(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を研磨するためのシステムであって、
前記基材を受け入れて保持するように構成された第１のキャリヤアセンブリと、
研磨パッドであって、上部主表面、及び前記上部主表面とは反対側にある下部主表面、並びに前記研磨パッドの前記上部主表面から延びる複数の研磨要素を含み、前記研磨要素は、第１の高さ及び第１の厚さを有するステム、並びに、前記ステムに対して遠位に配設され、第２の高さ及び第２の厚さを有する研磨ヘッドを含み、前記第２の厚さは、前記第１の厚さよりも大きい、研磨パッドと、
前記研磨パッドの前記上部面と前記基材との間に配置された研磨溶液であって、流体成分、及び前記流体成分中に分散した複数のセラミック研磨材複合体を含み、前記セラミック研磨材複合体が多孔質セラミックマトリックス中に分散した個々の研磨粒子を含む、研磨溶液と、
前記研磨パッドを受け入れて保持するように構成された第２のキャリヤアセンブリと、を備え、
前記研磨パッドは、前記研磨パッドの前記上部面が前記基材の表面に隣接するように、前記第２のキャリヤアセンブリに連結され、
研磨作業を行うために前記研磨パッドが前記基材に対して移動可能となるように構成されている、システム。
【請求項２】
前記第１の高さは、０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲内にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２の高さは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内にあり、前記第２の厚さは、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲内にある、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記研磨要素は、前記上部主表面と一体的に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［分野］
本開示は、基材の研磨に有用である研磨パッド、並びにそのような研磨パッドを使用するためのシステム及び使用方法に関する。
【０００２】
［背景］
超硬基材の研磨には、様々な物品、システム及び方法が導入されてきた。このような物品、システム及び方法については、例えば、Ｅ．Ｋａｓｍａｎ，Ｍ．Ｉｒｖｉｎ，ＣＳ  Ｍａｎｔｅｃｈ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（２０１０年５月１７〜２０日、Ｐｏｒｔｌａｎｄ  Ｏｒｅｇｏｎ）及びＫ．Ｙ．Ｎｇ，Ｔ．Ｄｕｍｍ，ＣＳ  Ｍａｎｔｅｃｈ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（４月２３〜２６日、Ｂｏｓｔｏｎ、ＭＡ）にて説明されている。
【０００３】
［概要］
いくつかの実施形態では、基材を研磨するためのシステムが提供される。本システムは、基材及び研磨パッドを受け入れて保持するように構成された第１のキャリヤアセンブリを含む。研磨パッドは、上部主表面及び上部主表面の反対側に配置された下部主表面と、研磨パッドの上部主表面から延びる複数の研磨要素と、を含む。本システムは、研磨パッドと基材の上部面との間に配置された研磨溶液を更に含む。研磨溶液は、流体成分、及び、多孔質セラミックマトリックス中に分散した個々の研磨粒子を含む、流体成分中に分散した複数のセラミック研磨材複合体を含む。システムは、研磨パッドを受け入れて保持するように構成された第２のキャリヤアセンブリを更に含む。研磨パッドは、研磨パッドの上部面が基材の表面に隣接するように、第２のキャリヤアセンブリに連結されており、本システムは、研磨作業を行うために研磨パッドが基材に対して移動可能となるように構成されている。
【０００４】
いくつかの実施形態では、基材の表面を研磨するための方法が提供される。本方法は、研磨される主表面を有する基材を提供する工程と、上述した基材を研磨するためのシステムを提供する工程と、研磨パッドと基材の主表面との間に相対運動がある状態で、基材の主表面を研磨パッド及び研磨溶液と接触させる工程と、を含む。
【０００５】
本開示の上の概要は、本開示の各実施形態を記述することを意図しない。本開示の１つ以上の実施形態の詳細はまた、下の説明に記載する。本開示の他の特徴、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だろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
以下の本開示の様々な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１】本開示のいくつかの実施形態による研磨システムの例の概略断面図である。
【図２Ａ】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２Ｂ】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２Ｃ】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２Ｄ】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。
【０００７】
［詳細な説明］
定義
本明細書において使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、特に内容上明示されない限り、複数の指示対象を含む。本明細書及び添付の実施形態において使用される「又は」という用語は、特に内容上明示されない限り、「及び／又は」を含む意味で一般に用いている。
【０００８】
本明細書において使用される端点による数値範囲の記載は、その範囲内に含まれる全ての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８、４及び５を含む）。
【０００９】
特に指示がない限り、本明細書及び実施形態で使用する量又は成分、特性の測定値などを表す全ての数は、全ての場合、「約」という用語によって修飾されていると解するものとする。したがって、特に指示がない限り、前述の明細書及び添付の実施形態の列挙において示す数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に依存して変化しうる。最低でも、請求項記載の実施形態の範囲への均等論の適用を限定する試みとしてではなく、報告される有効桁の数に照らして、通常の四捨五入を適用することにより、各数値パラメータは少なくとも解釈されるべきである。
【００１０】
現在、超硬基材（例えば、サファイア基材）仕上げ法は、砥粒充填金属板の使用と、それに続くコロイドシリカスラリーを用いた化学機械研磨を伴う、固定砥粒加工法又は砥粒加工法である。超硬基材のラッピング及び研磨の課題は、かかるプロセスの既知のバージョンを使用しても解決されてはいない。例えば、不適切な材料除去速度、不十分な表面仕上げ、表面下損傷、高コスト、及びプロセス全体の困難さの全てが、かかる既知のプロセスと関連づけられてきた。
【００１１】
本開示は、従来の研磨プロセスに関連する上述の課題の多くを克服する、超硬基材を研磨するために有用な物品、システム及び方法に関する。
【００１２】
機械的かつ化学機械的平坦化プロセスは、基材（例えば、半導体ウェハ、電界放出ディスプレイ及び他の多くのマイクロ電子基板）の表面から材料を除去して、又は、当該基材を研磨して、基材に平坦な表面を所望の高さで形成するものである。また、かかるプロセスを使用して、基材の湾曲縁部、又は基材中にアパーチャを画定する湾曲面など、湾曲した又は弓状の表面を研磨することができる。図１は、本開示のいくつかの実施形態による物品及び方法を利用する研磨システム１０の例を概略的に示している。図示のとおり、システム１０は、研磨パッド４０（典型的には、プラテン）を受け入れて保持するように構成されたキャリヤアセンブリ２０と、研磨される基材を受け入れて保持するように構成されたキャリヤアセンブリ３０と、研磨パッド４０の主表面に関して配置された研磨溶液の層５０と、を含み得る。研磨システム１０の動作中、駆動アセンブリ５５がキャリヤアセンブリ２０を回転させ（矢印Ａ）、研磨パッド４０を動かして、研磨作業を実行し得る。研磨パッド４０及び研磨溶液５０は、別々に、又は組み合わせて、機械的及び／又は化学的に、基材１２の表面から材料を除去するか、又はこれを研磨する、研磨環境を定義できる。研磨溶液５０は、好適な供給機構（例えば、ポンプ）によって、所望の速度で（速度は変化し得る）研磨システム１０に供給される。研磨システム１０で基材１２の表面を研磨するために、キャリヤアセンブリ３０は、研磨溶液５０の存在下にて、研磨パッド４０の研磨面に基材１２を押し付ける。次に、キャリヤアセンブリ２０（したがって研磨パッド４０）及び／又はキャリヤアセンブリ３０は、互いに対して移動して、研磨パッド４０の研磨面にわたって、基材１２を並進運動させる。キャリヤアセンブリ３０は、回転（矢印Ｂ）でき、任意に水平方向に横断（矢印Ｃ）できる。結果として、研磨環境中の研磨粒子（研磨パッド４０内及び／若しくは研磨溶液５０中に含有できる）並びに／又は化学物質が、基材１２の表面から材料を除去する。図１の研磨のシステム１０は、本開示の物品及び方法との関連で用いてもよい研磨のシステムの一例にすぎず、他の従来の研磨のシステムを、本開示の範囲を逸脱することなく使用できることが認められよう。
【００１３】
次に図２Ａを参照すると、本開示のいくつかの実施形態による研磨パッド４０が示されている。図示のとおり、研磨パッド４０は、上部主表面４０Ａ及び下部主表面４０Ｂ（例えば、実質的に平坦な上部主表面及び下部主表面）を有する材料のベース層を含み得る。本明細書で使用する時、研磨パッドの上部主表面、又は研磨パッド層の上部主表面は、研磨作業中に研磨される基材と接触することが意図されている、パッド又はパッド層の表面を指す。
【００１４】
いくつかの実施形態では、研磨パッドは、ベース層から延びる複数の研磨要素６０を含み得る。一般に、研磨要素６０は、表面外径（例えば、湾曲面、表面窪み、など）を有する基材に接触して、その研磨を容易にするように構成され得る。図示のとおり、複数の研磨要素６０は、研磨パッド４０の上部主表面４０Ａから、実質的に上部主表面４０Ａに垂直な方向に延び得る（代替的には、研磨要素６０は、上部主４０Ａから任意の所望の角度で延び得る）。いくつかの実施形態では、研磨要素６０は、第１の部分又はステム６２と、ステム６２に対して遠位に配置された第２の部分又は研磨ヘッド６４と、を含み得る。更に図２Ａを参照すると、ステム６２は、高さＬ１（すなわち、主表面４０Ａに対して実質的に垂直な方向の最長寸法）及び厚さＤ１（すなわち、主表面４０Ａに対して概ね平行な方向の最長寸法）を有し得、研磨ヘッド６４は、高さＬ２（すなわち、研磨ヘッドがステム６２の遠位端から延びる、主表面４０Ａに対して実質的に垂直な方向の最長寸法）及び厚さＤ２（すなわち、主表面４０Ａに対して概ね平行な方向の最長寸法）を有し得る。
【００１５】
いくつかの実施形態では、ステム６２は、研磨パッド４０のベース層と一体的に形成され得る。代替的には、ステム６２は、任意の好適な締結機構（例えば、接着剤、熱ボンド、クランピング）によってベース層に連結され得る。ステム６２は、から延び得、一般に、ステム６２は、研磨要素６０が屈曲して表面外径を有する基材の研磨に適応するように、研磨要素６０に可撓性を加えるように構成され得る。この点について、ステム６２は、少なくとも１０、少なくとも５又は少なくとも３、あるいは１０〜２０、５〜１０又は３〜５の高さ対厚さ比（Ｌ１／Ｄ１）を有し得る。代替的には、ステム６２は、研磨要素６０に剛性を加えるように構成され得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、ステム６２は、３ｍｍ〜０．０１ｍｍ、２ｍｍ〜０．２ｍｍ、又は１．２ｍｍ〜０．５ｍｍの高さ（Ｌ１）と、０．５ｍｍ〜０．０１ｍｍ、０．３ｍｍ〜０．０５ｍｍ、又は０．２ｍｍ〜０．１ｍｍの間の厚さ（Ｄ１）と、を有し得る。いくつかの実施形態では、ステム６２の高さ及び／又は厚さは、互いに対して同じでもよい。代替的には、ステム６２の高さ及び／又は厚さは、パッド４０全体にわたってランダムに又は組織的に変動し得る。ステム６２は、高さ（Ｌ１）に沿って、円形、正方形、矩形、又は任意の他の好適な断面形状の断面を有し得る。ステム６２の断面は、高さ（Ｌ１）に沿って均一でも、長さに沿って変動してもよい（例えば、ステム６２は、高さに沿って、片方向又は両方向にテーパ状であり得る）。
【００１７】
いくつかの実施形態では、図１Ａを更に参照すると、研磨ヘッド６４は、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ、又は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの高さ（Ｌ２）と、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、又は０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの間の厚さ（Ｄ２）を有し得る。いくつかの実施形態では、研磨ヘッド６４の高さ及び／又は厚さは、互いに対して同じでも、あるいは代替的には、パッド４０全体にわたってランダムに又は有機的に変動してもよい。研磨ヘッド６４は、図２Ａに示すように、凸面（例えば、球面、半球面など）の断面形状を有し得る。代替的には、研磨ヘッド６４は、図２Ｂに示すように、凹形状又はカップ形状の断面形状を有し得る。更なる代替として、研磨ヘッド６４は、（図２Ｃに示すような）矩形、正方形、又は任意の他の所望の断面形状）の断面形状を有し得る。一実施形態では、図２Ｄに示すように、研磨ヘッド６４は、研磨ステムの断面形状と実質的に同様の断面形状を有し得る（つまり、ステムの遠位端は研磨ヘッドとして働き得る）。研磨ヘッド６４のサイズ及び／又は形状は、互いに対して同じでも、あるいは代替的には、パッド４０全体にわたってランダムに又は組織的に変動してもよい。
【００１８】
様々な実施形態では、研磨要素６０は、均一に分布していてもよく、つまり、上部主表面４０Ａにわたって単一の面密度（すなわち、単位面積当たりの研磨要素の数）を有してもよく、あるいは、上部主表面４０Ａにわたってランダムに又は組織的に変動する面密度を有してもよい。研磨要素６０の面密度は、８００／ｃｍ２〜５０／ｃｍ２、５００／ｃｍ２〜１００／ｃｍ２、又は３００／ｃｍ２〜１５０／ｃｍ２であり得る。
【００１９】
例示的実施形態では、研磨要素６０は、上部主表面４０Ａにわたってランダムに配列されても、あるいは、上部主表面４０Ａにわたって一定のパターン（例えば繰り返しパターン）で配列されてもよい。パターンとして、正方形アレイ、六角形アレイ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もまた使用され得る。
【００２０】
様々な実施形態では、研磨パッド層のうちの１つ以上は、複数の研磨要素６０に加えて、上部主表面４０Ａ及び下部主表面４０Ｂのいずれか又は両方から研磨パッド４０内に延びる複数の空隙を含み得る。空隙は、任意の所望の距離（研磨パッド全体を通り、それにより、スラリーが空隙を通って流れることを可能にするものを含む）だけ研磨パッド内に延び得る。空隙は任意のサイズ及び形状を有してもよい。例えば、空隙の形状は、立方体、円筒形、プリズム形、半球形、直方体、角錐形、角錐台、円錐形、円錐台、十字形、弓状若しくは平坦な底部表面を持つ柱状、又はこれらの組み合わせ等の多数の幾何学的形状の中から選択され得る。あるいは、空隙のいくつか又は全てが不規則形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、空隙のそれぞれは、同じ形状を有する。あるいは、任意数の空隙が他の任意数の空隙とは異なる形状を有してもよい。空隙は、空隙が、行と列に位置合わせされた、一定のパターン（例えば、うず巻き状、つる巻き状、コークスクリュー状、又は格子状）で分布している、又は「ランダム」アレイで（すなわち、組織的なパターンでではない）分布している、配列で提供され得る。
【００２１】
例示的実施形態では、研磨要素を含む本開示の研磨パッドは、ポリマー材料を含んでもよく、又はポリマー材料で形成されていてもよい。例えば、研磨パッドは、熱可塑性樹脂類、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンオキシド、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、ポリオキシメチレンプラスチックなど；熱硬化性樹脂類、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド及びユリアホルムアルデヒド樹脂、放射線硬化樹脂、又はそれらの組み合わせから形成され得る。いくつかの実施形態では、研磨要素を含む研磨パッドは、Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｓｕｍｉｋａ  Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘ）から商品名Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  ＨＧＺ−１８０及びＰｈｉｌｌｉｐｓ  ＨＧＸ−０３０−０１にて入手可能なものなど、プロピレン重合体樹脂を含んでもよく、又はプロピレン重合体樹脂で形成されていてもよい。いくつかの実施形態では、研磨パッドは、例えば、銅、スズ、亜鉛、銀、ビスマス、アンチモン又はそれらの合金など、軟質金属材料から形成され得る。研磨パッドパッドは、材料の１つの層のみから本質的になってもよく、又は多層構造を有してもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、研磨要素は、ベース層の材料とは別個の材料で形成され得る。例えば、研磨要素は、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリマーブレンド、カーボンブラック又は無機充填剤若しくは金属充填剤を有する充填ポリマー材料など、人工材料で形成され得る。加えて又は代わりに、研磨要素は、獣毛（例えば、豚毛、キャメルヘア、ウール）など、天然繊維材料で形成されていてもよい。
【００２３】
研磨パッドは任意の形状及び厚さを有してもよい。研磨パッドの厚さは、パッドの剛性に影響を与えることがあり、このことはひいては、研磨結果、特に研磨される基材の平面性及び／又は平坦性に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、研磨パッドの厚さ（すなわち、研磨パッドの上部主表面と下部主表面との間の距離）は、１０ｍｍ未満、５ｍｍ未満、２．５ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．２５ｍｍ未満、０．１２５ｍｍ未満、又は０．０５ｍｍ未満であり得る。いくつかの実施形態では、研磨パッドの厚さは、０．１２５ｍｍ超、０．２５ｍｍ超、０．５０ｍｍ超、０．７５ｍｍ超、又は更には１ｍｍ超であり得る。いくつかの実施形態では、研磨パッドの厚さは、０．１２５ｍｍ〜１０ｍｍ、０．２ｍｍ〜７ｍｍ、又は約０．２５ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態では、研磨パッドの形状は、研磨パッドがその上に取り付けられるキャリヤアセンブリの形状と一致し得る。例えば、研磨パッドは、多層研磨パッドがその上に取り付けられるプラテンの直径に対応する直径を有する円形状又は円環形状で構成され得る。いくつかの実施形態では、研磨パッドは、キャリヤアセンブリ（例えば、プラテン）の形状と、±１０％の許容誤差内で一致し得る。
【００２４】
当業者には了解されるように、本開示の研磨パッドは、一体的に形成され得、様々な方法、例えば、成形、押出し、型押し及びそれらの組み合わせに従って形成することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、本開示は更に、の研磨パッドは、上述した研磨パッド及び１つ以上の追加層を対象とし得る。例えば、研磨パッドは、感圧性接着剤、ホットメルト接着剤、又はエポキシなどの接着剤層を含んでもよい。例えば、研磨パッド４０の下部主表面４０Ａに連結することによる全体的な平面性のために、より良好な剛性をパッドに付与し得る、熱可塑性樹脂層又は熱硬化性樹脂層などの「サブパッド」が使用され得る。サブパッドはまた、圧縮性材料層（例えば、発泡材料層）を含んでもよい。熱可塑性層及び圧縮性材料層の両方の組み合わせを含むサブパッドもまた使用できる。加えて又は代わりに、帯電気除去若しくはセンサ信号モニタリングのための金属フィルム、光透過のための光学的に透明な層、加工物のより微細な仕上げのための泡層、又は研磨表面に「ハードバンド」若しくは硬い領域を付与するためのリブ付き材料が含まれていてもよい。
【００２６】
前述の実施形態は、平坦なベース層を有する研磨パッドに関して説明してきたが、予め設定される開示の範囲から逸脱することなく、任意の数の平坦でない配向を採用してもよいことを了解されたい。例えば、ベース層は連続ベルトの形態であり得る。追加の例として、ベース層は、プロペラ状構成で、又は花づなの束として提供してもよい。もちろん、かかる平坦でない研磨パッドは、研磨される基材に接触するように研磨パッドを回転させることが可能な適切なキャリヤアセンブリ（例えば、プラテン又はアクセル）に連結し得る。
【００２７】
更なる実施形態では、摩耗部分又は使用済み部分を前進させて交換することができるように、研磨パッドをリアルツーリール様式で研磨システムに提供することができる。リールツーリール分布システムは、当該システムが研磨パッドと同調して動くように固定することができる。
【００２８】
本開示は、更に、研磨作業において本開示の研磨パッドと共に使用することができる研磨溶液に関する。いくつかの実施形態では、本開示の研磨溶液（図１において参照番号５０で表され、一般に「スラリー」と呼ばれる）は、研磨材複合体がその中に分散及び／又は懸濁されている流体成分を含み得る。
【００２９】
様々な実施形態では、流体成分は、非水性又は水性であってよい。非水性流体は、少なくとも５０重量％の非水性流体、例えば、有機溶剤を有するものとして定義される。水性流体は、少なくとも５０重量％の水を有するものとして定義される。非水性流体成分には、アルコール類、例えばエタノール、プロパノール、イソプロパノール、カルボワックス、ペトロラタム、ブタノール、トリアセチン、ジアセチン、アセチン、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、ポリエチレングリコール、トリエチレングリコール；アセテート類、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル；ケトン類、例えばメチルエチルケトン；有機酸類、例えば酢酸、脂肪酸（動物性脂肪、植物油、ピーナッツ油、パーム油など）；エーテル類；トリエタノールアミン；トリエタノールアミンの錯体（シリトラン（silitrane）若しくはホウ素等価物）、又はそれらの組み合わせが含まれ得る。水性流体成分は、上記の非水性流体のいずれかを含む、非水性流体成分を（水に加えて）含んでよい。流体成分は、水から本質的になっていてもよいし、流体成分中の水の量が少なくとも５０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも９０重量％又は少なくとも９５重量％であってもよい。流体成分は、非水性流体から本質的になっていてもよいし、流体成分中の非水性流体の量が少なくとも５０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも９０重量％又は少なくとも９５重量％であってもよい。流体成分が水性流体と非水性流体の両方を含む場合、得られる流体成分は、均質、すなわち単相溶液であり得る。
【００３０】
代替実施形態では、流体成分は、ペトロラタム、鉱物油グリース、ポリエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどを含んでも、又はそれらで形成されていてもよい。これらの材料は、ヒュームドシリカ、有機化粘土、界面活性剤、官能化ナノ粒子、又はペースト状の粘稠度を有する流体成分を達成するポリマーなど、添加剤を用いてレオロジー改質され得る。ペースト状の流体成分は、静止時には本質的に無限の粘度を有するが、降伏応力を超えた時には劇的に弱い剪断を呈する、半固体として挙動し得る。この高チキソ性の挙動により、研磨溶液は、研磨材複合体が基材を研磨することができるように、処理中に研磨パッド及び基材上で依然として流動可能に維持され得る。
【００３１】
例示的実施形態では、流体成分は、研磨材複合体粒子が流体成分に不溶性であるように選択することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、流体成分は、例えば、分散助剤、レオロジー改質剤、腐食防止剤、ｐＨ調整剤、界面活性剤、キレート剤／錯化剤、不動態化剤、発泡防止剤及びこれらの組み合わせ等の１種類又は２種類以上の添加剤を更に含んでよい。分散助剤は、多くの場合、不均一な又は好ましくない研磨結果をもたらす場合がある、スラリー中における凝集体粒子の沈下、沈降、沈殿及び／又は凝集を防ぐために添加される。有用な分散剤には、比較的高分子量の脂肪族又は脂環式ハロゲン化物とアミン、例えばポリアルキレンポリアミンとの反応生成物であるアミン分散剤、並びにアルキル基が少なくとも３０個の炭素原子を含むアルキルフェノールとアルデヒド（特にホルムアルデヒド）及びアミン（特にポリアルキレンポリアミン）との反応生成物であるマンニッヒ分散剤を挙げることができる。アミン分散剤の例は、米国特許第３，２７５，５５４号、同第３，４３８，７５７号、同第３，４５４，５５５号、及び同第３，５６５，８０４号に記載されており、これらの全てを参照により本明細書に援用する。マンニッヒ分散剤の例は、参照により本明細書に援用される、米国特許第３，０３６，００３号、同第３，２３６，７７０号、同第３，４１４，３４７号、同第３，４４８，０４７号、同第３，４６１，１７２号、同第３，５３９，６３３号、同第３，５８６，６２９号、同第３，５９１，５９８号、同第３，６３４，５１５号、同第３，７２５，４８０号、同第３，７２６，８８２号、及び同第３，９８０，５６９号に記載されている。
【００３３】
Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，Ｏｈｉｏ）からＳＯＬＳＰＥＲＳＥ、ＣＡＲＢＯＳＰＥＲＳＥ及びＩＲＣＯＳＰＥＲＳＥの商品名にて入手可能なもの等の立体安定化をもたらす分散助剤を用いてもよい。更なる分散剤には、ＢＹＫ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ  ａｎｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｗｅｓｅｌ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のＤＩＳＰＥＲＢＹＫ１８０等のＤＩＳＰＥＲＢＹＫ添加剤、並びにＥｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｈｏｐｅｗｅｌｌ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）のＴＥＧＯ  ＤＩＳＰＥＲＳ６５２、ＴＥＧＯ  ＤＩＳＰＥＲＳ６５６及びＴＥＧＯ  ＤＩＳＰＥＲＳＥ６７０を含むＤＩＳＰＥＲＳ添加剤が挙げられる。分散助剤は、単独で又は２種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３４】
レオロジー改質剤としては、剪断減粘剤及び剪断増粘剤を挙げることができる。剪断減粘剤としては、ＤＩＳＰＡＲＬＯＮ  ＡＱＨ−８００、ＤＩＳＰＡＲＬＯＮ  ６１００、ＤＩＳＰＡＲＬＯＮ  ＢＢ−１０２を含む、Ｋｉｎｇ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ（Ｎｏｒｗａｌｋ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）からＤＩＳＰＡＲＬＯＮの商品名にて入手可能なポリオレフィンポリマー材料上に塗布したポリアミドワックスを挙げることができる。モンモリロナイト粘土等のある種の粘土を剪断減粘剤として添加してもよい。レオロジー改質剤は、単独で又は２種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３５】
増粘剤には、ヒュームドシリカ、例えばＣａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）からＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬの商品名にて入手可能なもの、及びＥｖｏｎｉｋ  ＩｎｄｕｓｔｉｒｅｓからＡＥＲＯＳＩＬの商品名にて入手可能なもの；Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＳＯＬＴＨＩＸレオロジー改質剤及びＩＲＣＯＧＥＬの商品名にて入手可能なもの；水溶性ポリマー類、例えばポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、セルロース誘導体（ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、セルロースアセテートブチレートなど）、ポリビニルアルコール、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸、又はこれらの任意の組み合わせ；非水性ポリマー類、例えばポリオレフィン、スチレン／マレイン酸エステルコポリマー、並びにホモポリマー、コポリマー及びグラフトコポリマーを含む類似のポリマー物質が含まれ得る。当該剤は、窒素含有メタクリレートポリマー、例えば、メチルメタクリレート及びジメチルアミノプロピルアミンから誘導された窒素含有メタクリレートポリマーを含んでよい。市販の材料の例には、ポリイソブチレン類、例えばＢＰ（Ｌｏｎｄｏｎ，Ｅｎｇｌａｎｄ）のＩＮＤＯＰＡＬ及び／又はＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ（Ｉｒｖｉｎｇ，Ｔｅｘａｓ）のＰＡＲＡＰＯＬ；オレフィンコポリマー類、例えばＬｕｂｒｉｚｏｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＬＵＢＲＩＺＯＬ  ７０６０、７０６５及び７０６７、三井化学（日本国、東京）のＬＵＣＡＮＴ  ＨＣ−２０００Ｌ及びＬＵＣＡＮＴ  ＨＣ−６００；水素添加スチレン−ジエンコポリマー類、例えばＳｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）のＳＨＥＬＬＶＩＳ  ４０及びＳＨＥＬＬＶＩＳ  ５０、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＬＺ  ７３０８及びＬＺ  ７３１８；スチレン／マレイン酸コポリマー類、例えばＬｕｂｒｉｚｏｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｏｎのＬＺ  ３７０２及びＬＺ  ３７１５；ポリメタクリレート類、例えばＥｖｏｎｉｋ  ＲｏｈＭａｘ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｒｓｈａｍ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）からＶＩＳＣＯＰＬＥＸの商品名にて入手可能なもの、Ａｆｔｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）の粘度指数向上剤ＨＩＴＥＣシリーズ、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＬＺ  ７７０２、ＬＺ  ７７２７、ＬＺ  ７７２５及びＬＺ  ７７２０Ｃ；オレフィングラフトポリメタクリレートポリマー類、例えばＥｖｏｎｉｋ  ＲｏｈＭａｘ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．のＶＩＳＣＯＰＬＥＸ  ２−５００及びＶＩＳＣＯＰＬＥＸ  ２−６００；並びに水素添加ポリイソプレン星型ポリマー類、例えばＳｈｅｌｌ  ＣｈｅｍｉｃａｌｓのＳＨＥＬＬＶＩＳ  ２００及びＳＨＥＬＬＶＩＳ  ２６０が挙げられる。他の材料には、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＡＳＴＥＲＩＣポリマー等の放射状又は星型構造を有するメタクリレートポリマーが挙げられる。使用することができる粘度調整剤は、米国特許第５，１５７，０８８号、同第５，２５６，７５２号及び同第５，３９５，５３９号に記載されており、これらを参照により本明細書に援用する。粘度調整剤は、単独で又は２種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３６】
流体成分に添加することができる腐食防止剤には、金属を劣化させ得る研磨プロセスの酸性副生成物を中和できる、トリエタノールアミン、脂肪族アミン、オクタン酸オクチルアミン等のアルカリ性物質、並びにドデセニルコハク酸又は無水物及びオレイン酸等の脂肪酸とポリアミンとの縮合生成物が挙げられる。腐食防止剤は、単独で又は２種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３７】
使用することができる好適なｐＨ調整剤には、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、塩基性塩、有機アミン、アンモニア及びアンモニウム塩が挙げられる。例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化アンモニウム、ホウ酸ナトリウム、塩化アンモニウム、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン及びエチレンジアミンが挙げられる。いくつかのｐＨ調整剤、例えばジエタノールアミン及びトリエタノールアミンはまた、金属研磨中にアルミニウムイオン等の金属不純物とキレート化錯体を形成することができる。また、緩衝系を用いてもよい。緩衝剤は、酸性から中性近傍そして塩基性までの範囲にまたがるようにｐＨを調整することができる。多塩基酸系は、緩衝剤として機能し、アンモニウム塩を生成するために水酸化アンモニウムと完全に又は部分的に中和させた場合、それらは、リン酸−リン酸アンモニウム、ポリリン酸−ポリリン酸アンモニウム、ホウ酸−四ホウ酸アンモニウム、ホウ酸−五硼酸アンモニウムの系を含む代表的例であり、ｐＨ調整剤は、単独で使用しても、又は２つ以上を組み合わせて使用してもよい。他の緩衝剤には、三塩基及び多塩基プロトライト（potyprotic protolyte）及びこれらの塩（例えばアンモニウム塩）が挙げられる。これらには、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、リジン、アルギニン、オルニチン、システイン、チロシン及びカルノシンのプロトライト（これらの全ては７超のｐＫａを少なくとも１つ有する）をベースにしたアンモニウムイオン緩衝系を挙げることができる。
【００３８】
使用することができる界面活性剤には、イオン性及び非イオン性界面活性剤が挙げられる。非イオン性界面活性剤には、親水性部分及び疎水性部分を含有するポリマー類、例えばＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）からＰＬＵＲＯＮＩＣの商品名にて入手可能なポリ（プロピレングリコール）−ブロック−ポリ（エチレングリコール）−ブロック−ポリ（プロピレングリコール）；Ｃｒｏｄａ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＰＬＣ（Ｅｄｉｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）からＢＲＩＪの商品名にて入手可能なポリ（エチレン）−ブロック−ポリ（エチレングリコール）；Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）からＴＥＲＧＩＴＯＬの商品名にて入手可能なノニルフェノールエトキシレート；並びにＣｒｏｄａ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＰＬＣからＴＷＥＥＮ  ６０及びＴＷＥＥＮ界面活性剤の商品名にて入手可能なポリエチレングリコールソルビタンモノステアレートが含まれ得る。
【００３９】
イオン性界面活性剤には、カチオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤の両方を挙げることができる。カチオン性界面活性剤には、第四級アンモニウム塩、スルホン酸塩、カルボン酸塩、直鎖状アルキルアミン、アルキルベンゼンスルホン酸塩（洗剤）、（脂肪酸）石鹸、ラウリル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩及びリグノスルホン酸塩が挙げられる。アニオン性界面活性剤は、水中で、両親媒性アニオンと、通常アルカリ金属（Ｎａ＋、Ｋ＋）又は第四級アンモニウムであるカチオンとに解離する。種類としては、ＫＡＯ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｋａｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ  Ａｍｅｒｉｃａｓ  ＬＬＣ（Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ，Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）のＡＫＹＰＯ  ＲＬＭ−２５等のラウレス−カルボン酸が挙げられる。界面活性剤は、単独で又は２種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００４０】
配位子及びキレート剤等の錯化剤は、特に、用途が金属仕上げ又は研磨に関する場合であって、使用中に金属の削り屑及び／又は金属イオンが流体成分中に存在し得る時、流体成分に含めることができる。金属の酸化及び溶解は、錯化剤の添加によって促進することができる。Ｃｏｔｔｏｎ＆Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ；ａｎｄ  Ｈａｔｈａｗａｙ  ｉｎ  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．５；Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ，Ｇｉｌｌａｒｄ，ＭｃＣｌｅｖｅｒｔｙ，Ｅｄｓ．にて一般的に記載されているように、これらの化合物は、金属に結合して、水性及び非水性液体中における金属又は金属酸化物の溶解度を増大することができる。液体構成成分に加えられてよい又はその中で使用されてよい好適な添加剤としては、単座錯化剤、例えば、アンモニア、アミン、ハロゲン化物、擬似ハライド、カルボキシレート、チオレート及び同様物（配位子とも呼ばれる）が挙げられる。加工液（working liquid）に加えてよいその他の添加剤としては、多座錯化剤、典型的には多座アミンが挙げられる。好適な多座アミンとしては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、又はこれらの組み合わせが挙げられる。２つの単座及び多座錯化剤の組み合わせとしては、グリシンなどのアミノ酸、及びＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）などの一般的分析用キレート剤並びに多数のその類似化合物が挙げられる。追加のキレート剤としては、ポリホスフェート、１，３−ジケトン、アミノアルコール、芳香族複素環塩基、フェノール、アミノフェノール、オキシム、シッフ塩基、及びイオウ化合物が挙げられる。好適な錯化剤の例（特に、金属酸化物表面を研磨する場合）には、ＮＨ４  ＨＣＯ３等のアンモニウム塩、タンニン酸、カテコール、Ｃｅ（ＯＨ）（ＮＯ）３、Ｃｅ（ＳＯ４）２、フタル酸、サリチル酸等が挙げられる。
【００４１】
錯化剤としては、１つのカルボキシル基（すなわち、一官能性カルボン酸）又は複数のカルボン酸基（すなわち、多官能性カルボン酸）、例えば、二官能性カルボン酸（すなわち、ジカルボン酸）及び三官能性カルボン酸（すなわち、トリカルボン酸）を有するカルボン酸及びその塩を挙げることができる。本明細書で使用する場合、「一官能性」、「二官能性」、「三官能性」及び「多官能性」という用語は、酸性分子上のカルボキシル基の数を指す。錯化剤には、炭素、水素及び１つ又は２つ以上のカルボキシル基からなる単純なカルボン酸を挙げることができる。代表的な一官能性単純カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、３−ブテン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、フェニル酢酸、安息香酸及びトルイル酸が挙げられる。代表的な多官能性単純カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、メチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸が挙げられる。錯化剤としては、１つ又は２つ以上のカルボキシル基に加えて、１つ又は２つ以上の置換基、例えば、ハロゲン化物、ヒドロキシル基、アミノ基、エーテル基及び／又はカルボニル基を含む置換されたカルボン酸を挙げることができる。１つ又は２つ以上のヒドロキシル基を含むヒドロキシカルボン酸は、置換されたカルボン酸の一種である。代表的なヒドロキシカルボン酸には、一官能性ヒドロキシカルボン酸及び多官能性ヒドロキシカルボン酸が挙げられる。代表的な一官能性ヒドロキシカルボン酸には、グリセリン酸（すなわち、２，３−ジヒドロキシプロパン酸）、グリコール酸、乳酸（例えば、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸及びＤＬ−乳酸）、ヒドロキシブタン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸、グルコン酸及びメチル乳酸（すなわち、２−ヒドロキシイソ酪酸）が挙げられる。代表的な多官能性ヒドロキシカルボン酸には、リンゴ酸及び酒石酸（二官能性ヒドロキシカルボン酸）並びにクエン酸（三官能性ヒドロキシカルボン酸）が挙げられる。錯化剤は、単独で又は２種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００４２】
不動態化剤は、研磨する基材上に不動態化層を作製するために、流体成分に添加することができ、これにより、所与の基材の除去速度を変更したり、又は基材が２つ以上の異なる材料を含む表面を備える場合に、１つの材料の除去速度をもう１つの材料に対して調整したりする。ベンゾトリアゾール及び対応する類似体を含む、金属基材を不動態化するための当該技術分野において既知の不動態化剤を用いてよい。アミノ酸、例えばグリシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、リジン、プロリン、アルギニン、システイン及びチロシンを含めた、無機酸化物基材を不動態化することが知られている不動態化剤を用いることができる。更に、イオン性及び非イオン性界面活性剤は、不動態化剤としても機能し得る。不動態化剤は、単独で、又は２種類以上の組み合わせ（例えば、アミノ酸と界面活性剤等）で使用することができる。
【００４３】
使用することができる発泡防止剤には、シリコーン、エチルアクリレートと２−エチルヘキシルアクリレートのコポリマー（所望により酢酸ビニルを更に含んでよい）、並びにトリアルキルホスフェート、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド及び（エチレンオキシド−プロピレンオキシド）ポリマーを含む抗乳化剤が挙げられる。発泡防止剤は、単独で又は２種類以上の組み合わせで使用することができる。流体成分において有用であり得る他の添加剤には、酸化剤及び／又は漂白剤、例えば過酸化水素、硝酸、硝酸第二鉄等の遷移金属錯体、潤滑剤、殺生物剤、石鹸等が挙げられる。
【００４４】
様々な実施形態では、研磨溶液中のある添加剤種の濃度、すなわち単一の添加剤種の１つ又は２つ以上の添加剤の濃度は、研磨溶液の重量を基準にして、少なくとも約０．０１重量％、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．２５重量％、少なくとも約０．５又は少なくとも約１．０重量％、約２０重量％未満、約１０重量％未満、約５重量％未満又は約３重量％未満であってよい。
【００４５】
例示的実施形態では、本開示の研磨材複合体は、多孔質セラミック研磨材複合体を含んでよい。多孔質セラミック研磨材複合体は、多孔質セラミックマトリックス中に分散された個々の研磨粒子を含んでよい。本明細書で使用する場合、「セラミックマトリックス」という用語は、ガラス質と結晶質の両方のセラミック材料を包む。これらの材料は、一般に、原子構造を考慮すると、同じ分類に含まれる。隣り合う原子の結合は、電子移動又は電子共有のプロセスの結果である。あるいは、二次結合として知られる、正電荷と負電荷の引力の結果としてのより弱い結合が存在し得る。結晶質セラミック、ガラス及びガラスセラミックは、イオン結合及び共有結合を有する。イオン結合は、ある原子から別の原子への電子移動の結果としてもたらされる。共有結合は、価電子の共有の結果であり、方向性が強い。比較すると、金属の一次結合は、金属結合として知られるものであり、電子の非方向的な共有が関与している。結晶質セラミックは、シリカ系ケイ酸塩（耐火粘土、ムライト、磁器及びポートランドセメント等）、非ケイ酸酸化物（例えば、アルミナ、マグネシア、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びジルコニア）並びに非酸化セラミック（例えば、炭化物、窒化物及び黒鉛）に細分することができる。ガラスセラミックは、結晶質セラミックスと組成において同等である。特定の処理技術の結果、これらの材料は結晶セラミックのような長い規則性は有していない。
【００４６】
例示的実施形態では、セラミックマトリックスの少なくとも一部は、ガラス質セラミック材料を含む。更なる実施形態では、セラミックマトリックスは、少なくとも５０重量％、７０重量％、７５重量％、８０重量％、又は９０重量％のガラス質セラミック材料を含む。一実施形態では、セラミックマトリックスは、ガラス質セラミック材料から本質的になる。
【００４７】
様々な実施形態では、セラミックマトリックスは、金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化マンガン、酸化亜鉛及びこれらの混合物を含むガラスを含んでよい。セラミックマトリックスには、Ｓｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３を含めたアルミナ−ホウケイ酸ガラスを挙げることができる。アルミナ−ホウケイ酸ガラスは、約１８％のＢ２Ｏ３、８．５％のＡｌ２Ｏ３、２．８％のＢａＯ、１．１％のＣａＯ、２．１％のＮａ２Ｏ、１．０％のＬｉ２Ｏを含み、その残りはＳｉ２Ｏであり得る。こうしたアルミナ−ホウケイ酸ガラスは、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｇｌａｓｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｏｌｄｓｍａｒ  Ｆｌｏｒｉｄａ）から市販されている。
【００４８】
本明細書で使用する場合、「多孔質」という用語は、その集合体全体にわたって分布する細孔又は間隙を有することを特徴とするセラミックマトリックスの構造を記述するために用いられる。細孔は、複合体の外表面に向かって開かれていてもよいし、塞がれていてもよい。セラミックマトリックス中の細孔は、セラミック研磨材複合体の破損の制御を助け、使用済み（すなわち劣化した）研磨粒子が複合体から放出されるようにすると考えられる。細孔はまた、研磨材物品と加工物との界面から削り屑及び使用済み研磨粒子を除去するための経路をもたらすことにより、研磨材物品の性能（例えば、切削速度及び表面仕上げ）を向上させ得る。間隙は、複合体の少なくとも約４体積％、複合体の少なくとも７体積％、複合体の少なくとも１０体積％、又は複合体の少なくとも２０体積％；複合体の９５体積％未満、複合体の９０体積％未満、複合体の８０体積％未満、又は複合体の７０体積％未満を構成し得る。多孔質セラミックマトリックスは、当該技術分野において周知の技術によって形成することができ、例えば、セラミックマトリックス前駆体を制御焼成することによって、又はセラミックマトリックス前駆体に孔形成剤、例えばガラスバブルを添加することによって形成することができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、研磨粒子には、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、熱処理した酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナジルコニア、酸化鉄、セリア、ガーネット及びこれらの組み合わせを挙げることができる。一実施形態では、研磨粒子は、ダイヤモンドを含んでいてもよいし、ダイヤモンドから本質的になっていてもよい。ダイヤモンド研磨粒子は、天然又は合成ダイヤモンドであってよい。ダイヤモンド粒子は、当該粒子に関連した独自のファセットを持つごつごつした形状を有してもよく、あるいは、不規則形状を有してもよい。ダイヤモンド粒子は、単結晶であってもよいし、Ｍｙｐｏｄｉａｍｏｎｄ  Ｉｎｃ．（Ｓｍｉｔｈｆｉｅｌｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から「Ｍｙｐｏｌｅｘ」の商品名にて市販されているダイヤモンド等の多結晶であってもよい。様々な粒子サイズの単結晶ダイヤモンドがＤｉａｍｏｎｄ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ（Ｗｏｒｔｈｉｎｇｔｏｎ，Ｏｈｉｏ）から入手できる。多結晶ダイヤモンドは、Ｔｏｍｅｉ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｃｅｄａｒ  Ｐａｒｋ，Ｔｅｘａｓ）から入手することができる。ダイヤモンド粒子は、金属コーティング（ニッケル、アルミニウム、銅等）、無機コーティング（例えばシリカ）又は有機コーティング等の表面コーティングを含有してもよい。
【００５０】
いくつかの実施形態では、研磨粒子は、研磨粒子のブレンドを含んでよい。例えば、ダイヤモンド研磨粒子は、第２のより柔らかいタイプの研磨粒子と混合してよい。このような場合、第２の研磨粒子は、ダイヤモンド研磨粒子よりも小さい平均粒子サイズを有してよい。
【００５１】
例示的実施形態では、研磨粒子は、均一に（又は実質的に均一に）セラミックマトリックス全体に分布され得る。本明細書で使用する時、「均一に分布される」とは、複合体粒子の第１の部分における研磨粒子の単位平均密度が、複合体粒子の第２の異なる部分と比べて、２０％を超えて、１５％を超えて、１０％を超えて、５％を超えて変化しないことを意味する。これは、例えば、研磨粒子が粒子表面に集中している研磨材複合体粒子とは対照的である。
【００５２】
様々な実施形態では、本開示の研磨材複合体粒子は、充填剤、カップリング剤、界面活性剤及び発泡抑制剤等の任意選択の添加剤を含んでもよい。これら材料の量は、所望の特性をもたらすように選択され得る。更に、研磨材複合体粒子は、１種類又は２種類以上の剥離剤を含んでよい（又はその外表面に付着させてよい）。以下で更に詳述するように、１種類又は２種類以上の剥離剤は、粒子の凝集を防ぐために、研磨材複合体粒子の製造において使用することができる。有用な剥離剤としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム）、金属窒化物（例えば、窒化ケイ素）、グラファイト、及びこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、本開示の物品及び方法において有用な研磨材複合体は、少なくとも約５μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１５μｍ又は少なくとも２０μｍ、１，０００μｍ未満、５００μｍ未満、２００μｍ未満又は１００μｍ未満の平均サイズ（平均長軸径又は複合体上における２点間の最長の直線）を有してよい。
【００５４】
例示的実施形態では、研磨材複合体の平均サイズは、複合体に使用される研磨粒子の平均サイズの少なくとも約３倍、複合体に使用される研磨粒子の平均サイズの少なくとも約５倍、又は複合体に使用される研磨粒子の平均サイズの少なくとも約１０倍；複合体に使用される研磨粒子の平均サイズの３０倍未満、複合体に使用される研磨粒子の平均サイズの２０倍未満、又は複合体に使用される研磨粒子の平均サイズの１０倍未満である。本開示の物品及び方法において有用な研磨粒子は、少なくとも約０．５μｍ、少なくとも約１μｍ又は少なくとも約３μｍ、約３００μｍ未満、約１００μｍ未満又は約５０μｍ未満の平均粒子サイズ（平均長軸径（又は粒子上における２点間の最長の直線））を有してよい。研磨粒子サイズは、例えば、所望の切削速度及び／又は加工物の所望の表面粗さをもたらすように選択することができる。研磨粒子は、少なくとも８、少なくとも９又は少なくとも１０のモース硬度を有してよい。
【００５５】
様々な実施形態では、セラミック研磨材複合体のセラミックマトリックス中のガラス質セラミック材料の重量に対する研磨粒子の重量は、少なくとも約１／２０、少なくとも約１／１０、少なくとも約１／６、少なくとも約１／３、約３０／１未満、約２０／１未満、約１５／１未満又は約１０／１未満である。
【００５６】
様々な実施形態では、セラミック研磨材複合体中の多孔質セラミックマトリックスの量は、セラミックマトリックスが研磨粒子以外の任意の充填剤、付着した剥離剤及び／又は他の添加剤を含む場合、多孔質セラミックマトリックス及び個々の研磨粒子の総重量の少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも３３重量％、９５重量％未満、９０重量％未満、８０重量％未満又は７０重量％未満である。
【００５７】
様々な実施形態では、研磨材複合体粒子は、精密な形状であってもよいし、不規則な形状（すなわち精密でない形状）であってもよい。精密な形状のセラミック研磨材複合体は、任意の形状（例えば、立方体、ブロック状、円筒形、角柱形、角錐形、角錐台、円錐形、円錐台、球形、半球形、十字形又は柱様）であってよい。研磨材複合体粒子は、異なる形状及び／又はサイズの研磨材複合体の混合物であってもよい。あるいは、研磨材複合体粒子は、同じ（又は実質的に同じ）形状及び／又はサイズを有してもよい。精密でない形状の粒子には、回転楕円体が挙げられ、例えば、噴霧乾燥プロセスにより形成することができる。
【００５８】
様々な実施形態では、流体成分中の研磨材複合体の濃度は、少なくとも０．０６５重量％、少なくとも０．１６重量％、少なくとも０．３３又は少なくとも０．６５重量％、６．５重量％未満、４．６重量％未満、３．０重量％未満又は２．０重量％未満であってよい。いくつかの実施形態では、セラミック研磨材複合体とその作製にて使用される剥離剤の両方を流体成分中に含めることができる。これらの実施形態では、流体成分中の研磨材複合体及び剥離剤の濃度は、少なくとも０．１重量％、少なくとも０．２５重量％、少なくとも０．５又は少なくとも１．０重量％、１０重量％未満、７重量％未満、５重量％未満又は３重量未満であってよい。
【００５９】
本開示の研磨材複合体粒子は、例えば、鋳造、複製、微細複製、成形、噴霧、噴霧乾燥、微粒化、塗布、めっき、堆積、加熱、硬化、冷却、凝固、圧縮、圧縮形成、押出し、焼結、ブレージング（braising）、微粒子化、浸入、含浸、真空化、吹付け、破壊を含めた任意の粒子形成プロセス（マトリックス材料の選択に応じて）又は他の任意の利用可能な方法により形成することができる。複合体は、より大きな物品として形成されてから、例えば、より大きい物品中の溝線に沿って破砕又は破壊することによって、より小さい断片に分割してもよい。複合体が最初により大きな物体として形成される場合、当業者によく知られた方法の１つによって、より狭いサイズ範囲内の使用断片を選択することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、セラミック研磨材複合体には、概ね米国特許第６，５５１，３６６号及び同第６，３１９，１０８号（全体を参照により本明細書に援用する）の方法を用いて製造されるガラス質で結合されたダイヤモンド粒塊を挙げることができる。
【００６０】
一般に、セラミック研磨材複合体を製造するための方法は、有機結合剤、溶剤、研磨粒子（例えばダイヤモンド）、及びセラミックマトリックス前駆体粒子（例えばガラスフリット）を混合することと、この混合物を高温で噴霧乾燥して「未焼結の」研磨材／セラミックマトリックス／結合剤粒子を作製することと、「未焼結の」研磨材／セラミックマトリックス／結合剤粒子を回収して剥離剤（例えば板状白色アルミナ）と混合することと、次いで、燃焼を介して結合剤を除去しながら、研磨粒子を含むセラミックマトリックス材料をガラス化するのに十分な温度でこの粉末混合物を焼きなますことと、セラミック研磨材複合体を形成することと、を含む。セラミック研磨材複合体は、任意で所望の粒子サイズにふるい分けすることができる。剥離剤は、「未焼結の」研磨材／セラミックマトリックス／結合剤粒子がガラス化プロセス中に互いに凝集することを防ぐ。これにより、ガラス化セラミック研磨材複合体を、噴霧乾燥機から直接形成される「未焼結の」研磨材／セラミックマトリックス／結合剤粒子の大きさと同様の大きさに保持することができる。剥離剤の少量部分、１０％未満、５％未満又は更に１％未満は、ガラス化プロセス中に、セラミックマトリックスの外表面に付着し得る。剥離剤は、通常、セラミックマトリックスの軟化点よりも高い軟化点（ガラス材料等の場合）又は融点（結晶性材料等の場合）又は分解温度を有するが、全ての材料が融点、軟化点又は分解温度のそれぞれを有するとは限らないことが理解される。融点、軟化点又は分解温度のうち２つ以上を有する材料については、融点、軟化点又は分解温度のうち、より低いものがセラミックマトリックスの軟化点よりも高いことが理解される。有用な剥離剤の例には、金属酸化物（例えば酸化アルミニウム）、金属窒化物（例えば窒化ケイ素）及び黒鉛が挙げられるが、これらに限定されない。
【００６１】
いくつかの実施形態では、本開示の研磨材複合体粒子は、研磨材スラリーに有益な特性を付与する試薬で表面改質（例えば、共有結合、イオン結合又は機械的結合）を施してよい。例えば、ガラスの表面を酸又は塩基でエッチングして適切な表面ｐＨをもたらすことができる。共有結合による改質表面は、１種類又は２種類以上の表面処理剤からなる表面処理で粒子を反応させることによって作製することができる。好適な表面処理剤の例としては、シラン類、チタン酸塩類、ジルコン酸塩類、有機リン酸塩類、及び有機スルホン酸塩類が挙げられる。この発明に好適なシラン表面処理剤の例としては、オクチルトリエトキシシラン、ビニルシラン（例えば、ビニルトリメトキシシラン及びビニルトリエトキシシラン）、テトラメチルクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、トリス−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］イソシアヌレート、ビニル−トリス−（２−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス−（γ−トリメトキシシリルプロピル）アミン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、アクリルオキシアルキルトリメトキシシラン、メタクリルオキシアルキルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ１２３０専売非イオン性シラン分散剤（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，Ｏｈｉｏ）から入手可能）及びこれらの混合物が挙げられる。市販の表面処理剤の例としては、ＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ１７４及びＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ１２３０（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅから入手可能）が挙げられる。表面処理剤は、改質を施す表面の疎水的性質又は親水的性質を調整するために使用することができる。ビニルシランを用いて、別の試薬とビニル基を反応させることによって、更により高度な表面改質をもたらすことができる。反応性又は不活性の金属をガラスダイヤモンド粒子と組み合わせて、表面を化学的に又は物理的に変えることができる。スパッタリグ、真空蒸発、化学蒸着（ＣＶＤ）、又は溶融金属技術を用いることができる。
【００６２】
いくつかの実施形態では、本開示は更に、第２の研磨溶液、すなわち仕上げ用研磨溶液に関し、この溶液は、以下に更に詳細に述べるように、研磨作業の最終段階で使用するためのものである。第２の研磨溶液は、上記研磨溶液のいずれかを含むことができ、研磨粒子の濃度は、第１の研磨溶液の３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％又は１００％未満（すなわち、研磨材を実質的に含まない）である。様々な実施形態において、第２の研磨溶液の流体成分は、第１の研磨溶液の流体成分と同一であるか、又は実質的に同一である。
【００６３】
本開示は、基材を研磨するための方法に、更に関する。この方法は、図１に関して記載したもの等の研磨システムを用いて、又は任意の他の従来の研磨システム、例えば片面若しくは両面研磨及びラッピングで実施することができる。いくつかの実施形態では、基材を研磨するための方法は、研磨する基材を提供することを含んでもよい。基材は、研磨及び／又は平坦化が望まれる任意の基材であってよい。例えば、基材は、金属、合金、金属酸化物、セラミック又はポリマー（一般に半導体ウェハ又は光学レンズの形態）であってよい。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、サファイア（Ａ、Ｒ又はＣ面）、ケイ素、炭化ケイ素、石英又はシリケートガラス等の超硬基材を研磨するのに特に有用であり得る。基材は、１つ又は２つ以上の研磨表面を有する。
【００６４】
様々な実施形態において、本方法は、研磨パッド及び研磨溶液を提供することを更に含んでいてもよい。研磨パッド及び研磨溶液は、上述の研磨パッド及び研磨溶液のいずれかと同じであってもよいし、類似のものであってもよい。
【００６５】
いくつかの実施形態では、本方法は、研磨パッドと基材との間に相対運動がある状態で、研磨パッド及び研磨溶液に、基材の表面を接触させることを更に含んでもよい。例えば、図１の研磨システムを再度参照し、プラテン２０をキャリヤアセンブリ３０に対して移動（例えば、並進運動及び／又は回転）させると、キャリヤアセンブリ３０は、研磨溶液５０の存在下で、研磨パッド４０（プラテン２０に連結されていてもよい）の研磨面に接している基材１２に圧力を加えることができる。加えて、キャリヤアセンブリ３０が、プラテン２０に対して移動（例えば、並進及び／又は回転）させられてもよい。圧力及び相対運動の結果、研磨粒子（研磨パッド４０及び／又は研磨溶液５０の中／上に含有され得る）は、基材１２の表面から材料を取り除くことができる。研磨パッドが、研磨要素を含む上部主表面を備える実施形態では、上部主表面が研磨／作業面をとして機能するように、研磨パッドをプラテンに連結してもよい（すなわち、上部主表面は下部主表面よりもプラテンから更に配置される）。
【００６６】
いくつかの実施形態では、この研磨方法を所望の期間にわたって実施した後、本開示の方法は、研磨に使用することができる研磨粒子の量が研磨の最終段階の間に低減されるように、スラリーが研磨システムに供給される流量及び研磨溶液の組成のいずれか又は両方を調節する工程（すなわち、第２の研磨溶液を提供する工程）を更に備え得る。例えば、スラリーの流量は、第１の研磨溶液の初期流量と比べて、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、又は１００％低減されてもよい。更なる例として、研磨粒子濃度が第１の研磨溶液の３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、又は１００％未満（すなわち、研磨材を実質的に含まない）である第２の研磨溶液が、研磨溶液として供給されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の研磨溶液の研磨粒子濃度は、０．５重量％未満、０．３重量％未満、又は０．１重量％未満であり得る。
【００６７】
例示的実施形態において、本開示のシステム及び方法は、超硬基材、例えばサファイアのＡ、Ｒ、又はＣ面の仕上げに特に適する。完成したサファイア結晶、シート又はウェハは、例えば、発光ダイオード産業及び携帯ハンドヘルドデバイスのカバー層に有用である。かかる用途において、本システム及び方法は、材料の永続的な除去を提供する。更に、本開示のシステム及び方法は、通常用いられる小さい粒子サイズで実現される表面仕上げと同等の表面仕上げをもたらしつつ、通常用いられる大きい研磨粒子サイズで実現される除去速度と同程度の除去速度を提供できることが見出された。更にまた、本開示のシステム及び方法は、固定式研磨パッドで必要とされるようなパッドの広範囲なドレッシングを行うことなく、持続的な除去速度をもたらすことができる。
【００６８】
実施形態の一覧
１．  基材を研磨するためのシステムであって、
基材を受け入れて保持するように構成されたキャリヤアセンブリと、
研磨パッドであって、上部主表面、及び上部主表面とは反対側にある下部主表面、並びに該研磨パッドの上部主表面から延びる複数の研磨要素を含む、研磨パッドと、
研磨パッドの上部面と基材との間に配置された研磨溶液であって、流体成分、及び流体成分中に分散した複数のセラミック研磨材複合体を含み、多孔質セラミックマトリックス中に分散した個々の研磨粒子を含む、研磨溶液と、
前記研磨パッドを受け入れて保持するように構成された第２のキャリヤアセンブリと、を備え、
前記研磨パッドは、研磨パッドの上部面が基材の表面に隣接するように、第２のキャリヤアセンブリに連結され、
研磨作業を行うために前記研磨パッドが前記基材に対して移動可能となるように構成されている、システム。
【００６９】
２．  研磨要素は、第１の高さ及び第１の厚さを有するステム、並びに、前記ステムに対して遠位に配設され、第２の高さ及び第２の厚さを有する研磨ヘッドを含む、実施形態１に記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７０】
３．  第１の厚さに対する第１の高さの比は、１超である、実施形態２に記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７１】
４．  第１の高さは、２ｍｍ〜０．２ｍｍである、実施形態２〜３のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７２】
５．  第２の高さは、０．３ｍｍ〜０．０５ｍｍであり、第２の厚さは、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍである、実施形態２〜４のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７３】
６．  前記研磨要素は、上部主表面と一体的に形成されている、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７４】
７．  前記研磨要素は、上部主表面に関して均一に分布している、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７５】
８．  前記研磨要素は、上部主表面に関して均一に分布している、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７６】
９．  前記研磨要素は、ポリプロピレンで作られている、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７７】
１０．  上部主表面と下部主表面との間の距離は、０．２ｍｍ〜７ｍｍである、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７８】
１１．  上部主表面から下部主表面を通って延びる複数の空隙を更に備えている、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００７９】
１２．  前記研磨パッドは、サブパッドを更に備え、前記サブパッドは、下部主表面に連結され、下部主表面とプラテンとの間に配設される、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステム。
【００８０】
１３．  セラミック研磨材複合体は、約４〜７０％の範囲の細孔容積を有する、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載のシステム。
【００８１】
１４．  前記研磨粒子は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、熱処理した酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナジルコニア、酸化鉄、セリア又はガーネットを含む、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のシステム。
【００８２】
１５．  前記研磨粒子は、ダイヤモンドを含む、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のシステム。
【００８３】
１６．  セラミック研磨材複合体は、５００マイクロメートル未満の平均粒子サイズを有する、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載のシステム。
【００８４】
１７．  セラミック研磨材複合体の平均サイズは、前記研磨粒子の平均サイズの少なくとも約５倍である、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のシステム。
【００８５】
１８．  前記多孔質セラミックマトリックスは、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化マンガン又は酸化亜鉛、を含むガラスを含む、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載のシステム。
【００８６】
１９．  流体成分中の研磨材複合体の濃度は、０．０６５重量％〜６．５重量％である、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載のシステム。
【００８７】
２０．  基材の表面を研磨するための方法であって、
研磨される主表面を有する基材を提供する工程と、
実施形態１〜１８のいずれか１つに記載の基材を研磨するためのシステムを提供する工程と、
研磨パッドと基材との間に相対運動がある状態で、基材の主表面を研磨パッド及び研磨溶液と接触させる工程と、を含む、方法。
【００８８】
本開示の動作を、次の詳細な実施例に関して更に説明する。これらの実施例は、様々な具体的な好ましい実施形態及び技術を更に示すために提供される。しかしながら、本開示の範囲内に留まりつつ多くの変形及び変更を加えることができるということは理解されるであろう。
【実施例】
【００８９】
【表１】
0006789982.tif 000002
【００９０】
研磨試験方法−１
Ｌａｐｍａｓｔｅｒ  Ｗｏｌｔｅｒｓ（Ｒｅｎｄｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能なＰｅｔｅｒ  Ｗｏｌｔｅｒｓ  ＡＣ  ５００両面ラッピング工具を使用して研磨を行った。両面ＰＳＡを使用して、研磨機の外径１８．３１インチ（４６．５ｃｍ）、内径７インチ（１７．８ｃｍ）の下部プラテンに、外径１８．３１インチ（４６．５ｃｍ）、内径７インチ（１７．８ｃｍ）のパッドを取り付けた。上部パッドは、スラリーが加工物及び下部パッドに移動することを可能にするために、１６×１ｃｍスラリー孔が上部プラテンの孔パターンに位置合わせされていることを除いて同様であった。両方のプラテンを時計回り方向に６０ｒｐｍで回転させた。直径５．１ｃｍのウェハを保持するようにそれぞれがサイズ設定された３つの丸型孔を備えるエポキシガラスキャリヤを、下部パッド上にセットし、工具のギヤと位置合わせした。凹部の中央点は、互いに等距離に位置し、キャリヤの中心に対してずれており、これにより、キャリヤが回転した時、三角形の各凹部の中心点は、ウェハの縁部１ｃｍがパッド／プラテンの縁部の上に突き出している円で回転する。直径５．１ｃｍ×厚さ０．５ｃｍの３つのＡ面サファイアウェハをキャリヤの３つの凹部に取り付け、研磨した。１バッチ当たり合計９つのウェハについて、１バッチ当たり３つのキャリヤを３０分間動作させた。４ｐｓｉの研磨圧を達成するために、最大荷重をウェハに加えた。最初の段階を、６０ｒｐｍの回転速度が時計回りに動作する状態で、２０秒間２０ｄａＮに設定した。また、リングギヤを、時計回り方向に８に設定した。第２の段階を、３０分間５２ｄａＮに設定し、最終段階を、２０秒間２０ｄａＮに設定した。スラリー流量は、６ｇ／分で一定であった。
【００９１】
研磨の前後でウェハを重量測定した。測定された重量喪失を用い、ウェハ密度３．９８ｇ／ｃｍ３に基づいて、除去された材料の量を決定した。ミクロン／分で報告する除去速度は、３０分の研磨間隔で、３枚のウェハの厚みが減少した量の平均値である。ウェハをそれぞれ３０分周期で再使用した。
【００９２】
研磨試験方法−２
Ｅｎｇｉｓ  Ｃｏｒｐ．（１０５  Ｗ．Ｈｉｎｚ  Ｒｄ．，Ｗｈｅｅｌｉｎｇ，Ｉｌ  ６００９０）から入手可能なＥｎｇｉｓ  Ｍｏｄｅｌ  ＦＬ  １５片面ラッピング工具を使用して、研磨を行った。両面ＰＳＡを使用して、直径１５インチ（３８．１ｃｍ）の研磨機のプラテンに直径１５インチ（３８．１ｃｍ）のパッドを取り付けた。５０ｒｐｍでプラテンを回転させた。研磨機のヘッドは、掃引運動なしで、４０ｒｐｍにて回転させた。直径５．１ｃｍのウェハを保持する寸法にそれぞれ調整された、３つの等辺三角形の形状である凹部を備えるキャリヤをヘッドに取り付けた。凹部の中央点は、互いに等距離に位置し、ヘッドの中心に対してずれており、これにより、ヘッドが回転した時、三角形の各凹部の中心点が１３．５ｃｍの外周を有する円で回転する。直径５．１ｃｍ×厚さ０．５ｃｍの３つのＡ面サファイアウェハをキャリヤの凹部に取り付け、研磨した。研磨時間は３０分とした。４ｐｓｉの研磨圧を達成するために、３０．７ｌｂｓ（１３．９ｋｇ）の重りを使用してウェハに荷重を加えた。スラリー流量は１ｇ／分であり、パッドの中心から約４ｃｍの地点においてパッドに滴下した。研磨の前後でウェハを重量測定した。測定された重量喪失を用い、ウェハ密度３．９８ｇ／ｃｍ３に基づいて、除去された材料の量を決定した。ミクロン／分で報告する除去速度は、３０分の研磨間隔で、３枚のウェハの厚みが減少した量の平均値である。ウェハをそれぞれ３０分周期で再使用した。
【００９３】
研磨試験方法−３
Ｇｅｒｂｅｒ  Ｃｏｂｕｒｎから入手可能なＧｅｒｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｐｅｘ  Ｆｉｎｅｒ／Ｐｏｌｉｓｈｅｒ上で研磨を行った。振幅ゼロに設定された上部フィクスチャ上に、１×１インチの正方形パッドを取り付けた。（１１５０Ｈｚの周波数で測定される）高設定で振動するように設定された下部フィクスチャ上に、２インチの丸形Ａ平面サファイアウェハを置いた。３．５ｐｓｉの圧力を加えた。研磨ペーストをパッドに適用し、サファイアウェハ上に塗布した。３０分周期で研磨を行った。研磨の前後でサファイアウェハの重量を測定した。２インチウェハの表面からの研削量が均一であると仮定して、除去速度μｍ／分を計算した。
【００９４】
スラリー−１の調製
５ｇのＣＡＣ−１と９９５ｇの潤滑剤とを含有するグリセロール／水溶液を形成することによって、スラリーを調製した。溶液を、使用前に、従来型の高剪断ミキサーを約３分間使用して混合した。
【００９５】
スラリー−２の調製
１０ｇのＣＡＣ−１と９９０ｇの潤滑剤とを含有するグリセロール／水溶液を形成することによって、スラリーを調製した。溶液を、使用前に、従来型の高剪断ミキサーを約３分間使用して混合した。
【００９６】
ペースト−１の調製
１８．２ｇのペトロラタムと、１．２ｇの植物油と、０．６ｇのＣＡＣ−１とを４ｏｚジャーに加えることによって、グリース／ペーストを調製した。ヒートガンを使用して、ペトロラタムが溶融するまで混合物を加熱した。溶融後、懸濁液が十分に混合するまで、ジャーの混合物を撹拌し、次いで、撹拌しながら冷却できるようにした。冷却すると、研磨グリース／ペーストが形成される。
【００９７】
ペースト−２の調製
１９．４  ＰＥＧ  ７５０を０．６ｇのＣＡＣ−１と混合した。ＰＥＧが溶融するまで混合物を加熱し、一様な懸濁液が生じるまで、混合物を撹拌した。冷却すると、研磨ペースト／ワックスが生じた。
【００９８】
ペースト−３の調製
８ｏｚジャー中で、５０．０ｇの脱イオン水を５０．３ｇのグリセリンと混合した。ＣＡＣ−１  ３．２１ｇを加え、プロペラ羽根を用いて１分間混合した。これに続いて、混合しながら約３０秒間にわたって、２．０ｇのＬａｐｏｎｉｔｅ  ＲＤを添加した。次に、混合しながら、１．５ｇのＡｑｕａ  ３０を添加した。最後に、最終構成成分、１８％のＮａＯＨ溶液を添加した。この混合物は約５分間混合できるようになった。
【００９９】
凸面ヘッド形状を備える複数の研磨要素を有する研磨パッド−１ａの実施例
凸面研磨要素を含んでいるポリプロピレン材料４１−９１０４−３１２０−８の２５ｘ２５インチシートを、研磨要素面が加工物及び入射スラリー流に向かって向くように標準的な平坦化システムに対して上向きに向いた状態で、４４２ｋｗ両面接着剤のシート上に積層した。次いで、このパッドをダイカットして、片面研磨システムに適切な工具プラテンを適合させた。
【０１００】
比較例  平坦な研磨面の近くに存在するように反転した複数の研磨要素を備える研磨層を有する研磨パッド−１ｂ
凸面研磨要素を含んでいるポリプロピレン材料４１−９１０４−３１２０−８の２５ｘ２５インチシートを、研磨要素面が加工物及び入射スラリー流とは反対に向くように標準的な平坦化システムに対して下向きに向いた状態で、４４２ｋｗ両面接着剤のシート上に積層した。得られた作業面は、加工物及びスラリーに近い平坦な研磨面を表す。次いで、このパッドをダイカットして、片面研磨システムに適切な工具プラテンを適合させた。
【０１０１】
凸面ヘッド形状とエポキシが充填されたステム体積を備える複数の研磨要素を有する研磨パッド−１ｃの実施例  凸面研磨要素を含んでいるポリプロピレン材料４１−９１０４−３１２０−８の２５ｘ２５インチシートを、ＤＰ−１２５  Ｓｃｏｔｃｈｗｅｌｄ  Ｅｐｏｘｙでコーティングし、エポキシ樹脂が研磨要素ヘッドの直ぐ下までステム体積を実質的に充填するように、樹脂をスキージと同じ高さにした。室温で２４時間硬化させた後、コーティングしたシートを、研磨要素面が加工物及び入射スラリー流に向かって向くように標準的な平坦化システムに対して上向きに向いた状態で、４４２ｋｗ両面接着剤のシート上に積層した。次いで、このパッドをダイカットして、片面研磨システムに適切な工具プラテンを適合させた。
【０１０２】
凸面ヘッド形状を備える複数の研磨要素を有する研磨パッド−１ｄの実施例
凸面研磨要素を含有するポリプロピレン材料４１−９１０４−３１２０−８の１ｘ１インチシートを、研磨要素面が、加工物及び入射スラリー流に向かって向くように、標準的な平坦化システムに対して上向きに向いた状態で、４４２ｋｗ両面接着剤の等しいサイズのシート／３０ｍｉｌポリカーボネート／４４２ｋｗ上に積層した。次いで、このパッドをダイカットして、片面研磨システムに適切な工具プラテンを適合させた。
【０１０３】
研磨パッド−１ｅ及びパッド−１ｆの実施例は、上述した研磨パッド１ｄの複製である。
【０１０４】
以下の表は、上述した実施例及び比較例の概要を提供し、研磨試験の条件を比較する：
【表２】
0006789982.tif 000003
【０１０５】
研磨試験−１ＡＣ  ＰＣは、パッド−１ＡＣＰＣ、研磨試験方法−１、除去速度試験方法−１及びスラリー−１を使用して実行された。
【０１０６】
研磨試験−１ＡＣ  ＰＣなしは、パッド−１ＡＣ  ＰＣなし、研磨試験方法−１、除去速度試験方法−１及びスラリー−１を使用して実行された。
【０１０７】
研磨試験−１ａは、パッド−１ａ、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−１を使用して実行された。
【０１０８】
研磨試験−１ｂは、パッド−１ｂ、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−１を使用して実行された。
【０１０９】
研磨試験−１ｃは、パッド−１ｃ、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−１を使用して実行された。
【０１１０】
研磨試験−１ｄは、パッド−１ｄ、研磨試験方法−３、除去速度試験方法−１及びペースト−１を使用して実行された。
【０１１１】
０.６５ｇのペースト−１をパッドに適用し、サファイアウェハ上に１．６ｇ塗布した。
【０１１２】
研磨試験−１ｅは、パッド−１ｅ、研磨試験方法−３、除去速度試験方法−１及びペースト−２を使用して実行された。
【０１１３】
１．７ｇのペースト−２をパッドに適用し、サファイアウェハ上に２．５ｇ塗布した。
【０１１４】
研磨試験−１ｆは、パッド−１ｆ、研磨試験方法−３、除去速度試験方法−１及びペースト−３を使用して実行された。
【０１１５】
１．５ｇのペースト−３をパッドに適用し、サファイアウェハ上に２．５ｇ塗布した。
【０１１６】
研磨試験−２は、パッド−２、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−２を使用して実行された。
【０１１７】
研磨試験−３は、パッド−３、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−２を使用して実行された。
【０１１８】
研磨試験−４は、パッド−４、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−２を使用して実行された。
【０１１９】
研磨試験−５は、パッド−５、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−１を使用して実行された。
【０１２０】
研磨試験−６は、パッド−６、研磨試験方法−２、除去速度試験方法−１及びスラリー−１を使用して実行された。
【０１２１】
【表３】
0006789982.tif 000004
【０１２２】
本発明の他の実施形態は、添付の請求項の範囲内である。
【図１】
0006789982.tif 000005
【図２Ａ】
0006789982.tif 000006
【図２Ｂ】
0006789982.tif 000007
【図２Ｃ】
0006789982.tif 000008
【図２Ｄ】
0006789982.tif 000009