(57)【要約】      （修正有）【課題】漏洩が生じないことを保証する１以上の終了点検出窓を有するＣＭＰ研磨パッド及びその製造方法を提供すること。【解決手段】最上部面と、終了点検出窓１４を受け容れるように適合された１以上の開口部と、窪み部分を有し且つ１以上のフランジ付き終了点検出窓（複数の窓）を有する下側部とを備える化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッドであって、各窓は、研磨層の下側部の窪み部分にぴったりと適合するように調整されたフランジを有し、フランジは、研磨層の窪み部分の深さよりも僅かに薄い厚さを有し（接着剤を許容するために）、その最上部面は研磨層の最上部面と実質的に同一平面になるように上記研磨層内の開口部にぴったりと適合するところの検出領域を有している。【選択図】図１
2019072835.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１つから選択された基板を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッドであって、
（i）ポリマー材料のＣＭＰ研磨層若しくは最上部層であって、
（ａ）最上部面であって、その中に一連の溝を有し、１以上の終了点検出窓の各々のための、使用中に前記研磨層の最上部を下向き垂直方向で見たときの中心点を有する前記研磨層を貫通して全方向に拡張する開口部Ａを有する、最上部面と、
（ｂ）実質的に平坦な下側面であって、前記１以上の終了点検出窓の各々のための、各除外ゾーンの横方向寸法と同一延長になるように横方向に拡張された一定の深さを有する窪み部分を含む下側面と、
をその中に有しているＣＭＰ研磨層若しくは最上部層；
（ii）ポリマー材料の下部パッド若しくは下部層であって、
実質的に平坦な最上部面を有し、平坦な下側面を有し、且つ１以上の終了点検出窓の各々のための、前記下部パッドを貫通して全方向に拡張され、且つ前記研磨層の各開口部Ａの前記中心点と一致するように調整された中心点を持つ開口部を有する
下部パッド若しくは下部層；及び
（iii）１以上の終了点検出窓であって、
各窓は、前記研磨層の前記下側面の前記窪み部分にぴったりと適合され、且つ前記（i）研磨層の前記窪み部分の深さと等しいか又は接着層を収容するためにそれよりもわずかに薄い厚さを持つ、フランジを有し、検出領域の最上部面が、前記（i）研磨層の前記最上部面と実質的に同一平面上にあるように前記（i）研磨層の開口部にぴったりと適合するところの検出領域を有している；
を含む、上記化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項２】
前記ＣＭＰ研磨層の前記ポリマー材料は、ポリウレタン発泡層である、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項３】
前記（ii）ポリマー材料の下部パッド又は下部層が、ポリウレタン発泡材料である、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項４】
前記（iii）１以上の終了点検出窓は、透明ポリマー窓である、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項５】
前記（iii）１以上の終了点検出窓の各々は、前記（i）研磨層及び前記（ii）下部パッドの各々に、超音波溶接によって、又は感圧接着剤、ホットメルト接着剤、接触接着剤及びそれらの組み合わせから選択された接着剤を用いて接着される、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項６】
前記（iii）１以上の終了点検出窓の各々は、感圧接着剤で前記（i）研磨層に接着され、かつ感圧接着剤又はホットメルト接着剤で前記（ii）下部パッドに接着されている、請求項４に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項７】
前記１以上の終了点検出窓は、前記ＣＭＰ研磨パッドが、１以上の（iii）終了点検出窓の各々の前記フランジによって拘束された前記側方領域内に且つ前記下部パッドの前記下側面と前記研磨層の前記最上部面との間に、１５０μｍよりも大きな如何なる寸法の間隙又は開放空間を含まない、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項８】
１〜３つの（iii）終了点検出窓を含む、請求項１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッド。
【請求項９】
１以上の終了点検出窓を有する化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッドを作製する方法であって、
中心点、（ａ）一連の溝を有する最上部面、及び（ｂ）１以上の終了点検出窓の各々のフランジを受け入れるように適合された窪み部分を含むか又は含まないかは任意で実質的に平坦な下側面、を有する（i）研磨層を形成すること；
前記１以上の終了点検出窓の各々について、所与の横方向のサイズ又は寸法を有する前記研磨層内に開口部Ａを形成すること；
（i）研磨層が窪み部分を有さない場合には、前記１以上の終了点検出窓の各々について、前記窪み部分を形成するために、１以上の終了点検出窓の各々のフランジ及び使用される場合には接着層を受け入れるように、一定の深さ及び横方向寸法まで前記（ｂ）研磨層の下側面をフライス加工すること； 
前記研磨層の各開口部及び窪み部分のために（iii）フランジ付き終了点検出窓を形成することであって、前記終了点検出窓が、前記研磨層内の対応する開口部と横方向サイズにおいて等しい検出領域を有し、且つ透明なポリマー材料を成形することによって又は材料のディスクを鋳造又は成形し次いで前記ディスクが前記フランジ持つようにフライス加工、ルーティング又は鍛造することによって、前記研磨層の前記対応する窪み部分と同じか又は接着層を収容するためにわずかに低い高さで且つ同じ横方向寸法を有するフランジを有すること；
得られた前記研磨層が溝を考慮せずに至るところで同じ厚さを有するように且つ前記１以上の（iii）終了点検出窓の各々の最上部面が前記研磨層の最上部面と実質的に同一平面上にあるように、前記対応する１以上の終了点検出窓の各々を、前記研磨層の前記窪み部分に接着すること；
中心点と、実質的に平坦な最上部面と平坦な下側面とを有するポリマー材料の（ii）下部パッドを提供すること；
前記研磨層内の各開口部Ａに対応し、前記研磨層の前記対応する開口部と同じ形状を有する、前記下部パッド内の１以上の開口部を形成することであり、前記研磨層と前記下部パッドとの複数の中心点が、前記下部パッドの最上部側に対向して存在するその１以上の窪み部分を有する前記下部パッドの最上部に配置された前記研磨層により調整されるとき、前記研磨層及び下部パッドの各々の複数の開口部が、位置及び形状において調整されるように、該複数の開口部が調整されること；及び、
超音波溶接を介して、又は感圧接着剤、ホットメルト接着剤、接触接着剤、及びこれらの組み合わせから選択された接着剤によって、前記ＣＭＰ研磨パッドを形成するように、前記研磨層の下側面及び前記１以上の終了点検出窓の各々のフランジの底部及び前記下部パッドの最上部面を調整させ且つ付着させること：
を包含する、
上記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１以上のフランジ付き終了点検出窓を有する化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：略語はＣＭＰ）用研磨パッド（以下、化学機械研磨パッド、又は、ＣＭＰ研磨パッドとも称する）及びその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、ＣＭＰ研磨パッドであって、（ｉ）ＣＭＰ研磨層であって、その中に（ａ）一連の溝を有する最上部面、１以上の終了点検出窓の各々について開口部及び任意選択の除外ゾーンと、（ｂ）上記１以上の終了点検出窓の各々について、各除外ゾーンと横方向に接して延伸される深さを有する窪み部分を含む下側面とを有するもの；（ii）下部パッド又は下部レイヤ；及び（iii）１以上の終了点検出窓、夫々は研磨層の下側面の窪み部分にぴったりと合うように適合されたフランジを有し且つ研磨層の窪み部分の深さと等しいか又はわずかに薄い厚さを有する、研磨層の開口部にぴったりと適合する検出領域、及び研磨層の最上部面と同一面上に存在する最上部面、を含むものに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及びその他の電子デバイスの製造においては、導電性の、半導体性の、及び誘電性の材料の複数の薄い層が、半導体ウェーハの表面上に堆積され、次いでこの半導体ウェーハの表面から少なくとも部分的に除去される。材料の層が順次堆積され除去されるにつれて、ウェーハの最上面は非平面的になる。後続の半導体処理（例えば、メタライゼーション）は、ウェーハが平坦な表面を必要とするため、ウェーハを平坦化する必要がある。化学機械平坦化又は化学機械研磨（Chemical Mechanical Planarization又はChemical Mechanical Polishing：いずれも略語はＣＭＰ）は、製造中に集積回路及び半導体ウェーハなどの他の電子デバイス基板を平坦化するために一般的に使用されてきた。従来のＣＭＰでは、基板が搬送アセンブリに取り付けられ、ＣＭＰ装置内の研磨パッドと接触して配置される。搬送アセンブリは、パッドが外部駆動力によって基板に対して移動（例えば回転）されている間に、ＣＭＰ研磨パッドに押し付けられることによって、制御された圧力を基板に加える。それと同時に、ウェーハとＣＭＰ研磨パッドとの間に設けられた研磨媒体（例えば、スラリー）が、パッド表面と研磨媒体との化学的及び機械的作用によって基板表面を研磨して平坦化するように作用する。
【０００３】
ＣＭＰ研磨において提示される１つの課題は、基板が所望の程度まで研磨された時点を決定することである。研磨終了点を決定する、その場光学法が開発されており、この方法は、可視スペクトル（例えば、４００〜７００ｎｍ）、紫外線スペクトル（２００〜４００ｎｍ）、又は赤外線スペクトル（例えば、７００〜１１００ｎｍ）における１以上の波長で、反射された光信号をモニタリングすることを含む。光信号をモニタリングする際、基板表面の組成が１の材料から別の材料に変化するにつれて、基板の反射率が変化する。この反射率の変化は、ＣＭＰ研磨終了点を検出するために使用される。これらの光学的終了点測定技術に対応するために、終了点検出窓を有するＣＭＰ研磨パッドが開発されている。
【０００４】
終了点検出窓の透明性は、窓がＣＭＰ研磨パッドを作るために使用された材料とは異なる材料から形成されることを意味する。したがって、ＣＭＰ研磨パッドを作製するために材料の成形又は鋳造の間に又は後に、終了点検出窓は、ＣＭＰ研磨パッドの残りの部分に固定又は封止的に係合されなければならない。例えば、終了点検出窓は、ＣＭＰ研磨パッド材料に接着され、溶接され、鋳造され、さらに反応すらさせられうる。それにもかかわらず、任意の終了点検出窓とＣＭＰ研磨パッド材料との間の不十分な接着は、研磨媒体の漏洩を引き起こすか、又は窓がパッドから外れる原因となる。漏洩した研磨媒体が終了点検出を妨げ、かつ下部パッドの圧縮特性を変えうるために、漏洩は問題を引き起こす。
【０００５】
漏洩に対処する１つの方法は、ＣＭＰ研磨パッド材料の残りで窓材料を鋳造することである。しかし、終了点検出窓を有する鋳造ＣＭＰ研磨パッドを成形することは、材料が異なり、材料を層に研削又は薄く剥ぐなどの成形方法に対する耐性が、望ましくない表面欠陥又は変形及び窓座屈を招くことがあるため、困難であることが判明した。プラグインプレイス窓を作成する別の方法においては、窓を直接的に下部パッド又は下位層に接着することを含む。しかし、接着面積は小さく、既知の下部パッド接着剤は、窓の周りでの漏洩又は窓とパッドの分離を防止するほど十分には機能しない。
【０００６】
Birangらの米国特許第5,893,796(A)号は、下部パッド台（図３Ａ参照）上に着座している終了点検出窓を開示し、フランジ付き窓又はプラグは上部パッドの下側面に接着されている（図３Ｄ参照）。フランジ付き窓において、２レベルプラグの最上部面はＣＭＰ研磨パッドの最上部面と同一平面上にある。残念なことに、プラグ（６００）の下側部分（６０４）は、最上部研磨層（２２）の下側面に接着され、使用時の漏れを防ぐためにプラグの小部分の研磨層の底面への接着に大きく依存している。さらに、バッキング層又は下部パッドは、２レベルプラグの下側面全体を収容し、それを支持しない大きな窪み部を有する。大きな窪み部は、研磨速度又は一貫性に悪影響を与えうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、漏洩が生じないことを保証する１以上の終了点検出窓を有するＣＭＰ研磨パッド及びその製造方法を提供することを試みてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１．本発明によれば、磁性基板、光学基板、及び半導体基板の少なくとも１つから選択された基板を研磨するための化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッドであって、（i）ポリマー材料、好ましくはポリウレタン発泡層、のＣＭＰ研磨層若しくは最上部層であって、その中に（ａ）最上部面であって、一連の溝、好ましくは、連続同心円溝、を有し、１以上、好ましくは、１〜３、の終了点検出窓の各々について、使用中に上記研磨層の最上部への下向き垂直方向で見たときに上記研磨層を貫通して全方向に拡張し且つ中心点を有する開口部Ａを有するものと、好ましくは、除外ゾーン（そこでは１以上の終了点検出窓の各々について溝が存在しない）、及び（ｂ）上記１以上の終了点検出窓の各々について各除外ゾーンの横方向寸法と横方向に接して延伸される一定の深さを有する窪み部分を含むところの実質的に平坦な下側面と、を有しているもの；（ii）ポリマー材料、例えば、ポリマー、好ましくはポリウレタン、相互侵入型不織ウェブ、又はポリマー発泡体（例えばポリウレタン）の下部パッド若しくは下部層であって、実質的に平坦な最上部面を有し、平坦な下側面を有し、且つ１以上の終了点検出窓の各々について上記下部パッドを貫通して全方向に拡張し、上記研磨層の各開口部Ａの中心点に一致するように調整された上記中心点を持つ開口部を有し、及び好ましくは、開口部Ａとして同じ、又はより好ましくはより小さな横方向寸法を有するもの；及び、（iii）１以上（例えば１〜６、又は好ましくは１〜３）の終了点検出窓（例えば、ポリマー窓、好ましくはポリウレタン）、ここで、各窓は、上記研磨層の上記下側面の上記窪み部分にぴったりと適合され且つ上記（i）研磨層の上記窪み部分の深さと等しいか又は接着層を収容するためにそれよりもわずかに薄い厚さを持つフランジを有し、検出領域の最上部面が上記（i）研磨層の上記最上部面と実質的に同一平面上にあるように上記（i）研磨層の開口部にぴったりと適合するところの検出領域を有している；を含んでいる。
【０００９】
２．上記項目１に記載の本発明の化学機械研磨パッドによれば、上記（ii）下部パッドは、ショアＯスケール（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０-１５（２０１５））内にある硬度を有するポリマー材料を含み、そしてそれは研磨層の硬度よりも小さい。
【００１０】
３．上記項目１に記載の本発明の化学機械研磨パッドによれば、上記（iii）１以上の終了点検出窓のそれぞれが、上記（i）研磨層、及び上記（ii）下部パッドの各々に、超音波溶接によって、又は感圧接着剤、ホットメルト接着剤、接触接着剤、及びそれらの組み合わせから選択された接着剤を用いて接着される。
【００１１】
４．上記項目３に記載の本発明の化学機械研磨パッドによれば、上記（iii）１以上の終了点検出窓の各々は、感圧接着剤で上記（i）研磨層に接着されており、かつ感圧接着剤又はホットメルト接着剤で上記（ii）下部パッドに接着されている。
【００１２】
５．上記項目１、２、３又は４に記載の本発明の化学機械研磨パッドによれば、上記ＣＭＰ研磨パッドは、上記１以上の除外ゾーン内又は上記（iii）１以上の終了点検出窓のフランジによって境界付けられた上記横方向領域内の且つ上記下部パッドの上記下側と上記研磨層の上記最上部面との間のいかなる寸法においても１５０μｍ、好ましくは５０μｍよりも大きな隙間又は開放空間を含まない。
【００１３】
６．別の態様において、本発明は、１以上の終了点検出窓を有する化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッドを作製する方法であって、中心点と、（ａ）一連の溝（好ましくは連続した同心溝）、及び好ましくは、１以上、例えば１〜６、又は好ましくは、１〜３の終了点検出窓の各々についての除外ゾーン（ここでは１以上の終了点検出窓の各々について溝は存在しない）を有する最上部面と、（ｂ）一定の深さの窪み部分を含むか又は含まないかは任意で、かつ１以上の終了点検出窓の各々のフランジを受け入れるように適合された実質的に平坦な下側面、を有する（i）研磨層を、例えば、鋳造及び薄く剥ぐことによって（その中に上記研磨層は上記窪み部分を含まないであろう）又はポリマー材料、好ましくはポリウレタン発泡体、を散布し硬化させることによって形成すること；もし上記（i）研磨層が窪み部分を有さない場合、上記１以上の終了点検出窓の各々について、１以上の終了点検出窓の各々のフランジ及び使用される場合には何らかの接着剤を受け入れるように一定の深さ及び横方向寸法まで上記（ｂ）研磨層の下側面をフライス加工すること、その結果、上記窪み部分を形成する；上記１以上の終了点検出窓の各々について、所定の横方向のサイズ又は寸法を有する上記研磨層の開口部Ａを、例えば上記開口部Ａをフライス加工するなどして形成すること；
上記研磨層の各開口部及び窪み部分のために（iii）フランジ付き終了点検出窓を形成すること、ここで、上記終了点検出窓は、上記研磨層内の対応する開口部と横方向サイズにおいて等しい検出領域を有し、且つ透明なポリマー材料を成形することによって、例えば射出成形によって、又は材料のディスクを鋳造又は成形し次いで上記ディスクが上記フランジを作るようにフライス加工、ルーティング又は鍛造することによって、上記研磨層の上記対応する窪み部分と同じか又は接着層を収容するために、もしわずかに低い高さが用いられるならば、わずかに低い高さで且つ同じ横方向寸法を有するフランジを有する；及び、
得られた上記研磨層が溝を考慮せずに至るところで同じ厚さを有するように且つ上記１以上の（iii）終了点検出窓の各々の最上部面が上記研磨層の最上部面と実質的に同一平面上にあるように、上記対応する１以上の終了点検出窓の各々を、上記研磨層の上記窪み部分に接着すること；
次いで、中心点と、実質的に平坦な最上部面と、平坦な下側面とを有するポリマー材料、例えば、ポリマー、好ましくはポリウレタン、相互浸透不織ウェブ又はポリマー発泡体（例えばポリウレタン）の（ii）下部パッドを提供すること；
上記研磨層内の各開口部Ａに対応し、上記研磨層の上記対応する開口部Ａと同じ形状を有し、そして好ましくは、上記対応する開口部Ａと同じ、又はより好ましくは、より小さい横方向のサイズ又は寸法を有し、上記下部パッド内の１以上の開口部を形成すること；それにより、上記研磨層と上記下部パッドとの複数の中心点が、上記下部パッドの最上部側に対向して存在するその１以上の窪み部分を有する上記下部パッドの最上部に配置された上記研磨層により調整されるとき、上記研磨層及び下部パッドの各々の複数の開口部は、位置及び、好ましくは上記下部パッド内の１以上の開口部を有し、各対応する開口部Ａと同じサイズ又はそれよりも小さなサイズである形状において調整するように、該複数の開口部が調整される；及び、超音波溶接を介して、又は感圧接着剤、ホットメルト接着剤、接触接着剤、及びこれらの組み合わせから選択された接着剤によって、上記ＣＭＰ研磨パッドを形成するように、上記研磨層の下側面及び上記１以上の終了点検出窓の各々のフランジの底部及び上記下部パッドの最上部面を調整させ且つ付着させること：を包含する、上記方法である。
【００１４】
７．上記項目５に記載の本発明の方法に従って、上記（iii）１以上の終了点検出窓の各々が、感圧接着剤で上記（i）研磨層に接着され、かつ感圧接着剤又はホットメルト接着剤で上記（ii）下部パッドに接着される。
【００１５】
別に指示のない限り、温度及び圧力の条件は、周囲温度及び標準圧力である。列挙された全ての範囲は、包括的であり且つ組み合わせ可能である。
【００１６】
別に指示のない限り、括弧を含む用語は、あたかも括弧が存在しないかのように用語全体、及び括弧内の用語を取り除いた用語、及びこれら各々の組み合わせのいずれかを指す。したがって、用語「（ポリ）イソシアネート」は、イソシアネート、ポリイソシアネート、又はそれらの混合物を指す。
【００１７】
全ての範囲は、包括的であり且つ組み合わせ可能である。例えば、「５０〜３０００ｃＰｓ、又は１００ｃＰｓ以上の範囲」という用語は、５０〜１００ｃＰｓ、５０〜３０００ｃＰｓ及び１００〜３０００ｃＰｓのそれぞれを含む。
【００１８】
本明細書で使用される場合、用語「ＡＳＴＭ」は、ＡＳＴＭ International、West Conshohocken、PＡの刊行物を指す。
【００１９】
本明細書で使用される場合、用語「ポリイソシアネート」は、ブロック化イソシアネート基を含む、３つ以上のイソシアネート基を有する分子を含む任意のイソシアネート基を意味する。
【００２０】
本明細書で使用する場合、「ポリウレタン」という用語は、２官能性又は多官能性のイソシアネートからの重合生成物、例えば、ポリエーテルウレア、ポリイソシアヌレート、プリウレタン、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指す。
【００２１】
本明細書で使用される場合、「反応混合物」という用語は、任意の非反応性添加物、例えば、研磨パッド内のポリウレタン反応生成物の湿潤硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０-１５（２０１５）によるショアＤ又はショアＡ）を低下させるための微量要素及び任意の添加物を指す。
【００２２】
本明細書で使用される場合、「半導体ウェーハ」という用語は、半導体基板、例えば、パターン化されていない半導体若しくはパターンを有する半導体、半導体デバイス、様々なレベルの相互接続のための様々なパッケージ（単一チップウェーハ又はマルチチップウェーハを含む）、発光ダイオード（ＬＥＤ）用の基板、又ははんだ接続を必要とする他のアセンブリ、を包含することを意図している。
【００２３】
本明細書で使用される場合、用語「半導体基板」は、半導体材料を含む任意の構造を意味するように定義される。半導体基板は、半導体デバイスと、半導体デバイスの能動的若しくは動作可能な部分を含むところの１以上の半導体層若しくは半導体構造を有する任意の基板とを含む。
【００２４】
本明細書で使用される場合、用語「半導体デバイス」は、少なくとも１つのマイクロ電子デバイスがその上に製造された半導体基板、又は製造中の半導体基板を指す。
【００２５】
本明細書で使用する「ショアＤ硬さ」、「ショアＯ硬さ」及び「ショアＡ硬さ」という用語は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０-１５（２０１５）「ゴム特性の標準試験方法-デュロメータ硬さ」に従って測定された或る所与の材料の硬さの値である。硬さは、鋭い（ショアＤ）、球状の（ショアＯ）、又はフラット（ショアＡ）なプローブをそれぞれ備えたRexハイブリッド硬度試験機（Rex Gauge Company, Inc., Buffalo Grove, IL）で測定された。４つのサンプルが積み重ねられ、各硬度測定のためにシャッフルされ、そして試験される各標本は、試験する前に５０％の相対湿度に５日間、２３℃で置かれること、且つ硬度試験の再現性を改善するためにＡＳＴＭ Ｄ２２４０-１５（２０１５）に概説された方法を用いることによって調整された。
【００２６】
本明細書で使用される場合、「ＳＧ」又は「比重」という用語は、本発明による研磨パッド又は層から切り取った長方形の重量／体積比を指す。密度はＳＧと同等である。
【００２７】
本明細書で使用される場合、「実質的に同一面にある」という用語は、所与の表面の１５０μｍ以内、又は好ましくは５０μｍ以内であって、この所与の表面を超えないことを意味する。
【００２８】
本明細書で使用される場合、「実質的に平坦な」という用語は、所与の表面が完全に２次元であるもの又は完全な平面セグメントの１５０μｍ以内、好ましくは５０μｍ以内であることを意味する。
【００２９】
本発明によれば、ＣＭＰ研磨パッドは、パッド材料に良好に接着するところの１以上のフランジ付き終了点検出窓を含む。フランジ付き終了点検出窓は、上部パッド若しくは研磨層と下部パッドとの両方に、接着のためのより大きな接着領域を許容する。上部パッドと下部パッドとの間に着座する１以上のフランジ付き終了点検出窓は、窓がプロセスの影響を最小にするために、ＣＭＰ研磨パッド全体に実質的に類似する圧縮性を有することを可能にする。フランジの直径は、ＣＭＰ研磨パッドの除外ゾーン内にあるように選択され、それによりＣＭＰ研磨パッドが、基板表面下にハイドロプレーン現象が生じるところのこのパッドのより小さい領域に対する終了点検出に反応する仕方におけるどのような不規則性をも制限する。従って、フランジの直径及び溝のパターンは、プロセスの影響を最小にするように調整される。
【００３０】
上部パッド又は（ｉ）研磨層は、終了点検出窓の検出部分が（ii）下部パッドの最上部と同一平面上にあるように、（iii）終了点検出窓のフランジのために窪み部又は窪み部分を含む。
【００３１】
本発明のＣＭＰ研磨パッドによれば、終了点検出窓のフランジの両側は、パッドアセンブリに接着され、一方の側は下部パッドに、他方の側は上部パッド又は研磨層に接着される。
【００３２】
本発明によれば、終了点検出窓は、好ましくは、プラテン計装（例えば、渦電流センサ）のための窪み部を含みうる。
【００３３】
本発明は、さらに、本発明によるＣＭＰ研磨パッドを作る方法であって、研磨面及び溝及び１以上の開口部を有するＣＭＰ研磨層を提供すること；独立して、成形可能なポリマー又は反応混合物から終了点検出窓を形成すること;化学機械研磨パッドを提供するために終了点検出窓を研磨層と結合させること、ここで、上記終了点検出窓は、開口部及び研磨層の窪み部分の寸法内にぴったりと適合する形状の窓であり、任意の接着層を可能にする、を包含する上記方法を提供する。
【００３４】
一般に、本発明の終了点検出窓を形成するための一体成形において、細孔又は気泡の形成を除去又は防止するために、成形工程の前に反応混合物へ真空にひくことが行われる。
【００３５】
好ましくは、本発明の終了点検出窓は、１の成分（Ａ）として脂環式ジ-又はポリ-イソシアネート、及び別の成分として（i）高分子ジオールと（ii）トリオールの１．６：１〜５．２：１の重量比におけるポリオール混合物、及び０．００００１〜０．１重量％の量の錫含有触媒又は０．０１〜１重量％の量のアミン触媒から選択された触媒とを含む反応混合物から形成されうる（全ての重量パーセントは反応混合物の全固形物重量に基づく）。ポリマージオールは、５００〜１０００、好ましくは５００〜８００の分子量を有するポリカーボネートジオールであってもよい。（Ａ）脂環式ジイソシアネート又はポリイソシアネートにおけるイソシアネート基の（Ｂ）ポリオール混合物における水酸基のモル数に対するモル比は、０．９：１〜１．１０：１の範囲である。そのような反応混合物は、終了点検出窓の硬度を保証し、それにより、処理中又は処理後にその表面が膨張したり曲がったりしない終了点検出窓を有する硬質ＣＭＰ研磨パッドの提供を可能にする。
【００３６】
本発明の化学機械研磨パッドは、研磨層（例えば、下部パッド）と境を接する少なくとも1つの追加の層をさらに含む。終了点検出窓が置かれ且つ境を接しうるところの棚を準備する間に光学的検出を可能にするために、追加の層は、研磨層中の孔、開口部、又は開口と同じ中心点で同心的であるか又は中心点を有するＣＭＰ研磨パッドの研磨層よりわずかに小さい開口又は開口部を有することができる。好ましくは、研磨層は、接着剤を用いて少なくとも1つの追加の層と境界を接している。接着剤は、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、接触接着剤、及びそれらの組み合わせから選択されうる。好ましくは、接着剤はホットメルト接着剤又は感圧接着剤である。より好ましくは、接着剤はホットメルト接着剤である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】溝（１１）を有するＣＭＰ研磨パッドの平面図である。
【図２】ＣＭＰ研磨パッドの切り欠き斜視図である。
【図３Ａ】終了点検出窓を含んでいない研磨層（１０）の切断部分の側面図である。
【図３Ｂ】本発明によるフランジ付き終了点検出窓（１４）の側面断面図である。
【図３Ｃ】下部パッド（２２）の切り欠き部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明を、図面を参照して説明する。
【００３９】
図１に示されるように、溝（１１）を有するＣＭＰ研磨パッドの平面図は、研磨層（１０）の最上部面、フランジ付き終了点検出窓（１４）の検出領域、及び溝（１１）が存在していない研磨層内の除外ゾーン（１２）を示している。除外ゾーン（１２）は、研磨層（１０）の下側面の窪み部分（図示されず）及び終了点検出窓（１４）のフランジ（図示されず）のそれぞれに横方向寸法において対応している。
【００４０】
図２に示されるように、ＣＭＰ研磨パッドの切り欠き斜視図は、研磨層（１０）、フランジ付き終了点検出窓（１４）、及び下部パッド（２２）を示している。窓フランジ（１８）の直上領域には溝（１１）がなく、この領域は除外ゾーン（１２）として指定されている。
【００４１】
図３Ａに示されるように、終了点検出窓を含んでいない研磨層（１０）の切断部分の側面図であって、ここでは、研磨層が、最上部研磨溝領域（１６）と、終了点検出窓（図示されず）の検出領域のための開口部（1５）と、溝（１１）がない除外ゾーン（１２）とを含んでいる。
【００４２】
図３Ｂに示されるように、本発明によるフランジ付き終了点検出窓（１４）の側面断面図は、検出領域（１８）と、フランジ（1９）に塗布される接着剤（２０）とを有しており、この接着剤によって終了点検出窓が研磨層に取り付けられうる。
【００４３】
図３Ｃに示されるように、下部パッド（２２）の切り欠き部の側面図は、下部パッド（２２）及びその下側面（２４）の平坦な最上面のそれぞれに開口部（２３）と接着剤層（参照符号なし）を示し、それにより下部パッド（２２）が研磨のためにプラテン（図示されず）に取り付けられている。
【００４４】
本発明によれば、基板を研磨する方法は、磁性基板、光学基板、及び半導体基板のうちの少なくとも1つから選択される基板を提供すること、上記の項目１〜３のいずれか１項目に記載の終了点検出窓を有する化学機械研磨（ＣＭＰ）用研磨パッドを準備すること、ＣＭＰ研磨パッドの研磨層の研磨面と基板の表面を研磨すべき基板との間の動的接触を生成すること、及び、研磨コンディショナーによる研磨パッドの研磨面を調整することを含む。
【００４５】
本発明はまた、プラテン、光源、及び光センサを有する化学機械研磨装置を提供すること、少なくとも１つの基板を提供すること、上記項目１〜３のいずれか１項目に記載の化学機械研磨パッドを準備すること、化学機械研磨パッドをプラテン上に設置すること、任意選択的に、研磨面と基板との間の界面に研磨媒体を提供すること、研磨面と基板との間に動的接触を作り、少なくともいくつかの材料が基板から除去され、光源からの光を終了点検出窓を介して送信し、基板の表面から反射し終了点検出窓を通って光センサに入射する光を分析することによって研磨終了点を決定することを含む。
【００４６】
本発明によれば、終了点検出窓を用いる方法は、具体的には、ＣＭＰ研磨パッドを介し終了点検出窓を通して光ビームを基板に照射し、且つ光ビームの反射によって生成される干渉信号を監視することによって、研磨の終了点を検出する方法である。光ビームとして、例えば、白色ＬＥＤ又は２００〜１１００ｎｍの波長の光を有するハロゲンランプ若しくは重水素ランプを用いた白色光が、一般的に用いられる。このような方法において、終了点は、ウェーハの表面層の厚さの変化の監視によって表面の凹凸のおおよその深さを知ることによって決定される。このような厚さの変化が凹凸の厚さと等しくなるとき、ＣＭＰ工程は終了される。したがって、光源からの光を、終了点検出窓を通して伝送し、且つ基板の表面から反射され終了点検出窓を通って光センサに入射する光を分析することによってＣＭＰ研磨終了点を決定する。このような本方法において用いられる光学手段及び研磨パッドによる研磨終了点の検出方法として、種々の方法や研磨パッドが提案されている。
【００４７】
方法において使用される場合、本明細書中とは別に、「終了点検出窓」は、所与の基板の１つの層又は複数の層又は全ての層の研磨中に検出をおこない、その検出には、基板の単一の材料、層、又は構造、例えば、誘電体、マスク、充填材、導電層及び／又は半導体材料、ゲート形成構造、関係構造、トレンチ形成構造、又はビア（via）形成構造のうちの任意の１つ又は複数の研磨の終了が含まれる。
【００４８】
研磨中、光ビームは、上記窓を通ってウェーハ表面に向けられ、そこで反射し、上記窓を通って検出器（例えば分光光度計）まで戻る。戻り信号に基づいて、基板表面の特性（例えば、その上の膜の厚さ）を終了点検出のために決定されうる。
【００４９】
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層は、基板を研磨するのに適した研磨面を有する。好ましくは、研磨面は、磁性基板、光学基板、及び半導体基板のうちの少なくとも１つから選択された基板を研磨するように適合される。より好ましくは、研磨面は半導体基板を研磨するように適合される。
【００５０】
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層は、好ましくは、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、ポリフッ化ビニリデン、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、シリコーン、ＥＰＤＭ、及びこれらの組み合わせから選択されたポリマーを含むポリマー材料で作られている。好ましくは、研磨層はポリウレタンを含む。当業者であれば、所与の研磨作業のために化学機械研磨パッドに使用するのに適した厚さを有する研磨層を選択することを理解するであろう。好ましくは、研磨層は２０〜１５０ミル（より好ましくは３０〜１２５ミル、最も好ましくは４０〜１２０ミル）の平均厚さを示す。
【００５１】
好ましくは、研磨面は、孔及び溝の少なくとも１つから選択されたマクロテクスチャを有する。孔は、研磨面から研磨層の厚さの部分又は全体にわたって拡張しうる。好ましくは、研磨中の化学機械研磨パッドの回転時に、少なくとも１つの溝が研磨中の基板の表面上を掃引するように、溝は研磨表面に配置される。好ましくは、研磨面は、湾曲溝、直線溝、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される少なくとも１つの溝を含むマクロテクスチャを有している。
【００５２】
好ましくは、本発明の化学機械研磨パッドの研磨層は、基板を研磨するのに適した研磨面を有し、研磨面は、その中に形成された溝パターンを含むマクロテクスチャを有する。好ましくは、溝パターンは複数の溝を含む。より好ましくは、溝パターンは溝デザインから選択される。好ましくは、溝デザインは、同心円状の溝（円形又は螺旋状でもよい）、湾曲した溝、クロスハッチ溝（例えば、パッド表面を横切るＸＹグリッドとして配置される）、他の規則的なデザイン（例えば、六角形、三角形）、タイヤの溝のパターン、不規則なデザイン（例えば、フラクタルパターン）、及びそれらの組み合わせを含む。より好ましくは、溝のデザインは、ランダムな溝、同心溝、螺旋状溝、クロスハッチ溝、ＸＹ格子溝、六角形溝、三角形溝、フラクタル溝及びこれらの組み合わせからなるグループから選択される。最も好ましくは、研磨面は、そこに形成された螺旋状溝パターンを有する。溝の輪郭は、好ましくは、直線の側壁を有する矩形から選択されるか、又は溝の断面は、「Ｖ」字形、「Ｕ」字形、鋸歯状、及びそれらの組み合わせでありうる。
【００５３】
本発明は、以下の非限定的な実施例において詳細に説明される：
以下の実施例において、特に明記しない限り、すべて圧力は、標準圧力（１０１ｋＰａ）であり、すべての温度は周囲温度又は室温（約２２〜２３℃）である。以下の原材料が実施例において使用された：
研磨層Ａは、密度０．７５ｇ／ｃｃ及び硬度５７ショアＤ（The Dow Chemical Co.、Midland、MI）を有するIKONIC 4000（商標）シリーズポリウレタン研磨層であった；
下部パッドＡは、密度０．６３７ｇ／ｃｃ及び硬度６５ショアO（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０-１５（２０１５））を有するポリウレタン発泡体であり、感圧接着剤はアクリル樹脂含有接着剤であり、反応性ホットメルトは脂肪族ポリエステルポリオールを含んでいた。
【００５４】
窓材料は、Ｈ１２ＭＤＩ：メチレンビス（４-シクロヘキシルイソシアネート）、ジクロヘキシルメタン-４,４'-ジイソシアネート；
ジオール１：約平均分子量を有する直鎖状ヒドロキシル末端脂肪族ポリカーボネートジオール。６５０ｇ／mol;
ポリカーボネートトリオール１：トリメチロールプロパン又はＴＭＰ、ＭＷ（分子量）：１３４．１７ｇ／mol;
触媒：ジブチル錫ジラウレート触媒、ＭＷ（分子量）：６３１．５６；
ポリイソシアネートプレポリマー１：ポリエーテル含有ポリイソシアネートポリマーは、７．３５〜７．６５重量％の利用可能なイソシアネート含量（％NCO）を有する脂肪族ジイソシアネートを用いて調製された；
治療薬：３,５-ジエチルトルエン - ジアミン;及び
光安定剤：シアノアクリル酸エチルヘキシルエステル；
を含む。
【００５５】
実施例１：パッドを含む硬質フランジ付き窓
フランジ材料は、気泡のない固体ディスクを形成するために、５１重量％のＨ１２ＭＤＩ、３７重量％のジオール１、１２重量％のポリカーボネートトリオール（すべての重量は、ポリオール及びイソシアネート材料の総重量に基づく）、及び触媒を用いて真空キャストされた。次いで、ディスクは、フランジ付き窓形状にフライス加工された。公称フランジ厚さは５０μｍであった；検出領域の厚さは２ｍｍであった；検出領域は円形で直径は１８ｍｍであり、フランジは円形で直径は３０ｍｍであった。１つの５０μｍの深さで３０ｍｍの窪み領域が、研磨層を貫通する１８ｍｍ幅の開口部と同心の研磨層Ａの下側面においてフライス加工された。感圧接着剤が窪み領域に塗布され、フランジ付き窓が研磨層内の窪み領域に挿入された結果、検出領域面は、研磨層Ａの最上部面と同一面であった。反応性ホットメルト接着剤は、下部パッドＡの最上部面に塗布され、研磨層Ａ（フランジ付き窓を含む）を下部パッドに恒久的に接着させるために使用された。
【００５６】
実施例２：プレポリマーフランジ付き窓を有するＣＭＰ研磨パッド
フランジ付き窓材料が、８８重量％のポリイソシアネートプレポリマー１,１１重量％の硬化剤と光安定剤との混合物から除外ゾーンの所望の直径を有するシリンダー内に注型された。鋳造物は２ｍｍの厚さのシートに裂かれ、次いでシートはフランジ付き窓形状にフライス加工された。公称フランジ厚さは５０μｍであった；検出領域の厚さは２ｍｍであった；検出領域は円形で直径は１８ｍｍであった；フランジは、円形で直径３０ｍｍであり、これは除外ゾーンの大きさであった。１つの５０μｍの深さで３０ｍｍの窪み領域が、研磨層を貫通する１８ｍｍ幅の開口部と同心の研磨層Ａの下側面においてフライス加工された。反応性ホットメルトが窪み領域に塗布された。フランジ付き窓は、検出領域面が研磨層の最上部面と同一面になるように研磨層Ａに挿入された。また、反応性ホットメルト接着剤は、下部パッドＡの上面に塗布され、研磨層Ａ（フランジ付き窓を含む）を下部パッドＡに恒久的に接着させるために使用された。
【００５７】
実施例３：漏洩検査
実施例１及び２のＣＭＰ研磨パッドは、２つの方法を用いて漏洩に対する有効性について試験された。第１の方法においては、真空が、多孔質プレートを用いてＣＭＰ研磨パッドの下側面に適用された。液体染料が、研磨面、除外ゾーン、及び窓の検出領域上に置かれ、パッド材料中への流入を許容された。１０時間後、ＣＭＰ研磨パッドは除去され、多孔質プレートは染料変色について検査された。変色は見られず、これはフランジ付き窓が漏れていないことを示した。
【００５８】
第２の実験は、各ＣＭＰ研磨パッドを機能するＣＭＰ機械内のＣＭＰプラテン上に配置することを含んでいた。次いで、研磨層最上部面、除外ゾーン及び窓検出領域は、脱イオン水でリンスしながら、２．３ｋｇの下向きの力で６０分間、表面調整ディスクの回転に付された。次いで、ＣＭＰ研磨パッドはプラテンから取り出され、漏洩の証拠について検査されたが、何も見つからなかった。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【外国語明細書】
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