(57)【要約】【課題】下地層および研磨表面層を有する研磨パッドを提供すること【解決手段】下地層および研磨表面層を有する研磨パッドが、説明される。ある例では、基板を研磨するための研磨パッドは、下地層を含む。研磨表面層は、下地層に結合される。下地層に結合された研磨表面層を有する研磨パッドを製作するための方法もまた、説明される。本発明の実施形態は、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドを含む。ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する下地層を含む。研磨表面層は、直接的に、下地層に結合される。研磨表面層は、第１の硬度未満の第２の硬度を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、化学機械研磨（ＣＭＰ）、特に、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの分野における。
【背景技術】
【０００２】
一般にＣＭＰと略される化学機械的平坦化または化学機械研磨は、半導体ウエハまたは他の基板を平坦化するための半導体製作において使用される技法である。
【０００３】
本プロセスは、摩耗性かつ腐食性の化学スラリー（一般に、コロイド）を、研磨パッドおよび保定リングと併せて使用し、それは、典型的に、ウエハより大きい直径である。研磨パッドおよびウエハは、動的研磨ヘッドによって一緒に押圧され、プラスチック保定リングによって定位置に保持される。動的研磨ヘッドは、研磨中、回転させられる。このアプローチは、材料の除去を補助し、いかなる不規則トポグラフィも一様にし、ウエハを平坦または平面にする傾向にある。これは、追加的回路要素の形成のためのウエハを設定するために、必要であり得る。例えば、これは、表面全体をフォトリソグラフィシステムの被写界深度内に持って来るため、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、必要であり得る。典型的な被写界深度要件は、最新のサブ５０ナノメートル技術のノードのために、オングストロームレベルまで下がる。
【０００４】
材料除去のプロセスは、木材上の紙ヤスリのような、単なる摩耗剥離ではない。スラリー中の化学物質はまた、除去される必要がある材料と反応し、かつ／またはそれを脆弱化する。摩耗は、この脆弱化プロセスを加速させ、研磨パッドは、反応させられた材料を表面から拭うのに役立つ。スラリー技術における進歩に加え、研磨パッドは、ますます複雑化するＣＭＰ動作において重要な役割を果たす。
【０００５】
しかしながら、追加的改良が、ＣＭＰパッド技術の進化に必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドを含む。
【０００７】
ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する下地層を含む。研磨表面層は、直接的に下地層に結合される。研磨表面層は、第１の硬度未満の第２の硬度を有する。
【０００８】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する下地層を含む。研磨表面層は、直接的に下地層に結合される。研磨表面層は、第１の硬度に等しいかそれよりも大きい第２の硬度を有する。
【０００９】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層に取着される。研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有する。下地層および研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する。
【００１０】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層に取着される。研磨表面層は、第１の硬度未満の第２の硬度を有し、熱硬化性材料から構成される。
【００１１】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、非多孔性下地層を含む。研磨表面層は、直接的に下地層に結合される。研磨表面層は、閉鎖セル細孔の細孔密度を有する。
【００１２】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドを製作する方法は、形成金型において、下地層と、１組の重合性材料を混合することから形成される混合物とを提供することを含む。形成金型の突出部のパターンは、混合物と連結される。混合物と連結された突出部のパターンで、混合物は、少なくとも部分的に硬化され、下地層上に直接的に成形された均質な研磨表面層を形成する。成形された均質な研磨表面層は、形成金型の突出部のパターンに対応する溝のパターンを含む。
【００１３】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドを製作する方法は、形成金型において、下地層と、１組の重合性材料を混合することから形成される混合物とを提供することを含む。形成金型の突出部のパターンは、混合物と連結される。混合物と連結された突出部のパターンで、混合物は、少なくとも部分的に硬化され、下地層に取着された成形された均質な研磨表面層を形成する。成形された均質な研磨表面層は、形成金型の突出部のパターンに対応する溝のパターンを含む。下地層に取着された成形された均質な研磨表面層を有する下地層は、硬化の程度が、成形された均質な研磨表面層の幾何学形状を維持するのに十分であるが、成形された均質な研磨表面層が機械的応力に耐えるのに不十分である場合、形成金型のベースから除去される。
【００１４】
ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、下地層の中に配置される溝のパターンを有する下地層を含む。連続研磨表面層は、下地層の溝のパターンに取着される。
【００１５】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、下地層の上に配置される突出部のパターンを有する表面を有する下地層を含む。各突出部は、上面および側壁を有する。非連続研磨表面層は、下地層に取着され、別々の部分を含む。各別々の部分は、下地層の突出部の対応する１つの上面に取着される。
【００１６】
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドを製作する方法は、下地層の上に形成された突出部のパターンを有する表面を有する下地層を提供することを含む。各突出部は、上面および側壁を有する。研磨表面層は、下地層の上方に形成される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
基板を研磨するための研磨パッドであって
第１の硬度を有する下地層と、
前記下地層に直接的に結合される研磨表面層であって、前記第１の硬度未満の第２の硬度を有する、研磨表面層と
を備える研磨パッド。
（項目２）
前記研磨表面層は、前記研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分を備え、前記連続層部分は、前記下地層に直接的に結合される、項目１に記載の研磨パッド。（項目３）
前記研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される複数の別々の研磨突出部を備える、項目１に記載の研磨パッド。
（項目４）
前記研磨表面層は、前記下地層に共有結合される、項目１に記載の研磨パッド。
（項目５）
前記下地層および前記研磨表面層は、前記研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目６）
前記下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）よりも大きい表面粗度を有し、ここで前記研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される、項目１に記載の研磨パッド。
（項目７）
前記表面粗度は、約５〜１０マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）の範囲にある、項目６に記載の研磨パッド。
（項目８）
前記下地層は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）未満の表面粗度を有する平滑表面を有し、ここで前記研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される、項目１に記載の研磨パッド。
（項目９）
前記研磨表面層は、ポリウレタンから形成される材料を含む、項目８に記載の研磨パッド。
（項目１０）
前記下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１１）
前記下地層は、５ＰＳＩの中心圧力下で約１％未満の圧縮率を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１２）
前記下地層は、約７５ショアＤよりも大きい硬度を有する、項目１に記載の研磨パッド。（項目１３）
前記下地層は、ポリカーボネート材料を含む、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１４）
前記下地層は、エポキシ基板材料および金属シートから成る群から選択される材料を含む、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１５）
前記研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１６）
前記研磨表面層は、５ＰＳＩの中心圧力下で約０．１％よりも大きい圧縮率を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１７）
前記研磨表面層は、約７０ショアＤ未満の硬度を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１８）
前記研磨表面層は、均質な研磨表面層である、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１９）
前記均質な研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料を含む、項目１８に記載の研磨パッド。
（項目２０）
前記研磨表面層は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２１）
前記下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有し、前記研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有し、前記下地層および前記研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する、項目１に記載の研磨パッド。（項目２２）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記研磨表面層は、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２３）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記研磨表面層は、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２４）
前記研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率を約１０倍大きい第２の弾性率を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２５）
前記研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率を約１００倍大きい第２の弾性率を有する、項目２４に記載の研磨パッド。
（項目２６）
前記研磨表面層は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さを有し、前記下地層は、約２０ミルよりも大きい厚さを有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２７）
前記下地層の厚さは、前記研磨表面層の厚さよりも大きい、項目２６に記載の研磨パッド。
（項目２８）
前記下地層は、前記研磨パッドのバルク研磨特性を決定付けるのに十分な、前記研磨表面層の厚さおよび硬度に対しての厚さおよび硬度を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２９）
前記下地層は、前記研磨パッドがダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、前記研磨パッドがウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い、項目１に記載の研磨パッド。
（項目３０）
前記下地層において配置される検出領域をさらに備える、項目１に記載の研磨パッド。
（項目３１）
前記研磨表面層および前記下地層を通して前記研磨パッドにおいて配置される開口部と、前記下地層の裏面に配置されるが前記開口部においては配置されない接着性シートであって、前記下地層の前記裏面に前記開口部のための不浸透性シールを提供する接着性シートと
をさらに備える、項目１に記載の研磨パッド。
（項目３２）
前記第１の硬度未満の第３の硬度を有するサブパッドをさらに備え、前記下地層は、前記サブパッドに近接して配置される、項目１に記載の研磨パッド。
（項目３３）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記研磨表面層は、約２０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記サブパッドは、約９０ショアＡ未満の硬度を有する、項目３２に記載の研磨パッド。
（項目３４）
前記研磨パッドは、ダイレベルの研磨平面性およびウエハレベルの研磨均一性を提供する、項目３２に記載の研磨パッド。
（項目３５）
前記下地層は、サブ層のスタックを備える、項目１に記載の研磨パッド。
（項目３６）
基板を研磨するための研磨パッドであって
第１の硬度を有する下地層と、
前記下地層に直接的に結合される研磨表面層であって、前記第１の硬度に等しいかそれよりも大きい第２の硬度を有する、研磨表面層と
を備える研磨パッド。
（項目３７）
前記研磨表面層は、前記下地層に共有結合される、項目３６に記載の研磨パッド。
（項目３８）
前記下地層および前記研磨表面層は、前記研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する、項目３６に記載の研磨パッド。
（項目３９）
前記研磨表面層は、前記研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分を備え、前記連続層部分は、前記下地層に直接的に結合される、項目３６に記載の研磨パッド。
（項目４０）
前記研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される複数の別々の研磨突出部を備える、項目３６に記載の研磨パッド。
（項目４１）
基板を研磨するための研磨パッドであって
４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する下地層と、前記下地層に取着された研磨表面層であって、前記研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有し、前記下地層および前記研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する、研磨表面層と
を備える研磨パッド。
（項目４２）
前記研磨表面層は、前記研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分を備え、前記連続層部分は、前記下地層に取着される、項目４１に記載の研磨パッド。
（項目４３）
前記研磨表面層は、前記下地層に取着された複数の別々の研磨突出部を備える、項目４１に記載の研磨パッド。
（項目４４）
前記研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料を含む、項目４１に記載の研磨パッド。
（項目４５）
基板を研磨するための研磨パッドであって
第１の硬度を有する下地層と、
前記下地層に取着される研磨表面層であって、前記第１の硬度未満の第２の硬度を有し、熱硬化性材料を含む、研磨表面層と
を備える研磨パッド。
（項目４６）
前記研磨表面層は、均質な研磨表面層である、項目４５に記載の研磨パッド。
（項目４７）
前記熱硬化性材料は、ポリウレタンである、項目４５に記載の研磨パッド。
（項目４８）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記研磨表面層は、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目４５に記載の研磨パッド。
（項目４９）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記研磨表面層は、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目４５に記載の研磨パッド。
（項目５０）
前記研磨表面層は、前記研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分を備え、前記連続層部分は、前記下地層に取着される、項目４５に記載の研磨パッド。
（項目５１）
前記研磨表面層は、前記下地層に取着された複数の別々の研磨突出部を備える、項目４５に記載の研磨パッド。
（項目５２）
前記研磨表面層は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する、項目４５に記載の研磨パッド。
（項目５３）
基板を研磨するための研磨パッドであって、
非多孔性下地層と、
前記下地層に直接的に結合される研磨表面層であって、閉鎖セル細孔の細孔密度を有する、研磨表面層と
を備える研磨パッド。
（項目５４）
前記閉鎖セル細孔の細孔密度は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある、項目５３に記載の研磨パッド。
（項目５５）
前記研磨表面層は、前記研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分を備え、前記連続層部分は、前記下地層に直接的に結合される、項目５３に記載の研磨パッド。
（項目５６）
前記研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される複数の別々の研磨突出部を備える、項目５３に記載の研磨パッド。
（項目５７）
基板を研磨するための研磨パッドを製作する方法であって、
形成金型において、下地層と、１組の重合性材料を混合することから形成される混合物とを提供する工程と、
前記形成金型の突出部のパターンと前記混合物とを連結する工程と、
前記混合物と連結された前記突出部のパターンで、
少なくとも部分的に前記混合物を硬化させることにより、前記下地層上に直接的に成形された均質な研磨表面層を形成する工程であって、前記成形された均質な研磨表面層は、前記形成金型の突出部パターンに対応する溝のパターンを備える、工程と
を含む方法。
（項目５８）
前記下地層を提供する工程は、前記下地層を前記形成金型のベースにおいて定置する工程を含み、前記混合物を提供する工程は、前記混合物を前記形成金型のベースにおいて前記下地層上に定置する工程を含み、前記形成金型の突出部のパターンを連結する工程は、前記形成金型の蓋と前記混合物とを連結する工程を含み、前記蓋は、前記蓋の上に配置される前記突出部のパターンを有し、前記混合物を少なくとも部分的に硬化させる工程は、前記形成金型のベースを加熱する工程を含む、項目５７に記載の方法。
（項目５９）
前記硬化の程度が、前記成形された均質な研磨表面層の幾何学形状を維持するのに十分であるが、前記成形された均質な研磨表面層が機械的応力に耐えるのに不十分である場合、前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を、前記形成金型のベースから除去する工程をさらに含む、項目５７に記載の方法。
（項目６０）
前記下地層は、前記成形された均質な研磨表面層を越えて延在し、前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を、前記形成金型のベースから除去する工程は、前記下地層を保持するが、前記成形された均質な研磨表面層を保持しない工程を含む、項目５９に記載の方法。
（項目６１）
前記混合物を少なくとも部分的に硬化させる工程は、前記混合物および前記下地層の両方を加熱する工程を含む、項目５７に記載の方法。
（項目６２）
前記成形された均質な研磨表面層を前記下地層から除去する工程と、
第２の均質な研磨表面層を前記下地層上に形成する工程と
をさらに含む、項目５７に記載の方法。
（項目６３）
前記下地層を前記形成金型において提供する工程は、最初に、以前に形成された研磨表面層を前記下地層から除去する工程を含む、項目５７に記載の方法。
（項目６４）
前記下地層を前記形成金型において提供する工程は、最初に、前記下地層の表面を粗面化する工程を含む、項目５７に記載の方法。
（項目６５）
前記成形された均質な研磨表面層を形成する工程は、熱硬化性ポリウレタン材料を形成する工程を含む、項目５７に記載の方法。
（項目６６）
前記１組の重合性材料を混合する工程は、複数のポロゲンを前記１組の重合性材料に添加することにより、複数の閉鎖セル細孔を前記成形された均質な研磨表面層において形成する工程をさらに含み、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有する、項目５７に記載の方法。
（項目６７）
前記１組の重合性材料を混合する工程は、ガスを前記１組の重合性材料中、または前記１組の重合性材料から形成された生成物中に注入することにより、複数の閉鎖セル細孔を前記成形された均質な研磨表面層において形成する工程をさらに含み、各閉鎖セル細孔は、
物理的シェルを有していない、項目５７に記載の方法。
（項目６８）
前記１組の重合性材料を混合する工程は、イソシアネートおよび芳香族ジアミン化合物を混合する工程を含む、項目５７に記載の方法。
（項目６９）
前記１組の重合性材料を混合する工程は、不透明化粒子充填剤を前記１組の重合性材料に添加することにより、不透明の成形された均質な研磨表面層を形成する工程をさらに含む、項目５７に記載の方法。
（項目７０）
前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を炉において加熱することによって、前記成形された均質な研磨表面層をさらに硬化する工程をさらに含む、項目５７に記載の方法。
（項目７１）
前記下地層の上に形成された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を備える研磨パッドは、前記下地層の裏面切断を行なわないで、研磨プロセスを行なうために好適である、項目５７に記載の方法。
（項目７２）
前記混合物を少なくとも部分的に硬化させる工程は、前記下地層と共有結合される前記成形された均質な研磨表面層を形成する、項目５７に記載の方法。
（項目７３）
基板を研磨するための研磨パッドを製作する方法であって、
形成金型において、下地層と、１組の重合性材料を混合することから形成される混合物とを提供する工程と、
前記形成金型の突出部のパターンと前記混合物とを連結する工程と、前記混合物と連結された前記突出部のパターンで、
前記混合物を少なくとも部分的に硬化させることにより、前記下地層に取着された成形された均質な研磨表面層を形成する工程であって、前記成形された均質な研磨表面層は、前記形成金型の突出部のパターンに対応する溝のパターンを備える、工程と、
硬化の程度が、前記成形された均質な研磨表面層の幾何学形状を維持するのに十分であるが、前記成形された均質な研磨表面層が機械的応力に耐えるのに不十分である場合、前記下地層に取着された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を、前記形成金型のベースから除去する工程と
を含む方法。
（項目７４）
前記下地層に取着された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層は、前記形成金型の突出部のパターンと前記混合物とを連結する工程の約４分未満後で、前記形成金型のベースから除去される、項目７３に記載の方法。
（項目７５）
前記下地層に取着された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を前記形成金型から除去する工程は、前記成形された均質な研磨表面層の材料がゲル化した直後に行なわれる、項目７３に記載の方法。
（項目７６）
前記下地層は、前記成形された均質な研磨表面層を越えて延在し、前記下地層に取着された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を前記形成金型のベースから除去する工程は、前記下地層を保持するが、前記成形された均質な研磨表面層を保持しない工程を含む、項目７３に記載の方法。
（項目７７）
前記混合物を少なくとも部分的に硬化させる工程は、前記混合物および前記下地層の両方を加熱する工程を含む、項目７３に記載の方法。
（項目７８）
前記成形された均質な研磨表面層を前記下地層から除去する工程と、
前記下地層に取着された第２の均質な研磨表面層を形成する工程と
をさらに含む、項目７３に記載の方法。
（項目７９）
前記下地層を前記形成金型において提供する工程は、最初に、以前に形成された研磨表面層を前記下地層から除去する工程を含む、項目７３に記載の方法。
（項目８０）
前記下地層を前記形成金型において提供する工程は、最初に、前記下地層の表面を粗面化する工程を含む、項目７３に記載の方法。
（項目８１）
前記下地層に取着された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を炉において加熱することによって、前記成形された均質な研磨表面層をさらに硬化させる工程をさらに含む、項目７３に記載の方法。
（項目８２）
前記下地層に取着された前記成形された均質な研磨表面層を有する前記下地層を備える研磨パッドは、前記下地層の裏面切断を有さない研磨プロセスを行なうために好適である、項目７３に記載の方法。
（項目８３）
基板を研磨するための研磨パッドであって、
下地層において配置される溝のパターンを有する下地層と、
前記下地層の溝のパターンに取着される連続研磨表面層と
を備える研磨パッド。
（項目８４）
前記連続研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目８５）
前記連続研磨表面層は、前記下地層に共有結合される、項目８４に記載の研磨パッド。
（項目８６）
前記下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目８７）
前記下地層は、５ＰＳＩの中心圧力下で約１％未満の圧縮率を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目８８）
前記下地層は、約７５ショアＤよりも大きい硬度を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目８９）
前記下地層は、ポリウレタン材料およびポリカーボネート材料から成る群から選択されるポリマー材料を含む、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９０）
前記下地層は、エポキシ基板材料および金属シートから成る群から選択される材料を含む、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９１）
前記連続研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９２）
前記連続研磨表面層は、５ＰＳＩの中心圧力下で約０．１％よりも大きい圧縮率を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９３）
前記連続研磨表面層は、約７０ショアＤ未満の硬度を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９４）
前記連続研磨表面層は、均質な研磨表面層である、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９５）
前記均質な研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料を含む、項目９４に記載の研磨パッド。
（項目９６）
前記連続研磨表面層は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９７）
前記下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有し、前記連続研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有し、前記下地層および前記連続研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９８）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記連続研磨表面層は、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目９９）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記連続研磨表面層は、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１００）
前記連続研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率よりも約１０倍大きい第２の弾性率を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１０１）
前記連続研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率よりも約１００倍大きい第２の弾性率を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１０２）
前記連続研磨表面層は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さを有し、前記下地層は、約２０ミルよりも大きい厚さを有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１０３）
前記下地層は、前記研磨パッドのバルク研磨特性を決定付けるのに十分な、前記連続研磨表面層の厚さおよび硬度に対しての厚さおよび硬度を有する、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１０４）
前記下地層は、前記研磨パッドがダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、前記研磨パッドがウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１０５）
前記下地層において配置される検出領域をさらに備える、項目８３に記載の研磨パッド。（項目１０６）
前記研磨パッドにおいて、前記連続研磨表面層および前記下地層を通して配置される開口部と、
前記下地層の裏面に配置されるが前記開口部においては配置されない接着性シートであって、前記下地層の裏面に前記開口部のための不浸透性シールを提供する、接着性シートとをさらに備える、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１０７）
サブパッドをさらに備え、前記下地層は、前記サブパッドに近接して配置される、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１０８）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記連続研磨表面層は、約２０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記サブパッドは、約９０ショアＡ未満の硬度を有する、項目１０７に記載の研磨パッド。
（項目１０９）
前記研磨パッドは、ダイレベルの研磨平面性およびウエハレベルの研磨均一性を提供する、項目１０７に記載の研磨パッド。
（項目１１０）
前記下地層は、サブ層のスタックを備える、項目８３に記載の研磨パッド。
（項目１１１）
基板を研磨するための研磨パッドであって、
前記下地層の上に配置される突出部のパターンを有する表面を有する下地層であって、各突出部は、上面および側壁を有する、下地層と、
前記下地層に取着され、別々の部分を備える非連続研磨表面層であって、各別々の部分は、前記下地層の突出部の対応する１つの上面に取着される、非連続研磨表面層と
を備える研磨パッド。
（項目１１２）
各別々の部分は、前記下地層の突出部の対応する１つの側壁の一部にさらに取着される、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１１３）
前記非連続研磨表面層は、前記下地層に直接的に結合される、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１１４）
前記非連続研磨表面層は、前記下地層に共有結合される、項目１１３に記載の研磨パッド。
（項目１１５）
前記下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１１６）
前記下地層は、５ＰＳＩの中心圧力下で約１％未満の圧縮率を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１１７）
前記下地層は、約７５ショアＤよりも大きい硬度を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１１８）
前記下地層は、ポリカーボネート材料を含む、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１１９）
前記下地層は、エポキシ基板材料および金属シートから成る群から選択される材料を含む、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２０）
前記非連続研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２１）
前記非連続研磨表面層は、５ＰＳＩの中心圧力下で約０．１％よりも大きい圧縮率を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２２）
前記非連続研磨表面層は、約７０ショアＤ未満の硬度を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２３）
前記非連続研磨表面層は、均質な研磨表面層である、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２４）
前記均質な研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料を含む、項目１２３に記載の研磨パッド。
（項目１２５）
前記非連続研磨表面層は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２６）
前記下地層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有し、前記非連続研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有し、前記下地層および前記非連続研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２７）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記非連続研磨表面層は、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２８）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記非連続研磨表面層は、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１２９）
前記非連続研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率よりも約１０倍大きい第２の弾性率を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３０）
前記非連続研磨表面層は、第１の弾性率を有し、前記下地層は、前記第１の弾性率よりも約１００倍大きい第２の弾性率を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３１）
前記非連続研磨表面層は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さを有し、前記下地層は、約２０ミルよりも大きい厚さを有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３２）
前記下地層は、前記研磨パッドのバルク研磨特性を決定付けるのに十分な、前記非連続研磨表面層の厚さおよび硬度に対しての厚さおよび硬度を有する、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３３）
前記下地層は、前記研磨パッドがダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、前記研磨パッドがウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３４）
前記下地層において配置される検出領域をさらに備える、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３５）
前記研磨パッドにおいて、前記非連続研磨表面層および前記下地層を通して配置される開口部と、
前記下地層の裏面に配置されるが前記開口部においては配置されない接着性シートであって、前記下地層の裏面に前記開口部のための不浸透性シールを提供する、接着性シートとをさらに備える、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３６）
サブパッドをさらに備え、前記下地層は、前記サブパッドに近接して配置される、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１３７）
前記下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記非連続研磨表面層は、約２０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有し、前記サブパッドは、約９０ショアＡ未満の硬度を有する、項目１３６に記載の研磨パッド。
（項目１３８）
前記研磨パッドは、ダイレベルの研磨平面性およびウエハレベルの研磨均一性を提供する、項目１３６に記載の研磨パッド。
（項目１３９）
前記下地層は、サブ層のスタックを備える、項目１１１に記載の研磨パッド。
（項目１４０）
基板を研磨するための研磨パッドを製作する方法であって、
表面を有する下地層を提供する工程であって、前記表面は、前記表面上に形成された突出部のパターンを有し、各突出部は、上面および側壁を有する工程と、
研磨表面層を前記下地層の上方に形成する工程と
を含む方法。
（項目１４１）
前記研磨表面層を形成する工程は、前記突出部のパターンと共形である前記下地層に取着された連続研磨表面層を形成する工程を含む、項目１４０に記載の方法。
（項目１４２）
前記研磨表面層を形成する工程は、非連続研磨表面層を形成する工程を含み、前記非連続研磨表面層は、前記下地層に取着され、別々の部分を備え、各別々の部分は、前記下地層の突出部の対応する１つの上面に取着される、項目１４０に記載の方法。
（項目１４３）
前記研磨表面層を形成する工程は、前記下地層上に直接的に前記研磨表面層を形成する工程を含む、項目１４０に記載の方法。
（項目１４４）
前記研磨表面層を形成する工程は、前記研磨表面層上への圧延、前記研磨表面層上への噴霧、前記研磨表面層と前記下地層との二重成形、前記研磨表面層の印刷、および前記研磨表面層上への圧痕から成る群から選択される技法を使用する工程を含む、項目１４０に記載の方法。
（項目１４５）
前記研磨表面層を前記下地層から除去する工程と、
第２の研磨表面層を前記下地層の上方に形成する工程と
をさらに含む、項目１４０に記載の方法。
（項目１４６）
前記下地層を提供する工程は、最初に、以前に形成された研磨表面層を前記下地層から除去する工程を含む、項目１４０に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの断面図を図示する。
【００１８】
【図２】図２は、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する別の研磨パッドの断面図を図示する。
【００１９】
【図３】図３は、本発明のある実施形態に従い、別々の線形セグメント突出部を含む研磨表面層を有する研磨パッドの見下ろし図を図示する。
【００２０】
【図４】図４は、本発明のある実施形態に従い、開口部および／または指示領域を有する研磨表面層を有する研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。
【００２１】
【図５Ａ】図５Ａ−５Ｆは、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの製作に使用される動作の断面図を図示する。
【図５Ｂ】図５Ａ−５Ｆは、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの製作に使用される動作の断面図を図示する。
【図５Ｃ】図５Ａ−５Ｆは、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの製作に使用される動作の断面図を図示する。
【図５Ｄ】図５Ａ−５Ｆは、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの製作に使用される動作の断面図を図示する。
【図５Ｅ】図５Ａ−５Ｆは、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの製作に使用される動作の断面図を図示する。
【図５Ｆ】図５Ａ−５Ｆは、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの製作に使用される動作の断面図を図示する。
【００２２】
【図６】図６は、本発明のある実施形態に従い、溝付き下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの断面図を図示する。
【００２３】
【図７】図７は、本発明のある実施形態に従い、溝付き下地層および研磨表面層を有する別の研磨パッドの断面図を図示する。
【００２４】
【図８】図８は、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドと適合性がある研磨装置の等角側面図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
下地層および研磨表面層を有する研磨パッドが、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徹底した理解を提供するために、具体的な研磨パッド組成物および設計のような多数の具体的な詳細が、記載される。本発明の実施形態が、これらの具体的な詳細を有さずに実践され得ることは、当業者に明白である。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み合わせに関する詳細のような公知の処理技法は、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないように、詳細には説明されない。さらに、図に示される種々の実施形態は、例証的表現であって必ずしも、正確な縮尺で描かれていないことが、理解されるべきである。
【００２６】
ＣＭＰ動作のための研磨パッドは、ウエハ間研磨均一性に対するダイ内研磨均一性のトレードオフのような、性能におけるトレードオフを有し得る。例えば、硬質研磨パッドは、良好なダイレベル平坦化を呈し得るが、ウエハ間均一性は、不良である。それらはまた、研磨されている基板を擦過し得る。一方、軟質研磨パッドは、不良なダイレベル平坦化（例えば、それらはダイ内の段差部を生じさせ得る）を呈し得るが、ウエハレベル均一性は、良好である。前述の性能トレードオフを緩和するアプローチは、ウエハ内およびダイ内研磨効果を切り離すことであり得る。
【００２７】
軟質パッドの製作および使用の従来のアプローチは、制限を有し得る。例えば、キャストされた軟質パッドは、低欠陥特性をもたらし得るが、平坦化性能が損なわれる。研磨動作中、低欠陥特性であり、かつ高平坦化性能であることの両方をもたらす研磨パッドの必要性があり得る。同様に、硬質パッドの製作および使用の従来のアプローチも、制限を有し得る。例えば、より硬質のウレタン調合物におそらく固有の、より高速のゲル化速度は、プロセスに障害を強いることになり、パッド均一性に影響を及ぼし得、調合物の選択肢を制限し得る。そのような障害を回避する硬質パッドを生産および実装するために好適なアプローチの必要性が、存在し得る。追加的に、前述のように、各々の特性が別個に最適化され得るように、パッドの研磨表面の特性をそのバルク特性から切り離すことが望ましくあり得る。
【００２８】
本発明のある実施形態によると、研磨表面の材料と異なるバルクまたは下地材料を有する研磨パッドが、本明細書で説明される。そのような研磨パッドは、従来のパッドに対して行なわれる前述の障害に対処するために好適なアプローチで製作または実装され得る。ある実施形態では、複合研磨パッドは、安定かつ本質的に非圧縮性の不活性材料から製作される下地またはバルク層を含み、その不活性材料の上に、研磨表面層が配置される。より硬質の下地層がパッド完全性のための支持および強度を提供し得る一方、より軟質の研磨表面層は、擦過を低減させ、研磨層と研磨パッドの残りとの材料特性を切り離すことを可能にし得る。
【００２９】
以下でより詳細に検討される具体的な実施形態では、軟質パッドの平坦化特性は、ポリカーボネートのシートのような剛性の裏地材料または下地層の上に軟質研磨表面層を作り出すことによって利用可能となる。例えば、特定の実施形態では、２０ミル（１インチの千分の１）の厚さのポリカーボネートシートが、パッド作製金型のキャスティングベース部分の上に定置され、パッド調合物が、シート上に直接的に分注された。研磨パッドが、次いで、成形、離型、および硬化動作を通して処理された。結果としてウレタン研磨層とポリカーボネート支持シートとの間に良好な接着を有する均一パッドがもたらされた。
【００３０】
本発明の実施形態によると、前述の性能トレードオフを緩和するアプローチは、軟質連続研磨表面層、または硬質下地層と結合された別々の突出部から構成される軟質研磨表面層のいずれかを有する研磨パッドの形成を含む。前述のものが好ましくあり得るが、逆配置、例えば、下にある軟質の下地層の上に配置される硬質研磨表面層もまた、本明細書において想定および説明されることが、理解されるべきである。
【００３１】
第１の局面では、研磨パッドは、連続研磨表面層を提供される。例えば、図１は、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの断面図を図示する。
【００３２】
図１を参照すると、研磨パッド１００が、基板を研磨するために提供される。研磨パッド１００は、研磨側１０４および裏側１０６を有する下地層１０２を含む。下地層１０２は、第１の硬度を有する材料から構成される。研磨パッド１００はまた、下地層１０２と結合される研磨表面層１０８を含む。研磨表面層１０８は、第２の硬度を有する材料から構成される。ある実施形態では、研磨表面層１０８は、図１に描写されるように、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴１０８Ｂを有する連続層部分１０８Ａを含む。下地層１０２と結合されるのは、連続層部分１０８Ａである。限定ではないが好ましい実施形態では、第２の硬度（研磨表面層１０８の硬度）は、第１の硬度（下地層１０２の硬度）未満である。
【００３３】
第２の局面では、研磨パッドは、非連続研磨表面層を提供される。例えば、図２は、本発明の別の実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する別の研磨パッドの断面図を図示する。
【００３４】
図２を参照すると、研磨パッド２００が、基板を研磨するために提供される。研磨パッド２００は、研磨側２０４および裏側２０６を有する下地層２０２を含む。下地層２０２は、第１の硬度を有する材料から構成される。研磨パッド２００はまた、下地層２０２と結合される研磨表面層２０８を含む。研磨表面層２０８は、第２の硬度を有する材料から構成される。ある実施形態では、研磨表面層２０８は、図２に描写されるように、その研磨表面層から突出する複数の別々の突出部または研磨特徴のみを含む。下地層２０２と結合されるのは、別々の研磨突出部である。限定ではないが好ましい実施形態では、第２の硬度（別々の研磨突出部の研磨表面層２０８の硬度）は、第１の硬度（下地層２０２の硬度）未満である。
【００３５】
研磨表面層１０８または２０８は、それぞれ、下地層１０２または２０２「と結合される」ように説明されることが、注記される。第１のそのような実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、それぞれ、下地層１０２または２０２に直接的に結合される。すなわち、研磨表面層１０８または２０８は、図１および２に描写されるように、それぞれ、下地層１０２または２０２と直接的に接触する。次いで、ある実施形態では、「直接的に結合される」は、介入層（感圧式接着剤層のような）または別様の糊状または接着剤フィルムを伴わない直接的な接触を説明する。研磨表面層１０８または２０８は、研磨表面層および対応する下地層のみがそれから構成されるパッドの研磨特性を決定付けるように、それぞれ、下地層１０２または２０２に直接的に結合されることが好ましくあり得る。
【００３６】
具体的なそのような実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、対応する下地層１０２または２０２に共有結合される。ある実施形態では、用語「共有結合される」は、第１の材料（例えば、研磨表面層の材料）からの原子が第２の材料（例えば、下地層の材料）からの原子と架橋または電子共有をすることにより実際の化学結合をもたらす配置を指す。共有結合は、ネジ、釘、糊、または他の接着剤を通した結合のような機械的結合と区別される。別の具体的な実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、共有結合されないが、対応する下地層１０２または２０２に静電的にのみ結合される。そのような静電結合は、下地層と研磨表面層との間のファンデルワールス型の相互作用を含み得る。
【００３７】
他の直接的な結合も好ましくあり得、第２のそのような実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、それぞれ、下地層１０２または２０２に取着される。すなわち、研磨表面層１０８または２０８および対応する下地層１０２または２０２は、それぞれ、介入層（感圧式接着剤層のような）あるいは別様の糊状または接着剤フィルムを含んでもよい。ゆえに、「取着される」は、介入層（感圧式接着剤層のような）あるいは別様の糊状または接着剤フィルムを伴わない直接的な接触を説明し、また、そのような介入層が下地層と対応する研磨表面層との間で使用される状況を説明する。
【００３８】
前述の場合のいずれにおいても、剥離抵抗が、研磨表面層が下地層と結合される強度および程度の指標を提供し得る。ある実施形態では、下地層１０２または２０２および対応する研磨表面層１０８または２０８は、研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する。
【００３９】
ある実施形態では、表面粗度が、研磨表面層と下地層との界面において使用され、研磨パッドのこれら２つの部分の結合強度を向上させる。あるそのような実施形態では、下地層１０２または２０２は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）よりも大きい表面粗度を有し、その表面粗度で、対応する研磨表面層１０８または２０８は、直接的に下地層に結合される（例えば、界面１０４または２０４において）。具体的なそのような実施形態では、表面粗度は、約５〜１０マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）の範囲にある。
【００４０】
しかしながら、別の実施形態では、実質的な表面粗度が含まれず、研磨表面層と下地層との界面は、特に平滑である。そのような平滑界面の強度は、表面粗度から独立であっても、そのような表面粗度を含むことによるさらなる強化を必要としなくてもよい。あるそのような実施形態では、下地層１０２または２０２は、約１マイクロメートルＲａ（二乗平均平方根）未満の表面粗度を有する平滑表面を有し、その表面粗度で、対応する研磨表面層１０８または２０８は、直接的に下地層に結合される（例えば、界面１０４または２０４において）。下地層と研磨表面層との界面における粗度を包含または除外する決定または必要性は、界面の本来の性質（例えば、油膜のような不純物の除外）または界面における材料の性質に依存し得る。例えば、特定のそのような実施形態では、平滑界面における研磨表面層１０８または２０８は、ポリウレタンから形成される材料から構成される。
【００４１】
研磨表面層１０８または２０８および対応する下地層１０２または２０２の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義されたパラメータを有し得る。例えば、あるそのような実施形態では、研磨表面層１０８または２０８および対応する下地層１０２または２０２は、そのエネルギー損失係数、すなわち、ＫＥＬが異なる。ＫＥＬは、研磨性能を予測するためのパラメータである。ＡＳＴＭ  Ｄ４０９２−９０（「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ  Ｒｅｌａｔｉｎｇ  ｔｏ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ（プラスチックについての動力学的機械的測定の標準用語）」）は、このパラメータを各変形サイクルにおける損失された単位体積あたりのエネルギーとして定義する。言い換えると、これは、応力ひずみのヒステリシスループ内の面積の測定値である。エネルギー損失係数（ＫＥＬ）は、ｔａｎδおよび弾性貯蔵係数（Ｅ’）の両方の関数であり、下記の式：ＫＥＬ＝ｔａｎδ＊１０１２／［Ｅ’＊（１＋ｔａｎδ２）］によって定義され得、式中、Ｅ’は、パスカル単位である。弾性応力とひずみの比率は、貯蔵（または、弾性）係数であり、粘性応力とひずみの比率は、損失（または、粘性）係数である。試験が、張、曲げ、または圧縮において行なわれるとき、Ｅ’およびＥ’’は、それぞれ、貯蔵係数および損失係数を指す。損失係数と貯蔵係数の比率は、応力とひずみとの間の位相角シフト（δ）のタンジェントである。ゆえに、Ｅ’’／Ｅ’＝ｔａｎδであり、材料の減衰能力の測定値である。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数、例えば、約７を有する。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数、例えば、約８０００を有する。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有し、研磨表面層１０８または２０８は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有し、下地層１０２または２０２および対応する研磨表面層１０８または２０８は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する。
【００４２】
別の例では、研磨表面層１０８または２０８および対応する下地層１０２または２０２の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された弾性圧縮率を有し得る。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、５ＰＳＩの中心圧力下で約１％未満の圧縮率を有する。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、５ＰＳＩの中心圧力下で約０．１％よりも大きい圧縮率を有する。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、第１の弾性率を有し、対応する下地層１０２または２０２は、例えば硬質下地層の上の比較的硬質な研磨表面に対して、第１の弾性率よりも約１０倍大きい第２の弾性率を有する。しかしながら、別の実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、第１の弾性率を有し、対応する下地層１０２または２０２は、例えば、硬質下地層の上の比較的軟質な研磨表面に対して、第１の弾性率よりも約１００倍大きい第２の弾性率を有する。
【００４３】
別の例では、研磨表面層１０８または２０８および対応する下地層１０２または２０２の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された硬度を有し得る。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、約７５ショアＤよりも大きい硬度、例えばポリカーボネート下地層に関しては、約８４〜８５ショアＤを有する。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、約７０ショアＤ未満、好ましくは約６０ショアＤ未満の硬度を有する。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、対応する研磨表面層１０８または２０８は、例えば硬質ポリウレタン研磨表面層に関しては、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する。別の実施形態では、下地層１０２または２０２は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、対応する研磨表面層１０８または２０８は、例えば軟質ポリウレタン研磨表面層に関しては、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する。
【００４４】
別の例では、研磨表面層１０８または２０８および対応する下地層１０２または２０２の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された組成物を有し得る。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、ポリカーボネート材料から構成される。あるそのような実施形態では、ポリカーボネート材料は、ポリカーボネートのいくつかの別々の層（サブ層）のスタックから構成されるか、またはポリカーボネートの単一の連続層から構成される。別の実施形態では、下地層１０２または２０２は、限定されないが、エポキシ基板材料または金属シートのような材料から構成される。
【００４５】
ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、均質な研磨表面層である。あるそのような実施形態では、均質な研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料から構成される。例えば、具体的な実施形態では、均質本体は、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料から構成される。ある実施形態では、用語「均質」は、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料の組成物が、本体の組成物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、ある実施形態では、用語「均質」は、例えば異なる材料の複数の層の含浸フェルトまたは組成物（複合材）から成る研磨パッド本体を除外する。ある実施形態では、用語「熱硬化性」は、不可逆的に硬化するポリマー材料（例えば、硬化によって材料の前駆体を非可融性かつ不溶性のポリマー網目構造に不可逆的に変化させる）を示すために使用される。例えば、ある実施形態では、用語「熱硬化性」は、例えば「熱可塑性」材料または「熱可塑性物質」（すなわち、加熱されると液体に変化し、十分に冷却されると非常にガラス状の状態に戻るポリマーから成る材料）から成る研磨パッドを除外する。熱硬化性材料から作製される研磨パッドが、典型的に、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作される一方、熱可塑性材料から作製されるパッドは、典型的に、既存のポリマーを加熱することにより位相変化を生じさせることによって製作され、研磨パッドが物理的プロセスで形成されることが、注記される。ポリウレタン熱硬化性ポリマーは、その安定した熱的および機械的特性と、化学環境への抵抗と、摩滅抵抗に対する傾向とに基づいて、本明細書で説明される研磨パッドを製作するために選択されてもよい。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８が熱硬化性材料から構成されるが、対応する下地層１０２または２０２は、ポリカーボネートのような熱可塑性材料から構成される。
【００４６】
研磨表面層１０８または２０８の材料は、成形されてもよい。用語「成形される」は、図５Ａ−５Ｆに関連して以下でより詳細に説明されるように、研磨表面層が形成金型において形成されることを示すために使用され得る。ある実施形態では、成形された研磨表面層１０８または２０８は、調整および／または研磨に応じて、約１〜５ミクロン二乗平均平方根の範囲にある研磨表面粗度を有する。ある実施形態では、成形された研磨表面層１０８または２０８は、調整および／または研磨に応じて、約２．３５ミクロン二乗平均平方根の研磨表面粗度を有する。ある実施形態では、成形された研磨表面層１０８または２０８は、２５℃で約３０〜５００メガパスカル（ＭＰａ）の範囲にある貯蔵係数を有する。別の実施形態では、成形された研磨表面層１０８または２０８は、２５℃で約３０メガパスカル（ＭＰａ）未満の貯蔵係数を有する。
【００４７】
研磨表面層１０８または２０８の材料は、細孔形成特徴を含んでもよい。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、複数のポロゲンである。例えば、用語「ポロゲン」は、「中空」中心を有するマイクロまたはナノスケールの球状または略球状粒子を示すために使用され得る。中空中心は、中実材料で充填されず、気体または液体コアを含んでもよい。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、事前に拡張され、気体で充填されたＥＸＰＡＮＣＥＬＴＭから成り、研磨パッドの研磨表面層全体に（例えば、その中の追加的構成要素として）分散される。具体的な実施形態では、ＥＸＰＡＮＣＥＬＴＭは、ペンタンで充填される。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔の各々は、約１０〜１００ミクロンの範囲にある直径を有する。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、相互に別々である細孔を含む。これは、一般的スポンジにおける細孔についての場合のような、トンネルを通して相互に接続され得る開放セル細孔とは対照的である。ある実施形態では、閉鎖セル細孔の各々は、前述のように、ポロゲンのシェルのような物理的シェルを含む。しかしながら、別の実施形態では、閉鎖セル細孔の各々は、物理的シェルを含まない。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、均質な研磨表面層の熱硬化性ポリウレタン材料全体にわたり本質的に均等に分散される。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、細孔形成特徴を含むが、対応する下地層１０２または２０２は、そうではなく、非多孔性である。
【００４８】
ある実施形態では、研磨パッド１００または２００のような本明細書で説明される研磨パッドは、不透明である研磨表面層１０８または２０８を含む。ある実施形態では、用語「不透明」は、約１０％またはそれよりも少ない可視光を通過させる材料を示すために使用される。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、大部分において不透明であるか、または研磨表面層１０８または２０８全体にわたる（例えば、その中の追加的構成要素として）潤滑剤のような不透明化粒子充填剤の含有に完全に起因して不透明である。具体的な実施形態では、不透明化粒子充填剤は、限定されないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、黒鉛、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)のような材料である。
【００４９】
別の例では、研磨表面層１０８または２０８および対応する下地層１０２または２０２の材料は、各々、個々の構成要素として、または研磨パッドに対して集合的に全体としてのいずれかで、所望の研磨特性を提供するために好適な定義された寸法を有し得る。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さ（それぞれ、図１または２におけるａまたはａ’）を有し、対応する下地層１０２または２０２は、約２０ミルよりも大きい厚さ（それぞれ、図１または２におけるｂまたはｂ’）を有する。ある実施形態では、下地層１０２または２０２の厚さ（ｂまたはｂ’）は、研磨表面層１０８または２０８の厚さ（ａまたはａ’）よりも大きい。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、対応する研磨パッド１００または２００のバルク研磨特性を決定付けるのに十分な、対応する研磨表面層１０８または２０８の厚さ（ａまたはａ’）および硬度に対しての、厚さ（ｂまたはｂ’）および硬度を有する。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、対応する研磨パッド１００または２００がダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、研磨パッドがウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い。
【００５０】
ある実施形態では、研磨パッド１００または２００は、サブパッド、例えばＣＭＰ技術において公知であるような従来のサブパッドをさらに含む。下地層１０２または２０２は、サブパッドに近接して配置される。あるそのような実施形態では、サブパッドは、対応する下地層１０２または２０２の硬度未満の硬度を有する。あるそのような実施形態では、サブパッドは、限定されないが、発泡体、ゴム、繊維、フェルト、または高多孔性材料のような材料から構成される。ある実施形態では、下地層１０２または２０２は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、対応する研磨表面層１０８または２０８は、約２０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有し、対応するサブパッドは、約９０ショアＡ未満の硬度を有する。ある実施形態では、研磨表面層１０８または２０８と、対応する下地層１０２または２０２と、対応するサブパッドとを含む研磨パッドは、ＣＭＰ動作のために、ダイレベルの研磨平面性およびウエハレベルの研磨均一性を提供する。
【００５１】
前述の実施形態は、主に、下にある対応する下地層よりも軟質の研磨表面層を有する研磨パッドに焦点を当てるが、他の構成も、本発明の実施形態の趣旨および範囲内に想定される。例えば、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層と結合される。研磨表面層は、第１の硬度に等しいかそれよりも大きい第２の硬度を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、下地層に、直接的に結合され、共有結合される。ある実施形態では、下地層および研磨表面層は、研磨パッドの有用寿命中、印加される剪断力に耐えるのに十分な剥離抵抗を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、直接的に下地層に結合される。ある実施形態では、研磨表面層は、直接的に下地層に結合される複数の別々の研磨突出部から構成される。
【００５２】
別の例において、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層と結合される。研磨表面層は、４０℃で１／Ｐａの場合に約１０００ＫＥＬよりも大きいエネルギー損失係数を有する。下地層および研磨表面層は、一緒に、４０℃で１／Ｐａの場合に約１００ＫＥＬ未満のエネルギー損失係数を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、下地層に取着される。ある実施形態では、研磨表面層は、下地層に取着された複数の別々の研磨突出部から構成される。ある実施形態では、研磨表面層は、熱硬化性ポリウレタン材料から構成される。
【００５３】
別の例において、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する下地層を含む。研磨表面層は、下地層と結合される。研磨表面層は、第１の硬度未満の第２の硬度を有し、熱硬化性材料から構成される。ある実施形態では、研磨表面層は、均質な研磨表面層である。ある実施形態では、熱硬化性材料は、ポリウレタンである。ある実施形態では、下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、研磨表面層は、約５０〜６０ショアＤの範囲にある硬度を有する。ある実施形態では、下地層は、約７０〜９０ショアＤの範囲にある硬度を有し、研磨表面層は、約２０〜５０ショアＤの範囲にある硬度を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、下地層に取着される。ある実施形態では、研磨表面層は、下地層に取着された複数の別々の研磨突出部から構成される。ある実施形態では、研磨表面層は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある閉鎖セル細孔の細孔密度を有する。
【００５４】
別の例において、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、非多孔性下地層を含む。研磨表面層は、下地層と結合される。研磨表面層は、閉鎖セル細孔の細孔密度を有する。ある実施形態では、閉鎖セル細孔の細孔密度は、総空隙容量が約６％〜５０％の範囲にある。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分から構成され、連続層部分は、直接的に下地層に結合される。ある実施形態では、研磨表面層は、直接的に下地層に結合される複数の別々の研磨突出部から構成される。
【００５５】
別の局面では、研磨表面層１０８または２０８は、ＣＭＰ動作中の研磨のために好適なパターンを有し得る。第１の一般的例では、本発明のいくつかの実施形態は、線形特徴のパターンを有する複数の突出部を含む。具体的なそのような例において、図３は、本発明のある実施形態に従い、別々の線形セグメント突出部３０２を含む研磨表面層を有する研磨パッド３００の見下ろし図を図示する。示される別々の線形セグメント突出部は、本質的に、研磨表面の半径に直交する。しかしながら、本発明の実施形態はまた、研磨表面の半径に精密には直交しない別々の線形セグメントを含んでもよいことが、理解されるべきである。そのような実施形態では、別々の線形セグメントは、同心またはほぼ同心の多角形配置の一部を、完全にではないが形成してもよい。対応する半径との相対的関連付けは、精密には９０度ではなく、恐らく、９０度から１度〜数度ずれた割合である。それでもなお、そのような直交に近いか、またはほぼ直交する別々の線形セグメントは、本発明の趣旨および範囲内にあると見なされる。
【００５６】
第２の一般的例では、本発明のいくつかの実施形態は、別々の湾曲特徴のパターンを有する複数の突出部を含む。具体的なそのような例では、別々の弧状形状の突出部が、含まれる。他の具体的なそのような実施形態は、略円形研磨パッド上に配置される複数の部分的円周方向突出部を含むが、それらに限定されない。
【００５７】
第３の一般的例では、本発明のいくつかの実施形態は、別々のタイルのパターンを有する複数の突出部を含む。具体的なそのような実施形態では、別々の六角形タイルの突出部が、含まれる。他の具体的なそのような実施形態は、複数の円形タイル、楕円形タイル、正方形タイル、長方形タイル、またはそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。
【００５８】
前述の３つの一般的例は、突出部（例えば、パターン化された研磨表面層の最高点）の観点から定義されているが、研磨表面層は同時にまたは代替として溝（例えば、パターン化された研磨表面層の最低点）の観点から定義されてもよい。個々の溝は、各溝上の任意の所与の点において約４〜約１００ミルの深度であってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、各溝上の任意の所与の点において約１０〜約５０ミルの深度である。溝は、均一深度、可変深度、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、すべて均一深度である。例えば、溝パターンの溝は、すべて同一の深度を有してもよい。いくつかの実施形態では、溝パターンの溝の一部が、ある均一深度を有し得る一方、同一のパターンの他の溝は、異なる均一深度を有し得る。例えば、溝深度は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝深度は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一深度の溝が、可変深度の溝と交互する。
【００５９】
個々の溝は、各溝上の任意の所与の点において約２〜約１００ミルの幅であってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、各溝上の任意の所与の点において約１５〜約５０ミルの幅である。溝は、均一幅、可変幅、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝パターンの溝はすべて均一幅である。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝パターンの溝の一部がある均一幅を有する一方、同一のパターンの他の溝は、異なる均一幅を有する。いくつかの実施形態では、溝幅は、研磨パッドの中心の距離の増加に伴って増加する。いくつかの実施形態では、溝幅は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一幅の溝が、可変幅の溝と交互する。
【００６０】
前述の深度および幅の寸法に従い、個々の溝は、均一容積、可変容積、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝はすべて均一容積である。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝容積は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する。いくつかの他の実施形態では、溝容積は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一容積の溝が、可変容積の溝と交互する。
【００６１】
本明細書で説明される溝パターンの溝は、約３０〜約１０００ミルのピッチを有してもよい。いくつかの実施形態では、溝は、約１２５ミルのピッチを有する。円形研磨パッドの場合、溝ピッチは、円形研磨パッドの半径に沿って測定される。ＣＭＰベルトでは、溝ピッチは、ＣＭＰベルトの中心からＣＭＰベルトの縁まで測定される。溝は、均一ピッチ、可変ピッチ、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝はすべて均一ピッチである。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝ピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する。いくつかの他の実施形態では、溝ピッチは、研磨パッドの中心から距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、ある区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って変動する一方、隣接する区域における溝のピッチは、均一のままである。いくつかの実施形態では、ある区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する一方、隣接する区域における溝のピッチは、異なる比率で増加する。いくつかの実施形態では、ある区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する一方、隣接する区域における溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一ピッチの溝が、可変ピッチの溝と交互する。いくつかの実施形態では、均一ピッチの溝の区域が、可変ピッチの溝の区域と交互する。
【００６２】
別の局面では、研磨表面層および対応する下地層を有する研磨パッドは、例えば渦電流検出システムと併用するための検出領域をさらに含む。例えば、図４は、本発明のある実施形態に従い、開口部および／または指示領域を有する研磨表面層を有する研磨パッドの見下ろし平面図を図示する。
【００６３】
図４を参照すると、研磨パッド４００の研磨表面層４０２は、研磨パッド４００の裏面（例えば、対応する下地層の裏面）に配置される検出領域の場所を示す指示領域４０４を含む。ある実施形態では、指示領域４０４は、図４に描写されるように、第２の突出部のパターン４０８で突出部のパターン４０６に割り込む。渦電流検出領域のような好適な検出領域の例は、ＮｅｘＰｌａｎｎａｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された２０１０年９月３０日出願の米国特許出願第１２／８９５，４６５号で説明されている。
【００６４】
別の局面では、研磨表面層および対応する下地層を有する研磨パッドは、研磨パッドにおいて配置される開口部をさらに含む。例えば、再び、図４を参照すると、開口部４１０は、研磨パッド４００の研磨表面層４０２に配置される。図４に描写されるように、開口部４１０は、突出部のパターン４０６に割り込む。ある実施形態では、開口部４１０は、研磨パッド４００において、研磨表面層４０２および対応する下地層を通して配置される。接着性シートは、下地層の裏面に配置されるが、開口部においては配置されない。接着性シートは、下地層の裏面において開口部４１０のための不浸透性シールを提供する。開口部の例は、ＮｅｘＰｌａｎｎａｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された２０１１年７月１５日出願の米国特許出願第１３／１８４，３９５号に説明されている。
【００６５】
別の局面では、下地層および対応する研磨表面層を有する研磨パッドは、成形プロセスで製作されてもよい。例えば、前述のもののような、そのような多層（例えば、表面研磨層とその下にある下地層）研磨パッドは、成形プロセスで製作され得、表面研磨層とその下にある下地層との間の直接的結合を促進してもよい。図５Ａ−５Ｆは、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの製作において使用される動作の断面図を図示する。
【００６６】
図５Ａを参照すると、形成金型５００が提供される。下地層５０２が、次いで、形成金型５００において提供される。下地層５０２は、下地層１０２および２０２に関して前述された材料および特性と類似または同一の材料から構成されても、そのような特性を有してもよい。ある実施形態では、下地層５０２の材料は、形成金型５０２において提供されるときに、完全形態にある（例えば、完全に硬化されている）。例えば、ある実施形態では、下地層５０２は、同一の材料のより大きなシートから切断され、形成金型５００のためのサイズにされる。ある実施形態では、下地層５０２は、図５Ｂに描写されるように、形成金型５００のベースに定置される。ある実施形態では、下地層５０２を形成金型５００において提供することは、最初に、下地層５０２の表面を粗面化すること（例えば、研磨表面層が最終的に形成される表面を粗面化すること）を含む。あるそのような実施形態では、粗面化は、限定されないが、プラズマ処理、機械的処理、または化学処理のような技法によって行なわれる。
【００６７】
混合物は、１組の重合性材料を混合することから形成される。例えば、図５Ｃおよび５Ｄの両方を参照すると、プレポリマー５０４および硬化剤５０５が混合され、形成金型５００において混合物５０６を形成する。ある実施形態では、混合物５０６の形成は、図５Ｄに描写されるように、混合物５０６を形成金型５００のベースにおいて下地層５０２上に提供することを含む。ある実施形態では、プレポリマー５０４および硬化剤５０５を混合することは、それぞれ、イソシアネートおよび芳香族ジアミン化合物を混合することを含む。ある実施形態では、混合は、不透明化粒子充填剤をプレポリマー５０４および硬化剤５０５に添加し、研磨パッドの不透明の成形された研磨表面層を最終的に提供することをさらに含む。具体的な実施形態では、不透明化粒子充填剤は、限定されないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、黒鉛、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)のような材料である。
【００６８】
ある実施形態では、混合物５０６は、最終的に、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料から構成される成形された研磨表面層を形成するために使用される。ある実施形態では、混合物５０６は、硬質研磨表面層を最終的に形成するために使用され、単一タイプの硬化剤のみが使用される。別の実施形態では、混合物５０６は、軟質研磨表面層を最終的に形成するために使用され、一次および二次硬化剤の組み合わせが使用される。例えば、具体的な実施形態では、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、エーテル結合を有する化合物を含む。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、限定されないが、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、アミノ官能化グリコール、またはアミノ官能化ポリオキシプロピレンのような硬化剤である。ある実施形態では、プレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤は、プレポリマーが１００部、一次硬化剤が８５部、そして二次硬化剤が１５部である概算分子比を有する。比率の変動が、可変硬度値を有するか、またはプレポリマーならびに第１および第２の硬化剤の具体的性質に基づいて成形された研磨表面層を提供するために使用されてもよいことが、理解されるべきである。ある実施形態では、プレポリマーおよび任意の硬化剤を混合することにより混合物５０６を形成することは、混合物５０６から脱気することを含む。
【００６９】
図５Ｅを参照すると、形成金型５００の蓋５１０が、混合物５０６に定置される。蓋５１０の見下ろし平面図は、図５Ｅの上部に示される一方、ａ−ａ’軸に沿って取られた断面は、図５Ｅの下方に示される。蓋５１０は、図５Ｅに描写されるように、図３に関連して説明された溝または突出部のパターンに対応する突出部のパターンのような、その上に配置される突出部のパターンを有する。
【００７０】
形成金型５００の蓋５１０を降下させることを含む本明細書で説明される実施形態は、蓋５１０および形成金型５００のベース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、いくつかの実施形態では、形成金型５００のベースが、形成金型の蓋５１０に向かって上昇させられる一方、他の実施形態では、形成金型５００の蓋５１０が、ベースが蓋５１０に向かって上昇させられるのと同時に、形成金型５００のベースに向かって降下させられる。
【００７１】
蓋５１０が混合物５０６において定置されると、混合物５０６は、少なくとも部分的に硬化され、下地層５０２上に配置される研磨表面層５０８を形成する。蓋５１０の突出部のパターンは、形成金型５００における混合物５０６に溝のパターンを圧痕するために使用される。混合物５０６は、圧力下で（例えば、蓋５１０を定位置に置いた状態で）加熱され、成形された研磨表面層５０８を提供してもよい。ある実施形態では、形成金型５００における加熱は、混合物５０６を形成金型５００において封入する蓋５１０の存在下、約２００−２６０°Ｆの範囲にある温度および約２〜１２ポンド／平方インチの範囲にある圧力で、少なくとも部分的に硬化することを含む。
【００７２】
ある実施形態では、混合物５０６を少なくとも部分的に硬化させることは、形成金型５００のベースを加熱することを含む。ある実施形態では、混合物５０６を少なくとも部分的に硬化させることは、混合物５０６および下地層５０２の両方を加熱することを含む。このアプローチは、下地層５０２が加熱されない場合、成形された研磨表面層の冷却に応じて別様に生じ得る圧縮応力を軽減させ得る。ある実施形態では、混合物５０６を少なくとも部分的に硬化させることは、下地層５０２と共有結合している成形された均質な研磨表面層５０８を形成する。
【００７３】
図５Ｆを参照すると、研磨パッド５５０は、形成金型５００からの連結された下地層５０２および成形された研磨表面層５０８の除去に応じて提供される。研磨表面層５０８は、蓋５１０の突出部のパターンに対応する溝のパターンを有する。研磨パッド５５０の見下ろし平面図は、図５Ｆの下方に示される一方、ｂ−ｂ’軸に沿って取られた断面は、図５Ｆの上方に示される。ある実施形態では、図５Ｆに示されるように、研磨表面層５０８は、図２に関連して説明された研磨表面層２０８と類似または同一の、別々の突出部（溝パターンを形成する）から形成される。しかしながら、別の実施形態では、研磨表面層５０８は、図１に関連して説明される研磨表面層１０８と類似または同一の、連続層から形成される突出部を有する連続層である。いずれの場合も、研磨表面層５０８は、研磨表面層１０８および２０８について前述された材料および特性と類似または同一の材料から構成されても、そのような特性を有してもよい。
【００７４】
成形プロセスで下地層を含むことによって、効率が、製作されたパッドを形成金型から離型するタイミングに関する成形プロセスにもたらされ得る。例えば、ある実施形態では、形成金型５００からの連結された下地層５０２および成形された研磨表面層５０８の除去（例えば、研磨パッド５５０の除去）は、硬化の程度が、成形された均質な研磨表面層５０８の幾何学形状を維持するのに十分であるが、成形された均質な研磨表面層５０８が機械的応力に耐えるには不十分である場合に、行なわれる。すなわち、除去は、下地層の不在下で別様に行なわれ得る単独の成形された均質な研磨表面層の除去の前に行なわれる。あるそのような実施形態では、下地層５０２は、そこに取着された成形された均質な研磨表面層５０８を有し、蓋５１０の形成金型の溝のパターンと混合物５０６との連結後、約４分未満で形成金型５００のベースから除去される。そのようなタイミングは、成形プロセスの時間が約３倍短縮されることを反映することにより、所与の個々の金型におけるより多い処理量を可能にし得る。ある実施形態では、形成金型５００からの連結された下地層５０２および成形された研磨表面層５０８の除去は、成形された均質な研磨表面層５０８の材料がゲル化する直後に行なわれる。
【００７５】
裏地支持の追加に加え、下地層は、追加的に、研磨表面層５０８よりも大きいサイズにされ、より早い離型時間をさらに可能にし得る。例えば、ある実施形態では、下地層５０２は、成形された均質な研磨表面層５０８を越えて延在し、下地層の上に形成された成形された均質な研磨表面層５０８を有する下地層５０２を形成金型５００のベースから除去することは、下地層５０２を保持するが、成形された均質な研磨表面層５０８を保持しないことを含む。
【００７６】
加熱を通した研磨表面層５０８のさらなる硬化が、望ましくあり得、研磨パッド５５０を炉において定置して加熱することによって行なわれてもよいことが、注記される。ゆえに、ある実施形態では、混合物５０６の硬化は、最初に、形成金型５００において部分的に硬化させることと、次いで、炉においてさらに硬化させることとを含む。いずれの場合も、研磨パッド５５０が最終的には提供され、成形された研磨表面層５０８は、下地層５０２上に形成される。ある実施形態では、成形された研磨表面層５０８は、熱硬化性ポリウレタン材料に配置された複数の閉鎖セル細孔を有する熱硬化性ポリウレタン材料から構成される。
【００７７】
成形プロセスで下地層を含むことによって、そこから製作されたパッドのさらなる処理が、低減または排除され得る。例えば、従来の成形は、その後で、研磨パッドの本体の裏面切断を要求し得る。しかしながら、ある実施形態では、下地層の上に形成された成形された均質な研磨表面層５０８を有する下地層５０２を含む研磨パッド（例えば、研磨パッド５５０）は、下地層５０２の、または研磨パッド５５０全体の裏面切断を行なわずに、研磨プロセスを行なうために好適である。
【００７８】
成形プロセスで下地層を含むことによって、材料のリサイクルまたは再使用が可能となり得る。例えば、ある実施形態では、成形された均質な研磨表面層５０８は、下地層５０２から除去され、第２の均質な研磨表面層が下地層上に形成される。下地層５０２のそのような再使用プロセスは、研磨表面層の寿命がＣＭＰ設備において終了したと判定された後、ゆえに、研磨パッドの寿命がＣＭＰ設備において終了したと判定された後に行なわれ得る。別のそのような実施形態では、下地層５０２を形成金型５００において提供することは、最初に、以前に形成された研磨表面層を下地層５０２から除去することを含む。
【００７９】
ある実施形態で、再び図５Ｃを参照すると、混合は、複数のポロゲン５２０をプレポリマー５０４および硬化剤５０５に添加し、閉鎖セル細孔を研磨パッド５５０の最終的に形成される研磨表面層５０８において提供することをさらに含む。ゆえに、ある実施形態では、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有する。別の実施形態では、再び図５Ｃを参照すると、混合は、ガス５２２をプレポリマー５０４および硬化剤５０５中に、またはそれらから形成される生成物中に注入し、閉鎖セル細孔を研磨パッド５５０の最終的に形成される研磨表面層５０８において提供することをさらに含む。ゆえに、ある実施形態では、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有していない。組み合わせの実施形態では、混合は、複数のポロゲン５２０をプレポリマー５０４および硬化剤５０５に添加し、各々が物理的シェルを有する閉鎖セル細孔の第１の部分を提供し、かつガス５２２をプレポリマー５０４および硬化剤５０５中に、またはそれらから形成される生成物中にさらに注入し、各々が物理的シェルを有していない閉鎖セル細孔の第２の部分を提供することをさらに含む。さらに別の実施形態では、プレポリマー５０４は、イソシアネートであり、混合は、水（Ｈ２Ｏ）をプレポリマー５０４および硬化剤５０５に添加し、各々が物理的シェルを有していない閉鎖セル細孔を提供することをさらに含む。
【００８０】
ゆえに、本発明の実施形態において想定される突出部パターンは、原位置（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で形成されてもよい。例えば、前述のように、圧縮成形プロセスは、下地層の上に配置される突出部を有する成形された研磨層を有する下地層とともに研磨パッドを形成するために使用されてもよい。成形プロセスを使用することによって、パッド内の非常に均一な突出部寸法が、達成され得る。さらに、非常に平滑かつクリーンな突出部表面に加えて非常に再現性のある突出部寸法が、作り出され得る。他の利点は、欠陥および微小擦過痕の低減と、より有用な突出部深度とを含み得る。
【００８１】
また、研磨表面層の製作された突出部は成形中に形成されるので、金型におけるパッドの形成中の、結果として生じるパッドの位置付けは、金型からのパッドの除去後に判定可能である。すなわち、そのような研磨表面層は、成形プロセスに対する追跡可能性を提供するように設計されてもよい（例えば、刻時マークとともに）。ゆえに、ある実施形態では、研磨パッドの研磨表面層は、成形された研磨表面層であり、その中に含まれる特徴は、結果として生じる研磨パッドを形成するために使用された金型における領域の場所を示す。
【００８２】
別の局面では、研磨パッドは、対応する研磨表面層と結合される形状的にパターン化された下地層を提供される。例えば、図６は、本発明のある実施形態に従い、溝付き下地層および研磨表面層を有する研磨パッドの断面図を図示する。
【００８３】
図６を参照すると、研磨パッド６００が基板を研磨するために提供される。研磨パッド６００は、研磨側６０４および裏側６０６を有する溝付き下地層６０２を含む。溝付き下地層６０２の研磨側６０４は、その中に配置される溝のパターン６１４（および、対応する突出部）を有する。連続研磨表面層６０８は、溝付き下地層６０２に取着され、それは溝のパターン６１４と共形である。限定ではないが好ましい実施形態では、研磨表面層６０８の硬度は、溝付き下地層６０２の硬度未満である。ある実施形態では、溝付き下地層６０２は、その製作中、溝のパターンを下地層に成形することによって、または溝のパターンを形状的に平滑の開始層にエッチングすることによって形成される。
【００８４】
別の例では、図７は、本発明のある実施形態に従い、溝付き下地層および研磨表面層を有する別の研磨パッドの断面図を図示する。
【００８５】
図７を参照すると、研磨パッド７００が基板を研磨するために提供される。研磨パッド７００は、研磨側７０４および裏側７０６を有する溝付き下地層７０２を含む。溝付き下地層７０２の研磨側７０４は、その上に配置される突出部のパターン７１４（および、対応する溝）を有する。各突出部７１４は、上面７１４Ａおよび側壁７１４Ｂを有する。非連続研磨表面層７０８は、溝付き下地層７０２に取着される。非連続研磨表面層７０８は、別々の部分から構成され、各別々の部分は、溝付き下地層７０２の突出部７１４の対応する１つの上面７１４Ａに取着される。限定ではないが好ましい実施形態では、非連続研磨表面層７０８の硬度は、溝付き下地層７０２の硬度未満である。
【００８６】
非連続研磨表面層７０８の材料は、別々のままであるが、突出部７１４の上面７１４Ａに全体としては限定されなくてもよいことが、理解されるべきである。非連続研磨表面層７０８に適用するために使用されるアプローチに応じて、突出部７１４の各々の他の領域が、非連続研磨表面層７０８で自然にまたは人為的にカバーされてもよい。例えば、ある実施形態では（図示せず）、非連続研磨表面層７０８の各別々の部分は、下地層７０２の対応する突出部７１４の側壁７１４Ｂの一部にさらに取着される。
【００８７】
研磨表面層６０８または７０８は、研磨表面層１０８および２０８について前述された材料および特性と類似または同一の材料から構成されても、そのような特性を有してもよいことが、理解されるべきである。同様に、下地層６０２または７０２は、下地層１０２および２０２について前述された材料および特性と類似または同一の材料から構成されても、そのような特性を有してもよい。そのような材料および／または特性は、下地層６０２または７０２と対応する研磨表面層６０８または７０８との間の結合タイプ、エネルギー損失係数（ＫＥＬ）、圧縮率、硬度、組成物、検出領域の包含、開口部の包含、またはサブパッドの包含を含み得るが、それらに限定されない。
【００８８】
研磨パッド６００または７００についての寸法は、研磨性能特性に基づいて選択されてもよい。ある実施形態では、連続研磨表面層６０８は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さを有し、下地層６０２は、約２０ミルよりも大きい厚さを有する。ある実施形態では、非連続研磨表面層７０８は、約２〜５０ミルの範囲にある厚さを有し、下地層７０２は、約２０ミルよりも大きい厚さを有する。ある実施形態では、下地層６０２または７０２は、それぞれ、対応する研磨パッド６００または７００のバルク研磨特性を決定付けるのに十分な、連続研磨表面層６０８または非連続研磨表面層７０８の厚さおよび硬度に対しての、厚さおよび硬度を有する。ある実施形態では、下地層６０２または７０２は、対応する研磨パッド６００または７００がダイレベルの研磨平面性を提供するには十分に厚いが、研磨パッド６００または７００がウエハレベルの研磨均一性を提供するには十分に薄い。非常に薄い研磨表面層についてのある実施形態では、硬度測定は、バルクまたは下地層硬度測定に対応する。
【００８９】
ある実施形態では、最上の連続研磨表面層（連続研磨表面層６０８のような）を有する１つよりも多い連続表面層が、使用されてもよい。別の実施形態では、最上の非連続研磨表面層（非連続研磨表面層８０８のような）を有する１つよりも多い非連続表面層が、使用されてもよい。別の実施形態では、複数の連続および非連続表面層の組み合わせが、使用されてもよい。そのような組み合わせは、均質または非均質材料の組み合わせであってもよい。
【００９０】
例として研磨パッド６００および７００を参照すると、ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドを製作する方法は、下地層の上に形成された突出部のパターンを有する表面を有する下地層を提供することを含む。各突出部は、上面および側壁を有する。研磨表面層が、次いで、下地層の上方に形成される。あるそのような実施形態では、研磨表面層を形成することは、図６に描写されるように、突出部のパターンを有して共形である下地層に取着された連続研磨表面層を形成することを含む。別のそのような実施形態では、研磨表面層を形成することは、下地層に取着され、別々の部分を有する非連続研磨表面層を形成することを含む。各別々の部分は、図７に描写されるように、下地層の突出部の対応する１つの上面に取着される。ある実施形態では、研磨表面層を形成すること（連続または非連続）は、下地層上に直接的に研磨表面層を形成することを含む。
【００９１】
ある実施形態では、研磨表面層を形成することは、研磨表面層上への圧延、研磨表面層上への噴霧、研磨表面層と下地層との二重成形、研磨表面層の印刷、または研磨表面層上への圧痕のような技法を使用することを、それらに限定されないが、含む。そのような様式で作製された研磨パッドは、再使用が容易であってもよい。例えば、ある実施形態では、研磨パッドの寿命の終了のときに、研磨表面層は、下地層から除去される。第２の研磨表面層が、次いで、下地層の上方に形成される。ある実施形態では、下地層を提供することは、最初に、以前に形成された研磨表面層を下地層から除去することを含む。
【００９２】
ある実施形態では、研磨パッド１００、２００、３００、４００、６００または７００のような、本明細書で説明される研磨パッドは、基板を研磨するために好適である。基板は、シリコン基板の上に配置されるデバイスまたは他の層を有するシリコン基板のような、半導体製造業界において使用されるものであってもよい。しかしながら、基板は、限定されないが、ＭＥＭＳデバイス、レチクル、またはソーラーモジュールのための基板のようなものの１つであってもよい。ゆえに、「基板を研磨するための研磨パッド」という言及は、本明細書で使用される場合、これらおよび関連する可能性を包含することが意図される。ある実施形態では、研磨パッドは、約２０インチ〜３０．３インチの範囲、例えば、約５０〜７７センチメートルの範囲、そして可能性として約１０インチ〜４２インチの範囲、例えば、約２５〜１０７センチメートルの範囲にある直径を有する。
【００９３】
本明細書で説明される研磨パッドは、種々の化学機械研磨装置と併用するために好適であり得る。例として、図８は、本発明のある実施形態に従い、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドと適合性がある研磨装置の等角側面図を図示する。
【００９４】
図８を参照すると、研磨装置８００は、取付盤８０４を含む。取付盤８０４の上部表面８０２は、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドを支持するために使用されてもよい。取付盤８０４は、スピンドル回転８０６およびスライダ揺動８０８を提供するように構成されてもよい。試料キャリア８１０は、例えば、研磨パッドでの半導体ウエハの研磨中、半導体ウエハ８１１を定位置に保持するために使用される。試料キャリア８１０は、懸架機構８１２によってさらに支持される。スラリー送給器８１４が、半導体ウエハの研磨の前およびその最中に、研磨パッドの表面にスラリーを提供するために含まれる。調整ユニット８９０もまた、含まれてもよく、ある実施形態では、研磨パッドの調整のためのダイヤモンド先端を含む。
【００９５】
ゆえに、下地層および研磨表面層を有する研磨パッドが、開示された。本発明のある実施形態に従い、基板を研磨するための研磨パッドは、第１の硬度を有する下地層を含む。研磨表面層は、直接的に下地層に結合される。研磨表面層は、第１の硬度未満の第２の硬度を有する。ある実施形態では、研磨表面層は、その研磨表面層から突出する複数の研磨特徴を有する連続層部分を含み、連続層部分は、直接的に下地層に結合される。ある実施形態では、研磨表面層は、直接的に下地層に結合される複数の別々の研磨突出部を含む。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2018082213000001.pdf