(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面層、中間層および底面層を含む化学機械研磨用の多層の研磨パッドであって、該上面層および該底面層が、該中間層によって互いに結合されており、かつ前記各層が接着剤の使用なしに結合されており、
前記中間層が、前記上面層および前記底面層と比較してより低いビカット軟化点を有するポリマー樹脂を含み、そして、
前記中間層が、２６０°Ｆ〜３００°Ｆの範囲のビカット軟化点を有する、
研磨パッド。
【請求項２】
前記上面層が、研磨表面を含む、請求項１記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記底面層が、ポリカーボネート材料を含む、請求項１または２記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記中間層が、熱可塑性ポリウレタンを含む、請求項１〜３のいずれか１項記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記中間層の前記熱可塑性ポリウレタンが、前記上面層または前記底面層より低いビカット軟化点を有する、請求項４記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記上面層が、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらの共重合体、およびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマー樹脂を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記ポリマー樹脂が、熱可塑性ポリウレタンである、請求項６記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記中間層の厚さが、３ミル〜５ミルである、請求項１〜７のいずれか１項記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記上面層および前記底面層が多孔質である、請求項１〜８のいずれか１項記載の研磨パッド。
【請求項１０】
下記の工程、
（ｉ）上面層、中間層および底面層を含む多層のポリマーシートを互いに接合させる工程、該中間層は、該上面層および該底面層と比較してより低いビカット軟化点を有するポリマー樹脂をふくむ、
（ｉｉ）該多層のポリマーシートを、該中間層のビカット軟化点よりは高いが、しかしながら該上面層および該底面層のビカット軟化点よりは低い温度にさせる工程、ならびに、
（ｉｉｉ）該中間層および該上面層の間、ならびに該中間層および該底面層の間に結合を形成させる工程、
を含んでなる多層研磨パッドの製造方法であって、
前記多層のポリマーシートが、２６０°Ｆ〜３００°Ｆの範囲の温度に付される、
方法。
【請求項１１】
前記多層のポリマーシートを２６０°Ｆ〜３００°Ｆの範囲の温度に付される工程が、ラミネーションによって行われる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記上面層が、研磨表面を含む、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
前記底面層が、ポリカーボネート材料を含む、請求項１０〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記中間層が、熱可塑性ポリウレタンを含む、請求項１０〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記中間層が、２６０°Ｆ〜３００°Ｆの範囲のビカット軟化点を有する、請求項１０〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記上面層が、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらの共重合体、およびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマー樹脂を含む、請求項１０〜１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記ポリマー樹脂が、熱可塑性ポリウレタンである、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記中間層の厚さが、３ミル〜５ミルである、請求項１０〜１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記上面層および前記底面層が多孔質である、請求項１０〜１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
回転するプラテン、
該回転するプラテンに固定された、請求項１〜９のいずれか１項記載の研磨パッド、および、
回転する該研磨パッドと接触することによって研磨される加工品を保持する支持体、
を含んでなる化学機械研磨装置。
【請求項２１】
インサイチュの終点検知システムを更に含む、請求項２０記載の化学機械研磨装置。
【請求項２２】
加工品の研磨方法であって、
（ｉ）請求項１〜９のいずれか１項記載の研磨パッドを準備する工程、
（ｉｉ）該加工品を該研磨パッドと接触させる工程、および、
（ｉｉｉ）該研磨パッドを該加工品に対して動かして、該加工品を削り取り、それによって該加工品を研磨する工程、
を含んでなる研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１４年７月１０日出願の米国仮出願第62/022,770号および２０１４年５月７日出願の米国仮出願第61/989,669号（これらを参照することによってその全体を本明細書の内容とする）の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨（「ＣＭＰ」）プロセスは、マイクロエレクトロニクス装置の製造において、半導体ウエハ、電界放出ディスプレイ、および多くの他のマイクロエレクトロ二クス基材上に平坦な表面を形成するのに用いられる。例えば、半導体装置の製造は、種々のプロセス層の形成、それらの層の一部の選択的な除去もしくはパターン化、および半導体基材の表面上への更なる付加的なプロセス層の堆積による半導体ウエハの形成を含んでいる。これらのプロセス層としては、例として、絶縁層、ゲート酸化層、伝導層、および金属もしくはガラスの層などを挙げることができる。ウエハプロセスの特定の工程においては、これらのプロセス層の最上表面は、次の層の堆積のために、通常は平面、すなわち、平坦であることが望ましい。ＣＭＰは、プロセス層を平坦化するのに用いられ、堆積された材料、例えば伝導材料または絶縁材料は、研磨されて、次のプロセス工程のために、ウエハは平坦化される。
【０００３】
典型的なＣＭＰプロセスにおいては、ウエハは、ＣＭＰ装置中の支持体上に上下逆さまに搭載される。支持体とウエハとを、研磨パッドに向かって、下向きに押す力が加えられる。支持体およびウエハは、ＣＭＰ装置の研磨台上の回転する研磨パッドの上で回転される。研磨組成物（研磨スラリーとも称される）が、研磨プロセスの間に、通常は、回転するウエハと回転する研磨パッドとの間に導入される。研磨組成物は、典型的には最上のウエハ層の一部と相互作用する、もしくは一部を溶解する化学物質および、この層（単数もしくは複数）の一部を物理的に除去する研摩材料を含んでいる。ウエハおよび研磨パッドは、同方向または反対方向のいずれにでも、実施されている特定の研磨プロセスにとって望ましい方向に、回転することができる。また、支持体は、研磨台上の研磨パッドを横切って往復することができる。ＣＭＰ研磨パッドは、しばしば２つもしくは３つ以上の層、例えば研磨層および底部（サブパッド）層を含んでおり、接着剤、例えばホットメルト接着剤もしくは感圧接着剤、の使用によって、それらは互いに接合されている。そのような多層研磨パッドは、例えば米国特許第5,257,478号明細書中に開示されている。
【０００４】
研磨パッド層を互いに接合するため、または研磨パッド内にウインドウを付けるために接着剤に頼る従来技術の研磨パッドは、多くの不都合を有している。例えば、結着剤は、しばしばそれらに伴って不快な臭いを有しており、そして典型的には２４時間以上の養生（curing）を必要とする。更には、接着剤は、研磨組成物の成分からの化学的な攻撃に影響される可能性があり、そしてそのために、パッド層を接合するのに、またはウインドウをパッドに付けるのに用いられる接着剤の種類は、どのような種類の研磨系が用いられるかを基にして選択されなければならない。更には、パッド層の結合または研磨パッドへのウインドウの結合は、しばしば不完全であるか、または経時的に劣化する。このことは、パッド層の層間剥離および座屈（buckling）ならびに／あるいはパッドとウインドウ間の研磨組成物の漏出を招く。幾つかの例では、ウインドウは、経時的に研磨パッドから取り除かれる可能性がある。一体成形された研磨パッドウインドウの形成方法は、それらの問題の少なくとも幾らかを回避するのに成功することができるが、しかしながら、そのような方法は、しばしば費用が掛かり、そして用いることができるパッド材料の種類、および製造することができるパッド構成の種類が限定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、接着剤の使用に頼ることなく効果的で、かつ費用の安い方法を用いて製造することができる、効果的な多層研磨パッドおよび、半透明の領域（例えば、ウインドウ）を含む研磨パッドへの要求がなお存在している。本発明は、そのような研磨パッド、ならびにそれらの使用方法を提供する。本発明のそれらのおよび他の利点ならびに更なる本発明の特徴は、本明細書に提供される本発明の説明から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、化学機械研磨での使用のための多層研磨パッドを提供する。研磨パッドは、上面層、中間層および底面層を含み、上面層および底面層は、中間層によって互いに結合されており、そしてこれらの層は、接着剤の使用なしで結合されている。
【０００７】
また、本発明は、光学的に透過性の領域を含む多層研磨パッドを提供し、このパッドは、上面層、中間層および底面層を含み、そしてそれらの層は、接着剤の使用なしで互いに接合されている。
【０００８】
本発明は更に、本発明の研磨パッドを製造する方法を提供する。第１の方法は、（ｉ）ポリマー材料の複数の層を互いに接合させること、ここでこの多層は上面層、中間層および底面層を含み、中間層は、上面層および底面層と比較してより低いビカット軟化点を有するポリマー樹脂を含んでいる、（ｉｉ）多層ポリマーシートを、中間層のビカット軟化点より高いが、しかしながら上面層および底面層のビカット軟化点よりも低い温度にさせること、ならびに（ｉｉｉ）中間層と上面層との間の結合および中間層と底面層との結合を形成させること、を含んでいる。
【０００９】
第２の方法は、（ｉ）ポリマー材料の複数の層を互いに接合させること、ここでこの複数の層は上面層、中間層および底面層を含んでおり、そして中間層は、上面層もしくは底面層のいずれよりもより低いビカット軟化点を有する熱可塑性ポリウレタンである、（ｉｉ）多層ポリマーシートを、中間層のビカット軟化点よりも高いが、しかしながら上面層および底面層のビカット軟化点よりも低い温度にさせること、ならびに（ｉｉｉ）中間層と上面層との間の結合および中間層と底面層との結合を形成させること、を含んでいる。
【００１０】
本発明は更に、（ａ）本発明の研磨パッドを準備すること、（ｂ）加工品を研磨パッドと接触させること、および（ｃ）研磨パッドを加工品に対して動かして、加工品を削り取って、そしてそれによって加工品を研磨することを含む、加工品を研磨する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明のパッドを製造するための積層プロセスを概略的に描写している。
【００１２】
【図２ａ】図２ａおよび図２ｂは、本発明のパッドを製造するための２工程積層プロセスを概略的に描写している。
【図２ｂ】図２ａおよび図２ｂは、本発明のパッドを製造するための２工程積層プロセスを概略的に描写している。
【００１３】
【図３】図３は、本発明のパッドのＳＥＭ断面図を描写している。
【００１４】
【図４】図４は、本発明の方法で作られた本発明のパッド材料についての、接着剤で層を互いに結合することによって作られたパッド材料と比較した、Ｔピール試験の結果を描写している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、上面層、中間層および底面層を含む研磨パッドに向けられており、上面層および底面層は、中間層によって互いに結合されており、そしてこれらの層は、接着剤の使用なしで結合されている。第１の態様では、多層研磨パッド材料は、多層研磨パッドとして用いられる。第２の態様では、多層研磨パッド材料は、研磨パッド内で、光学的に透過性の領域として用いられる。
【００１６】
研磨パッド材料のそれらの層は、それらの層間にいずれの接着剤も含まない。接着剤は、当技術分野において知られている通常の接着材料、例えば、ホットメルト接着剤、感圧接着剤、糊（glues）などのいずれかを表している。それとは異なり、本研磨パッドの上面層および底面層は、中間層によって互いに接合されている。望ましくは、これらの層は、実質的に同一の広がりを持つ（coextensive）。
【００１７】
そのような多層研磨パッド材料の利点は、それぞれの層が、異なる物理的または化学的性質を有することができることである。例えば、幾つかの用途では、それぞれの層が、同じポリマー組成を有するが、しかしながら異なる物理的性質、例えば硬度、密度、多孔性、圧縮性、剛性、引張弾性率、体積弾性率、レオロジー、クリープ、ガラス転移温度、溶融温度、粘度、または透明性を有することが望ましい。勿論のこと、研磨パッド層は、異なる化学的性質ならびに異なる物理的性質を有することができる。好ましくは、研磨パッド材料のこれらの層は、少なくとも１つの異なる化学的または物理的性質を有している。
【００１８】
本発明の多層研磨パッドの他の利点は、中間層による上面層と底面層との接着が、接着剤を用いた結合に比べて、ずっと強い結合を可能にすることである。本発明のパッドは、接着剤を使用して互いに結合されたそれらの層を有するパッドに比べて、高温による破壊に対してより抵抗力がある。
【００１９】
望ましくは、研磨パッド材料の上面層は、ポリマー樹脂を含む。このポリマー樹脂は、いずれかの好適なポリマー樹脂であることができる。典型的には、ポリマー樹脂は、熱可塑性エラストマー、熱硬化性ポリマー、ポリウレタン（例えば、熱可塑性ポリウレタン）、ポリオレフィン（例えば、熱可塑性ポリオレフィン）、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、弾性ゴム、弾性ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらの共重合体、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる。好ましくは、上面層のためのポリマー樹脂は、熱可塑性ポリウレタンを含む。
【００２０】
研磨パッドの上面層は、親水性、疎水性、またはそれらの組み合わせであることができる。上面層の親水性／疎水性は、その層を作るのに用いられたポリマー樹脂の種類によって主に決定される。約３４ミリニュートン／メートル（ｍＮ／ｍ）またはそれ以上の臨界表面張力を有するポリマー樹脂は、通常は親水性であると考えられ、一方で、約３３ｍＮ／ｍまたはそれ以下の臨界表面張力を有するポリマー樹脂は、通常疎水性であると考えられる。幾つかの一般的なポリマー樹脂の臨界表面張力は、以下のとおりである（値がかっこの中に示されている）。ポリテトラフルオロエチレン（１９）、ポリジメチルシロキサン（２４）、シリコーンゴム（２４）、ポリブタジエン（３１）、ポリエチレン（３１）、ポリスチレン（３３）、ポリプロピレン（３４）、ポリエステル（３９〜４２）、ポリアクリルアミド（３５〜４０）、ポリビニルアルコール（３７）、ポリメチルメタクリレート（３９）、ポリ塩化ビニル（３９）、ポリスルホン（４１）、ナイロン６（４２）、ポリウレタン（４５）、およびポリカーボネート（４５）。典型的には、研磨パッドの上面層は親水性である。好ましくは、上面層は、親水性である。
【００２１】
研磨パッドの上面層は、いずれかの好適な硬度（例えば、約３０〜５０ショアＡまたは約２５〜８０ショアＤ）を有することができる。例えば、上面層は、５５のショアＡ硬度から７２のショアＤ硬度の範囲の硬度を有することができ、その両方がＡＳＴＭ  Ｄ２２４０−１０に従って測定される。同様に、上面層は、いずれかの好適な密度および／または多孔性を有することができる。例えば、上面層は、ほぼ中実（例えば、約１０％未満の空隙容量を有する）、または多孔質であることができ、そして約０．３ｇ／ｃｍ３またはそれ以上（例えば、約０．５ｇ／ｃｍ３以上、または約０．７ｇ／ｃｍ３以上）または更には約０．９ｇ／ｃｍ３（例えば、約１．１ｇ／ｃｍ３、またはその材料の理論的な密度の約９９％以下）であることができる。
【００２２】
種々の配置の溝が、上面層の研磨表面の一部または全体に亘って、随意選択的に含まれることができることが理解されるであろう。例えば、幾つかの態様では、所望のパターンおよび寸法の溝が、パッド基材の研磨表面上での研磨の間のスラリーの分配を促進する深さで、研磨パッドの上面層の特には研磨面に刻み込まれることができる。例えば、溝は、Ｘ−Ｙパターン、同心、らせん、中心をはずれて同心（off-set concentric）などにクロスハッチされていることができる。他の好適な表面溝パターンを、容易に用いることができる。更に、溝は、いずれかの好適な寸法であることができる。
【００２３】
中間層は、上面層および底面層と比べてより低いビカット軟化点を有するいずれかの好適なポリマー樹脂を含むことができる。例えば、中間層は、熱可塑性ポリウレタンまたは熱硬化性ポリウレタンを含むことができる。１つの好ましい研磨パッド材料は、上面層および底面層よりも低い溶融温度を有する熱可塑性ポリウレタンを含んでいる。特には、好ましい熱可塑性ポリウレタンは、上面層および底面層と比較してより低いビカット軟化点を有する。ビカット軟化点は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５２５（２００６）に記載された試験に従って測定することができる。ビカット軟化点は、１ｍｍ２の平坦な末端の針が、特定の荷重で、特定の加熱速度の下で、１ｍｍの深さに試料に侵入する温度である。ビカット軟化点は、高温に曝された時に、材料がどの点で軟化するかを予測するのに用いることができる。中間層のビカット軟化点は、上面層および底面層のビカット軟化点よりも、好ましくは約５°Ｆ〜約１５°Ｆ低い。例えば、上面層および底面層が約２６５°Ｆのビカット軟化点を有していた場合には、中間層のビカット軟化点は、約２５０〜２６０°Ｆであるであろう。
【００２４】
中間層は、いずれかの好適な厚さであることができる。例えば、中間層は、約３ミル以上、例えば４ミル以上の厚さを有することができる。中間層は、上面層および底面層を互いに十分に結合しないとの観点から、薄過ぎないことができる。例えば、２ミル以下の中間層は、好ましくないであろう。
【００２５】
中間層は、いずれかの好適な硬度を有することができる。例えば、中間層は、５５のショアＡ硬度から４０のショアＤ硬度を有すことができ、その両方が、ＡＳＴＭ  Ｄ２２２４０−１０に従って測定される。１つの態様では、中間層は、約５７〜約９０のショアＡ硬度を有する。
【００２６】
底面層は、いずれかの好適な材料を含むことができる。底面層のための好適な材料としては、ポリウレタン発泡体（例えば、Rogers Corporation（Rogers、コネティカット州）の発泡体サブパッド）、含浸フェルト、微細孔ポリウレタン、または焼結（sintered）ウレタンが挙げられる。底面層は、本発明の上面層よりもより柔軟であることができ、そして従って、本発明の研磨パッドよりも、より圧縮性であることができ、そしてより低いショア硬度値を有することができる。例えば、底面層は、約３５〜約５０のショアＡ硬度を有することができる。幾つかの態様では、底面層は、上面層よりも、より硬く、より低圧縮性であり、そしてより高いショア硬度を有する。底面層は、随意選択的に溝（grooves）、溝（channels）、中空部、ウインドウ、孔などを含んでいる。底面層は、好ましくはポリカーボネートまたは熱硬化性ポリウレタン材料を含んでいる。好ましい熱硬化性ポリウレタンの１つの例としては、多孔質熱硬化性ポリウレタンがある。
【００２７】
研磨パッドの上面および底面層は、いずれかの好適な厚さを有することができる。それぞれの層の厚さは、部分的には研磨パッドの合計の所望の厚さに依存する。更には、研磨パッドの上面および底面層は、同じ厚さを有することができ、或いはこれらの層は、それぞれ異なる厚さを有することができる。
【００２８】
本発明の多層研磨パッドが、インサイチュの終点検出システムと併せて用いられる場合には、多層研磨パッドの少なくとも１層が、約２００ｎｍ〜約１００００ｎｍ（例えば、約２００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、または約２００ｎｍ〜約８００ｎｍ）の範囲の少なくとも１つの波長で、約１０％以上（例えば、約２０％以上、または約３０％以上）の光（例えば、レーザー光）に対する透過率を有することが望ましい可能性がある。例えば、上面層および中間層は、実質的に不透明であることができ、そして底面層は、光学的に透過性であることができる。そのような研磨パッドを、インサイチュの終点検知システムと共に用いるために、研磨層の一部が取り除かれて、研磨層中に穴を生成させ、それが実質的に光学的に透過性の底面層の領域を露出させる。上面層中のその穴によって曝露された底面層の光学的に透過性の領域は、それによって「ウインドウ」が研磨プロセスの間に研磨組成物によって引掻かれることから保護するように、研磨表面から窪んでいる。光学的に透過性の研磨層ならびに実質的に不透明の中間層および底面層の場合には、底面層の一部が取り除かれて底面層中に孔を生成させ、それが実質的に透過性の研磨層の領域を露出させる。インサイチュの終点検知システムの他の設計を用いることができ、例えば、「ウインドウ」が３つの層に亘っている。この態様では、多層の研磨パッドは、研磨パッド中（例えば、上面層、中間層および底面層の少なくとも１つ、しかしながら、好ましくは３層の全て）に切り開かれた孔中に挿入される、１つもしくは２以上の光学的に透過性のウインドウを更に含む。望ましくは、ウインドウは、接着剤の使用とは他の手段によって研磨パッドに結合される。例えば、ウインドウは、研磨パッドに、溶着（welding）法、例えば超音波溶着によって結合することができる。
【００２９】
第１の態様の多層研磨パッドは、いずれかの好適な寸法を有することができる。典型的には、多層の研磨パッドは、約５００μｍ以上（例えば、７５０μｍ以上、または約１０００μｍ以上）の厚さを有する。多層研磨パッドは、望ましくは円形（回転式の研磨装置で用いられるように）であり、または輪になった直線的なベルト（直線的な研磨装置で用いられるように）として生成される。多層研磨パッドの研磨層は、随意選択的に溝（grooves）、穿孔、溝（channels）、または他のそのようなパターンを更に含んでおり、それらが研磨パッドの表面に亘る研磨組成物の流れを促進する。溝（grooves）、溝（channels）などは、同心円、らせん、ＸＹクロスハッチパターン、または他の好適なパターンの形状であることができる。
【００３０】
本発明の研磨パッドは、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置と共に用いるのに特に好適である。典型的には、この装置は、使用の場合には動き、そして軌道、直線もしくは円形の動きからもたらされる速度を有するプラテン、プラテンと接触しており、そして作動中はプラテンと共に動く本発明の研磨パッド、ならびに研磨パッドの表面に対して接触し、そして動かすことによって研磨されるように加工品を保持する支持体を含んでいる。加工品の研磨は、加工品が研磨パッドに接触するように置かれ、そして次いで研磨パッドを加工品に対して、典型的には研磨組成物をそれらの間に備えて、動かすことによって、加工品の少なくとも一部を削り取って加工品を研磨するように、起こる。研磨組成物は、典型的には、液体キャリア（例えば、水性のキャリア）、ｐＨ調整剤、および随意選択的に研磨剤を含んでいる。研磨される加工品の種類に応じて、研磨組成物は、随意選択的に、酸化剤、有機酸、錯化剤、ｐＨ緩衝剤、界面活性剤、腐食防止剤、消泡剤などを更に含むことができる。ＣＭＰ装置は、いずれかの好適なＣＭＰ装置であることができ、それらの多くは当業者に知られている。また、本発明の研磨パッドは、直線的な研磨装置で用いることができる。
【００３１】
望ましくは、ＣＭＰ装置は、インサイチュの研磨終点検知システムを更に含んでおり、その多くは当業者に知られている。加工品の表面から反射される光または他の輻射線を分析することによって研磨プロセスを検知および監視するための技術が当技術分野で知られている。そのような方法が、例えば、米国特許第5,196,353号明細書、第5,433,651号明細書、第5,609,511号明細書、第5,643,046号明細書、第5,658,183号明細書、第5,730,642号明細書、第5,838,447号明細書、第5,872,633号明細書、第5,893,796号明細書、第5,949,927号明細書、および第5,964,643号明細書に記載されている。望ましくは、研磨される加工品についての研磨プロセスの進行の検知および監視は、研磨終点の決定、すなわち、特定の加工品について、研磨プロセスを何時停止するかの決定、を可能にする。
【００３２】
本発明の多層研磨パッド材料を含む研磨パッドは、多くの種類の加工品（例えば、基材またはウエハ）および加工品材料の研磨での使用のために好適である。例えば、研磨パッドは、メモリー記憶装置、半導体基材およびガラス基材を含む加工品を研磨するために用いることができる。研磨パッドで研磨するための好適な加工品としては、メモリーまたは硬質ディスク、磁気ヘッド、ＭＥＭＳ装置、半導体ウエハ、電界放出ディスプレイ、および他のマイクロエレクトロニック基材、特に絶縁層（例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、または低誘電率材料）および／または金属含有層（例えば、銅、タンタル、タングステン、アルミニウム、ニッケル、チタン、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウムまたは他の貴金属）を含むマイクロエレクトロニック基材が挙げられる。
【００３３】
本発明の多層研磨パッド材料は、いずれかの好適な方法によって調製することができる。１つの好適な方法は、研磨パッド材料の層を、それらの層の同一の広がりを持つ（coextensive）面を接触させ、その間少なくとも中間層はビカット軟化点より上であり、そして圧力を加えることによって一緒に接合することを含んでいる。それらの層の温度は、いずれかの好適な手段によって上昇させることができる。例えば、研磨パッドの層間の結合は、溶着（welding）（例えば、超音波溶着）、熱的結合、輻射線活性化結合、または積層（lamination）によって生成することができる。好ましい方法は、積層（lamination）である。本発明で用いられる積層（lamination）は、熱および圧力を用いた、３もしくは４以上の層の結合を含んでいる。
【００３４】
本発明の積層方法は、通常は、中間層の軟化を引き起こし、そして上面および底面層との結合を形成するのに十分な温度（中間層のビカット軟化点よりも上）で、上面層、中間層および底面層を互いに加熱および加圧することを含んでいる。１つの態様では、この方法は、中間層の一方もしくは両方の面をポリマーのＴｇより高い温度に付し、それによってそのポリマーが流動し、そして隣接する層（すなわち、上面層および底面層）の隙間を充填することを含んでいる。それらの技術を用いて、薄い、中実の中間層、多孔質の上面層および多孔質もしくは非多孔質の底面層を有する３層研磨パッドを生成させることができる。
【００３５】
本発明の多層研磨パッドを調製するための１つの態様では、多層研磨パッドは、熱可塑性ポリウレタンの多孔質の上面層、熱可塑性ポリウレタンの中間層、およびポリカーボネートを含む底面層を含んでいる。図１には、第１の態様の多層研磨パッドを生成するプロセスが描かれている。図１で、ポリカーボネート（ＰＣ）材料のロールが、ラミネータの上部巻き戻し位置（station）に装着される。熱可塑性ポリウレタンのロールが、中間層のための下部巻き戻しに装着される。この図には示されていないが、熱可塑性ポリウレタン（上面層）のための巻き戻し位置（station）がある。これらの３つの材料は、加熱されたニップ中で互いに接合される。ニップ中の上部ローラーは１８０°Ｆに加熱される。結果として得られた積層された材料は、後部の再巻取り位置（示されていない）上で収集され、３層を有する積層されたシートのロールを生成し、それが多層研磨パッドを形成するのに用いられる。
【００３６】
第２の態様では、熱可塑性ポリウレタンの多孔質の上面層、熱可塑性ポリウレタンの中間層、およびポリカーボネートを含む底面層を含む多層研磨パッドが、２工程プロセスで生成される。図２ａおよび図２ｂには、本発明の多層研磨パッドを生成するための２工程プロセスを描かれている。図２ａでは、ポリカーボネート（ＰＣ）材料のロールが、ラミネータの上部巻き戻し位置に装填されている。中間層材料のロールが、下部巻き戻しに装填されている。両方の材料が、加熱されたニップ中で互いに接合される。上部ローラーは１８０°Ｆに加熱され、そして底部ローラーは、２００°Ｆに加熱される。結果として得られる積層された中間的材料が、後部の再巻取り位置で収集され、中間層材料が積層されたポリカーボネート材料のロールが生成される。図２ｂでは、工程１からの中間的材料は、次いでラミネータの巻き戻しカート上に装着される。この材料はウエブとされ、それによってポリカーボネート側が底部ローラーに接触し、そしてニップの下で中間層が上面層材料に接触する。底部ローラーは２７０°Ｆに加熱され、そして熱は、ポリカーボネートを通して伝わり、中間層を加熱して、中間層の流動を引き起こす。上面層材料がニップ中に供給されると、軟化された中間層が、上部層材料および底面層のポリカーボネート材料を互いに結合させる。
【００３７】
図１あるいは図２ａおよび２ｂに示されているように、１工程プロセスまたは２工程プロセスのいずれかによってこれらの層が互いに結合されると、プラテン（platen）接着剤が、多層パッド材料に適用されることができる。プラテン接着剤は、感圧接着剤（ＰＳＡ）であることができ、それがＣＭＰパッドへの結合を確実にするが、しかしながら研磨プラテンからの容易な除去を可能にする。いずれかの方法によって作られた結果として得られる多層パッド材料は、次いで収集され、そしてシートへと切断される。
【００３８】
図３には、本発明の多層研磨パッドの界面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面が描写されている。図３では、上面層、中間層および底面層が、いずれかの破損またはそれらの層間の自由空間なしに、互いに結合されている。
【実施例】
【００３９】
以下の例は、本発明を更に説明するが、しかしながら、勿論のこと、その範囲を限定するものとは決して理解されてはならない。
【００４０】
例１
この例は、２工程プロセスを用いて本発明の多層研磨パッドを生成する方法を示している。
【００４１】
２０ミルの厚さのポリカーボネート（ＰＣ）材料のロールが、パイロットスケールのラミネータ（AGL 6400ラミネータ、Advanced Greig Laminator, Inc.（DeForest、ウィスコンシン州））の上部巻き戻し位置（station）に装着される。６ミルの厚さの、中間層に相当する熱可塑性ポリウレタンのロールが、下部の巻き戻しに装着される。ポリカーボネートシートおよびポリウレタンシートがラミネータ中に供給され、そして加熱されたニップ中で互いに接合される。上部ローラーは、クロムを含み、１８０°Ｆに加熱され、一方で、底部ローラーは、シリコーンを含み、２００°Ｆに加熱される。結果として得られた２層が積層された中間の材料は、後部の再巻取り位置で収集され、中間体のポリカーボネート−ポリウレタン材料のロールを生成する。この中間体ロールは、次いでＨＶＭラミネータ（Black Brother Company（Mendota、イリノイ州））の巻き戻しカート上に装着される。この材料は、ウエブとされ、それによってポリカーボネート底部層が、クロム（２７０°Ｆ）ローラーに接触し、そしてポリウレタン中間層は、非加熱のニップの下に上面層（ポリウレタン）と接触する。熱が、ポリカーボネートを通して伝達され、中間層をそのビカット軟化点より上に加熱する。パッドの上面層シートがニップ中に供給されたら、軟化された中間層が、上面シートと結合し、それによって底面層および上面層を中間層で結合する。
【００４２】
例２
この例は、本発明のパッド材料のＴピール強度解析を、感圧接着剤で互いに結合された同じパッド材料と比較して、説明している。
【００４３】
前の例からのパッドがダイプレスに置かれ、そして１インチ×１２インチのサイズの３つの細片がそれぞれのパッドから切り出された。また、対照として、同じ寸法を有する細片を、本発明のパッドと同じ上面層と底面層を含むが、しかしながら感圧接着剤を用いて互いに結合された層を有するパッドから調製され、試験された。それぞれの試験細片について、底面層（すなわち、ポリカーボネート層）が、ロードセル装置（Tinius Olsen model H10KT（Horsham、ペンシルベニア州））の下側締め治具に取付けられた。次いで、上面層が、上部治具およびロードセル装置に取付けられ、それによって装置が２つの層を、制御された速度および力を用いて、引き離し、そして破壊における時間と圧力（ｌｂｓ）が記録される。
【００４４】
Ｔ−ピール強度試験の結果が、ボックスプロットとして図４に示されている。本発明のパッド（直接の結合）からの細片は、上面および底面層を互いに結合する感圧接着剤（ＰＳＡ）を有する対照の試験細片と比較して、有意により強い結合強度を示す。
【００４５】
ここに引用された刊行物、特許出願、および特許を含むすべての参照文献が、それぞれの参照文献が個々に、そして具体的に参照されることによって本明細書の内容とされ、そしてその全体をここに説明されたのと同じ程度に、ここに参照することによって本明細書の内容とされる。
【００４６】
本発明を説明する文脈における（特には、以下の特許請求の範囲の文脈における）用語「a」および「an」および「the」および同様の指示語の使用は、本明細書で特に断りのない限り、または文脈から明確に否定されない限り、単数および複数の両方を包含すると理解されなければならない。用語「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含む（including）」および「含む（containing）」は、特に断りのない限り、開放的な用語（すなわち、「含むが、しかしながらそれらには限定されない」ことを意味する）として理解されなければならない。本明細書における値の範囲の記載は、特に断りのない限り、その範囲内に含まれるそれぞれの個々の値を、個別に参照する簡便な方法としての役割を果たすことが単に意図されており、そしてそれぞれの個々の値が、それが本明細書中に個々に記載されているように、本明細書中に組み込まれる。本明細書中に記載された全ての方法は、ここに特に断りのない限り、または文脈から明確に否定されない限り、いずれかの好適な順序で行われることができる。本明細書中で与えられる、いずれかの、そして全ての例、または例示的な言葉（例えば、「例えば」）の使用は、特に断りのない限り、本発明をより良く明らかにすることが単に意図されており、そして本発明の範囲に限定を課すものではない。本明細書中のいずれの言葉も、いずれかの特許請求されていない要素が、本発明を実施するのに必須であることを示していると理解されてはならない。
【００４７】
本発明の好ましい態様が、本発明を実施するための、本発明者らに知られているベストモードを含めて、ここに記載されている。それらの好ましい態様の変更は、前述の説明を読むことによって、当業者には明らかとなるであろう。本発明者らは、当業者が、そのような変更を必要に応じて用いることを想定しており、そして本発明者らは、本発明が、ここに具体的に記載されたのとは別のように実施されることを意図している。従って、本発明は、適用可能な法律によって許容されるように、添付の特許請求の範囲に記載した主題の全ての変更および等価物を含んでいる。更には、その全ての可能性のある変更を含む上記の要素のいずれかの組み合わせが、特に断りのない限り、または文脈によって明確に否定されない限り、本発明に包含される。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）上面層、中間層および底面層を含む化学機械研磨用の多層の研磨パッドであって、該上面層および該底面層が、該中間層によって互いに結合されており、かつ前記各層が接着剤の使用なしに結合されている研磨パッド。
（２）前記上面層が、研磨表面を含む、（１）記載の研磨パッド。
（３）前記底面層が、ポリカーボネート材料を含む、（１）または（２）記載の研磨パッド。
（４）前記中間層が、前記上面層および前記底面層と比較してより低いビカット軟化点を有するポリマー樹脂を含む、（１）〜（３）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（５）前記中間層が、熱可塑性ポリウレタンを含む、（４）記載の研磨パッド。
（６）前記中間層の前記熱可塑性ポリウレタンが、前記上面層または前記底面層より低いビカット軟化点を有する、（５）記載の研磨パッド。
（７）前記中間層が、約２６０°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲のビカット軟化点を有する、（６）記載の研磨パッド。
（８）前記上面層が、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらの共重合体、およびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマー樹脂を含む、（１）〜（７）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（９）前記ポリマー樹脂が、熱可塑性ポリウレタンである、（８）記載の研磨パッド。
（１０）前記中間層の厚さが、約３ミル〜約５ミルである、（１）〜（９）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（１１）前記上面層および前記底面層が多孔質である、（１）〜（１０）のいずれか１項記載の方法。
（１２）下記の工程、
（ｉ）上面層、中間層および底面層を含む多層のポリマーシートを互いに接合させる工程、該中間層は、該上面層および該底面層と比較してより低いビカット軟化点を有するポリマー樹脂をふくむ、
（ｉｉ）該多層のポリマーシートを、該中間層のビカット軟化点よりは高いが、しかしながら該上面層および該底面層のビカット軟化点よりは低い温度にさせる工程、ならびに、
（ｉｉｉ）該中間層および該上面層の間、ならびに該中間層および該底面層の間に結合を形成させる工程、
を含んでなる多層研磨パッドの製造方法。
（１３）前記多層のポリマーシートが、約２６０°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度に付される、（１２）記載の方法。
（１４）前記多層のポリマーシートを約２６０°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲の温度に付される工程が、ラミネーションによって行われる、（１２）または（１３）記載の方法。
（１５）前記上面層が、研磨表面を含む、（１２）〜（１４）のいずれか１項記載の方法。
（１６）前記底面層が、ポリカーボネート材料を含む、（１２）〜（１５）のいずれか１項記載の方法。
（１７）前記中間層が、熱可塑性ポリウレタンを含む、（１２）〜（１６）のいずれか１項記載の方法。
（１８）前記中間層が、約２６０°Ｆ〜約３００°Ｆの範囲のビカット軟化点を有する、（１２）〜（１７）のいずれか１項記載の方法。
（１９）前記上面層が、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらの共重合体、およびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマー樹脂を含む、（１２）〜（１８）のいずれか１項記載の方法。
（２０）前記ポリマー樹脂が、熱可塑性ポリウレタンである、（１９）記載の方法。
（２１）前記中間層の厚さが、約３ミル〜約５ミルである、（１２）〜（２０）のいずれか１項記載の方法。
（２２）前記上面層および前記底面層が多孔質である、（１２）〜（２１）のいずれか１項記載の方法。
（２３）回転するプラテン、
該回転するプラテンに固定された、（１）〜（１１）のいずれか１項記載の研磨パッド、および、
回転する該研磨パッドと接触することによって研磨される加工品を保持する支持体、
を含んでなる化学機械研磨装置。
（２４）インサイチュの終点検知システムを更に含む、（２３）記載の化学機械研磨装置。
（２５）加工品の研磨方法であって、
（ｉ）（１）〜（１１）のいずれか１項記載の研磨パッドを準備する工程、
（ｉｉ）該加工品を該研磨パッドと接触させる工程、および、
（ｉｉｉ）該研磨パッドを該加工品に対して動かして、該加工品を削り取り、それによって該加工品を研磨する工程、
を含んでなる研磨方法。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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