(57)【要約】本発明は、研磨層と底部層を備える化学-機械研磨用の多層研磨パッドであって、研磨層と底部層が接着剤の使用なしで互いに接合されている多層研磨パッドに関する。本発明はまた、光透過性多層研磨パッド材料を含んでいて、その光透過性多層研磨パッド材料の各層が、接着剤を使用せずに互いに接合されている研磨パッドに関する。
2006527923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨層と底部層を備える化学-機械研磨用の多層研磨パッドであって、底部層が研磨層と実質的に同じ範囲に広がっており、研磨層と底部層が接着剤の使用なしで互いに接合されている多層研磨パッド。
【請求項２】
研磨層と底部層が少なくとも1つの異なる性質を有する、請求項1に記載の研磨パッド。
【請求項３】
異なる性質が、硬度、密度、多孔度、圧縮率、剛性率、引っ張り係数、体積弾性率、透明度、化学組成、レオロジー、クリープ、ガラス転移温度、融点、粘性率およびその組み合わせからなる群から選らばれる、請求項2に記載の研磨パッド。
【請求項４】
研磨層が多孔性であり、底部層が非多孔性である、請求項3に記載の研磨パッド。
【請求項５】
研磨層が非多孔性であり、底部層が多孔性である、請求項3に記載の研磨パッド。
【請求項６】
研磨層が第1のポリマー樹脂を含んでおり、底部層が第2のポリマー樹脂を含んでいる、請求項3に記載の研磨パッド。
【請求項７】
研磨層が熱可塑性ポリウレタンを含んでおり、底部層が、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、そのコポリマーおよびその混合物からなる群から選らばれるポリマー樹脂を含んでいる、請求項6に記載の研磨パッド。
【請求項８】
研磨層が実質的に透明である、請求項1に記載の研磨パッド。
【請求項９】
研磨層が開口部を有する、請求項8に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
底部層が実質的に透明である、請求項1に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
研磨層が開口部を有する、請求項10に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
研磨層と底部層がポリマー樹脂を含んでいる、請求項1に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
ポリマー樹脂が、熱可塑性エラストマー、熱硬化性ポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、弾性ゴム、弾性ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、そのコポリマーおよびその混合物からなる群から選らばれる、請求項12に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
ポリマー樹脂が熱可塑性ポリウレタンである、請求項13に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
研磨層と底部層の間に配置された1つ以上の中間層をさらに含んでおり、その中間層が、研磨層および底部層と実質的に同じ範囲に広がっており、研磨層、1つまたは複数の中間層、底部層が接着剤を使用せずに互いに接合されている、請求項1に記載の研磨パッド。
【請求項１６】
研磨層と底部層の間に配置された中間層を含んでいない、請求項1に記載の研磨パッド。
【請求項１７】
研磨層、1つまたは複数の中間層、底部層のうちの少なくとも1つが異なる性質を持つ、請求項15に記載の研磨パッド。
【請求項１８】
異なる性質が、硬度、多孔度、圧縮率、光透過率、化学組成、レオロジー、クリープ、ガラス転移温度、融点、粘性率およびその組み合わせからなる群から選らばれる、請求項17に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
研磨層と底部層が多孔性であり、1つまたは複数の中間層が非多孔性である、請求項17に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
研磨層と底部層のうちの少なくとも一方が光透過性である、請求項15に記載の研磨パッド。
【請求項２１】
中間層が光透過性であり、研磨層と底部層が実質的に不透明である、請求項15に記載の研磨パッド。
【請求項２２】
研磨層が第1の開口部を備え、底部層が第2の開口部を備え、そして第1の開口部が第2の開口部と位置合わせされている、請求項21に記載の研磨パッド。
【請求項２３】
研磨層、1つまたは複数の中間層、底部層がポリマー樹脂を含んでいる、請求項15に記載の研磨パッド。
【請求項２４】
ポリマー樹脂が、熱可塑性エラストマー、熱硬化性ポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、弾性ゴム、弾性ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、そのコポリマーおよびその混合物からなる群から選らばれる、請求項23に記載の研磨パッド。
【請求項２５】
ポリマー樹脂が熱可塑性ポリウレタンである、請求項24に記載の研磨パッド。
【請求項２６】
（a）回転するプラテンと、
（b）回転するこのプラテンに固定された請求項1に記載の研磨パッドと、
（c）回転する研磨パッドに接触させて研磨する被加工物を保持する取り付け台と
を備える化学-機械研磨装置。
【請求項２７】
現場で終点を検出するシステムをさらに備える、請求項26に記載の化学-機械研磨装置。
【請求項２８】
被加工物を研磨する方法であって、
（i）請求項1に記載の研磨パッドを用意し、
（ii）その研磨パッドに被加工物を接触させ、そして
（iii）その研磨パッドを被加工物に対して移動させることによって被加工物を摩耗させ、被加工物を研磨すること
を含む方法。
【請求項２９】
（a）回転するプラテンと、
（b）回転するこのプラテンに固定された請求項15に記載の研磨パッドと、
（c）回転する研磨パッドに接触させて研磨する被加工物を保持する取り付け台と
を備える化学-機械研磨装置。
【請求項３０】
現場で終点を検出するシステムをさらに備える、請求項29に記載の化学-機械研磨装置。
【請求項３１】
被加工物を研磨する方法であって、
（i）請求項15に記載の研磨パッドを用意し、
（ii）その研磨パッドに被加工物を接触させ、そして
（iii）その研磨パッドを被加工物に対して移動させることによって被加工物を摩耗させ、被加工物を研磨すること
を含む方法。
【請求項３２】
請求項1に記載の研磨パッドを製造する方法であって、2つ以上のポリマー樹脂層を同時押し出しする操作を含む方法。
【請求項３３】
請求項1に記載の研磨パッドを製造する方法であって、
（i）ポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くことと、
（ii）そのポリマー・シートを、そのポリマー・シートのガラス転移温度よりも高い温度にさらして発泡させることと
を含む方法。
【請求項３４】
工程（i）の後、ポリマー・シートから超臨界ガスの一部を脱着させる工程をさらに含む、請求項33に記載の方法。
【請求項３５】
請求項1に記載の研磨パッドを製造する方法であって、
（i）第1の面と第2の面を有するポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くことと、
（ii）そのポリマー・シートの第1の面を、そのポリマー・シートのガラス転移温度よりも高い第1の温度にさらすことと、
（iii）そのポリマー・シートの第2の面を、第1の温度よりも低い温度にさらすことと、
（iv）そのポリマー・シートを発泡させることと
を含む方法。
【請求項３６】
請求項2に記載の研磨パッドを製造する方法であって、
（i）異なるポリマー樹脂を含む複数の層を有する多層ポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くことと、
（ii）多層ポリマー・シートを、その多層ポリマー・シートの少なくとも1つの層のポリマー樹脂のガラス転移温度よりも高い温度にさらすことと、
（iii）その多層ポリマー・シートを発泡させることと
を含む方法。
【請求項３７】
光透過性多層研磨パッド材料を含む化学-機械研磨用の研磨パッドであって、その光透過性多層研磨パッド材料が、接着剤の使用なしで互いに接合された2つ以上の層を有する研磨パッド。
【請求項３８】
光透過性多層研磨パッド材料が同時押し出しによって形成される、請求項37に記載の研磨パッド。
【請求項３９】
光透過性多層研磨パッド材料が、第1の透過層と第2の透過層を含んでいる、請求項37に記載の研磨パッド。
【請求項４０】
第1の透過層と第2の透過層がポリマー樹脂を含んでいる、請求項39に記載の研磨パッド。
【請求項４１】
ポリマー樹脂が、熱可塑性エラストマー、熱硬化性ポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ナイロン、弾性ゴム、弾性ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、そのコポリマーおよびその混合物からなる群から選らばれる、請求項40に記載の研磨パッド。
【請求項４２】
ポリマー樹脂が熱可塑性ポリウレタンである、請求項41に記載の研磨パッド。
【請求項４３】
第1の透過層と第2の透過層が少なくとも1つの異なる性質を有する、請求項39に記載の研磨パッド。
【請求項４４】
異なる性質が、硬度、多孔度、圧縮率、光透過率、化学組成およびその組み合わせからなる群から選らばれる、請求項43に記載の研磨パッド。
【請求項４５】
第1の透過層が多孔性であり、第2の透過層が非多孔性である、請求項44に記載の研磨パッド。
【請求項４６】
第1の透過層が第1のポリマー樹脂を含んでおり、第2の透過層が第2のポリマー樹脂を含んでおり、第1のポリマー樹脂と第2のポリマー樹脂が異なっている、請求項44に記載の研磨パッド。
【請求項４７】
第1の透過層が熱可塑性ポリウレタンを含んでおり、第2の透過層が、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、そのコポリマーおよびその混合物からなる群から選らばれるポリマー樹脂を含んでいる、請求項46に記載の研磨パッド。
【請求項４８】
光透過性多層研磨パッド材料が、第1の透過層と第2の透過層の間に配置された第3の透過層をさらに備えている、請求項39に記載の研磨パッド。
【請求項４９】
光透過性多層研磨パッド材料が、第1の透過層と第2の透過層の間に配置された層を含んでいない、請求項39に記載の研磨パッド。
【請求項５０】
光透過性多層研磨パッド材料が、200nm〜10,000nmの範囲の少なくとも1つの波長において10％以上の透過率を有している、請求項37に記載の研磨パッド。
【請求項５１】
（a）回転するプラテンと、
（b）請求項37に記載の研磨パッドと、
（c）回転する研磨パッドに接触させて研磨する被加工物を保持する取り付け台と
を備える化学-機械研磨装置。
【請求項５２】
現場で終点を検出するシステムをさらに備える、請求項51に記載の化学-機械研磨装置。
【請求項５３】
被加工物を研磨する方法であって、
（i）請求項37に記載の研磨パッドを用意し、
（ii）その研磨パッドに被加工物を接触させ、そして
（iii）その研磨パッドを被加工物に対して移動させることによって被加工物を摩耗させ、被加工物を研磨すること
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学-機械研磨に用いられる、接着剤不使用の多層研磨パッド用材料に関する。
【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・デバイスを製造する際、半導体ウエハ、電界放射デバイスや、他の多くのマイクロエレクトロニクス基板に平坦な表面を形成するのに利用されている。例えば半導体装置の製造には、一般に、さまざまなプロセス層を形成し、その層の一部を選択的に除去するか、その層の一部にパターニングし、半導体基板の表面上にさらに別のプロセス層を堆積させて半導体ウエハを形成する操作が含まれる。プロセス層としては、例えば、絶縁層、ゲート酸化膜、導電層、金属またはガラスの層などがある。一般に、ウエハを処理するいくつかのステップでは、プロセス層の最上面が平坦になっていて、その上に次の層が堆積されることが望ましい。CMPを利用してプロセス層が平坦にされる。そのとき、堆積された材料、例えば導電材料または絶縁材料が研磨されてウエハが平坦にされた後、続く処理ステップが行なわれる。
【０００３】
典型的なCMPプロセスでは、CMPツール内の取り付け台にウエハを上下逆に取り付ける。取り付け台とウエハは、下方に押されて研磨パッドに向かう。取り付け台とウエハは、CMPツールの研磨盤上で回転している研磨パッドの上方で回転する。一般に、研磨組成物（研磨用スラリーとも呼ばれる）が、研磨プロセスの実施中に、回転しているウエハと回転している研磨パッドの間に導入される。研磨組成物は、一般に、ウエハの最上層の一部と反応したりウエハの最上層の一部を溶かしたりする化学物質と、層の一部を物理的に除去する研磨材料とを含んでいる。ウエハと研磨パッドは、同一方向または反対方向に回転させることが可能だが、その方向は、実施する個々の研磨プロセスにとってどちらが望ましいかによって決まる。取り付け台は、研磨盤上の研磨パッドを横断する往復運動をさせることもできる。CMP用研磨パッドは、2つ以上の層を備えていることがしばしばある。それは例えば研磨層と底部（例えばサブパッド）層であり、これらの層は接着剤、例えばホットメルト接着剤または感圧性接着剤によって互いに接合されている。このような多層研磨パッドは、例えばアメリカ合衆国特許第5,257,478号に開示されている。
【０００４】
被加工物の表面を研磨するとき、研磨プロセスを現場でモニターすることが望ましい場合がしばしばある。研磨プロセスを現場でモニターする1つの方法は、“ウインドウ”を有する研磨パッドを用いることである。そのウインドウにより、研磨プロセスの最中に被加工物の表面を検査できるようにするための光が通過できる入口が提供される。ウインドウを有するこのような研磨パッドは従来技術で知られており、被加工物、例えば半導体デバイスを研磨するのに用いられてきた。例えばアメリカ合衆国特許第5,893,796号には、研磨パッドの一部を除去して開口部を設け、その開口部に透明なポリウレタンまたは石英でできた栓を嵌めて透明なウインドウにすることが開示されている。同様に、アメリカ合衆国特許第5,605,760号には、棒または栓として成形された均一な固体ポリマー材料から形成した透明なウインドウを有する研磨パッドが提示されている。透明な栓またはウインドウは、一般に、研磨パッドを形成するとき（例えばパッドの成形中）に研磨パッドと一体化されるか、接着剤を用いて研磨パッドの開口部に固定される。
【０００５】
研磨パッドの各層を互いに接合するとき、またはウインドウを研磨パッドの内部に固定するときに接着剤に頼る従来の研磨パッドには多くの欠点がある。例えば接着剤は、不快なガスを伴うことがしばしばあり、硬化させるのに一般に24時間以上かかる。さらに、接着剤は研磨組成物の成分からの化学的攻撃を受ける可能性があるため、研磨パッドの各層を互いに接合したり、ウインドウを研磨パッドに取り付けたりするのに用いる接着剤のタイプは、どのタイプの研磨システムを使用するかに基づいて選択する必要がある。それに加え、パッドの各層の接合、または研磨パッドへのウインドウの接合は、時に不完全だったり、時間経過とともに劣化したりする。その結果、研磨パッドの各層の剥がれや反り、および／または研磨パッドとウインドウの間への研磨組成物の漏れが起こる可能性がある。時間が経つとウインドウが研磨パッドからはずれる可能性もある。研磨パッドのウインドウを一体成形によって形成する方法は、これらの問題点の少なくともいくつかをうまく回避できるが、このような方法はコストがかかることがしばしばあるため、使用できるパッド材料のタイプと、製造できるパッドの構成が制限される。
【０００６】
したがって、接着剤に頼ることなく効率的かつ安価な方法で作れる透明領域（例えばウインドウ）を有する効果的な多層研磨パッドと研磨パッドが相変わらず必要とされている。本発明により、そのような研磨パッドと、その使用法が提供される。本発明のこれらの利点ならびに他の利点と、本発明の別の特徴は、この明細書に記載した本発明の説明から明らかになるであろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により、化学-機械研磨に使用するための多層研磨パッドが提供される。この研磨パッドは、研磨層と底部層を備えていて、底部層は研磨層と実質的に同じ範囲に広がっており、研磨層と底部層は接着剤を使用することなく互いに接合されている。本発明により、実質的に同じ範囲に広がっていて、接着剤を使用することなく互いに接合された2つ以上の層を含む多層光透過領域を有する研磨パッドも提供される。
【０００８】
本発明により、化学-機械研磨装置と、被加工物を研磨する方法とがさらに提供される。CMP装置は、（a）回転するプラテンと、（b）本発明の研磨パッドと、（c）回転する研磨パッドに接触させて研磨する被加工物を保持する取り付け台とを備えている。研磨法は、（i）本発明の研磨パッドを用意するステップと、（ii）その研磨パッドに被加工物を接触させるステップと、（iii）研磨パッドを被加工物に対して移動させることによって被加工物を摩耗させ、被加工物を研磨するステップを含んでいる。
【０００９】
本発明により、本発明の研磨パッドを製造する方法がさらに提供される。第1の方法は、（i）ポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くステップと、（ii）そのポリマー・シートから超臨界ガスの一部を脱着させるステップと、（iii）超臨界ガスの一部が脱着したそのポリマー・シートを、そのポリマー・シートのガラス転移温度よりも高い温度にさらして発泡させるステップを含んでいる。第2の方法は、（i）第1の面と第2の面を有するポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くステップと、（ii）そのポリマー・シートの第1の面を、そのポリマー・シートのガラス転移温度よりも高い第1の温度にさらすステップと、（iii）そのポリマー・シートの第2の面を、第1の温度よりも低い温度にさらすステップと、（iv）そのポリマー・シートを発泡させるステップを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、接着剤を使用せずに互いに接合された2つ以上の層を有する多層研磨パッド材料を含む研磨パッドに関する。この研磨パッド材料は、任意に、接着剤を使用せずに互いに接合された3つ以上の層（例えば4つ以上の層、6つ以上の層、あるいはまた8つ以上の層）を備えている。第1の実施態様では、多層研磨パッド材料を多層研磨パッドとして使用している。第2の実施態様では、多層研磨パッド材料を研磨パッド内の光透過領域として使用している。
【００１１】
研磨パッド材料の各層は、層と層の間に接着剤を有していない。接着剤とは、従来技術で知られている一般的な接着材料を意味し、具体例として、ホットメルト接着剤、感圧性接着剤、膠などがある。研磨パッド材料の各層は、層と層を物理的に重ね合わせること、層と層の間にポリマー樹脂を散在させること、および／または層と層の間にポリマー樹脂を絡ませることによって互いに接合せしめられる。すべての層は、実質的に同じ範囲に広がっていることが望ましい。
【００１２】
このような多層研磨パッド材料の利点は、各層が異なる物理的性質または化学的性質を有し得ることである。例えば、用途によっては、各層が同じポリマー組成物だが、物理的性質、例えば硬度、密度、多孔度、圧縮率、剛性率、引っ張り係数、体積弾性率、レオロジー、クリープ、ガラス転移温度、融点、粘性率または透明度が異なっていることが望ましい場合がある。別の用途では、研磨パッドの各層が同じような物理的性質を持っているが、化学的性質（例えば化学的組成）が異なっていることが望ましい場合がある。もちろん、研磨パッドの各層は、化学的性質と物理的性質の両方が異なっていてもよい。研磨パッドの各層は、化学的性質または物理的性質の少なくとも1つが異なっていることが好ましい。
【００１３】
研磨パッド材料の各層は、ポリマー樹脂を含んでいることが望ましい。ポリマー樹脂としては、任意の適切なポリマー樹脂が可能である。一般に、ポリマー樹脂の選択は、熱可塑性エラストマー、熱硬化性ポリマー、ポリウレタン（例えば熱可塑性ポリウレタン）、ポリオレフィン（例えば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、弾性ゴム、弾性ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアリーレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、そのコポリマーおよびその混合物からなる群から選らばれる。ポリマー樹脂は、熱可塑性ポリウレタンであることが好ましい。
【００１４】
各層は、同じポリマー樹脂を含むこと、または異なるポリマー樹脂を含むことができる。例えば、1つの層が熱可塑性ポリウレタンを含むことができ、第2の層が、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレートおよびその混合物からなる群から選らばれたポリマー樹脂を含んでもよい。ある好ましい研磨パッド材料は、架橋したポリアクリルアミドまたはポリビニルアルコール（例えば、架橋した、または架橋していない）から選らばれたポリマー樹脂を含む層と組み合わせて熱可塑性ポリウレタン層を備えている。別の好ましい研磨パッド材料は、架橋したアクリルアミドまたはアクリル酸から選らばれたポリマー樹脂を含む層と組み合わせてポリカーボネート層を備えている。
【００１５】
研磨パッド材料の各層は、親水性でも、疎水性でも、その組み合わせであってもよい。研磨パッド層の親水性／疎水性は、主として、その層を作るのに用いるポリマー樹脂のタイプによって決まる。臨界表面張力が34ミリニュートン／メートル（mN/m）以上のポリマー樹脂は、一般に親水性であると考えられるのに対し、臨界表面張力が33mN/m以下のポリマー樹脂は、一般に疎水性であると考えられる。一般的ないくつかのポリマー樹脂の臨界表面張力は以下の通りである（数値を括弧内に示す）：ポリテトラフルオロエチレン（19）、ポリジメチルシロキサン（24）、シリコーンゴム（24）、ポリブタジエン（31）、ポリエチレン（31）、ポリスチレン（33）、ポリプロピレン（34）、ポリエステル（39〜42）、ポリアクリルアミド（35〜40）、ポリビニルアルコール（37）、ポリメタクリル酸メチル（39）、ポリ塩化ビニル（39）、ポリスルホン（41）、ナイロン6（42）、ポリウレタン（45）およびポリカーボネート（45）。一般に、研磨パッド材料の少なくとも1つの層は親水性である。
【００１６】
研磨パッド材料の各層は、任意の適当な硬度を持つことができる（例えばショアA硬度が30〜50、ショアD硬度が25〜80）。同様に、各層は、任意の適切な密度および／または多孔度を有することができる。例えば各層を非多孔性（例えば固体）、ほぼ固体（例えば空孔の体積が10％未満）、多孔性のいずれかにすることができ、また、密度は、0.3g/cm3以上（例えば0.5g/cm3以上、または0.7g/cm3以上）、さもなくば0.9g/cm3（例えば1.1g/cm3、あるいは材料の理論密度の99％）であることが可能である。用途によっては、研磨パッド材料の1つの層（例えば研磨層）が硬い、密である、および／または多孔性が低いのに対し、他の層は、柔らかい、多孔性が高い、および／または密度が低いことが望ましい場合がある。
【００１７】
研磨パッド材料の各層は、任意の適切な透明度（すなわち光透過率）を有することができる。例えば1つの層が実質的に透明であるのに対し、他の層は実質的に不透明であることができる。別法によれば、研磨パッド材料のすべての層を光透過性にすることができる。3つ以上の層が存在しているとき、中間層を実質的に透明にし、他の層を実質的に不透明にすることができる。研磨パッドを終点検出光学システムと組み合わせて使用する場合には、光が透過することが望ましい。研磨パッドの各層の透明度は、（a）選択したポリマー樹脂のタイプ、（b）空孔の濃度とサイズ、（c）任意の埋め込まれた粒子の濃度とサイズに少なくとも一部が依存する。光透過率（すなわちパッド材料を透過する光の合計）は、200nm〜10,000nm（例えば200nm〜1,000nm）の範囲の少なくとも1つの波長において少なくとも10％（例えば20％または30％）であることが好ましい。
【００１８】
多層研磨パッド材料が光に対して透明である場合には、その材料は、任意に、特定の波長の光だけが研磨パッド材料を透過できるようにする染料をさらに含むことができる。染料は、望ましくない波長の光（例えばバックグラウンドの光）を除去し、そのことによって検出の信号対雑音比を向上させる。透明なウインドウは、任意の適切な染料を含むこと、または染料の組み合わせを含むことができる。適切な染料としては、ポリメチン染料、ジアリールメチン染料、トリアリールメチン染料、ジアリールメチン染料のアザ類似体、アザ(18)アヌレン染料、天然染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、アゾ染料、アントラキノン染料、イオウ染料などがある。染料の透過スペクトルは、現場で終点を検出するのに用いる光の波長と一致または重複していることが望ましい。例えば終点検出（EPD）システムのための光源が、波長633nmの可視光を発生させるHeNeレーザーである場合、染料は、波長633nmの光を透過させることのできる赤色染料であることが好ましい。
【００１９】
研磨パッド材料の各層は、任意の適切な厚さを有することができる。各層は、厚さが多層研磨パッド材料の全厚さの少なくとも10％以上（例えば20％以上、または30％以上）であることが好ましい。各層の厚さは、少なくとも部分的に、研磨パッド材料層の合計数に依存するであろう。さらに、研磨パッド材料の各層を同じ厚さにすること、または各層を異なる厚さにすることができる。
【００２０】
第1の実施態様では、多層研磨パッド材料を多層研磨パッドとして使用する。従来技術による典型的な多層研磨パッド（10）を図1に示してある。この場合には、研磨層（12）が、底部層（14）に、接着剤（16）を間に挟んで接着されている。それとは対照的に、第1の実施態様による多層研磨パッドは、例えば図2〜図6に示したように、第1の層（例えば研磨層）と第2の層（例えば底部層）が接着剤なしで接合されている。特に図2には、研磨層（12）と底部層（14）を備える研磨パッド（10）が示してある。研磨層と底部層は、同じポリマー樹脂（例えばポリウレタン）または異なるポリマー樹脂（例えばポリウレタンとポリカーボネート）を含むことができる。研磨層は、圧縮率が底部層よりも大きいことが望ましい。例えば研磨層を固体材料にするか、多孔性が非常に低い材料から形成し、一方、底部層を多孔性（例えば発泡性ポリマー）にすることができる。
【００２１】
第1の実施態様による多層研磨パッドと現場で終点を検出するシステムを組み合わせて使用する場合には、多層研磨パッドの少なくとも1つの層の光（例えばレーザー光）の透過率が、200nm〜10,000nm（例えば200nm〜1,000nm、または200nm〜800nm）の範囲の少なくとも1つの波長において少なくとも10％（例えば20％または30％）であることが望ましい。ある場合には、研磨層と底部層の両方が光透過性であって研磨パッド全体の少なくとも一部が光を透過するようにできる。他の場合には、研磨層と底部層のうちの1つだけを実質的に不透明にする一方で、他方の層を光透過性にすることができる。例えば、研磨層を実質的に不透明にし、底部層を光透過性にすることができる。このような研磨パッドを現場で終点を検出するシステムとともに使用するため、図3に示したように、研磨層（12）の一部を除去してその研磨層の中に開口部（20）を設け、この開口部（20）で底部層（14）の実質的に光が透過する領域（22）を露出させる。研磨層に設けた開口部によって底部層（14）の露出した光透過領域（22）は研磨面（13）から引っ込むことになるため、この“ウインドウ”が研磨中に研磨組成物によって引っ掻かれることから保護される。光透過性研磨層と実質的に不透明な底部層の場合には、底部層の一部を除去してその底部層に開口部を設け、この開口部で実質的に光が透過する研磨層の1つの領域を露出させる。
【００２２】
本発明の多層研磨パッドは、上記の研磨パッドが研磨層と底部層の間に1つ以上の中間層をさらに備えたものでもよい。図4には、研磨層（12）と、底部層（14）と、中間層（18）とを備えるそのような研磨パッド（10）を示してある。この研磨パッドの各層は、上記の任意の適切な化学的性質と物理的性質（層ごとに同じでも異なっていてもよい）を有することができる。いくつかの用途では、各層の化学的性質または物理的性質が少なくとも1つ異なっていることが望ましい。例えば研磨パッドは、微孔性ポリウレタンを含む研磨層と、固体ポリウレタンを含む中間層と、柔らかい多孔性ポリウレタンを含む底部層を備えることができる。別法によれば、研磨層が親水性ポリマーを含み、中間層が疎水性ポリマーを含み、底部層が親水性ポリマーを含むことができる。
【００２３】
他の用途では、研磨層と底部層が同じ化学的性質と物理的性質を有する一方で、中間層は少なくとも1つの異なる性質を有するようにすることが望ましい。例えば中間層の圧縮率が小さいのに対し、研磨層と底部層の圧縮率はより大きくなるようにできる。別法によれば、中間層が実質的に透明であるのに対し、研磨層と底部層は実質的に不透明であるようにできる。研磨層（12）の一部と底部層（14）の一部を除去して研磨層（12）の開口部（20）と底部層（14）の開口部（24）を設けることにより、このような研磨パッド（10）を現場で終点を検出するシステムと組み合わせて用いることができる。開口部（20）と開口部（24）が位置合わせされている（すなわち互いに上下の関係になるように配置されている）場合には、図5に示したように、中間層（18）の実質的に光が透過する領域（26）が露出する。このような研磨パッドでは、研磨層と底部層に設けた開口部によって中間層（18）の露出した実質的に光が透過する領域（26）は研磨面（13）から引っ込むことになるため、この“ウインドウ”が研磨中に研磨組成物によって引っ掻かれることから保護される。
【００２４】
第1の実施態様による多層研磨パッドは、任意の適切な大きさを有することができる。一般に、この多層研磨パッドは、厚さが500μm以上（例えば750μm以上、または1000μm以上）になる。この多層研磨パッドは、円形（回転式研磨ツールで用いられているような）であるか、ループになった線状のベルト（直線式研磨ツールで用いられているような）として製造されることが望ましい。多層研磨パッドの研磨層は、研磨組成物が研磨パッドの面を横断して横方向に容易に流れるようにするため、場合によっては溝、穴、チャネル、あるいは他のこのようなパターンをさらに含んでいる。この溝やチャネルなどは、同心円になった溝、螺旋形の溝、XY方向が交差したパターンの溝、あるいは適切な他の任意のパターンの溝にすることができる。
【００２５】
第1の実施態様による多層研磨パッドは、任意には、研磨パッド（例えば、研磨層、中間層、底部層のうちの少なくとも1つ）に設けた開口部に挿入された1つ以上の光透過ウインドウをさらに備えている。ウインドウは、存在している場合には、接着剤以外の手段で研磨パッドに接合されていることが望ましい。例えばウインドウは、溶接、例えば超音波溶接によって研磨パッドに取り付けることができる。
【００２６】
第1の実施態様による多層研磨パッドは、任意には、埋め込まれた適切な粒子、例えば研磨粒子、水溶性粒子、吸水性粒子（例えば水で膨張する粒子）などをさらに含んでいる。研磨粒子としては、無機粒子または有機粒子が可能であり、具体的には金属酸化物粒子、ポリマー粒子、ダイヤモンド粒子、炭化ケイ素粒子などがある。水溶性粒子としては、任意の適切な化学-機械研磨剤、具体的には酸化剤、錯化剤、酸、塩基、分散剤、界面活性剤などが可能である。吸水性粒子としては、適切な吸水性ポリマー粒子が可能である。
【００２７】
第2の実施態様では、多層研磨パッド材料は、光が透過できるように少なくとも一部が透明になっているため、他の部分が不透明な研磨パッドの光透過領域（例えば研磨パッドの“ウインドウ”）として利用される。第1の透過層（34）と第2の透過層（36）を備える光透過領域（32）が研磨パッド（30）に固定されたこのような研磨パッドを図6に示してある。光透過性研磨パッド材料を終点検出光学システムと組み合わせて用いる場合には、研磨パッド材料の光（例えばレーザー光）の透過率が、200nm〜10,000nm（例えば200nm〜1,000nm、または200nm〜800nm）の範囲の少なくとも1つの波長において10％以上（例えば20％以上または30％以上）であることが望ましい。光透過性研磨パッド材料の光透過率は、200nm〜35,000nmの範囲（例えば200nm〜10,000nmの範囲、または200nm〜1,000nmの範囲、または200nm〜800nmの範囲でさえ）の少なくとも1つの波長において40％以上である（例えば50％以上、あるいは60％以上の場合さえある）ことが好ましい。
【００２８】
光透過性研磨パッド材料の各層は光透過率がある程度の大きさになっているが、各層を透過する光の量は異なっていてもよい。例えば研磨パッド材料の第1の透過層（例えば研磨層）は微孔性粒子であったり、埋め込まれた粒子を含んでいたりするため、光の透過がより少ないのに対し、第2の透過層（例えば底部層）は、光の透過が多い非多孔性固体シートにする、ということが可能である。別法によれば、第1の透過層と第2の透過層の両方とも実質的に透明であるが、ポリマーの組成が異なっているようにすることができる。したがって多層研磨パッド材料を透過する光の波長は、その多層研磨パッド材料の各層の化学的性質と物理的性質を適切に選択することによって“チューニングする”ことができる。光透過率は、使用するポリマー樹脂のタイプに部分的に依存する。例えば第1の透過層（例えば研磨層）と第2の透過層（例えば底部層）を備える研磨パッド材料では、第1の透過層が、ある範囲の波長の光を透過させる第1のポリマー樹脂を含んでいて、第2の透過層が、その波長とは異なるが範囲が重なった波長の光を透過させる第2のポリマー樹脂を含むようにすることができる。したがって、研磨パッド材料の全透過率を狭い範囲の波長に合わせることができる。
【００２９】
第2の実施態様による光透過性研磨パッド材料の各層は、任意の適切な大きさ（すなわち長さ、幅、厚さ）と任意の適切な形状（例えば円、楕円、正方形、長方形、三角形など）を有することができる。一般に、各層は、実質的に同じ長さと幅（例えば直径）であるため、互いにまったく同じ範囲に広がっている。光透過性研磨パッド材料は、研磨パッドの内部に配置するとき、研磨パッドの研磨面と揃う（すなわち同一平面になる）ようにすること、あるいは研磨パッドの研磨面から引っ込んだ状態にすることができる。光透過性研磨パッド材料が研磨パッドの研磨面と揃っている場合には、第1の透過層が研磨パッドの研磨面の一部を構成することになる。
【００３０】
第2の実施態様による光透過性研磨パッド材料は、任意の適切な厚さを有することができ、その厚さは、少なくとも部分的に、光透過性研磨パッド材料が内部に組み込まれる研磨パッドの厚さと、研磨パッド材料の上面と研磨パッドの研磨面の間の望ましい引っ込み具合とによって変化するであろう。一般に、光透過性多層研磨パッド材料は、厚さが1000μm以上ある（例えば2000μm以上、あるいは3000μm以上の場合さえある）研磨パッド（例えば、研磨パッドのスタック）の内部に組み込む場合には、全厚さ（すなわち第1の透過層の上面から第2の透過層の底面まで）が少なくとも10μm（例えば50μm以上、100μm以上、200μm以上、あるいは500μm以上）になるであろう。光透過性多層研磨パッド材料は、厚さが1250μm以上（例えば1600μm以上）の研磨パッドでは、厚さが350μm以上（例えば500μm以上）であることが好ましい。光透過性多層研磨パッド材料の各層の厚さは、同じでも異なっていてもよい。一般に、光透過性多層研磨パッド材料の第1の層は、厚さが光透過性多層研磨パッド材料の全厚さの少なくとも10％以上（例えば20％以上または30％以上）である。同様に、光透過性多層研磨パッド材料の第2の層は、厚さが光透過性多層研磨パッド材料の全厚さの少なくとも10％以上（例えば20％以上または30％以上）である。
【００３１】
第2の実施態様による光透過性研磨パッド材料が内部に組み込まれた研磨パッドは、任意の適切なポリマー樹脂を含むことができる。例えばこの研磨パッドは、一般に、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、弾性ゴム、弾性ポリエチレン、そのコポリマーおよびその混合物からなる群から選らばれるポリマー樹脂を含んでいる。この研磨パッドは、焼結、射出成形、ブロー成形、押し出しなどを含む任意の適切な方法で製造することができる。研磨パッドは、固体かつ非多孔性であるもの、小さな閉鎖セルを含むもの、開放セルを含むもの、繊維性ウェブを含んでいて、その上にポリマーを成形したものが可能である。研磨パッドは、一般に不透明であるか、一部だけが半透明である。
【００３２】
第2の実施態様による光透過性研磨パッド材料を含む研磨パッドは、研磨組成物が研磨パッドの面を横断して横方向に容易に流れるようにするための溝、チャネルおよび／または穴を任意にさらに含んでいる研磨面を有する。このような溝、チャネル、穴は、適切な任意のパターンで形成するとともに、適切な任意の深さと幅を有することができる。研磨パッドは、2つ以上の異なるパターンの溝、例えばアメリカ合衆国特許第5,489,233号に記載されている幅の広い溝と幅の狭い溝の組み合わせを備えることができる。溝は、傾斜した形状の溝、同心の溝、螺旋形または円形の溝、XY方向が交差したパターンの溝の形にすることができ、これらの溝は、互いにつながっていてもつながっていなくてもよい。研磨パッドは、標準的なパッド加工法によって作られる少なくとも小さな溝を有する研磨面を備えていることが好ましい。
【００３３】
第2の実施態様による光透過性研磨パッド材料を含む研磨パッドは、光透過性多層研磨パッド材料に加え、1つ以上の他の特徴または成分を含むことができる。例えばこの研磨パッドは、任意に、密度、硬度、多孔度、化学的組成の異なる領域を含むことができる。この研磨パッドは、任意に、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含むことができる。
【００３４】
本発明の研磨パッドは、化学-機械研磨（CMP）装置と組み合わせて使用するのに特に適している。一般に、この装置はプラテンを備えている。プラテンは、使用中はある速度で楕円運動、直線運動、円運動している。このプラテンに本発明の研磨パッドが接触し、プラテンの運動中はそのプラテンとともに移動する。そして被加工物を保持する取り付け台が研磨パッドの表面と接触し、その表面に対して移動することによって被加工物が研磨される。被加工物の研磨は、被加工物が研磨パッドと接触しながら移動し、次いで、一般に研磨組成物を間に挟んだ状態で研磨パッドが被加工物に対して相対運動することによってなされ、被加工物の少なくとも一部が研磨されて被加工物が磨き上げられる。研磨組成物は、一般に、液体基剤（例えば水性基剤）、pH調節剤および任意に研磨剤を含んでいる。研磨する被加工物のタイプに応じ、研磨組成物はさらに、酸化剤、有機酸、錯化剤、pH緩衝剤、界面活性剤、腐食防止剤、消泡剤などを含むことができる。CMP装置としては、任意の適切なCMP装置が可能であり、その多くのものが従来技術で知られている。本発明の方法で製造される研磨パッドは、直線式研磨ツールで用いることもできる。
【００３５】
CMP装置は、現場で終点を検出するシステムをさらに備えていることが望ましく、かかるシステムの多くは、従来技術において公知である。被加工物の表面から反射された光その他の輻射を分析することによって研磨プロセスを監視またはモニターする方法は、従来技術において公知である。そのような方法は、例えばアメリカ合衆国特許第5,196,353号、第5,433,651号、第5,609,511号、第5,643,046号、第5,658,183号、第5,730,642号、第5,838,447号、第5,872,633号、第5,893,796号、第5,949,927号、第5,964,643号に記載されている。被加工物について研磨プロセスの進行を監視またはモニターすることで、研磨の終点、すなわち個々の被加工物について研磨プロセスをいつ終えるかを決定できるようになっていることが望ましい。
【００３６】
本発明の多層研磨パッド材料を含む研磨パッドは、多くのタイプの被加工物（例えば基板やウエハ）や被加工物の材料を研磨するのに適している。例えばこの研磨パッドを使用して、記憶装置、半導体基板、ガラス基板などの被加工物を研磨することができる。この研磨パッドを用いて研磨するのに適した被加工物は、メモリ・ディスクまたは剛体ディスク、磁気ヘッド、MEMSデバイス、半導体ウエハ、電界放射ディスプレイ、他のマイクロエレクトロニクス用基板、特に、絶縁層（例えば二酸ケイ素、窒化ケイ素、誘電率の小さな材料）および／または金属含有層（例えば銅、タンタル、タングステン、アルミニウム、ニッケル、チタン、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、または他の貴金属）を含むマイクロエレクトロニクス用基板などを包含する。
【００３７】
本発明の多層研磨パッド材料は、任意の適切な方法で製造することができる。適切な1つの方法は、研磨パッド材料からなる層のうちの少なくとも1つの層の少なくとも一部を溶融させ、各層の同じ範囲に広がっている面を接触させることによって層を互いに接合する操作を含んでいる。例えば研磨パッドの各層同士の接合は、溶接（例えば超音波溶接）、熱接合、放射線で活性化させることによる接合、ラミネーション、同時押し出しによって実現することができる。1つの好ましい方法は同時押し出しである。押し出しは、所定の形状をしたダイの中を、ポリマーペレットを一般に高温下および／または高圧下で通過させることによってポリマー・シートまたはポリマー・フィルムを形成する操作を含んでいる。同時押し出しでは、2つ以上の押し出しダイを用い、ポリマー樹脂からなる2つ以上の層を、同時押し出し多層ポリマー・シートにする。同時押し出しによって形成される多層ポリマー・シートは、望む用途が何であるかに応じ、適切な任意の数の層を含むことができる。
【００３８】
別の適切な方法は、単層ポリマー・シート（例えば単層研磨パッド）の片面または両面に対し、その単層ポリマー・シートの片面または両面の物理的性質を変化させる処理を施すという操作を含んでいる。例えば空孔を固体ポリマー・シートの片面に導入するためそのポリマー・シートを選択的に発泡させることにより、接着剤を使用することなく固体層に付着した多孔層を有する2層ポリマー・シート（例えば2層研磨パッド）を得ることができる。固体ポリマー・シートの両面を選択的に発泡させ、固体中間層と、多孔性最上層と、多孔性最下層とを有する3層ポリマー・シート（例えば3層研磨パッド）を作ることもできる。
【００３９】
多層研磨パッド材料を製造する1つの適切な方法は、（i）ポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くステップと、（ii）そのポリマー・シートを、そのポリマー・シートのガラス転移温度（Tg）よりも高い温度にさらして発泡させるステップを含んでいる。ポリマー・シートは、固体ポリマー・シートでも多孔性ポリマー・シートでもよい。ステップ（i）における圧力は、任意の適切な圧力にすることができ、また、この圧力は、ポリマー・シートのタイプと超臨界ガスのタイプによって決まるであろう。例えばポリマー・シートが熱可塑性ポリウレタンを含んでいる場合、圧力は1.5MPa〜10MPa（例えば2MPa〜8MPa）にすべきである。超臨界ガスとしては、ポリマーに十分に溶ける任意の適切なガス（例えばN2またはCO2）が可能であるが、CO2が好ましい。超臨界ガスの溶解度は、少なくとも0.1mg/g（例えば1mg/gまたは10mg/g）であることが望ましい。所定の時間は、ポリマー・シートにガスが吸収される速度と、望む吸収の程度によって決まるであろう。一般に、所要時間は、1時間以上である（例えば2時間以上、あるいは5時間以上のことさえある）。発泡温度は、任意の適切な温度が可能である。発泡温度は、少なくとも部分的に、ポリマー・シートのTgに依存するであろう。発泡温度は、一般に、ポリマー・シートのTgと融点（Tm）の間の温度であるが、ポリマー・シートのTmよりも高い発泡温度を利用することもできる。
【００４０】
好ましい一実施態様では、ポリマー・シートに超臨界ガスが均一に吸収されないようにする。例えば吸収時間を制限してポリマー・シートの外側部分だけに超臨界ガスを吸収させることにより、超臨界ガスがポリマー・シートの一部だけに吸収されるようにすることができる。このような方法は、ポリマー・シートを冷却した後に超臨界ガスを吸収させ、超臨界ガスがポリマー・シートに遅れて拡散するようにするステップをさらに含むことができる。別法によれば、超臨界ガス障壁材料、例えば薄膜、フォイル、厚い基板、あるいは超臨界ガスがポリマー・シートに吸収されるのを阻止または制限できる他の適切な材料を付着させることによって超臨界ガスの吸収をポリマー・シートの片側で制限または阻止することができる。いくつかの実施態様では、障壁材料はポリマー・シートである。ポリマー・シートでより多くの超臨界ガスを吸収した部分は、超臨界ガスの吸収がより少ないか、超臨界ガスを吸収しなかった残りの部分よりも多孔度が大きくなる。
【００４１】
本発明の多層研磨パッド材料を製造するより好ましい方法は、（i）ポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くステップと、（ii）ポリマー・シートから超臨界ガスの一部を脱着させるステップと、（iii）超臨界ガスの一部が脱着したそのポリマー・シートを、そのポリマー・シートのTgよりも高温にして発泡させるステップを含んでいる。ステップ（i）と（ii）は、上記の条件下で実施することができる。ポリマー・シートで超臨界ガスが脱着した部分は、超臨界ガスが保持されている残りの部分と比べて多孔度が小さくなる。いくつかの実施態様では、ステップ（i）においてポリマー・シートを超臨界ガスで飽和させることが望ましい。一般に、ポリマー・シートは、60時間以下（例えば40時間以下、または30時間以下）で完全に飽和する。脱着ステップは、適切な任意の温度と任意の適切な圧力で実施することができる。一般に、脱着ステップは、室温にて大気圧で実施される。ポリマー・シートからガスが脱着する速度の制御は、温度を上昇させる（脱着速度が大きくなる）か下降させる（脱着速度が小さくなる）ことによって実現できる。脱着ステップに必要な時間は、ポリマーのタイプと、脱着条件（例えば温度と圧力）とによって決まり、一般に5分以上（例えば10分以上）である。
【００４２】
別の好ましい方法では、ポリマー・シートの異なる面に異なる温度を適用することにより、ポリマー・シートを選択的に発泡させる。ポリマー・シートにおける発泡の程度は温度にも関係しているため、固体ポリマー・シートのいずれかの面に異なる温度を適用すると、ポリマー・シートの内部において発泡の程度が異なった状態（例えば多孔度および／または空孔のサイズが異なる）を実現することができる。したがってこの方法は、（i）第1の面と第2の面を有するポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くステップと、（ii）そのポリマー・シートの第1の面を、そのポリマー・シートのTgよりも高い第1の温度にするステップと、（iii）そのポリマー・シートの第2の面を、第1の温度よりも低い温度にするステップと、（iv）そのポリマー・シートを発泡させるステップを含んでいる。第2の温度をポリマー・シートのTgよりも低くすることによってポリマー・シートのその面が発泡するのを実質的に阻止すること、あるいは第2の温度をポリマー・シートのTgよりも高いがポリマー・シートの第1の面よりも低い温度にして第2の面の発泡を第1の面よりも少なくすることができる。この方法は、任意に、上記の脱着ステップをさらに含んでいる。この方法の一実施態様では、固体ポリマー・シートの第1の面に対して急速熱アニーリングを行なって発泡させるが、このポリマー・シートの第2の面は実質的に室温を維持して発泡させず、非多孔性のままにする。
【００４３】
関連した方法では、物理的性質が異なる（例えばTgが異なる）いろいろなポリマー樹脂を含む層を有する多層ポリマー・シートに対して同じ発泡プロセスを実施することができる。特に、この方法は、（i）多層ポリマー・シートを、超臨界ガスの存在下で所定の時間にわたって高圧下に置くステップと、（ii）多層ポリマー・シートを、その多層ポリマー・シートの少なくとも1つの層のポリマー樹脂のTgよりも高い温度にするステップと、（iii）その多層ポリマー・シートを発泡させるステップを含んでいる。研磨パッドの各層が異なる熱的性質を持っている場合には、各層の発泡の程度が異なることになる。したがって研磨パッドの各層は、同じ発泡条件を利用して発泡させるにもかかわらず、異なる多孔度に到達することができる。発泡プロセスと発泡条件は、上記した任意のものが可能である。同様に、単層多孔性研磨パッドを処理して研磨パッドの片面または両面の多孔度を小さくすることにより、固体層と多孔層を含む研磨パッドが得られる。
【００４４】
上記の方法は、一般に、固体ポリマー・シートを選択的に多孔性ポリマー・シートに変換する操作を含んでいる。本発明の多層研磨パッド材料を製造する別の方法は、多孔性ポリマー・シートを非多孔性ポリマー・シートに選択的に変換する操作を含んでいる。この方法は、特に、単層多孔性ポリマー・シートの片面または両面をそのポリマーのTgよりも高温にする操作を含んでいる。その結果、そのポリマーが流動して空孔を埋め始める。したがってポリマー・シートの片面または両面にある空孔の数を減少させて、空孔度がより小さいポリマー層、または空孔がなくなってさえいるポリマー層を形成することができる。例えば、多孔性ポリマー・シートを、1つの面だけ選択的にアニールすること、あるいは多孔性ポリマー・シートを、その多孔性ポリマー・シートの片面または両面を加熱する焼結ベルトを通過させること、あるいは多孔性ポリマー・シートを鋳型の中で加熱した後、その多孔性ポリマー・シートの1つ以上の層を選択的に冷却することが可能である。これらの方法を利用し、接着層を必要とすることなく、さまざまな多層研磨パッドを作ることができる。特に、固体層と多孔層を含む2層研磨パッドや、固体中間層と、上方多孔層と、下方多孔層とを含む3層研磨パッド、あるいは逆に、多孔性中間層とともに上方固体層と下方固体層を備える3層研磨パッドを作ることができる。
【００４５】
本発明の多層研磨パッド材料を製造するとき、層間の構造上の境界を最少にすることが望ましい。同時押し出しした多層研磨パッドでは、第1の層と第2の層の間に、層間でポリマーが重なった領域によって規定される構造上の境界が存在している。しかし、片面または両面を選択的に変化させて異なる物理的性質を持つようにした単層ポリマー・シートを利用した他の方法、例えば上記した発泡法では、そのように明確な構造上の境界が発生しない。構造上の境界がないと、剥がれに対する抵抗力が大きくなり、研磨のコンシステンシーが向上する。
【００４６】
以下の実施例は、本発明をさらに詳しく説明するものであるが、もちろん、本発明の範囲をいかなる意味でも制限すると考えてはならない。
【実施例】
【００４７】
この実施例では、接着剤を使用することなく非多孔層に接合された多孔層を有する本発明の多層研磨パッドの製造方法を説明する。
【００４８】
厚さの平均値が1500μmの固体熱可塑性ポリウレタン・シート（サンプルAとサンプルB）に、室温にて5MPaの圧力でCO2（熱可塑性ポリウレタン・サンプル1gにつき約50mg）を飽和させた。CO2の取り込み状態を時間の関数として表わしたグラフを図7に示してある。次に、CO2が飽和したサンプルAとBを室温で大気圧の状態にそれぞれ20分間と120分間維持したところ、その間にポリマー・シートからCO2の一部が脱着した。失われたCO2を時間の関数として表わしたグラフを図8に示してある。熱可塑性ポリウレタンからなるサンプルから失われたCO2の量は、それぞれ4.5mg/g（9％）と13.5mg/g（27％）であった。CO2の一部が脱着した後、サンプルAとBを93℃にて発泡させた。サンプルAは全厚さの平均値が1500μmであり、50μmの固体研磨パッド層と、1450μmの多孔性研磨パッド層を備えている。サンプルBは全厚さの平均値が1500μmであり、200μmの固体研磨パッド層と、1300μmの多孔性研磨パッド層を備えている。
【００４９】
上記の実施例は、接着層の使用を必要とせずに本発明の多層研磨パッドを作る方法を示している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】接着剤を使用して互いに接合された研磨層と底部層を備える従来の多層研磨パッドの側方断面図である。
【図２】接着剤を使用せずに互いに接合された研磨層と底部層を備える本発明の多層研磨パッドの側方断面図である。
【図３】研磨層と底部層を備える本発明の多層研磨パッドの側方断面図であり、図中、底部層は光透過性であり、研磨層の一部が除去されて光検出ポートが露出している。
【図４】接着剤を使用せずに互いに接合された研磨層と中間層と底部層を備える本発明の多層研磨パッドの側方断面図である。
【図５】研磨層と中間層と底部層を備える本発明の多層研磨パッドの側方断面図であり、図中、中間層は光透過性であり、研磨層と底部層の一部が除去されて光検出ポートが露出している。
【図６】多層光透過ウインドウ部を備える研磨パッドの側方断面図であり、図中、ウインドウ部となる複数の層が接着剤を使用せずに互いに接合されていて、そのウインドウ部が研磨パッドの内部に溶接されている。
【図７】CO2の濃度（mg/g）と固体ポリウレタン・シートにCO2が飽和するまでの時間（時間）の関係をプロットしたグラフである。
【図８】CO2の濃度（mg/g）と固体ポリウレタン・シートからCO2が脱着する時間（時間）の関係をプロットしたグラフである。
【図９】CO2を20分間にわたって脱着させた後に93℃で発泡させて作製した多層研磨パッド（サンプルA）のSEM画像である。
【図１０】CO2を120分間にわたって脱着させた後に93℃で発泡させて作製した多層研磨パッド（サンプルB）のSEM画像である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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