(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を研磨するためのケミカルメカニカル研磨パッドであって、
研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を含み、
研磨テキスチャが、研磨要素のサブセット上に複数の接触区域を含み、
研磨テキスチャが、式
Ｒ＝（１−Ｃ）／（１＋Ｎ）
（式中、Ｃは、研磨要素のサブセットの平均水平投影面積に対する複数の接触区域の平均接触面積の比であり、Ｎは、平均水平投影面積に対する研磨要素のサブセットの平均非接触面積の比である）
によって定義される平均無次元粗さＲを有し、
研磨テキスチャの平均無次元粗さが０．０１〜０．７５であり、
研磨テキスチャが、基材を研磨するように適合されているケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項２】
接触区域を有する研磨要素のサブセットの９０％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示す、請求項１記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項３】
接触区域を有する研磨要素のサブセットの９０％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す、請求項１記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項４】
接触区域を有する研磨要素のサブセットの９０％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示し、接触区域を有する研磨要素のサブセットの９０％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す、請求項１記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項５】
研磨テキスチャの平均無次元粗さＲが０．０３〜０．５０である、請求項１記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項６】
複数の接触区域が、多角形断面及び不規則な断面から選択される、請求項１記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項７】
三次元網状ネットワークが複数の単位セルを有し、複数の単位セルが平均幅及び平均長さを有し、単位セルの平均幅≦単位セルの平均長さである、請求項１記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
【請求項８】
磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を提供すること、
請求項１に記載のケミカルメカニカル研磨パッドを提供すること、及び
ケミカルメカニカル研磨パッドと基材との界面に動的な接触を形成すること
を含む、基材を研磨する方法。
【請求項９】
研磨テキスチャと基材との界面に研磨媒を提供することをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
研磨媒が研磨層の高さの１０％未満に浸透する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
複数の接触区域が、正方形断面、長方形断面、菱形断面、三角形断面、円形断面、卵形断面及び六角形断面から選択される、請求項６記載のケミカルメカニカル研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にケミカルメカニカルポリッシング用の研磨パッドの分野に関する。特に、本発明は、磁性、光学及び半導体基材をケミカルメカニカル研磨するのに有用な研磨構造を有するケミカルメカニカル研磨パッドに関する。
【０００２】
集積回路及び他の電子装置の製造においては、導体、半導体及び絶縁材料の多数の層を半導体ウェーハの表面に付着させ、半導体ウェーハの表面から除去する。導体、半導体及び絶縁材料の薄層は、多数の付着技術を使用して付着させることができる。最新のウェーハ加工で一般的な付着技術としては、とりわけ、スパッタリングとも知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法がある。一般的な除去技術としては、とりわけ、湿式及び乾式の等方性及び異方性エッチングがある。
【０００３】
材料層が順次に付着され、除去されるにつれ、ウェーハの一番上の面が非平坦になる。後続の半導体加工（たとえばメタライゼーション）はウェーハが平坦面を有することを要するため、ウェーハは平坦化されなければならない。望ましくない表面トポグラフィーならびに表面欠陥、たとえば粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層又は材料を除去するためにはプラナリゼーションが有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）とは、半導体ウェーハのような加工物を平坦化又は研磨するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰでは、ウェーハキャリヤ又は研磨ヘッドがキャリヤアセンブリに取り付けられる。その研磨ヘッドがウェーハを保持し、ウェーハを、ＣＭＰ装置内でテーブル又はプラテンに取り付けられた研磨パッドの研磨層と接する位置に配する。キャリヤアセンブリがウェーハと研磨パッドとの間に制御可能な圧力を提供する。同時に、スラリー又は他の研磨媒が研磨パッド上に小出しされ、ウェーハと研磨層との間の隙間に引き込まれる。研磨を施行するためには、研磨パッド及びウェーハが一般に互いに対して回転する。研磨パッドがウェーハの下で回転すると、ウェーハは一般に環状の研磨トラック又は研磨領域を掃き出し、その中でウェーハの表面が研磨層と直接対面する。ウェーハ表面は、研磨層及び表面上の研磨媒の化学的かつ機械的作用によって研磨され、平坦化される。
【０００５】
ＣＭＰ中の研磨層、研磨媒及びウェーハ表面の間の相互作用は、過去１０年間、研磨パッド設計を最適化しようとする試みにおいて、盛んな研究、分析及び先進の数値モデル化の対象であった。半導体製造工程としてのＣＭＰの始まり以来、研磨パッド開発の大部分は経験的性質のものであり、数多くの異なる多孔性及び無孔性ポリマー材料の試用を伴うものであった。研磨面又は層の設計の多くは、研磨速度を高める、研磨均一さを改善する、又は研磨欠陥（スクラッチ、くぼみ、離層領域及び他の表面もしくは表面下の損傷）を減らすと主張される様々なミクロ構造、又は空隙区域と中実（solid）区域とのパターン及びマクロ構造、又は表面穿孔又は溝の配設を、そのような層に設けることを重視してきた。長年にわたり、ＣＭＰ性能を高めるために数多くの異なるミクロ構造及びマクロ構造が発案されている。
【０００６】
従来の研磨パッドの場合、安定した研磨性能のための一貫した研磨面を維持するためにパッド表面の「コンディショニング」又は「ドレッシング」が非常に重要である。時間とともに研磨パッドの研磨面はすり減って、研磨面のミクロテキスチャがならされてゆく―「グレージング」と呼ばれる現象である。グレージングの起こりは、パッドと加工物との接触点における摩擦加熱及び剪断によるポリマー材料の塑性流である。さらには、ＣＭＰ加工からの研磨くずが、表面の空隙及びスラリーが研磨面を流れるときに通過するミクロチャネルを目詰まりさせるおそれがある。これが起こると、ＣＭＰ加工の研磨速度が低下し、結果として、ウェーハ間又はウェーハ内での不均一な研磨を生じさせることがある。コンディショニングは、ＣＭＰ加工において所望の研磨速度及び均一さを維持するのに有用な新たなテキスチャを研磨面上に創製する。
【０００７】
従来の研磨パッドコンディショニングは、コンディショニングディスクによって研磨面を機械的に摩耗させることによって達成される。コンディショニングディスクは、一般には埋め込まれたダイヤモンドポイントで構成された粗いコンディショニング面を有する。コンディショニングディスクは、ＣＭＰ加工の断続的な中断の間、研磨が停止しているとき（「エクスサイチュー」）又はＣＭＰ加工が進行中であるとき（「インサイチュー」）、研磨面と接触させられる。一般に、コンディショニングディスクは、研磨パッドの回転軸に対して固定された位置で回転し、研磨パッドが回転するとき環状のコンディショニング領域を掃き出す。上記のようなコンディショニング工程は、パッド材料を摩耗させ、掘り起こし、研磨テキスチャを再生しながら、パッド表面に微視的な溝を刻み込む。
【０００８】
パッド設計者は、パッド材料の調製及び表面コンディショニングを通して表面テキスチャの様々なミクロ構造及び構成を作り出してきたが、既存のＣＭＰパッド研磨テキスチャは最適に満たない。ＣＭＰで実際に加えられる圧力の下での従来のＣＭＰパッドと一般的な加工物との間の実接触面積は小さく、通常、全対面面積の数パーセントでしかない。これは、構造の中実領域をランダムに引き裂いて様々な形状及び高さの形体又は凹凸の集団を残し、それらのうちもっとも高さのあるものだけが加工物と実際に接触するようにしてしまう、従来の表面コンディショニングの不正確さの直接的な結果である。このように、従来のパッドミクロ構造は最適ではない。
【０００９】
ＣＭＰにおける欠陥形成は、従来のパッドミクロ構造の非最適化に起源がある。たとえば、Reinhardtらは、米国特許第５，５７８，３６２号で、ポリウレタン研磨パッドにテキスチャを導入するためのポリマー球体の使用を開示している。正確な欠陥形成機構は不完全にしか解明されていないが、一般に、欠陥形成を減らすには、加工物に対する極端な点応力を最小限にする必要があることは明らかである。所与の印加負荷又は研磨圧力の下では、実際の点接触圧力は真の接触面積に反比例する。３psi（２０．７kPa）研磨圧力で稼働し、すべての凹凸先端で２％の実接触面積を有するＣＭＰ加工は、実際には、加工物を平均１５０psi（１MPa）の垂直応力に付す。この大きさの応力は、表面及び表面下の損傷を生じさせるのに十分である。
【００１０】
潜在的な欠陥形成の原因を提供することの他にも、従来の研磨パッドミクロテキスチャは、パッド表面コンディショニングが一般に正確な再現精度を有しないため、最適なものではない。コンディショニングディスク上のダイヤモンドが使用とともに鈍化するため、コンディショナは、一定期間ののち、交換されなければならない。したがって、その寿命中、コンディショナの有効性は絶えず変化する。また、コンディショニングはＣＭＰパッドの摩耗速度に大きく影響する。パッドの摩耗の約９５％がダイヤモンドコンディショナの摩耗から生じ、加工物との接触から生じる摩耗は約５％しかないということが一般的である。したがって、改良されたパッドミクロ構造は、欠陥の減少に加えて、コンディショニングの必要性をなくし、より長いパッド寿命を許すことができるであろう。
【００１１】
パッドコンディショニングをなくすためのかぎは、自己再生性である研磨面、すなわち、摩耗しても同じ本質的形状寸法及び構造を保持する研磨面を考案することである。したがって、自己再生性であるためには、研磨面は、摩耗が中実領域を有意に変形させないような研磨面でなければならない。これは、他方、中実領域が、実質的な程度の塑性流を生じさせるのに十分な連続的剪断及び加熱に付されないこと、又は剪断及び加熱を他の中実領域に分散させるようなやり方で剪断又は加熱に反応するような中実領域が構成されることを要求する。
【００１２】
ＣＭＰ研磨パッド構造は、低い欠陥率に加えて、良好なプラナリゼーション効率を達成しなければならない。従来のパッド材料は、これら二つの性能測定規準の間でのトレードオフを要する。理由は、より低い欠陥率は、材料をより軟らかく、より順応性にすることによって達成されるが、この同じ特性変化はプラナリゼーション効率を損なうものであるからである。結局、プラナリゼーションは、剛性が高い平坦な材料を要するが、低い欠陥率は、剛性が低めで形状適合性の材料を要する。したがって、これらの測定規準の間の本質的トレードオフを一つの材料で乗り越えることは困難である。従来のパッド構造は、互いに接合された硬質層及び軟質層を有する複合材料の使用をはじめとする多様な方法でこの課題に対処している。複合材は単層構造に対して改良を提供するが、理想的なプラナリゼーション効率とゼロ欠陥形成とを同時に達成する材料は未だ開発されていない。
【００１３】
したがって、最新のＣＭＰ用途のためのパッドミクロ構造及びコンディショニング手段は存在するが、加工物とのより大きな実接触面積を達成するだけでなく、テキスチャ再形成の必要性を減らすか、又は解消するＣＭＰパッド設計が要望される。加えて、良好なプラナリゼーション効率のために必要な高剛性の構造を、低い欠陥率のために必要な低剛性の形状適合性構造と組み合わせるＣＭＰパッド構造が要望される。また、一部のケミカルメカニカルポリッシング作業では、研磨媒によって濡れない研磨面を有するケミカルメカニカル研磨パッドを有することが望ましいであろう。具体的には、そのような研磨作業の場合、研磨中に発生する研磨くずが、研磨面を汚す前に、大部分、研磨パッドの研磨面から除去されるような超疎水性であるテキスチャ付き表面を有する研磨パッドを有することが望ましく、それにより研磨面の定期的コンディショニングの必要性が減らされるであろう。
【００１４】
本発明の一つの局面で、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を研磨するためのケミカルメカニカル研磨パッドであって、研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を含み、研磨テキスチャが、研磨要素のサブセット上に複数の接触区域を含み、研磨テキスチャが、式
Ｒ＝（１−Ｃ）／（１＋Ｎ）
（式中、Ｃは、研磨要素のサブセットの平均水平投影面積に対する複数の接触区域の平均接触面積の比であり、Ｎは、平均水平投影面積に対する研磨要素のサブセットの平均非接触面積の比である）
によって定義される平均無次元粗さＲを有し、研磨テキスチャの平均無次元粗さが０．０１〜０．７５であり、研磨テキスチャが、基材を研磨するように適合されているケミカルメカニカル研磨パッドが提供される。
【００１５】
本発明のもう一つの局面で、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を提供すること、研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を有し、研磨テキスチャが研磨要素上に複数の接触区域を含み、研磨テキスチャが、式
Ｒ＝（１−Ｃ）／（１＋Ｎ）
（式中、Ｃは、研磨要素のサブセットの平均水平投影面積に対する複数の接触区域の平均接触面積の比であり、Ｎは、平均水平投影面積に対する研磨要素のサブセットの平均非接触面積の比である）
によって定義される平均無次元粗さＲを有し、研磨テキスチャの平均無次元粗さが０．０１〜０．７５であり、研磨テキスチャが、基材を研磨するように適合されているケミカルメカニカル研磨パッドを提供すること、及びケミカルメカニカル研磨パッドと基材との界面に動的な接触を形成することを含む、基材を研磨する方法が提供される。
【００１６】
請求の範囲を含む本明細書で使用する「投影面積」とは、ケミカルメカニカル研磨パッドの研磨面に対して平行な水平面における、研磨要素又はそのサブセクションによって占められる全面積をいう。投影面積は、水平面における、研磨要素によって物理的に占められている面積（以下「接触面積」と呼ぶ）及び水平面における、研磨要素と隣接する研磨要素との間の空間を含む。
【００１７】
請求の範囲を含む本明細書で使用する「接触面積」とは、水平面における研磨要素の全投影面積のうち、研磨要素によって物理的に占められているサブセットをいう。
【００１８】
請求の範囲を含む本明細書で使用する「非接触面積」とは、研磨要素のうち、水平面を有しない全表面積、たとえば研磨要素のうち、水平面に対して斜めにある面をいう。
【００１９】
請求の範囲を含む本明細書で使用する「繊維状形態（fibrillar morphology）」とは、位相ドインが三次元形状を有し、その一つの次元が他の二つの次元よりもずっと大きい位相の形態をいう。
【００２０】
請求の範囲を含む本明細書で使用する「研磨媒」とは、砥粒含有研磨溶液及び非砥粒含有溶液、たとえば無砥粒及び反応液研磨溶液を包含する。
【００２１】
請求の範囲を含む本明細書で研磨要素を参照して使用する「実質的に円形」とは、断面の半径ｒがその断面に関して≦２０％しか変化しないことをいう。
【００２２】
請求の範囲を含む本明細書で研磨面を参照して使用する「実質的に円形の断面」とは、中心軸から研磨面の外周までの断面の半径ｒがその断面に関して≦２０％しか変化しないことをいう（図６を参照）。
【００２３】
本発明のいくつかの実施態様では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、相互侵入ネットワーク（interpenetrating network）を含む研磨層を含み、相互侵入ネットワークが連続的な非一過性相（non-fugitive phase）及び実質的に共連続的な一過性相（fugitive phase）を含み、研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有するものである。これらの実施態様のいくつかの局面では、一過性相は砥粒（たとえば酸化セリウム、酸化マンガン、シリカ、アルミナ、ジルコニア）を含有しない。これらの実施態様のいくつかの局面では、一過性相は薬物を含有しない。これらの実施態様のいくつかの局面では、一過性相は農薬（たとえば肥料、殺虫剤、除草剤）を含有しない。これらの実施態様のいくつかの局面では、相互侵入ネットワークは相互侵入ポリマーネットワークである。
【００２４】
本発明のいくつかの実施態様では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、磁性基材、光学基材及び半導体基材から選択される基材を研磨するように適合された研磨テキスチャを有する。これらの実施態様のいくつかの局面では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、磁性基材から選択される基材を研磨するように適合された研磨テキスチャを有する。これらの実施態様のいくつかの局面では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、光学基材から選択される基材を研磨するように適合された研磨テキスチャを有する。これらの実施態様のいくつかの局面では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、半導体基材から選択される基材を研磨するように適合された研磨テキスチャを有する。
【００２５】
本発明のいくつかの実施態様では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を含み、研磨テキスチャが、研磨要素のサブセット上に複数の接触区域を含み、研磨テキスチャが、式
Ｒ＝（１−Ｃ）／（１＋Ｎ）
（式中、Ｃは、研磨要素のサブセットの平均水平投影面積に対する複数の接触区域の平均接触面積の比であり、Ｎは、平均水平投影面積に対する研磨要素のサブセットの平均非接触面積の比である）
によって定義される平均無次元粗さＲを有し、研磨テキスチャの平均無次元粗さが０．０１〜０．７５であり、研磨テキスチャが、基材を研磨するように適合されている。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨テキスチャの無次元粗さＲは０．０３〜０．５０である。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨テキスチャの無次元粗さＲは０．０６〜０．２５である。
【００２６】
本発明のいくつかの実施態様では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を含み；研磨テキスチャは、研磨要素のサブセット上に複数の接触区域を含み；接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９０％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９９％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均接触面積の±５％以内にある接触面積を示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９９％が、平均接触面積の±５％以内にある接触面積を示す。
【００２７】
本発明のいくつかの実施態様では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を含み；研磨テキスチャは、研磨要素のサブセット上に複数の接触区域を含み；接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９０％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９９％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均ピッチの±５％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９９％が、平均ピッチの±５％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。
【００２８】
本発明のいくつかの実施態様では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を含み；研磨テキスチャは、研磨要素のサブセット上に複数の接触区域を含み；接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９０％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示し、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９０％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示し、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均接触面積の±１０％以内にある接触面積を示し、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９５％が、平均ピッチの±１０％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９９％が、平均接触面積の±５％以内にある接触面積を示し、接触区域を有する研磨要素のサブセットの≧９９％が、平均ピッチの±５％以内にある、接触区域を有する隣接する研磨要素とのピッチを示す。
【００２９】
本発明のいくつかの実施態様では、研磨要素のサブセットの接触区域は、正方形断面、長方形断面、菱形断面、三角形断面、円形断面、卵形断面、六角形断面、多角形断面及び不規則な断面から選択される。
【００３０】
本発明のいくつかの実施態様では、接触区域の形状の選択は、研磨パッドの研磨面の疎水性を高めるために使用することができる。これらの実施態様のいくつかの局面では、接触区域の形状は、研磨要素のサブセットの接触区域の周囲を最大化するように選択される。いくつかの用途では、より大きな接触区域がより疎水性の研磨面を提供すると考えられる。
【００３１】
本発明のいくつかの実施態様では、網状ネットワークは複数の単位セルを含み、複数の単位セルは、ある平均幅及びある平均長さを有し、単位セルの平均幅≦単位セルの平均長さである。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ≧単位セルの平均幅の２倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ≧単位セルの平均幅の３倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ≧単位セルの平均幅の５倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ≧単位セルの平均幅の１０倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さは、≧単位セルの平均幅の２倍かつ＜単位セルの平均幅の１５倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの≧９０％は、平均幅の±１０％以内にある幅を有し、単位セルの≧９０％は、平均長さの±１０％以内にある長さを有する。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの≧９５％は、平均幅の±５％以内にある幅を有し、単位セルの≧９５％は、平均長さの±５％以内にある長さを有する。
【００３２】
本発明のいくつかの実施態様では、基材を研磨する方法は、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を提供すること；研磨テキスチャを有する三次元網状ネットワークを形成する複数の研磨要素を含む研磨層を有し、研磨テキスチャが研磨要素上に複数の接触区域を含み、研磨テキスチャが、式
Ｒ＝（１−Ｃ）／（１＋Ｎ）
（式中、Ｃは、研磨要素のサブセットの平均水平投影面積に対する複数の接触区域の平均接触面積の比であり、Ｎは、平均水平投影面積に対する研磨要素のサブセットの平均非接触面積の比である）
によって定義される平均無次元粗さＲを有し、研磨テキスチャの平均無次元粗さが０．０１〜０．７５であり、研磨テキスチャが、基材を研磨するように適合されているケミカルメカニカル研磨パッドを提供すること；及びケミカルメカニカル研磨パッドと基材との界面に動的な接触を形成することを含む。これらの実施態様のいくつかの局面では、方法は、研磨テキスチャと基材との界面に研磨媒を提供することをさらに含む。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨テキスチャは、研磨媒が研磨層に浸透する程度を研磨層の高さの１０％未満に制限するのに十分な高さの平均無次元粗さを示すように設計されている。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨テキスチャは、研磨媒が研磨層に浸透する程度を研磨層の高さの５％未満に制限するのに十分な高さの平均無次元粗さを示すように設計されている。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨テキスチャは、研磨媒が研磨層に浸透する程度を研磨層の高さの２％未満に制限するのに十分な高さの平均無次元粗さを示すように設計されている。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨テキスチャは、研磨媒が研磨層に浸透する程度を研磨層の高さの１％未満に制限するのに十分な高さの平均無次元粗さを示すように設計されている。
【００３３】
図面を参照すると、図１は、一般に、本発明の研磨パッド１０４とともに使用するのに適した二軸ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）研磨機１００の主な特徴を示す。研磨パッド１０４は一般に、研磨媒１２０の存在で加工物の被研磨面１１６の研磨を実施するために、物品（たとえば半導体ウェーハ１１２（加工済み又は未加工）又は他の加工物、たとえばとりわけガラス、フラットパネル表示装置もしくは磁気情報記憶ディスク）と対面するための研磨面１１０を有する研磨層１０８を含む。研磨媒１２０は、深さ１２８を有する省略可能ならせん溝１２４の中を通過する。
【００３４】
本発明は一般に、三次元で相互接続されてネットワークを剪断及び曲げに対して補剛する一連の類似した又は同一の細長い巨視的又は微視的要素から形成された研磨テキスチャ２００（図２）を研磨層１０８に提供することを含む。好ましくは、要素は、ミクロテキスチャを形成するための微視的寸法を有する。これらのフィーチャが、パッドとウェーハとの間のより大きな実接触面積及び従来の研磨パッドを使用して実現されるよりも好ましい、パッドとウェーハとの間のスラリー流動パターンを提供するだけでなく、パッドコンディショニングの必要性を減らす自己再生構造を提供するということが示される。加えて、これらのフィーチャが、良好なプラナリゼーション効率のために求められる長さスケールではパッドに剛性を付与しながらも、低い欠陥率のために求められる短めの長さスケールではコンプライアンスを許すようなやり方で機能することが示される。
【００３５】
研磨機１００は、プラテン１３０に取り付けられた研磨パッド１０４を含むことができる。プラテン１３０は、プラテンドライバ（図示せず）によって回転軸１３４を中心に回転可能である。ウェーハ１１２は、プラテン１３０の回転軸１３４に対して平行であり、それから離間している回転軸１４２を中心に回転可能であるウェーハキャリヤ１３８によって支持されることができる。ウェーハキャリヤ１３８は、ウェーハ１１２が研磨層１０８に対してごくわずかに非平行な向きをとることを許すジンバル式リンク（図示せず）を採用したものでもよく、その場合、回転軸１３４、１４２はごくわずかに斜行していてもよい。ウェーハ１１２は、研磨層１０８に面し、研磨中に平坦化される被研磨面１１６を含む。ウェーハキャリヤ１３８は、ウェーハ１１２を回転させ、研磨中に被研磨面と研磨層との間に所望の圧力が存在するよう下向きの圧力Ｆを加えて被研磨面１１６を研磨層１０８に押し当てるように適合されたキャリヤ支持アセンブリ（図示せず）によって支持されることができる。研磨機１００はまた、研磨媒１２０を研磨層１０８に供給するための研磨媒ディスペンサ１４６を含むことができる。
【００３６】
当業者が理解するように、研磨機１００は、他の部品（図示せず）、たとえばシステム制御装置、研磨媒貯蔵・小出しシステム、加熱システム、すすぎシステムならびに研磨加工の様々な局面を制御するための各種制御系、たとえば、とりわけ（１）ウェーハ１１２及び研磨パッド１０４の一方又は両方の回転速度のための速度制御装置及び選択装置、（２）パッドへの研磨媒１２０の送出しの速度及び場所を変えるための制御装置及び選択装置、（３）ウェーハと研磨パッドとの間に加えられる圧力Ｆを制御するための制御装置及び選択装置、ならびに（４）パッドの回転軸１３４に対するウェーハの回転軸１４２の場所を制御するための制御装置、作動装置及び選択装置を含むことができる。当業者は、これらの部品を構成し、具現化する方法を理解し、したがって、当業者が本発明を理解し、実施するためのそれらの詳細な説明は不要である。
【００３７】
研磨中、研磨パッド１０４及びウェーハ１１２がそれぞれの回転軸１３４、１４２を中心に回転し、研磨媒１２０が研磨媒ディスペンサ１４６から回転する研磨パッドの上に小出しされる。研磨媒１２０は、研磨層１０８上に、ウェーハ１１２及び研磨パッド１０４の下の隙間を含めて延展する。研磨パッド１０４及びウェーハ１１２は通常、０．１〜１５０rpmの選択速度で回転するが、必ずしもそうである必要はない。圧力Ｆは通常、ウェーハ１１２と研磨パッド１０４との間で０．１〜１５psi（６．９〜１０３kPa）の圧から選択されるが、必ずしもそうである必要はない。当業者は、研磨パッドを、ウェブフォーマットで構成する、又は研磨される基材の直径よりも小さい直径を有する研磨パッドに構成することが可能であることを理解するであろう。
【００３８】
次に図２及び３を参照して、図１の研磨パッド１０４の実施態様をさらに詳細に、特に表面研磨テキスチャ２００に関して説明する。表面テキスチャ又は凹凸が材料除去又は再形成加工（すなわちコンディショニング）の名残である従来のＣＭＰパッドとは対照的に、研磨テキスチャ２００は、正確な寸法形状を有する一連の同一又は類似した研磨要素２０４及び２０８として構築される。例示のため、研磨テキスチャ２００は、実質的に垂直な要素２０８及び実質的に水平な要素２０４からなるように示されているが、必ずしもそうでなくてもよい。研磨テキスチャ２００は、平均幅２１０及び平均接触面積（すなわち横断面積）２２２をそれぞれが有し、平均ピッチ２１８で離間している多数のそのような研磨要素２０４及び２０８と等価である。加えて、要素２０４、２０８の相互接続ネットワークは平均高さ２１４及び平均半高さ（half-height）２１５を有する。研磨テキスチャ２００は、実質的には、六面体単位セル、すなわち、六面それぞれが正方形又は長方形であり、固体部材が空間単位の縁のみに沿って延びて、各面及び空間単位の中心を全体として空に残す空間単位のセットである。
【００３９】
要素２０８の平均幅２１０に対する平均高さ２１４の比は少なくとも０．５である。平均幅２１０に対する平均高さ２１４の比は、好ましくは少なくとも０．７５であり、もっとも好ましくは少なくとも１である。場合によっては、平均幅２１０に対する平均高さ２１４の比は、少なくとも５又は少なくとも１０であることもできる。平均高さが増すにつれ、研磨中に研磨要素２０８のネットワークを補剛するために必要な相互接続要素２０４の数が増す。一般に、一番上の相互接続要素２０４を越えて突出する要素２０８の非拘束端だけが研磨中の剪断力の下で自由に撓むことができる。ベース層２４０と一番上の相互接続要素２０４との間の要素２０８の高さは非常に拘束されており、いずれか一つの要素２０８に加えられる力は、橋のトラス又は外部バットレス支持と同様に、多くの隣接要素２０４及び２０８によって効果的に担持される。このようにして、研磨テキスチャ２００は、良好なプラナリゼーションのために求められる長さスケールでは剛性であるが、より短い長さスケールでは、要素２０８の無支持端部の局所変形性及び可撓性のため、局所的に順応性である。
【００４０】
相互接続要素２０４と研磨要素２０８とが組み合わさって、平均幅２２７及び平均長さ２２９を有する単位セル２２５を形成する。これらの単位セルは、組み合わさって三次元ネットワークを形成する網状又は開放セル構造を有する。本発明のいくつかの実施態様では、研磨層は、少なくとも単位セル３個、好ましくは少なくとも単位セル１０個の平均厚さを有する相互接続ネットワークを含む。一般に、研磨層の高さ（すなわち、研磨層の厚さ）の増大は研磨パッドの寿命及びそのバルク剛性を増し、バルク剛性がプラナリゼーションの改良に寄与する。
【００４１】
本発明のいくつかの実施態様では、単位セルの平均幅２２７は単位セルの平均長さ２２９以下である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ２２９≧単位セルの平均幅２２７の２倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ２２９≧単位セルの平均幅２２７の３倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ２２９≧単位セルの平均幅２２７の５倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ２２９≧単位セルの平均幅２２７の１０倍である。これらの実施態様のいくつかの局面では、単位セルの平均長さ２２９は、≧単位セルの平均幅２２７の２倍かつ＜単位セルの平均幅２２７の１５倍である。
【００４２】
図２及び３に示す実施態様では、接触面積比Ｃは、平均接触面積２２２を、ピッチ２１８の自乗に等しい単位投影面積で割ったものである。比Ｎで使用される非接触面積は、三つの貢献要素の和、すなわち（ａ）各直立要素２０８の、各直立要素が一番上の相互接続要素２０４よりも上に延びる個々の高さ２０７分の垂直面、（ｂ）接触要素２０６の垂直面、及び（ｃ）一番上の相互接続要素２０４の上面水平面積及び側面垂直面積の和である。これらの非接触面積は、集合的に、研磨テキスチャ２００に上から当たる液体に提示される面積であることが理解されよう。
【００４３】
要素２０８の平均幅に対する平均高さの比が高い利点は、平均接触面積（すなわち横断面積）２２２の全研磨面面積が長期にわたって一定のままであるということである。図２に示すように、研磨層２０２の寿命の任意の時点で、研磨テキスチャ２００の接触面積の大部分が直立要素２０８の平均接触面積（すなわち横断面積）２２２からなるとき、いくつかの相互接続要素２０４の全部又は一部がすり減る過程にあり、これらが特に接触要素２０６として指定されている。好ましくは、相互接続要素２０４の垂直位置は、研磨中の所与の時点でベース層２４０に対して平行に起こる摩耗が相互接続要素２０４の小さな部分にしか遭遇せず、これらの接触要素２０６が全接触面積の小さな部分しか構成しないよう、互い違いにずらされている。これは、いくつかの基材の類似した研磨特性を有する研磨を可能にし、パッドを定期的にドレッシング又はコンディショニングする必要性を減らすか、又は解消する。コンディショニングの減少はパッドの寿命を延ばし、その運用コストを下げる。さらには、場合によっては、パッドの穿孔、導電性ライニング付き溝の導入又は導体、たとえば導電性繊維、導電性ネットワーク、金属グリッドもしくは金属ワイヤの組み込みがパッドをｅＣＭＰ（「エレクトロケミカルメカニカルプラナリゼーション」）研磨パッドに変えることができる。
【００４４】
場合によっては、砥粒又は繊維を研磨要素２０４及び２０８に固定することが可能である。
【００４５】
本発明のいくつかの実施態様では、個々の要素２０４又は２０８の中にはボイド容量は存在しない。すなわち、研磨テキスチャ２００中のすべてのボイド容量は、好ましくは、研磨要素２０４及び２０８の間及びはっきりと外側に存在する。
【００４６】
本発明のいくつかの実施態様では、研磨要素２０４及び２０８は中空又は多孔性の構造を有することもできる。
【００４７】
本発明のいくつかの実施態様では、研磨要素２０８は、その一端で、ピッチ２１８を維持し、研磨要素２０８を実質的に直立した向きに維持するベース層２４０に固着されている。要素２０８の向きはさらに、隣接する研磨要素２０４及び２０８を接続する接合部２０９で相互接続要素２０４によっても維持される。接合部２０９は、要素２０４及び２０９を固定するための接着剤又は化学結合を含むことができる。接合部２０９は、好ましくは、同じ材料の相互接続を表し、もっとも好ましくは、同じ材料のシームレス相互接続を表す。
【００４８】
研磨要素２０８の幅２１０及びピッチ２１８は、すべての研磨要素２０８を通じて、接続部２０９の間の端から端まで均一もしくはそれに近い、又は研磨要素２０８のサブグループを通じて均一であることが好ましい。たとえば、研磨要素２０８の好ましくは≧９５％、より好ましくは≧９９％が、研磨層２０２中、接触部材２０６と半高さ２１５との間で、平均幅又はピッチの±５０％以内にある幅２１０及びピッチ２１８を有する。研磨要素２０８のさらに好ましくは≧９５％、なおさらに好ましくは≧９９％は、研磨層２０２中、接触部材２０６と半高さ２１５との間で、平均幅又はピッチの±２０％以内にある幅２１０及びピッチ２１８を有する。もっとも好ましくは、研磨要素２０８の≧９５％は、研磨層２０２中、接触部材２０６と半高さ２１５との間で、平均幅又はピッチの±１０％以内にある幅２１０及びピッチ２１８を有する。特に、隣接する接合部２０９の間で研磨要素２０４及び２０８の横断面積を±３０％以内に維持すると、一貫した研磨性能が促進される。パッドは、隣接する接合部２０９の間で横断面積を好ましくは±２０％以内に維持し、もっとも好ましくは±１０％以内に維持する。さらには、研磨要素２０４及び２０８は、好ましくは、一貫した研磨をさらに促進するために、線形形状を有する。これらの特徴の直接的な結果は、研磨要素２０８の平均接触面積（すなわち横断面積）２２２が垂直方向には大きく変化しないということである。したがって、研磨中に研磨要素２０８が摩耗し、高さ２１４が減っても、ウェーハに提示される接触面積２２２にはほとんど変化がない。この表面積２２２における一貫性が、均一な研磨テキスチャ２００を提供し、繰り返される研磨作業に関して一貫した研磨を可能にする。たとえば、均一な構造は、ツール設定を調節することなく、多数のパターン付きウェーハの研磨を可能にする。本明細書に関して、研磨面又はテキスチャ２００は、研磨面に対して平行な面で計測される研磨要素２０４及び２０８の表面積を表す。好ましくは、研磨要素２０８の全接触面積２２２は、初期研磨面又は接触要素２０６と単位セル２２５の垂直コラムの半高さ２１５との間で±２５％以内にとどまる。もっとも好ましくは、研磨要素２０８の全接触面積２２２は、初期研磨面と単位セル２２５の垂直コラムの半高さ２１５との間で±１０％以内にとどまる。さらに、先に記したように、要素がすり減るときの全横断面積の変化を最小限にするために、相互接続要素２０４の垂直位置は互い違いにずらされることが好ましい。
【００４９】
場合によっては、研磨要素２０８をいくつかの研磨要素２０８の離間した群として配設することが可能である。たとえば、研磨要素は、研磨要素を有しない区域によって包囲された円形の群を含むことができる。要素２０８の群の間隔及び有効剛性を維持するために、各群中に相互接続要素２０４が存在することが好ましい。加えて、異なる領域の研磨要素２０４又は２０８の密度を調節して除去速度及び研磨又はウェーハ均一さを微調整することが可能である。さらには、研磨テキスチャ２００中に省略可能な開路、たとえば円形の通路、Ｘ−Ｙ通路、半径方向通路、カーブした半径方向通路又はらせん形通路を形成するようなやり方で研磨要素を配設することが可能である。このような省略可能な通路の導入は、大きな研磨くずの除去を促進し、研磨又はウェーハの均一さを改善することができる。
【００５０】
研磨要素２０８の高さ２１４はすべての要素で均一であることが好ましい。高さ２１４は、研磨テキスチャ２００中、平均高さの２０％以内、より好ましくは平均高さの１０％以内、さらに好ましくは平均高さの１％以内にあることが好ましい。場合によっては、切削装置、たとえばナイフ、高速回転ブレード又はレーザが定期的に研磨要素を均一な高さにカットすることもできる。さらには、場合によっては、切削ブレードの直径及び速度が研磨要素を斜めにカットして研磨面を変化させることもできる。たとえば、円形の断面を有する研磨要素を斜めにカットすると、基材と相互作用する研磨先端のテキスチャが形成される。高さの均一さは、研磨テキスチャ２００のすべての研磨要素２０８及び摩耗面のすべての相互接続接触要素２０６が加工物と接触する可能性を有することを保証する。事実、工業用ＣＭＰツールは、ウェーハ上の異なる場所で不均等な研磨圧力を加えるための機械を有し、ウェーハの下で発生する流体圧は、ウェーハをパッドの平均レベルに対して正確に水平かつ平行な位置から離れさせるのに十分であるため、一部の研磨要素２０８がウェーハと接触しないということは起こりえる。しかし、接触が起こる研磨パッド１０４の領域では、できるだけ多くの研磨要素２０８が接触を提供するのに十分な高さを有することが望ましい。さらには、研磨要素２０８の無支持端は通常、研磨の動的接触力学によって曲げられるため、初期の研磨面区域は一般に、曲がり角度に適合するように摩耗する。たとえば、初期の円形上面は斜めの上面を形成するように摩耗し、研磨中に経験する方向の変更が多数の摩耗パターンを生じさせる。
【００５１】
図２に示すように、研磨パッド１０４は、研磨層２０２を含み、サブパッド２５０をさらに含むこともできる。サブパッド２５０が必要とされず、研磨層２０２をベース層２４０を介して研磨機のプラテン、たとえば図１のプラテン１３０に直接固着することもできることが注記される。研磨層２０２は、ベース層２４０を介して、たとえば感圧接着剤層２４５又はホットメルト接着剤を使用する接着剤接合、熱結合、化学結合、超音波結合などのような適切なやり方でサブパッド２５０に固着することができる。ベース層２４０又はサブパッド２５０は、研磨要素２０８の取り付けのための研磨ベースとして働くことができる。好ましくは、研磨要素２０８のベース部がベース層２４０の中に延びる。
【００５２】
研磨テキスチャ２００に関しては種々の製造方法が可能である。大きめのスケールのネットワークの場合、マイクロ機械加工法、レーザ又は流体ジェットエッチング法及び出発固体素材から材料を除去する他の方法ならびに集束レーザ重合法、フィラメント押し出し法、紡糸法、優先的光硬化法、生物学的成長法及びはじめは空の容積中に材料を構成する他の方法がある。小さめのスケールのネットワークの場合、結晶化法、播種重合法、リソグラフィー法又は優先的材料析出のための他の技法ならびに電気泳動法、相核生成法又は後続の材料自己集合のための鋳型を確立する他の方法を使用することができる。
【００５３】
ミクロ構造２００の研磨要素２０４及び２０８ならびにベース層２４０は、適切な材料、たとえばポリカーボネート、ポリスルホン、ナイロン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンイミン、ポリウレタン、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリケトン、エポキシ、シリコーン、それらのコポリマー（たとえばポリエーテル−ポリエステルコポリマー）及びそれらの混合物でできていることができる。研磨要素２０４及び２０８ならびにベース層２４０はまた、非ポリマー材料、たとえばセラミック、ガラス、金属、岩石、木又は簡単な材料の固相、たとえば氷でできていることもできる。研磨要素２０４及び２０８ならびにベース層２４０はまた、ポリマーと一つ以上の非ポリマー材料との複合材でできていることもできる。
【００５４】
一般に、研磨要素２０４及び２０８ならびにベース層２４０のための材料の選択は、特定の材料でできている物品を所望のやり方で研磨する場合のその適性によって限定される。同様に、サブパッド２５０は、適切な材料、たとえば研磨要素２０４及び２０８に関して上述した材料でできていることができる。研磨パッド１０４は、場合によっては、パッドを研磨機のプラテン、たとえば図１のプラテン１３０に固着するためのファスナを含むこともできる。ファスナは、たとえば、接着剤層、たとえば感圧接着剤層２４５、ホットメルト接着剤、機械的ファスナ、たとえばフック＆ループファスナのフック又はループ部であることができる。研磨テキスチャ２００の空隙空間の一つ以上を占める一つ以上の光ファイバ終点感知装置２７０又は類似した伝達装置を具現化することもまた本発明の範囲内である。
【００５５】
図４の研磨テキスチャ３００は、本発明が、完全に水平から完全に垂直までのすべての角度で配置された要素を含む相互接続開放ネットワークを包含することを例示する。拡張により、本発明は、研磨テキスチャ内の空隙空間に対して明確に反復するサイズ又は形状が存在しない、又は多くの要素が高度にカーブ、枝分かれ又は絡み合っている細長い要素の完全にランダムなアレイを包含する。ミクロ構造として本発明の範囲に入るであろう見慣れたイメージは、橋のトラス、高分子のスティックモデル及びヒトの相互接続神経細胞ネットワークである。各場合、構造は、同じ重要な特徴、すなわち、ネットワーク全体を補剛するのに十分な三次元相互接続が存在するという特徴、水平面での上面からのネットワークの摩耗が、短い長さスケールでは加工物とのコンプライアンスを提供する、局所的に無支持の端部を有する細長い要素を作り出すという特徴ならびに要素の幅に対する長さの比が前記の幾何学的制限に適合するという特徴を有しなければならない。
【００５６】
図４を参照して、本発明と合致する図１の研磨パッド１０４の第二の実施態様を、他の表面研磨テキスチャ３００に関して説明する。図４の断面図は、研磨層３０２内の相互接続網状単位セルの類似した非対称パターンを有するであろう。図２のパッドと同様に、接着剤層３４５がベース層３４０を任意のサブパッド３５０に固着し、場合によっては終点感知装置３７０を含む。研磨テキスチャ３００は要素３０４及び３０８を含む。研磨テキスチャ３００は、少なくとも二つ局面で図２の研磨テキスチャ２００とは異なる。第一に、研磨テキスチャ３００の要素３０８は、厳密に垂直ではなく、ベース層３４０及び水平面に対して４５〜９０°の多様な角度で配置され、要素３０８のいくつかはまっすぐではなくカーブしている。また、相互接続要素３０４は、そのすべてが水平ではなく、いくつかは、ベース層３４０及び水平面に対して０〜４５°の角度で配置されている。そのようなものとして、研磨テキスチャ３００は単位セルからなるが、セルは、形状及び面の数が異なる。これらの特徴にもかかわらず、要素３０８の高さ３１４は、研磨テキスチャ３００内で、研磨層又は研磨要素３０６と研磨テキスチャ３００の半高さ３１５との間で実質的には異ならない。第二に、要素３０４及び３０８の間では、幅３１０、ピッチ３１８及び接触面積（すなわち研磨面の平面における横断面積）３２２において、研磨要素２０８の対応する属性におけるよりも大きな違いがある。それにもかかわらず、研磨テキスチャ３００は、要素３０６が研磨面を形成する本発明の本質的な固有性を具現化する。特に、要素３０４及び３０８は、接合部３０９で相互接続して、全体としての研磨テキスチャに剛性を付与するのに十分な程度に三次元に相互接続されたネットワークを形成しながらも、要素３０８の無支持端が、加工物に適合するための局所的可撓性を提供する。
【００５７】
図４に示す実施態様では、接触面積比Ｃは、平均接触面積３２２を、ピッチ３１８の自乗に等しい単位投影面積で割ったものである。ピッチ３１８及び接触面積３２２は非常に可変性であるため、Ｃは、多くの接触要素を包含するより大きな面積での平均として計算することが好ましく、その場合、Ｃは、接触面積３２２を含む研磨テキスチャ３００の水平投影面積に対する多くの接触面積３２２の合計の比である。比Ｎで使用される非接触面積は、三つの貢献要素の和、すなわち（ａ）各直立要素３０８の、各直立要素が一番上の相互接続要素３０４よりも上に延びる個々の高さ３０７分の垂直面、（ｂ）接触要素３０６の垂直面、及び（ｃ）一番上の相互接続要素３０４の上面水平面積及び側面垂直面積の和である。これらの非接触面積は、集合的に、研磨テキスチャ３００に上から当たる液体に提示される面積であることが理解されよう。
【００５８】
本発明のさらなる実施態様が図５に示され、要素４０４及び４０８の不規則に離間した相互接続四面格子を有する研磨層４０２からなる。すべての要素４０４及び４０８は、接合部４０９で結合する長さ及び幅が同じに示されているが、そうでなくてもよい。図示する実施態様では、単位セルは、四面それぞれが正三角形であり、その辺がネットワークのピッチ４１８である規則的な四面体であり、幅４１０を有する固体部材が空間単位の四つの縁のみに沿って延びて、各三角面の中心及び空間単位の中心を全体として空にしている。四面体格子の対称性のために、図５の断面平面図は同じ網状パターンを形成するであろう。三角形にファセット形成された多面体は非変形性であるため、この研磨テキスチャは可能な最高の剛性を提供する。構造が摩耗すると、要素４０８上に自由端が形成され、この自由端が局所変形性及び加工物へのコンプライアンスを提供する。図５に示す実施態様では、四面体ネットワークは、ネットワークのどの面もウェーハとの接触面に対して正確に平行には配置されないよう、わずかにくさび形のベース層４４０の上に構築されている。所与の時点で、部材４０６のサブセットだけがその最長寸法に沿って摩耗し、接触面積の大部分は、より短い寸法にわたって摩耗する要素の接触面積（すなわち研磨面の平面における横断面積）４２２によって提供される。これは、接触面積が研磨層又は研磨要素４０６と研磨テキスチャ４００の半高さ４１５との間の高さ４１４の方向で本質的に不変である特徴を提供する。場合によっては、ベース層４４０は、一連の反復するくさび形部分がネットワークを支持するような段を設けられる。図５に示す構造はほぼ一つの反復単位である。図２のパッドと同様に、接着剤層４４５がベース層４４０を省略可能なサブパッド４５０に固定し、場合によっては終点感知装置４７０を含む。
【００５９】
図５に示す実施態様では、接触面積比Ｃは、平均接触面積４２２を、ピッチ３１８の自乗の０．４３３倍に等しい単位投影面積、すなわち、ピッチ４１８に等しい辺を有する正三角形の面積で割ったものである。比Ｎで使用される非接触面積は、三つの貢献要素の和、すなわち（ａ）各直立要素４０８の、各直立要素が一番上の相互接続要素４０４よりも上に延びる個々の高さ４０７分の垂直面、（ｂ）接触要素４０６の垂直面、及び（ｃ）一番上の相互接続要素４０４の上面水平面積及び側面垂直面積の和である。これらの非接触面積は、集合的に、研磨テキスチャ４００に上から当たる液体に提示される面積であることが理解されよう。
【００６０】
本発明のいくつかの実施態様では、ケミカルメカニカル研磨パッドは、中心軸を有し、その中心軸を中心に回転するように適合されている。たとえば、図６は、本発明の一つの実施態様のケミカルメカニカル研磨パッドの斜視図を提供する。特に、図６は、単層ケミカルメカニカル研磨パッド５１０を示す。ケミカルメカニカル研磨パッド５１０は研磨面５１４及び中心軸５１２を有する。研磨面５１４は、中心軸５１２に対して角度θにある面で中心軸５１２から研磨面５１５の外周までの半径ｒを有する実質的に円形の断面を有する。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨パッド５１０は、中心軸５１２に対して実質的に垂直な面にある。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨パッド５１０は、中心軸５１２に対して８０〜１００°の角度θにある面にある。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨パッド５１０は、中心軸５１２に対して８５〜９５°の角度θにある面にある。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨パッド５１０は、中心軸５１２に対して８９〜９１°の角度θにある面にある。これらの実施態様のいくつかの局面では、研磨パッド５１０は、中心軸５１２に対して垂直な実質的に円形の断面を有する研磨面５１４を有する。これらの実施態様のいくつかの局面では、中心軸５１２に対して垂直な研磨面５１４の断面の半径ｒは、その断面に関して≦２０％しか変化しない。これらの実施態様のいくつかの局面では、中心軸５１２に対して垂直な研磨面５１４の断面の半径ｒは、その断面に関して≦１０％しか変化しない。
【００６１】
図６には、本発明の一つの実施態様のケミカルメカニカル研磨パッドの斜視図が示されている。特に、図６は、単層ケミカルメカニカル研磨パッド５１０を示す。ケミカルメカニカル研磨パッド５１０は研磨面５１４及び中心軸５１２を有する。研磨面５１４は、中心軸５１２に対して角度θにある面で中心軸５１２から研磨面５１５の外周までの半径ｒを有する実質的に円形の断面を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明のケミカルメカニカル研磨パッドとともに使用するのに適した二軸研磨機の斜視図である。
【図２】本発明の一つの実施態様のケミカルメカニカル研磨パッドの拡大部分断面図である。
【図３】図２の研磨パッドの拡大部分平面図である。
【図４】本発明の一つの実施態様のケミカルメカニカル研磨パッドの拡大部分断面図である。
【図５】本発明の一つの実施態様のケミカルメカニカル研磨パッドの拡大部分断面図である。
【図６】本発明の一つの実施態様のケミカルメカニカル研磨パッドの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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