(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を研磨するための研磨パッドであって、
均質研磨体であって、前記均質研磨体は、第１の溝付き面と、前記第１の面の反対側の第２の平面とを有し、前記均質研磨体は、
熱硬化性ポリウレタン材料と、
前記熱硬化性ポリウレタン材料中に配置され、直径の多峰性分布を有する複数の独立気泡孔であって、前記直径の多峰性分布のモードのうちの少なくとも一つの前記独立気泡孔の各々が、前記熱硬化性ポリウレタン材料とは異なる物理的シェルを含み、前記直径の多峰性分布は、前記第１の溝付き面の近傍で小直径モードが優勢であり、かつ、前記第２の平面の近傍で大直径モードが優勢である、直径の二峰性分布である、独立気泡孔と
を含む、均質研磨体
を含む、研磨パッドであって、
ここで、前記均質研磨体が、前記均質研磨体の全体にわたってほぼ均等に分配された不透明潤滑剤をさらに含む、研磨パッド。
【請求項２】
前記直径の多峰性分布のモードのうちの全ての前記独立気泡孔の各々が、前記熱硬化性ポリウレタン材料とは異なる物理的シェルを含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記大直径モードの最大占有率の直径値が、前記小直径モードの最大占有率の直径値の約２倍である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記小直径モードの前記独立気泡孔の前記最大占有率の前記直径が、高度に均一な研磨スラリー分布を前記研磨パッドの研磨面に与えるのに好適であり、前記大直径モードの前記独立気泡孔の前記最大占有率の前記直径が、前記小直径モードの前記独立気泡孔で使用するための研磨スラリーを貯蔵するための貯蔵所を提供するのに好適である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記小直径モードの前記独立気泡孔の前記最大占有率の前記直径が、高度に均一な研磨スラリー分布を前記研磨パッドの研磨面に与えるのに好適であり、前記大直径モードの前記独立気泡孔の前記最大占有率の前記直径が、前記研磨パッドの調節の間ダイヤモンドチップを受け入れるための場所を提供するのに好適である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
小直径気孔は、小さすぎるので放熱に応じることができず、その一方で、大直径気孔は、研磨プロセスの間、過剰な放熱に応じることになり、前記小直径モードの前記独立気泡孔と前記大直径モードの前記独立気泡孔との組合せが、前記研磨プロセスの間、熱的安定性をもたらすのに好適である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記均質研磨体中に配置され、共有結合された局所区域透明（ＬＡＴ）領域をさらに含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１０年１０月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／３９３，７４６号の利益を主張し、この出願の全内容は本明細書において参照として援用される。
【０００２】
技術分野
本発明の実施形態は、化学機械研磨（ＣＭＰ）、特に、気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドの分野のものである。
【背景技術】
【０００３】
背景
一般にＣＭＰと略される化学機械平坦化または化学機械研磨は、半導体ウェハまたは他の基板を平坦化するために半導体製造で使用される技法である。
【０００４】
そのプロセスは、典型的にはウェハよりも大きい直径の研磨パッドおよび保持リングと組み合わせて研磨性および腐食性の化学的スラリー（一般に、コロイド）を使用する。研磨パッドおよびウェハは、動的研磨ヘッドによって一緒にして押しつけられ、プラスチック保持リングによって所定位置に保持される。動的研磨ヘッドは研磨の間回転される。この手法は、材料の除去を助長し、また、いかなる不規則なトポグラフィも平らにし、それにより、ウェハを平たくまたは平坦にすることを支援する。これは、追加の回路要素を形成するためにウェハを準備するのに必要であることがある。例えば、これは表面全体をフォトリトグラフィシステムの被写界深度内に持ってくるか、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ことがある。典型的な被写界深度の要件は、最新のサブ５０ナノメートル技術ノードではオングストロームレベルまで少なくなっている。
【０００５】
材料除去のプロセスは、単に、木材に対する紙やすりのような研磨性スクラッピングのプロセスではない。スラリー中の化学物質が、さらに、除去されるべき材料と反応し、および／またはそれを脆弱化させる。研磨剤はこの脆弱化プロセスを加速し、研磨パッドは、表面からの反応済み材料を拭い取るのに役立つ。スラリー技術の進歩に加えて、研磨パッドはますます複雑になるＣＭＰ作業において重要な役割を果たす。
【０００６】
しかし、ＣＭＰパッド技術の進展にはさらなる改善が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドを含む。
【０００８】
一実施形態では、半導体基板を研磨するための研磨パッドは均質研磨体を含む。均質研磨体は、熱硬化性ポリウレタン材料と、熱硬化性ポリウレタン材料中に配置された複数の独立気泡孔とを含む。複数の独立気泡孔は直径の多峰性分布を有する。
【０００９】
別の実施形態では、半導体基板を研磨するための研磨パッドを製造する方法は、形成型枠中に混合物を形成するためにプレポリマーと硬化剤とを混合する工程を含む。混合物を硬化させて、熱硬化性ポリウレタン材料と、熱硬化性ポリウレタン材料中に配置された複数の独立気泡孔とを含む成形均質研磨体を提供する。複数の独立気泡孔は直径の多峰性分布を有する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
半導体基板を研磨するための研磨パッドであって、
熱硬化性ポリウレタン材料と、
上記熱硬化性ポリウレタン材料中に配置され、直径の多峰性分布を有する複数の独立気泡孔と
を含む、均質研磨体
を含む、研磨パッド。
（項目２）
上記独立気泡孔の各々が物理的シェルを含む、項目１に記載の研磨パッド。
（項目３）
上記直径の多峰性分布が小直径モードと大直径モードとを含む直径の二峰性分布である、項目１に記載の研磨パッド。
（項目４）
上記大直径モードの最大占有率の直径値が、上記小直径モードの最大占有率の直径値の約２倍である、項目３に記載の研磨パッド。
（項目５）
上記大直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約４０ミクロンであり、上記小直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約２０ミクロンである、項目４に記載の研磨パッド。
（項目６）
上記大直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約８０ミクロンであり、上記小直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約４０ミクロンである、項目４に記載の研磨パッド。
（項目７）
上記大直径モードの上記最大占有率の上記直径値が、上記小直径モードの上記最大占有率の上記直径値よりも約４倍大きい、項目３に記載の研磨パッド。
（項目８）
上記大直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約８０ミクロンであり、上記小直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約２０ミクロンである、項目７に記載の研磨パッド。
（項目９）
上記小直径モードの上記独立気泡孔の上記最大占有率の上記直径が、高度に均一な研磨スラリー分布を上記研磨パッドの研磨面に与えるのに好適であり、上記大直径モードの上記独立気泡孔の上記最大占有率の上記直径が、上記小直径モードの上記独立気泡孔で使用するための研磨スラリーを貯蔵するための貯蔵所を提供するのに好適である、項目３に記載の研磨パッド。
（項目１０）
上記小直径モードの上記独立気泡孔の上記最大占有率の上記直径が、高度に均一な研磨スラリー分布を上記研磨パッドの研磨面に与えるのに好適であり、上記大直径モードの上記独立気泡孔の上記最大占有率の上記直径が、上記研磨パッドの調節の間ダイヤモンドチップを受け入れるための場所を提供するのに好適である、項目３に記載の研磨パッド。
（項目１１）
上記小直径モードの上記独立気泡孔の上記最大占有率の上記直径が、研磨プロセスの間、不十分なヒートシンクをもたらし、上記大直径モードの上記独立気泡孔の上記最大占有率の上記直径が、研磨プロセスの間、過大なヒートシンクをもたらすのに好適であり、上記小直径モードの上記独立気泡孔と上記大直径モードの上記独立気泡孔との組合せが、上記研磨プロセスの間、熱的安定性をもたらすのに好適である。項目３に記載の研磨パッド。
（項目１２）
上記大直径モードの占有率が上記小直径モードの占有率と部分的に重なる、項目３に記載の研磨パッド。
（項目１３）
上記大直径モードの上記占有率が上記小直径モードの上記占有率との重なりを実質的に有しない、項目３に記載の研磨パッド。
（項目１４）
上記大直径モードの全占有率が上記小直径モードの全占有率に等しくない、項目３に記載の研磨パッド。
（項目１５）
上記大直径モードの上記全占有率が上記小直径モードの上記全占有率にほぼ等しい、項目３に記載の研磨パッド。
（項目１６）
上記直径の多峰性分布が、小直径モード、中直径モード、および大直径モードを含む三峰性分布の直径である、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１７）
上記大直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約８０ミクロンであり、上記中直径モードの最大占有率の直径値が約４０ミクロンであり、上記小直径モードの上記最大占有率の上記直径値が約２０ミクロンである、項目１６に記載の研磨パッド。
（項目１８）
上記直径の多峰性分布が、上記熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたって実質的に均等に分配される、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１９）
上記均質研磨体が、
第１の溝付き面と、
上記第１の面の反対側の第２の平面であり、上記直径の多峰性分布が、上記熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたり上記第１の溝付き面から上記第２の平面までの傾斜を伴って傾斜化される、第２の平面と
をさらに含む、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２０）
上記直径の多峰性分布が、上記第１の溝付き面の近傍で小直径モードを含み、上記第２の平面の近傍で大直径モードを含む、直径の二峰性分布である、項目１９に記載の研磨パッド。
（項目２１）
上記均質研磨体が成形均質研磨体である、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２２）
上記均質研磨体が、上記均質研磨体の全体にわたってほぼ均等に分配された不透明潤滑剤をさらに含む、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２３）
上記均質研磨体中に配置され、共有結合された局所区域透明（ＬＡＴ）領域をさらに含む、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２４）
半導体基板を研磨するための研磨パッドを製造する方法であって、
形成型枠中に混合物を形成するためにプレポリマーと硬化剤とを混合する工程と、
熱硬化性ポリウレタン材料と、上記熱硬化性ポリウレタン材料中に配置された複数の独立気泡孔とを含む成形均質研磨体を提供するために上記混合物を硬化させる工程であって、上記複数の独立気泡孔が直径の多峰性分布を有する、工程と
を含む、方法。
（項目２５）
上記混合する工程が、各々が物理的シェルを有する上記独立気泡孔を提供するために複数のポロゲンを上記プレポリマーおよび上記硬化剤に添加する工程をさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
上記混合する工程が、各々が物理的シェルを有しない上記独立気泡孔を提供するために上記プレポリマーおよび上記硬化剤に、またはそこから形成された生成物にガスを注入する工程をさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目２７）
上記混合する工程が、各々が物理的シェルを有する上記独立気泡孔の第１の部分を提供するために複数のポロゲンを上記プレポリマーおよび上記硬化剤に添加する工程をさらに含み、上記混合する工程が、各々が物理的シェルを有しない上記独立気泡孔の第２の部分を提供するために上記プレポリマーおよび上記硬化剤に、またはそこから形成された生成物にガスを注入する工程をさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目２８）
上記プレポリマーがイソシアネートであり、上記混合する工程が、各々が物理的シェルを有しない上記独立気泡孔を提供するために上記プレポリマーおよび上記硬化剤に水を添加する工程をさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目２９）
上記混合物を硬化させる工程が、上記熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたって上記直径の多峰性分布を実質的に均等に分配する工程を含む、項目２４に記載の方法。
（項目３０）
上記成形均質研磨体が、第１の溝付き面と、上記第１の面の反対側の第２の平面とをさらに含み、上記混合物を硬化させる工程が、上記直径の多峰性分布を、上記熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたり上記第１の溝付き面から上記第２の平面までの傾斜を伴って傾斜化させる工程を含む、項目２４に記載の方法。
（項目３１）
上記直径の多峰性分布が、上記第１の溝付き面の近傍で小直径モードを含み、上記第２の平面の近傍で大直径モードを含む、直径の二峰性分布である、項目３０に記載の方法。
（項目３２）
上記プレポリマーと上記硬化剤とを混合する工程が、それぞれ、イソシアネートと芳香族ジアミン化合物とを混合する工程を含む、項目２４に記載の方法。
（項目３３）
上記混合する工程が、不透明成形均質研磨体を提供するために不透明潤滑剤を上記プレポリマーおよび上記硬化剤に添加する工程をさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目３４）
上記混合物を硬化させる工程が、先ず上記形成型枠中で部分的に硬化させる工程と、次に炉中でさらに硬化させる工程とを含む、項目２４に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａは、従来の研磨パッドにおける気孔直径の幅広単峰性分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。図１Ｂは、従来の研磨パッドにおける気孔直径の幅狭単峰性分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。
【図２】図２Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の約１：１二峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。図２Ｂは、本発明の一実施形態による、図２Ａの研磨パッドにおける気孔直径の幅狭分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。図２Ｃは、本発明の一実施形態による、図２Ａの研磨パッドにおける気孔直径の幅広分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。
【図３】図３Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の約２：１二峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。図３Ｂは、本発明の一実施形態による、図３Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。
【図４】図４Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の二峰性分布を有する研磨パッドの断面図であって、大直径モードの最大占有率の直径値は小直径モードの最大占有率の直径値の約４倍である、断面図を示す。図４Ｂは、本発明の一実施形態による、図４Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。
【図５】図５Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の三峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。図５Ｂは、本発明の一実施形態による、図５Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の一実施形態による研磨パッドの断面図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の二峰性分布を露出させるように調節した図６Ａの研磨パッドの断面図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の一実施形態による、化学機械研磨スラリーが研磨パッドの表面に加えられた図６Ｂの研磨パッドの断面図を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の一実施形態による、化学機械研磨スラリーの流れ経路を示す図６Ｃの研磨パッドの断面図を示す。
【図７】図７Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の傾斜二峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。図７Ｂは、本発明の一実施形態による、図７Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布の第１の部分に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。図７Ｃは、本発明の一実施形態による、図７Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布の第２の部分に対する気孔直径の関数としての占有率のプロットを示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一実施形態による研磨パッドの断面図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔サイズの傾斜二峰性分布を有する研磨パッドを調節する際の作業の断面図を示す。
【図９Ａ】図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【図９Ｂ】図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【図９Ｃ】図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【図９Ｄ】図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【図９Ｅ】図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【図９Ｆ】図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【図９Ｇ】図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による、気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドに適合する研磨装置の等角側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドが本明細書で説明される。以下の説明では、本発明の実施形態の完全な理解を与えるために特定の研磨パッド組成および設計などの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なしに実施することができることが当業者には明らかであろう。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合せに関する詳細などの周知の処理技法は、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないために詳細には説明されない。さらに、図に示される様々な実施形態は説明のための表現であり、必ずしも一定の縮尺比で描かれていないことが理解されるべきである。
【００１２】
本発明の実施形態は研磨パッドの気孔率に関し、特に、気孔のサイズおよび数密度に関する。研磨パッドに気孔を設けることで、研磨パッドの表面積を増加させ、例えば、研磨パッドによるスラリー保持の能力を増加させることができる。慣例的に、独立気泡研磨パッドでは、気孔は、一般に、１つのサイズ、例えば、４０ミクロン直径の気孔を有するとされている。実際には、気孔は、４０ミクロンに近い平均または中央気孔サイズを有する気孔直径の分布であり、その分布は、図１Ａおよび１Ｂに関連して以下で説明するように、古典的な単峰性釣鐘曲線分布に近い。
【００１３】
対照的に、本発明の実施形態は、気孔サイズに二峰性、三峰性などの分布をもつ研磨パッドを含む。例には、限定はしないが、２０ミクロンおよび４０ミクロンの気孔、２０ミクロンおよび８０ミクロンの気孔、４０ミクロンおよび８０ミクロンの気孔、ならびに三峰性の２０、４０、および８０ミクロンの気孔の組合せが含まれる。研磨パッドにこのタイプの気孔サイズ分布を含めることの利点は、（１）一連の気孔サイズをより効率的に充填することにより単位面積当たりの気孔の総数を増加させることができる、（２）気孔総面積を増加させることができる、（３）表面での気孔のより大きい数密度の結果として研磨パッド表面の端から端までのスラリー分布を改善する、（４）均一性のために設けられているより小さい気孔サイズと組み合わせてより大きい気孔が表面に開存される（ｏｐｅｎ）ことの結果としてウェハとの相互作用に有効なスラリーの量が増加する、または（５）バルク機械的性質を最適化することができることのうちの１つまたは複数を含むことができる。特に、高度化学的駆動ＣＭＰプロセスの場合、および大きい（例えば、３００ｍｍまたは４５０ｍｍ直径）ウェハの場合、研磨プロセスの全体を通していつでもスラリーがウェハと研磨パッドとの間に存在することが重要であることがある。これにより、そうでなければ研磨性能を制限することがあるスラリー欠乏が避けられる。これに対処するために、本発明の実施形態は、より多くの量のスラリーをウェハと研磨パッドとの間で利用可能となるようにすることができる。
【００１４】
上述のように、研磨パッドの気孔直径の分布は、慣例的に、釣鐘曲線または単峰性分布を有する。例えば、図１Ａは、従来の研磨パッドにおける気孔直径の単峰性分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット１００Ａを示す。図１Ａを参照すると、単峰性分布は比較的広くなり得る。別の例として、図１Ｂは、従来の研磨パッドにおける気孔直径の幅狭単峰性分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット１００Ｂを示す。幅狭分布または幅広分布のいずれでも、４０ミクロンでの最大占有率などの１つの最大直径占有率のみが研磨パッドに設けられる。
【００１５】
本発明の一態様では、研磨パッドは、代わりに、気孔直径の二峰性分布を用いて製造することができる。例として、図２Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の約１：１二峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。
【００１６】
図２Ａを参照すると、半導体基板を研磨するための研磨パッド２００は均質研磨体２０１を含む。均質研磨体２０１は熱硬化性ポリウレタン材料で構成され、複数の独立気泡孔２０２が均質研磨体２０１に配置される。複数の独立気泡孔２０２は直径の多峰性分布を有する。一実施形態では、直径の多峰性分布は、図２Ａに示されるように、小直径モード２０４と大直径モード２０６とを含む直径の二峰性分布である。
【００１７】
一実施形態では、半導体基板を研磨するための研磨パッド２００は、デバイスまたは他の層が上に配置されたシリコン基板などの半導体製造業で使用される基板を研磨するのに好適である。しかし、半導体基板を研磨するための研磨パッド２００は、限定はしないが、ＭＥＭＳデバイスまたはレチクル用の基板などの他の関連する基板に係わる化学機械研磨プロセスで使用することができる。したがって、「半導体基板を研磨するための研磨パッド」への言及は、本明細書で使用するとき、そのような可能性をすべて包含するように意図される。
【００１８】
一実施形態では、複数の独立気泡孔２０２は、図２Ａに示すように、互いに分離した気孔を含む。これは、トンネルにより互いに接続され得る連続気泡孔、例えば、普通のスポンジの気孔の場合などと対照的である。１つの実施形態では、独立気泡孔の各々は、以下でより詳細に説明するようなポロゲンのシェルなどの物理的シェルを含む。しかし、別の実施形態では、独立気泡孔の各々は物理的シェルを含まない。一実施形態では、複数の独立気泡孔２０２、したがって、直径の多峰性分布が、図２Ａに示されるように、均質研磨体２０１の熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたって実質的に均等で均一に分配される。
【００１９】
上述のように、均質研磨体２０１は熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料で構成することができる。一実施形態では、「均質の」という用語は、熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料の組成が研磨体の組成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、一実施形態では、「均質の」という用語は、例えば、含浸フェルト、または異なる材料の多層の組成物（複合物）で構成された研磨パッドを除外する。一実施形態では、「熱硬化性の」という用語は、例えば、ポリマー材料の前駆体が硬化することによって不融性で不溶性のポリマー網目に不可逆的に変化する、不可逆的に硬化するポリマー材料を示すのに使用される。例えば、一実施形態では、「熱硬化性の」という用語は、例えば、「熱可塑性」材料または「熱可塑性プラスチック」で構成された研磨パッドを除外する（これらの材料は、加熱されると液体に変わり、十分に冷却されると全くのガラス状態に変わるポリマーで構成される）。熱硬化性材料から作られる研磨パッドは、一般に、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造され、一方、熱可塑性プラスチック材料から作られるパッドは、一般に、前から存在するポリマーを加熱して、研磨パッドが物理的プロセスで形成されるように相転移を引き起こすことによって製造されることに留意されたい。一実施形態では、均質研磨体２０１は、圧縮成形均質研磨体である。「成形された」という用語は、以下でより詳細に説明するように、均質研磨体が形成型枠中に形成されることを示すために使用される。一実施形態では、均質研磨体２０１は、調節および／または研磨する際、おおよそ１〜５ミクロン二乗平均平方根の範囲の研磨面粗さを有する。１つの実施形態では、均質研磨体２０１は、調節および／または研磨する際、約２．３５ミクロン二乗平均平方根の研磨面粗さを有する。一実施形態では、均質研磨体２０１は、摂氏２５度でおおよそ３０〜１２０メガパスカル（ＭＰａ）の範囲の貯蔵弾性率を有する。別の実施形態では、均質研磨体２０１は、摂氏２５度で約３０メガパスカル（ＭＰａ）未満の貯蔵弾性率を有する。
【００２０】
一実施形態では、簡単に上述したように、複数の独立気泡孔２０２はポロゲンで構成される。１つの実施形態では、「ポロゲン」という用語は、「中空」中心をもつミクロスケール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るのではなく、むしろガス状または液体コアを含むことができる。１つの実施形態では、複数の独立気泡孔２０２は、均質研磨体２０１の全体にわたって（例えば、その中の追加の構成要素として）分配された事前膨脹されガス充填されたＥＸＰＡＮＣＥＬ（商標）で構成される。特定の実施形態では、ＥＸＰＡＮＣＥＬ（商標）はペンタンで充填される。一実施形態では、複数の独立気泡孔２０２の各々は、おおよそ１０〜１００ミクロンの範囲の直径を有する。「球状の」という用語の使用は完全な球状の物体に限定する必要がないことが理解されるべきである。例えば、限定はしないが、アーモンド形、たまご形、不等辺三角形、楕円、フットボール形、または長方形の物体などの他の一般的な丸形物体を、気孔形状またはポロゲン形状のために考慮することができる。そのような場合、上記の直径はそのような物体の最大直径である。
【００２１】
一実施形態では、均質研磨体２０１は不透明である。１つの実施形態では、「不透明な」という用語は、約１０％以下の可視光線が通過することができる材料を示すために使用される。１つの実施形態では、均質研磨体２０１は、ほとんどの部分で、または均質研磨体２０１の均質熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料の全体にわたる（例えば、その中の追加の構成要素としての）不透明潤滑剤の含有にもっぱら起因して不透明である。特定の実施形態では、不透明潤滑剤は、限定はしないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、グラファイト、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）などの材料である。
【００２２】
均質研磨体２０１の寸法設定は用途に応じて変更することができる。それにもかかわらず、そのような均質研磨体を含む研磨パッドが従来の処理機器に、またはさらに従来の化学機械処理作業に適合するようにいくつかのパラメータを使用することができる。例えば、本発明の一実施形態によれば、均質研磨体２０１は、おおよそ０．０７５インチから０．１３０インチの範囲、例えば、おおよそ１．９〜３．３ミリメートルの範囲の厚さを有する。１つの実施形態では、均質研磨体２０１は、おおよそ２０インチから３０．３インチの範囲、例えば、おおよそ５０〜７７センチメートルの範囲、さらに可能であれば（ｐｏｓｓｉｂｌｙ）おおよそ１０インチから４２インチの範囲、例えば、おおよそ２５〜１０７センチメートルの範囲の直径を有する。１つの実施形態では、均質研磨体２０１は、おおよそ６％〜３６％の全空隙容量の範囲、さらに可能であればおおよそ１８％〜３０％の全空隙容量の範囲の気孔（２０２）密度を有する。１つの実施形態では、均質研磨体２０１は、複数の気孔２０２の含有に起因して上述のような独立気泡タイプの気孔率を有する。１つの実施形態では、均質研磨体２０１は、約２．５％の圧縮率を有する。１つの実施形態では、均質研磨体２０１は、おおよそ０．７０〜１．０５グラム／立方センチメートルの範囲の密度を有する。
【００２３】
一実施形態では、複数の独立気泡孔２０２の気孔直径の二峰性分布は、図２Ａに示されるように、約１：１とすることができる。概念をよりよく示すために、図２Ｂは、本発明の一実施形態による、図２Ａの研磨パッドにおける気孔直径の幅狭分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット２２０を示す。図２Ｃは、本発明の一実施形態による、図２Ａの研磨パッドにおける気孔直径の幅広分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット２３０を示す。
【００２４】
図２Ａ〜２Ｃを参照すると、大直径モード２０６の最大占有率の直径値は小直径モード２０４の最大占有率の直径値の約２倍である。例えば、１つの実施形態では、図２Ｂおよび２Ｃに示されるように、大直径モード２０６の最大占有率の直径値は約４０ミクロンであり、小直径モード２０４の最大占有率の直径値は約２０ミクロンである。別の例として、大直径モード２０６の最大占有率の直径値は約８０ミクロンであり、小直径モード２０４の最大占有率の直径値は約４０ミクロンである。
【００２５】
図２Ｂのプロット２２０を参照すると、１つの実施形態では、気孔直径の分布は狭い。特定の実施形態では、大直径モード２０６の占有率は、小直径モード２０４の占有率との重なりが実質的にない。しかし、図２Ｃのプロット２３０を参照すると、別の実施形態では、気孔直径の分布は広い。特定の実施形態では、大直径モード２０６の占有率は、小直径モード２０４の占有率と部分的に重なる。
【００２６】
本発明の別の態様では、気孔直径の二峰性分布は、図２Ａ〜２Ｃに関連して上述したような１：１である必要はない。すなわち、一実施形態では、大直径モードの全占有率が小直径モードの全占有率に等しくない。例として、図３Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の約２：１二峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。図３Ｂは、本発明の一実施形態による、図３Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット３２０を示す。
【００２７】
図３Ａを参照すると、半導体基板を研磨するための研磨パッド３００は均質研磨体３０１を含む。均質研磨体３０１は熱硬化性ポリウレタン材料で構成され、複数の独立気泡孔３０２が均質研磨体３０１に配置される。複数の独立気泡孔３０２は直径の多峰性分布を有する。一実施形態では、直径の多峰性分布は、図３Ａに示されるように、小直径モード３０４と大直径モード３０６とを含む直径の二峰性分布である。
【００２８】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、小直径モード３０４の全占有率は大直径モード３０６の全占有率の約２倍である。すなわち、大きい独立気泡孔と比較して、約２倍の数の小さい独立気泡孔が存在する。１つの実施形態では、大直径モード３０６の最大占有率の直径値は小直径モード３０４の最大占有率の直径値の約２倍である。例えば、１つの実施形態では、図３Ｂに示されるように、大直径モードの最大占有率の直径値は約４０ミクロンであり、小直径モードの最大占有率の直径値は約２０ミクロンである。大直径モード３０６の全占有率に対する小直径モード３０４の全占有率の任意の比を、研磨パッド３００の所望の特性に基づいて選択することができることが理解されるべきである。
【００２９】
再度、図２Ａ〜２Ｃを参照すると、大直径モード２０６の最大占有率の任意の直径値および小直径モード２０４の最大占有率の任意の直径値を研磨パッド２００の所望の特性に基づいて選択することができることが理解されるべきである。したがって、大直径モードの最大占有率の直径値は、図２Ａ〜２Ｃに関連して上述したように、小直径モードの最大占有率の２倍であることに制限されない。例として、図４Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の二峰性分布を有する研磨パッドの断面図であり、大直径モードの最大占有率の直径値は小直径モードの最大占有率の直径値の約４倍である。図４Ｂは、本発明の一実施形態による、図４Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット４２０を示す。
【００３０】
図４Ａを参照すると、半導体基板を研磨するための研磨パッド４００は均質研磨体４０１を含む。均質研磨体４０１は熱硬化性ポリウレタン材料で構成され、複数の独立気泡孔４０２が均質研磨体４０１に配置される。複数の独立気泡孔４０２は直径の多峰性分布を有する。一実施形態では、直径の多峰性分布は、図４Ａに示されるように、小直径モード４０４と大直径モード４０６とを含む直径の二峰性分布である。
【００３１】
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、大直径モード４０６の最大占有率の直径値は小直径モード４０４の最大占有率の直径値の約４倍である。例えば、１つの実施形態では、図４Ｂに示されるように、大直径モード４０６の最大占有率の直径値は約８０ミクロンであり、小直径モード４０４の最大占有率の直径値は約２０ミクロンである。１つの実施形態では、小直径モード４０４の全占有率は、図４Ｂにさらに示されるように、大直径モード４０６の全占有率の約８倍である。
【００３２】
本発明の別の態様では、図２〜４に関連して上述したように、気孔直径の多峰性分布は二峰性である必要はない。例として、図５Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の三峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。図５Ｂは、本発明の一実施形態による、図５Ａの研磨パッドにおける気孔直径の分布に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット５２０を示す。
【００３３】
図５Ａを参照すると、半導体基板を研磨するための研磨パッド５００は均質研磨体５０１を含む。均質研磨体５０１は熱硬化性ポリウレタン材料で構成され、複数の独立気泡孔５０２が均質研磨体５０１に配置される。複数の独立気泡孔５０２は直径の多峰性分布を有する。一実施形態では、直径の多峰性分布は、図５Ａに示されるように、小直径モード５０４、大直径モード５０６、および中直径モード５０８を含む直径の三峰性分布である。
【００３４】
図５Ｂを参照すると、一実施形態では、大直径モード５０６の最大占有率の直径値は約８０ミクロンであり、中直径モード５０８の最大占有率の直径値は約４０ミクロンであり、小直径モード５０４の最大占有率の直径値は約２０ミクロンである。１つの実施形態では、図５Ｂにさらに示されるように、小直径モード５０４の全占有率は中直径モード５０８の全占有率とほぼ同じであり、それらの各々は、大直径モード５０６の全占有率の約２倍である。小直径モード、中直径モード、および大直径モードの最大占有率の任意の直径値、ならびに小直径モード、中直径モード、および大直径モードの全占有率の任意の比は、研磨パッド５００の所望の特性に基づいて選択することができることが理解されるべきである。本発明の実施形態は二峰性分布および三峰性分布に限定されず、図１Ａおよび１Ｂに関連して説明した単峰性分布を超える任意の多峰性分布を含むことができることがさらに理解されるべきである。
【００３５】
本発明の一態様では、研磨パッドの所望の機能を備えるために異なる気孔サイズを選択することができる。例えば、図６Ａ〜６Ｄは、本発明の一実施形態による、スラリーと研磨パッドとの相互作用の様々な段階の断面図を示す。
【００３６】
図６Ａを参照すると、研磨パッド６００は熱硬化性ポリウレタン材料で構成された均質研磨体を含み、複数の独立気泡孔が均質研磨体に配置される。複数の独立気泡孔は直径の多峰性分布を有する。
【００３７】
図６Ｂを参照すると、研磨パッド６００は、独立気泡孔６０２の二峰性分布を露出させるように調節される。例えば、１つの実施形態では、研磨パッド６００の上面６０４は粗面６０６を備えるように調節され、独立気泡孔６０２のいくつかが面６０６に開存される。特定の実施形態では、面６０４は、研磨パッド６００の一部を除去するためにダイヤモンドチップを使用することによって調節される。一実施形態では、調節することにより、図６Ｂに示されるように、気孔直径の二峰性分布の大直径気孔６１０および小直径気孔６１２の両方が露出される。
【００３８】
図６Ｃを参照すると、化学機械研磨スラリー６１４が、研磨パッド６００の粗化または調節された面６０６に加えられる。本発明の一実施形態によれば、化学機械研磨スラリー６１４は、図６Ｃに示されるように、研磨プロセスの間、開存小直径気孔６１２を実質的にまたは完全に充填し、開存大直径気孔６１０を少なくとも部分的に充填する。しかし、１つの実施形態では、研磨プロセスの全体を通して、開存小直径気孔６１２中の化学機械研磨スラリー６１４は、ツールレベルでスラリーを補充する前に消費される。
【００３９】
代わりに、図６Ｄを参照すると、大直径モード６１０の気孔の最大占有率の直径は、小直径モード６１２の気孔で使用するための研磨スラリー６１４を貯蔵するための貯蔵所を提供するのに好適である。したがって、開存大気孔６１０から開存小直径気孔６１２までの化学機械研磨スラリー６１４の流れ経路６５０が、研磨面でスラリー６１４を局所的に補充するように設けられる。さらに、一実施形態では、小直径モード６１２の独立気泡孔の最大占有率の直径は、図６Ｄに示されるように、高度に均一な研磨スラリー分布６６０を研磨パッドの研磨面に与えるのに好適である。
【００４０】
研磨パッドの所望の機能を備えるために異なる気孔サイズを選択する別の例において、一実施形態では、ダイヤモンドチップが研磨パッドを調節するのを支援するために、大きい気孔サイズが含まれる。１つの実施形態では、再度図６Ｂを参照すると、大直径モード６１０の独立気泡孔の最大占有率の直径は、研磨パッド６００の調節の間ダイヤモンドチップを受け入れるための場所を提供するのに好適である。一方では、小直径モード６１２の独立気泡孔の最大占有率の直径は、図６Ｃおよび６Ｄに関連して上述したように、高度に均一な研磨スラリー分布を研磨パッドの研磨面に与えるのに好適である。
【００４１】
研磨パッドの所望の機能を備えるために異なる気孔サイズを選択する別の例において、一実施形態では、小直径モードの独立気泡孔の最大占有率の直径は、研磨プロセスの間、不十分なヒートシンクをもたらす。すなわち、小直径気孔は、単独で使用される場合、小さすぎるので研磨プロセス中の放熱に応じることができない。しかし、本発明の二峰性の実施形態によれば、大直径モードの独立気泡孔の最大占有率の直径は、研磨プロセスの間、過大なヒートシンクをもたらすのに好適であり、そうでなければ、研磨される基板の表面でスラリーの温度を加熱しすぎることになる。すなわち、大直径気孔は、単独で使用される場合、研磨プロセスの間、過剰な放熱に応じることになり、そうでなければ、研磨される基板の表面でスラリーの温度を冷却しすぎることになる。代わりに、１つの実施形態では、小直径モードの独立気泡孔と大直径モードの独立気泡孔との組合せは、研磨プロセスの間、熱的安定性をもたらすのに好適である。すなわち、気孔サイズの混合の全体的なヒートシンク能力により、研磨される基板の表面でスラリーに適切な温度がもたらされる。
【００４２】
上述で示した実施形態では、気孔サイズの直径の多峰性分布が熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたって実質的に均等に分配される。本発明の別の態様では、気孔サイズの直径の多峰性分布が熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたって実質的に均等に分配されないことがある。例えば、図７Ａは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔の傾斜二峰性分布を有する研磨パッドの断面図を示す。
【００４３】
図７Ａを参照すると、半導体基板を研磨するための研磨パッド７００は均質研磨体７０１を含む。均質研磨体７０１は熱硬化性ポリウレタン材料で構成され、複数の独立気泡孔７０２が均質研磨体７０１に配置される。複数の独立気泡孔７０２は直径の傾斜多峰性分布を有する。一実施形態では、直径の傾斜多峰性分布は、図７Ａに示されるように、小直径モード７０４と大直径モード７０６とを含む直径の傾斜二峰性分布である。均質研磨体７０１は、第１の溝付き面７７０と、第１の溝付き面７７０の反対側の第２の平面７７５とをさらに含む。直径の多峰性分布は、熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたって、第１の溝付き面７７０から第２の平面７７５までの傾斜（７８０→７９０）を伴って傾斜化される。
【００４４】
本発明の一実施形態により、図７Ｂは研磨パッド７００における気孔直径の分布の領域７８０の近くの第１の部分に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット７００Ｂを示し、一方、図７Ｃは研磨パッド７００における気孔直径の分布の領域７９０の近くの第２の部分に対する気孔直径の関数としての占有率のプロット７００Ｃを示す。図７Ｂを参照すると、第１の小直径モード７０４が第１の溝付き面７７０の近傍で優勢である。図７Ｃを参照すると、第２の大直径モード７０６は第２の平面７７５の近傍で優勢である。
【００４５】
図７Ａ〜７Ｃに関連して説明した気孔の傾斜配列は、調節プロセスを容易にするのに使用することができ、ここで、パッド７００の一部は、研磨プロセスでの使用の前に除去または粗化される必要がある。例えば、図８Ａおよび８Ｂは、本発明の一実施形態による、独立気泡孔サイズの傾斜二峰性分布を有する研磨パッドを調節する際の様々な作業の断面図を示す。
【００４６】
図８Ａを参照すると、研磨パッド８００は熱硬化性ポリウレタン材料で構成された均質研磨体を含み、複数の独立気泡孔が均質研磨体に配置される。複数の独立気泡孔は直径の傾斜多峰性分布を有する。
【００４７】
図８Ｂを参照すると、研磨パッド８００は、独立気泡孔８０２の傾斜二峰性分布を露出させるように調節される。例えば、１つの実施形態では、研磨パッド８００の上面８０４は粗面８０６を備えるように調節され、独立気泡孔８０２のいくつかが面８０６に開存される。特定の実施形態では、面８０４は、研磨パッド８００の一部を除去するためにダイヤモンドチップを使用することによって調節される。一実施形態では、調節することにより、図８Ｂに示されるように、気孔直径の傾斜二峰性分布の実質的に小直径気孔８１２のみが露出される。次に、研磨パッド８００の寿命を通じて、気孔直径の傾斜二峰性分布の大直径気孔８１０が最後には開存されることになる。一実施形態では、そのような傾斜配列は、基板を研磨するための研磨パッド８００の表面を準備するためにより容易な初期のブレークスルーの（ｂｒｅａｋ−ｔｈｏｒｏｕｇｈ）すなわち調節の作業を可能にする。ブレークスルーのすなわち調節の作業の後、研磨パッド８００中へ深いほど、より大きな気孔が、研磨プロセス中により多くのスラリーを保持する機会を与える。スラリー保持が向上すると、ウェハ研磨プロセス中の研磨パッドへのスラリー流量の使用を低減させることを可能にすることができる。
【００４８】
本発明の別の実施形態では、気孔直径の多峰性分布を有する研磨パッドには、研磨パッドの均質研磨体に配置され、共有結合された局所区域透明（ＬＡＴ）領域がさらに含まれる。さらなる別の実施形態では、気孔直径の多峰性分布を有する研磨パッドは、例えば、渦電流検出システムで使用するための検出領域をさらに含む。好適なＬＡＴ領域および渦電流検出領域の例は、ＮｅｘＰｌａｎａｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された２０１０年９月３０日に出願の米国特許出願第１２／８９５，４６５号に説明されている。
【００４９】
本発明の別の態様では、気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドは成形プロセスで製造することができる。例えば、図９Ａ〜９Ｇは、本発明の一実施形態による、研磨パッドの製造で使用される作業の断面図を示す。
【００５０】
図９Ａを参照すると、形成型枠９００が提供される。図９Ｂを参照すると、プレポリマー９０２と硬化剤９０４とを混合して、図９Ｃに示されるように、形成型枠９００中に混合物９０６を形成する。一実施形態では、プレポリマー９０２と硬化剤９０４とを混合する工程には、それぞれ、イソシアネートと芳香族ジアミン化合物とを混合する工程が含まれる。１つの実施形態では、混合する工程には、不透明な成形均質研磨体を最終的に提供するためにプレポリマー９０２および硬化剤９０４に不透明潤滑剤を添加する工程がさらに含まれる。特定の実施形態では、不透明潤滑剤は、限定はしないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、グラファイト、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）などの材料である。
【００５１】
一実施形態では、研磨パッド前駆体混合物９０６を使用して、熱硬化性独立気泡ポリウレタン材料で構成される成形均質研磨体を最終的に形成する。１つの実施形態では、研磨パッド前駆体混合物９０６は固いパッドを最終的に形成するために使用され、単一のタイプの硬化剤のみが使用される。別の実施形態では、研磨パッド前駆体混合物９０６は柔らかいパッドを最終的に形成するために使用され、一次硬化剤と二次硬化剤との組合せが使用される。例えば、特定の実施形態では、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。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、限定はしないが、ポリテトラメチレングリコール、アミノ官能基化グリコール、またはアミノ官能基化ポリオキシプロピレンなどの硬化剤である。一実施形態では、プレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤は、１００部のプレポリマー、８５部の一次硬化剤、および１５部の二次硬化剤の近似のモル比を有する。比の変更は、研磨パッドに様々な硬度値を与えるために使用する、またはプレポリマー、第１の硬化剤、および第２の硬化剤の特定の性質に基づくことができることが理解されるべきである。
【００５２】
図９Ｄを参照すると、形成型枠９００のリッド９０８が混合物９０６中に降ろされる。一実施形態では、複数の溝９１０がリッド９０８に形成されている。複数の溝を使用して、形成型枠９００中に形成された研磨パッドの研磨面に溝のパターンを型押しする。形成型枠のリッドを降ろすことを説明している本明細書で説明される実施形態はリッドと形成型枠の基部と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、ある実施形態では、形成型枠の基部が形成型枠のリッドの方に持ち上げられ、一方、他の実施形態では、基部がリッドの方に持ち上げられると同時に、形成型枠のリッドが形成型枠の基部の方に降ろされる。
【００５３】
図９Ｅを参照すると、混合物９００を硬化させて、形成型枠９００中に成形均質研磨体９１２を提供する。圧力（例えば、所定位置のリッド９０８を用いて）の下で混合物９００を加熱して、成形均質研磨体９１２を提供する。一実施形態では、形成型枠９００中で加熱することには、おおよそ華氏２００〜２６０度の範囲の温度およびおおよそ２〜１２ポンド／平方インチの範囲の圧力で、形成型枠９００中の混合物９０６を囲むリッド９０８がある状態で、少なくとも部分的に硬化させる工程が含まれる。
【００５４】
図９Ｆおよび９Ｇを参照すると、研磨パッド（またはさらなる硬化が必要とされる場合には研磨パッド前駆体）をリッド９０８から分離し、形成型枠９００から取り外して、個別の成形均質研磨体９１２を提供する。加熱によるさらなる硬化が望ましいことがあり、さらなる硬化は炉に研磨パッドを置いて加熱することによって行うことができることに留意されたい。したがって、１つの実施形態では、混合物９０６を硬化させる工程には、先ず形成型枠９００中で部分的な硬化を行い、次に炉中でさらなる硬化を行うことが含まれる。どちらの方法も、研磨パッドが最終的に提供され、研磨パッドの成形均質研磨体９１２は研磨面９１４と裏面９１６とを有する。成形均質研磨体９１２は、熱硬化性ポリウレタン材料９１８と、熱硬化性ポリウレタン材料９１８中に配置された複数の独立気泡孔９２０とで構成される。複数の独立気泡孔９２０は、例えば、図２Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａ、および７Ａに関して上述したように、直径の多峰性分布を有する。
【００５５】
一実施形態では、再度、図９Ｂを参照すると、混合する工程には、独立気泡孔９２０を提供するために複数のポロゲン９２２をプレポリマー９０２および硬化剤９０４に添加する工程がさらに含まれる。したがって、１つの実施形態では、各独立気泡孔は物理的シェルを有する。別の実施形態では、再度、図９Ｂを参照すると、混合する工程には、独立気泡孔９２０を提供するためにプレポリマー９０２および硬化剤９０４に、またはそこから形成された生成物にガス９２４を注入する工程がさらに含まれる。それにより、１つの実施形態では、各独立気泡孔は物理的シェルを有しない。組合せの実施形態では、混合する工程には、各々が物理的シェルを有する独立気泡孔９２０の第１の部分を提供するために複数のポロゲン９２２をプレポリマー９０２および硬化剤９０４に添加する工程と、各々が物理的シェルを有しない独立気泡孔９２０の第２の部分を提供するためにプレポリマー９０２および硬化剤９０４に、またはそこから形成された生成物にガス９２４をさらに注入する工程とがさらに含まれる。さらなる別の実施形態では、プレポリマー９０２はイソシアネートであり、混合する工程には、各々が物理的シェルを有しない独立気泡孔９２０を提供するためにプレポリマー９０２および硬化剤９０４に水（Ｈ２Ｏ）を添加する工程がさらに含まれる。
【００５６】
一実施形態では、混合物９０６を硬化させる工程には、熱硬化性ポリウレタン材料９１８の全体にわたって独立気泡孔９２０の直径の多峰性分布を実質的に均等に分配する工程が含まれる。しかし、代替の実施形態では、成形均質研磨体９１８は、第１の溝付き面と、第１の面の反対側の第２の平面とをさらに含み、混合物９００を硬化させる工程には、熱硬化性ポリウレタン材料の全体にわたって、第１の溝付き面から第２の平面までの傾斜を伴う独立気泡孔９２０の直径の多峰性分布を傾斜化させる工程が含まれる。１つのそのような実施形態では、直径の傾斜多峰性分布は、第１の溝付き面の近傍の小直径モードと、第２の平面の近傍の大直径モードとを含む直径の二峰性分布である。
【００５７】
本明細書で説明する研磨パッドは、様々な化学機械研磨装置で使用するのに好適であり得る。例として、図１０は、本発明の一実施形態による、気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドに適合する研磨装置の等角側面図を示す。
【００５８】
図１０を参照すると、研磨装置１０００はプラテン１００４を含む。プラテン１００４の上面１００２は、気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドを支持するために使用することができる。プラテン１００４は、スピンドル回転１００６とスライダ振動１００８とを与えるように構成することができる。サンプルキャリア１０１０は、例えば、半導体ウェハを研磨パッドで研磨する間半導体ウェハ１０１１を所定位置に保持するために使用される。サンプルキャリア１０１０は、サスペンション機構１０１２によってさらに支持される。スラリーフィード１０１４は、半導体ウェハの研磨の前およびその間、研磨パッドの表面にスラリーを供給するために含まれる。調節ユニット１０９０をさらに含むことができ、調節ユニット１０９０は、１つの実施形態では、図６Ｂおよび８Ｂに関連して説明したように、研磨パッドを調節するためのダイヤモンドチップを含む。
【００５９】
このように、気孔直径の多峰性分布をもつ研磨パッドが開示された。本発明の一実施形態によれば、半導体基板を研磨するための研磨パッドは均質研磨体を含む。均質研磨体は熱硬化性ポリウレタン材料を含む。均質研磨体には、熱硬化性ポリウレタン材料中に配置され、直径の多峰性分布を有する複数の独立気泡孔がさらに含まれる。１つの実施形態では、独立気泡孔の各々は物理的シェルで構成される。１つの実施形態では、直径の多峰性分布は、第１の小直径モードと第２の大直径モードとを有する直径の二峰性分布である。１つの実施形態では、均質研磨体は成形均質研磨体である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図１０】
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