JP2005183707A - Ｃｍｐ用研磨パッドおよびそれを用いた研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被研磨体の研磨位置での研磨用スラリの適正な量を保持し、研磨レートを向上させ、被研磨体全面にわたって均一な表面を得ることができ、被研磨体の研磨パッドに対する吸い付きが発生しないＣＭＰ用研磨パッドを提供すること。
【解決手段】互いに平行な表面と裏面を有する層状の研磨層表面に、研磨層表面から垂直方向の高さ、互いに平行な２枚の主表面に挟まれた幅、及び研磨層表面と平行方向の長さを有する壁状の凸条部２と、突起部３とを併せ持つ表面形状が形成されたＣＭＰ用研磨パッド１とする。
【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、ウェハの絶縁膜などの被研磨層にマイクロスクラッチの発生や研磨レートのバラツキや研磨量のウェハ面内でのバラツキが大きいこと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。
かかる従来の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。

このようにドレッシングによりパッド表面に目立て層を形成し、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、研磨レートのバラツキや研磨量のウェハ面内でのバラツキが大きいことや研磨スラリの余分な消費さらに被研磨体と研磨パッドとの間の適切なスラリの保持や、研磨終了時に研磨パッドと被研磨体とのスムースな離脱ができない課題を同時に解決することができにくい。

また、他の従来技術として、研磨パッド面に高さ３〜１００μｍで表面粗さＲaが０．２μｍ以下の微小突起を設けたコンディショニングフリーの研磨パッドが提案されている（特許文献２参照）。特許文献２開示の研磨パッドにおいては、コンディショニングフリーによる被研磨体であるウェハなどの面内での研磨量を増大させることが期待できるが、被研磨体であるウェハ面と研磨パッドとの間の適切なスラリの保持ができ難いことなどの課題の解決が困難となる。

更に、従来の研磨パッドでは、特に研磨の終点付近で被研磨体の研磨パッドに対する吸い付きが発生し易い。被研磨体が研磨パッドに吸着すると研磨中に被研磨体がホルダーから離脱したり、研磨終了時に被研磨体が研磨パッドからスムースに離脱されない等の問題が生じ、研磨作業の効率が阻害される。
特開２００３−１６５０４９号公報 特開２００３−０１７４４９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、被研磨体の研磨位置での研磨用スラリの適正な量を保持し、研磨レートを向上させ、被研磨体全面にわたって均一な表面を得ることができ、被研磨体の研磨パッドに対する吸い付きが発生しないＣＭＰ用研磨パッドを提供することにある。

本発明は、研磨層表面に、凸条部と突起部とを有する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ケミカルメカニカルポリッシングにおいては、被研磨体の研磨パッドに対する吸い付きが発生し難く、研磨中に被研磨体のホルダーからの離脱が防止され、また、研磨終了時において被研磨体の研磨パッドからの離脱が容易になり、研磨作業の効率が向上する。更に、研磨スラリの余分な消費を抑制し得て、研磨レートの向上と研磨の均一性が維持されるものであり、半導体ウェハ等のケミカルメカニカルポリッシングなどの生産上においてきわめて有効なものである。

すなわち、本発明における研磨パッドは、ＣＭＰにより被研磨体の平坦化処理を行う時に用いる研磨パッドとして好ましく使用されるものであり、研磨レートのバラツキ抑制、研磨量の被研磨体面全面に於ける各面でのバラツキ抑制、研磨スラリの余分な消費の抑制、さらに被研磨体と研磨パッドとの間の適切な研磨スラリの保持などを解決しえて、かつ特に研磨レートの向上、基板全面にわたって均一な表面が得られること、かつ研磨終了時の研磨パッドと被研磨体とのスムースな離脱ができることを同時達成しうるものである。

研磨層とは研磨パッドに含まれ、互いに平行な表面と裏面とを有する層状の部材である。研磨層表面は、研磨を行う際に研磨スラリの担体として機能し、被研磨材と接触してこれを研磨する面をいう。研磨層表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では研磨層表面に、凸条部と突起部とを併せ持つ表面形状が形成されている。

凸条部とは、研磨層表面から垂直方向の高さ、互いに平行な２枚の主表面に挟まれた幅、及び研磨層表面と平行方向の長さを有する壁状の突起物をいう。凸条部は幅や高さに較べて比較的にその長さがより大きいものであれば特に限定されないが、好ましくはその幅（D）と高さ（H）に較べて、その長さ（L）がD、Hのいずれに対しても少なくとも５倍以上好ましくは１０倍以上のものであり、その高さ（H）は０．２ｍｍから３．０ｍｍ程度であり、幅（D）は前記高さ（H）の１／２から１０倍程度、長さ（L）としては、１ｃｍ以上であり、好ましくは３ｃｍ以上のものである。

凸条部の形状は、同心円状、円弧状、格子状、多角形状等が挙げられるがこれらに限定されない。凸条部は、平面に独立して形成されたものよりも、当該凸条部によって囲まれた領域すなわち閉じられた凹部域を形成することが好ましく、このことは研磨パッドの本来の目的である研磨用スラリの適正な保持と排出に貢献し、よって研磨レートを向上し、被研磨体の研磨後の面が均一平坦となり、研磨レートの向上と研磨中の研磨パッドと被研磨体との吸い付き防止と研磨終了時の研磨パッドと被研磨体とのスムースな離脱が同時に満足され可能となるために必要な要件である。

突起部は、研磨層表面から垂直方向の高さ、及びその頂において研磨層表面と平行な径を有している。突起部は凸条部によって閉じられた領域（凹部域）に複数形成されることが好ましい。突起部の形状は特に限定されないが、好ましくは円柱、角柱、円錐台形柱、台形柱などであり、その大きさは頂における面積は少なくとも０．０５ｍｍ²から１００ｍｍ²程度であり好ましくは０．５ｍｍ²から１０ｍｍ²程度であり、高さは凸条部の高さと同一であるものが好ましいが、それより低い高さのものが混在してもよい。突起部の近傍に存在する凹部は、研磨剤の適正な流路となり、その外壁となる凸条部は閉じられた領域を形成し研磨スラリの余分な流出を制御し両者があいまって研磨スラリの適正供給と適正保持、適正排出をするものと考えられる。さらにこの凹部内の突起部は凸条部と共に研磨面を構成し適正研磨レートと面内均一研磨に貢献しかつ研磨中の研磨パッドと被研磨体との吸い付き防止と研磨終了時の研磨パッドと被研磨体とのスムースな離脱ができることに貢献しているものと考えられる。

本発明の研磨パッドにおいて、研磨層表面における凹部域の開口面積率が３から８０％が好ましく、１０から５０％がより好ましい。開口面積率（％）とは凹部域の全面積に対する、凹部域の全面積から突起部の頂が占める面積を差し引いた開口部の面積の割合をいう。開口面積率が３％未満であると研磨中に被研磨体の研磨パッドに対する吸い付きが発生し易くなり、８０％を越えると被研磨体との間で有効に働くスラリー濃度等が減少し、十分な研磨レートを発現することが困難となる。

本発明の研磨パッドにおいては、その凹部域の深さは０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度でよく、これらの範囲から適宜研磨パッドの構成や被研磨体の種類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。
本発明における研磨パッドの研磨層表面に、凸条部によって囲まれたまたは形成された凹部域に形成される突起部は、該凹部域に均一に分布せしめてもよくまた、該凹部域に不均一に分布せしめてもよいものである。
本発明においては、凸条部と突起部との両者以外に種々平坦面や貫通孔などを形成してもよい。

図１は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の一例を示す平面図である。凸条部２は同心円状に形成されており、その間に凹部域が形成される。凹部域の内部には突起部が複数形成されている。図２は図１に示した研磨パッドの凸条部及び凹部域を部分的に拡大してみた平面図である。凸条部２によって閉じられた領域である凹部域４の内部に、突起部３が規則的な分布により配置されている。図３は図１に示した研磨パッドのＡＡ’面における模式的断面図である。
図４及び図５は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の他の例を示す模式的平面図である。図６及び図７は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の一部を示す模式的平面図である。図６には六角状凸条部が示されており、図７には三角状凸条部が示されている。

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比較的硬質の研磨層とプラテンとの間に弾性材料の層を位置させた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、研磨層の裏面に弾性材料の層、すなわち弾性支持層が貼り合わされている研磨パッドであることが好ましい。
但し、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、研磨層と弾性支持層とで大別して形成されるものであるが、該研磨層の硬度は、アスカーＤ硬度（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研磨領域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、硬度を測定する）において、好ましくは３５〜１００、より好ましくは４０〜８０であり、弾性支持層のアスカーＡ硬度（ＪＩＳ準拠）において、好ましくは２５〜１００、より好ましくは３０〜８５である。また、研磨層の厚さは、好ましくは０．５〜３．０ｍｍ、より好ましくは０．８〜２．０ｍｍ、弾性支持層の厚さは好ましくは０．５〜３．０ｍｍ、より好ましくは０．８〜２．０ｍｍ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、その材は研磨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研磨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。研磨層、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、好ましい研磨層の部材として、アクリレート系光硬化性樹脂、無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。
本発明の研磨層に用いられる、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。本発明以外の低分子ポリオールであるエチレングリコールや１,４−ブチレングリコールを用いると、注型成形時の反応性が速くなり過ぎたり、最終的に得られるポリウレタン研磨 材成形物の硬度が高くなりすぎる為、本発明の研磨材としては、脆くなったり又ＩＣ表面に傷がつき易くなる。他方、１,６−ヘキサメチレングリコールよりも長鎖の二価アルコールを用いると、注型成形時の反応性や、最終的に得られるポリウレタン研磨材成形物の硬度が適切なものが得られる場合もあるが、価格的に高くなり過ぎ、実用的ではない。

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。

また本発明に用いられるポリウレタン樹脂層には発泡状態を制御する目的でシリコーン系界面活性剤を添加してもよい。添加する界面活性剤の量は発泡状態を適宜制御できる最低量が好ましいが、好ましくはウレタンポリマー全量に対して20％以下、より好ましくは10％以下、更に好ましくは5％以下0.5％以上がよい。界面活性剤量がこれ以上多い場合、ウレタン樹脂が柔らかくなり平坦化特性が劣化する。また、界面活性剤量がこの範囲よりも少ない場合、良好な発泡状態が得られない。本発明に用いられる、シリコーン系界面活性剤はいかなるものでも良いが、好ましくはジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキル共重合体が良い。

本発明の研磨パッドの研磨層表面に凸条部と突起部を形成する方法としては特に限定されないが、切削法や、エンボスロール法や、金型成型法、転写法、露光硬化法等が挙げられる。
エンボスロール法を用いる場合は、押し出しエンボス機を用いて作製する。エンボス装置の片方のロールに同一形状の微小くぼみを配列した加工ロールを用い、軟化した樹脂を押し出しエンボス装置でシート状に加工し、冷却ロールで冷却して、目的の研磨パッドを得る。この際エンボス装置のロール組み合わせは、両ロールを金属製とするメタルマッチ方式を用いるのが望ましい。金属ロールにする事により、ロール温度の微細調整が可能となり、エンボス加工時の温度制御範囲の狭い結晶性熱可塑性樹脂も使用できる。アフターエンボス加工は、シートの再加熱工程で原反を均一に過熱し軟化させる事が難しく、寸法精度の要求される微細加工には不向きである。エンボスロール法の特徴としては、ほとんどの熱可塑性樹脂の使用が可能で、安価に量産できることが挙げられる。

金型成型法では、一般的な射出成型を用いて作製できる。加熱溶融した樹脂を加圧して射出ノズルから冷却金型内に射出し、冷却後脱型する。この手法ではほとんどの樹脂の使用が可能で寸法精度も良好で、一体型成形が可能である。
転写法は、寸法精度が良好で且つ生産性がよい手法として、光硬化性樹脂を用いて光硬化させながら型から転写する方法である。これは、支持体層上に光硬化樹脂薄膜層を形成する。この薄膜層は微小突起を形成する予定面である。その薄膜層に対して表面に多数の同一形状の微小くぼみを有する状態に加工処理された転写原型を押し当てて、薄膜層を露光、硬化しながら薄膜層に転写原型の表面を転写する。これらの工程により、表面に凸条部と突起部を配列した所望の研磨パッドが得られる。
またネガやポジの原版および研磨パッド表層に光硬化性樹脂を使用して露光硬化法を用いて所望の凸条部と突起部を研磨パッド表面に形成することも可能である。

研磨パッドの研磨層表面に形成される凸条部と突起部を構成する光硬化性樹脂層に用いる材料としては、光硬化性樹脂組成物等が挙げられる。光硬化性樹脂組成物としては、例えば、光重合性モノマ、ベースレジン、光重合開始剤等からなる組成物が挙げられる。前記光重合成モノマとしては、各種アクリレート、各種アクリルアミド、ビニル化合物等の単官能性、多官能性のエチレン性不飽和モノマ等を用いることができる。ベースレジンとしては、ポリエステル、エポキシ、ポリウレタンの各アクリレート等がより好ましい。

光硬化性樹脂組成物の光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、ベンジル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、１−ヒドロキシイソブチルフェノン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−１−プロパン、ｔ−ブチルアントントラキノン、１−クロロアントラキノン、２−エチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２−ベンジル−２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−１−ブタノン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダール２量体等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。

これらの光重合開始剤は単独で又は２種類以上を組合せて使用される。本成分の使用量は、光硬化性樹脂組成物中の固形分総量の０．０１〜２５重量％とすることが好ましく、１〜２０重量％であることがより好ましい。さらに必要に応じて、増感剤、密着向上剤等の添加剤を加えてもよい。
光硬化性樹脂層は単独でシート材として使用してもよく、支持材の上に塗布して表層として使用してもよく、支持材上への塗布方法としては、ロールコータ塗布、スピンコータ塗布、スプレー塗布、ディップコータ塗布、カーテンフローコータ塗布、ワイヤバーコータ塗布、グラビアコータ塗布、エアナイフコータ塗布、ダイコータ塗布等がある。露光機としては、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、タングステンランプ等が挙げられる。

転写法における、転写原型の材質は、金属、樹脂等、限定されないが、好ましくは寸法安定性、導電性に優れるステンレス等の鉄合金、さらに加工裕度のある銅が積層されたものを用いる。表面は機械研磨、エッチング、洗浄する等して均一にして用いる。板状、シート状、ロール状等限定されないが、ロール状であると回転しながら加工が可能となるのでより好ましい。転写原型の微小くぼみ製造方法としては、エッチング法、電鋳法、彫刻子を押圧する方法等がある。さらに表面硬度を上げたり、酸化防止を目的に保護メッキを行ってもよい。また、光硬化性樹脂との離型性を上げるためクロム、ニッケル等のメッキを行うが、表面に金属の転写を防止するためにテフロン^{（登録商標）}などの非金属性のコーティングをさらになすことが好ましい。転写原型の微小くぼみの程度は、通常薄膜層を硬化することで変形することを考慮し設計する必要がある。

本発明の研磨パッドを使用する際に使用できる砥粒入り研磨剤は、シリカ研磨剤、セリア研磨剤、ジルコニア研磨剤などであってこの限りでない。また、砥粒の入っていない研磨剤を使用してもよい。砥粒の入っていない研磨剤としては、例えば特開平１１−１３５４６６号公報に開示されるものが挙げられる。
研磨に使用する装置に制限はなく、円盤型研磨装置、リニア型研磨装置で用いることができる。一例としては半導体ウェハ等の被研磨体を保持するホルダーと研磨パッドを貼り付けた（回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある）定盤を有する一般的な研磨装置が挙げられる。

研磨条件に制限はないが、例えば、定盤の回転速度は半導体ウェハが飛び出さないように２００回／分以下の低回転が好ましく、半導体ウェハにかける圧力は研磨後に傷が発生しないように１ｋｇ／ｃｍ²以下が好ましい。研磨している間、研磨パッドには研磨剤をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨剤で覆われていることが好ましい。

研磨パッドの表面状態を常に同一にしてＣＭＰを行うため、ＣＭＰの前に研磨パッドのコンディショニング工程を入れてもい。例えば、ダイヤモンド粒子のついたドレッサを用いて少なくとも水を含む液で研磨を行い、続いて研磨工程を実施し、さらに、研磨後の基板に付着した粒子等の異物を除去するためのブラシ洗浄、研磨剤等を水に置換するためのメガソニック洗浄、ウェハ表面から水を除去するためのスピン乾燥、からなるウェハ洗浄工程を加える等である。

研磨終了後の半導体ウェハは、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤ等を用いて半導体ウェハ上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。
本発明の研磨パッドは、半導体ウェハに形成された酸化珪素膜だけでなく、所定の配線を有する配線板に形成された酸化珪素膜、ガラス、窒化珪素等の無機絶縁膜、ポリシリコン、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＮ等を主として含有する膜、フォトマスク・レンズ・プリズムなどの光学ガラス、ＩＴＯ等の無機導電膜、ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路・光スイッチング素子・光導波路、光ファイバーの端面、シンチレータ等の光学用単結晶、固体レーザ単結晶、青色レーザＬＥＤ用サファイヤ基板、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡＳ等の半導体単結晶、磁気ディスク用ガラス基板、磁気ヘッド等を研磨することができる。
本発明の研磨パッドは、低荷重、高回転で一般的に行われるＣｕを含むウェハなどの研磨においてスラリの保持、研磨レートの向上維持、平坦性向上などで特に有効に使用できる。

本発明は、本発明の研磨パッドを使用して被研磨体を所望の研磨圧で該研磨パッドに押し付けながら回転させるなどして被研磨体を研磨する方法であり、好ましくは、本発明の研磨パッドを使用して、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ことを特徴とする研磨方法である。

さらに本発明の研磨パッドを使用して、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方法において、被研磨体が半導体ウェハである研磨方法であり、この半導体ウェハの研磨において本発明の研磨パッドがもっとも効果を発揮する。また本発明は、前記方法で研磨され製造された半導体デバイスに及ぶものである。
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

製造例１

ポリウレタン樹脂（バイロンＵＲ−８４００；東洋紡社製、トルエン／メチルエチルケトン＝１／１（重量）溶剤に固形分３０重量％で溶解したもの）を１８０６ｇ、１，６−へキサンジオールジメタクリレートを１５７．５ｇ、ベンジルジメチルケタールを７ｇ、ヒドロキノンメチルエーテルを０．７ｇを混練機を用いて攪拌混合し、溶剤を除去し、固体の光硬化性組成物を得た。得られた光硬化性組成物をフイルムに挟み込みプレス機で１００℃で１０気圧でプレスし、厚み２ｍｍの光硬化性組成物シートを得た。

製造例１で得られた厚み２ｍｍの光硬化性組成物シートの一方面に所定時間紫外線照射を行い、反対面に所望のパターン（幅０．５ｍｍの同心円条をピッチ３．０ｍｍで透明部として描いたものと、直径０．５ｍｍの円を０．５５ｍｍのピッチで前記同心円条の中間に存在する仮想同心円条の幅方向中心に存在するように透明部として描いたもの）を有する紫外線遮蔽フイルムを当接して、所定時間紫外線照射を行い該フイルムをはがし、現像を行い、６０℃で３０分乾燥し、ピッチ３．０ｍｍで幅０．５ｍｍで深さ０．５ｍｍの同心円凸条部と各同心円凸条部の中間になるように同心円状に配列した直径０．５ｍｍの円が０．５５ｍｍのピッチで深さ０．４ｍｍの円柱状突起部が形成された直径６１ｃｍの円形の研磨面形成シート（図１参照）を得た。

得られた研磨面形成シートにおける各同心円凸条部と各円柱状突起部との各部位頂点面は全て略同一水平面上にあるものであった。
得られた研磨面形成シートの凸条部と突起部とを形成した面の反対面にラミ機を使用して両面テープ（積水化学工業 製：ダブルタックテープ）を貼り付けし、一方表面をバフがけ処理しコロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ 製ト−レぺフ；厚さ０．８ｍｍ）のクッション層を作製し、前記の両面テープ貼り付け研磨面形成シートの粘着面にラミ機で貼り付けし、直径６１ｃｍの円形研磨パッドを作製した。

比較例１

製造例１で得られた厚み２ｍｍの光硬化性組成物シートの一方面に所定時間紫外線照射を行い、反対面に所望のパターン（幅０．５ｍｍの同心円条をピッチ３．０ｍｍで透明部として描いたもの）紫外線遮蔽フイルムを当接して、所定時間紫外線照射を行い該フイルムをはがし、現像を行い、６０℃で３０分乾燥し、ピッチ３．０ｍｍで幅０．５ｍｍで深さ０．５ｍｍの同心円凸条部が形成された直径６１ｃｍの円形の研磨面形成シートを得た。

得られた研磨面形成シートの凸条部を形成した面の反対面にラミ機を使用して両面テープ（積水化学工業 製：ダブルタックテープ）を貼り付けし、別途、表面をバフがけ処理しコロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ 製ト−レぺフ；厚さ０．８ｍｍ）のクッション層を作製し、前記の両面テープ貼り付け研磨面形成シートの粘着面にラミ機で貼り付けし、直径６１ｃｍの円形研磨パッドを作製した。

比較例２

製造例１で得られた厚み２ｍｍの光硬化性組成物シートの一方面に所定時間紫外線照射を行い、反対面に所望のパターン（幅０．５ｍｍの同心円条をピッチ１．５ｍｍで透明部として描いたもの）紫外線遮蔽フイルムを当接して、所定時間紫外線照射を行い該フイルムをはがし、現像を行い、６０℃で３０分乾燥し、ピッチ１．５ｍｍで幅０．５ｍｍで深さ０．５ｍｍの同心円凸条部が形成された直径６１ｃｍの円形の研磨面形成シートを得た。

得られた研磨面形成シートの凸条部と突起部とを形成した面の反対面にラミ機を使用して両面テープ（積水化学工業 製：ダブルタックテープ）を貼り付けし、別途、表面をバフがけ処理しコロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ 製ト−レぺフ；厚さ０．８ｍｍ）のクッション層を作製し、前記の両面テープ貼り付け研磨面形成シートの粘着面にラミ機で貼り付けし、直径６１ｃｍの円形研磨パッドを作製した。

比較例３

製造例１で得られた厚み２ｍｍの光硬化性組成物シートの一方面に所定時間紫外線照射を行い、反対面に所望のパターン（直径０．５ｍｍの円を０．５５ｍｍのピッチで透明部として全面に描いたもの）を有する紫外線遮蔽フイルムを当接して、所定時間紫外線照射を行い該フイルムをはがし、現像を行い、６０℃で３０分乾燥し、直径０．５ｍｍ、ピッチ０．５５ｍｍで深さ０．４ｍｍの円柱状突起部のみが形成された直径６１ｃｍの円形の研磨面形成シートを得た。

得られた研磨面形成シートの凸条部と突起部とを形成した面の反対面にラミ機を使用して両面テープ（積水化学工業 製：ダブルタックテープ）を貼り付けし、別途、表面をバフがけ処理しコロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ 製ト−レぺフ；厚さ０．８ｍｍ）のクッション層を作製し、前記の両面テープ貼り付け研磨面形成シートの粘着面にラミ機で貼り付けし、直径６１ｃｍの円形研磨パッドを作製した。

製造例１で得られた厚み２ｍｍの光硬化性組成物シートの一方面に所定時間紫外線照射を行い、反対面に所望のパターン（幅０．５ｍｍの平行直線群がピッチ３．５ｍｍかつ平行線郡が直交するようにいわゆる格子状の形で透明部として描いたものと、その各格子で形成されている非格子部に存在するように直径０．５ｍｍの円を０．５ｍｍのピッチで透明部として描いたもの）を有する紫外線遮蔽フイルムを当接して、所定時間紫外線照射を行い該フイルムをはがし、現像を行い、６０℃で３０分乾燥し、ピッチ３．５ｍｍで幅０．５ｍｍで深さ０．５ｍｍの格子状凸条部と各格子状凸条部の中間に配された直径０．５ｍｍの円が０．５ｍｍのピッチで深さ０．４ｍｍの円柱状突起部が形成された直径６１ｃｍの円形の研磨面形成シート（図２参照）を得た。

得られた研磨面形成シートにおける各同心円凸条部と各円柱状突起部との各部位頂点面は全て略同一水平面上にあるものであった。
得られた研磨面形成シートの凸条部と突起部とを形成した面の反対面にラミ機を使用して両面テープ（積水化学工業 製：ダブルタックテープ）を貼り付けし、別途、表面をバフがけ処理しコロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ 製ト−レぺフ；厚さ０．８ｍｍ）のクッション層を作製し、前記の両面テープ貼り付け研磨面形成シートの粘着面にラミ機で貼り付けし、直径６１ｃｍの円形研磨パッドを作製した。

評価
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した実施例、比較例での各例の研磨パッドを定盤上に貼り付け使用して、研磨特性などの評価を行った。
研磨レートは、８インチのシリコンウェハに熱酸化膜を１μｍ製膜したものをホルダーに貼着し、約０．５μｍ研磨して、このときの所要時間から算出した。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）を研磨中に流量１５０ｍｌ／分にて添加した。研磨荷重としては３５０ｇ／ｃｍ²、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ（回転／分、以下同）、ウェハ回転数３０ｒｐｍとした。

実施例１、実施例２、比較例２の研磨パッドは研磨速度が１５０ｎｍ／分程度でともに満足しうるものであったが、比較例１の研磨パッドは１２０ｎｍ／分程度、比較例３の研磨パッドは１００ｎｍ／分程度で満足しうるものではなかった。
さらに実施例１、実施例２の研磨パッドの場合は、研磨中にウェハがホルダーから離脱することなく、研磨終了時においてもウェハを研磨パッドから離脱させる時に全然問題はなかった。

比較例１、比較例２の研磨パッドの場合は研磨終了時にウェハを研磨パッドから離脱させる時に容易に離脱し難い問題が生じ、研磨中においてもウェハがホルダーから離脱する様子が見られた。

図１は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の一例を示す平面図である。 図２は図１に示した研磨パッドの凸条部及び凹部域を部分的に拡大してみた平面図である。 図３は図１に示した研磨パッドのＡＡ’面における断面図である。 図４は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の他の例を示す平面図である。 図５は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の他の例を示す平面図である。 図６は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の一部を示す平面図である。 図７は本発明の研磨パッドにおける研磨層表面の一部を示す平面図である。

符号の説明

１…研磨パッド、
２…凸条部、
３…突起部、
４…凹部。

Claims (9)

1. 研磨層表面に、凸条部と突起部とを有するＣＭＰ用研磨パッド。
2. 前記凸条部が閉じられた凹部域を有するように形成され、前記突起部が該凹部域内に配置されている請求項１記載のＣＭＰ用研磨パッド。
3. 前記凸条部と前記突起部とが同一の高さを有している請求項２記載のＣＭＰ用研磨パッド。
4. 前記突起部が複数あり、規則的な分布により配置されている請求項３記載のＣＭＰ用研磨パッド。
5. 前記突起部が円柱、角柱、円錐台形柱、及び台形柱からなる群から選択される形状である請求項４記載のＣＭＰ用研磨パッド。
6. 研磨層表面における凹部域の開口面積率が３〜８０％である請求項５記載の研磨パッド。
7. 研磨層と研磨層の裏面に貼り合わされた弾性支持層とを有する請求項１〜６のいずれか記載の研磨パッド。
8. 請求項１〜７のいずれか記載のＣＭＰ用研磨パッドを研磨支持台に装着し、被研磨体を研磨層の表面に対面するように装着し、被研磨体と研磨パッドを相対的に移動させ、スラリーを与えることにより、被研磨体を研磨する方法。
9. 被研磨体が半導体ウェハである請求項８記載の研磨方法。
   

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