JP2014233833A

JP2014233833A - 軟質かつコンディショニング可能な化学機械研磨パッドスタック

Info

Publication number: JP2014233833A
Application number: JP2014112280A
Authority: JP
Inventors: ジェームズ・ムルナン; Murnane James; バイニャン・チャン; Bainian Qian; ジョン・ジー・ノーランド; G Nowland John; ミッシェル・ケイ・ジェンセン; K Jensen Michelle; ジェフリー・ジェームズ・ヘンドロン; James Hendron Jeffrey; マーティー・ダブリュ・ディグルート; W Degroot Marty; デービッド・ビー・ジェームズ; David B James; フェンジィ・イエ; Fengji Yeh
Original assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc; Dow Global Technologies LLC; Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings Inc; Dow Global Technologies LLC; Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-12-15
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: TWI574793B; TW201518038A; FR3006218B1; FR3006218A1; US20140357169A1; KR102191947B1; KR20140141490A; DE102014007024A1; JP6334266B2; CN104209854A; CN104209854B; US9233451B2

Abstract

【課題】低欠陥配合物と対応する物性プロフィールと、十分に相関する物性プロフィールを提供し、かつ、高められたコンディショニング性を研磨層に付与する（すなわち、２５〜１５０μm/hrの切削速度を示す）化学機械研磨パッドを提供する。【解決手段】研磨層２０、硬質層２５及び研磨層を硬質層に接着するホットメルト接着剤２３を含み、研磨層が、多官能イソシアネート及び硬化剤パッケージを含む成分の反応生成物を含み、硬化剤パッケージがアミン開始ポリオール硬化剤及び高分子量ポリオール硬化剤を含み、研磨層が、０．６g/cm3よりも高い密度、５〜４０のショアＤ硬さ、１００〜４５０％の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hrの切削速度を示し、研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有する、化学機械研磨パッドスタックが提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、化学機械研磨パッド及びそれを製造し、使用する方法に関する。より具体的には、本発明は、研磨層、硬質層（rigid layer）及び研磨層を硬質層に接着するホットメルト接着剤を含み、研磨層が、多官能イソシアネート及び硬化剤パッケージを含む成分の反応生成物を含み、硬化剤パッケージが、アミン開始ポリオール硬化剤及び高分子量ポリオール硬化剤を含み、研磨層が、０．６g/cm³よりも高い密度、５〜４０のショアＤ硬さ、１００〜４５０％の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hrの切削速度を示し、研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有する、化学機械研磨パッドスタックに関する。

集積回路及び他の電子装置の製造においては、導体、半導体及び絶縁材料の多数の層を半導体ウェーハの表面に付着させたり、半導体ウェーハの表面から除去したりする。導体、半導体及び絶縁材料の薄層は、いくつかの付着技術を使用して付着させることができる。最新のウェーハ加工において一般的な付着技術としては、とりわけ、スパッタリングとも知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法がある。一般的な除去技術としては、とりわけ、湿式及び乾式の等方性及び異方性エッチングがある。

材料層が順次に付着され、除去されるにつれ、ウェーハの一番上の面が非平坦になる。後続の半導体加工（たとえばメタライゼーション）はウェーハが平坦面を有することを要するため、ウェーハは平坦化されなければならない。望ましくない表面トポグラフィーならびに表面欠陥、たとえば粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層又は材料を除去するためには平坦化が有用である。

化学機械プラナリゼーション又は化学機械ポリッシング（ＣＭＰ）とは、半導体ウェーハのような加工物を平坦化又は研磨するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰにおいては、ウェーハキャリヤ、すなわち研磨ヘッドがキャリヤアセンブリに取り付けられる。その研磨ヘッドがウェーハを保持し、ウェーハを、ＣＭＰ装置内でテーブル又はプラテン上に取り付けられている研磨パッドの研磨層と接する位置に配する。キャリヤアセンブリがウェーハと研磨パッドとの間に制御可能な圧を提供する。同時に、研磨媒体（たとえばスラリー）が研磨パッド上に分配され、ウェーハと研磨層との間の隙間に引き込まれる。研磨を実施するために、研磨パッド及びウェーハは一般に互いに対して回転する。研磨パッドがウェーハの下で回転すると、ウェーハは一般に環状の研磨トラック、すなわち研磨領域を掃き出し、その中でウェーハの表面が研磨層と直接対面する。ウェーハ表面は、研磨層及び表面上の研磨媒体の化学的かつ機械的作用によって研磨され、平坦化される。

安定した研磨性能のために一貫した研磨面を維持するためにはパッド表面の「コンディショニング」又は「ドレッシング」が非常に重要である。時間とともに研磨パッドの研磨面はすり減って、研磨面のミクロテキスチャが均されてゆく（「グレージング」と呼ばれる現象）。研磨パッドコンディショニングは一般に、コンディショニングディスクによって研磨面を機械的に摩耗させることによって達成される。コンディショニングディスクは、一般には埋め込まれたダイアモンドポイントで構成された粗いコンディショニング面を有する。コンディショニングディスクは、研磨が停止しているＣＭＰ工程の間欠的な中断の間（「エクスサイチュー」）又はＣＭＰ工程が進行中であるとき（「インサイチュー」）、研磨面と接触させる。一般に、コンディショニングディスクは、研磨パッドの回転軸に対して固定される位置で回転し、研磨パッドが回転するとき環状のコンディショニング領域を掃き出す。上記のようなコンディショニング工程は、パッド材料を摩耗させ、掘り起こし、研磨テキスチャを再生しながら、パッド表面に微視的な溝を切り込む。

より微細な形体及びより多くのメタライゼーション層とともに、半導体装置はますます複雑になっている。この傾向は、平坦さを維持し、研磨の欠陥を制限するために、研磨消耗品の改善された性能を要求する。研磨の欠陥は、半導体装置を機能不能にするであろう導線の電気的断絶又は短絡を生じさせるおそれがある。マイクロスクラッチ又はチャターマークなどの研磨の欠陥を減らすための一つの手法が、より軟質な研磨パッドを使用することであることは一般に知られている。

一連の軟質ポリウレタン研磨層がJamesらによって米国特許第７，０７４，１１５号に開示されている。Jamesらは、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと芳香族ジアミン又はポリアミン硬化剤との反応生成物であって、少なくとも０．１容量％の気孔率、４０℃及び１rad/secで３８５〜７５０l/PaのＫＥＬエネルギー損失係数ならびに４０℃及び１rad/secで１００〜４００MPaの弾性率Ｅ’を示す反応生成物を含む研磨パッドを開示している。

上記のように、最適な研磨性能のためには、化学機械研磨パッドの表面をダイアモンドコンディショニングして、好ましいミクロテキスチャを生じさせることが必要である。しかし、Jamesらによって記載されているような従来の研磨層材料の中にそのようなテキスチャを生じさせることは困難である。理由は、そのような材料が、破断点引張り伸び値によって計測される高い延性を示すからである。その結果、これらの材料がダイアモンドコンディショニングディスクによるコンディショニングに付されても、コンディショニングディスク中のダイアモンドは、パッドの表面に溝を切り込むのではなく、パッド材料を脇に押しやるだけであり、切り込みはしない。したがって、ダイアモンドコンディショニングディスクを用いるコンディショニングの結果として、これら従来の材料の表面には非常にわずかなテキスチャしか生成されない。

これら従来の化学機械研磨パッド材料を用いると、パッド表面に巨視的な溝パターンを形成するための機械加工工程中、もう一つの関連する問題が生じる。従来の化学機械研磨パッドは一般に、スラリーの流れを促進し、パッド−ウェーハ界面から研磨くずを除去するために、研磨面に切り込まれた溝パターンを設けられている。そのような溝は、多くの場合、旋盤を使用して、又はＣＮＣフライス盤によって、研磨パッドの研磨面に切り込まれる。しかし、軟質のパッド材料の場合、切削ビットが通過したのち、パッド材料が単に跳ね返り、形成された溝が自らを閉じるような、ダイアモンドコンディショニングの問題と同様な問題が起こる。したがって、溝の質は劣悪であり、そのような軟質材料を用いて商業的に許容可能なパッドをうまく製造することはより困難である。パッド材料の硬さが低下するとともに、この問題は悪化する。

したがって、低欠陥配合物と対応する物性プロフィールと十分に相関する物性プロフィールを提供し、かつ、高められたコンディショニング性を研磨層に付与する（すなわち、２５〜１５０μm/hrの切削速度を示す）化学機械研磨パッドへの要望が絶えずある。

本発明は、研磨面、ベース面及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記ベース面までで計測される平均厚さＴ_P-avgを有する研磨層、上面及び下面を有する硬質層、前記研磨層の前記ベース面と前記硬質層の前記上面との間に挿入されたホットメルト接着剤であって、前記研磨層を前記硬質層に接着するホットメルト接着剤、場合によっては、前記硬質層の前記下面に配置される感圧プラテン接着剤、場合によっては、剥離ライナ（前記感圧プラテン接着剤が前記硬質層の前記下面とこの任意の剥離ライナとの間に挿入される）、ならびに場合によっては、化学機械研磨パッドスタックに組み込まれた終点検出ウィンドウを含み；前記研磨層が、多官能イソシアネートと、１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含み、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール硬化剤少なくとも５重量％、２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％、及び二官能硬化剤０〜７０重量％を含む硬化剤パッケージとを含む成分の反応生成物を含み；前記研磨層が、０．６g/cm³よりも高い密度、５〜４０のショアＤ硬さ、１００〜４５０％の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hrの切削速度を示し、前記研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有する、化学機械研磨パッドスタックを提供する。

本発明は、研磨面、ベース面及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記ベース面までで計測される平均厚さＴ_P-avgを有する研磨層、上面及び下面を有する硬質層、前記研磨層の前記ベース面と前記硬質層の前記上面との間に挿入されたホットメルト接着剤であって、前記研磨層を前記硬質層に接着するホットメルト接着剤、場合によっては、前記硬質層の前記下面に配置される感圧プラテン接着剤、場合によっては、剥離ライナ（前記感圧プラテン接着剤が前記硬質層の前記下面とこの任意の剥離ライナとの間に挿入される）、ならびに場合によっては、化学機械研磨パッドスタックに組み込まれた終点検出ウィンドウを含み；前記研磨層が、多官能イソシアネートと、１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含み、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール硬化剤少なくとも５重量％、２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％、及び二官能硬化剤０〜７０重量％を含む硬化剤パッケージとを含む成分の反応生成物を含み；前記多官能イソシアネートが、２〜１２重量％の未反応ＮＣＯ基を有するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーであり；前記硬化剤パッケージが、１分子あたり２個の窒素原子を含み、１分子あたり平均４個のヒドロキシル基を有し、２００〜４００の数平均分子量Ｍ_Nを有するアミン開始ポリオール硬化剤５〜２０重量％、１０，０００〜１２，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均６個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤５０〜７５重量％、４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）（ＭＢＯＣＡ）、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（ＭＣＤＥＡ）及びそれらの異性体からなる群より選択されるジアミン硬化剤である二官能硬化剤１０〜３０重量％からなり；前記多官能イソシアネート中の未反応イソシアネート基に対する前記硬化剤パッケージ中の反応性水素基の化学量論比が０．９５〜１．０５であり；前記研磨層が、０．７５〜１．０g/cm³の密度、５〜２０のショアＤ硬さ、１５０〜３００％の破断点伸び及び３０〜６０μm/hrの切削速度を示し、前記研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有する、化学機械研磨パッドスタックを提供する。

本発明は、研磨面、ベース面及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記ベース面までで計測される平均厚さＴ_P-avgを有する研磨層、上面及び下面を有する硬質層、前記研磨層の前記ベース面と前記硬質層の前記上面との間に挿入されたホットメルト接着剤であって、前記研磨層を前記硬質層に接着するホットメルト接着剤、前記硬質層の前記下面に配置される感圧プラテン接着剤、剥離ライナ（前記感圧プラテン接着剤が前記硬質層の前記下面とこの剥離ライナとの間に挿入される）、ならびに場合によっては、化学機械研磨パッドスタックに組み込まれた終点検出ウィンドウを含み；前記研磨層が、多官能イソシアネートと、１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含み、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール硬化剤少なくとも５重量％、２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％、及び二官能硬化剤０〜７０重量％を含む硬化剤パッケージとを含む成分の反応生成物を含み；前記研磨層が、０．６g/cm³よりも高い密度、５〜４０のショアＤ硬さ、１００〜４５０％の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hrの切削速度を示し、前記研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有する、化学機械研磨パッドスタックを提供する。

本発明は、研磨面、ベース面及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記ベース面までで計測される平均厚さＴ_P-avgを有する研磨層、上面及び下面を有する硬質層、前記研磨層の前記ベース面と前記硬質層の前記上面との間に挿入されたホットメルト接着剤であって、前記研磨層を前記硬質層に接着するホットメルト接着剤、前記硬質層の前記下面に配置される感圧プラテン接着剤、剥離ライナ（前記感圧プラテン接着剤が前記硬質層の前記下面とこの剥離ライナとの間に挿入される）、ならびに化学機械研磨パッドスタックに組み込まれた終点検出ウィンドウを含み；前記研磨層が、多官能イソシアネートと、１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含み、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール硬化剤少なくとも５重量％、２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％、及び二官能硬化剤０〜７０重量％を含む硬化剤パッケージとを含む成分の反応生成物を含み；前記研磨層が、０．６g/cm³よりも高い密度、５〜４０のショアＤ硬さ、１００〜４５０％の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hrの切削速度を示し；前記終点検出ウィンドウがプラグ配置（plug in place）終点検出ウィンドウブロックであり、前記化学機械研磨パッドスタックが、前記研磨面から前記研磨層の全厚さＴ_P、前記ホットメルト接着剤及び前記硬質層の前記上面から前記下面までの全厚さＴ_Rを通して延びる貫通孔を有し、前記プラグ配置終点検出ウィンドウブロックが前記貫通孔の中に配置され、前記プラグ配置終点検出ウィンドウブロックが前記感圧プラテン接着剤に固着され；前記研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有する、化学機械研磨パッドスタックを提供する。

本発明の化学機械研磨パッドスタックの斜視図である。本発明の化学機械研磨パッドスタックの断面切欠き図である。本発明の化学機械研磨パッドスタックの平面図である。本発明の研磨層の側方斜視図である。本発明の化学機械研磨パッドスタックの断面の側面図である。本発明のプラグ配置終点検出ウィンドウブロックの側面図である。本発明の化学機械研磨パッドスタックの断面切欠き図である。

詳細な説明
本明細書及び特許請求の範囲の中で研磨面（１４）を有する化学機械研磨パッドスタック（１０）を参照して使用される「平均全厚さＴ_T-avg」とは、研磨面（１４）に対して垂直な方向に研磨面（１４）から硬質層（２５）の下面（２７）までで計測される化学機械研磨パッドスタックの平均厚さＴ_Tをいう（図１、２、５及び７を参照）。

本明細書及び特許請求の範囲の中で化学機械研磨パッドスタック（１０）を参照して使用される「実質的に円形の断面」とは、研磨層（２０）の研磨面（１４）の中心軸（１２）から外周（１５）までの断面の最長半径ｒが研磨面（１４）の中心軸（１２）から外周（１５）までの断面の最短半径ｒよりも≦２０％しか長くないことをいう（図１を参照）。

本発明の化学機械研磨パッドスタック（１０）は、好ましくは、中心軸（１２）を中心に回転するように適合されている（図１を参照）。好ましくは、研磨層（２０）の研磨面（１４）は、中心軸（１２）に対して垂直な平面（２８）にある。化学機械研磨パッドスタック（１０）は、場合によっては、中心軸（１２）に対して８５〜９５°、好ましくは中心軸（１２）に対して９０°の角度γにある平面（２８）において回転するように適合されている。好ましくは、研磨層（２０）は、中心軸（１２）に対して垂直な実質的に円形の断面を有する研磨面（１４）を有する。好ましくは、中心軸（１２）に対して垂直な研磨面（１４）の断面の半径ｒは、断面に関して≦２０％、より好ましくは断面に関して≦１０％しか変化しない。

本発明の化学機械研磨パッドスタック（１０）は、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材の研磨を容易にするように具体的に設計されている。

化学機械研磨パッドスタック（１０）は、低欠陥研磨性能を提供するための低い硬さ（すなわちショアＤ≦４０）と、研磨層中の溝の形成を容易にするための機械加工性及びダイアモンドコンディショニングディスクを使用するミクロテキスチャの形成を容易にするためのコンディショニング性の両方を提供する低い引張り伸び（すなわち破断点伸び≦４５０％）との独特な組み合わせを示す研磨層（２０）を有する。加えて、本発明の研磨層によって可能になる性質のバランスが、たとえば、半導体装置の電気的完全性を損ないかねないマイクロスクラッチ欠陥を生じさせることによってウェーハ表面を損傷することなく、半導体ウェーハを研磨する能力を提供する。

本発明の化学機械研磨パッドスタック（１０）は、研磨面（１４）、ベース面（１７）及び研磨面（１４）に対して垂直な方向に研磨面（１４）からベース面（１７）までで計測される平均厚さＴ_P-avgを有する研磨層（２０）、上面（２６）及び下面（２７）を有する硬質層（２５）、研磨層（２０）のベース面（１７）と硬質層（２５）の上面（２６）との間に挿入されたホットメルト接着剤であって、研磨層（２０）を硬質層（２５）に接着するホットメルト接着剤、場合によっては、硬質層（２５）の下面（２７）に配置される感圧プラテン接着剤（７０）（好ましくは、任意の感圧プラテン接着剤は、研磨機への化学機械研磨パッドスタックの取り付けを容易にする）、場合によっては、剥離ライナ（７５）（感圧プラテン接着剤（７０）が硬質層（２５）の下面（２７）とこの任意の剥離ライナ（７５）との間に挿入される）、ならびに場合によっては、化学機械研磨パッドスタック（１０）に組み込まれた終点検出ウィンドウ（３０）（好ましくは、終点検出ウィンドウはインサイチュー研磨終点検出を容易にする）を含み（好ましくは、これらからなり）；研磨層（２０）は、多官能イソシアネートと、１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含み（好ましくは、１分子あたり１〜４個の窒素原子を含み、より好ましくは、１分子あたり２〜４個の窒素原子を含み、もっとも好ましくは、１分子あたり２個の窒素原子を含み）、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基（好ましくは３〜６個のヒドロキシル基、より好ましくは３〜５個のヒドロキシル基、もっとも好ましくは４個のヒドロキシル基）を有するアミン開始ポリオール硬化剤（好ましくは、アミン開始ポリオール硬化剤は、≦７００、より好ましくは１５０〜６５０、さらにより好ましくは２００〜５００、もっとも好ましくは２５０〜３００の数平均分子量を有する）少なくとも５重量％（好ましくは５〜３０重量％、より好ましくは５〜２５重量％、もっとも好ましくは５〜２０重量％）、２，５００〜１００，０００（好ましくは５，０００〜５０，０００、より好ましくは７，５００〜２５，０００、もっとも好ましくは１０，０００〜１２，０００）の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基（好ましくは４〜８個、より好ましくは５〜７個、もっとも好ましくは６個のヒドロキシル基）を有する高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％（好ましくは３５〜９０重量％、より好ましくは５０〜７５重量％、もっとも好ましくは６０〜７５重量％）、及び二官能硬化剤０〜７０重量％（好ましくは５〜６０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％、さらにより好ましくは１０〜３０重量％、もっとも好ましくは１０〜２０重量％）を含む硬化剤パッケージとを含む成分の反応生成物を含み；研磨層は、≧０．６g/cm³（好ましくは０．６〜１．２g/cm³、より好ましくは０．７〜１．１g/cm³、もっとも好ましくは０．７５〜１．０g/cm³）の密度、５〜４０（好ましくは５〜３０、より好ましくは５〜２０、もっとも好ましくは５〜１５）のショアＤ硬さ、１００〜４５０％（好ましくは１２５〜４２５％、より好ましくは１５０〜３００％、もっとも好ましくは１５０〜２００％）の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hr（好ましくは３０〜１２５μm/hr、より好ましくは３０〜１００μm/hr、もっとも好ましくは３０〜６０μm/hr）の切削速度を示す（図１〜７を参照）。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される多官能イソシアネートは２個の反応性イソシアネート基（すなわちＮＣＯ）を含む。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される多官能イソシアネートは、脂肪族多官能イソシアネート、芳香族多官能イソシアネート及びそれらの混合物からなる群より選択される。より好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される多官能イソシアネートは、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジ−１，５−ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、パラ−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート及びそれらの混合物からなる群より選択されるジイソシアネートである。さらにより好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される多官能イソシアネートは、ジイソシアネートとプレポリマーポリオールとの反応によって形成されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーである。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーは２〜１２重量％の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基を有する。より好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーは２〜１０重量％（さらにより好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは５〜７重量％）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基を有する。

好ましくは、多官能イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するために使用されるプレポリマーポリオールは、ジオール、ポリオール、ポリオール−ジオール、それらのコポリマー及びそれらの混合物からなる群より選択される。より好ましくは、プレポリマーポリオールは、ポリエーテルポリオール（たとえばポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール及びそれらの混合物）、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、それらの混合物ならびにエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール及びトリプロピレングリコールからなる群より選択される一つ以上の低分子量ポリオールとのそれらの混合物からなる群より選択される。さらにより好ましくは、プレポリマーポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）、エステル系のポリオール（たとえばエチレンアジペート、ブチレンアジペート）、ポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）、ポリカプロラクトンポリオール、それらのコポリマー及びそれらの混合物からなる群より選択される。もっとも好ましくは、プレポリマーポリオールは、ＰＴＭＥＧ及びＰＰＧからなる群より選択される。

好ましくは、プレポリマーポリオールがＰＴＭＥＧである場合、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、２〜１０重量％（より好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは６〜７重量％）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度を有する。市販されているＰＴＭＥＧ系のイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から市販されているもの、たとえばPET-80A、PET-85A、PET-90A、PET-93A、PET-95A、PET-60D、PET-70D、PET-75D）、Adiprene（登録商標）プレポリマー（Chemturaから市販されているもの、たとえばLF800A、LF900A、LF910A、LF930A、LF931A、LF939A、LF950A、LF952A、LF600D、LF601D、LF650D、LF667、LF700D、LF750D、LF751D、LF752D、LF753D及びL325）、Andur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから市販されているもの、たとえば70APLF、80APLF、85APLF、90APLF、95APLF、60DPLF、70APLF、75APLF）を含む。

好ましくは、プレポリマーポリオールがＰＰＧである場合、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、３〜９重量％（より好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは５〜６重量％）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度を有する。市販されているＰＰＧ系のイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から市販されているもの、たとえばPPT-80A、PPT-90A、PPT-95A、PPT-65D、PPT-75D）、Adiprene（登録商標）プレポリマー（Chemturaから市販されているもの、たとえばLFG963A、LFG964A、LFG740D）及びAndur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから市販されているもの、たとえば8000APLF、9500APLF、6500DPLF、7501DPLF）を含む。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、０．１重量％未満の遊離トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）モノマー含量を有する、低遊離イソシアネート末端ウレタンプレポリマーである。

非ＴＤＩ系のイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを使用することもできる。たとえば、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーとしては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びポリオール、たとえばポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＥＧ）と、任意のジオール、たとえば１，４−ブタンジオール（ＢＤＯ）との反応によって形成されるものがある。そのようなイソシアネート末端ウレタンプレポリマーが使用される場合、未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度は、好ましくは４〜１０重量％（より好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは５〜７重量％）である。この範疇の市販されているイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から市販されているもの、たとえば27-85A、27-90A、27-95A）、Andur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから市販されているもの、たとえばIE75AP、IE80AP、IE85AP、IE90AP、IE95AP、IE98AP）及びVibrathane（登録商標）プレポリマー（Chemturaから市販されているもの、たとえばB625、B635、B821）を含む。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される硬化剤パッケージは、アミン開始ポリオール硬化剤少なくとも５重量％（好ましくは５〜３０重量％、より好ましくは５〜２５重量％、もっとも好ましくは５〜２０重量％）、高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％（好ましくは３５〜９０重量％、より好ましくは５０〜７５重量％、もっとも好ましくは６０〜７５重量％）、及び二官能硬化剤０〜７０重量％（好ましくは５〜６０重量％、より好ましくは１０〜１５重量％、さらにより好ましくは１０〜３０重量％、もっとも好ましくは１０〜２０重量％）を含む。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含む。より好ましくは、使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は１分子あたり１〜４個（さらにより好ましくは２〜４個、もっとも好ましくは２個）の窒素原子を含む。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有する。より好ましくは、使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は１分子あたり平均３〜６個（さらにより好ましくは３〜５個、もっとも好ましくは４個）のヒドロキシル基を有する。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は≦７００の数平均分子量Ｍ_Nを有する。より好ましくは、使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は１５０〜６５０（さらにより好ましくは２００〜５００、もっとも好ましくは２５０〜３００）の数平均分子量Ｍ_Nを有する。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は３５０〜１，２００mgKOH/gのヒドロキシル価（ＡＳＴＭ試験法Ｄ４２７４−１１によって測定）を有する。より好ましくは、使用されるアミン開始ポリオール硬化剤は４００〜１，０００mgKOH/g（もっとも好ましくは６００〜８５０mgKOH/g）のヒドロキシル価を有する。

市販されているアミン開始ポリオール硬化剤の例は、Voranol（登録商標）ファミリーのアミン開始ポリオール（The Dow Chemical Companyから市販）、Quadrol（登録商標）スペシャルティーポリオール（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン））（BASFから市販）、Pluracol（登録商標）アミン系ポリオール（BASFから市販）、Multranol（登録商標）アミン系ポリオール（Bayer MaterialScience LLCから市販）、トリイソプロパノールアミン（ＴＩＰＡ）（The Dow Chemical Companyから市販）及びトリエタノールアミン（ＴＥＡ）（Mallinckrodt Baker Inc.から市販）を含む。いくつかの好ましいアミン開始ポリオール硬化剤を表１に示す。

理論によって拘束されることを望まないが、硬化剤パッケージ中に使用されるアミン開始ポリオール硬化剤の濃度は、それを用いて製造される研磨層（２０）における物性の所望のバランスを促進することに加えて、その反応及び硬化剤パッケージ中の二官能硬化剤と多官能ジイソシアネート中に存在する未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基との反応を自触媒するようにも働くと考えられる。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される高分子量ポリオール硬化剤は２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有する。より好ましくは、使用される高分子量ポリオール硬化剤は５，０００〜５０，０００（さらにより好ましくは７，５００〜２５，０００、もっとも好ましくは１０，０００〜１２，０００）の数平均分子量Ｍ_Nを有する。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される高分子量ポリオール硬化剤は１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する。より好ましくは、使用される高分子量ポリオール硬化剤は１分子あたり平均４〜８個（さらにより好ましくは５〜７個、もっとも好ましくは６個）のヒドロキシル基を有する。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される高分子量ポリオール硬化剤は、硬化剤パッケージ中に使用されるアミン開始ポリオール硬化剤の分子量よりも高い分子量を有し、硬化剤パッケージ中に使用されるアミン開始硬化剤のヒドロキシル価よりも低いヒドロキシル価を有する。

市販されている高分子量ポリオール硬化剤の例は、Specflex（登録商標）ポリオール、Voranol（登録商標）ポリオール及びVoralux（登録商標）ポリオール（The Dow Chemical Companyから市販）、Multranol（登録商標）スペシャルティーポリオール及びUltracel（登録商標）フレキシブルポリオール（Bayer MaterialScience LLCから市販）及びPluracol（登録商標）ポリオール（BASFから市販）を含む。いくつかの好ましい高分子量ポリオール硬化剤を表２に示す。

好ましくは、研磨層（２０）の形成に使用される二官能硬化剤はジオール及びジアミンから選択される。より好ましくは、使用される二官能硬化剤は、第一級アミン及び第二級アミンからなる群より選択されるジアミンである。さらにより好ましくは、使用される二官能硬化剤は、ジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）、３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン及びその異性体、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン及びその異性体（たとえば３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン）、４，４’−ビス−（sec−ブチルアミノ）−ジフェニルメタン、１，４−ビス−（sec−ブチルアミノ）−ベンゼン、４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（ＭＣＤＥＡ）、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルジアミノジフェニルメタン、ｐ，ｐ’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）（ＭＢＯＣＡ）、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）（ＭＤＥＡ）、４，４’−メチレン−ビス−（２，３−ジクロロアニリン）（ＭＤＣＡ）、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、２，２’，３，３’−テトラクロロジアミノジフェニルメタン、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾエート及びこれらの混合物からなる群より選択される。もっとも好ましくは、使用されるジアミン硬化剤は、４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）（ＭＢＯＣＡ）、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（ＭＣＤＥＡ）及びそれらの異性体からなる群より選択される。

好ましくは、多官能イソシアネート中の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基に対する硬化剤パッケージの成分中の反応性水素基（すなわち、アミン（ＮＨ₂）基とヒドロキシル（ＯＨ）基との合計）の化学量論比は０．８５〜１．１５（より好ましくは０．９０〜１．１０、もっとも好ましくは０．９５〜１．０５）である。

研磨層（２０）は、場合によっては、複数の微小エレメントをさらに含む。好ましくは、複数の微小要素は研磨層（２０）全体に均一に分散している。好ましくは、複数の微小エレメントは、閉じ込められた気泡、中空コアポリマー材料、液体充填中空コアポリマー材料、水溶性材料及び不溶相材料（たとえば鉱油）から選択される。より好ましくは、複数の微小エレメントは、研磨層（２０）全体に均一に分散している閉じ込められた気泡及び中空コアポリマー材料から選択される。好ましくは、複数の微小エレメントは、１５０μm未満（より好ましくは５０μm未満、もっとも好ましくは１０〜５０μm）の重量平均直径を有する。好ましくは、複数の微小エレメントは、ポリアクリロニトリル又はポリアクリロニトリルコポリマーのシェル壁を有するポリマーマイクロバルーン（たとえば、Akzo NobelのExpancel（登録商標））を含む。好ましくは、複数の微小エレメントは、０〜３５容量％の気孔率（より好ましくは１０〜２５容量％の気孔率）で研磨層（２０）に組み込まれる。

研磨層（２０）は、多孔構造及び無孔（すなわち非充填）構造の両方で提供することができる。好ましくは、研磨層（２０）は、ＡＳＴＭＤ１６２２にしたがって計測して≧０．６g/cm³の密度を示す。より好ましくは、研磨層（２０）は、ＡＳＴＭＤ１６２２にしたがって計測して０．６〜１．２g/cm³（さらにより好ましくは０．７〜１．１g/cm³、もっとも好ましくは０．７５〜１．０g/cm³）の密度を示す。

好ましくは、研磨層（２０）は、ＡＳＴＭＤ２２４０にしたがって計測して５〜４０のショアＤ硬さを示す。より好ましくは、研磨層（２０）は、ＡＳＴＭＤ２２４０にしたがって計測して５〜３０（さらにより好ましくは５〜２０、もっとも好ましくは５〜１５）のショアＤ硬さを示す。

４０未満のショアＤ硬さを示す研磨層は一般に、非常に高い破断点伸び値（すなわち＞６００％）を有する。そのような高い破断点伸び値を示す材料は、機械加工処理に付されると可逆的に変形し、その結果、許容不可能に粗悪である溝の形成及び不十分であるダイアモンドコンディショニング中のテキスチャ生成を招く。本発明の化学機械研磨パッドスタック（１０）の研磨層（２０）の形成に使用される独特な硬化剤パッケージは、低い硬さとともに、ＡＳＴＭＤ４１２にしたがって計測して１００〜４５０％の破断点伸びを提供する。好ましくは、研磨層（２０）は、ＡＳＴＭＤ４１２にしたがって計測して１２５〜４２５％（さらにより好ましくは１５０〜３００％、もっとも好ましくは１５０〜２００％）の破断点伸びを示す。

好ましくは、研磨層（２０）は、本明細書の実施例に記載される方法を使用して計測して２５〜１５０μm/hrの切削速度を示す。より好ましくは、研磨層（２０）は、本明細書の実施例に記載される方法を使用して計測して３０〜１２５μm/hr（さらにより好ましくは３０〜１００μm/hr、もっとも好ましくは３０〜６０μm/hr）の切削速度を示す。

当業者は、所与の研磨作業のための化学機械研磨パッドスタック（１０）における使用に適した厚さＴ_Pを有する研磨層（２０）を選択することを理解するであろう。好ましくは、研磨層（２０）は、研磨面（２５）の平面（２８）に対して垂直な軸（Ａ）に沿って平均厚さＴ_P-avgを示す。より好ましくは、平均厚さＴ_P-avgは２０〜１５０ミル（より好ましくは３０〜１２５ミル、もっとも好ましくは４０〜１２０ミル）である（図２、５及び７を参照）。

好ましくは、研磨層（２０）の研磨面（１４）は、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材（より好ましくは半導体基材、もっとも好ましくは半導体ウェーハ）を研磨するように適合されている。研磨層（２０）の研磨面（１４）は、基材の研磨を促進するためのマクロテキスチャ及びミクロテキスチャの少なくとも一つを示す。好ましくは、研磨面（１４）はマクロテキスチャを示し、そのマクロテキスチャは、（ｉ）ハイドロプレーニングを緩和すること、（ii）研磨媒体の流れに影響すること、（iii）研磨層の剛性を変化させること、（iv）エッジ効果を減らすこと、及び（v）研磨面（１４）と研磨される基材との間の区域からの研磨くずの運び出しを促進することの少なくとも一つを実行するように設計されている。

研磨面（１４）は、好ましくは、穿孔及び溝の少なくとも一つから選択されるマクロテキスチャを示す。好ましくは、穿孔は、研磨面（１４）から研磨層（２０）の厚さの途中まで又は全部に延びることができる。好ましくは、溝は、研磨中にパッド（１０）が回転すると、少なくとも一つの溝が基材の上を掃くように研磨面（１４）上に配設される。好ましくは、溝は、カーブした溝、直線状の溝及びそれらの組み合わせから選択される。溝は、≧１０ミル（好ましくは１０〜１５０ミル）の深さを示す。好ましくは、溝は、≧１０ミル、≧１５ミル及び１５〜１５０ミルから選択される深さ、≧１０ミル及び１０〜１００ミルから選択される幅ならびに≧３０ミル、≧５０ミル、５０〜２００ミル、７０〜２００ミル及び９０〜２００ミルから選択されるピッチの組み合わせを有する少なくとも二つの溝を含む溝パターンを形成する。

好ましくは、研磨層（２０）は、その中に組み込まれた砥粒＜１ppmを含有する。

好ましくは、硬質層（２５）は、ポリマー、金属、強化ポリマー及びそれらの組み合わせからなる群より選択される材料でできている。より好ましくは、硬質層（２５）はポリマー製である。もっとも好ましくは、硬質層（２５）は、ポリエステル、ナイロン、エポキシ、ガラス繊維強化エポキシおよびポリカーボネートからなる群より選択されるポリマー（より好ましくはポリエステル、さらにより好ましくはポリエチレンテレフタレートポリエステル、もっとも好ましくは二軸延伸ポリエチレンテレフタレートポリエステル）でできている。

好ましくは、硬質層（２５）は、＞５〜６０ミル（より好ましくは６〜３０ミル、さらにより好ましくは６〜１５ミル、もっとも好ましくは６〜１０ミル）の平均厚さを有する。

好ましくは、硬質層（２５）の上面（２６）及び下面（２７）はいずれも溝を有しない。より好ましくは、上面（２６）及び下面（２７）はいずれも滑らかである。もっとも好ましくは、上面（２６）及び下面（２７）は、光学プロフィルメータを使用して測定して１〜５００nm（好ましくは１〜１００nm、より好ましくは１０〜５０nm、もっとも好ましくは２０〜４０nm）の粗さＲａを有する。

好ましくは、硬質層（２５）は、ＡＳＴＭＤ８８２−１２にしたがって計測して≧１００MPa（より好ましくは１，０００〜１０，０００MPa、さらにより好ましくは２，５００〜７，５００MPa、もっとも好ましくは３，０００〜７，０００MPa）のヤング率を示す。

好ましくは、硬質層（２５）は＜０．１容量％（より好ましくは＜０．０１容量％）のボイド率を示す。

好ましくは、硬質層（２５）は、＞５〜６０ミル（好ましくは６〜３０ミル、より好ましくは６〜１５ミル、もっとも好ましくは６〜１０ミル）の平均厚さ及びＡＳＴＭＤ８８２−１２にしたがって計測して≧１００MPa（好ましくは１，０００〜１０，０００MPa、より好ましくは２，５００〜７，５００MPa、もっとも好ましくは３，０００〜７，０００MPa）のヤング率を有する二軸延伸ポリエチレンテレフタレートでできている。

当業者は、化学機械研磨パッドスタック（１０）における使用に適切なホットメルト接着剤（２３）を選択する方法を知るであろう。好ましくは、ホットメルト接着剤（２３）は硬化反応性ホットメルト接着剤である。より好ましくは、ホットメルト接着剤（２３）は、その非硬化状態で５０〜１５０℃、好ましくは１１５〜１３５℃の融解温度を示し、融解後≦９０分の可使時間を示す硬化反応性ホットメルト接着剤である。もっとも好ましくは、その非硬化状態のホットメルト接着剤（２３）はポリウレタン樹脂を含む（たとえば、Rohm and Haasから市販されているMor-Melt（商標）R5003）。

化学機械研磨パッドスタック（１０）は、好ましくは、研磨機のプラテンと対面するように適合されている。好ましくは、化学機械研磨パッドスタック（１０）は、研磨機のプラテンに固定されるように適合されている。化学機械研磨パッドスタック（１０）は、感圧接着剤及び真空の少なくとも一つを使用してプラテンに固定することができる。

好ましくは、化学機械研磨パッドスタック（１０）は、硬質層（２５）の下面（２７）に適用された感圧プラテン接着剤（７０）を含む。当業者は、感圧プラテン接着剤（７０）としての使用に適切な感圧接着剤を選択する方法を知るであろう。好ましくは、化学機械研磨パッドスタック（１０）はまた、感圧プラテン接着剤（７０）の上に適用された剥離ライナ（７５）を含み、感圧プラテン接着剤（７０）は硬質層（２５）の下面（２７）と剥離ライナ（７５）との間に挿入される（図２及び７を参照）。

基材研磨作業における重要な工程は、加工の終点を決定することである。終点検出のための一つの一般的なインサイチュー法は、選択された波長の光に対して透過性であるウィンドウを研磨パッドに設けることを含む。研磨中、光ビームがそのウィンドウを通してウェーハ表面に当てられると、そこで反射し、ウィンドウを反対に通過して検出器（たとえば分光光度計）に達する。この戻り信号に基づき、終点検出のために基材表面の性質（たとえばその上の膜の厚さ）を測定することができる。そのような光ベースの終点検出方法を容易にするために、本発明の化学機械研磨パッドスタック（１０）は、場合によっては、終点検出ウィンドウをさらに含む。好ましくは、終点検出ウィンドウは、研磨層（２０）に組み込まれた一体型ウィンドウ及び化学機械研磨パッドスタック（１０）に組み込まれたプラグ配置終点検出ウィンドウブロックから選択される。当業者は、所期の研磨加工において使用するための終点検出ウィンドウの構築に適切な材料を選択することを知るであろう。

好ましくは、本発明の化学機械研磨パッドスタック（１０）に使用される終点検出ウィンドウはプラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）である。好ましくは、プラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）を含む化学機械研磨パッドスタック（１０）は、研磨面（１４）、ベース面（１７）及び研磨面（１４）に対して垂直な方向に研磨面（１４）からベース面（１７）までで計測される平均厚さＴ_P-avgを有する研磨層、上面（２６）及び下面（２７）を有する硬質層、研磨層（２０）のベース面（１７）と硬質層（２５）の上面（２６）との間に挿入されたホットメルト接着剤（２３）であって、研磨層（２０）を硬質層（２５）に接着するホットメルト接着剤（２３）、感圧プラテン接着剤（７０）、剥離ライナ（７５）（感圧プラテン接着剤（７０）が硬質層（２５）の下面（２７）とこの剥離ライナ（７５）との間に挿入される）、ならびに化学機械研磨パッドスタック（１０）に組み込まれたプラグ配置終点検出ウィンドウ（３０）を含み（本質的にそれらからなり）、研磨層（２０）は、多官能イソシアネートと、１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含み、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール硬化剤少なくとも５重量％、２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％、及び二官能硬化剤０〜７０重量％を含む硬化剤パッケージとを含む成分の反応生成物を含み、研磨層（２０）は、０．６g/cm³よりも高い密度、５〜４０のショアＤ硬さ、１００〜４５０％の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hrの切削速度を示し、研磨層（２０）は、基材を研磨するように適合された研磨面（１４）を有し、化学機械研磨パッドスタック（１０）は、化学機械研磨パッドスタック（１０）を研磨層（２０）の研磨面（１４）から硬質層（２５）の下面（２７）まで延びる貫通孔（３５）を有し、プラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）は貫通孔（３５）の中に配置され、プラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）は感圧プラテン接着剤（７０）に固着されている。プラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）は、研磨面（１４）の平面（２８）に対して垂直な軸Ｂに沿って計測される厚さＴ_Wを有する。好ましくは、プラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）は、研磨面（２５）の平面（２８）に対して垂直な軸（Ｂ）に沿って平均ウィンドウブロック厚さＴ_W-avgを有し、平均ウィンドウブロック厚さＴ_W-avgは、５ミルないし化学機械研磨パッドスタック（１０）の平均全厚さＴ_T-avgである。より好ましくは、プラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）は５ミルないし＜Ｔ_T-avgの平均ウィンドウブロック厚さＴ_W-avgを有する。さらにより好ましくは、プラグ配置終点検出ウィンドウブロック（３０）は５ミル〜７５ミルの平均ウィンドウブロック厚さＴ_W-avgを有する（図１及び３〜７を参照）。

ここで、以下の実施例において本発明のいくつかの実施態様を詳細に説明する。

比較例Ａ〜Ｂ及び実施例１〜１９
表３に提供された配合の詳細にしたがって研磨層を調製した。具体的には、５１℃で、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー（すなわち、比較例Ａ及び実施例１〜９の場合にはAdiprene（登録商標）LF667ならびに比較例Ｂ及び実施例１０〜１９の場合にはAdiprene（登録商標）LFG963A、いずれもChemtura Corporationから市販）と硬化剤パッケージの成分との制御された混合によってポリウレタンケーキを調製した。アミン開始ポリオール硬化剤（すなわち、The Dow Chemical Companyから市販されているVoranol（登録商標）800）及び高分子量ポリオール硬化剤（すなわち、The Dow Chemical Companyから市販されているVoralux（登録商標）HF505）をプレミックスしたのち、他の原料に配合した。ＭＢＯＣＡを除くすべての原料を５１℃のプレミックス温度に維持した。ＭＢＯＣＡは、１１６℃のプレミックス温度に維持した。イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと硬化剤パッケージとの比率は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー中の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基に対する硬化剤中の活性水素基（すなわち、−ＯＨ基と−ＮＨ₂基との合計）の比として定義される化学量論比が表３に記される比になるように設定した。

硬化剤パッケージと合わせる前に、Expancel（登録商標）微小球をイソシアネート末端ウレタンプレポリマーに加えることによって研磨層に気孔を導入して、所望の気孔率及びパッド密度を達成した。

高剪断混合ヘッドを使用して、配合されたExpancel（登録商標）微小球を含むイソシアネート末端ウレタンプレポリマーと硬化剤パッケージとを混合した。混合ヘッドから出たのち、組み合わせを直径８６．４cm（３４インチ）の円形型の中に５分かけて分配して、約１０cm（４インチ）の全注入厚さを得た。分配された組み合わせを１５分かけてゲル化させたのち、型を硬化オーブンに入れた。次いで、型を、硬化オーブン中、以下のサイクルを使用して硬化させた。周囲温度から１０４℃の設定点まで３０分間ランプ、次いで１０４℃で１５．５時間保持、次いで１０４℃から２１℃まで２時間ランプ。

次いで、硬化ポリウレタンケーキを型から取り出し、３０〜８０℃で、約４０個の別々の厚さ２．０mm（８０ミル）シートにスカイビング（可動ブレードを使用して切断）した。スカイビングは、各ケーキの頂部から開始した。不完全なシートを廃棄した。

実施例に使用されたAdiprene（登録商標）LF667は、Chemturaから市販されているAdiprene（登録商標）LF950AとAdiprene（登録商標）LF600Dとの５０／５０重量％ブレンドを含むＰＴＭＥＧ系のイソシアネート末端ウレタンプレポリマーであることに留意されたい。また、Adiprene（登録商標）LFG963Aは、Chemturaから市販されているＰＰＧ系のイソシアネート末端ウレタンプレポリマーであることに留意されたい。

比較例Ａ〜Ｂ及び実施例１〜１９それぞれからの溝なし研磨層材料を分析して、表４に報告するようなそれらの物性を測定した。報告されている密度データはＡＳＴＭＤ１６２２にしたがって測定され、報告されているショアＤ硬さデータはＡＳＴＭＤ２２４０にしたがって測定され、報告されているショアＡ硬さデータはＡＳＴＭＤ２２４０にしたがって測定され、報告されている破断点伸びデータはＡＳＴＭＤ４１２にしたがって測定されたことに留意されたい。

表４に報告されている切削速度データは、Applied Materialsからの２００mm Mirra（登録商標）研磨ツールを使用して計測されたものである。この研磨ツールは、５１cm（２０インチ）の呼び径を有する円形の化学機械研磨パッドスタックを受け入れるように設計されている。本明細書の実施例に記載されるようにして、円形の断面を有する研磨層を調製した。そして、これらの研磨層を溝削り加工して、ピッチ１２０ミル（３．０５mm）、幅２０ミル（０．５１mm）及び深さ３０ミル（０．７６mm）の寸法を有する複数の同心円形の溝を含む溝パターンを研磨面に提供した。そして、研磨層をフォームサブパッド層（Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販されているSP2310）に貼り合わせた。

ダイアモンドコンディショニングディスク（Kinik Company製のDiaGrid（登録商標）AD3CL-150843-3パッドコンディショナ）を使用して、以下の加工条件を使用して溝付き研磨層の研磨面を磨耗させた。研磨層の研磨面を、１００rpmのプラテン速度、１５０cm³/minの脱イオン水流量及び４８．３kPa（７psi）のコンディショニングディスクダウンフォースで２時間、ダイアモンドコンディショニングディスクによる連続磨耗に付した。平均溝深さの変化を経時的に計測することによって切削速度を測定した。Zaber Technologiesの電動スライドに取り付けたMTI InstrumentsのMicrotrack IIレーザ三角測量センサを使用して溝深さを計測して（μm/hr単位）、各研磨層の研磨面を中心から外縁までプロファイリングした。スライド上のセンサの掃引速度は０．７３２mm/sであり、センサのサンプリング速度（計測数／掃引１mm）は６．３４点／mmであった。表４に報告されている切削速度は、研磨層の研磨面上の２，０００を超える点として収集された厚さ計測値に基づく、溝深さの経時的算術平均減少である。

Claims

研磨面、ベース面及び前記研磨面に対して垂直な方向に前記研磨面から前記ベース面までで計測される平均厚さＴ_P-avgを有する研磨層、
上面及び下面を有する硬質層、
前記研磨層の前記ベース面と前記硬質層の前記上面との間に挿入されたホットメルト接着剤であって、前記研磨層を前記硬質層に接着するホットメルト接着剤、
場合によっては、前記硬質層の前記下面に配置される感圧プラテン接着剤、
場合によっては、剥離ライナ（前記感圧プラテン接着剤が前記硬質層の前記下面とこの任意の剥離ライナとの間に挿入される）、ならびに
場合によっては、化学機械研磨パッドスタックに組み込まれた終点検出ウィンドウ
を含み、
前記研磨層が、
多官能イソシアネートと、
１分子あたり少なくとも１個の窒素原子を含み、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール硬化剤少なくとも５重量％、
２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤２５〜９５重量％、及び
二官能硬化剤０〜７０重量％
を含む硬化剤パッケージと
を含む成分の反応生成物を含み、
前記研磨層が、０．６g/cm³よりも高い密度、５〜４０のショアＤ硬さ、１００〜４５０％の破断点伸び及び２５〜１５０μm/hrの切削速度を示し、前記研磨層が、基材を研磨するように適合された研磨面を有する、化学機械研磨パッドスタック。
前記硬質層の前記上面が溝を有さず、前記硬質層の前記下面が溝を有しない、請求項１記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記硬質層の前記上面及び前記下面が１〜５００nmの粗さＲａを有する、請求項１記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記硬質層が２，５００〜７，５００MPaのヤング率を有する、請求項１記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記硬質層が二軸延伸ポリエチレンテレフタレート製であり、前記硬質層が６〜１０ミルの平均厚さを有し、前記硬質層が３，０００〜７，０００MPaのヤング率を示す、請求項１記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記多官能イソシアネートが、２〜１２重量％の未反応ＮＣＯ基を有するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーであり、
前記硬化剤パッケージが、
１分子あたり２個の窒素原子を含み、１分子あたり平均４個のヒドロキシル基を有し、２００〜４００の数平均分子量Ｍ_Nを有するアミン開始ポリオール硬化剤５〜２０重量％、
１０，０００〜１２，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均６個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤５０〜７５重量％、
４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）（ＭＢＯＣＡ）、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（ＭＣＤＥＡ）及びそれらの異性体からなる群より選択されるジアミン硬化剤である二官能硬化剤１０〜３０重量％
からなり、
前記多官能イソシアネート中の未反応イソシアネート基に対する前記硬化剤パッケージ中の反応性水素基の化学量論比が０．９５〜１．０５であり、
前記研磨層が、０．７５〜１．０g/cm³の密度、５〜２０のショアＤ硬さ、１５０〜３００％の破断点伸び及び３０〜６０μm/hrの切削速度を示す、請求項１記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、５〜７重量％の未反応ＮＣＯ基を有し、４００〜２，５００の数平均分子量Ｍ_Nを示す、請求項６記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記化学機械研磨パッドスタックが、前記研磨層、前記硬質層、前記研磨層と前記硬質層の前記上面との間に挿入されたホットメルト接着剤、前記感圧プラテン接着剤、前記剥離ライナ、及び場合によっては終点検出ウィンドウからなり、
前記多官能イソシアネートが、２〜１２重量％の未反応ＮＣＯ基を有するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーであり、
前記硬化剤パッケージが、
１分子あたり２個の窒素原子を含み、１分子あたり平均４個のヒドロキシル基を有し、２００〜４００の数平均分子量Ｍ_Nを有するアミン開始ポリオール硬化剤５〜２０重量％、
１０，０００〜１２，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均６個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール硬化剤５０〜７５重量％、
４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）（ＭＢＯＣＡ）、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（ＭＣＤＥＡ）及びそれらの異性体からなる群より選択されるジアミン硬化剤である二官能硬化剤１０〜３０重量％
からなり、
前記多官能イソシアネート中の未反応イソシアネート基に対する前記硬化剤パッケージ中の反応性水素基の化学量論比が０．９５〜１．０５であり、
前記研磨層が、０．７５〜１．０g/cm³の密度、５〜２０のショアＤ硬さ、１５０〜３００％の破断点伸び及び３０〜６０μm/hrの切削速度を示す、請求項１記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、５〜７重量％の未反応ＮＣＯ基を有し、４００〜２，５００の数平均分子量Ｍ_Nを示す、請求項８記載の化学機械研磨パッドスタック。
前記終点検出ウィンドウがプラグ配置終点検出ウィンドウブロックであり、前記化学機械研磨パッドスタックが、前記研磨面から前記研磨層の全厚さＴ_P、前記ホットメルト接着剤及び前記硬質層の前記上面から前記下面までの全厚さＴ_Rを通して延びる貫通孔を有し、前記プラグ配置終点検出ウィンドウブロックが前記貫通孔の中に配置され、前記プラグ配置終点検出ウィンドウブロックが前記感圧プラテン接着剤に固着されている、請求項８記載の化学機械研磨パッドスタック。