(57)【要約】      （修正有）【課題】パッドの有効寿命を延ばすことができるＣＭＰパッドを提供する。【解決手段】パッド１０４は、研磨面１１０に形成された複数の一次溝１２４を有する研磨層１０８、及び研磨層の摩耗の関数として選択的に活性化される複数の二次溝１２８を備える。【選択図】図１
2006346856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）研磨媒体の存在で磁性、光学及び半導体基材の少なくとも一つを研磨するために設計された、研磨面を含み、研磨面に対して垂直に延びる厚さを有する研磨層、
ｂ）研磨面中に位置し、研磨層中に厚さより小さい距離だけ延びる複数の一次研磨溝、及び
ｃ）研磨層中に位置する複数の二次研磨溝
を含み、複数の二次溝が、研磨面から計測して複数の活性化深さを有するものである研磨パッド。
【請求項２】
複数の第二の溝の各溝が複数の第一の溝の対応する各溝と整合している、請求項１記載の研磨パッド。
【請求項３】
複数の第二の溝の溝が複数の第一の溝の溝と相互嵌合している、請求項１記載の研磨パッド。
【請求項４】
複数の第二の溝のすべての溝が複数の第一の溝のいずれの溝とも交差しない、請求項１記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記複数の第一の溝が初期研磨媒体容積を有し、研磨層が摩耗して前記複数の第一の溝が初期研磨媒体容積を５０％減らすと、前記複数の第二の溝の少なくともいくつかが活性化して初期研磨媒体容積の少なくとも２５％を研磨層に提供する、請求項１記載の研磨パッド。
【請求項６】
ａ）研磨媒体の存在で磁性、光学及び半導体基材の少なくとも一つを研磨するために設計された、第一の側面、第一の側面から離間した第二の側面及び第一の側面と第二の側面との間に延びる厚さを有する研磨層、
ｂ）第一の側面に形成され、研磨層中に厚さより小さい距離だけ延びる複数の一次研磨溝、
ｃ）第二の側面に形成され、研磨層中に厚さより小さい距離だけ延びる複数の二次研磨溝
を含み、複数の二次研磨溝が、第一の側面の研磨層の摩耗の関数として活性化されるように設計されているものである研磨パッド。
【請求項７】
複数の第二の溝の各溝が複数の第一の溝の対応する各溝と整合している、請求項６記載の研磨パッド。
【請求項８】
複数の第二の溝の溝が複数の第一の溝の溝と相互嵌合している、請求項６記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記複数の第一の溝が初期研磨媒体容積を有し、研磨層が摩耗して前記複数の第一の溝が初期研磨媒体容積を５０％減らすと、前記複数の第二の溝の少なくともいくつかが活性化して初期研磨媒体容積の少なくとも２５％を研磨層に提供する、請求項６記載の研磨パッド。
【請求項１０】
ａ）研磨媒体の存在で磁性、光学及び半導体基材の少なくとも一つを研磨するために設計された、第一の表面及び第一の表面から厚さだけ離間した第二の表面を有する研磨層、
ｂ）第一の表面に形成され、それぞれが研磨層の厚さより小さい深さを有する複数の第一の溝、及び
ｃ）第二の表面に形成され、それぞれが、研磨層の厚さより小さい、第一の表面からの所定の活性化深さを有する複数の第二の溝
を含み、複数の第二の溝のいくつかの所定の活性化深さが、複数の第二の溝の他のものの所定の活性化深さに等しくないものである研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に研磨の分野に関する。特に、本発明は、二次研磨媒体容積制御溝を有するケミカルメカニカル研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及び他の電子装置の製造においては、導体、半導体及び絶縁材料の多数の層を半導体ウェーハに付着させたり半導体ウェーハから除去したりする。これらの材料の薄い層は、多数の付着技術によって付着させることができる。最新のウェーハ加工で一般的な付着技術としては、物理蒸着法（ＰＶＤ）（スパッタリングとも知られる）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法がある。一般的な除去技術としては、とりわけ、湿式及び乾式の等方性及び異方性エッチングがある。
【０００３】
材料層が次々と付着され、エッチングされるにつれ、ウェーハの表面が非平坦になる。後続の半導体加工（たとえばフォトリソグラフィー）はウェーハが平坦面を有することを要するため、ウェーハは定期的に平坦化されなければならない。望ましくない表面トポロジーならびに表面欠陥、たとえば粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層又は材料を除去するためにはプラナリゼーションが有用である。
【０００４】
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、半導体ウェーハ及び他の加工物を平坦化するために使用される一般的な技術である。二軸回転研磨機を使用する従来のＣＭＰでは、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。研磨ヘッドがウェーハを保持し、研磨機中で研磨パッドの研磨層と接する状態に配置する。研磨パッドは、平坦化されるウェーハの直径の２倍を超える直径を有する。研磨中、研磨パッド及びウェーハがそれぞれの同心的中心を中心に回転し、その間にウェーハが研磨層と係合する。ウェーハの回転軸は、研磨パッドの回転軸に対し、ウェーハの半径よりも大きい距離だけオフセットして、パッドの回転がパッドの研磨層上に環状の「ウェーハトラック」を描き出すようになっている。ウェーハの唯一の運動が回転である場合、ウェーハトラックの幅はウェーハの直径に等しい。しかし、一部の二軸研磨機では、ウェーハは、その回転軸に対して垂直な平面で振動する。この場合、ウェーハトラックの幅は、振動による変位を考慮する量だけウェーハの直径よりも広くなる。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。研磨中、スラリー又は他の研磨媒体を研磨パッド上に流し、ウェーハと研磨層との間の隙間に流し込む。ウェーハ表面は、研磨層及び表面上の研磨媒体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。
【０００５】
研磨パッド設計を最適化しようとして、ＣＭＰ中の研磨層、研磨媒体及びウェーハ表面の間の相互活用がますます研究されている。長年にわたる研磨パッド開発の大部分は経験的性質のものであった。研磨面又は研磨層の設計の多くは、スラリー利用度及び研磨均一性を高めると主張される様々なパターンの空隙及び溝構造をこれらの層に設けることを重要視してきた。長年にわたり、多くの異なる溝及び空隙のパターン及び構造が具現化されてきた。従来技術の溝パターンとしては、とりわけ、半径方向、同心円状、デカルト格子状及びらせん状がある。従来技術の溝配置形態としては、すべての溝の幅及び深さが均一である配置形態ならびに溝の幅又は深さが溝ごとに異なる配置形態がある。
【０００６】
一部のパッド設計者が、溝を、パッドの研磨面だけでなく、研磨パッドの反対側の面にも含む研磨パッドを設計したということが注目される。このようなパッドは、たとえば、Sevillaへの米国特許出願公開公報第２００４／０２５９４７９号に記載されている。Sevillaの出願は、ＣＭＰに類似しているが、さらに、被研磨面と陰極との間に電気的バイアスを印加することによって研磨される基材の表面から導体を除去することを含む、エレクトロケミカルメカニカルポリッシング（ＥＣＭＰ）として知られる加工のための研磨パッドを開示している。一般に、パッドの研磨面の第一のセットの溝は、ＥＣＭＰのＣＭＰ部分のために設けられており、研磨面とは反対の面の第二のセットの溝は、研磨媒体中に存在する電解質の流れをパッド全面で促進する。第一及び第二のセットの溝は、互いに交差するような向きを有しており、個々の溝は、交差するところで互いに流動的に接続するように設計されている。第二のセットの溝はパッドにさらなる溝を提供するが、すべての溝がパッドのまさに最初の使用から活性である。その結果、パッドが摩耗するにつれ、第一及び第二のセットの溝の全体的容積が減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パッド設計者は多様な溝構造及び配置形態を考案してきたが、従来のＣＭＰパッドは使用中に摩耗するにつれ、パッド上の溝の容積は絶えず減少する。溝容積におけるこの減少は、溝の中及びパッドの研磨面の上の研磨媒体の流体動力学に影響を及ぼす。通常の摩耗における特定のポイントで、研磨媒体の動力学に対する溝容積減少の影響は、研磨がマイナスの影響を受けるほど大きくなることがある。研磨に対する摩耗の影響が受け入れられなくなると、摩耗したパッドを捨てなければならない。その結果、ＣＭＰパッドの有効寿命を延ばすことができる特徴を含むＣＭＰパッド設計が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様で、ａ）研磨媒体の存在で磁性、光学及び半導体基材の少なくとも一つを研磨するために設計された、研磨面を含み、研磨面に対して垂直に延びる厚さを有する研磨層、ｂ）研磨面中に位置し、研磨層中に厚さより小さい距離だけ延びる複数の一次研磨溝、及びｃ）研磨層中に位置する複数の二次研磨溝を含み、複数の二次溝が、研磨面から計測して複数の活性化深さを有するものである研磨パッドが提供される。
【０００９】
本発明のもう一つの態様で、ａ）研磨媒体の存在で磁性、光学及び半導体基材の少なくとも一つを研磨するために設計された、第一の側面、第一の側面から離間した第二の側面及び第一の側面と第二の側面との間に延びる厚さを有する研磨層、ｂ）第一の側面に形成され、研磨層中に厚さより小さい距離だけ延びる複数の一次研磨溝、及びｃ）第二の側面に形成され、研磨層中に厚さより小さい距離だけ延びる複数の二次研磨溝を含み、複数の二次研磨溝が、第一の側面の研磨層の摩耗の関数として活性化されるように設計されているものである研磨パッドが提供される。
【００１０】
本発明のさらなる態様で、ａ）研磨媒体の存在で磁性、光学及び半導体基材の少なくとも一つを研磨するために設計された、第一の表面及び第一の表面から厚さだけ離間した第二の表面を有する研磨層、ｂ）第一の表面に形成され、それぞれが研磨層の厚さより小さい深さを有する複数の第一の溝、及びｃ）第二の表面に形成され、それぞれが、研磨層の厚さより小さい、第一の表面からの所定の活性化深さを有する複数の第二の溝を含み、複数の第二の溝のいくつかの所定の活性化深さが、複数の第二の溝の他のものの所定の活性化深さに等しくないものである研磨パッドが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面を参照すると、図１は、本発明の研磨パッド１０４で使用するのに適した二軸ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）研磨機１００の主な特徴を一般的に示す。研磨パッド１０４は一般に、研磨媒体１２０の存在で加工物の被研磨面１１６の研磨を実施するために、物品、たとえばとりわけ半導体ウェーハ１１２（加工済み又は未加工）又は他の加工物、たとえばガラス、フラットパネル表示装置もしくは磁気情報記憶ディスクと対面するための研磨面１１０を有する研磨層１０８を含む。便宜上、以下、総称性を失うことなく「ウェーハ」を使用する。加えて、請求の範囲を含めた本明細書に関して、「研磨媒体」は、粒子含有研磨溶液及び粒子非含有研磨溶液、たとえば無砥粒及び反応性液体研磨溶液を含む。
【００１２】
本発明は一般に、一次溝１２４のセット及び二次溝１２８のセットを研磨層１０８に設けることを含む。一次溝１２４は、研磨面１１０に形成され、研磨パッド１０４の研磨側に露出し、二次溝１２８は、研磨層１０８に対して一定量の摩耗が生じていないうちは、パッドの研磨側から流動的に隔離されている。二次溝１２８は、研磨中に研磨パッド１０４が摩耗するにつれ、二次溝のいくつかが選択的に活性化されて、摩耗の結果として失われた一次溝１２４の容積が活性化された二次溝１２８のいくつかの容積によって少なくとも部分的に補充されるように設計されている。二次溝１２８は、研磨層１０８の研磨面１１０の非摩耗位置に対する所定の活性化深さで設けることにより、活性化させることができる。すると、研磨層１０８が特定の二次溝１２８の対応する活性化深さまで摩耗すると、その溝が活性化する。すなわち、その溝が研磨面１１０上に露出し、研磨媒体１２０がその溝に流れ込む。二次溝１２８及びそれらの選択的活性化は、後でさらに詳細に説明する。
【００１３】
研磨機１００は、研磨パッド１０４が取り付けられるプラテン１３０を含むことができる。プラテン１３０は、プラテンドライバ（図示せず）によって回転軸１３４を中心に回転可能である。ウェーハ１１２は、プラテン１３０の回転軸１３４に対して平行であり、それから離間している回転軸１４２を中心に回転可能であるウェーハキャリヤ１３８によって支持することができる。ウェーハキャリヤ１３８は、ウェーハ１１２が研磨層１０８に対してごくわずかに非平行な向きをとることを許すジンバル式リンク（図示せず）を採用したものでもよく、その場合、回転軸１３４、１４２はごくわずかに斜行していてもよい。ウェーハ１１２は、研磨層１０８に面し、研磨中に平坦化される被研磨面１１６を含む。ウェーハキャリヤ１３８は、ウェーハ１１２を回転させ、研磨中に被研磨面と研磨層との間に所望の圧力が存在するよう下向きの力Ｆを加えて被研磨面１１６を研磨層１０８に押し当てるように適合されたキャリヤ支持アセンブリ（図示せず）によって支持することができる。研磨機１００はまた、研磨媒体１２０を研磨層１０８に供給するための研磨媒体導入口１４６を含むことができる。
【００１４】
当業者が理解するように、研磨機１００は、他の部品（図示せず）、たとえばシステム制御装置、研磨媒体貯蔵計量供給システム、加熱システム、すすぎシステムならびに研磨加工の様々な局面を制御するための各種制御系、たとえば、とりわけ（１）ウェーハ１１２及び研磨パッド１０４の一方又は両方の回転速度のための速度制御装置及び選択装置、（２）パッドへの研磨媒体１２０の送出しの速度及び場所を変えるための制御装置及び選択装置、（３）ウェーハと研磨パッドとの間に加えられる力Ｆの大きさを制御するための制御装置及び選択装置、ならびに（４）パッドの回転軸１３４に対するウェーハの回転軸１４２の場所を制御するための制御装置、作動装置及び選択装置を含むことができる。当業者は、これらの部品を構成し、具現化する方法を理解し、したがって、当業者が本発明を理解し、実施するためのそれらの詳細な説明は不要である。
【００１５】
研磨中、研磨パッド１０４及びウェーハ１１２がそれぞれの回転軸１３４、１４２を中心に回転し、研磨媒体１２０が研磨媒体導入口１４６から回転する研磨パッドの上に小出しされる。研磨媒体１２０は、研磨層１０８上に、ウェーハ１１２及び研磨パッド１０４の下の隙間を含めて延展する。研磨パッド１０４及びウェーハ１１２は通常、０．１rpm〜１５０rpmの間で選択される速度で回転するが、必ずしもそうである必要はない。力Ｆは通常、ウェーハ１１２と研磨パッド１０４との間に６．９〜１０３kPa（０．１〜１５psi）の所望の圧力を誘発するように選択される大きさであるが、必ずしもそうである必要はない。
【００１６】
次に図２Ａ〜２Ｃを参照して、図１の研磨パッド１０４をさらに詳細に、特に一次溝１２４及び二次溝１２８に関して説明する。図２Ｂ及び２Ｃに示すように、研磨パッド１０４は、研磨層１０８及びサブパッド２００を含むことができる。サブパッド２００は不可欠ではなく、研磨層１０８を研磨機のプラテン、たとえば図１のプラテン１３０に直接固着してもよいことが理解されよう。研磨層１０８は、任意の適切な方法で、たとえば感圧接着剤層２０４又はホットメルト接着剤を使用する接着剤接着、熱接着、化学接着、超音波接着などでサブパッド２００に固着することができる。
【００１７】
研磨層１０８は、任意の適切な材料、たとえばポリカーボネート、ポリスルホン、ナイロン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、アクリル酸系ポリマー、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、エポキシ樹脂、シリコーン、それらのコポリマー（たとえばポリエーテル−ポリエステルコポリマー）及びそれらの混合物でできていることができる。注入成形研磨パッドの場合、ポリマー材料は、好ましくはポリウレタンであり、もっとも好ましくは架橋ポリウレタン、たとえばRohm and Haas Electronic Materials CMP Technologies製のIC1000（商標）及びVisionPad（商標）研磨パッドである。これらのパッドは一般に、二官能性又は多官能性イソシアネートから誘導されるポリウレタン、たと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及びそれらの混合物を構成する。凝固によって形成される研磨パッドの場合、好ましくは、多孔性ポリマーとしてはポリウレタンがある。もっとも好ましくは、多孔性研磨パッドは、凝固ポリウレタンマトリックスを有する。もっとも好ましくは、凝固マトリックスは、ポリエーテルウレタンポリマーをポリ塩化ビニルで凝固させることから得られる。当然、当業者は、研磨層１０８が非ポリマー材料又はポリマーと１種以上の非ポリマー材料との複合材、たとえば砥粒固定パッドでできていてもよいことを理解するであろう。
【００１８】
一般に、研磨層１０８の材料の選択は、特定の材料でできた物品を所望の方法で研磨する場合のその適性によって制限される。同様に、サブパッド２００は、任意の適切な材料、たとえば研磨層１０８に関して上述した材料でできていることができる。研磨パッド１０４は、場合によっては、パッドを研磨機のプラテン、たとえば図１のプラテン１３０に固着するためのファスナを含むこともできる。ファスナは、たとえば、接着剤層、たとえば感圧接着剤層２０８、機械的ファスナ、たとえばマジックテープのフック側又はループ側であってもよい。
【００１９】
特に図２Ｂを参照すると、この図は、図２Ａに示す全部で１３本の一次溝１２４のうち７本１２４Ａ〜Ｇを示す。図２Ａに示す溝１２４の数は、本発明の図解を容易にするために選択したものである。当然、本発明の特徴を取り入れた実際のＣＭＰパッドは通常、１３本よりも多い一次溝１２４を有するが、それよりも少ない溝を有してもよい。図２Ｂに示す研磨パッド１０４は、はじめて使用される直前のパッド、すなわち、研磨層１０８が研磨からの摩耗を受ける前のパッドを表し、その研磨面１１０は研磨層１０８の反対面から最大の距離に位置している。
【００２０】
研磨パッド１０４のこの特定の実施態様では、一次溝１２４Ａ〜Ｇは、互いに同じ幅を有するが、研磨面１１０から計測して異なる深さを有するように示されている。一次溝１２４Ａ及び１２４Ｅは、それぞれ第一の深さを有し、溝１２４Ｂ及び１２４Ｆは、それぞれ第二の深さを有し、溝１２４Ｃ及び１２４Ｇは、それぞれ第三の深さを有し、溝１２４Ｄは第四の深さを有する。四つの深さは、単に本発明の図解のために示すものである。代替態様では、溝１２４Ａ（図２Ａ）は、四つよりも多い又は少ない異なる深さを有することができる。一つの極端な例では、すべての一次溝１２４の深さが互いに同じであってもよい。他方の極端な例では、各一次溝１２４の深さが他の各溝の深さと異なってもよい。
【００２１】
一次溝１２４の深さの選択は、従来の規準、たとえば研磨媒体（図示せず）の所望の流体動力学を使用して実施することができ、さらには、本発明にしたがって研磨パッド１０４に可変性溝容積を提供することが考慮される。一次溝１２４は、均一な幅を有する円形の溝として示されているが、これらの溝は、特定の設計に合わせるために望まれる実質的にいかなる配置形態及び構造、たとえば形状、幅、ピッチ、長さなどを有してもよい。
【００２２】
再び図２Ｂを具体的に参照すると、二次溝１２８Ａ〜Ｇが、対応する各一次溝１２４Ａ〜Ｇと整合した状態で示されている。すなわち、各二次溝は、対応する各一次溝とその全長にわたって整合している。この場合、一次及び二次溝１２４Ａ〜Ｇ、１２８Ａ〜Ｇは、パッド材料の一部が各一次溝の最下部と各二次溝の最上部との間に存在して、その一次溝からその二次溝までの研磨媒体の流れを阻止するバリヤ２１２を形成するように形成されている。上述したように、各一次溝１２４Ａ〜Ｇは、研磨面１１０から計測される深さ、この場合は深さＤ1〜Ｄ4の一つを有し、各二次溝１２８Ａ〜Ｇは、同じく研磨面から計測される活性化深さ、この場合は活性深さＡＤ1〜ＡＤ4の一つを有する。その結果、各バリヤ２１２の厚さは、それに摩耗が生じる前では、対応する一次溝１２４Ａ〜Ｇの深さＤと各二次溝１２８Ａ〜Ｇの活性化深さＡＤとの間の差に等しい。一次溝と二次溝とをわたすバリヤ２１２の厚さは、同じであってもよいし、溝ごとに特定の設計に合わせるために望まれる方法で異なってもよい。
【００２３】
次に図２Ｃ及び図２Ｂを参照すると、図２Ｃは、ＣＭＰパッド１０４が研磨に使用され、研磨層１１０が元々の位置２１６から図示する研磨面の摩耗位置２２０まで磨滅した後の一次及び二次溝１２４Ａ〜Ｇ、１２８Ａ〜Ｇの状態を示す。この場合、一次溝１２４Ｂ、１２４Ｄ及び１２４Ｆが完全に磨滅しており、各一次溝１２４Ａ及び１２４Ｅの約８０％が磨滅し、一次溝１２４Ｃ及び１２４Ｇの約６０％が磨滅していることがわかる。加えて、一次及び二次溝１２４Ｄ、１２８Ｄの間のバリヤ２１２が磨滅して二次溝１２８Ｄが活性化されている、すなわち今や研磨媒体が二次溝１２８Ｄに流れ込み、その中を流れることができるようになっている。一次及び二次溝の対［１２４Ｂ、１２８Ｂ］及び［１２４Ｆ、１２８Ｆ］の間のバリヤ２１２が約半分まで摩耗しており、溝対［１２４Ａ、１２８Ａ］、［１２４Ｃ、１２８Ｃ］、［１２４Ｅ、１２８Ｅ］及び［１２４Ｇ、１２８Ｇ］の間のバリヤはまだ全く摩耗していない。この場合、図２Ｃに示すパッド１０４の部分における溝の研磨媒体容積、すなわち「有効溝容積」は、一次溝１２４Ａ、１２４Ｃ、１２４Ｅ及び１２４Ｇの残り容積と二次溝１２８Ｄの残り容積との合計に等しい。パッド１０４がさらに摩耗すると、他の二次溝１２８Ａ〜Ｃ、Ｅ及びＦが、それらの対応するバリヤが擦り切れると同時に活性化される。
【００２４】
個々の一次溝１２４及び個々の二次溝１２８の容積ならびに各一次溝の深さＤ及び各二次溝の活性化深さＡＤを選択する際には、パッド設計者が考慮することを望むであろういくつかの考察事項がある。たとえば、一つの考察事項は、研磨にマイナスの影響を及ぼすかもしれない局所的条件を減らす又は回避することである。この考察事項に対する対応は、ＣＭＰパッド１０４全体で、一次溝の深さＤ及び容積ならびに二次溝の活性化深さＡＤ及び容積を変化させて、研磨に対して最小限の悪影響しか提供しないような方法で容積を分散させることであってもよい（たとえば、研磨される物品のハイドロプレーニングを生じさせる傾向にある、容積が比較的少ない又はない領域を避けるため）。有害な局所的効果を減らす一つの方法は、一次及び二次溝１２４、１２８の容積ならびに対応する深さＤ及び活性化深さＡＤをランダムに変化させることであってもよい。
【００２５】
パッド設計者が考慮することを望むもう一つの考察事項は、パッドの寿命、すなわちパッドが磨滅する期間のＣＭＰパッド１０４の有効溝容積である。図３がこの概念を示す。図３を参照すると、この図は、本発明にしたがって製造されたＣＭＰパッド（図示せず）の、パッドの寿命の間の有効溝容積のプロット３００及び従来のＣＭＰパッド（図示せず）の、パッドの寿命の間の有効溝容積のプロット３１０を示す。この例では、本発明のＣＭＰパッドは、一次溝及び図２Ａ〜２Ｃに関連して上記で論じた方法で摩耗活性化される二次溝を含むものであった。対照的に、従来のパッドは、本発明パッドの一次溝に類似した従来の溝しか含まないものであった。
【００２６】
図３から見てとれるように、従来のパッドの有効容積は、パッドが摩耗するにつれ、絶えずかつ相対的に急速に減少する。この例では、従来のパッドの溝は、その元々の深さが元々の厚さの３７％であり、研磨層がその元々の厚さ（１００％）から元々の厚さの６３％まで摩耗すると、有効溝容積はゼロになった。換言するならば、研磨層の３７％が磨滅したとき、溝は完全に消滅した。このポイントで、研磨層の元々の厚さの６３％が残った。従来のパッドの研磨層が磨滅するとき、どこかのポイントで（たとえば、有効溝容積が元々の容積の４０％になった時点で）、そのポイントでの溝容積の減少が研磨に対し受け入れられる以上にマイナスに影響していたため、パッドは一般に使用不適切になった。４０％の有効溝容積で、研磨層の残りの厚さは元々の厚さの約７９％であった。その結果、パッドは、研磨層の約２１％しか磨滅していない時点で捨てなければならなかった。
【００２７】
他方、本発明パッドの有効溝容積は、元々の厚さから元々の厚さの約２５％の厚さまででほぼ一定のままであった。この場合、研磨層の７５％が磨滅していたが、パッドはその元々の有効溝容積をなおも実質的に保持していた。パッドが不十分になる同じ４０％有効溝容積を使用すると、このポイントには、本発明パッドでは、研磨層が元々の厚さの約１０％しか残らなくなるまで到達しなかった。この例は、本発明のＣＭＰパッドの有効寿命が匹敵しうる従来のＣＭＰパッドの有効寿命をはるかに上回ることができ、本発明のＣＭＰパッドが研磨層構成材料を従来のパッドよりも効率的に利用することができることをはっきりと実証する。
【００２８】
当業者は、本発明ＣＭＰパッドの有効溝容積プロット３１０の水平直線部分３２０が、一次及び二次溝の容積、深さ及び活性化深さを入念に選択して、摩耗が、一次溝の容積の減少を生じさせ、また、二次溝のいくつかを活性化させて、摩耗によって失われた一次溝の容積を本質的に取って代わるようにすることによって達成されるということを容易に理解するであろう。実際には、実際のパッドの有効容積プロットは一般に完全な直線形にはならず、むしろ、対応するバリヤの最後の破片（図２Ｂのバリヤ２１２を参照）が磨滅するとただちに各二次溝の全容積が活性化することにより、少なくともいくぶんスパイク状になる。その結果、一つ以上のバリヤが接近し、擦り切れるときに失われるすでに活性な溝の比較的少量の容積の場合、この擦り切れに基づいて活性化する二次溝の全容積が一斉に活性化してプロットにスパイクを生じさせる。ひとたびすべてのバリヤが擦り切れ、二次溝中に蓄え容積が残らなくなると、残る溝の容積は一般に、従来のパッドのプロット３００と同様な方法で、むしろ急速に減少する。プロット３１０の部分３３０は、すべての二次溝が活性化された後の有効溝容積の減少を示す。
【００２９】
本発明にしたがって製造されたパッドの有効溝容積のプロットのうち、最初の二次溝が活性されたときに始まり、最後の二次溝が活性化されたときに終了する部分、たとえばプロット３１０は、この部分において有効溝容積が二次溝の所定の活性化によって影響されるため、プロットの「制御可能部分」と呼ぶことができる。当業者は、パッド設計者がプロットの制御可能部分の有効溝容積プロットの一般的傾向を制御することができることを容易に理解するであろう。すなわち、プロットの制御可能部分は、図３の部分３２０で示すような水平直線部分を有する必要はなく、それどころか、実質的にいかなる所望の形状を有してもよい。たとえば、一次及び二次溝は、パッドがすべての二次溝が活性されるポイントまで摩耗するとき、対応するプロット（図示せず）の制御可能部分における研磨パッドの有効容積が一般的な減少傾向又は一般的な増大傾向を有するように設計することができる。他の実施態様では、たとえば、一次及び二次溝は、パッドがすべての二次溝が活性されるポイントまで摩耗するとき、有効容積が、はじめ増大し、次いで減少する、又ははじめ減少し、次いで増大するように設計することができる。
【００３０】
図４Ａ〜４Ｃは、回転型研磨機、たとえば図１の研磨機１００で使用することができる本発明のもう一つのパッド４００を示す。一般に、パッド４００は、二次溝、この場合は二次溝４０４が一次溝、この場合は一次溝４０８と整合していなくてもよいという広い概念を示す。図４Ａ〜４Ｃに示すように、一次及び二次溝４０４、４０８は、たとえば、互いに横方向にオフセットしていてもよい。すなわち、各一次溝の中心縦軸４１２が少なくとも一つの対応する隣接する二次溝の中心縦軸４１６から離間していてもよい。図４Ｂは、図４Ａに示す３２本の一次溝４０８のうち７本４０８Ａ〜Ｇ及び図４Ａに示す３２本の二次溝４０４のうち６本４０４Ａ〜Ｆを示す。図示する一次及び二次溝４０８、４０４の形状、サイズ及び数は単に例示的であり、図１及び２Ａ〜２Ｃの一次及び二次溝１２４、１２８と同様、一次及び二次溝４０８、４０４の形状、サイズ、長さ、幅、ピッチ及び数は、特定の設計に合わせるために望みどおり変更することができる。
【００３１】
図４Ｂは、研磨層４２０が摩耗をこうむる前のＣＭＰパッド４００を示す。この段階では、一次溝４０８Ａ〜Ｇだけが研磨において活性である。すなわち、パッド４００が摩耗していないとき、研磨中に一次溝４０８Ａ〜Ｇだけが研磨媒体（図示せず）を受け取ることになる。本発明にしたがって、パッド４００が摩耗していないとき、二次溝４０４Ａ〜Ｆは、摩耗のないパッド４００の研磨面４２８の元々の位置４２４まで延びていないという事実により、研磨媒体から隔離された状態である。
【００３２】
対照的に、図４Ｃは、研磨層４２０の厚さの約４０％が研磨面４２８の元々の位置４２４から研磨面の摩耗位置４３２まで磨滅した後の研磨パッド４００を示す。図４Ｃから容易に見てとれるように、研磨層４２０が研磨面４２８の元々の位置４２４からその摩耗位置４３２まで摩耗する間、一次溝４０８Ｂ、４０８Ｄ及び４０８Ｆは完全に磨滅し、一次溝４０８Ａ、４０８Ｃ、４０８Ｅ及び４０８Ｇは部分的に磨滅し、二次溝４０４Ｄが活性化され、部分的に磨滅し、二次溝４０４Ａ、４０４Ｂ、４０４Ｃ、４０４Ｅ及び４０４Ｆはまだ活性化されていない。図２Ｂ及び２Ｃの一次溝１２４Ａ〜Ｇと同様に、一次溝４０８Ａ〜Ｇは、特定の設計を達成するのに適した深さＤ′を有することができる。同様に、二次溝１２８Ａ〜Ｇと同様に、二次溝４０４Ａ〜Ｆは、特定の設計を達成するのに適した活性化深さＡＤ′を有することができる。同様に、一次及び二次溝４０８、４０４の深さＤ′及び活性化深さＡＤ′ならびに個々の溝容積は、図３に関して上記したような有効溝容積対摩耗のプロットの所望のプロフィールを達成するように選択することができる。
【００３３】
図５は、たとえば図２Ａ〜Ｃに関連して上記した研磨層１０８に関して上記で論じた同じ方法でサブパッド（図示せず）又は直接プラテン（図示せず）に取り付けることができる摩耗のない代替研磨層５００を示す。図５の研磨層５００は、主に研磨層５００の二次溝５０４が研磨層の背面５０８まで延びていないが、二次溝１２８Ａ〜Ｇ、４０４Ａ〜Ｇは対応する各研磨層１０８、４２０の背面（符号なし）まで延びているという点で、研磨層１０８（図１及び２Ａ〜Ｃ）及び４２０（図４Ａ〜Ｃ）と異なる。
【００３４】
摩耗のない研磨層５００の二次溝５０４は、背面５０８まで延びていないため、実際には溝ではないことが理解されよう。しかし、研磨層５００が摩耗してバリヤ５１２が擦り切れて二次溝５０４が活性化されると溝になるため、溝としてのこれらの状態は保証される。二次溝５０４は研磨面５２０の一次溝５１６と整合した状態で示されているが、これが当てはまらなくてもよいことが理解されよう。たとえば、代替態様では、二次溝５０４は、図４Ａ〜Ｃに示す一次及び二次溝４０８Ａ〜Ｇ、４０４Ａ〜Ｇと同様な方法で、一次溝５１６とで相互嵌合していてもよい。一次及び二次溝５１６、５０４の他の態様、たとえばそれらの配置形態及び構造、たとえば形状、幅、ピッチ、長さ、深さ、高さなどは、特定の設計に合わせるために望まれる実質的にいかなる配置形態及び構造であってもよい。
【００３５】
研磨層５００は、数多くの方法のいずれで製造してもよい。たとえば、研磨層５００は、２枚（以上）のサブ層、たとえば点線５２４によって画定されたサブ層５００Ａ〜Ｂを互いに接合することによって製造することができる。図示する実施態様では、各一次及び二次溝５１６、５０４の全部又は一部をサブ層５００Ａ〜Ｂに形成したのち、サブ層どうしを接合することができる。両方のサブ層５００Ａ〜Ｂの中に延びる図示する一次及び二次溝５１６、５０４のいくつかを完全に形成するためには、サブ層を正しく整合させて配置したのち、それらを固く接合しなければならない。サブ層５００Ａ〜Ｂの接合は、適切な方法で、たとえばとりわけ接着剤接着、化学接着及び熱接着によって実施することができる。
【００３６】
研磨層５００を製造する代替方法では、二次溝５０４は、二次溝に相当する空間充填材（図示せず）の周囲に研磨層材料を流し込むことによって形成することができる。ひとたび研磨層材料が硬化すると、空間充填材を、たとえばとりわけ加熱によってたとえば溶融もしくは気化させることにより、又は溶解させることにより、取り除くことができる。ひとたび空間充填材が取り除かれると、研磨層５００には、二次溝５０４である空隙が残る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明で使用するのに適した二軸研磨機の一部の斜視図である。
【図２Ａ】本発明のＣＭＰパッドの平面図である。
【図２Ｂ】研磨に使用される前の、図２Ａの２Ｂ−２Ｂ線から見たＣＭＰパッドの拡大断面図である。
【図２Ｃ】研磨の結果として研磨層の一部が磨滅した後の、図２Ａの２Ｃ−２Ｃ線から見たＣＭＰパッドの拡大断面図である。
【図３】従来技術のＣＭＰパッドと比較した本発明のＣＭＰパッドの寿命の間の有効溝容積のプロットである。
【図４Ａ】本発明の代替ＣＭＰパッドの平面図である。
【図４Ｂ】研磨に使用される前の、図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線から見たＣＭＰパッドの拡大断面図である。
【図４Ｃ】研磨の結果として研磨層の一部が磨滅した後の、図４Ａの４Ｃ−４Ｃ線から見たＣＭＰパッドの拡大断面図である。
【図５】埋め込まれた二次溝を有する研磨層の断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【外国語明細書】
1. Title of the Invention
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2. Detailed Description of the Invention
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3. Brief Description of Drawings
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1. Claims
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1. Abstract
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2. Representative Drawing
None
Fig. 1
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Fig. 2A
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Fig. 2B
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Fig. 2C
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Fig. 3
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Fig. 4A
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Fig. 4B
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Fig. 4C
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Fig. 5
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