(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主表面及び第２主表面を有し、
複数の無機粒子と、
結合剤と、
炭素源と、を備える研磨要素前駆体であって、
前記複数の無機粒子、前記結合剤及び前記炭素源が、混合物を形成し、
前記混合物が乾燥したセラミックス−結合剤の粉末であり、
少なくとも前記第１主表面が、複数の精密に成形された形成部を有し、
前記複数の無機粒子が、少なくとも９９重量％の炭化物セラミックスであり、
前記結合剤が、２５℃未満のＴｇを有する熱可塑性樹脂であり、
加熱することにより前記結合剤を熱分解して研磨要素を形成するための、研磨要素前駆体。
【請求項２】
前記無機粒子が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ジルコニウム、炭化タングステン、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の研磨要素前駆体。
【請求項３】
酸化物焼結助剤を実質的に含まない、請求項１に記載の研磨要素前駆体。
【請求項４】
複数の精密に成形されたキャビティを有する金型を提供する工程と、
少なくとも９９重量％の炭化物セラミックスである複数の無機粒子、結合剤及び炭素源を含み、噴霧乾燥された粒塊の形態である混合物を提供する工程と、
第１主表面及び第２主表面を有するグリーン体セラミックス要素を形成する工程であって、少なくとも前記第１主表面が、複数の精密に成形された形成部を有し、前記グリーン体セラミックス要素が、複数の無機粒子、結合剤及び炭素源を含み、前記複数の無機粒子が、少なくとも９９重量％の炭化物セラミックスであり、前記グリーン体セラミックス要素を形成する工程が、前記キャビティの大半を前記混合物で充填するステップを更に含む、工程と、
前記金型から前記グリーン体セラミックス要素を取り出す工程と、
前記グリーン体セラミックス要素を加熱して、前記無機粒子の焼結を引き起こし、前記結合剤を熱分解する工程と、を含み、
前記結合剤が、２５℃未満のＴｇを有する熱可塑性樹脂である、研磨要素を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に研磨物品に関する。具体的には、本発明は、少なくとも９９重量％の炭化物セラミックスを含む、研磨要素前駆体を含む。
【背景技術】
【０００２】
半導体及びマイクロチップ産業は、デバイス製造の間に、幾つかの化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスに依存する。これらのＣＭＰプロセスは、集積回路の製造の際、ウェハの表面を平坦化するために使用される。典型的には、それらのプロセスは、研磨スラリー及び研磨パッドを利用する。ＣＭＰプロセスの間、ウェハ及び研磨パッドから材料が除去され、副産物が形成される。これらの副産物は、全て研磨パッド表面上に蓄積することにより、その表面を目つぶれさせ、その性能を劣化させ、その耐用期間を減少させ、ウェハの欠陥性を増大させる恐れがある。これらの問題に対処するために、望ましくない廃棄物の蓄積を除去し、かつ研磨パッド表面上の凹凸を再形成する研磨メカニズムを通じて、研磨パッドの性能を再生するための、パッドコンディショナーが設計される。
【０００３】
殆どの市販のパッドコンディショナーは、マトリックス内に結合された工業用ダイヤモンド研磨材を有する。典型的なマトリックス材料としては、ニッケルクロム、ろう付け金属、電気メッキ材料、及びＣＶＤダイヤモンド膜が挙げられる。ダイヤモンドの不規則な粒度分布及び形状分布、並びにそれらのダイヤモンドの無秩序な方向性のために、ダイヤモンドを正確に分類し、方向付け、又はパターン形成し、かつ、それらの高さを制御するための、様々な独自開発プロセスが考案されている。しかしながら、ダイヤモンドグリットの自然な多様性を考慮すると、実際にＣＭＰパッドを研磨するダイヤモンド（「作動ダイヤモンド」）が２〜４％のみであることは、珍しいことではない。研磨材の切削先端部及び切削縁部の分布を制御することは、製造上の課題であり、パッドコンディショナーの性能の多様性に貢献するものである。
【０００４】
更には、現在のマトリックス及び結合の方法はまた、組み込むことが可能なダイヤモンドのサイズを限定する場合もある。例えば、約４５マイクロメートル未満の小さいダイヤモンドは、それらをマトリックス内部に埋没させずに結合することが困難である場合がある。
【０００５】
金属ＣＭＰ用の酸性スラリーもまた、従来のパッドコンディショナーに対して課題を提起し得る。酸性スラリーは、金属結合マトリックスと化学的に反応することにより、マトリックスと研磨粒子との結合を弱化する恐れがある。このことは、コンディショナー表面からのダイヤモンド粒子の剥離を生じさせ、高いウェハ欠陥率をもたらし、かつ潜在的に、ウェハ上にスクラッチを生じさせる恐れがある。金属マトリックスの侵食はまた、ウェハの金属イオン汚染も生じさせる恐れがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、本発明は、第１主表面、第２主表面、複数の無機粒子、及び結合剤を有する、グリーン体セラミックス要素を含む研磨要素前駆体である。少なくとも第１主表面は、複数の精密に成形された形成部を備える。複数の無機粒子は、少なくとも約９９重量％の炭化物セラミックスである。
【０００７】
別の実施形態では、本発明は、研磨要素前駆体を作製する方法である。この方法は、複数の精密に成形されたキャビティを有する金型を提供する工程と、少なくとも約９９重量％の炭化物セラミックスである複数の無機粒子及び結合剤を含む混合物を提供する工程と、第１及び第２主表面を有するグリーン体セラミックス要素を形成する工程とを含む。少なくとも第１主表面は、複数の精密に成形された形成部を備え、グリーン体セラミックス要素は、複数の無機粒子及び結合剤を含む。複数の無機粒子は、少なくとも約９９重量％の炭化物セラミックスであり、グリーン体セラミックス要素を形成する工程は、キャビティの大半を混合物で充填するステップを更に含む。
【０００８】
更に別の実施形態では、本発明は、研磨要素を形成する方法である。この方法は、複数の精密に成形されたキャビティを有する金型を提供する工程と、少なくとも約９９重量％の炭化物セラミックスである複数の無機粒子及び結合剤を含む混合物を提供する工程と、第１及び第２主表面を有するグリーン体セラミックス要素を形成する工程であって、少なくとも第１主表面が、複数の精密に成形された形成部を備え、グリーン体セラミックス要素が、複数の無機粒子及び結合剤を含み、複数の無機粒子が、少なくとも約９９重量％の炭化物セラミックスであり、グリーン体セラミックス要素を形成する工程が、キャビティの大半を混合物で充填するステップを更に含む工程と、金型からグリーン体セラミックス要素を取り出す工程と、グリーン体セラミックス要素を加熱して、無機粒子の焼結を引き起こす工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１ａ】一部の実施例で使用される、グリッドパターンに配置構成された、ピラミッド形の精密に成形された形成部を有する、ポジ型マスターの平面図である。
【図１ｂ】グリッドパターンに配置構成された、ピラミッド形の精密に成形された形成部を有する、図１ａのポジ型マスターの断面図である。
【図２】星形パターンに配置構成された、本発明の研磨要素を含む、研磨物品の平面図である。
【図３ａ】実施例１２及び比較実施例１３の大域的共平面性を示す。
【図３ｂ】実施例１２及び比較実施例１３の大域的共平面性を示す。
【図４ａ】実施例１５で使用される、グリッドパターンに配置構成された、ピラミッド形の精密に成形された形成部を有する、ポジ型マスターの平面図である。
【図４ｂ】グリッドパターンに配置構成された、ピラミッド形の精密に成形された形成部を有する、図４ａのポジ型マスターの断面図である。
【図５ａ】実施例１６で使用される、グリッドパターンに配置構成された、ピラミッド形の精密に成形された形成部を有する、ポジ型マスターの平面図である。
【図５ｂ】グリッドパターンに配置構成された、ピラミッド形の精密に成形された形成部を有する、図５ａのポジ型マスターの断面図である。
【図６】二重星形パターンに配置構成された、本発明の研磨要素を含む、研磨物品の平面図である。
【００１０】
これらの図は、正確な縮尺では描かれておらず、単に例示の目的を意図するものに過ぎない。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の精密に成形された研磨要素は、約９９％の炭化物セラミックスで形成され、約５％未満の気孔率を有し、複数の精密に成形された形成部を含む。この複数の精密に成形された形成部は、研磨複合材料ではなく、モノリシックである。組み込まれた研磨粒子を放出するように侵食する複合材料とは異なり、このモノリスは、組み込まれた研磨粒子の損失を伴うことなく機能するため、スクラッチングの危険性を低減する。本発明の研磨要素を組み入れた研磨物品は、一貫性のある再現可能な性能、ワークピース表面に対する研磨作動先端部の正確な位置合わせ、長い耐用期間、良好な形成部保全性（良好な複製、低侵食、及び耐破壊性を含む）、低い金属イオン汚染、信頼性、生産性設計を通じた一貫性のあるコスト効率が良い製造、及び、様々な研磨パッドの構成に適合される能力を有する。一実施形態では、この研磨物品は、パッドコンディショナーである。
【００１２】
研磨要素
本発明の精密に構造化された研磨要素は、第１主表面、第２主表面、及び、少なくとも一方の主表面上の複数の精密に成形された形成部を含む。この研磨要素は、炭化物で形成され、約９９重量％の炭化物セラミックスである。一実施形態では、この炭化物セラミックスは、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タングステン、又はこれらの組み合わせである。一部の実施形態では、この９９重量％の炭化物セラミックスは、実質的に炭化ケイ素である。具体的には、炭化物セラミックスは、少なくとも約９０重量％の炭化ケイ素である。この研磨要素は、炭化物形成元素を使用することなく製造され、酸化物焼結助剤を実質的に含まない。一実施形態では、この研磨要素は、約１％未満の酸化物焼結助剤を含む。この研磨要素はまた、ケイ素も実質的に含まず、具体的には、約１％未満の元素態ケイ素を含む。
【００１３】
驚くべきことに、優れた形成部保全性を有する、実質的な炭化物セラミックスの成形が可能であることが見出されている。これらの組成物が焼結されると、それらは、約５％未満の気孔率を有する、堅固かつ耐久性のある研磨要素を産生する。具体的には、この研磨要素は、約３％未満の気孔率、より具体的には約１％未満の気孔率を有する。この研磨要素はまた、約２０マイクロメートル未満の平均粒度、具体的には約１０マイクロメートル未満の平均粒度、より具体的には約５マイクロメートル未満の平均粒度、更により具体的には約３マイクロメートル未満の平均粒度も有する。この低い気孔率及び粒度は、堅固かつ耐久性のある複製形成部を達成する際に重要であり、このことはまた、その研磨要素の良好な耐用期間及び低い摩耗率をもたらす。
【００１４】
セラミックスの焼結の際、低い気孔率は、多くの場合、粒度の成長を犠牲として達成される。これらの実質的な炭化物組成物が、高い焼結温度にもかかわらず、低い気孔率及び小さい粒度の双方に役立ち得ることは、驚くべきことである。このことが、構造化されたグリーン体の形成から生じ得る、非理想的な圧縮の更なる課題と組み合わされる場合、これらの組成物が、高い形成部忠実度での成形に役立ち得ることもまた、驚くべきことである。
【００１５】
この研磨要素は、精密に成形された研磨形成部、すなわち、ワークピースに向けて突出する、研磨要素内の突起部を含む。この研磨形成部は、任意の（多角形又は非多角形の）形状を有し得るものであり、同じ高さ、又は様々に異なる高さを有し得る。更には、研磨形成部は、同じ基底部サイズ、又は様々に異なる基底部サイズを有し得る。研磨形成部は、規則的配列又は不規則配列で離間配置することができ、単位格子から構成されるパターンへと作製することができる。
【００１６】
この研磨要素は、約１〜約２０００マイクロメートルの長さ、具体的には約５〜約７００マイクロメートルの長さ、より具体的には約１０〜約３００マイクロメートルの長さを有する、研磨形成部を含む。一実施形態では、この研磨要素は、約１〜約１０００形成部／ｍｍ２の形成部密度、具体的には約１０〜約３００形成部／ｍｍ２の形成部密度を有する。
【００１７】
一実施形態では、この研磨要素は、辺縁域、すなわち研磨形成部が存在しない、研磨要素の辺縁上の区域を含む。
【００１８】
この研磨要素をコーティングすることにより、更なる耐摩耗性及び耐久性を達成し、摩擦係数を低減し、腐食から保護し、表面特性を変更することができる。有用なコーティングとしては、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）又は物理気相成長（ＰＶＤ）ダイヤモンド、ドープダイヤモンド、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、フルオロケミカルコーティング、疎水性又は親水性コーティング、表面改質コーティング、耐食コーティング、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、ダイヤモンド状ガラス（ＤＬＧ）、炭化タングステン、窒化ケイ素、窒化チタン、粒子コーティング、多結晶ダイヤモンド、微結晶ダイヤモンド、ナノ結晶ダイヤモンドなどが挙げられる。一実施形態では、このコーティングはまた、例えば、微細ダイヤモンド粒子及び気相成長ダイヤモンドマトリックスの複合体などの、複合材料とすることもできる。一実施形態では、これらのコーティングは、コンフォーマルなものであり、コーティング表面の下に、精密な表面形成部が見えることを可能にする。このコーティングは、化学気相成長若しくは物理気相成長、噴霧、浸漬、及びロールコーティングを含めた、当該技術分野において既知の任意の好適な方法によって、成膜することができる。
【００１９】
一実施形態では、この研磨要素は、非酸化物コーティングでコーティングすることができる。ＣＶＤダイヤモンドコーティングが使用される場合、炭化ケイ素セラミックスの使用は、その炭化ケイ素の熱膨張係数とＣＶＤダイヤモンド膜の熱膨張係数との間に、良好な整合が存在するという点で、更なる利益を有するものである。それゆえ、これらのダイヤモンドコーティングされた研磨材は、優れたダイヤモンド膜の付着性及び耐久性を、更に有する。
【００２０】
一実施形態では、この研磨要素は、成形グリーン体から製造される。そのような場合には、この研磨要素は、成形研磨要素と見なされる。この精密に構造化された研磨材は、金型内に加圧成形され、焼結された、セラミックスである。この金型自体を、精密に構造化された研磨要素の製造の際に使用することができる。精密に構造化された研磨要素は、最大限の形成部高さの均一性を有する。形成部高さの均一性とは、形成部の基底部に対する選択された形成部の高さの均一性を指す。不均一性は、選択された形成部の平均の高さからの、選択された形成部の高さの差異の、絶対値の平均である。選択された形成部は、最大共通設計高さＤ０を有する形成部のセットである。本発明の精密に成形された研磨要素は、形成部高さの約２０％未満の不均一性を有する。一実施形態では、この研磨要素は、形成部高さの約１０％未満の不均一性、具体的には形成部高さの約５％未満の不均一性、より具体的には形成部高さの約２％未満の不均一性を有する。
【００２１】
研磨要素が成形される場合、その研磨要素は、精密に構造化された研磨要素のサブセットであり、その構造は、成形プロセスによって与えられる。例えば、その形状は、金型キャビティの反転とすることができるため、金型から研磨要素のグリーン体が取り出された後に、その形状が保持される。様々なセラミックス成形プロセスを使用することができ、それらのプロセスとしては、射出成形、スリップ鋳込、ダイ加圧成形、高温加圧成形、型押し加工、移送成形、ゲル鋳込などが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、ダイ加圧成形プロセスを室温で使用して、その後に焼結する。典型的には、室温に近い温度での、セラミックスのダイ加圧成形は、セラミックス乾式加圧成形と称される。セラミックス乾式加圧成形は、典型的には、より低い温度で行われ、遙かに少量の結合剤が使用され、ダイ加圧成形が使用され、結合剤としての使用に好適な材料が必ずしも熱可塑性樹脂に限定されないという点で、セラミックス射出成形とは異なる。
【００２２】
研磨物品
本発明の精密に設計された研磨物品は、全般的に、少なくとも１つの研磨要素、締結要素、及び弾性要素を含む。一実施形態では、この精密に設計された研磨物品は、複数の研磨要素を含む。締結要素は、１つ以上の材料を一体に接着するために使用される。好適な締結要素の例としては、二成分エポキシ、感圧性接着剤、構造用接着剤、ホットメルト接着剤、Ｂステージ化可能接着剤、機械的締結具、及び機械的固定装置を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００２３】
弾性要素は、個々の研磨要素の独立した懸架、又は複数の構造化された研磨要素の大域的な懸架を提供するように機能する。弾性要素は、精密に構造化された研磨要素及び／又はキャリアよりも剛性が低く、より圧縮可能な材料である。弾性要素は、圧縮下で弾性的に変形するものであり、締結要素を通じて圧縮位置に固定することができ、又は使用時に弾性的に変形させることができる。弾性要素は、分割式、連続式、非連続式、又はジンバル式とすることができる。好適な弾性要素の例としては、機械ばね状装置、可撓性ワッシャ、発泡体、ポリマー、又はゲルが挙げられるが、これらに限定されない。弾性要素はまた、接着性裏材を有する発泡体などの、締結特性も有し得る。一実施形態では、弾性要素はまた、締結要素としても機能し得る。
【００２４】
ダイヤモンドの高さが不定である、ダイヤモンドグリットパッドコンディショナーとは異なり、この研磨要素の研磨形成部は、基準面に位置合わせすることができる。この基準面は、研磨要素又は研磨物品の選択された形成部の最高点を通る、理論平面である。形成部の最高点はまた、形成部先端部、又は先端部とも称される。選択された形成部は、最大共通設計高さＤ０を有する、作動形成部のセットである。起伏のある表面に関しては、基準面を画定する形成部は、最も高い高さを有する３つの形成部である。
【００２５】
この位置合わせプロセスは、ワークピース若しくは研磨パッドに対する規定の支持面積又は提示を、再現可能に作り出すために重要である。下層のキャリアである（すなわち、ダイヤモンド先端部ではない）最も平坦な表面に位置合わせされる、ダイヤモンドグリットコンディショナーとは異なり、この精密に構造化された研磨要素は、形成部の最高点と接触する、平坦表面（すなわち、「位置合わせプレート」）を使用して、最も良好に位置合わせされる。この位置合わせプレートの平坦表面は、好ましくは、長さ４インチ（１０．２ｃｍ）当り、少なくとも約＋／−２．５マイクロメートルの公差、又は更に低い、すなわち更に平坦な公差を有する。弾性要素及び締結要素は、この組み立てプロセスで、キャリア基板上にそれらの要素を互いに対して精密に位置合わせするために使用される。
【００２６】
この研磨物品はまた、１つ以上の洗浄要素も含み得るものであり、それらの洗浄要素は、連続式又は非連続式とすることができる。洗浄要素は、ワークピース表面の洗浄を提供する機能を有する。洗浄要素は、残渣を掃き出すように設計された、ブラシ又は他の材料から構成することができ、あるいは、表面からのスラリー若しくは削り屑の除去を提供する、チャネル又は隆起区域とすることができる。
【００２７】
研磨要素は、精密に平坦なキャリア上に、位置合わせして取り付けることができる。好適なキャリア材料の例としては、金属（例えば、ステンレス鋼）、セラミックス、ポリマー（例えば、ポリカーボネート）、サーメット、ケイ素、及び複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。研磨要素及びキャリアはまた、円形若しくは非円形の外辺部を有する場合もあり、起伏がある場合もあり、又はカップ若しくはドーナツの形状を有する場合などもある。この場合には、研磨要素は、最大限の形成部先端部の共平面性が存在するように位置合わせされる。非共平面性は、選択された先端部のセットの、それらの先端部のセットを通る理想的な基準面からの距離の、絶対値の平均である。非共平面性は、選択された形成部の高さＤｏに対する百分率として表される。
【００２８】
本発明の研磨要素及び研磨物品は、精密に設計された表面を有することにより、ワークピースに係合する形成部の低い欠陥率及び欠陥数によって測定されるような、再現可能かつ予測可能な表面トポロジーをもたらす。複数の形成部高さが存在する場合、一次作動形成部は、本質的に等しい高さの、最も高い形成部である。二次及び三次作動形成部は、一次作動形成部からの、第１及び第２の高さのオフセットのものであり、そのオフセットは、三次形成部よりも二次形成部に関して小さいものである。この定義は、他の形成部高さにまで及ぶ。
【００２９】
得られる研磨要素及び研磨物品は、精密な形成部の複製、低欠陥、並びに一次形成部の良好な均一性及び平面性を有する。欠陥は、例えば、精密に成形された研磨形成部の表面に、非意図的な陥凹、空気の細孔、又は気泡が存在する場合に生じるものであり、典型的には、精密に成形された研磨形成部ごとに、場所及び／又はサイズが異なる。研磨物品内の多くの精密に成形された形成部の、全体的な形状及びパターンを見ることによって、それらの配列内の個々の精密に成形された形成部を比較する場合、それらの欠陥は、顕微鏡下で容易に識別可能である。一部の実施形態では、精密に成形された研磨要素の欠陥は、精密に成形された研磨形成部の頂点の欠損をもたらす。一実施形態では、この研磨要素又は研磨物品は、約３０％未満の欠陥形成部の百分率、具体的には約１５％未満の欠陥形成部の百分率、具体的には約２％未満の欠陥形成部の百分率を有する。
【００３０】
この研磨物品はまた、加工処理、又はコーティングされた材料との熱的な不整合からの、各研磨要素の反り（バウ又はワープ）が低いものとなるか、若しくは制御されることにより、良好な要素の平面性がもたらされる。「要素の平面性」とは、基準面に対する、精密に構造化された研磨要素内部の選択された形成部先端部の平面性を指す。要素の平面性は、金型の設計、成形工具の忠実度、並びに成形及び焼結プロセスの均一性（例えば、特異的な収縮及び反り）などによって部分的に決定される。単一の要素に関しては、平面性とは、基準面に対する、形成部先端部のセットの距離の変動性を指す。平面性を算出するために使用される先端部のセットは、共通の最大設計高さＤ０を有する全ての形成部からの先端部を含む。基準面は、高さＤ０の全ての選択された形成部先端部の、最良の線形回帰適合を有する平面として画定される。非平面性は、基準面からの、選択された先端部の距離の、絶対値の平均である。平面性は、カーボン紙写し込み試験によって、あるいは、画像解析ソフトウェア、例えば、ＭＯＵＮＴＡＩＮＳＭＡＰ  Ｖ５．０画像解析ソフトウェア（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｒｆ，Ｂｅｓａｎｃｏｎ，Ｆｒａｎｃｅ）と組み合わせた、レーザー形状測定、共焦点撮像、及び共焦点走査型顕微鏡法を含めた、標準的なトポロジーツールによって、測定することができる。要素のトポロジーはまた、傾斜、尖度などによって特徴付けることもできる。本発明の精密に成形された研磨要素は、形成部高さの約２０％未満の非平面性を有する。一実施形態では、この研磨要素は、形成部高さの約１０％未満の非平面性、具体的には形成部高さの約５％未満の非平面性、より具体的には形成部高さの約２％未満の非平面性を有する。
【００３１】
この研磨物品はまた、精密に成形された研磨要素の正確な位置合わせも有することにより、実質的な共平面性が存在する。複数の要素に関しては、共平面性とは、基準面に対する、複数の要素からの形成部先端部のセットの距離の変動性を指す。この基準面は、最大高さＤ０の全ての選択された形成部先端部の、最良の線形回帰適合を有する平面として画定される。非共平面性は、基準面からの、選択された先端部の距離の、絶対値の平均である。非共平面性は、個別の研磨要素が位置合わせされていない場合に生じる。非共平面性は、不均等な圧力分布を通じて、例えば、カーボン写し込み試験を通じて、視認することができる。カーボン写し込み試験で均一分布を有する、複数の研磨要素に関しては、レーザー形状測定、共焦点撮像、及び共焦点走査型顕微鏡法を含めた、標準的なトポロジーツールを通じて、共平面性の程度を更に定量化することができる。画像ソフトウェア（例えば、ＭＯＵＮＴＡＩＮＳＭＡＰ）を使用して、複数の地形的マップを、解析用の複合的な地形的マップへと組み合わせることができる。Ｄ０の共通の最大設計形成部高さを有する、全ての研磨要素上の形成部の集合的グループは、その形成部高さの約２０％未満の非共平面性を有する。一実施形態では、研磨要素は、形成部高さの約１０％未満の非共平面性、具体的には形成部高さの約５％未満の非共平面性、より具体的には形成部高さの約２％未満の非共平面性を有する。
【００３２】
本発明の研磨要素は、機械加工、微細機械加工、微細複製加工、成形、押し出し加工、射出成形、セラミックス加圧成形などを通じて形成することができるため、精密に成形された構造体が製造され、部品ごとに、及び一部品の範囲内で再現可能であり、特定の設計を複製する能力を示すものである。一実施形態では、セラミックスのダイ加圧成形プロセスが使用される。具体的には、セラミックスのダイ加圧成形プロセスは、セラミックス乾式加圧成形である。
【００３３】
一実施形態では、１つ以上の研磨要素を含む研磨物品は、複数の、精密に成形され、設計されたモノリスから製造され、それらのモノリスは、良好な形成部保全性を有するように設計され、比較的耐食性であり、耐破壊性である。モノリスは、連続的構造、及び精密に成形されたトポロジーを有し、研磨要素の、研磨形成部と研磨形成部間の領域とは、構造化された研磨複合材料内に存在するような介在マトリックスを有することなく、連続的であり、一次研磨材量からなる。このトポロジーは既定のものであり、機械加工、微細機械加工、水噴射切削、射出成形、押し出し成形、微細複製加工、又はセラミックスのダイ加圧形成などの方法から形成することが可能な材料から、複製される。
【００３４】
グリーン体及び方法
成形セラミックスグリーン体を焼結することにより、高い密度、剛性、破壊靭性、及び良好な形成部忠実度を達成することができる。このグリーン体は、当業者によって通常言及されるように、未焼結の圧縮されたセラミックス要素である。このグリーン体は、第１主表面、第２主表面、及び複数の精密に成形された形成部を含む。
【００３５】
このグリーン体は、複数の無機粒子、及び結合剤を含み、それらの複数の無機粒子は、少なくとも約９９重量％の炭化物セラミックスである。一実施形態では、それらの無機粒子はセラミックス粒子であり、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ジルコニウム、炭化タングステン、又はこれらの組み合わせとすることができる。
【００３６】
グリーン体の結合剤は、熱可塑性結合材とすることができる。好適な結合剤の例としては、熱可塑性ポリマーが挙げられるが、これに限定されない。一実施形態では、この結合剤は、約２５℃未満のＴｇ、具体的には約０℃未満のＴｇを有する、熱可塑性結合材である。一実施形態では、この結合剤は、ポリアクリレート結合剤である。
【００３７】
このグリーン体はまた、炭素源も含む。炭素源の好適な例としては、フェノール樹脂、セルロース化合物、糖類、黒鉛、カーボンブラック、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。一実施形態では、このグリーン体は、約０〜約１０重量％の炭素源、具体的には約２〜約７重量％の炭素源を含有する。グリーン体組成物中の炭素化合物は、焼結後に、より低い気孔率をもたらす。このグリーン体はまた、離型剤又は潤滑剤などの、追加的な機能性材料も含み得る。一実施形態では、このグリーン体は、約０〜１０重量％の潤滑剤を含有する。
【００３８】
成形グリーン体は、前述のように、セラミックス成形プロセスによって作り出される。このグリーン体を焼結することにより、実質的な保全性を有して製造される研磨要素を形成することができる。焼結前グリーン体は、最終的な焼結物品中には実質的に存在しない、炭素などの逃散元素を含有することが、理解される。（それゆえ、炭化物相は、最終的な焼結物品中では９９％であるが、グリーン体中では、より低い組成を有する。）
【００３９】
このグリーン体は、研磨要素前駆体であり、最初に、複数の無機粒子、結合剤、及び炭素源を混合して、混合物を形成することによって作製される。一実施形態では、この混合物の粒塊が、噴霧乾燥プロセスによって形成される。
【００４０】
一実施形態では、このグリーン体は、セラミックス乾式加圧成形などの、ダイ加圧成形操作によって形成される。噴霧乾燥された混合物の粒塊は、ダイキャビティ内に充填される。それらの粒塊を、任意選択的に篩にかけることにより、特定のサイズの粒塊を提供することができる。例えば、それらの粒塊を篩にかけて、約４５マイクロメートル未満のサイズを有する粒塊を提供することができる。
【００４１】
複数の精密に成形されたキャビティを有する金型が、その金型の精密に成形されたキャビティの大半が、混合物で充填されるように、ダイキャビティ内に定置される。この金型は、金属、セラミックス、サーメット、複合材料、又はポリマー材料で形成することができる。一実施形態では、この金型は、ポリプロピレンなどのポリマー材料である。別の実施形態では、この金型はニッケルである。次いで、混合物に圧力を印加して、精密に成形されたキャビティ内に混合物を圧縮することにより、第１及び第２主表面を有するグリーン体セラミックス要素を形成する。この圧力は、周囲温度で、又は高温で印加することができる。２つ以上の加圧成形プロセスもまた、使用することができる。
【００４２】
この金型、すなわち生産工具は、その表面上に、少なくとも１つの指定された形状の、既定の配列を有し、この配列は、研磨要素の精密に成形された形成部の、既定の配列及び指定された形状の反転である。上述のように、この金型は、金属、例えばニッケルから調製することができるが、プラスチックの工具もまた、使用することができる。金属製の金型は、彫刻、微細機械加工、又はダイヤモンド旋削などの他の機械的手段によって、あるいは電鋳によって製造することができる。好ましい方法は、電鋳である。
【００４３】
上述の技術に加えて、金型は、研磨要素の精密に成形された形成部の、既定の配列及び指定された形状を有する、ポジ型マスターを調製することによって形成することができる。次いで、そのポジ型マスターの反転である表面トポグラフィーを有する、金型が作製される。ポジ型マスターは、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）及び同第６，０７６，２４８号（Ｈｏｏｐｍａｎら）で開示される、ダイヤモンド旋削などの直接的な機械加工によって作製することができ、それらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。これらの技術は、米国特許第６，０２１，５５９号（Ｓｍｉｔｈ）で更に説明されており、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００４４】
例えば、熱可塑性樹脂を含む金型を、この金属マスター工具の複製によって作製することができる。熱可塑性シート材料を、任意選択的に、金属マスターに沿って加熱することができ、それらの２つの表面を一体に圧迫することによって、その熱可塑性材料は、金属マスターによって提示される表面パターンで型押しされる。熱可塑性樹脂はまた、金属マスター上に押し出すか、又は流し込み、次いで圧迫することもできる。生産工具及び金属マスターの他の好適な方法は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）で論じられている。
【００４５】
精密に設計された研磨要素を形成するために、金型からグリーン体セラミックス要素を取り出して、加熱することにより、無機粒子の焼結を引き起こす。一実施形態では、グリーン体セラミックス要素は、約３００〜約９００℃の温度範囲の貧酸素雰囲気中での、結合剤及び炭素源の熱分解工程の間に加熱される。一実施形態では、グリーン体セラミックス要素は、約１９００〜約２３００℃の貧酸素雰囲気中で焼結されることにより、研磨要素を形成する。
【００４６】
洗浄後、この研磨要素は、任意選択的にコーティングされる。
【００４７】
組み立て
精密に設計された研磨物品は、最初に、第１及び第２の研磨要素の第１主表面を、位置合せプレートと接触させて定置することによって組み立てられる。次いで、弾性要素の第１主表面を、それらの研磨要素の第２主表面と接触させる。次いで、弾性要素の第２主表面を、締結要素を通じてキャリアに貼り付ける。次いで、この組立体を、圧力下で一体に結合させる。組み立てられた場合、作動先端部によって画定される平面は、キャリアの背面に対して実質的に平坦である。一実施形態では、この研磨物品は、精密に成形された形成部が一方の表面上に位置する、片面式パッドコンディショナーである。しかしながら、このパッドコンディショナーはまた、精密に構造化された形成部を両側が提示する、両面式となるように組み立てることもできる。
【００４８】
使用
本発明の精密に構造化された研磨要素を有するパッドコンディショナーは、従来の化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスで使用することができる。そのような従来のＣＭＰプロセスでは、様々な材料を研磨又は平坦化することができ、それらの材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、タンタル、窒化タンタル、タングステン、チタン、窒化チタン、ニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルシリサイド、ゲルマニウム、ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素の酸化物、酸化ハフニウム、低誘電率を有する材料、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。このパッドコンディショナーは、そのようなＣＭＰプロセスで従来のＣＭＰ工具上に取り付けられ、従来の動作条件下で稼働されるように、構成することができる。一実施形態では、ＣＭＰプロセスは、約１ｌｂ〜約９０ｌｂ（２．７ｋｇ〜約４０．８ｋｇ）の運用荷重の範囲で、約２０ＲＰＭ〜約１５０ＲＰＭの回転速度で実行され、正弦曲線掃引又は直線掃引などの、従来の掃引プロファイルを利用して、毎分約１〜２５掃引の速度で、パッド全域にわたって往復して掃引する。
【実施例】
【００４９】
本発明は、例示のみを意図する以下の実施例で、より具体的に説明されるが、これは、本発明の範囲内の数多くの修正形態及び変形形態が、当業者には明らかとなるためである。特に注記しない限り、以下の実施例で報告される、全ての部、百分率、及び比率は、重量を基準とするものである。
【００５０】
試験方法
形成部の欠陥の試験方法
精密に成形された研磨形成部を有する研磨物品を、６３Ｘの全体倍率の実体顕微鏡下で検査した（Ｏｌｙｍｐｕｓ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．（Ｃｅｎｔｅｒ  Ｖａｌｌｅｙ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）製のＳＺ６０モデル）。欠陥は、欠損した形成部、非意図的な陥凹、空気の細孔、気泡を有する形成部、又は、鋭利かつ完全に形成されているのではなく、クレーター状若しくは切頭に見える先端部を有する形成部として、定義した。欠陥形成部の百分率は、研磨要素上の一次欠陥を有する形成部の数を、研磨要素上の形成部の総数で除算し、１００を乗じたものとして定義した。
【００５１】
要素の平面性の試験方法
精密に成形された形成部を有する個々の研磨要素の非平面性を、ＭＯＵＮＴＡＩＮＳＭＡＰ  Ｖ５．０画像解析ソフトウェア（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｒｆ，Ｂｅｓａｎｃｏｎ，Ｆｒａｎｃｅ）と組み合わせた、レーザー形状測定及びＬｅｉｃａ  ＤＣＭ  ３Ｄ共焦点顕微鏡を使用して測定した。Ｍｉｃｒｏ−Ｅｐｓｉｌｏｎ  ＯｐｔｏＮＣＤＴ１７００レーザー表面計（Ｒａｌｅｉｇｈ，Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）を、Ｂ＆Ｈ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．（Ｒｏｂｅｒｔｓ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）によって提供されるＸ−Ｙステージに取り付けた。表面計の走査速度及びインクリメントは、形成部先端部を正確に位置特定するための十分な解像度を提供するように調節したため、精密に成形された形成部のタイプ、サイズ、及びパターニングに応じて決定された。研磨要素に関しては、全てがＤ０の同じ最大設計形成部高さを有する、形成部のグループを選択して、それらの高さを測定した。基準面は、高さＤ０の全ての選択された形成部先端部の、最良の線形回帰適合を有する平面として画定される。非平面性は、基準面からの、選択された先端部の距離の、絶対値の平均である。非平面性は、選択された形成部の高さＤ０に対する百分率として表される。
【００５２】
研磨物品の共平面性の試験方法Ｉ
複数の研磨要素を有する研磨物品の共平面性を、カーボン紙写し込み試験（ＣＰＩ試験）によって測定した。平坦な花崗岩表面に、この物品を、精密に成形された形成部が花崗岩表面から離れる方向で上向きとなるように定置した。次いで、カーボン紙を、それらの形成部に対して、カーボン面が上向きとなる状態で定置した。写真品質の紙の白色シートを、カーボンがその写真用紙と直接接触することにより、写真用紙上に像を作り出すように、カーボン紙の上に定置した。この写真用紙／カーボン紙／研磨物品の積み重ね体の上に、平坦なプレートを定置した。この積み重ね体に、１２０ｌｂ（５４．４ｋｇ）の荷重を、３０秒間にわたって印加した。荷重を除去して、画像走査装置で写真用紙を走査し、写し込まれた像を記録した。
【００５３】
共平面の研磨物品は、個別の要素が、視覚的かつ画像解析を通じて定量化されるような、等しいサイズ及び色強度のものである像を生じさせる。研磨物品の諸要素が、著しく非共平面である場合、個別の要素の像は、欠損するか、非対称となるか、又は著しく薄い強度の区域を示す可能性がある。
【００５４】
研磨物品の共平面性の試験方法ＩＩ
共平面性は、画像解析ソフトウェア（例えば、ＭＯＵＮＴＡＩＮＳＭＡＰ）と組み合わせた、レーザー形状測定、共焦点撮像、及び共焦点走査型顕微鏡法を含めた、標準的なトポロジーツールによって、測定することができる。要素のトポロジーはまた、傾斜、尖度などによって特徴付けることもできる。
【００５５】
複数の要素に関しては、共平面性とは、基準面に対する、複数の要素からの形成部先端部のセットの位置の変動性を指す。基準面は、高さＤ０の全ての選択された形成部の、最良の線形回帰適合を有する平面として画定される。共平面性を算出するために使用される形成部先端部のセットは、共通の最大設計高さＤ０を有する全ての形成部からの先端部を含む。非共平面性は、基準面からの、選択された先端部の距離の、絶対値の平均を使用して算出される。非共平面性は、選択された形成部の高さＤ０に対する百分率として表される。
【００５６】
嵩密度及び気孔率の試験方法
精密に成形された形成部を有する研磨要素の、嵩密度及び見掛け気孔率を、ＡＳＴＭ試験方法Ｃ３７３に従って測定した。全気孔率もまた、嵩密度、及び３．２０ｇ／ｃｍ３の研磨要素に関する理論密度の仮定に基づいて算出した。算出される気孔率は、以下の通りである：［（理論密度−嵩密度）／理論密度］×１００。
【００５７】
平均粒度の試験方法
精密に成形された形成部を有する研磨要素の、炭化物粒子の平均表面粒度を、光学顕微鏡法又は走査電子顕微鏡法によって要素の表面を検査することにより、判定した。光学顕微鏡法に関しては、Ｎｉｋｏｎ  ＭＥ６００モデル（Ｎｉｋｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）を、１００Ｘの倍率で使用した。走査電子顕微鏡法に関しては、Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｈｉｇｈ−Ｔｅｃｈ  ＴＭ３０００モデル（Ｈｉｔａｃｈｉ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）を、５，０００Ｘの倍率、１５ｋｅＶ（２．４ｅ−１５Ｊ）の加速電圧、及び４〜５ｍｍの作動距離で使用した。線切断法を使用した。最初に、５本の直線を、像を横断して水平方向に（ほぼ均等な間隔で）引いた。次に、像の端部にある最初の粒子及び最後の粒子を除外して、それらの線によって切断される粒子の数を計数した。次いで、（像に合わせてスケール調節された）線の長さを、切断された粒子の平均数で除算し、１．５６の係数を乗じることにより、平均粒度を判定した（平均粒度＝１．５６×線の長さ／切断された粒子の平均数）。
【００５８】
銅ウェハの除去率及び不均一性の試験方法
研磨されている銅層の厚さの変化を判定することによって、除去率を算出した。この厚さの変化を、ウェハの研磨時間で除算することにより、研磨されている銅層に関する除去率を得た。直径３００ｍｍのウェハに関する厚さ測定を、Ｃｒｅｄｅｎｃｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．（Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）より入手可能な、ＲｅｓＭａｐ  １６８、４点プローブＲｓマッピングツールで実施した。５ｍｍの縁部を除外した８１点直径走査を採用した。ウェハ全域にわたる４９のウェハ厚さ測定値の標準偏差を、平均のウェハ厚さ値で除算することによって、ウェハの不均一性（％ＮＵ）を算出した。
【００５９】
酸化物ウェハの除去率及び不均一性の試験方法
研磨されている酸化物層の厚さの変化を判定することによって、除去率を算出した。この厚さの変化を、ウェハの研磨時間で除算することにより、研磨されている酸化物層に関する除去率を得た。３００ｍｍの酸化物ブランケットレートウェハに関する厚さ測定を、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ研磨装置と統合され、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によって供給された、ＮｏｖａＳｃａｎ  ３０６０楕円偏光計を使用して実施した。３ｍｍの縁部を除外した２５点直径走査で、酸化物ウェハを測定した。ウェハ全域にわたる４９のウェハ厚さ測定値の標準偏差を、平均のウェハ厚さ値で除算することによって、ウェハの不均一性（％ＮＵ）を算出した。
【００６０】
ＣＭＰパッドの磨耗率及びパッドの表面粗さの試験方法
要素の平面性の試験方法で前述した、レーザー形状測定及びソフトウェア解析ツールを使用して、測定を実施した。寸法１インチ（２．５ｃｍ）×１６インチ（４０．６ｃｍ）のパッドストリップの放射状ストリップを、３００ｍｍ  ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ工具上での加工処理後の、３０．５インチ（７７．５センチメートル）研磨パッドから切り出した。２次元Ｘ−Ｙレーザープロファイル走査を、パッド中心部から３インチ（７．６ｃｍ）、８インチ（２０．３ｃｍ）、及び１３インチ（３３．０ｃｍ）の距離の場所の、１ｃｍ２の領域の上で実施した。ＭＯＵＮＴＡＩＮＳＭＡＰソフトウェアを使用して、これらの異なるパッド位置で、研磨時間の関数として、パッドの溝深さの変化を解析することによって、また、２Ｄ及び３Ｄデジタル画像を使用して、パッド表面のテクスチャーを解析することによって、パッドの磨耗率及び表面粗さ（Ｓａ）を得た。パッドの磨耗率は、パッド中心部から３、８、及び１３インチ（７．６、２０．３、及び３３．０センチメートル）での平均のパッドの磨耗を、合計終了時間で除算したものとして算出した。
【００６１】
研磨試験方法１
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）より商品名ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ研磨装置で入手可能なＣＭＰ研磨装置を使用して、研磨を実施した。ＩＣ１０１０パッド及びＣＳＬ９０４４Ｃスラリーを、研磨のために使用した。試験を開始する前に、３０％（重量基準）過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の試料を、このスラリーに添加して、３％（重量基準）のスラリー中Ｈ２Ｏ２濃度を得た。工具のパッドコンディショナーアーム上に取り付けるために好適なキャリアを有する研磨物品を、そのアーム上に取り付けた。パッド上に、試験の全体を通してスラリーを継続的に流した状態で、そのパッドを、試験の全体を通して継続的にコンディショニングした。適切な時間間隔で、４つの３００ｍｍ銅「ダミー」ウェハを実施し、その後、２０ｋÅのＣｕ厚さの、２つの３００ｍｍ電気メッキ銅ウェハを、一方を低いウェハダウンフォースのヘッド条件で、他方を高いウェハダウンフォースのヘッド条件で実施して、銅の除去率を監視した。ヘッド圧力は、（３．０ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）として指定される）高ダウンフォース、又は（１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）として指定される）低ダウンフォースのいずれかとした。ヘッド内の各ゾーンの具体的な設定圧力を、以下で説明する。プロセス条件は、以下の通りとした。
ヘッド速度：１０７ｒｐｍ
圧盤速度：１１３ｒｐｍ
ヘッド圧力：
Ａ）高ダウンフォース試験（３．０ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ））に関して：保持リング＝８．７ｐｓｉ（６０ｋＰａ）、ゾーン１＝７．３ｐｓｉ（５０．３ｋＰａ）、ゾーン２＝３．１ｐｓｉ（２１．４ｋＰａ）、ゾーン３＝３．１ｐｓｉ（２１．４ｋＰａ）、ゾーン４＝２．９ｐｓｉ（２０ｋＰａ）、ゾーン５＝３．０ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）
Ｂ）低ダウンフォース試験（１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ））に関して：保持リング３．８ｐｓｉ（２６．２ｋＰａ）、ゾーン１＝３．３ｐｓｉ（２２．８ｋＰａ）、ゾーン２＝１．６ｐｓｉ（１１ｋＰａ）、ゾーン３＝１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）、ゾーン４＝１．３ｐｓｉ（９ｋＰａ）、ゾーン５＝１．３ｐｓｉ（９ｋＰａ）
スラリー流量：３００ｍＬ／分
ダミーウェハに関する研磨時間：３０秒
レートウェハに関する研磨時間：６０秒
パッドコンディショナーのダウンフォース：５ｌｂ（２２．２Ｎ）
パッドコンディショナーの速度：８７ｒｐｍ
パッドコンディショナーの掃引速度：１０掃引／分
パッドコンディショナーの掃引タイプ：正弦曲線
【００６２】
研磨試験方法２
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より商品名ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ研磨装置で入手可能なＣＭＰ研磨装置を使用して、研磨を実施した。ＷＳＰパッド及び７１０６スラリーを、研磨のために使用した。試験を開始する前に、３０％（重量基準）Ｈ２Ｏ２の試料を、このスラリーに添加して、３％（重量基準）のスラリー中Ｈ２Ｏ２濃度を得た。工具のパッドコンディショナーアーム上に取り付けるために好適なキャリアを有する研磨物品を、そのアーム上に取り付けた。パッド上に、試験の全体を通してスラリーを継続的に流した状態で、そのパッドを、試験の全体を通して継続的にコンディショニングした。適切な時間間隔で、４つの３００ｍｍ銅「ダミー」ウェハを実施し、その後、２０ｋÅのＣｕ厚さの、２つの３００ｍｍ電気メッキＣｕウェハを、一方を低いウェハダウンフォースのヘッド条件で、他方を高いウェハダウンフォースのヘッド条件で実施して、Ｃｕ除去率を監視した。ヘッド圧力は、（３．０ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）として指定される）高ダウンフォース、又は（１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）として指定される）低ダウンフォースのいずれかとした。ヘッド内の各ゾーンの具体的な設定圧力を、以下で説明する。プロセス条件は、以下の通りとした。
ヘッド速度：４９ｒｐｍ
圧盤速度：５３ｒｐｍ
ヘッド圧力：
Ａ）高ダウンフォース試験（３．０ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ））に関して：保持リング＝８．７ｐｓｉ（６０ｋＰａ）、ゾーン１＝７．３ｐｓｉ（５０．３ｋＰａ）、ゾーン２＝３．１ｐｓｉ（２１．４ｋＰａ）、ゾーン３＝３．１ｐｓｉ（２１．４ｋＰａ）、ゾーン４＝２．９ｐｓｉ（２０ｋＰａ）、ゾーン５＝３．０ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）
Ｂ）低ダウンフォース試験（１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ））に関して：保持リング３．８ｐｓｉ（２６．２ｋＰａ）、ゾーン１＝３．３ｐｓｉ（２２．８ｋＰａ）、ゾーン２＝１．６ｐｓｉ（１１ｋＰａ）、ゾーン３＝１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）、ゾーン４＝１．３ｐｓｉ（９ｋＰａ）、ゾーン５＝１．３ｐｓｉ（９ｋＰａ）
スラリー流量（使用する場合）：３００ｍＬ／分
ダミーウェハに関する研磨時間：３０秒
レートウェハに関する研磨時間：６０秒
パッドコンディショナーのダウンフォース：５ｌｂ（２２．２Ｎ）
パッドコンディショナーの速度：１１９ｒｐｍ
パッドコンディショナーの掃引速度：１０掃引／分
パッドコンディショナーの掃引タイプ：正弦曲線
【００６３】
研磨試験方法３
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．より商品名ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ研磨装置で入手可能なＣＭＰ研磨装置を使用して、研磨を実施した。ＶＰ５０００パッド及びＤ６７２０スラリーを、研磨のために使用した。Ｄ６７２０は、脱イオン水で、３部の水対１部のスラリーの比率に希釈した。工具のパッドコンディショナーアーム上に取り付けるために好適なキャリアを有する研磨物品を、そのアーム上に取り付けた。パッド上に、試験の全体を通してスラリーを継続的に流した状態で、そのパッドを、試験の全体を通して継続的にコンディショニングした。適切な時間間隔で、４つの３００ｍｍ熱酸化ケイ素「ダミー」ウェハを実施し、その後、１７ｋÅの酸化ケイ素厚さの、３００ｍｍ熱酸化ケイ素ウェハを実施して、酸化物の除去率を監視した。プロセス条件は、以下の通りとした。
ヘッド速度：８７ｒｐｍ
圧盤速度：９３ｒｐｍ
ヘッド圧力：保持リング＝１２ｐｓｉ（８２．７ｋＰａ）、ゾーン１＝６ｐｓｉ（４１．４ｋＰａ）、ゾーン２＝６ｐｓｉ（４１．４ｋＰａ）、ゾーン３＝６ｐｓｉ（４１．４ｋＰａ）、Ｚ４＝６ｐｓｉ（４１．４ｋＰａ）、ゾーン５＝６ｐｓｉ（４１．４ｋＰａ）。
スラリー流量）：３００ｍＬ／分
ダミーウェハに関する研磨時間：６０秒
レートウェハに関する研磨時間：６０秒
パッドコンディショナーのダウンフォース：６ｌｂ（２６．７Ｎ）
パッドコンディショナーの速度：８７ｒｐｍ
パッドコンディショナーの掃引速度：１０掃引／分
パッドコンディショナーの掃引タイプ：正弦曲線
【００６４】
【表１】
0006474346.tif 000002
【００６５】
（実施例１）
複数のキャビティを有する生産工具の調製
ポジ型マスターを、第１の金属のダイヤモンド旋削、その後の第２の金属の電鋳の２回の反復により、ポジ型マスターを作り出すことによって、調製した。このポジ型マスターの精密に成形された形成部の寸法は、以下の通りとした。精密に成形された形成部は、四面の、鋭利な先端のピラミッドからなり、それらのピラミッドの７３．５％は、基底長３９０マイクロメートル及び１９５マイクロメートルの高さを有する、正方形の基底部を有し（一次形成部）、それらのピラミッドの２％は、基底長３６６マイクロメートル及び１８３マイクロメートルの高さを有する、正方形の基底部を有し、それらのピラミッドの２５．５％は、３９０マイクロメートルの長さ、３６６マイクロメートルの幅、及び高さ１８３を有する、矩形の基底部を有するものとした（二次形成部）。それらのピラミッドを、図１ａ及び図１ｂに従って、グリッドパターンに配置構成し、ピラミッド間の全ての間隔は、基底部で５マイクロメートルとした。
【００６６】
Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｃｏｒｐ．（Ｗｅｓｔ  Ｐａｌｍ  Ｂｅａｃｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ）より入手可能な、厚さ２０ミル（０．５１ｍｍ）のポリプロピレンのシートを使用する、このポジ型マスターからの圧縮成形によって、ポリプロピレンの生産工具を作り出した。圧縮成形は、Ｗａｂａｓｈ  ＭＰＩ（Ｗａｂａｓｈ，Ｉｎｄｉａｎａ）製のＶ７５Ｈ−２４−ＣＬＸモデルＷＡＢＡＳＨ  ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ  ＰＲＥＳＳを、圧盤を１６５℃まで予熱して、３分間にわたり５，０００ｌｂ（２，２６８ｋｇ）の荷重で使用して実施した。次いで、荷重を、１０分間にわたり４０，０００ｌｂ（１８，１４０ｋｇ）まで増大させた。次いで、加熱器のスイッチを切り、圧盤が約７０℃に到達するまで（約１５分）、圧盤に冷却水を通して流した。次いで、荷重を解除して、成形されたポリプロピレン工具を取り出した。
【００６７】
セラミックススラリーの調製
以下の構成成分を、１Ｌの高密度ポリエチレンのジャー内に入れることによって、セラミックススラリーを調製した：４５８．７ｇの蒸留水、３００．０ｇのＳＣＰ１、１．５ｇのＢＣＰ１、及び２１．９ｇのＰｈＲｅｓ。直径０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の、球形の炭化ケイ素の粉砕媒体を添加して、ボールミル上で、１５時間にわたり１００ｒｐｍで、このスラリーを粉砕した。粉砕後、６０．９ｇのＤｕｒａ  Ｂをジャーに添加して、攪拌によって混合した。Ｂｕｃｈｉ（Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）より商品名「Ｍｉｎｉ  Ｓｐｒａｙ  Ｄｒｙｅｒ  Ｂ−１９１」で入手可能な噴霧乾燥装置を使用して、このスラリーを噴霧乾燥して、従来の篩分け試験によって測定されるような３２〜４５マイクロメートルの平均粒径を有する、８５．３７重量％の炭化ケイ素、０．４３重量％の炭化ホウ素、９．５３重量％のポリアクリレート結合剤、及び４．６７重量％のフェノール樹脂からなる、セラミックス−結合剤の粉末を作り出した。このセラミックス−結合剤の粉末は、精密に成形された形成部を有するグリーン体セラミックス要素の調製に使用することができる。
【００６８】
精密に成形された形成部を有するグリーン体セラミックス要素の調製
上部加圧ロッド及び下部加圧ロッドを有する、直径１６．６５ｍｍの、円形の鋼製ダイキャビティを使用して、精密に成形された形成部を有するグリーン体セラミックス要素を成形した。このグリーン体セラミックス要素の精密に成形された形成部の、形成部タイプ（形状）、サイズ、及びパターンを表す、精密に設計されたキャビティを有する、ポリプロピレン生産工具を、それらのキャビティが上部加圧ロッドに面する状態で、下部加圧ロッド上のダイキャビティ内に定置した。次いで、複製及びグリーン体の離型を容易にするために、キャビティを含めた生産工具の表面を、４滴の２５／７５重量／重量のＰＤＭＳ／ヘキサン溶液で潤滑した。他の実施例に関しては、セラミックススラリー組成物中にＰＤＭＳが含まれていた場合には（表１を参照）、この工程を使用しなかった。ヘキサンを蒸発させた後、ダイに１ｇのセラミックス−結合剤の粉末を充填した。上部押圧ロッドに、１０，０００ｌｂ（４，５３６ｋｇ）の荷重を３０秒間にわたって印加して、セラミックス−結合剤の粉末を工具キャビティ内に加圧成形した。荷重を除去して、ダイキャビティに、更なる１ｇのセラミックス−結合剤の粉末を添加した。上部押圧ロッドに、２０，０００ｌｂ（９，０７２ｋｇ）の荷重を３０秒間にわたって印加した。荷重を除去して、ダイキャビティから、加圧成形されたセラミックス−結合剤の粉末を有する工具を取り出した。
【００６９】
次いで、この工具から、精密に成形された形成部を有するグリーン体セラミックス要素を取り出した。それらの形成部は、工具キャビティの反転であった。このグリーン体の全径及び厚さは、それぞれ、ダイキャビティの直径、及びセラミックス−結合剤の粉末の量を反映するものであった。ダイキャビティからの取り出しの後、セラミックス要素は、約１６．７ｍｍの直径、及び約４．２ｍｍの厚さを有していた。この技術によって、５つのグリーン体セラミックス要素を作製した。この精密に成形された形成部を有するグリーン体セラミックス要素は、精密に成形された形成部を有する研磨要素の調製の際の、研磨要素前駆体として使用することができる。
【００７０】
精密に成形された形成部を有する研磨要素の調製
事前に調製した研磨要素前駆体、すなわち、精密に成形された形成部を有するグリーン体セラミックス要素を、ＳＰＸ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）の事業部、ＳＰＸ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓより入手可能な、Ｌｉｎｄｂｅｒｇｈ  ５１４４２−Ｓモデルのレトルト窯内に、室温で定置した。グリーン体セラミックス要素の結合剤構成成分を、分解及び揮発させるために、以下の通りに、グリーン体セラミックス要素を窒素雰囲気下で焼鈍した：窯温度を、４時間の時間期間にわたって、直線速度で６００℃まで上昇させ、その後、６００℃で３０分、等温保持した。次いで、窯を室温まで冷却した。焼鈍したグリーン体セラミックス要素から、それらの外周を粒度２２０の炭化ケイ素サンドペーパーで研磨することによって、鋭利な縁部、すなわちバリを除去した。
【００７１】
焼鈍したグリーン体セラミックス要素を、焼結するために、黒鉛るつぼ内に装填した。９７重量％のＧｒａｐｈ１及び３重量％のＢＣＰ２からなる、粉末混合物の層、すなわち焼結粉体層内に、それらの要素を定置した。次いで、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＬＬＣ（Ｓａｎｔａ  Ｒｏｓａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）より入手可能な、Ａｓｔｒｏ  ｆｕｒｎａｃｅ  ＨＴＧ−７０１０を使用して、ヘリウム雰囲気下で、室温から２，１５０℃まで５時間にわたって加熱し、その後、２，１５０℃で３０分、等温保持することによって、それらのグリーン体を焼結した。
【００７２】
焼結したグリーン体セラミックス要素は、精密に成形された形成部を有する研磨要素として使用することができる。焼結プロセスに続いて、これらの研磨要素を洗浄した。
【００７３】
形成部の欠陥の試験方法を使用して、これらの研磨要素が、５％未満の欠陥形成部を有することを判定した。
【００７４】
実施例２〜１０及び比較実施例１１（ＣＥ１１）
実施例２〜８及びＣＥ１１を、実施例１のものと同様に調製したが、ただし、使用したセラミックススラリー組成物及び焼結粉体層を、表１に従って変更した。実施例１０の焼結手順を除いて、黒鉛るつぼを、全ての焼結手順に関して使用し、実施例１０では、炭化ケイ素るつぼを採用した。
【００７５】
実施例９及び実施例１０を、実施例１と同様に調製したが、ただし、精密に成形された形成部の成形は、ポリプロピレン生産工具の代わりに、金属の生産工具を使用して、１つの工程プロセスで実施した。この金属の生産工具は、電鋳プロセスによって、ポジ型マスターから製造した。２グラムのセラミックス−結合剤の粉末を、鋼製ダイキャビティに添加し、生産工具を、精密に成形された形成部を下向きにして、ダイキャビティに追加した。上部押圧ロッドに、１５，０００ｌｂ（６，８０４ｋｇ）の荷重を１５秒間にわたって印加して、セラミックス−結合剤の粉末を工具キャビティ内に加圧成形した。荷重を除去して、ダイキャビティから、加圧成形されたセラミックス−結合剤の粉末を有する工具を取り出した。実施例９に関する焼結粉体層は、Ｇｒａｐｈ１／ＢＣＰ１の９７／３（重量／重量）混合物とした。
【００７６】
【表２】
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【００７７】
平均粒度、気孔率、嵩密度、及び算出気孔率を含めた、研磨要素の物理的特性を、表２に示す。
【００７８】
【表３】
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【００７９】
ＣＶＤダイヤモンドコーティングを有する研磨要素の調製
実施例１〜１０からの、精密に成形された形成部を有する研磨要素を、最初に、メチルエチルケトン中で超音波洗浄によって脱脂し、乾燥させ、次いで、ｓｐ３  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）より商品名８７５０１−０１で入手可能なナノダイヤモンド溶液を含む、超音波槽中に浸漬することによって、ダイヤモンドをシード処理した。このダイヤモンド溶液から取り出した後、低圧の純窒素ガス流を使用して、それらの要素を乾燥させた。次いで、それらの要素を、ｓｐ３  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓより入手可能な、熱フィラメントＣＶＤ反応器ＨＦ−ＣＶＤ６５５モデル内に装填した。水素ガス中２．７％メタンの混合物を、このＣＶＤダイヤモンドコーティングプロセスのための前駆体として使用した。蒸着の間、反応器の圧力を、６トール（８００Ｐａ）〜５０トール（６，６７０Ｐａ）に保ち、フィラメント温度は、光高温計によって測定されるような１，９００〜２３００℃とした。ＣＶＤダイヤモンドの成長速度は、０．６μｍ／時間とした。
【００８０】
コーティングの付着性は、コーティングした要素を液体窒素中に浸漬して、その後、脱イオン水で洗浄することによって評価した。この手順を、５回繰り返した。全ての実施例が、この試験に合格した。
【００８１】
（実施例１２）
精密に成形された形成部を有する実施例１からの５つの研磨要素を備える、研磨物品を組み立てた。この組み立てプロセスは、全てが同じ設計形成部高さを有する、各要素上の最も高い精密に成形された形成部が、平坦になるように開発された。
【００８２】
平坦な花崗岩表面を、位置合わせプレートとして使用した。精密に成形された形成部を有する主表面が、それらの第２の平坦な主表面を上向けにした状態で、位置合わせプレートと（下向きに）直接接触するように、位置合わせプレート上に諸部分を定置した。研磨要素を、それらの中心点が、図２の円周の周りに、約１．７５インチ（４４．５ｍｍ）の半径で、約７２°で等しく離間して、円の周囲に沿って位置するように、円形パターンで配置構成した。弾性要素の可撓性ワッシャである、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ（Ａｔｌａｎｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ）より入手可能な、部品番号９７１４Ｋ２２の３０２ステンレス鋼波形ワッシャを、各研磨要素の平坦表面上に定置した。次いで、それらのワッシャと、ワッシャのセンター穴領域内の研磨要素の露出表面とに、締結要素を適用した。この締結要素は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）より商品名３Ｍ  ＳＣＯＴＣＨ−ＷＥＬＤ  ＥＰＯＸＹ  ＡＤＨＥＳＩＶＥ  ＤＰ４２０で入手可能な、エポキシ接着剤とした。次いで、４．２５インチ（１０８ｍｍ）の直径及び０．２２インチ（５．６４ｍｍ）の厚さを有する、円形のステンレス鋼キャリアを、締結要素の上に、下向きに定置した（キャリアの裏側は、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ研磨装置のキャリアアームに取り付けることができるように、機械加工されている）。キャリアの露出表面の全域にわたって、１０ｌｂ（４．５４ｋｇ）の荷重を均一に印加して、接着剤を、室温で約４時間にわたって硬化させた。
【００８３】
比較実施例１３（ＣＥ１３）
ＣＥ１３を、実施例１２と同様に調製したが、ただし、その製造プロセスで弾性要素を使用しなかった。
【００８４】
実施例１２及びＣＥ１３の研磨要素の大域的共平面性を、研磨物品の共平面性の試験方法Ｉを使用して測定した。図３にその結果を示す。より均一な研磨要素の写し込みに基づき、弾性要素を含んでいた実施例１２は、弾性要素を採用しなかったＣＥ１３よりも、改善された平面性を示す。
【００８５】
（実施例１４〜１６）
実施例１４〜１６で使用する研磨要素を、実施例１で説明されるように調製した。各研磨要素は、表３に要約されるように、少なくとも２つの異なる高さ、すなわち、２つの形成部のうちの高い方である一次形成部高さ、及び二次形成部高さを有する、精密に整形された形成部を有するものとした。オフセット高さは、一次高さと二次高さとの、高さの差異である。実施例１４の精密に整形された形成部は、実施例１に関して説明した形成部と同じものとした。実施例１５の精密に整形された形成部は、四面の切頭ピラミッドからなり、それらのピラミッドの７３．５％は、基底長１４６マイクロメートル及び６１マイクロメートルの高さを有する、正方形の基底部を有し、一辺が２４マイクロメートルの正方形の頂部を有し（一次形成部）、それらのピラミッドの２６．５％は、基底長１４６マイクロメートル及び４９マイクロメートルの高さを有する、正方形の基底部を有し、一辺が４８マイクロメートルの正方形の頂部を有するものとした（二次形成部）。それらのピラミッドを、図４ａ及び図４ｂに従って、グリッドパターンに配置構成し、ピラミッド間の全ての間隔は、基底部で５８．５マイクロメートルとした。実施例１６の精密に整形された形成部は、四面の、鋭利な先端のピラミッドからなり、それらのピラミッドの７３．５％は、基底長１４６マイクロメートル及び７３マイクロメートルの高さを有する、正方形の基底部を有し（一次形成部）、それらのピラミッドの２％は、基底長１２２マイクロメートル及び６１マイクロメートルの高さを有する、正方形の基底部を有し、それらのピラミッドの２５．５％は、１４６マイクロメートルの長さ、１２２マイクロメートルの幅、及び高さ７３を有する、矩形の基底部を有するものとした（二次形成部）。それらのピラミッドを、図５ａ及び図５ｂに従って、グリッドパターンに配置構成し、ピラミッド間の全ての間隔は、基底部で５マイクロメートルとした。
【００８６】
実施例１４及び実施例１５のそれぞれに関して、５つの研磨要素を調製し、実施例１６に関して、１０個の研磨要素を調製した。これらの研磨要素を、前述のプロセスによって、ＣＶＤダイヤモンドでコーティングした。次いで、実施例１２で説明された製造手順を使用して、それらのＣＶＤダイヤモンドコーティングされた研磨要素を、研磨物品を形成するために使用した。実施例１４及び実施例１５の研磨要素から製造された研磨物品を、それらの中心点が、図２の円周の周りに、約１．７５インチ（４４．５ｍｍ）の半径で、約７２°で等しく離間して、円の周囲に沿って位置するように、円形パターンで配置構成した。これらの研磨物品は、それぞれ、実施例１４Ａ及び実施例１５Ａとして指定される。実施例１６の１０個の研磨要素を使用して、図６に示すような、二重星形パターンに配置構成された研磨要素を有する、実施例１６Ａとして指定される研磨物品を製造した。大きい方の星形パターンは、実施例１４及び実施例１５のパターンと同一のものとした。小さい方の星形パターンの要素は、それらの中心点が、図２に示すように、円周の周りに、約１．５インチ（３８．１ｍｍ）の半径で、約７２°で等しく離間して、円の周囲に沿って位置するように、円形パターンで配置構成した。これらの要素を、外側の要素に対して３６°オフセットさせた。
【００８７】
【表４】
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【００８８】
比較実施例１７（ＣＥ１７）
ＣＥ１７は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）より商品名「３Ｍ  ＤＩＡＭＯＮＤ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＴＩＯＮＥＲ  Ａ２８１２」で入手可能な、１８０マイクロメートルのダイヤモンドサイズを有する、ダイヤモンドグリットパッドコンディショナーとした。
【００８９】
比較実施例１８（ＣＥ１８）
ＣＥ１８は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「３Ｍ  ＤＩＡＭＯＮＤ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＴＩＯＮＥＲ  Ａ１６５」で入手可能な、２５０マイクロメートルのダイヤモンドサイズを有する、ダイヤモンドグリットパッドコンディショナーとした。
【００９０】
比較実施例１９（ＣＥ１９）
ＣＥ１９は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「３Ｍ  ＤＩＡＭＯＮＤ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＴＩＯＮＥＲ  Ｈ２ＡＧ１８」で入手可能な、７４マイクロメートルのダイヤモンドサイズを有する、ダイヤモンドグリットパッドコンディショナーとした。
【００９１】
比較実施例２０（ＣＥ２０）
ＣＥ２０は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙより商品名「３Ｍ  ＤＩＡＭＯＮＤ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＴＩＯＮＥＲ  Ｈ９ＡＧ２７」で入手可能な、７４マイクロメートルのダイヤモンドサイズを有する、ダイヤモンドグリットパッドコンディショナーとした。
【００９２】
実施例１４Ａ、ＣＥ１７、及びＣＥ１８を使用するＣＭＰ研磨試験
研磨試験方法１を使用して、実施例１４Ａの２つの研磨物品を、比較的硬質のＣＭＰパッドであるＩＣ１０１０を使用する銅ＣＭＰプロセスでのパッドコンディショナーとして、試験した。一方の研磨物品は、３ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）のウェハヘッド圧力で試験し、他方は１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）のウェハヘッド圧力で試験した。上述の銅ウェハの除去率及び不均一性の試験方法を使用して、銅の除去率及びウェハの不均一性を、コンディショニング時間の関数として測定した。結果を表４に示す。低ヘッド圧力プロセス及び高ヘッド圧力プロセスの双方に関して、良好で安定した除去率、及び良好で安定したウェハの不均一性が得られた。研磨の後、精密に成形された形成部先端部を、光学顕微鏡法によって検査した。形成部先端部の磨耗は、２０．８時間の試験ＣＭＰ研磨試験の後も極めて軽微であったが、このことは、コンディショナーが長い耐用期間を有することを示すものである。
【００９３】
【表５】
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【００９４】
比較実施例ＣＥ１７及び比較実施例ＣＥ１８を、実施例１４Ａの試験と同様の試験（３ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）のウェハヘッド圧力）で実施したが、ただし、研磨時間は０．６時間のみとした。銅の除去率の結果及びウェハの不均一性を、表５に示す。
【００９５】
【表６】
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【００９６】
実施例１５Ａ及びＣＥ１９を使用するＣＭＰ研磨試験
研磨試験方法２を使用して、実施例１５Ａの２つの研磨物品を、比較的軟質のＣＭＰパッドであるＷＳＰを使用する銅ＣＭＰプロセスでのパッドコンディショナーとして、試験した。一方の研磨物品は、３ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）のウェハヘッド圧力で試験し、他方は１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）のウェハヘッド圧力で試験した。上述の銅ウェハの除去率及び不均一性の試験方法を使用して、銅の除去率及びウェハの不均一性を、コンディショニング時間の関数として測定した。結果を表６に示す。低ヘッド圧力プロセス及び高ヘッド圧力プロセスの双方に関して、良好で安定した除去率、及び良好で安定したウェハの不均一性が得られた。
【００９７】
【表７】
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【００９８】
ＣＥ１９のダイヤモンドグリットパッドコンディショナーもまた、研磨試験方法２を使用して試験した。銅の除去率及びウェハの不均一性を、コンディショニング時間の関数として測定した。結果を表７に示す。６時間の研磨時間に到達するまでに、パッドは激しく磨耗し、もはやパッドの溝は存在しなかったが、このことは、その研磨パッドが、ダイヤモンドグリットパッドコンディショナーによって完全に磨耗したことを示すものである。
【００９９】
【表８】
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【０１００】
実施例１５Ａ及びＣＥ１９でコンディショニングした、３．０ｐｓｉ（２０．７ｋＰａ）のウェハヘッド圧力で実施されたＣＭＰ研磨試験からのパッドを、前述の試験方法を使用して、パッドの磨耗率及び表面粗さに関して測定した。結果を表８に示す。実施例１５Ａでコンディショニングしたパッドの、平均のパッド磨耗率は、ＣＥ１９でコンディショニングしたパッドよりも約４倍低いものであったが、このことは、精密に成形された研磨形成部を有するコンディショナーでコンディショニングしたパッドが、著しくより長い耐用期間を有することを示すものである。
【０１０１】
【表９】
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【０１０２】
実施例１６Ａ及びＣＥ２０を使用するＣＭＰ研磨試験
研磨試験方法３を使用して、実施例１６Ａの研磨物品を、比較実施例ＣＥ２０のダイヤモンドグリットパッドコンディショナーと、酸化物プロセスで比較した。上述の酸化物ウェハの除去率及び不均一性の試験方法を使用して、酸化物の除去率及びウェハの不均一性を、コンディショニング時間の関数として測定した。結果を表９に示す。従来のダイヤモンドグリットパッドコンディショナーＣＥ２０と比較して、研磨プロセスが、精密に成形された形成部を有する実施例１６Ａのパッドコンディショナーを採用した場合、より高い除去率及びより低いウェハの不均一性が得られた。４．９時間のコンディショニングの後、パッドの表面仕上げを、パッドの中心から３インチ（７．６ｃｍ）、７インチ（１７．８ｃｍ）、及び１３インチ（３３．０ｃｍ）で測定した。実施例１６Ａに関するパッドの表面仕上げは、比較実施例ＣＥ２０よりも若干高いものであった（それぞれ、８．４７マイクロメートル対７．２４マイクロメートル）。開始時のパッドの表面粗さは、１２マイクロメートルとした。パッドコンディショナーとして実施例１６Ａを使用する研磨試験を、３０時間まで継続した。研磨要素の形成部高さを、研磨の前後に、従来の光学顕微鏡法によって測定することにより、先端部の磨耗を判定した。磨耗率は、約０．１マイクロメートル／時間となることが判定された。形成部上には、汚れ又はスラリーの蓄積は存在しなかった。
【０１０３】
【表１０】
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【０１０４】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されているが、当業者には、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に変更を加えることができる点が、認識されるであろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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