JP2013535810A - 半導体基板を研磨するための軟質研磨パッド - Google Patents

Abstract

半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドが記載される。軟質研磨パッドは、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲内の硬度を伴う熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を有する成形された均質の研磨体を含む。一実施形態において、成形された均質の研磨体は、第１の溝付き表面と、第１の表面と反対の第２の平坦表面とを備えている。一実施形態において、軟質研磨パッドは、成形された均質の研磨体内に配置されている局所的透明（ＬＡＴ）領域をさらに備え、ＬＡＴ領域は、成形された均質の研磨体と共有結合されている。

Description

本発明の実施形態は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）の分野に関し、より具体的には、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドに関する。

化学機械的平坦化または化学機械的研磨は、一般に、ＣＭＰと略されるが、半導体ウエハまたは他の基板を平坦化するために、半導体製造において使用される技法である。

プロセスは、砥粒および腐食性薬品スラリー（一般に、コロイド）と併せて、典型的には、ウエハより大きい直径の研磨パッドおよび止め輪を使用する。パッドおよびウエハは、動力学的研磨ヘッドによって一緒に押圧され、プラスチック止め輪によって、定位置に保持される。動力学的研磨ヘッドは、異なる回転軸（すなわち、非同心）によって回転される。これは、材料を除去し、任意の不規則トポグラファイを平にする傾向があり、ウエハを平坦または平面にする。これは、追加の回路要素の形成のために、ウエハを設定するために、必要であり得る。例えば、これは、表面全体をフォトリソグラフィシステムの被写界深度内にするため、またはその位置に基づいて、材料を選択的に除去するために必要である場合がある。典型的被写界深度要件は、最新の４５ｎｍ技術ノードの場合、オングストロームレベルまでとなる。

材料除去のプロセスは、木材上の研磨紙のように、砥粒研削ほど単純ではない。スラリー内の化学物質はまた、除去される材料と反応する、および／またはそれを脆弱化する。砥粒は、本脆弱化プロセスを加速させ、研磨パッドは、反応した材料を表面から払拭する支援をする。プロセスは、粘着性のキャンディを食べる子供のそれに例えられる。キャンディが擦り取られず、舌の上に鎮座している場合、キャンディは、ゲルコーティングによって被覆され、キャンディの大部分は、影響を受けない。積極的研削によってのみ、キャンディは溶解する。別の比喩は、歯を磨く行為である。歯ブラシは、機械的部分であって、歯磨き粉は、化学薬品部分である。歯ブラシまたは歯磨き粉いずれか単独の使用は、歯を幾分清潔にするが、歯ブラシおよび歯歯磨き粉ともに使用した場合、優れたプロセスをもたらす。

故に、スラリー技術の進歩に加え、研磨パッドは、益々複雑となりつつあるＣＭＰ動作において、重要な役割を果たす。しかしながら、ＣＭＰパッド技術の進化において、さらなる改良が必要とされる。

ある実施形態では、軟質研磨パッドは、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲の硬度を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む、成形された均質の研磨体を含む。

別の実施形態では、軟質研磨パッドは、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲の硬度を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む成形された均質の研磨体内に配置され、それと共有結合される局所的透明（ＬＡＴ）領域を含む。

別の実施形態では、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、形成鋳型内において、プレポリマー、一次硬化剤、および一次硬化剤と異なる二次硬化剤を混合し、混合物を形成することを含む。方法はまた、混合物を硬化させ、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲の硬度を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む、成形された均質の研磨体を提供することを含む。

別の実施形態では、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、形成鋳型内において、プレポリマーおよび一次硬化剤および二次硬化剤を混合することに先立って、第２の別個の形成鋳型内において、芳香族ウレタンプレポリマーを硬化剤と混合し、第２の混合物を形成することを含む。方法はまた、第２の形成鋳型内において、第２の混合物を部分的に硬化させ、成形されたゲルを形成することを含む。方法はまた、成形されたゲルを形成鋳型の指定された領域内に位置付けることを含む。ここで、プレポリマーおよび一次硬化剤および二次硬化剤を混合し、混合物を形成することは、成形されたゲルを少なくとも部分的に囲むように混合物を形成することを含む。混合物を硬化させ、成形された均質の研磨体を提供することはさらに、成形されたゲルを硬化させ、成形された均質の研磨体内に配置され、それと共有結合される局所的透明（ＬＡＴ）領域を提供することを含む。

図１は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドと適合性がある、研磨装置の等角側面図を例証する。 図２は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの断面図を例証する。 図３は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの見下げ図を例証する。 図４は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法における動作を表す流れ図である。 図５Ａは、本発明のある実施形態による、図４の流れ図の動作４０２に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。 図５Ｂは、本発明のある実施形態による、図４の流れ図の動作４０４に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。 図５Ｃは、本発明のある実施形態による、再び、図４の流れ図の動作４０４に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。 図６Ａは、本発明のある実施形態による、図４の流れ図の動作４０２に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。 図６Ｂは、本発明のある実施形態による、図４の流れ図の動作４０４に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。 図６Ｃは、本発明のある実施形態による、再び、図４の流れ図の動作４０４に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。 図７は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの断面図を例証し、軟質研磨パッドは、局所的透明（ＬＡＴ）領域を含む。 図８は、本発明のある実施形態による、その中に組み込まれた局所的透明（ＬＡＴ）領域を有する、軟質研磨パッドの一部の斜視図を例証する。

半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドが本明細書に説明される。以下の説明では、本発明の実施形態の徹底的理解を提供するために、特定の軟質研磨パッドおよび局所的透明（ＬＡＴ）の調合混合物等、多数の特定の詳細が記載される。本発明の実施形態は、これらの特定の詳細を伴わずに実践され得ることは、当業者に明白となるであろう。他の事例では、半導体基板のＣＭＰを行なうためのスラリーと研磨パッドの組み合わせ等、周知の処理技法は、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないように、詳細に説明されない。さらに、図に示される種々の実施形態は、例証的表現であって、必ずしも、正確な縮尺で描かれていないことを理解されたい。

本明細書に開示されるのは、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドである。一実施形態では、軟質研磨パッドは、硬度約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む成形された均質の研磨体を含む。一実施形態では、軟質研磨パッドは、成形された均質の研磨体内に配置され、それと共有結合される局所的透明（ＬＡＴ）領域を含む。一実施形態では、軟質研磨パッドは、硬度約６０ショアＡから９５ショアＡの範囲を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む成形された均質の研磨体を含む。

また、本明細書に開示されるのは、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法である。一実施形態では、方法は、形成鋳型内において、プレポリマー、一次硬化剤、および一次硬化剤と異なる二次硬化剤を混合し、混合物を形成することを含む。混合物は、硬化され、硬度約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む成形された均質の研磨体を提供する。一実施形態では、方法は、プレポリマーおよび一次硬化剤および二次硬化剤を混合することに先立って、第２の別個の形成鋳型内において、芳香族ウレタンプレポリマーを硬化剤と混合し、第２の混合物を形成することを含む。第２の形成鋳型内では、第２の混合物は、部分的に硬化され、成形されたゲルを形成する。成形されたゲルは、形成鋳型の指定される領域内に位置付けられる。本実施形態では、プレポリマーおよび一次硬化剤および二次硬化剤を混合し、混合物を形成することは、成形されたゲルを少なくとも部分的に囲むように、混合物を形成することを含み、混合物を硬化させ、成形された均質の研磨体を提供することはさらに、成形されたゲルを硬化させ、成形された均質の研磨体内に配置され、それと共有結合される局所的透明領域を提供することを含む。

本明細書に説明される軟質研磨パッドは、化学機械的研磨装置を使用するために好適であり得る。図１は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドと適合性がある、研磨装置の等角側面図を例証する。

図１を参照すると、研磨装置１００は、圧盤１０４を含む。圧盤１０４の上面１０２は、軟質研磨パッドを支持するために使用され得る。圧盤１０４は、主軸回転１０６およびスライダ振動１０８を提供するように構成され得る。試料担体１１０は、軟質研磨パッドによる半導体ウエハの研磨の間、例えば、半導体ウエハを定位置に保持するために使用される。試料担体はさらに、懸垂機構１１２によって支持される。スラリーフィード１１４は、半導体ウエハの研磨に先立って、かつその間、スラリーを軟質研磨パッドの表面に提供するために含まれる。

本発明のある実施形態によると、「軟質」パッド（従来のパッドに対して、相対的ショアＤ値において軟質）は、研磨装置１００等の研磨装置と使用するために提供される。軟質研磨パッドは、半導体基板の化学機械的研磨（ＣＭＰ）において使用され得る。ある実施形態では、軟質研磨パッドは、直径約２０インチ（例えば、約５０−５２センチメートルの範囲内）または約３０インチ（例えば、約７５−７８センチメートルの範囲内）の円筒形独立気泡の熱硬化性ポリウレタンパッドである。軟質研磨パッドは、各々が随意の局所的透明部分を伴う不透明部分を有し得る。本発明の別の実施形態によると、軟質研磨パッドは、直径約４２−４８インチの範囲を有する、円筒形独立気泡の熱硬化性ポリウレタンパッドであって、４５０ｍｍウエハ処理のために好適である。

ある実施形態では、各ポリウレタンパッドの上側部分は、例えば、研磨装置１００等の研磨装置上での研磨の間、半導体基板に接触するために、溝付き設計を有する研磨表面である。ある実施形態では、ポリウレタンパッドの平坦底面は、厚さ約０．５−３ミルの範囲内、理想的には、約０．５ミル厚（例えば、約１０−１５ミクロン厚の範囲内）を伴うポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）担体膜で完全に被覆される。ＰＥＴ担体膜は、光に対して半透明であり得る。ＰＥＴ担体膜は、ＰＥＴ担体膜のその片側を完全に被覆する第１の感圧式接着剤を介して底面パッド表面に接着され得る。一実施形態では、ＰＥＴ担体膜の他側を完全に被覆するのは、第２の感圧式接着剤層である。約２．５ミル厚（例えば、約６０−６５ミクロンの範囲内）であるＰＥＴ剥離裏地が本第２の感圧式接着剤を介してＰＥＴ担体膜に取り付けられ得る。一実施形態では、第１の感圧式接着剤は、ゴム系である一方、第２の感圧式接着剤は、アクリル系である。代替実施形態では、ＰＥＴ担体膜および感圧式接着剤のうちの１つは、ＰＥＴ剥離裏地が、直接、感圧式接着剤の単一層によって、ポリウレタンパッドの底面に取り付けられるように、省略される。

本発明のある側面では、半導体基板表面の化学機械的研磨において使用するための軟質研磨パッドが提供される。図２は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの断面図を例証する。

図２を参照すると、軟質研磨パッド２００は、硬度約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料から成る、成形された均質の研磨体２０２を含む。ある実施形態では、用語「均質」は、熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料の組成物が、研磨体の組成物全体を通して一貫していることを示すために使用される。例えば、ある実施形態では、用語「均質」は、例えば、異なる材料の複数の層の含浸フェルトまたは組成物（合成物）から成る、研磨パッドを除外する。ある実施形態では、用語「熱硬化性」は、不可逆的に硬化する、例えば、材料の前駆体が硬化によって、不溶融性の不溶性ポリマー網目に不可逆的に変化する、ポリマー材料を示すために使用される。例えば、ある実施形態では、用語「熱硬化性」は、例えば、「熱可塑性」材料または「熱可塑性物質」から成る研磨パッドを除外する（それらの材料は、加熱されると、液体に戻り、十分に冷却されると、非常にガラス状の状態に凍結する、ポリマーから成る）。ある実施形態では、用語「成形された」は、成形された均質の研磨体２０２が以下により詳細に説明されるように、形成鋳型内において、形成されることを示すために使用される。

ある実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、第１の溝付き表面２０４と、第１の表面２０４と反対の第２の平坦表面２０６とを含む。第１の溝付き表面２０４のためのパターンの実施例として、図３は、本発明のある実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの見下げ図を例証する。図３を参照すると、成形された均質の研磨体３００は、例えば、複数の同心円形３０２とともに、複数の半径方向線３０４を有する、溝付き表面を含む。

ある実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、不透明である。一実施形態では、用語「不透明」は、約１０％以下の可視光を透過させる、材料を示すために使用される。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、大部分において、または全体的に、成形された均質の研磨体２０２の均質の熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料全体を通して、不透明化潤滑剤の含有（例えば、その中の付加的成分として）によって、不透明である。本発明のある実施形態によると、不透明化潤滑剤は、限定されないが、黒鉛、窒化ホウ素、二硫化タングステン、テフロン（登録商標）、フッ化セリウム、硫化モリブデン、フッ化黒鉛、硫化ニオブ、硫化タンタル、またはタルク等の材料である。

ある実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、ポロゲンを含む。一実施形態では、用語「ポロゲン」は、「中空」中心を伴うマイクロまたはナノスケールの球状粒子を示すために使用される。中空中心は、固体材料で充填されず、むしろ、ガス状または液体コアを含み得る。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、成形された均質の研磨体２０２の均質の熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料全体を通して、ポロゲンとして、予備発泡され、かつガスで充填されたＥＸＰＡＮＣＥＬを（例えば、その中の付加的成分として）含む。特定の実施形態では、ＥＸＰＡＮＣＥＬは、ペンタンで充填される。

再び、図２を参照すると、軟質研磨パッド２００はさらに、成形された均質の研磨体２０２の上方に配置される担体膜２０８を含む。ある実施形態では、担体膜２０８は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る。一実施形態では、担体膜２０８は、厚さ約０．５ミル、例えば、約１０−１５ミクロンの範囲を有する。一実施形態では、担体膜２０８は、光に対して半透明である。

再び、図２を参照すると、軟質研磨パッド２００はさらに、担体膜２０８と成形された均質の研磨体２０２との間に配置されている第１の感圧式接着剤層２１０を含む。ある実施形態では、第１の感圧式接着剤層２１０は、ゴム系材料から成る。

再び、図２を参照すると、軟質研磨パッド２００はさらに、担体膜２０８の上方に配置されている第２の感圧式接着剤層２１２を含む。ある実施形態では、第２の感圧式接着剤層２１２は、アクリル系材料から成る。

再び、図２を参照すると、軟質研磨パッド２００はさらに、第２の感圧式接着剤層２１２の上方に配置されている剥離裏地２１４を含む。ある実施形態では、剥離裏地２１４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る。代替実施形態では（図示せず）、軟質研磨パッド２００はさらに、担体膜または第１および第２の感圧式接着剤層を介在させずに、直接、成形された均質の研磨体２０２上に配置されている剥離裏地を含む。

成形された均質の研磨体２０２の定寸は、用途に従って、変動し得ることを理解されたい。それでもなお、あるパラメータを使用して、従来の処理機器または従来の化学機械的処理動作とも適合性がある、そのような成形された均質の研磨体２０２を含む、軟質研磨パッドを作製し得る。例えば、本発明のある実施形態によると、成形された均質の研磨体２０２は、厚さ約０．０７５インチから０．１３０インチの範囲、例えば、約１．９−３．３ミリメートルの範囲を有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、直径約２０インチから３０．３インチの範囲、例えば、約５０−７７センチメートルの範囲、可能性として、約１０インチから４２インチの範囲、例えば、約２５−１０７センチメートルの範囲を有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、硬度約３５ショアＤを有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、孔隙密度約１８％−３０％総空隙容量の範囲、可能性として、約１５％−３５％総空隙容量の範囲を有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、ある孔隙率の独立気泡タイプを有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、孔隙サイズ約４０ミクロン直径を有するが、より小さい、例えば、約２０ミクロン直径であり得る。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、圧縮率約２．５％を有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、１立方センチメートルあたり約０．８０−０．９０グラムの範囲、または１立方センチメートルあたり約０．９５−１．０５グラムの範囲の密度を有する。

成形された均質の研磨体２０２を含む、軟質研磨パッドを使用する、種々の膜の除去率は、研磨ツール、スラリー、条件付け、または使用される研磨方式に応じて、変動し得ることを理解されたい。しかしながら、一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、銅除去率約１分あたり３０−９００ナノメートルの範囲を呈する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、酸化物除去率約１分あたり３０−９００ナノメートルの範囲を呈する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、２５℃において、弾性貯蔵率、Ｅ'、約３０ＭＰａを有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、４０℃において、弾性貯蔵率、Ｅ'、約２５ＭＰａを有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、７０℃において、弾性貯蔵率、Ｅ'、約２０ＭＰａを有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、９０℃において、弾性貯蔵率、Ｅ'、約１８ＭＰａを有する。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、温度に伴って、Ｔ＝−７５℃で約０．０４からＴ＝−１５℃で約０．２３に変動する、損失係数を有し、２５℃で値約０．１９である。一実施形態では、成形された均質の研磨体２０２は、２５℃において、運動エネルギー損失率、ＫＥＬ（１／Ｐａ）、約１０，５００、４０℃において、約１３，５００、または７０℃において、約１５，５００を有する。本発明のある実施形態によると、軟質研磨パッドは、４５℃において、ＫＥＬ約２０００−４５，０００の範囲を有する。

本発明のある側面では、軟質研磨パッドは、単一タイプのポリウレタンポリマーを形成する、非ポリマーウレタン前駆体から製造される、成形された均質の研磨体２０２等の成形された均質の研磨体を含む。例えば、本発明のある実施形態によると、成形された均質の研磨体は、（ａ）ＡＩＲＴＨＡＮＥ６０：ポリテトラメチレングリコール−トルエンジイソシアネート等の芳香族ウレタンプレポリマー、（ｂ）ＥＸＰＡＮＣＥＬ４０：イソブテンまたはペンタン充填剤を伴うアクリロニトリル−塩化ビニリデン等のポロゲン、（ｃ）潤滑剤および白色剤充填剤、（ｄ）ＴｅｒａｔｈａｎｅＴ−２０００：ポリオキシテトラメチレングリコール等のポリオール、および（ｅ）ＤＡＢＣＯ１０２７等の触媒と、（ｆ）ＣＵＲＥＮＥ１０７：チオエーテル芳香族ジアミン等の硬化剤、（ｇ）ＰＵＲ６８等の熱安定剤、および（ｇ）Ｔｉｎｕｖｉｎ２１３等のＵＶ吸収剤を反応させ、実質的に均一の微孔質の独立気泡構造を有する、略不透明鈍黄色の熱硬化性ポリウレタンを形成することによって、製造される。略不透明の成形された均質の研磨体は、複数のポリマー材料から作製されないことがあり、ポリマー材料の混合物は、前述の反応によって形成されてないことがある。代わりに、ある実施形態では、不透明パッド成形された均質の研磨体は、単一タイプのポリウレタンポリマーを形成する、非ポリマーウレタン前駆体から作製される。また、ある実施形態では、製造された軟質研磨パッドの成形された均質の研磨体部分は、不水溶性ポリマーマトリクス不透明材料内に分散された任意の水溶性粒子を含まない。一実施形態では、不透明領域は、性質上、均一に、疎水性である。特定の実施形態では、条件付けに応じて、一部は、湿潤性となるように、より親水性となる。ある実施形態では、前述のＥＸＰＡＮＣＥＬ材料は、実質的にすべて水である液体コアを有していない。代わりに、ＥＸＰＡＮＣＥＬのコアは、ガスであって、各ＥＸＰＡＮＳＥＬユニットの平均孔隙サイズは、約２０から４０ミクロンの範囲である。

前述のように、軟質研磨パッドは、単一タイプのポリウレタンポリマーを形成する、非ポリマーウレタン前駆体から製造され得る。図４は、本発明の別の実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法における動作を表す、流れ図４００である。図５Ａ−５Ｃは、本発明のある実施形態による、流れ図４００の動作に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。

図５Ａおよび流れ図４００の対応する動作４０２を参照すると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、形成鋳型５０４内において、プレポリマー、一次硬化剤、および一次硬化剤と異なる二次硬化剤（組み合わせ５０２）を混合し混合物５０６を形成することを含む。

本発明のある実施形態によると、プレポリマーは、ポリウレタン前駆体を含み、一次硬化剤は、芳香族ジアミン化合物を含み、二次硬化剤は、エーテル結合を含む。一実施形態では、ポリウレタン前駆体は、イソシアネートであって、一次硬化剤は、芳香族ジアミンであって、二次硬化剤は、限定されないが、ポリテトラメチレングリコール、アミノ官能化グリコール、またはアミノ官能化ポリオキシプロピレン等の硬化剤である。ある実施形態では、プレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤（組み合わせ５０２）は、概算モル比１００質量部のプレポリマー、８５質量部の一次硬化剤、および１５質量部の二次硬化剤を有する。比率の変動は、軟質研磨パッドに、可変ショアＤ値を提供するために、またはプレポリマーならびに第１および第２の硬化剤の特定の性質に基づいて、使用され得ることを理解されたい。ある実施形態では、混合はさらに、不透明化潤滑剤をプレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤と混合することを含む。

図５Ｂおよび流れ図４００の対応する動作４０４を参照すると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法はまた、混合物５０６を硬化させ、成形された均質の研磨体５０８を提供することを含む。

本発明のある実施形態によると、混合物５０６を硬化させることは、形成鋳型５０４内において、部分的に硬化させ、ポリウレタン材料を提供することを含む。本実施形態では、混合物５０６を硬化させることは、炉内において、さらに硬化させ、成形された均質の研磨体５０８を提供することを含む。ある実施形態では、形成鋳型５０４は、図５Ｂに描写されるように、その上に形成される、またはその中に形成される、溝付きパターン５０７を有する、蓋５０５を含む。炉硬化に先立って、部分的に硬化させることは、ある実施形態では、温度約２００−２６０°Ｆの範囲および圧力約１平方インチあたり２−１２ポンドの範囲において、形成鋳型５０４内に混合物５０６を封入する、蓋５０５の存在下、行なわれ得る。

図５Ｃおよび再び流れ図４００の対応する動作４０４を参照すると、成形された均質の研磨体５０８は、硬度約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料から成る。ある実施形態では、形成鋳型５０４の蓋５０５の溝付きパターン５０７の結果、成形された均質の研磨体５０８は、図５Ｃに描写されるように、第１の溝付き表面５１０と、第１の表面５１０と反対の第２の平坦表面５１２とを含む。ある実施形態では、成形された均質の研磨体５０８は、不透明である。一実施形態では、成形された均質の研磨体５０８は、不透明化潤滑剤の含有のため、不透明である。

本発明の別の側面では、軟質研磨パッドは、成形プロセス動作中に形成される溝を含むように製造され得るが、溝付きパターンは、必ずしも、形成鋳型の蓋に溝付きパターンを含むことにより形成される必要はない。図４は、本発明の別の実施形態による、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法における動作を表す、流れ図４００である。図６Ａ−６Ｃは、本発明のある実施形態による、流れ図４００の動作に対応する、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの製造の断面図を例証する。

図６Ａおよび流れ図４００の対応する動作４０２を参照すると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、形成鋳型内において６０４、プレポリマー、一次硬化剤、および一次硬化剤と異なる二次硬化剤（組み合わせ６０２）を混合し、混合物６０６を形成することを含む。

本発明のある実施形態によると、プレポリマーは、ポリウレタン前駆体を含み、一次硬化剤は、芳香族ジアミン化合物を含み、二次硬化剤は、エーテル結合を含む。一実施形態では、ポリウレタン前駆体は、イソシアネートであって、一次硬化剤は、芳香族ジアミンであって、二次硬化剤は、限定されないが、ポリテトラメチレングリコール、アミノ官能化グリコール、またはアミノ官能化ポリオキシプロピレン等の硬化剤である。ある実施形態では、プレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤（組み合わせ５０２）は、概算モル比１００質量部のプレポリマー、８５質量部の一次硬化剤、および１５質量部の二次硬化剤を有する。比率の変動は、軟質研磨パッドに、可変ショアＤ値を提供するために使用され得ることを理解されたい。ある実施形態では、混合はさらに、不透明化潤滑剤をプレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤と混合することを含む。

図６Ｂおよび流れ図４００の対応する動作４０４を参照すると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法はまた、混合物６０６を硬化させ、成形された均質の研磨体６０８を提供することを含む。

本発明のある実施形態によると、混合物６０６を硬化させることは、形成鋳型６０４内において、部分的に硬化させ、ポリウレタン材料を提供することを含む。本実施形態では、混合物６０６を硬化させることは、炉内において、さらに硬化させ、成形された均質の研磨体６０８を提供することを含む。ある実施形態では、形成鋳型６０４は、蓋６０５を含む。しかしながら、前述の蓋５０５と異なり、蓋６０５は、混合物６０６と接触する、平坦表面を有する。代わりに、溝付きパターン６０７は、図６Ａおよび６Ｂに描写されるように、形成鋳型６０４の底面に含まれる。炉硬化に先立って、部分的に硬化させることは、ある実施形態では、温度約２００−２６０°Ｆの範囲および圧力約１平方インチあたり２−１２ポンドの範囲において、形成鋳型６０４内に混合物６０６を封入する、蓋６０５の存在下、行なわれ得る。

図６Ｃおよび再び流れ図４００の対応する動作４０４を参照すると、成形された均質の研磨体６０８は、硬度約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料から成る。ある実施形態では、形成鋳型６０４の底面における溝付きパターン６０７の結果、成形された均質の研磨体６０８は、図６Ｃに描写されるように、第１の溝付き表面６１０と、第１の表面６１０と反対の第２の平坦表面６１２とを含む。ある実施形態では、成形された均質の研磨体６０８は、不透明である。一実施形態では、成形された均質の研磨体６０８は、不透明化潤滑剤の含有のため、不透明である。

前述のように、軟質研磨パッドの形成のための実施形態は、より複雑な化学調合に容易に適用可能であり得る。例えば、本発明の別の実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、形成鋳型内において、芳香族ウレタンプレポリマー、ポロゲン、潤滑剤および白色剤充填剤、ポリオール、ならびに触媒と、硬化剤、熱安定剤、およびＵＶ吸収剤を反応させ、混合物を形成することを含む。ある実施形態では、芳香族ウレタンプレポリマーは、ポリテトラメチレングリコール−トルエンジイソシアネートから成り、ポロゲンは、イソブテンまたはペンタン充填剤を伴うアクリロニトリル−塩化ビニリデンから成り、潤滑剤および白色剤充填剤は、不透明化潤滑剤から成り、ポリオールは、ポリオキシテトラメチレングリコールから成り、触媒は、ＤＡＢＣＯ１０２７から成り、硬化剤は、チオエーテル芳香族ジアミンから成り、熱安定剤は、ＰＵＲ６８から成り、ＵＶ吸収剤は、Ｔｉｎｕｖｉｎ２１３から成る。半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法はまた、前述の複合混合物を硬化させ、軟質研磨パッドの成形された均質の研磨体を提供することを含み得る。

本発明のある実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法はさらに、成形された均質の研磨体の表面の上方に担体膜を形成することを含む。一実施形態では、担体膜は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る。一実施形態では、担体膜は、厚さ約０．５ミル、例えば、約１０−１５ミクロンの範囲を有する。一実施形態では、担体膜４１４は、光に対して半透明である。特定の実施形態では、担体膜は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成り、厚さ約０．５ミル、例えば、約１０−１５ミクロンの範囲を有し、光に対して半透明である。ある実施形態では、担体膜は、ＭＹＬＡＲ（登録商標）ポリエチレンテレフタレート膜である。特定の実施形態では、ＭＹＬＡＲ（登録商標）膜は、水に対して完全に不浸透性であって、その中に孔が形成されない。

本発明のある実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法はさらに、成形された均質の研磨体の表面担体膜との間に第１の感圧式接着剤層を形成することを含む。ある実施形態では、第１の感圧式接着剤層は、直接、成形された均質の研磨体の表面と担体膜との間に形成される。一実施形態では、第１の感圧式接着剤層を形成することは、ゴム系材料を形成することを含む。ある実施形態では、第１の感圧式接着剤層は、恒久的接合タイプの接着剤である。

本発明のある実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法はさらに、担体膜の上方に第２の感圧式接着剤層を形成することを含む。ある実施形態では、第２の感圧式接着剤層は、直接、担体膜上に形成される。一実施形態では、第２の感圧式接着剤層を形成することは、アクリル系材料を形成することを含む。ある実施形態では、第２の感圧式接着剤層は、剥離可能接合タイプの接着剤である。

本発明のある実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法はさらに、第２の感圧式接着剤層の上方に剥離裏地を形成することを含む。ある実施形態では、剥離裏地は、直接、第２の感圧式接着剤層の上方に形成される。一実施形態では、剥離裏地は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る。ある実施形態では、剥離裏地は、厚さ約２．５ミル、例えば、約６０−６５ミクロンの範囲を有する、ＭＹＬＡＲ（登録商標）ポリエチレンテレフタレート膜の層である。しかしながら、代替実施形態では、剥離裏地は、限定されないが、紙またはポリプロピレン等の材料から成る。代替として、軟質研磨パッドは、成形された均質の研磨体および剥離裏地のみ、含み得る。したがって、本発明の代替実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、直接、平坦に成形された均質の研磨体の表面上に剥離裏地を形成することを含む。一実施形態では、剥離裏地は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る。

本発明の別の側面では、局所的透明領域が軟質研磨パッド内に含まれ得る。例えば、ある実施形態では、ＣＭＰ動作の間、基板の上面への可視アクセスを要求する技法を使用して、動作の終点を検出する。しかしながら、前述のように、軟質研磨パッドは、不透明であって、したがって、そのような終点検出のための種々の可能性として考えられる技法を制限し得る。図７は、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドの断面図を例証し、軟質研磨パッドは、本発明のある実施形態による、局所的透明領域を含む。

図７を参照すると、図２に関連して説明された軟質研磨パッド２００等、軟質研磨パッドの成形された均質の研磨体７０２はさらに、成形された均質の研磨体７０２内に配置され、それと共有結合される、局所的透明（ＬＡＴ）領域７０４を含む。

ある実施形態では、成形された均質の研磨体７０２は、不透明である一方、ＬＡＴ領域７０４は、不透明ではない。一実施形態では、成形された均質の研磨体７０２は、少なくとも部分的に、軟質研磨パッドの成形された均質の研磨体部分を製造するために使用される材料中の無機物質の含有のため、不透明である。この実施形態では、局所的透明領域は、無機物質を除外して製造され、実質的に、完全にではないにしても、例えば、可視光、紫外線光、赤外線光、またはそれらの組み合わせに対して、透明である。特定の実施形態では、成形された均質の研磨体７０２内に含まれる無機物質は、不透明化潤滑剤である一方、局所的透明部分は、不透明化潤滑剤を含む任意の無機材料を含有しない。したがって、一実施形態では、成形された均質の研磨体７０２は、不透明であって、窒化ホウ素を含む一方、ＬＡＴ領域７０４は、本質的に、不透明化潤滑剤が存在しない。ある実施形態では、ＬＡＴ領域７０４は、例えば、終点検出のために、軟質研磨パッドを通して、光の透過を可能にするために、効果的には、透明（理想的には、完全に透明）である。しかしながら、ＬＡＴ領域７０４が完全に透明であるように製造できない、または製造される必要がないが、依然として、終点検出のための光の透過に効果的であり得る場合が存在し得る。例えば、一実施形態では、ＬＡＴ領域７０４は、７００−７１０ナノメートル範囲内において、８０％の入射光しか透過しないが、依然として、軟質研磨パッド内の窓として作用するために好適である。

ある実施形態では、成形された均質の研磨体７０２およびＬＡＴ領域は、異なる硬度を有する。例えば、一実施形態では、成形された均質の研磨体７０２は、ＬＡＴ領域７０４のショアＤ未満のショアＤを有する。特定の実施形態では、成形された均質の研磨体７０２は、ショアＤ約２０−４５範囲を有する一方、ＬＡＴ領域７０４は、ショアＤ約６０を有する。硬度は、異なり得るが、ＬＡＴ領域７０４と成形された均質の研磨体７０２との間の架橋（例えば、共有結合を介して）は、依然として、広範に及び得る。例えば、本発明のある実施形態によると、成形された均質の研磨体７０２およびＬＡＴ領域７０４のショアＤの差は、１０以上であるが、成形された均質の研磨体７０２とＬＡＴ領域７０４との間の架橋の程度は、実質的である。

軟質研磨パッドおよびその中に配置されるＬＡＴ領域の寸法は、所望の用途に従って、変動し得ることを理解されたい。例えば、一実施形態では、成形された均質の研磨体７０２は、直径約７５−７８センチメートルの範囲を伴う円形であって、ＬＡＴ領域７０４は、成形された均質の研磨体７０２の半径方向軸に沿う約４−６センチメートルの範囲の長さ、約１−２センチメートルの範囲の幅を有し、成形された均質の研磨体７０２の中心から、約１６−２０センチメートルの範囲内に位置付けられる。

垂直位置付けに関して、成形された均質の研磨体上のＬＡＴ領域の場所は、特定の用途のために選択され得、また、形成プロセスの結果であり得る。例えば、成形プロセスを介して、成形された均質の研磨体内にＬＡＴ領域を含むことによって、位置付けおよび達成可能な正確性は、例えば、研磨パッドが形成後に削成され、窓挿入物がパッドの形成後、追加されるプロセスより、大幅に調整され得る。ある実施形態では、後述のように、成形プロセスを使用することによって、ＬＡＴ領域は、溝付き成形された均質の研磨体の表面の谷の底面と平面となるように、成形された均質の研磨体内に含まれる。特定の実施形態では、溝付き成形された均質の研磨体の表面の谷の底面と平面になるように、ＬＡＴ領域を含むことによって、ＬＡＴ領域は、成形された均質の研磨体およびＬＡＴ領域から製造される軟質研磨パッドの寿命を通して、ＣＭＰ処理動作に干渉しない。

別の実施形態では、後述のように、成形プロセスを使用することによって、ＬＡＴ領域は、対向する平坦成形された均質の研磨体の表面と平面になるように、成形された均質の研磨体内に含まれる。本平面性は、ＬＡＴ領域が露出されるまで、成形された均質の研磨体の裏面を研削することによって達成され得、または成形時に平面に作製され得る。いずれの場合も、本発明のある実施形態によると、成形された均質の研磨体の裏面にＬＡＴ領域の陥凹は、存在しない。したがって、軟質研磨パッドがＣＭＰプロセス動作のためにＣＭＰツールと使用される場合、ＣＭＰツールの圧盤と軟質研磨パッドのＬＡＴ領域との間に、望ましくなく空気または湿気を捕捉する可能性は殆どまたは全くない。

ある実施形態では、ＬＡＴ領域を含む軟質研磨パッドは、介在層を追加せず、粘着膜または残留界面によって、ＣＭＰ圧盤に接着され得る。例えば、一実施形態では、ＬＡＴ領域を伴う、軟質研磨パッドの成形された均質の研磨体部分の裏張り（溝付き表面と反対の平面側）は、その上に配置される、転写テープの層を有する。例えば、ＣＭＰツール上における軟質研磨パッドの使用時、転写テープの除去に応じて、粘着界面が生成され、直接、ＣＭＰツールの圧盤への成形された均質の研磨体およびＬＡＴ領域の貼付を可能にする。ある実施形態では、ＬＡＴ領域は、圧盤とともに含まれる、発光終点検出システムを覆って留置される。一実施形態では、成形された均質の研磨体と圧盤との間、ひいては、ＬＡＴ領域と圧盤との間の粘着界面は、全体的にまたは大部分透明であって、ＬＡＴ領域を通して、終点検出システムからの光の透過に干渉しない。特定の実施形態では、粘着界面は、アクロレート（ａｃｒｏｌａｔｅ）界面である。ある実施形態では、追加の研磨パッド層が成形された均質の研磨体と圧盤との間に保定されないので、そうでなければ、その中に窓を削成し、そのような層をＬＡＴ領域と整列することと関連付けられる、コストおよび時間が要求されない。

故に、ある実施形態では、局所的透明領域は、軟質研磨パッドに組み込まれる。一実施形態では、局所的透明領域は、パッドを形成するために使用される反応性前駆体が、形成鋳型内に位置付けられる事前に製造された局所的透明領域を囲むよう配置されるように、パッドの実際の成形および形成中に含まれる。軟質研磨パッド材料は、次いで、局所的透明領域の存在下、硬化され、したがって、局所的透明領域を軟質研磨パッド自体に組み込む。例えば、図８は、本発明のある実施形態による、その中に組み込まれた局所的透明領域を有する、軟質研磨パッドの一部の斜視図を例証する。図８を参照すると、軟質研磨パッド８０２は、その中に組み込まれた局所的透明（ＬＡＴ）領域８０４を含む。ある実施形態では、局所的透明領域８０４は、図８に描写されるように、軟質研磨パッド８０２の溝付き表面の溝８０６の下方に陥凹される。

局所的透明領域は、種々の終点検出技法と適合性があり、成形プロセスによって製造される軟質研磨パッド内に含まれるために好適な寸法を有し、そのような位置に位置付けられ得る。例えば、本発明のある実施形態によると、局所的透明領域は、長さ約２インチ、例えば、約４−６センチメートルの範囲、および幅約０．５インチ、例えば、約１−２センチメートルの範囲を有する。ある実施形態では、局所的透明領域は、限定されないが直径３０インチ、例えば、直径約７５−７８センチメートルの範囲を有する、軟質研磨パッド等、軟質研磨パッドの中心から、約７インチ、例えば、約１６−２０センチメートルの範囲内に位置付けられる。

局所的透明領域は、種々の終点検出技法と適合性があり、成形プロセスによって製造される軟質研磨パッド内に含まれるために好適な材料から成り得る。例えば、本発明のある実施形態によると、局所的透明領域は、前述の流れ図４００の動作４０２および４０４の間に、成形された均質の研磨体内に格納されるように形成される。

例えば、本発明のある実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、流れ図４００と関連して説明されるように、さらに、プレポリマーおよび一次硬化剤および二次硬化剤を混合することに先立って、第２の別個の形成鋳型内において、芳香族ウレタンプレポリマーを硬化剤と混合し、第２の混合物を形成することを含む。第２の混合物は、次いで、第２の形成鋳型内において、部分的に硬化され、成形されたゲルを形成する。成形されたゲルは、次いで、形成鋳型の指定される領域内に位置付けられる。

本発明のある実施形態によると、プレポリマーおよび一次硬化剤および二次硬化剤を混合し、軟質研磨パッド混合物を形成することは、成形されたゲルを少なくとも部分的に囲むように、軟質研磨パッド混合物を形成することを含む。ある実施形態では、軟質研磨パッド混合物を硬化させ、成形された均質の研磨体を提供することはさらに、成形されたゲルを硬化させ、成形された均質の研磨体内に配置され、それと共有結合される局所的透明（ＬＡＴ）領域を提供することを含む。

一実施形態では、軟質研磨パッド混合物および成形されたゲルを硬化させることは、軟質研磨パッド形成鋳型内において、部分的に硬化させ、ポリウレタン材料（研磨体前駆体）を提供し、ＬＡＴ領域前駆体を提供することを含む。本実施形態では、軟質研磨パッド混合物および成形されたゲルを硬化させることは、炉内において、さらに硬化させ、熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料から成る成形された均質の研磨体を提供し、ＬＡＴ領域を提供することを含む。

本発明のある実施形態によると、ＬＡＴ領域を形成する際、芳香族ウレタンプレポリマーは、ポリテトラメチレングリコール−トルエンジイソシアネートを含み、硬化剤は、チオエーテル芳香族ジアミンを含む。一実施形態では、第２の（ＬＡＴ領域前駆体）混合物を部分的に硬化させることは、単に、熱エネルギーによって行なわれる。ある実施形態では、芳香族ウレタンプレポリマーは、高分子ポリオールから成る。

ある実施形態では、軟質研磨パッドのための局所的透明領域を製造する方法は、形成鋳型内において、芳香族ウレタンプレポリマーを硬化剤と反応させ、混合物を形成することを含む。一実施形態では、芳香族ウレタンプレポリマーは、ポリテトラメチレングリコール−トルエンジイソシアネート（ＡＩＲＴＨＡＮＥ６０）から成り、硬化剤は、チオエーテル芳香族ジアミン（ＣＵＲＥＮＥ１０７）から成る。したがって、ある実施形態では、局所的透明領域は、複数のポリマー材料から作製されず、ポリマー材料の混合物は、前述の反応によって作製されない。代わりに、局所的透明領域は、単一タイプのポリウレタンポリマーを形成する、非ポリマーウレタン前駆体から作製される。また、局所的透明領域を形成する、結果として生じるポリマーは、非琥珀化ウレタンエラストマーではない。さらに、ある実施形態では、局所的透明領域を形成するために使用される、不水溶性ポリマーマトリクス内に分散される水溶性粒子は、存在しない。ある実施形態では、局所的透明領域は、ガス浸透性材料、ガラス、または結晶材料から作製されてない。随意の局所的透明領域は、最初に、機械的撹拌器および窒素ガス頭隙を備えた混成タンク内において、前述の局所的透明領域前駆体成分（硬化剤以外）を一緒に混合することによって、作製され得る。本発明のある実施形態によると、混合物は、完全に混成された後、混合ヘッドを介して形成鋳型に輸送され、硬化剤は、軟質研磨パッドの成形された均質の研磨体部分を形成するために使用される混合物に添加される。

ある実施形態では、軟質研磨パッドのための局所的透明領域を製造する方法はまた、形成鋳型内において、前述の混合物を部分的に硬化させ、最終的に、ＬＡＴを提供するように変換される成形されたゲルを形成することを含む。ある実施形態では、混合物は、ＬＡＴ形成鋳型内において、部分的に硬化され、所望の局所的透明領域形状の透明ゲル状物品を作製する。一実施形態では、混合物は、光硬化または他の技法によってではなく、単に、熱エネルギーによって、部分的に硬化される。

ある実施形態では、軟質研磨パッドのための局所的透明（ＬＡＴ）領域を製造する方法はまた、成形されたゲルの上面に、支持膜を形成することを含む。本発明のある実施形態によると、支持膜は、ポリイミド膜（例えば、市販のＫＡＰＴＯＮポリイミド膜）から成る。一実施形態では、支持膜は、成形されたゲルの上部に位置付けられ、より大きなパッド形成鋳型に輸送される間、窓前駆体を支持する。

ある実施形態では、軟質研磨パッドのための局所的透明領域を製造する方法はまた、軟質研磨パッド形成鋳型の蓋の指定される領域内に成形されたゲルを位置付けることを含む。ある実施形態では、支持膜は、この時点で除去される。本発明のある実施形態によると、指定される領域は、成形されたゲルを受け入れ、位置付けるように設計される。ある実施形態では、ポリマースリーブは、軟質研磨パッド形成鋳型の蓋内またはその上に成形されたゲルを保持するために使用されない。ある実施形態では、成形されたゲルは、成形されたゲルから形成される局所的透明領域の上部が、局所的透明領域を囲むように形成される軟質研磨パッド内の研磨表面（または、溝面積）を生成するように提供される軟質研磨パッド形成鋳型の蓋の部分のレベルを下回るように、軟質研磨パッド形成鋳型内に位置付けられる。

ある実施形態では、軟質研磨パッドのための局所的透明領域を製造する方法はまた、軟質研磨パッド形成鋳型内において、軟質研磨パッド前駆体を反応させ、軟質パッド形成鋳型の蓋が軟質研磨パッド前駆体混合物上に留置されると、指定される領域内の成形されたゲルを囲むように、混合物を形成することを含む。本発明のある実施形態によると、軟質研磨パッド混合物は、流れ図４００の動作４０２と関連して説明される混合物５０６と同様または同一の材料から成り、そのような様式において形成される。

ある実施形態では、軟質研磨パッドのための局所的透明領域を製造する方法はまた、軟質研磨パッド混合物および成形されたゲルを完全に硬化させ、その中に配置される局所的透明領域を有する、成形された均質の研磨体を提供することを含む。本発明のある実施形態によると、成形された均質の研磨体は、流れ図４００の動作４０４と関連して説明される成形された均質の研磨体５０８と同様または同一の材料から成り、そのような様式において形成される。

その中に配置される局所的透明領域を有する、成形された均質の研磨体の製造に応じて、追加の動作（裏張り層の追加、パッドの薄化等）が随意に、軟質研磨パッドの製造をさらに完全にするために行われ得る。したがって、軟質研磨パッドは、例えば、終点検出のために、局所的透明領域を含むように製造され得る。終点検出は、軟質研磨パッドのＬＡＴを通した光の透過を含み得る。局所的透明領域を伴う、そのような軟質研磨パッドを形成するために使用され得る、さらなる詳細は、以下に提供される。

本発明のある実施形態によると、軟質研磨パッドを形成するために、液体不透明パッド前駆体が、各々が機械的撹拌器および窒素ガス頭隙を備えた３つまたは４つの別個の混成タンクに添加される。第１の混成タンクは、プレポリマー、不透明化潤滑剤および白色剤充填剤、ならびにポロゲンを含む。第２の混成タンクは、硬化剤、ＵＶ安定剤、および熱安定剤を含む。第３の混成タンクは、ポリオールおよび触媒を含む。代替として、触媒が第４の混成タンク内に保持され得る。混成タンク内の混合物は、完全に混合された後、真空を介して、別個のデイタンクに輸送される。使用の準備ができると、各混合物は、混合ヘッドを介してＣＭＰ軟質研磨パッド鋳型に輸送され、そこで成分が反応する。不透明前駆体混合物が鋳型内に添加され、鋳型の残りを充填し、概して、局所的透明領域を囲む。ある実施形態では、本動作において使用される混合装置は、Ｂａｕｌｅ混合システムである。

ある実施形態では、随意のゲル状挿入物（ＬＡＴ前駆体）および不透明部分の添加に先立って、鋳型は、約２５０°Ｆまたは約１２１℃に予加熱される。挿入物が鋳型内に位置付けられ、不透明部分が鋳型の残りを充填後、鋳型は、閉鎖され、約８分間、加熱され、不透明材料を部分的に硬化させ、ゲル挿入物（透明材料）をさらに硬化させる。鋳型の上面および底面部分の熱質量は、軟質研磨パッドの生産中に、鋳型温度を循環させることを非実用的にするので、鋳型の内部は、生産が行われている間、略処理温度に一貫して保つ。ある実施形態では、固体状である部分的に硬化された材料は、「離型」され、鋳型から除去される。

ある実施形態では、固体状の部分的に硬化されたパッドは、次いで、硬化炉に移動され、約１２時間、約２００°Ｆまたは約９３℃に加熱される。加熱は、完全にパッドを硬化させ得る。硬化されたパッドは、次いで、炉から除去され、パッドの裏面および局所的透明領域は、パッドの不透明部分の底面が局所的透明領域の底面と同一平面となるように、機械製造される（正面または溝付き側は、全く処理されない）。さらに、機械製造によって、所望のパッド厚を達成させ得る。

ある実施形態では、透明ＭＹＬＡＲ（登録商標）層が、次いで、硬化および機械製造されたパッドの底面を覆って配置される。膜の片側に第１の感圧式接着剤と、他側に第２の感圧式接着剤および剥離シートとを有する、ＭＹＬＡＲ（登録商標）膜のロールが解巻され、ラミネータを通して、底面パッド表面と接触される。ＭＹＬＡＲ（登録商標）ロールは、ＭＹＬＡＲ（登録商標）担体膜がパッドの全体的底面を被覆するように位置付けられ、裁断される。したがって、パッド／接着剤層／ＭＹＬＡＲ（登録商標）膜／接着剤層／ＭＹＬＡＲ（登録商標）剥離層の合成物が生成される。代替として、「転写接着剤」が前述のＭＹＬＡＲ（登録商標）膜のロールの代わりに、使用される。本「転写膜」は、解巻される、接着剤／剥離シートであり得、接着剤層は、軟質研磨パッドの底面に接着される。本実施形態では、剥離パッドは、その接着剤層と接触したまま残される。

ある実施形態では、前述の層合成物は、次いで、軟質研磨パッドとして、出荷のために、洗浄、検査、および梱包される。ある実施形態では、パッドが使用のために必要とされる場合、剥離層は、合成物から除去され、第２の接着剤層を露出させる。合成物は、次いで、露出された接着剤層を圧盤に接着させた状態において、ＣＭＰ機械圧盤に対して、位置付けられる。剥離層は、除去後、廃棄され得る。代替として、軟質研磨パッドが担体膜を有していない場合、剥離裏地が除去され、単一接着剤層が圧盤に対して留置され得る。ある実施形態では、搭載された軟質研磨パッドは、次いで、ＣＭＰ研磨動作において使用されるための準備ができる。

前述の開示されるアプローチに基づいて達成可能な軟質研磨パッドの特性は、特定の用途に対して、若干異なる（例えば、硬度）ように変動され得ることを理解されたい。例えば、本発明の別の実施形態によると、半導体基板を研磨するために好適な軟質研磨パッドが提供される。軟質研磨パッドは、約２０ショアＤから約４０ショアＤの硬度、１立方センチメートルあたり約０．８５グラムから１立方センチメートルあたり約１．００グラムの密度、約１０５０から約１４００（４０℃で１／Ｐａ）のＫＥＬ、および体積あたり約１０％から約３０％の孔隙率を有する鋳造ポリウレタンポリマー材料を含む。一実施形態では、軟質研磨パッドは、約２０ショアＤから約３５ショアＤの硬度を有する。一実施形態では、軟質研磨パッドは、１立方センチメートルあたり約０．８８グラムから１立方センチメートルあたり約０．９５グラムの密度を有する。一実施形態では、軟質研磨パッドは、約１１００から１３５０（４０℃で１／Ｐａ）のＫＥＬを有する。一実施形態では、軟質研磨パッドは、体積あたり約１５％から２５％の孔隙率を有する。

また、反応生成物を硬化させること、すなわち、「完全に硬化させること」は、依然として、いくつかの残留反応物または副産物を最終軟質研磨パッド内に残し得ることを理解されたい。例えば、本発明の別の実施形態によると、半導体基板を研磨するために好適な軟質研磨パッドが提供される。軟質研磨パッドは、ポリマー微小球から形成される、鋳造ポリウレタンポリマー材料を含み、ポリマー微小球は、軟質研磨パッドの約１０から約４０体積％を構成する。軟質研磨パッドはまた、約６から約８重量％の未反応ＮＣＯを有する、イソシアネート末端反応生成物を含む。ある実施形態では、イソシアネート末端反応生成物は、少なくとも１つの硬化剤ポリアミン化合物および少なくとも１つの硬化剤ヒドロキシル官能化合物の混合物を含む、硬化剤によって、硬化される。ある実施形態では、硬化剤ポリアミン化合物とヒドロキシル官能化合物のモル比は、約１：１から約２０：１である。ある実施形態では、軟質研磨パッドは、少なくとも０．１体積％の孔隙率および約ショアＤ２０から約ショアＤ４０、例えば、約ショアＡ６０から約ショアＡ９０の範囲の硬度を有する。

上に述べたように、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドが開示された。本発明のある実施形態によると、軟質研磨パッドは、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲の硬度を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む成形された均質の研磨体を含む。一実施形態では、成形された均質の研磨体は、第１の溝付き表面と、第１の表面と反対の第２の平坦表面とを含む。一実施形態では、局所的透明（ＬＡＴ）領域は、成形された均質の研磨体内に配置され、それと共有結合される。本発明の別の実施形態によると、半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法は、形成鋳型内において、プレポリマー、一次硬化剤、および一次硬化剤と異なる二次硬化剤を混合し、混合物を形成することを含む。混合物は、硬化され、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲の硬度を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を含む成形された均質の研磨体を提供する。一実施形態では、プレポリマーは、ポリウレタン前駆体を含み、一次硬化剤は、芳香族ジアミン化合物を含み、二次硬化剤は、エーテル結合を含む。

Claims (24)

1. 半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドであって、前記軟質研磨パッドは、成形された均質の研磨体を備え、
   前記成形された均質の研磨体は、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲の硬度を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を備えている、軟質研磨パッド。
2. 前記成形された均質の研磨体は、第１の溝付き表面と、前記第１の表面と反対の第２の平坦表面とを備えている、請求項１に記載の軟質研磨パッド。
3. 前記成形された均質の研磨体は、不透明である、請求項１に記載の軟質研磨パッド。
4. 前記成形された均質の研磨体は、不透明化潤滑剤をさらに備えている、請求項３に記載の軟質研磨パッド。
5. 前記成形された均質の研磨体内に配置されている局所的透明（ＬＡＴ）領域をさらに備え、前記ＬＡＴ領域は、前記成形された均質の研磨体と共有結合されている、請求項１に記載の軟質研磨パッド。
6. 前記ＬＡＴ領域および前記成形された均質の研磨体は、実質的に架橋されている、請求項５に記載の軟質研磨パッド。
7. 前記成形された均質の研磨体は、不透明であり、前記ＬＡＴ領域は、前記不透明化潤滑剤を本質的に含まない、請求項５に記載の軟質研磨パッド。
8. 前記成形された均質の研磨体は、前記ＬＡＴ領域のショアＤ未満のショアＤを有していた、請求項５に記載の軟質研磨パッド。
9. 前記成形された均質の研磨体は、約７５−７８センチメートルの範囲の直径を有する円形であり、前記ＬＡＴ領域は、約４−６センチメートルの範囲の長さ、約１−２センチメートルの範囲の幅を有し、前記成形された均質の研磨体の中心から、約１６−２０センチメートルの範囲内に位置付けられている、請求項５に記載の軟質研磨パッド。
10. 前記成形された均質の研磨体の上方に配置されている担体膜をさらに備え、前記担体膜は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を備えている、請求項１に記載の軟質研磨パッド。
11. 前記担体膜と前記成形された均質の研磨体との間に配置されている第１の感圧式接着剤層をさらに備え、前記第１の感圧式接着剤層は、ゴム系材料を備えている、請求項１０に記載の軟質研磨パッド。
12. 前記担体膜の上方に配置されている第２の感圧式接着剤層をさらに備え、前記第２の感圧式接着剤層は、アクリル系材料を備えている、請求項１１に記載の軟質研磨パッド。
13. 前記第２の感圧式接着剤層の上方に配置されている剥離裏地をさらに備え、前記剥離裏地は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を備えている、請求項１２に記載の軟質研磨パッド。
14. 前記成形された均質の研磨体上に直接配置されている剥離裏地をさらに備えている、請求項１に記載の軟質研磨パッド。
15. 半導体基板を研磨するための軟質研磨パッドを製造する方法であって、
    形成鋳型内において、プレポリマー、一次硬化剤、および前記一次硬化剤と異なる二次硬化剤を混合し、混合物を形成することと、
    前記混合物を硬化させ、約２０ショアＤから４５ショアＤの範囲の硬度を有する熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を備えている成形された均質の研磨体を提供することと
    を含む、方法。
16. 前記プレポリマーは、ポリウレタン前駆体を備え、前記一次硬化剤は、芳香族ジアミン化合物を備え、前記二次硬化剤は、エーテル結合を備えている、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ポリウレタン前駆体は、イソシアネートであり、前記一次硬化剤は、芳香族ジアミンであり、前記二次硬化剤は、ポリテトラメチレングリコール、アミノ官能化グリコール、およびアミノ官能化ポリオキシプロピレンから成る群から選択される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記混合物を硬化させることは、前記形成鋳型内において部分的に硬化させることにより、ポリウレタン材料を提供することと、炉内においてさらに硬化させることにより、前記熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を備えている前記成形された均質の研磨体を提供することとを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記成形された均質の研磨体は、第１の溝付き表面と、前記第１の表面と反対の第２の平坦表面とを備えている、請求項１５に記載の方法。
20. 前記混合することは、不透明化潤滑剤を前記プレポリマー、前記一次硬化剤、および前記二次硬化剤と混合することをさらに含み、前記成形された均質の研磨体は、不透明である、請求項１５に記載の方法。
21. 前記プレポリマーおよび前記一次硬化剤および前記二次硬化剤を混合することに先立って、第２の別個の形成鋳型内において芳香族ウレタンプレポリマーを硬化剤と混合し、第２の混合物を形成することと、
    前記第２の形成鋳型内において、前記第２の混合物を部分的に硬化させ、成形されたゲルを形成することと、
    前記成形されたゲルを前記形成鋳型の指定された領域内に位置付けることと
    をさらに含み、
    前記プレポリマーおよび前記一次硬化剤および前記二次硬化剤を混合し、前記混合物を形成することは、前記成形されたゲルを少なくとも部分的に囲むように前記混合物を形成することを含み、前記混合物を硬化させ、前記成形された均質の研磨体を提供することは、前記成形されたゲルを硬化させ、前記成形された均質の研磨体内に配置されている局所的透明（ＬＡＴ）領域を提供することをさらに含み、前記ＬＡＴ領域は、前記成形された均質の研磨体と共有結合されている、請求項１５に記載の方法。
22. 前記混合物を硬化させることは、
    前記形成鋳型内におい部分的に硬化させることにより、ポリウレタン材料を提供すること、および、ＬＡＴ領域前駆体を提供することと、
    炉内においてさらに硬化させることにより、前記熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料を備えている前記成形された均質の研磨体を提供すること、および、前記ＬＡＴ領域を提供すること
    とを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記芳香族ウレタンプレポリマーは、ポリテトラメチレングリコール−トルエンジイソシアネートを備え、前記硬化剤は、チオエーテル芳香族ジアミンを備えている、請求項２１に記載の方法。
24. 前記第２の混合物の部分的硬化は、単に、熱エネルギーを用いて行なわれる、請求項２１に記載の方法。

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