(57)【要約】      （修正有）【課題】様々な研磨粒子が中に埋め込まれている研磨パッドを生産するための方法を提供する。【解決手段】研磨パッドの研磨層を製造する方法は、研磨層のポリマーマトリクス内に埋め込まれるべき粒子の所望の分布を決定するステップを含む。ポリマーマトリクスの複数の層が、３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積され、ポリマーマトリクスの複数の層の各層が、ポリマーマトリクス前駆体をノズルから放出することによって堆積される。粒子を含む複数の層が、所望の分布に従って３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積される。ポリマーマトリクス前駆体は、粒子が所望の分布で埋め込まれているポリマーマトリクスへと固化される。【選択図】図３Ｂ
2020078868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドの研磨層を製造する方法であって、
前記研磨層のポリマーマトリクス内に埋め込まれるべき粒子の所望の分布を決定するステップと、
前記ポリマーマトリクスの複数の層を３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積させるステップであり、前記ポリマーマトリクスの前記複数の層の各層が、ポリマーマトリクス前駆体をノズルから放出することによって堆積され、前記複数の層を連続的に堆積させるステップが、前記複数の層の前記粒子を前記所望の分布に従って前記３Ｄプリンタを用いて分布させるステップを含む、堆積させるステップと、
前記粒子が前記所望の分布で埋め込まれている固化されたポリマーマトリクスを形成するために前記ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ポリマーマトリクス前駆体が、液体熱硬化性ポリマー前駆体であり、前記ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップが、前記ポリマーマトリクス前駆体を硬化させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーマトリクス前駆体を硬化させるステップが、紫外線（ＵＶ）硬化させるステップまたは熱硬化させるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマーマトリクス前駆体が、溶融熱可塑性ポリマーであり、前記ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップが、前記ポリマーマトリクス前駆体を冷却するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ノズルによって放出される混合物を形成するために前記ポリマーマトリクス前駆体と前記粒子とを前記所望の分布に従って事前に混合するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマーマトリクス前駆体が第１のプリントヘッドの前記ノズルから放出され、前記粒子が第２のプリントヘッドの前記ノズルから放出される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子が研磨粒子である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記粒子は、前記研磨層が研磨に使用されるときに化学反応を受ける反応性粒子をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記粒子が中空コアを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記研磨層が、前記粒子の中空コアによって形成された孔を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所望の分布が、前記ポリマーマトリクス内の前記粒子のパターン化分布である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマーマトリクス前駆体および前記粒子が、前記研磨パッドの表面にパターン化表面特徴部を生成するように堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記パターン化表面特徴部が細長い溝を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
研磨層であって、
ポリマーマトリクスと、
前記ポリマーマトリクス内に埋め込まれた所望の分布の粒子であり、前記研磨層の全体にわたる異なる分布密度の前記粒子を含む、所望の分布の粒子と
を含む、研磨層
を含む研磨パッド。
【請求項１５】
研磨パッドの研磨層を製造する方法であって、
混合物を形成するためにポリマーマトリクス前駆体と粒子とを事前に混合するステップであり、前記ポリマーマトリクス前駆体が、前記研磨層のポリマーマトリクスを製造するために使用される、事前に混合するステップと、
前記混合物を３Ｄプリンタのノズルから放出する前に前記混合物を撹拌するステップと、
前記ポリマーマトリクスの複数の層を前記３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積させるステップであり、前記ポリマーマトリクスの前記複数の層の各層が、前記ポリマーマトリクス前駆体を前記ノズルから放出することによって堆積され、前記複数の層を連続的に堆積させるステップが、前記複数の層の前記粒子を前記３Ｄプリンタを用いて堆積させるステップを含む、堆積させるステップと、
前記粒子が中に埋め込まれている固化されたポリマーマトリクスを形成するために前記ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨で使用される研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、一般に、シリコンウエハ上に導電性層、半導体層、または絶縁層を順次堆積させることによって基板上に形成される。様々な製造プロセスは、基板上の層の平坦化を必要とする。例えば、ある用途、例えば、パターン化層のトレンチにビア、プラグ、およびラインを形成するための金属層の研磨では、パターン化層の上面が露出されるまで、上層が平坦化される。他の用途、例えば、フォトリトグラフィのための誘電体層の平坦化では、所望の厚さが下層の上に残るまで、上層は研磨される。
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の１つの一般に認められている方法である。この平坦化方法は、一般に、基板がキャリアヘッドに装着されることを必要とする。基板の露出面は、一般に、回転式研磨パッドに押し当てられる。キャリアヘッドは、制御可能な負荷を基板に与えて、基板を研磨パッドに押し付ける。研磨粒子をもつスラリなどの研磨液は、一般に、研磨パッドの表面に供給される。
化学機械研磨プロセスの１つの目的は研磨均一性である。基板の異なる区域が異なる速度で研磨される場合、基板のある区域で、材料の除去が多すぎ（「過剰研磨」）、または材料の除去が少なすぎる（「研磨不足」）ことがあり得る。
従来の研磨パッドには、「標準」パッドと、固定砥粒研磨パッドとが含まれる。標準パッドは、耐久性のある粗面をもつポリウレタン研磨層を有し、圧縮性のバッキング層を含むこともある。対照的に、固定砥粒研磨パッドは、閉じ込め媒体に保持された研磨粒子を有し、全体的に非圧縮性のバッキング層上に支持され得る。しかしながら、市販の固定砥粒研磨パッドは、一般に、特定の材料、例えば酸化セリウムに制限されている。
研磨パッドは、一般に、ポリウレタン材料を成形するか、キャストするか、または焼結することによって製作される。成形の場合には、研磨パッドは、例えば射出成形によって、一度に１つ製作することができる。キャスティングの場合には、液体前駆体がケークにキャストおよび硬化され、ケークはその後、個々のパッド部片にスライスされる。次に、これらのパッド部片は、最終厚さまで機械加工され得る。溝が、研磨面に機械加工されるか、または射出成形プロセスの一部として形成され得る。
平坦化に加えて、研磨パッドは、バフ研磨などの仕上げ作業に使用することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
化学機械研磨装置のエンドユーザは、一般に、１つまたは複数のベンダから研磨パッドおよび研磨スラリなどの消耗品を手に入れる。研磨スラリは、一般に、流体中に研磨粒子の浮遊物を含む。流体は、一般に、研磨粒子が流体中に適切に浮遊させられることと、引掻きまたは他の欠陥をもたらし、研磨スラリを研磨に適さなくすることがある研磨粒子の望ましくない凝集を形成しないこととを確実にするために追加の化学作用を含む。
エンドユーザの所有コストを低減し、廃棄物処理を減少させるために、研磨パッドおよび研磨粒子は、研磨粒子をパッド自体に埋め込むことによって、単一の構成要素に組み合わせることができる。しかしながら、粒子をパッドに埋め込むことは、様々な問題を提起する。その結果として、研磨パッドに埋め込まれる研磨材料は、酸化セリウムなどの材料に限定されている。アルミナ研磨粒子が提案されているが、アルミナ粒子による研磨パッドは商業化するには現実的でなかった。アルミナ研磨粒子による研磨パッドの生産における少なくとも１つの問題は、研磨パッドを製造するために使用されるポリマー（例えば、熱硬化性ポリマー）中にアルミナ研磨粒子を浮遊させることの難しさであった。例えば、高分子溶液中のアルミナ研磨粒子の浮遊物は、均一に分布されない。不均一な分布は、アルミナ研磨粒子の凝集をもたらし、凝集は、研磨パッドが基板を研磨するのに使用されると欠陥をもたらす。
【０００４】
様々な研磨粒子が中に埋め込まれている研磨パッドを生産するための技法は、３Ｄ印刷プロセスを使用することである。３Ｄ印刷プロセスでは、パッド前駆体、例えば、粉末前駆体または液体前駆体の薄層が、完全な３次元研磨パッドを形成するために段々に堆積され、融合されるかまたは硬化される。次に、研磨粒子が、パッド前駆体の印刷された層の中に選択的に堆積される。
１つの態様では、研磨パッドの研磨層を製造する方法は、研磨層のポリマーマトリクス内に埋め込まれるべき粒子の所望の分布を決定するステップを含む。この方法には、ポリマーマトリクスの複数の層を３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積させるステップであり、ポリマーマトリクスの複数の層の各層が、ポリマーマトリクス前駆体をノズルから放出することによって堆積される、堆積させるステップが含まれる。複数の層を連続的に堆積させるステップは、複数の層の粒子を所望の分布に従って３Ｄプリンタを用いて分布させるステップを含む。この方法は、粒子が所望の分布で埋め込まれている固化されたポリマーマトリクスを形成するためにポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップを含む。
【０００５】
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。この方法は、ノズルによって放出される混合物を形成するためにポリマーマトリクス前駆体と粒子とを所望の分布に従って事前に混合するステップをさらに含むことができる。ポリマーマトリクス前駆体は、液体熱硬化性ポリマーとすることができる。ポリマーマトリクス前駆体は、溶融熱可塑性ポリマーとすることができる。ポリマーマトリクス前駆体は第１のプリントヘッドのノズルから放出させることができ、粒子は第２のプリントヘッドのノズルから放出させることができる。粒子は、シリカ、セラミック、金属、金属酸化物、およびポリマーからなる群から選択された材料で製作することができる。シリカは、煙霧状（ｆｕｍｅｄ）またはコロイド状であり得る。粒子はアルミナとすることができる。粒子は研磨粒子とすることができる。粒子は、研磨層が研磨に使用されるときに化学反応を受ける反応性粒子をさらに含むことができる。粒子は中空コアを有することができる。粒子は、１ミリメートルまで、例えば１０μｍ未満、例えば１μｍ未満のサイズを有することができる。粒子は、円形に、または細長く、または切子面にすることができる。研磨層は、粒子の中空コアによって形成された孔を含むことができる。ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップは、ポリマーマトリクス前駆体を硬化させるステップを含むことができる。ポリマーマトリクス前駆体を硬化させるステップは、紫外線（ＵＶ）硬化させるステップを含むことができる。ポリマーマトリクス前駆体を硬化させるステップは、熱硬化させるステップを含むことができる。熱硬化させるステップは、レーザまたはＩＲランプを用いて行うことができる。ポリマーマトリクス前駆体は、ウレタンモノマーを含むことができる。固化されるポリマーマトリクスは、ポリウレタン、アクリラート、エポキシ、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、またはポリアミドを含むことができる。ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップは、ポリマーマトリクス前駆体を冷却するステップを含む。所望の分布は、ポリマーマトリクス内の粒子の均一な分布とすることができる。所望の分布は、ポリマーマトリクス内の粒子のパターン化分布とすることができる。ポリマーマトリクス前駆体および粒子は、研磨パッドの表面にパターン化表面特徴部を生成するように堆積させることができる。パターン化表面特徴部は細長い溝を含むことができる。パターン化表面特徴部は、ボタンに似ている隆起した特徴部を含むことができる。
【０００６】
別の態様では、研磨パッドは、ポリマーマトリクスと、ポリマーマトリクス内に埋め込まれた所望の分布の粒子とを有する研磨層を含む。所望の分布の粒子は、研磨層の全体にわたる異なる分布密度の粒子を含む。
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。研磨パッドは、研磨パッドの表面に細長い溝を含むことができる。粒子は、１ミリメートルまでの、例えば１０μｍ未満、例えば１μｍ未満のサイズを有することができる。粒子は、円形に、または細長く、または切子面にすることができる。ポリマーマトリクスは、ポリウレタン、アクリラート、エポキシ、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、またはポリアミドを含むことができる。
【０００７】
別の態様では、研磨パッドの研磨層を製造する方法は、混合物を形成するためにポリマーマトリクス前駆体と粒子とを事前に混合するステップを含む。ポリマーマトリクス前駆体は、研磨層のポリマーマトリクスを製造するために使用される。この方法は、混合物を３Ｄプリンタのノズルから放出する前に混合物を撹拌するステップと、ポリマーマトリクスの複数の層を３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積させるステップとを含む。ポリマーマトリクスの複数の層の各層は、ポリマーマトリクス前駆体をノズルから放出することによって堆積される。複数の層を連続的に堆積させるステップは、複数の層の粒子を３Ｄプリンタを用いて堆積させるステップを含む。この方法は、粒子が中に埋め込まれている固化されたポリマーマトリクスを形成するためにポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップを含む。
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細が、添付図面および以下の説明に記載されている。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】例示の研磨パッドの概略断面側面図である。
【図１Ｂ】別の例示の研磨パッドの概略断面側面図である。
【図１Ｃ】さらなる別の例示の研磨パッドの概略断面側面図である。
【図２】化学機械研磨ステーションの、一部分だけ断面の概略側面図である。
【図３Ａ】研磨パッドを製造するために使用される例示的な３Ｄプリンタを示す概略断面側面図である。
【図３Ｂ】研磨パッドを製造するために使用される例示的な３Ｄプリンタを示す概略断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
様々な図面の同様の参照記号は同様の要素を示す。
図１Ａ〜１Ｃを参照すると、研磨パッド１８は研磨層２２を含む。図１Ａに示すように、研磨パッドは、研磨層２２からなる単層パッドとすることができ、または図１Ｃに示すように、研磨パッドは、研磨層２２と少なくとも１つのバッキング層２０とを含む多層パッドとすることができる。
研磨層２２は、研磨プロセスにおいて不活性である材料とすることができる。研磨層２２の材料は、プラスチック、例えば、ポリウレタン、アクリラート、エポキシ、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、またはポリアミドとすることができる。いくつかの実施態様では、研磨層２２は、比較的耐久性のある硬質の材料である。例えば、研磨層２２は、ショアＤスケールで約４０から８０、例えば５０から６５の硬度を有することができる。
図１Ａに示すように、研磨層２２は均質組成の層とすることができ、または図１Ｂに示すように、研磨層２２は、プラスチック材料、例えば、ポリウレタン、アクリラート、エポキシ、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、またはポリアミドのマトリクス２９に保持された研磨粒子２８を含むことができる。研磨粒子２８は、マトリクス２９の材料よりも固い。研磨粒子２８は、研磨層の０．０５質量％から７５質量％とすることができる。例えば、研磨粒子２８は、研磨層２２の１質量％未満、例えば０．１質量％未満とすることができる。代替として、研磨粒子２８は、研磨層２２の１０質量％を超える、例えば５０質量％を超えることができる。研磨粒子の材料は、セリア、アルミナ、シリカ、もしくはそれらの組合せなどの金属酸化物、重合体、金属間化合物、またはセラミックスとすることができる。
【００１０】
いくつかの実施態様では、研磨層は、孔、例えば小さいボイドを含む。孔は、５０〜１００μｍ幅とすることができる。
研磨層１８は、８０ミル以下、例えば５０ミル以下、例えば２５ミル以下の厚さＤ１を有することができる。調整プロセスは、カバー層をすり減らす傾向があるので、研磨層２２の厚さは、有効寿命、例えば、３０００研磨・調整サイクルを研磨パッド１８に与えるように選択することができる。
顕微鏡スケールで、研磨層２２の研磨面２４は、粗い表面テクスチャ、例えば２〜４μｍＲＭＳを有することができる。例えば、研磨層２２は、粗い表面テクスチャを発生させるために研削または調整プロセスを受けることができる。加えて、３Ｄ印刷は、例えば２００μｍまでの小さい均一な特徴部を形成することができる。
【００１１】
研磨面２４は顕微鏡スケールでは粗いことがあるが、研磨層２２は、研磨パッド自体の巨視的スケールでは良好な厚さ均一性を有することができる（この均一性は、研磨層の底面に対する研磨面２４の高さの全体的な変動を参照しており、研磨層に故意に形成された巨視的な溝または穿孔を含めていない）。例えば、厚さ不均一性は１ミル未満であり得る。
オプションとして、研磨面２４の少なくとも一部分は、スラリを運ぶために中に形成された複数の溝２６を含むことができる。溝２６は、同心円、直線、クロスハッチ、螺旋などのようなほとんど任意のパターンとすることができる。溝が存在すると仮定すると、研磨面２４、すなわち、溝２６の間の平坦域は、研磨パッド２２の全水平表面区域の約２５〜９０％とすることができる。したがって、溝２６は、研磨パッド１８の全水平表面区域の１０％〜７５％を占めることができる。溝２６の間の平坦域は、約０．１から２．５ｍｍの横方向幅を有することができる。
【００１２】
いくつかの実施態様では、例えば、バッキング層２０が存在する場合、溝２６は、研磨層２２を完全に通り抜けて延びることができる。いくつかの実施態様では、溝２６は、研磨層２２の厚さの約２０〜８０％、例えば４０％を通って延びることができる。溝２６の深さは、０．２５から１ｍｍとすることができる。例えば、５０ミル厚である研磨層２２を有する研磨パッド１８では、溝２６は、約２０ミルの深さＤ２を有することができる。
バッキング層２０は、研磨層２２よりも柔らかく圧縮性とすることができる。バッキング層２０は、ショアＡスケールで８０以下の硬度、例えば、約６０ショアＡの硬度を有することができる。バッキング層２０は、研磨層２２と比べてより厚いまたはより薄いまたは同じ厚さとすることができる。
例えば、バッキング層は、ボイドをもつポリウレタンまたはポリシリコーンなどの連続気泡発泡体または独立気泡発泡体とすることができ、その結果、圧力下で、気泡はつぶれ、バッキング層は縮む。バッキング層の好適な材料は、コネチカット州ＲｏｇｅｒｓのＲｏｇｅｒｓ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＰＯＲＯＮ  ４７０１−３０、またはＲｏｈｍ＆ＨａａｓからのＳＵＢＡ−ＩＶである。バッキング層の硬度は、層材料および多孔率を選択することによって調整することができる。バッキング層は、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、ニトリル、またはポリクロロプレン（ネオプレン）から形成することもできる。代替として、バッキング層２０は、同じ前駆体から形成され、研磨層と同じ多孔率を有するが、異なる硬度を有するように異なる度合いの硬化処理を有する。
【００１３】
次に、図２を参照すると、１つまたは複数の基板１４が、ＣＭＰ装置の研磨ステーション１０で研磨され得る。好適な研磨装置の説明は米国特許第５，７３８，５７４号に見いだすことができ、その開示の全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
研磨ステーション１０は、上に研磨パッド１８が置かれている回転可能プラテン１６を含むことができる。研磨ステップの間、研磨液３０、例えば研磨スラリが、スラリ供給ポートまたは組合せスラリ／リンスアーム３２によって研磨パッド１８の表面に供給され得る。研磨液３０は、研磨粒子、ｐＨ調整剤、または化学的活性成分を含むことができる。
基板１４は、キャリアヘッド３４によって研磨パッド１８に押し付けたままにされる。キャリアヘッド３４は、カルーセルなどの支持構造体から吊るされており、キャリアヘッドが軸３８のまわりに回転できるようにキャリア駆動シャフト３６によってキャリアヘッド回転モータに接続される。研磨液３０の存在下での研磨パッド１８と基板１４との相対運動が、基板１４の研磨をもたらす。
【００１４】
３Ｄ印刷は、研磨材が研磨層内の特定の場所に埋め込まれている研磨パッドを生成するための好都合で高度に制御可能なプロセスを提供する。図３Ａを参照すると、研磨パッド１８の少なくとも研磨層２２が、３Ｄ印刷プロセスを使用して生産される。生産プロセスにおいて、材料の薄層が段々に堆積され融合される。例えば、パッド前駆体材料の小滴５２を小滴放出プリンタ５５のノズル５４から放出して、層５０を形成することができる。小滴放出プリンタは、インクジェットプリンタに類似しているが、インクではなくパッド前駆体材料を使用する。ノズル５４は、支持体５１の端から端まで平行移動する（矢印Ａで示されている）。
堆積される第１の層５０ａの場合は、ノズル５４は支持体５１上に放出することができる。続いて堆積される層５０ｂの場合は、ノズル５４は、既に固化された材料５６上に放出することができる。各層５０が固化された後、次に、完全な３次元研磨層２２が製造されるまで、新しい層が、以前に堆積された層の上に堆積される。各層は、コンピュータ６０上で走る３Ｄ描画コンピュータプログラムに記憶されているパターンでノズル５４によって塗布される。各層５０は、研磨層２２の全厚の５０％未満、例えば１０％未満、例えば５％未満、例えば１％未満である。
【００１５】
支持体５１は、剛体基部とするか、または可撓性フィルム、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の層とすることができる。支持体５１がフィルムである場合、支持体５１は研磨パッド１８の一部分を形成することができる。例えば、支持体５１は、バッキング層２０、またはバッキング層２０と研磨層２２との間の層とすることができる。代替として、研磨層２２は、支持体５１から取り外すことができる。
一般に、研磨粒子２３は、研磨層２２が層ごとに印刷されている間、研磨層中に局所的に分与される。研磨粒子の局所的分与は、凝集を避けるのに役立つ。
具体的には、研磨粒子２３は、液体熱硬化性ポリマー前駆体と事前に混合することができる。熱硬化性ポリマー前駆体と研磨粒子との混合物を連続的に撹拌すると、インクジェットプリンタで使用されているインク顔料を均質にするのに使用される装置と同様に、粒子の凝集が防止される。加えて、混合物を連続的に撹拌すると、前駆体中の研磨粒子のかなり均一な分布が保証される。これにより、研磨層の中の粒子のより均一な分布をもたらすことができ、これは、研磨均一性の改善につながり、さらに、凝集を避けるのにも役立ち得る。
【００１６】
事前に混合された混合物は、特定のパターンに従って、単一のノズル（例えば、ノズル５４）から分与される。例えば、事前に混合された混合物を均一に分与して、埋め込まれた研磨粒子が研磨層２２の全体を通して均一に分布している均質の研磨層２２を生成することができる。
代替として、ノズル５８を有する別個のプリントヘッド５７を、図３Ｂに示すように、使用して、純粋な（すなわち、研磨粒子のない）液体熱硬化性ポリマー前駆体を分与することができ、一方、事前に混合された混合物は、選択された場所にのみ分与される。これらの選択された場所は、集団で、研磨粒子の所望の印刷パターンを形成し、ＣＡＤコンパチブルファイルとして記憶され、次に、それは、プリンタを制御する電子コントローラ（例えば、コンピュータ６０）によって読み出され得る。次に、電子制御信号はプリンタ５５に送られて、ノズル５４がＣＡＤコンパチブルファイルによって指定された位置に移されたときにのみ、事前に混合された混合物が分与される。
【００１７】
代替として、液体熱硬化性ポリマー前駆体を使用する代わりに、研磨粒子を溶融加熱可塑性物と事前に混合することができる。この場合、研磨粒子をもつ混合物は、分与される前にさらに連続的に撹拌される。混合物が、所望の印刷パターンに従って３Ｄプリンタから分与された後、混合物の溶融部分は冷え、固化し、研磨粒子は所定位置に凝固される。混合物を連続的に撹拌すると、前駆体中の研磨粒子のかなり均一な分布が保証される。これにより、研磨層の中の粒子のより均一な分布をもたらすことができ、これは、研磨均一性の改善につながり、さらに、凝集を避けるのにも役立ち得る。
液体熱硬化性ポリマー前駆体が使用される場合と同様に、熱可塑性混合物を均一に分与して、研磨層２２全体にわたって研磨粒子の均一分布を生成することができる。代替として、ＣＡＤコンパチブルファイルとして記憶され、プリンタ５５を駆動するのに使用される電子コントローラによって読み出される研磨粒子の所望の印刷のパターンに従って、研磨粒子を含む熱可塑性混合物を研磨層の選択された場所にのみ分与することができる。
【００１８】
研磨粒子を懸濁液でノズル５４から分与するのではなく、研磨粒子は、粉末の形態でノズル５４から直接分与されてもよく、一方、異なるプリントヘッド５７が使用されて、パッドポリマー前駆体が分与される。ポリマー前駆体が最初に分与され、その後、堆積されたポリマー材料に研磨粒子が分与され、次に、混合物が続いて硬化される。
３Ｄ印刷は、凝集しがちな研磨粒子、例えばアルミナを使用して研磨パッドを構築するのに特に有用であるが、この手法は、他の研磨粒子に使用することができる。したがって、研磨粒子は、シリカ、セラミック酸化物、金属、および硬質ポリマーを含むことができる。
【００１９】
プリントヘッドは、中空コアを有する固形物または粒子のいずれかである粒子を印刷することができる。プリントヘッドは、異なるタイプの粒子を分与することもでき、その一部は、ＣＭＰ処理の間化学反応を受けて、研磨されている基板の層に所望の変化を生成することができる。研磨パッドのためにＣＭＰ処理で使用される化学反応の例には、スラリの生産で使用される水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、および他の専用の化学プロセスのうちの１つまたは複数を含む、１０〜１４の塩基性ｐＨ範囲内で生じる化学プロセスが含まれる。酢酸、クエン酸などの有機酸を含む２〜５の酸性ｐＨ範囲内で生じる化学プロセスもＣＭＰ処理で使用される。過酸化水素に関係する酸化反応もＣＭＰ処理で使用される化学反応の例である。研磨粒子は、機械的研磨機能を与えるためにのみ使用することもできる。粒子は、１ミリメートルまで、例えば１０μｍ未満、例えば１μｍ未満のサイズを有することができ、粒子は異なるモフォロジを有することができ、例えば、粒子は円形に、または細長く、または切子面にすることができる。
【００２０】
研磨パッド内の孔は、従来、研磨パッド内にスラリを局所的に保有するために使用されている。研磨粒子がマトリクスによって保持される場合、研磨パッドが孔を含むことはもはや必要ではないことがある。なお、孔が要望される場所に中空球を堆積させることによって、印刷された研磨パッド内に孔を選択的に分布させることができる。
固化は、重合によって遂行することができる。例えば、パッド前駆体材料の層５０はモノマーとすることができ、モノマーは、紫外線（ＵＶ）硬化させることによってインシトゥで重合させることができる。パッド前駆体材料は、堆積の後、直ちに効果的に硬化させることができ、またはパッド前駆体材料の層５０全体を堆積させ、次に、層５０全体を同時に硬化させることができる。
しかしながら、３Ｄ印刷を遂行する代替技術がある。代替として、プリンタは、添加物として研磨粒子２３を含む粉末の層を一面に広げ、粉末の層上にバインダ材料の小滴を放出することによって研磨層２２を作り出す。
【００２１】
３Ｄ印刷手法により、層ごとの印刷手法のおかげで、研磨層に埋め込まれた研磨粒子の分布において厳しい許容範囲が達成されるようになる。さらに、１つの印刷システム（プリンタ５５およびコンピュータ６０を有する）を使用して、様々な異なる研磨パッドを、３Ｄ描画コンピュータプログラムに記憶されているパターンを単に変更することによって、生産することができる。
【００２２】
ある実施態様では、バッキング層２０も３Ｄ印刷プロセスで製造することができる。例えば、バッキング層２０および研磨層２２は、プリンタ５５によって連続した操作で製造することができる。バッキング層２０は、異なる量の硬化、例えば異なる強度のＵＶ放射を使用することによって研磨層２２と異なる硬度を備えることができる。
他の実施態様では、バッキング層２０は、従来のプロセスによって製造され、次に、研磨層２２に固定される。例えば、研磨層２２は、例えば感圧接着剤のような薄い接着層２８でバッキング層２０に固定することができる。
【００２３】
いくつかの実施態様が説明された。それにもかかわらず、様々な変形を加えることができることが理解されよう。例えば、研磨パッドもしくはキャリアヘッドのいずれか、または両方は、研磨面と基板との間で相対運動を行うように移動することができる。研磨パッドは、円形または何か他の形状とすることができる。パッドをプラテンに固定するために接着層を研磨パッドの底面に塗布することができ、接着層を取外し可能なライナで覆い、その後、研磨パッドをプラテンに置くことができる。加えて、垂直方向の配置という用語が使用されているが、研磨面および基板は、上下逆さまに、垂直な向きに、または何か他の向きに保持され得ることを理解されたい。
【００２４】
それゆえに、他の実施態様は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図１Ａ】
2020078868.tif 000003
【図１Ｂ】
2020078868.tif 000004
【図１Ｃ】
2020078868.tif 000005
【図２】
2020078868.tif 000006
【図３Ａ】
2020078868.tif 000007
【図３Ｂ】
2020078868.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月13日(2020.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドの研磨層を製造する方法であって、
前記研磨層のポリマーマトリクス内に埋め込まれるべき固形研磨粒子の所望の分布を設定するデータを含むコンピュータ読み出し可能なファイルを受け取るステップと、
前記ポリマーマトリクスの複数の層を３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積させるステップであり、前記ポリマーマトリクスの前記複数の層の各層が、ポリマーマトリクス前駆体を前記３Ｄプリンタの１つまたは複数のノズルから放出することによって堆積され、前記複数の層を連続的に堆積させるステップが、第１のノズルから粒子を伴わないポリマーマトリクス前駆体の小滴を所定の場所に選択的に放出し、第２のノズルからポリマーマトリクス前駆体と固形研磨粒子とを含む混合物の小滴を所定の場所に選択的に放出することにより、前記複数の層の固形研磨粒子を前記所望の分布に従って前記３Ｄプリンタを用いて分布させて、前記研磨層の横方向にわたる異なる分布密度の前記固形研磨粒子を提供するステップを含む、堆積させるステップと、
前記固形研磨粒子が前記所望の分布で埋め込まれている固化されたポリマーマトリクスを形成するために前記ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記研磨粒子が、シリカ、セラミック、金属、または金属酸化物の１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーマトリクス前駆体が、液体熱硬化性ポリマー前駆体であり、前記ポリマーマトリクス前駆体を固化させるステップが、前記ポリマーマトリクス前駆体を紫外線（ＵＶ）硬化または熱硬化させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ノズルによって放出される混合物を形成するために前記ポリマーマトリクス前駆体と前記固形研磨粒子とを事前に混合し、前記第２のノズルから前記混合物を放出する前に前記混合物を撹拌するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマーマトリクス前駆体を第１のプリントヘッドのノズルから放出させ、前記粒子を第２のプリントヘッドのノズルから放出させる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
研磨パッドを製造するための添加物製造装置であって、
ポリマーマトリクス前駆体の供給源と、
ポリマーマトリクス前駆体と固形研磨粒子との混合物の供給源と、
支持体上に複数の層を形成して研磨層を形成するためのプリンタであって、前記ポリマーマトリクス前駆体の供給源と連結された第１のノズルと、前記混合物の供給源と連結された第２のノズルとを含む、前記プリンタと、
前記プリンタと連結され、前記研磨層の前記ポリマーマトリクス内に埋め込まれるべき粒子の所望の分布を設定するデータを含むコンピュータ読み出し可能なファイルを受け取り、前記データに応じて前記プリンタを制御して、前記第１のノズルから粒子を伴わない前記ポリマーマトリクス前駆体の小滴を所定の場所に選択的に放出し、前記第２のノズルからポリマーマトリクス前駆体と固形研磨粒子とを含む前記混合物の小滴を所定の場所に選択的に放出することにより、前記複数の層の固形研磨粒子を前記所望の分布に従って分布させて、前記研磨層の横方向にわたる異なる分布密度の前記固形研磨粒子を提供するよう構成された、コンピュータと、
前記複数の層を硬化させて前記研磨パッドの前記研磨層を形成するための放射源と
を含む、装置。
【請求項７】
前記放射源がＵＶ放射源である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記プリンタが、第１のノズルを有する第１のプリントヘッドと、第２のノズルを有する第２のプリントヘッドとを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
研磨パッドを製造するための添加物製造装置であって、
ポリマーマトリクス前駆体の供給源と、
ポリマーマトリクス前駆体と中空ポリマー粒子との混合物の供給源と、
支持体上に複数の層を形成して研磨層を形成するためのプリンタであって、前記ポリマーマトリクス前駆体の供給源と連結された第１のノズルと、前記混合物の供給源と連結された第２のノズルとを含む、前記プリンタと、
前記プリンタと連結され、前記研磨層の前記ポリマーマトリクス内に埋め込まれるべき粒子の所望の分布を設定するデータを含むコンピュータ読み出し可能なファイルを受け取り、前記データに応じて前記プリンタを制御して、前記第１のノズルから粒子を伴わない前記ポリマーマトリクス前駆体の小滴を所定の場所に選択的に放出し、前記第２のノズルからポリマーマトリクス前駆体と中空ポリマー粒子とを含む前記混合物の小滴を所定の場所に選択的に放出することにより、前記複数の層の中空ポリマー粒子を前記所望の分布に従って分布させて、前記研磨層の横方向にわたる異なる分布密度の前記中空ポリマー粒子を提供するよう構成された、コンピュータと、
前記複数の層を硬化させて前記研磨パッドの前記研磨層を形成するための放射源と
を含む、装置。
【請求項１０】
前記放射源がＵＶ放射源である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記プリンタが、第１のノズルを有する第１のプリントヘッドと、第２のノズルを有する第２のプリントヘッドとを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記プリンタに前記ポリマーマトリクス前駆体を堆積させて、前記研磨パッドの表面にパターン化表面特徴部を生成するよう構成されたコントローラをさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記プリンタが、前記ノズルによって放出される混合物を形成するために前記ポリマーマトリクス前駆体と前記中空ポリマー粒子とを事前に混合し、前記第２のノズルから前記混合物を放出する前に前記混合物を撹拌するよう構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記プリンタに前記ポリマーマトリクス前駆体及び粒子を堆積させて、前記研磨パッドの表面にパターン化表面特徴部を生成するよう構成されたコントローラをさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記パターン化表面特徴部が細長い溝を含む、請求項１４に記載の装置。
【外国語明細書】
2020078868000001.pdf