(57)【要約】本発明は、透明窓を有する化学機械研磨パッドに向けられる。１つの実施態様においては、透明窓は、無機材料と有機材料を含み、該無機材料が、透明窓の２０ｗｔ％以上を構成する。別の実施態様においては、透明窓は、無機材料と有機材料を含み、該無機材料が該有機材料全体に分散して５〜１０００ｎｍの寸法を有し、該透明窓が２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で３０％以上の全光透過率を有する。さらに別の実施態様においては、透明窓は、無機／有機ハイブリッドゾル−ゲル材料を含む。更なる実施態様においては、透明窓は、ポリマー樹脂と透明化剤を含み、ポリマー樹脂のみを含む窓よりも実質的に高い全光透過率を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明窓を有する化学機械研磨のための研磨パッドであって、該透明窓が、少なくとも１つの無機材料と少なくとも１つの有機材料を含み、該無機材料が、透明窓の総質量に基づいて透明窓の２０ｗｔ％以上を構成する、研磨パッド。
【請求項２】
前記透明窓が、２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で１０％以上の全光透過率を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記透明窓が、２００ｎｍ〜１，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で１０％以上の全光透過率を有する、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記無機材料が、無機繊維又は無機粒子である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記無機材料が、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、ダイヤモンド粒子、ガラス繊維、炭素繊維、ガラスビーズ、マイカ粒子、及びそれらの組み合わせから成る群より選択された、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記無機材料が、１μｍ以下の寸法を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記無機材料が、０．１ｎｍ〜７００ｎｍの寸法を有する、請求項６に記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記有機材料が、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテラフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択されたポリマー樹脂である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記ポリマー樹脂が、熱可塑性ポリウレタンである、請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
前記無機材料が、透明窓の総質量に基づいて透明窓の３０ｗｔ％以上を構成する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
前記無機材料が、透明窓の総質量に基づいて透明窓の９５ｗｔ％以下を構成する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
前記無機材料が、前記有機材料全体に分散された、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
前記無機材料が、前記有機材料の表面に分散された、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
（ａ）回転するプラテン；
（ｂ）請求項１に記載の研磨パッド；及び
（ｃ）回転する研磨パッドと接触することにより研磨されるべき基板を保持するキャリヤー
を備えた、化学機械研磨装置。
【請求項１５】
その場で研磨の終点を検出するシステムをさらに含む、請求項１４に記載の化学機械研磨装置。
【請求項１６】
（ｉ）    請求項１に記載の研磨パッドを用意する工程；
（ｉｉ）  研磨パッドとワークピースを接触させる工程；及び
（ｉｉｉ）ワークピースに対し研磨パッドを動かしてワ−クピースを削り、それによってワ−クピースを研磨する工程
を含む、ワークピースの研磨方法。
【請求項１７】
透明窓を有する化学機械研磨のための研磨パッドであって、該透明窓が、少なくとも１つの無機材料と少なくとも１つの有機材料を含み、該無機材料が該有機材料全体に分散して５ｎｍ〜１０００ｎｍの寸法を有し、該透明窓が２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で３０％以上の全光透過率を有する、研磨パッド。
【請求項１８】
前記透明窓が、２００ｎｍ〜１，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で３０％以上の全光透過率を有する、請求項１７に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
前記無機材料が、１０ｎｍ〜７００ｎｍの寸法を有する、請求項１７に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
前記無機材料が、透明窓の総質量に基づいて透明窓の５ｗｔ％〜７５ｗｔ％を構成する、請求項１７に記載の研磨パッド。
【請求項２１】
前記有機材料が、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテラフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択されたポリマー樹脂である、請求項１７に記載の研磨パッド。
【請求項２２】
前記ポリマー樹脂が、熱可塑性ポリウレタンである、請求項２１に記載の研磨パッド。
【請求項２３】
（ａ）回転するプラテン；
（ｂ）請求項１７に記載の研磨パッド；及び
（ｃ）回転する研磨パッドと接触することにより研磨されるべき基板を保持するキャリヤー
を備えた、化学機械研磨装置。
【請求項２４】
その場で研磨の終点を検出するシステムをさらに含む、請求項２３に記載の化学機械研磨装置。
【請求項２５】
（ｉ）    請求項１７に記載の研磨パッドを用意する工程；
（ｉｉ）  研磨パッドとワークピースを接触させる工程；及び
（ｉｉｉ）ワークピースに対し研磨パッドを動かしてワ−クピースを削り、それによってワ−クピースを研磨する工程
を含む、ワークピースの研磨方法。
【請求項２６】
透明窓を有する化学機械研磨のための研磨パッドであって、該透明窓が、無機／有機ハイブリッドゾル−ゲル材料を含む、研磨パッド。
【請求項２７】
前記透明窓が、２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で１０％以上の全光透過率を有する、請求項２６に記載の研磨パッド。
【請求項２８】
ハイブリッドゾル−ゲル材料が、金属酸化物−ポリマーハイブリッド材料又は粘土−ポリアミドハイブリッド材料である、請求項２７に記載の研磨パッド。
【請求項２９】
（ａ）回転するプラテン；
（ｂ）請求項２６に記載の研磨パッド；及び
（ｃ）回転する研磨パッドと接触することにより研磨されるべき基板を保持するキャリヤー
を備えた、化学機械研磨装置。
【請求項３０】
その場で研磨の終点を検出するシステムをさらに含む、請求項２９に記載の化学機械研磨装置。
【請求項３１】
（ｉ）    請求項２６に記載の研磨パッドを用意する工程；
（ｉｉ）  研磨パッドとワークピースを接触させる工程；及び
（ｉｉｉ）ワークピースに対し研磨パッドを動かしてワ−クピースを削り、それによってワ−クピースを研磨する工程
を含む、ワークピースの研磨方法。
【請求項３２】
透明窓を有する化学機械研磨のための研磨パッドであって、該透明窓が、少なくとも１つのポリマー樹脂と少なくとも１つの透明化材料を含み、該透明窓が、ポリマー樹脂のみを含む窓よりも実質的に高い全光透過率を有する、研磨パッド。
【請求項３３】
前記透明窓が、２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で３０％以上の全光透過率を有する、請求項３２に記載の研磨パッド。
【請求項３４】
前記透明窓が、２００ｎｍ〜１，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で３０％以上の全光透過率を有する、請求項３３に記載の研磨パッド。
【請求項３５】
前記透明化材料が、層状ケイ酸塩粘土、マイカ、金属酸化物、無機塩、多糖類、ポリマー繊維、及びそれらの組み合わせから成る群より選択された、請求項３２に記載の研磨パッド。
【請求項３６】
前記透明化材料が、１００〜２００のアスペクト比を有する層状ケイ酸塩粘土であり、タルク、カオリナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、及びそれらの組み合わせから成る群より選択された、請求項３５に記載の研磨パッド。
【請求項３７】
前記金属酸化物がチタニアである、請求項３５に記載の研磨パッド。
【請求項３８】
前記無機塩が、炭酸カルシウム又は安息香酸ナトリウムである、請求項３５に記載の研磨パッド。
【請求項３９】
前記ポリマー樹脂が、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテラフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択された、請求項３２に記載の研磨パッド。
【請求項４０】
前記ポリマー樹脂がナイロンであり、前記透明化材料が、タルク、モンモリロナイト、フッ素化マイカ、又はそれらの組み合わせである、請求項３９に記載の研磨パッド。
【請求項４１】
前記ポリマー樹脂がポリプロピレンであり、前記透明化材料が、タルク、チタニア、安息香酸ナトリウム、多糖類、炭酸カルシウム、又はそれらの組み合わせである、請求項３９に記載の研磨パッド。
【請求項４２】
前記ポリマー樹脂がポリエチレンであり、前記透明化材料がタルクである、請求項３９に記載の研磨パッド。
【請求項４３】
前記透明化材料の量が、透明窓の総質量に基づいて０．０００１ｗｔ％以上である、請求項３２に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その場で化学機械研磨を検出する方法で使用するための複合窓材料を有する研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨（「ＣＭＰ」）プロセスは、マイクロエレクトロニクス素子の製造において、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エレクトロニクス基板上に平坦な表面を形成するのに用いられる。例えば、半導体素子の製造では、半導体ウェハを形成するために、種々のプロセス層を形成する工程、これらの層の一部を選択的に除去又はパターニングする工程、半導体基板の表面上にさらに追加のプロセス層を堆積させる工程を一般に伴う。プロセス層としては、例えば、絶縁層、ゲート酸化物層、導電層及び金属又はガラス層などを挙げることができる。一般的に、ウェハプロセスの幾つかの工程においては、プロセス層の一番上の表面が平面、即ち、平坦であることが以降の層の堆積のために望ましい。プロセス層を平坦化するために、導電材料又は絶縁材料などの堆積材料を研磨して以降のプロセス工程のためにウェハを平坦化するＣＭＰが用いられる。
【０００３】
典型的なＣＭＰプロセスでは、ウェハは、ＣＭＰツールのキャリヤー上に逆さまに乗せられる。力がキャリヤーとウェハに研磨パッドの方へ下向きに加えられる。キャリヤーとウェハは、ＣＭＰツールの研磨テーブル上の回転研磨パッドの上で回転される。一般的に、研磨用組成物（研磨用スラリーとも呼ばれる）は、研磨プロセスの際、回転ウェハと回転研磨パッドの間に導入される。研磨用組成物は、一番上の１つ又は複数のウェハ層の一部と相互作用するか又はそれを溶解する化学物質と、１つ又は複数の層の一部を物理的に除去する研磨材とを典型的に含有する。ウェハと研磨パッドは、同じ方向でも、反対の方向でも、実施される研磨プロセスに望ましい方向に回転させることができる。キャリヤーはまた、研磨テーブル上の研磨パッドを全体に振動させることもできる。
【０００４】
ウェハの表面を研磨する際、研磨プロセスをその場でモニターできると多くの場合に有利である。その場で研磨プロセスをモニターする１つの方法は、開口又は窓を有する研磨パッドを使用することを含む。開口又は窓は、研磨プロセスの際にウェハ表面を点検できるよう光が通過できる入口を提供する。開口及び窓を有する研磨パッドは公知であり、基板、例えば、半導体素子の表面を研磨するのに用いられている。例えば、米国特許第５，６０５，７６０号明細書は、本質的にスラリーを吸収又は輸送しない固体の均一なポリマーから形成された透明窓を有するパッドを提供している。米国特許第５，４３３，６５１号明細書は、パッドの一部を取り除いて光が通過できる開口を設けた研磨パッドを開示している。米国特許第５，８９３，７９６号明細書及び同第５，９６４，６４３号明細書は、研磨パッドの一部を取り除いて開口を与え、その開口に透明なポリウレタン又は石英の栓をして透明な窓を与える方法、又は研磨パッドの裏張りの一部を取り除いてパッドを半透明にする方法を開示している。米国特許第６，１７１，１８１号明細書及び同第６，３８７，３１２号明細書は、流動性材料（例えば、ポリウレタン）を急速冷却で固化することにより形成された透明領域を有する研磨パッドを開示している。
【０００５】
研磨パッドの窓に有用なものとして開示されている材料はほんの少ししかない。米国特許第５，６０５，７６０号明細書は、ポリウレタンの固体片の利用を開示している。米国特許第５，８９３，７９６号明細書及び同第５，９６４，６４３号明細書は、ポリウレタンの栓又は石英インサートの利用を開示している。米国特許第６，１４６，２４２号明細書は、ポリウレタン又は透明プラスチック、例えば、Ｗｅｓｔｌａｋｅによって販売されているＣｌａｒｉｆｌｅｘ（商標）テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデンターポリマーを含む窓を有する研磨パッドを開示している。固体ポリウレタンから作製された研磨パッドの窓は、化学機械研磨の際、容易にひっかき傷が生じ、研磨パッドの寿命の間に光透過率が着実に低下する。このことは、光透過率の損失を補償するために終点検出システムの設定を絶えず調整しなければならないので著しく不利である。さらに、パッドの窓、例えば、固体ポリウレタンの窓は、典型的に研磨パッドの残りの部分よりも摩耗速度が遅く、結果として研磨パッドに「塊」が形成され、望ましくない研磨欠陥が生じる。これらの問題の幾つかに対処するため、国際公開第０１／６８３２２２号パンフレットは、ＣＭＰの際に窓の摩耗速度を増大させる不連続部を有する窓を開示している。その称するところによれば、この不連続部は、２つの非混合性ポリマーのブレンド又は固体、液体若しくは気体粒子の分散体を窓に組み込むことにより窓材料中に生成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
公知の窓材料の多くは意図される用途に適したものであるが、効率的でかつ安価な方法により製造できる半透明領域を有する効果的な研磨パッドに対するニーズが依然としてある。本発明は、このような研磨パッド並びにその使用方法を提供する。本発明のこれら及び他の利点並びに本発明の更なる特徴は、本明細書において与えられる本発明の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複合材料から作製された透明窓を有する化学機械研磨のための研磨パッドを提供する。１つの実施態様においては、透明窓は、少なくとも１つの無機材料と少なくとも１つの有機材料を含み、該無機材料が、透明窓の総質量に基づいて透明窓の約２０ｗｔ％以上を構成する。別の実施態様においては、透明窓は、少なくとも１つの無機材料と少なくとも１つの有機材料を含み、該無機材料が該有機材料全体に分散して５ｎｍ〜１０００ｎｍの寸法を有し、該透明窓が２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍの少なくとも１つの波長で３０％以上の全光透過率を有する。さらに別の実施態様においては、透明窓は、無機／有機ハイブリッドゾル−ゲル材料を含む。更なる実施態様においては、透明窓は、ポリマー樹脂のみを含む窓よりも実質的に高い全光透過率を有するように、少なくとも１つのポリマー樹脂と少なくとも１つの透明化剤を含む。
【０００８】
本発明は、化学機械研磨装置及びワークピースの研磨方法をさらに提供する。ＣＭＰ装置は、（ａ）回転するプラテン、（ｂ）本発明の研磨パッド、及び（ｃ）回転する研磨パッドと接触することにより研磨されるべきワークピースを保持するキャリヤーを備える。研磨方法は、（ｉ）本発明の研磨パッドを用意する工程、（ｉｉ）研磨パッドとワークピースを接触させる工程、及び（ｉｉｉ）ワークピースに対し研磨パッドを動かしてワ−クピースを削り、それによってワ−クピースを研磨する工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、透明窓を有する化学機械研磨のための研磨パッドであって、該透明窓が２つ以上の材料の複合体から作製された研磨パッドに向けられる。典型的には、この２つ以上の材料は、物理的及び／又は化学的に互いに区別される。透明窓は、研磨パッドの一部であることができるか又は研磨パッド全体であることができる（例えば、研磨パッド全体又は研磨パッド上部が透明でかつ２つ以上の材料の複合体を含む）。
【００１０】
第１の実施態様においては、透明窓は、少なくとも１つの無機材料と少なくとも１つの有機材料を含む。無機材料は、任意の好適な無機材料であることができる。例えば、無機材料は、無機繊維又は無機粒子であることができる。好適な無機材料としては、金属酸化物粒子（例えば、シリカ、アルミナ及びセリア粒子）、炭化ケイ素粒子、ガラス繊維、ガラスビーズ、ダイヤモンド粒子、炭素繊維、及び層状ケイ酸塩材料、例えば、マイカ（例えば、フッ素化マイカ）並びに粘土があり、５０以上（例えば、１００〜２００）のアスペクト比を有する。好適な粘土としては、粘土の表面がオニウムイオンで処理されたモンモリロナイト、カオリナイト及びタルクがある。好ましくは、無機材料は、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、ダイヤモンド粒子、ガラス繊維、炭素繊維、ガラスビーズ、マイカ粒子、及びそれらの組み合わせから成る群より選択される。無機材料は、１μｍ以下（例えば、０．１ｎｍ〜９００ｎｍ、１ｎｍ〜８００ｎｍ又は１０ｎｍ〜７００ｎｍ）の寸法を典型的に有する。
【００１１】
有機材料は、任意の好適な有機材料であることができる。典型的には、有機材料は、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテラフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択されたポリマー樹脂である。好ましくは、有機材料は、熱可塑性ポリウレタンのポリマー樹脂である。
【００１２】
無機材料は、透明窓の総質量に基づいて透明窓の２０ｗｔ％以上（例えば、３０ｗｔ％以上、４０ｗｔ％以上又は５０ｗｔ％以上）の量で透明窓中に存在する。好ましくは、無機材料は、透明窓の総質量に基づいて透明窓の９５ｗｔ％以下（例えば、９０ｗｔ％以下又は８５ｗｔ％以下）を構成する。
【００１３】
無機材料は、任意の好適な方法により任意の好適なパターンで有機材料中に分布させることができる。例えば、無機材料は、有機材料全体、有機材料の表面（例えば、研磨の際に基板と接触する表面、即ち、「研磨表面」）又はそれらの組み合わせにより分散させることができる。好ましくは、無機材料は、有機材料全体に均一に分散される。
【００１４】
有機材料への無機材料の包含は、透明窓の研磨性を向上させようとするものではない。むしろ、無機材料の包含は、透明窓の機械的性質（例えば、強度）又は光透過性を改善しようとするものである。無機材料の存在が透明窓の研磨性を実質的に変化させないことが好ましい。
【００１５】
有機材料への無機材料の包含は、有機材料のみの全光透過率に比べて光透過率を減少させる可能性がある。光透過率の損失の程度は、無機材料のサイズを透明窓に組み込まれる無機材料と有機材料の相対量に対してバランスさせることにより制御することができる。これらの因子のバランスは、使用される無機材料と有機材料のタイプに少なくとも部分的に依存している。
【００１６】
無機材料と有機材料を含む透明窓は、２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍ（例えば、２００ｎｍ〜５，０００ｎｍ又は２００ｎｍ〜２，０００ｎｍ）の少なくとも１つの波長で１０％以上（例えば、２０％以上又は３０％以上）の全光透過率を有する。このことは、本発明の透明窓が１０％以上（例えば、２０％以上又は３０％以上）の全光透過率を有する光の波長が上記の範囲内に少なくとも１つあるということを意味する。本発明の透明窓が１０％以上（例えば、２０％以上又は３０％以上）の全光透過率を有する２つ以上の波長又はある範囲の複数の波長があってもよい。好ましくは、透明窓は、２００ｎｍ〜１０００ｎｍ（例えば、２００ｎｍ〜８００ｎｍ）の少なくとも１つの波長で１０％以上（例えば、２０％以上又は３０％以上）の全光透過率を有する。幾つかの実施態様においては、この窓は、２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍ（例えば、２００ｎｍ〜５，０００ｎｍ又は２００ｎｍ〜１０００ｎｍ）の１つ又は複数の波長で９０％以下（例えば、８０％以下又は７０％以下）の全光透過率を有する。
【００１７】
第２の実施態様においては、透明窓は、少なくとも１つの無機材料と少なくとも１つの有機材料を含み、該無機材料は、５ｎｍ〜１０００ｎｍ（例えば、１０ｎｍ〜７００ｎｍ）の寸法を有し、該透明窓は、２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍ（例えば、２００ｎｍ〜１，０００ｎｍ又は２００ｎｍ〜８００ｎｍ）の少なくとも１つの波長で３０％以上（例えば、４０％以上又は５０％以上）の全光透過率を有する。無機材料は、有機材料全体に分散され、好ましくは均一に分散される。
【００１８】
この第２の実施態様の無機材料と有機材料は、第１の実施態様に関して上で記載した任意のものであることができる。無機材料は、任意の好適な量で存在させることができる。典型的には、無機材料は、透明窓の総質量に基づいて透明窓の１ｗｔ％〜９５ｗｔ％（例えば、５ｗｔ％〜７５ｗｔ％又は５ｗｔ％〜５０ｗｔ％）を構成する。無機材料は、第１の実施態様に関して上で記載したように、任意の好適な方法により任意の好適なパターンで有機材料中に分布させることができる。
【００１９】
第３の実施態様においては、透明窓は、ハイブリッド有機−無機ゾル−ゲル材料を含む。ゾル−ゲルは、制御可能な細孔サイズ、表面積及び細孔サイズ分布を有する三次元金属酸化物の網目構造（例えば、シロキサンの網目構造）である。ゾル−ゲルは種々の方法で調製することができ、それらの多くが当技術分野で公知である。好適な方法としては、一段階（例えば、「ワンポット」）法及び二段階法がある。典型的な方法は、水とアルコールを含む溶媒に入れるとアルコキシド配位子の加水分解と縮合（例えば、重縮合）が起こり、結果としてＭ−Ｏ−Ｍ結合（例えば、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉシロキサン結合）が形成される金属アルコキシド前駆体（例えば、Ｍ（ＯＲ）4、式中、Ｍは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ又はそれらの組み合わせであり、Ｒは、アルキル、アリール又はそれらの組み合わせである）の使用を伴う。Ｍ−Ｏ−Ｍ結合の数が増えるにつれて、微小細孔構造を有する三次元網目構造が形成される。ハイブリッドゾル−ゲル材料は、このようなゾル−ゲル材料の下位分類である。有機−無機ハイブリッド材料は、無機基と有機基の両方を含有する化学前駆体を用いて調製される。このような前駆体から三次元網目構造を形成すると、有機基を細孔構造の内部に捕捉した状態にすることができる。適切な有機基を選択することにより細孔サイズを制御することができる。このようなハイブリッド有機−無機材料は、透明でかつガラスに類似した特性を有することができる。好適なハイブリッドゾル−ゲル材料の例としては、粘土−ポリアミドハイブリッド材料や金属酸化物−ポリマー樹脂ハイブリッド材料（例えば、シリカ−ポリマーハイブリッド）がある。このようなゾル−ゲル複合体は、任意の好適な前駆体試薬を用いて、任意の好適な方法に従って調製することができ、このような方法の多くは当技術分野で公知である。例えば、シリカ−ポリマーナノ複合体は、ジブロックコポリマーを有機修飾アルミノケイ酸塩又はシリカタイプのセラミック材料で加水分解及び縮合することによって調製することができる。
【００２０】
第４の実施態様においては、研磨パッドは、少なくとも１つのポリマー樹脂と少なくとも１つの透明化材料を含む透明窓を有する。ポリマー樹脂と透明化材料を含むことにより、透明窓の光透過率は、透明化材料なしでポリマー樹脂を含む材料の光透過率と比べて増加する。透明窓は、２００ｎｍ〜１０，０００ｎｍ（例えば、２００ｎｍ〜１，０００ｎｍ）の少なくとも１つの波長で３０％以上（例えば、４０％以上又は５０％以上）の全光透過率を有する。
【００２１】
ポリマー樹脂は、任意の好適なポリマー樹脂であることができる。典型的には、ポリマー樹脂は、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテラフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択される。好ましくは、ポリマー樹脂は、熱可塑性ポリウレタン、ナイロン、ポリプロピレン、又はポリエチレンのポリマー樹脂である。
【００２２】
透明化材料は、任意の好適な透明化材料であることができる。典型的には、透明化材料は、層状ケイ酸塩、例えば、粘土及びマイカ、金属酸化物、無機塩、糖類（例えば、Ｍｉｌｌｉｋｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌによって販売されているＭｉｌｌａｄ（登録商標）多糖類透明化剤及びソルビトール）、ポリマー繊維（例えば、ポリアミド繊維）、及びそれらの組み合わせから成る群より選択される。透明化材料が粘土である場合、粘土は、好ましくは、タルク、カオリナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、及びそれらの組み合わせから成る群より選択される。より好ましくは、上記粘土の表面は、オニウムイオン（例えば、ホスホニウムイオン、アンモニウムイオン、スルホニウムイオンなど）で処理されている。透明化材料がマイカである場合、マイカは、好ましくはフッ素化マイカである。透明化材料が金属酸化物である場合、金属酸化物は、任意の好適な金属酸化物であることができ、好ましくはチタニアである。透明化材料が無機塩である場合、無機塩は、任意の好適な金属塩であることができ、好ましくは炭酸カルシウム又は安息香酸ナトリウムである。
【００２３】
透明化材料の選択は、使用されるポリマー樹脂に少なくとも部分的に依存している。ポリマー樹脂がナイロンである場合、透明化材料は、タルク、モンモリロナイト、フッ素化マイカ、又はそれらの組み合わせであることが好ましい。ポリマー樹脂がポリプロピレンである場合、透明化材料は、タルク、チタニア、安息香酸ナトリウム、ソルビタール、多糖類、炭酸カルシウム、又はそれらの組み合わせであることが好ましい。ポリマー樹脂がポリエチレンである場合、透明化材料はタルクであることが好ましい。
【００２４】
透明化材料とポリマー樹脂を組み合わせ、任意の好適な技術を用いて窓を形成することができ、このような技術の多くは当技術分野で公知である。例えば、層状ケイ酸塩粘土又はマイカなどの透明化材料をポリマー樹脂の溶融物と組み合わせてブレンドし、透明化材料がポリマー樹脂全体に分散するようにできる。この組み合わせ工程の際、ポリマー樹脂の少なくとも一部が粘土又はマイカの層間にインターカレートすることが好ましい。次いで、窓を切り取ることができる透明又は実質的に透明なシートを形成するために、ポリマー樹脂と透明化材料の混合物を押し出すことができる。押し出し、型成形、焼結、熱成形などを含む種々の技術によって透明窓材料を調製できることは、当業者であれば理解するであろう。
【００２５】
透明化材料は、１ｎｍ〜１０μｍ（例えば、５μｍ以下又は３μｍ以下）の寸法（例えば、平均粒子サイズ）を典型的に有する。透明化材料が粘土である場合、粘土は、５０以上（例えば、１００〜２００）のアスペクト比を有することが好ましい。このような粘土は、１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さと、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの長さを典型的に有する。透明化材料がマイカである場合、マイカは、５０以上（例えば、１００〜２００）のアスペクト比と、１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さと、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの長さを有することが好ましい。
【００２６】
この第４の実施態様の透明窓は、任意の好適な量の透明化材料を含むことができる。典型的には、透明化材料の量は、透明窓の総質量に基づいて０．０００１ｗｔ％以上（例えば、０．００１ｗｔ％以上又は０．０１ｗｔ％以上）である。好ましくは、透明化材料の量は、透明窓の総質量に基づいて１０ｗｔ％以下（例えば、５ｗｔ％以下、２ｗｔ％以下又は０．５ｗｔ％以下）である。透明窓中に存在する透明化材料の量は、使用されるポリマー樹脂に部分的に依存している。例えば、ポリマー樹脂がポリプロピレンである場合、典型的には０．２ｗｔ％以下のソルビトール又は多糖類が使用される。同様に、ポリマー樹脂がナイロンである場合、典型的には０．２ｗｔ％以下のタルク、モンモリロナイト又はフッ素化マイカが使用される。得られるポリマー材料の強度又は剛性を改善するには、より多量の透明化材料を加えることが望ましいであろう。
【００２７】
本発明の研磨パッドの任意の実施態様の透明窓は、任意選択で色素（又は顔料）をさらに含み、それによって基板は１つ又は複数の特定波長の光を選択的に伝達することができる。この色素は、望ましくない波長の光（例えば、背景光）をフィルターにかけて取り除き、そうして検出の信号／ノイズ比を改善するよう作用する。透明窓は、任意の好適な色素を含むことができるか又は色素の組み合わせを含むことができる。好適な色素としては、ポリメチン色素、ジ−及びトリ−アリールメチン色素、ジアリール色素のアザ類似体、アザ（１８）アヌレン色素、天然色素、ニトロ色素、ニトロソ色素、アゾ色素、アントラキノン色素、硫黄色素などがある。色素の透過スペクトルは、その場で終点を検出するのに用いられる光の波長と一致するか又は重なることが望ましい。例えば、終点検出（ＥＰＤ）システムの光源が、６３３ｎｍの波長を有する可視光を作り出すＨｅＮｅレーザーである場合、色素は、６３３ｎｍの波長を有する光を透過できる赤い色素であることが好ましい。
【００２８】
本発明の研磨パッドの任意の実施態様の透明窓が研磨パッドの一部のみを構成する場合、窓は、任意の好適な技術によって研磨パッドに取り付けることができる。例えば、窓は、接着剤を用いて研磨パッドに取り付けることができる。窓は、研磨パッドの上部（例えば、研磨表面）に取り付けることができるか、又は研磨パッドの底部（例えば、サブパッド）に取り付けることができる。透明窓は、任意の好適な寸法であることができ、円形、卵形、正方形、長方形、三角形などであることができる。透明窓は、研磨パッドの研磨表面と同一平面になるよう配置することもできるし、研磨パッドの研磨表面からへこませることもできる。研磨パッドは、本発明の透明窓の１つ又は複数を有することができる。１つ又は複数の透明窓は、研磨パッドの中心及び／又は周縁に対して研磨パッド上の任意の好適な場所に配置することができる。
【００２９】
透明窓が配置される研磨パッドは、任意の好適な研磨パッド材料から作製することができ、その多くは当技術分野で公知である。研磨パッドは、典型的に不透明又は部分的にのみ半透明である。研磨パッドは、任意の好適なポリマー樹脂を含むことができる。例えば、研磨パッドは、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、エラストマーゴム、エラストマーポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテラフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、それらのコポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択されたポリマー樹脂を典型的に含む。研磨パッドは、焼結、射出成形、吹き込み成形、押し出しなどを含む任意の好適な方法によって製造することができる。研磨パッドは、固体でかつ非多孔質であることができるか、ミクロ孔質の独立気泡を含むことができるか、開放気泡を含むことができるか、又はその上にポリマーが成形された繊維ウエブを含むことができる。
【００３０】
本発明の研磨パッドは、任意選択で研磨パッドの表面を横切る研磨用組成物の横方向の移動を容易にする溝、チャンネル及び／又は孔をさらに含む研磨表面を有する。このような溝、チャンネル又は孔は、任意の好適なパターンであることができ、任意の好適な深さ及び幅を有することができる。研磨パッドは、２つ以上の異なる溝パターン、例えば、米国特許第５，４８９，２３３号明細書に記載されている大きな溝と小さな溝の組み合わせを有することができる。溝は、傾斜した溝、同心の溝、らせん形又は円形の溝、ＸＹクロスハッチパターンの形態であることができ、連続又は不連続であることができる。好ましくは、研磨パッドは、標準的なパッド調節法によって作られる少なくとも小さな溝を含む。
【００３１】
本発明の研磨パッドは、透明窓のほかに１つ又は複数の他の特徴又はコンポーネントを含むことができる。例えば、研磨パッドは、任意選択で、密度、硬度、多孔性、及び化学組成が異なる領域を含むことができる。研磨パッドは、任意選択で、研磨粒子（例えば、金属酸化物粒子）、ポリマー粒子、水溶性粒子、吸水性粒子、中空粒子などを含む固体粒子を有することができる。
【００３２】
本発明の研磨パッドは、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置とともに使用するのに特に適している。典型的には、装置は、使用時に動きかつ軌道、直線又は円運動から生じる速度を有するプラテンと、プラテンに接触しかつプラテンが動いているときにそれとともに動く研磨パッドと、研磨パッドの表面に接触しその表面に対して動くことにより研磨されるべきワークピースを保持するキャリヤーとを備える。
【００３３】
ワークピースの研磨は、ワークピースを研磨パッドに接触させて配置し、次いで、ワークピースに対して研磨パッドを、典型的には研磨用組成物がそれらの間にある状態で動かすことにより行われ、ワークピースの少なくとも一部を削ってワークピースを研磨するようにする。研磨用組成物は、液体キャリヤー（例えば、水性キャリヤー）、ｐＨ調整剤、及び任意選択で研磨材を典型的に含む。研磨されるワークピースのタイプに応じて、研磨用組成物は、任意選択で、酸化剤、有機酸、錯化剤、ｐＨ緩衝剤、界面活性剤、腐食防止剤、消泡剤などをさらに含むことができる。ＣＭＰ装置は、任意の好適なＣＭＰ装置であることができ、その多くは当技術分野で公知である。本発明の研磨パッドはまた、直線的な研磨ツールとともに使用することもできる。
【００３４】
ＣＭＰ装置は、その場で研磨の終点を検出するシステムをさらに備えることが望ましく、その多くは当技術分野で公知である。ワークピースの表面から反射された光又は他の放射線を分析することにより研磨プロセスを点検及びモニターする技術が当技術分野で公知である。このような方法は、例えば、米国特許第５，１９６，３５３号明細書、同第５，４３３，６５１号明細書、同第５，６０９，５１１号明細書、同第５，６４３，０４６号明細書、同第５，６５８，１８３号明細書、同第５，７３０，６４２号明細書、同第５，８３８，４４７号明細書、同第５，８７２，６３３号明細書、同第５，８９３，７９６号明細書、同第５，９４９，９２７号明細書、及び同第５，９６４，６４３号明細書に記載されている。研磨されているワークピースに関する研磨プロセスの進行の点検又はモニタリングは、研磨終点の決定、即ち、特定のワークピースに関して研磨プロセスをいつ終了すべきかの決定を可能とすることが望ましい。
【００３５】
本明細書で記載される研磨パッドは、単独で使用することもできるし、任意選択で多層に積層された研磨パッドの１つの層として使用することもできる。例えば、研磨パッドは、サブパッドと組み合わせて使用することができる。好適なサブパッドとしては、ポリウレタンフォームサブパッド（例えば、Ｒｏｇｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製Ｐｏｒｏｎ（登録商標）フォームサブパッド）、含浸フェルトサブパッド、ミクロ孔質ポリウレタンサブパッド、又は焼結ウレタンサブパッドがある。サブパッドは、典型的には本発明の研磨パッドよりも軟質で、それゆえ圧縮性であり、本発明の研磨パッドよりも低いショア硬さ値を有する。例えば、サブパッドは、３５〜５０のショアＡ硬さを有することができる。幾つかの実施態様においては、サブパッドは、研磨パッドよりも硬く、圧縮性が低く、ショア硬さが高い。サブパッドは、任意選択で溝、チャンネル、中空部分、窓、開口などを含む。本発明の研磨パッドがサブパッドと組み合わせて使用される場合、典型的には、ポリエチレンテレフタレート接着剤フィルムなどの中間裏張り層が、研磨パッドとサブパッドの間に同一の広がりで設けられる。
【００３６】
本発明の研磨パッドは、多くのタイプのワークピース（例えば、基板又はウェハ）及びワークピース材料の研磨において使用するのに適している。例えば、この研磨パッドは、記憶保存装置、半導体基板、及びガラス基板を含むワークピースを研磨するのに使用することができる。この研磨パッドを用いて研磨するのに好適なワークピースとしては、メモリディスク又は硬質ディスク、磁気ヘッド、ＭＥＭＳ装置、半導体ウェハ、電界放出ディスプレイ、及び他のマイクロエレクトロニクス基板、特には絶縁層（例えば、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は低誘電材料）及び／又は金属含有層（例えば、銅、タンタル、タングステン、アルミニウム、ニッケル、チタン、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム又は他の貴金属）を含むマイクロエレクトロニクス基板がある。
【国際調査報告】
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