(57)【要約】研磨パッド（１０、１６）を製造する方法であって、実質的に光学的に透明な裏地層（２６）の上にある研磨層（２４）を含むパッド材料（５０）を、研磨層（２４）の一部を除去し、下にある実質的に光学的に透明な裏地層（２６）の一部を露出させることによって、パッド材料（５０）中に光学ウィンドウ（１２、１８）を形成する加工に付す方法である。光学ウィンドウ（１２、１８）を形成する前に、研磨層（２４）を裏地層（２６）に接合して封止された界面を形成し、次いで研磨層（２４）の一部を裏地層（２６）から機械的に切除する。切除加工中に裏地層（２６）に孔があかないため、液体、たとえば水性研磨スラリーが光学ウィンドウ（１２、１８）を通過して漏れ、パッド材料（５０）が取り付けられる研磨装置の下にある部分に達することはない。
2005508261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッド（１０、１６）を製造する方法であって、
実質的に光学的に透明な層（２６）の上にある研磨層（２４）を有するパッド材料（５０）を準備することと、
前記研磨層（２４）の一部を除去し、下にある前記光学的に透明な層（２６）の一部を露出させることと
を含む方法。
【請求項２】
前記準備することが、前記光学的に透明な層（２６）に接合した前記研磨層（２４）を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記研磨層（２４）の一部を除去することが、下にある前記光学的に透明な層（２６）の一部の表面部分を除去することをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記研磨層（２４）の一部を除去することが、前記研磨層（２４）中に開口部（１２、１８）を形成することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
研磨パッド（１０、１６）を製造する方法であって、
光学的に透明な層（２６）の上にある研磨層（２４）を含むパッド材料（５０）を表面に配置することと、
切削工具（４６）を前記パッド材料（５０）と接触させることと、
前記研磨層（２４）の一部を切除することと
を含み、前記切削工具（４６）が、軸（４８）に対して横方向に取り付けられた回転ディスク（５２）を含むものである方法。
【請求項６】
表面へ前記パッド材料を配置することが、パッド材料（５０）を可動面に配置することを含み、前記可動面が、前記軸（４８）の主軸に対して実質的に直角に動くことができる、請求項６記載の方法。
【請求項７】
前記切削工具（４６）が、回転軸（４８）上に設けられた複数の回転ディスク（５２）を含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記研磨層（２４を一部を切除することが、回転ディスク（５２）を用いる切削を含み、前記回転ディスク（５２）が、前記回転ディスク（５２）の周面上に設けられた複数の切削歯（６０）を有する、請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は一般に、ガラス、半導体、誘電体・金属複合体及び集積回路のような物品上に平滑な超平坦面を形成するために使用される研磨パッドに関し、より具体的には、光学終点検出を可能にする研磨パッドを製造する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
多様な材料に対して平坦な表面を形成する必要性の増大が、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）として知られる加工技術の開発につながった。ＣＭＰ法では、研磨される基材を研磨スラリーの存在下で研磨パッドと接触させる。基材を研磨パッドに対して摩擦接触させると、パッドと基材との間で発生する圧力が、研磨スラリーの作用と相まって、基材の表面層を研磨除去する。研磨加工は、研磨される材料の除去を促進する研磨スラリー内の化合物類によって支援される。研磨スラリーの化学成分を注意深く選択することにより、研磨加工をあるタイプの材料にとって他の材料よりも選択的にすることができる。ＣＭＰ法の選択性を制御する能力が、繊細な表面用途、たとえば複雑な集積回路の製造におけるその使用を増大させた。
【０００３】
すべてのＣＭＰ法に共通の要件は、基材が均一に研磨されることと、研磨加工によって除去される材料の量が繰り返し可能なやり方で制御されることである。最近、研磨加工をモニタし、加工の終点を決定するための光学式技術が開発された。典型的には、光学式終点検出法は、光ビームを発生させ、その光ビームを研磨される表面から反射させることを含む。研磨される表面及び研磨パッドはいずれも研磨加工中に絶えず動くため、連続的な光伝送のための光路を構築することは困難である。ある技術では、研磨パッド中に開口部を形成し、その開口部をＣＭＰ装置のプラテン中の開口と整合させる。固定光源が、プラテンに隣接して、かつ研磨パッドを支持するプラテンの側に対して反対側に配置されている。プラテン中の開口及び研磨パッド中の対応する開口部が光源の上方を通過するとき、光源によって発される光ビームが、研磨される表面によって瞬間的に反射される。反射された光信号を検出器によって一定期間収集し、電気的に解析して研磨の終点を決定する。
【０００４】
光伝送のための開口部又はウィンドウの形成は簡単ではなく、いくつかの加工問題に対処することを要する。たとえば、研磨パッド中に単なる孔があると、研磨スラリーが開口を通過し、研磨パッドとプラテンとの間の界面に沿って浸透することを許してしまうであろう。パッドがプラテンに固着されることが重要であるため、プラテンと研磨パッドとの間の異物の侵入を阻止しなければならない。さらには、大部分の研磨装置は、電子系及び支持機械装置をプラテンの下方に有するように構成されている。したがって、プラテンの研磨側からの研磨スラリー及び他の液体の漏れをも防止しなければならない。
【０００５】
研磨パッドは通常、異なる材料の二以上の重畳する層からなる。通常、研磨パッドは、裏地層の上にある少なくとも一つの研磨層を含む。さらには、裏地層を研磨プラテンに付着させるために、接着層が一般に使用される。通常、研磨層と裏地層とは異なる材料からなるため、それらの材料の光学透明度もまた異なる。研磨層として使用される大部分の材料は、終点検出に有用な波長範囲の光を通さない。しかし、裏地層を構築するために使用される材料の多くは光に対して透過性である。したがって、研磨層の一部が除去され、光学的に透明な材料で置き換えられている研磨パッドが製造された。この技術は、光路を形成するのに有効であるが、比較的複雑な加工技術を伴う。ある一般的な方法では、研磨層の一部を除去し、光学的に透明な材料をその開口部につぎ合わせる。この種の加工は時間を要し、この方法によって製造される研磨パッドの費用を増加させる。したがって、終点検出を可能にするための光学的に透明な領域を有する研磨パッドを製造するための、より効率的な加工技術が必要である。
【０００６】
発明の概要
本発明は、光学ウィンドウを有する研磨パッドを製造する方法に関する。この方法は、実質的に光学的に透明な層の上にある研磨層を有するパッド材料を用意することを含む。下にある光学的に透明な層の一部が露出するよう、研磨層の一部を除去する。研磨層の一部が除去されても、下にある実質的に光学的に透明な層に孔はあかないため、本発明の方法は、研磨スラリーの漏れ経路を作り出すことなく、光路を提供する。
【０００７】
本発明の一つの実施態様では、研磨層の一部は、切削工具を使用して研磨層を切除することによって除去される。切削工具は、切削工具を保持するアセンブリに対してパッド材料を動かす間に、実質的に光学的に透明な層から研磨層の一部を切除する。研磨層の正確に画定された部分が切削工具によって除去されるよう、切削工具とパッド材料とを互いに対して動かす。切削加工の自動化が研磨パッド中の光路の速やかな形成を可能にし、さらに、そのような研磨パッドを製造するために必要な加工時間の短縮を可能にする。
【０００８】
本発明の具体的な実施態様では、パッド材料を平坦な切削面に載せ、切削工具をキャリッジアセンブリに対して横方向に取り付ける。製造工程中、キャリッジアセンブリと切削面とを互いに対して実質的に直角に動かす。制御された量の研磨層材料が実質的に光学的に透明な層から除去されるよう、周面に設けられた複数の切削歯を有する回転ディスクが研磨層と接触する。
【０００９】
説明を単純かつ明瞭にするため、図に示す要素は必ずしも縮尺どおりに描かれていないことが理解されよう。たとえば、明確に示すため、一部の要素の寸法が互いに対して誇張されている。さらに、適宜、参照番号は、複数の図の間で対応する要素を示すために、繰り返し使用した。
【００１０】
好ましい実施態様の詳細な説明
図１には、円形の研磨パッド１０の平面図が示されている。円形の研磨パッド１０は、研磨装置（図示せず）の回転プラテン上に配置されるように構成されている。光学ウィンドウ１２が、研磨パッド１０中、研磨パッド１０の円周１４から外れた位置に設けられている。ベルト型研磨パッド１０の斜視図が図２に示されている。研磨パッド１６は、研磨パッド１６の第一の縁２０と第二の縁２２との中間の位置に設けられた光学ウィンドウ１８を有するように製造されている。
【００１１】
本発明にしたがって、光学ウィンドウを中に有する研磨パッドを製造する方法が提供される。本発明の方法は、多様な研磨パッド構造、たとえば図１及び２に示すものを製造するために使用することができる。研磨パッド１０のような円形の研磨パッドを参照しながら本発明の方法を説明するが、当業者は、本発明の方法が、研磨パッド１６のようなベルト型研磨パッド及び実質的にいかなる形状寸法を有する他の種類の研磨パッドを製造するためにも実施することができることを理解するであろう。
【００１２】
図３は、図１の断面線II−IIから見た研磨パッド１０の一部を断面で示す。研磨パッド１０は、裏地層２６の上にある研磨層２４を含む。接着層２８が裏地層２６の下に位置し、研磨パッド１０をプラテン３０に付着させるために使用されている。プラテン３０は、研磨装置（図示せず）の一構成部品である。
【００１３】
本発明にしたがって、光学ウィンドウ１２は、研磨層２４の一部を裏地層２６の一部３２から除去することによって研磨パッド１０中に形成される。ＣＭＰ法の間に終点検出に使用するための光路を形成するには、研磨パッド１０をプラテン３０に付着させるとき、光学ウィンドウ１２をプラテン３０中の開口３４と整合させる。
【００１４】
研磨パッド１０のパッド材料を形成する際には、研磨層２４を裏地層２６に接着剤で接合することにより、研磨層２４を裏地層２６に接合する。接合層（図示せず）が、研磨層２４と裏地層２６との間に封止された界面３６を形成する。封止された界面３６を形成するために使用される接合材が、界面沿いの研磨スラリーの侵入を阻止し、研磨スラリー、水などの液体が入り込んで封止された界面３６に沿って拡散することを効果的に排除する。
【００１５】
本発明にしたがって、光学ウィンドウ１２は、研磨層２４の一部を切除し、下にある裏地層２６の一部３２を露出させることによって形成される。本発明の一つの実施態様では、切削加工は、研磨層２４の一部だけでなく、裏地層２６の表面部分をも除去する。裏地層２６の表面部分が除去されると封止された界面３６が露出するが、封止された界面３６における接着接合が、液体及び異物汚染物質が光学ウィンドウ１２のところで封止された界面３６に入り込むことを阻止する。
【００１６】
本発明の方法は、多様な材料からなる研磨パッドの製造で十分に実施可能であるが、裏地層２６は、好ましくは約１００〜約１０，０００ナノメートル、より好ましくは約１９０〜約３５００ナノメートルの波長範囲を有する光に対して実質的に透過性である材料で形成されている。本発明の一つの実施態様では、裏地層２６は、光学的に透明な材料、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル及びポリエチレンテレフタレートからなる。好ましくは、裏地層２６は、商品名「Mylar」としても知られる、ブレンドされたポリエチレンテレフタレートで形成されている。
【００１７】
研磨層２４は、パッド材料を製造するために一般に使用される、多数の材料で形成することもできる。本発明の方法は研磨層２４の一部を除去するため、その材料は光学的に不透明であることができる。研磨層を形成するために使用される一般的な材料は、発泡ポリウレタン、ポリエステル、ブレンドされたポリマー、微孔質ポリエチレンなどを含む。研磨パッド製造に使用されるポリマー材料の数多くのさらなる例は、引用例として本明細書に取り込む、譲受人が共通の米国特許第５，４８９，２３３号に見出すことができる。
【００１８】
接着層２８が光学的に透明な材料で形成されているか、研磨パッド１０をプラテン３０に取り付ける前に光学ウィンドウ１２の領域の一部が除去されるかのいずれかである。接着層２８が感圧接着剤（ＰＳＡ）である場合、研磨パッド１０をプラテン３０に取り付ける前に紙の裏地層（図示せず）が除去される。したがって、光学ウィンドウ１２の領域の一部は、研磨パッド１０をプラテン３０に取り付ける前に容易に切除することができる。
【００１９】
本発明にしたがって、研磨パッド材料中に光学ウィンドウ、たとえば光学ウィンドウ１２及び１８を形成するための自動化方法が提供される。自動化研磨パッド製造方法で使用することができる溝削り工具４０の一つの実施態様が図４に示されている。溝削り工具４０は、バキュームテーブル４２と、水平軸４４上で横方向に動くように取り付けられたキャリッジアセンブリ４３と、ハウジング４９内に取り付けられた軸４８に対して横方向に取り付けられた切削工具４６とを含む。溝削り工具４０の構成部品は、切削加工を始める前にパッド材料５０がバキュームテーブル４２に載せられる積載位置で示されている。
【００２０】
作動中、パッド材料５０がバキュームテーブル４２に載せられ、真空圧によってバキュームテーブル４２の表面に固着される。図５は、バキュームテーブル４２が切削工具４６の下方に配置される切削位置にある溝削り工具４０を示す。ひとたびバキュームテーブル４２が切削位置に来ると、切削工具４６が、軸４８により、切削工具４６がパッド材料５０と接触するまで下げられる。そして、バキュームテーブル４２が横方向軸４４に沿って横方向に動かされ、切削工具４６が、所望の横方向寸法を有するパッド材料５０中に光学ウィンドウを形成する。本発明の一つの実施態様では、パッド材料５０は、キャリッジアセンブリ４３を好ましくは毎分約１０インチ（２５cm）〜約２０インチ（５１cm）、より好ましくは毎分約１５インチ（３８cm）の線形移動速度で作動させることにより、バキュームテーブル４２上で横方向に輸送される。パッド材料５０の横方向輸送速度は、例示する実施態様では固定状態である軸４８に対して指定される。
【００２１】
当業者は、切削工具４６を支持するキャリッジアセンブリ及びバキュームテーブル４２の構造に多数の変形が可能であることを理解するであろう。図４及び５に示す実施態様では、バキュームテーブル４２及びキャリッジアセンブリ４３が工場の床に対して水平位置に配置されているが、バキュームテーブル４２及びキャリッジアセンブリ４３は、工場の床に対して垂直又は工場の床に対して斜めなどに配置することもできる。さらには、図３及び４では軸４８がバキュームテーブル４２の上面に対して実質的に直角に配置されているが、軸４８は、バキュームテーブル４２に対して他の角度、たとえば鋭角又は鈍角に配置することもできる。したがって、このような変形及び改変はすべて本発明の範囲に入る。
【００２２】
図６は、切削工具４６の斜視図を示す。１個以上のディスク５２が回転軸５４に取り付けられている。回転軸５４は軸４８に対して横方向に取り付けられている。ケーシング５６が回転軸及びディスク５２を取り囲み、ケーシング５６の側面の開口に接続された真空ライン５８を有している。作動中、ディスク５２によって切除されるパッド材料は、回転ディスクの付近に収容され、真空圧によって真空ライン５８を介して抜き取られる。図６ではいくつかの回転ディスクが示されているが、当業者は、回転軸５４に取り付けられるディスクの数が、パッド材料５０中に同時に形成されることが望まれる光学開口部の数に依存して１個から数個まで変更しうることを理解するであろう。
【００２３】
図７には、回転ディスク５２の斜視図が示されている。回転ディスク５２は、周面６２に設けられた複数の切削歯６０を有している。軸方向の開口６４は、ディスク５２を軸５４と回転式に係合させるために軸５４上の爪を挿入することができる整合キー６６を備えている。切削歯６０は回転ディスク５２の周面６２上の均一な突起列として示されているが、当業者は、他の切削面形状が可能であることを認識するであろう。たとえば、とげ状突起、スパイクなどが切削面を提供することもできる。さらには、周面６２は、回転ディスク５２の周囲に延びる一つの鋭利なエッジであることもできる。もう一つの実施態様では、切削工具４６は、回転ディスクではなく、せん断装置又は鋏工具などであることもできる。
【００２４】
このように、本発明にしたがって、上記で述べた利点を十分に提供する光学ウィンドウを有する研磨パッドを製造する方法が記載されたことは明白である。本発明をその具体的な実施態様を参照しながら説明し、例示したが、本発明をこれらの例示的な実施態様に限定する意図はない。当業者は、本発明の本質を逸することなく、変形及び改変を成しうることを認識するであろう。たとえば、本明細書中、パッド材料は、研磨層及び裏地層を含むものとして例示されているが、研磨層と裏地層との間の層を含むさらなる材料層が可能である。したがって、請求の範囲及びその均等物の範囲に入るような変形及び改変すべてを本発明に含めることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】光学ウィンドウを中に有する円形の研磨パッドの平面図である。
【図２】光学ウィンドウを中に有するベルト型研磨パッドの斜視図である
【図３】本発明にしたがって製造された研磨パッドの一部の断面図である。
【図４】本発明の方法を実施するのに有用な装置の立面図である。
【図５】本発明の方法を実施するのに有用な装置の立面図である。
【図６】本発明の方法を実施するのに有用である、本発明の一態様にしたがって構成された切削工具の斜視図である。
【図７】本発明の方法を実施するのに有用である、本発明の一態様にしたがって構成された切削ディスクの斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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