JP2003163190A

JP2003163190A - Ｃｍｐ研磨用研磨パッドおよびｃｍｐ研磨方法

Info

Publication number: JP2003163190A
Application number: JP2001360941A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Doi; 俊郎土肥; Katsuhiro Matsumoto; 勝博松本; Nobuo Yoshikiyo; 暢男吉清
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Teijin Metton KK
Current assignee: Teijin Metton KK; AGC Inc
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工面の研磨傷、被加工面の表面粗さ、被加
工面の表面うねり、加工速度、等の点で優れ、かつ、目
詰まりが生じにくく、研磨欠点を生じさせにくいＣＭＰ
研磨用研磨パッドおよび研磨方法の提供。【解決手段】熱硬化性樹脂からなるＣＭＰ研磨用研磨パ
ッドであって、該熱硬化性樹脂はＪＩＳＫ７２０７
（１９９５年改定）材料試験規格に基づく荷重１．８２
ＭＰａにおける熱変形温度が１００℃以上であり、ＪＩ
ＳＫ７２０３（１９９５年改定）材料試験規格に基づ
く弾性率が１．５ＧＰａ以上であり、ＪＩＳＫ６９１１
（１９９５年改定）材料試験規格に基づく吸水率が０．
２％未満であることを特徴とするＣＭＰ研磨用研磨パッ
ドを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ基
板等、電子部品用基板の表面を研磨するためのＣＭＰ研
磨用研磨パッドおよびそれを用いた研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハ基板、ＧａＡｓ、フェラ
イト、ＧＧＧ（ガドリウムガリウムガーネット）などの
電子部品用基板の加工に、ケミカル・メカニカル研磨加
工（以下、ＣＭＰ研磨という）が多用されている。ＣＭ
Ｐ研磨は、主に半導体基板の表面に形成された層間絶縁
膜や配線用金属膜等の段差を除去する目的でなされるこ
とが多い。

【０００３】一般的に、ＣＭＰ研磨においてなされる評
価項目は、被加工面の研磨傷、被加工面の表面粗さ、被
加工面の表面うねり、加工速度（研磨レート）である。
そして、これらの評価項目がバランスよく達成されてい
るものが好ましいとされている。

【０００４】このＣＭＰ研磨においては、研磨パッドと
して一般的に硬質発泡ポリウレタンパッド、たとえば、
ロデール社製、商品名：ＩＣ１０００が上記評価項目の
観点より、多用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬質発
泡ポリウレタンパッドは、理由は定かではないが、品質
のばらつきが多く、工程の管理に多大の労力を要すると
いう問題点があり、改善が強く求められているのが現状
である。

【０００６】一方、研磨作業中に研磨パッドの品質が劣
化した場合、研磨パッド気孔部に詰まった研磨生成物を
除去することを主な目的として、研磨パッドのドレッシ
ングを行うことにより研磨性能が回復することが経験的
に知られており、研磨パッドのドレッシングが広く採用
されている。

【０００７】しかし、ドレッシングは研磨作業を中断さ
せて行うため、設備稼働率の低下を伴い、頻度を増すこ
とには制約がある。

【０００８】研磨パッドの目詰まりを解消し、ドレッシ
ングを行う頻度を減らす手段として、たとえば、特開平
１１−４８１２８号公報には、研磨パッドおよびこれを
用いた被加工物の研磨方法が提案されている。この提案
では、無気孔高分子シートが研磨パッドに使用されてい
る。その結果、研磨パッドには研磨砥粒の目詰まりが生
じにくく、また高効率の研磨がなされている。

【０００９】しかし、前記提案は板ガラスの研磨、特に
フロート法により成形された板ガラスの表面うねりの除
去に適用される技術であり、ＣＭＰ研磨にそのまま応用
できるものではない。

【００１０】また、前記提案によれば、目詰まりが生じ
やすくなる欠点は解消されたものの、研磨時に研磨欠点
が発生し、また、研磨パッドが吸水することにより研磨
特性が低下し、実用上大きな問題となっている。

【００１１】前記研磨欠点は、研磨時に発生する熱で研
磨パッドの一部が変形剥離し、剥離した微細片が被加工
物（ガラス板等）の表面に付着することに起因する。す
なわち、該付着物（剥離した微細片）がマスクとなり、
当該部分の研磨を妨げる。その結果、被加工物の、付着
物が付着した部分と、その周辺部分との研磨速度に差が
生じ、被加工物の表面に微細な突起状の欠点を生じる。

【００１２】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の各種不具合を同時に解消することにある。すなわ
ち、被加工面の研磨傷、被加工面の表面粗さ、被加工面
の表面うねり、加工速度、等の点で優れ、かつ、目詰ま
りが生じにくく、研磨欠点を生じさせにくいＣＭＰ研磨
用研磨パッドおよび研磨方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決すべくなされたものであり、熱硬化性樹脂からなる研
磨パッドであって、該熱硬化性樹脂はＪＩＳＫ７２０
７（１９９５年改定）材料試験規格に基づく荷重１．８
２ＭＰａにおける熱変形温度が１００℃以上であり、Ｊ
ＩＳＫ７２０３（１９９５年改定）材料試験規格に基
づく弾性率が１．５ＧＰａ以上であり、ＪＩＳＫ６９
１１（１９９５年改定）材料試験規格に基づく吸水率が
０．２％未満であることを特徴とするＣＭＰ研磨用研磨
パッドを提供する。

【００１４】このような樹脂板状体からなる研磨パッド
を被加工物の研磨に用いることによって、被加工物を高
効率に平坦化することができるとともに、研磨品質を向
上させることができる。

【００１５】なお、本明細書において荷重１．８２ＭＰ
ａにおける熱変形温度とはＪＩＳＫ７２０７（１９９５
年改定）材料試験規格に基づくものを意味し、以下、単
に熱変形温度という。同様に、ＪＩＳＫ７２０３（１
９９５年改定）材料試験規格に基づく弾性率を、以下、
単に弾性率といい、ＪＩＳＫ６９１１（１９９５年改
定）材料試験規格に基づく吸水率を、以下、単に吸水率
という。

【００１６】本発明の研磨パッドを構成する熱硬化性樹
脂は、多孔質でない板状体であることが好ましい。すな
わち、発泡性ポリウレタン樹脂のように表面および内部
に気孔を有する構成のものではないことが好ましい。前
述のように、表面および内部に気孔を有する研磨パッド
では気孔部に研磨生成物が詰まり、研磨速度が低下する
からであり、目詰まりを除去するためのドレッシングを
行えば、稼働率が低下するからである。

【００１７】図２は研磨面Ｐに溝２を有する研磨パッド
１の研磨面側の主要な部分を示す断面図である。この図
に示すように、本発明において、前記ＣＭＰ研磨用研磨
パッドの研磨面Ｐの主要な領域には溝２と、ランド部３
（隣り合う溝と溝の間に存在する凸部）とが交互に形成
され、ここで、溝幅Ｗは０．５〜５ｍｍ、ランド幅Ｌは
０．５〜５ｍｍであることが好ましい。このような樹脂
板状体からなる研磨パッドを被加工物の研磨に用いるこ
とによって、研磨液の供給が均一に行え、被加工物の研
磨品質を向上させることができるからである。

【００１８】なお、研磨パッドの研磨面の主要な領域と
は、研磨パッドの研磨加工に寄与する領域のことであ
り、通常は研磨パッドの研磨面の全面を指す。ただし、
研磨パッドの研磨面のうち、周辺部分は研磨加工に使用
しないこともあるので、その場合には当該周辺部分を除
いた領域をいう。

【００１９】また、本発明において、前記熱硬化性樹脂
は、特にジシクロペンタジエン重合体を主成分とするも
のであることが好ましい。ジシクロペンタジエン重合体
を主成分とする研磨パッドは、研磨中の研磨欠点の発生
がきわめて少ないからである。

【００２０】また、本発明は、被加工物の表面に、上記
研磨パッドを押圧して、被加工物と研磨パッドとの間に
遊離砥粒を含む研磨液を供給しながら、該研磨パッドと
被加工物とを相互に摺動し、研磨することを特徴とする
ＣＭＰ研磨方法を提供する。

【００２１】また、本発明において、前記被加工物とし
ては、シリコンウエハ基板面上に層間絶縁膜や配線用金
属膜等が形成されている電子部品用基板を好ましく研磨
することができる。ＣＭＰ研磨は、主として層間絶縁
膜、配線用金属膜等の段差除去の研磨に最も多用されて
おり、また、本発明はこのようなＣＭＰ研磨においてそ
の効果が最も顕著になるからである。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の研磨パッドとして使用さ
れる熱硬化性樹脂として、たとえば、尿素樹脂、メラミ
ン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、アルキド樹脂、一部のウレタン樹脂、一部
のオレフィン系樹脂、ポリエーテルウレア系樹脂等が使
用できる。

【００２３】本発明の研磨パッドを構成する樹脂板状体
は、上記熱硬化性樹脂の中から熱変形温度が１００℃以
上のものを使用する。熱変形温度が１００℃未満では、
熱硬化性樹脂であっても研磨時に砥粒（酸化セリウム、
シリカ、等）と被加工物との反応で生ずる熱のため樹脂
に軟化・剥離を生じ、研磨欠点を発生させることにな
る。

【００２４】本発明の研磨パッドを構成する樹脂板状体
は、上記熱硬化性樹脂の中から弾性率が１．５ＧＰａ以
上のものを使用する。弾性率が１．５ＧＰａ未満では、
パッド面が被加工物面の凹凸に倣ってしまい、結果とし
て被加工物表面の凸の部分を選択的に研磨し高効率で平
坦化するという本発明の目的が達成されない。

【００２５】さらに、本発明の研磨パッドを構成する樹
脂板状体は、吸水率が０．２％未満である。すなわち、
従来の熱可塑性樹脂製研磨パッドは、高い吸水率のた
め、樹脂自体の物性（弾性率や硬度）が低下し高い研磨
効率の安定的維持ができず、加えて、吸水膨潤の結果、
研磨パッド形状も維持できず、被加工物（シリコンウエ
ハ、ガラス板、等）を破損破壊してしまうものが少なく
なかった。しかし、本発明の研磨パッドは、吸水率が
０．２％未満であるため上述の問題は解決される。

【００２６】本発明の研磨パッドを構成する樹脂板状体
は、多孔質でないことが好ましい。すなわち、発泡性ポ
リウレタン樹脂のように表面および内部に気孔を有する
構成のものではないことが好ましい。前述のように、表
面および内部に気孔を有する研磨パッドでは気孔部に研
磨生成物が詰まり、研磨速度が低下するからであり、目
詰まりを除去するためのドレッシングを行えば、稼働率
が低下するからである。

【００２７】本発明において、前記研磨パッドの研磨面
の主要な領域には幅０．５〜５ｍｍの溝と、幅０．５〜
５ｍｍのランド部とが交互に形成されていることが好ま
しい。このような樹脂板状体からなる研磨パッドを被加
工物の研磨に用いることによって、研磨液の供給が均一
に行え、また、研磨パッドのドレッシングも省略できる
ため、被加工物の研磨品質を向上させることができる。

【００２８】本発明において、前記熱硬化性樹脂は、特
にジシクロペンタジエン重合体を主成分とするものであ
ることが好ましい。ジシクロペンタジエン重合体を主成
分とする研磨パッドは、研磨中の研磨欠点の発生がきわ
めて少ない。すなわち、樹脂材料を研磨パッドとしての
板状体に成形して使用するが、多くの熱硬化性樹脂を板
状体に成形した場合、弾性率が高いものしか得られず、
このような板状体を研磨パッドとして使用すると、キズ
欠点を発生させやすい。これに反し、ジシクロペンタジ
エン重合体は、適度の弾性率（約１．７〜２．０ＧＰ
ａ）を有し、キズ欠点をほとんど発生させない。

【００２９】また、本発明において、前記被加工物とし
ては、シリコンウエハ基板面上に層間絶縁膜や配線用金
属膜等が形成されている電子部品用基板を好ましく研磨
することができる。ＣＭＰ研磨は、主として層間絶縁
膜、配線用金属膜等の段差除去の研磨に最も多用されて
おり、また、本発明はこのようなＣＭＰ研磨においてそ
の効果が最も顕著になるからである。

【００３０】前記研磨パッドが研磨欠点の低減に効果が
あることの理由は、おおよそ以下のように推定される。

【００３１】従来より使用されていた、多孔質でない樹
脂板状体からなる研磨パッドはシリコーン樹脂系エラス
トマー、フッ素樹脂エラストマー、ポリエステル系エラ
ストマー等であった。これに対し、理由は定かでない
が、多孔質でない熱硬化性樹脂の板状体からなる研磨パ
ッドが使用された例は見当たらない。

【００３２】ところで、熱可塑性樹脂は、所定の圧力を
受けている場合、樹脂温度が上昇するにしたがって変形
量は大きくなる。すなわち、所定の温度範囲では、樹脂
温度と樹脂の変形量とはほぼ比例関係にある。

【００３３】研磨による発熱で、熱可塑性樹脂の板状体
からなる研磨パッドは、次第に変形し、また一部に剥離
を生じる。このように剥離した樹脂は、研磨液中に混入
して流し去られるものもあるが、一部は被加工物基板の
表面に付着する。このような樹脂の小片は研磨欠点を作
りやすい。

【００３４】これに対し、本発明の熱硬化性樹脂は、該
樹脂の熱変形温度に至るまで変形しにくく、また、樹脂
温度と樹脂の変形量とは比例関係にはない。したがっ
て、熱可塑性樹脂と同じ温度では、変形量が少なく、ま
た、剥離が生じにくい。それゆえ、研磨欠点が生じにく
い。

【００３５】また、本発明の研磨パッドが比較的高い研
磨速度を得るのに効果がある理由は次のように推定され
る。

【００３６】従来は、研磨パッドを多孔質化すること
で、研磨パッドと被加工物との間に砥粒を多く保持さ
せ、砥粒を効果的に被加工物の表面に作用させることで
高効率の研磨加工を達成していた。しかし、このような
多孔質の研磨パッドでは、前述のように、目詰まりによ
る研磨欠点の問題が生ずる。

【００３７】これに対し、本発明の研磨パッドは、表面
に溝が形成され、また、これまで一般に硬質発泡ポリウ
レタンパッド等を用いた研磨で多用されていた溝パター
ンに比べ、溝幅に対するランド部の幅が相対的に狭いた
めに、溝から砥粒が供給されてランド部表面全体が砥粒
で覆われやすくなって、研磨パッドが砥粒を介さずに被
加工物に直接接触する割合が減り、各砥粒に加わる荷重
の総和が増加する状態となる。したがって、高い研磨速
度が得られる。

【００３８】このような研磨パッド表面に形成される溝
の幅は、研磨液の流れを良くするために０．５ｍｍ以上
とし、研磨速度を高いレベルに確保するために５ｍｍ以
下とすることが好ましい。ランド部の幅は、０．５〜５
ｍｍで形成されることが、研磨速度を高いレベルに確保
するために好ましい。溝の深さは、研磨液の流れを良く
する点から０．１ｍｍ以上とすることが望ましい。溝
は、平行に形成される必要はなく、互いに交差してもよ
く、また放射状であってもよい。また、溝幅や溝間隔お
よびランド部の幅は必ずしも一定でなくてもよい。放射
状の溝の場合には、ランド幅は必然的に外側が広くな
る。

【００３９】また、研磨パッドを構成する樹脂板状体の
厚さは、０．５〜１０ｍｍとすることが好ましく、特に
１〜５ｍｍとすることが、溝加工を施す際に必要な剛性
と、研磨定盤に貼付ける際や研磨定盤から剥離する際に
必要な柔軟性の点から望ましい。すなわち、薄すぎると
剛性が足りず溝加工が困難となり、逆に厚すぎると定盤
への装着時に取扱いづらくなり、着脱の作業性が低下す
るからである。

【００４０】樹脂板状体は、面内の厚さが不均一であっ
たり面内の平坦度が不十分な場合がある。その場合は、
表面の凹凸を遊離砥粒によるラップ研磨または砥石によ
る研削等の機械的手段を用いて平坦化したのち、研磨パ
ッドとして用いればよい。

【００４１】以下、図面にしたがって本発明の研磨パッ
ドを用いた被加工物の研磨方法について説明する。

【００４２】図１は、本発明の研磨パッドを用いた研磨
装置の研磨状態を示す要部断面図である。本発明の熱硬
化性樹脂の板状体からなる研磨パッド１の研磨面側の表
面には溝２とランド部３とが交互に形成されている。ま
た、研磨パッド１は下側の研磨定盤５に両面粘着テープ
１１を介して貼付けられて保持される。被加工物４はキ
ャリヤ７により周辺を保持され、上側の錘６により荷重
が加えられる。

【００４３】図１のように、研磨パッド１と被加工物４
との間に、水に懸濁させた遊離砥粒からなる研磨液９を
供給しつつ、研磨パッド１を被加工物４に押圧しながら
研磨パッド１と被加工物４とを相互に摺動することによ
り、比較的高い研磨速度と高い研磨品質とを両立させた
研磨ができる。なお、被加工物として、主として層間絶
縁膜を付けたシリコンウエハを研磨する場合以外に、他
の被加工物の研磨に本発明を適用する場合においても、
各材料に適した、研磨砥粒や研磨圧力、相対速度（すな
わち定盤の回転速度）等を選択すればよい。

【００４４】図３は、本発明の研磨パッド表面の溝形状
を示す模式的な平面図である。同図の（Ａ）はリング状
の研磨パッド（樹脂板状体）１に放射状の溝２を形成し
たものである。各溝２間のランド部３が研磨面となる。
なお、溝２の幅は、前述のように、０．５〜５ｍｍが好
ましいが、図では幅を省略して一本の直線で表わしてあ
る。

【００４５】このような溝２は、たとえば、（１）溝の
ない樹脂板状体の表面を超硬合金製フライス刃で切削加
工する方法、（２）溝のない樹脂板状体の表面を局所的
に融点以上に加熱して溝を作り、溝周囲の突出した部分
を機械的に除去して平坦なランド部を形成する方法、
（３）溝を有する金型を用いて射出成形する方法、
（４）樹脂板状体を扇形または短冊状その他の形状に切
って、これを適当な基材上に溝の間隔をあけて敷き詰め
る方法、等によって形成できる。このようなリング状の
研磨パッドは、片面研磨機（修正リング式研磨機）、オ
スカー式研磨機のように円形の定盤の研磨機に適用でき
る。

【００４６】図３の（Ｂ）は、ほぼ平行な溝２同士が交
差して形成された例である。図３の（Ｃ）は平行な溝２
の集合同士を角度を変えて隣接配置した例である。
（Ｂ）、（Ｃ）ともに、研磨パッド（樹脂板状体）１の
表面の一部を部分的に示したものである。（Ａ）の例と
同様に溝幅は０．５〜５ｍｍであり、ランド部３の幅に
ついても０．５〜５ｍｍが好ましい。なお、溝幅やラン
ド幅は一定でなくてもよい。

【００４７】本発明のＣＭＰ研磨用研磨パッドおよびそ
の研磨方法は、シリコンウエハ基板、ＧａＡｓ、フェラ
イト、ＧＧＧ（ガドリウムガリウムガーネット）などの
電子部品用基板等の研磨に好適に採用できる。

【００４８】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明を説明する。

【００４９】図４は、本発明の実施例で使用した研磨装
置８である片面研磨機（修正リング式研磨機）の概略構
成図であり、本発明の研磨パッド１を貼付けた円形の研
磨定盤５（図示せず）を回転させて被加工物４を研磨す
る装置を示している。また、図５は、研磨装置８に使用
されるキャリヤ７の平面図であり、被加工物４を嵌挿す
る孔７ａが３箇所設けられている。

【００５０】研磨装置８において、研磨パッド１を貼付
けた研磨定盤５（図示せず）の上に円筒状の修正リング
１２が載置される。修正リング１２は外周の側方よりリ
ングガイド１３により回転自在に支持される。修正リン
グ１２の内部には、修正リング１２の内径と略同一の外
径であるキャリヤ７が嵌挿される。キャリヤ７の孔７ａ
には被加工物４が嵌挿される。なお、キャリヤ７の厚さ
は、被加工物４の厚さより小とする必要があり、通常は
キャリヤ７の厚さは、被加工物４の厚さの６０〜８０％
とするのが一般的である。

【００５１】修正リング１２の内部にキャリヤ７および
被加工物４が配された後、修正リング１２の内部に修正
リング１２の内径と略同一の外径である円柱状の錘６が
嵌挿される。これにより、研磨加工が開始できる状態と
なる。

【００５２】図１のように、研磨定盤５上に研磨液９を
供給しながら、研磨パッド１を貼付けた研磨定盤５を回
転させると、修正リング１２が研磨定盤５につれて回転
する。同時に修正リング１２内のキャリヤ７も修正リン
グ１２と略同一の回転数で回転する。これにより、被加
工物４には研磨定盤５の回転およびキャリヤ７の自転に
よる、研磨パッド１との相対速度を生じ、均一な研磨が
なされる。

【００５３】以下、本発明の実施例と、比較例の評価結
果をそれぞれ説明する。

【００５４】[実施例１]オレフィン系架橋タイプのジシ
クロペンタジエン重合体を主成分とする樹脂板状体を研
磨パッドとして使用した。樹脂板状体の組成は、質量比
で９０〜９５％がジシクロペンタジエン重合体であり、
それ以外の成分として、他のエラストマーおよび触媒等
を含む。上記物質を配合した原料をリアクション・イン
ジェクション・モールディング成形（ＲＩＭ成形）によ
り板状体に成形して使用した。なお、この成形体は内部
および表面に気泡を有しないものであった。

【００５５】該板状体である研磨パッドを測定した結
果、前記熱変形温度は１０３℃であり、前記弾性率は
１．９ＧＰａであり、前記吸水率は０．０３９％であっ
た。また、該板状体の硬度（マイクロビッカース）は実
測で１２２〜１３５であり、比較例で使用した市販パッ
ドの硬度（マイクロビッカース）８〜１３に比べて高か
った。さらに表面性を調べるために表面接触角を測定し
たところ、該板状体の接触角は２８度であり、比較例で
使用した市販パッドの接触角７８度に比べて、濡れ性が
良かった。

【００５６】図４において、上記の物性を有する、厚さ
１〜３ｍｍの研磨パッド１を研磨装置８の研磨定盤５
（図示せず）に両面粘着テープ１１（図示せず）により
固定して使用した。研磨パッド１の表面には、幅（開口
部の幅）０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍである断面がＶ字
状の溝を、研磨パッド１の中心より周辺に向かって渦巻
き状に形成した（図示せず）。すなわち、研磨パッド１
の表面はレコード盤（音盤）の表面と同様の形状を呈す
る。ランド部（隣り合う溝と溝の間に存在する凸部）の
幅は１．５ｍｍの一定幅とした。

【００５７】被加工物４として、正方形で一辺の長さが
１５ｍｍ、厚さが０．７ｍｍのシリコンウエハを使用し
た。キャリヤ７の厚さは０．４ｍｍであり、１枚のキャ
リヤ７に被加工物４を３枚配した。錘６により被加工物
４にかかる加工圧力は、９．８×１０^−３〜６８．６×
１０^−３ＭＰａとなるよう準備した。

【００５８】この状態で、被加工物４と研磨パッド１と
の間に、平均粒径０．３μｍの酸化セリウム砥粒を含む
研磨液を供給しながら１分間研磨を行った。なお研磨定
盤５の回転数は３０〜５０ｒｐｍとした。この条件で
は、被加工物４と研磨パッド１との相対速度は２２．６
〜３７．７ｍ／分となる。

【００５９】例えば、厚さ３ｍｍの研磨パッド１を用
い、研磨定盤５の回転数を３０ｒｐｍと設定して研磨し
たところ、代表的な加工圧力４９．０×１０^−３ＭＰａ
のとき、研磨で除去されたシリコン酸化膜の厚さは平均
で５００ｎｍであった。したがってシリコン酸化膜の研
磨速度は５００ｎｍ／分となる。

【００６０】被加工物４の研磨後の表面粗さＲａ（平均
粗さ）は０．５ｎｍであった。

【００６１】[比較例１]図４において、研磨パッド１と
して一般的にＣＭＰ研磨用パッドとして多用されている
市販の硬質発泡ポリウレタンパッド（圧縮率１．６％、
硬度（Ｃスケール）９５）を使用した。研磨パッド１の
厚さは約０．８ｍｍであり、溝加工は施していない。研
磨パッド１は、研磨装置８の研磨定盤５（図示せず）に
両面粘着テープ１１（図示せず）により固定して使用し
た。なお、研磨加工の前にはドレッシングを行った。

【００６２】研磨パッド１以外は、実施例１と同じ研磨
液、研磨条件で加工を行った。

【００６３】例えば、研磨定盤５の回転数を３０ｒｐｍ
と設定して研磨したところ、代表的な加工圧力４９．０
×１０^−３ＭＰａのとき、研磨で除去されたシリコン酸
化膜の厚さは平均で３５０ｎｍであった。したがってシ
リコン酸化膜の研磨速度は３５０ｎｍ／分となり、実施
例１の７０％であった。

【００６４】被加工物４の研磨後の表面粗さＲａ（平均
粗さ）は０．７ｎｍであり、実施例１より約４０％粗さ
が大きかった。

【００６５】[実施例２]被加工物４として、シリコンウ
エハ上に形成されたＣｕの薄膜を用い、研磨を行い評価
した。研磨液はアルミナ系砥粒を用いた。被加工物およ
び研磨液以外の条件は実施例１と同一とした。

【００６６】例えば、厚さ３ｍｍの研磨パッド１を用
い、研磨定盤５の回転数を３０ｒｐｍと設定して研磨し
たところ、代表的な加工圧力４９．０×１０^−３ＭＰａ
のとき、研磨で除去されたＣｕ膜の厚さは平均で２００
ｎｍであった。したがってＣｕ膜の研磨速度は２００ｎ
ｍ／分となる。

【００６７】被加工物４の研磨後の表面粗さＲａ（平均
粗さ）は０．５５ｎｍであった。

【００６８】[比較例２]実施例２と同様に、被加工物４
として、シリコンウエハ上に形成されたＣｕの薄膜を用
い、研磨を行い評価した。研磨液も実施例２と同様に、
アルミナ系砥粒を用いた。被加工物および研磨液以外の
条件は比較例１と同一とした。

【００６９】例えば、研磨定盤５の回転数を３０ｒｐｍ
と設定して研磨したところ、代表的な加工圧力４９．０
×１０^−３ＭＰａのとき、研磨で除去されたＣｕ膜の厚
さは平均で１５０ｎｍであった。したがってＣｕ膜の研
磨速度は１５０ｎｍ／分となり、実施例２の７５％であ
った。

【００７０】被加工物４の研磨後の表面粗さＲａ（平均
粗さ）は１．０ｎｍであり、実施例２の２倍弱（８１％
粗さが大きい）の粗さであった。

【００７１】[実施例３]被加工物４として、プラナリゼ
ーションの評価に使用されるモデルパターン付きのウエ
ハであるＴＥＧウエハを用いて研磨を行い評価した。そ
の他の条件は、研磨時間以外は実施例１と同一とした。

【００７２】本実施例で用いたＴＥＧウエハは市販の６
インチサイズのもので、表面には、数μｍ〜数１００μ
ｍ、数ｍｍの各種パターンが形成されている。ここで
は、図６に示すように、一辺が２ｍｍの正方形の平面形
状であって段差が０．５μｍの突起、および一辺が４ｍ
ｍの正方形の平面形状であって段差が０．５μｍの突起
が形成されているパターンに注目し、これらのパターン
が含まれるように、正方形で一辺の長さが１５ｍｍのサ
イズに切断して使用した。なおウエハの表面には厚さ１
μｍのシリコン酸化膜が全面を覆って形成されている。

【００７３】ＴＥＧウエハによるプラナリゼーションの
評価は、突起上に形成されたシリコン酸化膜が研磨され
ることにより、突起以外の上に形成されたシリコン酸化
膜と同じ平面レベルになるまでの研磨時間（または研磨
量）を測ることにより行われる。すなわち、研磨時間が
短い程（または研磨量が少ない程）プラナリゼーション
の効果が優れることになる。

【００７４】例えば、厚さ３ｍｍの研磨パッド１を用
い、研磨定盤５の回転数を３０ｒｐｍと設定して、代表
的な加工圧力４９．０×１０^−３ＭＰａで約１．５分の
研磨を行った。研磨量は約８５０ｎｍであり、図７に示
した研磨加工後の表面形状曲線に見られるように、一辺
が２ｍｍの正方形の突起、および一辺が４ｍｍの正方形
の突起のいずれも平坦化され、その他の部分の異常も認
められなかった。

【００７５】[比較例３]実施例３と同様に、被加工物４
としてＴＥＧウエハを用いて研磨を行い評価した。その
他の条件は、研磨時間以外は比較例１と同一とした。

【００７６】例えば、研磨定盤５の回転数を３０ｒｐｍ
と設定して、代表的な加工圧力４９．０×１０^−３ＭＰ
ａで約２分の研磨を行った。研磨量は約１０００ｎｍで
あったが、図７に示した研磨加工後の表面形状曲線に見
られるように、一辺が２ｍｍの正方形の突起は平坦化さ
れず依然として２００ｎｍの突起として残り、一辺が４
ｍｍの正方形の突起も平坦化されず同様に５００ｎｍの
突起として残った。

【００７７】以上、実施例１〜３および比較例１〜３の
比較により、本発明のＣＭＰ研磨用研磨パッドは、従来
のＣＭＰ研磨用研磨パッドと比較して、加工速度や被加
工面の表面粗さ、ならびにプラナリゼーション性能等の
点において優れていることが確認できる。

【００７８】実施例１、３ではシリコン酸化膜のプラナ
リゼーション性能について、また、実施例２ではＣｕ薄
膜のプラナリゼーション性能について示したが、これら
に限らず本発明の研磨方法によれば、半導体プロセスで
使用される、Ａｌ、Ｗ、ＴａＮ、Ｔａ等の金属薄膜、あ
るいは窒化膜等の絶縁膜等各種の材料のプラナリゼーシ
ョンＣＭＰにも使用できる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
研磨パッドとして特定の物性値を有する熱硬化性樹脂の
板状体を用いているので、吸水率が低いため、吸水膨潤
による研磨速度の低下が起きず、パッドの変形によって
被加工物を破損するおそれが少ない。

【００８０】また、多孔樹脂板状体でなく、実質的に無
孔で中実の研磨パッドであるので、研磨砥粒が目詰りし
ない。したがって、研磨速度の経時的低下がないため安
定して高品質の研磨がなされるとともに、研磨パッドの
ドレッシングが不要となるため稼動率が向上し生産性が
高まる。

【００８１】さらに、表面に所定の溝を形成した場合に
は、研磨液が円滑に流れるとともに、無気孔材料を用い
て研磨パッドの研磨面の面積を小さくして研磨パッドヘ
の押圧力を有効に研磨圧力として作用させることがで
き、高い研磨速度を得ることができる。

【００８２】また、高い圧縮弾性のため、凹凸構造を有
するＩＣウエハのＣＭＰにおいても高いプラナリゼーシ
ョン性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した研磨の態様の概略断面図。

【図２】本発明の研磨パッドの研磨面側の主要な部分を
示す断面図。

【図３】本発明の研磨パッドの溝形状の例を示す模式的
な平面図。

【図４】本発明の研磨方法に用いた研磨装置の概略斜視
図。

【図５】図４の装置において用いたキャリヤの平面図。

【図６】（ａ）はＴＥＧウエハの平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡＡ線断面図。

【図７】ＴＥＧウエハのプラナリゼーション性能につい
て示した拡大断面図。

【符号の説明】

１：研磨パッド２：溝３：ランド部４：被加工物５：研磨定盤６：錘７：キャリヤ８：研磨装置９：研磨液１１：両面粘着テープ１２：修正リング１３：リングガイドＰ：研磨面Ｗ：溝幅Ｌ：ランド幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 (72)発明者土肥俊郎埼玉県所沢市美原町３−2970−53 (72)発明者松本勝博神奈川県横浜市鶴見区末広町１丁目１番地旭硝子株式会社内 (72)発明者吉清暢男東京都千代田区内幸町２丁目１番１号帝人メトン株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CB01 CB03 DA17 4F071 AA02 AA39 AA69 AA83 AF10Y AF20Y DA17 DA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱硬化性樹脂からなるＣＭＰ研磨用研磨パ
ッドであって、該熱硬化性樹脂はＪＩＳＫ７２０７
（１９９５年改定）材料試験規格に基づく荷重１．８２
ＭＰａにおける熱変形温度が１００℃以上であり、ＪＩ
ＳＫ７２０３（１９９５年改定）材料試験規格に基づ
く弾性率が１．５ＧＰａ以上であり、ＪＩＳＫ６９１
１（１９９５年改定）材料試験規格に基づく吸水率が
０．２％未満であることを特徴とするＣＭＰ研磨用研磨
パッド。
【請求項２】前記ＣＭＰ研磨用研磨パッドは表面および
内部に気孔を有さない中実のものである請求項１に記載
のＣＭＰ研磨用研磨パッド。
【請求項３】前記ＣＭＰ研磨用研磨パッドの研磨面の主
要な領域には幅０．５〜５ｍｍの溝と、幅０．５〜５ｍ
ｍのランド部とが交互に形成されている請求項１または
２に記載のＣＭＰ研磨用研磨パッド。
【請求項４】前記熱硬化性樹脂は、ジシクロペンタジエ
ン重合体を主成分とするものである請求項１、２または
３に記載のＣＭＰ研磨用研磨パッド。
【請求項５】被加工物の表面に、請求項１、２、３また
は４に記載のＣＭＰ研磨用研磨パッドを押圧して、被加
工物と研磨パッドとの間に遊離砥粒を含む研磨液を供給
しながら、該研磨パッドと被加工物とを相互に摺動し、
研磨することを特徴とするＣＭＰ研磨方法。
【請求項６】前記被加工物には被加工面に主として層間
絶縁膜、配線用金属膜等が形成されている請求項５に記
載のＣＭＰ研磨方法。