JP2004327779A - 研磨パッド、研磨装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被研磨材の基板表面にスクラッチが少なく、研磨中に研磨状態を光学的に良好に測定できる研磨パッド及び研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨層１の一部に形成された開口部に透光窓部材を有する研磨パッドで、透光窓部材が、研磨層および必要に応じて設けられるクッション層５よりも変形し易い部材７上に設けられており、透光窓部材上面に一定の圧力を加えたときの押し込み歪み量が、研磨層上面の、透光窓部材において圧力の印加された面積と同一面積の領域に一定の圧力と同量の圧力を加えたときの押し込み歪み量よりも大きく、研磨層および必要に応じて設けられるクッション層よりも変形し易い部材上の少なくとも一部に液体の通過を防ぐ封止性材料１８が使用されている。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等において平坦面を形成するのに好適に使用される研磨パッド及びその研磨パッドを備えた研磨装置及びその研磨装置を用いた半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスが高密度化するにつれ、多層配線と、これに伴う層間絶縁膜形成や、プラグ、ダマシンなどの電極形成等の技術が重要度を増している。これに伴い、これら層間絶縁膜や電極の金属膜の平坦化プロセスの重要度は増しており、この平坦化プロセスのための効率的な技術として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）と呼ばれる研磨技術が普及している。このＣＭＰ技術を用いた研磨装置において、ウェハ等の基板を研磨しながら、研磨パッドの裏側（定盤側）から、レーザー光または可視光を基板の被研磨面に照射して研磨状態を測定する装置が、重要な技術として注目を集めている（特許文献１参照。）。
【０００３】
この研磨装置に用いられる研磨パッドとして、集積回路搭載ウェハの研磨に有用なパッドであって、少なくともその一部分はスラリー粒子の吸収、輸送という本質的な能力を持たない硬質均一な樹脂シートであって、１９０〜３５００ナノメーターの範囲の波長を光線が透過するという樹脂シートからなる研磨パッドが提案されている（特許文献２参照。）。この研磨パッドは、研磨層と、該研磨層に両面接着テープ等を介して積層されたクッション層とを有し、該研磨パッドの所定位置に開口部が形成され、該開口部に透明な硬質均一樹脂からなる窓部材がはめ込まれている。しかしながら、このような透明な硬質均一樹脂を窓部材とした研磨パッドでは、窓部材が被研磨面である基板表面に接触することから、基板表面にスクラッチが生じやすいという問題点があった。また、窓部材が被研磨面である基板表面に均一に接触しないので、スラリーが窓部材と基板表面との間に介在することによって、基板表面で反射してきた光が散乱して、十分な測定精度が得られないという問題があった。さらに、窓部材の固定部からスラリーや、洗浄に使用する水が入り込み、測定光の衰退や散乱を引き起こし、十分な測定精度が得られないという問題もあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−７９８５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特表平１１−５１２９７７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに好適に使用される研磨用パッド及びその研磨パッドを備えた研磨装置及びその研磨装置を用いた半導体デバイスの製造方法において、被研磨基板の表面にスクラッチが少なく、かつ研磨中に研磨状態を光学的に良好に測定できる研磨パッド及び研磨装置及び半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は以下の構成からなる。
（１）研磨層と、該研磨層の一部に形成された開口部に配置された透光窓部材とを有する研磨パッドであって、該透光窓部材が、研磨層および必要に応じて設けられるクッション層よりも変形し易い部材上に設けられており、該透光窓部材上面に一定の圧力を加えたときの押し込み歪み量が、該研磨層上面の、透光窓部材において圧力の印加された面積と同一面積の領域に前記一定の圧力と同量の圧力を加えたときの押し込み歪み量よりも大きく、該研磨層および必要に応じて設けられるクッション層よりも変形し易い部材上の少なくとも一部に液体の通過を防ぐ封止性材料が使用されていることを特徴とする研磨パッド。
（２）一定圧力を０．００５ＭＰａ以上０．１５ＭＰａ以下の範囲から選んだ場合において、透光窓部材における押し込み歪み量が、研磨層部分の押し込み歪み量の１．０５倍以上であることを特徴とする（１）記載の研磨パッド。
（３）圧力が印加されない状態で、透光窓部材の表面の少なくとも一部が研磨層表面より上方に位置することを特徴とする（１）または（２）記載の研磨パッド。
（４）透光窓部材が、マイクロゴムＡ硬度が６０度以下である軟質透光層とマイクロゴムＡ硬度が８０度以上である硬質透光層を含むことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の研磨パッド。
（５）軟質透光層がゴムからなることを特徴とする（４）記載の研磨パッド。
（６）硬質透光層が高分子化合物からなることを特徴とする（４）または（５）記載の研磨パッド。
（７）硬質透光層が無機材料からなることを特徴とする（４）または（５）記載の研磨パッド。
（８）透光窓部材の研磨する面の反対側の面に反射防止層が設けられていることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の研磨パッド。
（９）透光窓部材の研磨対象物側の反対側の表面の少なくとも一部に、マイクロゴムＡ硬度６０度以下の軟質透光部材が設置されていることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の研磨パッド。
（１０）軟質透光部材がゲルであることを特徴とする（９）記載の研磨パッド。
（１１）ゲルがオルガノゲルであることを特徴とする（１０）記載の研磨パッド。
（１２）オルガノゲルがシリコーンゲルであることを特徴とする（１１）記載の研磨パッド。
（１３） 軟質透光部材がゴムであることを特徴とする（９）記載の研磨パッド。
（１４）（１）〜（１３）のいずれかに記載の研磨パッドと、研磨パッドと被研磨材との間にスラリーを供給する手段と、該研磨パッドと被研磨材の基板とを当接し相対移動させて研磨を行う手段および前記研磨パッドに設けられた透光窓部材をとおして光学的に研磨状態を測定する手段を少なくとも具備する研磨装置。
（１５）（１４）記載の研磨装置を用いて半導体基板の表面を研磨するプロセスを含む半導体デバイスの製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本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、研磨層を有するものであり、代表的には、研磨層と貼着部材とを有する構造のものや、研磨層とクッション層と貼着部材接着テープとを有する積層構造などが挙げられる。
【００１０】
このような研磨層としては、被研磨材の基板を研磨することができ、スラリーを保持して研磨機能を有する層であれば特に限定されないが、例えば、特表平８−５００６２２号公報やＷＯ００／１２２６２号パンフレットなどに記載されている独立気泡を有する硬質の発泡構造研磨層や、特表平８−５１１２１０号公報に記載されている表面にスラリーの細かい流路を設けた無発泡構造研磨層や、不織布にポリウレタンを含浸して得られる連続孔を有する発泡構造研磨層などを挙げることができる。
【００１１】
また、本発明において透光窓部材とは、研磨層の一部に構成された開口部に配され、研磨パッドの表面から裏面に光線が透過可能に構成され、被研磨材の表面を観察・測定する光の波長に対して、曇価が好ましくは９０％以下、より好ましくは７０％以下、さらに好ましくは５０％以下である透明性の部材である。ここで、曇価とは、
曇価（％）＝拡散光線透過率／全光線透過率 ×１００
で定義され、曇価が小さい程、より光線が透過しやすく、被研磨材の基板への光の照射量が大きくできる。研磨層の一部に形成された開口部は、透光窓部材がはめ込めるように、透光窓部材より少し大きな開口部面積にしておくことが好ましい。研磨層と、該研磨層の一部に形成された開口部に研磨状態を光学的に測定するための透光窓部材とを有する本発明の研磨パッドの一例を、図１に示す。図１において、研磨パッド３は、研磨層１の一部に形成された開口部に、透光窓部材２がはめ込まれている。
【００１２】
本発明の研磨パッドは、透光窓部材２上面のほぼ全面に一定圧力を加えたときの押し込み歪み量（以下、便宜的に透光窓部材２における押し込み歪み量ということがある）が、研磨層１上面の透光窓部材２において圧力の印加された面積と同一面積の領域に前記の一定の圧力と同量の圧力を加えた時の押し込み歪み量（以下、便宜的に研磨層１上面における押し込み歪み量ということがある）よりも大きいことが重要である。
【００１３】
透光窓部材上面のほぼ全面に一定圧力を加えて押し込み歪み量を評価する方法としては、インストロン社製万能材料試験機“Ｍｏｄｅｌ１１８５”または“Ｍｏｄｅｌ５５６５”等を使用して、透光窓部材部分の上面の形状とほぼ同じ形状の圧子を用い、この圧子を研磨層部分にかからないように、透光窓部材上面のほぼ全面に接触させて、一定圧力を印加し、一定圧力の１０％が印加されたときの歪みと一定圧力を印加されたときの歪みを求め、その差を押し込み歪み量とする。この圧子の印加面形状は押し込み歪み量を正確に測定するために、透光窓部材２の面積の８０％以上を有し、透光窓部材２上面形状に略相似形であり、かつ透光窓部材２上面に接触させたときに研磨層１部分に圧子が接触しない形状にする必要がある。試験速度は代表的な試験速度である０．１ｍｍ／分でおこなう。研磨層上面の押し込み歪み量の測定は、透光窓部材における押し込み歪み量の測定に用いた装置、圧子と同一のものを用い、同一の一定圧力を印加し、一定圧力の１０％が印加された時の歪みと一定圧力を印加されたときの歪みを求め、その差を押し込み歪み量とする。なお、試験速度は０．１ｍｍ／分とする。
【００１４】
本発明では、このようにして測定された透光窓部材上面における押し込み歪み量が、研磨層上面における押し込み歪み量より大きい訳であるが、このように構成することにより過剰な圧力が局所的に生じても透光窓部材は押し込まれやすくなっており、このため被研磨材表面のスクラッチの発生を抑えることができる。
【００１５】
研磨パッドに印可する圧力としては、０．００５ＭＰａ以上０．１５ＭＰａ以下の範囲が好ましい。かかる範囲は、実際に被研磨面が研磨されているときに、被研磨面から透光窓部材上面または研磨層上面にかかる圧力範囲として用いられる範囲であり、前記の押し込み歪み量を求める際の圧力としても同範囲として求めることが実際の研磨条件に則して好適な研磨パッドとして得ることができる。
【００１６】
また、本発明の研磨パッドは、かかる０．００５ＭＰａ以上０．１５ＭＰａ以下の範囲から選ばれる一定圧力の下で、透光窓部材上面における押し込み歪み量が、研磨層上面における押し込み歪み量の１．０５倍以上であることが好ましく、さらに好ましくは１．２倍以上、またさらに好ましくは１．５倍以上である。透光窓部材部分の押し込み歪み量が研磨層部分の押し込み歪み量よりも大きい程、被研磨材表面に発生させるスクラッチをより少なく抑えることができる。
【００１７】
該透光窓部材上面における押し込み歪み量が研磨層上面における押し込み歪み量よりも大きくなるような、研磨パッドの具体的な構造例として、例えば、以下の構造を挙げることができる。
【００１８】
図２は、本発明の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。図２において、接着層４を介してクッション層５と研磨層１が二層構造で形成された研磨パッド３に、透光窓部材２が備わっており、透光窓部材２がクッション層５の上に設けられた高変形部材７で支持されている構造である。この構造では、高変形部材７が押し込み力に応じて変形しやすいので、透光窓部材２部分の押し込み歪み量を研磨層１部分の押し込み歪み量より大きくすることができる。また、図２において、透光窓部材に含まれる軟質透光部６は、透光窓部材が軟質透光部と硬質透光部からなる場合の軟質透光部を指す。また、接着層８は、研磨パッドを研磨機定盤に固定するための接着層である。
【００１９】
図３は、本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。図３において、接着層４を介してクッション層５と研磨層１が二層構造で形成された研磨パッド３に、透光窓部材２が備わっており、透光窓部材２が底面の接着層８の上にある高変形部材７で支持されている構造であり、図２の研磨パッドより高変形部材７の厚みが大きいので、透光窓部材２部分の押し込み歪み量を研磨層１部分の押し込み歪み量に比べて、より大きくすることが可能である。
【００２０】
図４は、本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。図４において、接着層４を介してクッション層５と研磨層１が二層構造で形成された研磨パッド３に透光窓部材２が備わっており、透光窓部材２部分を支持しているクッション層５の厚みが研磨層１部分を支持しているクッション層５の厚みより厚い構造となっている。この構造では、透光窓部材２の押し込み歪み量を研磨層１部分の押し込み歪み量より大きくすることが可能である。
【００２１】
図５は、本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。図５においては、接着層４上の研磨層１単層パッドに透光窓部材２が備わっており、透光窓部材２が底面の接着層４の上にある高変形部材７で支持されている構造であり、透光窓部材２部分の押し込み歪み量を研磨層１部分の押し込み歪み量より大きくすることが可能である。
【００２２】
本発明において、高変形部材は、研磨層やクッション層よりも変形し易い部材である。この変形し易いとは、同一形状にした場合（加成性や線形性等が考慮できるものについてはそれを考慮しても良い）に同一の圧縮応力（圧力）下で変形量が大なることを意味する。かかる高変形部材としては、変形が大きく変形回復性が高い点から、発泡シートを用いることが好ましい。発泡シートの中でも、発泡構造が連通孔のものは変形量が大きいため好ましく用いられる。このような高変形部材を用いることで、透光窓部材に一時的にかかる圧力を効率的に吸収できるので、被研磨材表面のスクラッチを大きく抑制できる。また、高変形部材は透光窓部材ときっちり接着されている必要もあることから、発泡シートを基材として両面に接着層を有するフォーム型接着テープが好ましく、このようなフォーム型接着テープの具体的な例としては、住友スリーエム（株）製のアクリルフォーム構造用接着テープ“Ｙ−４９５０”、“Ｙ−４９３０”、“Ｙ−４９２０”、“Ｙ−４９１４”、“Ｙ−４６２７”、“Ｙ−４６３０Ｆ”、“Ｙ−４６０９”、“Ｙ−４６１５”、“Ｙ−４６０４”、“Ｙ−４６０８”、“Ｙ−４６１２”および“Ｙ−４６２０”（いずれも商品名）等や、寺岡製作所社製の両面テープ“７８４０（０．４白）”、“７８４０（０．６白）”および“７８２（０．８）”（いずれも商品名）等を挙げることができる。
【００２３】
また、フォーム型接着テープ以外にも発泡体を必要な厚さに加工してシート状にし、これに両面テープや接着剤を貼り合わせてフォーム型接着テープに類する部材を作成して使用することも可能である。このような部材の具体例としては、発泡シートに大和紡績（株）製ＥＰＴスポンジ“ＥＰＴ＃１４０”、“ＥＰＴ＃１２０”、ＣＲスポンジ“ＮＶ−Ｍ１０゜”および“ＮＶ−Ｍ１５゜”（いずれも商品名）等が挙げられ、両面テープとして積水化学工業（株）製“＃５７８”や“＃５７０１”（いずれも商品名）等が挙げられる。
【００２４】
高変形部材の厚みや形状は、研磨層やクッション層、あるいは透明窓部材の硬度や変形性に応じ、適宜調整して用いることができる。
【００２５】
高変形部材として発泡シートを使用する場合、研磨時に使用するスラリーや、洗浄等に使用する水が、該高変形部材を通過して検出光通過部に入り込み、検出光の衰退や散乱を引き起こし、正確な測定ができなくなってしまうことがある。これを防ぐため、高変形部材の表面に液体の浸入を防ぐ封止性材料を薄く塗布する方法が挙げられる。
【００２６】
図６は、本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。図６に示すように、液体封止性材料１８を、高変形部材７の研磨層１あるいはクッション層５に近い側の表面に塗布しても良いし、透光窓部材２の中心部側の表面に塗布しても良い。液体封止性材料１８としては、高変形部材７の変形の妨げとならないよう、非常に柔軟な材料であることが望ましい。このような材料の一例として、オルガノゲルが挙げられる。具体的には、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製の商品名“ＳＥ１８８５”等が挙げられる。液体封止性材料が透明であり、正確な測定を妨げになるほど検出光の衰退や散乱を引き起こさない場合、高変形部材の表面だけでなく、透光窓部材の研磨対象物側と反対側の表面の少なくとも一部に至るまで、封止性材料を塗布することができる。
【００２７】
図７は、本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図であり、図７に示すように、液体封止性材料１８が透光窓部材２の研磨対象物側の反対側のほぼ表面全体を覆うように塗布されている場合、検出光の反射を防ぐ役割を持つため好ましい。
【００２８】
本発明で用いられる透光窓部材は、被研磨面である基板を測定する光の波長に対して曇価が好ましくは９０％以下、より好ましくは７０％以下、さらに好ましくは５０％以下であるが、マイクロゴムＡ硬度が６０度以下の軟質透光層とマイクロゴムＡ硬度が８０度以上の硬質透光層を少なくとも含むものであることが、よりスクラッチの発生を抑えることができ、研磨中に透光窓部材表面と被研磨面との間にスラリーが介在しない為に研磨状態を光学的に良好に測定できるという点で好ましい。また、前記の軟質透光層は、研磨層の最表面側に設けられることが好ましい。
【００２９】
次に、本発明でいうところのマイクロゴムＡ硬度について説明する。この硬度は、高分子計器社製マイクロゴム硬度計商品名“ＭＤ−１”で求めた値をいう。マイクロゴム硬度計商品名“ＭＤ−１”は、従来の硬度計では測定が困難であった薄物・小物の試料の硬さ測定を実現するもので、スプリング式ゴム硬度計（デュロメータ）Ａ型の約１／５の縮小モデルとして、設計・製作されているため、その測定値は、スプリング式ゴム硬度計Ａ型の硬度と一致した値が得られる。マイクロゴム硬度計商品名“ＭＤ−１”は、押針寸法が直径０．１６ｍｍ円柱形で高さが０．５ｍｍの大きさのものである。荷重方式は、片持ばり形板バネで、ばね荷重は、０ポイントで２．２４ｍＮ、１００ポイントで３３．８５ｍＮである。針の降下速度は１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃの範囲をステッピングモータで制御して測定する。軟質透光層および硬質透光層は厚みが通常は５ｍｍを切るので、スプリング式ゴム硬度計Ａ型では薄すぎるために評価できないので、該マイクロゴム硬度計商品名“ＭＤ−１”で評価できる。
【００３０】
軟質透光層のマイクロゴムＡ硬度は、好ましくは５０度以下、さらに好ましくは４０度以下である。下限については特に限定はないが、１０度程度が実用的である。軟質透光層は、基板へ接触した際に柔らかいので、基板表面で変形して軟質透光層表面が広い範囲で基板表面に接触し、その間に介在しているスラリーを接触表面外に排出しやすく、スラリーによる測定光の散乱が生じにくいので、良好な研磨状態の測定が可能となる。また、柔らかいので、基板表面のスクラッチを抑制することができる。
【００３１】
また、軟質透光層は硬質透光層と併用することにより、軟質透光層が基板に接触した際に軟質透光層が硬質透光層に裏面から支持され、透明窓部材表面は基板表面に押さえつけられやすくなり、軟質透光層表面が変形して、基板表面により広い範囲で接触し、介在しているスラリーが接触表面外に排出されやすいので、光の散乱が生じにくく、より良好な測定が可能となる。
【００３２】
軟質透光層の具体例としては、透明なゴムや透明なゲルを挙げることができる。これらは、被研磨材の基板に接触した際に軟質透光層表面の変形が非常に速くおこなわれるため、スラリーの排出が効率的におこなわれるので好ましい態様である。透明なゴムの具体例としては、シリコーンゴムや軟質ポリウレタンゴムを挙げることができる。シリコーンゴムは、ポリジメチルシロキサン骨格の主鎖をシラン系の架橋剤等で反応させてゴムにすることができるが、主鎖の分子量と架橋剤の添加量によってマイクロゴムＡ硬度を自由にコントロールすることができ、容易にマイクロゴムＡ硬度が６０度以下の軟質透光層を硬質透光層の上に形成することが可能である。具体的には、タイガースポリマー（株）製“ＳＲ−４０”、“ＳＲ−５０”および“ＳＲ−６０”（いずれも商品名）、クレハエラストマー（株）製“ＳＷ９４０Ｄ”、“ＳＷ９５０Ｄ”、“ＳＷ９６０Ｄ”、“ＳＲ９３０Ｔ”、“ＳＲ９４０Ｔ”、“ＳＲ９５２Ｔ”および“ＳＨ９５０Ｔ”（いずれも商品名）等を挙げることができる。
【００３３】
また、ポリウレタンゴムは、ポリエチレングリコール等の末端にカルビノールを有するポリエーテルとイソシアネート系の架橋剤を反応させてゴムにすることができる。ポリエーテルの分子量と架橋剤の量をコントロールすることにより、比較的容易にマイクロゴムＡ硬度が６０度以下の軟質透光層を硬質透光層の上に形成することが可能である。ゲルとは、あらゆる液体に不溶の三次元網目構造をもつ高分子化合物及びその膨潤体と定義されているが、水に膨潤しているハイドロゲルと有機溶媒や有機オリゴマーに膨潤しているオルガノゲルに分類される。ハイドロゲルの具体例として、ポリビニルアルコールの三次元架橋体、ポリヒドロキシエチルメタクリレートの三次元架橋体、ポリアクリル酸の三次元架橋体、ポリアクリル酸ソーダの三次元架橋体等の合成高分子ゲルや寒天、ゼラチン、アガロース、カラギーナ等の天然高分子ゲルを挙げることができる。オルガノゲルの具体例としてシリコーンゴムにシリコーンオリゴマーを膨潤させたシリコーンゲルやポリウレタンゴムにエチレングリコールオリゴマー等を膨潤させたポリウレタンゲルを挙げることができる。このゲルの中で、比較的容易に硬質透光層の上に軟質透光層を形成できるので、シリコーンゲルが好ましく用いられる。
【００３４】
マイクロゴムＡ硬度が８０度以上の硬質透光層としては、例えば、硬質ポリウレタン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、透明ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルサルホン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリビニルアルコール等の硬質透明の高分子やガラス、水晶、透明酸化アルミニウムおよびインジウムチタンオキサイド等の透明な無機材料を挙げることができる。
【００３５】
軟質透光層と硬質透光層とは、接着層を介さずに接合できることが、透光性を損なわないので好ましい態様である。軟質透光層と硬質透光層を接着剤を介して接合する場合は、硬化後に光の透過性を有するものが好ましい。軟質透光層の材質と硬質透光層の材質の組み合わせは、それぞれの材質の接着性を考慮して選択することができる。例えば、硬質透光層にガラスを選択した場合は、軟質透光層としては、軟質ポリウレタンゴムやシリコーンゴムやシリコーンゲルやポリウレタンゲル等が接着性が良好である。硬質透光層に硬質ポリウレタンを選択した場合は、軟質透光層として軟質ポリウレタンゴムやポリウレタンゲル等が接着性が良好である。また、硬質透光層にナイロンを選択した場合は、ポリビニルアルコールの三次元架橋体やポリヒドロキシエチルメタクリレートの三次元架橋体等の合成高分子ゲルが接着性が良好である。軟質透光層としてシリコーンゴムを選択した場合、硬質透光層との接着にはシリコーンゴムが接着性が良好である。具体的には、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製の“ＳＥ９１８５”、“ＳＥ９１８６”、“ＳＥ９１８６Ｌ”、“ＳＥ９１８７Ｌ”、“ＳＥ９１７５”および“ＳＥ９１７６”（いずれも商品名）等が挙げられる。
【００３６】
透光窓部材の表面の一部は、被研磨材の基板に接触しないときに研磨層の表面より上に位置することが好ましく、特に最表面が軟質透光層である場合は、基板への接触時に透明窓部材は広い範囲で被研磨材に接触して、スラリーが接触面外に排出されやすいので、研磨状態の観察を容易ならしめる。透光窓部材の表面は、研磨表面に当接して相対運動をするために、透光窓部材と研磨層の境界に応力が集中しやすい。このため、透光窓部材の端部が研磨層表面より上に位置していると衝撃を受けやすいので、図２〜図５に示したように透光窓部材２の表面の中央部を研磨層１表面の上に位置せしめ、透光窓部材２の端部は、研磨層１表面の下に位置せしめるような形状にすると、被研磨材との接触時の衝撃が非常に少なく、かつ光線が透過する中央部での基板への接触面積が広くとれるので、良好な研磨と良好な測定ができる。図９は、透光窓部材の好ましい形状の一例である。
【００３７】
透光窓部材の厚みは、取り付ける位置と研磨層表面との相対的な位置関を考慮して決めることができる。この際、軟質透光層の厚みは０．１ｍｍ以上あることが、基板表面に軟質透光層表面が十分大きい接触面積で接触できることと基板へのスクラッチがはいりにくので好ましい。軟質透光層の厚みが大きすぎると、透光窓部分を固定する高変形部材の厚さを薄くしなくてはならなくなり、高変形部材の押し込み歪み量が小さくなるため、軟質透光層の厚みは研磨層の厚さの６０％以下であることが好ましい。また、硬質透光層の厚みは０．１ｍｍ以上あることが軟質透光層表面が十分大きい接触面積で接触できるように支持できるので好ましい。硬質透光層の厚みが大きすぎると、透光窓部分を固定する高変形部材の厚さを薄くしなくてはならなくなり、高変形部材の押し込み歪み量が小さくなるため、硬質透光層の厚みは研磨層の厚さの５０％以下であることが好ましい。透光窓部材の大きさは、ウェハー等の基板を研磨しながら、研磨パッドの裏側（定盤側）から、レーザー光または可視光を基板の被研磨面に照射して、研磨状態を測定する装置に応じて決めることができる。
【００３８】
本発明で用いられる透光窓部材の裏面には、定盤裏面からの測定光が直接反射しないように、光散乱層か反射防止層を設けることで、良好な測定ができる。
【００３９】
光散乱層の形成方法としては、透光窓部材裏面をサンドブラストや薬品によるエッチング等で粗面化する方法や、粒径が１〜３０μｍ程度のシリカゾルを含んだ溶液をコーテイングして光散乱層を設ける方法などが挙げられる。反射防止層の形成方法としては、例えば、透光窓部材の裏面部分より低屈折率の被膜を光学的膜厚が光波長の１／４ないしはその奇数倍になるように、ウェットコーティングあるいは真空蒸着のドライコーティング等で形成することによって極小の反射率すなわち極大の透過率を与える方法が挙げられる。ここで光学的膜厚とは、被膜の屈折率と該被膜の膜厚の積で与えられるものである。この他にも、高変形部材に塗布した封止性材料を、透光窓部材の裏面にも塗布して反射防止層とすることができる。反射防止膜は、単層であっても多層であっても良く、透光窓部材の裏面部分の屈折率と反射防止性と接着性を考慮して、最適な組み合わせが決定される。反射防止層を形成する方が、正確な測定を期することができ、精度の高い加工を可能たらしめるため好ましい方法である。
【００４０】
本発明で用いられる透光窓部材の作成方法としては、熱硬化性樹脂を金型に流し込んで成形する方法や、熱可塑性樹脂を押し出し成形で所定の厚みに押し出す方法が挙げられ、また、軟質透光層と硬質透光層を有する透光窓部材の場合は、硬質透光層としてマイクロゴムＡ硬度が８０度以上の透明な材質で板を作成し、該硬質透光層の板上にマイクロゴムＡ硬度が６０度以下の軟質透光層を形成する様な粘性液状前駆物質をコーテイングして、該硬質透光層上で反応せしめて軟質透光層層を形成し、所望の大きさに切断するという方法や所望の形状の鋳型に該軟質透光層を形成する様な粘性液状前駆物質を流し込んで、該硬質透光層を形成する板を鋳型の開口部から接触させて反応せしめて形成する方法や、該軟質透光層と該硬質透光層の間に接着剤を介在させて貼り合わせた後、所望の大きさに切断する方法等を挙げることができる。
【００４１】
次に、本発明の研磨装置について説明する。
【００４２】
本発明の研磨装置は、上記した研磨パッドと、該研磨パッドと被研磨材との間にスラリーを供給する手段、該研磨パッドと被研磨材の基板とを当接し相対移動させて研磨を行う手段および前記研磨パッドに設けられた透光窓部材をとおして光学的に研磨状態を測定する手段を少なくとも具備するものである。本発明では、研磨パッド以外の手段は、従来公知の手段を組み合わせて構成することができる。かかる研磨装置を用い、研磨パッドと被研磨材の基板との間にスラリーを介在させた状態で、該研磨パッドと該基板との間に荷重を加え、かつ該基板と該研磨パッドとを相対移動させることにより被研磨材を研磨することができ、かつ該被研磨材に光を照射することにより被研磨材の研磨状態を光学的に求めることが可能である。
【００４３】
具体的には、例えば、図８に示すような構成の装置が挙げられる。図８は、研磨状態を光学的に測定することが可能な研磨装置の一態様を示す側断面図である。図８において、定盤１７にはホール１１が形成されており、該研磨パッド３の透光窓部材２がホール１１の上に位置するように設置されている。定盤１７が回転している一部の間、研磨ヘッド１０に保持される被研磨材９から見えるように、このホール１１の位置が決められる。光源１３は、定盤１７の下にあって、ホール１１が被研磨材９に近接したときには、光源１３から発進した入射光１５が定盤１７のホール１１、透光窓部材２を通過してその上にある被研磨材９の表面に当たるような位置に固定される。被研磨材９の表面での反射光１６は、ビームスプリッター１２で光検出部１４に導かれ、光検出部１４で検出された光の強度の波形を分析することによって、被研磨材９表面の研磨状態を測定することができる。
【００４４】
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することができる。スラリーの具体例として、キャッボ社製の“ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ ＳＣ−１”、“ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ ＳＣ−１１２”、“ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＡＭ１００”、“ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＡＭ１００Ｃ”、“ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ１２”、“ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ２５”、“ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ Ｗ２０００”および“ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ Ｗ−Ａ４００”（上記の「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ」と「ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ」はいずれも登録商標）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。
【００４５】
本発明の研磨パッドの研磨対象は、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、アルミニウム、タングステンおよび銅等であり、構造的にダマシン、デュアルダマシンおよびプラグなどがある。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。本発明の研磨パッドでは、スクラッチがはいりにくい状態で研磨しながら研磨状態を良好に測定することが可能である。半導体ウェハ以外に磁気ヘッド、ハードディスクおよびサファイヤ等の研磨に用いることもできる。
【００４６】
本発明の研磨パッドの研磨層表面には、ハイドロプレーン現象を抑えるために、溝切り形状、ディンプル形状、スパイラル形状および同心円形状等、通常の研磨パッドがとり得る形状にして使用される。
【００４７】
本発明の研磨パッドにおいては、研磨前または研磨中に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着で取り付けたコンディショナーでドレッシングすることが通常をおこなわれる。ドレッシングの仕方として、研磨前におこなうバッチドレッシングと研磨と同時におこなうインサイチュウドレッシングのどちらでおこなうことも可能である。ドレッシンの際に、本発明で用いられる透光窓部材の軟質透光層もコンディショナーに接触して研削されていくが、研磨層と同じ研削性かまたは研削されにくい材質を選定することが、軟質透光層表面の一部が研磨層表面より常に上に位置して、基板表面に接触することができる。
【００４８】
本発明の研磨パッドは、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに好適に使用される。
【００４９】
【実施例】
以下、実施例によってさらに本発明を詳細に説明する。本実施例において、各特性は以下の方法で測定した。
【００５０】
１．押し込み歪み量測定装置：インストロン社製 万能材料試験機 Ｍｏｄｅｌ１１８５（１）測定方法：クロスヘッド方式
（２）圧子：アルミ製の窓部材の上面面積の９０％となり、同じ形状で研磨層部分に接触しない形状のものを特別製作し、上記万能材料試験機に取り付けて使用した。
（３）測定温度：２３℃
（４）試験速度：０．１ｍｍ／分
（５）データ処理：インストロン社製データ処理システム“Ｍｅｒｌｉｎ”データ取得間隔は、１００ｍｓｅｃでおこなった。
（６）押し込み歪み量：一定圧力を加えた時の歪みと一定圧力の１０％加え時の歪みの差を押し込み歪み量とした。
【００５１】
２．マイクロゴムＡ硬度：高分子計器（株）（所在地：京都市上京区下立売室町西入）のマイクロゴム硬度計商品名“ＭＤ−１”で測定する。
【００５２】
マイクロゴム硬度計商品名“ＭＤ−１”の構成は下記のとおりである。
【００５３】
２．１センサ部
（１）荷重方式：片持ばり形板バネ
（２）ばね荷重：０ポイント／２．２４ｇｆ。１００ポイント／３３．８５ｇｆ
（３）ばね荷重誤差：±０．３２ｇｆ
（４）押針寸法：直径：０．１６ｍｍ円柱形、高さ０．５ｍｍ
（５）変位検出方式：歪ゲージ式
（６）加圧脚寸法：外径４ｍｍ 内径１．５ｍｍ
２．２センサ駆動部
（１）駆動方式：ステッピングモータによる上下駆動。エアダンパによる降下速度制御
（２）上下動ストローク：１２ｍｍ
（３）降下速度：１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ
（４）高さ調整範囲：０〜６７ｍｍ（試料テーブルとセンサ加圧面の距離）
２．３試料台
（１）試料台寸法：直径 ８０ｍｍ
（２）微動機構：ＸＹテーブルおよびマイクロメータヘッドによる微動。ストローク：Ｘ軸、Ｙ軸とも１５ｍｍ
（３）レベル調整器：レベル調整用本体脚および丸型水準器。
【００５４】
３．スクラッチ評価用テストウェハ：酸化膜付き６インチシリコンウェハ（酸化膜厚：１μｍ）を使用する。
【００５５】
４．スクラッチの評価：図６の研磨装置を使用して、定盤径：５１（ｃｍ）、定盤回転数：６０（ｒｐｍ）、研磨ヘッド回転数：６０（ｒｐｍ）、研磨圧力：０．０５（ＭＰａ）の研磨条件とし、旭ダイヤモンド工業（株）のコンディショナー商品名“ＣＭＰ−Ｍ”を用い、押しつけ圧力０．０４（ＭＰａ）、コンディショナー回転数２５ｒｐｍでインサイチュウドレッシングしながら、スラリーとしてキャボット社製“ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ（登録商標） ＳＣ−１”を２００（ｃｃ／分）供給して、２分研磨をおこなった。研磨した酸化膜付き６インチシリコンウェハを良く洗浄した後、トップコン社製ゴミ検査装置商品名“ＷＭ−３”で０．５μｍ以上のスクラッチを測定した。
【００５６】
５．研磨パッドの透光窓部材がどれだけ良好に研磨状態を測定できるか調べる方法：図６のウェハ研磨装置を使用し、レーザー光５３２ｎｍを用い、定盤径：５１（ｃｍ）、定盤回転数：６０（ｒｐｍ）、研磨ヘッド回転数：６０（ｒｐｍ）、研磨圧力：０．０５（ＭＰａ）の研磨条件とし、旭ダイヤモンド工業（株）のコンディショナー商品名“ＣＭＰ−Ｍ”を用い、押しつけ圧力０．０４（ＭＰａ）、コンディショナー回転数２５ｒｐｍでインサイチュウドレッシングしながら研磨をおこなった。透明な溶液で粘度がスラリーとほぼ同じであるキサンタンガム（多糖類）の９０ｐｐｍ水溶液を２００（ｃｃ／分）供給しながら、上記研磨条件で研磨した時のレーザー光の反射光を光検出部で検出した反射光強度を測定し、入射光強度との比をブランク反射率とした。スラリーとしてキャボット社製“ＳＣ−１”（商品名）を２００（ｃｃ／分）供給しながら、上記研磨条件で研磨したときのレーザー光の反射光を光検出部で検出した反射光強度を測定し入射光強度との比をスラリー供給時反射率とした。スラリー供給時反射率がブランク反射率に比べてどの程度維持しているかで、透光窓部材がどれだけ良好に研磨状態を測定できるかの指標とした。スラリーが窓部材表面と基板表面に介在している程、低下が大きくなる。
【００５７】
６．透光窓部材付き研磨パッドの作成方法：ロデール社製研磨パッド商品名“ＩＣ−１０００”（厚み１．２５ｍｍ、直径５１ｃｍの円形）に、幅２．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ４５ｍｍのいわゆるＸ−Ｙグルーブ加工（格子状溝加工）を施した。該研磨層の所定の位置に１９×５７ｍｍの長方形の開口部をくり抜く。所定の厚みのゴムシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度）を該研磨層と両面接着テープで貼り合わせ、さらにゴム裏面側に両面接着テープを貼り合わせる。該研磨層の開口部のゴムシート部分を同じ開口面積でくり抜く。その後、ゴムシート裏面に両面接着テープを貼り合わせ、該研磨層／ゴムシートの開口部の裏面両面接着テープに１３×５０ｍｍの長方形でくり抜きを与える。あらかじめ下記実施例に記載の透光窓部材を作成しておき、下記実施例に記載の高変形部材で１８．５×５６．５ｍｍの面積のもので、真ん中を１３×５０ｍｍでくり抜いた形のものを用意しておき、該高変形部材を研磨層／ゴムシート開口部に挿入して、裏面接着テープの肩部分に接着する。さらに該高変形部材の上に用意した透光窓部材を貼り合わせる。作成された該透光窓部材付き研磨パッドは、図８の研磨装置の定盤に、定盤のホールと研磨パッドの透光窓部材が一致するように固定する。
【００５８】
（実施例１）
ポリエーテル系ウレタンポリマーであるユニローヤル社製“アジプレンＬ−３２５”（「アジプレン」は登録商標）３００ｇと４，４’−メチレン−ビス２−クロロアニリン７６ｇを混合し、これを鋳型に注型して、厚み０．２５ｍｍの硬質ポリウレタンの板を作成した。得られた硬質ポリウレタン板のマイクロゴムＡ硬度は９５度であった。この硬質ポリウレタン板部分を１８．５×５６．５ｍｍの大きさで切り出して、透光窓部材を作成した。ロデール社製研磨パッド商品名“ＩＣ−１０００”に１ｍｍのゴムシートを貼り合わせた研磨パッドと該透光窓部材と、高変形部材として住友スリーエム（株）製アクリルフォーム接着テープ商品名“Ｙ−４６２０”を選択し、該接着テープを１８．５×５６．５ｍｍの長方形にカッターナイフで切り取った。この中央部に縦１３ｍｍ×５０ｍｍの長方形にカッターナイフでくり抜き、透光部を確保した。該高変形部材の表面に、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製シリコーンゲル商品名“ＳＥ１８８５”をおよそ０．１ｍｍ厚に塗布した後、８０℃の熱風オーブン内に１時間保持し液体封止部を形成した。該高変形部材を研磨層／ゴムシート開口部に挿入して、裏面接着テープの肩部分に接着する。さらに該高変形部材の上に用意した透光窓部材を貼り合わせて透光窓部材付き研磨パッドを作成した。得られた透光窓部材付き研磨パッドの透光窓部材部分の圧力４００ｇ／ｃｍ^２の時の押し込み歪み量は０．２１ｍｍであった。また、研磨層部分の押し込み歪み量は０．０６ｍｍであった。従って、透光窓部材部分の押し込み歪み量は研磨層部分の押し込み歪み量の３．５倍であった。該透光窓部材付き研磨パッドで、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこなった。スクラッチ数は２０個と少なかった。また、キサンタンガム水溶液での研磨中のブランク反射率は５０％であり、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は４０％で低下が少ないことから、スラリーが透光窓部材とウェハの間にほとんど介在せず、良好に観測できることがわかった。また、透光窓部材取り付け部からスラリーが浸入しておらず、反射率の低下は引き起こしていなかった。
【００５９】
（実施例２）
０．５ｍｍ厚みのガラス板を用意した。このガラス板の裏面に、フッ化マグネシウムを蒸着して単層の反射防止膜を設けた。ガラス板のマイクロゴムＡ硬度は１００度であった。このガラス板に、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製の１液型シリコーン商品名“ＳＥ９１８５”をコーティングして０．３ｍｍの厚みの塗膜を積層した。得られた積層体を６０℃で１時間静置した後、１８．５×５６．５ｍｍの大きさにダイアモンドカッターで切り出して、シリコーンゴムの部分をカッターナイフで切り出し、図９の形の透光窓部材を作成した。軟質透光層（シリコーンゴム層）のマイクロゴムＡ硬度は３０度であった。次に、ロデール社製研磨パッド商品名“ＩＣ−１０００”に１．５ｍｍのゴムシートを貼り合わせた研磨パッドと該透光窓部材と、高変形部材として住友スリーエム（株）製アクリルフォーム接着テープ商品名“Ｙ−４６２０”を用いて、実施例１と同様にして透光窓部材付き研磨パッドを作成した。該透光窓部材付き研磨パッドの透光窓部材部分の圧力４００ｇ／ｃｍ^２のときの押し込み歪み量は０．２１ｍｍであった。研磨層部分の押し込み歪み量は０．０６ｍｍであった。従って透光窓部材部分の押し込み歪み量は研磨層部分の押し込み歪み量の３．５倍であった。該透光窓部材を使用して、透光窓部材付き研磨パッドを作成し、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこなった。スクラッチ数は５個と少なかった。キサンタンガム水溶液での研磨中のブランク反射率は６０％であり、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は４８％で低下が少ない事から、スラリーが透光窓部材とウェハの間にほとんど介在せず、良好に観測できることがわかった。また、透光窓部材取り付け部からスラリーが浸入しておらず、反射率の低下は引き起こしていなかった。
【００６０】
（実施例３）
０．２５ｍｍ厚みのポリエステルフィルム東レ（株）製“ルミラー＃２５０Ｓ１０”（「ルミラー」は登録商標）を用意した。このポリエステルフィルムの裏面には、フッ化マグネシウムを蒸着して単層の反射防止膜を設けた。このポリエステルフィルムのマイクロゴムＡ硬度は１００度であった。このポリエステルフィルムとタイガースポリマー（株）製のシリコーンゴムシート商品名“ＳＲ−５０”（厚さ０．５ｍｍ）とを、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製の室温硬化型シリコーン商品名“ＳＥ９１７５”を接着剤として使用し貼り合わせた。得られた積層体を６０℃で１時間静置した後、１８．５×５６．５ｍｍの大きさにカッターナイフで切り出した。シリコーンゴムの部分をカッターナイフで切り出し、図９の形の透光窓部材を作成した。軟質透光層（シリコーンゴム層）のマイクロゴムＡ硬度は３０度であった。東洋ゴム工業（株）製軟質ポリウレタンフォーム商品名“ＮＥＳ”を厚さ１．４ｍｍにスライスしたものの両面に、積水化学工業（株）製両面テープ商品名“＃５７８”を貼り合わせ、中央部を１３×５０ｍｍくり抜き開口させ、高変形部材を作成した。該高変形部材の表面に、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製シリコーンゲル商品名“ＳＥ１８８５”をおよそ０．１ｍｍ厚に塗布した後、８０℃の熱風オーブン内に１時間保持し液体封止部を形成した。
【００６１】
次に、ロデール社製研磨パッド商品名“ＩＣ−１０００”に１．５ｍｍのゴムシートを貼り合わせた研磨パッドと該透光窓部材と、該高変形部材を用いて透光窓部材付き研磨パッドを作成した。該透光窓部材付き研磨パッドの透光窓部材部分の圧力４００ｇ／ｃｍ^２のときの押し込み歪み量は０．３６ｍｍであった。研磨層部分の押し込み歪み量は０．０６ｍｍであった。従って透光窓部材部分の押し込み歪み量は研磨層部分の押し込み歪み量の６倍であった。該透光窓部材を使用して、透光窓部材付き研磨パッドを作成し、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこなった。スクラッチ数は５個と少なかった。キサンタンガム水溶液での研磨中のブランク反射率は６０％であり、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は４８％で低下が少ない事から、スラリーが透光窓部材とウェハの間にほとんど介在せず、良好に観測できることがわかった。また、透光窓部材取り付け部からスラリーが浸入しておらず、反射率の低下は引き起こしていなかった。
【００６２】
（比較例１）
ポリエーテル系ウレタンポリマーであるユニローヤル製“アジプレンＬ−３２５”（「アジプレン」は登録商標）３００ｇと４，４’−メチレン−ビス２−クロロアニリン７６ｇを混合し、これを鋳型に注型して、厚み１．２５ｍｍの硬質ポリウレタンの板を作成した。得られた硬質ポリウレタン板のマイクロゴムＡ硬度は９５度であった。該硬質ポリウレタン板を１８．５×５６．５ｍｍに切り出して透光窓部材とし、透光窓部材付き研磨パッドを作成した。ロデール社製研磨パッド商品名“ＩＣ−１０００”に開口部１９×５７ｍｍをくり抜き１ｍｍ厚みのゴムシートを両面テープで接着した後、開口部のゴムシート部分を１３×５０ｍｍにくり抜いた。該透光窓部材を該開口部に挿入してゴムシートの肩部分に接着して、透光窓部材付き研磨パッドを作成した。該透光窓部材付き研磨パッドの透光窓部材部分の圧力４００ｇ／ｃｍ^２のときの押し込み歪み量は０．０３５ｍｍであった。研磨層部分の押し込み歪み量は０．０６ｍｍであった。従って、透光窓部材部分の押し込み歪み量は研磨層部分の押し込み歪み量より小さかった。該透光窓部材付き研磨パッドを使用して、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこなった。スクラッチ数は１１０個と多かった。キサンタンガム水溶液での研磨中のブランク反射率は５５％であり、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は１５％で低下が大きく、スラリーが透光窓部材とウェハの間に多く介在して、良好に観測できないことがわかった。また、透光窓部材取り付け部からスラリーが浸入しており、良好な観測を妨げていることもわかった。
【００６３】
（比較例２）
０．２５ｍｍ厚みのポリエステルフィルム東レ（株）製“ルミラー（登録商標）＃２５０Ｓ１０”を用意した。このポリエステルフィルムの裏面には、フッ化マグネシウムを蒸着処理して単層の反射防止膜を設けた。このポリエステルフィルムのマイクロゴムＡ硬度は１００度であった。このポリエステルフィルムとタイガースポリマー（株）製のシリコーンゴムシート商品名“ＳＲ−５０”（厚さ０．５ｍｍ）を、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製の室温硬化型シリコーン商品名“ＳＥ９１７５”を接着剤として使用し貼り合わせた。得られた積層体を６０℃で１時間静置した後、１８．５×５６．５ｍｍの大きさにカッターナイフで切り出した。次いで、シリコーンゴムの部分をカッターナイフで切り出し、図９の形の透光窓部材を作成した。軟質透光層のマイクロゴムＡ硬度は３０度であった。東洋ゴム工業（株）製軟質ポリウレタンフォーム“ＮＥＳ”を厚さ１．４ｍｍにスライスしたものの両面に、積水化学工業（株）製両面テープ“＃５７８”（商品名）を貼り合わせ、中央部を１３×５０ｍｍくり抜き開口させ、高変形部材を作成した。
【００６４】
次にロデール社製研磨パッド商品名“ＩＣ−１０００”に１．５ｍｍのゴムシートを貼り合わせた研磨パッドと該透光窓部材と、該高変形部材を用いて透光窓部材付き研磨パッドを作成した。該透光窓部材付き研磨パッドの透光窓部材部分の圧力４００ｇ／ｃｍ^２のときの押し込み歪み量は０．３６ｍｍであった。研磨層部分の押し込み歪み量は０．０６ｍｍであった。従って、透光窓部材部分の押し込み歪み量は研磨層部分の押し込み歪み量の６倍であった。該透光窓部材を使用して、透光窓部材付き研磨パッドを作成し、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこなった。スクラッチ数は５個と少なかった。キサンタンガム水溶液での研磨中のブランク反射率は６０％であり、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は５％で低下が大きい事から、スラリーが高変形部材から浸入し、検出光を減衰させ、良好に観測できないことがわかった。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに好適に使用される研磨パッドであって、被研磨基板の表面にスクラッチが少なく、かつ研磨中に研磨状態を光学的に良好に測定できる研磨パッドが得られる。
【００６６】
また、本発明によれば、上記の研磨パッドを有利に製造することができる研磨装置が提供される。また、本発明によれば、その研磨装置を用いて、表面にスクラッチが少なく、かつ研磨中に研磨状態を光学的に良好に測定できる半導体デバイスの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透光窓部材を有する研磨パッドを例示する上面図である。
【図２】本発明の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。
【図３】本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。
【図４】本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。
【図５】本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。
【図６】本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。
【図７】本発明の他の透光窓部材付き研磨パッドを例示する断面図である。
【図８】研磨状態を光学的に測定することが可能な研磨装置の一態様を示す側断面図である。
【図９】本発明の透光窓部材の形状の一例を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１ 研磨層
２ 透光窓部材
３ 研磨パッド
４ 接着層
５ クッション層
６ 透光窓部材に含まれる軟質透光層部
７ 高変形部材
８ 接着層
９ 被研磨材
１０ 研磨ヘッド
１１ ホール
１２ ビームスプリッター
１３ 光源
１４ 光検出部
１５ 入射光
１６ 反射光
１７ 定盤
１８ 液体封止性材料

Claims (15)

1. 研磨層と、該研磨層の一部に形成された開口部に配置された透光窓部材とを有する研磨パッドであって、該透光窓部材が、研磨層および必要に応じて設けられるクッション層よりも変形し易い部材上に設けられており、該透光窓部材上面に一定の圧力を加えたときの押し込み歪み量が、該研磨層上面の、透光窓部材において圧力の印加された面積と同一面積の領域に前記一定の圧力と同量の圧力を加えたときの押し込み歪み量よりも大きく、該研磨層および必要に応じて設けられるクッション層よりも変形し易い部材上の少なくとも一部に液体の通過を防ぐ封止性材料が使用されていることを特徴とする研磨パッド。
2. 一定圧力を０．００５ＭＰａ以上０．１５ＭＰａ以下の範囲から選んだ場合において、透光窓部材における押し込み歪み量が、研磨層部分の押し込み歪み量の１．０５倍以上であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
3. 圧力が印加されない状態で、透光窓部材の表面の少なくとも一部が研磨層表面より上方に位置することを特徴とする請求項１または２記載の研磨パッド。
4. 透光窓部材が、マイクロゴムＡ硬度が６０度以下である軟質透光層とマイクロゴムＡ硬度が８０度以上である硬質透光層を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
5. 軟質透光層がゴムからなることを特徴とする請求項４記載の研磨パッド。
6. 硬質透光層が高分子化合物からなることを特徴とする請求項４または５記載の研磨パッド。
7. 硬質透光層が無機材料からなることを特徴とする請求項４または５記載の研磨パッド。
8. 透光窓部材の研磨する面の反対側の面に反射防止層が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の研磨パッド。
9. 透光窓部材の研磨対象物側の反対側の表面の少なくとも一部に、マイクロゴムＡ硬度６０度以下の軟質透光部材が設置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の研磨パッド。
10. 軟質透光部材がゲルであることを特徴とする請求項９記載の研磨パッド。
11. ゲルがオルガノゲルであることを特徴とする請求項１０記載の研磨パッド。
12. オルガノゲルがシリコーンゲルであることを特徴とする請求項１１記載の研磨パッド。
13. 軟質透光部材がゴムであることを特徴とする請求項９記載の研磨パッド。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の研磨パッドと、研磨パッドと被研磨材との間にスラリーを供給する手段と、該研磨パッドと被研磨材の基板とを当接し相対移動させて研磨を行う手段および前記研磨パッドに設けられた透光窓部材をとおして光学的に研磨状態を測定する手段を少なくとも具備する研磨装置。
15. 請求項１４記載の研磨装置を用いて半導体基板の表面を研磨するプロセスを含む半導体デバイスの製造方法。

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