JP2015517926A - 透明下地層の上方に開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う研磨パッド - Google Patents

Abstract

透明下地層の上方に開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う研磨パッドが、説明される。ある例では、基板を研磨するための研磨パッドは、広域上面および透明領域を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層の広域上面に取着される。研磨表面層は、研磨表面および裏面を有する。開口部は、裏面から研磨表面層の研磨表面を通して、研磨パッド内に配置され、下地層の透明領域と整合される。下地層は、開口部のための不浸透性シールを研磨表面層の裏面に提供する。そのような研磨パッドを加工するための方法もまた、説明される。

Description

（技術分野）
本発明の実施形態は、化学機械研磨（ＣＭＰ）の分野に関し、特に、透明下地層の上方に開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う研磨パッドに関する。

（背景）
一般にＣＭＰと略される化学機械的平坦化または化学機械研磨は、半導体ウエハまたは他の基板を平坦化するための半導体製作において使用される技法である。

本プロセスは、摩耗性かつ腐食性の化学スラリー（一般に、コロイド）を、研磨パッドおよび保定リングと併せて使用し、それは、典型的に、ウエハより大きい直径である。研磨パッドおよびウエハは、動的研磨ヘッドによって一緒に押圧され、プラスチック保定リングによって定位置に保持される。動的研磨ヘッドは、研磨中、回転させられる。このアプローチは、材料の除去を補助し、いかなる不規則トポグラフィも一様にし、ウエハを平坦または平面にする傾向にある。これは、追加的回路要素の形成のための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持って来るため、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、必要であり得る。典型的な被写界深度要件は、最新のサブ５０ナノメートル技術のノードのために、オングストロームレベルまで下がる。

材料除去のプロセスは、木材上の紙ヤスリのような、単なる摩耗剥離ではない。スラリー中の化学物質はまた、除去される必要がある材料と反応し、かつ／またはそれを脆弱化する。摩耗は、この脆弱化プロセスを加速させ、研磨パッドは、反応させられた材料を表面から拭うのに役立つ。スラリー技術における進歩に加え、研磨パッドは、ますます複雑化するＣＭＰ動作において重要な役割を果たす。

しかしながら、追加的改良が、ＣＭＰパッド技術の進化に必要とされる。

（要約）
本発明の実施形態は、透明下地層の上方に開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う研磨パッドを含む。

ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、広域上面および透明領域を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層の広域上面に取着される。研磨表面層は、研磨表面および裏面を有する。開口部が、裏面から研磨表面層の研磨表面を通して、研磨パッド内に配置され、下地層の透明領域と整合される。下地層は、開口部のための不浸透性シールを研磨表面層の裏面に提供する。

別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、広域上面および透明領域を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層の広域上面に取着される。研磨表面層は、研磨表面および裏面を有する。開放部が、研磨表面から、研磨表面層の裏面を通さずに、研磨パッド内に配置される。開放部は、下地層の透明領域と整合される。

別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドを加工する方法は、形成金型内に、下地層および一式の重合性材料の混合から形成された混合物を提供する工程を含む。下地層は、透明領域を有する。形成金型の溝のパターンは、混合物と連結される。溝のパターンが混合物と連結された状態で、混合物は、少なくとも部分的に、硬化され、直接、下地層上に成形された均質な研磨表面層を形成する。成形された均質な研磨表面層は、形成金型の溝のパターンに対応する突出部のパターンを含む。開口部または開放部が、下地層の透明領域と整合されるように、研磨表面層内に形成される。

図１は、その中に配置された窓を有する、研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。

図２は、本発明のある実施形態に従い、研磨表面層内に開口部または開放部を伴う、研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。

図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開口部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。 図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開口部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。 図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開口部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図４は、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開口部を有する非連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図５は、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開放部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図６は、本発明の実施形態による、透明下地層内に形成されるスラリー偏向システムおよびそれにわたって配置された開口部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図７は、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置されたスラリー偏向システムを有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図８は、本発明のある実施形態に従い、別々の線形セグメント突出部を含む研磨表面層を有する研磨パッドの見下ろし図を図示する。

図９は、本発明のある実施形態に従い、指示領域とともに、開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。

図１０Ａ〜１０Ｆは、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの加工に使用される動作の断面図を図示する。 図１０Ａ〜１０Ｆは、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの加工に使用される動作の断面図を図示する。 図１０Ａ〜１０Ｆは、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの加工に使用される動作の断面図を図示する。 図１０Ａ〜１０Ｆは、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの加工に使用される動作の断面図を図示する。 図１０Ａ〜１０Ｆは、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの加工に使用される動作の断面図を図示する。 図１０Ａ〜１０Ｆは、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの加工に使用される動作の断面図を図示する。

図１１は、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に開口部または開放部を伴う研磨表面層を伴う、研磨パッドと互換性がある研磨装置の等角側面図を図示する。

透明下地層の上方に開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う研磨パッドが、本明細書において説明される。以下の説明では、本発明の実施形態の徹底した理解を提供するために、具体的な研磨パッド組成物および設計のような多数の具体的な詳細が、記載される。本発明の実施形態が、これらの具体的な詳細を有さずに実践され得ることは、当業者に明白である。他の事例では、半導体基板のＣＭＰを行うためのスラリーと研磨パッドとの組み合わせに関する詳細のような公知の処理技法は、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないように、詳細には説明されない。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が、理解されるべきである。

本明細書に説明される１つまたは複数の実施形態は、研磨パッドの研磨層内に形成される開口部または開放部から構成される、検出システムを対象とする。開口部または開放部は、その上に配置された研磨層を有する、開口部がない透明下地層と併用されてもよい。本明細書において説明される研磨パッドの実施形態は、化学機械研磨プロセスにおける終点検出（ＥＰＤ）のために使用されてもよい。本明細書で使用されるように、開口部は、概して、その中に開口部を有するように説明される層またはパッドの全体を通して形成される穴を指す。対照的に、開放部は、概して、その中に開放部を有するように説明される層またはパッドのある表面に、その全体を通さずに、形成される不完全な穴（例えば、トレンチまたは部分的開口部）を指す。具体的な実施形態として、（１）研磨表面層内および光学的透明下地層にわたって配置される、開口部、（２）研磨表面層内および透明下地層内に形成される開放部または局所スラリー偏向システムにわたって配置される、開口部、（３）研磨表面層内および光学的透明下地層にわたって配置される、開放部またはスラリー偏向システム、および（４）研磨表面層内および光学的透明下地層の開放部または局所スラリー偏向システムにわたって配置される、開放部またはスラリー偏向システムのうちの１つまたは複数を有する、研磨パッドが挙げられるが、それらに限定されない。実施形態は、全体的に透明である下地層に限定されないことを理解されたい。ある実施形態では、透明下地層という言及は、少なくとも、下地層のある部分または領域が、透明であることを示す。下地層の上方に常駐する研磨表面層内の開放部または開口部は、下地層の透明部分と同様である（例えば、それと整合される）。

より完全な理解のために、第１の局面では、特徴が、高度化学機械研磨処理のために、研磨パッドに導入される必要があり得る。例えば、そうでなければ不透明の研磨パッドは、その中に含まれる１つまたは複数の「窓」を有し、種々の監視用途のための可視光の実質的伝達を可能にしてもよい。そのような監視用途の１つは、化学機械研磨装置内または上に搭載された光学デバイスの使用を伴ってもよい。光学デバイスは、例えば、研磨を受ける基板の反射率変化によって、化学機械研磨プロセスを監視するために使用される。プロセスは、研磨が研磨パッドの上部研磨表面において生じるため、研磨パッドの窓を通して監視される。窓は、典型的には、加工時に、透明プラグをパッド内に挿入することによって、または透明領域（例えば、局所面積透明領域またはＬＡＴ）をそうでなければ不透明のパッド内に成形することによって、形成される。いずれの場合も、窓は、パッド内に含まれる別個の材料から構成される。

本発明のある実施形態に従い、それを通して光学的に監視するために好適な「無窓」研磨パッドが、提供される。例として、開口部または開放部が、研磨パッドの研磨表面層内に提供され、研磨パッドを通して、光学監視を可能にする。ある実施形態では、開口部または開放部は、研磨表面層全体を通して延在する、研磨表面層内に作製される完全または不完全な穴である。したがって、ある材料から構成される窓を含むパッドとは対照的に、無窓研磨パッドは、材料の不在を特徴とする。

従来、研磨パッド内に形成された単なる穴では、化学機械的プロセスを監視するために好適ではなかった。例えば、スラリーが、パッドを通して逃散し、可能性として、下層光学監視デバイスを侵食する可能性を有し得る。別の例では、不透明スラリーで充填された穴は、光学検出のために十分な光伝達を可能にするために好適ではない場合がある。しかしながら、現在試験中または使用中の高度なスラリーは、完全ではないにしても、比較的に、透明である。

したがって、本発明のある実施形態では、開口部または開放部のスラリーによる充填は、光学検出に悪影響を及ぼさない。さらに、ある実施形態では、透明下地層が、研磨表面層の下方に含まれる。あるそのような実施形態では、透明下地層は、取付盤と、例えば、化学機械研磨装置の石英レーザ部位とを保護するためのシールを提供する。以下により詳細に説明されるように、種々の開口部または開放部設計が、提供される。いくつかの実施形態では、設計は、研磨プロセスの間、開放部または開口部を横断してスラリーが洗浄し続けるような対策を含む。具体的なそのような実施形態では、スラリーの洗浄のために設計された開口部が、研磨残骸が、収集、凝集、および潜在的に、レーザまたは他の光学信号を減衰させないように防止するために使用される。

従来の「窓」研磨パッドは、典型的には、その中に含まれる好適に透明な材料の挿入体またはＬＡＴ領域を有する。例えば、図１は、その中に配置された窓を有する、研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。

図１を参照すると、研磨パッド１００は、研磨表面１０２および裏面（図示せず）を有する、研磨本体を含む。研磨表面１０２は、同心円周方向溝１０４のパターンを有する。溝のパターンはまた、最内円周方向溝から最外円周方向溝まで連続する複数の半径方向溝１０６を含む。窓１０８が、研磨パッド１００内に含まれ、研磨表面１０２から可視である。窓は、前述のように、プラグ（または、挿入体）またはＬＡＴ領域等の好適に透明な材料から構成される。必ずしも、常時、該当するわけではないが、従来の研磨パッドは、典型的には、図１に描写されるように、同心円溝パターンを有することに留意されたい。

第２の局面では、ＣＭＰ動作のための研磨パッドは、ウエハ間研磨均一性に対するダイ内研磨均一性のトレードオフのような、性能におけるトレードオフを有し得る。例えば、硬質研磨パッドは、良好なダイレベル平坦化を呈し得るが、ウエハ間均一性は、不良である。それらはまた、研磨されている基板を擦過し得る。一方、軟質研磨パッドは、不良なダイレベル平坦化（例えば、それらはダイ内の段差部を生じさせ得る）を呈し得るが、ウエハレベル均一性は、良好である。前述の性能トレードオフを緩和するアプローチは、ウエハ内およびダイ内研磨効果を切り離すことであり得る。

軟質パッドの製作および使用の従来のアプローチは、制限を有し得る。例えば、キャストされた軟質パッドは、低欠陥特性をもたらし得るが、平坦化性能が損なわれる。研磨動作中、低欠陥特性であり、かつ高平坦化性能であることの両方をもたらす研磨パッドの必要性があり得る。同様に、硬質パッドの製作および使用の従来のアプローチも、制限を有し得る。例えば、より硬質のウレタン調合物におそらく固有の、より高速のゲル化速度は、プロセスに障害を強いることになり、パッド均一性に影響を及ぼし得、調合物の選択肢を制限し得る。そのような障害を回避する硬質パッドを生産および実装するために好適なアプローチの必要性が、存在し得る。追加的に、前述のように、各々の特性が別個に最適化され得るように、パッドの研磨表面の特性をそのバルク特性から切り離すことが望ましくあり得る。

本発明のある実施形態によると、研磨表面の材料と異なるバルクまたは下地材料を有する研磨パッドが、本明細書で説明される。そのような研磨パッドは、従来のパッドに対して行なわれる前述の障害に対処するために好適なアプローチで製作または実装され得る。ある実施形態では、複合研磨パッドは、安定かつ本質的に非圧縮性の不活性材料から製作される下地またはバルク層を含み、その不活性材料の上に、研磨表面層が配置される。より硬質の下地層がパッド完全性のための支持および強度を提供し得る一方、より軟質の研磨表面層は、擦過を低減させ、研磨層と研磨パッドの残りとの材料特性を切り離すことを可能にし得る。

以下でより詳細に検討される具体的な実施形態では、軟質パッドの平坦化特性は、ポリカーボネートのシートのような剛性の裏地材料または下地層の上に軟質研磨表面層を作り出すことによって利用可能となる。他の可能性として、テレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）材料、ＰＥＴＧ材料、ガラス、石英、アクリル材料、ＭＭＡ、またはポリスチレンの使用が挙げられる。本発明の実施形態によると、前述の性能トレードオフを緩和するアプローチは、軟質連続研磨表面層、または硬質下地層と結合された別々の突出部から構成される軟質研磨表面層のいずれかを有する研磨パッドの形成を含む。前述のものが好ましくあり得るが、逆配置、例えば、下にある軟質の下地層の上に配置される硬質研磨表面層もまた、本明細書において想定および説明されることが、理解されるべきである。

本発明のある側面では、光学監視のために好適な無窓研磨パッドは、それを通した開口部またはその中の開放部を有する、研磨表面層を含む。例えば、図２は、本発明のある実施形態に従い、研磨表面層内に開口部または開放部を伴う、研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。

図２を参照すると、基板を研磨するための研磨装置２００は、研磨パッド２０１を含む。研磨パッド２０１は、研磨表面２０２および裏面（図示せず）を有する。研磨表面２０２は、円周方向溝２０４および半径方向溝２０６等の溝のパターンを含む。研磨表面２０２は、化学機械研磨プロセスに好適な任意の溝のパターンを有してもよいことを理解されたい。例えば、図２を参照すると、研磨表面２０２は、半径方向溝を伴う同心多角形の溝のパターンを有する（図１に示されるような同心円とは対照的に）。すなわち、円周方向溝２０４は、その頂点を通って走る半径方向溝２０６を伴う同心多角形を形成する。例えば、具体的な実施形態では、同心多角形の溝のパターンは、図２に描写されるように、同心１２角形の溝のパターンである。

開口部または開放部２０８が、研磨表面２０２内に配置される。ある実施形態では、材料が、開口部または開放部２０８内に配置されない、例えば、開口部または開放部２０８の場所内にプラグ、挿入体、またはＬＡＴ領域が存在しない。図２の研磨パッドの可能性として考えられる実施形態の変形例は、図３Ａ〜３Ｃ、４、５、６Ａ、および６Ｂに関連して後述される。

研磨パッドが、その中に形成された開口部を有する連続研磨表面層を具備してもよい。例えば、図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開口部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図３Ａ〜３Ｃを参照すると、それぞれ、基板を研磨するための研磨パッド３００Ａ、３００Ｂ、および３００Ｃの実施例が、提供される。研磨パッド３００Ａ、３００Ｂ、および３００Ｃは、広域上面３０４および裏側３０６を有する、透明下地層３０２を含む。研磨表面層３０８が、透明下地層３０２の広域上面３０４に取着される。研磨表面層３０８は、研磨表面３０８Ｂおよび裏面３０８Ａを有する。開口部３１０が、研磨表面層３０８の裏面３０８Ａから、研磨表面３０８Ｂを通して、研磨パッド内に配置される。ある実施形態では、透明下地層３０６は、研磨表面層３０８の裏面３０８Ｂに開口部３１０のための不浸透性シールを提供する。ある実施形態では、研磨表面層３０８は、図３Ａ〜３Ｃに描写されるように、そこから突出する複数の研磨特徴を伴う連続層部分を含む。これは、透明下地層３０２に取着された研磨表面層３０８の連続層部分である。

図３Ａを具体的に参照すると、ある実施形態では、開口部３１０は、透明下地層３０２の広域上面３０４にわたって配置される。図３Ｂを具体的に参照すると、ある実施形態では、開口部３１０は、透明下地層３０２内に形成された開放部３２０にわたって配置される。開放部３２０の底部は、透明下地層３０２の広域上面３０４の下方にある。図３Ｃを具体的に参照すると、ある実施形態では、開口部３１０は、透明下地層３０２から形成された突出部３４０にわたって配置される。突出部３４０の上部は、透明下地層３０２の広域上面３０４の上方にあって、研磨表面層３０８の開口部３１０内に位置する。

別の局面では、研磨パッドは、その中に形成された開口部を有する非連続研磨表面層を具備してもよい。例えば、図４は、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開口部を有する非連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図４を参照すると、基板を研磨するための研磨パッド４００の実施例が、提供される。研磨パッド４００は、広域上面４０４および裏側４０６を有する、透明下地層４０２を含む。研磨表面層４０８は、透明下地層４０２の広域上面４０４に取着される。開口部４１０が、例えば、研磨表面層４０８の研磨特徴のパターンを中断することによって、研磨パッド内に配置される。ある実施形態では、透明下地層４０６は、研磨表面層４０８の開口部４１０のための不浸透性シールを提供する。ある実施形態では、研磨表面層４０８は、図４に描写されるように、表面４０４から突出する複数の研磨特徴である。これは、透明下地層４０２に取着された研磨表面層４０８の非連続層部分の突出部である。

ある実施形態では、前述の研磨パッドは、終点検出システムと併用するために好適である。例えば、終点検出は、上層研磨表面層内に形成された開口部と併用して、透明下地層を通して行われてもよい。したがって、ある実施形態では、透明下地層は、実質的に、限定されないが、可視光、紫外線光、赤外線光、またはそれらの組み合わせ等の光に対して透過性である。しかしながら、下地層は、完全に透明であるように加工することはできない、またはその必要はないが、依然として、終点検出のための光の伝達に効果的であり得る場合もある。あるそのような実施形態では、透明下地層は、７００〜７１０ナノメートル範囲内の入射光の約８０％しか伝達しないが、依然として、研磨パッド内の検出領域の一部として作用するために好適である。しかしながら、別の実施形態では、透明下地層は、７００〜７１０ナノメートル範囲内の約８０％または約８０％より多くの入射光を伝達する。ある実施形態では、透明下地層は、終点検出のための光の伝達のために効果的に透明（例えば、理想的には、全体的に透明）である。

別の局面では、研磨パッドは、その中に形成された開放部を有する連続研磨表面層を具備してもよい。例えば、図５は、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置された開放部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図５を参照すると、基板を研磨するための研磨パッド５００の実施例が、提供される。研磨パッド５００は、広域上面５０４および裏側５０６を有する、透明下地層５０２を含む。研磨表面層５０８は、透明下地層５０２の広域上面５０４に取着される。研磨表面層５０８は、研磨表面５０８Ｂおよび裏面５０８Ａを有する。開放部５１０は、研磨表面層５０８の研磨表面５０８Ｂから、裏面５０８Ａを通さずに、研磨パッド内に配置される。

ある実施形態では、研磨表面層５０８は、図５に描写されるように、そこから突出する複数の研磨特徴を伴う連続層部分を含む。これは、透明下地層５０２に取着された研磨表面層５０８の連続層部分である。研磨表面層５０８の総厚（Ｔ３）は、したがって、量（Ｔ２）だけ、突出部の高さを上回る。ある実施形態では、量Ｔ２は、図５に描写されるように、開放部５１０の底部に残る研磨表面層５０８の部分の厚さ（Ｔ１）を上回る。しかしながら、量Ｔ２は、別の実施形態では、開放部５１０の底部に残る研磨表面層５０８の部分の厚さ（Ｔ１）とほぼ同一である。さらに別の実施形態では、量Ｔ２は、開放部５１０の底部に残る研磨表面層５０８の部分の厚さ（Ｔ１）未満である。

再び、図５を参照すると、ある実施形態では、開放部５１０は、透明下地層５０２の広域上面５０４にわたって配置される。研磨表面層５０８の一部が、開放部５１０の底部に残ることを除いて、配列は、図３Ａに関連して説明される実施形態に類似する。しかしながら、別の実施形態では（図示せず）、研磨表面層の開放部は、透明下地層内に形成された開放部にわたって配置される。透明下地層の開放部の底部は、透明下地層の広域上面の下方にある。配列は、図３Ｂに関連して説明される実施形態に類似するが、研磨表面層の一部は、透明下地層の底部に残る、例えば、透明下地層の開放部の底部と共形である。さらに別の実施形態では（図示せず）、研磨表面層の開放部は、透明下地層から形成された突出部にわたって配置される。突出部の上部は、透明下地層の広域上面の上方にある。研磨表面層の一部が、透明下地層の突出部の上部に残る、例えば、透明下地層の突出部の上部と共形であることを除いて、配列は、図３Ｃに関連して説明される実施形態に類似する。

以下により詳細に説明されるように、研磨表面層５０８は、不透明であってもよい。それでもなお、厚さＴ１は、例えば、終点検出プロセスのために、少なくとも一部の光の伝達を可能にするために十分に薄くあり得る。例えば、ある実施形態では、透明下地層５０２および開放部５１０の真下の研磨表面層５０８の裏面５０８Ａの部分（例えば、厚さＴ１を有する領域）の組み合わせは、実質的に、限定されないが、可視光、紫外線光、赤外線光、またはそれらの組み合わせ等の光に対して透過性である。あるそのような実施形態では、透明下地層５０２および開放部５１０の真下の研磨表面層５０８の裏面５０８Ａの部分の組み合わせは、７００〜７１０ナノメートル範囲内の約８０％または約８０％より多くの入射光を伝達する。ある実施形態では、透明下地層５０２および開放部５１０の真下の研磨表面層５０８の裏面５０８Ａの部分の組み合わせは、終点検出のための光の伝達のために、効果的に透過性である。

別の局面では、スラリー偏向システムが、透明下地層または透明下地層上に配置される研磨表面層内に含まれる。第１の実施例では、図６は、本発明の実施形態による、透明下地層内に形成されるスラリー偏向システムおよびそれにわたって配置された開口部を有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。終点検出は、依然として、そのようなスラリー偏向システムを含む特徴を通して行われ得ることを理解されたい。

図６を参照すると、基板を研磨するための研磨パッド６００の実施例が、提供される。研磨パッド６００は、広域上面６０４および裏側６０６を有する、透明下地層６０２を含む。研磨表面層６０８は、透明下地層６０２の広域上面６０４に取着される。研磨表面層６０８は、研磨表面６０８Ｂおよび裏面６０８Ａを有する。開口部６１０は、裏面６０８Ａから、研磨表面層６０８の研磨表面６０８Ｂを通して、研磨パッド内に配置される。ある実施形態では、透明下地層６０６は、開口部６１０のための不浸透性シールを研磨表面層３０８の裏面６０８Ｂに提供する。ある実施形態では、研磨表面層６０８は、図６に描写されるように、そこから突出する複数の研磨特徴を伴う連続層部分を含む。これは、透明下地層６０２に取着された研磨表面層６０８の連続層部分である。ある実施形態では、スラリー偏向特徴６５０は、透明下地層６０２内に形成され、透明下地層６０２の広域上面６０４の下方に陥凹される。あるそのような実施形態では、研磨表面層６０８の開口部６１０は、図６に描写されるように、透明下地層６０２のスラリー偏向特徴６５０にわたって配置される、例えば、それと整合される。代替実施形態では（図示せず）、開放部のみ、開口部６１０とは対照的に、研磨表面層６０８内に形成される。そのような代替実施形態の１つでは、研磨表面層６０８は、全体的に連続的であって、透明下地層６０２のスラリー偏向特徴６５０と共形の材料の一部を含む。

第２の実施例では、図７は、本発明の実施形態による、透明下地層およびその中に配置されたスラリー偏向システムを有する連続研磨表面層を伴う、研磨パッドの図２のａ−ａ’軸に沿った断面図を図示する。

図７を参照すると、基板を研磨するための研磨パッド７００の実施例が、提供される。研磨パッド７００は、広域上面７０４および裏側７０６を有する透明下地層７０２を含む。研磨表面層７０８は、透明下地層７０２の広域上面７０４に取着される。研磨表面層７０８は、研磨表面７０８Ｂおよび裏面７０８Ａを有する。開放部７１０は、研磨表面層７０８の研磨表面７０８Ｂから、裏面７０８Ａを通さずに、研磨パッド内に配置される。ある実施形態では、スラリー偏向特徴７５０は、図７に描写されるように、研磨表面層７０８の開放部７１０内に形成される。

ある実施形態では、スラリー偏向システムは、研磨表面層内、透明下地層内、または両方内において、化学機械研磨動作の間、開口部からのスラリーの洗浄を可能にするために好適な幾何学形状の使用を含む。そのような偏向システムの２つのみの実施例が、図６および７に図示されるが、スラリーの洗浄のために好適な開口部または開放部の任意の幾何学形状が、本発明の実施形態の精神および範囲内で検討される。例として、開口部または開放部の１つまたは複数の縁の楔または傾斜形状の修正は、開放部または開口部からのスラリーの流動を促進し得る。本明細書に説明される開放部および開口部と併用するために好適なスラリー偏向システムの幾何学形状の実施例は、参照することによって本明細書に組み込まれる、ＮｅｘＰｌａｎｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された２０１１年７月１５日出願の米国特許出願第１３／１８４，３９５号に開示される。

前述の研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００、および７００の研磨表面層は、対応する透明下地層に取着されるように説明される。ある実施形態では、研磨表面層は、対応する透明下地層と「結合」される。第１のそのような実施形態では、研磨表面層は、対応する透明下地層に直接的に結合される。すなわち、研磨表面層は、対応する透明下地層と直接接触する。次いで、ある実施形態では、「直接的に結合される」は、介入層（感圧式接着剤層のような）または別様の糊状または接着剤フィルムを伴わない直接的な接触を説明する。研磨表面層は、研磨表面層および対応する透明下地層のみ、それから構成されるパッドの研磨性能を決定付けるように、対応する透明下地層に直接的に結合されることが好ましくあり得る。別の実施形態では、取着されるとは、介入層（感圧式接着剤層のような）あるいは他の糊状または接着剤フィルムの使用を意味するために使用される。他の介入膜または層もまた、含まれてもよい。

具体的なそのような実施形態では、研磨表面層は、対応する透明下地層に共有結合される。ある実施形態では、用語「共有結合される」は、第１の材料（例えば、研磨表面層の材料）からの原子が第２の材料（例えば、下地層の材料）からの原子と架橋または電子共有をすることにより実際の化学結合をもたらす配置を指す。共有結合は、ネジ、釘、糊、または他の接着剤を通した結合のような機械的結合と区別される。別の具体的な実施形態では、研磨表面層は、共有結合されないが、対応する透明下地層に静電的にのみ結合される。そのような静電結合は、透明下地層と研磨表面層との間のファンデルワールス型の相互作用を含み得る。

剥離抵抗が、研磨表面層が透明下地層と結合される強度および程度の指標を提供し得る。ある実施形態では、透明下地層および対応する研磨表面層は、研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する。

ある実施形態では、表面粗度が、研磨表面層と透明下地層との界面において使用され、研磨パッドのこれら２つの部分の結合強度を向上させる。あるそのような実施形態では、透明下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）よりも大きい表面粗度を有し、その表面粗度で、対応する研磨表面層は、直接的に透明下地層に結合される。具体的なそのような実施形態では、表面粗度は、約５〜１０マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）の範囲にある。

しかしながら、別の実施形態では、実質的な表面粗度が含まれず、研磨表面層と透明下地層との界面は、特に平滑である。そのような平滑界面の強度は、表面粗度から独立であっても、そのような表面粗度を含むことによるさらなる強化を必要としなくてもよい。あるそのような実施形態では、透明下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）未満の表面粗度を有する平滑表面を有し、その表面粗度で、対応する研磨表面層は、直接的に透明下地層に結合される。透明下地層と研磨表面層との界面における粗度を包含または除外する決定または必要性は、界面の本来の性質（例えば、油膜のような不純物の除外）または界面における材料の性質に依存し得る。例えば、特定のそのような実施形態では、平滑界面における研磨表面層は、ポリウレタンから形成される材料から構成される。

上記研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００の研磨表面層および対応する透明下地層の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義されたパラメータを有し得る。例えば、あるそのような実施形態では、研磨表面層および対応する透明下地層は、そのエネルギー損失係数、すなわち、ＫＥＬが異なる。ＫＥＬは、研磨性能を予測するためのパラメータである。ＡＳＴＭ Ｄ４０９２−９０（「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（プラスチックについての動力学的機械的測定の標準用語）」）は、このパラメータを各変形サイクルにおける損失された単位体積あたりのエネルギーとして定義する。言い換えると、これは、応力ひずみのヒステリシスループ内の面積の測定値である。エネルギー損失係数（ＫＥＬ）は、ｔａｎδおよび弾性貯蔵係数（Ｅ’）の両方の関数であり、下記の式：ＫＥＬ＝ｔａｎδ＊１０^１２／［Ｅ’＊（１＋ｔａｎδ^２）］によって定義され得、式中、Ｅ’は、パスカル単位である。弾性応力とひずみの比率は、貯蔵（または、弾性）係数であり、粘性応力とひずみの比率は、損失（または、粘性）係数である。試験が、張、曲げ、または圧縮において行なわれるとき、Ｅ’およびＥ’’は、それぞれ、貯蔵係数および損失係数を指す。損失係数と貯蔵係数の比率は、応力とひずみとの間の位相角シフト（δ）のタンジェントである。ゆえに、Ｅ’’／Ｅ’＝ｔａｎδであり、材料の減衰能力の測定値である。ある実施形態では、透明下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数、例えば、約７を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数、例えば、約８０００を有する。ある実施形態では、透明下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有し、対応する研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有し、透明下地層および対応する研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する。

上記研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００の研磨表面層および対応する透明下地層の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された弾性圧縮率を有し得る。ある実施形態では、透明下地層は、５ＰＳＩの印加圧力下で約１％未満の圧縮率を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、５ＰＳＩの印加圧力下で約０．１％よりも大きい圧縮率を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、第１の弾性率を有し、対応する透明下地層は、例えば硬質下地層の上の比較的硬質な研磨表面に対して、第１の弾性率よりも約５倍、さらに１０倍大きい第２の弾性率を有する。しかしながら、別の実施形態では、研磨表面層は、第１の弾性率を有し、対応する透明下地層は、例えば、硬質透明下地層の上の比較的軟質な研磨表面に対して、第１の弾性率よりも約１００倍大きい第２の弾性率を有する。

別の例では、上記研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００の研磨表面層および対応する透明下地層の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された硬度を有し得る。ある実施形態では、透明下地層は、約７５ショアＤよりも大きい硬度、例えばポリカーボネート透明下地層に関しては、約８４〜８５ショアＤを有する。ある実施形態では、研磨表面層は、約７０ショアＤ未満、好ましくは約６０ショアＤ未満の硬度を有する。ある実施形態では、透明下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、対応する研磨表面層は、例えば硬質ポリウレタン研磨表面層に関しては、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する。別の実施形態では、透明下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、対応する研磨表面層は、例えば軟質ポリウレタン研磨表面層に関しては、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する。

上記研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００の研磨表面層および対応する透明下地層の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された組成物を有し得る。ある実施形態では、透明下地層は、ポリカーボネート材料から構成される。あるそのような実施形態では、ポリカーボネート材料は、ポリカーボネートのいくつかの別々の層（サブ層）のスタックから構成されるか、またはポリカーボネートの単一の連続層から構成される。別の実施形態では、透明下地層は、限定されないが、エポキシ基板材料または金属シートのような材料から構成される。

ある実施形態では、上記研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００の研磨表面層は、均質な研磨表面層である。あるそのような実施形態では、均質な研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料から構成される。例えば、具体的な実施形態では、均質本体は、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料から構成される。ある実施形態では、用語「均質」は、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料の組成物が、本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（複合材）から構成される研磨パッド本体を除外する。ある実施形態では、用語「熱硬化性」は、不可逆的に硬化するポリマー材料（例えば、硬化によって材料の前駆体を非可融性かつ不溶性のポリマー網目構造に不可逆的に変化させる）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」（すなわち、加熱されると液体に変化し、十分に冷却されると非常にガラス状の状態に戻るポリマーから構成される材料）から構成される研磨パッドを除外する。熱硬化性材料から作製される研磨パッドが、典型的に、化学反応でポリマーを形成するように反応する低分子量前駆体から製作される一方、熱可塑性材料から作製されるパッドは、典型的に、既存のポリマーを加熱することにより位相変化を生じさせることによって製作され、研磨パッドが物理的プロセスで形成されることが、注記される。ポリウレタン熱硬化性ポリマーは、その安定した熱的および機械的特性と、化学環境への抵抗と、摩滅抵抗に対する傾向とに基づいて、本明細書で説明される研磨パッドを製作するために選択されてもよい。ある実施形態では、研磨表面層が熱硬化性材料から構成されるが、対応する透明下地層は、ポリカーボネートのような熱可塑性材料から構成される。

上記研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００の研磨表面層の材料は、成形されてもよい。用語「成形される」は、図１０Ａ〜１０Ｆに関連して以下でより詳細に説明されるように、研磨表面層が形成金型において形成されることを示すために使用され得る。ある実施形態では、成形された研磨表面層は、調整および／または研磨に応じて、約１〜５ミクロン二乗平均平方根の範囲にある研磨表面粗度を有する。ある実施形態では、成形された研磨表面層は、調整および／または研磨に応じて、約２．３５ミクロン二乗平均平方根の研磨表面粗度を有する。ある実施形態では、成形された研磨表面層は、２５℃で約３０〜５００メガパスカル（ＭＰａ）の範囲にある貯蔵係数を有する。別の実施形態では、成形された研磨表面層は、２５℃で約３０メガパスカル（ＭＰａ）未満の貯蔵係数を有する。

上記研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００の研磨表面層の材料は、細孔形成特徴を含んでもよい。ある実施形態では、研磨表面層は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、複数のポロゲンである。例えば、用語「ポロゲン」は、「中空」中心を有するマイクロまたはナノスケールの球状または略球状粒子を示すために使用され得る。中空中心は、中実材料で充填されず、気体または液体コアを含んでもよい。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、事前に拡張され、気体で充填されたＥＸＰＡＮＣＥＬ^ＴＭから成り、研磨パッドの研磨表面層全体に（例えば、その中の追加的構成要素として）分散される。具体的な実施形態では、ＥＸＰＡＮＣＥＬ^ＴＭは、ペンタンで充填される。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔の各々は、約１０〜１００ミクロンの範囲にある直径を有する。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、相互に別々である細孔を含む。これは、一般的スポンジにおける細孔についての場合のような、トンネルを通して相互に接続され得る開放セル細孔とは対照的である。ある実施形態では、閉鎖セル細孔の各々は、前述のように、ポロゲンのシェルのような物理的シェルを含む。しかしながら、別の実施形態では、閉鎖セル細孔の各々は、物理的シェルを含まない。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、均質な研磨表面層の熱硬化性ポリウレタン材料全体にわたり本質的に均等に分散される。ある実施形態では、研磨表面層は、細孔形成特徴を含むが、対応する透明下地層は、そうではなく、非多孔性である。

ある実施形態では、研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００のような本明細書で説明される研磨パッドは、不透明である研磨表面層を含む。ある実施形態では、用語「不透明」は、そのバルク形態において、約１０％またはそれよりも少ない可視光を通過させる材料を示すために使用される。ある実施形態では、研磨表面層は、大部分において不透明であるか、または研磨表面層全体にわたる（例えば、その中の追加的構成要素として）潤滑剤のような不透明化粒子充填剤の含有に完全に起因して不透明である。具体的な実施形態では、不透明化粒子充填剤は、限定されないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、黒鉛、フッ化黒鉛、硫化モリブデン、硫化ニオブ、タルク、硫化タンタル、二硫化タングステン、またはテフロン（登録商標）のような材料である。

別の例では、研磨表面層２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００および７００ならびに対応する透明下地層の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された寸法を有し得る。ある実施形態では、研磨表面層は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さ（図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、４、５、６または７におけるａ’）を有し、対応する透明下地層は、約２０ミルよりも大きい厚さ（ｂ’）を有する。特定の実施形態では、研磨表面層は、約１０〜３０ミルの範囲内の厚さおよび研磨表面層の厚さの約５０〜１００％の範囲内の溝深度を有し、対応する透明下地層は、約４０〜８０ミルの範囲内の厚さを有する。別の特定の実施形態では、研磨表面層は、約１５ミルの厚さおよび約１０ミルの溝深度を有し、対応する透明下地層は、約６０ミルの厚さを有する。

ある実施形態では、透明下地層の厚さ（ｂ’）は、対応する研磨表面層の厚さ（ａ’）よりも大きい。ある実施形態では、透明下地層は、対応する研磨パッドのバルク研磨特性を決定付けるのに十分な、対応する研磨表面層の厚さ（ａ’）および硬度に対しての、厚さ（ｂ’）および硬度を有する。ある実施形態では、透明下地層は、対応する研磨パッドがダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、研磨パッドがウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い。

前述の実施形態は、主に、下にある対応する透明下地層よりも軟質の研磨表面層を有する研磨パッドに焦点を当てるが、他の構成も、本発明の実施形態の趣旨および範囲内に想定される。例えば、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する透明下地層を含む。研磨表面層は、透明下地層と結合される。研磨表面層は、第１の硬度に等しいかそれよりも大きい第２の硬度を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、透明下地層に、直接的に結合され、共有結合される。ある実施形態では、透明下地層および研磨表面層は、研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、直接的に透明下地層に結合される。ある実施形態では、研磨表面層は、直接的に透明下地層に結合される複数の別々の研磨突出部から構成される。

別の例において、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する透明下地層を含む。研磨表面層は、透明下地層と結合される。研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有する。透明下地層および研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、透明下地層に取着される。ある実施形態では、研磨表面層は、透明下地層に取着された複数の別々の研磨突出部から構成される。ある実施形態では、研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料から構成される。

別の例において、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する透明下地層を含む。研磨表面層は、透明下地層と結合される。研磨表面層は、第１の硬度未満の第２の硬度を有し、熱硬化性材料から構成される。ある実施形態では、研磨表面層は、均質な研磨表面層である。ある実施形態では、熱硬化性材料は、ポリウレタンである。ある実施形態では、透明下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、研磨表面層は、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する。ある実施形態では、透明下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、研磨表面層は、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、透明下地層に取着される。ある実施形態では、研磨表面層は、透明下地層に取着された複数の別々の研磨突出部から構成される。ある実施形態では、研磨表面層は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する。

別の例において、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、非多孔性透明下地層を含む。研磨表面層は、透明下地層と結合される。研磨表面層は、閉鎖セル細孔の細孔密度を有する。ある実施形態では、閉鎖セル細孔の細孔密度は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、直接的に透明下地層に結合される。ある実施形態では、研磨表面層は、直接的に透明下地層に結合される複数の別々の研磨突出部から構成される。

前述の研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００、および７００の研磨表面層は、ＣＭＰ動作中の研磨のために好適なパターンを有し得る。実施例は、図１および２に描写される。図２をさらに参照すると、円周方向溝と同心多角形を有する溝パターンのために検討される可能性として考えられる実施形態の基本実施例は、その直線セグメントが、平行であって、その角度が、半径方向方式に整合されるように、全て同一の中心点を伴い、かつ全てゼロの角度θと整合される、類似多角形を形成する一連の溝に基づく溝パターンを含む。入れ子三角形、正方形、五角形、六角形等、全て、本発明の精神および範囲内で検討される。それを上回ると多角形が略円形となる、最大数の直線セグメントが存在してもよい。好ましい実施形態は、溝パターンをそのような数の直線セグメント未満の辺の数を伴う多角形に制限することを含んでもよい。このアプローチの理由の１つは、そうでなければ、各多角形の辺の数が増加し、円形形状に近づくにつれて、減少され得る、研磨便益の平均化を改善することであり得る。別の実施形態は、研磨パッド中心と同一の場所にない中心を有する、同心多角形を伴う溝パターンを含む。当然ながら、他の実施形態では、開口部または開放部は、円形円周方向溝を伴うパッド内に形成されてもよい。

別の一般的例では、本発明のいくつかの実施形態は、線形特徴のパターンを有する複数の突出部を含む。具体的なそのような例において、図８は、本発明のある実施形態に従い、別々の線形セグメント突出部８０２を含む研磨表面層を有する研磨パッド８００の見下ろし図を図示する。示される別々の線形セグメント突出部は、本質的に、研磨表面の半径に直交する。しかしながら、本発明の実施形態はまた、研磨表面の半径に精密には直交しない別々の線形セグメントを含んでもよいことが、理解されるべきである。そのような実施形態では、別々の線形セグメントは、同心またはほぼ同心の多角形配置の一部を、完全にではないが形成してもよい。対応する半径との相対的関連付けは、精密には９０度ではなく、恐らく、９０度から１度〜数度ずれた割合である。それでもなお、そのような直交に近いか、またはほぼ直交する別々の線形セグメントは、本発明の趣旨および範囲内にあると見なされる。

別の一般的例では、本発明のいくつかの実施形態は、別々の湾曲特徴のパターンを有する複数の突出部を含む。具体的なそのような例では、別々の弧状形状の突出部が、含まれる。他の具体的なそのような実施形態は、略円形研磨パッド上に配置される複数の部分的円周方向突出部を含むが、それらに限定されない。

別の一般的例では、本発明のいくつかの実施形態は、別々のタイルのパターンを有する複数の突出部を含む。具体的なそのような実施形態では、別々の六角形タイルの突出部が、含まれる。他の具体的なそのような実施形態は、複数の円形タイル、楕円形タイル、正方形タイル、長方形タイル、またはそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。

前述の一般的例は、突出部（例えば、パターン化された研磨表面層の最高点）の観点から定義されているが、研磨表面層は同時にまたは代替として溝（例えば、パターン化された研磨表面層の最低点）の観点から定義され得る。個々の溝は、各溝上の任意の所与の点において約４〜約１００ミルの深度であってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、各溝上の任意の所与の点において約１０〜約５０ミルの深度である。溝は、均一深度、可変深度、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、すべて均一深度である。例えば、溝パターンの溝は、すべて同一の深度を有してもよい。いくつかの実施形態では、溝パターンの溝の一部が、ある均一深度を有し得る一方、同一のパターンの他の溝は、異なる均一深度を有し得る。例えば、溝深度は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝深度は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一深度の溝が、可変深度の溝と交互する。

個々の溝は、各溝上の任意の所与の点において約２〜約１００ミルの幅であってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、各溝上の任意の所与の点において約１５〜約５０ミルの幅である。溝は、均一幅、可変幅、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝パターンの溝はすべて均一幅である。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝パターンの溝の一部がある均一幅を有する一方、同一のパターンの他の溝は、異なる均一幅を有する。いくつかの実施形態では、溝幅は、研磨パッドの中心の距離の増加に伴って増加する。いくつかの実施形態では、溝幅は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一幅の溝が、可変幅の溝と交互する。

前述の深度および幅の寸法に従い、個々の溝は、均一容積、可変容積、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝はすべて均一容積である。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝容積は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する。いくつかの他の実施形態では、溝容積は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一容積の溝が、可変容積の溝と交互する。

本明細書で説明される溝パターンの溝は、約３０〜約１０００ミルのピッチを有してもよい。いくつかの実施形態では、溝は、約１２５ミルのピッチを有する。円形研磨パッドの場合、溝ピッチは、円形研磨パッドの半径に沿って測定される。ＣＭＰベルトでは、溝ピッチは、ＣＭＰベルトの中心からＣＭＰベルトの縁まで測定される。溝は、均一ピッチ、可変ピッチ、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝はすべて均一ピッチである。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝ピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する。いくつかの他の実施形態では、溝ピッチは、研磨パッドの中心から距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、ある区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って変動する一方、隣接する区域における溝のピッチは、均一のままである。いくつかの実施形態では、ある区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する一方、隣接する区域における溝のピッチは、異なる比率で増加する。いくつかの実施形態では、ある区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する一方、隣接する区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一ピッチの溝が、可変ピッチの溝と交互する。いくつかの実施形態では、均一ピッチの溝の区域が、可変ピッチの溝の区域と交互する。

別の局面では、研磨表面層および対応する透明下地層を有する研磨パッドは、例えば渦電流検出システムと併用するための検出領域をさらに含む。例えば、図９は、本発明のある実施形態に従い、指示領域とともに、開口部または開放部を有する研磨表面層を有する研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。

図９を参照すると、研磨パッド９００の研磨表面層９０２は、研磨パッド９００の裏面（例えば、対応する下地層の裏面）に配置される検出領域の場所を示す指示領域９０４を含む。ある実施形態では、指示領域９０４は、図９に描写されるように、第２の突出部のパターンまたは溝９０８で突出部のパターンまたは溝９０６に割り込む。渦電流検出領域のような好適な検出領域の例は、ＮｅｘＰｌａｎａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された２０１０年９月３０日出願の米国特許出願第１２／８９５，４６５号で説明されている。研磨表面層９０２内の開放部または開口部９１０は、本明細書に説明される１つまたは複数の実施形態において検討されるように、また、研磨表面層９０２内に形成されるように描写される。

ある実施形態では、前述の研磨パッドはさらに、サブパッド、例えば、ＣＭＰ技術において公知であるような従来のサブパッドを含む。下地層は、サブパッドに近接して配置される。あるそのような実施形態では、サブパッドは、対応する下地層の硬度未満の硬度を有する。あるそのような実施形態では、サブパッドは、限定されないが、発泡体、ゴム、繊維、フェルト、または高多孔性材料のような材料から構成される。ある実施形態では、サブパッドは、開口部を有する。サブパッドの開口部は、下地層の透明領域と整合される。

別の局面では、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する対応する研磨表面層を伴う、研磨パッドが、成形プロセスにおいて加工されてもよい。例えば、前述のもののような、そのような多層（例えば、表面研磨層とその下にある透明下地層）研磨パッドは、成形プロセスで製作され得、表面研磨層とその下にある透明下地層との間の直接的結合を促進してもよい。図１０Ａ〜１０Ｆは、本発明のある実施形態に従い、透明下地層およびその中に配置された開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。

図１０Ａを参照すると、形成金型１０００が提供される。透明下地層１００１が、次いで、形成金型１０００において提供される。透明下地層１００１は、前述された材料および特性と類似または同一の材料から構成されても、そのような特性を有してもよい。ある実施形態では、透明下地層１００１の材料は、形成金型１０００において提供されるときに、完全形態にある（例えば、完全に硬化されている）。例えば、ある実施形態では、透明下地層１００１は、同一の材料のより大きなシートから切断され、形成金型１０００のためのサイズにされる。ある実施形態では、透明下地層１００１は、図１０Ｂに描写されるように、形成金型１０００のベースに定置される。ある実施形態では、透明下地層１００１を形成金型１０００において提供することは、最初に、透明下地層１００１の表面を粗面化すること（例えば、研磨表面層が最終的に形成される表面を粗面化すること）を含む。あるそのような実施形態では、粗面化は、限定されないが、プラズマ処理、機械的処理、または化学処理のような技法によって行なわれる。

再び、図１０Ｂおよび図１０Ｃを参照すると、プレポリマー１００２および硬化剤１００４等の一式の重合性材料が、混合され、形成金型１０００内において、透明下地層１００１上に混合物１００６を形成する。ある実施形態では、プレポリマー１００２および硬化剤１００４を混合することは、それぞれ、イソシアネートおよび芳香族ジアミン化合物を混合することを含む。ある実施形態では、混合は、不透明化潤滑剤のような粒子充填剤をプレポリマー１００２および硬化剤１００４に添加し、研磨パッドの不透明の成形された均質な研磨表面層を最終的に提供することをさらに含む。具体的な実施形態では、不透明化潤滑剤は、限定されないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、黒鉛、フッ化黒鉛、硫化モリブデン、硫化ニオブ、タルク、硫化タンタル、二硫化タングステン、またはテフロン（登録商標）のような材料である。

ある実施形態では、混合物１００６は、最終的に、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料から構成される成形された研磨表面層を形成するために使用される。ある実施形態では、混合物１００６は、硬質研磨表面層を最終的に形成するために使用され、単一タイプの硬化剤のみが使用される。別の実施形態では、混合物１００６は、軟質研磨表面層を最終的に形成するために使用され、一次および二次硬化剤の組み合わせが使用される。例えば、具体的な実施形態では、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、エーテル結合を有する化合物を含む。特定の実施形態では、ポリウレタン前駆体は、イソシアネートであり、一次硬化剤は、芳香族ジアミンであり、二次硬化剤は、限定されないが、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、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のような硬化剤である。ある実施形態では、プレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤は、プレポリマーが１００部、一次硬化剤が８５部、そして二次硬化剤が１５部である概算分子比を有する。比率の変動が、可変硬度値を有するか、またはプレポリマーならびに第１および第２の硬化剤の具体的性質に基づいて成形された研磨表面層を提供するために使用されてもよいことが、理解されるべきである。ある実施形態では、プレポリマーおよび任意の硬化剤を混合することにより混合物１００６を形成することは、混合物１００６から脱気することを含む。

図１０Ｄを参照すると、形成金型１０００の蓋９０８および混合物１００６が、ともに移動される、例えば、蓋１００８が、混合物１００６内に移動される。蓋１００８の見下ろし平面図が、図１０Ｄの上部に示される一方、ａ−ａ’軸に沿った断面が、下方に示される。ある実施形態では、蓋１００８は、その上に配置された突出部１０１０および開口部または開放部形成特徴１０１１のパターンを有する。突出部１０１０のパターンは、形成金型１０００内に形成された研磨パッドの研磨表面内に溝のパターンを圧痕するために使用される。ある実施形態では、開口部または開放部形成特徴１０１１もまた、突出部である。例えば、ある実施形態では、開口部または開放部形成特徴１０１１は、突出部１０１０のパターンの突出部の高さを上回る高さを有する、開口部または開放部突出部である。

形成金型１０００の蓋１００８を降下させることを説明する本明細書で説明される実施形態は、蓋１００８および形成金型１０００のベースの合体を達成することのみを必要とすることが、理解されるべきである。すなわち、いくつかの実施形態では、形成金型１０００のベースが、形成金型の蓋１００８に向かって上昇させられる一方、他の実施形態では、形成金型１０００の蓋１００８が、ベースが蓋１００８に向かって上昇させられるのと同時に、形成金型１０００のベースに向かって降下させられる。

図１０Ｅを参照すると、蓋１００８が混合物１００６内に置かれた状態で、混合物１００６は、少なくとも部分的に硬化され、形成金型１０００内に成形された均質な研磨表面層１０１２を提供する。蓋１００８の突出部１０１０のパターンは、透明下地層１００１の上方において、混合物１００６中に溝のパターンを圧痕するために使用される。混合物１００６は、圧力下で（例えば、蓋１００８を定位置に置いた状態で）加熱され、成形された研磨表面層１０１２を提供してもよい。ある実施形態では、形成金型１０００における加熱は、混合物１００６を形成金型１０００において封入する蓋１００８の存在下、約２００−２６０°Ｆの範囲にある温度および約２〜１２ポンド／平方インチの範囲にある圧力で、少なくとも部分的に硬化することを含む。

ある実施形態では、混合物１００６を少なくとも部分的に硬化させることは、形成金型１０００のベースを加熱することを含む。ある実施形態では、混合物１００６を少なくとも部分的に硬化させることは、混合物１００６および透明下地層１００１の両方を加熱することを含む。このアプローチは、透明下地層１００１が加熱されない場合、成形された研磨表面層の冷却に応じて別様に生じ得る圧縮応力を軽減させ得る。ある実施形態では、混合物１００６を少なくとも部分的に硬化させることは、透明下地層１００１と共有結合している成形された均質な研磨表面層１０１２を形成する。

図１０Ｆを参照すると、研磨パッド１０５０は、形成金型１０００からの連結された透明下地層１００１および成形された研磨表面層１０１２の除去に応じて提供される。研磨表面層１０１２は、蓋１００８の突出部のパターンに対応する溝のパターンを有する。研磨パッド１０５０の見下ろし平面図は、図１０Ｆの下方に示される一方、ｂ−ｂ’軸に沿って取られた断面は、図１０Ｆの上方に示される。ある実施形態では、図１０Ｆに示されるように、研磨表面層１０１２は、そこから形成された突出部（溝パターンを形成する）を伴う連続層から形成される。しかしながら、別の実施形態では、研磨表面層は、離散突出部（溝パターンを形成する）から形成される。いずれの場合も、研磨表面層１０１２は、前述された研磨表面層の材料および特性と類似または同一の材料から構成されても、そのような特性を有してもよい。

成形された均質な研磨表面層１０１２は、蓋１００８の開口部形成特徴１０１１に対応する、開放部または開口部１０６０（図１０Ｆの場合、開口部）をその中に含む。ある実施形態では、開放部または開口部１０６０は、最終的には、研磨表面層１０１２全体を通して延在するように作製され、図１０Ｆに示されるように、研磨表面層１０１２のための開口部となる。他の実施形態では、開放部または開口部１０６０は、研磨表面層１０１２全体を通して延在するように作製されず、研磨表面層１０１２のための開放部となる。いずれの場合も、開放部または開口部１０６０は、成形の間または研磨表面層１０１２内に含まれる材料の一部の後続除去の間、形成されてもよい。例えば、ある実施形態では、成形された均質な研磨表面層１０１２の形成は、図１０Ｅに描写されるように、成形時、成形された均質な研磨表面層１０１２内に配置される開口部を形成することを含む。しかしながら、別の実施形態では、均質研磨表面層１０１２の一部は、成形に続いて除去される。すなわち、開口部は、成形された材料の一部を除去することによって、形成される。別の実施形態では、代替物挿入体が、成形プロセスに含まれ、続いて、開口部を形成するように除去される。

成形プロセスで下地層を含むことによって、効率が、製作されたパッドを形成金型から離型するタイミングに関する成形プロセスにもたらされ得る。例えば、ある実施形態では、形成金型１０００からの連結された透明下地層１００１および成形された研磨表面層１０１２の除去（例えば、研磨パッド１０５０の除去）は、硬化の程度が、成形された均質な研磨表面層１０１２の幾何学形状を維持するのに十分であるが、成形された均質な研磨表面層１０１２が機械的応力に耐えるには不十分である場合に、行なわれる。すなわち、除去は、下地層の不在下で別様に行なわれ得る単独の成形された均質な研磨表面層の除去の前に行なわれる。あるそのような実施形態では、透明下地層１００１は、そこに取着された成形された均質な研磨表面層１０１２を有し、蓋１００８の形成金型の溝のパターンと混合物１００６との連結後、約４分未満で形成金型１０００のベースから除去される。そのようなタイミングは、成形プロセスの時間が約３倍短縮されることを反映することにより、所与の個々の金型におけるより多い処理量を可能にし得る。ある実施形態では、形成金型１０００からの連結された透明下地層１００１および成形された研磨表面層１０１２の除去は、成形された均質な研磨表面層１０１２の材料がゲル化する直後に行なわれる。

裏地支持の追加に加え、透明下地層は、追加的に、研磨表面層１０１２よりも大きいサイズにされ、より早い離型時間をさらに可能にし得る。例えば、ある実施形態（示されていない）では、下地層は、成形された均質な研磨表面層を越えて延在し、透明下地層の上に形成された成形された均質な研磨表面層を有する透明下地層を形成金型のベースから除去することは、透明下地層を保持するが、成形された均質な研磨表面層を保持しないことを含む。ある実施形態では、成形された均質な研磨表面層を越えて延在する下地層の部分が、例えば、延在部分を切断することによって、除去される。代替実施形態では、成形された均質な研磨表面層は、下地層を越えて延在する。あるそのような実施形態では、研磨表面層は、部分的に、下地層を封入し、下地層からの剥離を防止する。

加熱を通した研磨表面層１０１２のさらなる硬化が、望ましくあり得、研磨パッド１０５０を炉において定置して加熱することによって行なわれてもよいことが、注記される。ゆえに、ある実施形態では、混合物１００６の硬化は、最初に、形成金型１０００において部分的に硬化させることと、次いで、炉においてさらに硬化させることとを含む。いずれの場合も、研磨パッド１０５０が最終的には提供され、成形された研磨表面層１０１２は、透明下地層１００１上に形成される。ある実施形態では、成形された研磨表面層１０１２は、熱硬化性ポリウレタン材料に配置された複数の閉鎖セル細孔を有する熱硬化性ポリウレタン材料から構成される。

成形プロセスで下地層を含むことによって、そこから製作されたパッドのさらなる処理が、低減または排除され得る。例えば、従来の成形は、その後で、研磨パッドの本体の裏面切断を要求し得る。しかしながら、ある実施形態では、下地層の上に形成された成形された均質な研磨表面層１０１２を有する透明下地層１００１を含む研磨パッド（例えば、研磨パッド１０５０）は、透明下地層１００１の、または研磨パッド１０５０全体の裏面切断を行なわずに、研磨プロセスを行なうために好適である。

成形プロセスで下地層を含むことによって、材料のリサイクルまたは再使用が可能となり得る。例えば、ある実施形態では、成形された均質な研磨表面層１０１２は、透明下地層１００１から除去され、第２の均質な研磨表面層が透明下地層上に形成される。透明下地層１００１のそのような再使用プロセスは、研磨表面層の寿命がＣＭＰ設備において終了したと判定された後、ゆえに、研磨パッドの寿命がＣＭＰ設備において終了したと判定された後に行なわれ得る。別のそのような実施形態では、透明下地層１００１を形成金型１０００において提供することは、最初に、以前に形成された研磨表面層を透明下地層１００１から除去することを含む。

ある実施形態で、再び図１０Ｂを参照すると、混合は、複数のポロゲン１０２２をプレポリマー１００２および硬化剤１００４に添加し、閉鎖セル細孔を最終的に形成される研磨パッドにおいて提供することをさらに含む。ゆえに、ある実施形態では、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有する。別の実施形態では、再び図１０Ｂを参照すると、混合は、ガス１０２４をプレポリマー１００２および硬化剤１００４中に、またはそれらから形成される生成物中に注入し、閉鎖セル細孔を最終的に形成される研磨パッドにおいて提供することをさらに含む。ゆえに、ある実施形態では、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有していない。組み合わせの実施形態では、混合は、複数のポロゲン１０２２をプレポリマー１００２および硬化剤１００４に添加し、各々が物理的シェルを有する閉鎖セル細孔の第１の部分を提供し、かつガス１０２４をプレポリマー１００２および硬化剤１００４中に、またはそれらから形成される生成物中にさらに注入し、各々が物理的シェルを有していない閉鎖セル細孔の第２の部分を提供することをさらに含む。さらに別の実施形態では、プレポリマー１００２は、イソシアネートであり、混合は、水（Ｈ_２Ｏ）をプレポリマー１００２および硬化剤１００４に添加し、各々が物理的シェルを有していない閉鎖セル細孔を提供することをさらに含む。

ゆえに、本発明の実施形態において想定される溝または突出部パターンは、原位置（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で形成されてもよい。さらに、研磨層内の開放部または開口部はまた、成形加工プロセスにおいて、同時に成形されてもよい。例えば、前述のように、圧縮成形プロセスが、その中に配置された開口部または開放部を有する溝付き研磨表面層を伴う、研磨パッドを形成するために使用されてもよい。成形プロセスを使用することによって、パッド内の非常に均一な溝寸法が、達成され得る。さらに、非常に平滑かつクリーンな溝表面に加えて非常に再現性のある溝寸法が、作り出され得る。他の利点は、欠陥および微小擦過痕の低減と、より有用な溝深度とを含み得る。

また、研磨表面層の製作された開口部または開放部は成形中に形成されるので、金型におけるパッドの形成中の、結果として生じるパッドの位置付けは、金型からのパッドの除去後に判定可能である。すなわち、そのような開口部または開放部は、成形プロセスに対する追跡可能性を提供し得る。ゆえに、ある実施形態では、研磨パッドの研磨表面層は、成形された研磨表面層であり、その中に含まれる開口部または開放部は、成形された研磨表面層を形成するために使用された金型における領域の場所を示す。

ある実施形態では、研磨パッド２００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、４００、５００、６００、７００、８００または９００のような、本明細書で説明される研磨パッドは、基板を研磨するために好適である。基板は、シリコン基板の上に配置されるデバイスまたは他の層を有するシリコン基板のような、半導体製造業界において使用されるものであってもよい。しかしながら、基板は、限定されないが、ＭＥＭＳデバイス、レチクル、またはソーラーモジュールのための基板のようなものの１つであってもよい。ゆえに、「基板を研磨するための研磨パッド」という言及は、本明細書で使用される場合、これらおよび関連する可能性を包含することが意図される。ある実施形態では、研磨パッドは、約２０インチ〜３０．３インチの範囲、例えば、約５０〜７７センチメートルの範囲、そして可能性として約１０インチ〜４２インチの範囲、例えば、約２５〜１０７センチメートルの範囲にある直径を有する。

本明細書で説明される研磨パッドは、種々の化学機械研磨装置と併用するために好適であり得る。例として、図１１は、本発明のある実施形態に従い、その中に開口部または開放部を伴う透明下地層および研磨表面層を有する研磨パッドと適合性がある研磨装置の等角側面図を図示する。

図１１を参照すると、研磨装置１１００は、取付盤１１０４を含む。取付盤１１０４の上部表面１１０２は、その中に開口部または開放部を有する透明下地層および研磨表面層を有する研磨パッドを支持するために使用されてもよい。取付盤１１０４は、スピンドル回転１１０６およびスライダ揺動１１０８を提供するように構成されてもよい。試料キャリア１１１０は、例えば、研磨パッドでの半導体ウエハの研磨中、半導体ウエハ１１１１を定位置に保持するために使用される。試料キャリア１１１０は、懸架機構１１１２によってさらに支持される。スラリー送給器１１１４が、半導体ウエハの研磨の前およびその最中に、研磨パッドの表面にスラリーを提供するために含まれる。調整ユニット１１９０もまた、含まれてもよく、ある実施形態では、研磨パッドの調整のためのダイヤモンド先端を含む。

本発明のある実施形態に従い、図２、３Ａ〜３Ｃ、４、５、６、７、８、または９に関連して説明される開口部または開放部等、透明下地層上に配置される研磨パッドの研磨表面内の開口部または開放部は、図１１に描写されるように、研磨装置１１００の取付盤１１０４上または内に配置される、光学検出デバイス１１９９と整合するために位置付けられる。ある実施形態では、研磨パッドの開口部または開放部は、研磨パッドの研磨性能に有意に影響を及ぼすほど大きくならないように、光学検出デバイス１１９９を収容するようなサイズにされる。ある実施形態では、接着剤シートが、取付盤１１０４上で透明下地層上に配置される研磨表面内に開口部または開放部を有する研磨パッドに連結するために使用される。

前述のように、ある実施形態では、現代のスラリーは、本質的に、透明であって、初期世代スラリーがそうでなければ有し得るように、検出ビームを減衰または散乱させないであろう。開口開放部を横断するスラリーの一定流は、開放部に残骸が残らないように保ち得る。ある実施形態では、成形プロセスは、成形の間、開放部を作成するために好適であって、したがって、余剰製造動作は、必要ない。無窓設計特徴のために、ある実施形態では、各特徴の目的は、使用の間、スラリーを用いた開放部の一定洗浄を可能にすることである。特徴は、個々に、または組み合わせて、使用されてもよい。前述のように、本発明の１つまたは複数の実施形態に従い、そのような特徴の１つは、開放部の１つまたは複数の縁の楔または傾斜形状であってもよい。別のそのような特徴は、開放部と接続された１つまたは複数の溝を含んでもよい。半径方向溝、円周方向溝、またはそれらの組み合わせは、開放部と接続または連続であってもよい。溝深度は、それらが接続する開放部深度と等しくてもよく、溝床は、通常溝深度まで傾斜する。いくつかの溝の遮断または迂回流が、開放部内に流出しないように使用されてもよい。開放部の角の一部または全部の丸みを帯びた形状もまた、使用されてもよい。

２、３Ａ〜３Ｃ、４、５、６、７、８、または９に関連して説明される研磨装置１１００および１つまたは複数の研磨パッドを参照すると、基板を研磨する方法は、化学機械研磨装置の取付盤の上方に研磨パッドを配置する工程を含む。化学機械研磨スラリーが、研磨パッドの研磨表面上に分注される。基板は、研磨パッドの研磨表面において、化学機械研磨スラリーを用いて研磨される。基板の研磨は、取付盤と連結される光学監視デバイスを用いて、開口部を通して監視される。ある実施形態では、化学機械研磨スラリーを用いた基板の研磨は、光学監視デバイスを用いて基板の研磨を監視するために十分に透明のスラリーを分注する工程を含む。具体的なそのような実施形態では、十分に透明なスラリーの分注は、光学監視デバイスから放出される光の波長の約８０％を上回る伝達を有するスラリーを分注する工程を含む。別の具体的そのような実施形態では、十分に透明なスラリーの分注は、約１％未満の不透明成分を有するスラリーを分注する工程を含む。

したがって、透明下地層の上方に開口部または開放部を有する研磨表面層を伴う研磨パッドが、開示される。本発明のある実施形態に従い、基板を研磨するための研磨パッドは、広域上面を有する透明下地層を含む。研磨表面層は、透明下地層の広域上面に取着される。研磨表面層は、研磨表面および裏面を有する。開口部は、裏面から研磨表面層の研磨表面を通して、研磨パッド内に配置される。透明下地層は、開口部のための不浸透性シールを研磨表面層の裏面に提供する。ある実施形態では、開口部は、透明下地層の広域上面にわたって配置される。ある実施形態では、開口部は、透明下地層内に形成された開放部にわたって配置され、開放部の底部は、透明下地層の広域上面の下方にある。ある実施形態では、開口部は、透明下地層から形成された突出部にわたって配置され、突出部の上部は、透明下地層の広域上面の上方にあって、開口部内に位置する。

Claims (84)

1. 基板を研磨するための研磨パッドであって、
   広域上面および透明領域を有する下地層と、
   該下地層の広域上面に取着された研磨表面層であって、研磨表面および裏面を有する、該研磨表面層と、
   該裏面から該研磨表面層の研磨表面を通して、該研磨パッド内に配置され、該下地層の透明領域と整合される、開口部であって、該下地層は、該開口部のための不浸透性シールを該研磨表面層の裏面に提供する、開口部と、
   を備える、研磨パッド。
2. 前記下地層の全体が、透明である、請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記開口部は、前記下地層の広域上面にわたって配置される、請求項１に記載の研磨パッド。
4. 前記開口部は、前記下地層の透明領域内に形成される開放部にわたって配置され、該開放部の底部は、前記下地層の広域上面の下方にある、請求項１に記載の研磨パッド。
5. 前記下地層内に形成される開放部は、スラリー偏向特徴である、請求項４に記載の研磨パッド。
6. 前記開口部は、前記下地層の透明領域から形成される突出部にわたって配置され、該突出部の上部は、前記下地層の広域上面の上方にあって、前記開口部内に位置する、請求項１に記載の研磨パッド。
7. 前記下地層は、第１の硬度を有し、前記研磨表面層は、前記第１の硬度と異なる第２の硬度を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
8. 前記研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される、請求項１に記載の研磨パッド。
9. 前記研磨表面層は、前記下地層に共有結合される、請求項７に記載の研磨パッド。
10. 前記研磨表面層は、そこから突出する複数の研磨特徴を伴う連続層部分を備え、該連続層部分は、前記下地層に取着される、請求項１に記載の研磨パッド。
11. 前記研磨表面層は、前記下地層に取着された複数の離散研磨突出部を備える、請求項１に記載の研磨パッド。
12. 前記下地層および前記研磨表面層は、前記研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
13. 前記下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）未満の表面粗度を伴う平滑表面を有し、前記研磨表面層は、前記下地層に取着される、請求項１に記載の研磨パッド。
14. 前記下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）よりも大きい表面粗度を有し、ここで前記研磨表面層は、前記下地層に取着される、請求項１に記載の研磨パッド。.
15. 前記表面粗度は、約５〜１０マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）の範囲にある、請求項１４に記載の研磨パッド。
16. 前記研磨表面層は、ポリウレタン材料を備え、前記下地層は、ポリカーボネート材料またはテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）材料を備える、請求項１に記載の研磨パッド。
17. 前記下地層は、４０℃で１／Ｐａ時約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数、５ＰＳＩの印加圧力下で約１％未満の圧縮率、約７５ショアＤを上回る硬度を有し、ポリカーボネート材料またはテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）材料を備える、請求項１に記載の研磨パッド。
18. 前記研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａ時約１０００ＫＥＬを上回るエネルギー損失係数、５ＰＳＩの印加圧力下で約０．１％を上回る圧縮率、約７０ショアＤ未満の硬度を有し、熱硬化性ポリウレタン材料を備える、請求項１に記載の研磨パッド。
19. 前記研磨表面層は、均質研磨表面層であって、約６％〜５０％総空隙容量の範囲内の閉鎖セル細孔の細孔密度を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
20. 前記研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率の約５倍よりも大きい第２の弾性率を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
21. 前記研磨表面層は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さを有し、前記下地層は、約２０ミルよりも大きい厚さを有する、請求項１に記載の研磨パッド。
22. 前記研磨表面層は、約１０〜３０ミルの範囲内の厚さおよび前記研磨表面層の厚さの約５０〜１００％の範囲内の溝深度を有し、前記下地層は約４０〜８０ミルの範囲内の厚さを有する、請求項２１に記載の研磨パッド。
23. 前記下地層は、前記研磨パッドのバルク研磨特性を決定付けるのに十分な、前記研磨表面層の厚さおよび硬度に対しての厚さおよび硬度を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
24. 前記下地層は、前記研磨パッドがダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、前記研磨パッドがウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い、請求項１に記載の研磨パッド。
25. 前記下地層は、サブ層のスタックを備える、請求項１に記載の研磨パッド。
26. 前記下地層の透明領域は、実質的に、可視光、紫外線光、赤外線光、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される光に対して透過性である、請求項１に記載の研磨パッド。
27. 前記下地層の透明領域は、３５０〜７５０ナノメートル範囲内の入射光の約８０％または約８０％より多くを伝達させる、請求項２６に記載の研磨パッド。
28. 前記下地層の透明領域は、終点検出のための光の伝達のために、効果的に透過性である、請求項１に記載の研磨パッド。
29. 前記下地層の透明領域は、非多孔性である、請求項１に記載の研磨パッド。
30. 前記下地層は、前記研磨表面層を越えて延在する、請求項１に記載の研磨パッド。
31. 前記研磨表面層は、前記下地層を越えて延在する、請求項１に記載の研磨パッド。
32. 開口部を有するサブパッドであって、下地層は、サブパッドに近接して配置され、該サブパッドの開口部は、該下地層の透明領域と整合される、サブパッドをさらに備える、請求項１に記載の研磨パッド。
33. 基板を研磨するための研磨パッドであって、該研磨パッドは、
    広域上面および透明領域を有する下地層と、
    該下地層の広域上面に取着された研磨表面層であって、研磨表面および裏面を有する、研磨表面層と、
    該研磨表面から、該研磨表面層の裏面を通さずに、前記研磨パッド内に配置される、開放部であって、前記下地層の透明領域と整合される、開放部と、
    を備える、研磨パッド。
34. 前記下地層の全体が、透明である、請求項３３に記載の研磨パッド。
35. 前記開放部は、前記下地層の広域上面にわたって配置される、請求項３３に記載の研磨パッド。
36. 前記開放部は、前記下地層の透明領域内に形成される開放部にわたって配置され、前記下地層の開放部の底部は、前記下地層の広域上面の下方にある、請求項３３に記載の研磨パッド。
37. 前記開放部は、前記下地層の透明領域から形成される突出部にわたって配置され、前記突出部の上部は、前記下地層の広域上面の上方にある、請求項３３に記載の研磨パッド。
38. 前記開放部は、スラリー偏向特徴である、請求項３３に記載の研磨パッド。
39. 前記下地層は、第１の硬度を有し、前記研磨表面層は、前記第１の硬度と異なる第２の硬度を有する、請求項３３に記載の研磨パッド。
40. 前記研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される、請求項３３に記載の研磨パッド。
41. 前記研磨表面層は、前記下地層に共有結合される、請求項４０に記載の研磨パッド。
42. 前記研磨表面層は、前記研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分を備え、前記連続層部分は、前記下地層に取着される、請求項３３に記載の研磨パッド。
43. 前記研磨表面層は、前記下地層に取着された複数の別々の研磨突出部を備える、請求項３３に記載の研磨パッド。
44. 前記下地層および前記研磨表面層は、前記研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する、請求項３３に記載の研磨パッド。
45. 前記下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）未満の表面粗度を有する平滑表面を有し、前記研磨表面層は、前記下地層に取着される、請求項３３に記載の研磨パッド。
46. 前記下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）を上回る表面粗度を有し、前記研磨表面層は、前記下地層に取着される、請求項３３に記載の研磨パッド。
47. 前記表面粗度は、約５〜１０マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）の範囲内である、請求項４６に記載の研磨パッド。
48. 前記研磨表面層は、ポリウレタン材料を備え、前記下地層は、ポリカーボネート材料またはテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）材料を備える、請求項３３に記載の研磨パッド。
49. 前記下地層は、４０℃で１／Ｐａ時約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数、５ＰＳＩの印加圧力下で約１％未満の圧縮率、約７５ショアＤを上回る硬度を有し、ポリカーボネート材料を備える、請求項３３に記載の研磨パッド。
50. 前記研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａ時約１０００ＫＥＬを上回るエネルギー損失係数、５ＰＳＩの印加圧力下で約０．１％を上回る圧縮率、約７０ショアＤ未満の硬度を有し、熱硬化性ポリウレタン材料を備える、請求項３３に記載の研磨パッド。
51. 前記研磨表面層は、均質研磨表面層であって、約６％〜５０％総空隙容量の範囲内の閉鎖セル細孔の細孔密度を有する、請求項３３に記載の研磨パッド。
52. 前記研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率の約５倍よりも大きい第２の弾性率を有する、請求項３３に記載の研磨パッド。
53. 前記研磨表面層は、約２〜５０ミルの範囲内の厚さを有し、前記下地層は、約２０ミルより大きい厚さを有する、請求項３３に記載の研磨パッド。
54. 前記研磨表面層は、約１０〜３０ミルの範囲内の厚さおよび前記研磨表面層の厚さの約５０〜１００％の範囲内の溝深度を有し、前記下地層は、約４０〜８０ミルの範囲内の厚さを有する、請求項５３に記載の研磨パッド。
55. 前記下地層は、前記研磨パッドのバルク研磨特性を決定付けるのに十分な前記研磨表面層の厚さおよび硬度に対する厚さおよび硬度を有する、請求項３３に記載の研磨パッド。
56. 前記下地層は、前記研磨パッドがダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、前記研磨パッドがウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い、請求項３３に記載の研磨パッド。
57. 前記下地層は、サブ層のスタックを備える、請求項３３に記載の研磨パッド。
58. 前記下地層の透明領域および前記開放部の真下の前記研磨表面層の裏面の部分の組み合わせは、実質的に、可視光、紫外線光、赤外線光、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される光に対して透過性である、請求項３３に記載の研磨パッド。
59. 前記下地層の透明領域および前記開放部の真下の前記研磨表面層の裏面の部分の組み合わせは、前記３５０〜７５０ナノメートル範囲内の入射光の約８０％または約８０％より多くを伝達させる、請求項５８に記載の研磨パッド。
60. 前記下地層の透明領域および前記開放部の真下の前記研磨表面層の裏面の部分の組み合わせは、終点検出のための光の伝達のために、効果的に透過性である、請求項３３に記載の研磨パッド。
61. 前記下地層の透明領域は、非多孔性である、請求項３３に記載の研磨パッド。
62. 前記下地層は、前記研磨表面層を越えて延在する、請求項３３に記載の研磨パッド。
63. 前記研磨表面層は、前記下地層を越えて延在する、請求項３３に記載の研磨パッド。
64. 開口部を有するサブパッドであって、前記下地層は、前記サブパッドに近接して配置され、前記サブパッドの開口部は、前記下地層の透明領域と整合される、サブパッドをさらに備える、請求項３３に記載の研磨パッド。
65. 基板を研磨するための研磨パッドを加工する方法であって、該方法は、
    形成金型内に、下地層および一式の重合性材料の混合から形成される混合物を提供する工程であって、該下地層は、透明領域を有する、工程と、
    該形成金型の突出部のパターンと該混合物を連結する工程と、
    該突出部のパターンが該混合物と連結された状態で、
    少なくとも部分的に、該混合物を硬化させ、直接、該下地層上に成形された均質な研磨表面層を形成する工程であって、該成形された均質な研磨表面層は、該形成金型の突出部のパターンに対応する溝のパターンを備える、工程と、
    該下地層の透明領域と整合されるように、開口部または開放部を該研磨表面層内に形成する工程と、
    を含む、方法。
66. 前記開口部または開放部は、前記研磨表面層の形成の間に形成される、請求項６５に記載の方法。
67. 前記開口部または開放部は、前記研磨表面層の形成に続いて形成される、請求項６５に記載の方法。
68. 前記硬化の程度が、前記成形された均質な研磨表面層の幾何学形状を維持するのに十分であるが、前記成形された均質な研磨表面層が機械的応力に耐えるのに不十分である場合、前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を、前記形成金型から除去する工程をさらに含む、請求項６５に記載の方法。
69. 前記下地層は、前記成形された均質な研磨表面層を越えて延在する、請求項６８に記載の方法。
70. 前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を、前記形成金型のベースから除去する工程は、前記下地層を保持するが、前記成形された均質な研磨表面層を保持しない工程を含む、請求項６９に記載の方法。
71. 前記成形された均質な研磨表面層を越えて延在する、前記下地層の部分を切断する工程をさらに含む、請求項６９に記載の方法。
72. 前記成形された均質な研磨表面層は、前記下地層を越えて延在する、請求項６５に記載の方法。
73. 前記混合物を少なくとも部分的に硬化させる工程は、前記混合物および前記下地層の両方を加熱する工程を含む、請求項６５に記載の方法。
74. 前記成形された均質な研磨表面層を前記下地層から除去する工程と、
    第２の均質な研磨表面層を前記下地層上に形成する工程と
    をさらに含む、請求項６５に記載の方法。
75. 前記下地層を前記形成金型において提供する工程は、最初に、以前に形成された研磨表面層を前記下地層から除去する工程を含む、請求項６５に記載の方法。
76. 前記下地層を前記形成金型において提供する工程は、最初に、前記下地層の表面を粗面化する工程を含む、請求項６５に記載の方法。
77. 前記成形された均質な研磨表面層を形成する工程は、熱硬化性ポリウレタン材料を形成する工程を含む、請求項６５に記載の方法。
78. 前記１組の重合性材料を混合する工程は、複数のポロゲンを前記１組の重合性材料に添加することにより、複数の閉鎖セル細孔を前記成形された均質な研磨表面層において形成する工程をさらに含み、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有する、請求項６５に記載の方法。
79. 前記１組の重合性材料を混合する工程は、ガスを前記１組の重合性材料中、または前記１組の重合性材料から形成された生成物中に注入することにより、複数の閉鎖セル細孔を前記成形された均質な研磨表面層において形成する工程をさらに含み、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有していない、請求項６５に記載の方法。
80. 前記１組の重合性材料を混合する工程は、イソシアネートおよび芳香族ジアミン化合物を混合する工程を含む、請求項６５に記載の方法。
81. 前記１組の重合性材料を混合する工程は、不透明化粒子充填剤を前記１組の重合性材料に添加することにより、不透明の成形された均質な研磨表面層を形成する工程をさらに含む、請求項６５に記載の方法。
82. 前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を炉において加熱することによって、前記成形された均質な研磨表面層をさらに硬化する工程をさらに含む、請求項６５に記載の方法。
83. 前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を備える研磨パッドは、前記下地層の裏面切断を行なわないで、研磨プロセスを行なうために好適である、請求項６５に記載の方法。
84. 前記混合物を少なくとも部分的に硬化させる工程は、前記下地層と共有結合される前記成形された均質な研磨表面層を形成する、請求項６５に記載の方法。
    

Images