリーの量を低減することができる。また、そのような例示的実施形態は、そのダイのエッジで、より積極的なポリシングを望ましく実行することができ、それにより、エッジ隆起の形成を低減するかまたはなくすことができ、および歩留まりおよびダイ研磨均一性を改善することができる。
他の例示的な実施形態において、その多孔質研磨要素は、その研磨パッドの主面の実質的に縁部近傍に配列することができ、および実質的に非多孔質の研磨要素は、その研磨パッドの主面の実質的に中心付近に配列することができる。研磨要素の他の配列および／またはパターンも、本開示の範囲内で意図されている。
特定の実施形態において、その研磨要素は、その支持層の主面への配置によって、パターン状に配列することができる。他の例示的な実施形態において、その研磨要素は、所望のパターンのテンプレートを用いて、パターン状に配列することができ、また、その支持層は、結合界面において、その支持層の主面が、各研磨要素に接触している状態で、結合前に、その研磨要素およびテンプレートの上または下に配置することができる。
本開示による研磨要素を有する研磨パッドの例示的実施形態は、幅広い研磨用途でのそれらの使用を可能にする様々な形状構成および特徴を有することができる。現時点で好適ないくつかの実施形態において、本開示の研磨パッドは、集積回路および半導体素子を製造する際に用いられるウェーハの化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）に特によく適している可能性がある。いくつかの例示的な実施形態において、本開示で説明された研磨パッドは、公知の研磨パッドに優る効果をもたらすことができる。
例えば、いくつかの例示的な実施形態において、本開示による研磨パッドは、そのパッドの研磨面と、研磨される基板表面との間の境界に、ＣＭＰプロセスで使用される加工液を良好に維持するように作用して、それにより、増大するポリシングにおけるその加工液の有効性を向上させることができる。他の例示的な実施形態において、本開示による研磨パッドは、研磨中のウェーハ表面でのディッシングおよび／またはエッジ浸食を低減するかまたはなくすことができる。いくつかの例示的な実施形態において、ＣＭＰプロセスにおける本開示による研磨パッドの使用は、改善されたウェーハ面内研磨均一性、より平坦に研磨されたウェーハ表面、ウェーハからのエッジダイ歩留まりの増加、および改善されたＣＭＰプロセスの作動許容度および一貫性をもたらすことができる。
追加的な例示的実施形態において、本開示による多孔質要素を有する研磨パッドの使用は、所要程度の表面均一性を維持して、高いチップ歩留まりを得ながらの、より大口径のウェーハの処理、ウェーハ表面の研磨均一性を維持するためのそのパッド表面の調整が必要になる前の、より多くのウェーハの処理、または、プロセス時間およびそのパッドコンディショナの摩耗の低減を可能にすることができる。
次に、以下の非限定的実施例を参照して、本開示による例示的な研磨パッドについて説明する。
（実施例）
（実施例）
以下の非限定的実施例は、支持層に取付けられた複数の研磨要素を具備する研磨パッドを作製するのに用いることのできる、多孔質研磨要素および非多孔質研磨要素の両方を作製するための様々な方法について説明する。
（実施例１）
（実施例１）
この実施例は、細孔が、実質的に研磨要素全体にわたって分布されている非多孔質研磨要素（実施例１Ａ）および多孔質研磨要素（実施例１Ｂ）の両方の作製について説明する。その多孔質研磨要素は、超臨界ガス中にポリマーを溶解させた混合物の射出成形によって作製した。
２１０℃および３８００ｇの力でメルトインデックス５を有する熱可塑性ポリウレタン（エステイン・イー・ティー・イー・60・ディー・ティー・３・エヌ・エー・ティー・022・ピー、ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（ESTANE ETE 60DT3 NAT 022P、Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH））を選択した。ポリマー溶解物を生成するための高い温度および圧力で、直径３０ｍｍの単一のスクリュー（Ｌ／Ｄ＝２４：１）を備えた８０トンのエム・ティー・アルバーグ（ＭＴ Ａｒｂｕｒｇ）射出成形機（アルバーグ・ゲー・エム・ベー・ハー、ロスバーク、ジャーマニー（Arburg GmbH、Lossburg,Germany））に、熱可塑性ポリウレタンのペレットを送給した。
実施例１Ａにおいて、ポリマー溶解物を、３２キャビティのコールドランナー金型（固体射出重量９．２グラム）で射出成形して、中空内部円筒形キャビティと、計量０．１５グラム／要素とを有する実質的に非多孔質の研磨要素を形成した。
実施例１Ｂにおいて、（トレクセル・インコーポレイテッド、ウォバーン、マサチューセッツ（Trexel,INC., Woburn, MA）から入手可能な）マス・パルス・ドーシング（Mass Pulse Dosing）デリバリーシステムが装備されたトレクセル・エス・アイ・アイ・ティー・アール・１０（Trexel SII-TR10）を用いて、高温および高圧下で、窒素ガスをポリマー溶解物中に注入し、０．６％ｗ／ｗの超臨界窒素とポリマー溶解物のブレンドの生成を生じさせた。その超臨界窒素とポリマー溶解物のブレンドを、３２キャビティのコールドランナー金型（固体射出重量９．２グラム）で射出成形して、中空内部円筒形キャビティと、計量０．１３５グラムとを有する多孔質研磨要素を形成し、この場合、細孔は、実質的に、その研磨要素全体にわたって分散されていた。
押出成形機の各ゾーンの温度、金型温度、スクリュー、射出、パック圧力、成形時間およびクランプトン数を、比較の実施例１Ａと実施例１Ｂの表１にまとめた。
（実施例２）
この実施例は、実質的に、その研磨要素の研磨面のみに細孔が分布されている多孔質研磨要素の作製について示す。
まず、２１０℃および３８００ｇの力でメルトインデックス５を有する熱可塑性ポリウレタン（エステイン・イー・ティー・イー・60・ディー・ティー・３・エヌ・エー・ティー・022・ピー、ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（ESTANE ETE 60DT3 NAT 022P、Lubrizol Advanced Materials,INC.,Cleveland,OH））を射出成形して、非多孔質の研磨要素、すなわち、実施例１Ａで説明したような、直径約１５ｍｍの概して円筒形の研磨要素を作製した。
次いで、ナノ秒パルスレート、１５ｋＨｚの繰返し率、６０〜８０％の出力設定（０．８〜１．１ワット）、および１００ｍｍ／秒〜３００ｍｍ／秒（実行時間総計２９．８秒〜１３．２秒）の走査速度で作動するAVIA ３５５ｎｍ紫外線レーザ（Coherent,Inc.,Santa Clara,CA）を用いて、射出成形された研磨要素の研磨面をレーザ穿孔して、多孔質研磨要素を形成した。
（実施例３）
（実施例３）
この実施例は、その研磨面に形成された複数の溝の形態をとる細孔が、実質的にその研磨要素の研磨面のみに分散されている、非多孔質の研磨要素（実施例３Ａ）および多孔質研磨要素（実施例３Ｂ）の両方の作製について示す。
２１０℃および３８００ｇの力でメルトインデックス５を有する熱可塑性ポリウレタン（ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH）から入手可能なエステイン・イー・ティー・イー・60・ディー・ティー・３・エヌ・エー・ティー・022・ピー（ESTANE ETE 60DT3 NAT 022P））を射出成形して、多孔質研磨要素を作製した。その熱可塑性ポリウレタンからなるペレットを、高温高圧で、直径２５ｍｍの単一スクリュー（Ｌ／Ｄ＝２４．６：１）を備えたEngel １００トンの射出成形機（エンジェル・マシーナリ・インコーポレイテッド、ヨーク、ペンシルベニア（Engel Machinery, Inc., York, PA））に送給して、ポリマー溶解物を生成した。
その熱可塑性ポリウレタン溶解物を、一方のキャビティ内にリブ付き金型インサートを、他方のキャビティ内にブランク金型インサートを備える２キャビティのコールドランナー金型（射出重量３４．０１グラム）で射出成形した。その射出成形条件を、表２にまとめた。
図５は、研磨要素の支持層への熱結合のための方法に有用な１つの例示的な装置を示す。多数の非多孔質研磨要素４’は、剥離層３４上に配置されたテンプレート３０（図３Ａを参照）に、２次元配列パターンで配列することができる。支持層１０は、研磨要素４’の露出している面を覆って配置することができる。剥離層３４’は、支持層１０の露出している面を覆って配置することができ、およびそのアセンブリ全体は、加熱プレスの上方プラテン３６と、下方プラテン３８との間に配置することができる。
この例示的な装置における要素の相対的順番および配置は、本開示の範囲から逸脱することなく変えることができることは理解されるであろう。従って、例えば、支持層１０は、非多孔質の研磨要素を、そのテンプレートに２次元配列パターンで配列し、およびその配列された要素を剥離層３４’で覆う前に、剥離層３４上に配置して、テンプレート３０で覆うことができる。さらに、多孔質研磨要素４は、どのような数、配列または組合せでも、非多孔質の研磨要素に置換えることができる。
(実施例４)
(実施例４)
実施例４は、実施例１に従って作製された射出成形された熱可塑性ポリウレタン研磨要素を、熱可塑性ポリウレタンを含む支持層膜に熱結合する方法について示す。
研磨要素（直径１５ｍｍ）を、実施例１による熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、すなわち、（ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ(Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH)から入手可能な）エステイン58144（ESTANE 58144）を射出成形することによって形成した。その研磨要素を、図６に示すようなテンプレートを用いて、概して円形の２次元配列パターンで配列し、１８２℃で、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、すなわち、（ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH）から入手可能な）エステイン・58887 ・エヌ・エー・ティー・02(ESTANE 58887-NAT02)の押出し成形によって形成された２６μｍ厚の支持層に結合して、膜構造にした。
熱結合は、実質的に図５に示すような加熱プラテンプレス（パサディナ・ハイドロリクス・プレス・カンパニー、イー・アイ・モンテ、カリフォルニア (Pasadena Hydraulics Press Company, EI Monte, CA)）で実行した。その上方プラテンは、約１４３．３℃に維持し、その下方プラテンは、約２６．７℃に維持した。図５に示すような紙剥離ライナーの間に配置された、そのＴＰＵ研磨要素と、そのＴＰＵ支持層との接触を実行するために、十分な圧力を加えた。結合は、３０秒後に実質的に完了して一様になった。そのＴＰＵ支持層をそのＴＰＵ研磨要素に熱結合した後、その紙ライナーを除去して、図７に示すような、熱結合されたＴＰＵ研磨要素とＴＰＵ支持層からなる透明な一体型シートを得た。
（実施例５）
（実施例５）
実施例５は、実施例１に従って作製された、射出成形された熱可塑性ポリウレタン研磨要素を、異なる熱可塑性ポリウレタンを含む支持層膜に熱結合する方法を示す。
研磨要素（直径６ｍｍ）を、ティー・ピー・ユー（ＴＰＵ）（ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH）から入手可能なエステイン58212（ESTANE 58212））を射出成形することによって形成した。その研磨要素を、ポリカーボネートテンプレート（図６）を用いて、概して円形の２次元配列パターンで配列した後、１２２μｍ厚のＴＰＵ膜支持層（スティーブンス・ウレセイン・エス・ティー・1522・シー・エル、イーストハンプトン、マサチューセッツ（Stevens Urethane ST-1522CL, Easthampton, MA））に熱結合した。
熱結合は、実質的に図５に示すような加熱プラテンプレス（エイッチ・アイ・エスク・エヌ・800（HIX N-800） 単一プラテンプレス、ピッツバーグ、カンザス（Pittsburgh,KS））で実行した。その上方プラテンは、約１４９℃に維持し、その下方プラテンは、約２６．７℃に維持した。図５に示すような紙剥離ライナーの間に配置されたＴＰＵ研磨要素とＴＰＵ支持層とに、４０ｐｓｉ（約２７５，７９０Ｐａ）の圧力を加えた。結合は、１５秒後に実質的に完了して一様になった。そのＴＰＵ支持層を、そのＴＰＵ研磨要素に熱結合した後、その紙ライナーを除去して、ＴＰＵ支持層と、熱結合されたＴＰＵ研磨要素とからなる透明な一体型シートを得た。
（実施例６）
（実施例６）
実施例６は、実施例１に従って作製した射出成形された熱可塑性ポリウレタン研磨要素を、ポリエステルを含む支持層膜に熱結合する代替的方法を示す。
実施例１によるティー・ピー・ユー（ＴＰＵ）（ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH）から入手可能なESTANE 58144）を射出成形することによって、研磨要素（直径１５ｍｍ）を形成した。その研磨要素を、支持層、すなわち、１０２μｍ厚のポリエステル膜（スリー・エム・サーモ・ボンド・615・フィムル、スリー・エム・カンパニー、セントポール、ミネソタ（3M Thermo-Bond 615 Film,3M Company, St. Paul, MN））の主面に直接配列して、その支持層に熱結合した。
熱結合は、加熱プラテンプレス（パサディナ・ハイドロリクス・プレス・カンパニー、イー・アイ・モンテ、カリフォルニア（Pasadena Hydraulics Press, EI Monte, CA））で実行した。その上方プラテンは、約１２１℃に維持し、その下方プラテンは、約２６．７℃に維持した。紙剥離ライナーの間に配置されたＴＰＵ研磨要素と、その支持層との間の接触を実行するために、十分な圧力を加えた。結合は、２０秒後に実質的に完了して一様になった。その支持層をそのＴＰＵ研磨要素に熱結合した後、その紙ライナーを除去して、支持層と、熱結合されたＴＰＵ研磨要素とからなる透明な一体型シートを得た。
（実施例７）
（実施例７）
実施例７は、実施例１に従って作製した熱可塑性ポリウレタン研磨要素を、異なるポリエステル膜を含む支持層に熱結合する方法を示す。
実施例１によるティー・ピー・ユー（ＴＰＵ）（ルブリゾル・アドバンスド・マテリアル・インコーポレイテッド、クリーブランド、オハイオ（Lubrizol Advanced Materials, INC., Cleveland, OH）から入手可能なエステイン・58144（ESTANE 58144））を射出成形することによって、研磨要素（直径１５ｍｍ）を形成した。その研磨要素を、その支持層、すなわち、１０２μｍ厚のポリエステル膜（3M Thermo-Bond 668 Film,3M Company,St.Paul,MN）の主面に直接配列して、その支持層に熱結合した。
熱結合は、加熱プラテンプレス（エイッチ・アイ・エスク・エヌ・800（HIX N-800）単一プラテンプレス、ピッツバーグ、カンザス（Pittsburgh, KS））で実行した。その上方プラテンは、約１４９℃に維持し、その下方プラテンは、約２６．７℃に維持した。紙剥離ライナーの間に配置されたＴＰＵ研磨要素とＴＰＵ支持層とに、４０ｐｓｉ（約２７５，７９０Ｐａ）の圧力を加えた。結合は、１５秒後に実質的に完了して一様になった。
（実施例８）
（実施例８）
実施例８は、支持層に結合された研磨要素を具備する一体型膜を、可撓性層に熱結合して、浮遊要素を有する研磨パッドを形成する方法を示す。
実施例４で説明したように、そのＴＰＵ支持層を、そのＴＰＵ研磨要素に熱結合した後、その研磨要素と反対側の支持層の主面を、１２７μｍ厚の接着層（スリー・エム・9672・ トランスファー・アドヒーシブ、スリー・エム・カンパニー、セントポール、ミネソタ（3M 9672 Transfer Adhesive,3M Company, St. Paul, MN））への手動積層により、１．５９ｍｍ厚のポリウレタン発泡体可撓性層（アメリカン・フレキシブル、チャスカ、ミネソタ（American Flexible, Chaska, MN）から入手した、ロジャーズ・ポロン（Rogers PORON） ウレタンフォーム、部材番号4701-50-20062-04）に取付けた。その研磨パッドは、感圧接着剤（スリー・エム・442・ディー・エル・トランスファ・テープ、スリー・エム・カンパニー、セントポール、ミネソタ（3M 442DL Transfer Tape,3M Company, St. Paul, MN））を、その研磨要素の反対側の面のポリウレタン発泡体可撓性層に手で積層することによって完成させた。
図８は、支持層に結合された浮遊研磨要素を具備する研磨パッドの写真であり、本開示のまた別の例示的な実施形態に従って、その支持層は、接着剤によって可撓性副層に付着され、および感圧接着剤が、その研磨要素の反対側の主面のその可撓性副層に付着されている。
（実施例９）
（実施例９）
実施例８の研磨パッドを、その可撓性発泡体副層の底面の転写テープ感圧接着剤を用いて、アルミニウム研磨プラテンに取付けた。そして、その研磨パッドを伴う研磨プラテンを、ダイアモンドパッドドレッサー（スリー・エム・ジンタード・アブレーシブ・コンディショナー・エー・3800（3M Sintered Abrasive Conditioner A3800））と接触して配置されたシー・イー・ティー・アール（ＣＥＴＲ）ポリッシャー（シー・ピー・４・センター・フォー・トリボロジー・インコーポレイテッド、キャンベル、カリフォルニア（CP-4,Center for Tribology, Inc., Cambell, CA））内に載置し、様々な条件下で（表１参照）、５分間、脱イオン水中でストレスをかけた。
各テスト条件の後、そのパッドを、要素剥離に対して検査した。そのパッドが、連続的なコンディショニングまたは摩耗に耐えることができるか否かを判断するために、そのパッドの上部が、８ｌｂｆ（約３，６３２ｇｆ）、６０ｒｐｍのテーブルおよびプラテン速度、および１０ｍｍ振動（４サイクル／分）で摩耗するまで作動させた。そのテストの間に、そのパッドを、研磨要素の剥離に対して定期的にチェックしたが、何も検出されなかった。そのテスト条件は表３にまとめてある。
個々の多孔質研磨要素および必要に応じて非多孔質の研磨要素は、上述した詳細な説明および実施例に記載されている教示を用いて、支持層に取付けて、本発明の様々な追加的な実施形態による研磨パッドを形成することができる。本発明の例示的な実施形態による研磨パッドは、実質的に同一の研磨要素のみを具備する必要はないことは理解されるであろう。従って、例えば、多孔質研磨要素と、非多孔質研磨要素とのいかなる組合せまたは配列も、複数の多孔質研磨要素を形成することができる。また、多孔質研磨要素と、実質的に非多孔質の研磨要素とのどのような数、組合せまたは配列も、いくつかの実施形態において、支持層に結合された浮遊研磨要素を有する研磨パッドを形成するのに有利に用いることができる。
単一の研磨パッドを説明する一つの具体的に有利な実施形態においては、マルチキャビティ金型に、埋め戻しチャンバを設けてもよく、この場合、各キャビティは、１つの研磨要素に対応する。多孔質研磨要素および非多孔質研磨要素を含むことができる複数の研磨要素は、適当なポリマー溶解物をそのマルチキャビティ金型内に射出成形し、その埋め戻しチャンバを、同じポリマー溶解物または別のポリマー溶解物で埋め戻して、支持層を形成することによって形成することができる。その研磨要素は、その金型の冷却時には、その支持層に取付けられたままであり、それにより、複数の研磨要素を、研磨要素と、その支持層とからなる単一のシートとして形成する。
本願明細書全体を通して、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「１つ以上の実施形態」または「実施形態」という言い方は、「実施形態」という用語に先行して「例示的な」という用語を含むか否かに関わらず、その実施形態に関連して記載されている具体的な形状構成、構造、材料または特徴が、本発明のいくつかの例示的な実施形態のうちの少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。従って、本願明細書の様々な箇所における「１つ以上の実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、「一実施形態において」または「実施形態において」等の言い回しの登場は、必ずしも本発明のいくつかの例示的な実施形態のうちの同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、具体的な形状構成、構造、材料または特徴は、１つ以上の実施形態において、何らかの適当な方法で組合せることができる。
本願明細書をいくつかの例示的な実施形態において詳細に説明してきたが、当業者が、上記の内容の理解を実現する際に、これらの実施形態に対する代替例、変形例および等価物を容易に思い付くことができることは、正しく認識されるであろう。従って、この開示は、必要以上に、上述されている例示的な実施形態に限定すべきではないことを理解すべきである。具体的には、終点による数字の範囲に関する記述は、本願明細書において用いる場合、当該範囲に包含されている全ての数字を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４および５を含む）ように意図されている。加えて、本願明細書で用いられている全ての数字は、「約」という用語によって変更されるように想定されている。さらに、本願明細書で参照される全ての出版物および特許は、個々の出版物または特許が、参照によって組込まれることを具体的かつ個別に示されているかのように、同じ程度に、それらの全体を参照によって本願明細書に組込まれる。
様々な例示的実施形態を説明してきた。それらおよび他の実施形態も、以下のクレームの範囲内にある。
Claims (58)
- 複数の研磨要素を備える研磨パッドであって、
研磨要素の各々は、１つ以上の他の研磨要素に対する、研磨要素の横方向の動きを制限するように、支持層の主面に結合されており、研磨要素の研磨面に実質的に垂直な軸においては移動可能である、研磨パッド。 - 第１の主面と、該第１の主面とは反対側の第２の主面とを有する支持層と、
支持層の第１の主面に結合された複数の研磨要素であって、各研磨要素は露出した研磨面を有する、複数の研磨要素と、を備え、
前記研磨要素は、前記第１の主面に実質的に垂直な第１の方向に沿って、前記支持層の第１の主面から延在する、研磨パッド。 - 各研磨要素は、接着剤を用いることなく、前記支持層の第１の主面に結合される、請求項２に記載の研磨パッド。
- ガイドプレートを通って第１の主面から第２の主面に延在する複数の開口を含む該ガイドプレートをさらに備え、
各研磨要素の少なくとも一部は、対応する開口内に延在し、
各研磨要素は、ガイドプレートの第２の主面から外側に延在する、請求項３に記載の研磨パッド。 - 各研磨要素の一部は、前記対応する開口を通過する、請求項４に記載の研磨パッド。
- 各研磨要素は、フランジを有し、
各研磨要素は、前記対応するフランジの前記支持層に対する係合により、前記第１の主面に取付けられる、請求項４に記載の研磨パッド。 - 前記ガイドプレートは、ポリマー、共重合体、ポリマーブレンド、高分子複合材料、または、これらの組合せからなる、請求項２に記載の研磨パッド。
- 前記ガイドプレートは、前記第１の方向に沿って前記研磨要素の方向性を維持する一方、前記研磨要素が前記ガイドプレートに対する前記第１の方向に沿って独立して平行移動することを許容する、請求項２に記載の研磨パッド。
- 前記ガイドプレートの第１の主面の少なくとも一部を覆う、研磨組成物分布層をさらに備える、請求項２に記載の研磨パッド。
- 前記支持層の主面の少なくとも一部を覆う、研磨組成物分布層をさらに備える、請求項１に記載の研磨パッド。
- 各研磨要素は、前記研磨組成物分布層を含む平面上を、少なくとも約０．２５ｍｍ、前記第１の方向に沿って延在する、請求項９または１０に記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素のうちの少なくともいくつかは、前記研磨組成物分布層の露出面と同一平面の研磨面を有する、請求項９または１０に記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素の少なくともいくつかは、前記研磨組成物分布層の露出面よりも下に窪んでいる研磨面を有する、請求項９または１０に記載の研磨パッド。
- 前記研磨組成物分布層は、前記研磨要素の硬度よりも小さい硬度を有する磨耗性材料を含む、請求項１２または１３に記載の研磨パッド。
- 前記研磨組成物分布層は、少なくとも１つの親水性ポリマーを含む、請求項９または１０に記載の研磨パッド。
- 前記研磨組成物分布層は、発泡体からなる、請求項９または１０に記載の研磨パッド。
- 前記支持層の主面および前記研磨要素の反対側で、前記支持層に取付けられた可撓性層をさらに備える、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記可撓性層は、可撓性層と前記支持層との間の境界における接着層によって、前記支持層に取付けられる、請求項１７に記載の研磨パッド。
- 前記可撓性層は、シリコーン、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ネオプレン、ポリウレタン、ポリエチレンおよびこれらの組合せから選択される高分子材料からなる、請求項１７に記載の研磨パッド。
- 前記研磨組成物分布層の可撓性は、前記可撓性層の可撓性よりも小さい、請求項９または１０に記載の研磨パッド。
- 前記複数の研磨要素とは反対側の前記可撓性層に取付けられた感圧接着層をさらに備える、請求項１７に記載の研磨パッド。
- 各研磨要素は、前記支持層を含む平面の上を、少なくとも約０．２５ｍｍ、前記第１の方向に沿って延在する、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素のうちの少なくとも１つは、多孔質の研磨要素を備え、
各多孔質研磨要素は、複数の細孔を備える、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。 - 前記研磨要素の実質的に全てが、多孔質の研磨要素である、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 各多孔質研磨要素を備える前記細孔は、実質的に、前記多孔質研磨要素の全体にわたって分布している、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 各研磨面の少なくとも一部は、前記複数の細孔を備える、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 前記研磨面を備える複数の細孔は、円筒形、三角形、矩形、台形、半球形、または、これらの組合せ、からなる群から選択される断面形状を有する、複数の溝を備える、請求項２６に記載の研磨パッド。
- 前記第１の方向における各溝の深さは、約１００μｍ〜約７５００μｍである、請求項２７に記載の研磨パッド。
- 各溝の断面積は、約７５平方マイクロメータ〜約３×１０６平方マイクロメータである、請求項２７に記載の研磨パッド。
- 前記複数の細孔は、独立気泡発泡体からなる、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 前記複数の細孔は、開放気泡発泡体からなる、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 前記複数の細孔は、単峰型分布の細孔サイズを呈する、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 前記複数の細孔は、約１ナノメータ〜約１００ナノメータの平均細孔サイズを呈する、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 前記複数の細孔は、約１マイクロメータ〜約５０マイクロメータの平均細孔サイズを呈する、請求項３３に記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素は、前記支持層の主面上に、２次元配列パターンで配列される、請求項２３に記載の研磨パッド。
- 各研磨要素は、前記支持層に熱結合される、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素の少なくともいくつかは、円形、楕円形、三角形、正方形、矩形および台形から選択される、前記第１の方向にとられた、断面積を有するように選択される、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記複数の研磨要素は、前記研磨要素と支持層とからなる単一のシートとして、形成される、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素のうちの少なくとも一部は、熱可塑性ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール、または、これらの組合せ、を含む、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素は、約０．１ｍｍ〜約３０ｍｍの少なくとも１つの寸法を有する、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記支持層は、熱可塑性ポリウレタンからなる、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素のうちの少なくとも一部は、研磨微粒子を備える、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記研磨要素は、前記支持層の主面上に、２次元配列パターンで配列される、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 少なくとも１つの研磨要素は透明である、請求項１，２，９または１０のいずれかに記載の研磨パッド。
- 前記支持層は透明である、請求項４４に記載の研磨パッド。
- 前記支持層、ガイドプレート、研磨組成物分布層、少なくとも１つの研磨要素、または、これらの組合せ、は透明である、請求項１７に記載の研磨パッド。
- 前記支持層、ガイドプレート、研磨組成物分布層、可撓性層、接着剤層、少なくとも１つの研磨要素、または、これらの組合せ、は透明である、請求項１８に記載の研磨パッド。
- 研磨パッドを使用する方法であって、
基板の表面を、請求項１〜４７のいずれかに記載の研磨パッドの研磨面に接触させるステップと、
前記研磨パッドを前記基板に対して相対的に移動させ、基板の表面を摩耗させるステップと、を含む方法。 - さらに、前記研磨パッドの表面と、前記基板の表面と、の間の境界に、研磨組成物を提供するステップを含む、請求項４８に記載の方法。
- 研磨パッドを作る方法であって、
複数の研磨要素を形成するステップと、
前記研磨要素を支持層に結合して、請求項１〜４７のいずれかに記載の研磨パッドを形成するステップと、を含む方法。 - さらに、前記研磨要素を前記支持層に熱結合する前に、前記複数の研磨要素を所定のパターンに配列するステップを含む、請求項５０に記載の方法。
- 前記研磨要素の少なくとも一部は、多孔質の研磨要素を含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記研磨要素の少なくともいくつかは、実質的に非多孔質の研磨要素を含む、請求項５２に記載の方法。
- 前記多孔質研磨要素は、ガス飽和ポリマー溶解物の射出成形、反応時にガスを放出してポリマーを生成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中に溶解したポリマーを含む混合物の射出成形、溶媒中に相溶不可能なポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマー中に分散された多孔質の熱硬化性微粒子の射出成形、および、これらの組合せ、によって形成される、請求項５２に記載の方法。
- 前記多孔質のポリマー要素は、実質的に、前記多孔質の研磨要素の研磨面に形成された細孔を備える、請求項５２に記載の方法。
- 前記細孔は、射出成形、射出成形、圧着、機械的穿孔、レーザ穿孔、ニードルパンチ、ガス分散発泡、化学処理、および、これらの組合せ、によって形成される、請求項５５に記載の方法。
- 前記複数の研磨要素を所定のパターンに配列するステップは、研磨要素をテンプレートに配列するステップと、研磨要素を前記支持層の上に配列するステップと、これらの組合せと、を含む、請求項５１に記載の方法。
- 前記研磨要素を前記支持層に結合するステップは、熱結合、化学線放射結合、接着結合、および、これらの組合せ、を含む、請求項５０に記載の方法。
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