JP2020199630A - ローブのある突出構造を有するｃｍｐ研磨パッド - Google Patents

Abstract

【課題】パッド上の過度の摩損または他の負の結果なしに、妥当な力による研磨される表面への良好な接触および妥当な時間での効果的な研磨を提供する突出構造を有する、改善されたパッド構造を提供する。【解決手段】ケミカルメカニカルポリッシングにおいて有用な研磨パッドは、基部と、基部から突出している複数の構造とを含み、複数の構造の一部分が、面積を規定する外周部を有する断面によって規定される。外周部は、パラメトリック方程式によって規定することができ、６個またはより多い変曲点を有することができ、または、断面は、３つまたはより多いローブを含むことができる。断面は、０．２〜０．７５の範囲のデルタパラメーターを有する。【選択図】図５

Description

発明の分野
本発明は、一般的には、ケミカルメカニカルポリッシング用の研磨パッドの分野に関する。特に、本発明は、メモリ集積回路および論理集積回路のフロントエンドオブライン（ＦＥＯＬ）またはバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）加工を含め、磁性基板、光学基板および半導体基板のケミカルメカニカルポリッシングに有用な研磨構造を有するケミカルメカニカル研磨パッドを対象とする。

背景
集積回路および他の電子デバイスの製造において、導電材料、半導体材料および絶縁材料の複数層が、半導体ウェーハの表面に堆積され、表面から部分的または選択的に除去される。導電材料、半導体材料および絶縁材料の薄層を、多数の堆積技術を使用して堆積させることができる。現代のウェーハ加工における一般的な堆積技術は、とりわけ、スパッタリングとしても知られている物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）および電気化学堆積法（ＥＣＤ）を含む。一般的な除去技術は、とりわけ、湿式および乾式の等方性エッチングおよび異方性エッチングを含む。

材料の層が連続的に堆積および除去されるにつれて、ウェーハの最上面は非平面になる。後続の半導体加工（例えば、フォトリソグラフィ、メタライゼーションなど）はウェーハが平坦面を有することを要求するため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチおよび汚染された層または材料などの、望ましくない表面トポグラフィーおよび表面欠陥を除去するのに有用である。さらに、ダマシンプロセスでは、パターン化エッチングによって生じた陥凹部を埋めるように材料が堆積されるが、充填工程は、不正確である可能性があり、凹部の充填不足よりもむしろ過剰充填の方が望ましい。したがって、凹部の外側の材料を除去する必要がある。

ケミカルメカニカルプラナリゼーション、又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような被加工物を平坦化または研磨し、ダマシンプロセスにおける過剰な材料を除去するために使用される、一般的な技術である。従来のＣＭＰでは、ウェーハキャリヤまたは研磨ヘッドが、キャリヤアセンブリ上に取り付けられる。研磨ヘッドは、ウェーハを保持し、ウェーハを、ＣＭＰ装置内のテーブルまたはプラテン上に取り付けられた研磨パッドの研磨面と接触するように位置付ける。キャリヤアセンブリは、ウェーハと研磨パッドとの間に制御可能な圧力を提供する。同時に、スラリーまたは他の研磨媒体が、研磨パッド上に分注され、ウェーハと研磨層との間の間隙に引き込まれる。研磨を実施するために、研磨パッドおよびウェーハは、通常、互いに相対的に回転する。研磨パッドがウェーハの下で回転するにつれて、ウェーハは、一般に環状の研磨トラック、すなわち研磨領域をトラバースし、その中でウェーハの表面が研磨層と直接対面する。ウェーハ表面は、表面上での研磨面および研磨媒体（例えば、スラリー）の化学的および機械的作用によって研磨され、平坦化される。

ＣＭＰ中の研磨層、研磨媒体およびウェーハ表面の間の相互作用は、研磨パッド設計を最適化するためにここ数年にわたって高まっている研究、分析および先進数式モデリングの主題となっている。半導体製造プロセスとしてのＣＭＰの開始以来、研磨パッド開発のほとんどは、多くの異なる多孔性および非多孔性ポリマー材料ならびにそのような材料の機械的性質の試験を含め、事実上実験に基づいたものであった。研磨面、又は層の設計の多くは、これらの層に、研磨速度を増加させる、研磨均一性を改善する、または研磨欠陥（スクラッチ、穴、剥離区域、および他の表面または下部表面の損傷）を低減することを要求する、様々なミクロ構造、空隙領域および中実領域のパターン、ならびにマクロ構造、又は表面穿孔または溝の配置を提供することに焦点を当ててきた。長年にわたって、かなり多くの異なるミクロ構造およびマクロ構造がＣＭＰ性能を高めるために提唱されてきた。例えば、米国特許６，８１７，９２６；７，２２６，３４５；７，５１７，２７７；または９，６４９，７４２を参照されたい。

中でも、様々なこれまでに提唱されてきた構造は、突出構造、例えば、角柱、角錐、角錐台、円柱、円錐台、クロス（crosses）、六角形（米国特許６，８１７，９２６を参照のこと）の形状、あるいは、隆起した「ｃ」もしくは「ｖ」形状および／または「ギザギザになった縁」または六角形の境界線（米国特許７，２２６，３４５を参照のこと）または四角形（弧状の辺または切り欠き頂点を有するものを含む）（米国特許９，６４９，７４２を参照のこと）によって規定される貯留部分を有する構造である。

パッド上の過度の摩損または他の負の結果なしに、妥当な力による研磨される表面への良好な接触および妥当な時間での効果的な研磨を提供する突出構造を有する、改善されたパッド構造の必要性が依然としてある。

発明の概要
ある局面によれば、基部と基部から突出している複数の構造とを含む、ケミカルメカニカルポリッシングにおいて有用な研磨パッドであって、複数の構造の一部分が、面積を規定する外周部を有する断面によって規定され、ここで、外周部が、
ｘ：＝（ａ１＊ｓｉｎ（２＊ｆ１＊π＊ｔ）＋ａ３＊ｓｉｎ（２＊ｆ３＊π＊ｔ）＋ａ５＊ｓｉｎ（２＊ｆ５＊π＊ｔ））／Ｇ１
ｙ：＝（ａ２＊ｃｏｓ（２＊ｆ２＊π＊ｔ）＋ａ４＊ｃｏｓ（２＊ｆ４＊π＊ｔ）＋ａ６＊ｃｏｓ（２＊ｆ６＊π＊ｔ））／Ｇ２
［式中、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６は、各々独立して、−１０^１２〜１０^１２の数であり、そして、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、各々、０〜１０^１２の数であり、ｔは、外周部を規定する、０から１へデルタｔずつ増加するパラメトリック独立変数であり、そして、デルタｔは、好ましくは０．０５以下であり、そして、Ｇ１およびＧ２は、０超〜１０^１２の範囲にあるスケーリングパラメーターであるが、但し、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６；ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、外周部が、それが凹曲線から凸曲線へ転換する６個またはより多くの変曲点を有し、外周部が、それが開始して終わる点以外、それ自体交差しないように、選択されるものとする］のｘ−ｙ軸のパラメトリック方程式によって規定され；断面がさらに、０．２０〜０．７５の範囲にあるデルタパラメーターによって特徴付けられる、研磨パッドが本明細書に開示される。「デルタパラメーター」は、（外周部の内部にありかつ外周部から最も遠い点から外周部上の最も近い点までの距離）を（断面の面積に等しい面積を有する円の相当半径）で割ったものとして規定される。相当半径は、（断面の面積／π）の平方根である。

別の局面によれば、基部と基部から突出している複数の構造とを含む、研磨パッドであって、複数の構造の一部分が、３つまたはより多いローブを有し、かつ、面積を規定する外周部を有する断面によって規定され、断面が、０．３〜０．６５の範囲にあるデルタパラメーターによって特徴付けられる、研磨パッドが本明細書に開示される。

本発明のパッド上で使用され得るような突出構造の断面の代表的な実施態様である。 本発明のパッド上で使用され得るような突出構造の断面の代表的な実施態様である。 本発明のパッド上で使用され得るような突出構造の断面の代表的な実施態様である。 ０．１５のデルタ円形パラメーターを有する突出構造の断面の実施態様である。 その上に３つのローブのある突出構造を有するパッドの一部を示す。 パッドの基部の表面に対する突出構造の配向を示す。

発明の詳細な説明
円柱、多角形（例えば、長方形、角錐台、六角形）などの形態の突出構造を有するパッドにおいて、出願人らは、研磨しようとする表面に突出構造が接近するときにある特定の問題が起こることを見いだした。１つの問題は、流体（例えば、研磨スラリー）が、突出構造（群）の上部全体を非常に長い距離にわたりトラバースすることである。これは、フィーチャー（feature）の上部の流体の圧力を上昇させ、パッド−ウェーハの接触面積および接触応力を減少させる。これは、除去速度を低下させる。

別の言い方をすると、突出構造を表面に押し付けるためにある力が必要とされる。しかしながら、所与の力に対する表面と突出構造の上部との間の距離は、突出構造の上部表面積および流体の粘度と共に増加する。例えば、円柱の突出構造について、個々の突出構造上の力Ｆは、以下：

の通り算出することができ、そして、突出部の上部と研磨しようとする表面との間の接触を達成する時間ｔ_{ｃｏｎｔａｃｔ}は、以下：

［式中、ｄは、円柱径であり、ｈ_０は、突出構造から研磨しようとする表面までの初期分離距離であり、ｈ_ｃは、十分な接触が起こると見なされる分離距離であり、ηは、流体（例えば、研磨スラリー）の粘度である］の通り算出することができる。Geral Henry Meeten, Squeeze flow between plane and spherical surfaces. Rheol. Acta (2001) 40: 279-288を参照されたい。

したがって、妥当な時間で効果的な研磨を有するのに十分な、研磨される表面への突出構造の密接度を達成することは困難な場合もある。しかしながら、接触を達成する時間が長くなれば、研磨パッドと表面の互いに相対的な移動速度が遅くなる。このことによって、研磨しようとする表面に対して突出構造が十分なエネルギーを付与できないだろうから、より遅い除去速度がもたらされる。接触を改善するために、パッド上の突出構造の数を低減させることによって突出構造の面積を減少させることを企図する（または、突出構造の間隔、すなわち、ピッチを増加させる）ことができるが、このことから、全体に対してより少ない作業（より少ない研磨）がパッドによって行われることにつながる恐れもあり、全体としてパッドに与える所与の力に対して各突出構造がより大きな力を有するので増加した摩損およびより多くの座屈、屈曲または屈折がもたらされる可能性もある。また、突出構造のサイズ（とりわけ、研磨される表面に向かい合う突出構造の表面のサイズ−例えば、円柱の直径または正方形の辺の長さ）を低減することも、突出構造の座屈、屈曲もしくは屈折および／または望ましくない摩損（例えば、突出構造の断裂）をもたらし得る。突出構造の高さを増加させることは、流体管理を容易にすることができるが、これもまた突出構造の座屈、屈曲または屈折および潜在的にその断裂をもたらし得る。

本明細書に開示されるパッドは、屈折または断裂を回避するのに十分な構造的または機械的強度を維持しながら研磨される表面へのより良好な接触が可能となる、突出構造の上面を流体（スラリー）が移動しなければならない距離を低減する突出構造を有する。具体的には、本明細書に開示されるパッドは、３つまたはより多いローブを備えた断面を有する突出構造を提供する。したがって、突出構造の連続した上面上を流体が移動する距離を低減することができると同時に、ローブが機械的完全性について互いに補強し合うことができ、これによって構造の屈折が抑制される。

突出構造は、以下：
ｘ：＝（ａ１＊ｓｉｎ（２＊ｆ１＊π＊ｔ）＋ａ３＊ｓｉｎ（２＊ｆ３＊π＊ｔ）＋ａ５＊ｓｉｎ（２＊ｆ５＊π＊ｔ））／Ｇ１
ｙ：＝（ａ２＊ｃｏｓ（２＊ｆ２＊π＊ｔ）＋ａ４＊ｃｏｓ（２＊ｆ４＊π＊ｔ）＋ａ６＊ｃｏｓ（２＊ｆ６＊π＊ｔ））／Ｇ２
［式中、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６は、各々独立して、−１０^１２〜１０^１２の数であり、そして、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、各々独立して、０〜１０^１２であり、ｔは、外周部を規定する、０から１へデルタｔずつ増加するパラメトリック独立変数であり、そして、デルタｔは、好ましくは０．０５以下であり、そして、Ｇ１およびＧ２は、０超〜１０^１２の範囲にあるスケーリングパラメーターである］のｘ−ｙ軸のパラメトリック方程式によって規定される断面を有することができる。特定の実施態様において、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６は、各々独立して、少なくとも−１００または−１０〜最大１００または１０の数である。特定の実施態様において、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、各々独立して、０〜１００または１０の数である。特定の実施態様において、Ｇ１およびＧ２は、独立して、０超〜１００または１０の範囲にある。例えば、図１において、ａ１＝３、ａ２＝３、ａ３＝−１．３、ａ４＝１．３、ａ５＝．５、ａ６＝．５、ｆ１＝１、ｆ２＝１、ｆ３＝２、ｆ４＝２、ｆ５＝４、ｆ６＝４。使用されるデルタｔは、０．００２であった。Ｇ１およびＧ２は、３であった。

特定の局面によれば、デルタｔは、０．０１、または０．００５、または０．００２、または０．００１以下である。デルタｔが小さいほど、形状を規定するためにより多くの点が作られる。

ある局面によれば、方程式は、外周部が凹曲線から凸曲線へ転換する少なくとも６個の変曲点を有する突出構造の外周部を規定し、外周部が、それが開始して終わる点以外、それ自体交差しない。例えば、外周部は、６、８、１０、１２、１４、１６または１８個の変曲点を有することができる。一局面によれば、外周部は、６個の変曲点を有する。変数ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６；ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、所望の数の変曲点を有する形状を形成するように選択される。

変数ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６；ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、それ自体が交差しない連続した外周部を形成するために同じ点で開始して終わる外周部を方程式が規定するように選択される。

図１は、対称構造を示しているが、突出構造は対称構造を有する必要はない。例えば、ローブは、フィーチャーの中心から最も遠い点までの長さとして測定されるサイズと同じである必要はなく、同じ曲率半径を有する必要はなく、かつ／または同じ幅を有する必要はない。

ある局面によれば、突出構造は、３つまたはより多くのローブを有することができる。例えば、突出構造は、３、４、５、６、７または８つのローブを有することができる。一局面によれば、突出構造は、３つのローブを有する。

ある局面によれば、突出構造の断面は、デルタパラメーターによって規定される。デルタパラメーターは、（外周部の内部にありかつ外周部から最も遠い点Ｐから外周部上の最も近い点までの距離ｄ_Ｐｔｐ）を（断面の面積に等しい面積を有する円の相当半径）で割ったものに等しい。相当半径＝平方根（Ａ／π）。したがって、図２、３および４を参照すると、デルタパラメーター＝距離ｄ_Ｐｔｐ／相当半径。図２について、デルタパラメーターは０．３４であり、そして、図３について、デルタパラメーターは０．６５であり、そして、図４について、デルタパラメーターは０．１５である。特定の局面によれば、デルタパラメーターは、少なくとも０．２である。デルタパラメーターは、０．７５以下である。特定の局面によれば、デルタパラメーターは、少なくとも０．２５、または０．３、または０．３５、または０．４である。特定の局面によれば、デルタパラメーターは、０．７、または０．６５または０．６以下である。図１は、０．４６のデルタパラメーターを有する。デルタパラメーターが低すぎると、突出構造は、所望の機械的強度または完全性を提供しない細いアームまたはローブを有する可能性がある。デルタパラメーターが高すぎると、研磨スラリーが突出構造の上部を長い距離にわたりトラバースする。これは、フィーチャーの上部の流体の圧力を上昇させ、パッド−ウェーハの接触面積および接触応力を減少させる。これは、除去速度を低下させる。

ある局面によれば、突出構造は、構造の高さ全体にわたって一定の断面を有することができる。別の局面によれば、断面は、突出構造の高さにわたって変動し得る。例えば、安定性のための突出構造は、基部により近づくほどにわずかにより広いまたはより大きな断面を有し得る。別の局面によれば、使用中に構造が摩損したときに一貫した接触面積を提供するなどのために、多数の突出構造の断面の合計は一定である。したがって、突出構造の１つまたは複数が上部でより細いと、他の構造は上部でより広くなり得、その結果、一定した断面総面積をもたらす。

特定の局面によれば、突出構造の高さは、基部の上面から少なくとも０．０５または０．１mm〜最大３または２．５または２または１．５mmの範囲にあることができる。特定の局面によれば、突出構造の断面積は、０．０５または０．１または０．２mm²〜３０または２５または２０または１５または１０または５mm²の範囲にあることができる。特定の局面によれば、突出構造の断面の最長寸法（例えば、突出構造の上面を流体が横断するであろう最長距離）は、少なくとも０．１または０．５mmまたは１mmである。特定の局面によれば、突出構造の断面の最長寸法（例えば、突出構造の上面を流体が横断するであろう最長距離）は、１００または５０または２０または１０または５または３または２mm以下である。特定の局面によれば、構造の断面の最短寸法（例えば、突出構造の上面を流体が横断するであろう最短距離、例えば１つのローブを横断する距離）は、少なくとも０．０１または０．０５または０．１または０．５mmである。特定の局面によれば、構造の断面の最短寸法（例えば、突出構造の上面を流体が横断するであろう最短距離、例えば１つのローブを横断する距離）は、５または３または２または１mm以下である。

構造は、パッドの基部の上面から突出している。パッドの基部は、突出構造を支持するのに適した任意の材料を含む層であり得る。例えば、基層は、ポリマー材料を含んでいても、それからなっていてもよい。そのようなポリマー材料の例は、ポリカーボネート、ポリスルホン、ナイロン、エポキシ樹脂、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンイミン、ポリウレタン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリケトン、エポキシ、シリコーン、それらのコポリマー（例えば、ポリエーテル−ポリエステルコポリマー）、およびそれらの組み合わせまたは配合物を含む。

好ましくは、マトリックスは、ポリウレタンである。本明細書の目的のために、「ポリウレタン」は、二官能性または多官能性のイソシアネートに由来する生成物、例えば、ポリエーテルウレア、ポリイソシアヌレート、ポリウレタン、ポリウレア、ポリウレタンウレア、それらのコポリマーおよびそれらの混合物である。したがって、ＣＭＰ研磨パッドは、イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーを提供すること；硬化性成分を別々に提供すること；および、イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーと硬化性成分とを合わせて、組み合わせ物を形成し、次いで、組み合わせ物を反応させて生成物を形成することを含む方法によって製造され得る。鋳造ポリウレタンケーキを所望の厚さまでスカイビング加工し、研磨層を溝付けまたは孔開けすることによって、研磨層を形成することが可能である。任意で、ケーキ型をＩＲ照射、誘導または直接電流で予熱すると、多孔質ポリウレタンマトリックスを鋳造する際の生成物のばらつきを低下させることができる。任意で、熱可塑性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーのいずれかを使用することが可能である。最も好ましくは、ポリマーは、架橋熱硬化性ポリマーである。

好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッドの研磨層の形成において使用される多官能性イソシアネートは、脂肪族多官能性イソシアネート、芳香族多官能性イソシアネートおよびそれらの混合物からなる群より選択される。より好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッドの研磨層の形成において使用される多官能性イソシアネートは、２，４−トルエンジイソシアネート；２，６−トルエンジイソシアネート；４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート；ナフタレン−１，５−ジイソシアネート；トリジンジイソシアネート；パラ−フェニレンジイソシアネート；キシリレンジイソシアネート；イソホロンジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート；４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート；シクロヘキサンジイソシアネート；およびそれらの混合物からなる群より選択されるジイソシアネートである。さらにより好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッドの研磨層の形成において使用される多官能性イソシアネートは、ジイソシアネートとプレポリマーポリオールとの反応によって形成されるイソシアネート末端化ウレタンプレポリマーである。

好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッドの研磨層の形成において使用されるイソシアネート末端化ウレタンプレポリマーは、２〜１２wt%の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基を有する。より好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッドの研磨層の形成において使用されるイソシアネート末端化ウレタンプレポリマーは、２〜１０wt%（さらにより好ましくは、４〜８wt%；最も好ましくは、５〜７wt%）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基を有する。

好ましくは、多官能性イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーを形成するために使用されるプレポリマーポリオールは、ジオール、ポリオール、ポリオールジオール、それらのコポリマーおよびそれらの混合物からなる群より選択される。より好ましくは、プレポリマーポリオールは、ポリエーテルポリオール（例えば、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコールおよびそれらの混合物）；ポリカーボネートポリオール；ポリエステルポリオール；ポリカプロラクトンポリオール；それらの混合物；ならびに、エチレングリコール；１，２−プロピレングリコール；１，３−プロピレングリコール；１，２−ブタンジオール；１，３−ブタンジオール；２−メチル−１，３−プロパンジオール；１，４−ブタンジオール；ネオペンチルグリコール；１，５−ペンタンジオール；３−メチル−１，５−ペンタンジオール；１，６−ヘキサンジオール；ジエチレングリコール；ジプロピレングリコール；およびトリプロピレングリコールからなる群より選択される１つまたは複数の低分子量ポリオールとのそれらの混合物からなる群より選択される。さらにより好ましくは、プレポリマーポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）；エステル系ポリオール（アジピン酸エチレン、アジピン酸ブチレンなど）；ポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）；ポリカプロラクトンポリオール；それらのコポリマー；およびそれらの混合物からなる群より選択される。最も好ましくは、プレポリマーポリオールは、ＰＴＭＥＧおよびＰＰＧからなる群より選択される。

好ましくは、プレポリマーポリオールがＰＴＭＥＧであるとき、イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーは、２〜１０wt%（より好ましくは、４〜８wt%；最も好ましくは、６〜７wt%）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度を有する。市販のＰＴＭＥＧ系イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から入手可能、例えば、ＰＥＴ−８０Ａ、ＰＥＴ−８５Ａ、ＰＥＴ−９０Ａ、ＰＥＴ−９３Ａ、ＰＥＴ−９５Ａ、ＰＥＴ−６０Ｄ、ＰＥＴ−７０Ｄ、ＰＥＴ−７５Ｄ）；Adiprene（登録商標）プレポリマー（Chemturaから入手可能、例えば、ＬＦ８００Ａ、ＬＦ９００Ａ、ＬＦ９１０Ａ、ＬＦ９３０Ａ、ＬＦ９３１Ａ、ＬＦ９３９Ａ、ＬＦ９５０Ａ、ＬＦ９５２Ａ、ＬＦ６００Ｄ、ＬＦ６０１Ｄ、ＬＦ６５０Ｄ、ＬＦ６６７、ＬＦ７００Ｄ、ＬＦ７５０Ｄ、ＬＦ７５１Ｄ、ＬＦ７５２Ｄ、ＬＦ７５３ＤおよびＬ３２５）；Andur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから入手可能、例えば、７０ＡＰＬＦ、８０ＡＰＬＦ、８５ＡＰＬＦ、９０ＡＰＬＦ、９５ＡＰＬＦ、６０ＤＰＬＦ、７０ＡＰＬＦ、７５ＡＰＬＦ）を含む。

好ましくは、プレポリマーポリオールがＰＰＧであるとき、イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーは、３〜９wt%（より好ましくは、４〜８wt%、最も好ましくは、５〜６wt%）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度を有する。市販のＰＰＧ系イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から入手可能、例えば、ＰＰＴ−８０Ａ、ＰＰＴ−９０Ａ、ＰＰＴ−９５Ａ、ＰＰＴ−６５Ｄ、ＰＰＴ−７５Ｄ）；Adiprene（登録商標）プレポリマー（Chemturaから入手可能、例えば、ＬＦＧ９６３Ａ、ＬＦＧ９６４Ａ、ＬＦＧ７４０Ｄ）；および、Andur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから入手可能、例えば、８０００ＡＰＬＦ、９５００ＡＰＬＦ、６５００ＤＰＬＦ、７５０１ＤＰＬＦ）を含む。

好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッドの研磨層の形成において使用されるイソシアネート末端化ウレタンプレポリマーは、０．１wt%未満の遊離トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）モノマー含量を有する低遊離イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーである。

非ＴＤＩ系イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーも使用することができる。例えば、イソシアネート末端化ウレタンプレポリマーは、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）およびポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＥＧ）などのポリオールと１，４−ブタンジオール（ＢＤＯ）などの任意のジオールとの反応によって形成されるものを含み、許容される。そのようなイソシアネート末端化ウレタンプレポリマーが使用されるとき、未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度は、好ましくは、４〜１０wt%（より好ましくは、４〜１０wt%、最も好ましくは、５〜１０wt%）である。このカテゴリーの市販のイソシアネート末端化ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から入手可能、例えば、２７−８５Ａ、２７−９０Ａ、２７−９５Ａ）；Andur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから入手可能、例えば、ＩＥ７５ＡＰ、ＩＥ８０ＡＰ、ＩＥ８５ＡＰ、ＩＥ９０ＡＰ、ＩＥ９５ＡＰ、ＩＥ９８ＡＰ）；および、Vibrathane（登録商標）プレポリマー（Chemturaから入手可能、例えば、Ｂ６２５、Ｂ６３５、Ｂ８２１）を含む。

基層は、ポリマー材料と他の材料との複合物を含み得る。そのような複合物の例は、炭素または無機充填材が充填されたポリマー、およびポリマーを含浸させた例えばガラスまたは炭素繊維の繊維マットを含む。前述のポリマーまたはエポキシ樹脂のいずれも、そのような複合材料において使用することができる。あるいは、基部は、セラミック、ガラス、金属、石材または木材などの非ポリマー材料を含み得る。基部は、上に列記したものなどの任意の好適な材料の１つの層を含むこともでき、２つ以上の層を含むこともできる。基部は、サブパッド上に提供され得る。例えば、基層は、メカニカルファスナーを介してまたは接着剤によってサブパッドに付着され得る。サブパッドは、例えば基層において有用な材料を含め、任意の好適な材料から製造することができる。基層は、いくつかの局面において、少なくとも０．５または１mmの厚さを有することができる。基層は、いくつかの局面において、５または３または２mm以下の厚さを有することができる。基層は、どんな形状で提供されてもよいが、少なくとも１０または２０または３０または４０または５０cm〜１００または９０または８０cmの範囲の直径を有する円形状または円盤形状を有することが好都合であり得る。特定の実施態様によれば、パッドの基部は、以下の性質の１つまたは複数を有する材料から製造される：例えば、ＡＳＴＭＤ４１２−１６によって判定された場合の、少なくとも２または２．５または５または１０または５０MPa〜７００または６００または５００または４００または３００または２００または１００MPaの範囲のヤング率；例えば、ＡＳＴＭ Ｅ１３２０１５によって判定された場合の、少なくとも０．０５または０．０８または０．１〜０．６または０．５のポアソン比；０．４または０．５〜１．７または１．５または１．３g/cm³の密度。

表面から突出している構造の少なくとも一部分は、３つもしくはより多くのローブまたは６個もしくはより多くの変曲点によっておよび本明細書に記載のような範囲、例えば、０．２〜０．７５のデルタパラメーターによって規定されるような形状（断面および外周部）を有する。ある局面によれば、突出構造は全て、３つもしくはより多くのローブまたは６個もしくはより多くの変曲点によっておよび本明細書に記載のような範囲、例えば、０．２〜０．７５のデルタパラメーターによって規定される断面を有する。突出構造は全て、同じ断面を有してもよく、異なる突出構造が異なる断面を有してもよい。例えば、いくつかの突出構造は、別の突出構造よりも長いもしくは広いまたは短いもしくは細いローブを有してよい。例えば、突出構造のいくつかは、３つのローブを有し得る一方で、他の突出構造は、４つまたはより多くのローブを有する。例えば、突出構造のいくつかが３つもしくはより多くのローブまたは６個もしくはより多くの変曲点によっておよび０．２〜０．７５の範囲のデルタパラメーターによって規定される断面を有し得る限りは、パッドは、円形、楕円形または他の多角形（四角形、三角形、角錐など）などの他の形状を有し得る他の突出構造を含み得る。好ましくは、パッド上の突出構造の少なくとも５０〜６０または７０または８０パーセントは、３つもしくはより多くのローブまたは６個もしくはより多くの変曲点によっておよび０．２〜０．７５の範囲のデルタパラメーターによって規定される断面を有する。デルタパラメーターが低すぎると、突出構造は、あまりに薄くて所望の機械的支持を提供できないアームまたはローブを有し得る。デルタパラメーターが高すぎると、突出構造はあまりに丸く、接触を達成する時間はあまりに長くて所望の除去速度を提供できない。

突出構造は、作業表面上にどんな構成で配置してもよい。一実施態様において、これらは、同じ方向に配向された六角形のパッキング構造で配置することができる。別の実施態様において、これらは、１つのローブが放射に沿うように配向された放射状パターンで配置することができる。突出構造は、マクロスケール配向で配向される必要はない。マクロケール配向は、所望の除去速度、平坦化効果、欠陥制御、均一性制御、および必要とあれば所望のスラリー量を達成するために調整され得る。一例として、パッドの一部分上に六角形のパッキングパターンで複数の３つのローブのある突出構造を示している図５を参照されたい。

好ましくは、突出構造は、互いに直接接触しない。隣り合った突出構造間の間隔は、一定であり得るが、そうである必要はない。特定の実施態様によれば、構造は、突出構造の断面の最長寸法の最大５０または２０または１０または７または５または４倍の、１つの突出構造の中心から隣り合った突出構造の中心までの距離（すなわち、ピッチ）を空けて配置される。特定の実施態様によれば、構造は、突出構造の断面の最長寸法の少なくとも１、１．５または２倍の、１つの突出構造の中心から隣り合った突出構造の中心までの距離を空けて配置される。低ピッチ構成の例として、これらは、第一の突出構造と隣り合った突出構造との間で直接接触することなしに、第一の突出構造の１つのローブが、隣り合った突出構造の２つのローブ間に位置付けられ得るように配置され得る。特定の実施態様によれば、ピッチ（１つの突出構造の中心から隣り合った突出構造の中心までの距離）は、少なくとも０．７または１または５または１０または２０mmである。特定の実施態様によれば、ピッチ（１つの突出構造の中心から隣り合った突出構造の中心までの距離）は、１５０mmまたは１００mmまたは５０mm以下である。特定の実施態様によれば、１つの突出構造の外周部から隣り合った突出構造の最も近い外周部までの距離は、少なくとも０．０２または０．０５または０．１または０．５または１mmである。特定の実施態様によれば、１つの突出構造の外周部から隣り合った突出構造の最も近い外周部までの距離は、１００または５０または２０または１０または５mm以下である。

一局面によれば、突出構造は、基部の表面に対して、その高さのその主軸が垂直または実質的に直交である。その場合、図６における基部１２と突出構造１０との間の角度αは、９０度である。突出構造１０の上面１１は、特定の実施態様によれば、基部１２の上面１３と平行である。別の実施態様によれば、突出構造は、αが９０度未満になるように、傾斜または傾いてもよい。しかしながら、αは、好ましくは、少なくとも２０または４０または６０または７０または８０度である。

接触面積比は、累積表面接触面積Ａ_ｃｐｓａ、又は複数の突出構造を基部の面積Ａ_ｂで割ったものである。累積表面接触面積は、突出構造の全ての上面１１の面積を加算することによって算出することができる。パッドは従来円形であるので、従来のパッド形状では、π（ｒ_ｂ）^２、式中、ｒ_ｂは、パッドの半径である。特定の実施態様によれば、Ａ_ｃｐｓａ／Ａ_ｂの比は、少なくとも０．１または０．２または０．３または０．４であり、０．８または０．７５または０．７または０．６５または０．６以下である。

突出構造および基部は、単一の構造体であっても、突出構造が基部上に配置され、基部に接着されていてもよい。

突出構造の組成は、基部の組成と同じであっても異なっていてもよい。例えば、突出構造は、ポリマー材料を含んでいても、それからなってもよい。そのようなポリマー材料の例は、ポリカーボネート、ポリスルホン、ナイロン、ポリエーテル、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンイミン、ポリウレタン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリケトン、エポキシ、シリコーン、それらのコポリマー（例えば、ポリエーテル−ポリエステルコポリマー）、およびそれらの組み合わせまたは配合物を含む。突出構造は、ポリマー材料と他の材料との複合物を含み得る。そのような複合物の例は、炭素または無機充填材が充填されたポリマーを含む。特定の実施態様によれば、突出構造（群）は、以下の性質の１つまたは複数を有する材料から製造される：例えば、ＡＳＴＭＤ４１２−１６によって判定された場合の、少なくとも２または２．５または５または１０または５０MPa〜７００または６００または５００または４００または３００または２００または１００MPaの範囲のヤング率；例えば、ＡＳＴＭ Ｅ１３２０１５によって判定された場合の、少なくとも０．０５または０．０８または０．１〜０．６または０．５のポアソン比；０．４または０．５〜１．７または１．５または１．３g/cm³の密度。

パッドは、任意の好適なプロセスによって製造され得る。例えば、パッドは、成形−例えば射出成形によって製造され得る−型は、パッドの突出構造を形成するために使用されるくぼみを含む。別の例として、パッドは、公知の方法による積層造形によって製造することができ、そのような積層造形によって、提供されるパッドの基部上に突出構造が作り上げられるか、または付加製造によってパッド全体を製造することもできる。

試験法は、本出願の出願日の時点で施行されているものである。

Claims (10)

1. 基部と、
   基部から突出している複数の構造とを含む、ケミカルメカニカルポリッシングにおいて有用な研磨パッドであって、複数の構造の一部分が、面積を規定する外周部を有する断面によって規定され、ここで、外周部が、
   ｘ：＝（ａ１＊ｓｉｎ（２＊ｆ１＊π＊ｔ）＋ａ３＊ｓｉｎ（２＊ｆ３＊π＊ｔ）＋ａ５＊ｓｉｎ（２＊ｆ５＊π＊ｔ））／Ｇ１
   ｙ：＝（ａ２＊ｃｏｓ（２＊ｆ２＊π＊ｔ）＋ａ４＊ｃｏｓ（２＊ｆ４＊π＊ｔ）＋ａ６＊ｃｏｓ（２＊ｆ６＊π＊ｔ））／Ｇ２
   ［式中、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６は、各々独立して、−１０^１２〜１０^１２の数であり、そして、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、各々、０〜１０^１２の数であり、ｔは、外周部を規定する、０から１へデルタｔずつ増加するパラメトリック独立変数であり、そして、デルタｔは、好ましくは０．０５以下であり、そして、Ｇ１およびＧ２は、０超〜１０^１２の範囲にあるスケーリングパラメーターであるが、但し、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６；ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６は、外周部が、それが凹曲線から凸曲線へ転換する６個またはより多くの変曲点を有し、外周部が、それが開始して終わる点以外、それ自体交差しないように、選択されるものとする］のｘ−ｙ軸のパラメトリック方程式によって規定され；断面がさらに、（外周部の内部にありかつ外周部から最も遠い点から外周部上の最も近い点までの距離）を（断面の面積に等しい面積を有する円の相当半径）で割ったものに等しいデルタパラメーターによって特徴付けられ、デルタパラメーターが０．２０〜０．７５の範囲にある、研磨パッド。
2. ６個の変曲点がある、請求項１に記載の研磨パッド。
3. デルタパラメーターが少なくとも０．３である、請求項１に記載の研磨パッド。
4. デルタパラメーターが０．６以下である、請求項１に記載の研磨パッド。
5. 基部と、
   基部から突出している複数の構造とを含む、研磨パッドであって、複数の構造の一部分が、３つまたはより多いローブを有し、面積を規定する外周部を有する断面によって規定され、
   断面が、（外周部の内部にありかつ外周部から最も遠い点から外周部上の最も近い点までの距離）／（断面の面積に等しい面積を有する円の相当半径）に等しいデルタパラメーターによって特徴付けられ、デルタパラメーターが０．３〜０．６の範囲にある、研磨パッド。
6. ３つのローブを有する、請求項５に記載の研磨パッド。
7. 部分が、複数の構造の全てである、請求項５に記載の研磨パッド。
8. 基部から複数の構造の上面までの距離が、０．１〜２mmの範囲にある、請求項５に記載の研磨パッド。
9. 以下の性質の１つまたは複数を有する少なくとも１つの材料から形成される、請求項５に記載の研磨パッド：
   ２．５〜７００MPaの範囲のヤング率、
   ０．０８〜０．５のポアソン比、
   ０．４〜１．５g/cm³の密度。
10. 複数の構造が累積表面接触面積Ａ_ｃｐｓａを有し、基部が面積Ａ_ｂを有し、ここで、Ａ_ｃｐｓａ／Ａ_ｂの比が０．１〜０．７５の範囲にある、請求項５に記載の研磨パッド。