(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業表面、及び前記作業表面と反対側の第２表面を有する研磨層を備える研磨パッドであって、
前記作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
前記ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、前記研磨層はポリマーを含み、
前記研磨層は、前記複数の正確に成形された突起部の表面、前記複数の正確に成形された細孔の表面、及び前記ランド領域の表面の少なくとも１つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含み、
前記研磨層は、単一のポリマーシートである、研磨パッド。
【請求項２】
作業表面、及び前記作業表面と反対側の第２表面を有する研磨層を備える研磨パッドであって、
前記作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
前記ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、前記研磨層はポリマーを含み、
前記作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、前記二次表面層の後退接触角及び前進接触角の少なくとも一方が、前記バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約２０°小さい、研磨パッド。
【請求項３】
作業表面、及び前記作業表面と反対側の第２表面を有する研磨層を備える研磨パッドであって、
前記作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
前記ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、前記研磨層はポリマーを含み、
前記作業表面は、二次表面層及びバルク層を含み、前記作業表面の後退接触角は、約５０°未満であり、
前記研磨層は、単一のポリマーシートである、研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基材の研磨に有用である研磨パッド及びシステム、並びにそのような研磨パッドの作製方法及び使用方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
一実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも１つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、研磨パッドを提示する。
【０００３】
別の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約２０°小さい、研磨パッドを提示する。
【０００４】
別の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、作業表面の後退接触角は、約５０°未満である、研磨パッドを提示する。
【０００５】
更に別の実施形態において、本開示は、上記研磨パッド及び研磨溶液のいずれか１つを含む研磨システムを提示する。
【０００６】
別の実施形態において、本開示は、基材の研磨方法を提示し、方法は、
上記研磨パッドのいずれか１つに従う研磨パッドを提供する工程と、
基材を提供する工程と、
研磨パッドの作業表面を基材表面と接触させる工程と、
研磨パッドの作業表面と基材表面との間の接触を維持しながら、研磨パッド及び基材を互いに対して動かす工程と、を含み、
研磨は、研磨溶液の存在する状態で行われる。
【０００７】
本開示の上記「課題を解決するための手段」は、本開示の各実施形態を説明することを目的とするものではない。また、本開示の１つ又は複数の実施形態の詳細を以下の説明に示す。本開示のその他の特徴、目的、及び利点は、説明及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
以下の本開示の異なる実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて考慮することで、本開示のより完全な理解が可能である。
【図１Ａ】本開示のいくつかの実施形態による、研磨層の一部の概略断面図である。
【図１Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による、研磨層の一部の概略断面図である。
【図１Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による、研磨層の一部の概略断面図である。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図３】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図４】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図５】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図６】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図７】図６に示される研磨パッドの研磨層のより低い倍率のＳＥＭ画像であり、作業表面のマクロチャネルを示している。
【図８Ａ】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図８Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図９】本開示のいくつかの実施形態による、研磨層の一部の上面概略図である。
【図１０Ａ】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの概略断面図である。
【図１０Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッドの概略断面図である。
【図１１】本開示のいくつかの実施形態による研磨パッド及び方法を使用するための研磨システムの一例の概略図を例示している。
【図１２Ａ】プラズマ処理の前後の研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図１２Ｂ】プラズマ処理の前後の研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図１２Ｃ】より倍率の高い、図１２Ａ及び１２ＢのＳＥＭ画像である。
【図１２Ｄ】より倍率の高い、図１２Ａ及び１２ＢのＳＥＭ画像である。
【図１３Ａ】研磨層のプラズマ処理の前後の、研磨層の作業表面に適用された、蛍光性塩を含有する水滴の写真である。
【図１３Ｂ】研磨層のプラズマ処理の前後の、研磨層の作業表面に適用された、蛍光性塩を含有する水滴の写真である。
【図１４Ａ】タングステンＣＭＰを行う前後の、研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図１４Ｂ】タングステンＣＭＰを行う前後の、研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図１５Ａ】実施例３の研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【図１５Ｂ】実施例５の研磨パッドの研磨層の一部のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
基材の研磨のために、様々な物品、システム、及び方法が利用されてきた。研磨物品、システム及び方法は、例えば、表面粗さ及び欠陥（傷、穿孔など）などの表面仕上げと、局部的平面性、すなわち、基材の特定の領域における平面性、及び全体的平面性、すなわち、基材表面全体にわたる平面性を含む、平面性とが挙げられるがこれらに限定されない、基材の所望の最終用途の特徴に基づいて選択される。半導体ウェハなどの基材の研磨は、例えば、表面仕上げなど、要求される仕様まで研磨する必要のある、マイクロメートル規模、及び更にナノメートル規模の特徴のために、最終用途の要件が非常に厳しい場合があるため、特に困難な課題を呈する。多くの場合、所望の表面仕上げの改善又は維持と共に、研磨プロセスはまた、単一の基材内における材料の除去、又は基材の同じ平面又は層内における２つ以上の異なる材料の組み合わせの同時的な材料の除去を含み得る、材料の除去を必要とする。単独で又は同時的に研磨され得る材料は、電気絶縁材料（すなわち誘電体）、及び導電性材料（例えば、金属）を共に含む。例えば、バリア層化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含む単一の研磨工程中、金属（例えば、銅）、及び／又は接着／バリア層及び／又はキャップ層（例えば、タンタル、及びタンタル窒化物）、並びに／あるいは誘電材料（例えば、シリコン酸化物、又は他のガラスなどの無機材料）を除去するのに研磨パッドが必要であり得る。研磨される大きさのウェハ特徴部と組み合わせられる、誘電層、金属層、接着／バリア及び／又はキャップ層の間の材料特性、及び研磨特性の違いにより、研磨パッドへの要求は非常に厳しいものとなり得る。厳しい要件を満たすため、研磨パッド及びその対応する機械的特性はパッド間で非常に一貫している必要があり、そうでなければ研磨特性はパッド間でばらつき、これは対応するウェハ処理時間及び最終的なウェハパラメータに悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１０】
現在、多くのＣＭＰプロセスは、パッドトポグラフィを有する研磨パッドを利用し、パッド表面のトポグラフィは特に重要である。トポグラフィの種類の１つは、パッドの多孔性（例えば、パッド内の細孔）に関連する。研磨パッドは通常、研磨溶液、典型的にはスラリー（研磨粒子を含む流体）と共に使用されるため、多孔性は望ましく、多孔性は、パッド上に堆積した研磨溶液の一部が、細孔の中に含まれることを可能にする。一般的にこれは、ＣＭＰプロセスを促進するものと考えられる。典型的には、研磨パッドは、高分子の性質の有機材料である。研磨パッドに細孔を含める１つの現在の手法は、ポリマーフォーム研磨パッドを製造することであり、細孔はパッド作製（発泡）プロセスの結果として組み込まれる。別のアプローチは、２つ以上の異なるポリマー、相分離し、二相構造を形成するポリマーブレンドから構成された、パッドを調製するものである。ブレンドのポリマーの少なくとも１つは水又は溶媒に可用性であり、少なくともパッド作業表面、又はその付近に細孔を形成するために、研磨前、又は研磨プロセス中のいずれかに抽出される。パッドの作業表面は、研磨される基材（例えば、ウェハ表面）に隣接し、及び少なくとも部分的にこれと接触するパッド表面である。研磨パッドに細孔を組み込むことは、研磨溶液の使用を促進するだけでなく、多孔性は多くの場合より柔軟であるか、又は硬度のより低いパッドを生じるために、パッドの機械的特性を変更する。パッドの機械的特性はまた、所望の研磨結果を得るに当たり、重要な役割を果たす。しかしながら、発泡、又はポリマーブレンド／抽出プロセスを介して細孔を組み込むことは、単一のパッド内、及びパッド間において、均一な孔径、均一な細孔分布、及び均一な合計細孔容積を得る上で課題を生じる。更に、パッドを作製するのに使用されるプロセス工程の一部は、幾分ランダムな性質であるため（ポリマーを発泡させ、これらを混合してポリマーブレンドを形成する工程）、細孔の寸法、分布、及び合計細孔容積のランダムなばらつきが生じることがある。これは、単一のパッド内におけるばらつき、及び異なるパッド間のばらつきを生じ、研磨性能における許容不可能なばらつきを生じ得る。
【００１１】
研磨プロセスにとって重要な、第２の種類のパッドトポグラフィは、パッド表面の突起部に関連する。ＣＭＰで現在使用されるポリマーパッドは例えば、所望のパッド表面トポグラフィを生じるために、パッド調整プロセスを必要とする場合が多い。この表面トポグラフィは、研磨される基材表面と物理的に接触する、突起部を含む。突起部の寸法及び分布は、パッド研磨性能に関する重要なパラメータであると考えられる。パッド調整プロセスは、一般に、パッド調整器（パッド表面及び調整器表面を互いに動かす間に、パッド表面と所定の圧力で接触する研磨粒子を有する研磨物品）を利用する。パッド調整器の研磨粒子は、研磨パッドの表面を研削し、所望の表面の質感（例えば、突起部）を生じる。パッド調整器プロセスの使用は、研磨プロセスに更なるばらつきをもたらすが、これは、パッド表面全体にわたる突起部の所望の大きさ、形状、及び面密度を得ることが、調整プロセスのプロセスパラメータ、及びこれらがいかに良好に維持されるか（パッド調整器の研磨表面の均一性、並びにパッド表面及びパッドの厚さにわたる、パッドの機械的特性の均一性）に依存するようになるためである。パッド調整プロセスによる更なるばらつきはまた、研磨性能における許容不可能なばらつきを生じ得る。
【００１２】
要するに、より高い、及び／又はより再現性の高い研磨性能を可能にするために、単一のパッド内、及びパッド間の両方において、一貫した再現可能なパッド表面トポグラフィ（例えば、突起部、及び／又は多孔性）をもたらすことができる、改善された研磨パッドが引き続き必要とされている。
【００１３】
用語の定義
本明細書で使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容について特に明確な断りがない限り、複数の指示対象を包含するものとする。本明細書及び添付の実施形態において使用されるとき、用語「又は」は、その内容が特に明確に指示しない限り、一般的に「及び／又は」を包含する意味で用いられる。
【００１４】
本明細書で使用する場合、末端値による数値範囲での記述には、その範囲内に包含されるあらゆる数値が含まれる（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８、４、及び５を含む）。
【００１５】
特に指示がない限り、明細書及び実施形態に使用されている量又は成分、性質の測定値などを表す全ての数は、全ての例において、用語「約」により修飾されていることを理解されたい。したがって、特にそうではないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の実施形態の一覧に記載される数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の特性に応じて変動し得る。最低限でも、また特許請求される実施形態の範囲への均等物の原則の適用を限定する試行としてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数を考慮して、また通常の概算方法を適用することによって解釈されるべきである。
【００１６】
「作業表面」とは、研磨される基材の表面と隣接し、かつ少なくとも部分的にこれと接触する、研磨パッドの表面を指す。
【００１７】
「細孔」とは、流体（例えば、液体）が内部に含まれるのを可能にする、パッドの作業表面内の空洞を指す。細孔は、少なくともいくらかの流体が、細孔内に含まれ、細孔から逃れないようにする。
【００１８】
「正確に成形された」とは、対応する成形型の空洞又は成形型の突起部と対応する、反転した形状の、成形された形状を有するトポグラフィ特徴部（例えば、突起部、又は細孔）を指す。この形状は、トポグラフィ特徴部が、成形型から取り出された後に維持される。発泡プロセス、又はポリマーマトリックスからの可溶性材料（例えば、水溶性粒子）の除去により形成される細孔は、正確に成形された細孔ではない。
【００１９】
「微細複製」とは、例えば、成形又はエンボス加工ツールなどの製造ツール内でポリマー（又は後に硬化してポリマーを形成するポリマー前駆体）をキャスティング、又は成形することによって、正確に成形されたトポグラフィ特徴部を調製する、製造技術を指し、ここで製造ツールは、複数のマイクロメートル〜ミリメートルサイズのトポグラフィ特徴部を有する。製造ツールからポリマーを取り出す際、ポリマーの表面に一連のトポグラフィ特徴部が存在する。ポリマー表面のトポグラフィ特徴部は、元の製造ツールの特徴部から反転した形状を有する。本明細書において開示される微細複製製造技術は本質的に、製造ツールが空洞を有するときに、微細複製した突起部（すなわち、正確に成形された突起部）、製造ツールが突起部を有するときには、微細複製された細孔（すなわち、正確に成形された細孔）を含む、微細複製された層（すなわち、研磨層）の形成を生じる。製造ツールが空洞及び突起部を含む場合、微細複製された層（研磨層）は、微細複製された突起部（すなわち、正確に成形された突起部）、及び微細複製された細孔（すなわち、正確に成形された細孔）の両方を有する。
【００２０】
本開示は、半導体ウェハが挙げられるがこれらに限定されない基材を研磨するのに有用な、物品、システム、及び方法を対象としている。半導体ウェハの研磨と関連する、厳密な許容誤差は、所望のトポグラフィ（例えば、パッド表面における突起部）を形成するための、一貫した研磨パッド材料、及びパッド調整を含む一貫した研磨プロセスの使用を必要とする。これらの製造プロセスによる現在の研磨パッドは、パッド表面及びパッド厚さにわたる、細孔の孔径、分布、及び合計容積などの重要なパラメータの本質的なばらつきを有する。加えて、調整プロセスにおけるばらつき、及びパッドの材料特性におけるばらつきのために、パッド表面にわたる、突起部の大きさ及び分布にばらつきがある。本開示の研磨パッドは、突起部、細孔、及びこれらの組み合わせの少なくとも１つを含む、複数の再現可能なトポグラフィ特徴部を有するように正確に設計及び作製される、研磨パッドの作業表面をもたらすことにより、これらの問題の多くを克服する。突起部及び細孔は、数ミリメートル〜数マイクロメートルまでの範囲の寸法を有するように設計され、許容誤差は僅か１マイクロメートル以下である。正確に作製された突起部トポグラフィのために、本開示の研磨パッドは、調整プロセスを用いずに使用することができ、研磨パッド調整器、及びこれに対応する調整プロセスが排除され、コストがかなり削減されることとなる。加えて、正確に作製された細孔トポグラフィは、研磨パッドの作業表面にわたる、均一な細孔の孔径及び分布を確実にし、これは研磨パッド性能の改善、及び使用する研磨溶液の削減につながる。
【００２１】
本開示のいくつかの実施形態による、研磨層１０の一部の概略断面図が図１Ａに示されている。厚さＸを有する研磨層１０は、作業表面１２、及び作業表面１２と反対の第２表面１３を含む。作業表面１２は、正確に作製されたトポグラフィを有する、正確に作製された表面である。作業表面は、複数の正確に成形された細孔、正確に成形された突起部、及びこれらの組み合わせの少なくとも１つを含む。作業表面１２は、深さＤｐ、側壁１６ａ、及び基部１６ｂを有する複数の正確に成形された細孔１６と、高さＨａ、側壁１８ａ、及び遠位端１８ｂ（遠位端は幅Ｗｄを有する）を有する、複数の正確に成形された突起部１８とを含む。正確に成形された突起部及び突起部基部の幅は、これらの遠位端の幅Ｗｄと同じであり得る。ランド領域１４は、正確に成形された細孔１６と、正確に成形された突起部１８との間の領域に位置し、作業表面の一部と認識され得る。正確に成形された突起部側壁１８ａと、これに隣接するランド領域１４の表面との交差部は、突起部の底部の位置を画定し、一連の正確に成形された突起部基部１８ｃを画定する。正確に成形された細孔側壁１６ａと、これに隣接するランド領域１４の表面との交差部は、細孔の頂部として認識され、幅Ｗｐを有する一連の正確に成形された一連の細孔開口部１６ｃを画定する。正確に成形された突起部の基部、及び隣接する正確に成形された細孔の開口部は、隣接するランド領域によって決定され、突起部基部は、少なくとも１つの隣接する細孔開口部に対して実質的に同一平面上にある。いくつかの実施形態において、複数の突起部基部は、少なくとも１つの隣接する細孔開口部に対して実質的に同一平面上にある。複数の突起部基部は、研磨層の合計突起部基部の少なくとも約１０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９９％、又は更に少なくとも約１００％を含み得る。ランド領域は、隣接する正確に成形された突起部と正確に成形された細孔との間の間隔、隣接する正確に成形された細孔の間の間隔、及び／又は隣接する正確に成形された突起部の間の間隔を含む、正確に成形された特徴部の間の間隔の別個の領域をもたらす。
【００２２】
ランド領域１４は、製造プロセスに応じて僅かな湾曲及び／又は厚さのばらつきが存在し得るが、実質的に平坦であり実質的に均一な厚さＹを有する。ランド領域の厚さＹは、複数の正確に成形された細孔の深さよりも大きくなくてはならないため、ランド領域は、突起部のみを有し得る当該技術分野において既知の他の研磨物品よりも厚さが大きい場合がある。本開示のいくつかの実施形態において、正確に成形された突起部、及び正確に成形された細孔が共に研磨層中に存在する場合、ランド領域を含めることにより、複数の正確に成形された細孔の面密度とは別個に複数の正確に成形された突起部の面密度を設計することができ、より高い設計柔軟性がもたらされる。これは、ほぼ平坦なパッド表面中に一連の交差する溝を形成することを含み得る従来的なパッドとは対照的である。交差する溝は、粗面化作業表面の形成につながり、溝（材料が表面から除去された領域）が、作業表面の上方領域（材料が表面から除去されなかった領域）、すなわち、研削又は研磨される基材と接触する領域を画定する。この既知のプロセスにおいて、溝の大きさ、配置、及び数は、作業表面の上方領域の大きさ、配置、及び数を規定し、すなわち、作業表面の上方領域の面密度は、溝の面密度に依存する。溝はまた、パッドの長さ方向に延びることがあり、これにより、研磨溶液を含み得る細孔とは異なり、研磨溶液を溝から流出させる。特に、作業表面付近に研磨溶液を保持、及び維持することができる、正確に形成された細孔を含めることにより、例えばＣＭＰなどの厳密さを要求する用途のための、より良好な研磨溶液の供給がもたらされる。
【００２３】
研磨層１０は、少なくとも１つのマクロチャネルを含み得る。図１Ａは、幅Ｗｍ、深さＤｍ、及び基部１９ａを有するマクロチャネル１９を示している。厚さＺを有する二次ランド領域が、マクロチャネル基部１９ａにより画定される。マクロチャネルの基部によって画定される二次ランド領域は、上記のランド領域１４の一部とみなされない。いくつかの実施形態において、１つ以上の二次細孔（図示されない）が、少なくとも１つのマクロチャネルの基部の少なくとも一部に含まれてもよい。１つ以上の二次細孔は、二次細孔開口部（図示されない）を有し、二次細孔開口部は、マクロチャネル１９の基部１９ａと実質的に同一平面にある。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの基部は、実質的に二次細孔を有さない。
【００２４】
正確に成形された細孔１６の形状は、特に制限されず、円筒形、半球、立方体、四角柱、三角柱、六角柱、三角錐、四、五、六角錐、角錐台、円柱、円錐台などが挙げられるが、これらに限定されない。正確に成形された細孔１６の、細孔開口部に対して最も低い点は、細孔の底部とみなされる。全ての正確に成形された細孔１６の形状は、全て同じであるか、又は組み合わせて使用されてもよい。いくつかの実施形態では、正確に成形された細孔の少なくとも約１０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９９％、又は更に少なくとも約１００％が、同じ形状及び寸法を有するように設計されている。正確に成形された細孔を作製するために使用される正確な作製プロセスのために、許容誤差は一般的に小さい。同じ細孔寸法を有するように設計された、複数の正確に成形された細孔のため、細孔の寸法は均一である。いくつかの実施形態において、複数の正確に成形された細孔の大きさに対応する少なくとも１つの距離寸法、例えば、高さ、細孔開口部の幅、長さ、及び直径の標準偏差は、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満、又は更に約１％未満である。標準偏差は、既知の統計技術によって測定され得る。標準偏差は、少なくとも５つの細孔、又は更に少なくとも１０個の細孔、少なくとも２０個の細孔から算出されてもよい。サンプルサイズは、２００個以下の細孔、１００個以下の細孔、又は更に５０個以下の細孔であり得る。サンプルは、研磨層の単一の領域から、又は研磨層の多数の領域からランダムに選択されてもよい。
【００２５】
正確に成形された細孔開口部１６ｃの最も長い寸法、例えば、正確に成形された細孔１６が円筒形である場合の直径は、約１０ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約９０マイクロメートル未満、約８０マイクロメートル未満、約７０マイクロメートル未満、又は更に約６０マイクロメートル未満であり得る。正確に成形された細孔開口部１６ｃの最も長い寸法は、約１マイクロメートルを超える、約５マイクロメートルを超える、約１０マイクロメートルを超える、約１５マイクロメートルを超える、又は更に約２０マイクロメートルを超えることがある。正確に成形された細孔１６の断面積（例えば、正確に成形された細孔１６が円筒形である場合は、円形）は、細孔の深さ全体にわたって均一であってもよく、又は正確に成形された細孔の側壁１６ａが開口部から基部に向かって内側にテーパ状である場合は低減してもよく、又は正確に成形された細孔側壁１６ａが外側にテーパ状である場合は増加してもよい。正確に成形された細孔開口部１６ｃは全てほぼ同じ最長寸法を有してもよく、又は最長寸法は正確に成形された細孔開口部１６ｃの間で、若しくは異なる正確に成形された細孔開口部１６ｃのセットの間で設計ごとに、異なっていてもよい。正確に成形された細孔開口部の幅Ｗｐは、上記の最長寸法に付与された値と等しい場合がある。
【００２６】
複数の正確に成形された細孔の深さＤｐは、特に制限されない。いくつかの実施形態において、複数の正確に成形された細孔の深さは、各正確に成形された細孔に隣接するランド領域の厚さよりも小さく、すなわち、正確に成形された細孔は、ランド領域１４の厚さ全体に延びる貫通孔ではない。これは、細孔が作業表面に近接する流体を捉え、保持するのを可能にする。複数の正確に成形された細孔の深さは、上記のように制限され得るが、これは、パッド内に１つ以上の他の貫通孔（例えば研磨層を通じて作業表面へと研磨溶液を供給するための貫通孔、又はパッドを通気するための経路）を含めることを否定するものではない。貫通孔は、ランド領域１４の厚さＹ全体を通じて延びる孔として画定される。
【００２７】
いくつかの実施形態では、研磨層は貫通孔を含まない。パッドは多くの場合、例えば、感圧接着剤などの接着剤を介し、例えば、サブパッド、又はプラテンなどの、別の基板に取り付けられるため、貫通孔は研磨溶液がパッドを通じてパッド−接着剤境界面へと滲出するのを可能にし得る。研磨溶液は、接着剤を腐食させ、パッドと、これに取り付けられる基材との間の結合部の一体性に有害な損失を生じることがある。
【００２８】
正確に成形された細孔１６の深さＤｐは、約５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約９０マイクロメートル未満、約８０マイクロメートル未満、約７０マイクロメートル未満、又は更に約６０マイクロメートル未満であり得る。正確に成形された細孔１６の深さは、約１マイクロメートルを超える、又は約５マイクロメートルを超える、又は約１０マイクロメートルを超える、又は約１５マイクロメートルを超える、又は更に約２０マイクロメートルを超えることがある。複数の正確に成形された細孔の深さは、約１マイクロメートル〜約５ｍｍ、約１マイクロメートル〜約１ｍｍ、約１マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、５マイクロメートル〜約５ｍｍ、約５マイクロメートル〜約１ｍｍ、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、又は更に約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートルであり得る。正確に成形された細孔１６は全て同じ深さを有し得るか、又は深さは、正確に成形された細孔１６の間で、若しくは異なる正確に成形された細孔１６のセットの間でばらつきがある場合がある。
【００２９】
いくつかの実施形態において、複数の正確に成形された細孔の、少なくとも約１０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は更に少なくとも約１００％の深さは、約１マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約８０マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約６０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜１５０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約８０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約６０マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、又は更に約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルである。
【００３０】
いくつかの実施形態において、複数の正確に成形された細孔の少なくとも一部から全部の深さが、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の深さよりも小さい。いくつかの実施形態では、複数の正確に成形された細孔の、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９９％、又は更に少なくとも約１００％の深さが、マクロチャネルの少なくとも一部の深さよりも小さい。
【００３１】
正確に成形された細孔１６は、研磨層１０の表面にわたり、均一に分布し、すなわち、単一の面密度を有してもよく、又は研磨層１０の表面にわたり、異なる面密度を有してもよい。正確に成形された細孔１６の面密度は、約１，０００，０００／ｍｍ２未満、約５００，０００／ｍｍ２未満、約１００，０００／ｍｍ２未満、約５０，０００／ｍｍ２未満、約１０，０００／ｍｍ２未満、約５，０００／ｍｍ２未満、約１，０００／ｍｍ２未満、約５００／ｍｍ２未満、約１００／ｍｍ２未満、約５０／ｍｍ２未満、約１０／ｍｍ２未満、又は更に約５／ｍｍ２未満であり得る。正確に成形された細孔１６の面密度は、約１／ｄｍ２より大きくてもよく、約１０／ｄｍ２より大きくてもよく、約１００／ｄｍ２より大きくてもよく、約５／ｃｍ２より大きくてもよく、約１０／ｃｍ２より大きくてもよく、約１００／ｃｍ２より大きくてもよく、又は更に約５００／ｃｍ２より大きくてもよい。
【００３２】
正確に成形された細孔開口部１６ｃの合計断面積の、突起した研磨パッド表面積に対する比率は、約０．５％より大きくてもよく、約１％より大きくてもよく、約３％より大きくてもよく、約５％より大きくてもよく、約１０％より大きくてもよく、約２０％より大きくてもよく、約３０％より大きくてもよく、約４０％より大きくてもよく、又は更に約５０％より大きくてもよい。正確に成形された細孔開口部１６ｃの合計断面積の、突起した研磨パッド表面積に対する比率は、約９０％未満、約８０％未満、約７０％未満、約６０％未満、約５０％未満、約４０％未満、約３０％未満、約２５％未満、又は更に約２０％未満であり得る。突起した研磨パッド表面積は、研磨パッドを平面上へと突起させることにより生じる面積である。例えば、半径ｒを有する円形研磨パッドは、π×ｒ２の表面積、すなわち、平面上に突起した円形の面積を有する。
【００３３】
正確に成形された細孔１６は、研磨層１０の表面にわたってランダムに配置されてもよく、又は研磨層１０にわたり反復パターンなど、あるパターンで配置されてもよい。パターンとしては、正方形の配列、六角形の配列などが挙げられるがこれらに限定されない。パターンの組み合わせが使用されてもよい。
【００３４】
正確に成形された突起部１８の形状は、特に制限されず、円筒形、半球、立方体、四角柱、三角柱、六角柱、三角錐、四、五、六角錐、角錐台、円柱、円錐台などが挙げられるが、これらに限定されない。正確に成形された突起部側壁１８ａと、ランド領域１４との交差部は、突起部の基部とみなされる。突起部の基部１８ｃ〜遠位端１８ｂまで測定される、正確に成形された突起部１８の最も高い点は、突起部の頂部としてみなされ、遠位端１８ｂと突起部基部１８ｃとの間の距離は、突起部の高さである。全ての正確に成形された細孔１８の形状は、全て同じであるか、又は組み合わせて使用されてもよい。いくつかの実施形態では、正確に成形された細孔の少なくとも約１０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９９％、又は更に少なくとも約１００％が、同じ形状及び寸法を有するように設計されている。正確に成形された突起部を作製するために使用される正確な作製プロセスのために、許容誤差は一般的に小さい。同じ突起部寸法を有するように設計された、複数の正確に成形された突起部のため、突起部の寸法は均一である。いくつかの実施形態において、複数の正確に成形された突起部の大きさに対応する少なくとも１つの距離寸法（例えば、高さ、遠位端の幅、基部の幅、長さ、及び直径）の標準偏差は、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満、又は更に約１％未満である。標準偏差は、既知の統計技術によって測定され得る。標準偏差は、少なくとも５つの突起部、又は少なくとも１０個の突起部、又は更に、少なくとも２０個以上の突起部から算出されてもよい。サンプルサイズは、２００個以下の突起部、１００個以下の突起部、又は更に５０個以下の突起部であり得る。サンプルは、研磨層の単一の領域から、又は研磨層の多数の領域からランダムに選択されてもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、正確に成形された突起部の少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９９％、又は更に少なくとも約１００％が、中実の構造である。中実の構造は、約１０体積％未満、約５体積％未満、約３体積％未満、約２体積％未満、約１体積％未満、約０．５体積％未満、又は更に約０体積％未満の多孔率を含む構造として定義される。多孔性は、例えば、打抜、穴開け、ダイカット、レーザーカット、ウォータージェット切削など、既知の技術によって突起部内に意図的に作製された、フォーム又は機械加工された孔に見出される、連続気泡構造、又は独立気泡構造を含み得る。いくつかの実施形態では、正確に成形された突起部は、機械加工された孔を含まない。機械加工プロセスの結果として機械加工された孔は、孔の縁部付近に望ましくない材料の変形、又は蓄積を有することがあり、これは、例えば、半導体ウェハなど、研磨される基材の表面の欠陥を生じ得る。
【００３６】
正確に成形された突起部１８の断面積に対する最長寸法、例えば、正確に成形された突起部１８が円筒形である場合の直径は、約１０ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約９０マイクロメートル未満、約８０マイクロメートル未満、約７０マイクロメートル未満、又は更に約６０マイクロメートル未満であり得る。正確に成形された突起部１８の最長寸法は、約１マイクロメートルを超える、又は約５マイクロメートルを超える、又は約１０マイクロメートルを超える、又は約１５マイクロメートルを超える、又は更に約２０マイクロメートルを超えることがある。正確に成形された突起部１８の断面積（例えば、正確に成形された突起部１８が円筒形である場合は、円形）は、突起部の高さ全体にわたって均一であってもよく、又は正確に成形された突起部の側壁１８ａが突起部の上部から基部に向かって内側にテーパ状である場合は低減してもよく、又は正確に成形された突起部側壁１８ａが突起部の上部から基部に向かって外側にテーパ状である場合は増加してもよい。正確に成形された突起部１８は全て同じ最長寸法を有してもよく、又は最長寸法は正確に成形された突起部１８の間で、若しくは異なる正確に成形された突起部１８のセットの間で設計ごとに、異なっていてもよい。正確に成形された突起部基部の遠位端の幅Ｗｄは、上記の最長寸法に付与された値と等しい場合がある。正確に成形された突起部基部の幅は、上記の最長寸法に付与された値と等しい場合がある。
【００３７】
正確に成形された突起部１８の高さは、約５ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約９０マイクロメートル未満、約８０マイクロメートル未満、約７０マイクロメートル未満、又は更に約６０マイクロメートル未満であり得る。正確に成形された突起部１８の高さは、約１マイクロメートルを超える、又は約５マイクロメートルを超える、又は約１０マイクロメートルを超える、又は約１５マイクロメートルを超える、又は更に約２０マイクロメートルを超えることがある。正確に成形された突起部１８は全て同じ高さを有してもよく、又は高さは正確に成形された突起部１８の間で、若しくは異なる正確に成形された突起部１８のセットの間で、異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、研磨層の作業表面は、正確に成形された突起部の第１のセット、及び正確に成形された突起部の少なくとも１つの第２のセットを含み、正確に成形された突起部の第１のセットの高さは、正確に成形された突起部の第２のセットの高さよりも大きい。それぞれ異なる高さを有する、複数の正確に成形された突起部のセットを多数有することにより、研磨突起部の異なる平面がもたらされ得る。これは、突起部の表面が親水性に変性されているときに特に有益であり、一定程度の研磨の後に、突起部の第１のセットが擦り減り（親水性表面の除去を含む）、突起部の第２のセットが、研磨される基材と接触し、研磨のための新しい突起部をもたらすことを可能にする。突起部の第２のセットもまた、親水性表面を有してもよく、摩耗した突起部の第１のセットよりも、研磨性能を高めることがある。複数の正確に成形された突起部の第１のセットは、複数の正確に成形された突起部の少なくとも１つの第２セットの高さよりも、３マイクロメートル〜５０マイクロメートル、３マイクロメートル〜３０マイクロメートル、３マイクロメートル〜２０マイクロメートル、５マイクロメートル〜５０マイクロメートル、５マイクロメートル〜３０マイクロメートル、５マイクロメートル〜２０マイクロメートル、１０マイクロメートル〜５０マイクロメートル、１０マイクロメートル〜３０マイクロメートル、又は更に１０マイクロメートル〜２０マイクロメートルだけ大きい高さを有してもよい。
【００３８】
いくつかの実施形態において、研磨層−研磨基材境界面における研磨溶液の有用性を促進するため、複数の正確に成形された突起部の、少なくとも約１０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は更に少なくとも約１００％の高さは、約１マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約８０マイクロメートル、約１マイクロメートル〜約６０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約８０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約６０マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、又は更に約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートルである。
【００３９】
正確に成形された突起部１８は、研磨層１０の表面にわたり、均一に分布し、すなわち、単一の面密度を有してもよく、又は研磨層１０の表面にわたり、異なる面密度を有してもよい。正確に成形された突起部１８の面密度は、約１，０００，０００／ｍｍ２未満、約５００，０００／ｍｍ２未満、約１００，０００／ｍｍ２未満、約５０，０００／ｍｍ２未満、約１０，０００／ｍｍ２未満、約５，０００／ｍｍ２未満、約１，０００／ｍｍ２未満、約５００／ｍｍ２未満、約１００／ｍｍ２未満、約５０／ｍｍ２未満、約１０／ｍｍ２未満、又は更に約５／ｍｍ２未満であり得る。正確に成形された突起部１８の面密度は、約１／ｄｍ２より大きくてもよく、約１０／ｄｍ２より大きくてもよく、約１００／ｄｍ２より大きくてもよく、約５／ｃｍ２より大きくてもよく、約１０／ｃｍ２より大きくてもよく、約１００／ｃｍ２より大きくてもよく、又は更に約５００／ｃｍ２より大きくてもよい。いくつかの実施形態において、複数の正確に成形された突起部の面密度は、複数の正確に成形された孔の面密度とは別個である。
【００４０】
正確に成形された突起部１８は、研磨層１０の表面にわたってランダムに配置されてもよく、又は研磨層１０にわたり反復パターンなど、あるパターンで配置されてもよい。パターンとしては、正方形の配列、六角形の配列などが挙げられるがこれらに限定されない。パターンの組み合わせが使用されてもよい。
【００４１】
遠位端１８ｂの合計断面積の、突起した研磨パッドの合計表面積に対する比率は、約０．０１％より大きくてもよく、約０．０５％より大きくてもよく、約０．１％より大きくてもよく、約０．５％より大きくてもよく、約１％より大きくてもよく、約３％より大きくてもよく、約５％より大きくてもよく、約１０％より大きくてもよく、約１５％より大きくてもよく、約２０％より大きくてもよく、又は更に約３０％より大きくてもよい。正確に成形された突起部１８の遠位端１８ｂの合計断面積の、突起した研磨パッドの合計表面積に対する比率は、約９０％未満、約８０％未満、約７０％未満、約６０％未満、約５０％未満、約４０％未満、約３０％未満、約２５％未満、又は更に約２０％未満であり得る。正確に成形された突起部基部の合計断面積の、突起した研磨パッドの合計表面積に対する比率は、遠位端に関して記載されるものと同じであり得る。
【００４２】
図２は、本開示の一実施形態による研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像である。研磨層１０は、正確に作製されたトポグラフィを有する正確に作製された表面である、作業表面１２を含む。図２の作業表面１２は、複数の正確に成形された細孔１６、及び複数の正確に成形された突起部１８を含む。正確に成形された細孔１６は、細孔開口部において約４２マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの深さを有する、円筒形である。正確に成形された細孔１６は、中心間の間隔が約６０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された細孔開口部の合計断面積、すなわち、複数の細孔開口部の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約４５％である。正確に成形された突起部１８は、遠位端において約２０マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの高さを有する、円筒形である。正確に成形された突起部１８は、正確に成形された細孔１６の間のランド領域１４に位置する。正確に成形された突起部１８は、中心間の間隔が約２３０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された突起部１８はそれぞれ、突起部の周囲に９０°の間隔で半径方向の突起する４つのフランジ１８ｆを有する。フランジ１８ｆは、正確に成形された突起部１８の頂部から約１０マイクロメートルのところから始まり、突起部の基部から約１５マイクロメートルの、ランド領域１４で終わっている。複数の正確に成形された突起部１８の遠位端の合計断面積、すなわち、複数の突起部の遠位端の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約０．６％である。
【００４３】
一般的に、フランジは、正確に成形された突起部のための支持をもたらし、これらが研磨プロセス中に過度に湾曲するのを防ぎ、その遠位端が研磨される基材の表面との接触を維持するのを可能にする。図２における正確に成形された突起部はそれぞれ４つのフランジを有するが、突起部当たりのフランジの数は正確に成形された突起部のパターン、及び／又は研磨層の設計によって様々であり得る。突起部当たり、０、１、２、３、４、５、６、又は７個以上のフランジが使用され得る。突起部当たりのフランジの数は、研磨層の最終的な設計パラメータ、及びその研磨性能との関連に基づいて、突起部間で異なり得る。例えば、いくつかの正確に成形された突起部は、フランジを有さないことがある一方で、他の正確に成形された突起部は２つのフランジを有してもよく、他の正確に成形された突起部は４つのフランジを有してもよい。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の少なくとも一部はフランジを含む。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の全てがフランジを含む。
【００４４】
図３は、本開示の別の実施形態による研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像である。研磨層１０は、正確に作製されたトポグラフィを有する正確に作製された表面である、作業表面１２を含む。図３の作業表面は、複数の正確に成形された細孔１６、及び複数の正確に成形された突起部１８を含む。正確に成形された細孔１６は、細孔開口部において約４２マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの深さを有する、円筒形である。正確に成形された細孔１６は、中心間の間隔が約６０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された細孔開口部の合計断面積、すなわち、複数の細孔開口部の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約４５％である。正確に成形された細孔１８は、遠位端において約２０マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの高さを有する、円筒形である。正確に成形された突起部は、正確に成形された細孔１６の間のランド領域１４に位置する。正確に成形された突起部１８は、中心間の間隔が約１２０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された突起部１８はそれぞれ、突起部の周囲に９０°の間隔で半径方向の突起する４つのフランジ１８ｆを有する。フランジ１８ｆは、正確に成形された突起部１８の頂部から約１０マイクロメートルのところから始まり、突起部の基部から約１５マイクロメートルの、ランド領域１４で終わっている。正確に成形された突起部１８の遠位端の合計断面積、すなわち、複数の突起部の遠位端の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約２．４％である。
【００４５】
図４は、本開示の別の実施形態による研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像である。研磨層１０は、正確に作製されたトポグラフィを有する正確に作製された表面である、作業表面１２を含む。図４の作業表面は、複数の正確に成形された細孔１６、及び複数の正確に成形された突起部１８及び２８を含む。この実施形態において、２つの異なる大きさの円筒形の突起部が使用されている。円筒は、製造プロセスにより若干テーパ状になっている。より大きな正確に成形された突起部１８は、約２０マイクロメートルの最大直径、及び約２０マイクロメートルの高さを有する。正確に成形された突起部１８の間に位置付けられた、より小さな正確に成形された突起部２８は、約９マイクロメートルの最大直径、及び約１５マイクロメートルの高さを有する。正確に成形された突起部１８の合計断面積、すなわち、複数のより大きな突起部の、最大直径における断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約７％であり、複数のより小さい突起部の、最大直径における断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約５％である。正確に成形された細孔１６は、細孔開口部において約４２マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの深さを有する、円筒形である。正確に成形された細孔１６は、中心間の間隔が約６０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された細孔開口部の合計断面積、すなわち、複数の細孔開口部の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約４５％である。
【００４６】
図５は、本開示の別の実施形態による研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像である。研磨層１０は、正確に作製されたトポグラフィを有する正確に作製された表面である、作業表面１２を含む。図５に示される作業表面は、複数の正確に成形された細孔１６、及び複数の正確に成形された突起部１８及び２８を含む。この実施形態において、２つの異なる大きさの円筒形の突起部が使用されている。円筒は、製造プロセスにより若干テーパ状になっている。より大きな正確に成形された突起部１８は、約１５マイクロメートルの最大直径、及び約２０マイクロメートルの高さを有する。より小さい正確に成形された突起部２８は、約１３マイクロメートルの最大直径、及び約１５マイクロメートルの高さを有する。正確に成形された突起部１８の合計断面積、すなわち、複数のより大きな突起部の、最大直径における断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約７％であり、複数のより小さい突起部の、最大直径における断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約５％である。正確に成形された細孔１６は、細孔開口部において約４２マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの深さを有する、円筒形である。正確に成形された細孔１６は、中心間の間隔が約６０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された細孔開口部の合計断面積、すなわち、複数の細孔開口部の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約４５％である。
【００４７】
研磨層の正確に成形された細孔、及び正確に成形された突起部は、エンボス加工プロセスによって作製され得る。マスターツールは、所望の表面トポグラフィのネガティブ形状を備えるように調製される。ポリマー溶融物が、マスターツールの表面に適用された後に、ポリマー溶融物に圧力が加えられた。ポリマー溶融物を冷却し、ポリマーを固化してフィルム層とし、ポリマーフィルム層がマスターツールから除去され、正確に成形された細孔及び正確に成形された突起部、あるいはこれらの組み合わせを含む研磨層が生じる。
【００４８】
図６は、本開示の別の実施形態による研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像である。研磨層１０は、正確に作製されたトポグラフィを有する正確に作製された表面である、作業表面１２を含む。図６の作業表面は、複数の正確に成形された細孔１６、及び複数の正確に成形された突起部１８及び２８を含む。この実施形態において、２つの異なる大きさの円筒形の突起部が使用されている。図６の研磨層１０は、図４の研磨層１０のものと同じマスターツールから調製された。しかしながら、エンボス加工中に適用される圧力は低減され、これによってポリマー溶融物が、研磨層１０の突起部と対応するポリマーマスターツールのネガティブ形状の細孔を完全に充填しなくなる。結果的に、より大きな正確に成形された突起部１８は依然として約２０マイクロメートルの最大直径を有するが、高さは約１３マイクロメートルまで低減している。この作製プロセスにより、円筒形はまた、やや正方形に見える。正確に成形された突起部１８の間に位置付けられた、より小さな成形された突起部２８は、約９マイクロメートルの最大直径、及び約１３マイクロメートルの高さを有する。正確に成形された突起部１８及び２８の合計断面積、すなわち、複数の突起部のそれらの最大断面直径における断面積の合計は、突起した合計パッド表面積の約１４％である。正確に成形された細孔１６は、細孔開口部において約４２マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの深さを有する、円筒形である。正確に成形された細孔１６は、中心間の間隔が約６０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された細孔開口部の合計断面積、すなわち、複数の細孔開口部の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約４５％である。
【００４９】
図７は、図６に示される研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像であるが、ただし研磨層１０のより広い領域を示すように、倍率は下げられている。研磨層１０は、正確に成形された細孔、及び正確に成形された突起部を含む、作業表面１２の領域を含む。マクロチャネル１９も示され、マクロチャネル１９は相互接続されている。マクロチャネル１９は約４００マイクロメートルの幅であり、約２５０マイクロメートルの深さを有する。
【００５０】
図８Ａは、本開示の別の実施形態による研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像である。研磨層１０は、正確に作製されたトポグラフィを有する正確に作製された表面である、作業表面１２を含む。図８Ａの作業表面は、複数の正確に成形された細孔１６、及びランド領域１４を含む。正確に成形された突起部は存在しない。正確に成形された細孔１６は、細孔開口部において約４２マイクロメートルの直径を有し、約３０マイクロメートルの深さを有する、円筒形である。正確に成形された細孔１６は、中心間の間隔が約６０マイクロメートルである正方形の配列で配置される。正確に成形された細孔開口部の合計断面積、すなわち、複数の細孔開口部の断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約４５％である。
【００５１】
図８Ａは、本開示の別の実施形態による研磨パッドの研磨層１０のＳＥＭ画像である。研磨層１０は、正確に作製されたトポグラフィを有する正確に作製された表面である、作業表面１２を含む。図８Ｂの作業表面は、複数の正確に成形された突起部１８及び２８、並びにランド領域１４を含む。正確に成形された細孔は存在しない。この実施形態において、２つの異なる大きさの円筒形の突起部が使用されている。円筒は、製造プロセスにより若干テーパ状になっている。より大きな正確に成形された突起部１８は、約２０マイクロメートルの最大直径、及び約２０マイクロメートルの高さを有する。正確に成形された突起部１８の間に位置付けられた、より小さな正確に成形された突起部２８は、約９マイクロメートルの最大直径、及び約１５マイクロメートルの高さを有する。正確に成形された突起部１８の、その最大直径における合計断面積、すなわち、複数のより大きな突起部の、その最大直径における断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約７％であり、複数のより小さい突起部の、その最大直径における断面積の合計は、突起した研磨パッドの合計表面積の約５％である。
【００５２】
研磨層は、厚さＹを有するランド領域を含む。ランド領域の厚さは特に限定されない。いくつかの実施形態において、ランド領域の厚さは約２０ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約８ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約２．５ｍｍ未満、又は更に約１ｍｍ未満である。ランド領域のこの厚さは、約２５マイクロメートル超、約５０マイクロメートル超、約７５マイクロメートル超、約１００マイクロメートル超、約２００マイクロメートル超、約４００マイクロメートル超、約６００マイクロメートル超、約８００マイクロメートル超、約１ｍｍ超、又は更に約２ｍｍ超であり得る。
【００５３】
研磨層は、少なくとも１つのマクロチャネル、又はマクロ溝、例えば、図１のマクロチャネル１９を含むことがある。少なくとも１つのマクロチャネルは、研磨溶液の分配の改善、研磨層の可撓性をもたらし、研磨パッドからの切り屑除去を促進し得る。細孔とは異なり、マクロチャネル、又はマクロ溝は、流体がマクロチャネル内に永久に収容されることを可能にせず、流体は、パッドの使用中にマクロチャネルから流出することができる。マクロチャネルは、全体的により幅広く、正確に成形された細孔よりも大きい深さを有する。ランド領域の厚さＹは、複数の正確に成形された細孔の深さよりも大きくなくてはならないため、ランド領域は、突起部のみを有し得る当該技術分野において既知の他の研磨物品よりも全体的に厚さが大きい。より厚いランド領域を有することにより、研磨層の厚さが増加する。１つ以上のマクロチャネルに、より小さい厚さＺを有する二次ランド領域（基部１９ａにより画定される）を設けることにより、研磨層の改善された可撓性が得られる。
【００５４】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの基部の少なくとも一部が、１つ以上の二次細孔（図１に示されていない）を含み、二次細孔開口部は、マクロチャネル１９の基部１９ａと実質的に同一平面にある。一般的に、この種類の研磨層構成は、二次細孔が、正確に成形された突起部の遠位端からあまりに遠く形成され得るために、本明細書において開示される他のものほど効率的でないことがある。続いて、細孔内に収容された研磨流体は、正確に成形された突起部の遠位端と、作用される基材（例えば、研磨される基材）との間の境界面と十分に近くない場合があり、内部に収容される研磨溶液がより有効でない。いくつかの実施形態では、複数の正確に成形された細孔開口部の合計表面積の少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９９％、又は更に少なくとも約１００％が、少なくとも１つのマクロチャネル内に収容されていない。
【００５５】
少なくとも１つのマクロチャネルの幅は、約１０マイクロメートルより大きい、約５０マイクロメートルより大きい、又は更に約１００マイクロメートルより大きいことがある。マクロチャネルの幅は、約２０ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約２ｍｍ未満、約１ｍｍ未満、約５００マイクロメートル未満、又は更に約２００マイクロメートル未満であり得る。少なくとも１つのマクロチャネルの深さは、約５０マイクロメートルよりも大きい、約１００マイクロメートルよりも大きい、約２００マイクロメートルよりも大きい、約４００マイクロメートルよりも大きい、約６００マイクロメートルよりも大きい、約８００マイクロメートルよりも大きい、約１ｍｍよりも大きい、又は更に約２ｍｍよりも大きいことがある。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの深さは、ランド領域の厚さ以下である。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部は、その少なくとも１つのマクロチャネルの一部と隣接するランド領域の厚さよりも小さい。少なくとも１つのマクロチャネルの深さは、約１５ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約８ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、約３ｍｍ未満、又は更に約１ｍｍ未満であり得る。
【００５６】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の深さは、正確に成形された細孔の少なくとも一部の深さよりも大きいことがある。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の深さは、正確に成形された細孔の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９９％、又は更に少なくとも１００％の深さより大きいことがある。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の幅は、正確に成形された細孔の少なくとも一部の幅よりも大きいことがある。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の幅は、正確に成形された細孔の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９９％、又は更に少なくとも１００％の幅より大きいことがある。
【００５７】
少なくとも１つのマクロチャネルの深さの、正確に成形された細孔の深さに対する比率は特に制限されない。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の深さの、正確に成形された細孔の一部の深さに対する比率は、約１．５超、約２超、約３超、約５超、約１０超、約１５超、約２０超、又は更に約２５超であり得、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の深さの、正確に成形された細孔の少なくとも一部の深さに対する比率は、約１０００未満、約５００未満、約２５０未満、約１００未満、又は更に約５０未満であり得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の深さの、正確に成形された細孔の一部の深さに対する比率は、約１．５〜約１０００、約５〜１０００、約１０〜約１０００、約１５〜約１０００、約１．５〜５００、約５〜５００、約１０〜約５００、約１５〜約５００、約１．５〜２５０、約５〜２５０、約１０〜約２５０、約１５〜約２５０、約１．５〜１００、約５〜１００、約１０〜約１００、約１５〜約１００、約１．５〜５０、約５〜５０、約１０〜約５０、及び更に約１５〜約５であり得る。これらの比率が適用される正確に成形された細孔の部分は、正確に成形された細孔の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９９％、又は更に少なくとも１００％を含み得る。
【００５８】
少なくとも１つのマクロチャネルの深さの、細孔の幅に対する比率は特に制限されない。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の幅の、正確に成形された細孔の一部の幅（例えば、パッドの横方向寸法において円形の断面積を有する場合の直径）、約１．５超、約２超、約３超、約５超、約１０超、約１５超、約２０超、又は更に約２５超であり得、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の幅の、正確に成形された細孔の少なくとも一部の幅に対する比率は、約１０００未満、約５００未満、約２５０未満、約１００未満、又は更に約５０未満であり得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのマクロチャネルの少なくとも一部の幅の、正確に成形された細孔の一部の幅に対する比率は、約１．５〜約１０００、約５〜１０００、約１０〜約１０００、約１５〜約１０００、約１．５〜５００、約５〜５００、約１０〜約５００、約１５〜約５００、約１．５〜２５０、約５〜２５０、約１０〜約２５０、約１５〜約２５０、約１．５〜１００、約５〜１００、約１０〜約１００、約１５〜約１００、約１．５〜５０、約５〜５０、約１０〜約５０、及び更に約１５〜約５であり得る。これらの比率が適用される正確に成形された細孔の部分は、正確に成形された細孔の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９９％、又は更に少なくとも１００％を含み得る。
【００５９】
マクロチャネルは、機械加工、エンボス加工、及び成形が挙げられるがこれらに限定されない当該技術分野において既知のいずれかの技術によって、研磨層内に形成されてもよい。研磨層の改善された表面仕上げにより（これは、使用中における、傷などの基材の欠陥を最小化するのに役立つ）、エンボス加工及び成形が好ましい。いくつかの実施形態において、正確に成形された細孔及び／又は突起部を形成するために使用されるエンボスプロセスにおいて、マクロチャネルが作製される。これは、そのネガティブ形状（すなわち、マスターツール内の隆起領域）を形成し、その後エンボス加工中にマクロチャネル自体が研磨層内に形成されることにより、達成される。これは、複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部、並びにマクロチャネルの少なくとも１つが、単一のプロセス工程において研磨層内に作製され得、これが費用と時間の節約になるため、特に有利である。マクロチャネルは、同心円、平行線、放射状の線、グリッドアレイを形成する一連の線、螺旋などを含むがこれに限定されない、当該技術分野において既知の様々なパターンを形成するように、作製することができる。異なるパターンの組み合わせが使用されてもよい。図９は、本開示のいくつかの実施形態による、研磨層１０の一部の上面概略図を示している。研磨層１０は、作業表面１２及びマクロチャネル１９を含む。マクロチャネルは、杉綾模様で設けられる。図９の杉綾模様は、図７に示される研磨層１０内に形成されるものと同様である。図７に関連し、マクロチャネル１９により形成される杉綾模様は、矩形の「セル」サイズ、すなわち、約２．５ｍｍ×４．５ｍｍの作業表面１２の領域を形成する。マクロチャネルは、マクロチャネル基部１９ａ（図１）に対応する二次ランド領域をもたらす。二次ランド領域は、ランド領域１４より小さい厚さＺを有し、作業表面１２の個別の領域又は「セル」（図７及び９を参照）が、垂直方向に別個に移動するのを促進する。これは、研磨中の局所的平坦化を改善し得る。
【００６０】
研磨層の作業表面は更に、研磨層の表面上のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含み得る。本明細書において使用するとき「ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部」とは、長さ、又は最も長い寸法が約１０００ｎｍ以下である、規則的、又は不規則的に成形された領域を指している。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部、正確に成形された細孔、ランド領域、二次ランド領域、又はこれらの組み合わせは、これらの表面上のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む。一実施形態において、複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部、並びにランド領域の少なくとも１つが、その表面上にナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む。この追加的なトポグラフィはパッド表面の親水性を向上させるものと考えられ、これは研磨パッド表面にわたる、スラリーの分布、湿潤、及び保持を改善するものと考えられている。ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、プラズマ処理（プラズマエッチング）、及び湿式化学エッチングが挙げられるがこれらに限定されない、当該技術分野において既知のいずれかの方法によって形成することができる。プラズマ処理は、米国特許第８，６３４，１４６号（Ｄａｖｉｄら）、及び米国仮特許出願第６１／８５８６７０号（Ｄａｖｉｄら）に記載されるプロセスを含み、これらは本明細書において参照としてその全体を組み込まれる。いくつかの実施形態において、ナノメートルサイズの特徴部は規則的な形状の領域、すなわち、円形、正方形、六角形などの別個の形状を備える領域であってもよく、又はナノメートルサイズの特徴部は不規則な形状の領域であってもよい。領域は、規則的な配列、例えば、六角形の配列、若しくは正方形の配列に構成されてもよく、又はこれらはランダムな配列であってもよい。いくつかの実施形態において、研磨層の作業表面におけるナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、不規則な形状の領域のランダムな配列であり得る。領域の長さスケール、すなわち、領域の最長寸法は、約１０００ｎｍ未満、約５００ｎｍ未満、約４００ｎｍ未満、約３００ｎｍ未満、約２５０ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１５０ｎｍ未満、又は更に約１００ｎｍ未満であり得る。領域の長さスケールは、約５ｎｍ超、約１０ｎｍ超、約２０ｎｍ超、又は更に約４０ｎｍ超であり得る。領域の高さは、約２５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、又は約８０ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、又は更には約４０ｎｍ未満であり得る。領域の高さは、約０．５ｎｍ超、約１ｎｍ超、約５ｎｍ超、約１０ｎｍ超、又は更には約２０ｎｍ超であり得る。いくつかの実施形態において、研磨層の作業表面のナノメートルサイズの特徴部は、領域を分割する規則的、又は不規則な形状の溝を含む。領域の幅は、約２５０ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約８０ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、又は更に約４０ｎｍ未満であり得る。溝の幅は、約１ｎｍ超、約５ｎｍ超、約１０ｎｍ超、又は更に約２０ｎｍ超であり得る。溝の深さは、約２５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約８０ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、又は更に約４０ｎｍ未満であり得る。溝の深さは、約０．５ｎｍ超、約１ｎｍ超、又は約５ｎｍ超、約１０ｎｍ超、又は更に約２０ｎｍ超であり得る。ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、再生不能である、すなわち、研磨プロセス、又は従来的な調整プロセス（例えば、従来的なＣＭＰ調整プロセスにおけるダイアモンド調整器の使用）のいずれかにより形成、又は再形成できないものと考えられる。
【００６１】
ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、研磨層の表面特性を変更することがある。いくつかの実施形態において、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、親水性、すなわち、研磨層の親水性を増加させる。ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、特徴部の上面における親水性表面、及びナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部の溝の基部における親水性表面を含み得る。正確に成形された突起部表面、正確に成形された細孔表面、ランド領域、及び／又は二次ランド領域表面に、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含めることの利益の１つは、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部が、研磨中に正確に成形された細孔表面、及び／又はランド領域表面から摩耗しないために、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部が研磨プロセス中に突起部の表面から摩耗する場合に、パッド表面、すなわち研磨層の作業表面の親水性の増加を含むナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部の肯定的な利益が維持され得ることである。したがって、研磨される基材と接触する正確に成形された突起部表面、すなわち、正確に成形された突起部の遠位端が低い湿潤特性を有し得る場合でも、良好な表面湿潤特性という驚くべき効果を有する研磨層が得られる。したがって、正確に成形された形状の突起部の遠位端の合計表面積を、正確に成形された細孔開口部、及び／又はランド領域の表面積に対して小さくすることが望ましい場合がある。正確に成形された突起部表面、正確に成形された細孔表面、ランド領域、及び／又は二次ランド領域表面上にナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含めることの別の利益は、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部の溝の幅が、ＣＭＰ研磨溶液において使用されるいくらかのスラリー粒子と同様の大きさであり得、したがって、溝の中、及びひいては研磨層の作業表面の中のスラリー粒子の一部を保持することによって、研磨性能を向上させることができることである。
【００６２】
いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、正確に成形された細孔開口部の表面積に対する比率は約４未満、約３未満、約２未満、約１未満、約０．０７未満、約０．５未満、約０．４未満、約０．３未満、約０．２５未満、約０．２０未満、約０．１５未満、約０．１０未満、約０．０５未満、約０．０２５未満、約０．０１未満、又は更に約０．００５未満である。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、正確に成形された細孔開口部の表面積に対する比率は、約０．０００１より大きい、約０．０００５より大きい、約０．００１より大きい、約０．００５より大きい、約０．０１より大きい、約０．０５より大きい、又は更に０．１より大きいことがある。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の突起部基部の表面積の、正確に成形された細孔開口部の表面積に対する比率は、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、正確に成形された細孔開口部の表面積に対する比率に関して記載されたものと同じである。
【００６３】
いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、突起した研磨パッド表面の合計面積に対する比率は約４未満、約３未満、約２未満、約１未満、約０．７未満、約０．５未満、約０．４未満、約０．３未満、約０．２５未満、約０．２未満、約０．１５未満、約０．１未満、約０．０５未満、約０．０３未満、約０．０１未満、約０．００５、又は更に約０．００１未満である。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、突起した研磨パッドの合計表面積に対する比率は、約０．０００１より大きい、約０．０００５より大きい、約０．００１より大きい、約０．００５より大きい、約０．０１より大きい、約０．０５より大きい、又は更に０．１より大きいことがある。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、突起した研磨パッドの合計表面積に対する比率は、約０．０００１〜約４、約０．０００１〜約３、約０．０００１〜約２、約０．０００１〜約１、約０．０００１〜約０．７、約０．０００１〜約０．５、約０．０００１〜約０．３、約０．０００１〜約０．２、約０．０００１〜約０．１、約０．０００１〜約０．０５、約０．０００１〜約０．０３、約０．００１〜約２、約０．００１〜約０．１、約０．００１〜約０．５、約０．００１〜約０．２、約０．００１〜約０．１、約０．００１〜約０．０５、約０．００１〜約０．２、約０．００１〜約０．１、約０．００１〜約０．０５、及び更に約０．００１〜約０．０３であり得る。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の突起部基部の表面積の、突起した研磨パッドの合計表面積に対する比率は、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、突起した研磨パッドの合計表面積に対する比率に関して記載されたものと同じである。
【００６４】
いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、ランド領域の表面積に対する比率は、約０．５未満、約０．４未満、約０．３未満、約０．２５未満、約０．２０未満、約０．１５未満、約０．１０未満、約０．０５未満、約０．０２５未満、又は更に約０．０１未満、約０．０００１超、約０．００１超、又は更に約０．００５超であり得る。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、突起した正確に成形された細孔の合計表面積、及びランド領域の表面積に対する比率は、約０．５未満、約０．４未満、約０．３未満、約０．２５未満、約０．２０未満、約０．１５未満、約０．１０未満、約０．０５未満、約０．０２５未満、又は更に約０．０１未満、約０．０００１超、約０．００１超、又は更に約０．００５超であり得る。いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部の突起部基部の表面積の、ランド領域の表面積に対する比率は、正確に成形された突起部の遠位端の表面積の、ランド領域の表面積に対する比率に関して記載されたものと同じである。
【００６５】
いくつかの実施形態において、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部の形成を含み得る表面修飾技術は、研磨層の作業表面を化学的に変性するか、又は修飾するために使用されてもよい。修飾される研磨層の作業表面の部分（例えば、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む）は、二次表面層と称されることがある。修飾されない研磨層の残りの部分は、バルク層と称され得る。図１Ｂは、図１Ａのものとほぼ同一な研磨層１０’を示すが、ただし研磨層１０’は、二次表面層２２、及び対応するバルク層２３を含む。この実施形態において、作業表面は、二次表面層２２、すなわち、化学的に変性された表面の領域と、バルク層２３、すなわち、化学的に変性された二次表面層と隣接する作業表面の領域とを含む。図１Ｂに示されるように、正確に成形された突起部１８の遠位端１８ｂは、二次表面層２２を含むように修正される。いくつかの実施形態において、二次表面層２２の少なくとも一部における化学組成は、バルク層２３内の化学組成とは異なり、例えば、作業表面の最外表面の少なくとも一部におけるポリマーの化学組成は修正される一方でこの変性された表面の下のポリマーは変性されていない。表面の変性は、様々な極性原子、分子、及び／又はポリマーによる化学変性を含む、ポリマー表面変性の分野において既知のものを含み得る。いくつかの実施形態において、バルク層２３内の化学組成とは異なる、二次表面層２２の少なくとも一部内の化学組成は、シリコンを含む。厚さ、すなわち、二次表面層２２の高さは、特に制限されないが、これは正確に成形された特徴部の高さより小さいことがある。いくつかの実施形態において、二次表面層の厚さは、約２５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約８０ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、又は更に約２０ｎｍ未満であり得る。二次表面層の厚さは、約０．５ｎｍより大きい、約１ｎｍより大きい、約２．５ｎｍより大きい、約５ｎｍより大きい、約１０ｎｍより大きい、又は更に約１５ｎｍより大きいことがある。いくつかの実施形態において、二次表面層の厚さの、正確に成形された突起部の高さに対する比率は、約０．３未満、約０．２未満、約０．１未満、約０．０５未満、約０．０３未満、又は更に約０．０１未満、約０．０００１超、又は更に約０．００１超であり得る。正確に成形された突起部は、２つ以上の高さを有する突起部を含み、最も高い正確に成形された突起部の高さは、上記の比率を規定するために使用される。いくつかの実施形態において、研磨層の表面積の約３０％超、約４０％超、約５０％、６０％超、約７０％超、約８０％超、約９０％超、約９５％、又は更に１００％が、二次表面層を含む。
【００６６】
いくつかの実施形態において、表面層の厚さは、例えば、細孔及び突起部の寸法（幅、長さ、深さ、及び高さ）、研磨層厚さ、ランド領域厚さ、二次ランド領域厚さ、マクロチャネル深さ及び幅など、研磨層の寸法に含まれる。
【００６７】
いくつかの実施形態において、正確に成形された突起部、正確に成形された細孔、ランド領域、二次ランド領域、又はこれらの任意の組み合わせは、二次表面層を含む。一実施形態において、正確に成形された突起部、正確に成形された細孔、及びランド領域は、二次表面層を含む。
【００６８】
図１Ｃは、図１Ｂとほぼ同一の研磨層１０’’を示しているがただし、研磨層１０’’の正確に成形された突起部１８の遠位端１８ｂは、二次表面層２２を含まない。正確に成形された突起部１８の遠位端１８ｂ上に二次表面層２２を備えない正確に成形された突起部は、既知のマスキング技術を使用して、表面修飾技術中に遠位端をマスキングすることによって形成されてもよく、又は最初に、図１Ｂに示されるように正確に成形された突起部１８の遠位端１８ｂ上に二次表面層２２を形成し、その後プレドレッシングプロセス（研磨のために研磨層を使用する前に行われるドレッシングプロセス）、若しくはインサイチュードレッシングプロセス（実際の研磨プロセス中、又はこれにより研磨層上に行われるドレッシングプロセス）により、遠位端１８ｂのみから二次表面層２２を除去することによって生成されてもよい。
【００６９】
いくつかの実施形態において、研磨層の作業表面は本質的に、正確に成形された突起部及びランド領域、並びに任意の二次ランド領域からなり、作業表面は更に、二次表面層及びバルク層を含み、正確に成形された突起部の少なくとも一部の遠位端は、二次表面層を含まない。いくつかの実施形態では、正確に成形された突起部の少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は更に約１００％が、二次表面層を含まない。
【００７０】
いくつかの実施形態において、研磨層の作業表面は正確に成形された突起部、正確に成形された細孔、及びランド領域、並びに任意の二次ランド領域からなり、作業表面は更に、二次表面層及びバルク層を含み、正確に成形された突起部の少なくとも一部の遠位端は、二次表面層を含まない。いくつかの実施形態では、正確に成形された突起部の少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は更に約１００％が、二次表面層を含まない。
【００７１】
二次表面層は、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含み得る。いくつかの実施形態において、研磨層の作業表面は本質的に、正確に成形された突起部及びランド領域、並びに任意の二次ランド領域からなり、作業表面は更に、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含み、正確に成形された突起部の少なくとも一部の遠位端は、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含まない。いくつかの実施形態において、研磨層の作業表面は、正確に成形された突起部、正確に成形された細孔、及びランド領域、並びに任意の二次ランド領域を含み、作業表面は更に、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含み、正確に成形された突起部の少なくとも一部の遠位端は、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含まない。いくつかの実施形態では、正確に成形された突起部の遠位端の少なくとも約３０％、少なくとも約５０％、少なくとも約７０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は更に約１００％が、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含まない。正確に成形された突起部の遠位端の、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を有さない正確に成形された突起部は、既知のマスキング技術を使用して、表面修飾技術中に遠位端をマスキングすることによって形成されてもよく、又は最初に、正確に成形された突起部の遠位端のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を形成し、その後プレドレッシングプロセス、若しくはインサイチュードレッシングプロセスにより、遠位端のみからナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を除去することによって形成されてもよい。いくつかの実施形態において、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部の領域の高さの、正確に成形された突起部の高さに対する比率は、約０．３未満、約０．２未満、約０．１未満、約０．０５未満、約０．０３未満、又は更に約０．０１未満、約０．０００１超、又は更に約０．００１超であり得る。正確に成形された突起部は、２つ以上の高さを有する突起部を含み、最も高い正確に成形された突起部の高さは、上記の比率を規定するために使用される。
【００７２】
いくつかの実施形態において、表面修飾は、作業表面の親水性の変化を生じる。この変化は、接触角測定を含む様々な技術によって測定されてもよい。いくつかの実施形態において、作業表面の接触角は、表面修飾の後、表面修飾の前の接触角よりも減少する。いくつかの実施形態において、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方は、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも小さく、すなわち、二次表面層の後退接触角はバルク層の後退接触角よりも小さく、及び／又は二次表面層の前進接触角は、バルク層の前進接触角よりも小さい。他の実施形態において、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約１０°小さい、少なくとも約２０°小さい、少なくとも約３０°小さい、又は更に少なくとも約４０°小さい。例えば、いくつかの実施形態において、二次表面層の後退接触角が、バルク層の対応する後退接触角よりも少なくとも約１０°小さい、少なくとも約２０°小さい、少なくとも約３０°小さい、又は更に少なくとも約４０°小さい。いくつかの実施形態において、作業表面の後退接触角は、約５０°未満、約４５°未満、約４０°未満、約３５°未満、約３０°未満、約２５°未満、約２０°未満、約１５°未満、約１０°未満、又は更に約５°未満である。いくつかの実施形態において、作業表面の後退接触角は、約０°である。いくつかの実施形態において、後退接触角は、約０°〜約５０°、約０°〜約４５°、約０°〜約４０°、約０°〜約３５°、約０°〜約３０°、約０°〜約２５°、約０°〜約２０°、約０°〜約１５°、約０°〜約１０°、又は更に約０°〜約５°であり得る。いくつかの実施形態において、作業表面の前進接触角は、約１４０°未満、約１３５°未満、約１３０°未満、約１２５°未満、約１２０°未満、又は更に約１１５°未満である。前進及び後退接触角測定技術は、当該技術分野において既知であり、このような測定は、本明細書において記載される「前進及び後退接触角測定試験方法」に従って行われ得る。
【００７３】
研磨層の作業表面内にナノメートルサイズの特徴部を含めることの１つの特定の利益は、研磨層を作製するのに、高い接触角を備えるポリマー、すなわち、親水性ポリマーを使用することができ、更に作業表面を親水性へと修飾することができ、これが、特に研磨プロセスにおいて使用される作業流体が水性ベースであるときに、研磨性能を補助するということである。これは、研磨ポリマー層が、様々なポリマー（すなわち、研磨層、特に正確に成形された突起部の摩耗を低減する、際立った靭性を有するが、望ましくない高い接触角（すなわち、これらは疎水性である）を有する、ポリマー）から作製されることを可能にする。したがって、パッドの長い耐用寿命、及び改善された全体的な研磨性能を生じる研磨層の作業表面の良好な表面湿潤特性の両方の、驚くべき相乗効果を有する、研磨層が得られる。
【００７４】
研磨層自体は、研磨パッドとして機能し得る。研磨層は、コアに巻かれ、使用中に「ロールツーロール」形式で利用される、フィルムの形態であり得る。この研磨層はまた、以下に更に記載されるように、例えば、円形パッドなど、個別のパッドへと作製されてもよい。本開示のいくつかの実施形態により、研磨層を含む研磨パッドはまた、サブパッドを含んでもよい。図１０Ａは、作業表面１２、及び作業表面１２と反対側の第２表面１３を有する研磨層１０、並びに第２表面１３と隣接するサブパッド３０を含む研磨パッド５０を示している。任意により、フォーム層４０が、研磨層１０の第２表面１３と、サブパッド３０との間に介在している。研磨パッドの様々な層が、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ホットメルト接着剤、及びキュアインプレイス接着剤などの接着剤の使用を含む、当該技術分野において既知のいずれかの技術により一緒に接着されてもよい。いくつかの実施形態において、研磨パッドは、第２表面に隣接する接着剤層を含む。ＰＳＡ（例えば、ＰＳＡ転写テープ）による積層プロセスの使用は、研磨パッド５０の様々な層を接着するための１つの具体的なプロセスである。サブパッド３０は、当該技術分野において既知のいずれかのものであり得る。サブパッド３０は、例えば、ポリカーボネートなどの比較的硬質の材料の単一層、又はエラストマーフォームなどの比較的圧縮性の材料の単一層であり得る。サブパッド３０はまた、２つ以上の層を有してもよく、かつ実質的に剛性の層（例えば、硬質材料、又は高弾性材料（ポリカーボネート、ポリエステルなど））、及び実質的に圧縮性の層（例えば、エラストマー、又はエラストマーフォーム材料）を含み得る。フォーム層４０は、約２０ショアＤ〜約９０ショアＤのデュロメータを有することがある。フォーム層４０は、約１２５マイクロメートル〜約５ｍｍ、又は更に約１２５マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルの厚さを有することがある。
【００７５】
１つ以上の不透明層を有するサブパッドを含む、本開示のいくつかの実施形態において、サブパッドに小さな穴を開けて、「ウィンドー」を形成してもよい。穴は、サブパッド全体を通じて開けられてもよく、又は１つ以上の不透明層のみを通じて開けられてもよい。サブパッド、又は１つ以上の不透明層の切り取り部分は、サブパッドから除去されて、光がこの領域を透過するのを可能にする。研磨ツールプラテンの端点ウィンドーと位置合わせされるように予め位置付けられ、ツールの端点検出システムからの光が研磨パッドを通り、ウェハと接触するのを可能にすることによって、研磨ツールのウェハ端点検出システムの使用を促進する。光ベースの端点研磨検出システムは、当該技術分野において既知であり、例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能なＭＩＲＲＡ及びＲＥＦＬＥＸＩＯＮ  ＬＫ  ＣＭＰ研磨ツールに見出すことができる。本開示の研磨パッドは、このようなツールで実施できるように作製され得、研磨ツールの端点検出システムと共に機能するように構成された端点検出ウィンドーをパッドに含めることができる。一実施形態において、本開示の研磨層のいずれか１つを含む研磨パッドがサブパッドに積層されてもよい。サブパッドは、例えば、ポリカーボネートなどの少なくとも１つの硬質層と、例えば、エラストマーフォームなどの少なくとも１つの柔軟層とを含み、硬質層の弾性率は、柔軟層の弾性率よりも高い。柔軟層は不透明であり、端点検出に必要な光の透過を阻止する場合がある。サブパッドの硬質層は、典型的には、例えば、転写接着剤、又はテープなど、ＰＳＡの使用により、研磨層の第２表面に積層される。積層の前後に、例えば、標準的なキスカット法、又は手による切削により、サブパッドの不透明な柔軟層中に、穴がダイカットされてもよい。柔軟層の切削領域が除去され、研磨パッドに「ウィンドー」を形成する。接着剤の残りが、穴の開口部に存在する場合、これは例えば、適切な溶媒の使用により、及び／又は布などによる拭き取りにより、除去することができる。研磨パッドにおける「ウィンドー」は、研磨パッドが研磨ツールプラテンに取り付けられるときに、研磨パッドのウィンドーが、研磨ツールプラテンの端点検出ウィンドーと揃うように、構成されている。穴の寸法は例えば、最大５ｃｍ幅×２０ｃｍ長さであり得る。穴の寸法は一般的に、プラテンの端点検出ウィンドーの寸法と同じか、又は同様である。
【００７６】
研磨パッドの厚さは特に制限されない。研磨パッドの厚さは、好適な研磨ツール上で研磨するのを可能にするために必要な厚さと一致することがある。研磨パッドの厚さは、約２５マイクロメートル超、約５０マイクロメートル超、約１００マイクロメートル超、又は更に約２５０マイクロメートル超、約２０ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、又は更に約２．５ｍｍ未満であり得る。研磨パッドの形状は特に制限されない。パッドは、パッド形状が、使用中にパッドが取り付けられる研磨ツールの対応するプラテンの形状と一致するように、作製され得る。円形、正方形、六角形などのパッド形状が使用され得る。例えば、円形パッドにおける直径など、パッドの最大寸法は、特に制限されない。パッドの最大寸法は、約１０ｃｍ超、約２０ｃｍ超、約３０ｃｍ超、約４０ｃｍ超、約５０ｃｍ超、約６０ｃｍ超、約２．０メートル未満、約１．５メートル未満、又は更に約１．０メートル未満であり得る。上記のように、研磨層、サブパッド、任意のフォーム層、及びこれらの組み合わせのいずれか１つを含むパッドは、例えば、ウィンドー、すなわち、ウェハ端点検出など、研磨プロセスにおいて使用される標準的な端点検出技術を可能にするために、光の通過を可能にする領域を含むことがある。
【００７７】
いくつかの実施形態では、研磨層はポリマーを含む。研磨層１０は、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、例えば、ブロックコポリマーに基づくＴＰＥ、熱硬化性樹脂、例えば、エラストマー、及びこれらの組み合わせを含む、いずれかの既知のポリマーから作製することができる。研磨層１０を作製するのにエンボス加工プロセスが使用される場合、熱可塑性樹脂及びＴＰＥは一般的に、研磨層１０に使用される。熱化可塑性樹脂及びＴＰＥとしては、ポリウレタン、ポリアルキレン、例えば、ポリエチレン、及びポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリアルキレンオキシド、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、上記ポリマーのいずれかのブロックコポリマーなど（これらの組み合わせを含む）が挙げられるがこれらに限定されない。ポリマーブレンドが利用されてもよい。１つの特定の有用なポリマーは、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，Ｏｈｉｏから、商標名ＥＳＴＡＮＥ  ５８４１４で利用可能な、熱可塑性ポリウレタンである。いくつかの実施形態では、研磨層の組成は、少なくとも約３０重量％、少なくとも約５０重量％、少なくとも約７０重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％、少なくとも約９９重量％、又は更に少なくとも約１００重量％ポリマーである。
【００７８】
いくつかの実施形態において、研磨層は単一のシートであり得る。単一のシートは、材料の単一層のみを含み（すなわち、ラミネートなどの多層構造ではない）、材料の単一層は単一の組成を有する。この組成は、多成分、例えば、ポリマーブレンド、又はポリマー無機複合物などの多成分を含み得る。単一のシートを、研磨層として使用することは、研磨層を形成するために必要なプロセス工程の数を最小化することによる、コストの利益をもたらし得る。単一のシートを含む研磨層は、成形及びエンボス加工が挙げられるがこれらに限定されない、当該技術分野において既知の技術から作製され得る。正確に成形された突起部、正確に成形された細孔、及び任意によりマクロチャネルを、単一の工程において形成する能力のために、単一のシートが好まれる。
【００７９】
研磨層１０の硬度及び柔軟性は、これを作製するために使用されるポリマーにより主に制御される。研磨層１０の硬度は、特に制限されない。研磨層１０の硬度は、約２０ショアＤ超、約３０ショアＤ超、又は更に約４０ショアＤ超であり得る。研磨層１０の硬度は、約９０ショアＤ未満、約８０ショアＤ未満、又は更に約７０ショアＤ未満であり得る。研磨層１０の硬度は、約２０ショアＡ超、約３０ショアＡ超、又は更に約４０ショアＡ超であり得る。研磨層１０の硬度は、９５ショアＡ未満、８０ショアＡ未満、又は更に７０ショアＡ未満であり得る。研磨層は可撓性であり得る。いくつかの実施形態では、研磨層は折り返されて、湾曲領域において、約１０ｃｍ未満、約５ｃｍ未満、約３ｃｍ未満、又は更に約１ｃｍ未満、約０．１ｍｍ超、０．５ｍｍ超、又は更に約１ｍｍ超の曲率半径を生じることができる。いくつかの実施形態において、研磨層は折り返されて、湾曲領域において、約１０ｃｍ〜約０．１ｍｍ、約５ｃｍ〜約０．５ｍｍ、又は更に約３ｃｍ〜約１ｍｍの曲率半径を生じることができる。
【００８０】
研磨層１０の有用寿命を改善するため、高い靭性を有するポリマー材料を使用することが望ましい。これは、正確に成形された突起部は高さが小さいが、長い使用寿命を有するように、かなりの長時間にわたって機能する必要があるため、特に重要である。使用寿命は、研磨層が利用される特定のプロセスにより決定され得る。いくつかの実施形態において、使用寿命は少なくとも約３０分間、少なくとも６０分間、少なくとも１００分間、少なくとも２００分間、少なくとも５００分間、又は更に少なくとも１０００分間である。使用寿命は、１００００分未満、５０００分未満、又は更に２０００分未満であり得る。使用寿命時間は、最終用途プロセス、及び／又は研磨される基材に関する最終的なパラメータを測定することによって決定され得る。例えば、使用寿命は、特定の時間（上記で規定される）にわたって研磨される基材の、平均除去速度を求めるか、若しくは除去速度安定性（removal rate consistency）を求める（除去速度の標準偏差により測定される）、又は特定の時間にわたり基材の一貫した表面仕上げを生じることによって決定され得る。いくつかの実施形態において、研磨層は、少なくとも約３０分、少なくとも約６０分、少なくとも約１００分、少なくとも約２００分、又は更に少なくとも約５００分の時間にわたり、約０．１％〜２０％、約０．１％〜約１５％、約０．１％〜約１０％、約０．１％〜約５％、又は更に約０．１％〜約３％である、研磨される基材の除去速度の標準偏差をもたらし得る。時間は１００００分未満であり得る。これを達成するため、例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８により概説されるように、典型的な引張試験により測定される、ストレス対歪み曲線の下の大きな積分領域を有することにより示される、破壊までの高い仕事量（破断ストレスまでのエネルギー（Energy to Break Stress）とも称される）を有するポリマー材料を使用することが望ましい。破壊までの高い仕事量は、より低い材料の摩耗と関連し得る。いくつかの実施形態において、破壊までの仕事量は、３ジュールより大きい、約５ジュールより大きい、約１０ジュールより大きい、約１５より大きい、約２０ジュールより大きい、約２５ジュールより大きい、又は更に約３０ジュールより大きいことがある。破壊までの仕事量は約１００ジュール未満、又は更に約８０ジュール未満であり得る。
【００８１】
研磨層１０を作製するために使用されるポリマー材料は、実質的に純粋な形態で使用され得る。研磨層１０を作製するために使用されるポリマー材料としては、当該技術分野において既知の充填剤が挙げられる。いくつかの実施形態において、研磨層１０は、実質的にいずれの無機研磨材料（例えば、無機研磨粒子）も含まず、すなわちこれは、研磨剤を含まない研磨パッドである。実質的に含まない、とは研磨層１０が、約１０体積％未満、約５体積％未満、約３体積％未満、約１体積％未満、又は更に約０．５体積％未満の、無機研磨粒子を含むことを意味する。いくつかの実施形態において、研磨層１０は、実質的に無機研磨粒子を含まない。研磨材料は、研削又は研磨される基材のモース硬度よりも高いモース硬度を有する材料として定義され得る。研磨材料は、５．０より大きい、約５．５より大きい、約６．０より大きい、約６．５より大きい、約７．０より大きい、約７．５より大きい、約８．０、又は更に９．０より大きいモース硬度を有するものとして定義され得る。最大モース硬度は、一般的に１０まで許容可能である。研磨層１０は、当該技術分野において既知のいずれかの技術によって作製され得る。微細複製技術は、米国特許第６，２８５，００１号、同第６，３７２，３２３号、同第５，１５２，９１７号、同第５，４３５，８１６号、同第６，８５２，７６６号、同第７，０９１，２５５号、及び米国特許出願公開第２０１０／０１８８７５１号に開示され、これらは全て本明細書においてその全体が組み込まれる。
【００８２】
いくつかの実施形態において、研磨層１０は、以下のプロセスにより形成される。最初に、ポリカーボネートのシートが、米国特許第６，２８５，００１号に記載される手順に従ってレーザーアブレーションされて、ポジティブ形状のマスターツール（研磨層１０に必要とされるものとほぼ同じ表面トポグラフィを有するツール）が形成される。ポリカーボネートマスターはその後、従来的な技術を使用してニッケルでめっきされ、ネガティブ形状のマスターツールが形成される。ニッケルのネガティブ形状のマスターツールがその後、エンボス加工プロセス、例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１８８７５１号に記載されるプロセスで使用され、研磨層１０が形成されてもよい。エンボス加工プロセスは、熱可塑性樹脂又はＴＰＥ溶融物を、ニッケルネガティブ形状の表面へと押し出す工程を含む場合があり、ポリマー溶融物は、ニッケルネガティブ形状のトポグラフィ特徴部内に適切な圧力で推進される。ポリマー溶融物を冷却すると、固体ポリマーフィルムがニッケルネガティブ形状から除去され、所望のトポグラフィ特徴部、すなわち、正確に成形された細孔１６及び／又は正確に成形された突起部１８（図１Ａ）を有する、作業表面１２を備える、研磨層１０が形成され得る。ネガティブ形状が、マクロチャネルの所望のパターンと対応する適切なネガティブ形状のトポグラフィを含む場合、マクロチャネルは、エンボス加工プロセスを通じて研磨層１０内に形成されてもよい。
【００８３】
いくつかの実施形態において、研磨層１０の作業表面１２は、微細複製プロセスの間に形成されるトポグラフィ上にナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を更に含み得る。これらの追加的な特徴部を形成するためのプロセスは、先に参照により組み込まれた、米国特許第８，６３４，１４６号（Ｄａｖｉｄら）、及び米国仮特許出願第６１／８５８６７０号（Ｄａｖｉｄら）に開示される。
【００８４】
別の実施形態において、本開示は、研磨システムに関し、研磨システムは、上記の研磨パッド及び研磨溶液のいずれか１つを含む。研磨パッドは、先に開示された研磨層１０のいずれかを含み得る。使用される研磨溶液は、特に制限されず、当該技術分野において既知のもののいずれかであり得る。研磨溶液は水性、又は非水性であり得る。水性研磨溶液は、少なくとも水５０重量％の液相（研磨溶液がスラリーである場合、粒子を含まない）を有する研磨溶液として定義される。非水性溶液は、水５０重量％未満の液相を有する研磨溶液として定義される。いくつかの実施形態において、研磨溶液はスラリー、すなわち、有機若しくは無機研磨粒子、又はこれらの組み合わせを含む液体である。研磨溶液の有機若しくは無機研磨粒子、又はこれらの組み合わせの濃度は、特に制限されない。研磨溶液中における有機若しくは無機研磨粒子、又はこれらの組み合わせの濃度は、０．５重量％超、約１重量％超、約２重量％超、約３重量％超、約４重量％超、又は更に５重量％超であり得、約３０重量％未満、約２０重量％未満、約１５重量％未満、又は更に約１０重量％未満であり得る。いくつかの実施形態では、研磨溶液は、有機又は無機研磨粒子を実質的に含まない。「有機又は無機研磨粒子を実質的に含まない」とは、研磨溶液が、約０．５重量％未満、約０．２５重量％未満、約０．１重量％未満、又は更に約０．０５重量％未満の有機又は無機研磨粒子を含むことを意味している。一実施形態において、研磨溶液は、有機又は無機研磨粒子を含まないことがある。研磨システムは、例えば、浅溝分離型ＣＭＰが挙げられるがこれらに限定されないシリコン酸化物ＣＭＰに使用されるスラリーなどの研磨溶液と、例えば、タングステンＣＭＰ、銅ＣＭＰ、及びアルミニウムＣＭＰが挙げられるがこれらに限定されない金属ＣＭＰに使用されるスラリーなどの研磨溶液と、例えば、タンタル、タンタル窒化物ＣＭＰが挙げられるがこれらに限定されないバリアＣＭＰに使用されるスラリーなどの研磨溶液と、例えば、サファイアなどの硬質基材を研磨するために使用されるスラリーなどの研磨溶液と、を含み得る。研磨システムは、更に、研磨又は研削される基材を含み得る。
【００８５】
いくつかの実施形態において、本開示の研磨パッドは、少なくとも２つの研磨層、すなわち、研磨層の多層構成を含み得る。研磨層の多層構成を有する研磨パッドの研磨層は、本開示の研磨層実施形態のいずれかを含み得る。図１０Ｂは、研磨層の多層構成を有する研磨パッド５０’を示している。研磨パッド５０’は、作業表面１２、及び作業表面１２と反対側の第２表面１３を有する研磨層１０と、作業表面１２’及び作業表面１２’と反対側の第２表面１３’を有し、研磨層１０とサブパッド３０との間に配置されている、第２研磨層１０’とを含む。２つの研磨層は一緒に、取り外し可能に結合されてもよく、これにより、研磨層１０が例えば、その使用寿命に達するか、損傷して使用不可能になった際に、研磨層１０が研磨パッドから取り除かれて、第２研磨層１０’の作業表面１２’を露出することができる。第２研磨層の新しい作業表面を使用して、研磨を継続してもよい。研磨層の多層構成を有する研磨パッドの１つの利益は、パッドの交換に伴うダウンタイム及びコストが大幅に削減されることである。任意のフォーム層４０は、研磨層１０と研磨層１０’との間に配置されてもよい。任意のフォーム層４０’は、研磨層１０’とサブパッド３０との間に配置されてもよい。研磨層の多層構成を有する研磨パッドの任意のフォーム層は、同じフォーム、又は異なるフォームであり得る。１つ以上の任意のフォーム層が、上記の任意のフォーム層４０と同じデュロメータ、及び厚さ範囲を有し得る。任意のフォーム層の数は、研磨パッド内の研磨層の数と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。
【００８６】
研磨層１０の第２表面１３を、第２研磨層１０’の作業表面１２’に結合するために、接着剤層が使用されてもよい。接着剤層は、転写テープ接着剤などの接着剤の単一層、又は裏材を含み得る両面テープなどの接着剤の多層を含み得る。接着剤の多層が使用される場合、接着剤層の接着剤は同じであっても、異なっていてもよい。研磨層１０を第２研磨層１０’へと取り外し可能に結合するために、接着剤層が使用される場合、接着剤層は、研磨層１０’の作業表面１２’から完全に剥離されてもよく（接着剤層は、研磨層１０の第２表面１３と共に残る）、研磨層１０の第２表面１３から完全に剥離されてもよく（接着剤層は、研磨層１０’の作業表面１２’と共に残る）、又は接着剤層の一部が、研磨層１０の第２表面１３、及び研磨層１０’の第１表面１２’上に残ることがある。接着剤層は、適切な溶媒中において可溶性、又は分散可能であり得、よって、この溶媒を、第２研磨層１０’の第１表面１２’上に残り得る接着剤層のいずれかの残りの接着剤の除去を補助するために、又は接着剤層が第１表面１２’と共に残る場合は、接着剤層の接着剤を溶解、又は分散させて、第２研磨層１０’の第１表面１２’を露出するために、使用することができる。
【００８７】
接着剤層の接着剤は、感圧接着剤（ＰＳＡ）であり得る。感圧接着剤層が、少なくとも２つの接着剤層を含む場合、各接着剤層の粘着度は、研磨層１０の第２表面１３、又は第２研磨層１０’の第１表面１２’のいずれかからの、接着剤層の完全な除去を促進するように、調節され得る。一般的に、接着させる表面よりも低い粘着度を有する接着剤層は、その表面から完全に剥離し得る。感圧接着剤が、単一の接着剤層を含む場合、接着剤層の各主表面の粘着度は、研磨層１０の第２表面１３、又は第２研磨層１０’の第１表面１２’のいずれかからの、接着剤層の完全な除去を促進するように、調節され得る。一般的に、接着させる表面よりも低い粘着度を有する接着剤表面は、その表面から完全に剥離し得る。いくつかの実施形態において、接着剤層の、第２研磨層１０’の作業表面１２’に対する粘着度は、接着剤層の、研磨層１０の第２表面１３に対する粘着度よりも低い。いくつかの実施形態において、接着剤層の、第２研磨層１０’の作業表面１２’に対する粘着度は、接着剤層の、研磨層１０の第２表面１３に対する粘着度よりも高い。
【００８８】
取り外し可能に結合する、とは、例えば、上方研磨層などの研磨層を、例えば、下方研磨層などの第２研磨層から、第２研磨層を損傷することなく取り外すことができることを意味する。接着剤層、特に感圧接着剤層は、接着剤層の固有の剥離強度及びせん断強度により、研磨層を第２研磨層へと取り外し可能に結合できる場合がある。接着剤層は、低い剥離強度を有するように設計されてもよく、これにより、研磨層の表面をここから容易に剥離することができるが、依然として高いせん断強度を有するため、研磨中にせん断応力がかかっても、接着剤は表面にしっかりと残る。研磨層は、第１研磨層を第２研磨層から剥離することによって、第２研磨層から除去されてもよい。
【００８９】
研磨層の多層構成を有する、上記の研磨パッドのいずれかにおいて、接着剤層は、感圧接着剤層であり得る。接着剤層の感圧接着剤としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンイソプレン−スチレン（コ）ポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレン（コ）ポリマー、（メタ）アクリル（コ）ポリマーを含むポリアクリレート、ポリイソブチレン及びポリイソプレンなどのポリオレフィン、ポリウレタン、ポリビニルエチルエーテル、ポリシロキサン、シリコーン、ポリウレタン、ポリ尿素、又はこれらのブレンドが挙げられるがこれらに限定されない。好適な溶媒に対して可溶性、又は分散可能な感圧接着剤としては、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、アセトン、メタノール、エタノール、水、又はこれらのブレンドが挙げられるがこれらに限定されない。いくつかの実施形態において、感圧接着剤層は、水溶性であるか、又は水に分散可能であるかの、少なくともいずれかである。
【００９０】
研磨層を結合するための接着剤層を含む、研磨層の多層構成を有する、上記の研磨パッドのいずれかにおいて、接着剤層は、裏材を含み得る。好適な支持材層材料としては、限定されないが、紙、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリオレフィン、又はこれらのブレンドを挙げることができる。
【００９１】
研磨層の多層構成を有する上記の研磨パッドのいずれかにおいて、いずれかの所与の研磨層の作業表面、又は第２表面は、第２研磨層からの研磨層の除去を補助するための剥離層を含み得る。剥離層は、研磨層、及び研磨層を第２研磨層と結合する、隣接する接着剤層の表面と接触していることがある。好適な剥離層材料としては、限定されないが、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、レシチン、又はこれらのブレンドを挙げることができる。
【００９２】
１つ以上の任意のフォーム層を有する、研磨層の多層構成を有する、上記の研磨パッドのいずれかにおいて、研磨層の第２表面と隣接するフォーム層表面は、研磨層の第２表面に恒久的に結合されていてもよい。恒久的に結合された、とは、フォーム層が、研磨層から除去されるように設計されておらず、及び／又は研磨層が研磨パッドから除去されて、下部の研磨層の作業表面を露出する際に、研磨層と共に残ることを意味する。上記のように、接着剤層は、隣接するフォーム層の表面を、隣接する下部の研磨層の作業表面と、取り外し可能に結合するために使用され得る。使用中、恒久的に結合されたフォーム層を備える、摩耗した研磨層は、その後、下部の研磨層から除去されて、下部の研磨層と対応する新しい作業表面を露出してもよい。いくつかの実施形態において、接着剤は、隣接するフォーム層表面を、隣接する研磨層の第２表面に恒久的に結合するために使用されてもよく、接着剤は、研磨層が研磨パッドから取り除かれるときに、研磨層の第２表面と、隣接するフォーム層表面との間の結合を維持するために所望の剥離強度を有するように選択され得る。いくつかの実施形態において、研磨層第２表面と隣接するフォーム層表面との間の剥離強度は、反対側のフォーム表面と、隣接する下部研磨層（例えば、第２研磨層）の作業表面との間の剥離強度よりも大きい。
【００９３】
研磨層の多層構成を有する研磨パッド内の研磨層の数は、特に限定されない。いくつかの実施形態において、研磨層の多層構成を有する研磨パッド内の研磨層の数は、約２〜約２０、約２〜約１５、約２〜約１０、約２〜約５、約３〜約２０、約３〜約１５、約３〜約１０、又は更に約３〜約５であり得る。
【００９４】
一実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドをもたらし、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも１つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、研磨層と、
作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する少なくとも１つの第２研磨層であって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも１つの第２研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも１つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、第２研磨層とを含む、研磨パッドを提示する。
【００９５】
別の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約２０°小さい、研磨層と、
作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する少なくとも１つの第２研磨層であって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも１つの第２研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約２０°小さい、第２研磨層とを含む、研磨パッドを提示する。
【００９６】
別の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、作業表面の後退接触角は、約５０°未満である、研磨層と、
作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する少なくとも１つの第２研磨層であって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも１つの第２研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、少なくとも１つの第２研磨層の作業表面の後退接触角は、約５０°未満である、第２研磨層、とを含む、研磨パッドを提示する。
【００９７】
研磨層及び少なくとも１つの第２研磨層を有する研磨パッドの実施形態において、研磨パッドは更に、研磨層の第２表面と、少なくとも１つの第２研磨層との間に配置される接着剤層を含み得る。いくつかの実施形態において、接着剤層は、研磨層の第２表面、及び少なくとも１つの研磨層の作業表面の少なくとも一方と接触してもよい。いくつかの実施形態において、接着剤層は、研磨層の第２表面、及び少なくとも１つの研磨層の作業表面の両方と接触してもよい。接着剤層は、感圧性接着剤層であり得る。
【００９８】
図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、研磨パッド及び方法を使用するための研磨システム１００の一例を概略的に示している。示されるように、システム１００は、研磨パッド１５０、及び研磨溶液１６０を含み得る。システムは更に、研磨又は研削する基材１１０、プラテン１４０、及びキャリアアセンブリ１３０の１つ以上を含み得る。接着剤層１７０は、研磨パッド１５０をプラテン１４０に取り付けるために使用されてもよく、研磨システムの一部であってもよい。研磨溶液１６０は、研磨パッド１５０の主表面の周囲に配置された溶液の層であり得る。研磨マッド１５０は、本開示の研磨パッドの実施形態のいずれかであってもよく、本明細書において記載される少なくとも１つの研磨層（図示されない）を含み、かつ任意により、それぞれ図１０Ａ及び１０Ｂの研磨パッド５０及び５０’に関して記載されるように、サブパッド及び／又はフォーム層を含んでもよい。研磨溶液は典型的には、研磨パッドの研磨層の作業表面上に配置される。研磨溶液はまた、基材１１０と、研磨パッド１５０との間の境界面であり得る。研磨システム１００の動作中、駆動アセンブリ１４５がプラテン１４０を回転させて（矢印Ａ）、研磨パッド１５０を動かし、研磨作業を行うことができる。研磨パッド１５０及び研磨溶液１６０は、個別に又は共に、機械的に及び／又は化学的に基材１１０の主表面から材料を除去するか、当該主表面を研磨する、研磨環境を定め得る。研磨システム１００で基材１１０の主表面を研磨するために、キャリアアセンブリ１３０は、研磨溶液１６０の存在下にて、研磨パッド１５０の研磨表面に基材１１０を押し付けてもよい。次に、プラテン１４０（したがって研磨パッド１５０）及び／又はキャリアアセンブリ１３０は、互いに対して移動して、研磨パッド１５０の研磨表面にわたって、基材１１０を並進運動させる。キャリアアセンブリ１３０は、回転可能（矢印Ｂ）であり、任意に横方向に移動すること（矢印Ｃ）ができる。結果として、研磨パッド１５０の研磨層は、基材１１０の表面から材料を除去する。いくつかの実施形態において、基材の表面からの材料の除去を促進するため、例えば、無機研磨粒子などの無機研磨材料が、研磨層内に含められてもよい。他の実施形態において、研磨層は実質的に無機研磨材料を含まず、研磨溶液は実質的に、有機若しくは無機研磨粒子を含まなくてもよく、あるいは有機若しくは無機研磨粒子、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。図１１の研磨システム１００は、本開示の研磨パッド及び方法に関連して使用することができる研磨システムの一例にすぎず、他の従来の研磨システムも本開示の範囲から逸脱することなく使用できることを理解されたい。
【００９９】
別の実施形態において、本開示は、基材の研磨方法に関し、研磨方法は、上記研磨パッドのいずれか１つに従う研磨パッドを提供する工程であって、研磨パッドは上記研磨層のいずれかを含み得る、工程と、研磨パッドの作業表面を基材表面と接触させる工程と、研磨パッドの作業表面と基材表面との間の接触を維持しながら、研磨パッド及び基材を互いに対して動かす工程とを含み、研磨は研磨溶液の存在下で行われる。いくつかの実施形態において、研磨溶液はスラリーであり、上記スラリーのいずれかを含み得る。別の実施形態において、本開示は、上記基材の研磨方法のいずれかに関し、基材は半導体ウェハである。研磨する（すなわち、研磨パッドの作業表面と接触する）半導体ウェハ表面を含む材料としては、誘電材料、導電性材料、バリア／接着材料、及びキャップ材料の少なくとも１つが挙げられるがこれらに限定されない。誘電材料としては、無機誘電材料、例えば、シリコン酸化物、及び他のガラス、並びに有機誘電材料の少なくとも１つを含み得る。金属材料としては、銅、タングステン、アルミニウム、銀などのうちの少なくとも１つが挙げられるが、これらに限定されない。キャップ材料としては、炭化ケイ素、シリコン窒化物の少なくとも１つが挙げられるがこれらに限定されない。バリア／接着材料としては、タンタル、及びタンタル窒化物の少なくとも１つが挙げられるがこれらに限定されない。研磨方法は、インサイチュー、すなわち研磨中に行われ得る、パッド調整又は洗浄工程を含み得る。パッド調整は、例えば、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから入手可能な、直径４．２５インチの３Ｍ  ＣＭＰ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＥＲ  ＢＲＵＳＨ  ＰＢ３３Ａなど、当該技術分野において既知のいずれかのパッド調整器、又はブラシを使用することができる。洗浄は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な、直径４．２５インチの３Ｍ  ＣＭＰ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＥＲ  ＢＲＵＳＨ  ＰＢ３３Ａなどのブラシ、及び／又は研磨パッドの水若しくは溶媒によるすすぎを利用してもよい。
【０１００】
別の実施形態において、本開示は、研磨パッドの研磨層内の、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔の少なくとも一つを形成するための方法を提示し、方法は、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔の少なくとも１つと対応するネガティブ形状のトポグラフィ特徴部を有する、ネガティブ形状のマスターツールを準備する工程と、溶融ポリマー、又は硬化性ポリマー前駆体を準備する工程と、溶融ポリマー、又は硬化性ポリマー前駆体を、ネガティブ形状のマスターツール上にコーティングする工程と、溶融ポリマー、又は硬化性ポリマー前駆体をネガティブ形状のツールに対して推進し、ネガティブ形状のマスターツールのトポグラフィ特徴部を、溶融ポリマー又は硬化性ポリマー前駆体の表面に付与する工程と、固化するまで、溶融ポリマーを冷却するか、又は硬化性ポリマーを硬化させ、固化したポリマー層を形成する工程と、固化したポリマー層を、ネガティブ形状のマスターツールから除去することにより、研磨パッドの研磨層中に、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔の少なくとも１つを形成する工程とを含む。研磨パッドは、本明細書において開示される研磨パッドのいずれか１つを含み得る。いくつかの実施形態において、方法は、研磨パッドの研磨層内に、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔を同時に形成する工程を含み、各細孔は細孔開口部を有し、各突起部は、突起部基部を有し、複数の突起部基部は、少なくとも１つの細孔開口部と実質的に同一平面にある。ネガティブ形状のマスターツールにおいて必要とされるネガティブ形状のトポグラフィ特徴部の寸法、許容誤差、形状、及びパターンはそれぞれ、本明細書において記載される、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔の、寸法、許容誤差、形状、及びパターンと対応する。この方法によって形成される研磨層の寸法及び許容誤差は、本明細書において先に記載された、研磨層の実施形態のものと対応する。ネガティブ形状のマスターツールの寸法は、固化したポリマーに対する溶融ポリマーの熱膨張による収縮、又は硬化性ポリマー前駆体の硬化に伴う収縮のために、修正される必要があり得る。
【０１０１】
別の実施形態において、本開示は、研磨パッドの研磨層内の、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔、並びに少なくとも１つのマクロチャネルを同時に形成するための方法を提示し、方法は、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔と対応するネガティブ形状のトポグラフィ特徴部と、少なくとも１つのマクロチャネルと対応するネガティブ形状のトポグラフィ特徴部とを有するネガティブ形状のマスターツールを提供する工程を含む。溶融ポリマー、又は硬化性ポリマー前駆体を準備する工程と、溶融ポリマー、又は硬化性ポリマー前駆体を、ネガティブ形状のマスターツール上にコーティングする工程と、溶融ポリマー、又は硬化性ポリマー前駆体をネガティブツールに対して推進し、ネガティブマスターツールのトポグラフィ特徴部を、溶融ポリマー又は硬化性ポリマー前駆体の表面に付与する工程と、固化するまで、溶融ポリマーを冷却するか、又は硬化性ポリマーを硬化させ、固化したポリマー層を形成する工程と、固化したポリマー層を、ネガティブ形状のマスターツールから除去することにより、研磨パッドの研磨層中に、複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔の少なくとも１つ、並びに少なくとも１つのマクロチャネルを同時に形成する工程とを含む。研磨パッドは、本明細書において開示される研磨パッドのいずれか１つを含み得る。ネガティブ形状のマスターツールにおいて必要とされるネガティブ形状のトポグラフィ特徴部の寸法、許容誤差、形状、及びパターンはそれぞれ、上記の、複数の正確に成形された突起部、複数の正確に成形された細孔、及び少なくとも１つのマクロチャネルの、寸法、許容誤差、形状、及びパターンと対応する。この方法によって形成される研磨層の実施形態の寸法及び許容誤差は、本明細書において記載された、研磨層の実施形態のものと対応する。ネガティブ形状のマスターツールの寸法は、固化したポリマーに対する溶融ポリマーの熱膨張による収縮、又は硬化性ポリマー前駆体の硬化に伴う収縮のために、修正される必要があり得る。
【０１０２】
本開示の選択的な実施形態としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：
第１の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも１つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、研磨パッドを提示する。
【０１０３】
第２の実施形態において、本開示は、作業表面は、複数の正確に成形された細孔を含み、任意により、複数の正確に成形された細孔の深さは、各正確に成形された細孔に隣接するランド領域の厚さよりも小さく、任意により、作業表面は複数の正確に成形された突起部を含まない、第１の実施形態による研磨パッドを提示する。
【０１０４】
第３の実施形態において、本開示は、作業表面は、複数の正確に成形された突起部を含み、任意により、作業表面は複数の正確に成形された細孔を含まない、第１の実施形態による研磨パッドを提示する。
【０１０５】
第４の実施形態において、本開示は、複数のナノメートルサイズの特徴部が、規則的、又は不規則的な形状の溝を含み、溝の幅は約２５０ｎｍ未満である、第１〜第３の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１０６】
第５の実施形態において、本開示は、研磨層は、無機研磨粒子を実質的に含まない、第１〜第４の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１０７】
第６の実施形態において、本開示は、研磨層は更に、複数の別個の、又は相互接続した複数のマクロチャネルを含む、第１〜第５の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１０８】
第７の実施形態において、本開示は、更にサブパッドを含み、サブパッドは研磨層の第２表面と隣接している、第１〜第６の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１０９】
第８の実施形態において、本開示は、フォーム層を更に含み、フォーム層は、研磨層の第２表面とサブパッドとの間に介在している、第１〜第７の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１１０】
第９の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約２０°小さい、研磨パッドを提示する。
【０１１１】
第１０の実施形態において、本開示は、作業表面は、複数の正確に成形された細孔を含み、任意により、複数の正確に成形された細孔の深さは、各正確に成形された細孔に隣接するランド領域の厚さよりも小さく、任意により、作業表面は複数の正確に成形された突起部を含まない、第９の実施形態による研磨パッドを提示する。
【０１１２】
第１１の実施形態において、本開示は、作業表面は、複数の正確に成形された突起部を含み、任意により、作業表面は複数の正確に成形された細孔を含まない、第９の実施形態による研磨パッドを提示する。
【０１１３】
第１２の実施形態において、本開示は、第２表面層の少なくとも一部における化学組成は、バルク層内の化学組成とは異なり、バルク層内の化学組成とは異なる、二次表面層の少なくとも一部内の化学組成は、シリコンを含む、第９〜第１１の実施形態のいずれか１つに記載の研磨パッドを提示する。
【０１１４】
第１３の実施形態において、本開示は、研磨層は、無機研磨粒子を実質的に含まない、第９〜第１２の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１１５】
第１４の実施形態において、本開示は、研磨層は更に、複数の別個の、又は相互接続した複数のマクロチャネルを含む、第９〜第１３の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１１６】
第１５の実施形態において、本開示は、サブパッドは研磨層の第２表面と隣接している、第９〜第１４の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１１７】
第１６の実施形態において、本開示は、フォーム層を更に含み、フォーム層は研磨層の第２表面とサブパッドとの間に介在している、第９〜第１５の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１１８】
第１７の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する、研磨層を備える研磨パッドであって、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、作業表面の後退接触角は、約５０°未満である、研磨パッドを提示する。
【０１１９】
第１８の実施形態において、本開示は、作業表面は、複数の正確に成形された細孔を含み、任意により、複数の正確に成形された細孔の深さは、各正確に成形された細孔に隣接するランド領域の厚さよりも小さく、任意により、作業表面は複数の正確に成形された突起部を含まない、第１７の実施形態による、研磨パッドを提示する。
【０１２０】
第１９の実施形態において、本開示は、作業表面は、複数の正確に成形された突起部を含み、任意により、作業表面は複数の正確に成形された細孔を含まない、第１７の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１２１】
第２０の実施形態において、本開示は、作業表面の後退接触角は約３０°未満である、第１７〜第１９の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１２２】
第２１の実施形態において、本開示は、研磨層は、無機研磨粒子を実質的に含まない、第１７〜第２０の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１２３】
第２２の実施形態において、本開示は、研磨層は更に、複数の別個の、又は相互接続した複数のマクロチャネルを含む、第１７〜第２１の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１２４】
第２３の実施形態において、本開示は、更にサブパッドを含み、サブパッドは研磨層の第２表面と隣接している、第１７〜第２２の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１２５】
第２４の実施形態において、本開示は、フォーム層を更に含み、フォーム層は、研磨層の第２表面とサブパッドとの間に介在している、第１７〜第２３の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１２６】
第２５の実施形態において、本開示は、ポリマーは、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、及び熱硬化性樹脂、並びにこれらの組み合わせを含む、第１〜第２４の実施形態のいずれか一つによる研磨パッドを提示する。
【０１２７】
第２６の実施形態において、本開示は、ポリマーが熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む、第１〜第２５の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１２８】
第２７の実施形態において、本開示は、熱可塑性樹脂、及び熱可塑性エラストマーが、ポリウレタン、ポリアルキレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリアルキレン酸化物、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、これらのポリマーのいずれかのブロックコポリマー、及びこれらの組み合わせを含む、第２６の実施形態による研磨パッドを提示する。
【０１２９】
第２８の実施形態において、本開示は、第１〜第２７の実施形態のいずれか１つによる研磨パッド、及び研磨溶液を含む、研磨システムを提示する。
【０１３０】
第２９の実施形態において、本開示は、研磨溶液がスラリーである、第２８の実施形態の研磨システムを提示する。
【０１３１】
第３０の実施形態において、本開示は、研磨層が１体積％の無機研磨粒子を含む、第２８又は第２９の実施形態による、研磨パッドシステムを提示する。
【０１３２】
第３１の実施形態において、本開示は、基材を研磨する方法を提示し、方法は、
第１〜第２７の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを準備する工程と、
基材を準備する工程と、
研磨パッドの作業表面を基材表面と接触させる工程と、
研磨パッドの作業表面と基材表面との間の接触を維持しながら、研磨パッド及び基材を互いに対して動かす工程と、を含み、
研磨は、研磨溶液の存在する状態で行われる。
【０１３３】
第３２の実施形態において、本開示は、基材が半導体ウェハである、第３１の実施形態による基材を研磨する方法を提示する。
【０１３４】
第３３の実施形態において、本開示は、研磨パッドの作業表面と接触する半導体ウェハが、誘電材料、及び導電性材料の少なくとも一方を含む、第３２の実施形態による基材を研磨する方法を提示する。
【０１３５】
第３４の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を有する少なくとも１つの第２研磨層であって、研磨層の第２表面は、少なくとも１つの第２研磨層の作業表面と隣接し、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも１つの第２研磨層は、複数の正確に成形された突起部の表面、複数の正確に成形された細孔の表面、及びランド領域の表面の少なくとも１つの上に、複数のナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部を含む、第２研磨層を更に含む、第１〜第３３の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１３６】
第３５の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を更に含み、研磨層の第２表面は、少なくとも１つの第２研磨層の作業表面と隣接し、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも１つの第２研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、二次表面層の後退接触角、及び前進接触角の少なくとも一方が、バルク層の対応する後退接触角、又は前進接触角よりも少なくとも約２０°小さい、第２研磨層とを含む、第１〜第３３の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１３７】
第３６の実施形態において、本開示は、作業表面、及び作業表面と反対側の第２表面を更に含み、研磨層の第２表面は、少なくとも１つの第２研磨層の作業表面と隣接し、
作業表面は、ランド領域、並びに複数の正確に成形された細孔、及び複数の正確に成形された突起部の少なくとも一方を含み、
ランド領域の厚さは約５ｍｍよりも小さく、研磨層はポリマーを含み、
少なくとも１つの第２研磨層の作業表面は、二次表面層、及びバルク層を含み、少なくとも１つの第２研磨層の作業表面の後退接触角は、約５０°未満である、第２研磨層、とを更に含む、第１〜第３３の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１３８】
第３７の実施形態において、本開示は、研磨層の第２表面と、少なくとも１つの第２研磨層の作業表面との間に配置された接着剤層を更に含む、第３４〜第３６の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【０１３９】
第３８の実施形態において、本開示は、接着剤層は感圧接着剤層であり、任意により、接着剤層は水溶性及び／又は水に分散可能である、第３７の実施形態による研磨パッドを提示する。
【０１４０】
第３９の実施形態において、本開示は、研磨層の第２表面と、少なくとも１つの第２研磨層の作業表面との間に配置されたフォーム層と、少なくとも１つの第２研磨層の第２表面に隣接する第２フォーム層とを更に含む、第３４〜第３８の実施形態のいずれか１つによる研磨パッドを提示する。
【実施例】
【０１４１】
試験方法及び調製手順
熱酸化物ウェハ（２００ｍｍ直径）除去速度試験方法
以下の実施例についての基材の除去速度は、初期厚さ（すなわち、研磨前）と最終厚さ（すなわち、研磨後）の、研磨される層の厚さの変化を測定し、この差を研磨時間で除すことによって計算された。厚さの測定は、Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能な、非接触式フィルム分析システムモデル９０００Ｂを使用して行われる。１０ｍｍの縁部を除外した２５点直径走査を採用した。
【０１４２】
銅及びタングステンウェハ（２００ｍｍ直径）除去速度試験方法
除去速度は、初期厚さ及び最終厚さから、研磨された層の厚さの変化を決定し、この差を研磨時間で除すことによって計算された。８インチ（２０センチメートル）直径のウェハにおいて、厚さの測定は、Ｃｒｅａｔｉｖｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能な４点プローブを備えるＲｅｓＭａｐ  １６８により、行われた。５ｍｍの縁部を除外した８１点直径走査を採用した。
【０１４３】
銅ウェハ（３００ｍｍ直径）除去速度試験方法
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すことにより、研磨されている銅層に関する除去率を得た。３００ｍｍ直径ウェハの厚さの測定は、Ｃｒｅａｔｉｖｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能な４点プローブを備えるＲｅｓＭａｐ  ４６３−ＦＯＵＰにより、行われた。５ｍｍの縁部を除外した８１点直径走査を採用した。
【０１４４】
ウェハ不均一性測定
ウェハの表面の点における、研磨される層の厚さの変化の標準偏差（上記の除去速度試験方法のいずれかから得られる）を計算し、この標準偏差を、研磨される層の厚さの変化の平均で除し、この値に１００をかけることによって決定され、結果がパーセンテージで記録された。
【０１４５】
前進及び後退接触角測定試験方法
サンプルの前進及び後退角は、Ｋｒｕｓｓ  ＵＳＡ，Ｍａｔｔｈｅｗｓ，Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａから入手可能な、Ｄｒｏｐ  Ｓｈａｐｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ＤＳＡ  １００を使用して測定された。サンプルは、両面テープを使用して、試験装置のステージに接着された。脱イオン水の２．０μＬの合計体積は、周囲の溝に流れ込むのを避けるために、微細複製した表面のユニットセルの中央へと、１０μＬ／分の割合で慎重にポンプ移送された。同時に、カメラの支援により、液滴の画像がキャプチャされ、前進接触角分析のために、液滴形状分析ソフトウェアに転送された。その後、液滴のベースラインの収縮を確実にするために、１０μＬ／分の割合で、水滴から１．０μＬの水が除去された。前進角測定と同様に、液滴の画像が同時にキャプチャされ、液滴形状分析ソフトウェアにより、後退角が分析された。
【０１４６】
２００ｍｍ銅ウェハ研磨方法
ウェハは、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ．のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から商標名ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ  （ＲＥＦＸ４６４）研磨器として入手可能なＣＭＰ研磨器を使用して研磨された。研磨器には、２００ｍｍ直径のウェハを保持するために、２００ｍｍプロファイラヘッド（PROFILER head）を適合された。３０．５インチ（７７．５ｃｍ）直径のパッドが、ｐｓａにより研磨ツールのプラテンに積層された。ブレークイン手順は行わなかった。研磨中、プロファイラヘッドの上方チャンバ、内側チャンバ、外側チャンバ、及び保持リングに適用された圧力はそれぞれ、０．８ｐｓｉ（５．５ｋＰａ）、１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）、１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）、及び３．１ｐｓｉ（２１．４ｋＰａ）であった。プラテン速度は１２０ｒｐｍであり、ヘッド速度は１１６ｒｐｍであった。３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから入手可能な、４．２５インチ直径の、３Ｍ  ＣＭＰ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＥＲ  ＢＲＵＳＨ  ＰＢ３３Ａという商標名で入手可能なブラシタイプのパッド調整器が調整アームに取り付けられ、５ｌｂｆ（２２Ｎ）の下向きの力で、１０８ｒｐｍの速度で使用された。パッド調整器は、１００％インサイチュー調整により、正弦掃引でパッド表面を掃引された。研磨溶液は、Ｆｕｊｉｍｉ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｉｙｏｓｕ，Ａｉｃｈｉ，Ｊａｐａｎから、商標名ＰＬ  １０７６で入手可能なスラリーであった。使用前に、ＰＬ１０７６スラリーが脱イオン水により希釈され、３０％過酸化水素が追加されて、ＰＬ１０７６／脱イオン水／３０％  Ｈ２Ｏ２の最終的な体積比率が、１０／８７／３になるようにした。研磨は３００ｍＬ／分の溶液流量で行われた。表１に記載される時間において、銅モニタリング用ウェハが１分間にわたって研磨され、その後測定された。２００ｍｍ直径銅モニタリング用ウェハが、Ａｄｖａｎｔｉｖ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．，Ｆｒｅｅｍｏｎｔ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから得られた。ウェハの積層体は、２００ｍｍ再生Ｓｉ基板＋ＰＥ−ＴＥＯＳ  ５ＫＡ＋Ｔａ  ２５０Ａ＋ＰＶＤ  Ｃｕ  １ＫＡ＋ｅ−Ｃｕ  ２０ＫＡ＋アニールであった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ１分間研磨された。
【０１４７】
３００ｍｍ銅ウェハ研磨方法
ウェハは、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ．のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から商標名ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ研磨器として入手可能なＣＭＰ研磨器を使用して研磨された。研磨器には、３００ｍｍ直径のウェハを保持するために、３００ｍｍ  ＣＯＮＴＯＵＲヘッドを適合された。３０．５インチ（７７．５ｃｍ）直径のパッドが、ＰＳＡの層により研磨ツールのプラテンに積層された。ブレークイン手順は行わなかった。この研磨中、ＣＯＮＴＯＵＲヘッドのゾーン、即ち、ゾーン１、ゾーン２、ゾーン３、ゾーン４、ゾーン５、及び保持リングに適用される圧力は、それぞれ３．３ｐｓｉ（２２．８ｋＰａ）、１．６ｐｓｉ（１１．０ｋＰａ）、１．４ｐｓｉ（９．７ｋＰａ）、１．３ｐｓｉ（９．０ｋＰａ）、１．３ｐｓｉ（９．０ｋＰａ）、及び３．８ｐｓｉ（２６．２ｋＰａ）であった。プラテン速度は５３ｒｐｍであり、ヘッド速度は４７ｒｐｍであった。３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから入手可能な、４．２５インチ直径の、３Ｍ  ＣＭＰ  ＰＡＤ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＥＲ  ＢＲＵＳＨ  ＰＢ３３Ａという商標名で入手可能なブラシタイプのパッド調整器が調整アームに取り付けられ、５ｌｂｆ（２２Ｎ）の下向きの力で、８１ｒｐｍの速度で使用された。パッド調整器は、１００％インサイチュー調整により、正弦掃引でパッド表面を掃引された。研磨溶液は、Ｆｕｊｉｍｉ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｋｉｙｏｓｕ，Ａｉｃｈｉ，Ｊａｐａｎから、商標名ＰＬ１０７６で入手可能なスラリーであった。使用前に、ＰＬ１０７６スラリーが脱イオン水により希釈され、３０％過酸化水素が追加されて、ＰＬ１０７６／脱イオン水／３０％  Ｈ２Ｏ２の最終的な体積比率が、１０／８７／３になるようにした。研磨は３００ｍＬ／分の溶液流量で行われた。表２に記載される時間において、銅モニタリング用ウェハが１分間にわたって研磨され、その後測定された。３００ｍｍ直径銅モニタリング用ウェハが、Ａｄｖａｎｔｉｖ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．，Ｆｒｅｅｍｏｎｔ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから得られた。ウェハの積層体は、３００ｍｍ主要Ｓｉ基板＋熱酸化物３ＫＡ＋ＴａＮ２５０Ａ＋ＰＶＤ  Ｃｕ  １ＫＡ＋ｅ−Ｃｕ  １５ＫＡ＋アニールであった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ１分間研磨された。
【０１４８】
２００ｍｍタングステンウェハ研磨方法
タングステンウェハ研磨方法は、２００ｍｍ銅ウェハ研磨のものと同じであるがただし、２００ｍｍ銅モニタリング用ウェハが、２００ｍｍタングステンモニタリング用ウェハと置換され、研磨用液は、Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ａｕｒｏｒａ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓから商標名ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ  Ｗ２０００で入手可能なスラリーであった。使用前に、Ｗ２０００スラリーが脱イオン水により希釈され、３０％過酸化水素が追加されて、Ｗ２０００／脱イオン水／３０％  Ｈ２Ｏ２の最終的な体積比率が、４６．１５／４６．１５／７．７になるようにした。研磨は３００ｍＬ／分の溶液流量で行われた。表３に記載される時間において、タングステンモニタリング用ウェハが１分間にわたって研磨され、その後測定された。２００ｍｍ直径タングステンモニタリング用ウェハが、Ａｄｖａｎｔｉｖ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．，Ｆｒｅｅｍｏｎｔ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから得られた。ウェハ積層体は、２００ｍｍ再生Ｓｉ基板、ＰＥ−ＴＥＯＳ  ４ＫＡ＋ＰＶＤ  Ｔｉ  １５０Ａ＋ＣＶＤ  ＴｉＮ  １００Ａ＋ＣＶＤ  Ｗ  ８ＫＡであった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ１分間研磨された。
【０１４９】
２００ｍｍ熱酸化物ウェハ研磨方法１
熱酸化物ウェハ研磨方法は、２００ｍｍ銅ウェハ研磨のものと同じであるがただし、２００ｍｍ銅モニタリング用ウェハが、２００ｍｍ熱酸化物モニタリング用ウェハと置換され、研磨用液は、Ａｓｈａｉ  Ｇｌａｓｓ  Ｃｏ．，ＬＴＤ．，Ｃｈｉｙｏｄａ−ｋｕ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎから商標名ＣＥＳ−３３３で入手可能なセリアスラリーであった。使用前に、ＣＥＳ−３３３スラリーが脱イオン水で希釈されて、ＣＥＳ−３３３／脱イオン水の最終的な体積比率が、７５／２５になるようにした。研磨は３００ｍＬ／分の溶液流量で行われた。表４に記載される時間において、熱酸化物モニタリング用ウェハが１分間にわたって研磨され、その後測定された。２００ｍｍ直径の熱酸化物モニタリング用ウェハが、Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ  Ｉｎｃ．，Ｔｒａｃｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから得られた。ウェハ積層体は、再生Ｓｉ基板＋２０ＫＡ熱酸化物であった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ１分間研磨された。
【０１５０】
２００ｍｍ熱酸化物ウェハ研磨方法２
熱酸化物ウェハ研磨方法は、２００ｍｍ熱酸化物研磨方法１に関して記載されるものと同じであったがただし、研磨溶液は、Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから、商標名Ｉ−ＣＵＥ−７００２で入手可能な、銅バリア層研磨のために設計されたスラリーであった。使用前に、Ｉ−ＣＵＥ−７００２が３０％過酸化水素で希釈されて、Ｉ−ＣＵＥ−７００２／３０％  Ｈ２Ｏ２が、９７．５／２．５になるようにした。研磨は３００ｍＬ／分の溶液流量で行われた。加えて、ヘッド速度は１１６から１１３ｒｐｍに変更され、流量は表５により１５０ｍＬ／分、又は３００ｍＬ／分のいずれかであった。表５に記載される時間において、熱酸化物モニタリング用ウェハが１分間にわたって研磨され、測定された。２００ｍｍ直径の熱酸化物モニタリング用ウェハが、Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ  Ｉｎｃ．，Ｔｒａｃｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから得られた。ウェハ積層体は、再生Ｓｉ基板＋２０ＫＡ熱酸化物であった。熱酸化物ウェハは、モニタリング用ウェハ研磨の間で、「ダミー」ウェハとして使用され、それぞれ１分間研磨された。
【０１５１】
（実施例１）
図６、７、及び９による研磨層を有する研磨パッドは、以下のように調製された。最初にポリカーボネートのシートが、米国特許第６，２８５，００１号に記載される手順に従ってレーザーアブレーションされて、ポジティブ形状のマスターツール（研磨層１０に必要とされるものとほぼ同じ表面トポグラフィを有するツール）が形成された。図６、７、及び９、並びに、ポジティブ形状のマスターツールに必要な、正確に成形された細孔、突起部、及びマクロチャネルの、所望の特定の大きさ及び分布に関する、これらの対応する記載を参照されたい。ポリカーボネートマスターツールはその後、従来技術を使用して、ニッケルで３回繰り返してめっきされ、ニッケルネガティブ形状が形成された。いくつかの１４インチ（３６センチメートル）幅のニッケルネガティブ形状が、この方法で形成されて、一緒にマクロ溶接され、より大きなネガティブ形状を生じ、１４インチ（３６センチメートル）幅のエンボスロールを形成した。ロールはその後、米国特許出願公開第２０１０／０１８８７５１号に記載されるものと同様のエンボスプロセスにおいて使用されて、薄フィルムの研磨層を形成し、これはロールに巻き取られた。研磨層を形成するためにエンボスプロセスにおいて使用されるポリマー材料は、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，Ｏｈｉｏから、商標名ＥＳＴＡＮＥ  ５８４１４で入手可能な熱可塑性ポリウレタンであった。ポリウレタンは、約６５ショアＤのデュロメータを有し、研磨層は、約１７ミル（０．４３２ｍｍ）の厚さを有した。
【０１５２】
上記の前進及び後退接触角測定試験方法を使用し、研磨層の後退及び前進接触角が測定された。前進接触角は１４４°であり、後退接触角は５４°であった。
【０１５３】
ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部がその後、米国仮特許出願第６１／８５８６７０号（Ｄａｖｉｄら）に開示されるプラズマプロセスを使用して、研磨層の作業表面上に形成された。研磨層のロールが、チャンバ内に取り付けられた。研磨層がドラム電極の周囲に巻き付けられ、ドラムの反対側上の巻取りロールに固定された。巻き出し、及び巻取り張力が、４ポンド（１３．３Ｎ）及び１０ポンド（３３．２５Ｎ）に維持された。チャンバのドアを閉鎖し、チャンバを基準圧５×１０−４トール（０．０７Ｐａ）までポンプで排気した。第１のガス種は、２０ｓｃｃｍの流量で供給されたテトラメチルシランガスであり、第２のガス種は、５００ｓｃｃｍの流量で供給された酸素であった。曝露中の圧力は、約６ミリトール（０．８Ｐａ）で、テープを２フィート／分（０．６ｍ／分）の速度で前進している間、プラズマは６０００ワットの電力でオンにした。研磨層の作業表面は、約１２０秒にわたり、酸素／テトラメチルシランプラズマに曝露された。
【０１５４】
プラズマ処理の後、前進及び後退接触角測定試験を使用して、処理された研磨層の後退及び前進接触角が測定された。前進接触角は１１５°であり、後退接触角は０°であった。
【０１５５】
プラズマ処理の結果として、研磨層の表面上に、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部が形成された。図１２Ａ及び１２Ｂはそれぞれ、プラズマ処理の前後の、研磨層表面の小さな領域を示している。プラズマ処理の前では、表面は非常に平滑である（図１２Ａ）。プラズマ処理の後、研磨層表面にナノメートルサイズの質感が観察された（図１２Ｂ）。図１２Ａ及び１２Ｂの両方に示される尺度（白いバー）は１マイクロメートルを表すことに留意されたい。図１２Ｃ及び１２Ｄはそれぞれ、より倍率の高い、図１２Ａ及び１２Ｂの画像を示している。これらの２つの画像に示される尺度（白いバー）は、１００ｎｍを示している。図１２Ｂ及び１２Ｄは、プラズマ処理が、表面上の不規則な形状の領域のランダムアレイを形成したことを示しており、領域の寸法は、約５００ｎｍ未満、更に約２５０ｎｍ未満である。不規則な溝は、領域を分離しており、溝の幅は、約１００ｎｍ未満、更に約５０ｎｍ未満である。溝の深さは、その幅とほぼ同じ寸法である。表面処理は、図１３Ａ及び１３Ｂに例示されるように、パッド表面の親水性を劇的に増加させる。図１３Ａは、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部の形成の前に、実施例１の研磨層の表面上の水滴（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉの、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な、０．１重量％未満の、フルオレセンナトリウム塩Ｃ２ＯＨ１０Ｎａ２Ｏ５を含む）を、ブラックライトの下で撮った、写真を示している。水滴は、研磨層上で容易に玉になり、そのほぼ球形の形状を維持し、研磨層の表面が疎水性であることを示した。図１３Ｂは、プラズマ処理、及びナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部の形成の後の、研磨層の表面上の、食塩を有する水滴を示している。水滴は、研磨層の表面を湿潤させて、研磨層の表面が、有意により親水性となったことを示した。
【０１５６】
研磨パッドは、３つの、およそ３６インチ長さ×１４インチ幅（９１センチメートル長さ×３６センチメートル幅）の、表面修飾した研磨層フィルムの断片を、ポリマーフォーム、１０ミル（０．２５４ｍｍ）厚さの白いフォーム、（Ｃｏｌｄｗａｔｅｒ，ＭｉｓｓｏｕｒｉのＶｏｌｔｅｋ  ａ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅｋｉｓｕｉ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な１立方フィート当たり１２ポンド（１リットル当たり１９２グラム）の密度のＶｏｌａｒａ  Ｇｒａｄｅ  １３０ＨＰＸ００２５ＷＹ（商品番号ＶＦ１３０９００９００））へと、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な３Ｍ  ＤＯＵＢＬＥ  ＣＯＡＴＥＤ  ＴＡＰＥ  ４４２ＤＬを使用して、積層することによって形成された。研磨層の第２表面（すなわち、非作業表面）がフォームに積層された。フォームシートは、約３６インチ（９１ｃｍ）×３６インチ（９１ｃｍ）であり、研磨フィルムは、その間のシームを最小化するようにして互いに隣接させて積層させた。研磨層フィルムをフォームに積層する前に、２０ミル（０．５０８ｍｍ）厚さのポリカーボネートシート、すなわちサブパッドが、最初に、４４２ＤＬテープの層により、フォームの一表面に積層された。４４２ＤＬの最後の層は、ポリカーボネートシートの露出された表面に積層された。この最後の接着剤層を使用して、研磨パッドが研磨ツールのプラテンに積層された。３０．５インチ（７７センチメートル）直径のパッドが、従来技術を使用してダイカットされ、実施例１の研磨パッドが形成された。いくつかのパッドはこの方法で作製され、全て実施例１であるとみなされる。
【０１５７】
ポリウレタン研磨層を完全にしたまま、ポリカーボネート層及びフォーム層の適切な寸法のストリップを切断及び除去することにより、研磨パッド内に端点ウィンドーが形成された。実施例１の研磨パッドが、研磨ツール、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＲＥＦＬＥＸＩＯＮツール内に配置されたとき、ウェハ表面上の端点検出に好適な端点信号が得られた。
【０１５８】
その後、実施例１の研磨パッド、並びに、上記の様々なウェハ基板、対応するスラリー及びウェハ研磨方法を使用して、ウェハ研磨が行われた。表１〜５に示されるように、実施例１の研磨パッドは、銅、タングステン、熱酸化物、及び銅バリア用途のための、非常に良好なＣＭＰ性能を示した。殆どの場合において、ベンチマークの消費可能なセットと比較して、より良好なウェハ除去速度、及びウェハ不均一性が得られた。
【０１５９】
【表１】
0006656162.tif 000002
【０１６０】
【表２】
0006656162.tif 000003
【０１６１】
【表３】
0006656162.tif 000004
【０１６２】
【表４】
0006656162.tif 000005
【０１６３】
【表５】
0006656162.tif 000006
【０１６４】
図１４Ａ及び１４Ｂはそれぞれ、タングステンＣＭＰが行われる前後の、研磨層の一部のＳＥＭ画像を示している。タングステンスラリーは、急激なパッドの摩耗を生じるものとして知られている。しかしながら、研磨層の作業表面は、タングステンスラリーで４３０分研磨した後に、摩耗を殆ど生じなかった（表３）。銅及び熱酸化物ＣＭＰの両方の後に、実施例１に関し、同様の結果、すなわち、研磨層の作業表面が、ほとんど〜全く摩耗しなかったことがまた、観察された。
【０１６５】
比較例２（ＣＥ−２）
ＣＥ−２は、上記の実施例１と同じように調製されたが、プラズマ処理は使用されなかった。次に、ナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部は、研磨層の表面上に存在しなかった（図１２Ａ及び１２Ｃ）。ポリウレタン研磨層を完全にしたまま、ポリカーボネート層及びフォーム層の適切な寸法のストリップを切断及び除去することにより、研磨パッド内に端点ウィンドーが形成された。
【０１６６】
ウェハ研磨はその後、上記の、「２００ｍｍ熱酸化物ウェハ研磨方法１」を使用した、ＣＥ−２の研磨パッドを使用して行われた。熱酸化物除去速度、及びウェハ不均一性が、研磨時間の関数として決定された（表６）。
【０１６７】
【表６】
0006656162.tif 000007
【０１６８】
表６に示されるように、ＣＥ−２の研磨パッドは、熱酸化物ＣＭＰ用途における良好なＣＭＰ性能をもたらす。表４と表６を比較すると、熱酸化物除去速度は、ＣＥ−２（研磨層の表面上にナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部が存在しない）よりも、実施例１（研磨層の表面上にナノメートルサイズのトポグラフィ特徴部が存在する）において遥かに高かった。ウェハの不均一性はまた、ＣＥ−２により研磨されるウェハと比較して、実施例１で研磨されたウェハにおいて低かった。
【０１６９】
（実施例３〜実施例５）
１つの研磨層のみを含む、３つの研磨パッドが作製された。研磨層は複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔を含み、突起部はテーパ状の円筒であり、細孔は、表７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示される寸法を有する、ほぼ半球の形状である。測定は、研磨層のプラズマ処理の前に行われた。複数の正確に成形された突起部、及び複数の正確に成形された細孔の両方が、表７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示されるピッチ（隣接する同様の特徴部の中心間の距離）で、正方形の配列パターンに構成された。各研磨層を作製するために使用される、対応するマスターツール、ネガティブ形状のマスターツール、及びより大きいネガティブ形状のマスターツールの形成、加えてエンボス加工プロセス、及びプラズマ処理は、実施例１に記載されたとおりである。図１５Ａ及び図１５Ｂは、研磨層のプラズマ処理の前の、実施例３及び実施例５のＳＥＭ画像をそれぞれ示している。
【０１７０】
【表７】
0006656162.tif 000008
（ａ）％ＮＵは、標準偏差（Std. Dev）を平均で除し、１００をかけたもの。
（ｂ）Ｎはサンプルサイズである。
（ｃ）支持面積は、サンプルの遠位端の面積をそのサンプルの突起したパッド面積で除し、１００をかけてパーセンテージとしたもの。
（ｄ）領域当たりそれぞれ、１２個の突起部、１２個の突起部、１３個の突起部、及び１３個の突起部を有する、パッドの４つの領域が測定された。
【０１７１】
【表８】
0006656162.tif 000009
（ａ）％ＮＵは、標準偏差（Std. Dev）を平均で除し、１００をかけたもの。
（ｂ）Ｎはサンプルサイズである。
（ｃ）支持面積は、サンプルの遠位端の面積をそのサンプルの突起したパッド面積で除し、１００をかけてパーセンテージとしたもの。
（ｄ）領域当たりそれぞれ、２個の突起部を有する、パッドの８つの領域が測定された。
【０１７２】
【表９】
0006656162.tif 000010
（ａ）％ＮＵは、標準偏差（Std. Dev）を平均で除し、１００をかけたもの。
（ｂ）Ｎはサンプルサイズである。
（ｃ）支持面積は、サンプルの遠位端の面積をそのサンプルの突起したパッド面積で除し、１００をかけてパーセンテージとしたもの。
（ｄ）領域当たりそれぞれ、１個の突起部を有する、パッドの１６個の領域が測定された。
【図１Ａ】
0006656162.tif 000011
【図１Ｂ】
0006656162.tif 000012
【図１Ｃ】
0006656162.tif 000013
【図２】
0006656162.tif 000014
【図３】
0006656162.tif 000015
【図４】
0006656162.tif 000016
【図５】
0006656162.tif 000017
【図６】
0006656162.tif 000018
【図７】
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【図８Ａ】
0006656162.tif 000020
【図８Ｂ】
0006656162.tif 000021
【図９】
0006656162.tif 000022
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
0006656162.tif 000024
【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
0006656162.tif 000027
【図１２Ｃ】
0006656162.tif 000028
【図１２Ｄ】
0006656162.tif 000029
【図１３Ａ】
0006656162.tif 000030
【図１３Ｂ】
0006656162.tif 000031
【図１４Ａ】
0006656162.tif 000032
【図１４Ｂ】
0006656162.tif 000033
【図１５Ａ】
0006656162.tif 000034
【図１５Ｂ】
0006656162.tif 000035