多孔質エレメントを有する研磨パッド及びその製造方法と使用方法
本開示は、多孔質研磨エレメントを用いた研磨パッド、並びにそのパッドの製造方法及び研磨工程での使用方法に関する。例示的一実施形態では、研磨パッドは多数の研磨エレメントを含み、少なくともその幾つかは多孔質であり、１つ又は複数の他の研磨エレメントに対して研磨エレメントの横方向の動きを制限するように夫々の研磨エレメントを支持層に取り付けるが、研磨エレメントの研磨表面に垂直な軸では移動可能である。ある実施形態では、研磨パッドは支持層、及び更には、研磨組成物分布層の上に複数の研磨エレメントを配置及び適宜取り付けるために配置したガイド板を含んでもよい。幾つかの実施形態では、細孔が実質的に多孔質研磨エレメントの全体にわたって分布している。他の実施形態では、細孔が実質的にエレメントの研磨表面に分布している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多孔質研磨エレメントを有する研磨パッド、及び、そのような研磨パッドの製造方法、及び、例えば、化学機械平坦化工程における研磨工程でのそのような研磨パッドの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子及び集積回路の製造中、シリコン・ウェーハを一連の析出とエッチングのステップを通して繰り返し処理し、上を覆う物質層及び素子構造を形成する。化学機械平坦化（ＣＭＰ）として知られている研磨技術は、析出及びエッチングのステップ後の表面凹凸（隆起、同じでない高さの領域、くぼみ、及び溝など）の残存を除去するために使用できるものであり、傷又はくぼみ（ディッシングとして知られている）がなく、ウェーハ表面の全域で高い均一性がある平坦なウェーハ表面を得ることを目的とするものである。
【０００３】
標準的なＣＭＰ研磨工程では、ウェーハのような基板を、典型的には、水及び／又はエッチング化学要素中の研磨粒子のスラリーである作業流体の存在下で研磨パッドに対して押し付け、相対的に動かす。研磨スラリーと共に使用する様々なＣＭＰ研磨パッドが、例えば、米国特許番号第５，２５７，４７８号、５，９２１，８５５号、６，１２６，５３２号、６，８９９，５９８Ｂ２号、及び７，２６７，６１０号に開示されている。米国特許番号第６，９０８，３６６Ｂ２などで、固定された研磨パッドも知られている。この特許では、研磨粒子は、一般に、パッドの表面に固定されており、多くの場合、正確に成形された研磨組成物がパッド表面から伸びている形状をしている。最近、圧縮性の下層から伸びる多数の研磨エレメントを有する研磨パッドが国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５７７１４号に記載された。様々な研磨パッドが知られ、また使用されているが、特に、大きなダイ直径が使われていたり、又はウェーハ表面平坦性及び研磨均一性の高いレベルが要求されるＣＭＰ工程では、技術は進み続け、ＣＭＰのための新たな改良された研磨パッドが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，２５７，４７８号
【特許文献２】米国特許第５，９２１，８５５号
【特許文献３】米国特許第６，１２６，５３２号
【特許文献４】米国特許第６，８９９，５９８Ｂ２号
【特許文献５】米国特許第７，２６７，６１０号
【特許文献６】米国特許第６，９０８，３６６Ｂ２号
【特許文献７】国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５７７１４号
【特許文献８】国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５５７２０号
【特許文献９】米国仮特許出願番号第６１／０５３，４２９号
【特許文献１０】米国特許第６，２３８，５９２Ｂ１号
【特許文献１１】米国特許第６，４９１，８４３Ｂ１号
【特許文献１２】国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００２／３３７３６号
【特許文献１３】米国仮特許出願番号第６０／９２６，２４４号
【発明の概要】
【０００５】
例示的一実施形態において、本開示は、複数の研磨エレメントを備える研磨パッドであって、１つ又は複数の他の研磨エレメントに対して研磨エレメントの横方向の動きを制限するように夫々の研磨エレメントを支持層に取り付けるが、研磨エレメントの研磨表面に垂直な軸では移動可能であり、少なくとも研磨エレメントの一部は多孔質研磨エレメントを備え、少なくとも夫々の多孔質研磨エレメントの表面は複数の細孔を備える、研磨パッドを記載する。
【０００６】
ある実施形態において、細孔は、実質的に多孔質研磨エレメントの全体にわたって分布することができる。他の例示的実施形態では、細孔は実質的にエレメントの研磨表面に分布することができる。幾つかの特定の例示的実施形態では、実質的にエレメントの研磨表面に分布する細孔が円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びその組み合わせからなるグループから選択された断面形状を有する複数のチャネルを備える。
【０００７】
他の例示的実施形態において、本開示は、第１の主要面及び第１の主要面と反対側の第２の主要面を有する支持層、支持層の第１の主要面に取り付けた複数の研磨エレメント、並びに第１の主要表面及び第１の主要表面と反対側の第２の主要表面を有するガイド板を備える研磨パッドを記載する。ガイド板は、支持層から遠位の第１の主要表面と共に、第１の主要面上に複数の研磨エレメントを配置するために置かれ、研磨エレメントは、ガイド板の第１の主要表面から第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸び、少なくとも研磨エレメントの一部は、多孔質研磨エレメントを含み、また少なくとも夫々の多孔質研磨エレメントの一部は、複数の細孔を含む。
【０００８】
ある例示的実施形態において、細孔は、実質的に多孔質研磨エレメントの全体にわたって分布することができる。他の例示的実施形態では、細孔は、実質的にエレメントの研磨表面に分布することができる。幾つかの特定の例示的実施形態では、実質的にエレメントの研磨表面に分布する細孔が円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びその組み合わせからなるグループから選択された断面形状を有する複数のチャネルを備える。
【０００９】
更なる例示的実施形態において、本開示は、研磨工程において上述したような研磨パッドの使用方法に向けられる。この方法は、基板の表面が複数の研磨エレメントを備える研磨パッドの研磨表面に接することを含み、少なくとも研磨エレメントの幾つかは、多孔質で、基板に対して相対的に研磨パッドが動き基板の表面を研磨する。ある例示的実施形態では、研磨パッド表面と基板表面の間の接触面に作業流体を供給することができる。
【００１０】
別の例示的実施形態において、研磨パッドの製造方法を提供し、この方法は、複数の多孔質研磨エレメントを形成し、また支持層に多孔質研磨エレメントを取り付けることを含む。ある実施形態では、この方法はポリマー溶解で飽和したガスの射出成形、反応上でガスを放出しポリマーを形成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形、溶媒中の非相溶性ポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマーの中に分散した多孔質熱硬化性粒子の射出成形、及びその組み合わせによる多孔質研磨エレメントの形成を含む。
【００１１】
本開示に係る多孔質研磨エレメントを有する研磨パッドの例示的実施形態は、様々な研磨用途に使用できる多様な特徴及び特性を持っている。幾つかの現時点の好ましい実施形態では、本開示の研磨パッドは、集積回路及び半導体素子の製造で使用されるウェーハの化学機械平坦化（ＣＭＰ）に特によく適している可能性がある。或る例示的実施形態では、本開示に記載の研磨パッドは、以下の利点の幾つか、又は全てをもたらすことができる。
【００１２】
例えば、幾つかの例示的実施形態において、本開示に係る研磨パッドは、ＣＭＰ工程で使用される作業流体が、パッドの研磨表面と研磨される基板表面の間の接触面でより留まりやすいように働くことができ、それにより、研磨を促進する上での作業流体の有効性を高める。他の例示的実施形態では、本開示に係る研磨パッドは、研磨中のウェーハ表面のディッシング及び／又はエッジ・エロージョンを軽減又は解消することができる。幾つかの例示的実施形態では、本開示に係る研磨パッドのＣＭＰ工程での使用は、ウェーハ研磨均一性の改善、研磨されたウェーハ表面の平面化、ウェーハからのエッジ・ダイ生産量の増加、並びにＣＭＰ工程運用の許容度及び一貫性の改善をもたらすことができる。
【００１３】
別の例示的実施形態において、本開示に係る多孔質エレメントを用いる研磨パッドの使用は、表面均一性の要求レベルを維持して高いチップ生産量を得ながらのより大きい直径のウェーハの処理、ウェーハ表面の研磨均一性を維持するためにパッド表面のコンディショニングが必要とされる前のより多くのウェーハの処理、あるいは処理時間及びパッド・コンディショナー上の摩耗の低減を可能にすることができる。或る実施形態では、多孔質研磨エレメントを用いるＣＭＰパッドは、溝などの表面構造を有する従来のＣＭＰパッドの優位性及び利点をもたらすこともできるが、低コストでより再現性よく製造することもできる。
【００１４】
本開示の例示的実施形態の様々な観点及び利点について概要を述べてきた。上記の概要は、本発明の夫々の図示した実施形態又はここでの或る例示的実施形態のあらゆる実施態様を説明することを目的としていない。以下でより具体的に説明する「図面」及び「発明を実施するための形態」が、ここで開示した原理を使用した好ましい実施形態を例示する。
【００１５】
本開示の例示的実施形態について、添付図面を参照して更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の例示的一実施形態による突出した多孔質エレメントを備えた研磨パッドの側面図である。
【図２】本開示の他の例示的実施形態に係る突出した多孔質エレメントを備えた研磨パッドの側面図である。
【図３Ａ】本開示の例示的一実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの例示的多孔質研磨エレメントの上面図である。
【図３Ｃ】研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の図３Ａの例示的多孔質研磨エレメントの拡大斜視図である。
【図４Ａ】本開示の他の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図４Ｂ】本開示の他の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図４Ｃ】本開示の別の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図５Ａ】研磨表面に実質的に平行な方向でエレメントを切断した後の本開示の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の図５Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【図６Ａ】本開示の更なる例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの多孔質研磨表面の顕微鏡写真である。
【図６Ｂ】研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の図６Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【図７】本開示の更にもう１つの例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの多孔質研磨表面の顕微鏡写真である。
【００１７】
図面中の類似の参照番号は、類似の要素を示す。ここで示した図面は、原寸に比例していない。また図面では、研磨パッドの構成要素は、選択された特徴が強調されるように寸法設定されている。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ウェーハ研磨の標準的なＣＭＰスラリー工程において、特性トポグラフィを処理するウェーハは、研磨パッド、及び砥粒及び研磨化学要素を含む研磨溶液に接触状態にされる。研磨パッドが軟質の場合、ソフト・パッドがウェーハ上の高くなった領域と同じ速度で低い領域を研磨することが原因で、ディッシング及びエロージョンの現象が起きることがある。研磨パッドが硬質の場合は、ディッシング及びエロージョンは著しく低減されることがある。しかしながら、硬質研磨パッドはダイを均一に平坦化するのに有利に良い結果をもたらすことができるが、ウェーハ周囲で生じるリバウンド効果が原因で、ウェーハ均一性では不都合なほど正確さに欠ける結果をもたらすこともある。このリバウンド効果は、粗悪なエッジの生産及び狭いＣＭＰ研磨工程ウィンドウをもたらす。更に、このような硬質研磨パッドは異なるウェーハ・トポグラフィに敏感であり、またウェーハとの接触面及び研磨溶液を維持する最適な研磨テクスチャを作り出すためのパッド・コンディショナーの使用に完全に依存するため、硬質研磨パッドでは安定な研磨工程を開発するのが困難なことがある。
【００１９】
本開示は、多孔質研磨エレメントを用いた改善された研磨パッドに関し、軟質の研磨パッド及び硬質研磨パッド夫々の不利な特性の幾つかを排除又は低減させながら、様々な実施形態において軟質の研磨パッド及び硬質研磨パッドの両方の有利な特性の幾つかを組み合わせている。本開示の様々な例示的実施形態を、ここで図面を個別に参照して説明していく。本開示の例示的実施形態は、本開示の精神及び範囲から逸脱せずに様々な改良及び変更をすることができる。従って、本発明の実施形態は以下に記載する例示的実施形態に制限されるものではなく、特許請求の範囲及びその任意の同等物で示した制約によって抑制されるべきものであることを理解されたい。
【００２０】
図１を参照すると、複数の研磨エレメント４を備えた研磨パッド２の例示的実施形態を示している。１つ又は複数の他の研磨エレメント４に対して研磨エレメント４の横方向の動きを制限するように夫々の研磨エレメント４を支持層１０に取り付けるが、夫々の研磨エレメント４の研磨表面１４に垂直な軸では動けるようにしておく。少なくとも研磨エレメント４の一部は多孔質であり、少なくとも研磨エレメント４の表面には、この場合、少なくとも研磨表面１４には、複数の細孔（図１では示していない）を備える。図１に示す特定の実施形態では、研磨エレメント４の全体にわたって十分に分布した複数の細孔１５を有するものとして、夫々の多孔質研磨エレメント４も示されている。他の例示的実施形態（図１では示していないが図３〜４で図示している）では、細孔が、研磨エレメント４に十分に、又は研磨エレメント４の研磨表面１４の近くだけに分布している。
【００２１】
更に、図１で示した特定の実施形態では、３つの研磨エレメント４を示し、全ての研磨エレメント４を、多孔質研磨表面１４及び研磨エレメント４の全体にわたって十分に分布した細孔１５の両方を含む多孔質研磨エレメントとして示している。しかしながら、任意の数の研磨エレメント４が使用でき、また多孔質研磨エレメントの数はわずか１つの研磨エレメント、全ての研磨エレメントと同じ数、又はその間の任意の数に選択できることを理解されるであろう。
【００２２】
更に、研磨パッド２は 、実質的に、全く同一の研磨エレメント４だけを備える必要はないことが理解されるであろう。従って、例えば、多孔質研磨エレメントと無孔質研磨エレメントとの任意の組み合わせ又は配列で、複数の多孔質研磨エレメント４を構成してもよい。更に、研磨エレメント４の全体にわたって細孔が十分に分布した研磨エレメント４、研磨エレメント４に十分に、又は研磨エレメント４の研磨表面１４の近くだけに、細孔が分布した研磨エレメント４、及び実質的に細孔がない研磨エレメント４の組み合わせ又は配列を有する研磨パッド２も有利に製造できる。
【００２３】
図１で示した特定の実施形態では、例えば、支持層に直接ボンディングで、又は接着剤を使用して支持層１０の第１の主要面に取り付けられた研磨エレメント４を示している。任意選択の研磨組成物分布層８も併せて図１に示している。これは、研磨エレメントのガイド板としても役立つものである。研磨工程中、任意選択の研磨組成物分布層８は、個々の研磨エレメント４への作業流体及び／又は研磨スラリーの配給を援助する。
【００２４】
ガイド板として使用されるとき、研磨組成物分布層８（ガイド板）の第１の主要表面が支持層１０から遠位となり、また研磨組成物分布層８（ガイド板）の第２の主要表面が研磨組成物分布層８（ガイド板）の第１の主要表面の反対側となるように、研磨組成物分布層８（ガイド板）を支持層１０の第１の主要面上に置いて、複数の研磨エレメント４の配置を促進することができる。
【００２５】
研磨エレメントは、研磨組成物分布層８（ガイド板）の第１の主要表面から支持層１０の第１の主要面に実質的に垂直の第１の方向に沿って伸びる。研磨組成物分布層８がガイド板としても使用される場合、研磨組成物分布層８（ガイド板）を通して伸びる複数の開口部６を設けるのが好ましい。夫々の研磨エレメント４の一部は、対応する開口部６の中へ伸びる。従って、複数の開口部６は、支持層１０上で研磨エレメント４の配置をガイドする役目を果たす。
【００２６】
図１で示した特定の実施形態では、任意選択の感圧接着剤層１２を支持層１０に隣接して、研磨組成物分布層８の反対側に示している。これは、ＣＭＰ研磨装置（図１では示していない）の研磨プラテン（図１では示していない）に研磨パッド２を固定するのに使うことができる。
【００２７】
図２を参照すると、研磨パッド２’の他の例示的実施形態を示している。研磨パッド２’は、第１の主要面及び第１の主要面の反対側の第２の主要面を有する支持層３０、夫々の研磨エレメント２４が支持層３０の第１の主要面に夫々の研磨エレメント２４を取り付けるための取り付けフランジ２５を有する複数の研磨エレメント２４、並びに第１の主要表面及び第１の主要表面の反対側の第２の主要表面を有するガイド板３１を備え、ガイド板３１は支持層３０から遠位となるガイド板３１の第１の主要表面を用いて支持層３０の第１の主要面上に複数の研磨エレメント２４を配置するために置かれる。
【００２８】
図２で示すように、夫々の研磨エレメント２４は、ガイド板３１の第１の主要表面から第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸びる。少なくとも研磨エレメント２４の一部は、多孔質研磨エレメントを含み、また少なくとも夫々の多孔質研磨エレメントの一部は、この場合研磨表面２３であるが、複数の細孔（図２では示していない）を含む。図２で示した特定の実施形態では、夫々の多孔質研磨エレメント２４は、研磨エレメント２４の全体にわたって十分に分布する複数の細孔１５を有するものとしても示されている。他の例示的実施形態（図２では示していないが図４Ａ〜４Ｃで示している）では、細孔１５は、研磨エレメント２４に十分に、又は研磨エレメント２４の研磨表面２３の近くだけに分布している。
【００２９】
更に、図２で示した特定の実施形態では、３つの研磨エレメント２４を示し、全ての研磨エレメント２４を、多孔質研磨表面１４及び研磨エレメント２４の全体にわたって十分に分布した細孔１５の両方を含む多孔質研磨エレメントとして示している。しかしながら、任意の数の研磨エレメント２４が使用でき、また多孔質研磨エレメントの数はわずか１つの研磨エレメント、全ての研磨エレメントと同じ数、又はその間の任意の数を選択できることを理解されるであろう。
【００３０】
更に、研磨パッド２’は 、実質的に全く同一の研磨エレメント２４だけを備える必要はないことが理解されるであろう。従って、例えば、多孔質研磨エレメントと無孔質研磨エレメントとの任意の組み合わせ又は配列で複数の多孔質研磨エレメント２４を構成してもよい。更に、研磨エレメント２４の全体にわたって細孔が十分に分布した研磨エレメント２４、研磨エレメント２４に十分に又は研磨エレメント２４の研磨表面２３の近くだけに細孔が分布した研磨エレメント２４、及び実質的に細孔がない研磨エレメント２４の組み合わせ又は配列を有する研磨パッド２’も有利に製造できる。
【００３１】
任意選択の研磨組成物分布層２８を図２で、更に、図示している。研磨工程中、任意選択の研磨組成物分布層２８は、個々の研磨エレメント２４への作業流体及び／又は研磨スラリーの配給を援助する。複数の開口部２６は、図２で示すように、少なくともガイド板３１及び任意選択の研磨組成物分布層２８を通して伸びるように設けることもできる。
【００３２】
図２に示すように、幾つかの実施形態では、夫々の研磨エレメント２４は取り付けフランジ２５を有し、ガイド層３１の第２の主要表面に対応するフランジ２５の噛み合いによって、夫々の研磨エレメント２４を支持層３０の第１の主要面に取り付ける。少なくとも夫々の研磨エレメント２４の一部は対応する開口部２６の中へ伸び、夫々の研磨エレメント２４は対応する開口部２６を貫通し、ガイド板３１の第１の主要表面から外側に伸びる。従って、ガイド板３１の複数の開口部２６は、支持層３０に夫々対応する研磨エレメント２４を取り付けるために夫々のフランジ２５と噛み合いながら、支持層３０の上で研磨エレメント２４の横方向の配置をガイドする役目を果たす。
【００３３】
従って、研磨工程中、研磨エレメント２４は、ガイド板３１によって支持層３０に取り付けられたままでありながら、支持層３０の第１の主要面と実質的に垂直な方向に受ける位置変化に対して無関係に自由となる。幾つかの実施形態では、これは、非軟質研磨エレメント、例えば研磨表面に十分に又は表面近くだけに分布する細孔を有する多孔質研磨エレメントを可能にすることができる。このような多孔質研磨エレメントは、軟質研磨パッドの幾つかの有利な特性を示す軟質研磨エレメントとして役立つことができる。
【００３４】
図２に示す特定の実施形態では、支持層３０とガイド板３１の間の接触面に置いた粘着性の任意選択の接着層３４を使って、研磨エレメント２４を更に支持層３０の第１の主要面に取り付ける。しかしながら、例えば熱と圧力を使用した研磨エレメント２４の支持層３０への直接ボンディングを含む他のボンディング方法も使うことができる。このような研磨エレメントは、非軟質研磨パッドの幾つかの有利な特性を示す非軟質研磨エレメントとして役立つことができる。
【００３５】
図２で示していない関連する例示的実施形態では、複数の開口部は開口部のアレイとして配置することができ、ここで、開口部２６の少なくとも一部は、主要な穴及びガイド板３１のアンダーカット領域を含み、アンダーカット領域は、対応する研磨エレメント・フランジ２５とかみ合う肩を形成し、それにより、研磨エレメント２４と支持層３０の間の接着の必要性なしに研磨エレメント２４を保持する。
【００３６】
更に、任意選択の接着層３６は、図２で示すように、任意選択の研磨組成物分布層２８をガイド板３１の第１の主要表面に取り付けるのに使用できる。更に、図２で示す特定の実施形態では、支持層３０に隣接してガイド板３１の反対側に、任意選択の感圧接着剤層３２を示している。これは、ＣＭＰ研磨装置（図２では示していない）の研磨プラテン（図２では示していない）に研磨パッド２’を固定するのに使うことができる。
【００３７】
図３Ａ〜図３Ｂを参照すると、研磨表面１４と略平行な方向で研磨エレメント４を透視した研磨エレメント４の断面形状は、対象とする用途に基づいて幅広く変えることができる。図３Ａは図３Ｂ（これは研磨エレメント４の研磨表面１４を示す）に示すような略円形断面を有する略円筒形状の研磨エレメント４を示しているが、他の断面形状も可能であり、ある実施形態で記載することができる。例えば、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、及び台形の断面形状が有用なことがある。
【００３８】
図３Ａ及び３Ｂで示すような円形断面を有する円筒形状の研磨エレメント４では、研磨表面１４に略平行な方向での研磨エレメント４の断面直径は、約５０μｍから約２０ｍｍとすることができ、ある実施形態では、断面直径は約１ｍｍから約１５ｍｍであり、また他の実施形態では断面直径は約５ｍｍから約１５ｍｍ（又は約５ｍｍから約１０ｍｍ）である。非円形の断面を有する非円筒形状の研磨エレメントでは、特徴寸法を使い高さ、幅、及び長さを特定する観点で研磨エレメントの寸法を特徴づけることができる。ある例示的実施形態では、特徴寸法は約０．１ｍｍから約３０ｍｍとなるよう選択することができる。
【００３９】
他の例示的実施形態では、研磨表面１４に略平行な方向の夫々の研磨エレメント４の断面領域は、約１ｍｍ２から約１，０００ｍｍ２とすることができ、他の実施形態では約１０ｍｍ２から約５００ｍｍ２、また更に他の実施形態では約２０ｍｍ２から約２５０ｍｍ２とすることができる。
【００４０】
研磨エレメント（図１の４、図２の２４）は、対象とする用途に基づき、様々なパターンで支持層（図１の１０、図２の３０）の主要面上に分布することができ、パターンは、一様であっても、又は一様でなくてもよい。研磨エレメントは、実質的に支持層の表面全体にあってもよく、又は研磨エレメントを含まない支持層の領域があってもよい。幾つかの実施例では、研磨エレメントは、支持層の主要表面全領域の約３０から８０パーセントとなる支持層の平均表面被覆率を有し、これは、研磨エレメントの数、夫々の研磨エレメントの断面領域、及び研磨パッドの断面領域によって決まる。
【００４１】
研磨パッドの主要表面に略平行な方向の研磨パッドの断面領域は、幾つかの例示的実施形態において、約１００ｃｍ２から約３００，０００ｃｍ２に及ぶことができ、他の実施形態では、約１，０００ｃｍ２から約１００，０００ｃｍ２、また更に他の実施形態では、約２，０００ｃｍ２から約５０，０００ｃｍ２に及ぶことができる。
【００４２】
研磨作業での研磨パッド（図１の２、図２の２’）の最初の使用の前は、幾つかの例示的実施形態において、夫々の研磨エレメント（図１の４、図２の２４）が支持層（図１の１０、図２の３０）の第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸びる。他の例示的実施形態では、夫々の研磨エレメントが、ガイド板（図２の３１）を含む面の少なくとも約０．２５ｍｍ上方に第１の方向に沿って伸びる。別の例示的実施形態では、夫々の研磨エレメントが、支持層（図１の１０、図２の３０）を含む面の少なくとも約０．２５ｍｍ上方に第１の方向に沿って伸びる。更なる例示的実施形態では、研磨エレメント（図１の２、図２の２’）のベースあるいは底の上の研磨表面（図１の１４、図２の２３）の高さが、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍ、１０ｍｍ又はそれ以上であってもよく、これは、使われる研磨組成物及び研磨エレメント用に選択される材料に依存する。
【００４３】
再び、図１〜２を参照すると、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）及びガイド板３１の全体にわたる開口部（図１の６、図２の２６）の深さ及び間隔は、個別のＣＭＰ工程での必要に応じて変えることができる。研磨エレメント（図１の４、図２の２４）は、互いに及び研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）並びにガイド板３１に対して、夫々平面配向を維持し、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）及びガイド板３１の表面の上に突き出る。
【００４４】
幾つかの例示的実施形態では、研磨エレメント（図１の４、図２の２４）の伸長によってガイド板３１及び任意の研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）の上にできるボリュームは、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）表面の研磨組成物の分布のための場所を形成することができる。研磨エレメント（図１の４、図２の２４）は、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）の上に、研磨エレメントの材料特性及び研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）表面を覆う研磨組成物（作業流体及び又は研磨スラリー）の必要な流れに少なくともある程度基づく量だけ突き出る。
【００４５】
図１〜２に示すように、研磨エレメント４（又はフランジ状の研磨エレメント２４）の少なくとも一部は、多孔質研磨エレメントであり、これは、ある実施形態では少なくとも多孔質研磨表面（図１の１４、図２の２３）を有し、スライドしながら又は回転しながら研磨される基板（図１では示していない）と接触することができる。他の実施形態では、多孔質研磨エレメントは、多孔質研磨表面を有していなくてもよく、多孔質研磨エレメントの実質的に全体にわたって分布する細孔を有するものでもよい。このような多孔質研磨エレメントは、軟質研磨パッドの幾つかの有利な特性を示す軟質研磨エレメントとして役に立つことができる。
【００４６】
幾つかの特定の例示的実施形態では、１つ又は複数の研磨エレメント４は、研磨エレメント４の実質的に全体にわたって多孔質気泡の形で分布する複数の細孔１５を含むことができる。気泡は、独立型気泡、又は連続型気泡であってよい。独立型気泡は、幾つかの実施形態で好適なことがある。気泡中の複数の細孔１５は、細孔サイズ、例えば細孔の直径、の単峰型分布を示すのが好ましい。幾つかの例示的実施形態では、複数の細孔は、約１ナノメートルから約１００μｍの平均細孔サイズを示す。他の例示的実施形態では、複数の細孔は、約１μｍから約５０μｍの平均細孔サイズを示す。
【００４７】
次に、図３Ａ〜３Ｃ及び４Ａ〜４Ｃを参照すると、研磨エレメント４（図３Ａ〜３Ｂ）又は、フランジ型研磨エレメント２４（図４Ａ〜４Ｃ）の研磨表面１４（図３Ａ〜３Ｂ）又は２３（図４Ａ〜４Ｃ）は、実質的に平坦な表面、又はテクスチャとすることができる。ある現時点の好ましい実施形態では、夫々の多孔質研磨エレメントの少なくとも研磨表面は、例えば微細な表面穴又は細孔１５を用いた多孔質で作られており、穴、通路、溝、チャネルなどの形をとることができる。研磨表面のこのような細孔１５は、基板（図示していない）及び対応する多孔質研磨エレメントの間の接触面への研磨組成物（図示していないが例えば作業流体及び／又は砥粒研磨スラリー）の分布及び維持を促進する働きをすることができる。
【００４８】
図３Ａ〜３Ｃで示す或る例示的実施形態において、研磨表面１４は、略円筒形状の毛細管である細孔１５を含む。図３Ｃで示すように、細孔１５は、研磨表面１４から研磨エレメント４の中へ伸びることができる。関係する実施形態では、研磨表面は、研磨表面２３からフランジ型研磨エレメント２４の中へ伸びる略円筒形状の毛細管である細孔１５を含む。細孔は円筒形状である必要はなく、例えば円錐形、長方形、ピラミッド形などの他の孔形状が可能である。細孔の特徴寸法は、一般に幅、長さ、又は直径に加えて深さで表すことができる。細孔の特徴寸法は、深さが約２５マイクロメートル（μｍ）から約６，５００μｍ、幅が約５μｍから約５００μｍ、長さが約１０μｍから約１，０００μｍ、直径が約５μｍから約１，０００μｍに及ぶことができる。
【００４９】
図４Ｂで示す他の例示的実施形態において、研磨表面２３は、複数のチャネル２７の形の細孔を含む。ここで、夫々のチャネル２７は、対応する研磨エレメント２４の研磨表面２３の少なくとも一部に広がり、研磨表面２３と略平行な方向に広がるのが好ましい。夫々のチャネル２７は、研磨表面２３と略平行な方向で、対応する研磨エレメント２４の研磨表面２３の全体に広がるのが好ましい。図４Ｃで示す他の例示的実施形態においては、細は、チャネル２７の２次元的なアレイの形をとることができ、夫々のチャネル２７は、研磨表面２３の一部だけに広がる。
【００５０】
別の例示的実施形態において、チャネル２７は、実質的に任意の形状、例えば円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びそれらの組み合わせの形状を有することができる。幾つかの例示的実施形態では、研磨エレメント２４の研磨表面２３に実質的に垂直な方向の夫々のチャネル２７の深さは、約１００μｍから約７５００μｍとなるよう選択される。他の例示的実施形態において、研磨エレメント２４の研磨表面２３と実質的に平行な方向の夫々のチャネル２７の断面領域は、約７５平方マイクロメートル（μｍ２）から約３×１０６μｍ２となるよう選択される。
【００５１】
別の例示的実施形態において、支持層は、軟質ゴムあるいはポリマーなどの柔軟で軟質な材料を含む。支持層は、硬いフレーム又は枠などの非圧縮性とすることができるが、好ましくは、圧縮性であって研磨表面方向に陽圧をもたらすものがよい。幾つかの例示的実施形態において、支持層は、圧縮性のポリマー材料、推奨された発泡ポリマー、及び発泡ポリマー材料で作られているのが好ましい。独立型気泡が好ましいこともある。幾つかの例示的実施形態において、少なくとも一部に多孔質研磨エレメントを含む研磨エレメントは、支持層に取り付けられた研磨エレメントの単一のシートとして支持層と共に形成することができる。その支持層は、多孔質支持層でもよい。
【００５２】
幾つかの例示的実施形態では、支持層はシリコン、天然ゴム、スチレンブタジエン・ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから選択されるポリマー材料を含む。支持層は、更に、充填剤、微粒子、繊維、補強材、及び同類のものなどの様々な追加材料を含んでもよい。支持層は、液体不浸透性であることが好ましい（しかし、任意選択の障壁と組み合わせて支持層への液体浸透を避けたり又は抑制して浸透性の材料を使うこともできる）。
【００５３】
ポリウレタンは、特に、有用な支持層の材料であるとされている。好適なポリウレタンとして、例えば、コネチカット州ロジャースのＲｏｇｅｒｓ社からＰＯＲＯＮの商品名で市販されているもの、また同様にミシガン州ミッドランドのＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社からＰＥＬＬＥＴＨＡＮＥの商品名で市販されているもの、特に、ＰＥＬＬＥＴＨＡＮＥ２１０２−６５Ｄがある。他の好適な材料としては、例えば、ＭＹＬＡＲの商品名で広く市販されている２軸配向されたＰＥＴなどのテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）、また同様にＢＯＮＤＴＥＸの商品名でカリフォルニア州サンタアナのＲｕｂｂｅｒｉｔｅ Ｃｙｐｒｅｓｓ Ｓｐｏｎｇｅ Ｒｕｂｂｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から市販されている接着ゴムシートがある。
【００５４】
研磨エレメントは、推奨されたポリマー材料を用いた様々な材料を含むことができる。好適なポリマー材料として、例えば、ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール・ポリエステル、ポリカーボネート、及びＤＥＬＲＩＮ（デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ社から市販されている）の商品名で市販されているアセタールがある。幾つかの例示的実施形態では、少なくとも幾つかの研磨エレメントは、熱可塑性のポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール、又はこれらの組み合わせを含む。
【００５５】
研磨エレメントは、例えば、金属微粒子、セラミック微粒子、ポリマー微粒子、繊維、これらの組み合わせなどを含む強化ポリマー又は他の複合材料を含んでもよい。或る実施形態では、研磨エレメントは、カーボン、グラファイト、金属又はこれらの組み合わせなどの充填剤を含めることによって、電気的及び／又は熱的に伝導性があるように作ることができる。他の実施形態では、上述の電気的又は熱的伝導性がある充填剤を用いて又は用いずに、例えばＯＲＭＥＣＯＭ（ドイツ・アンマースベクのＯｒｍｅｃｏｎ Ｃｈｅｍｉｅ社から市販されている）の商品名で販売されているポリアニリン（ＰＡＮＩ）などの電気的伝導性があるポリマーが使用できる。
【００５６】
ガイド板は、ポリマー、共重合体、ポリマーブレンド、ポリマー複合材料、又はこれらの組み合わせなどの様々な材料で作ることができる。非伝導性及び液体不浸透性のポリマー材料が一般に好まれ、ポリカーボネートが特に有用であるとされている。
【００５７】
任意選択の研磨組成物分布層も、様々なポリマー材料で作ることができる。研磨組成物分布層は、幾つかの実施形態において、少なくとも１つの親水性ポリマーを含んでよい。好適な親水性ポリマーには、ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール、ポリオキシメチレン、及びこれらの組み合わせがある。ポリマー材料は、好ましくは、多孔質で、より好ましくは、気泡を含み、研磨組成物分布層が圧縮されているとき研磨作業中に基板方向に陽圧をもたらすものがよい。
【００５８】
開放型（open）若しくは閉鎖型（closed）の気泡を有する多孔質材料又は発泡材料は、或る実施形態において好ましいことがある。幾つかの特定の実施形態では、研磨組成物分布層は、約１０から約９０パーセントの間の多孔率を有する。他の実施例において、研磨組成物層は、例えば、親水性ウレタンなどのヒドロゲル材料を含んでもよく、これは、水を吸収することができ、吸収は、好ましくは、重量の約５から約６０パーセントに及び、研磨作業中に滑らかな表面を提供する。
【００５９】
幾つかの例示的実施形態において、研磨組成物分布層は、研磨中の基板の表面全域で実質的に均一に研磨組成物を分布させることができ、より均一な研磨を実現することが可能となる。研磨組成物分布層は、適宜バッフル、溝（図示していない）、細孔、及びそれと同類のものなどの流量抵抗要素を含むことができ、研磨中に研磨組成物の流量を調整する。別の例示的実施形態において、研磨組成物分布層は、異なる材料の幾つかの層を含むことができ、研磨表面からの深さの変化に対して研磨組成物の必要な流量を実現する。
【００６０】
幾つかの例示的実施形態では（例えば、図６Ｂ参照）、１つ又は複数の研磨エレメントは、研磨エレメントの中に形成されたオープン・コア領域又はキャビティを含んでもよい。但し、そのような配列は必須ではない。幾つかの実施形態において、国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５５７２０号に記載されているように、研磨エレメントのコアは圧力、伝導度、キャパシタンス、渦電流、などを検出するセンサを含むことができる。更に，他の実施形態において、研磨パッドは、研磨表面に垂直な方向のパッドを通して広がる窓を含んでもよく、又は、透明な層及び／又は透明な研磨エレメントを使用してもよく、「終点窓を用いた研磨パッド及びそのシステムと使用方法（ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＥＮＤＰＯＩＮＴ ＷＩＮＤＯＷ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）」と題名がつけられた２００８年５月１５日に出願された同時継続の米国仮特許出願番号第６１／０５３，４２９号に記載されているように、研磨工程の視覚的な終点を可能にさせる。
【００６１】
上記で使用した「透明な層」という用語は、透明な領域を備える層を含む、ということを意味し、これは、層の残りの部分と同じ又は異なる材料で作ることができる。幾つかの例示的実施形態において、エレメント、層又は領域は、透明であってよく、又は、材料に熱及び／又は圧力を供給することにより透明にしてもよく、又は、層の中に好適に置かれた開口部の適所に透明な材料を流し込み、透明な領域を作り出してもよい。別の実施形態では、支持層の全体が、終点検出装置で利用される対象波長の範囲のエネルギーに対して透明である、又は、透明にする材料で作られていてもよい。透明なエレメント、層又は領域のための好ましい透明な材料には、例えば、透明なポリウレタンがある。
【００６２】
更に、上述したように、「透明」という用語は、終点検出装置で利用される対象波長の範囲のエネルギーに対して実質的に透明であるエレメント、層、及び又は領域を含むことを意味する。或る例示的実施形態において、終点検出装置は、１つ又は複数の電磁エネルギー源を使用し、紫外線光、可視光、赤外線光、マイクロ波、電波、これらの組み合わせなどの形で放出する。或る実施形態では、「透明」という用語は、透明なエレメント、層又は領域に作用する対象波長のエネルギーの少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％）がそれを通して伝わることを意味する。
【００６３】
幾つかの例示的実施形態において、支持層は、透明である。或る例示的実施形態では、少なくとも１つの研磨エレメントは、透明である。更なる例示的実施形態において、少なくとも１つの研磨エレメントは、透明であり、接着層及び支持層も透明である。別の例示的実施形態では、支持層、ガイド板、研磨組成物分布層、少なくとも１つの研磨エレメント、又はこれらの組み合わせが透明である。
【００６４】
本開示は、更に、研磨工程において上述したような研磨パッドの使用方法に向けられる。この方法は、研磨パッドの研磨表面に基板表面を接触させることを含み、研磨パッドは、複数の研磨エレメントを備え、少なくともその幾つかは多孔質であり、基板に対して研磨パッドを相対的に動かし、基板表面を研磨する。或る例示的実施形態では、作業流体を研磨パッド表面と基板表面の間の接触面に供給してもよい。本技術分野では好適な作業流体が知られており、例えば、これは、米国特許第６，２３８，５９２Ｂ１号、６，４９１，８４３Ｂ１号、及び国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００２／３３７３６号で述べられているものでよい。
【００６５】
ここに記載されている研磨パッドは、幾つかの実施形態において、製造するのに比較的容易で安価となる可能性がある。好適な製造工程は、米国仮特許出願番号第６０／９２６，２４４号に記載されている。以下に、幾つかの例示的製造工程の簡単な説明を記載する。この説明は、包括的であること又は他を制限することを意味するものではない。
【００６６】
このように、更なる例示的実施形態において、研磨パッドの製造方法が提供される。この方法は、複数の多孔質研磨エレメントを形成し、また支持層に多孔質研磨エレメントを取り付けることを含む。或る実施形態において、この方法は、ポリマー溶解で飽和したガスの射出成形、反応上でガスを放出しポリマーを形成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形、溶媒中の非相溶性ポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマーの中に分散した多孔質熱硬化性粒子の射出成形、及びその組み合わせによる多孔質研磨エレメントの形成を含む。
【００６７】
更なる或る実施形態において、研磨エレメントの研磨表面に与えられた多数の穴は、例えば、射出成形、カレンダ成形、機械的な穴あけ、レーザ穴あけ、針打ち抜き、ガス分散発泡、化学処理、及びこれらの組み合わせによって与えることができる。
【００６８】
本開示に係る多孔質研磨エレメントを有する研磨パッドの例示的実施形態は、様々な研磨用途に使用できる多様な特徴及び特性を有する可能性がある。幾つかの現時点の好ましい実施形態において、本開示の研磨パッドは、集積回路及び半導体素子の製造で使用されるウェーハの化学機械平坦化（ＣＭＰ）に特によく適している可能性がある。或る例示的実施形態において、本開示で記載の研磨パッドは、本技術分野で知られている研磨パッドにわたって利点をもたらすことができる。
【００６９】
例えば、幾つかの例示的実施形態において、本開示に係る研磨パッドは、ＣＭＰ工程で使用される作業流体が、パッドの研磨表面と研磨される基板表面の間の接触面でより留まりやすいように働くことができ、これにより、研磨を促進する上での作業流体の有効性を高める。他の例示的実施形態において、本開示による研磨パッドは、研磨中のウェーハ表面のディッシング及び／又はエッジ・エロージョンを軽減又は解消することができる。幾つかの例示的実施形態において、本開示による研磨パッドのＣＭＰ工程での使用は、ウェーハ研磨均一性の改善、研磨されたウェーハ表面の平面化、ウェーハからのエッジ・ダイ生産量の増加、並びにＣＭＰ工程運用の許容度及び一貫性の改善をもたらすことができる。
【００７０】
別の例示的実施形態において、本開示に係る多孔質エレメントを用いる研磨パッドの使用は、表面均一性の要求レベルを維持して高いチップ生産量を得ながらのより大きい直径のウェーハの処理、ウェーハ表面の研磨均一性を維持するためにパッド表面のコンディショニングが必要とされる前のより多くのウェーハの処理、あるいは処理時間及びパッド・コンディショナー上の摩耗の低減を可能にすることができる。
【００７１】
本開示に係る例示的研磨パッドを、次に以下の非制限の実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００７２】
以下の非制限的な実施例は、支持層に取り付けられた複数の研磨エレメントを含む研磨パッドの製造に用いることができる、多孔質及び無孔質の研磨エレメントの両方の様々な製造方法について説明する。ここで、研磨エレメントの少なくとも一部は、多孔質研磨エレメントであり、また夫々の多孔質研磨エレメントの少なくとも一部は、複数の細孔を備える。
【００７３】
実施例１
本実施例は、無孔質研磨エレメント（実施例１Ａ）及び細孔が実質的に研磨エレメント全体に分布している多孔質研磨エレメント（実施例１Ｂ）の両方の製造を説明する。多孔質研磨エレメントは、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形によって製造した。
【００７４】
２１０℃、圧力３８００ｇでのメルト・インデックスが５である熱可塑性ポリウレタン（オハイオ州クリーブランドのＬｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＥｓｔａｎｅ ＥＴＥ ６０ＤＴ３ ＮＡＴ ０２２Ｐ）を選択した。熱可塑性ポリウレタンのペレットを、直径３０ｍｍの単スクリュー（Ｌ／Ｄ＝２４：１）を備えた８０トンＭＴ・Ａｒｂｕｒｇ射出成形プレス機（ドイツ・ロースブルグのＡｒｂｕｒｇ ＧｍｂＨ社）の中に、ポリマー溶解をもたらすために上昇させた温度と圧力で供給した。
【００７５】
比較例１Ａでは、ポリマー溶解を３２−キャビティ、コールド・ランナー型（９．２ｇの固体射出重量）で射出成形し、内部に円筒形状のキャビティをもち、０．１５グラム／エレメントの重さの実質的に無孔質な研磨エレメントを形成した。
【００７６】
実施例１Ｂでは、Ｍａｓｓ Ｐｕｌｓｅ Ｄｏｓｉｎｇ供給システムを装備したＴｒｅｘｅｌ ＳＩＩ−ＴＲ１０（マサチューセッツ州ウォーバンのＴｒｅｘｅｌ社から市販されている）を使用して、上昇させた温度と圧力の下でポリマー溶解の中に窒素ガスを注入し、ポリマー溶解の中に超臨界窒素の０．６％ｗ／ｗ混合を形成した。超臨界窒素及びポリマー溶解の混合を３２−キャビティ、コールド・ランナー型（９．２ｇの固体射出重量）で射出成形し、内部に円筒形状のキャビティをもち、０．１３５ｇの重さがあり、実質的に研磨エレメント全体にわたって細孔が分布する多孔質の研磨エレメントを形成した。
【００７７】
押出成形機の夫々のゾーンの温度、型温度、スクリュー、注入、圧縮圧力、成形時間及び押し付けトン数を、実施例１Ａと１Ｂを比較して表１にまとめる。
【００７８】
【表１】
表１
【００７９】
図５Ａは、本開示の他の例示的実施形態に係る、研磨表面に実質的に平行な方向でエレメントを切断した後の、実施例１Ｂの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。図５Ｂは、研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の、図５Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。図５Ａの顕微鏡写真に基づくと、平均細孔サイズは３３．２０８μｍと測定され、細孔サイズの中央値は３０．９３１μｍと測定され、細孔サイズの分布の標準偏差は１３．６８６μｍと測定され、最小細孔サイズは３．７１２μｍと測定され、また、最大細孔サイズは１５０．９４３μｍと測定された。
【００８０】
実施例２
本実施例は、細孔が実質的にエレメントの研磨表面にのみ分布している多孔質研磨エレメントの製造を説明する。
【００８１】
無孔質の研磨エレメントは、上記の比較実施例１Ａで概略記述したように、初めは２１０℃、圧力３８００ｇでのメルト・インデックスが５である熱可塑性ポリウレタン（オハイオ州クリーブランドのＬｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＥｓｔａｎｅ ＥＴＥ ６０ＤＴ３ ＮＡＴ ０２２Ｐ）を射出成形することにより製造し、直径約１５ｍｍの測定値である略円筒形状の研磨エレメントを形成した。
【００８２】
射出成形された研磨エレメントの研磨表面を、次に、ナノ秒のパルス・レート、１５ｋＨｚの反復レート、６０〜８０％（０．８〜１．１ワット）の出力設定及び１００ｍｍ／秒から３００ｍｍ／秒の間のスキャン・レート（全部で２９．８秒及び１３．２秒の実行時間）で動作するＡＶＩＡ３５５ｎｍ紫外線レーザ（カリフォルニア州サンタクララのＣｏｈｅｒｅｎｔ社）を使用しレーザ穴あけして、多孔質の研磨エレメントを形成した。
【００８３】
この実施例２によって製造した多孔質研磨エレメントの多孔質表面を、図６Ａの顕微鏡写真で示す。図６Ｂは、研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の、図６Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【００８４】
実施例３
本実施例は、無孔質研磨エレメント（実施例３Ａ）及び細孔が研磨表面上に形成された複数のチャネルの形で実質的にエレメントの研磨表面だけに分布する多孔質研磨エレメント（実施例３Ｂ）の両方の製造を説明する。
【００８５】
多孔質研磨エレメントを、２１０℃、圧力３８００ｇでのメルト・インデックスが５である熱可塑性ポリウレタン（オハイオ州クリーブランドのＬｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＥｓｔａｎｅ ＥＴＥ ６０ＤＴ３ ＮＡＴ ０２２Ｐ）の射出成形によって製造した。熱可塑性ポリウレタンのペレットを、直径２５ｍｍの単スクリュー（Ｌ／Ｄ＝２４．６：１）を備えたＥｎｇｅｌ１００トン射出成形プレス機（ペンシルバニア州ヨークのＥｎｇｅｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ社）の中に、ポリマー溶解をもたらすために上昇させた温度と圧力で供給した。
【００８６】
熱可塑性ポリウレタン溶解を、２−キャビティ、１つのキャビティに波状型インサート及び他のキャビティに空きの型インサートを装備したコールド・ランナー型（３４．０１ｇの射出重量）で射出成形した。押出成形機の夫々のゾーンの温度、型温度、注入及び圧縮圧力、成形時間並びに押し付けトン数を表２にまとめる。
【００８７】
【表２】
表２
【００８８】
図７は、本開示の更に他の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの研磨表面上の、波状型インサートによって形成された複数のチャネルを示した顕微鏡写真である。
【００８９】
先に述べたように「発明を実施するための形態」で提供した教示を使用して、個々の多孔質及び適宜無孔質研磨エレメントを支持層に取り付け、本発明の様々な実施形態に係る研磨パッドを実現することができる。単一の研磨パッドを説明する特に有利な一実施形態では、バックフィル・チャンバ（ｂａｃｋ−ｆｉｌｌ ｃｈａｍｂｅｒ）を用いてマルチ・キャビティの型が実現でき、ここで、夫々のキャビティは、研磨エレメントに対応する。ここで記載したような多孔質研磨エレメント及び無孔質研磨エレメントを含んでよい複数の研磨エレメントを、好適なポリマー溶解をマルチ・キャビティの型で射出成形することにより、また同じポリマー溶解又は他のポリマー溶解をバックフィル・チャンバに充填することにより形成し、支持層を形成することができる。型の冷却で研磨エレメントは支持層に付着したままとなり、これによって、支持層と共に研磨エレメントの単一シートとして複数の研磨エレメントを形成する。
【００９０】
「実施形態」という用語の前に「例示的」という用語が有るか無いかを問わず、本明細書にわたって「一実施形態」、「或る実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」又は「実施形態」という言及は、実施形態と関連して記載した特有の形状、構造、材料、又は特性が、本発明の或る例示的実施形態の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書にわたって様々な箇所にある「１つ或いは複数の実施形態で」、「或る実施形態で」、「一実施形態で」又は「実施形態で」などの表現の出現は、本発明の或る例示的実施形態と同じ実施形態を必ずしも参照しているものではない。更には、特有の形状、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態で任意の好適な方法で組み合わせてもよい。
【００９１】
本明細書は或る例示的実施形態を詳細に説明したが、当業者は上述の点を理解すれば、これらの実施形態の代替、変形、及び等価物を容易に思いつくことは明らかである。従って、本開示は、先に明記した実施形態に必要以上に制限されるものではないことを理解すべきである。特に、ここで使われたように、終点までの数値範囲の記述は、その範囲内を含めた全ての数を含むことを意味する（例えば、１から５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。更に、ここで使われた全ての数は、「約」という用語によって変更されると考える。更には、ここで参照した全ての刊行物及び特許は、夫々の個々の刊行物又は特許の内容が具体的かつ個別に引用により援用されるよう記載されたのと同じ程度まで、その全体が引用により援用される。
【００９２】
様々な例示的実施形態を説明してきた。これらの、そして、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲のスコープ内にある。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多孔質研磨エレメントを有する研磨パッド、及び、そのような研磨パッドの製造方法、及び、例えば、化学機械平坦化工程における研磨工程でのそのような研磨パッドの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子及び集積回路の製造中、シリコン・ウェーハを一連の析出とエッチングのステップを通して繰り返し処理し、上を覆う物質層及び素子構造を形成する。化学機械平坦化（ＣＭＰ）として知られている研磨技術は、析出及びエッチングのステップ後の表面凹凸（隆起、同じでない高さの領域、くぼみ、及び溝など）の残存を除去するために使用できるものであり、傷又はくぼみ（ディッシングとして知られている）がなく、ウェーハ表面の全域で高い均一性がある平坦なウェーハ表面を得ることを目的とするものである。
【０００３】
標準的なＣＭＰ研磨工程では、ウェーハのような基板を、典型的には、水及び／又はエッチング化学要素中の研磨粒子のスラリーである作業流体の存在下で研磨パッドに対して押し付け、相対的に動かす。研磨スラリーと共に使用する様々なＣＭＰ研磨パッドが、例えば、米国特許番号第５，２５７，４７８号、５，９２１，８５５号、６，１２６，５３２号、６，８９９，５９８Ｂ２号、及び７，２６７，６１０号に開示されている。米国特許番号第６，９０８，３６６Ｂ２などで、固定された研磨パッドも知られている。この特許では、研磨粒子は、一般に、パッドの表面に固定されており、多くの場合、正確に成形された研磨組成物がパッド表面から伸びている形状をしている。最近、圧縮性の下層から伸びる多数の研磨エレメントを有する研磨パッドが国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５７７１４号に記載された。様々な研磨パッドが知られ、また使用されているが、特に、大きなダイ直径が使われていたり、又はウェーハ表面平坦性及び研磨均一性の高いレベルが要求されるＣＭＰ工程では、技術は進み続け、ＣＭＰのための新たな改良された研磨パッドが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，２５７，４７８号
【特許文献２】米国特許第５，９２１，８５５号
【特許文献３】米国特許第６，１２６，５３２号
【特許文献４】米国特許第６，８９９，５９８Ｂ２号
【特許文献５】米国特許第７，２６７，６１０号
【特許文献６】米国特許第６，９０８，３６６Ｂ２号
【特許文献７】国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５７７１４号
【特許文献８】国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５５７２０号
【特許文献９】米国仮特許出願番号第６１／０５３，４２９号
【特許文献１０】米国特許第６，２３８，５９２Ｂ１号
【特許文献１１】米国特許第６，４９１，８４３Ｂ１号
【特許文献１２】国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００２／３３７３６号
【特許文献１３】米国仮特許出願番号第６０／９２６，２４４号
【発明の概要】
【０００５】
例示的一実施形態において、本開示は、複数の研磨エレメントを備える研磨パッドであって、１つ又は複数の他の研磨エレメントに対して研磨エレメントの横方向の動きを制限するように夫々の研磨エレメントを支持層に取り付けるが、研磨エレメントの研磨表面に垂直な軸では移動可能であり、少なくとも研磨エレメントの一部は多孔質研磨エレメントを備え、少なくとも夫々の多孔質研磨エレメントの表面は複数の細孔を備える、研磨パッドを記載する。
【０００６】
ある実施形態において、細孔は、実質的に多孔質研磨エレメントの全体にわたって分布することができる。他の例示的実施形態では、細孔は実質的にエレメントの研磨表面に分布することができる。幾つかの特定の例示的実施形態では、実質的にエレメントの研磨表面に分布する細孔が円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びその組み合わせからなるグループから選択された断面形状を有する複数のチャネルを備える。
【０００７】
他の例示的実施形態において、本開示は、第１の主要面及び第１の主要面と反対側の第２の主要面を有する支持層、支持層の第１の主要面に取り付けた複数の研磨エレメント、並びに第１の主要表面及び第１の主要表面と反対側の第２の主要表面を有するガイド板を備える研磨パッドを記載する。ガイド板は、支持層から遠位の第１の主要表面と共に、第１の主要面上に複数の研磨エレメントを配置するために置かれ、研磨エレメントは、ガイド板の第１の主要表面から第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸び、少なくとも研磨エレメントの一部は、多孔質研磨エレメントを含み、また少なくとも夫々の多孔質研磨エレメントの一部は、複数の細孔を含む。
【０００８】
ある例示的実施形態において、細孔は、実質的に多孔質研磨エレメントの全体にわたって分布することができる。他の例示的実施形態では、細孔は、実質的にエレメントの研磨表面に分布することができる。幾つかの特定の例示的実施形態では、実質的にエレメントの研磨表面に分布する細孔が円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びその組み合わせからなるグループから選択された断面形状を有する複数のチャネルを備える。
【０００９】
更なる例示的実施形態において、本開示は、研磨工程において上述したような研磨パッドの使用方法に向けられる。この方法は、基板の表面が複数の研磨エレメントを備える研磨パッドの研磨表面に接することを含み、少なくとも研磨エレメントの幾つかは、多孔質で、基板に対して相対的に研磨パッドが動き基板の表面を研磨する。ある例示的実施形態では、研磨パッド表面と基板表面の間の接触面に作業流体を供給することができる。
【００１０】
別の例示的実施形態において、研磨パッドの製造方法を提供し、この方法は、複数の多孔質研磨エレメントを形成し、また支持層に多孔質研磨エレメントを取り付けることを含む。ある実施形態では、この方法はポリマー溶解で飽和したガスの射出成形、反応上でガスを放出しポリマーを形成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形、溶媒中の非相溶性ポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマーの中に分散した多孔質熱硬化性粒子の射出成形、及びその組み合わせによる多孔質研磨エレメントの形成を含む。
【００１１】
本開示に係る多孔質研磨エレメントを有する研磨パッドの例示的実施形態は、様々な研磨用途に使用できる多様な特徴及び特性を持っている。幾つかの現時点の好ましい実施形態では、本開示の研磨パッドは、集積回路及び半導体素子の製造で使用されるウェーハの化学機械平坦化（ＣＭＰ）に特によく適している可能性がある。或る例示的実施形態では、本開示に記載の研磨パッドは、以下の利点の幾つか、又は全てをもたらすことができる。
【００１２】
例えば、幾つかの例示的実施形態において、本開示に係る研磨パッドは、ＣＭＰ工程で使用される作業流体が、パッドの研磨表面と研磨される基板表面の間の接触面でより留まりやすいように働くことができ、それにより、研磨を促進する上での作業流体の有効性を高める。他の例示的実施形態では、本開示に係る研磨パッドは、研磨中のウェーハ表面のディッシング及び／又はエッジ・エロージョンを軽減又は解消することができる。幾つかの例示的実施形態では、本開示に係る研磨パッドのＣＭＰ工程での使用は、ウェーハ研磨均一性の改善、研磨されたウェーハ表面の平面化、ウェーハからのエッジ・ダイ生産量の増加、並びにＣＭＰ工程運用の許容度及び一貫性の改善をもたらすことができる。
【００１３】
別の例示的実施形態において、本開示に係る多孔質エレメントを用いる研磨パッドの使用は、表面均一性の要求レベルを維持して高いチップ生産量を得ながらのより大きい直径のウェーハの処理、ウェーハ表面の研磨均一性を維持するためにパッド表面のコンディショニングが必要とされる前のより多くのウェーハの処理、あるいは処理時間及びパッド・コンディショナー上の摩耗の低減を可能にすることができる。或る実施形態では、多孔質研磨エレメントを用いるＣＭＰパッドは、溝などの表面構造を有する従来のＣＭＰパッドの優位性及び利点をもたらすこともできるが、低コストでより再現性よく製造することもできる。
【００１４】
本開示の例示的実施形態の様々な観点及び利点について概要を述べてきた。上記の概要は、本発明の夫々の図示した実施形態又はここでの或る例示的実施形態のあらゆる実施態様を説明することを目的としていない。以下でより具体的に説明する「図面」及び「発明を実施するための形態」が、ここで開示した原理を使用した好ましい実施形態を例示する。
【００１５】
本開示の例示的実施形態について、添付図面を参照して更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の例示的一実施形態による突出した多孔質エレメントを備えた研磨パッドの側面図である。
【図２】本開示の他の例示的実施形態に係る突出した多孔質エレメントを備えた研磨パッドの側面図である。
【図３Ａ】本開示の例示的一実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの例示的多孔質研磨エレメントの上面図である。
【図３Ｃ】研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の図３Ａの例示的多孔質研磨エレメントの拡大斜視図である。
【図４Ａ】本開示の他の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図４Ｂ】本開示の他の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図４Ｃ】本開示の別の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの斜視図である。
【図５Ａ】研磨表面に実質的に平行な方向でエレメントを切断した後の本開示の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の図５Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【図６Ａ】本開示の更なる例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの多孔質研磨表面の顕微鏡写真である。
【図６Ｂ】研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の図６Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【図７】本開示の更にもう１つの例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの多孔質研磨表面の顕微鏡写真である。
【００１７】
図面中の類似の参照番号は、類似の要素を示す。ここで示した図面は、原寸に比例していない。また図面では、研磨パッドの構成要素は、選択された特徴が強調されるように寸法設定されている。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ウェーハ研磨の標準的なＣＭＰスラリー工程において、特性トポグラフィを処理するウェーハは、研磨パッド、及び砥粒及び研磨化学要素を含む研磨溶液に接触状態にされる。研磨パッドが軟質の場合、ソフト・パッドがウェーハ上の高くなった領域と同じ速度で低い領域を研磨することが原因で、ディッシング及びエロージョンの現象が起きることがある。研磨パッドが硬質の場合は、ディッシング及びエロージョンは著しく低減されることがある。しかしながら、硬質研磨パッドはダイを均一に平坦化するのに有利に良い結果をもたらすことができるが、ウェーハ周囲で生じるリバウンド効果が原因で、ウェーハ均一性では不都合なほど正確さに欠ける結果をもたらすこともある。このリバウンド効果は、粗悪なエッジの生産及び狭いＣＭＰ研磨工程ウィンドウをもたらす。更に、このような硬質研磨パッドは異なるウェーハ・トポグラフィに敏感であり、またウェーハとの接触面及び研磨溶液を維持する最適な研磨テクスチャを作り出すためのパッド・コンディショナーの使用に完全に依存するため、硬質研磨パッドでは安定な研磨工程を開発するのが困難なことがある。
【００１９】
本開示は、多孔質研磨エレメントを用いた改善された研磨パッドに関し、軟質の研磨パッド及び硬質研磨パッド夫々の不利な特性の幾つかを排除又は低減させながら、様々な実施形態において軟質の研磨パッド及び硬質研磨パッドの両方の有利な特性の幾つかを組み合わせている。本開示の様々な例示的実施形態を、ここで図面を個別に参照して説明していく。本開示の例示的実施形態は、本開示の精神及び範囲から逸脱せずに様々な改良及び変更をすることができる。従って、本発明の実施形態は以下に記載する例示的実施形態に制限されるものではなく、特許請求の範囲及びその任意の同等物で示した制約によって抑制されるべきものであることを理解されたい。
【００２０】
図１を参照すると、複数の研磨エレメント４を備えた研磨パッド２の例示的実施形態を示している。１つ又は複数の他の研磨エレメント４に対して研磨エレメント４の横方向の動きを制限するように夫々の研磨エレメント４を支持層１０に取り付けるが、夫々の研磨エレメント４の研磨表面１４に垂直な軸では動けるようにしておく。少なくとも研磨エレメント４の一部は多孔質であり、少なくとも研磨エレメント４の表面には、この場合、少なくとも研磨表面１４には、複数の細孔（図１では示していない）を備える。図１に示す特定の実施形態では、研磨エレメント４の全体にわたって十分に分布した複数の細孔１５を有するものとして、夫々の多孔質研磨エレメント４も示されている。他の例示的実施形態（図１では示していないが図３〜４で図示している）では、細孔が、研磨エレメント４に十分に、又は研磨エレメント４の研磨表面１４の近くだけに分布している。
【００２１】
更に、図１で示した特定の実施形態では、３つの研磨エレメント４を示し、全ての研磨エレメント４を、多孔質研磨表面１４及び研磨エレメント４の全体にわたって十分に分布した細孔１５の両方を含む多孔質研磨エレメントとして示している。しかしながら、任意の数の研磨エレメント４が使用でき、また多孔質研磨エレメントの数はわずか１つの研磨エレメント、全ての研磨エレメントと同じ数、又はその間の任意の数に選択できることを理解されるであろう。
【００２２】
更に、研磨パッド２は 、実質的に、全く同一の研磨エレメント４だけを備える必要はないことが理解されるであろう。従って、例えば、多孔質研磨エレメントと無孔質研磨エレメントとの任意の組み合わせ又は配列で、複数の多孔質研磨エレメント４を構成してもよい。更に、研磨エレメント４の全体にわたって細孔が十分に分布した研磨エレメント４、研磨エレメント４に十分に、又は研磨エレメント４の研磨表面１４の近くだけに、細孔が分布した研磨エレメント４、及び実質的に細孔がない研磨エレメント４の組み合わせ又は配列を有する研磨パッド２も有利に製造できる。
【００２３】
図１で示した特定の実施形態では、例えば、支持層に直接ボンディングで、又は接着剤を使用して支持層１０の第１の主要面に取り付けられた研磨エレメント４を示している。任意選択の研磨組成物分布層８も併せて図１に示している。これは、研磨エレメントのガイド板としても役立つものである。研磨工程中、任意選択の研磨組成物分布層８は、個々の研磨エレメント４への作業流体及び／又は研磨スラリーの配給を援助する。
【００２４】
ガイド板として使用されるとき、研磨組成物分布層８（ガイド板）の第１の主要表面が支持層１０から遠位となり、また研磨組成物分布層８（ガイド板）の第２の主要表面が研磨組成物分布層８（ガイド板）の第１の主要表面の反対側となるように、研磨組成物分布層８（ガイド板）を支持層１０の第１の主要面上に置いて、複数の研磨エレメント４の配置を促進することができる。
【００２５】
研磨エレメントは、研磨組成物分布層８（ガイド板）の第１の主要表面から支持層１０の第１の主要面に実質的に垂直の第１の方向に沿って伸びる。研磨組成物分布層８がガイド板としても使用される場合、研磨組成物分布層８（ガイド板）を通して伸びる複数の開口部６を設けるのが好ましい。夫々の研磨エレメント４の一部は、対応する開口部６の中へ伸びる。従って、複数の開口部６は、支持層１０上で研磨エレメント４の配置をガイドする役目を果たす。
【００２６】
図１で示した特定の実施形態では、任意選択の感圧接着剤層１２を支持層１０に隣接して、研磨組成物分布層８の反対側に示している。これは、ＣＭＰ研磨装置（図１では示していない）の研磨プラテン（図１では示していない）に研磨パッド２を固定するのに使うことができる。
【００２７】
図２を参照すると、研磨パッド２’の他の例示的実施形態を示している。研磨パッド２’は、第１の主要面及び第１の主要面の反対側の第２の主要面を有する支持層３０、夫々の研磨エレメント２４が支持層３０の第１の主要面に夫々の研磨エレメント２４を取り付けるための取り付けフランジ２５を有する複数の研磨エレメント２４、並びに第１の主要表面及び第１の主要表面の反対側の第２の主要表面を有するガイド板３１を備え、ガイド板３１は支持層３０から遠位となるガイド板３１の第１の主要表面を用いて支持層３０の第１の主要面上に複数の研磨エレメント２４を配置するために置かれる。
【００２８】
図２で示すように、夫々の研磨エレメント２４は、ガイド板３１の第１の主要表面から第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸びる。少なくとも研磨エレメント２４の一部は、多孔質研磨エレメントを含み、また少なくとも夫々の多孔質研磨エレメントの一部は、この場合研磨表面２３であるが、複数の細孔（図２では示していない）を含む。図２で示した特定の実施形態では、夫々の多孔質研磨エレメント２４は、研磨エレメント２４の全体にわたって十分に分布する複数の細孔１５を有するものとしても示されている。他の例示的実施形態（図２では示していないが図４Ａ〜４Ｃで示している）では、細孔１５は、研磨エレメント２４に十分に、又は研磨エレメント２４の研磨表面２３の近くだけに分布している。
【００２９】
更に、図２で示した特定の実施形態では、３つの研磨エレメント２４を示し、全ての研磨エレメント２４を、多孔質研磨表面１４及び研磨エレメント２４の全体にわたって十分に分布した細孔１５の両方を含む多孔質研磨エレメントとして示している。しかしながら、任意の数の研磨エレメント２４が使用でき、また多孔質研磨エレメントの数はわずか１つの研磨エレメント、全ての研磨エレメントと同じ数、又はその間の任意の数を選択できることを理解されるであろう。
【００３０】
更に、研磨パッド２’は 、実質的に全く同一の研磨エレメント２４だけを備える必要はないことが理解されるであろう。従って、例えば、多孔質研磨エレメントと無孔質研磨エレメントとの任意の組み合わせ又は配列で複数の多孔質研磨エレメント２４を構成してもよい。更に、研磨エレメント２４の全体にわたって細孔が十分に分布した研磨エレメント２４、研磨エレメント２４に十分に又は研磨エレメント２４の研磨表面２３の近くだけに細孔が分布した研磨エレメント２４、及び実質的に細孔がない研磨エレメント２４の組み合わせ又は配列を有する研磨パッド２’も有利に製造できる。
【００３１】
任意選択の研磨組成物分布層２８を図２で、更に、図示している。研磨工程中、任意選択の研磨組成物分布層２８は、個々の研磨エレメント２４への作業流体及び／又は研磨スラリーの配給を援助する。複数の開口部２６は、図２で示すように、少なくともガイド板３１及び任意選択の研磨組成物分布層２８を通して伸びるように設けることもできる。
【００３２】
図２に示すように、幾つかの実施形態では、夫々の研磨エレメント２４は取り付けフランジ２５を有し、ガイド層３１の第２の主要表面に対応するフランジ２５の噛み合いによって、夫々の研磨エレメント２４を支持層３０の第１の主要面に取り付ける。少なくとも夫々の研磨エレメント２４の一部は対応する開口部２６の中へ伸び、夫々の研磨エレメント２４は対応する開口部２６を貫通し、ガイド板３１の第１の主要表面から外側に伸びる。従って、ガイド板３１の複数の開口部２６は、支持層３０に夫々対応する研磨エレメント２４を取り付けるために夫々のフランジ２５と噛み合いながら、支持層３０の上で研磨エレメント２４の横方向の配置をガイドする役目を果たす。
【００３３】
従って、研磨工程中、研磨エレメント２４は、ガイド板３１によって支持層３０に取り付けられたままでありながら、支持層３０の第１の主要面と実質的に垂直な方向に受ける位置変化に対して無関係に自由となる。幾つかの実施形態では、これは、非軟質研磨エレメント、例えば研磨表面に十分に又は表面近くだけに分布する細孔を有する多孔質研磨エレメントを可能にすることができる。このような多孔質研磨エレメントは、軟質研磨パッドの幾つかの有利な特性を示す軟質研磨エレメントとして役立つことができる。
【００３４】
図２に示す特定の実施形態では、支持層３０とガイド板３１の間の接触面に置いた粘着性の任意選択の接着層３４を使って、研磨エレメント２４を更に支持層３０の第１の主要面に取り付ける。しかしながら、例えば熱と圧力を使用した研磨エレメント２４の支持層３０への直接ボンディングを含む他のボンディング方法も使うことができる。このような研磨エレメントは、非軟質研磨パッドの幾つかの有利な特性を示す非軟質研磨エレメントとして役立つことができる。
【００３５】
図２で示していない関連する例示的実施形態では、複数の開口部は開口部のアレイとして配置することができ、ここで、開口部２６の少なくとも一部は、主要な穴及びガイド板３１のアンダーカット領域を含み、アンダーカット領域は、対応する研磨エレメント・フランジ２５とかみ合う肩を形成し、それにより、研磨エレメント２４と支持層３０の間の接着の必要性なしに研磨エレメント２４を保持する。
【００３６】
更に、任意選択の接着層３６は、図２で示すように、任意選択の研磨組成物分布層２８をガイド板３１の第１の主要表面に取り付けるのに使用できる。更に、図２で示す特定の実施形態では、支持層３０に隣接してガイド板３１の反対側に、任意選択の感圧接着剤層３２を示している。これは、ＣＭＰ研磨装置（図２では示していない）の研磨プラテン（図２では示していない）に研磨パッド２’を固定するのに使うことができる。
【００３７】
図３Ａ〜図３Ｂを参照すると、研磨表面１４と略平行な方向で研磨エレメント４を透視した研磨エレメント４の断面形状は、対象とする用途に基づいて幅広く変えることができる。図３Ａは図３Ｂ（これは研磨エレメント４の研磨表面１４を示す）に示すような略円形断面を有する略円筒形状の研磨エレメント４を示しているが、他の断面形状も可能であり、ある実施形態で記載することができる。例えば、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、及び台形の断面形状が有用なことがある。
【００３８】
図３Ａ及び３Ｂで示すような円形断面を有する円筒形状の研磨エレメント４では、研磨表面１４に略平行な方向での研磨エレメント４の断面直径は、約５０μｍから約２０ｍｍとすることができ、ある実施形態では、断面直径は約１ｍｍから約１５ｍｍであり、また他の実施形態では断面直径は約５ｍｍから約１５ｍｍ（又は約５ｍｍから約１０ｍｍ）である。非円形の断面を有する非円筒形状の研磨エレメントでは、特徴寸法を使い高さ、幅、及び長さを特定する観点で研磨エレメントの寸法を特徴づけることができる。ある例示的実施形態では、特徴寸法は約０．１ｍｍから約３０ｍｍとなるよう選択することができる。
【００３９】
他の例示的実施形態では、研磨表面１４に略平行な方向の夫々の研磨エレメント４の断面領域は、約１ｍｍ２から約１，０００ｍｍ２とすることができ、他の実施形態では約１０ｍｍ２から約５００ｍｍ２、また更に他の実施形態では約２０ｍｍ２から約２５０ｍｍ２とすることができる。
【００４０】
研磨エレメント（図１の４、図２の２４）は、対象とする用途に基づき、様々なパターンで支持層（図１の１０、図２の３０）の主要面上に分布することができ、パターンは、一様であっても、又は一様でなくてもよい。研磨エレメントは、実質的に支持層の表面全体にあってもよく、又は研磨エレメントを含まない支持層の領域があってもよい。幾つかの実施例では、研磨エレメントは、支持層の主要表面全領域の約３０から８０パーセントとなる支持層の平均表面被覆率を有し、これは、研磨エレメントの数、夫々の研磨エレメントの断面領域、及び研磨パッドの断面領域によって決まる。
【００４１】
研磨パッドの主要表面に略平行な方向の研磨パッドの断面領域は、幾つかの例示的実施形態において、約１００ｃｍ２から約３００，０００ｃｍ２に及ぶことができ、他の実施形態では、約１，０００ｃｍ２から約１００，０００ｃｍ２、また更に他の実施形態では、約２，０００ｃｍ２から約５０，０００ｃｍ２に及ぶことができる。
【００４２】
研磨作業での研磨パッド（図１の２、図２の２’）の最初の使用の前は、幾つかの例示的実施形態において、夫々の研磨エレメント（図１の４、図２の２４）が支持層（図１の１０、図２の３０）の第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って伸びる。他の例示的実施形態では、夫々の研磨エレメントが、ガイド板（図２の３１）を含む面の少なくとも約０．２５ｍｍ上方に第１の方向に沿って伸びる。別の例示的実施形態では、夫々の研磨エレメントが、支持層（図１の１０、図２の３０）を含む面の少なくとも約０．２５ｍｍ上方に第１の方向に沿って伸びる。更なる例示的実施形態では、研磨エレメント（図１の２、図２の２’）のベースあるいは底の上の研磨表面（図１の１４、図２の２３）の高さが、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍ、１０ｍｍ又はそれ以上であってもよく、これは、使われる研磨組成物及び研磨エレメント用に選択される材料に依存する。
【００４３】
再び、図１〜２を参照すると、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）及びガイド板３１の全体にわたる開口部（図１の６、図２の２６）の深さ及び間隔は、個別のＣＭＰ工程での必要に応じて変えることができる。研磨エレメント（図１の４、図２の２４）は、互いに及び研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）並びにガイド板３１に対して、夫々平面配向を維持し、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）及びガイド板３１の表面の上に突き出る。
【００４４】
幾つかの例示的実施形態では、研磨エレメント（図１の４、図２の２４）の伸長によってガイド板３１及び任意の研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）の上にできるボリュームは、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）表面の研磨組成物の分布のための場所を形成することができる。研磨エレメント（図１の４、図２の２４）は、研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）の上に、研磨エレメントの材料特性及び研磨組成物分布層（図１の８、図２の２８）表面を覆う研磨組成物（作業流体及び又は研磨スラリー）の必要な流れに少なくともある程度基づく量だけ突き出る。
【００４５】
図１〜２に示すように、研磨エレメント４（又はフランジ状の研磨エレメント２４）の少なくとも一部は、多孔質研磨エレメントであり、これは、ある実施形態では少なくとも多孔質研磨表面（図１の１４、図２の２３）を有し、スライドしながら又は回転しながら研磨される基板（図１では示していない）と接触することができる。他の実施形態では、多孔質研磨エレメントは、多孔質研磨表面を有していなくてもよく、多孔質研磨エレメントの実質的に全体にわたって分布する細孔を有するものでもよい。このような多孔質研磨エレメントは、軟質研磨パッドの幾つかの有利な特性を示す軟質研磨エレメントとして役に立つことができる。
【００４６】
幾つかの特定の例示的実施形態では、１つ又は複数の研磨エレメント４は、研磨エレメント４の実質的に全体にわたって多孔質気泡の形で分布する複数の細孔１５を含むことができる。気泡は、独立型気泡、又は連続型気泡であってよい。独立型気泡は、幾つかの実施形態で好適なことがある。気泡中の複数の細孔１５は、細孔サイズ、例えば細孔の直径、の単峰型分布を示すのが好ましい。幾つかの例示的実施形態では、複数の細孔は、約１ナノメートルから約１００μｍの平均細孔サイズを示す。他の例示的実施形態では、複数の細孔は、約１μｍから約５０μｍの平均細孔サイズを示す。
【００４７】
次に、図３Ａ〜３Ｃ及び４Ａ〜４Ｃを参照すると、研磨エレメント４（図３Ａ〜３Ｂ）又は、フランジ型研磨エレメント２４（図４Ａ〜４Ｃ）の研磨表面１４（図３Ａ〜３Ｂ）又は２３（図４Ａ〜４Ｃ）は、実質的に平坦な表面、又はテクスチャとすることができる。ある現時点の好ましい実施形態では、夫々の多孔質研磨エレメントの少なくとも研磨表面は、例えば微細な表面穴又は細孔１５を用いた多孔質で作られており、穴、通路、溝、チャネルなどの形をとることができる。研磨表面のこのような細孔１５は、基板（図示していない）及び対応する多孔質研磨エレメントの間の接触面への研磨組成物（図示していないが例えば作業流体及び／又は砥粒研磨スラリー）の分布及び維持を促進する働きをすることができる。
【００４８】
図３Ａ〜３Ｃで示す或る例示的実施形態において、研磨表面１４は、略円筒形状の毛細管である細孔１５を含む。図３Ｃで示すように、細孔１５は、研磨表面１４から研磨エレメント４の中へ伸びることができる。関係する実施形態では、研磨表面は、研磨表面２３からフランジ型研磨エレメント２４の中へ伸びる略円筒形状の毛細管である細孔１５を含む。細孔は円筒形状である必要はなく、例えば円錐形、長方形、ピラミッド形などの他の孔形状が可能である。細孔の特徴寸法は、一般に幅、長さ、又は直径に加えて深さで表すことができる。細孔の特徴寸法は、深さが約２５マイクロメートル（μｍ）から約６，５００μｍ、幅が約５μｍから約５００μｍ、長さが約１０μｍから約１，０００μｍ、直径が約５μｍから約１，０００μｍに及ぶことができる。
【００４９】
図４Ｂで示す他の例示的実施形態において、研磨表面２３は、複数のチャネル２７の形の細孔を含む。ここで、夫々のチャネル２７は、対応する研磨エレメント２４の研磨表面２３の少なくとも一部に広がり、研磨表面２３と略平行な方向に広がるのが好ましい。夫々のチャネル２７は、研磨表面２３と略平行な方向で、対応する研磨エレメント２４の研磨表面２３の全体に広がるのが好ましい。図４Ｃで示す他の例示的実施形態においては、細は、チャネル２７の２次元的なアレイの形をとることができ、夫々のチャネル２７は、研磨表面２３の一部だけに広がる。
【００５０】
別の例示的実施形態において、チャネル２７は、実質的に任意の形状、例えば円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びそれらの組み合わせの形状を有することができる。幾つかの例示的実施形態では、研磨エレメント２４の研磨表面２３に実質的に垂直な方向の夫々のチャネル２７の深さは、約１００μｍから約７５００μｍとなるよう選択される。他の例示的実施形態において、研磨エレメント２４の研磨表面２３と実質的に平行な方向の夫々のチャネル２７の断面領域は、約７５平方マイクロメートル（μｍ２）から約３×１０６μｍ２となるよう選択される。
【００５１】
別の例示的実施形態において、支持層は、軟質ゴムあるいはポリマーなどの柔軟で軟質な材料を含む。支持層は、硬いフレーム又は枠などの非圧縮性とすることができるが、好ましくは、圧縮性であって研磨表面方向に陽圧をもたらすものがよい。幾つかの例示的実施形態において、支持層は、圧縮性のポリマー材料、推奨された発泡ポリマー、及び発泡ポリマー材料で作られているのが好ましい。独立型気泡が好ましいこともある。幾つかの例示的実施形態において、少なくとも一部に多孔質研磨エレメントを含む研磨エレメントは、支持層に取り付けられた研磨エレメントの単一のシートとして支持層と共に形成することができる。その支持層は、多孔質支持層でもよい。
【００５２】
幾つかの例示的実施形態では、支持層はシリコン、天然ゴム、スチレンブタジエン・ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから選択されるポリマー材料を含む。支持層は、更に、充填剤、微粒子、繊維、補強材、及び同類のものなどの様々な追加材料を含んでもよい。支持層は、液体不浸透性であることが好ましい（しかし、任意選択の障壁と組み合わせて支持層への液体浸透を避けたり又は抑制して浸透性の材料を使うこともできる）。
【００５３】
ポリウレタンは、特に、有用な支持層の材料であるとされている。好適なポリウレタンとして、例えば、コネチカット州ロジャースのＲｏｇｅｒｓ社からＰＯＲＯＮの商品名で市販されているもの、また同様にミシガン州ミッドランドのＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社からＰＥＬＬＥＴＨＡＮＥの商品名で市販されているもの、特に、ＰＥＬＬＥＴＨＡＮＥ２１０２−６５Ｄがある。他の好適な材料としては、例えば、ＭＹＬＡＲの商品名で広く市販されている２軸配向されたＰＥＴなどのテレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）、また同様にＢＯＮＤＴＥＸの商品名でカリフォルニア州サンタアナのＲｕｂｂｅｒｉｔｅ Ｃｙｐｒｅｓｓ Ｓｐｏｎｇｅ Ｒｕｂｂｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から市販されている接着ゴムシートがある。
【００５４】
研磨エレメントは、推奨されたポリマー材料を用いた様々な材料を含むことができる。好適なポリマー材料として、例えば、ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール・ポリエステル、ポリカーボネート、及びＤＥＬＲＩＮ（デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ社から市販されている）の商品名で市販されているアセタールがある。幾つかの例示的実施形態では、少なくとも幾つかの研磨エレメントは、熱可塑性のポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール、又はこれらの組み合わせを含む。
【００５５】
研磨エレメントは、例えば、金属微粒子、セラミック微粒子、ポリマー微粒子、繊維、これらの組み合わせなどを含む強化ポリマー又は他の複合材料を含んでもよい。或る実施形態では、研磨エレメントは、カーボン、グラファイト、金属又はこれらの組み合わせなどの充填剤を含めることによって、電気的及び／又は熱的に伝導性があるように作ることができる。他の実施形態では、上述の電気的又は熱的伝導性がある充填剤を用いて又は用いずに、例えばＯＲＭＥＣＯＭ（ドイツ・アンマースベクのＯｒｍｅｃｏｎ Ｃｈｅｍｉｅ社から市販されている）の商品名で販売されているポリアニリン（ＰＡＮＩ）などの電気的伝導性があるポリマーが使用できる。
【００５６】
ガイド板は、ポリマー、共重合体、ポリマーブレンド、ポリマー複合材料、又はこれらの組み合わせなどの様々な材料で作ることができる。非伝導性及び液体不浸透性のポリマー材料が一般に好まれ、ポリカーボネートが特に有用であるとされている。
【００５７】
任意選択の研磨組成物分布層も、様々なポリマー材料で作ることができる。研磨組成物分布層は、幾つかの実施形態において、少なくとも１つの親水性ポリマーを含んでよい。好適な親水性ポリマーには、ポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール、ポリオキシメチレン、及びこれらの組み合わせがある。ポリマー材料は、好ましくは、多孔質で、より好ましくは、気泡を含み、研磨組成物分布層が圧縮されているとき研磨作業中に基板方向に陽圧をもたらすものがよい。
【００５８】
開放型（open）若しくは閉鎖型（closed）の気泡を有する多孔質材料又は発泡材料は、或る実施形態において好ましいことがある。幾つかの特定の実施形態では、研磨組成物分布層は、約１０から約９０パーセントの間の多孔率を有する。他の実施例において、研磨組成物層は、例えば、親水性ウレタンなどのヒドロゲル材料を含んでもよく、これは、水を吸収することができ、吸収は、好ましくは、重量の約５から約６０パーセントに及び、研磨作業中に滑らかな表面を提供する。
【００５９】
幾つかの例示的実施形態において、研磨組成物分布層は、研磨中の基板の表面全域で実質的に均一に研磨組成物を分布させることができ、より均一な研磨を実現することが可能となる。研磨組成物分布層は、適宜バッフル、溝（図示していない）、細孔、及びそれと同類のものなどの流量抵抗要素を含むことができ、研磨中に研磨組成物の流量を調整する。別の例示的実施形態において、研磨組成物分布層は、異なる材料の幾つかの層を含むことができ、研磨表面からの深さの変化に対して研磨組成物の必要な流量を実現する。
【００６０】
幾つかの例示的実施形態では（例えば、図６Ｂ参照）、１つ又は複数の研磨エレメントは、研磨エレメントの中に形成されたオープン・コア領域又はキャビティを含んでもよい。但し、そのような配列は必須ではない。幾つかの実施形態において、国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００６／０５５７２０号に記載されているように、研磨エレメントのコアは圧力、伝導度、キャパシタンス、渦電流、などを検出するセンサを含むことができる。更に，他の実施形態において、研磨パッドは、研磨表面に垂直な方向のパッドを通して広がる窓を含んでもよく、又は、透明な層及び／又は透明な研磨エレメントを使用してもよく、「終点窓を用いた研磨パッド及びそのシステムと使用方法（ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＥＮＤＰＯＩＮＴ ＷＩＮＤＯＷ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ）」と題名がつけられた２００８年５月１５日に出願された同時継続の米国仮特許出願番号第６１／０５３，４２９号に記載されているように、研磨工程の視覚的な終点を可能にさせる。
【００６１】
上記で使用した「透明な層」という用語は、透明な領域を備える層を含む、ということを意味し、これは、層の残りの部分と同じ又は異なる材料で作ることができる。幾つかの例示的実施形態において、エレメント、層又は領域は、透明であってよく、又は、材料に熱及び／又は圧力を供給することにより透明にしてもよく、又は、層の中に好適に置かれた開口部の適所に透明な材料を流し込み、透明な領域を作り出してもよい。別の実施形態では、支持層の全体が、終点検出装置で利用される対象波長の範囲のエネルギーに対して透明である、又は、透明にする材料で作られていてもよい。透明なエレメント、層又は領域のための好ましい透明な材料には、例えば、透明なポリウレタンがある。
【００６２】
更に、上述したように、「透明」という用語は、終点検出装置で利用される対象波長の範囲のエネルギーに対して実質的に透明であるエレメント、層、及び又は領域を含むことを意味する。或る例示的実施形態において、終点検出装置は、１つ又は複数の電磁エネルギー源を使用し、紫外線光、可視光、赤外線光、マイクロ波、電波、これらの組み合わせなどの形で放出する。或る実施形態では、「透明」という用語は、透明なエレメント、層又は領域に作用する対象波長のエネルギーの少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％）がそれを通して伝わることを意味する。
【００６３】
幾つかの例示的実施形態において、支持層は、透明である。或る例示的実施形態では、少なくとも１つの研磨エレメントは、透明である。更なる例示的実施形態において、少なくとも１つの研磨エレメントは、透明であり、接着層及び支持層も透明である。別の例示的実施形態では、支持層、ガイド板、研磨組成物分布層、少なくとも１つの研磨エレメント、又はこれらの組み合わせが透明である。
【００６４】
本開示は、更に、研磨工程において上述したような研磨パッドの使用方法に向けられる。この方法は、研磨パッドの研磨表面に基板表面を接触させることを含み、研磨パッドは、複数の研磨エレメントを備え、少なくともその幾つかは多孔質であり、基板に対して研磨パッドを相対的に動かし、基板表面を研磨する。或る例示的実施形態では、作業流体を研磨パッド表面と基板表面の間の接触面に供給してもよい。本技術分野では好適な作業流体が知られており、例えば、これは、米国特許第６，２３８，５９２Ｂ１号、６，４９１，８４３Ｂ１号、及び国際特許出願公開公報第ＷＯ／２００２／３３７３６号で述べられているものでよい。
【００６５】
ここに記載されている研磨パッドは、幾つかの実施形態において、製造するのに比較的容易で安価となる可能性がある。好適な製造工程は、米国仮特許出願番号第６０／９２６，２４４号に記載されている。以下に、幾つかの例示的製造工程の簡単な説明を記載する。この説明は、包括的であること又は他を制限することを意味するものではない。
【００６６】
このように、更なる例示的実施形態において、研磨パッドの製造方法が提供される。この方法は、複数の多孔質研磨エレメントを形成し、また支持層に多孔質研磨エレメントを取り付けることを含む。或る実施形態において、この方法は、ポリマー溶解で飽和したガスの射出成形、反応上でガスを放出しポリマーを形成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形、溶媒中の非相溶性ポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマーの中に分散した多孔質熱硬化性粒子の射出成形、及びその組み合わせによる多孔質研磨エレメントの形成を含む。
【００６７】
更なる或る実施形態において、研磨エレメントの研磨表面に与えられた多数の穴は、例えば、射出成形、カレンダ成形、機械的な穴あけ、レーザ穴あけ、針打ち抜き、ガス分散発泡、化学処理、及びこれらの組み合わせによって与えることができる。
【００６８】
本開示に係る多孔質研磨エレメントを有する研磨パッドの例示的実施形態は、様々な研磨用途に使用できる多様な特徴及び特性を有する可能性がある。幾つかの現時点の好ましい実施形態において、本開示の研磨パッドは、集積回路及び半導体素子の製造で使用されるウェーハの化学機械平坦化（ＣＭＰ）に特によく適している可能性がある。或る例示的実施形態において、本開示で記載の研磨パッドは、本技術分野で知られている研磨パッドにわたって利点をもたらすことができる。
【００６９】
例えば、幾つかの例示的実施形態において、本開示に係る研磨パッドは、ＣＭＰ工程で使用される作業流体が、パッドの研磨表面と研磨される基板表面の間の接触面でより留まりやすいように働くことができ、これにより、研磨を促進する上での作業流体の有効性を高める。他の例示的実施形態において、本開示による研磨パッドは、研磨中のウェーハ表面のディッシング及び／又はエッジ・エロージョンを軽減又は解消することができる。幾つかの例示的実施形態において、本開示による研磨パッドのＣＭＰ工程での使用は、ウェーハ研磨均一性の改善、研磨されたウェーハ表面の平面化、ウェーハからのエッジ・ダイ生産量の増加、並びにＣＭＰ工程運用の許容度及び一貫性の改善をもたらすことができる。
【００７０】
別の例示的実施形態において、本開示に係る多孔質エレメントを用いる研磨パッドの使用は、表面均一性の要求レベルを維持して高いチップ生産量を得ながらのより大きい直径のウェーハの処理、ウェーハ表面の研磨均一性を維持するためにパッド表面のコンディショニングが必要とされる前のより多くのウェーハの処理、あるいは処理時間及びパッド・コンディショナー上の摩耗の低減を可能にすることができる。
【００７１】
本開示に係る例示的研磨パッドを、次に以下の非制限の実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００７２】
以下の非制限的な実施例は、支持層に取り付けられた複数の研磨エレメントを含む研磨パッドの製造に用いることができる、多孔質及び無孔質の研磨エレメントの両方の様々な製造方法について説明する。ここで、研磨エレメントの少なくとも一部は、多孔質研磨エレメントであり、また夫々の多孔質研磨エレメントの少なくとも一部は、複数の細孔を備える。
【００７３】
実施例１
本実施例は、無孔質研磨エレメント（実施例１Ａ）及び細孔が実質的に研磨エレメント全体に分布している多孔質研磨エレメント（実施例１Ｂ）の両方の製造を説明する。多孔質研磨エレメントは、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形によって製造した。
【００７４】
２１０℃、圧力３８００ｇでのメルト・インデックスが５である熱可塑性ポリウレタン（オハイオ州クリーブランドのＬｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＥｓｔａｎｅ ＥＴＥ ６０ＤＴ３ ＮＡＴ ０２２Ｐ）を選択した。熱可塑性ポリウレタンのペレットを、直径３０ｍｍの単スクリュー（Ｌ／Ｄ＝２４：１）を備えた８０トンＭＴ・Ａｒｂｕｒｇ射出成形プレス機（ドイツ・ロースブルグのＡｒｂｕｒｇ ＧｍｂＨ社）の中に、ポリマー溶解をもたらすために上昇させた温度と圧力で供給した。
【００７５】
比較例１Ａでは、ポリマー溶解を３２−キャビティ、コールド・ランナー型（９．２ｇの固体射出重量）で射出成形し、内部に円筒形状のキャビティをもち、０．１５グラム／エレメントの重さの実質的に無孔質な研磨エレメントを形成した。
【００７６】
実施例１Ｂでは、Ｍａｓｓ Ｐｕｌｓｅ Ｄｏｓｉｎｇ供給システムを装備したＴｒｅｘｅｌ ＳＩＩ−ＴＲ１０（マサチューセッツ州ウォーバンのＴｒｅｘｅｌ社から市販されている）を使用して、上昇させた温度と圧力の下でポリマー溶解の中に窒素ガスを注入し、ポリマー溶解の中に超臨界窒素の０．６％ｗ／ｗ混合を形成した。超臨界窒素及びポリマー溶解の混合を３２−キャビティ、コールド・ランナー型（９．２ｇの固体射出重量）で射出成形し、内部に円筒形状のキャビティをもち、０．１３５ｇの重さがあり、実質的に研磨エレメント全体にわたって細孔が分布する多孔質の研磨エレメントを形成した。
【００７７】
押出成形機の夫々のゾーンの温度、型温度、スクリュー、注入、圧縮圧力、成形時間及び押し付けトン数を、実施例１Ａと１Ｂを比較して表１にまとめる。
【００７８】
【表１】
表１
【００７９】
図５Ａは、本開示の他の例示的実施形態に係る、研磨表面に実質的に平行な方向でエレメントを切断した後の、実施例１Ｂの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。図５Ｂは、研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の、図５Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。図５Ａの顕微鏡写真に基づくと、平均細孔サイズは３３．２０８μｍと測定され、細孔サイズの中央値は３０．９３１μｍと測定され、細孔サイズの分布の標準偏差は１３．６８６μｍと測定され、最小細孔サイズは３．７１２μｍと測定され、また、最大細孔サイズは１５０．９４３μｍと測定された。
【００８０】
実施例２
本実施例は、細孔が実質的にエレメントの研磨表面にのみ分布している多孔質研磨エレメントの製造を説明する。
【００８１】
無孔質の研磨エレメントは、上記の比較実施例１Ａで概略記述したように、初めは２１０℃、圧力３８００ｇでのメルト・インデックスが５である熱可塑性ポリウレタン（オハイオ州クリーブランドのＬｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＥｓｔａｎｅ ＥＴＥ ６０ＤＴ３ ＮＡＴ ０２２Ｐ）を射出成形することにより製造し、直径約１５ｍｍの測定値である略円筒形状の研磨エレメントを形成した。
【００８２】
射出成形された研磨エレメントの研磨表面を、次に、ナノ秒のパルス・レート、１５ｋＨｚの反復レート、６０〜８０％（０．８〜１．１ワット）の出力設定及び１００ｍｍ／秒から３００ｍｍ／秒の間のスキャン・レート（全部で２９．８秒及び１３．２秒の実行時間）で動作するＡＶＩＡ３５５ｎｍ紫外線レーザ（カリフォルニア州サンタクララのＣｏｈｅｒｅｎｔ社）を使用しレーザ穴あけして、多孔質の研磨エレメントを形成した。
【００８３】
この実施例２によって製造した多孔質研磨エレメントの多孔質表面を、図６Ａの顕微鏡写真で示す。図６Ｂは、研磨表面に実質的に垂直な方向でエレメントを切断した後の、図６Ａの多孔質研磨エレメントの顕微鏡写真である。
【００８４】
実施例３
本実施例は、無孔質研磨エレメント（実施例３Ａ）及び細孔が研磨表面上に形成された複数のチャネルの形で実質的にエレメントの研磨表面だけに分布する多孔質研磨エレメント（実施例３Ｂ）の両方の製造を説明する。
【００８５】
多孔質研磨エレメントを、２１０℃、圧力３８００ｇでのメルト・インデックスが５である熱可塑性ポリウレタン（オハイオ州クリーブランドのＬｕｂｒｉｚｏｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＥｓｔａｎｅ ＥＴＥ ６０ＤＴ３ ＮＡＴ ０２２Ｐ）の射出成形によって製造した。熱可塑性ポリウレタンのペレットを、直径２５ｍｍの単スクリュー（Ｌ／Ｄ＝２４．６：１）を備えたＥｎｇｅｌ１００トン射出成形プレス機（ペンシルバニア州ヨークのＥｎｇｅｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ社）の中に、ポリマー溶解をもたらすために上昇させた温度と圧力で供給した。
【００８６】
熱可塑性ポリウレタン溶解を、２−キャビティ、１つのキャビティに波状型インサート及び他のキャビティに空きの型インサートを装備したコールド・ランナー型（３４．０１ｇの射出重量）で射出成形した。押出成形機の夫々のゾーンの温度、型温度、注入及び圧縮圧力、成形時間並びに押し付けトン数を表２にまとめる。
【００８７】
【表２】
表２
【００８８】
図７は、本開示の更に他の例示的実施形態に係る多孔質研磨エレメントの研磨表面上の、波状型インサートによって形成された複数のチャネルを示した顕微鏡写真である。
【００８９】
先に述べたように「発明を実施するための形態」で提供した教示を使用して、個々の多孔質及び適宜無孔質研磨エレメントを支持層に取り付け、本発明の様々な実施形態に係る研磨パッドを実現することができる。単一の研磨パッドを説明する特に有利な一実施形態では、バックフィル・チャンバ（ｂａｃｋ−ｆｉｌｌ ｃｈａｍｂｅｒ）を用いてマルチ・キャビティの型が実現でき、ここで、夫々のキャビティは、研磨エレメントに対応する。ここで記載したような多孔質研磨エレメント及び無孔質研磨エレメントを含んでよい複数の研磨エレメントを、好適なポリマー溶解をマルチ・キャビティの型で射出成形することにより、また同じポリマー溶解又は他のポリマー溶解をバックフィル・チャンバに充填することにより形成し、支持層を形成することができる。型の冷却で研磨エレメントは支持層に付着したままとなり、これによって、支持層と共に研磨エレメントの単一シートとして複数の研磨エレメントを形成する。
【００９０】
「実施形態」という用語の前に「例示的」という用語が有るか無いかを問わず、本明細書にわたって「一実施形態」、「或る実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」又は「実施形態」という言及は、実施形態と関連して記載した特有の形状、構造、材料、又は特性が、本発明の或る例示的実施形態の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書にわたって様々な箇所にある「１つ或いは複数の実施形態で」、「或る実施形態で」、「一実施形態で」又は「実施形態で」などの表現の出現は、本発明の或る例示的実施形態と同じ実施形態を必ずしも参照しているものではない。更には、特有の形状、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態で任意の好適な方法で組み合わせてもよい。
【００９１】
本明細書は或る例示的実施形態を詳細に説明したが、当業者は上述の点を理解すれば、これらの実施形態の代替、変形、及び等価物を容易に思いつくことは明らかである。従って、本開示は、先に明記した実施形態に必要以上に制限されるものではないことを理解すべきである。特に、ここで使われたように、終点までの数値範囲の記述は、その範囲内を含めた全ての数を含むことを意味する（例えば、１から５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。更に、ここで使われた全ての数は、「約」という用語によって変更されると考える。更には、ここで参照した全ての刊行物及び特許は、夫々の個々の刊行物又は特許の内容が具体的かつ個別に引用により援用されるよう記載されたのと同じ程度まで、その全体が引用により援用される。
【００９２】
様々な例示的実施形態を説明してきた。これらの、そして、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲のスコープ内にある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の研磨エレメントを備える研磨パッドであって、
各研磨エレメントは、１つ又は複数の他の研磨エレメントに対して研磨エレメントの横方向の動きを制限するものの、研磨エレメントの研磨表面に垂直な軸においては移動可能であるように、支持層に取り付けられており、
研磨エレメントの少なくとも１つは、多孔質研磨エレメントを有し、
各多孔質研磨エレメントの少なくとも１つの表面は、複数の細孔を有することを特徴とする、研磨パッド。
【請求項２】
第１の主要面と、該第１の主要面の反対側の第２の主要面とを有する支持層を備えた研磨パッドであって、
支持層の第１の主要面に取り付けた複数の研磨エレメントと、
第１の主要表面と、該第１の主要表面の反対側の第２の主要表面とを有するガイド板であって、支持層から遠位にある第１の主要表面と共に第１の主要面上に複数の研磨エレメントを配置するために設けられたガイド板を備え、
研磨エレメントは、ガイド板の上記第１の主要表面から上記第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って延在し、
研磨エレメントの少なくとも１つは、多孔質研磨エレメントを含み、
各多孔質研磨エレメントの少なくとも一部は、複数の細孔を含むことを特徴とする、研磨パッド。
【請求項３】
更に、上記ガイド板を通って上記第１の主要表面から上記第２の主要表面に延在する複数の開口部を備え、
各研磨エレメントの少なくとも一部は、対応する開口部の中に延在し、各研磨エレメントは、上記ガイド板の上記第１の主要表面から外側に延在することを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
各研磨エレメントの一部は、上記対応する開口部を貫通することを特徴とする、請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
各研磨エレメントは、上記支持層と上記ガイド板との間の接触面における接着剤によって、上記第１の主要面に取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
各研磨エレメントは、フランジを有し、
各研磨エレメントは、上記ガイド層の上記第２の主要表面に対する上記対応するフランジの噛み合いによって、上記第１の主要面に取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項７】
上記複数の開口部は、開口部のアレイとして配置され、
上記開口部の少なくとも一部は、主要な穴と、アンダーカット領域とを含み、
上記アンダーカット領域は、その対応する研磨エレメント・フランジを保持する肩を形成することを特徴とする、請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項８】
上記ガイド板は、ポリマー、共重合体、ポリマーブレンド、ポリマー複合材料、若しくはこれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項９】
上記ガイド板は、上記第１の方向に沿って、上記研磨エレメントの配向を維持する一方、上記ガイド板に対して、上記第１の方向に沿って研磨エレメントを独立的に平行移動できるようにすることを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
更に、上記ガイド板の上記第１の主要表面の少なくとも一部をカバーする研磨組成物分布層を含むことを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
上記研磨組成物分布層は、少なくとも１つの親水性ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
各研磨エレメントは、上記第１の方向に沿って、上記研磨組成物分布層を含む面の上方に少なくとも約０．２５ｍｍ延在することを特徴とする、請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
各研磨エレメントは、上記第１の方向に沿って、上記ガイド板を含む面の上方に少なくとも約０．２５ｍｍ延在することを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
各研磨エレメントは、上記第１の方向に沿って、上記支持層を含む面の上方に少なくとも０．２５ｍｍ延在することを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
実質的に、全ての研磨エレメントが多孔質研磨エレメントを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１６】
各多孔質研磨エレメントを含む上記複数の細孔は、実質的に、上記多孔質研磨エレメントの全体にわたって分布していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１７】
各多孔質研磨エレメントは、上記第１及び第２の主要面から遠位にある研磨表面を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１８】
各研磨表面の少なくとも一部は、上記複数の細孔を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
上記研磨表面を含む上記複数の細孔は、円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びこれらの組み合わせからなるグループから選択された断面形状を有する複数のチャネルを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
各チャネルの上記第１の方向の深さは、約１００マイクロメートルから約７５００マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１９に記載の研磨パッド。
【請求項２１】
各チャネルの断面領域は、約７５平方マイクロメートルから約３×１０６平方マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１９に記載の研磨パッド。
【請求項２２】
１つ若しくは複数の上記研磨エレメントの中に、キャビティが形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２３】
上記記複数の細孔は、閉鎖型気泡を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２４】
上記複数の細孔は、開放型気泡を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２５】
上記複数の細孔は、細孔サイズの単峰型分布を示すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２６】
上記複数の細孔は、約１ナノメートルから約１００マイクロメートルの平均細孔サイズを示す、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２７】
上記複数の細孔は、約１マイクロメートルから約５０マイクロメートルの平均細孔サイズを示すことを特徴とする、請求項２６に記載の研磨パッド。
【請求項２８】
上記各研磨エレメントは、上記研磨エレメントを上記支持層に接着することにより、支持層に取り付けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨エレメント。
【請求項２９】
上記研磨エレメントの少なくとも幾つかは、上記第１の方向で取られた断面であって、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、及び台形から選択された断面を有するように選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３０】
上記複数の研磨エレメントは、上記支持層と共に、研磨エレメントの単一シートとして形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３１】
上記研磨エレメントの少なくとも幾つかは、熱可塑性のポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３２】
上記研磨エレメントは、約０．１ｍｍから約３０ｍｍの少なくとも１つの寸法を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３３】
上記支持層は、シリコン、天然ゴム、スチレンブタジエン・ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから選択されるポリマー材料を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３４】
更に、上記複数の研磨エレメントの反対側で、上記支持層に隣接する接着層を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３５】
少なくとも１つの研磨エレメントは、透明であり、
更に、上記接着層及び上記支持層は、透明であることを特徴とする、請求項３４に記載の研磨パッド。
【請求項３６】
上記研磨エレメントの少なくとも１つは、透明であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３７】
上記支持層は、透明であることを特徴とする、請求項３６に記載の研磨パッド。
【請求項３８】
上記支持層、上記ガイド板、上記研磨組成物分布層、少なくとも１つの研磨エレメント、又はこれらの組み合わせは、透明であることを特徴とする、請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項３９】
上記研磨エレメントの少なくとも一部は、研磨粒子を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項４０】
研磨パッドの使用方法であって、
請求項１〜３８のいずれか一項に係る研磨パッドの研磨表面に基板の表面を接触させるステップと、
上記基板に対して上記研磨パッドを相対的に移動させて基板の上記表面を研磨するステップと、を含むことを特徴とする使用方法。
【請求項４１】
更に、上記研磨パッドの表面と上記基板の表面との間の接触面に、作業流体を供給するステップを含むことを特徴とする、請求項４０に記載の使用方法。
【請求項４２】
研磨パッドの製造方法であって、
複数の多孔質研磨エレメントを形成するステップと、
上記多孔質研磨エレメントを支持層に取り付けて、請求項１〜３９のいずれか一項に係る研磨パッドを形成するステップと、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項４３】
上記多孔質研磨エレメントは、ポリマー溶解で飽和したガスの射出成形、反応上でガスを放出しポリマーを形成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形、溶媒中の非相溶性ポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマーの中に分散した多孔質熱硬化性粒子の射出成形、及びその組み合わせにより、形成されるようにしたことを特徴とする、請求項４２に記載の製造方法。
【請求項４４】
上記多孔質ポリマー・エレメントは、各多孔質研磨エレメントの研磨表面で形成される細孔を有することを特徴とする、請求項４３に記載の製造方法。
【請求項４５】
上記細孔は、射出成形、カレンダ成形、機械的な穴あけ、レーザ穴あけ、針打ち抜き、ガス分散発泡、化学処理、及びこれらの組み合わせにより、形成されるようにしたことを特徴とする、請求項４２に記載の製造方法。
【請求項１】
複数の研磨エレメントを備える研磨パッドであって、
各研磨エレメントは、１つ又は複数の他の研磨エレメントに対して研磨エレメントの横方向の動きを制限するものの、研磨エレメントの研磨表面に垂直な軸においては移動可能であるように、支持層に取り付けられており、
研磨エレメントの少なくとも１つは、多孔質研磨エレメントを有し、
各多孔質研磨エレメントの少なくとも１つの表面は、複数の細孔を有することを特徴とする、研磨パッド。
【請求項２】
第１の主要面と、該第１の主要面の反対側の第２の主要面とを有する支持層を備えた研磨パッドであって、
支持層の第１の主要面に取り付けた複数の研磨エレメントと、
第１の主要表面と、該第１の主要表面の反対側の第２の主要表面とを有するガイド板であって、支持層から遠位にある第１の主要表面と共に第１の主要面上に複数の研磨エレメントを配置するために設けられたガイド板を備え、
研磨エレメントは、ガイド板の上記第１の主要表面から上記第１の主要面に実質的に垂直な第１の方向に沿って延在し、
研磨エレメントの少なくとも１つは、多孔質研磨エレメントを含み、
各多孔質研磨エレメントの少なくとも一部は、複数の細孔を含むことを特徴とする、研磨パッド。
【請求項３】
更に、上記ガイド板を通って上記第１の主要表面から上記第２の主要表面に延在する複数の開口部を備え、
各研磨エレメントの少なくとも一部は、対応する開口部の中に延在し、各研磨エレメントは、上記ガイド板の上記第１の主要表面から外側に延在することを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
各研磨エレメントの一部は、上記対応する開口部を貫通することを特徴とする、請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
各研磨エレメントは、上記支持層と上記ガイド板との間の接触面における接着剤によって、上記第１の主要面に取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
各研磨エレメントは、フランジを有し、
各研磨エレメントは、上記ガイド層の上記第２の主要表面に対する上記対応するフランジの噛み合いによって、上記第１の主要面に取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項７】
上記複数の開口部は、開口部のアレイとして配置され、
上記開口部の少なくとも一部は、主要な穴と、アンダーカット領域とを含み、
上記アンダーカット領域は、その対応する研磨エレメント・フランジを保持する肩を形成することを特徴とする、請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項８】
上記ガイド板は、ポリマー、共重合体、ポリマーブレンド、ポリマー複合材料、若しくはこれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項９】
上記ガイド板は、上記第１の方向に沿って、上記研磨エレメントの配向を維持する一方、上記ガイド板に対して、上記第１の方向に沿って研磨エレメントを独立的に平行移動できるようにすることを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
更に、上記ガイド板の上記第１の主要表面の少なくとも一部をカバーする研磨組成物分布層を含むことを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
上記研磨組成物分布層は、少なくとも１つの親水性ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
各研磨エレメントは、上記第１の方向に沿って、上記研磨組成物分布層を含む面の上方に少なくとも約０．２５ｍｍ延在することを特徴とする、請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
各研磨エレメントは、上記第１の方向に沿って、上記ガイド板を含む面の上方に少なくとも約０．２５ｍｍ延在することを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
各研磨エレメントは、上記第１の方向に沿って、上記支持層を含む面の上方に少なくとも０．２５ｍｍ延在することを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
実質的に、全ての研磨エレメントが多孔質研磨エレメントを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１６】
各多孔質研磨エレメントを含む上記複数の細孔は、実質的に、上記多孔質研磨エレメントの全体にわたって分布していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１７】
各多孔質研磨エレメントは、上記第１及び第２の主要面から遠位にある研磨表面を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項１８】
各研磨表面の少なくとも一部は、上記複数の細孔を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
上記研磨表面を含む上記複数の細孔は、円筒形、三角形、長方形、台形、半球形、及びこれらの組み合わせからなるグループから選択された断面形状を有する複数のチャネルを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
各チャネルの上記第１の方向の深さは、約１００マイクロメートルから約７５００マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１９に記載の研磨パッド。
【請求項２１】
各チャネルの断面領域は、約７５平方マイクロメートルから約３×１０６平方マイクロメートルであることを特徴とする、請求項１９に記載の研磨パッド。
【請求項２２】
１つ若しくは複数の上記研磨エレメントの中に、キャビティが形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２３】
上記記複数の細孔は、閉鎖型気泡を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２４】
上記複数の細孔は、開放型気泡を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２５】
上記複数の細孔は、細孔サイズの単峰型分布を示すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２６】
上記複数の細孔は、約１ナノメートルから約１００マイクロメートルの平均細孔サイズを示す、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項２７】
上記複数の細孔は、約１マイクロメートルから約５０マイクロメートルの平均細孔サイズを示すことを特徴とする、請求項２６に記載の研磨パッド。
【請求項２８】
上記各研磨エレメントは、上記研磨エレメントを上記支持層に接着することにより、支持層に取り付けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨エレメント。
【請求項２９】
上記研磨エレメントの少なくとも幾つかは、上記第１の方向で取られた断面であって、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、及び台形から選択された断面を有するように選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３０】
上記複数の研磨エレメントは、上記支持層と共に、研磨エレメントの単一シートとして形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３１】
上記研磨エレメントの少なくとも幾つかは、熱可塑性のポリウレタン、ポリアクリル酸塩、ポリビニル・アルコール、又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３２】
上記研磨エレメントは、約０．１ｍｍから約３０ｍｍの少なくとも１つの寸法を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３３】
上記支持層は、シリコン、天然ゴム、スチレンブタジエン・ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから選択されるポリマー材料を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３４】
更に、上記複数の研磨エレメントの反対側で、上記支持層に隣接する接着層を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３５】
少なくとも１つの研磨エレメントは、透明であり、
更に、上記接着層及び上記支持層は、透明であることを特徴とする、請求項３４に記載の研磨パッド。
【請求項３６】
上記研磨エレメントの少なくとも１つは、透明であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項３７】
上記支持層は、透明であることを特徴とする、請求項３６に記載の研磨パッド。
【請求項３８】
上記支持層、上記ガイド板、上記研磨組成物分布層、少なくとも１つの研磨エレメント、又はこれらの組み合わせは、透明であることを特徴とする、請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項３９】
上記研磨エレメントの少なくとも一部は、研磨粒子を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【請求項４０】
研磨パッドの使用方法であって、
請求項１〜３８のいずれか一項に係る研磨パッドの研磨表面に基板の表面を接触させるステップと、
上記基板に対して上記研磨パッドを相対的に移動させて基板の上記表面を研磨するステップと、を含むことを特徴とする使用方法。
【請求項４１】
更に、上記研磨パッドの表面と上記基板の表面との間の接触面に、作業流体を供給するステップを含むことを特徴とする、請求項４０に記載の使用方法。
【請求項４２】
研磨パッドの製造方法であって、
複数の多孔質研磨エレメントを形成するステップと、
上記多孔質研磨エレメントを支持層に取り付けて、請求項１〜３９のいずれか一項に係る研磨パッドを形成するステップと、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項４３】
上記多孔質研磨エレメントは、ポリマー溶解で飽和したガスの射出成形、反応上でガスを放出しポリマーを形成する反応混合物の射出成形、超臨界ガス中で溶解したポリマーを含む混合物の射出成形、溶媒中の非相溶性ポリマーの混合物の射出成形、熱可塑性ポリマーの中に分散した多孔質熱硬化性粒子の射出成形、及びその組み合わせにより、形成されるようにしたことを特徴とする、請求項４２に記載の製造方法。
【請求項４４】
上記多孔質ポリマー・エレメントは、各多孔質研磨エレメントの研磨表面で形成される細孔を有することを特徴とする、請求項４３に記載の製造方法。
【請求項４５】
上記細孔は、射出成形、カレンダ成形、機械的な穴あけ、レーザ穴あけ、針打ち抜き、ガス分散発泡、化学処理、及びこれらの組み合わせにより、形成されるようにしたことを特徴とする、請求項４２に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５２６２１８（Ｐ２０１１−５２６２１８Ａ）
【公表日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１６７３１（Ｐ２０１１−５１６７３１）
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４８９４０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５８６６５
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４８９４０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５８６６５
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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