JP2005177934A - Ｃｍｐ用研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被研磨面と研磨パッドとの間にスラリが適切に保持されて、スラリの余分な消費がなく、被研磨面内での研磨レートを均一にできるＣＭＰ用研磨パッドを提供すること。
【解決手段】同一溝内に小深度部と大深度部とが形成された異深度溝を、研磨面に有するＣＭＰ用研磨パッド。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェハなどの被研磨体の凹凸をケミカルメカニカルポリッシング（化学的機械研磨またはＣＭＰ）法により平坦化する時に用いるＣＭＰ用研磨パッドおよびこの研磨パッドを用いた研磨方法に関するものである。

近年の半導体集積回路の微細化および高集積化は急速に進化し、微細に加工することが必要になってきており、デバイスが複雑な構造になって立体化するようになってきている。
微細化は、半導体装置の製造工程における微細加工技術の進歩、特に、光を利用して回路パターンをウェハ面上に塗布された感光性有機膜（フォトレジスト）に転写する技術であるリソグラフィー工程における高解像力化により達成されてきた。具体的には、リソグラフィー工程に用いられる光源が短波長化され、これらの短波長光源を用いて露光する技術が開発されている。
デバイス構造の高低差をできるだけ低減することで、焦点深度の不足を補い、微細なパターンの焦点ずれを引き起こさず確実に解像させる方法が検討されている。

そこで、デバイス構造の高低差を平坦化する方法として、最近では、シリコンウェハの鏡面加工を応用したＣＭＰ法が採用されている。この方法では、回転する研磨プレート回転軸に支承され表面に研磨パッドが接着された研磨プレートと、ダイアモンド粉などを金属板に電着形成した、研磨パッドの表面を目立てするためのドレッサと、層間絶縁膜などの被研磨層が形成された被研磨体（以下、ウェハと称する）をウェハバッキングフィルムにより保持するキャリアと、研磨スラリを研磨パッド上に供給する研磨スラリ供給ノズルを有する研磨スラリ供給装置とから概ね構成されている装置を用いる。

例えば、ＣＭＰ法においては、研磨パッドをドレッサーによりドレッシング（研削）した後に、研磨プレート回転軸およびキャリア回転軸を回転させ、研磨スラリ供給ノズルから研磨パッドの中央部に研磨スラリを供給しながら、研磨圧力調整機構によりウェハを研磨パッド上に押圧させてウェハの研磨が行われる。
このようなＣＭＰ法では、被研磨面にマイクロスクラッチが発生すること、被研磨面内でも研磨レートが異なる為に均一に研磨が行われないこと等が問題となっている。

マイクロスクラッチの発生を抑制するためには、研磨パッドのドレッシング時に発生する研磨パッドの削りクズやドレッサーのダイアモンド、層間膜、ウェハの破片クズや研磨済みの研磨スラリなど（以降、これらを総称して不純物とも表記する）を研磨パッド外へ排出する必要がある。
従来のＣＭＰ装置においては、研磨作業中に研磨スラリを研磨パッドの中央部に間断なく十分に流し出し、不純物をこの研磨スラリにより研磨パッド外へ除去あるいは押し流すという対策をとっている。

このように研磨スラリを供給してウェハの研磨を行う時、研磨スラリは研磨パッドの回転による遠心力およびウェハを研磨パッドに押し付けることにより押し出され、殆どが研磨に直接寄与することなく研磨パッド外に排出されてしまうため、高価な研磨スラリを余分に消費してしまうことになる。

これらの課題を解決するために、従来技術として研磨パッド面に同心円状の溝部を形成し該溝部の外周部が円周方向に傾斜されている研磨パッドが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１開示の研磨パッドにおいては、研磨スラリなど「不純物」を研磨パッド外へ排出するためには効果があってもスラリの余分な消費を制御することができず、被研磨面内で研磨レートを均一にすることもできない。

また、被研磨面内で研磨レートを均一にするため、研磨パッドの半径方向の中央部分に複数の溝が形成された研磨パッドが提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２開示の研磨パッドには多数の貫通孔が設けられており、被研磨面と研磨パッドとの間への適切なスラリの保持がなされ難く、研磨が不安定になる。
特開２００３−１６５０４９号公報 特開２００２−１６０１５３号公報

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、被研磨面と研磨パッドとの間にスラリが適切に保持されて、スラリの余分な消費がなく、被研磨面内での研磨レートを均一にできるＣＭＰ用研磨パッドを提供することにある。

本発明は同一溝内に小深度部と大深度部とが形成された異深度溝を、研磨面に有するＣＭＰ用研磨パッドを提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の研磨パッドを使用する半導体ウエハなどの研磨においては、スラリを余分に消費したり、研磨レートが不均一になったりするなどの課題を同時に解決し、被研磨面と研磨パッドの間にスラリが適切に保持されてスラリの余分な消費がなく、被研磨体の研磨後の面内均一性の向上に特に有効であり、半導体ウエハ等のケミカルメカニカルポリッシング生産においてきわめて有効なものである。

研磨パッドは被研磨体を研磨する層状の部材である。研磨パッドは研磨を行う際に研磨スラリの担体として機能し、被研磨体と接触してこれを摩擦する研磨面を有する。研磨面は研磨スラリを保持及び更新するのに好適な表面形状又は表面構造を有することが好ましい。本発明の研磨パッドは研磨面に、小深度部と大深度部とが形成された異深度溝を有している。
異深度溝は研磨面に放射状又は螺旋状に形成されてよく、その本数においては特に限定されない。異深度溝は中心から外周部まで一貫して形成しても良く、また中心部を外れた部位から外周部まで一貫して形成してもよいものである。異深度溝はパッド中心を始点として形成しても良いが、中心点をずらして偏心して形成してもよい。異深度溝の溝深度の変化は急激であってもよいし（図１参照）、段階的であってもよい。

異深度溝はその本数においては特に限定され無いが、該研磨パッド面内における当該溝の開口面積の平均的割合が1から５０％が好ましく、２から２０％がより好ましいものであり、かかる値となるように溝幅と本数を選択することができる。

上記溝形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。

図１は本発明の一実施態様である研磨パッドの平面図及びＡＡ’断面図である。平面図において、研磨パッド１の研磨面に異深度溝２が研磨パッドの中心から放射状に設けられている。断面図において、異深度溝２の内部には、研磨パッドの中心部に大深度部、研磨パッドの周辺部に小深度部が形成されている。ここで、研磨パッドの中心部とは研磨面のうちで研磨パッドの中心に近い領域Ｂをいう。研磨パッドの中心に近接し溝が示されていない領域Ｅは研磨作用を実質的に示さず、研磨面に含める必要はない。従って、領域Ｅは中心部からも除かれる。研磨パッドの周辺部とは研磨面のうちで研磨パッドの周辺に近い領域Ｃをいう。

中心部Ｂ及び周辺部Ｃの寸法は被研磨体と研磨パッドとが当接され研磨する位置において中心部Ｂが被研磨体の寸法を超えないように適宜形成されることが好ましい。このことでウエハなどの外縁部が研磨され中心部が研磨され難いことを抑制し、ウエハなどの面内研磨不均一が生じない。

図２は本発明の他の実施態様である研磨パッドの平面図及びＡＡ’断面図である。平面図において、研磨パッド１の研磨面に異深度溝２が研磨パッドの中心から放射状に設けられている。断面図において、異深度溝２の内部には、研磨パッドの中心部Ｂに小深度部、周辺部Ｃに小深度部、及び両者に挟まれた中間部Ｄに大深度部が形成されている。

中心部Ｂ、周辺部Ｃ、及び中間部Ｄの寸法は上記と同様の理由で、被研磨体と研磨パッドとが当接され研磨する位置において中間部Ｄが被研磨体の寸法を超えないように適宜形成されることが好ましい。

さらに、大深度部の深度をDHとし、小深度部の深度をDAとしたときDH／DAが２以上であることが好ましい。この値が２未満であると被研磨面と研磨パッドとの間にスラリーが適切に保持されず、スラリーの余分な消費を制御することができず、被研磨面内で研磨レートを均一にすることもできない。

本発明における異深度溝は、その幅と深度において特に限定されるものではないが、０．０８ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の幅と０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の深度を有しておればよく、これらの範囲から適宜被研磨体や研磨方法や研磨条件に合わして選択すればよいものである。
本発明においては、好ましくは溝の幅は同一であって深度のみ変化させたほうが研磨レートの制御が容易であり、溝加工などの研磨パッド製造時における利便性がすぐれている。

本発明における研磨パッドとして、従来一般に使用されている単層型パッド、またはウェハ等被研磨体に当接する表面硬質層および表面硬質層とプラテンとの間に位置する弾性支持層の少なくとも２層を有する積層パッドであってもよいし、さらに他層を重ねての多層研磨パッドのような積層研磨パッドであってもよい。生産上、性能上、表面硬質層とプラテンとの間に位置する弾性支持層の少なくとも２層を有するものが好ましい。
本発明はこのように単層、積層の研磨パッドに限定されるものではない。

前記の積層研磨パッドにおいて、表面硬質層と弾性支持層とで大別して形成されるものである。上記硬質表面層の硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して測定、高分子計器社製 アスカーＤ型硬度計）は、４５〜６５であることが好ましい。上記硬度が４５度未満の場合、被研磨物のプラナリティ（平坦性）が悪化し、また、６５度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨物のユニフォミティ（均一性）が悪化してしまう。弾性支持層のアスカーＡ硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して測定、高分子計器社製 アスカーＡ型硬度計）において、好ましくは２５〜１００、より好ましくは３０〜８５である。
表面硬質層の厚さは、好ましくは０．５〜５．０ｍｍ、より好ましくは０．８〜４．０ｍｍ、弾性支持層の厚さは好ましくは０．３〜３．０ｍｍ、より好ましくは０．６〜２．０ｍｍである。

単層研磨パッドにおいては、この厚さ（パッドの厚さ）は０．５〜５．０ｍｍ程であり、その材は表面硬質層と弾性支持層にそれぞれ使用される材から適宜選択使用されるものであってよい。
積層研磨パッドにおいて表面硬質層としてはアクリレート系光硬化性樹脂、無発泡ポリウレタン、発泡ポリウレタンなどのポリウレタン、弾性支持層としてはポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエステルの不織布などが好ましいが、これらに限定されるものではない。表面硬質層、弾性支持層を不織布で形成する場合、ポリウレタン樹脂等の含浸剤を不織布に含浸させてもよい。ただし前記硬度範囲を満足すれば、前記以外の材質で研磨パッドを構成してもよい。
本発明においては、特に、好ましい表面硬質層（研磨層表面）の部材として、発泡ポリウレタン樹脂が挙げられる。

ポリウレタン樹脂を発泡させる場合、その発泡方法は化学的な発泡剤による発泡、機械的な泡を混入させる発泡および微小中空体の混入または熱によって微小中空体となる前駆体の混入、これらの共用であってもよいものである。これらの発泡方法で本発明における研磨パッドに使用する微細発泡体となす。

ポリウレタン樹脂としては、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと有機ジアミン化合物とからなり、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、ポリイソシアネートと高分子ポリオールと低分子ポリオールからなる。ポリイソシアネートとしては、一例として２，４−及び／または２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−、２，４’−及び／または４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネ−ト、ｐ−及びｍ−フェニレンジイソシアネ−ト、ダイメリルジイソシアネ−ト、キシリレンジイソシアネ−ト、ジフェニル−４，４’−ジイソシネ−ト、１，３−及び１，４−テトラメチルキシリデンジイソシアネ−ト、テトラメチレンジイソシアネート、１,６−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１,３−及び１,４ージイソシアネート、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル−３,５,５−トリメチルシクロヘキサン（＝イソホロンジイソシアネート）、ビス−（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタン（＝水添ＭＤＩ）、２−及び４−イソシアナトシクロヘキシル−２’−イソシアナトシクロヘキシルメタン、１，３−及び１，４−ビス−（イソシアナトメチル）−シクロヘキサン、ビス−（４−イソシアナト−３−メチルシクロヘキシル）メタン、等が挙げられる。

また、高分子ポリオールとしては、例えばヒドロキシ末端ポリエステル、ポリカ−ボネ−ト、ポリエステルカ−ボネ−ト、ポリエ−テル、ポリエ−テルカ−ボネ−ト、ポリエステルアミド等が挙げられるが、これらのうち耐加水分解性の良好なポリエ−テル及びポリカ−ボネ−トが好ましく、価格面と溶融粘度面からはポリエ−テルが特に好ましい。ポリエ−テルポリオ−ルとしては、反応性水素原子を有する出発化合物と、例えば酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、酸化スチレン、テトラヒドロフラン、エピクロルヒドリンの様な酸化アルキレン又はこれら酸化アルキレンの混合物との反応生成物が挙げられる。反応性水素原子を有する出発化合物としては、水、ビスフェノ−ルＡ並びにポリエステルポリオ−ルを製造するべく上記した二価アルコ−ルが挙げられる。

さらにヒドロキシ基を有するポリカ−ボネ−トとしては、例えば、１，３−プロパンジオ−ル、１，４−ブタンジオ−ル、１，６−ヘキサンジオ−ル、ジエチレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル及び／又はポリテトラメチレングリコ−ルの様なジオ−ルとホスゲン、ジアリルカ−ボネ−ト（例えばジフェニルカ−ボネ−ト）もしくは環式カ−ボネ−ト（例えばプロピレンカ−ボネ−ト）との反応生成物が挙げられる。ポリエステルポリオ−ルとしては、二価アルコ−ルと二塩基性カルボン酸との反応生成物が挙げられるが、耐加水分解性向上の為には、エステル結合間距離が長い方が好ましく、いずれも長鎖成分の組み合わせが望ましい。

二価アルコ−ルとしては、特に限定はしないが、例えばエチレングリコ−ル、１，３−及び１，２−プロピレングリコ−ル、１，４−及び１，３−及び２，３−ブチレングリコ−ル、１，６−ヘキサングリコ−ル、１，８−オクタンジオ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、シクロヘキサンジメタノ−ル、１，４−ビス−（ヒドロキシメチル）−シクロヘキサン、２−メチル−１，３−プロパンジオ−ル、３−メチル−１,５−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオ−ル、ジエチレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、トリエチレングリコ−ル、トリプロピレングリコ−ル、ジブチレングリコ−ル等が挙げられる。

二塩基性カルボン酸としては、脂肪族、脂環族、芳香族及び／又は複素環式のものがあるが、生成する末端ＮＣＯプレポリマーを液状又は低溶融粘度とする必要上から、脂肪族や脂環族のものが好ましく、芳香族系を適用する場合は脂肪族や脂環族のものとの併用が好ましい。これらカルボン酸としては、限定はしないが、例えばコハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸（o-,m-,p-）、ダイマ−脂肪酸、例えばオレイン酸、等が挙げられる。これらポリエステルポリオールとしては、カルボキシル末端基の一部を有することもできる。例えば、ε−カプロラクトンの様なラクトン、又はε−ヒドロキシカプロン酸の様なヒドロキシカルボン酸のポリエステルも使用することができる。

低分子ポリオ−ルとしては、前述のポリエステルポリオ−ルを製造するのに用いられる二価アルコ−ルが挙げられるが、本発明の低分子ポリオールとは、ジエチレングリコール、１,３−ブチレングリコール、３−メチル−１,５−ペンタンジオール及び１,６−ヘキサメチレングリコールのいずれか１種又はそれらの混合物を用いることが好ましい。

イソシアネート成分は、注型成形時に必要とされるポットライフに応じて適宜に選定されると共に、生成する末端ＮＣＯプレポリマーを低溶融粘度とすることが必要である為、単独又は２種以上の混合物で適用される。それらの具体例としては、特に限定はしないが、２，４−及び／または２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−、２，４’−及び／または４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネ−ト、ｐ−及びｍ−フェニレンジイソシアネ−ト、ダイメリルジイソシアネ−ト、キシリレンジイソシアネ−ト、ジフェニル−４，４’−ジイソシネ−ト、１，３−及び１，４−テトラメチルキシリデンジイソシアネ−ト、テトラメチレンジイソシアネート、１,６−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１,３−及び１,４ージイソシアネート、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル−３,５,５−トリメチルシクロヘキサン（＝イソホロンジイソシアネート）、ビス−（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタン（＝水添ＭＤＩ）、２−及び４−イソシアナトシクロヘキシル−２’−イソシアナトシクロヘキシルメタン、１，３−及び１，４−ビス−（イソシアナトメチル）−シクロヘキサン、ビス−（４−イソシアナト−３−メチルシクロヘキシル）メタン、等が挙げられる。本発明で使用される有機ジアミン化合物としては、特に限定は無いが、例えば、３,３'−ジクロロ−４,４'−ジアミノジフェニルメタン、クロロアニリン変性ジクロロジアミノジフェニルメタン、１,２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、トリメチレングリコールージ−p−アミノベンゾエート、３,５−ビス（メチルチオ）−２,６−トルエンジアミン等が挙げられる。

本発明における微細発泡体からなる研磨領域の平均気泡径は、７０μｍ以下であることが好ましい。この範囲から逸脱する場合は、プラナリティが悪化するため好ましくない。

本発明における微細発泡体からなる研磨領域の比重が、０．５〜１．０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。比重が０．５ｇ／ｃｍ^３未満の場合、研磨領域の表面の強度が低下し、被研磨物のプラナリティ（平坦性）が悪化し、また、１．０ｇ／ｃｍ^３より大きい場合は、研磨領域表面での微細気泡の数が少なくなり易く、プラナリティは良好であるが、研磨速度が悪化してしまうため好ましくない。

本発明における微細発泡体からなる研磨領域の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４５〜６５であることが好ましい。Ｄ硬度が４５度未満の場合、被研磨物のプラナリティ（平坦性）が悪化し、また、６５度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨物のユニフォミティ（均一性）が悪化してしまう。

本発明における微細発泡体からなる研磨領域の圧縮率は、０．５〜５．０％であることが好ましい。該範囲に圧縮率があることにより、プラナリティとユニフォミティを両立させることが可能となる。

本発明における微細発泡体からなる研磨領域の圧縮回復率が、５０〜１００％であることが好ましい。圧縮回復率がこの範囲を逸脱する場合、被研磨物による繰り返しの荷重が研磨中に研磨領域にかかるにつれて、研磨層厚みに大きな変化が現れ、研磨特性の安定性が悪化してしまうため好ましくない。

本発明における微細発泡体からなる研磨領域の貯蔵弾性率が、測定温度４０℃、測定周波数１Ｈｚにおいて、２００ＭＰａ以上であることが好ましい。貯蔵弾性率とは、微細発泡体に、動的粘弾性測定装置で引っ張り試験用治具を用い、正弦波振動を加え測定した弾性率のことをいう。貯蔵弾性率が２００ＭＰａ未満の場合、研磨領域の表面の強度が低下し、被研磨物のプラナリティ（平坦性）が悪化してしまうため好ましくない。

本発明の研磨方法では、本発明の研磨パッドを使用してＣＭＰ法が行われる。つまり、研磨パッドの表面に対して研磨スラリを供給しながら、被研磨体を所望の研磨圧で押し付けながら回転させて前記研磨パッドの移動方向に対して交差する方向に揺動させることによって、前記研磨パッドの表面と被研磨体の表面との間に供給されたスラリの化学的および機械的な作用によって被研磨体の表面を研磨する。

例えば、上述したＣＭＰ用研磨パッドを研磨装置のプラテンに固定し、
被研磨体を研磨パッドの研磨面に対面するように研磨装置の支持台に固定し、
被研磨体を研磨パッドの研磨面に接触させる工程；及び
研磨スラリを供給しながら研磨を行う工程；
を行なえばよい。かかる研磨方法により研磨して、半導体デバイスを得ることができる。

但し、被研磨体を研磨パッドの研磨面に接触させる際には、研磨パッドの研磨面において、小深度領域が被研磨体３の外周部に当り、大深度領域が被研磨体３の中心部に当るように被研磨体の位置を調節する必要がある。異深度溝の大深度部は小深度部と比較して研磨スラリの保持量が多く、研磨面の大深度領域は小深度領域よりも研磨能力が高いと考えられる。そのため、一般にＣＭＰ法において研磨レートが低い被研磨体の中心部を、研磨能力が高い大深度領域に当てることにより、被研磨体の研磨後の面内均一を図ることができる。

研磨パッドに被研磨体を接触させる際、両者の好ましい位置関係を図１及び図２に示す。非研磨体３は、ここに示されている位置を基準にして横方向に揺動される。図１では、被研磨体３の外周部Ｆが小深度領域に当てられている。外周部Ｆの長さは被研磨体３の直径の２５％以下、好ましくは１５％以下とすることが好ましい。図２では、被研磨体３の中心が大深度溝の中央部に位置している。寸法Ｄは被研磨体３の直径と略同一である。この場合は、被研磨体３を揺動させることにより、実質上小深度領域が被研磨体３の外周部に当り、大深度領域が被研磨体３の中心部に当ることになる。寸法Ｄは被研磨体３の直径より小さくてもよい。

直径２０ｃｍの被研磨体を直径６１ｃｍの研磨パッドで研磨する場合、図１に示す周辺部Ｆの寸法は５ｃｍ以下、好ましくは２．５ｃｍ以下に調整される。また、被研磨体３の直径の残存部分Ｇの寸法は１５ｃｍ以上、好ましくは１７．５ｃｍ以上に調整される。また、この場合、図２に示す大深度領域の寸法Ｄは１６〜２０ｃｍ、好ましくは１８〜２０ｃｍに形成される。

以下、本発明の効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は以下のようにして測定した。
比重測定方法
ＪＩＳ Ｚ８８０７−１９７６に準拠して行った。４ｃｍ×８．５ｃｍの短冊状（厚み：任意）に切り出したものを比重測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定には比重計（ザルトリウス社製）を用いた。

硬度測定方法
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製 アスカーＤ型硬度計）を用い、硬度を測定した。

圧縮率・圧縮回復率測定方法
直径７ｍｍの円（厚み：任意）に切り出したものを圧縮率・圧縮回復率測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で４０時間静置した。測定には熱分析測定器 ＴＭＡ（ＳＥＩＫＯ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ製 ＳＳ６０００）を用い、圧縮率と圧縮回復率を測定した。また、圧縮率と圧縮回復率の計算式は以下の通りである。

［式中、Ｔ１は研磨層に無負荷状態から３０ＫＰa（３００ｇ／ｃｍ^２）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚みであり、Ｔ２はＴ１の状態から１８０ＫＰa（１８００ｇ／ｃｍ^２）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚みである。］

［式中、Ｔ１は研磨層に無負荷状態から３０ＫＰa（３００ｇ／ｃｍ^２）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚みであり、Ｔ２はＴ１の状態から１８０ＫＰa（１８００ｇ／ｃｍ^２）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚みであり、Ｔ３はＴ２の状態から無負荷状態で６０秒間保持し、その後、３０ＫＰa（３００ｇ／ｃｍ^２）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚みである。］

研磨特性の評価
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した研磨パッドを用いて研磨特性の評価を行った。研磨レートは、８インチのシリコンウエハに熱酸化膜を１μｍ製膜したものを、約０．５μｍ研磨して、このときの時間から算出した。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置（大塚電子社製）を用いた。研磨条件としては、スラリーとしてシリカスラリー（ＳＳ１２、キャボット社製）を研磨中に１５０ｍｌ／ｍｉｎにて添加した。研磨荷重としては３５０ｇ／ｃｍ²、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、ウエハ回転数３０ｒｐｍとした。さらに、揺動速度１ｍｍ／sec. 揺動距離２０ｍｍとした。
また、面内均一性は、ウエハの任意２５点の膜厚測定値より下記式により算出した。なお、面内均一性の値が小さいほどウエハ表面の均一性が高いことを表す。

フッ素コーティングした反応容器に、フィルタリングしたポリエーテル系プレポリマー（ユニロイヤル社製、アジプレンＬ−３２５、イソシアネート基濃度：２．２２ｍｅｑ／ｇ）１００重量部、及びフィルタリングしたシリコーン系界面活性剤（東レ・ダウシリコーン社製、ＳＨ１９２）３重量部を混合し、反応温度を８０℃に調整した。フッ素コーティングした攪拌機を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく攪拌を行った。そこへ予め１２０℃の温度で溶融させ、フィルタリングした４、４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）を２６重量部添加した。約１分間攪拌を続けた後、フッ素コーティングしたパン型のオープンモールドへ反応溶液を流し込んだ。この反応溶液に流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、１１０℃で６時間ポストキュアを行いポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。

このポリウレタン樹脂発泡体ブロックからバンドソータイプのスライサー（フェッケン社製）を使用してスライスし、シート状のポリウレタン発泡体を得た。次にこのシートをバフ機（アミテック社製）を使用して、所定の厚さに表面バフをし、厚み精度を整えたシートとした（シート厚み：１．２７ｍｍ）。このシートの被溝加工面における平均気泡径は４５μｍ、比重０．８６ｇ／ｃｍ³、アスカーＤ硬度５３度、圧縮率１．０％、圧縮回復率６５．０％、貯蔵弾性率２７５ＭＰaであった。

このバフ処理をしたシートを直径６１ｃｍに打ち抜き、溝加工機（東邦鋼機 社製）を用いて表面に、中心部に２ｃｍの円を残してその円の外周からパッドの外周まで、溝幅２ｍｍ、溝間のなす角度２２．５度１６本の放射状溝の溝加工を行った。溝深度に関しては、全ての溝において、揺動無しの状態でのウエハの接触する部分の外周から１／４までを０．３ｍｍ、その他の部分を０．８ｍｍで加工した(図１参照)。このシートの溝加工面と反対の面にラミネーターを使用して、両面テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼り、更に、コロナ処理をしたクッションシート（東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み０．８ｍｍ）の表面をバフ掛け、ラミ機を使用して前記シートに貼り合せた。さらにクッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合せて研磨パッドを作製した。

溝加工機（東邦鋼機 社製）を用いて表面に、中心部に２ｃｍの円を残してその円の外周からパッドの外周まで、溝幅２ｍｍ、溝間のなす角度２２．５度１６本の放射状溝の溝加工を行った。溝深度に関しては、全ての溝において、揺動無しの状態でのウエハの接触する部分を０．８ｍｍ、その他の部分を０．３ｍｍで加工した(図２参照)以外は実施例１と同様の材料、方法で研磨パッドを作製した。この場合、揺動によってウエハの外周からそれぞれ１０ｍｍの部分は溝深度０．３ｍｍの部分と接触することになる。

比較例１

図３は従来例である研磨パッドの平面図及び断面図である。平面図において、研磨パッド１の研磨面に溝２’が研磨パッドの中心から放射状に設けられている。断面図において、溝２’の内部は深度が一定である。図３に示す形態の従来の研磨パッドを以下の様にして製造した。

溝加工機（東邦鋼機 社製）を用いて表面に、中心部に２ｃｍの円を残してその円の外周からパッドの外周まで、溝幅２ｍｍ、溝間のなす角度２２．５度で１６本の放射状溝の溝加工を行い、溝深度に関しては一定の０．６ｍｍで加工した以外は実施例１と同様の材料、方法で研磨パッドを作製した。実施例１、２と比較例１との研磨パッドを上記方法により評価した。結果を表１に示す。

図１は本発明の一実施態様である研磨パッドの平面図及びＡＡ’断面図である。 図２は本発明の他の実施態様である研磨パッドの平面図及びＡＡ’断面図である。 図３は従来例である研磨パッドの平面図及び断面図である。

符号の説明

１…研磨パッド、
２…異深度溝、
３…被研磨体。

Claims (8)

1. 同一溝内に小深度部と大深度部とが形成された異深度溝を、研磨面に有するＣＭＰ用研磨パッド。
2. 研磨パッドの中心部に前記大深度部、研磨パッドの周辺部に前記小深度部が形成されている請求項１記載のＣＭＰ用研磨パッド。
3. 研磨パッドの中心部に前記小深度部、中間部に前記大深度部、及び周辺部に前記小深度部が形成されている請求項１記載のＣＭＰ用研磨パッド。
4. 前記異深度溝が放射状又は螺旋状に形成されている請求項１〜３のいずれか記載のＣＭＰ用研磨パッド。
5. 前記大深度部の深度をDHとし、前記小深度部の深度をDAとしたときDH／DAが２以上である請求項１〜４のいずれか記載のＣＭＰ用研磨パッド。
6. 請求項１〜５のいずれか記載のＣＭＰ用研磨パッドを研磨装置のプラテンに固定する工程；
   被研磨体を研磨パッドの研磨面に対面するように研磨装置の支持台に固定する工程；
   研磨パッドの研磨面において、小深度領域が被研磨体の外周部に当り、大深度領域が被研磨体の中心部に当るように、被研磨体を研磨パッドの研磨面に接触させる工程；及び
   研磨スラリを供給しながら研磨を行う工程；
   を包含する研磨方法。
7. 被研磨体が半導体ウェハである請求項６記載の研磨方法。
8. 請求項７記載の方法により研磨して得られる半導体デバイス。
   

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