(57)【要約】  本明細書に記載の実施形態は、概して、研磨プロセス及び洗浄プロセスで使用される研磨用物品と、研磨用物品の製造方法に関する。具体的には、本明細書で開示する実施形態は、傾斜特性を有する複合研磨用物品に関する。一実施形態では、研磨用物品が提供される。研磨用物品は、第１の材料から形成され、第１のゼータ電位を有する１つ以上の露出した第１の領域と、第２の材料から形成され、第１のゼータ電位とは異なる第２のゼータ電位を有する１つ以上の露出した第２の領域とを備える。【選択図】図２Ａ
2018538152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料から形成され、第１のゼータ電位を有する１つ以上の露出した第１の領域と、
第２の材料から形成され、第１のゼータ電位とは異なる第２のゼータ電位を有する１つ以上の露出した第２の領域と、
を備える研磨用物品。
【請求項２】
前記１つ以上の第１の領域及び前記１つ以上の第２の領域は、ゼータ電位の勾配を形成するように配置されており、前記ゼータ電位は前記研磨用物品の底面から前記研磨用物品の頂面まで上昇する、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項３】
前記１つ以上の第１の領域及び前記１つ以上の第２の領域は、ゼータ電位の勾配を形成するように配置されており、前記ゼータ電位は前記研磨用物品の頂面から前記研磨用物品の底面まで上昇する、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項４】
中性溶液を使って測定された前記第１のゼータ電位は、−７０ｍＶ以上０ｍＶ未満であり、中性溶液を使って測定された前記第２のゼータ電位は、０ｍＶ以上５０ｍＶ未満である、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項５】
中性溶液を使って測定された前記第１のゼータ電位は、０ｍＶ以上５０ｍＶ未満であり、中性溶液を使って測定された前記第２のゼータ電位は、−７０ｍＶ以上０ｍＶ未満である、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項６】
前記複合研磨パッド本体は、第１の溝付きの表面及び、前記第１の表面の反対側の第２の平坦な表面を有する、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項７】
前記１つ以上の第１の領域は１つ以上の第１の特徴部を含み、前記１つ以上の第２の領域は１つ以上の第２の特徴部を含む、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項８】
第３のゼータ電位を有する第３の材料から形成された１つ以上の第３の領域をさらに備える研磨用物品であって、前記第３のゼータ電位は前記第１のゼータ電位及び前記第２のゼータ電位とは異なる、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項９】
前記第１の材料は、第３の材料及び第４の材料の液滴を堆積することによって形成される、第１の材料組成物を含む、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項１０】
前記第２の材料は、第５の材料及び第６の材料の液滴を堆積することによって形成される、第２の材料組成物を含む、請求項９に記載の研磨用物品。
【請求項１１】
前記研磨用物品の構造は、レイアウトデータのやりとりに使用されるデータフォーマットとしてストレージ媒体内に存在する、請求項１に記載の研磨用物品。
【請求項１２】
第１の溝付きの表面、
前記第１の溝付きの表面と反対側の第２の平坦な表面、及び、
前記第１の溝付きの表面から前記第２の平坦な表面に延びる材料特性勾配であって、ゼータ電位の変化を含む材料特性勾配
を有する、複合研磨パッド本体を備える、研磨用物品。
【請求項１３】
前記材料特性勾配による前記ゼータ電位は、前記第１の溝付きの表面に向かってより電気陽性になっている、請求項１２に記載の研磨用物品。
【請求項１４】
前記材料特性勾配による前記ゼータ電位は、前記第１の溝付きの表面に向かってより電気陰性になっている、請求項１２に記載の研磨用物品。
【請求項１５】
前記複合研磨パッド本体が、
第１の材料から形成され、第１のゼータ電位を有する１つ以上の研磨用特徴部と、
第２の材料から形成され、第２のゼータ電位を有する１つ以上のベース特徴部であって、合同で複数の前記研磨用特徴部を取り囲んで一体の本体を形成している、１つ以上のベース特徴部とを備える、請求項１２に記載の研磨用物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、概して、研磨プロセス及び洗浄プロセスで使用される研磨用物品と、研磨用物品の製造方法に関する。具体的には、本明細書で開示する実施形態は、傾斜特性を有する複合研磨用物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスは、半導体デバイスの製造中に、基板を平坦化するために一般的に使用されている。基板は、ＣＭＰプロセス中、そのデバイス面が回転する研磨パッドに接するように置かれた状態で、キャリアヘッドに装着されている。キャリアヘッドは、基板に制御可能な負荷をかけて、デバイス面を研磨パッドに押し付ける。通常、研磨粒子（例えばシリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはセリア（ＣｅＯ２））を有するスラリといった研磨液が、研磨パッドの表面に供給される。
【０００３】
特徴サイズが縮小するのにつれて、ＣＭＰプロセスによってフロント層とバック層をどちらも平坦化することが、より重大になる。残念ながら、ＣＭＰプロセスの副生成物、例えばＣＭＰプロセス中に生成された研磨粒子及び金属汚染物質は、基板表面に損傷を与え得る。研磨材（ａｂｒａｓｉｖｅ）研磨スラリが使用されるケースでは、これらの研磨粒子は、研磨スラリ自体に由来し得る。あるケースでは、研磨粒子は、研磨パッド自体に由来し得る。さらに、研磨粒子は、基板の研磨された面の材料及び研磨器具にも由来し得る。これらの粒子は、研磨パッドによって生成される機械的圧力によって、基板表面に物理的に付着し得る。金属汚染物質は、研磨された金属の線、スラリ中の金属イオン、及び研磨器具自体から生じる。これらの金属汚染物質は、基板表面に埋め込まれる可能性があるが、後続の洗浄プロセスを用いて除去するのは、しばしば困難である。現行の研磨パッド設計及び研磨後の洗浄プロセスでは、しばしば、ＣＭＰプロセスの副生成物によって生じた欠陥を持つ、研磨済み基板が生み出される。
【０００４】
したがって、欠陥を減らした改良型研磨プロセスを提供する研磨用物品と、改良型研磨パッドを作製するための方法とが必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書に記載の実施形態は、概して、研磨プロセス及び洗浄プロセスで使用される研磨用物品と、研磨用物品の製造方法に関する。具体的には、本明細書で開示する実施形態は、傾斜特性を有する複合研磨用物品に関する。一実施形態では、研磨用物品が提供される。研磨用物品は、第１の材料から形成され、第１のゼータ電位を有する１つ以上の露出した第１の領域と、第２の材料から形成され、第１のゼータ電位とは異なる第２のゼータ電位を有する１つ以上の露出した第２の領域とを備える。
【０００６】
別の実施形態では、研磨用物品が提供される。研磨用物品は、第１の溝付きの表面、第１の溝付きの表面と反対側の第２の平坦な表面、及び第１の溝付きの表面に向けてゼータ電位が変化している勾配を有する。
【０００７】
さらに別の実施形態では、研磨用物品の形成方法が提供される。この方法は、３Ｄプリンタで複数の複合層を目標の厚さに達するまで堆積することを含み、複数の複合層を堆積することは、露出した第１の領域が第１のゼータ電位を持つようにして第１の材料を堆積することと、露出した第２の領域が第２のゼータ電位を持つようにして第２の材料を堆積することを含む。複数の複合層は、固化して、第１の材料を含む１つ以上の第１の特徴部と、第２の材料を含む１つ以上の第２の特徴部を有する複合材パッド本体を形成する。１つ以上の第１の特徴部及び１つ以上の第２の特徴部は、一体の本体を形成する。
【０００８】
さらに別の実施形態では、研磨用物品を形成する方法は、３Ｄプリンタで複数の複合層を目標の厚さに達するまで堆積することを含んでいてよい。複数の複合層を堆積する方法は、露出した第１の領域が第１のゼータ電位を持つようにしてウレタンアクリレートを含む第１の材料を堆積することと、露出した第２の領域が第２のゼータ電位を持つようにしてウレタンアクリレートを含む第２の材料を堆積することを含んでいてよい。次に、方法は、第１の材料を含む１つ以上の第１の特徴部と、第２の材料を含む１つ以上の第２の特徴部を有する複合材パッド本体を形成するために複数の複合層をＵＶ硬化することであって、１つ以上の第１の特徴部及び１つ以上の第２の特徴部は、一体の本体を形成する、ＵＶ硬化することを含んでいてよい。
【０００９】
さらに別の実施形態では、研磨用物品は、第１の溝付きの表面、第１の溝付きの表面と反対側の第２の平坦な表面、及び、第１の溝付きの表面から第２の平坦な表面に延びる、ゼータ電位の変化を含む材料特性勾配を有する、複合研磨パッド本体を備えていてよい。あるケースでは、ゼータ電位の材料特性勾配は、第１の溝付きの表面に向かってより電気陽性になっていてよい。他のケースでは、ゼータ電位の材料特性勾配は、第１の溝付きの表面に向かってより電気陰性になっていてよい。中性溶液を使って測定される、変化しているゼータ電位の材料特性勾配は、約−７０ｍＶと約＋５０ｍＶの間の範囲内で変動していてよい。
【００１０】
上記の本開示の特徴を詳しく理解し得るように、上記で簡単に要約されている本実施形態のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られてよい。一部の実施形態は、添付の図面に示されている。しかし、本開示が他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことは、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書に記載の研磨パッド設計のメリットを享受し得る、研磨ステーションの概略断面図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの概略斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの研磨パッドの一部の概略断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの研磨パッドの一部の、拡大概略断面図である。
【図３Ａ】本開示の別の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの概略斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの研磨パッドの一部の概略断面図である。
【図３Ｃ】本開示の別の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの概略部分上面図である。
【図３Ｄ】本開示の別の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの概略斜視断面図である。
【図３Ｅ】本開示の別の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの概略部分断面図である。
【図３Ｆ】本開示の別の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの概略部分断面図である。
【図３Ｇ−Ｌ】本開示の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド設計の上面図である。
【図４Ａ】本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの、製造システムの概略図である。
【図４Ｂ】本開示の一実施形態による、図４Ａに示す研磨パッドの製造システムの、堆積セクションの概略図である。
【図４Ｃ】本開示の一実施形態による、図４Ｂに示す研磨パッドの一領域の表面上に置かれた、分注された液滴の拡大近接概略図である。
【図５Ａ−Ｄ】本開示の一実施形態によって図４Ａのシステム内に形成された、研磨体の１つ以上の領域にわたってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの例を示す。
【図５Ｅ−Ｆ】本開示の一実施形態によって図４Ａのシステム内に形成された、研磨体の１つ以上の領域にわたってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの例を示す。
【図６】本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドの一部の、概略側面断面図である。
【図７】本開示の一実施形態による、透明領域及び、その内部に形成された、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する、研磨パッドの概略側面断面図である。
【図８】本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面と、支持用の発泡層を有する、研磨パッドの概略斜視断面図である。
【図９】本開示の一実施形態による、複数のゾーン及び、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する、研磨パッドの概略断面図である。
【図１０】本開示の一実施形態による、図９の研磨パッドの部分拡大断面図である。
【図１１】本開示の調合物を使用して形成された研磨用物品に関して測定された、ゼータ電位のｐＨに対するプロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
理解を容易にするために、各図面に共通する同一の要素を指し示すのに、可能な限り同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると想定される。しかし、本開示が他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことは、留意すべきである。
【００１３】
本明細書に記載の実施形態は、概して、研磨プロセス及び洗浄プロセスで使用される研磨用物品と、研磨用物品の製造方法に関する。具体的には、本明細書で開示する実施形態は、ゼータ電位といった傾斜特性を有する、複合研磨用物品に関する。ゼータ電位は、滑り面における、固体表面の液体表面に対する界面動電位である。固体表面の界面動電位によって、表面官能性の間接的な測定が行われる。固体表面にプロトン化基を付加するか、または固体表面からプロトン化基を取り去ることによって、表面上に電荷が生じる。固体と液体の間の界面の静電気は、界面二重層の電荷に大きな影響を有する。
【００１４】
本開示の実施形態は、表面全体を通じて様々なゼータ電位の領域を有する研磨用物品と、研磨用物品の形成方法を提供する。研磨用物品の領域によるゼータ電位の変化は、使われるスラリ組成物系と研磨対象材料とに基づいて、調節されてよい。このように変化しているゼータ電位は、研磨用物品と基板の間の界面まで活性スラリを移送する一方で、研磨時の副生成物及び汚染物質を界面から除去するために、調節されてよい。例えば、ある実施形態では、研磨用物品は研磨用物品の研磨面付近（即ち、研磨用物品と液体界面との間の界面）ではより陽性のゼータ電位を有しており、研磨用物品の溝の底部付近ではより陰性のゼータ電位を有している。より陽性のゼータ電位が好ましくない正電荷を帯びたイオン（例えば、金属イオン、誘電体材料イオン）を液体界面から反発させる一方、より陰性のゼータ電位は、好ましくない陽イオンを溝の底部に向けて引き付ける。集められたイオンは、溝の底部で研磨用物品から取り除くことができる。
【００１５】
活性スラリが、陰性のゼータ電位を有する研磨材（例えばヒュームドシリカといった天然シリカ）を含有している研磨システムでは、研磨材は、研磨面付近のより陽性のゼータ電位に引き付けられてよく、それに対応して、溝の底部付近の陰性の電位によって反発されてよい。活性スラリが、陽性のゼータ電位を有する研磨材（例えばアルミナ）を含有しているある実施形態では、研磨用物品と液体界面との間の界面に研磨材を引き付けるために、研磨面は、研磨用物品の表面の他の領域よりも陰性のゼータ電位を有するように設計されていてよい。
【００１６】
本明細書に記載されているある実施形態では、この調節可能なゼータ電位は、研磨用物品の形成に使用されるプレポリマー含有組成物に、ゼータ電位調整剤を添加することによって実現される。プレポリマー含有組成物は、１つ以上のオリゴマーと１つ以上のモノマーを含んでいてよく、１つ以上のオリゴマー、モノマー、またはその両方は、プレポリマー成分との共重合によって研磨用物品のゼータ電位を調整するイオン電荷（例えば、カチオン系、アニオン系、またはノニオン系）を有していてよい。
【００１７】
本明細書に記載されているある実施形態では、ゼータ電位の勾配は、研磨用物品の研磨面に直角の方向に、または研磨用物品の研磨面の平面内に形成されている。ゼータ電位の勾配は、高密度から低密度へと、一方向に、またはその逆に、変化していることができる。本明細書に記載されているある実施形態では、研磨用物品の１つ以上の領域は、高／低／高、または低／高／低のゼータ電位といった、ゼータ電位のより複雑な勾配を含んでいてよい。
【００１８】
中性溶液を使用して測定された研磨用物品の少なくとも１つの露出面の平均ゼータ電位は、約−７０ｍＶ〜約＋５０ｍＶの範囲であってよい。中性溶液を使用して測定された研磨用物品の少なくとも１つの露出面の平均ゼータ電位は、少なくとも、約−７０ｍＶ、−６５ｍＶ、−６０ｍＶ、−５５ｍＶ、−５０ｍＶ、−４５ｍＶ、−４０ｍＶ、−３５ｍＶ、−３０ｍＶ、−２５ｍＶ、−２０ｍＶ、−１５ｍＶ、−１０ｍＶ、−５ｍＶ、０ｍＶ、５ｍＶ、１０ｍＶ、１５ｍＶ、２０ｍＶ、２５ｍＶ、３０ｍＶ、３５ｍＶ、４０ｍＶ、または４５ｍＶであってよい。中性溶液を使用して測定された研磨用物品の少なくとも１つの露出面の平均ゼータ電位は、最大で、−６５ｍＶ、−６０ｍＶ、−５５ｍＶ、−５０ｍＶ、−４５ｍＶ、−４０ｍＶ、−３５ｍＶ、−３０ｍＶ、−２５ｍＶ、−２０ｍＶ、−１５ｍＶ、−１０ｍＶ、−５ｍＶ、０ｍＶ、５ｍＶ、１０ｍＶ、１５ｍＶ、２０ｍＶ、２５ｍＶ、３０ｍＶ、３５ｍＶ、４０ｍＶ、４５ｍＶ、または５０ｍＶであってよい。別の実施形態では、中性溶液を使用して測定された研磨用物品の少なくとも１つの露出面の平均ゼータ電位は、約−７０ｍＶ〜約０ｍＶの範囲（例えば、約−５０ｍＶ〜約−５ｍＶ、約−４０ｍＶ〜約−１０ｍＶ、または約−３０ｍＶ〜約−２０ｍＶ）であってよい。別の実施形態では、中性溶液を使用して測定された研磨用物品の少なくとも１つの露出面の平均ゼータ電位は、約０ｍＶ〜約５０ｍＶの範囲（例えば、約５ｍＶ〜約４０ｍＶ、約１０ｍＶ〜約３０ｍＶ、または約２０ｍＶ〜約３０ｍＶ）であってよい。
【００１９】
以下の開示は、研磨用物品及び、研磨用物品の製造方法について記載している。本開示様々な実施形態の完全な理解をもたらすため、特定の詳細が、以下の記載及び図１〜図１１で示される。研磨用物品及び研磨用物品の製造方法にしばしば関連づけられる周知の構造及びシステムについて記載している他の詳細は、様々な実施形態の記載を不必要に不明確にすることを避けるため、以下の開示では明記されない。
【００２０】
図に示されている詳細、寸法、角度、及び他の特徴の多くは、単に、特定の実施形態の例示に過ぎない。したがって、他の実施形態は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の詳細、構成要素、寸法、角度、及び特徴を有することができる。加えて、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載の詳細のうちのいくつかがなくても、実施することが可能である。
【００２１】
本明細書に記載の研磨用物品は研磨パッドであるが、本明細書に記載の実施形態が、例えばバフ用パッドを含む他の研磨用物品にもまた適用可能であることは、理解されるべきである。さらに、本明細書に記載の研磨用物品は化学機械研磨プロセスに関連して検討されているが、本明細書に記載の研磨用物品及び研磨用物品の製造方法は、レンズ研磨を含む他の研磨プロセス、並びに、研磨材スラリ系及び非研磨剤スラリ系の双方を含む他のプロセスにもまた、適用可能である。さらに、本明細書に記載の研磨用物品は少なくとも、航空宇宙、陶器、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ＭＥＭＳ及びナノテク、金属加工、光学及び電気光学、並びに、とりわけ半導体という諸産業において使用され得る。
【００２２】
一実施形態では、本明細書に記載の研磨用物品を生産する（即ち作る）ために、三次元印刷（即ち３Ｄ印刷）プロセスといった、付加製造プロセスが使われてよい。一実施形態では、部品のコンピュータ（ＣＡＤ）モデルがまず最初に作られ、次に、スライスアルゴリズムによって、全ての層の情報がマッピングされる。３Ｄ印刷プロセスの非限定的な一実施例では、粉末床の表面上に広がった粉末の薄い散布物によって、層が開始される。次に、目的物が形成されるべき箇所で粒子を選択的に結合する、選択されたバインダー剤が分注される。次に、次の粉末層を形成するために、粉末床と作製中の部品を支持しているピストンが下げられる。各層の後に、同じプロセスが繰り返され、続いて最後に熱処理が行われて目的物が作られる。別の実施例では、３Ｄ印刷プロセスは、限定しないが、液体前駆体組成物材料の液滴が表面上に分注され、次いで硬化されて層ごとに研磨用物品が形成されるプロセスを含んでいてよい。このプロセスについては、以下でさらに検討されるだろう。３Ｄ印刷プロセスは、材料組成、微細構造、及び表面性状に対する局所的制御を行うことができるため、この方法では、様々な（そして過去には到達不能であった）形状寸法が実現され得る。
【００２３】
一実施形態では、本明細書に記載の研磨用物品は、コンピュータレンダリングデバイスまたはコンピュータディスプレイデバイスが読み取り可能なデータ構造で表されてよい。コンピュータ可読媒体は、研磨用物品を表すデータ構造を含んでいてよい。データ構造はコンピュータファイルであってよく、１つ以上の物品の構造、材料、テクスチャ、物理的特性、または他の特質に関する情報を含んでいてよい。データ構造はまた、コンピュータレンダリングデバイスまたはコンピュータディスプレイデバイスの選択された機能に従事する、コンピュータ実行可能コードまたはデバイス制御コードといったコードを内包していてもよい。データ構造は、コンピュータ可読媒体に保存されていてよい。コンピュータ可読媒体は、磁気メモリ、フロッピーディスク、または任意の便利な物理的ストレージ媒体といった、物理的ストレージを含んでいてよい。データ構造が表している物品を、コンピュータスクリーンまたは物理的なレンダリングデバイス上にレンダリングするため、物理的ストレージ媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能であってよい。物理的なレンダリングデバイスは、３Ｄプリンタといった付加製造デバイスであってよい。
【００２４】
図１は、複数の研磨ステーションを含むより大きな化学機械研磨（ＣＭＰ）システム内に置かれていてよい、研磨ステーション１００の概略断面図である。研磨ステーション１００は、プラテン１０２を含む。プラテン１０２は、中心軸１０４を中心にして回転し得る。研磨パッド１０６は、プラテン１０２上に置かれ得る。本明細書に記載の開示を限定する意図ではないが、研磨パッド１０６は通常、研磨ステーション１００内で処理される基板１１０のサイズ（例えば基板直径）よりも少なくとも１倍〜２倍大きいプラテン１０２の上表面１０３を覆っている。一実施例では、研磨パッド１０６とプラテン１０２は、直径で約６インチ（１５０ｍｍ）と４０インチ（１，０１６ｍｍ）の間である。研磨パッド１０６は、１つ以上の基板１１０に接触して処理するよう構成された、研磨面１１２を含む。プラテン１０２は、研磨中に、研磨パッド１０６を支持し、研磨パッド１０６を回転させる。キャリアヘッド１０８は、研磨パッド１０６の研磨面１１２に接するように処理中の基板１１０を保持してよい。研磨面１１２と基板１１０との間に、研磨界面１３０が形成される。キャリアヘッド１０８は、通常、基板１１０を研磨パッド１０６に接触させるために使われる可撓性のダイヤフラム１１１と、研磨処理中に基板の表面全体にわたって見られる、本質的に不均一な圧力分布を補正するために使われるキャリアリング１０９とを含む。キャリアヘッド１０８は、中心軸１１４を中心にして回転し、かつ／または、基板１１０と研磨パッド１０６との間に相対運動を発生させる、スイープ運動（ｓｗｅｅｐｉｎｇ  ｍｏｔｉｏｎ）で動き得る。
【００２５】
研磨中、研磨材スラリまたは非研磨材スラリといった研磨流体１１６が、給送アーム１１８によって研磨面１１２に供給されてよい。研磨流体１１６は、基板の化学機械研磨を可能にするために、研磨粒子、ｐＨ調整剤、及び／または、化学的に活性な成分を含有していてよい。研磨流体１１６のスラリ化学特性は、金属、金属酸化物、及び半金属酸化物を含み得る、基板表面及び／または特徴部を研磨するように設計されている。研磨処理中に基板１１０と相互作用する研磨流体１１６（例えばスラリ）の移送を制御するために、研磨パッド１０６の表面トポロジーが使用されることは、留意されるだろう。例えば、研磨パッド１０６の表面トポロジーは、研磨パッド１０６の上一面に、あるいは研磨パッド１０６上に接して、あるいは研磨パッド１０６の内部に配置されていてよい、溝、チャネル、及び他の突起を含んでいてよい。研磨パッドの表面トポロジーは、鋳造、成形、または機械加工を含む技法によって形成されていてよい。
【００２６】
ある実施形態では、研磨ステーション１００は、コンディショニングアーム１２２、並びにアクチュエータ１２４及び１２６を含む、パッドコンディショニングアセンブリ１２０を含む。アクチュエータ１２４及び１２６は、研磨処理サイクル中の種々の時点でパッドコンディショニングディスク１２８（例えばダイヤモンド植え込みディスク）を研磨面１１２に接触させ、研磨面１１２に対してスイープさせて、研磨パッド１０６の表面１１２を研磨し活性化するように構成されている。処理中、動いている研磨パッド１０６及びキャリアヘッド１０８によって、基板１１０に機械的エネルギーが加えられる。この機械的エネルギーは、研磨流体１１６中の化学物質及び研磨材成分と組み合わされて、基板の表面を平坦化させる。
【００２７】
図２Ａは、本開示の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド２００の概略斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの研磨パッド２００の一部の概略断面図である。図２Ｃは、図２Ｂの研磨パッドの一部の拡大概略断面図である。研磨パッド２００は、化学機械研磨によって基板を研磨するため、研磨ステーション１００といった研磨ステーションにおいて使用されてよい。研磨パッド２００は、パッド本体２０２を含む。パッド本体２０２は、均質なパッド本体であってよい。代わりに、パッド本体２０２は、複合材パッド本体であってもよい。パッド本体２０２は、任意の適切な技法によって形成されてよい。パッド本体２０２を形成するための例示的な技法は、３Ｄ印刷、成形、鋳造、または焼結を含む。パッド本体２０２は、複数の露出した領域または表面を含んでいてよい。
【００２８】
一実施形態では、露出した領域または表面のうちの少なくとも２つが有する、ゼータ電位といった表面特性は、異なっている。一実施形態では、各露出面内の領域は変更されて、異なるゼータ電位を有している。一実施形態では、研磨パッド上に置かれた活性スラリが基板と研磨パッドとの間の界面に給送されるかまたは引き付けられる一方で、ＣＭＰプロセス中に生成された研磨材粒子及び金属汚染物質といった研磨時の副生成物が、基板と研磨パッドとの間の研磨界面から容易に取り除かれるようにして、諸領域または諸表面のゼータ電位が調節されてよい。
【００２９】
一実施形態では、パッド本体２０２は、第１の材料から形成されて第１のゼータ電位を有している、１つ以上の露出した第１の領域または表面を含む。パッド本体２０２は、第２の材料から形成され、第１のゼータ電位とは異なる第２のゼータ電位を有する、１つ以上の第２の露出領域をさらに含む。一実施形態では、中性溶液を使って測定された第１のゼータ電位は、−７０ｍＶ以上０ｍＶ未満であり、中性溶液を使って測定された第２のゼータ電位は、０ｍＶ以上５０ｍＶ未満である。別の実施形態では、中性溶液を使って測定された第１のゼータ電位は、０ｍＶ以上５０ｍＶ未満であり、中性溶液を使って測定された第２のゼータ電位は、−７０ｍＶ以上０ｍＶ未満である。
【００３０】
パッド本体２０２を形成するために、所望のゼータ電位特性を有する任意の適切な材料または材料の組み合わせが使用されてよい。一実施形態では、パッド本体は、１つ以上の熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、または熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの両方から形成されていてよい。例えば、パッド本体２０２は、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルスルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、ポリアミド、メラミン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリビニルアセテート、フッ化炭化水素などといった熱可塑性ポリマー、並びに、そのアクリレート、コポリマー、グラフト鎖、及び混合物から形成されていてよい。パッド本体２０２は、例えばポリウレタン、アクリレート、エポキシ、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、またはポリアミドを含む、熱可塑性のポリマーから形成されていてよい。一実施形態では、各露出面を形成するのに、種々のゼータ電位を有する種々のポリマーが使用される。別の実施形態では、本明細書に記載のように種々のゼータ電位を有する露出面を実現するため、熱可塑性ポリマーは、様々なゼータ電位調整剤で変更される。
【００３１】
一実施形態では、パッド本体２０２は、積層された配向に形成されていてよい複数の層を含む。複数の層のうちの異なる層の少なくとも一部を形成するために、種々のゼータ電位を有する材料が使用され得る。複数の層のうちの少なくとも２つの層は、それぞれ少なくとも１つの他の層の露出面とは異なるゼータ電位を有する露出面を有する。
【００３２】
パッド本体２０２は、第１の研磨面２０４及び、第１の研磨面２０４とは反対側の第２の平坦面２０６を含む。パッド本体２０２は、複数の溝２１０またはチャネルを有する下部２０８を含む。複数の溝２１０またはチャネルは、パッド本体２０２の下部２０８の上で延びている。複数の溝２１０またはチャネルは、研磨パッド２００の溝付き表面を形成する研磨面２０４内に配置されている。溝２１０は、任意の適切な形状であってよい。溝２１０は、円形であってよい。溝が円形であるある実施形態では、溝２１０は、互いに同心であってよい。
【００３３】
溝２１０は、ピッチＰで間隔を空けて配置されている。ピッチＰは、図２Ｂに最も明確に示されているとおり、隣接する溝間の、径方向の距離である。各溝間には、幅Ｗｐを有する特徴部２１２または仕切りが存在する。特徴部２１２は、任意の適切な形状であってよい。特徴部２１２は、環状の特徴部であってよい。各溝２１０は壁２１４を含んでおり、壁２１４はベース部２１６で終端している。図２Ｂに示すとおり、ベース部２１６は、長方形のプロファイルを有していてよい。代わりに、ベース部２１６が、Ｕ字形のプロファイルを有していてもよい。各溝２１０は、深さＤｇ及び幅Ｗｇを有していてよい。壁２１４は概して垂直であってよく、ベース部２１６で終端していてよい。
【００３４】
一実施形態では、特徴部２１２の上表面２２２が、パッド本体２０２の下部２０８から突き出すように、特徴部２１２の高さ２２０は、各溝２１０のベース部２１６よりも高くなっている。特徴部２１２とベース部２１６との間に、溝２１０またはチャネルが形成されている。研磨中には、特徴部２１２の上表面２２２が基板と接触する研磨面２０４を形成している一方、溝２１０は、研磨流体を保持している。
【００３５】
一実施形態では、特徴部２１２の幅Ｗｐは、約２５０ミクロンと約２ミリメートルの間であってよい。溝２１０の幅Ｗｇは、約２５０ミクロンと約２ミリメートルの間であってよい。特徴部２１２間のピッチ「Ｐ」は、約０．５ミリメートルと約５ミリメートルの間であってよい。特徴部２１２の幅Ｗｐ、溝２１０の幅Ｗｇ、及び／またはピッチ「Ｐ」は、様々な硬度のゾーンに合わせて、研磨パッド２００の半径全体にわたって変化していてよい。
【００３６】
パッド本体２０２は、複数の露出面を含んでいてよい。一実施形態では、複数の表面中の露出面のうちの２つのうちの少なくとも一部が有する、ゼータ電位といった表面特性は、異なっている。一実施形態では、各露出面内の諸領域は変更されて、異なるゼータ電位を有している。露出面は、ゼータ電位が上昇勾配を形成するようにして選択されてよい。一実施形態では、露出面は、第１の研磨用特徴部２１２の上表面２２２、壁２１４の表面２２４、及びベース部２１６の表面２２６から選択される。例えば、一実施例では、第１の研磨用特徴部２１２の上表面２２２の少なくとも一部は第１のゼータ電位を有する第１の材料を含み、壁２１４の表面２２４の少なくとも一部は第２のゼータ電位を有する材料を含み、溝２１０のベース部２１６の表面２２６の少なくとも一部は第３のゼータ電位を有する第３の材料を含む。別の実施形態では、少なくとも特徴部２１２の上表面２２２の一部及び壁２１４の表面２２４の一部は第１のゼータ電位を有し、溝２１０のベース部２１６の表面２２６の少なくとも一部は、第１のゼータ電位とは異なる第２のゼータ電位を有する第２の材料を含む。
【００３７】
図２Ｃを参照すると、パッド本体２０２は、複数の材料層２３０１〜２３０９（２３０と総称する）を含んでいてよい。種々の層のそれぞれを形成するため、ゼータ電位といった種々の表面特性を有する材料が使用されてよい。複数の材料層２３０１〜２３０９のうちの少なくとも２つの層は、それぞれ他の層の露出面とは異なるゼータ電位を有する露出面を有する。図２Ｃに示す研磨パッド２００が、９つの層を含むものとして示されているのは例示のために過ぎず、ゼータ電位の所望の勾配を作成するために任意の数の材料層２３０が使用されてよいことは、理解されるべきである。
【００３８】
一実施形態では、パッド本体２０２の全体を通じて、ゼータ電位が傾斜を有している。ゼータ電位は、研磨面２０４から平坦面２０６に向けて、パッド本体２０２全体を通じて、ある材料特性勾配（２４０→２５０）で傾斜していてよい。一実施形態では、中性溶液を使って測定された、変化している材料特性勾配（２４０→２５０）のゼータ電位は、約−７０ｍＶと約＋５０ｍＶの間の範囲内で変化している。一実施形態では、ゼータ電位の勾配は、研磨面２０４から平坦面２０６に向けて上昇している。例えば、一実施形態では、１つ以上の露出した第１の領域または表面、及び１つ以上の第２の領域または表面は、研磨面２０４から平坦面２０６に向けてゼータ電位が上昇する、ゼータ電位の勾配を形成するようにして配置されている。別の実施形態では、ゼータ電位の勾配は、平坦面２０６から研磨面２０４に向けて上昇している。例えば、一実施形態では、第１の研磨用特徴部２１２の上表面２２２は第１のゼータ電位を有する材料の第１の材料層２３０１を含み、壁２１４の表面２２４の少なくとも一部は第２のゼータ電位を有する第２の材料層（２３０２〜２３０８の任意の組み合わせ）を含み、溝２１０のベース部２１６の表面２２６は第３のゼータ電位を有する第３の材料層２３０８を含む。別の実施形態では、材料層２３０１〜２３０８は第１のゼータ電位を有し、材料層２３０９は第２のゼータ電位を有する。
【００３９】
図３Ａは、本開示の別の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド３００の概略斜視図である。図３Ｂは、図３Ａの研磨パッド３００の一部の概略断面図である。研磨パッド３００は、化学機械研磨によって基板を研磨するため、研磨ステーション１００といった研磨ステーションにおいて使用されてよい。この研磨パッドは、研磨パッド３００が、露出した領域または表面を有する複数の別個の特徴部を含んでいることを除き、研磨パッド２００と同様である。一実施形態では、複数の領域または表面のうちの、露出した領域または表面のうちの少なくとも２つが有する、ゼータ電位といった表面特性は、異なっている。一実施形態では、ＣＭＰプロセス中に生成された研磨材粒子及び金属汚染物質といった研磨時の副生成物が、基板と研磨パッドとの間の研磨界面から取り除かれ、活性スラリが基板と研磨パッドとの間の界面に給送されるようにして、諸領域または諸表面のゼータ電位が調節されてよい。
【００４０】
研磨パッド３００は、複合材パッド本体３０２を含む。複合材パッド本体３０２は、第１の研磨面３０５及び、第１の研磨面３０５とは反対側の、第２の平坦面３０７を含む。この複合材パッド本体３０２は、１つ以上の第１の研磨用特徴部３０４と、１つ以上の第２の研磨用特徴部３０６とを含む。１つ以上の第１の研磨用特徴部３０４と１つ以上の第２の研磨用特徴部３０６のうちの少なくとも１つの、露出面のうちの少なくとも２つの一部は、様々なゼータ電位の表面を持つために、本明細書に記載するように変更されてよい。第１の研磨用特徴部３０４と第２の研磨用特徴部３０６は、境界で１つに接合されて複合材パッド本体３０２を形成している、不連続な複数の特徴部である。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４は、約４０ショアＤスケール〜約９０ショアＤスケールの硬さを有する、硬性の特徴部であってよい。第２の研磨要素３０６は、約２６ショアＡスケールと約９５ショアＡスケールの間の硬さの値を有する、弾性の特徴部であってよい。
【００４１】
複合材パッド本体３０２を形成するための例示的な技法は、３Ｄ印刷、成形、鋳造、及び焼結を含む。複合材パッド本体３０２は複数の層を含んでいてよく、これらの複数の層のそれぞれは、３Ｄプリンタによって堆積される複合材パッド本体３０２の設計による、第２の研磨用特徴部３０６の領域及び／または第１の研磨用特徴部３０４の領域を含んでいてよい。複数の層は次いで、例えばＵＶ光によって、または熱源によって硬化されて、固化し、目標の硬さに到達し得る。堆積及び硬化の後に、連結されているかまたは接合されており、ゼータ電位が様々である露出面を持つ、第１の研磨用特徴部３０４と第２の研磨用特徴部３０６とを含む、一体型の複合材パッド本体３０２が形成される。
【００４２】
目標とする研磨プロセスを実現するため、第２の研磨用特徴部３０６用と第１の研磨用特徴部３０４用とで、別々の機械的特性を有する材料が選択されてよい。第２の研磨用特徴部３０６と第１の研磨用特徴部３０４の動的機械特性は、特徴部の形成プロセス中に使用される、種々の材料を選択すること、及び／または種々の硬化プロセスを選ぶことによって、実現され得る。一実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６がより低い硬さの値とより低いヤング率の値を有していてよい一方、第１の研磨用特徴部３０４は、より高い硬さの値とより高いヤング率の値を有していてよい。一実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６がより低いゼータ電位値を有していてよい一方、第１の研磨用特徴部３０４は、より高いゼータ電位値を有していてよい。別の実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６がより低いゼータ電位値を有していてよい一方、第１の研磨用特徴部３０４は、より高いゼータ電位値を有していてよい。本明細書に記載のとおり、ゼータ電位といった表面特性は、研磨パッドの研磨面内または研磨面全体にわたって、各特徴部内で、及び／または、第２の研磨用特徴部３０６と第１の研磨用特徴部３０４の物理的なレイアウト、パターン、もしくは組み合わせによって、制御され得る。
【００４３】
第１の研磨用特徴部３０４は、１つ以上のポリマー材料から形成されていてよい。第１の研磨用特徴部３０４は、本明細書に記載のとおり種々のゼータ電位を有する露出面を実現するために様々なゼータ電位調整剤と組み合わされた、単一のポリマー材料、または２つ以上のポリマーの混合物によって形成されていてよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４は、１つ以上の熱可塑性ポリマーから形成されていてよい。第１の研磨用特徴部３０４は、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルスルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、ポリアミド、メラミン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリビニルアセテート、フッ化炭化水素などといった熱可塑性ポリマー、並びに、そのアクリレート、コポリマー、グラフト鎖、及び混合物から形成されていてよい。別の実施形態では、本明細書に記載のとおり種々のゼータ電位を有する露出面を実現するため、第１の研磨用特徴部３０４を形成するのに使われる熱可塑性ポリマーは、様々なゼータ電位調整剤で変更されている。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４は、アクリレートから形成されていてよい。例えば、第１の研磨用特徴部３０４は、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、またはポリエステルアクリレートであってよい。別の実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４は、エポキシ、フェノール、アミン、ポリエステル、ウレタン、シリコンといった、１つ以上の熱硬化性ポリマー、並びにそのアクリレート、混合物、コポリマー、及びグラフト鎖を含んでいてよい。
【００４４】
一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４は、シミュレーションプラスチックの３Ｄ印刷材料で形成されていてよい。一実施形態では、研磨処理強化のため、第１の研磨要素３０４内に研磨材粒子が埋め込まれていてよい。研磨材粒子を含む材料は、セリア、アルミナ、シリカ、もしくはそれらの組み合わせなどの金属酸化物、ポリマー、金属間化合物、またはセラミックであってよい。
【００４５】
第２の研磨用特徴部３０６は、１つ以上のポリマー材料から形成されていてよい。目標とする特性を実現するため、第２の研磨用特徴部３０６は、単一のポリマー材料、または２つ以上のポリマーの混合物から形成されていてよい。一実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６は、１つ以上の熱可塑性ポリマーから形成されていてよい。例えば、第２の研磨用特徴部３０６は、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルスルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエーテルイミド、ポリアミド、メラミン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリビニルアセテート、フッ化炭化水素などといった熱可塑性ポリマー、並びに、そのアクリレート、コポリマー、グラフト鎖、及び混合物から形成されていてよい。別の実施形態では、本明細書に記載のように種々のゼータ電位を有する露出領域を実現するため、第２の研磨用特徴部３０６を形成するのに使われる熱可塑性ポリマーは、様々なゼータ電位調整剤で変更されている。一実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６は、アクリレートから形成されていてよい。例えば、第２の研磨用特徴部３０６は、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、またはポリエステルアクリレートであってよい。別の実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６は、熱可塑性エラストマから形成されていてよい。一実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６は、ゴム様の３Ｄ印刷材料から形成されていてよい。
【００４６】
ある実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４が、概して第２の研磨用特徴部３０６よりも硬く、より剛性が高い一方で、第２の研磨用特徴部３０６は、第１の研磨用特徴部３０４よりも柔らかく、より可撓性が高い。第１の研磨用特徴部３０４及び第２の研磨用特徴部３０６の材料とパターンは、領域によって様々なゼータ電位を有する研磨パッド３００の「調節された（ｔｕｎｅｄ）」バルク材料が実現するようにして、選択されてよい。この「調節された」バルク材料で形成され、様々なゼータ電位を有する研磨パッド３００は、研磨結果の改善（例えば欠陥の減少）、製造コストの削減、パッド寿命の延長といった、様々な利点を有している。一実施形態では、「調節された」バルク材料または研磨パッドは、全体として約６５ショアＡと約７５ショアＤの間の硬度を有していてよい。研磨パッドの引張強さは、５ＭＰａと約７５ＭＰａの間であってよい。研磨パッド３００は、約５％から約３５０％までの破断伸びを有していてよい。研磨パッドは、約１０ｍＰａを超えるせん断強さを有していてよい。研磨パッド３００は、約５ＭＰａと約２０００ＭＰａの間の貯蔵弾性率を有していてよい。研磨パッドは、３０°Ｃにおける貯蔵弾性率Ｅ’をＥ’３０、９０°Ｃにおける貯蔵弾性率Ｅ’をＥ’９０としたときに、Ｅ’３０／Ｅ’９０の貯蔵弾性率比が約６と約３０の間の範囲になるように、２５°Ｃ〜９０°Ｃの温度範囲にわたって、安定した貯蔵弾性率を有していてよい。
【００４７】
一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４の材料及び第２の研磨用特徴部３０６の材料は、研磨スラリからの攻撃に対して化学的耐性を有する。別の実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４の材料及び第２の研磨用特徴部３０６の材料は、親水性である。
【００４８】
複合材パッド本体３０２は、複合材パッド本体３０２の第２の研磨用特徴部３０６の下部３０８の上方で延びている、複数の溝３１０またはチャネルを含む。複数の溝３１０またはチャネルは、研磨パッド３００の研磨面３０５内に配置されている。溝３１０は、任意の適切な形状であってよい。溝３１０は、円形であってよい。溝が円形をしているある実施形態では、溝３１０は、互いに同心であってよい。
【００４９】
溝３１０は、ピッチＰで間隔を空けて配置されている。ピッチＰは、図３Ｂに最も明確に示されているとおり、隣接する溝間の、径方向の距離である。各溝間には、幅Ｗｐを有する第１の研磨用特徴部３０４または仕切りが存在する。第１の研磨用特徴部３０４は、任意の適切な形状であってよい。第１の研磨用特徴部３０４は、環状の特徴部であってよい。各溝３１０は壁３１４を含んでおり、壁３１４はベース部３１６で終端している。図３Ｂに示すとおり、ベース部３１６は、長方形のプロファイルを有していてよい。代わりに、ベース部３１６が、Ｕ字形のプロファイルを有していてもよい。各溝３１０は、深さＤｇ及び幅Ｗｇを有していてよい。壁３１４は概して垂直であってよく、ベース部３１６で終端していてよい。
【００５０】
一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４及び第２の研磨用特徴部３０６は、円形の複合材パッド本体３０２を形成するように交互に配置された、交互同心リングであってよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４の高さは、第２の研磨用特徴部３０６の高さよりも高く、そのため第１の研磨用特徴部３０４の上表面３２２は、第２の研磨用特徴部３０６から突き出ている。第１の研磨用特徴部３０４と第２の研磨用特徴部３０６との間に、溝３１０またはチャネルが形成されている。研磨中、第１の研磨用特徴部３０４の上表面３２２が基板と接触する研磨面３０５を形成している一方、溝３１０は、研磨流体を保持している。一実施形態では、複合材パッド本体３０２の頂面上に溝３１０及び／またはチャネルが形成されるように、第１の研磨用特徴部３０４は、複合材パッド本体３０２に平行な平面に対して直角方向に、第２の研磨用特徴部３０６よりも厚くなっている。
【００５１】
一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４の幅Ｗｐは、約２５０ミクロンと約２ミリメートルの間であってよい。第１の研磨要素３０４間のピッチ「Ｐ」は、約０．５ミリメートルと約５ミリメートルの間であってよい。各第１の研磨要素３０４は、約２５０ミクロンと約２ミリメートルの間の範囲内の幅を有していてよい。幅Ｗｐ及び／またはピッチ「Ｐ」は、様々な硬さのゾーンに合わせて、研磨パッド３００の半径全体にわたって変化していてよい。
【００５２】
複合材パッド本体３０２は、複数の露出面を含んでいてよい。一実施形態では、複数の表面中の露出面のうちの２つのうちの少なくとも一部が持つ、ゼータ電位といった表面特性は、異なっている。露出面は、ゼータ電位が上昇勾配を形成するようにして、選択されていてよい。一実施形態では、露出面は、第１の研磨用特徴部３０４の上表面３２２、壁３１４の表面３２４、及びベース部３１６の表面３２６から選択される。例えば、一実施例では、第１の研磨用特徴部３０４の上表面３２２の少なくとも一部は第１のゼータ電位を有する第１の材料を含み、壁３１４の表面３２４の少なくとも一部は第２のゼータ電位を有する材料を含み、溝３１０のベース部３１６の表面３２６の少なくとも一部は第３のゼータ電位を有する第３の材料を含む。別の実施形態では、少なくとも第１の研磨用特徴部３０４の上表面３２２の一部及び第１の研磨用特徴部３０４の壁３１４の表面３２４の一部は第１のゼータ電位を有し、溝２１０のベース部３１６の表面３２６の少なくとも一部は、第１のゼータ電位とは異なる第２のゼータ電位を有する第２の材料を含む。
【００５３】
一実施形態では、複合材パッド本体３０２は、図２Ｃに示すように複数の材料層を含んでいてよい。種々の層のそれぞれを形成するため、ゼータ電位といった種々の表面特性を有する材料が使用されてよい。複数の層のうちの少なくとも２つの層は、それぞれ他の層の露出面とは異なるゼータ電位を有する露出面を有する。
【００５４】
一実施形態では、複合材パッド本体３０２の全体を通じて、ゼータ電位が傾斜を有している。ゼータ電位は、研磨面３０５から平坦面３０７に向けて、複合材パッド本体３０２全体を通じて、ある材料特性勾配（３４０→３５０）で傾斜していてよい。一実施形態では、ゼータ電位の勾配は、研磨面３０５から平坦面３０７に向かって上昇している。別の実施形態では、ゼータ電位の勾配は、平坦面３０５から研磨面３０７に向かって上昇している。例えば、一実施例では、第１の研磨用特徴部３０４の上表面３２２は第１のゼータ電位を有する材料の第１の層を含み、壁３１４の表面３２４の少なくとも一部は第２のゼータ電位を有する材料の第２の層を含み、溝３１０のベース部３１６の表面３２６は第３のゼータ電位を有する材料の第３の層を含む。
【００５５】
図３Ｃは、本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド３００ｃの概略部分上面図である。研磨パッド３００ｃは、研磨パッド３００ｃが互いに嵌合している第１の研磨用特徴部３０４ｃと第２の研磨用特徴部３０６ｃを含んでいることを除き、図３Ａの研磨パッド３００と同様である。第１の研磨用特徴部３０４ｃ及び第２の研磨用特徴部３０６ｃは、複数の同心リングを形成していてよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｃは、突き出た垂直リッジ３６０を含んでいてよく、第２の研磨用特徴部３０６ｃは、垂直リッジ３６０を受容するための垂直凹部３７０を含んでいてよい。代わりに、第２の研磨用特徴部３０６ｃが突き出たリッジを含んでいてよい一方で、第１の研磨用特徴部３０４ｃが凹部を含んでいてもよい。研磨パッド３００ｃは、第２の研磨用特徴部３０６ｃが第１の研磨用特徴部３０４ｃと嵌合していることによって、ＣＭＰプロセス中及び／または材料を扱っている間に発生し得るせん断力の印加に対する機械的強さが強化されている。第１の研磨要素３０４ｃ及び第２の研磨要素３０６ｃは、それぞれ、ゼータ電位が変化している領域を有していてよい。
【００５６】
図３Ｄは、本開示の実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド３００ｄの概略斜視断面図である。研磨パッド３００ｄは、第２の研磨用特徴部３０６ｄといったベース材料層から延びる、複数の第１の研磨用特徴部３０４ｄを含む。第１の研磨用特徴部３０４ｄの上表面３７２は、研磨中に基板に接触する研磨面を形成している。第１の研磨用特徴部３０４ｄと第２の研磨用特徴部３０６ｄとは、異なる材料特性及び構造特性を有する。例えば、第１の研磨用特徴部３０４ｄが、研磨パッド３００の第１の研磨用特徴部３０４用の材料といった、第１のゼータ電位を有する材料から形成されていてよい一方、第２の研磨用特徴部３０６ｄは、第２のゼータ電位を有する材料から形成されていてよい。さらに、第１の研磨用特徴部３０４ｄが、研磨パッド３００の硬性の特徴部用の材料といった硬い材料で形成されていてよい一方、第２の研磨用特徴部３０６ｄは、研磨パッド３００の第２の研磨用特徴部用の材料といった、軟らかい即ち低貯蔵弾性率Ｅ’の材料で形成されていてよい。研磨パッド３００ｄは、研磨パッド３００と同様に、３Ｄ印刷によって形成されていてよい。
【００５７】
一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｄは、ほぼ同じサイズであってよい。代わりに、研磨パッド３００ｄ全体にわたる、ゼータ電位の変化、貯蔵弾性率Ｅ’の変化、及び／または損失弾性率Ｅ’’の変化といった機械的特性及び表面特性の変化を生じさせるために、第１の研磨用特徴部３０４ｄのサイズは様々であってよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｄは、研磨パッド３００ｄ全体にわたって均一に分布していてよい。代わりに、第１の研磨用特徴部３０４ｄは、研磨パッド３００ｄの目標の特性を実現するために、不均一なパターンで配置されていてもよい。
【００５８】
図３Ｄでは、第１の研磨用特徴部３０４ｄは、第２の研磨用特徴部３０６ｄから突き出た円柱として示されている。代わりに、第１の研磨用特徴部３０４ｄは、例えば楕円形、正方形、長方形、三角形、多角形、または不定形の断面を有する柱状体などの、任意の適切な形状であってよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｄは、高機能研磨パッドの硬さ、機械的強さ、ゼータ電位、または他の所望の特性を調節するため、種々の断面形状のものであってよい。
【００５９】
図３Ｅは、本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド３００ｅの概略部分断面図である。研磨パッド３００ｅは、研磨パッド３００ｅが互いに嵌合している第１の研磨用特徴部３０４ｅと第２の研磨用特徴部３０６ｅを含んでいることを除き、図３Ａ〜図３Ｄの研磨パッド３００、３００ｃ、または３００ｄと同様である。第１の研磨用特徴部３０４ｅと第２の研磨用特徴部３０６ｅは、複合材パッド本体２０２の一部を形成する、複数の同心リング及び／または別個の要素を含んでいてよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｅは、突き出た側壁３７４を含んでいてよく、一方で第２の研磨用特徴部３０６ｅは、第１の研磨用特徴部３０４ｅを受容するための凹型の側壁３７５を含んでいてよい。代わりに、第２の研磨用特徴部３０６ｅが突き出た側壁を含んでおり、一方で第１の研磨用特徴部３０４ｅが凹んだ側壁を含んでいてもよい。第２の研磨用特徴部３０６ｅと第１の研磨用特徴部３０４ｅが突き出た側壁によって嵌合していることで、研磨パッド３００ｅは、引張強さ、圧縮強さ、及び／またはせん断強さが増大する。加えて、側壁が嵌合していることによって、研磨パッド３００ｅが引っ張られてばらばらになることが防止される。
【００６０】
一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｅと第２の研磨用特徴部３０６ｅとの境界は、第１の研磨用特徴部３０４ｅを形成するのに使われている第１の組成物から第２の研磨用特徴部３０６ｅを形成するのに使われている第２の組成物への遷移または組成勾配といった、少なくとも１つの組成物の材料から別の組成物の材料への凝集した（ｃｏｈｅｓｉｖｅ）遷移を含む。複合材パッド本体３０２の部分を形成するのに使用された組成物からこうして形成された材料の凝集性は、本明細書に記載の付加製造プロセスの直接的な結果であり、これによって、層ごと付加的に形成された構造内の１つ以上の化学的組成をミクロンのスケールで制御し、密に混合することが可能になる。
【００６１】
図３Ｆは、本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド３００ｆの概略部分断面図である。図３Ｆは、本開示の一実施形態による研磨パッドの概略的な部分断面図である。研磨パッド３００ｆは、研磨パッド３００ｆが別様に構成された嵌合用特徴部を含んでいることを除き、図３Ｅの研磨パッド３００ｅと同様である。研磨パッド３００ｆは、第１の研磨用特徴部３０４ｆ及び第２の研磨用特徴部３０６ｆを含んでいてよい。第１の研磨用特徴部３０４ｆと第２の研磨用特徴部３０６ｆは、複数の同心リング及び／または別個の要素を含んでいてよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｆが水平リッジ３７６を含んでいてよい一方、第２の研磨用特徴部３０６ｆは、第１の研磨用特徴部３０４ｆの水平リッジ３７６を受容するための水平凹部３７７を含んでいてよい。代わりに、第２の研磨用特徴部３０６ｆが水平リッジを含んでいてよい一方で、第１の研磨用特徴部３０４ｆが水平凹部を含んでいてもよい。一実施形態では、図３Ｃの嵌合用特徴部といった垂直の嵌合用特徴部と、図３Ｅ及び図３Ｆの嵌合用特徴部といった水平の嵌合用特徴部とが組み合わされて、研磨パッドを形成してよい。
【００６２】
図３Ｇ〜図３Ｌは、本開示の一実施形態による、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッド設計の上面図である。図３Ｇ〜図３Ｌの各々は、基板と接触して基板を研磨するための、第１の研磨用特徴部３０４ｇ〜３０４ｌをそれぞれ表す白色領域（白色ピクセルの領域）と、第２の研磨用特徴部３０６ｇ〜３０６ｌを表す黒色領域（黒色ピクセルの領域）とを有する、ピクセルチャートを含む。第１の研磨用特徴部３０４ｇ〜３０４ｌは、本明細書に記載の第１の研磨用特徴部３０４と同様であってよい。第２の研磨用特徴部３０６ｇ−３０６ｌ  は、研磨パッドの第２の研磨用特徴部３０６と同様であってよい。同じく本明細書で検討されているように、白色領域は概して黒色領域の上方に突き出ており、それによって白色領域間の黒色領域内にチャネルが形成されている。研磨スラリは、研磨中に、チャネルを通って流れてよく、かつ、チャネル内に保持されうる。図３Ｇ〜図３Ｌに示す研磨パッドは、付加製造プロセスを用いて複数の材料層を堆積させることによって形成されていてよい。複数の層の各々は、第１の研磨用特徴部３０４ｇ〜３０４ｆ、及び第２の研磨用特徴部３０６ｇ〜３０６ｆを形成する、２つ以上の材料を含んでいてよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｇ〜３０４ｆは、研磨パッドの頂面上に溝及び／またはチャネルが形成されるように、材料の複数の層に平行な平面に対して直角の方向に、第２の研磨用特徴部３０６ｇ〜３０６ｆよりも厚くてよい。
【００６３】
図３Ｇは、同心円の研磨用特徴部である第１の研磨用特徴部３０４ｇを有する研磨パッド設計３００ｇの、概略的なピクセルチャートである。第１の研磨用特徴部３０４ｇは、同一幅の同心円であってよい。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｇのピッチが半径方向に沿って一定になるように、第２の研磨用特徴部３０６ｇもまた、同一の幅を有していてよい。研磨中、第１の研磨用特徴部３０４ｇ間のチャネルが、研磨スラリを保持し、研磨パッドの中心軸（すなわち同心円の中心）を中心とした研磨パッドの回転によって生成される遠心力による、研磨スラリの急速な損失を防止する。
【００６４】
図３Ｈは、同心円に配置された複数の区分けされた第１の研磨用特徴部３０４ｈを有する研磨パッド設計３００ｈの、概略的なピクセルチャートである。一実施形態では、区分けされた第１の研磨用特徴部３０４ｈは、ほぼ同一の長さを有していてよい。区分けされた第１の研磨用特徴部３０４ｈは、複数の同心円を形成していてよい。各円において、区分けされた第１の研磨要素３０４ｈは、各同心円内に均等に分布していてよい。一実施形態では、区分けされた第１の研磨用特徴部３０４ｈは、半径方向に同一の幅を有していてよい。ある実施形態では、区分けされた第１の研磨用特徴部３０４ｈはそれぞれ、同心円の半径に関わりなく、ほぼ同一の長さを有する（例えば、研磨パッドの中央領域を除いて弧長が等しい）。一実施形態では、第２の研磨用特徴部３０６ｈは、複数の同心円の間に配置されており、同心円のピッチが一定になるように、同一の幅を有している。一実施形態では、研磨パッドの中心軸を中心とした研磨パッドの回転によって生成される遠心力の影響によって研磨スラリが研磨パッドから直接流出することを防止するために、区分けされた第１の研磨用特徴部３０４ｈ間の間隙は、円ごとに互い違いになっていてよい。
【００６５】
図３Ｉは、第２の研磨用特徴部３０６ｉの上一面に配置された、螺旋状の第１の研磨用特徴部３０４ｉを有する、研磨パッド設計３００ｉの概略的なピクセルチャートである。図３Ｉでは、研磨パッド設計３００ｉは、研磨パッドの中心から研磨パッドのエッジへと延びる、４つの螺旋状の第１の研磨用特徴部３０４ｉを有する。４つの螺旋状の研磨用特徴部が示されているが、より少ないかまたはより多い数の螺旋状の第１の研磨用特徴部３０４ｉ  が、同様の態様で配置されていてもよい。螺旋状の第１の研磨要素３０４ｉは、螺旋状のチャネルを画定する。一実施形態では、螺旋状の第１の研磨用特徴部３０４ｉの各々は、一定の幅を有する。一実施形態では、螺旋状のチャネルもまた一定の幅を有する。研磨中、研磨パッドは、螺旋状のチャネル内に研磨スラリを保持するために、螺旋状の第１の研磨用特徴部３０４ｉの方向とは反対の方向に、中心軸を中心に回転してよい。例えば図３Ｉでは、螺旋状の第１の研磨用特徴部３０４ｉ及び螺旋状のチャネルは、反時計回り方向に形成されており、したがって研磨パッドは研磨中、時計回りに回転して、螺旋状のチャネル内及び研磨パッド上の研磨スラリを保持してよい。ある実施形態では、螺旋状のチャネルの各々は、研磨パッドの中心から研磨パッドのエッジまで連続している。この連続した螺旋状のチャネルは、研磨スラリが、研磨屑があればそれらと共に、研磨パッドの中心から研磨パッドのエッジへと流れることを可能にする。一実施形態では、螺旋状の第１の研磨用特徴部３０４ｉと同じ方向に（例えば図３Ｉでは反時計回りに）研磨パッドを回転させることによって、研磨パッドが洗浄されてよい。
【００６６】
図３Ｊは、第２の研磨用特徴部３０６ｊ上に螺旋状のパターンで配置された、区分けされた研磨用特徴部である第１の研磨用特徴部３０４ｊを有する、研磨パッド設計３００ｊの概略的なピクセルチャートである。図３Ｊに示す研磨パッドは、第１の研磨用特徴部３０４ｊが区分けされている点と第１の研磨用特徴部３０４ｊの径方向のピッチが変化している点を除き、図３Ｉの研磨パッドと同様である。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４ｊの径方向ピッチは、研磨パッドの中心から研磨パッドのエッジ領域にかけて減少する。
【００６７】
図３Ｋは、第２の研磨用特徴部３０６ｋ内に形成された、複数の別個の第１の研磨用特徴部３０４ｋを有する、研磨パッド設計３００ｋの概略的なピクセルチャートである。一実施形態では、複数の第１の研磨用特徴部３０４ｋのそれぞれは、図３Ｄに示す構成と同様の、円柱ポストのタイプの構造であってよい。一実施形態では、複数の第１の研磨用特徴部３０４ｋは、研磨面の平面内で同じ寸法を有していてよい。一実施形態では、複数の第１の研磨要素３０４ｋは、同心円で配置されていてよい。一実施形態では、複数の第１の研磨用特徴部３０４ｋは、研磨面の平面に対する規則的な２Ｄのパターンで配置されていてよい。
【００６８】
図３Ｌは、第２の研磨用特徴部３０６ｆの上一面に形成された、複数の別個の複数の第１の研磨用特徴部３０４ｆを有する、研磨パッド設計３００ｆの概略的なピクセルチャートである。図３Ｌの研磨パッドは、図３Ｌの第１の研磨用特徴部３０４ｆのあるものが接続されて１つ以上の閉じた円を形成していてよいことを除いて、図３Ｋの研磨パッドと同様である。１つ以上の閉じた円は、研磨中に研磨スラリを保持するための、１つ以上の堰き止め部を作成してよい。
【００６９】
図３Ａから図３Ｌの設計における第１の研磨用特徴部３０４ａ〜３０４ｆは、同一の材料または同一の組成物の材料から形成されていてよい。代わりに、図３Ａから図３Ｌの設計における第１の研磨用特徴部３０４ａ〜３０４ｆの材料組成及び／または材料特性は、研磨用特徴部ごとに変化していてもよい。材料組成及び／または材料特性が個別化されることで、研磨パッドを特定のニーズ向けにカスタマイズすることが可能になる。
【００７０】
図４Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による付加製造システムを用いて、領域によってゼータ電位が変化している表面を有する研磨パッドを形成するのに使用され得る、付加製造システム４５０の概略断面図である。付加製造処理は、限定しないが、ポリジェット堆積処理、インクジェット印刷処理、熱溶解積層処理、バインダージェッティング処理、粉末床溶融結合処理、選択的レーザ焼結処理、ステレオリソグラフィ処理、液槽光重合デジタルライトプロセシング、シート積層処理、指向性エネルギー堆積処理、または他の同様の３Ｄ堆積処理（例えば３Ｄ印刷処理）といった、処理を含み得る。３Ｄ印刷といった付加製造プロセスは、領域によってゼータ電位が変化している研磨パッドの形成において、特に有用であることが見出されてきた。
【００７１】
付加製造システム４５０は、一般的に、前駆体給送セクション４５３、前駆体形成セクション４５４、及び堆積セクション４５５を含む。堆積セクション４５５は、一般的に付加製造デバイスを含む。付加製造デバイスは以降、印刷ステーション４００と呼ばれ、研磨パッド２００、３００〜３００ｌの形成に使用される。処理中、研磨パッド２００、３００〜３００ｌは、印刷ステーション４００内の支持体４０２上で印刷されてよい。ある実施形態では、研磨パッド２００、３００〜３００ｌは、図４Ａに示すプリンタ４０６Ａ及びプリンタ４０６Ｂといった１つ以上の液滴噴射プリンタ４０６を使用して、層ごとに、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）プログラムから形成される。プリンタ４０６Ａ、４０６Ｂと支持体４０２とは、印刷処理中に、互いに対して移動し得る。
【００７２】
液滴噴射プリンタ４０６は、液体前駆体を分注するための１つ以上のノズル（例えばノズル４０９〜４１２）を有する、１つ以上のプリントヘッド４０８を含み得る。図４Ａの実施形態では、プリンタ４０６Ａは、ノズル４０９を有するプリントヘッド４０８Ａと、ノズル４１０を有するプリントヘッド４０８Ｂとを含む。ノズル４０９が、第１のゼータ電位を有するポリマー材料といった第１のポリマー材料を形成する第１の液体前駆体組成物を分注するように構成されていてよい一方、ノズル４１０は、第２のゼータ電位を有する第２のポリマー材料を形成する第２の液体前駆体を分注するために使用されてよい。液体前駆体組成物は、様々なゼータ電位の領域を有する研磨パッドを形成するため、選択された箇所または領域に分注されてよい。これらの選択された箇所は、合わせて、ＣＡＤ適合ファイルとして保存され得る目標の印刷パターンを形成しており、この目標の印刷パターンは後に、液滴噴射プリンタ４０６のノズルからの液滴の給送を制御する電子コントローラ４０５によって読み込まれる。
【００７３】
電子コントローラ４０５は、概して、印刷ステーション４００を含む付加製造システム４５０内の構成要素の制御と自動化を促進するために使用される。電子コントローラ４０５は、例えば、コンピュータ、プログラム可能論理コントローラ、または組込型コントローラであり得る。コントローラ４０５は、典型的には、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ（例えば、コンピュータ可読媒体）、及び入出力（Ｉ／Ｏ）用補助回路（図示せず）を含む。ＣＰＵは、様々なシステム機能、基板の移動、チャンバ処理、及び制御支援ハードウエア（例えばセンサ、モータ、ヒータなど）を制御するために工業環境で使用される任意の形態のコンピュータプロセッサのうちの１つであってよく、システム内で実施される処理をモニタしてよい。メモリまたはコンピュータ可読媒体は、ＣＰＵに接続されており、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形態のローカルもしくは遠隔のデジタルストレージなど、容易に利用可能な非揮発性メモリのうちの１つ以上であってよい。メモリ内には、ＣＰＵに命令するためのソフトウェア命令及びデータをコード化して記憶させることができる。従来の方法でプロセッサをサポートするように、補助回路もまた、ＣＰＵに接続される。補助回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含んでいてよい。電子コントローラ４０５が読むことができるプログラム（またはコンピュータ命令）が、どのタスクが付加製造システム４５０の構成要素によって実行可能かを決定する。一実施形態では、プログラムは、電子コントローラ４０５で読み取り可能なソフトウェアであり、液滴噴射プリンタ４０６から給送される液滴の、給送と位置決めのモニタリング、実行、及び制御に関するタスクを実施するコードを含む。プログラムは、電子コントローラ４０５内で実行中の様々な処理タスク及び様々なシーケンスと並行して、印刷ステーション４００内の構成要素の移動、支持、及び／または位置決めに関するタスクもまた、含んでいてよい。
【００７４】
研磨パッド２００、３００〜３００ｌは、３Ｄ印刷の後、付加製造システム４５０の堆積セクション４５５内に配置された硬化デバイス４２０を使用して固化されてよい。硬化デバイス４２０によって実施される硬化処理は、印刷された研磨パッドを硬化温度まで加熱するか、またはパッドを１つ以上の形態の電磁放射に曝露することによって、実施されてよい。一実施例では、硬化プロセスは、印刷された研磨パッドを硬化デバイス４２０内の紫外光源によって生成された紫外放射４２１に曝露することによって、実施されてよい。
【００７５】
付加製造プロセスは、種々の材料及び／または種々の組成物の材料から形成された別個の特徴部を有する研磨パッドを作製するための、便利で、高度に制御可能なプロセスを提供する。一実施形態では、付加製造プロセスを用いて、第１のゼータ電位を有する特徴部、及び／または第２のゼータ電位を有する特徴部が形成されてよい。例えば、研磨パッドの第１のゼータ電位を有する特徴部は、プリンタ４０６Ｂのノズル４１２から分注されたポリウレタンのセグメントを含有する第１の組成物から形成されていてよく、研磨パッドの第２のゼータ電位を有する特徴部は、プリンタ４０６Ａのノズル４１０から分注された、第２の組成物の液滴から形成されてよい。さらに、第１の組成物の液滴は、研磨パッドの軟性の即ち低貯蔵弾性率Ｅ’の特徴部を形成するのに使用されてよく、第２の組成物の液滴は、研磨パッドの硬性の即ち高貯蔵弾性率の特徴部を形成するのに使用されてよい。
【００７６】
別の実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４及び／または第２の研磨用特徴部３０６は、それぞれ２つ以上の組成物の混合物から形成されていてよい。一実施例では、第１の組成物は、プリントヘッド４０８Ａといった第１のプリントヘッドによって、液滴の形態で分注されてよく、第２の組成物は、プリンタ４０６Ａのプリントヘッド４０８Ｂといった第２のプリントヘッドによって、液滴の形態で分注されてよい。第１の研磨用特徴部３０４を複数のプリントヘッドから給送された液滴の混合物で形成することは、典型的には、第１の研磨要素３０４に相当する複数のピクセルを、電子コントローラ４０５内に存在する堆積マップ内の所定のピクセルに合わせて位置合わせすることを含む。堆積マップは、概して、各組成物の様々な液滴が表面（例えばＸ−Ｙ表面）にわたって配置される位置を表しており、これらの液滴は、堆積した層の積層（例えば、Ｚ方向に積まれた層）の中で層を形成する。次に、プリントヘッド４０８Ａは、第１の研磨用特徴部３０４が形成されるべき場所に相当するピクセルに合わせて位置合わせし、それから所定のピクセル上に液滴を分注してよい。こうして、第１の液滴組成物の液滴を堆積させることによって形成される第１の組成物の材料と、第２の液滴組成物の液滴を堆積させることによって形成される第２の組成物の材料を含む第２の材料とから、研磨パッドが形成されてよい。
【００７７】
図４Ｂは、研磨パッド製造プロセス中の印刷ステーション４００と研磨パッド３００の、一部の概略近接断面図である。図４Ｂに示す一実施例で示されている印刷ステーション４００は、研磨パッド３００の一部を層ごとの堆積プロセスによって順次形成するのに使用される、２つのプリンタ４０６Ａ及び４０６Ｂを含む。図４Ｂに示す研磨パッド３００の一部は、例えば、最終的に形成される研磨パッド３００の中の第１の研磨用特徴部３０４または第２の研磨用特徴部３０６のどちらかの一部を含んでいてよい。処理中、プリンタ４０６Ａ及び４０６Ｂは、支持体４０２の第１の表面に対して、また続いて層ごとのプロセスによって支持体４０２上に堆積した成長中の研磨パッドの表面に対して、それぞれ液滴「Ａ」または「Ｂ」を給送するように構成されている。図４Ｂに示すとおり、支持体４０２上に形成されている第１の層４４６の上に、第２の層４４８が堆積している。一実施形態では、第２の層４４８は、パッド製造プロセス内でプリンタ４０６Ａ及び４０６Ｂの下流に配置された硬化装置４２０によって処理されている第１の層４４６の上に、形成される。
【００７８】
ある実施形態で、プリンタ４０６Ａ及び４０６Ｂのうちの１つ以上が先立って形成された第１の層４４６の表面４４６Ａ上に液滴「Ａ」及び／または「Ｂ」を堆積している間に、同時に、第２の層４４８の一部が硬化装置４２０によって処理されてよいことは、留意されるだろう。このケースでは、現在形成中の層は、硬化ゾーン４４９Ａのそれぞれの側に配置された処理済み部分４４８Ａ及び未処理部分４４８Ｂを含み得る。未処理部分４４８Ｂは、概して、分注された液滴４４３及び４４７といった、分注された液滴の列を含んでいる。これらの分注された液滴は、それぞれプリンタ４０６Ｂ及び４０６Ａを使用して、先行して形成された第１の層４４６の表面４４６Ａ上に堆積したものである。
【００７９】
図４Ｃは、図４Ｂに示すように、先立って形成された第１の層４４６の表面４４６Ａ上に配置された、分注された液滴４４３の近接断面図である。分注された液滴４４３中の材料の特性に基づいて、また表面４４６Ａの表面エネルギーのせいで、分注された液滴は、表面張力によって本来分注された液滴（例えば液滴「Ａ」または「Ｂ」）のサイズよりも大きい量で、表面にわたって広がる。分注された液滴が広がる量は、液滴が表面４４６Ａ上に堆積した瞬間からの時間に応じて変化するであろう。しかし、非常に短い時間（例えば＜１秒）の経過後に、液滴の広がりは平衡サイズに到達し、接触角αを有するであろう。分注された液滴が表面にわたって広がることによって、成長中の研磨パッドの表面上に液滴が置かれる解像度が、したがって最終的な研磨パッドの様々な領域内に見られる特徴部及び組成物の解像度が、影響される。
【００８０】
ある実施形態では、液滴が基板表面で未硬化の平衡サイズに広がる機会を持つ前に、液滴「Ａ」及び「Ｂ」を分注するのと同時にこれらの液滴を曝露して、各液滴を所望のサイズで硬化、即ち所望のサイズに「固定」することが望ましい。この場合、分注された各液滴の解像度を制御するために、硬化装置４２０によって分注された液滴及び液滴が置かれた表面に対して供給されるエネルギー、並びに液滴の材料組成が調整される。したがって、３Ｄ印刷プロセス中に制御または調節を行うべき１つのパラメータは、分注された液滴の、液滴が置かれた表面に対する表面張力の制御である。また、以下でさらに検討されるように、ある実施形態では、硬化プロセスの動態を制御し、酸素阻害を防止し、及び／または液滴が堆積された表面上における液滴の接触角を制御するため、液滴の調合物に対して１つ以上の開始剤（例えば光開始剤）を添加することが望ましい。
【００８１】
分注された各液滴の表面特性及び寸法を印刷処理中に「固定」するため、分注された各液滴を部分的にのみ硬化するのが望ましいことが分かっている。液滴を所望のサイズで「固定」する能力は、液滴の材料組成に対して１つ以上の光開始剤を所望の量で添加することと、印刷プロセス中に十分な量のエネルギーを硬化デバイス４２０から送ることによって、実現することができる。ある実施形態では、液滴分注及び付加層形成プロセス中に、平方センチ当たり約１ミリジュール（ｍＪ／ｃｍ２）と１００ｍＪ／ｃｍ２の間、例えば約１０〜１５ｍＪ／ｃｍ２の紫外線（ＵＶ）を液滴に送ることが可能な、硬化デバイス４２０を使用することが望ましい。ＵＶ放射は、水銀マイクロ波アークランプ、パルス式キセノンフラッシュランプ、高効率ＵＶ発光ダイオードアレイ、及びＵＶレーザといった、任意のＵＶ源によって提供されてよい。ＵＶ放射は、約１７０ｎｍと約４００ｎｍの間の波長を有していてよい。
【００８２】
ある実施形態では、分注された液滴「Ａ」及び「Ｂ」のサイズは、５０〜約７０ミクロンといったように、約１０〜約１００ミクロンであってよい。液滴が上一面に及び上に分注された基板またはポリマー層の表面エネルギー（ｄｙｎｅ）に応じて、未硬化の液滴は、表面上で及び表面にわたって、約１０ミクロンと約５００ミクロンの間、例えば約５０ミクロンと約２００ミクロンの間の固定された液滴のサイズ４４３Ａに広がってよい。こうした液滴の高さは、ここでもまた、表面エネルギー、濡れ、及び／または、流動剤、増粘剤、及び界面活性剤といった他の添加剤を含み得る樹脂の組成、といった要素に応じて、約５ミクロンから約１００ミクロンまでであってよい。上記の添加材の１つの供給元は、ドイツ国ゲーレッツリートのＢＹＫ−ガードナーＧｍｂＨである。
【００８３】
一般的に、約１秒未満以内、例えば約０．５秒未満以内の時間で「固定される」のを可能にするために、光開始剤、液滴の組成中の光開始剤の量、及び硬化デバイス４２０が供給するエネルギーの量を選択することが望ましい。この短い時間枠の中で液滴を「固定」しようとするためには、ノズル及び研磨パッドの表面４４６Ａを硬化デバイス４２０から送られた紫外放射４２１に曝露する一方で、液滴噴射プリンタ４０６の分注ノズルを、研磨パッドの表面から、例えば０．１ミリメートル（ｍｍ）と１０ｍｍの間、または０．５ｍｍと１ｍｍの間でさえある、短い距離に位置決めしなければならない。液滴の組成と、先立って形成された層の硬化の量（例えば、先立って形成された層の表面エネルギー）と、硬化装置４２０からのエネルギーの量と、液滴の組成中の光開始剤の量とを制御することによって、液滴の接触角αを制御して、固定された液滴の大きさを制御し、したがって印刷プロセスの解像度を制御することが可能であるということもまた、分かっている。固定された、または少なくとも部分的に硬化された液滴は、本明細書では以降、硬化された液滴とも呼ばれる。ある実施形態では、固定された液滴のサイズ４４３Ａは、約１０ミクロンと約２００ミクロンの間である。ある実施形態では、接触角は、望ましくは少なくとも５０°、例えば５５°以上、または６０°以上でさえある値になるように制御することができる。
【００８４】
次の下層を形成する、分注された液滴の表面の硬化の量は、研磨パッド形成のプロセスパラメータである。この最初の曝露による硬化の量は、印刷プロセス中に、分注された液滴の後続の層が曝露されるであろう表面エネルギーに影響し得る。各堆積層が、上に続いて堆積する層が成長していくのにつれて、これらの続いて堆積する層を通過して供給される硬化用放射のさらなる伝達に繰り返し曝露されることから、初回の硬化の線量は、形成された研磨パッド内で最終的に達成される各堆積層の硬化の量にも影響し得る。オーバーキュアは、オーバーキュアされた材料の材料特性に影響を与えるので、形成された層をオーバーキュアしない方が概して望ましいということは、留意されるだろう。分注された液滴の例示的な１０ミクロン厚の層を重合化するためのＵＶ放射への曝露時間は、約０．１秒〜約１秒の間で形成されてよく、ＵＶ放射の強度は、約１０〜約１５ｍＪ／ｃｍ２であってよい。
【００８５】
ある実施形態では、層を所望の量まで部分的にのみ硬化するため、液滴組成及び、最初の硬化ステップ中、即ち分注された液滴が堆積した層が、硬化デバイス４２０によって提供されるエネルギーに直接曝露されるステップ中の硬化デバイス４２０から送られるエネルギーの量を、制御することが望ましい。一般的に、最初の硬化プロセスは、分注された液滴をバルク硬化するよりも、分注された液滴を表面硬化する方が主であった方が望ましい。なぜならば、後続して印刷される層内の分注される液滴のサイズを制御するのには、形成された層の表面エネルギーを制御することが関与しているからである。一実施例では、分注された液滴が部分的に硬化される量は、分注された液滴中の材料の化学変換の量によって規定することができる。一実施例では、ウレタンアクリレート含有層を形成するために使用される、分注される液滴中に見られるアクリレートの変換は、以下の等式で計算されるパーセント値ｘによって規定される。
ｘ＝１−［（ＡＣ＝Ｃ／ＡＣ＝Ｏ）ｘ／（ＡＣ＝Ｃ／ＡＣ＝Ｏ）０］
１７００ｃｍ−１におけるピーク値は、ＦＴ−ＩＲ分光法を用いて得られる。ＡＣ＝Ｃ／ＡＣ＝Ｏ比は、硬化された液滴中のＣ＝Ｃ結合のＣ＝Ｏ結合に対する相対的な比率を表しており、したがって、（ＡＣ＝Ｃ／ＡＣ＝Ｏ）０は、液滴中の当初のＡＣ＝ＣのＡＣ＝Ｏに対する比率を意味する。一方で、（ＡＣ＝Ｃ／ＡＣ＝Ｏ）ｘは、液滴が硬化された後の硬化された基板の表面におけるＡＣ＝ＣのＡＣ＝Ｏに対する比率を意味する。ある実施形態では、ある層が最初に部分的に硬化された量は、分注された液滴中の材料の約７０％以上であってよい。ある構成では、最初の層の形成ステップ中に、分注された液滴内の材料を、部分的に、約７０〜８０％のレベルまで、硬化することが望ましくあり得る。
【００８６】
以下でさらに検討されるように、同一のまたは異なる材料特性、機械特性、または動的特性を持つ層を形成するため、分注される液滴の混合、または分注される液滴の位置決めは、層ごとに調整することができる。一実施例では、図４Ｂに示すように、分注された液滴の混合物は、５０：５０の比率で分注された液滴４４３と４４７を含む。分注された液滴４４３は少なくとも１つの、分注された液滴４４７中に見られる材料とは異なる材料を含む。第１の研磨用特徴部３０４及び／または第２の研磨用特徴部３０６といった、複合材パッド本体３０２の部分の特性は、堆積プロセス中の分注された液滴の位置決めによって形成された、第１の組成物と第２の組成物の比率及び／または分布に従って、調整または調節されてよい。例えば、第１の組成物の重量％は、総組成物重量当たり約１重量％から、総組成物重量当たり約１００％までであってよい。同様に、第２の組成物の重量％は、総組成物重量当たり約１重量％から、総組成物重量当たり約１００％までであってよい。ゼータ電位、硬さ及び／または弾性率といった所望の材料特性に応じて、２つ以上の材料の組成は、所望の効果を実現するために種々の比率で混合され得る。一実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４及び／または第２の研磨用特徴部３０６の組成は、少なくとも１つの組成または組成の混合、並びに、１つ以上のプリンタによって分注される液滴のサイズ、位置、速度、及び／または密度を選択することによって、制御される。したがって、形成中の研磨パッドの表面上に、所望の密度とパターンで位置決めされた、かみ合わされた液滴を有する層を形成するために、電子コントローラ４０５は、概してノズル４０９〜４１０、４１１〜４１２を位置決めするのに適合している。
【００８７】
第１の研磨用特徴部３０４及び／または第２の研磨用特徴部３０６を形成するために、概して２つの組成物だけが本明細書で検討されているが、本開示の実施形態は、組成勾配によって相互接続されている複数の材料で研磨パッド上の特徴部を形成することを包含している。ある構成では、研磨パッド内の第１の研磨用特徴部３０４及び／または第２の研磨用特徴部３０６の組成は、以下で詳述するように、研磨面に平行な平面内で、及び／または、研磨パッドの厚さを通じて、調節される。
【００８８】
ゼータ電位勾配を形成する性能、並びに局所的に、研磨パッド内部で、及び研磨パッド全体にわたって、化学特性を調節する性能は、図４Ｂに示す液滴「Ａ」及び／または「Ｂ」を形成するために使用される、３Ｄ印刷技術の中の「インクジェット印刷可能」な低粘度の組成物、即ち低粘度の「インク」によって、可能になっている。低粘度のインクは、「プレポリマー」組成物であり、複合材パッド本体３０２内に見られる、形成される第１の研磨用特徴部３０４及び第２の研磨用特徴部３０６の「前駆体」である。したがって、低粘度インクによって、従来型の技法（例えば、成形及び鋳造）では不可能である、多種多様の化学物質及び別個の組成物の給送が可能になり、その結果、複合材パッド本体３０２の種々の領域内に、制御された組成の遷移またはゼータ電位勾配を形成することが可能になる。これは、適切な粘度の調合物を実現するために、高粘度の官能性オリゴマー及びゼータ電位調整剤に対して、粘度を希釈する反応性希釈剤を添加して混合し、続いて、この希釈液が、硬化装置４２０が送るＵＶ放射及び／または熱といった硬化エネルギーに曝露されて、より粘度の高い官能性オリゴマー及びゼータ電位調整材と共に共重合化することによって、実現する。反応性希釈剤は溶媒の役割を果たしてもよく、その結果、各ステップで通常除去される不活性の非反応性溶媒または希釈剤の使用が解消される。
【００８９】
図４Ａの前駆体給送セクション４５３及び前駆体形成セクション４５４を参照すると、一実施形態では、第１のゼータ電位調整剤前駆体４５２、第１の前駆体４５６、及びオプションで第２の前駆体４５７が、希釈剤４５８と混合されて、第１の印刷可能なインク組成物４５９を形成する。第１の印刷可能なインク組成物４５９は、プリンタ４０６Ｂのリザーバ４０４Ｂに給送され、パッド本体２０２の部分を形成するために使用される。同様に、第２のゼータ電位調整剤前駆体４６５、第３の前駆体４６６、及びオプションで第４の前駆体４６７が、希釈剤４６８と混合されて、第２の印刷可能なインク組成物４６９を形成することができる。第２の印刷可能なインク組成物４６９は、プリンタ４０６Ａのリザーバ４０４Ａに給送され、パッド本体２０２の別の部分を形成するために使用される。ある実施形態では、第１の前駆体４５６及び第３の前駆体４６６は、多官能性オリゴマーといったオリゴマーをそれぞれ含んでおり、第２の前駆体４５７及び第４の前駆体４６７は多官能性モノマーをそれぞれ含んでおり、希釈剤４５８と希釈剤４６８は反応性希釈剤（例えばモノマー）及び／または開始剤（例えば光開始剤）をそれぞれ含んでおり、第１のゼータ電位調整剤前駆体４５２及び第２のゼータ電位調整剤前駆体４６５は、他のモノマー及びオリゴマーと共重合化してゼータ電位を変更する、あるクラスのモノマー／オリゴマーを含んでいる。
【００９０】
図５Ａ〜図５Ｄは、印刷ステーション４００内で形成される研磨パッドの１つ以上の領域にわたってゼータ電位の勾配を含む、研磨パッドのピクセルチャート５００ａ〜５００ｄの例を示す。図５Ａ〜図５Ｄでは、白色ピクセルの標示が、第１の材料の分注された液滴が分注されているところを概略的に示すことを意図している一方、黒色ピクセルは、研磨パッドを形成するために使用されている１つ以上の層内で、材料が何も分注されていないところを標示している。これらの技法を使用することによって、研磨パッドの完成品の少なくとも一部を形成するために使われる印刷層の１つ以上の中に、硬化された材料の、または複数の硬化された液滴によって形成される材料の、組成勾配が形成され得る。研磨パッドの全体的な特性を調節し、カスタマイズするために、研磨パッド内の１つ以上の印刷層の組成のカスタマイズを行ってよい。研磨用特徴部の組成が任意の適切なパターンで変化していてよいことは、留意されるべきである。本明細書に記載の研磨パッドは２種類の材料から形成されているとして示されているが、この構成は、本明細書の開示の範囲を限定することを意図しない。なぜならば、３種類以上の材料を含む複合研磨パッドも、本開示の範囲に含まれているからである。図３Ａ〜図３Ｌの研磨パッドといった任意の設計の研磨パッドにおいて、研磨用特徴部の組成が、図５Ａ〜図５Ｆの研磨パッドと同様の態様で変化していてよいことは、留意すべきである。
【００９１】
図５Ａ及び図５Ｂは、第１の研磨用特徴部３０４及び１つ以上の第２の研磨用特徴部３０６の一部を含む、研磨パッド内の印刷層のピクセルチャートを表す、黒と白のビットマップ画像である。図５Ａ及び図５Ｂでは、白色ピクセルの標示が第１の材料の液滴が分注されているところである一方、黒色ピクセルの標示は、分注され硬化される材料が何も存在していないところである。図５Ａは、研磨パッド３００内の層の第１の部分のピクセルチャート５００ａであり、図５Ｂは、同じ研磨パッドの第２の部分のピクセルチャート５００ｂである。第１の部分は、ピクセルチャート５００ａに従って第１のプリントヘッドによって分注されてよく、第２の部分は、ピクセルチャート５００ｂに従って第２のプリントヘッドによって分注されてよい。２つのプリントヘッドは、ピクセルチャート５００ａ、５００ｂを重畳させて、別個の研磨用特徴部を含む１つ以上の層を形成する。研磨パッドのエッジ領域付近の研磨用特徴部は、第２の材料よりも第１の材料を多く含む。研磨パッドの中央領域付近の研磨用特徴部は、第１の材料よりも第２の材料を多く含む。この例では、各研磨用特徴部は、第１の材料と第２の材料との独自の組み合わせを有する。したがって、ピクセルチャートを使用することによって、研磨体内で材料組成の所望のゼータ電位勾配が実現され、研磨パッドの所望の研磨性能が実現されるようにして、研磨体を逐次的に形成することができる。
【００９２】
図５Ｃ及び図５Ｄは、特徴部を有する研磨パッドのピクセルチャート５００ｃ、５００ｄである。ある実施形態では、図５Ｃは、研磨パッドの第１の部分のピクセルチャート５００ｃであり、図５Ｄは、同じ研磨パッドの第２の部分のピクセルチャート５００ｄである。図５Ｃ、図５Ｄによる研磨パッドは、研磨体の材料組成の勾配が、研磨パッド全体にわたって、左から右へと変化することを除いて、図５Ａ、図５Ｂの研磨パッドと同様である。
【００９３】
図５Ｅは、研磨面５０８にわたって（例えばＹ方向に）ゼータ電位の勾配を有する研磨面５０８を形成するために、付加製造プロセスを用いて形成された、ウェブ（Ｗｅｂ）をベースにした研磨パッド５００ｅの概略図である。図５Ｅに示すように、研磨材料は、プラテン１０２の上、第１のロール５８１と第２のロール５８２の間に配置されてよい。
【００９４】
図５Ｆは、Ｚ方向にゼータ電位の勾配を有する研磨ベース層５９１を形成するために、付加製造プロセスを用いて形成された、研磨パッド５００ｆの概略側面断面図である。研磨ベース層５９１の積層した印刷層のゼータ電位組成の勾配は、比率が高濃度から低濃度へと一方向に、またはその逆に、変化していることができる。一実施例では、積層された印刷層は、付加製造プロセスを用いてＺ方向に逐次積層されている。あるケースでは、研磨パッドの１つ以上の領域は、例えばＸ、Ｙ、及びＺ方向といった１つ以上の方向に向けて、高／低／高、または低／高／低の濃度勾配といった、より複雑な濃度勾配を含んでいてよい。ある構成では、研磨パッド５００ｆは、少なくとも第１の研磨用特徴部３０４と第２の研磨用特徴部３０６を形成する別々の領域を含んでいてよい、研磨用特徴部領域５９４を含み得る。一実施例では、研磨用特徴部領域５９４は、図３Ａ〜図３Ｌに示す構造のうちの１つ以上を含有する、パッド本体２０２の一部を含んでいてよい。
【００９５】
一実施形態では、研磨用ベース層５９１は、研磨用ベース層５９１内に形成された各層中に、２つ以上の異なる材料の均質な混合物を含む。一実施例では、この均質な混合物は、研磨用ベース層５９１内に形成された各層中に、第１の研磨用特徴部３０４及び第２の研磨用特徴部３０６を形成するのに使用される、材料の混合物を含み得る。ある構成では、層の成長方向（例えば図４ＢのＺ方向）にゼータ電位の勾配を形成するため、層ごとに材料の均質な混合物の組成を変化させることが望ましい。均質な混合物という用語は、概して、各層内に少なくとも２つの異なる組成物を有し、したがって、それぞれ液滴噴射プリンタ４０６の解像度にサイズ決めされた少なくとも２つの異なる組成物が混合している小領域を含んでいてよい印刷された液滴を、分注及び硬化することによって形成される材料を、表すことを意図している。研磨用ベース層５９１と研磨用特徴部領域５９４との界面は、研磨用ベース層５９１の上表面に見られる材料と、研磨用特徴部領域５９４の下表面に見られる材料との均質なブレンドを含んでいてよいか、または、研磨用特徴部領域５９４の第１の堆積した層内の異なる材料組成が、研磨用ベース層５９１の表面上に直接堆積している、不連続な遷移を含んでいてよい。
【００９６】
研磨用特徴部領域５９４のある実施形態では、またはより一般的には上記のパッド本体３０２のうちの任意のものでは、研磨パッドの研磨面とは直角の方向に、第１の研磨用特徴部３０４及び／または第２の研磨用特徴部３０６のゼータ電位の勾配を形成することが望ましい。一実施例では、研磨パッドのベース付近（例えば研磨面の逆側）の印刷層内に、高ゼータ電位の領域を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有し、研磨パッドの研磨面付近の印刷層内に、低ゼータ電位の領域を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有することが望ましい。別の例では、研磨パッドのベース付近の印刷層内に、低ゼータ電位の領域を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有し、研磨パッドの研磨面付近の印刷層内に、高ゼータ電位の領域を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有することが望ましい。
【００９７】
一実施形態では、第１の及び／または第２の研磨用特徴部を形成するのに使われる材料中の材料組成の勾配は、研磨パッドの研磨面に対して直角方向に形成することが望ましい。一実施例では、研磨パッドのベース付近（例えば研磨面の逆側）の印刷層内に、第２の研磨用特徴部３０６を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有し、研磨パッドの研磨面付近の印刷層内に、第１の研磨用特徴部３０４を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有することが望ましい。別の例では、研磨パッドのベース付近の印刷層内に、第１の研磨用特徴部３０４を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有し、研磨パッドの研磨面付近の印刷層内に、第２の研磨用特徴部３０６を形成するために使用される材料の組成物をより高濃度に有することが望ましい。例えば、第１層は、１：１という、第１の印刷された組成物対第２の印刷された組成物の比率を有してよく、第２層では、第１の印刷された組成物対第２の印刷された組成物の比率は２：１であり、かつ、第３層では、第１の印刷された組成物対第２の印刷された組成物の比率は３：１であり得る。堆積される層の平面内に印刷される液滴の配置を調節することによって、単一層の種々の部分においても、勾配が形成されていてよい。
【００９８】
図６は、本開示の一実施形態による、ゼータ電位の勾配（３４０→３５０）を含む研磨パッド６００の一部の、概略側面断面図である。研磨パッド６００は、３Ｄ印刷された研磨パッドの第２の研磨用特徴部３０６と同様に軟らかい即ち低貯蔵弾性率Ｅ’の材料である、第２の研磨用特徴部６０２を含む。第２の研磨用特徴部６０２は、第２の研磨用特徴部３０６と同様に、ポリウレタンセグメント及び脂肪酸セグメントを含み得る、１つ以上の弾性ポリマー組成物から形成されていてよい。研磨パッド６００は、第２の研磨用特徴部６０２から延びる、複数の表面特徴部６０６を含む。表面特徴部６０６の外表面６０８は、軟性の即ち貯蔵弾性率Ｅ’が低い材料、または軟性の即ち貯蔵弾性率Ｅ’が低い材料の組成物から形成されていてよい。
【００９９】
一実施形態では、表面特徴部６０６の外表面６０８は、第２の研磨用特徴部６０２と同じ材料、または同じ材料の組成物から形成されていてよい。表面特徴部６０６は、中に埋めこまれた硬性の即ち高貯蔵弾性率Ｅ’の特徴部６０４もまた含んでいてよい。硬性の即ち高貯蔵弾性率Ｅ’の特徴部６０４は、表面特徴部６０６よりも硬い材料または材料の組成物から形成されていてよい。硬性の即ち高貯蔵弾性率Ｅ’の特徴部６０４は、架橋ポリマー組成物及び、芳香族基を含有する組成物を含む、研磨パッドの硬性の即ち高貯蔵弾性率Ｅ’の特徴部６０４の材料（単数または複数）と同様の材料から形成されていてよい。埋めこまれた硬性の即ち高貯蔵弾性率Ｅ’の特徴部６０４は、表面特徴部６０６の有効硬度を変化させ、それによって研磨のために望ましい目標パッド硬度を提供する。外表面６０８の軟性即ち低貯蔵弾性率Ｅ’のポリマー層は、欠陥を減少させ、研磨中の基板の平坦度を向上させるために使用され得る。同じ利点を提供するために、代わりに、軟性即ち低貯蔵弾性率Ｅ’ポリマー材料が本開示の他の研磨パッドの表面上に印刷されてもよい。
【０１００】
図７は、本開示の一実施形態による、１つ以上の観察窓７１０、及びその内部に形成されたゼータ電位の勾配（３４０→３５０）を有する研磨パッド７００の、概略的な斜視断面図である。研磨パッド７００は、パッド本体７０２を有していてよい。パッド本体７０２は、１つ以上の第２の研磨用特徴部７０６と、研磨のために第２の研磨用特徴部７０６から延びている、複数の第１の研磨用特徴部７０４とを含んでいてよい。第２の研磨用特徴部７０６及び第１の研磨用特徴部７０４は、研磨パッド３００の第２の研磨用特徴部３０６及び第１の研磨用特徴部３０４の材料と同様の材料から形成されていてよい。第１の研磨用特徴部７０４は、本開示による任意の適切なパターンで配置されてよい。
【０１０１】
研磨中の基板の観察を可能にするため、１つ以上の観察窓７１０が、透明の材料または組成物で形成されていてよい。１つ以上の観察窓７１０は、第２の研磨用特徴部７０６もしくは第１の研磨用特徴部７０４を貫通して、及び／または、第２の研磨用特徴部７０６もしくは第１の研磨用特徴部７０４の部分の周囲に、形成されていてよい。ある実施形態では、１つ以上の観察窓７１０は、実質的に透明な、したがって、ＣＭＰ光学終点検出システムで使用するためにレーザ源及び／または白色光源から放出された光を透過させることが可能な、材料で形成されていてよい。光学的透明度は、終点検出システムの光学検出器によって使用される光線の波長帯全体にわたり、少なくとも約２５  ％  （例えば、少なくとも約５０  ％、少なくとも約８０  ％、少なくとも約９０  ％、少なくとも約９５  ％）の光透過性を提供するのに十分なほど、高くなくてはならない。典型的な光学終点検出波長帯は、可視スペクトル（例えば約４００ｎｍ〜約８００ｎｍ）、紫外（ＵＶ）スペクトル（例えば約３００ｎｍ〜約４００ｎｍ）、及び／または、赤外スペクトル（例えば約８００ｎｍ〜約１５５０ｎｍ）を含む。
【０１０２】
一実施形態では、１つ以上の観察窓７１０は、２８０〜３９９ｎｍの間の波長で＞３５％の透過率を有し、４００〜８００ｎｍの間の波長で＞７０％の透過率を有する材料から形成されている。ある実施形態では、１つ以上の観察窓７１０は、研磨スラリの屈折率とほぼ同じ低い屈折率と、大気／ウインドウ／水の界面からの反射を低減させ、かつ、１つ以上の観察窓７１０を通って基板との間を行き来する光の透過性を向上させるための、高い光学的透明度とを有する材料で、形成されている。
【０１０３】
一実施形態では、１つ以上の観察窓７１０は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む、透明な印刷された材料から形成されていてよい。別の実施形態では、観察窓は、エポキシ基を含む透明ポリマー組成物を用いて形成されている。この組成物はカチオン硬化を用いて硬化されてよく、この組成物によって、さらなる透明性とより少ない収縮性が提供されてよい。同様の実施形態では、観察窓は、カチオン硬化と遊離基硬化の両方を受ける組成物の混合物から形成されていてよい。別の実施形態では、観察窓は、別のプロセスによって作製されていてよく、３Ｄプロセスによって形成された研磨パッド内にあらかじめ形成されたオリフィスまたはエリア内に、機械的に挿入されていてよい。
【０１０４】
図８は、本開示の一実施形態による、ゼータ電位の勾配及びバッキング層８０６を含む研磨パッド８００の概略的な斜視断面図である。バッキング層８０６は、支持用の発泡層であってよい。研磨パッド８００は、第２の研磨用特徴部８０４と、第２の研磨用特徴部８０４から突き出ている、複数の第１の研磨用特徴部８０２とを含む。研磨パッド８００は、バッキング層８０６が第２の研磨用特徴部８０４に取り付けられていることを除いて、本明細書に記載の研磨パッドのうちの任意のものと同様であってよい。バッキング層８０６は、研磨パッド８００に所望の圧縮性を提供し得る。バッキング層８０６は、研磨パッド８００の全体的な機械的特性を変化させて、所望の硬さを実現するため、及び／または、所望の貯蔵弾性率Ｅ’と損失弾性率Ｅ’’を実現するためにも、使用されてよい。バッキング層８０６は、８０ショアＡスケール未満の硬さの値を有していてよい。
【０１０５】
一実施形態では、バッキング層８０６は、ポリウレタンまたはポリシロキサン（シリコーン）といったオープンセルまたはクローズセルの発泡体から形成されていてよく、それによって、加圧下ではセルがつぶれ、バッキング層８０６は圧縮される。別の実施形態では、バッキング層８０６は、天然ゴム、ＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンモノマー）、ニトリル、またはネオプレン（ポリクロロプレン）から形成されていてよい。
【０１０６】
図９は、複数のゾーンを有する研磨パッド９００の概略断面図である。研磨パッド９００は、研磨中に基板の中央エリアに接触する領域と、基板のエッジ領域に接触する領域とで異なる特性を有するように、設計されてよい。図９は、研磨パッド９００に対して基板１１０を配置する、キャリアヘッド１０８を概略的に示している。一実施形態では、研磨パッド９００は、バッキング層９０４上に配置された複合材パッド本体９０２を含んでいてよい。複合材パッド本体９０２は、３Ｄ印刷によって製造されていてよい。図９に示すように、研磨パッド９００は、研磨パッドの半径に沿って、外側エッジゾーン９０６と、中央ゾーン９０８と、内側エッジゾーン９１０とに区分され得る。外側エッジゾーン９０６と内側エッジゾーン９１０が、研磨中に基板１１０のエッジ領域に接触する一方、中央ゾーン９０８は、研磨中に基板の中央領域に接触する。
【０１０７】
研磨パッド９００は、エッジ研磨品質を向上させるために、エッジゾーン  ９０６、９１０沿いのゼータ電位といった表面特性が、中央ゾーン９０８のものとは異なっている。一実施形態では、エッジゾーン９０６、９１０は、中央ゾーン９０８とは異なるゼータ電位を有していてよい。
【０１０８】
図１０は、研磨パッド９００の部分拡大断面図であり、外側エッジゾーン９０６及び中央ゾーン９０８の例示的な設計を示している。外側エッジゾーン９０６は、ベース材料層１００６と複数の表面特徴部１００２とを含む。表面特徴部１００４は、ベース材料層１００６よりも硬い材料で形成されていてよい。中央ゾーン９０８は、ベース材料層１００８と複数の表面特徴部１００４とを含む。表面特徴部１００２は、ベース材料層１００６とは異なるゼータ電位を有する材料で形成されていてよい。一実施形態では、中央ゾーン９０８は、ベース材料層１００８の下にロッキング層１０１０を含んでいてよい。複数の表面特徴部１００４は、安定性を向上させるために、ロッキング層１０１０上に印刷されてよい。図１０に示しているように、中央ゾーン９０８内の表面特徴部１００２は、外側エッジゾーン９０６内の表面特徴部１００４よりもサイズが大きい。一実施形態では、外側エッジゾーン９０６内の表面特徴部１００４のピッチは、中央ゾーン９０８内の表面特徴部１００２のピッチよりも狭くてよい。
【０１０９】
例示の調合物
本明細書に記載の研磨用物品は、少なくとも１つのプレポリマー組成物から形成されていてよい。プレポリマー組成物は、インクジェット印刷可能なプレポリマー組成物であってよい。インクジェット印刷可能な組成物は、（１）１つ以上のオリゴマー成分、（２）１つ以上のモノマー成分、（３）１つ以上のゼータ電位調整剤成分、（４）光開始剤成分、（５）無機粒子、有機粒子またはその両方、及び（６）さらなる添加物、のうちの少なくとも１つを含んでいてよい。プレポリマーのインクまたは組成物は、堆積された後に、硬化剤または化学開始剤を使用するかまたは使用しない、放射エネルギーまたは熱エネルギーへの曝露または接触といった、任意の数の手段を用いて処理されてよい。重合反応を開始するため、例えば、紫外線放射（ＵＶ）、ガンマ線、Ｘ線、加速電子、及びイオンビームが使用されてよい。本開示の目的のためには、貫通硬化剤もしくは酸素抑制剤などの、増感剤、開始剤、及び／または硬化剤といった、硬化の方法または重合を促進する添加剤の使用は限定されない。
【０１１０】
インク組成物は、１つ以上のオリゴマー成分を含んでいてよい。最終的な研磨用物品で所望の特性を実現することが可能な、任意の適切なオリゴマー成分が使用されてよい。１つ以上のオリゴマー成分は、アクリル系オリゴマー、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリエステル系（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリエステル系（メタ）アクリレートオリゴマー、シリコーン系メタ（アクリレート）、ビニル（メタ）アクリレート、またはエポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーのうちの、少なくとも１つを含んでいてよい。
【０１１１】
オリゴマー成分は、低粘度、低揮発性、高反応性、及び低ガラス転移点温度であってよい。オリゴマー成分は、多官能性の成分であってよい。オリゴマー成分の官能性は、三またはそれよりも小さくてよい。オリゴマー成分の官能性は、二またはそれよりも小さくてよい。
【０１１２】
適切なアクリル系オリゴマーの例は、限定しないが、Ｓａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）からの、ＣＮ８２０、ＣＮ１５２、及びＣＮ１４６などと表示されているものを含む。適切なウレタン（メタ）アクリレートの例は、限定しないが、Ｓａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）からの、ＣＮ９２９、ＣＮ９６６、ＣＮ９７８、ＣＮ９８１、ＣＮ９９１、ＣＮ９９２、ＣＮ９９４、ＣＮ９９７、ＣＮ１９６３、ＣＮ９００６、ＣＮ９００７などと表示されている脂肪族及び芳香族ウレタン（メタ）アクリレート、並びにＣｙｔｅｋ（登録商標）Ｓｕｒｆａｃｅ  ＳｐｅｃｉａｌｔｙからのＥｂｅｃｒｙｌ  ８４０２、Ｅｂｅｃｒｙｌ  １２９０と表示されているものを含む。
【０１１３】
適切なポリエステルまたはポリエーテル系（メタ）アクリレートオリゴマーの例は、限定しないが、Ｓａｒｏｔｍｅｒ（登録商標）ＵＳＡ，ＬＬＣからの、ＣＮ２９２、ＣＮ２９３、ＣＮ２９４Ｅ、ＣＮ２９９、ＣＮ７０４、ＣＮ２２００、ＣＮ２２０３、ＣＮ２２０７、ＣＮ２２６１、ＣＮ２２６１ＬＶ、ＣＮ２２６２、ＣＮ２２６４、ＣＮ２２６７、ＣＮ２２７０、ＣＮ２２７１Ｅ、ＣＮ２２７３、ＣＮ２２７９、ＣＮ２２８２、ＣＮ２２８３、ＣＮ２３０３、ＣＮ３２００などと表示されているものを含む。適切なエポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーの例は、限定しないが、Ｃｙｔｅｋ（登録商標）Ｓｕｒｆａｃｅ  ＳｐｅｃｉａｌｔｙからのＥｂｅｃｒｙｌ  ３７０１、Ｅｂｅｃｒｙｌ  ３７０８、Ｅｂｅｃｒｙｌ  ３２００、Ｅｂｅｃｒｙｌ  ３６００などと指定されているもの、及びＳａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）からのＣＮ１５１を含む。
【０１１４】
１つ以上のオリゴマー成分は、インク組成物の総重量の、少なくとも１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％を占めていてよい。１つ以上のオリゴマー成分は、インク組成物の総重量の、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％、６０重量％までを占めていてよい。インク組成物中のオリゴマー成分の量は、インク組成物の総重量の約１０重量％〜約６０重量％（例えば、約２０重量％〜約５０重量％、約４０重量％〜約５０重量％、約１０重量％〜約３０重量％）であってよい。
【０１１５】
インク組成物は、１つ以上のモノマー成分をさらに含んでいてよい。モノマー成分は、通常、インク調合物中のオリゴマー成分に対する良好な溶解性を示す。それによってインクが希釈され、低粘度を示す。モノマー成分はまた、低ガラス転移点温度も有していてよく、このことは、硬化後のインクの可撓性に寄与する。モノマー成分は、多官能性の成分であってよい。モノマー成分の官能性は、三またはそれよりも小さくてよい。モノマー成分の官能性は、二またはそれよりも小さくてよい。
【０１１６】
一実施形態では、モノマー成分は、単官能性モノマー及び二官能性モノマーの両方を含む。
【０１１７】
適切な単官能性モノマーの例は、限定しないが、テトラヒドロフルフリルアクリレート（例えばＳａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）からのＳＲ２８５）、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ビニルカプロラクタム、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、２−［［（ブチルアミノ）カルボニル］オキシ］エチルアクリレート（例えば、ＲＡＨＮ  ＵＳＡコーポレーションからのＧｅｎｏｍｅｒ  １１２２）、３，３，５−トリメチルシクロヘキサンアクリレート、及び単官能性メトキシ化ＰＥＧ（３５０）アクリレートなどを含む。
【０１１８】
適切な二官能性モノマーの例は、限定しないが、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、アルコキシ化脂肪族ジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）からのＳＲ９２０９Ａ）、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレートといった、ジオール及びポリエーテルジオールのジアクリレートまたはジメタクリレート、並びに、例えばＳａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）からのＳＲ５６２、ＳＲ５６３、ＳＲ５６４といった、アルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレートを含む。
【０１１９】
１つ以上のモノマー成分は、インク組成物の総重量の、少なくとも１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％を占めていてよい。１つ以上のモノマー成分は、インク組成物の総重量の、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％、６０重量％までを占めていてよい。インク組成物中のモノマー成分の量は、インク組成物の総重量の約１０重量％〜約６０重量％（例えば、約３０重量％〜約６０重量％、約２０重量％〜約５０重量％、約４０重量％〜約５０重量％、約１０重量％〜約３０重量％）であってよい。
【０１２０】
インク組成物は、１つ以上のゼータ電位調整剤成分をさらに含んでいてよい。ゼータ電位調整剤成分は、研磨用物品の表面のゼータ電位を調整することが可能なイオン電荷（カチオン系、アニオン系、もしくはノニオン系）を有する、１つ以上のオリゴマー、モノマー、またはその両方を含む。ターゲット面に所望の電荷を提供する、任意の適切なゼータ電位調整剤が使用されてよい。
【０１２１】
インク組成物中で有用なカチオン系モノマーは、限定しないが、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）といったジアリルジメチルアンモニウムハライド、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド（ＭＡＤＱＵＡＴ）といったメタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムハライドなどを含む。さらに、ポリ（アクリルアミド−コ−ジアリルジメチルアンモニウム）クロライドといった、カチオン系及びノニオン系モノマーのコポリマー（例えばアルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、アクリルアミド、スチレンなど）もまた、インク組成物中で有用である。こうしたカチオン系ポリマーの他のいくつかの非限定的な例は、ポリエチレンイミン、エトキシ化ポリエチレンイミン、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）ハライド、ポリ（アミドアミン）、ポリ（メタクリロイルオキシエチルジメチルアンモニウム）クロライド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルイミダゾール、ポリ（ビニルピリジン）、及びポリビニルアミンを含む。「カチオン系モノマー」という用語は、本明細書で使用される場合、正電荷を有するモノマーを表す。「カチオン系モノマー」という用語は、ｐＨ１からｐＨ１２でカチオン化するモノマーもまた含む。
【０１２２】
インク組成物中で有用なアニオン系モノマーは、例えば、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡＡ）、ポリマレイン酸（ＰＭＡ）、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（ｐｏｌｙＡＭＰＳ）（登録商標）などといった、ホモポリマーのアニオン系モノマー、並びにポリアクリル酸−コ−メタクリル酸）、ポリ（アクリル酸−コ−２−アクリルアミド−２−メチル−プロパンスルホン酸）などといった、アニオン系モノマー及びノニオン系モノマーのコポリマーを含む。アニオン系モノマーは、酸の形態で、または塩（例えばナトリウム塩）として、利用することができる。アニオン系ポリマーの実際のイオン性（即ち、完全にイオン化されているか部分的にイオン化されているか）は、当該技術分野で周知のように、ＣＭＰ組成物のｐＨ次第であろう。
【０１２３】
インク組成物中で有用なノニオン系モノマーは、限定しないが、例えば、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）ホモポリマーといったホモポリマーのモノマー、及び、メタクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）などといった、アクリルアミドと１つ以上の他のノニオン系モノマーとのコポリマーを含む。
【０１２４】
一実施形態では、ゼータ電位調整剤は、アクリレート系のモノマーまたはオリゴマーである。アクリレート系のモノマーまたはオリゴマーは、アミノ基、アンモニウム基、ヒドロキシル基、エチル基、メチル基、ブチル基、シロキサン基、またはこれらの組み合わせの官能基のうちの１つを有していてよい。アクリレート系のモノマーまたはオリゴマーの分岐は、一次、二次、三次、または四次であってよい。アクリレート系モノマーまたはオリゴマーは、単官能性または多官能性（例えば二官能性、三官能性など）であってよい。
【０１２５】
（メタ）クリレートモノマー及び／またはオリゴマーの例は、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、２−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタレート、２−ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチルサクシネート、２−アクリロイルオキシエチルフタレート、２−アクリロイルオキシエチル−２−ヒドロキシエチル−フタレート、ラクトン変性可撓性アクリレート、及びｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシルアクリレートといった単官能性モノマーと、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールＡのＰＯ付加物のジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、及びポリテトラメチレングリコールジアクリレートといった二官能性モノマーと、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、グリセリルプロポキシトリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールエトキシテトラアクリレート、及びカプロラクタム変性ジペンタエリトリトールヘキサアクリレートといった三官能性以上のモノマーと、それらのオリゴマーを含む。
【０１２６】
（メタクリレート）モノマー及び／またはオリゴマーの他の例は、２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムメチルサルフェート（ＭＥＴＡＭＳ）、［２−（アクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロライド（ＡＥＴＡＣ）、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムサルフェート、［２−（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロライド（ＭＥＴＡＣ）、Ｎ−アクリルアミドプロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライド（ＡＰＴＭＡＣ）、メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド（ＭＰＴＭＡＣ）、ジメチルメタクリレート、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）、四級化Ｎ−ビニルピリジン、四級化２−ビニルピリジン、四級化４−ビニルピリジン、またはこれらの組み合わせを含む。
【０１２７】
インク組成物中のゼータ電位調整剤成分は、インク組成物の総重量の、少なくとも０．１重量％、１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、または１７重量％を占めていてよい。インク組成物中のゼータ電位調整剤成分は、インク組成物の総重量の、１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、１７重量％、または２０重量％までを占めていてよい。インク組成物中のゼータ電位調整剤成分の量は、インク組成物の総重量の約０．１重量％〜約６０重量％（例えば、約１重量％〜約５重量％、約５重量％〜約１０重量％、約１０重量％〜約１５重量％、約１５重量％〜約２０重量％）であってよい。
【０１２８】
インク組成物は、１つ以上の光開始剤成分をさらに含んでいてよい。放射硬化プロセスでは、光開始剤成分によって、入射放射線に応答して硬化が開始される。インク組成物中の光開始剤成分のタイプの選択は、概して、インク組成物の硬化に用いられる硬化放射の波長に依存する。通常、選択された光開始剤のピーク吸収波長は、特に放射に紫外光を用いて放射エネルギーを効率的に利用するために、硬化放射の波長の範囲と共に変化する。
【０１２９】
適切な光開始剤の例は、限定しないが、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、４−イソプロピルフェニル−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２，２−ジメチル−２−ヒドロキシ−アセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキサイド、ビス（２，６−ジメトキシ−ベンゾイル）−２，４，６トリメチルフェニルホスフィンオキサイド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−プロパン−１−オン、３，６−ビス（２−メチル−２−モルホリノプロピオニル）−９−ｎ−オクチルカルバゾール、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−１−［４−（４−モルホリニル）フェニル］−１−ブタノン、ベンゾフェノン、２，４，６−トリメチルベンゾフェノン、及びイソプロピルチオキサントンを含む。市販の光開始剤の適切なブレンドは、限定しないが、Ｃｉｂａ（登録商標）Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  ＣｈｅｍｉｃａｌｓからのＤａｒｏｃｕｒ  ４６２５、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １１７３、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ２０２２、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ２１００、及びＬａｍｂｅｒｔｉ（登録商標）からのＥｓａｃｕｒｅ  ＫＴ３７、Ｅｓａｃｕｒｅ  ＫＴ５５、Ｅｓａｃｕｒｅ  ＫＴＯ０４６と表示されているものを含む。
【０１３０】
インク組成物中の光開始剤成分は、インク組成物の総重量の、少なくとも０．１重量％、１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、または１７重量％を占めていてよい。インク組成物中の光開始剤成分は、インク組成物の総重量の、１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、１７重量％、または２０重量％までを占めていてよい。インク組成物中の光開始剤成分の量は、インク組成物の総重量の約０．１重量％〜約２０重量％（例えば、約１重量％〜約５重量％、約５重量％〜約１０重量％、約１０重量％〜約１５重量％、約１５重量％〜約２０重量％）であってよい。
【０１３１】
インク組成物は、無機粒子、有機粒子、またはその両方をさらに含んでいてよい。３Ｄ印刷プロセスは、層あたり少なくとも１つの組成物による層ごとの逐次的な堆積を含んでいるので、特定のパッド特性を獲得するために、及び／または特定の機能を実施するために、パッドの層上または層内に配置される無機または有機の粒子を追加で堆積することもまた、望ましくあり得る。無機または有機の粒子は、５０ナノメートル（ｎｍ）から１００マイクロメートル（μｍ）の範囲の大きさであってよく、液滴噴出プリンタ４０６によって分注される前に、１重量％（ｗｔ％）と５０重量％の間の比で、前駆体材料に添加されてよいか、または未硬化の印刷層に添加されてよい。無機または有機の粒子は、最大引張強さを向上させるため、降伏強さを向上させるため、ある温度範囲にわたる貯蔵弾性率の安定性を向上させるため、熱伝導を向上させるため、表面のゼータ電位を調整するため、及び表面の表面エネルギーを調整するために、研磨パッドの形成プロセス中に添加されてよい。
【０１３２】
粒子のタイプ、化学組成、または大きさ、及び添加される粒子は、用途または実現すべき所望の効果によって、様々であってよい。ある実施形態では、粒子は、金属間化合物、セラミック、金属、ポリマー、及び／またはセリア、アルミナ、シリカ、もしくはジルコニアといった金属の酸化物、窒化物、炭化物、またはこれらの組み合わせを含み得る。一実施例では、パッドの上に、またはパッドの内部に配置された無機または有機の粒子は、ＰＥＥＫ、ＰＥＫ、ＰＰＳ、並びに、研磨パッドの熱伝導性、及び／または他の機械特性を向上させる他の同様の材料といった、高性能ポリマーの粒子を含み得る。
【０１３３】
インク組成物中の粒子成分は、インク組成物の総重量の、少なくとも０．１重量％、１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、または１７重量％を占めていてよい。インク組成物中の粒子成分は、インク組成物の総重量の、１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、１７重量％、または２０重量％までを占めていてよい。インク組成物中の粒子成分の量は、インク組成物の総重量の約０．１重量％〜約２０重量％（例えば、約１重量％〜約５重量％、約５重量％〜約１０重量％、約１０重量％〜約１５重量％、約１５重量％〜約２０重量％）であってよい。
【０１３４】
インク組成物は、１つ以上のさらなる成分をさらに含んでいてよい。さらなる添加物は、限定しないが、安定剤、界面活性剤、レベリング添加剤、及び着色剤を含んでいてよい。
【０１３５】
実施例：
以下の非限定的な実施例は、本明細書に記載の実施例をさらに説明するために提供されている。しかし、これらの実施例は、本明細書に記載する実施形態の全てを網羅することを意図しておらず、またその範囲を限定することを意図していない。特定の材料およびその量は、これらの実施例で記載される他の条件および詳細と同様に、本明細書に記載された実装態様を制限するために使用されるものではない。
【０１３６】
上記のとおり、ある実施形態では、第１の研磨用特徴部３０４及び第２の研磨用特徴部３０６といった２つ以上の研磨用特徴部のうちの、少なくとも１つを形成するのに使用される材料のうちの１つ以上は、少なくとも１つの硬化可能なプレポリマー組成物を堆積処理し、次いでその後に堆積後処理することによって、形成される。一般的に、付加製造システム４５０の前駆体給送セクション４５３内で実施される前駆体調合プロセス中に混合される硬化可能樹脂前駆体組成物は、官能性オリゴマー、反応性希釈剤、及び開始剤といった硬化成分を含有する、プレポリマー組成物の調合物を含んでいるであろう。これらの成分のいくつかの例が、以下の表１に列挙されている。
【０１３７】
官能性オリゴマーの例は、以下の表１のアイテムＯ１〜Ｏ２で見ることができる。官能性反応性希釈剤及び他の添加剤の例は、表１のアイテムＭ１で見ることができる。ＤＭＡ及びＡＭＥＣは、どちらもＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能である。硬化用成分の例は、表１のアイテムＰ１に見ることができ、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．及びＲＡＨＮ  ＵＳＡ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。
2018538152.tif 000003
【０１３８】
調合物のいくつかの例が、表２に列挙されている。
2018538152.tif 000004
【０１３９】
図１１は、表２に示す調合物からの研磨用物品に関して測定された、ｐＨに対するゼータ電位を表すプロット１１００を示す。研磨用物品の研磨面のゼータ電位は、Ａｎｔｏｎｎ  Ｐａｒｒから入手可能な動電分析装置ＳｕｒＰＡＳＳ（商標）を使い、１ｍＭのＫＣｌ溶液が使用された流動電位法に従って測定された。現行のポリウレタンパッドは、負のゼータ電位を有している。図１１に示すように、ゼータ電位調整剤を添加することによって、研磨用物品の極性は陰性から陽性に変化し、ゼータ電位を調節する能力があることが示される。
【０１４０】
以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の及びさらなる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2018538152.tif 000005
【図２Ａ】
2018538152.tif 000006
【図２Ｂ】
2018538152.tif 000007
【図２Ｃ】
2018538152.tif 000008
【図３Ａ】
2018538152.tif 000009
【図３Ｂ】
2018538152.tif 000010
【図３Ｃ】
2018538152.tif 000011
【図３Ｄ】
2018538152.tif 000012
【図３Ｅ】
2018538152.tif 000013
【図３Ｆ】
2018538152.tif 000014
【図３Ｇ−Ｌ】
2018538152.tif 000015
【図４Ａ】
2018538152.tif 000016
【図４Ｂ】
2018538152.tif 000017
【図４Ｃ】
2018538152.tif 000018
【図５Ａ−Ｄ】
2018538152.tif 000019
【図５Ｅ−Ｆ】
2018538152.tif 000020
【図６】
2018538152.tif 000021
【図７】
2018538152.tif 000022
【図８】
2018538152.tif 000023
【図９】
2018538152.tif 000024
【図１０】
2018538152.tif 000025
【図１１】
2018538152.tif 000026
【国際調査報告】
2018538152.tif 000027
2018538152.tif 000028