JP2003124162A - 研磨パッド、研磨装置、およびそれを用いた研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコン基板の上に形成された絶縁層または
金属配線の表面を機械的に平坦化するための研磨パッド
において、グローバル段差が小さく、ウェハへのダスト
数が少ない研磨パッド、およびこれを用いた研磨装置、
研磨方法を提供する。 【解決手段】 （１）（ａ）ポリウレタンと（ｂ）非架
橋性ビニル化合物および架橋性ビニル化合物から重合さ
れる重合体を含有し、前記（ａ）と（ｂ）に占める
（ｂ）の含有比率が３５重量％〜６５重量％であり、か
つ発泡構造を有する研磨パッド。 （２）飽和まで吸水した時のＤ硬度が５０度以上６５度
以下である素材からなる発泡構造を有するの研磨パッ
ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨用パッド特に
半導体基板を研磨する研磨パッドに関するものであり、
さらに、シリコンなど半導体基板上に形成される絶縁層
の表面や金属配線の表面を機械的に平坦化する工程での
化学機械研磨に使用できる研磨パッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体メモリに代表される大規模集積回
路（ＬＳＩ）は、年々集積化が進んでおり、それに伴い
大規模集積回路の製造技術も高密度化が進んでいる。さ
らに、この高密度化に伴い、半導体デバイス製造箇所の
積層数も増加している。その積層数の増加により、従来
は問題とならなかった積層にすることによって生ずる半
導体ウェハ主面の凹凸が問題となっている。その結果、
例えば日経マイクロデバイス１９９４年７月号５０〜５
７頁記載のように、積層することによって生じる凹凸に
起因する露光時の焦点深度不足を補う目的で、あるいは
スルーホール部の平坦化による配線密度を向上させる目
的で、化学機械研磨技術を用いた半導体ウェハの平坦化
が検討されている。

【０００３】一般に化学機械研磨装置は、被処理物であ
る半導体ウェハを保持する研磨ヘッド、被処理物の研磨
処理をおこなうための研磨パッド、前記研磨パッドを保
持する研磨定盤から構成されている。そして、半導体ウ
ェハの研磨処理は研磨剤と薬液からなるスラリーを用い
て、半導体ウェハと研磨パッドを相対運動させることに
より、半導体ウェハ表面の層の突出した部分が除去され
てウェハ表面の層を滑らかにするものである。半導体ウ
ェハと研磨パッドの相対速度及び荷重にほぼ比例してい
る。そのため、半導体ウェハの各部分を均一に研磨加工
するためには、半導体ウェハにかかる荷重を均一にする
必要がある。

【０００４】半導体ウェハの主面に形成された絶縁層等
を研磨加工する場合、研磨パッドが柔らかいと、局所的
な平坦性は悪くなってしまう。この様なことから現在は
ショアＡ硬度で９０度以上の発泡ポリウレタンシートが
使用されている（特公表８−５００６２２号公報）。

【０００５】しかしながら、高硬度発泡ポリウレタンパ
ッドは、絶縁層等の凹凸の密度が異なる部分では平坦性
の程度が異なりグローバル段差が生じるという問題点や
ウェハへのダスト数が多いという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、シリ
コン基板の上に形成された絶縁層または金属配線の表面
を機械的に平坦化するための研磨パッドにおいて、グロ
ーバル段差が小さく、ウェハへのダスト数が少ない研磨
パッドを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段として、本発明は以下の構成からなる。 （１）（ａ）ポリウレタンと（ｂ）非架橋性ビニル化合
物および架橋性ビニル化合物から重合される重合体を含
有し、前記（ａ）と（ｂ）に占める（ｂ）含有比率が３
５重量％〜６５重量％であって、かつ発泡構造を有する
研磨パッド。 （２）飽和まで吸水した時のＤ硬度が５０度以上６５度
以下である素材からなる発泡構造を有する研磨パッド。 （３）研磨ヘッド、研磨ヘッドに対峙する（１）〜
（２）の研磨パッド、該研磨パッドを固定する研磨定
盤、ならびに、研磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回
転させるための駆動装置を具備することを特徴とする研
磨装置。 （４）被研磨物を研磨ヘッドに固定し、研磨定盤に固定
した（１）〜（２）の研磨パッドを、該被研磨物と接触
させた状態で、研磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回
転させることを特徴とする研磨方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
説明する。

【０００９】本発明の研磨パッドは、（ａ）ポリウレタ
ンと（ｂ）非架橋性ビニル化合物および架橋性ビニル化
合物から重合される重合体を含有し、前記（ａ）と
（ｂ）に占める（ｂ）非架橋性ビニル化合物および架橋
性ビニル化合物から重合される重合体の含有比率が３５
重量％〜６５重量％であり、かつ発泡構造を有する研磨
パッドである。（ａ）ポリウレタンはポリイソシアネー
トの重付加反応または重合反応に基づき合成される高分
子である。ポリイソシアネートの対称として用いられる
化合物は、含活性水素化合物、すなわち、二つ以上のポ
リヒドロキシ化合物、あるいはアミノ基含有化合物であ
る。ポリイソシアネートとして、トリレンジイソシアネ
ート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレン
ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
トなど挙げることができるがこれに限定されるわけでは
ない。ポリヒドロキシ化合物としてポリオールが代表的
であるが、ポリオールとしてポリエーテルポリオール、
ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテ
ルグリコール、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリエス
テルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエン
ポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。こ
の中で、ポリイソシアネートとしてトリレンジイソシア
ネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリオー
ルとして、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチ
レンエーテルグリコールとの組み合わせで得られるポリ
ウレタンが成形性に優れ、汎用的に使用されているので
好ましい。

【００１０】（ｂ）の重合体の成分である、非架橋性ビ
ニル化合物とは、炭素炭素二重結合のビニル基を分子内
に一つ有する化合物である。具体的にはメチルメタクリ
レート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレー
ト、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレ
ート、メチル（α−エチル）アクリレート、エチル（α
−エチル）アクリレート、プロピル（α−エチル）アク
リレート、ブチル（α−エチル）アクリレート、２−エ
チルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレー
ト、ｎ−ラウリルメタクリレート、２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレ
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−ヒドロキシブチルメタ
クリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジ
エチルアミノエチルメタクリレート、メタクリル酸、グ
リシジルメタクリレート、フマル酸、フマル酸ジメチ
ル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、マレイン
酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイ
ン酸ジプロピル、アクリロニトリル、アクリルアミド、
塩化ビニル、スチレン、α−メチルスチレン、フェニル
マレイミド等が挙げられる。

【００１１】（ｂ）の重合体のもう一つの成分である、
架橋性ビニル化合物とは、炭素炭素二重結合のビニル基
を分子内に二つ以上有する化合物である。具体的にはエ
チレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコ
ールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタ
クリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレー
ト、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、グリセリンジメ
タクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシ
プロピルメタクリレート、トリエチレングリコールジメ
タクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレー
ト、１，１０−デカンジオールジメタクリレート等が挙
げられる。その中で好ましい非架橋性ビニル化合物は、
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピ
ルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブ
チルメタクリレート、メチル（α−エチル）アクリレー
ト、エチル（α−エチル）アクリレート、プロピル（α
−エチル）アクリレート、ブチル（α−エチル）アクリ
レートであり、架橋性ビニル化合物は、チレングリコー
ルジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリ
レート、１，４−ブタンジオールジメタクリレートが、
グローバル平坦性が良好になるので好ましい。 （ｂ）
非架橋性ビニル化合物および架橋性ビニル化合物から重
合される重合体とは、上記非架橋性ビニル化合物および
架橋性ビニル化合物の中からそれぞれ選ばれたビニル化
合物を重合して得られる重合体であり、具体的には架橋
型ポリメチルメタクリレート、架橋型ポリエチルメタク
リレート、架橋型ポリプロピルメタクリレート、架橋型
ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、架橋型ポリイソブ
チルメタクリレート、架橋型ポリメチル（α−エチル）
アクリレート、架橋型ポリエチル（α−エチル）アクリ
レート、架橋型ポリプロピル（α−エチル）アクリレー
ト、架橋型ポリブチル（α−エチル）アクリレート、架
橋型ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）、架橋
型ポリイソデシルメタクリレート、架橋型ポリ（ｎ−ラ
ウリルメタクリレート）、架橋型ポリ（２−ヒドロキシ
エチルメタクリレート）、架橋型ポリ（２−ヒドロキシ
プロピルメタクリレート）、架橋型ポリ（２−ヒドロキ
シエチルアクリレート）、架橋型ポリ（２−ヒドロキシ
プロピルアクリレート）、架橋型ポリ（２−ヒドロキシ
ブチルメタクリレート）、架橋型ポリジメチルアミノエ
チルメタクリレート、架橋型ポリジエチルアミノエチル
メタクリレート、架橋型ポリメタクリル酸、架橋型ポリ
グリシジルメタクリレート、架橋型ポリフマル酸、架橋
型ポリフマル酸ジメチル、架橋型ポリフマル酸ジエチ
ル、架橋型ポリフマル酸ジプロピル、架橋型ポリマレイ
ン酸、架橋型ポリマレイン酸ジメチル、架橋型ポリマレ
イン酸ジエチル、架橋型ポリマレイン酸ジプロピル、架
橋型ポリアクリロニトリル、架橋型ポリアクリルアミ
ド、架橋型ポリ塩化ビニル、架橋型ポリスチレン、架橋
型ポリ（α−メチルスチレン）等が挙げられる。この中
で、好ましい重合体として架橋型ポリメチルメタクリレ
ート、架橋型ポリエチルメタクリレート、架橋型ポリプ
ロピルメタクリレート、架橋型ポリ（ｎ−ブチルメタク
リレート）、架橋型ポリイソブチルメタクリレート、架
橋型ポリメチル（α−エチル）アクリレート、架橋型ポ
リエチル（α−エチル）アクリレート、架橋型ポリプロ
ピル（α−エチル）アクリレート、架橋型ポリブチル
（α−エチル）アクリレートが研磨パッドのグローバル
平坦性が良好にできので好ましい。

【００１２】本発明の研磨パッドは、（ａ）ポリウレタ
ンと（ｂ）非架橋性ビニル化合物と架橋性ビニル化合物
から重合される重合体をあわせた量の内、（ｂ）非架橋
性ビニル化合物および架橋性ビニル化合物から重合され
る重合体の含有比率が３５重量％〜６５重量％好まし
い。３５重量％を下回るとグローバル平坦性が不良にな
るので好ましくない。６５重量％を越えるとダストの発
生が多くなるので好ましくない。非架橋性ビニル化合物
／架橋性ビニル化合物の割合は、９９．５／０．５重量
％〜８０／２０重量％の範囲が好ましい。架橋性ビニル
化合物が０．５重量％を下回るとグローバル平坦性が不
良となり好ましくなく、架橋性ビニル化合物が２０重量
％を越えるとダストが多くなるので好ましくない。 本
発明の研磨パッドにおける、（ａ）ポリウレタンと
（ｂ）非架橋性ビニル化合物および架橋性ビニル化合物
から重合される重合体は一体化して含有されることによ
り、グローバル平坦性が非常に良好になるので好まし
い。（ａ）ポリウレタンと（ｂ）非架橋性ビニル化合物
および架橋性ビニル化合物から重合される重合体が一体
化して含有されているとは、ポリウレタンの相と非架橋
性ビニル化合物および架橋性ビニル化合物から重合され
る重合体の相とが分離された状態で含有されていないと
いう意味であるが、これを定量的に表現すると、パッド
の素材中の色々な箇所をスポットの大きさが５０μｍの
顕微赤外分光装置で観察した赤外スペクトルがポリウレ
タンの赤外吸収ピークと非架橋性ビニル化合物および架
橋性ビニル化合物から重合される重合体の赤外吸収ピー
クを有しており、色々な箇所の赤外スペクトルがほぼ同
一であることである。ここで使用される顕微赤外分光装
置として、ＳＰＥＣＴＲＡ−ＴＥＣＨ社製の“ＩＲμ
ｓ”を挙げることができる。

【００１３】本発明の研磨パッドの作成方法として例え
ば、あらかじめ平均気泡径が１０００μｍ以下の独立気
泡を有し、かつ密度が０．１〜１．０(g/cm³)の範囲に
ある発泡ポリウレタンシートに非架橋性ビニル化合物お
よび架橋性ビニル化合物を膨潤させた後、発泡ポリウレ
タンシート内で非架橋性ビニル化合物および架橋性ビニ
ル化合物を重合させる方法や、ポリウレタンプレポリマ
と非架橋性ビニル化合物および架橋性ビニル化合物と発
泡剤を混合し、加熱してポリウレタンの重合と非架橋性
ビニル化合物および架橋性ビニル化合物の重合と発泡を
同時におこなう方法を挙げることができる。

【００１４】非架橋性ビニル化合物および架橋性ビニル
化合物を発泡ポリウレタンシートに膨潤させた後、発泡
ポリウレタンシート内で非架橋性ビニル化合物および架
橋性ビニル化合物を重合させる方法として、光分解性ラ
ジカル開始剤と共に非架橋性ビニル化合物および架橋性
ビニル化合物を膨潤させた後、光を露光して重合させる
方法や、熱分解性ラジカル開始剤と共に非架橋性ビニル
化合物および架橋性ビニル化合物を膨潤させた後、熱を
加えて重合させる方法や、非架橋性ビニル化合物および
架橋性ビニル化合物を膨潤させた後、電子線や放射線を
放射して重合させる方法が挙げられる。

【００１５】重合硬化物を必要な厚みまで表，裏面を研
削加工するか、必要な厚みにスライス加工することで研
磨パッドを完成することができる。なお、研削加工には
ダイヤモンドディスク，ベルトサンダー等の装置等、ス
ライス加工としてはバンドナイフ，かんな板等の装置
等、特に限定されるものではなく公知の装置を使用する
ことができる。

【００１６】次に、本発明の飽和まで吸水した時のＤ硬
度が５０度以上６５度以下である発泡構造を有する研磨
パッドについて説明する。Ｄ硬度はＪＩＳ Ｋ ７２１
５に準拠したＤ硬度計で測定されるもので、Ｄ硬度計
は、形状３０゜円錐形、先端Ｒ０．１ｍｍ、加圧面より
の突出高さ２．５０ｍｍで、負荷部分は、コイルスプリ
ング式で０度０ｇｆ、１００度４５３６ｇｆの仕様のも
のであり、例えば高分子計器（株）製アスカーＤ型硬度
計である。本発明での飽和まで吸水した時のＤ硬度が５
０度以上６５度以下とするためには、例えば、、発泡構
造の研磨層を重ねて、ホットプレス等でガラス転移温度
以上の温度と圧力を加えて、厚さが１０ｍｍの無発泡の
試験片にした後、室温で水中に浸漬して飽和吸水率まで
吸水させて評価したＤ硬度が５０度以上６５度以下であ
ることを表す。

【００１７】本発明の研磨パッドは、飽和まで吸水した
時のＤ硬度が５０度以上６５度以下である必要がある。
Ｄ硬度が５０度を満たない場合は、半導体基板の局所的
凹凸の平坦性やグローバル平坦性が不良となるので好ま
しくない。また、Ｄ硬度が６５度を超える場合は、局所
的凹凸の平坦化される速度やグローバル平坦化の速度が
遅くなったり、ダストが増加するので好ましくない。

【００１８】本発明の飽和まで吸水した時のＤ硬度が５
０度以上６５度以下である発泡構造の研磨パッドの、好
ましい一例として（ａ）ポリウレタンと（ｂ）非架橋性
ビニル化合物および架橋性ビニル化合物から重合される
重合体を含有し、（ａ）と（ｂ）に占める（ｂ）の含有
比率が３５重量％〜６５重量％であって、かつ発泡構造
を有する研磨パッドを挙げることができる。

【００１９】研磨パッドの厚みは０．１〜１０ｍｍであ
ることが好ましい。０．１ｍｍより薄いと該研磨パッド
の下地として好ましく使用されるクッション層またはそ
の下層に位置する研磨定盤の機械的特性が、該研磨パッ
ドそのものの機械的特性よりも研磨特性に顕著に反映さ
れるようになり、一方、１０ｍｍより厚いとクッション
層の機械的特性が反映されなくなり、半導体基板のうね
りに対する追随性が低下しユニフォーミティが悪化する
傾向がある。０．２〜５ｍｍ、さらには０．５〜２ｍｍ
であることがより好ましい。

【００２０】本発明で得られた研磨パッドは、クッショ
ン性を有するクッションシートと積層して使用すること
も可能である。半導体基板は局所的な凹凸とは別にもう
少し大きなうねりが存在しており、このうねりを吸収す
る層として硬い研磨パッドの下（研磨定盤側）にクッシ
ョンシートをおいて研磨する場合が多い。クッションシ
ートの材質は特に限定されるものではない。具体的には
現在一般的に使用されているポリウレタン含浸不織布
（例えば、“Ｓｕｂａ４００”（ロデール・ニッタ
（株）製））、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエ
ステル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリスチレン、ポ
リ塩化ビニル等の各種プラスチックの発泡体、ネオプレ
ンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ア
クリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴ
ム、シリコンゴム、フッ素ゴム等の各種ゴムおよびその
発泡体等を使用することができる。

【００２１】クッションシートの好ましい厚みは、０．
１〜１０ｍｍである。０．１ｍｍより小さい場合は、ユ
ニフォーミティが悪化する傾向がある。また１０ｍｍよ
り大きい場合は、グローバル平坦性，ローカル平坦性が
損なわれる傾向がある。０．２〜５ｍｍ、さらには０．
５〜２ｍｍであることが好ましい。

【００２２】本発明の研磨パッドを用いて、スラリーと
してシリカ系スラリー、酸化アルミニウム系スラリー、
酸化セリウム系スラリー等を用いて半導体ウェハ上での
絶縁膜の凹凸や金属配線の凹凸を局所的に平坦化するこ
とができたり、グローバル段差を小さくしたり、ディッ
シングを抑えたりできる。スラリーの具体例として、キ
ャッボ社製のＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ Ｓ
Ｃ−１、ＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ ＳＣ−１
１２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＡＭ１００、
ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＡＭ１００Ｃ、ＣＭ
Ｐ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ １２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ
−ＳＰＥＲＳＥ ２５、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳ
Ｅ Ｗ２０００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ Ｗ
−Ａ４００等を挙げることができるが、これらに限られ
るわけではない。

【００２３】本発明の研磨パッドの研磨の対象は、例え
ば、半導体ウェハの上に形成された絶縁層または金属配
線の表面であるが、絶縁層としては、金属配線の層間絶
縁膜や金属配線の下層絶縁膜や素子分離に使用されるシ
ャロートレンチアイソレーションを挙げることができ、
金属配線としては、アルミ、タングステン、銅等であ
り、構造的にダマシン、デュアルダマシン、プラグなど
がある。銅を金属配線とした場合には、窒化珪素等のバ
リアメタルも研磨対象となる。絶縁膜は、現在酸化シリ
コンが主流であるが、遅延時間の問題で低誘電率絶縁膜
が用いられる様になる。低誘電率絶縁膜は、酸化シリコ
ンに比べて柔らかく、脆い性質があるが、本発明研磨パ
ッドでは、ダストが比較的にはいりにくい状態で研磨が
可能である。半導体ウェハ以外に磁気ヘッド、ハードデ
ィスク、サファイヤ等の研磨に用いることもできる。

【００２４】本発明の研磨パッドの表面形状は、ハイド
ロプレーン現象を抑える為に、溝切り形状、ディンプル
形状、スパイラル形状、同心円形状等、通常の研磨パッ
ドがとり得る形状にして使用される。研磨パッドは、デ
ィスク状で使用されるが、研磨機によっては、ベルト状
として用いることも可能である。

【００２５】次に、本発明の研磨パッドを使用した研磨
装置および研磨方法について説明する。

【００２６】研磨装置としては特に限定されるものでは
ないが、半導体基板の研磨に使用する場合は、研磨ヘッ
ド、本発明の研磨パッドを固定するための研磨定盤、な
らびに研磨ヘッド、研磨定盤もしくはその双方を回転せ
しめる手段を具備していることが好ましい。

【００２７】研磨方法としては、まず、本発明の研磨パ
ッドを研磨装置の研磨定盤に研磨層が研磨ヘッドに対峙
するように固着させる。半導体基板は研磨ヘッドに真空
チャックなどの方法により固定される。研磨定盤を回転
させ、研磨定盤の回転方向と同方向で研磨ヘッドを回転
させて、研磨パッドに押しつける。この時に、研磨パッ
ドと半導体基板の間に研磨剤が入り込む様な位置から研
磨剤を供給する。押し付け圧は、研磨ヘッドに加える力
を制御することにより通常行われる。押し付け圧力は
０．０１〜０．２ＭＰａであることが良好な研磨特性を
得られるため好ましい。

【００２８】本発明の研磨パッドを使用した半導体基板
の研磨方法では、半導体基板の研磨を行う前に、コンデ
ィショナを用いて研磨層表面を粗化することが、良好な
研磨特性を得るために好ましく実施される。コンディシ
ョナはダイヤモンドの砥粒を電着して固定したホイール
であり、例えば、旭ダイヤモンド工業（株）のコンディ
ショナ モデル名”ＣＭＰ−Ｍ”、または”ＣＭＰ−
Ｎ”、または”ＣＭＰ−Ｌ”などを具体例として挙げる
ことができる。ダイヤモンド砥粒の粒径は１０μｍから
３００μｍの範囲で選ぶことができる。コンディショナ
の押し付け圧力は０．００５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの範
囲で任意に選ばれる。また、１回または複数回の研磨を
終了後、次の研磨の前にコンディショナを用いて研磨パ
ッドをコンディショニングするバッチドレッシング、研
磨と同時にドレッシングを行うインサイチュドレッシン
グにいずれについても、研磨速度を安定させるために好
ましく実施することができる。

【００２９】

【実施例】以下、実施例にそってさらに本発明の詳細を
説明する。本実施例において各特性は以下の方法で測定
した。

【００３０】１．グローバル段差評価用テストウェハ：
酸化膜付き４インチシリコンウェハ（酸化膜厚：２μ
ｍ）に１０ｍｍ角のダイを配置する。フォトレジストを
使用してマスク露光をおこない、ＲＩＥによって１０ｍ
ｍ角のダイの中に２０μｍ幅、高さ０．７μｍのライン
と２３０μｍのスペースで左半分にラインアンドスペー
スで配置し、２３０μｍ幅、高さ０．７μｍのラインを
２０μのスペースで右半分にラインアンドスペースで配
置する。この様にしてグローバル段差評価用テストウェ
ハを用意した。

【００３１】２．ダスト評価用テストウェーハ：酸化膜
付き４インチシリコンウェーハ（酸化膜厚：２μｍ）を
用いて研磨し、トプコン社製ゴミ検査装置で０．５μｍ
以上のダスト数を測定した。

【００３２】３．研磨パッドと研磨機：厚み１．２ｍ
ｍ、直径３８ｃｍの円形の研磨層を作製し、表面に幅
２．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ１５ｍｍのいわゆ
るＸ−Ｙグルーブ加工（格子状溝加工）を施した。この
研磨パッドを研磨機（ラップマスターＳＦＴ社製、Ｌ／
Ｍ―１５Ｅ）の定盤にクッッション層として、ロデール
社製“Ｓｕｂａ４００”を貼り、その上に両面接着テー
プ（３Ｍ社製、“４４２Ｊ”）で貼り付けた。旭ダイヤ
モンド工業（株）のコンディショナー（“ＣＭＰ−
Ｍ”、直径１４．２ｃｍ）を用い、押しつけ圧力０．０
４ＭＰａ、定盤回転数２５ｒｐｍ、コンディショナー回
転数２５ｒｐｍで同方向に回転させ、純水を１０ｃｃ／
分で供給しながら５分間研磨パッドのコンディショニン
グを行った。研磨機に純水を１００ｃｃ／分流しながら
研磨パッド上を２分間洗浄し次に、グローバル段差評価
用テストウェハを研磨機に設置し、説明書記載使用濃度
のキャボット社製スラリー（“ＳＣ−１”）を所定供給
量で研磨パッド上に供給しながら、押しつけ圧力０．０
４ＭＰａ、定盤回転数４５ｒｐｍ（ウェハの中心での線
速度は３０００（ｃｍ／分））、半導体ウェハ保持試料
台を回転数４５ｒｐｍで同方向に回転させ、所定時間研
磨を実施した。半導体ウェハ表面を乾かさないように
し、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコール
スポンジでウェハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付
けて乾燥した。グローバル段差評価用テストウェハのセ
ンタ１０ｍｍダイ中の２０μｍラインと２３０μライン
の酸化膜厚みを大日本スクリーン社製ラムダエース
（“ＶＭ−２０００”）を用いて測定し、それぞれの厚
みの差をグローバル段差として評価した。

【００３３】また、上記と同じコンジショニングを行
い、ダスト評価用テストウェハを研磨機に設置し、上記
と同じ研磨条件で研磨し、テストウェハ表面を乾かさな
いようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルア
ルコールスポンジでウェハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気
を吹き付けて乾燥した。トプコン製ゴミ検査装置でダス
ト数を測定した。

【００３４】実施例１ ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメ
タンジイソシアネート８５重量部と水０．７重量部とア
ミン系触媒１．２重量部とシリコーン整泡剤１．１重量
部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型
を行い、厚み３．１ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マ
イクロゴムＡ硬度：４６度，密度：０．７５ｇ／ｃ
ｍ³、平均気泡径：３０μｍ）を作製した。該発泡ポリ
ウレタンシートを、アゾビスイソブチロニトリル０．１
重量部を添加したメチルメタクリレート９０重量部／エ
チレングリコールジメタクリレート１０重量部の混合液
に３０分間浸漬した。次にメチルメタクリレート／エチ
レングリコールジメタクリレートが含浸した該発泡ポリ
ウレタンシートを、塩化ビニル製ガスケットを介して２
枚のガラス板間に挟み込んで、６５℃で１０時間、１２
０℃で３時間加熱することにより重合硬化させた。ガラ
ス板間から離型した後、５０℃で真空乾燥を行った。こ
のようにして得られた硬質発泡シートを厚み１．２５ｍ
ｍにスライス加工することにより研磨パッドを作製し
た。該研磨パッドの密度は０．７８ｇ／ｃｍ ³、平均気
泡径は４０μｍ、研磨パッド中の架橋型ポリメチルメタ
クリレートの含有率は５６重量％であった。同じ条件で
作成した研磨パッドを複数枚重ねて、温度１７０℃のホ
ットプレスでプレスして厚さ１０ｍｍの無発泡試験片を
作成し、室温で１週間水に浸漬して飽和吸水率まで吸水
させた後、Ｄ硬度計で測定したＤ硬度は６２度であっ
た。該研磨パッドを直径３８０ｍｍの円に切り取り、そ
の表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍ
の格子状の溝加工を施した。

【００３５】次にこの研磨パッドを両面接着テープ“４
４２Ｊ” （住友スリーエム（株）製）を用いてクッシ
ョン層“Ｓｕｂａ４００”（ロデール・ニッタ（株）
製）の上に貼り付け、二層の研磨パッドとし、該二層研
磨パッドを研磨機の定盤上に貼り付け、研磨評価を行っ
た。

【００３６】グローバル平坦性評価用テストウェーハの
２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバ
ル段差が０．２μｍになった研磨時間は３分であった。
ダスト数は５個であった。

【００３７】実施例２ ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメ
タンジイソシアネート７０重量部と水０．９重量部とア
ミン系触媒１．１重量部とシリコーン整泡剤１．０重量
部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型
を行い、厚み３．０ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マ
イクロゴムＡ硬度：４０度，密度：０．７５ｇ／ｃ
ｍ³、平均気泡径：３４μｍ）を作製した。該発泡ポリ
ウレタンシートを、アゾビスイソブチロニトリル０．１
重量部を添加したメチルメタクリレート７５０重量部、
Ｎ−フェニルマレイミド１５重量部、エチレングリコー
ルジメタクリレート１０重量部の混合液に６０分間浸漬
した。次にメチルメタクリレート、Ｎ−フェニルマレイ
ミド、エチレングリコールジメタクリレートが含浸した
該発泡ポリウレタンシートを、塩化ビニル製ガスケット
を介して２枚のガラス板間に挟み込んで、７０℃で１０
時間、１２０℃で３時間加熱することにより重合硬化さ
せた。ガラス板間から離型した後、５０℃で真空乾燥を
行った。このようにして得られた硬質発泡シートを厚み
１．２５ｍｍにスライス加工することにより研磨パッド
を作製した。得られた研磨パッドの密度は０．７７ｇ／
ｃｍ³、平均気泡径は４３μｍ、研磨パッド中のポリ
（メチルメタクリレート）とポリ（Ｎ−フェニルマレイ
ミド）とポリ（エチレングリコールジメタクリレート）
合計の含有率は５７重量％であった。同じ条件で作成し
た研磨パッドを複数枚重ねて、温度１７０℃のホットプ
レスでプレスして厚さ１０ｍｍの無発泡試験片を作成
し、室温で１週間水に浸漬して飽和吸水率まで吸水させ
た後、Ｄ硬度計で測定したＤ硬度は５９度であった。該
研磨パッドを直径３８０ｍｍの円に切り取り、その表面
に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子
状の溝加工を施した。

【００３８】次にこの研磨パッドを両面接着テープ“４
４２Ｊ” （住友スリーエム（株）製）を用いてクッシ
ョン層“Ｓｕｂａ４００”（ロデール・ニッタ（株）
製）の上に貼り付け、二層の研磨パッドとし、該二層研
磨パッドを研磨機の定盤上に貼り付け、研磨評価を行っ
た。

【００３９】グローバル平坦性評価用テストウェーハの
２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバ
ル段差が０．２μｍになった研磨時間は３分であった。
ダスト数は７個であった。

【００４０】実施例３ 実施例２で作製した研磨パッドを使用し、クッション層
としてアクリロニトリルブタジエンゴムシート”ＴＫＮ
Ｌ−７００７−ＨＰ”（タイガースポリマー（株）製、
厚み：１ｍｍ，マイクロゴムＡ硬度：７０度）を、両面
接着テープ“７０２１” （（株）寺岡製作所製）を用
いて貼り付け、二層の研磨パッドとした。該二層研磨パ
ッドを研磨機の定盤上に貼り付け、実施例１と同様に研
磨評価を行った。

【００４１】グローバル平坦性評価用テストウェーハの
２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバ
ル段差が０．２μｍになった研磨時間は３分であった。
ダスト数は７個であった。

【００４２】比較例１ ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメ
タンジイソシアネート９０重量部と水０．６重量部とア
ミン系触媒１．１重量部とシリコーン整泡剤１．０重量
部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型
を行い、厚み３．０ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マ
イクロゴムＡ硬度：４５度，密度：０．７６ｇ／ｃ
ｍ³、平均気泡径：３８μｍ）を作製した。該発泡ポリ
ウレタンシートを、アゾビスイソブチロニトリル０．１
重量部を添加したメチルメタクリレートに５時間浸漬し
た。次にメチルメタクリレートが含浸した該発泡ポリウ
レタンシートを、塩化ビニル製ガスケットを介して２枚
のガラス板間に挟み込んで、７０℃で１０時間、１２０
℃で３時間加熱することにより重合硬化させた。ガラス
板間から離型した後、５０℃で真空乾燥を行った。この
ようにして得られた硬質発泡シートを厚み１．２５ｍｍ
にスライス加工することにより研磨パッドを作製した。
得られた研磨パッドの密度は０．７９ｇ／ｃｍ³、平
均気泡径は４８μｍ、研磨パッド中のポリメチルメタク
リレートの含有率は７１重量％であった。同じ条件で作
成した研磨パッドを複数枚重ねて、温度１７０℃のホッ
トプレスでプレスして厚さ１０ｍｍの無発泡試験片を作
成し、室温で１週間水に浸漬して飽和吸水率まで吸水さ
せた後、Ｄ硬度計で測定したＤ硬度は６８度であった。
該研磨パッドを直径３８０ｍｍの円に切り取り、その表
面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格
子状の溝加工を施した。

【００４３】次にこの研磨パッドを両面接着テープ“４
４２Ｊ” （住友スリーエム（株）製）を用いてクッシ
ョン層“Ｓｕｂａ４００”（ロデール・ニッタ（株）
製）の上に貼り付け、二層の研磨パッドとし、該二層研
磨パッドを研磨機の定盤上に貼り付け、研磨評価を行っ
た。

【００４４】グローバル段差評価用テストウェーハの２
０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバル
段差が０．２μｍになった研磨時間は５分であった。ダ
スト数は５２個であった。

【００４５】比較例２ ポリエーテル系ウレタンポリマ“アジプレン”Ｌ−３２
５（ユニローヤル社製）７８重量部と、４，４’−メチ
レン−ビス（２−クロロアニリン）２０重量部と、中空
高分子微小球体“エクスパンセル”５５１ＤＥ（ケマノ
ーベル社製）１．８重量部をＲＩＭ成形機で混合して金
型に吐出して高分子成形体を作製した。この高分子成形
体をスライサーで厚み１．２５ｍｍにスライスして、硬
質発泡ポリウレタンのシートを作製し、実施例１と同様
の溝加工を施し、研磨パッドとした。得られた研磨パッ
ドの密度は０．８１，平均気泡径は３３μｍであった。
同じ条件で作成した研磨パッドを複数枚重ねて、温度１
７０℃のホットプレスでプレスして厚さ１０ｍｍの無発
泡試験片を作成し、室温で１週間水に浸漬して飽和吸水
率まで吸水させた後、Ｄ硬度計で測定したＤ硬度は４７
度であった。該研磨パッドを直径３８０ｍｍの円に切り
取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅
１５ｍｍの格子状の溝加工を施した。

【００４６】次にこの研磨パッドを両面接着テープ“４
４２Ｊ” （住友スリーエム（株）製）を用いてクッシ
ョン層“Ｓｕｂａ４００”（ロデール・ニッタ（株）
製）の上に貼り付け、二層の研磨パッドとし、該二層研
磨パッドを研磨機の定盤上に貼り付け、研磨評価を行っ
た。

【００４７】グローバル段差評価用テストウェーハの２
０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバル
段差が０．２μｍになった研磨時間は１０分であった。
ダスト数は１５個であった。

【００４８】比較例３ ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメ
タンジイソシアネート９２重量部と水０．７重量部とア
ミン系触媒１．１重量部とシリコーン整泡剤１．０重量
部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型
を行い、厚み３．０ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マ
イクロゴムＡ硬度：４２度，密度：０．７３ｇ／ｃ
ｍ³、平均気泡径：３５μｍ）を作製した。該発泡ポリ
ウレタンシートを、アゾビスイソブチロニトリル０．１
重量部を添加したメチルメタクリレートに１５分間浸漬
した。次にメチルメタクリレートが含浸した該発泡ポリ
ウレタンシートを、塩化ビニル製ガスケットを介して２
枚のガラス板間に挟み込んで、７０℃で１０時間、１２
０℃で３時間加熱することにより重合硬化させた。ガラ
ス板間から離型した後、５０℃で真空乾燥を行った。こ
のようにして得られた硬質発泡シートを厚み１．２５ｍ
ｍにスライス加工することにより研磨パッドを作製し
た。 得られた研磨パッドの密度は０．７３ｇ／ｃ
ｍ³、平均気泡径は４１μｍ、研磨パッド中のポリメチ
ルメタクリレートの含有率は３８重量％であった。同じ
条件で作成した研磨パッドを複数枚重ねて、温度１７０
℃のホットプレスでプレスして厚さ１０ｍｍの無発泡試
験片を作成し、室温で１週間水に浸漬して飽和吸水率ま
で吸水させた後、Ｄ硬度計で測定したＤ硬度は４２度で
あった。該研磨パッドを直径３８０ｍｍの円に切り取
り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１
５ｍｍの格子状の溝加工を施した。

【００４９】次にこの研磨パッドを両面接着テープ“４
４２Ｊ” （住友スリーエム（株）製）を用いてクッシ
ョン層“Ｓｕｂａ４００”（ロデール・ニッタ（株）
製）の上に貼り付け、二層の研磨パッドとし、該二層研
磨パッドを研磨機の定盤上に貼り付け、研磨評価を行っ
た。

【００５０】研磨を１０分行ったが、グローバル段差評
価用テストウェーハの２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ
幅配線領域のグローバル段差が０．２μｍに至らなかっ
た。ダスト数は８個であった。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、グローバル段差が小さ
く、ダスト数の少ない研磨パッドを提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CA01 CB01 DA12 DA17 4F074 AA78 CE56 CE87 CE98 DA09 DA15 DA56

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）ポリウレタンと（ｂ）非架橋性ビ
   ニル化合物および架橋性ビニル化合物から重合される重
   合体を含有し、前記（ａ）と（ｂ）に占める（ｂ）の含
   有比率が３５重量％〜６５重量％であって、かつ発泡構
   造を有する研磨パッド。
2. 【請求項２】 飽和まで吸水した時のＤ硬度が５０度以
   上６５度以下である素材からなる発泡構造を有する研磨
   パッド。
3. 【請求項３】 半導体基板の研磨用であることを特徴す
   る、請求項１または請求項２記載の研磨パッド。
4. 【請求項４】 研磨ヘッド、研磨ヘッドに対峙する請求
   項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド、該研磨パッド
   を固定する研磨定盤、ならびに、研磨ヘッドおよび／ま
   たは研磨定盤を回転せしめるための駆動装置を具備する
   ことを特徴とする研磨装置。
5. 【請求項５】 半導体基板の研磨用であることを特徴と
   する、請求項４記載の研磨装置。
6. 【請求項６】 被研磨物を研磨ヘッドに固定し、研磨定
   盤に固定した請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッ
   ドを、被研磨物と接触させた状態で、研磨ヘッドおよび
   ／または研磨定盤を回転せしめることを特徴とする研磨
   方法。
7. 【請求項７】 被研磨物が半導体基板であることを特徴
   とする、請求項６記載の研磨方法。