(57)【要約】      （修正有）【課題】サブパッド層へのウィンドウ漏れが軽減される新たな低欠陥率多層ウィンドウ研磨パッドを提供する。【解決手段】研磨面１４、カウンタボア開口、研磨面に対して平行な研磨層界面領域２４を有する研磨層２０、下面及び下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域２７を有する多孔性サブパッド層５０、ならびに広スペクトル終点検出ウィンドウブロック３０を有し、研磨層界面領域と多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成し、多層ケミカルメカニカル研磨パッドが、研磨面から多孔性サブパッド層の下面まで延びる貫通口を有し、カウンタボア開口が、研磨面上に開口し、貫通口を拡大させ、棚状部を形成し、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックがカウンタボア開口内に配置されている。【選択図】図１
2014172169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を研磨するための多層ケミカルメカニカル研磨パッドであって、
研磨面、カウンタボア開口、外周、前記研磨面に対して平行な研磨層界面領域及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記研磨層界面領域まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層、
下面、外周及び前記下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域を有する多孔性サブパッド層、
感圧接着剤層、ならびに
広スペクトル終点検出ウィンドウブロック
を含み、
前記研磨層界面領域と前記多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成し、
前記同じ範囲の領域が、貼り合わせ接着剤の使用なしで前記研磨層を前記多孔性サブパッド層に固定し、
前記感圧接着剤層が前記多孔性サブパッド層の前記下面に適用され、
前記多層ケミカルメカニカル研磨パッドが、前記研磨面から前記多孔性サブパッド層の前記下面まで延びる貫通口を有し、
前記カウンタボア開口が、前記研磨面上に開口し、前記貫通口を拡大させ、棚状部を形成し、
前記カウンタボア開口が、前記研磨面に対して垂直な方向に計測される、前記研磨面の平面から前記棚状部までの平均深さＤO-avgを有し、
前記平均深さＤO-avgが前記平均非界面領域厚さＴP-avg未満であり、
前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが前記カウンタボア開口内に配置され、
前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが前記研磨層に接着され、
前記研磨面が前記基板を研磨するように適合されている、多層ケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項２】
前記多孔性サブパッド層が、前記多孔性サブパッド層の前記外周に沿って臨界圧縮力に付されて、前記多孔性サブパッド層の前記外周に沿って前記多孔性サブパッド層の不可逆的に圧壊された高密化領域を形成している、請求項１記載の多層ケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項３】
前記研磨面が、前記基板の研磨を促進するためのマクロテキスチャの組み込みによって前記基板を研磨するように適合されており、前記マクロテキスチャが穿孔及び溝の少なくとも一つを含む、請求項２記載の多層ケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項４】
前記多孔性サブパッド層がオープンセル発泡体材料を含む、請求項２記載の多層ケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項５】
前記多孔性サブパッド層がポリウレタン含浸ポリエステルフェルトを含む、請求項２記載の多層ケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項６】
前記研磨層が水性ウレタンポリマー及び中空球ポリマー微小要素を含む、請求項２記載の多層ケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項７】
前記同じ範囲の領域が混在領域である、請求項２記載の多層ケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項８】
磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を研磨するための多層ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法であって、
前記基板を研磨するように適合された研磨面、外周、前記研磨面に対して平行な研磨層界面領域及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記研磨層界面領域まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層を提供する工程、
下面、外周及び前記下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域を有する多孔性サブパッド層を提供する工程、
感圧接着剤層を提供する工程、
広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを提供する工程、
前記研磨層と前記多孔性サブパッド層とを対面させて、前記研磨層の前記外周が前記多孔性サブパッド層の前記外周と一致し、前記研磨層界面領域と前記多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成するスタックを形成する工程、
前記研磨面から前記スタックを通過して前記下面まで延びる貫通口を設ける工程、
前記研磨面上に開口し、前記貫通口を拡大させ、棚状部を形成するカウンタボア開口を設ける工程であって、前記カウンタボア開口は、前記研磨面に対して垂直な方向に計測される、前記研磨面の平面から前記棚状部までの平均深さＤO-avgを有し、前記平均深さＤO-avgは前記平均非界面領域厚さＴP-avg未満である工程、
前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを前記カウンタボア開口内に配置し、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを前記研磨層に接着する工程、及び
前記感圧接着剤層を前記多孔性サブパッド層の前記下面に適用する工程
を含む方法。
【請求項９】
嵌合面を提供する工程、
不可逆的に圧壊された高密化領域に対応する隆起した形状を有するスタンパを提供する工程、
前記スタックを前記嵌合面上に配置し、前記スタンパを前記スタックに押し当てて、前記多孔性サブパッド層の前記外周に対応する前記スタックの領域に臨界圧縮力を発生させる工程
をさらに含み、前記臨界圧縮力の大きさが、前記多孔性サブパッド層中、前記多孔性サブパッド層の前記外周に沿って不可逆的に圧壊された高密化領域を形成するのに十分である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
基板を研磨する方法であって、
磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を提供する工程、
請求項２記載の多層ケミカルメカニカル研磨パッドを提供する工程、
前記研磨面と前記基板との間の界面に研磨媒を提供する工程、及び
前記研磨面と前記基板との間の前記界面において動的接触を生じさせる工程
を含み、
前記多孔性サブパッド層への前記研磨媒の浸透が前記研磨層及び前記不可逆的に圧壊された高密化領域によって妨げられる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に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、嵌め込み型ウィンドウを有する多層ケミカルメカニカル研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
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加工対象物を平坦化又は研磨するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰにおいては、ウェーハキャリヤ、又は研磨ヘッドがキャリヤアセンブリに取り付けられる。その研磨ヘッドがウェーハを保持し、ウェーハを、ＣＭＰ装置内のテーブル又はプラテンに取り付けられた研磨パッドの研磨層と接する状態に配置する。キャリヤアセンブリが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。場合によっては、研磨媒が研磨パッド上に小出しされ、ウェーハと研磨層との隙間に流れ込む。研磨を実施するために、研磨パッド及びウェーハが一般に互いに対して回転する。ウェーハ表面は、研磨層及び表面上の研磨媒の化学的かつ機械的作用によって研磨され、平坦化される。
【０００３】
ウェーハを平坦化する際に重要な工程は、加工の終点を決定することである。終点検出のための一つの一般的なインサイチュー法は、選択された波長の光に対して透過性であるウィンドウを研磨パッドに設けることを含む。研磨中、光ビームがそのウィンドウを通してウェーハ表面に当てられると、そこで反射し、ウィンドウを反対に通過して検出器（たとえば分光光度計）に達する。この戻り信号に基づき、終点検出のためにウェーハ表面の性質（たとえば膜の厚さ）を測定することができる。研磨パッドに嵌め込み型ウィンドウを用いることに関連する一つの問題は、ウィンドウ周囲及び多孔性サブパッド層への研磨流体の漏れを含み、その問題は、パッド表面の至る所で、またパッドの寿命を通して、研磨性質における望ましくないばらつきを生じさせるおそれがある。
【０００４】
研磨パッドにおけるウィンドウ漏れを軽減するための一つの手法がTollesへの米国特許第６，５２４，１６４号に開示されている。Tollesは、ケミカルメカニカル研磨装置用の研磨パッド及び同研磨パッドを製造する方法を開示し、研磨パッドは、下層、上層上の研磨面及び二つの層の間に挿入された透明なシート材を有する。透明なシートは、Tollesにより、ケミカルメカニカル研磨加工からのスラリーが研磨パッドの下層に浸透することを防ぐと開示されている。
【０００５】
いくつかの多層研磨パッドに伴う離層問題（すなわち、研磨中、研磨層がサブパッド層から離れる）を軽減するため、研磨中に使用される様々な研磨媒（たとえばスラリー）に対して浸透性である多孔性サブパッド層に研磨層を直接接着することにより、いくつかの多層ケミカルメカニカル研磨パッドが構築されている。Tollesによって開示されたウィンドウ漏れを軽減するための手法は、不浸透性層材料を研磨層と多孔性サブパッド層との間に含めることが構造的に容易ではないような研磨パッドとの使用には適さない。
【０００６】
研磨パッドにおけるウィンドウ漏れを軽減するためのもう一つの手法が米国特許第７，１６３，４３７号（Swedekら）に開示されている。Swedekらは、研磨面を有する研磨層、開口及び液浸透性である第一の部分を有する裏当て層ならびに開口に隣接し、かつ開口を包囲する裏当て層の第二の部分に浸透して第二の部分を実質的に液不浸透性にするシーリング剤を含む研磨パッドを開示している。シーリング剤が浸透する第二の部分は、裏当て層の残り部分に対して低下した圧縮性を示す。ウィンドウシール領域が研磨トラック内にあるならば、同じ厚さの、低下した圧縮性の第二の部分は、研磨作業中に減速バンプのように作用して、研磨欠陥形成の危険を増す結果を招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、サブパッド層へのウィンドウ漏れが軽減される新たな低欠陥率多層ウィンドウ研磨パッド構造が絶えず必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を研磨するための多層ケミカルメカニカル研磨パッドであって、研磨面、カウンタボア開口、外周、前記研磨面に対して平行な研磨層界面領域及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記研磨層界面領域まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層、下面、外周及び前記下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域を有する多孔性サブパッド層、感圧接着剤層、ならびに広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを含み、前記研磨層界面領域と前記多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成し、前記同じ範囲の領域が、貼り合わせ接着剤の使用なしで前記研磨層を前記多孔性サブパッド層に固定し、前記感圧接着剤層が前記多孔性サブパッド層の前記下面に適用され、前記多層ケミカルメカニカル研磨パッドが、前記研磨面から前記多孔性サブパッド層の前記下面まで延びる貫通口を有し、前記カウンタボア開口が、前記研磨面上に開口し、前記貫通口を拡大させ、棚状部を形成し、前記カウンタボア開口が、前記研磨面に対して垂直な方向に計測される、前記研磨面の平面から前記棚状部までの平均深さＤO-avgを有し、前記平均深さＤO-avgが前記平均非界面領域厚さＴP-avg未満であり、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが前記カウンタボア開口内に配置され、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが前記研磨層に接着され、前記研磨面が基板を研磨するように適合されている、多層ケミカルメカニカル研磨パッドを提供する。
【０００９】
本発明は、磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を研磨するための多層ケミカルメカニカル研磨パッドであって、研磨面、カウンタボア開口、外周、前記研磨面に対して平行な研磨層界面領域及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記研磨層界面領域まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層、下面、外周及び前記下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域を有する多孔性サブパッド層、感圧接着剤層、ならびに広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを含み、前記研磨層界面領域と前記多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成し、前記同じ範囲の領域が、貼り合わせ接着剤の使用なしで前記研磨層を前記多孔性サブパッド層に固定し、前記感圧接着剤層が前記多孔性サブパッド層の前記下面に適用され、前記多層ケミカルメカニカル研磨パッドが、前記研磨面から前記多孔性サブパッド層の前記下面まで延びる貫通口を有し、前記カウンタボア開口が、前記研磨面上に開口し、前記貫通口を拡大させ、棚状部を形成し、前記カウンタボア開口が、前記研磨面に対して垂直な方向に計測される、前記研磨面の平面から前記棚状部までの平均深さＤO-avgを有し、前記平均深さＤO-avgが前記平均非界面領域厚さＴP-avg未満であり、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが前記カウンタボア開口内に配置され、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックが前記研磨層に接着され、前記多孔性サブパッド層が、前記多孔性サブパッド層の前記外周に沿って臨界圧縮力に付されて、前記多孔性サブパッド層の前記外周に沿って前記多孔性サブパッド層の不可逆的に圧壊された高密化領域を形成しており、前記研磨面が基板を研磨するように適合されている、多層ケミカルメカニカル研磨パッドを提供する。
【００１０】
磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を研磨するための多層ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法であって、前記基板を研磨するように適合された研磨面、外周、前記研磨面に対して平行な研磨層界面領域及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記研磨層界面領域まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層を提供する工程、下面、外周及び前記下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域を有する多孔性サブパッド層を提供する工程、感圧接着剤層を提供する工程、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを提供する工程、前記研磨層と前記多孔性サブパッド層とを対面させて、前記研磨層の前記外周が前記多孔性サブパッド層の前記外周と一致し、前記研磨層界面領域と前記多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成するスタックを形成する工程、前記研磨面から前記スタックを通過して前記下面まで延びる貫通口を設ける工程、前記研磨面上に開口し、前記貫通口を拡大させ、棚状部を形成するカウンタボア開口を設ける工程（前記カウンタボア開口は、前記研磨面に対して垂直な方向に計測される、前記研磨面の平面から前記棚状部までの平均深さＤO-avgを有し、前記平均深さＤO-avgは前記平均非界面領域厚さＴP-avg未満である）、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを前記カウンタボア開口内に配置し、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを前記研磨層に接着する工程、及び前記感圧接着剤層を前記多孔性サブパッド層の前記下面に適用する工程を含む方法が提供される。
【００１１】
磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を研磨するための多層ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法であって、前記基板を研磨するように適合された研磨面、外周、前記研磨面に対して平行な研磨層界面領域及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記研磨層界面領域まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層を提供する工程、下面、外周及び前記下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域を有する多孔性サブパッド層を提供する工程、感圧接着剤層を提供する工程、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを提供する工程、嵌合面を提供する工程、前記不可逆的に圧壊された高密化領域に対応する隆起した形状を有するスタンパを提供する工程、前記研磨層と前記多孔性サブパッド層とを対面させて、前記研磨層の前記外周が前記多孔性サブパッド層の前記外周と一致し、前記研磨層界面領域と前記多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成するスタックを形成する工程、前記研磨面から前記スタックを通過して前記下面まで延びる貫通口を設ける工程、前記研磨面上に開口し、前記貫通口を拡大させ、棚状部を形成するカウンタボア開口を設ける工程（前記カウンタボア開口は、前記研磨面に対して垂直な方向に計測される、前記研磨面の平面から前記棚状部までの平均深さＤO-avgを有し、前記平均深さＤO-avgは前記平均非界面領域厚さＴP-avg未満である）、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを前記カウンタボア開口内に配置し、前記広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを前記研磨層に接着する工程、前記スタックを前記嵌合面上に配置し、前記スタンパを前記スタックに押し当てて、前記多孔性サブパッド層の前記外周に対応する前記スタックの領域に臨界圧縮力を発生させる工程（前記圧縮力の大きさは、前記多孔性サブパッド層中、前記多孔性サブパッド層の前記外周に沿って不可逆的に圧壊された高密化領域を形成するのに十分である）、及び前記感圧接着剤層を前記多孔性サブパッド層の前記下面に適用する工程を含む方法が提供される。
【００１２】
基板を研磨する方法であって、磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を提供する工程、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドを提供する工程、前記研磨面と前記基板との間の界面に研磨媒を提供する工程、及び前記研磨面と前記基板との間の前記界面において動的接触を生じさせる工程を含み、前記多孔性サブパッド層への前記研磨媒の浸透が前記研磨層及び前記不可逆的に圧壊された高密化領域によって妨げられる、方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドの斜視図である。
【図２】本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドの断面切欠き図である。
【図３】本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドの平面図である。
【図４】本発明の研磨層の側面斜視図である。
【図５】本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドの研磨層の断面の側面図である。
【図６】広スペクトル終点検出ウィンドウブロックの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
詳細な説明
本明細書及び特許請求の範囲の中で研磨面を有する多層ケミカルメカニカル研磨パッドを参照して使用される「平均全厚さＴT-avg」とは、研磨面に対して垂直な方向に計測された多層ケミカルメカニカル研磨パッドの平均厚さをいう。
【００１５】
本明細書及び特許請求の範囲の中で使用される「研磨媒」とは、粒子含有研磨溶液及び非粒子含有溶液、たとえば無砥粒及び反応液研磨溶液を包含する。
【００１６】
本明細書及び特許請求の範囲の中で多層ケミカルメカニカル研磨パッド（１０）を参照して使用される「実質的に円形の断面」とは、研磨層（２０）の研磨面（１４）の中心軸（１２）から外周（１５）までの断面の最長半径ｒが研磨面（１４）の中心軸（１２）から外周（１５）までの断面の最短半径ｒよりも≦２０％しか長くないことをいう（図１を参照）。
【００１７】
本明細書及び特許請求の範囲の中で使用される「ポリ（ウレタン）」とは、（ａ）（ｉ）イソシアネート類と（ii）ポリオール類（ジオール類を含む）との反応から形成されるポリウレタン類、ならびに（ｂ）（ｉ）イソシアネート類と（ii）ポリオール類（ジオール類を含む）及び（iii）水、アミン類又は水とアミン類との組み合わせとの反応から形成されるポリ（ウレタン）を包含する。
【００１８】
本明細書及び特許請求の範囲の中で使用される「圧潰性多孔性材料」とは、臨界圧縮力に付されると圧壊して高密化（すなわち、多孔性が低下した）材料を残す多孔性材料をいう。
【００１９】
本明細書及び特許請求の範囲の中で使用される「臨界圧縮力」とは、所与の圧潰性多孔性材料を圧壊させるのに十分な圧縮力をいう。当業者は、臨界圧縮力の大きさが、圧潰性多孔性材料の温度を含む多様な要因に依存することを理解するであろう。また、当業者は、臨界圧縮力の大きさが、圧潰性多孔性材料に加えられる力のタイプ（すなわち、静的力又は動的力）に依存することを理解するであろう。
【００２０】
本明細書及び特許請求の範囲の中で研磨層を参照して使用される「実質的に水不浸透性」とは、大気条件において研磨面に小出しされた水が、少なくとも２４時間は、研磨層を通過して多孔性サブパッド層まで浸透することがないことをいう。
【００２１】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド（１０）は、好ましくは、中心軸（１２）を中心に回転するように適合されている（図１を参照）。好ましくは、研磨層（２０）の研磨面（１４）は、中心軸（１２）に対して垂直な面（２８）にある。多層ケミカルメカニカル研磨パッド（１０）は、場合によっては、中心軸（１２）に対して８５〜９５°、好ましくは中心軸（１２）に対して９０°の角度γにある平面（２８）において回転するように適合されている。好ましくは、研磨層（２０）は、中心軸（１２）に対して垂直な実質的に円形の断面を有する研磨面（１４）を有する。好ましくは、中心軸（１２）に対して垂直な研磨面（１４）の断面の半径ｒは、断面に関して≦２０％、より好ましくは断面に関して≦１０％しか変化しない。
【００２２】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドは、磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板の研磨を促進するように具体的に設計されている。
【００２３】
好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド（１０）は、研磨面（１４）、カウンタボア開口（４０）、外周（２１）、研磨面（１４）に対して平行な研磨層界面領域（２４）及び研磨面（１４）に対して垂直な方向に研磨面（１４）から研磨層界面領域（２４）まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層（２０）、下面（５５）、外周（５２）及び下面（５５）に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域（２７）を有する多孔性サブパッド層（５０）、感圧接着剤層（７０）、ならびに広スペクトル終点検出ウィンドウブロック（３０）を含み、研磨層界面領域と多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域（２５）を形成し（好ましくは、同じ範囲の領域は混在領域である）、同じ範囲の領域（２５）が、貼り合わせ接着剤の使用なしで研磨層（２０）を多孔性サブパッド層（５０）に固定し、感圧接着剤層（７０）が多孔性サブパッド層（５０）の下面（５５）に適用され、多層ケミカルメカニカル研磨パッド（１０）が、研磨面（１４）から多孔性サブパッド層（５０）の下面（５５）まで延びる貫通口（３５）を有し、カウンタボア開口（４０）が、研磨面（１４）上に開口し、貫通口（３５）を拡大させ、棚状部（４５）を形成し（好ましくは、棚状部（４５）は研磨面（１４）に対して平行である）、カウンタボア開口（４５）が、研磨面（１４）に対して垂直な方向に計測される、研磨面（１４）の平面（２８）から棚状部（４５）までの平均深さＤO-avgを有し、平均深さＤO-avgが平均非界面領域厚さＴP-avg未満であり、広スペクトル終点検出ウィンドウブロック（３０）がカウンタボア開口（４０）内に配置され、広スペクトル終点検出ウィンドウブロック（３０）が研磨層（２０）に接着され、研磨面（１４）が基板を研磨するように適合されている（図１〜５を参照）。
【００２４】
好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドにおいて、研磨層（２０）の外周（２１）は、中心軸（１２）に対して垂直な研磨面（１４）の平面（２８）に沿う方向に多孔性サブパッド層（５０）の外周（５２）を越えて延びる。
【００２５】
好ましくは、研磨層（２０）の外周（２１）と多孔性サブパッド層（５０）の外周（５２）とは一致し、研磨層（２０）の外周（２１）及び多孔性サブパッド層（５０）の外周（５２）は、中心軸（１２）から垂直に計測して等しい距離だけ中心軸（１２）から延びている。
【００２６】
好ましくは、同じ範囲の領域（２５）は、研磨層（２０）と多孔性サブパッド層（５０）との直接接着を含み、層間の混在は実質的にない（すなわち、同じ範囲の領域＜多層ケミカルメカニカル研磨パッドの平均全厚さＴT-avgの０．００１％）。好ましくは、研磨層（２０）と多孔性サブパッド層（５０）との間に相互浸透があり、研磨層界面領域（２４）と多孔性サブパッド層界面領域（２７）とが混在して、同じ範囲の領域（２５）を形成する。好ましくは、同じ範囲の領域（２５）は、平均全厚さＴT-avgの０．００１〜５％（より好ましくは０．０５〜５％、もっとも好ましくは０．１〜５％）を構成する。
【００２７】
好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドはさらに、多孔性サブパッド層（５０）の外周（５２）に沿って多孔性サブパッド層（５０）の不可逆的に圧壊された高密化領域（６０）を含む。好ましくは、多層ケミカルメカニカル研磨パッドは、多孔性サブパッド層（５０）の外周（５２）に沿って臨界圧縮力に付されて、不可逆的に圧壊された高密化領域（６０）を形成している（図２を参照）。
【００２８】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドのカウンタボア開口（４０）は、好ましくは、中心軸（１２）に対して平行である軸Ｂを有する円柱形容積を画定する（図５を参照）。
【００２９】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中のカウンタボア開口（４０）は好ましくは非円柱形の容積を画定する。
【００３０】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中の広スペクトル終点検出ウィンドウブロック（３０）はカウンタボア開口（４０）内に配置される。好ましくは、広スペクトル終点検出ウィンドウブロック（３０）は、カウンタボア開口（４０）内に配置され、研磨層（２０）に接着される。好ましくは、広スペクトル終点検出ウィンドウブロック（３０）は、熱接着、溶融接着、超音波溶接及び接着剤の少なくとも一つを使用して研磨層（２０）に接着される（好ましくは、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックは、熱と圧力との組み合わせを使用して熱接着を提供することによって研磨層に接着される）。好ましくは、軸Ａと平行かつ研磨面（１４）の平面（２８）に対して垂直な軸Ｂに沿うカウンタボア開口の平均深さＤO-avgは５〜７５ミル（好ましくは１０〜６０ミル、より好ましくは１５〜５０ミル、もっとも好ましくは２０〜４０ミル）である。好ましくは、カウンタボア開口の平均深さＤO-avgは、≦広スペクトル終点検出ウィンドウブロック（３０）の平均厚さＴW-avgである（図５を参照）。より好ましくは、カウンタボア開口の平均深さＤO-avgは以下の式を満たす。
０．９０＊ＴW-avg≦ＤO-avg≦ＴW-avg
もっとも好ましくは、カウンタボア開口の平均深さＤO-avgは以下の式を満たす。
０．９５＊ＴW-avg≦ＤO-avg＜ＴW-avg
【００３１】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドは、好ましくは、研磨機のプラテンと対面するように適合されている。好ましくは、多層ケミカルメカニカル研磨パッドは、研磨機のプラテンに固定されるように適合されている。多層ケミカルメカニカル研磨パッドは、感圧接着剤及び真空の少なくとも一つを使用してプラテンに固定することができる。
【００３２】
多層ケミカルメカニカル研磨パッドは、場合によっては、少なくとも一つのさらなる層をさらに含む。好ましくは、少なくとも一つのさらなる層は、発泡体、フィルム、織布材料及び不織材料から選択することができる。少なくとも一つのさらなる層は、好ましくは、直接接着により又は接着剤を使用することにより、多孔性サブパッド層の下面と対面させることができる。接着剤は、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、コンタクト接着剤及びそれらの組み合わせから選択することができる。好ましくは、接着剤は、感圧接着剤及びホットメルト接着剤から選択される。いくつかの研磨作業の場合、接着剤は好ましくは感圧接着剤である。いくつかの研磨作業の場合、接着剤は好ましくはホットメルト接着剤である。
【００３３】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドにおいて、研磨層は多孔性サブパッド層に直接結合される。すなわち、研磨層は、貼り合わせ接着剤の使用なしで多孔性サブパッド層に結合される。研磨層前駆物質が液体形態で多孔性サブパッド層の表面に直接塗布される。研磨層前駆物質は多孔性サブパッド層に結合する。研磨層と多孔性サブパッド層との接着は、物理的、化学的又は両方の組み合わせであることができる。研磨層前駆物質は、固化する前に多孔性サブパッド層に流れ込むことができる。多孔性サブパッド層への前駆物質の浸透の程度は、システム温度、システム温度における前駆物質の粘度、多孔性サブパッド層界面領域における多孔性サブパッド層の気孔率、前駆物質を多孔性サブパッド層に押し込む圧力、前駆物質の反応速度（すなわち固化速度）を含む多様な要因に依存する。研磨層前駆物質は多孔性サブパッド層に化学結合することができる。研磨層前駆物質と多孔性サブパッド層との間に形成される化学結合の程度は、各層の組成及び層間の反応性を含む多様な要因に依存する。前駆物質は、一回の塗りで多孔性サブパッド層に適用することができる。前駆物質は、複数回の塗りで多孔性サブパッド層に適用することができる。
【００３４】
研磨層は、ポリ（ウレタン）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ナイロン、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、ポリウレア、ポリアミド、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、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリオレフィン、ポリ（アルキル）アクリレート、ポリ（アルキル）メタクリレート、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、ＥＰＤＭ、タンパク質、多糖、ポリアセテート及び前記材料の少なくとも二つの組み合わせから選択される固化／重合材料を含むことができる。好ましくは、研磨層はポリ（ウレタン）を含む。より好ましくは、研磨層はポリウレタン類を含む。好ましくは、研磨層は実質的に水不浸透性である。
【００３５】
研磨層は好ましくは水性流体前駆物質から製造される。本発明との使用に適した水性流体前駆物質としては、たとえば、水性ウレタン分散液、アクリル分散液及びそれらの組み合わせがある。水性流体前駆物質は、好ましくは、水性ウレタン分散液（たとえば、Chemtura Corporationから市販されているWitcobond-290H、Witcobond-293、Witcobond-320及びWitcobond-612）を含む。
【００３６】
研磨層は好ましくは複数の微小要素を含む。好ましくは、複数の微小要素は、研磨層のうち、研磨面に隣接し、かつ研磨面と一致する少なくとも一部分内に均一に分散している。複数の微小要素は、閉じ込められた気泡、中空コアポリマー材料、液体充填中空コアポリマー材料、水溶性材料及び不溶性相材料（たとえば鉱油）から選択することができる。複数の微小要素は中空コアポリマー材料を含むことができる。複数の微小要素は、ポリアクリロニトリルとポリ塩化ビニリデンとの中空コアコポリマー（たとえば、スウェーデンSundsvallのAkso NobelのExpancel（商標））を含むことができる。
【００３７】
研磨面は好ましくはマクロテキスチャを示す。好ましくは、マクロテキスチャは、ハイドロプレーニングを緩和すること、研磨媒の流れに影響すること、研磨層の剛性を変化させること、エッジ効果を減らすこと、及び研磨面と基板との間の区域からの研磨くずの運び出しを促進することの少なくとも一つのために設計されている。好ましくは、研磨面は、穿孔及び溝の少なくとも一つから選択されるマクロテキスチャを示す。穿孔は、研磨面から多層ケミカルメカニカル研磨パッドの全厚さＴTの一部又は全部にわたって延びることができる。溝は、研磨中にパッドが回転すると、少なくとも一つの溝が基板の上を掃くように研磨面に配設されることができる。溝は、好ましくは、カーブした溝、直線状の溝及びそれらの組み合わせから選択することができる。
【００３８】
研磨面は好ましくは溝パターンを含む。溝パターンは少なくとも一つの溝を含むことができる。少なくとも一つの溝は、カーブした溝、直線状の溝及びそれらの組み合わせから選択することができる。溝パターンは、たとえば同心的溝（円形又はらせん状であることができる）、カーブした溝、クロスハッチ溝（たとえばパッド表面上にＸ−Ｙグリッドとして配設）、他の規則的設計（たとえば六角形、三角形）、タイヤトレッド型パターン、不規則な設計（たとえばフラクタルパターン）及び前記の少なくとも二つの組み合わせを含む溝設計から選択することができる。溝パターンは、ランダム、同心的、らせん状、クロスハッチ、Ｘ−Ｙグリッド、六角形、三角形、フラクタル及び前記の少なくとも二つの組み合わせから選択することができる。少なくとも一つの溝は、まっすぐな側壁を有する長方形から選択される溝断面形状を示すこともできるし、溝の断面は「Ｖ」字形、「Ｕ」字形、三角形、鋸歯状及び前記の少なくとも二つの組み合わせであることもできる。溝パターンは研磨面の所々で異なることができる。溝パターンは、特定の用途に合わせて工作することができる。特定の溝パターンにおける溝寸法を研磨面の所々で変化させて、異なる溝密度の領域を形成することもできる。
【００３９】
少なくとも一つの溝は好ましくは≧２０ミルの深さを示す。
【００４０】
溝パターンは、好ましくは、≧１５ミルの深さ、≧１０ミルの幅及び≧５０ミルのピッチを示す少なくとも二つの溝を含む。
【００４１】
多孔性サブパッド層は圧潰性多孔性材料を含む。多孔性サブパッド層は、オープンセル発泡体、織布材料及び不織材料（たとえばフェルト材、スパンボンド材及びニードルパンチ材）から選択される材料を含むことができる。本発明の多孔性サブパッド層における使用に適した不織材料としては、たとえば、ポリマー含浸フェルト（たとえばポリウレタン含浸ポリエステルフェルト）がある。本発明の多孔性サブパッド層における使用に適した織布材料としては、たとえば、厚いフランネル材がある。
【００４２】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドは、基板の研磨中、研磨面と基板との間の界面に提供される研磨媒との使用のために設計されている。研磨中の多孔性サブパッド層への研磨媒の浸透が、研磨面の至る所で、また研磨パッドの寿命を通して、研磨特性における望ましくないばらつきを生じさせるおそれがある。研磨中に研磨媒が多孔性サブパッド層に浸透する危険性を軽減するために、多孔性サブパッド層の外周は、好ましくは、多孔性サブパッド層の一部分を不可逆的に圧壊させる加工によってシールされる。多孔性サブパッド層中の不可逆的に圧壊された高密化領域は、多孔性サブパッド層の残り部分に対して減少した厚さを示す。すなわち、不可逆的に圧壊された高密化領域中の多孔性サブパッド層は、多孔性サブパッド層の残り部分の平均厚さよりも小さい厚さを有する（すなわち、厚さ減少かつ圧縮性低下領域）。本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドの多孔性サブパッド層の厚さ減少かつ圧縮性低下領域の組み込みは、特定の従来技術シール法によって形成される同じ厚さの圧縮性低下領域に伴う減速バンプ効果を招くことなく、シールを提供する。多孔性サブパッド材料は、２０〜８０％、好ましくは５０〜６０％の平均気孔率を示す。多孔性サブパッド層の不可逆的に圧壊された高密化領域が圧壊すると、気孔率は≦２０％、好ましくは≦１０％に低下する。多孔性サブパッド層の縁シール領域の平均気孔率と残り部分の平均気孔率との相対差は、比較厚さ計測を使用して測定することができる。好ましくは、多孔性サブパッド材料は５０〜６０％の平均気孔率を示し、多孔性サブパッド層の第一及び第二の不可逆的に圧壊された高密化領域は、多孔性サブパッド層の平均厚さの≦７５％、より好ましくは≦７０％である厚さを示す。
【００４３】
好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法は、基板を研磨するように適合された研磨面、外周、研磨面に対して平行な研磨層界面領域及び研磨面に対して垂直な方向に研磨面から研磨層界面領域まで計測される平均非界面領域厚さＴP-avgを有する研磨層を提供する工程、下面、外周及び下面に対して平行な多孔性サブパッド層界面領域を有する多孔性サブパッド層を提供する工程、感圧接着剤層を提供する工程、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを提供する工程、研磨層と多孔性サブパッド層とを対面させて、研磨層の外周が多孔性サブパッド層の外周と一致し、研磨層界面領域と多孔性サブパッド層界面領域とが同じ範囲の領域を形成するスタックを形成する工程、研磨面からスタックを通過して下面まで延びる貫通口を設ける工程、研磨面上に開口し、貫通口を拡大させ、棚状部（好ましくは、棚状部は研磨面に対して平行である）を形成するカウンタボア開口を設ける工程（カウンタボア開口は、研磨面に対して垂直な方向に計測される、研磨面の平面から棚状部までの平均深さＤO-avgを有し、平均深さＤO-avgは平均非界面領域厚さＴP-avg未満である）、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックをカウンタボア開口内に配置し、広スペクトル終点検出ウィンドウブロックを研磨層に接着する工程、及び感圧接着剤層を多孔性サブパッド層の下面に適用する工程を含む。
【００４４】
好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中の貫通口は、レーザ、機械的切削ツール（たとえばドリル、ミリングビット、打抜き型）及びプラズマの少なくとも一つを使用して形成される。より好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中の貫通口は、打抜き型を使用して形成される。もっとも好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中の貫通口は、研磨面に対して平行な貫通口の断面を画定するマスクを研磨パッドの上に配置し、プラズマを使用して貫通口を形成することによって形成される。
【００４５】
好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中のカウンタボア開口は、レーザ、機械的切削ツール（たとえばドリル、ミリングビット）の少なくとも一つを使用して形成される。より好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中の貫通口は、レーザを使用して形成される。もっとも好ましくは、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッド中のカウンタボア開口は、研磨面に対して平行なカウンタボア開口の断面を画定するマスクを研磨パッドの上に配置し、プラズマを使用して貫通口を形成することによって形成される。
【００４６】
カウンタボア開口は、好ましくは、貫通口の形成の前、その後又はそれと同時に形成される。好ましくは、カウンタボア開口及び貫通口は同時に形成される。より好ましくは、まずカウンタボア開口が形成され、次いで貫通口が形成される。
【００４７】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法は、場合によっては、温度を上げる工程、及びシーリングダイを使用して多孔性サブパッド層の外周に対応するスタックの領域に臨界圧縮力を適用する工程をさらに含み、上げられた温度及び臨界圧縮力の大きさは、一緒になって、多孔性サブパッド層の外周に沿って多孔性サブパッド層中に不可逆的に圧壊された高密化領域を形成するのに十分である。感圧接着剤層は、不可逆的に圧壊された高密化領域の形成の前又は後で多孔性サブパッド層の下面に適用することができる。
【００４８】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法は、場合によっては、嵌合面を提供する工程、不可逆的に圧壊された高密化領域に対応する隆起した形状を有するスタンパを提供する工程をさらに含み、スタックが嵌合面とスタンパとの間に配置され、嵌合面とスタンパとが押し合わされて、多孔性サブパッド層中に不可逆的に圧壊された高密化領域を形成する臨界圧縮力を発生させる。
【００４９】
嵌合面は平坦であることができる。あるいはまた、嵌合面は、形状、たとえば一つ以上の隆起部又は輪郭を含むように設計されることもできる。嵌合面に含まれる形状は、多孔性サブパッド層中の不可逆的に圧壊された高密化領域の形成を容易にするように設計されることができる。嵌合面に含まれる形状は、研磨中に多層ケミカルメカニカル研磨パッドが偏らされて研磨機のプラテン上に平坦に位置するよう、研磨層の操作を容易にするように設計されることができる。
【００５０】
本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドを製造する方法は、場合によっては、多孔性サブパッド層の少なくとも一部分を加熱して、多孔性サブパッド層中の不可逆的に圧壊された高密化領域の形成を促進する（すなわち、熱及び圧力の両方を使用して不可逆的に圧壊された高密化領域を形成する）工程をさらに含むことができる。
【００５１】
好ましくは、多孔性サブパッド層中の不可逆的に圧壊された高密化領域の形成を促進するためには、高周波溶接技術及び装置が使用される。
【００５２】
好ましくは、多孔性サブパッド層中の不可逆的に圧壊された高密化領域の形成を促進するためには、超音波溶接技術及び装置が使用される。
【００５３】
基板を研磨するための本発明の方法は、磁性基板、光学基板及び半導体基板の少なくとも一つから選択される基板を提供する工程、本発明の多層ケミカルメカニカル研磨パッドを提供する工程、研磨面と基板との間の界面に研磨媒を提供する工程、及び研磨面と基板との間の界面において動的接触を生じさせる工程を含み、多孔性サブパッド層への研磨媒の浸透が研磨層及び不可逆的に圧壊された高密化領域によって妨げられる。好ましくは、同じ範囲の領域は混在領域である。多孔性サブパッド層への研磨媒の浸透は、多層ケミカルメカニカル研磨パッドの研磨性能にマイナスに影響しない程度にまで妨げられる。好ましくは、多孔性サブパッド層への研磨媒の浸透は、基板を研磨するために使用される研磨条件下、研磨層及び不可逆的に圧壊された高密化領域によって阻まれる。
【００５４】
好ましくは、基板を研磨するための本発明の方法はさらに、光源を提供する工程、光検出器を提供する工程、制御システムを提供する工程を含み、光源が、光を多層ケミカルメカニカル研磨パッド中の広スペクトル終点検出ウィンドウブロックに通過させて基板に入射させ、光検出器が、基板から反射した光を検出し、制御システムが光検出器からの入力を受け、研磨終点に達したときを決定する。
【図１】
2014172169.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014172169.tif 000007
【図６】
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【外国語明細書】
2014172169000001.pdf