(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドの調製方法であって、
（ａ）ポリマーシートを容器中に供給すること、該ポリマーシートはモノリスであり、そして２つの反対側の表面を有している、および、
（ｂ）該表面の少なくとも一方に隣接して多孔質の表面領域を形成し、かつ実質的に非多孔質であるコア領域を形成するのに十分な条件の下で、不活性ガスを該容器中の該ポリマーシート中に導入すること、前記表面領域は、第１の表面領域が、前記研磨パッドの前記２つの反対側の平行な表面の一方の少なくとも一部を形成し、かつ第２の表面領域が、前記研磨パッドの前記２つの反対側の平行な表面の他方の少なくとも一部を形成するように、前記コア領域のそれぞれの面の上に形成される、
を含み、
該方法が、該コアを、水平軸に実質的に沿って切断して、２つの研磨パッドを形成する、方法。
【請求項２】
前記不活性ガスが、二酸化炭素を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
スキン層が、前記ポリマーシート上に、前記コア領域の反対側の前記表面領域に隣接して形成され、かつ前記方法が、該スキン層を取り除いて、前記表面領域を、加工品と接触するように好適に暴露することを更に含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記スキン層が、バフ研磨、スカイビングおよび／または転削によって除去される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記多孔質表面領域が、両方の反対側の表面に隣接して形成される、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記不活性ガスが、前記ポリマーシートが、約０℃〜約４０℃の温度に約７２時間以下に亘って曝されている間に導入される、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記不活性ガスが、前記容器の内容物が、約１０００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａの圧力に約７２時間以下に亘って曝されている間に導入される、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記容器中の圧力を、約１００ｋＰａ〜約０ｋＰａの値に約５分間以下低下させること、および前記容器中の温度を、約１００℃〜約１７５℃の値に約２分間以下上昇させることを更に含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
不活性ガスの前記導入が、
前記容器中の前記ポリマーシートを約０℃〜約４０℃の温度および約１０００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａの圧力に約７２時間以下に亘って曝して、不活性ガスを該ポリマーシート中に溶解させること、次いで、
該ポリマーシートが曝されている圧力を、約１００ｋＰａ〜約０ｋＰａに約５分間以下低下させること、ならびに、次いで、
該ポリマーシートが曝されている温度を、約１００℃〜約１７５℃に上昇させること、
を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記研磨パッドの外部表面上に溝を与えることを更に含む、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
化学機械研磨（「ＣＭＰ」）プロセスは、マイクロ電子デバイスの製造において、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電子基材上に平坦な表面を形成するために用いられる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置の製造には、通常は、半導体ウエハを形成するための、種々のプロセス層の形成、それらの層の一部の選択的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に付加的なプロセス層の堆積が含まれる。これらのプロセス層としては、例えば、絶縁層、ゲート酸化物層、導電層、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では、通常は、プロセス層の最上の表面は、次の層の堆積のために、平坦な、すなわち、平らであることが望ましい。ＣＭＰが、プロセス層の平坦化のために用いられ、堆積された材料、例えば導電性もしくは絶縁性材料は、研磨されて、次のプロセス工程のためにウエハが平坦化される。
【０００３】
典型的なＣＭＰプロセスでは、ウエハは、ＣＭＰ装置の支持体上に上下を逆さまにして搭載される。支持体およびウエハに、研磨パッドに向けて下向きに力が加えられる。支持体およびウエハは、ＣＭＰ装置の研磨台上で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、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、最上部のウエハ層（単数または複数）の一部と相互作用するか、もしくは一部を溶解する化学薬品、およびその層（それらの層）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、行なわれる特定の研磨プロセスにとって望ましいいずれかの方向、同じ方向または反対の方向に回転させることができる。また、支持体は、研磨台上の研磨パッドを横断して往復運動することもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より硬い材料で作られた研磨パッドは、高い除去速度を示し、そして長期に有用なパッド寿命を有するが、しかしながら、研磨されている基材上に多くの引っ掻き傷を生成させる傾向にある。より柔軟な材料で作られた研磨パッドは、低い基材の引っ掻き傷を示すが、しかしながらより低い除去速度を示し、そしてより短い有用なパッド寿命を有する傾向にある。従って、当技術分野においては、効果的な除去速度を与え、そして長いパッド寿命を有し、そしてまた限定された引っ掻き傷を生成させる研磨パッドへの要求がなお存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、本発明は、化学機械研磨用の研磨パッドを提供する。この研磨パッドは、（ａ）実質的に非多孔質のコア領域、および（ｂ）そのコア領域の両側の２つの反対側の表面領域を含んでいる。表面領域の少なくとも一方は、その中に細孔を規定して（defines）、多孔質の表面領域を形成する。研磨パッドはモノリスであり、そして多孔質表面領域は、コア領域と、その間にいずれかの中間層を含まずに、直接に接触する。コア領域は、多孔質表面領域よりも硬い。
【０００６】
他の態様では、本発明は、（ａ）回転するプラテン、（ｂ）プラテン上に配置された研磨パッド、および（ｃ）回転する研磨パッドを接触させ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む化学機械研磨装置を提供する。研磨パッドは、（ｉ）実質的に非多孔質のコア領域、および（ｉｉ）コア領域の両側の上の２つの反対側の表面領域を含んでいる。表面領域の少なくとも一方は、その中に細孔を規定して（defines）、多孔質の表面領域を形成する。研磨パッドはモノリスであり、そして多孔質表面領域は、コア領域と、その間にいずれかの中間層を含まずに、直接に接触する。コア領域は、多孔質表面領域よりも硬い。いくつかの態様では、この装置は、更に、（ｄ）化学機械研磨組成物を、研磨パッドと加工品との間に供給するための手段を含んでいる。
【０００７】
他の態様では、本発明は、（ｉ）研磨パッドを準備すること、（ｉｉ）加工品を研磨パッドと接触させること、および（ｉｉｉ）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、加工品の研磨方法を提供する。研磨パッドは、（ａ）実質的に非多孔質のコア領域、および（ｂ）コア領域の両側の２つの反対側の表面領域、を含んでいる。表面領域の少なくとも一方は、その中に細孔を規定して（defines）、多孔質の表面領域を形成する。研磨パッドはモノリスであり、そして多孔質表面領域は、コア領域と、その間にいずれかの中間層を含まずに、直接に接触する。コア領域は、多孔質表面領域よりも硬い。
【０００８】
他の態様では、本発明は、（ａ）容器中に押出し加工されたポリマーシートを供給すること、このポリマーシートはモノリスであり、そして２つの反対側の表面を有している、および（ｂ）容器中で、多孔質表面領域を、少なくとも一方の表面に隣接して形成し、そして実質的に非多孔質のコア領域を形成するのに十分な条件下で、不活性ガスをポリマーシート中に導入すること、を含む、研磨パッドの調製方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、５４倍の倍率の研磨パッドの断面の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、本発明の態様による、２つの表面領域における細孔を実質的に非多孔質のコアとともに示している。
【００１０】
【図２】図２は、図１に示したのと同じＳＥＭであるが、しかしながら、本発明の態様による、除去されるべきスキン層を更に示している。
【００１１】
【図３】図３は、図１に示したのと同じＳＥＭであるが、しかしながら、製品を２つの研磨パッドに薄く剥ぐ（skiving）ことを更に示しており、本発明の態様によって、それぞれのパッドは、一方の表面領域のみに細孔を有しており、そしてそれぞれが、実質的に非多孔質のコアを有している。
【００１２】
【図４】図４は、多孔質の熱可塑性プラスチック層および拡散障壁を含む研磨パッドの概略図である。
【００１３】
【図５】図５は、それぞれが５４倍の倍率の、研磨パッドの断面の一連のＳＥＭ顕微鏡写真を示しており、試片は、例１に記載したように調製された。
【００１４】
【図６】図６は、それぞれが５４倍の倍率の、研磨パッドの断面の一連のＳＥＭ顕微鏡写真を示しており、試片は、例２に記載したように調製された。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、少なくとも部分的には、良好な平坦化効果および低減された欠陥（例えば、引っ掻き傷）を備えた化学機械研磨のための研磨パッドの、驚くべき、そして予期しない発見を基にしている。研磨パッドは、モノリス構造であり、そして細孔（すなわち、独立気泡（closed cells））を有しており、細孔は、パッドの少なくとも一方の表面近傍に集中しており、一方で、研磨パッドのコアは、中実の塊状材料であり、実質的に非多孔質であり、結果として所望の二元的なモルフォロジーをもたらしている。本発明の態様によれば、そのような二元的なモルフォロジー構造は、基材、例えばウエハを研磨するのに用いられた場合には、驚くべきことに、そして予期せぬことに、平坦化効率を高め、一方で欠陥を低減するのに有意な利益を提供することが見出された。また、他の態様では、本発明は、関連した装置、ならびにその研磨パッドの調製方法および使用方法を提供する。
【００１６】
本発明の態様によれば、研磨パッドは、モノリス構造および二元的なモルフォロジーを与えられており、研磨が起こる表面に圧縮性をもたらすように細孔が分布されており、一方ではまたその多孔質表面の下にある、より硬い、中実の、実質的に非多孔質の塊状材料を有している。本発明の態様の研磨パッドの独特の、そして有利なモルフォロジーは、外部の成分によって、例えば接着剤によって接着された別個の複合材または中間層の使用、例えば、硬質のサブパッドに接着された柔軟なパッド、を必要とすることなく達成される。更には、慣用の系とは異なり、本発明の研磨パッドは、研磨パッドの体積に亘る細孔には依存しない。
【００１７】
本発明の研磨パッドの態様では、驚くべきことに、そして予期せぬことに、平坦化効率と低欠陥の所望の組み合わせを実現し、その両方が、ＣＭＰプロセスにおける重要なパラメータであり、そして慣用の系では、しばしば互いに対立している。研磨パッドのコアを通して多孔性を有するおよび／または数個構成型（multi-piece）複合材系を用いる慣用の系とは異なり、本発明の研磨パッドの態様では、研磨が起こる表面の近傍に細孔が分布され、それによって表面の圧縮性をもたらすが、しかしながら硬質の、実質的に非多孔質のコアも備えている。そのような二元的モルフォロジーは、低減された数の欠陥、例えば引掻き傷をもたらし、それが次には、電気的な問題、例えば使用中に電流がどのように分配されるかの導通の喪失、への懸念のために廃棄される必要があるウエハがより少ないので、製造の間のウエハの収率を向上させる。同時に、本発明の態様による研磨パッドは、驚くべきことに、良好な平坦化効率で研磨することができる。この点で、平坦化効率は、無次元の式、１マイナス、上部構造の除去速度で割り算した底部構造の除去速度の比として規定される。例えば、Y. Li、Microelectronics Applications of Chemical Mechanical Planarization、J. Wiley & Sons、2008、p. 517を参照。中間層なしに、一体のモノリス構造に基礎をなす強度を与えるように硬質の塊状コアを維持しながら、研磨される基材との接触が起こるところで圧縮性を得るように研磨パッドの表面近傍の細孔に焦点を当てることによって、本発明は、驚くべきことに、そして予期せぬことに、平坦化効率と低欠陥性との所望の組合わせを達成する。
【００１８】
本発明の研磨パッドは、集積回路および他のマイクロ装置の製造に用いられる広範囲の半導体ウエハの研磨に適用性を有している。そのようなウエハは、幾つかの態様、例えば６５ｎｍ以下、４５ｎｍ以下、３２ｎｍ以下などのテクノロジーノードでは、慣用のノード構成（configuration）のものであることができる。しかしながら、幾つかの態様では、本発明の研磨パッドは、進化したノード用途（例えば、２２ｎｍ以下、１８ｎｍ以下、１６ｎｍ以下、１４ｎｍ以下などのテクノロジーノード）に特に好適である。ノード技術が更に進化した場合には、平坦化技術における欠陥性のなさは、それぞれの引掻き傷の影響は、ウエハ上のフィーチャの相対的な大きさがより小さくなるに連れてより大きな影響力を有するので、より重要になる。慣用の研磨パッドと比較して、本発明の研磨パッドで提供される、モノリス構造中の、実質的に非多孔質のコアと共に、研磨パッドの表面近傍での細孔の再分配を含めた、従来技術に対する有意な進歩のために、本発明の態様によって欠陥の水準は低減され、そしてより進歩したノードの研磨を、より少ない引掻き傷で達成することができる。そのように、本発明の研磨パッドの態様では、より小さな絶対除去速度、低欠陥、および良好な平坦化効率と共に、より小さなフィーチャのウエハのより正確な平坦化を提供することができる。しかしながら、上記のように、本発明の研磨パッドは、進歩したノードのウエハに使用するのに限定されず、そして他の所望の加工品を研磨するのに用いることができる。
【００１９】
本研磨パッドは、いずれかの好適な材料を含む、から本質的になる、または、なることができ、その中に細孔が導入されている。望ましくは、研磨パッドは、ポリマー樹脂を含む、から本質的になる、または、からなる。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、熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、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、エラストマーのゴム、スチレン系ポリマー、ポリ芳香族（polyaromatics）、フルオロポリマー、ポリイミド、架橋ポリウレタン、架橋ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアクリレート、エラストマーのポリエチレン、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ブロック共重合体、ならびにそれらの混合物およびブレンドからなる群から選択される。好ましくは、ポリマー樹脂は、ポリウレタン、より好ましくは熱可塑性ポリウレタンである。
【００２０】
ポリマー樹脂は、典型的には予備形成されたポリマー樹脂であるが、しかしながら、ポリマー樹脂はまた、いずれかの好適な方法に従って、その場で形成することができ、それらの方法の多くは当技術分野で知られている（例えば、Szycher's Handbook of Polyurethanes CRC Press: New York、1999、第３章）。例えば、熱可塑性ポリウレタンは、ウレタンプレポリマー、例えばイソシアネート、ジイソシアネート、およびトリイソシアネートプレポリマーと、イソシアネート反応性部分を含むプレポリマーとの反応によってその場で形成することができる。好適なイソシアネート反応性部分としてはアミンおよびポリオールが挙げられる。
【００２１】
細孔の導入の前に、研磨パッドを形成するのに用いられるポリマー樹脂または他の材料は、当技術分野で知られているように、いずれかの好適な硬度を有することができる。典型的には、元の（virgin）材料の硬度は、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定される平均のショアＤ硬度によって測定される。細孔の導入の前に、研磨パッドの形成に用いられる元の材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定されるショアＤの尺度に従ったいずれかの好適な硬度、例えば約１５〜７２の平均ショアＤ硬度を有することができる。平均ショアＤ硬度は、異なる態様で異なることができ、全てはＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定して、例えば約１５〜約６０、約１５〜約４２、約２５〜約７２、約２５〜約６０、約２５〜約４２、約４２〜約７２、約４２〜約６０などの範囲で変わることができる。最終的な研磨パッドは、細孔が導入された後で、多孔質領域および実質的に非多孔質コア領域が、同じパッド中で異なる硬度を有する。例えば、幾つかの態様では、実質的に非多孔質のコアは、上記の元の材料と一致したショアＤ尺度上の硬度を有するが、多孔質表面領域は、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定して、約６０〜約１００、例えば約６０〜約９０、約６０〜約８０、約６０〜約７０、約７０〜約９０、約７０〜約８０などの平均ショアＡ硬度を有することができる。
【００２２】
研磨パッドの細孔は、約１μｍ以上、例えば約５μｍ以上、例えば約１０μｍ以上、約１５μｍ以上、約２０μｍ以上、約２５μｍ以上、約３０μｍ以上、約３５μｍ以上、約４０μｍ以上、約４５μｍ以上、約５０μｍ以上、約５５μｍ以上、約６０μｍ以上、約６５μｍ以上、約７０μｍ以上、約７５μｍ以上、約１００μｍ以上、約１２５μｍ以上、約１５０μｍ以上の平均細孔サイズを有することができる。あるいは、もしくは、加えて、研磨パッドの細孔は、約２００μｍ以下、例えば約１９０μｍ以下、約１８０μｍ以下、約１７５μｍ以下、約１７０μｍ以下、約１６０μｍ以下、約１５０μｍ以下、１４０μｍ以下、１３０μｍ以下、約１２５μｍ以下、１２０μｍ以下、１１０μｍ以下、約１００μｍ以下、９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下、または約２０μｍ以下の平均細孔サイズを有することができる。従って、研磨パッドは、平均細孔サイズとして記載された端点のいずれか２つによって拘束された平均細孔サイズを有することができる。例えば、研磨パッドの細孔は、約１μｍ〜約２００μｍ、５μｍ〜約２００μｍ、約５μｍ〜約２０μｍ、約１０μｍ〜約１００μｍ、約２５μｍ〜約７５μｍ、約５０μｍ〜約１００μｍ、約７５μｍ〜約１２５μｍ、約１００μｍ〜約１５０μｍ、約１２５μｍ〜約１７５μｍ、または約１５０μｍ〜約２００μｍの平均細孔サイズを有することができる。
【００２３】
ここで用いられる平均細孔サイズは、研磨パッド中の個々の細孔の代表的なサンプルの最も大きな直径の平均を表している。最も大きな直径は、Feret直径と同じである。最も大きな直径は、サンプルの画像、例えば、透過型電子顕微鏡画像から、人手で、または画像解析ソフトウエア、例えばPAX-IT（商標）（Midwest Information Systems（Villa Park、イリノイ州）から商業的に入手可能）を用いてのいずれかで、得ることができる。典型的には、サンプルは、研磨パッドの一部を薄片に切ることによって得られる。
【００２４】
研磨パッドは、いずれかの好適なパーセントの空隙（void）体積（空隙体積分率または空隙率（porosity））を有することができる。しかしながら、本発明の態様によれば、空隙体積は、研磨パッド中に、空隙体積が、研磨される基材に研磨パッドが接触する表面近傍に濃縮された形で分布されている。一方で、研磨パッドのコアは、実質的に非多孔質である。その結果として、空隙体積の全体のパーセントは、慣用の研磨パッド中よりもより少ないことができる。例えば、幾つかの態様では、空隙体積のパーセントは、約５０％未満の量、例えば、約５％〜約５０％、約５％〜約４０％、約５％〜約３０％、約５％〜約２０％、約５％〜約１５％、約１０％〜約５０％、約１０％〜約４０％、約１０％〜約３０％、約１０％〜約２０％、約１５％〜約５０％、約１５％〜約４０％、約１５％〜約３０％、約１５％〜約２５％、約２０％〜約５０％、約２０％〜約４０％、約２０％〜約３０％、約２５％〜約５０％、約２５％〜約４０％、約２５％〜約３５％などであることができる。しかしながら、幾つかの態様では、所望であれば、研磨パッド中の空隙体積のパーセントは、更に大きい、例えば約５０％より大きいことができる。
【００２５】
上記のように、研磨パッドのコアは、望ましくは実質的に非多孔質である。この点では、幾つかの態様では、コアは、約２％以下、例えば約１％以下、約０．５％以下、約０．１％以下、約０．０１％以下、約０．００１％以下の空隙体積のパーセント、または零の空隙体積を有している。
【００２６】
化学機械研磨用途の慣用の研磨パッドと比較すると、本発明の研磨パッドの態様における空隙は、パッド中の空隙体積の全体のパーセントに関係なく、パッドの多孔質表面領域中により高い核形成密度を有している。しかしながら、本発明の幾つかの態様では、パッド中の全体の空隙体積パーセントは、ここで記載したように、慣用のパッド中に見られるよりもより小さいが、しかしながら、慣用の研磨パッドの対応する表面領域と比較すると、多孔質表面領域の中では空隙体積のパーセントはより高い。
【００２７】
また、本発明は、化学機械研磨用の研磨パッドの調製方法を提供する。本方法の態様では、細孔は、ここで記載したように、ポリマー樹脂または他の開始材料中に導入される。結果として得られる研磨パッド中に所望の二元的なモルフォロジーを得るためには、本発明の態様によれば、（ａ）ガス処理、および（ｂ）気泡の核形成（発泡）の条件が制御される。特には、圧力、温度、およびそれらの持続時間に関する条件が、本発明の態様の研磨パッド中に所望の細孔構造を与えるように調節される。
【００２８】
ガス処理工程では、好適な不活性ガスが、好適な容器中に配置された、出発材料、例えばポリマー（例えば、押出加工されたポリマーシート）中に導入される。その容器は、当業者に理解されるように、所望のとおりに、空隙体積を含めた、最終的な体積および寸法の研磨パッドを満足に生成させるように、好適な寸法を有するように選択される。不活性ガスは、ポリマーシートまたは他の出発材料中に良好な溶解性を有するように選択される。幾つかの態様では、不活性ガスは、例えば高められた圧力の条件下で、ポリマー中に過飽和状態を達成する能力を有するように選択される。例えば、幾つかの態様では、不活性ガスは、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴンまたはそれらのいずれかの組合わせである。幾つかの態様では、好ましい不活性ガスは、例えばポリマー中への、その優れた溶解特性のために、二酸化炭素である。
【００２９】
ガス処理工程において不活性ガスをポリマーシート中に溶解させるために、本発明の研磨パッドの調製方法の態様によれば、典型的には中庸の温度で、高められた圧力が用いられる。いずれかの特定の理論によって拘束されることは望まないが、ポリマー中に溶解される不活性ガスの量は、ヘンリーの法則によって定められ、より高い圧力では、不活性ガスは、ポリマー中に溶解され、例えば幾つかの態様では過飽和状態を生じさせることが信じられる。いずれかの好適な高められたガス処理圧力を用いることができる。幾つかの態様では、ガス処理圧力は、約１０００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａ、例えば、約１０００ｋＰａ〜約３０００ｋＰａ、約１０００ｋＰａ〜約２５００ｋＰａ、約１０００ｋＰａ〜約２０００ｋＰａ、約１０００ｋＰａ〜約１５００ｋＰａ、約１５００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａ、約１５００ｋＰａ〜約３０００ｋＰａ、約１５００ｋＰａ〜約２５００ｋＰａ、約１５００ｋＰａ〜約２０００ｋＰａ、約２０００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａ、約２０００ｋＰａ〜約３０００ｋＰａ、約２０００ｋＰａ〜約２５００ｋＰａ、約２５００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａ、約２５００ｋＰａ〜約３０００ｋＰａなどである。
【００３０】
ガス処理工程の間の高められた圧力での容器内部の温度は、いずれかの中庸の温度、例えば、約０℃〜約４０℃、例えば、約０℃〜約３０℃、約０℃〜約２０℃、約０℃〜約１０℃、約１０℃〜約４０℃、約１０℃〜約３０℃、約１０℃〜約２０℃、約２０℃〜約４０℃、約２０℃〜約３０℃、約３０℃〜約４０℃などであることができる。
【００３１】
ガス処理工程は、好適な長さの時間に亘って行われるが、しかしながら典型的には約７２時間以下、例えば、４８時間以下、約２４時間以下、約８時間以下、約４時間以下に限定され、それによって不活性ガスの飽和は、ポリマーシートの１つもしくは２つ以上の表面（特には、研磨の間に基材と接触する表面に対応する少なくとも表面領域）近傍でのみ起こり、そして慣用の研磨パッドでのようにコア全体をとおしてではない。この点では、ガス処理工程を長く行い過ぎることは、実際に有害である可能性がある、何故ならば、その場合には、コアが次いでガスで飽和されてしまい、そして遂には望ましくない、気泡のための核形成サイトの元となり、気泡が研摩パッドの体積を通して存在するようになるためである。いずれかの特定の理論によって拘束されることは望まないが、ガス処理の間の比較的に高圧の下での滞留時間は、比較的に短くあるべきであり、逆もまた同様であることが信じられる。
【００３２】
本発明の研磨パッドの調製方法の態様によれば、本システムの状態は、気泡の核形成を得るように調製され、それは研磨パッドの中で泡様の構造のように見える。高められた圧力でのガス処理工程の後に、圧力は低下され、そして温度は、気泡の核形成を達成するように上げられる。熱力学的不安定性をシステムに導入することによって、不活性ガス、例えば二酸化炭素は、ポリマーからの分離（しばしば、「脱気」と表される）が試みられ、そして核形成サイトを形成し、それが研摩パッド中に気泡を形成するように成長する。時間がたてば、気泡中の二酸化炭素は研磨パッドの外に拡散し、そして分子拡散を通して空気によって置換され、その結果最終的な製品は典型的には空気の空隙を含む。
【００３３】
圧力低下工程では、容器内の圧力は、圧力容器内部の不活性ガスを除去するのに十分な時間に亘って、しかしながらポリマーまたは他の開始材料を過剰に冷却するような、あるいはドライアイス条件を生成するような長い時間ではなく（例えば、約５分間以下、例えば約４分間以下、約３分間以下、約２分間以下、約９０秒間以下、約１分間以下、約３０秒間以下など）、約１００ｋＰａから約０ｋＰａの値へと低下される。圧力解放および発泡成形の間の遷移時間は、不活性ガスが周囲条件で、ポリマーまたは他の開始材料から拡散するので等しく重要である。この時間は、時間が約１時間未満、例えば約３０分間未満、例えば約１０分間未満に維持されるように、制御される。
【００３４】
加熱工程では、ポリマーまたは他の開始材料を高められた温度に暴露して、核形成および気泡の成長を可能にする。そのような高められた温度は、例えば、約１００℃〜約１７５℃、例えば、約１００℃〜約１５０℃、約１００℃〜約１２５℃、約１２５℃〜約１７５℃、約１２５℃〜約１５０℃、約１５０℃〜約１７５℃などであることができる。加熱は、いずれかの好適な方法、例えばオーブン、熱オイル浴などの方法で行うことができる。加熱時間は、核形成および気泡の成長を引き起こすのに十分ではあるが、しかしながらポリマーもしくは他の開始材料、例えばＴＰＵに対して膨れ（blistering）、溶融または他の欠陥を起こすほどには長くない（例えば、約２分間以下、約９０秒間以下、約１分間以下、約３０秒間以下など）。
【００３５】
幾つかの態様では、樹脂は熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）であり、そして不活性ガスは二酸化炭素である。
【００３６】
幾つかの態様では、本方法は、不活性ガス（例えば二酸化炭素）を開始材料、例えば樹脂、例えば押出加工されたポリマーシート（例えば、ＴＰＵ）中に、好適な容器中のポリマーシートを約０℃〜約４０℃の中庸の温度および約１０００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａの圧力に約７２時間以下曝露させて、ポリマー中に不活性ガスを溶解させることによって、導入することを含んでいる。次いで、ポリマーシートが暴露された圧力は、約１００ｋＰａ〜約０ｋＰａの範囲へと約５分間以下で低下される。次いで、（例えば、過飽和された）ポリマー／不活性ガス系が暴露された温度は、約１００℃〜約１７５℃の範囲へと、例えば、オーブン、熱オイル浴などの中で、限定された時間、例えば、典型的には、２分間以下、に亘って昇温され、核形成および所望の構成の気泡の成長を引き起こし、ここに記載したように、最終製品中に、所望の二元的なモルフォロジーの空隙をもたらす。
【００３７】
本発明は、（ｉ）加工品を本発明の研磨パッドと接触させること、および（ｉｉ）研磨パッドを加工品に対して動かして、加工品を削り取り、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、例えば基材、の研磨方法を更に提供する。典型的には、化学機械研磨組成物は、加工品を本発明の研磨パッドで研磨するのに用いられ、本発明の加工品、例えば基材を研磨する方法は、更に研磨パッドと加工品との間に化学機械研磨組成物を与えること、加工品を研磨パッドと、それらの間に研磨組成物を備えて接触させること、そして研磨パッドを加工品に対して、それらの間に研磨組成物を備えて動かして、加工品を削り取り、そしてそれによって加工品を研磨することを更に含んでいる。
【００３８】
本発明の研磨パッドは、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置と共に使用するのに特に好適である。典型的には、この装置は、プラテン（プラテンは使用の場合には、動作し、そして軌道、直線もしくは円形運動からもたらされる速度を有する）、プラテンと接触しており、そして動作中にはプラテンと共に動く本発明の研磨パッド、および研磨される基材に接触するように意図された研磨パッドの表面に対して接触させ、そして動かすことによって研磨される基材を保持する支持体を含んでいる。基材の研磨は、基材が研摩パッドと接触して配置されること、および次いで研磨パッドが基材に対して、典型的には研磨組成物をそれらの間に備えて動かされることによって起こり、基材の少なくとも一部が削り取られて、基材が研摩される。ＣＭＰ装置は、いずれかの好適なＣＭＰ装置であることができ、その多くは当技術分野で知られている。また、本発明の研磨パッドは、往復型（linear）の研磨用具で用いることができる。
【００３９】
他の態様では、本発明は、（ａ）回転するプラテン、（ｂ）ここに記載された態様による、そしてプレテン上に配置された研磨パッド、および（ｃ）回転する研磨パッドを接触させ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む化学機械研磨装置を提供する。幾つかの態様では、この装置は、（ｄ）研磨パッドと加工品との間に化学機械研磨組成物を供給する手段を更に含んでいる。例えば、幾つかの態様では、化学機械研磨組成物を供給する手段としては、例えばポンプおよび流量計測システムを挙げることができる。
【００４０】
ここに記載された研磨パッドは、いずれかの好適な基材、例えばメモリー記憶装置、半導体基材、およびガラス基材を研磨するのに用いるのに好適である。研磨パッドで研磨するのに好適な基材としては、メモリーディスク、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電子基材、特に絶縁層を含む基材（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）が挙げられる。
【００４１】
図を参照すると、図１〜３には、化学機械研磨のために有用な研磨パッドの断面の、５４倍の倍率での同じ走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を用いた、本発明の種々の態様が示されている。図１に示されているように、研磨パッド１００は、実質的に非多孔質のコア１１０および２つの反対の表面１１２および１１４を有している。幾つかの態様では、反対の表面は、実質的に平行である。幾つかの態様における実質的に平行な反対の表面では、２つの表面は水平の軸を有しており、そして対応する位置で、例えば、約３０度以下、例えば約２５度以下、２０度以下、１５度以下、１０度以下、５度以下、１度以下または偏向なし、のそれらの軸間の最大の偏向を有している。
【００４２】
図１に示されているように、慣用の研磨パッドとは異なり、コア１１０は、実質的に非多孔質であり、そして研磨パッド１００はモノリスの、一体の材料に形成されており、例えば中間層または接着剤で、結合された複数の別個の複合層を必要とはしない。第１の多孔質表面領域１２２は、第１の表面１１２に隣接しており、そして第２の多孔質表面１２４は、第２の表面１１４に隣接している。それぞれの多孔質表面領域１２２および１２４は、遷移区域１２６および１２８をそれぞれ含み、その中で細孔が、コア１１０に接触している。遷移区域１２６および１２８中の細孔は、遷移区域の外側の多孔質表面領域１２２および１２４中の細孔の平均細孔直径よりも大きい平均細孔直径を有している。幾つかの態様では、細孔は、パッド１１２または１１４の最外表面と比較して、コア１１０に近づくに連れて漸進的により大きくなる。しかしながら、他の態様では、いずれかの多孔質表面領域は、遷移区域中の細孔が、遷移区域の外側の表面領域中の細孔の平均細孔直径よりも小さい平均細孔直径を有するように調整されることが理解される。幾つかの態様では、細孔は、パッド１１２または１１４の最外表面と比較して、コア１１０に近くなるに連れて、漸進的により小さい。
【００４３】
コア領域１１０は、いずれかの好適な厚さを有することができ、それは通常は２つの反対の表面に実質的に垂直な方向で規定される。コア領域１１０の厚さは、望ましくは、研磨される基材に接触する多孔質の表面領域の下にある、十分な硬さと強度を与えるのに十分なものである。幾つかの態様では、コア領域１１０は、約０．５ｍｍ（約２０ミル）〜約３ｍｍ（約１２０ミル）の厚さを有している。
【００４４】
それぞれの多孔質表面領域は、２つの反対の表面に実質的に垂直な方向の、いずれかの好適な厚さを有していることができる。望ましくは、多孔質表面領域は、約０．０５ｍｍ（例えば、約５０ミクロンの細孔の１つの単層）〜約１．５ｍｍ（約６０ミル）の厚さを有している。
【００４５】
非多孔質領域に対する多孔質領域の厚さの比は、研磨パッドについて、平坦化効率および低欠陥の所望の結果が実現される限りにおいて、いずれかの好適な値であることができる。例えば、いくつかの態様では、非多孔質領域に対する多孔質領域の厚さの比は、約０．２：１〜約２：１、約０．２：１〜約１．７５：１、約０．２：１〜約１．５：１、約０．２：１〜約１．２５：１、約０．２：１〜約１．１５：１、約０．２：１〜約１：１、約０．２：１〜約０．７５：１、約０．２：１〜約０．５：１、約０．５：１〜約２：１、約０．５：１〜約１．７５：１、約０．５：１〜約１．５：１、約０．５：１〜約１．２５：１、約０．５：１〜約１．１５：１、約０．５：１〜約１：１、約０．５：１〜約０．７５：１、約０．７５：１〜約２：１、約０．７５：１〜約１．７５：１、約０．７５：１〜約１．５：１、約０．７５：１〜約１．２５：１、約０．７５：１〜約１．１５：１、約０．７５：１〜約１：１、約１：１〜約２：１、約１：１〜約１．７５：１、約１：１〜約１．５：１、約１：１〜約１．２５：１、約１：１〜約１．１５：１、約１．１５：１〜約２：１、約１．１５：１〜約１．７５：１、約１．１５：１〜約１．５：１などである。
【００４６】
研磨パッドの全体の寸法は、当業者に理解されるように、最終的な用途に好適であるように、例えば、所望のプラテンなどに対応するように、構成することができる。例えば、幾つかの態様では、研磨パッドの厚さは、少なくとも約０．７５ｍｍ（約３０ミル）、例えば少なくとも約１．２５ｍｍ（約５０ミル）であることができる。２つの研磨パッドが図３に描写されているように薄く剥ぐ（skiving）ことによって１バッチで形成される態様では、それぞれの研磨パッドの厚さは、幾分かより薄いことができ（例えば、それらの厚さの半分）、あるいはそれらのバッチは、前述の厚さの２つの研磨パッドを作るのを可能にするようにより大きな容器中で作ることができる。
【００４７】
図２には、図１と同様のＳＥＭであるが、しかしながらパッド１００のいずれかの側の１つもしくは両方のスキン層２１０および２２０の随意選択的な除去が描かれている。スキン層２１０および２２０は、非多孔質であり、そしてポリマーシート上の外側層として、表面領域に隣接して、コア領域の反対側に形成されている。スキン層２１０および２２０は、加工品、例えば基材（例えば、ウエハ）と接触するのに好適な表面領域を暴露するように、いずれかの好適な方法で除去することができる。例えば、スキン層は、バフ研摩（buffing）、スカイビング（skiving）および／または転削（milling）などによって取り除くことができる。スキン層２１０および２２０のそのような除去は、研磨される基材との接触が起こる表面でのパッド１００の圧縮性を更に高めることができる。
【００４８】
図３には、図１と同じＳＥＭであるが、しかしながら２つの別個のパッド１００Ａおよび１００Ｂの形成が描かれている。２つのパッド１００Ａおよび１００Ｂは、図１〜２に描写された同じプロセスで、コアを実質的に水平にスライスして、それによってそれぞれのパッド１００Ａおよび１００Ｂがそれ自体のコア１１０Ａおよび１１０Ｂをそれぞれ有する追加の工程を備えて、形成することができる。それぞれのパッド１００Ａおよび１００Ｂは、ただ１つの多孔質表面領域だけを有している（しかしながら、図１および２中に示した態様のそれぞれは、２つの反対の多孔質の表面領域を有している）。コアは、いずれかの好適な方法でスライスすることができ、スカイビング（skiving）は特に好適な方法である。図３に描写された２つのパッド１００Ａおよび１００Ｂの形成は、製造の効率を高めるのに有用である。
【００４９】
他の代替の態様では、図４に示されているように、単一の多孔質表面領域が、随意選択的な拡散障壁（barrier）の使用によって形成することができる。含まれるのであれば、随意選択的な拡散障壁は、第二の層であることができ、それは、モノリスの開始材料、すなわち第一のポリマー（例えば、ＴＰＵ）上に、溶着され、積層され、または共押出されている。この拡散障壁層は、第一のモノリスのポリマー、例えばＴＰＵに比較して、不活性ガス、例えば二酸化炭素のずっとより小さい溶解性および浸透性を有している。不活性ガス、例えば二酸化炭素は、第一のモノリスのポリマーによってのみ吸収され、第一のモノリスのポリマーは、研磨パッド構造のコアであり、一方で、研磨パッドの第二の層は、非多孔質であり、そしてこの態様では拡散障壁として作用する。非多孔質層に対する多孔質層の厚さの比は、第一のポリマー層および第二の層の初期の厚さによって調整することができる。拡散障壁として用いることができる典型的な材料としては、高い結晶化度（例えば、６０％超）を備えたポリマー、例えば高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤ）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＦ）が挙げられる。
【００５０】
図１〜３について述べたように、用途に応じて、本発明の種々の態様では、研磨パッドは、２つの反対の多孔質表面領域（図１〜２に示されたように）、または１つの多孔質表面領域（図３に示されているように）を有することができる。研磨パッドがプラテンに付着された場合には、唯一の多孔質表面領域が、研磨される基材と接触され、そのようにして、幾つかの態様では、反対の多孔質表面領域を有することを要せず、そのようにして２つの研磨パッドが、図３中に示されるように、効率の目的のために１バッチから作ることができる（例えば、スカイビング（skiving）によって）。しかしながら、他の態様では、研磨される基材に適用される多孔質表面領域の反対の多孔質表面領域を有することが望ましい可能性がある。例えば、使用の間に、典型的には接着剤が、研磨パッドを研磨装置のプラテンに接着するために用いられ、そしてプラテンに接着される研磨パッドの側の上の多孔質表面領域の存在が、研磨パッドのプラテンへの接着を促進することができる。
【００５１】
本発明の態様では、溝付きのパターンを、研磨組成物（スラリー）の研磨プロセスの間の分配を促進するように、研磨される基材に接触するパッドの表面中に形成することができる。通常は、溝の組み込みは、プロセスのより後段の段階で、例えば、上記のような、随意選択的なスキン層のスカイビング（skiving）および／または１つのパッドの２つのパッドへのスカイビング（skiving）の後に、起こる。
【実施例】
【００５２】
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、本発明の範囲を限定するものとは決して解釈されてはならない。
【００５３】
例１
この例は、本発明の研磨パッド（研磨パッド１Ａ〜１Ｄ）および比較の研磨パッド（研磨パッド（１Ｅ〜１Ｔ）の調製を説明している。図５中の文字（ａ）〜（ｔ）が描かれた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、それぞれこの例中の研磨パッド１Ａ〜１Ｔに対応している。全ての研磨パッドは、押出加工された、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定されたショアＤ硬度で６０Ｄの硬度を有する熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）から調製された。本発明の研磨パッド１Ａ〜１Ｄに関する以下の説明は、本発明の態様に従って、制御変数としてガス処理温度および飽和時間を用いた、中実のコア−多孔質界面の二元的なモルフォロジーの形成に有利であるプロセス条件を示している。対照的に、比較の研磨パッド１Ｅ〜１Ｊに関する説明は、中実のコア−多孔質界面のモルフォロジーに有利ではない条件を示しており、そして比較の研磨パッド１Ｋ〜１Ｔに関する説明は、ＴＰＵ膜の断面を通して気泡の形成をもたらす条件を示している。それぞれの研磨パッドは、特に断りのない限り、研磨パッド１Ａと同じ方法で調製された。
【００５４】
研磨パッド１Ａ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを４時間に亘って５００ｐｓｉｇ（３．４５ＭＰａ）で吸収せしめた。この容器の圧力は、圧力制御器を用いて、監視し、そして目標の±５ｐｓｉｇ（０．０３ＭＰａ）以内に自動的に制御した。ガス吸収の間の試片の温度は、１０℃に維持された。これは、圧力容器を取り巻く外部ジャケット中に冷却流体を循環させ、そして温度制御器を用いて目標から０．３℃未満以内に温度を制御することによって成し遂げた。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図５のＳＥＭ（ａ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は１２．５％であり、そして平均細孔サイズは１７μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、０．５２：１であった。
【００５５】
研磨パッド１Ｂ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを８時間に亘って５００ｐｓｉｇ（３．４５ＭＰａ）で吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１０℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図５のＳＥＭ（ｂ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は２８％であり、そして平均細孔サイズは１８μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、１．１５：１であった。
【００５６】
研磨パッド１Ｃ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを８時間に亘って４００ｐｓｉｇ（２．７６ＭＰａ）で吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１０℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図５のＳＥＭ（ｃ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は１４％であり、そして平均細孔サイズは３５μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、０．２２：１であった。
【００５７】
研磨パッド１Ｄ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを２４時間に亘って３００ｐｓｉｇ（２．０７ＭＰａ）で吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１０℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図５のＳＥＭ（ｄ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は２７％であり、そして平均細孔サイズは９１μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、１．１４：１であった。
【００５８】
研磨パッド１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、および１Ｊ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを、図５中にＳＥＭ（ｅ）〜（ｊ）についてそれぞれ示した条件の下で吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１０℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。それらの条件の下では、それぞれの試片によって吸収された二酸化炭素の量は、発泡に際して気泡を生成させるには十分でなかった。
【００５９】
研磨パッド１Ｋ、１Ｌ、１Ｍ、１Ｎ、１Ｏ、１Ｐ、１Ｑ、１Ｒ、１Ｓ、および１Ｔ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを、図５中にＳＥＭ（ｋ）〜（ｔ）についてそれぞれ示した条件の下で吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１０℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。それらの試片のそれぞれの二酸化炭素ガス濃度は約２質量％であり、そして図５のＳＥＭ（ｋ）〜（ｔ）中に見られるように、ＴＰＵフィルムの全体の断面中に核形成および気泡形成を起こすのに十分であった。これは、慣用の方法におけるＴＰＵの固体状態発泡によって得られた研磨パッドの断面モルフォロジーである。
【００６０】
この例の結果は、好適な中実コア−多孔質界面モルフォロジーの形成を可能にする、比較的に狭い範囲のポリマー中の二酸化炭素濃度が存在することを示している。最適な二酸化炭素濃度範囲は、種々の因子に依存しており、例えばポリマーが発泡される温度、およびポリマーを加圧環境から取り出すのと、ポリマーを発泡させるのとの間に経過する、脱気時間などが挙げられる。この例で説明された条件下のＴＰＵでは、好適な中実コア−多孔質界面モルフォロジーの形成を可能とするポリマー中の二酸化炭素濃度は、１〜２％である。１質量％未満の二酸化炭素濃度は、発泡に当たって、ポリマー中に核形成および気泡の形成を起こすのに十分ではなく、一方で、２質量％超の二酸化炭素濃度は、発泡に当たって、全体のポリマーを通して核形成および気泡の形成を引き起こす。
【００６１】
例２
この例は、本発明の研磨パッド（研磨パッド２Ａ〜２Ｆ）および比較の研磨パッド（研磨パッド（２Ｇ〜２Ｔ）の調製を説明している。図６中に、文字（ａ）〜（ｔ）によって示した走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）は、それぞれこの例中の研磨パッド２Ａ〜２Ｔに対応している。全ての研磨パッドは、押出加工された、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定された、ショアＤ硬度で６０Ｄの硬度を有する、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）から調製された。本発明の研磨パッド２Ａ〜２Ｆに関する以下の説明は、本発明の態様による制御変数としてガス処理温度および飽和時間を用いた、中実のコア−多孔質界面の二元的モルフォロジーの形成に有利なプロセス条件を示している。反対に、比較の研磨パッド２Ｇ〜２Ｉに関する説明は、中実のコア−多孔質界面のモルフォロジーの形成に有利でない条件を示しており、そして比較の研磨パッド２Ｊ〜２Ｔに関する説明は、ＴＰＵフィルムの断面を通して気泡の形成をもたらす条件を示している。
【００６２】
研磨パッド２Ａ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを２４時間に亘って２．７６ＭＰａで吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、−１．１℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図６のＳＥＭ（ａ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は２２％であり、そして平均細孔サイズは３５μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、１．７：１であった。
【００６３】
研磨パッド２Ｂ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを８時間に亘って２．７６ＭＰａで吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、−１．１℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図６のＳＥＭ（ｂ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は７％であり、そして平均細孔サイズは２６μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、０．３：１であった。
【００６４】
研磨パッド２Ｃ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを８時間に亘って２．７６ＭＰａで吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、４．４℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図６のＳＥＭ（ｃ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は１１％であり、そして平均細孔サイズは３０μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、０．５：１であった。
【００６５】
研磨パッド２Ｄ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを８時間に亘って２．７６ＭＰａで吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１０℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図６のＳＥＭ（ｄ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は１４％であり、そして平均細孔サイズは３５μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、０．２２：１であった。この研磨パッドの調製および結果は、上記の研磨パッド１Ｃと同じであった。
【００６６】
研磨パッド２Ｅ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを８時間に亘って２．７６ＭＰａで吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１５．５℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図６のＳＥＭ（ｅ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は１９％であり、そして平均細孔サイズは６４μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、１．１７：１であった。
【００６７】
研磨パッド２Ｆ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを４時間に亘って２．７６ＭＰａで吸収せしめた。ガス吸収の間の試片の温度は、１５．５℃に維持された。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが図６のＳＥＭ（ｆ）中に示されている。発泡した試片の空隙率は７．５％であり、そして平均細孔サイズは５２μｍであった。多孔質層の厚さの非多孔質層の厚さに対する比は、０．６７：１であった。
【００６８】
研磨パッド２Ｇ、２Ｈ、および２Ｉ
押出加工されたＴＰＵの試片を試験室圧力容器中に導入し、そして二酸化炭素ガスを、図６中にＳＥＭ（ｅ）〜（ｊ）についてそれぞれ示した条件の下で、吸収せしめた。この容器中の圧力は、それぞれの試片について、２．７６ＭＰａに維持した。二酸化炭素の飽和の後に、試片を２０分間に亘って脱気させ、次いで１５４．４℃のオイル浴中で、２分間に亘って発泡させた。発泡した試片のモルフォロジーが、図６中のＳＥＭ（ｇ）〜（ｉ）中にそれぞれ示されている。それらの条件の下で、ＴＰＵ中に吸収された二酸化炭素ガスの量は、発泡に際して気泡を生成するのに十分ではなかった。幾つかの場合には、単に一層のみの気泡が表面近くに形成された。
【００６９】
研磨パッド２Ｊ、２Ｋ、２Ｌ、２Ｍ、２Ｎ、２Ｏ、２Ｐ、２Ｑ、および２Ｒ
これらの研磨パッドの調製は、図６中のＳＥＭ（ｊ）〜（ｒ）についてそれぞれ示された条件の下で行われ、ＴＰＵフィルムの全体の断面を通して気泡の形成をもたらす条件を示している。そのような効果は、研磨パッド２Ａ〜２Ｆについて記載された二元的モルフォロジーを可能にする拡散速度の制約が存在しないように、二酸化炭素の十分に高い濃度および十分に長い飽和時間の両方が与えられた場合に達成される。
【００７０】
研磨パッド２Ｓおよび２Ｔ
これらの研磨パッドの調製は、図６中のＳＥＭ（ｓ）および（ｔ）についてそれぞれ示された条件の下で行われ、コア中により大きな細孔および表面により小さな細孔を備えた研磨パッドの断面に亘って、二元的な細孔サイズ分布をもたらす条件を示している。そのような効果は、ＴＰＵ中の二酸化炭素の濃度の大きさおよびガス処理および脱気プロセスの工程のそれぞれの間の二酸化炭素のＴＰＵ中への、そしてＴＰＵからの拡散速度を制御することによって達成される。
【００７１】
本明細書中に引用された全ての参照文献、例えば刊行物、特許出願、および特許は、ここに参照することによって、それぞれの参照文献を個々に、そして具体的に参照することによって本明細書の内容とし、そしてその全体をここに説明したように、本明細書の内容とする。
【００７２】
本発明を説明する文脈中（特に、添付の特許請求の範囲の文脈中）の用語「a」および「an」および「the」および「at least one」および同様の指示語は、特に断りのない限り、または文脈によって明確に否認されない限り、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。１種もしくは２種以上の項目の列挙を伴う用語「少なくとも１種」の使用（例えば、特に断りのない限り、または文脈によって明確に否認されない限り、「ＡおよびＢの少なくとも１種」）は、その列挙された項目（ＡもしくはＢ）から選択された１種の項目または列挙された項目（ＡおよびＢ）の２種もしくは３種以上のいずれかの組合わせを意味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、開放的な用語であると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、その範囲内に入るそれぞれの個々の値を独立に表す簡易的な方法として作用することが単に意図されており、そしてそれぞれの個々の値は、それが独立して本明細書中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、特に断りのない限り、または文脈によって明確に否認されない限り、いずれかの好適な順番で行うことができる。本明細書中に与えられた、いずれかのそして全ての例、或いは例示的な言葉（例えば、「例えば」）の使用は、本発明をより良く明らかにすることを単に意図されており、そして特に断りのない限り、本発明の範囲に限定を与えるものではない。本明細書中のいずれの言葉も、特許されていないいずれかの要素が、本発明の実施に必須であることを示すとは理解されてはならない。
【００７３】
本発明を実施するための、本発明者らによって知られたベストモードを含めた、本発明の好ましい態様が、本明細書中に記載されている。それらの好ましい態様の変更は、前述の記載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予期しており、そして本発明者らは、本発明が、本明細書中に具体的に記載したのとは他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されるように、ここに添付された特許請求の範囲中に記載された主題の事項の全ての変更および等価物を含んでいる。更には、それらの全ての可能な変更中の上記の要素のいずれかの組合わせが、特に断りのない限り、または文脈から明確に否認されない限り、本発明によって包含される。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）（ａ）実質的に非多孔質のコア領域、および（ｂ）該コア領域の両側の２つの反対側の表面領域を含む、化学機械研磨用の研磨パッドであって、該表面領域の少なくとも一方は、その中に細孔を規定して、多孔質の表面領域を形成し、該研磨パッドはモノリスであり、該多孔質表面領域は、該コア領域と、その間にいずれかの中間層を含まずに、直接に接触し、そして該コア領域は、該多孔質表面領域よりも硬い、研磨パッド。
（２）前記コア領域が、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定された、約１５〜約７２の平均ショアＤ硬度を有し、かつ前記多孔質表面領域が、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４００−００に従って測定された、約６０〜約１００の平均ショアＡ硬度を有する、（１）記載の研磨パッド。
（３）前記細孔が、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの平均直径を有する、（１）または（２）記載の研磨パッド。
（４）前記コア領域が、前記２つの反対側の表面に実質的に垂直な方向において、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの厚さを有する、（１）〜（３）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（５）前記多孔質表面領域が、前記２つの反対側の表面に実質的に垂直な方向において、約０．０５ｍｍ〜約１．５ｍｍの厚さを有する、（１）〜（４）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（６）前記研磨パッドの前記２つの反対側の表面の一方の少なくとも１部を形成する第１の多孔質表面領域および前記研磨パッドの前記２つの反対側の他方の表面の少なくとも１部を形成する第２の多孔質表面領域を含む、（１）〜（５）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（７）前記表面領域の唯一つが細孔を含む、（１）〜（５）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（８）前記多孔質表面領域が、遷移区域を含み、その中で前記細孔が、前記コアと接触し、そして該遷移区域中の前記細孔が、該遷移区域外の前記表面領域中の前記細孔の平均細孔直径よりも大きな平均細孔直径を有する、（１）〜（７）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（９）前記多孔質表面領域が、遷移区域を含み、その中で前記細孔が、前記コアと接触し、そして該遷移区域中の前記細孔が、該遷移区域外の前記表面領域中の前記細孔の平均細孔直径よりも小さい平均細孔直径を有する、（１）〜（７）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（１０）前記研磨パッドが、ポリマー研磨パッドである、（１）〜（９）のいずれか１項記載の研磨パッド。
（１１）（ａ）回転するプラテン、
（ｂ）該プラテン上に配置された、（１）〜（１０）のいずれか１項記載の研磨パッド、および、
（ｃ）回転する該研磨パッドに接触させ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。
（１２）化学機械研磨組成物を、前記研磨パッドと前記加工品の間に供給する手段を更に含む、（１１）記載の化学機械研磨装置。
（１３）（ｉ）加工品を、（１）〜（１０）のいずれか１項記載の研磨パッドと接触させること、および、
（ｉｉ）該研磨パッドを該加工品に対して動かして、該加工品を削り取って、それによって該加工品を研磨すること、
を含んでなる加工品の研磨方法。
（１４）前記方法が、前記研磨パッドと前記加工品の間に化学機械研磨組成物を与えること、該加工品を該研磨パッドと、それらの間に該研磨組成物を含んで接触させること、および該研磨パッドを該加工品に対して、それらの間に該研磨組成物を含んで動かして、該加工品を削り取って、それによって該加工品を研磨することを更に含む、（１３）記載の方法。
（１５）（ａ）ポリマーシートを容器中に供給すること、該ポリマーシートはモノリスであり、そして２つの反対側の表面を有している、および、
（ｂ）該表面の少なくとも一方に隣接して多孔質の表面領域を形成し、かつ実質的に非多孔質であるコア領域を形成するのに十分な条件の下で、不活性ガスを該容器中の該ポリマーシート中に導入すること、
を含む、研磨パッドの調製方法。
（１６）前記不活性ガスが、二酸化炭素を含む、（１５）記載の方法。
（１７）外部スキン層が、前記ポリマーシート上に、前記コア領域の反対側の前記表面領域に隣接して形成され、かつ前記方法が、該スキン層を取り除いて、前記表面領域を、加工品と接触するように好適に暴露することを更に含む、（１５）または（１６）記載の方法。
（１８）前記スキン層が、バフ研磨、スカイビングおよび／または転削によって除去される、（１５）〜（１７）のいずれか１項記載の方法。
（１９）前記多孔質表面領域が、両方の反対側の表面に隣接して形成される、（１５）〜（１８）のいずれか１項記載の方法。
（２０）前記多孔質表面領域が、前記反対側の表面の唯一方に隣接して形成される、（１５）〜（１８）のいずれか１項記載の方法。
（２１）前記表面領域が、第１の表面領域が、前記研磨パッドの前記２つの反対側の平行な表面の一方の少なくとも一部を形成し、かつ第２の表面領域が、前記研磨パッドの前記２つの反対側の平行な表面の他方の少なくとも一部を形成するように、前記コア領域のそれぞれの面の上に形成される、（１５）〜（１９）のいずれか１項記載の方法であって、該方法が、該コアを、水平軸に実質的に沿って切断して、２つの研磨パッドを形成することを更に含む、方法。
（２２）前記不活性ガスが、前記ポリマーが、約０℃〜約４０℃の温度に約７２時間以下に亘って曝されている間に導入される、（１５）〜（２１）のいずれか１項記載の方法。
（２３）前記不活性ガスが、前記容器の内容物が、約１０００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａの圧力に約７２時間以下に亘って曝されている間に導入される、（１５）〜（２２）のいずれか１項記載の方法。
（２４）前記容器中の圧力を、約１００ｋＰａ〜約０ｋＰａの値に約５分間以下低下させること、および前記容器中の温度を、約１００℃〜約１７５℃の値に約２分間以下上昇させることを更に含む、（２３）記載の方法。
（２５）不活性ガスの前記導入が、
前記容器中の前記ポリマーシートを約０℃〜約４０℃の温度および約１０００ｋＰａ〜約３５００ｋＰａの圧力に約７２時間以下に亘って曝して、不活性ガスを該ポリマー中に溶解させること、次いで、
該ポリマーシートが曝されている圧力を、約１００ｋＰａ〜約０ｋＰａに約５分間以下低下させること、ならびに、次いで、
該ポリマーシートが曝されている温度を、約１００℃〜約１７５℃に上昇させること、
を含む、（１５）〜（２１）のいずれか１項記載の方法。
（２６）前記パッドの外部表面上に溝を与えることを更に含む、（１５）〜（２５）のいずれか１項記載の方法。
【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５】
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【図６】
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