JP2009101447A - 電解研磨パッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度が大きく、かつ研磨層と陰極層との間で剥離しにくい電解研磨パッドを簡便かつ生産性よく製造する方法を提供する。
【解決手段】錫シート１１の片面に樹脂層１３が積層されており、かつ前記錫シート及び樹脂層を貫く多数の貫通孔１７を有する研磨層２ａと、陰極層３とを熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はホットメルト接着剤を用いて接着する工程を含む電解研磨パッドの製造方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、ウエハ上に金属膜が形成された半導体デバイスを平坦化して金属配線パターンを形成する工程（エレクトロケミカルメカニカルポリッシング：ＥＣＭＰ）において使用される電解研磨パッドの製造方法に関する。

高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路（ＩＣ、ＬＳＩ）を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、ＩＣ、ＬＳＩ等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物膜や金属膜を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。

配線用の金属膜としては、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕなどがある。近年、このような金属膜を研磨する方法として、エレクトロケミカルメカニカルポリッシング（ＥＣＭＰ）が注目されている。ＥＣＭＰは、陽極であるウエハと、陰極であるプラテンとの間に電解液を介して直流電流を通電し、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去する方法である。

ＥＣＭＰで使用される電解研磨パッドとしては、例えば以下のものが提案されている。

特許文献１には、熱可塑性又は熱硬化性材料でできおり、研磨面に溝が形成された研磨パッドであって、該溝の中に導電層が形成されているものが開示されている。

特許文献２には、絶縁層の表面に導電性表層を裏面に研磨パッドを積層した導電性研磨パッドが開示されている。導電性表層の材質としては、導電性繊維からなる不織布、織布などの導電性を有する非金属シート、又はこれらに熱硬化性樹脂やエラストマーを含浸させたものが挙げられている。

特許文献３には、ウレタン樹脂等の弾性材により形成されており、導電粒子を含有する研磨パッドが開示されている。前記導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等からなる金属膜で被覆された球状のシリコンが記載されている。

特許文献４には、導電性を有する樹脂、樹脂に導電性材料を分散したもの、又は導電性繊維を原料とする導電性研磨パッドが開示されている。導電性を有する樹脂としては、ポリピロール、ポリアセチレンが記載されている。また、樹脂に導電性材料を分散したものについて、樹脂としては、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、天然ゴム、エラストマーなどが記載されており、導電性材料としては、カーボンブラック、金属粉末、金属酸化物粉末、カーボンナノチューブなどが記載されている。

特許文献５には、導電性基材の上に重なる厚さ１．５ｍｍ未満の多孔性ポリマー層を含むエレクトロケミカルメカニカルポリッシング用の研磨パッドが記載されている。

特許文献６には、ファブリック層と、前記ファブリック層上に配置される導電層とを備える研磨機器が記載されている。導電層は、金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金等の軟質金属を備えることが記載されている。

ここで、Ｃｕは低抵抗化が図れること、高いエレクトロマイグレーション耐性があることなどの利点があり、次世代配線材料として期待されている。Ｃｕ配線パターンは通常ダマシン法により形成されているが、Ｃｕ膜を研磨する際に配線パターンやの密度や寸法によって配線部のオーバー加工が生じる箇所が発生する（いわゆる「シニング」）という問題を有していた。また、配線部のオーバー加工でも主として研磨パッドの弾性とスラリーの化学的効果に起因して、配線部の中央部が速く加工が進行し凹みが生じる（いわゆる「ディッシング」）という問題も有していた。

前記シニングやディッシングは、研磨層を高弾性化することによりある程度は改善できる。また、無発泡系の硬い研磨パッドを用いることも有効である。しかし、このような硬いパッドを用いた場合、Ｃｕ膜は絶縁膜に比べて柔らかいため、Ｃｕ膜面にスクラッチ（傷）が発生しやすい。

また、金属膜を研磨するための電解研磨パッドの研磨特性としては、平坦化特性に優れ、電気抵抗が小さく、研磨速度が大きいことが要求される。

しかしながら、従来の電解研磨パッドは、上記問題や要求を解決できていない。

さらに、従来の電解研磨パッドは、研磨操作中に研磨層と陰極層との間で剥離しやすいという問題もあった。

特開２００５−１０１５８５号公報 特開２００５−１３９４８０号公報 特開２００２−９３７５８号公報 特開２００４−１１１９４０号公報 特開２００５−３３５０６２号公報 特表２００６−５２７４８３号公報

本発明は、平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度が大きく、かつ研磨層と陰極層との間で剥離しにくい電解研磨パッドを簡便かつ生産性よく製造する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す電解研磨パッドの製造方法により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の電解研磨パッドの製造方法は、錫シートの片面に樹脂層が積層されており、かつ前記錫シート及び樹脂層を貫く多数の貫通孔Ａを有する研磨層と、陰極層とを熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はホットメルト接着剤を用いて接着する工程を含む。

本発明の他の電解研磨パッドの製造方法は、錫シートの片面に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む樹脂層が積層されており、かつ前記錫シート及び樹脂層を貫く多数の貫通孔Ａを有する研磨層と、陰極層とを前記樹脂層を溶融させて接着する工程を含む。

従来、電解研磨パッドは、研磨層と陰極層とを両面テープで貼り合わせることにより製造されていた。両面テープを用いた場合には、電解液が接着剤層と研磨層（又は陰極層）との界面に侵入し、接着剤層が膨潤等することにより接着力が低下すると考えられる。その結果、研磨層と陰極層との間で剥離しやすくなると考えられる。

本発明者らは、両面テープの代わりに、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はホットメルト接着剤を用いることにより、もしくは研磨層の樹脂層を溶融させて直接陰極層を接着することにより、接着界面への電解液の浸入を抑制して研磨層と陰極層との剥離を長時間防止できることを見出した。

また、本発明の方法で製造される電解研磨パッドは、錫シートと、電解液を保持する多数の貫通孔Ａとにより導電ネットワークが緻密に形成されており、該構造により電解研磨パッドの表面電気抵抗を小さくすることができる。それにより通電量が大きくなり、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすくなるため研磨速度が大きくなる。前記樹脂層は、薄く強度の低い錫シートを保護するために設けられており、錫シートの破断等を防止するとともに電解研磨パッドに柔軟性を付与するために必要な部材である。

本発明においては、貫通孔Ａと錫シートとの間にポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｘを形成する工程を含むことが好ましい。該樹脂領域Ｘは、孔を錫シートに形成する際に生じる金属粉が、研磨中に貫通孔Ａ内の電解液に混入しないように、貫通孔Ａの周囲を保護するための部材である。金属粉が貫通孔Ａ内の電解液に混入すると、該金属粉によりウエハ表面の金属膜にスクラッチが発生しやすくなるが、樹脂領域Ｘを設けておくことにより金属粉の混入を効果的に防止することができる。また、樹脂領域Ｘによって、ウエハ表面の金属膜を機械的に研磨することができるため研磨速度がより大きくなる。さらに、錫シートのみで電解研磨すると金属膜表面が粗くなる傾向にあるが、錫シート中に樹脂領域Ｘを設けて機械的研磨を同時に行うことにより金属膜表面の粗さを小さくすることができる。

また、本発明においては、錫シートにポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｚを形成する工程を含むことが好ましい。該樹脂領域Ｚによって、ウエハ表面の金属膜を機械的に研磨することができるため研磨速度がより大きくなる。また、錫シートのみで電解研磨すると金属膜表面が粗くなる傾向にあるが、錫シート中に樹脂領域Ｚを設けて機械的研磨を同時に行うことにより金属膜表面の粗さを小さくすることができる。

また、錫シート及び樹脂領域Ｘ、Ｚは、配線用の金属膜の材料であるＣｕなどより柔らかいため、スクラッチの発生を抑制することができる。

以下、本発明の研磨層（２ａ）の製造方法について、図１及び２を参照しつつ説明する。

錫シート１１は、原料成分として錫又は錫合金を含む。錫合金としては、例えば、錫−銅合金、錫−銀合金、錫−ニッケル合金、錫−アルミ合金、錫−ビスマス合金、錫−鉛合金、及び錫−亜鉛合金などが挙げられる。合金中の錫は８０重量％以上であることが好ましく、より好ましくは９０重量％以上、特に好ましくは９５重量％以上である。

錫シート１１の厚さは特に制限されないが、５０〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜５００μｍである。厚さが５０μｍ未満の場合には、強度不足により研磨中に破断しやすくなり、厚さが１０００μｍを超える場合には、電解研磨パッドの柔軟性が低下するため好ましくない。

一枚の錫シート１１の大きさが目的とする研磨層の大きさより小さい場合には、適宜な方法で複数の錫シート１１を貼り合わせて使用してもよい。

工程（ａ）は、錫シート１１に多数の貫通孔Ｂ（１２）を形成する工程である。該貫通孔Ｂ（１２）は樹脂領域Ｚ（１５）を形成するために設けられる。錫シート１１に多数の貫通孔Ｂ（１２）を形成する方法としては、例えば、トムソン型又は雄雌型のプレス機で打ち抜く方法、ウォーターカッター又はレーザーを用いる加工方法などが挙げられるがこれらに限定されない。孔加工過程で生じる金属粉及び貫通孔Ｂ（１２）の周りの「ばり」は、スクラッチの発生原因になるため除去しておくことが好ましい。「ばり」を除去する方法としては、錫シートをプレスする方法、錫シートをローラーに通す方法、及び錫シートをバフィングする方法などが挙げられる。また、錫シートの「ばり」のある面を樹脂層１３との積層面にしてもよい。

貫通孔Ｂ（１２）の表面形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、四角形、及び多角形などが挙げられるが、スクラッチの抑制、及び樹脂領域Ｚを隙間なく形成するために円形であることが好ましい。円形の場合、直径は０．３〜１０ｍｍであることが好ましい。

貫通孔Ｂ（１２）の断面形状は特に制限されず、例えば、正方形、長方形、及び台形などが挙げられる。

貫通孔Ｂ（１２）の形成パターンは特に限定されず、例えば、同心円状、放射状、螺旋状、及び碁盤目状などが挙げられる。

工程（ｂ）は、貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１の片面に樹脂層１３を積層し、貫通孔Ｂ（１２）内に樹脂領域Ｚ（１５）を形成して積層シート１４を得る工程である。

樹脂層１３の形成材料は特に制限されず、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及び熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、及びアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂；ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、及びオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、及びオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）、及びスチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＰＳ）などのポリスチレン系熱可塑性エラストマー；ブレンド型、インプラント化、及び動的加硫型などのポリオレフィン系熱可塑性エラストマー；シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン系、トランス１，４−ポリイソプレン系、及び天然ゴム系などのポリジエン系熱可塑性エラストマー；ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、及びフッ素系などのエンプラ系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これらのエラストマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

樹脂層１３の厚さは特に制限されないが、柔軟性及び強度の観点から、通常０．０１〜１０ｍｍであり、好ましくは０．２〜５ｍｍである。

樹脂領域Ｚ（１５）は、耐摩耗性に優れる観点から、ポリウレタン樹脂で形成されていることが必要であり、具体的には、熱硬化性ポリウレタン樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどが形成材料として用いられる。

詳しくは、以下の方法により積層シート１４を作製することができる。

ケース１（樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を一工程で一体形成する方法）
（Ａ）樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を熱硬化性ポリウレタン樹脂で形成する場合、型内に貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１を設置し、該錫シート１１上及び貫通孔Ｂ（１２）内にポリウレタン樹脂原料を流し込み、その後、該ポリウレタン樹脂原料を加熱して反応硬化させて樹脂層１３と樹脂領域Ｚ（１５）を一体形成する。

型はオープンモールドでもよく、クローズモールドでもよいが、その後のバフ掛け工程を省くためにクローズモールドを用いることが好ましい。また、研磨表面１６側へのポリウレタン樹脂原料の浸入を防止するために、型内に錫シート１１を設置する前に研磨表面１６上に剥離性粘着シート又は剥離性両面テープを積層しておくことが好ましい。剥離性両面テープは、錫シート１１を型内に固定できるため特に好ましく用いられる。また、前記剥離性粘着シート及び剥離性両面テープは、薄く強度が低い錫シート１１を保護したり、錫シート１１の表面にキズや汚れが付くことを防止する役割も果たす。ポリウレタン樹脂原料を流し込む際には、吐出口を固定して流し込んでもよく、トラバースしながら流し込んでもよい。また、貫通孔Ｂ（１２）内に確実に原料を流し込むために真空含浸処理を行ってもよい。また、錫シート１１と樹脂層１３との接着性を向上させるために、錫シート１１の樹脂層１３を積層する面に予めプライマー処理又はブラスト処理を施しておくことが好ましい。

樹脂領域Ｚ（１５）は、研磨表面１６と同じ高さであってもよく、研磨表面１６から突出していてもよい。突出している場合、研磨表面１６からの突出高さは１０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５００μｍ以下である。突出高さが１０００μｍを超える場合にはウエハと研磨表面１６との間隔が大きくなりすぎて通電しにくくなる。樹脂領域Ｚ（１５）を研磨表面１６から突出させる方法としては、例えば、錫シートの貫通孔Ｂに対応する部分に凹部を有する底面を備えた型を用いる方法が挙げられる。また、貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１の片面に剥離性粘着シート又は剥離性両面テープを積層し、貫通孔Ｂ（１２）に対応する部分の剥離性粘着シート又は剥離性両面テープを打ち抜き等により除去し、その後前記と同様の方法でモールド成型して樹脂層１３と突出した樹脂領域Ｚ（１５）を形成してもよい。また、貫通孔Ｂ（１２）を形成する前に錫シート１１の片面に剥離性粘着シート等を積層しておき、錫シート１１に貫通孔Ｂ（１２）を形成する際に前記剥離性粘着シート等にも貫通孔Ｂ（１２）を形成し、その後前記と同様の方法でモールド成型して樹脂層１３と突出した樹脂領域Ｚ（１５）を一体形成してもよい。なお、底面の凹部の深さ、及び剥離性粘着シート等の厚さは、樹脂領域Ｚ（１５）の突出高さを考慮して適宜調整する。

樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）は、発泡体にしてもよく無発泡体にしてもよい。発泡体の場合には、平均気泡径は２００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１００μｍ以下である。

熱硬化性ポリウレタン樹脂で形成された樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）のＤ硬度は、８０度以下であることが好ましい。

樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を形成した後に、厚み精度を高めるため、又は研磨表面１６上に形成された不要なポリウレタン樹脂を除去するためにバフ掛け等の表面処理を行ってもよい。

また、前記モールド成型法の代わりに、貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１をコンベア上で移動させつつ、該錫シート１１上及び貫通孔Ｂ（１２）内にポリウレタン樹脂原料を塗布し、その後ポリウレタン樹脂原料を加熱、反応硬化させて樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を形成する連続生産法、又は反応射出成型法（ＲＩＭ）を採用してもよい。連続生産法及び反応射出成型法の場合でも、前記と同様の方法で突出した樹脂領域Ｚ（１５）を形成することができる。また、前記モールド成型法で記載した任意の工程は、連続生産法及び反応射出成型法でも必要により採用してもよい。

（Ｂ）樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーで形成する場合、型内に貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１を設置し、該錫シート１１上及び貫通孔Ｂ（１２）内に溶融した熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーを流し込み、その後、該熱可塑性ポリウレタン樹脂等を硬化させて、樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を一体形成する。前記モールド成型法の代わりに、射出成型法を採用してもよい。

または、型内に貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１を設置し、該錫シート１１上に熱可塑性ポリウレタン樹脂シート又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートを積層し、該樹脂シートを熱プレスして溶融させ、その後これを硬化させて樹脂層１３と樹脂領域Ｚ（１５）を一体形成する。また、錫シート１１上に前記樹脂シートを積層する代わりに、ペレットを敷き詰めてもよい。

または、溶融状態の熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーをシート状に押し出しつつ、その上に貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１を積層する。前記錫シート１１を溶融状態の熱可塑性ポリウレタン樹脂等に押し付けて溶融状態の熱可塑性ポリウレタン樹脂等を前記貫通孔Ｂ（１２）内に充填する。その後、前記熱可塑性ポリウレタン樹脂等を硬化させて、樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を一体形成する連続生産法を採用してもよい。

前記（Ａ）方法で記載した、突出した樹脂領域Ｚ（１５）を形成する方法は、前記（Ｂ）方法でも採用することができる。また、前記（Ａ）方法で記載した任意の工程は、前記（Ｂ）方法でも必要により採用してもよい。

樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）を熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーで形成する場合、樹脂層１３及び樹脂領域Ｚ（１５）のＤ硬度は８０度以下であることが好ましい。

ケース２（樹脂層１３、樹脂領域Ｚ（１５）を別工程でそれぞれ形成する方法）
（Ｃ）貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１と樹脂層１３とを接着剤層又は両面テープ等で貼り合わせ、その後、貫通孔Ｂ（１２）内に熱硬化性ポリウレタン樹脂原料を注入し、該原料を加熱して反応硬化させて樹脂領域Ｚ（１５）を形成する。また、貫通孔Ｂ（１２）内に熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーのペレットを充填し、該ペレットを溶融させて樹脂領域Ｚ（１５）を形成してもよい。一方、先に錫シート１１の貫通孔Ｂ（１２）内に樹脂領域Ｚ（１５）を形成し、その後、樹脂層１３を錫シート１１に貼り合わせて積層シート１４を作製してもよい。樹脂層１３を錫シート１１に貼り合わせる代わりに、前記連続生産法又は射出成型法にて樹脂層１３を形成して積層シート１４を作製してもよい。また、樹脂層１３が熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーで形成されている場合には、熱溶着により錫シート１１に貼り合わせてもよい。

前記（Ａ）方法で記載した、突出した樹脂領域Ｚ（１５）を形成する方法は、前記（Ｃ）方法でも採用することができる。また、前記（Ａ）方法で記載した任意の工程は、前記（Ｃ）方法でも必要により採用してもよい。

樹脂領域Ｚ（１５）の合計表面積は、研磨層の表面積に対して１〜５０％であることが好ましい。樹脂領域Ｚ（１５）の合計表面積が１％未満の場合には機械的な研磨が不十分となり、５０％を超える場合には電解研磨パッドの導電部の面積が小さくなってウエハ表面の金属膜を電気化学的に除去しにくくなるため研磨速度が低下する傾向にある。

工程（ｃ）は、積層シート１４の樹脂領域Ｚ（１５）以外の部分に多数の貫通孔Ａ（１７）を形成し、研磨層（２ａ）を作製する工程である。積層シート１４に多数の貫通孔Ａ（１７）を形成する方法としては、例えば、トムソン型又は雄雌型のプレス機で打ち抜く方法、ウォーターカッター又はレーザーを用いる加工方法などが挙げられる。

貫通孔Ａ（１７）は、積層シート１４の樹脂領域Ｚ（１５）以外の部分に形成する必要がある。また、孔加工過程で生じる金属粉及び貫通孔Ａ（１７）の周りの「ばり」は、スクラッチの発生原因になるため除去しておくことが好ましい。「ばり」を除去する方法としては、研磨層２をプレスする方法、研磨層２をローラーに通す方法、及び研磨層２をバフィングする方法などが挙げられる。また、研磨表面１６側から積層シート１４を打ち抜くと、研磨表面１６に「ばり」が発生しにくくなる。

貫通孔Ａ（１７）の表面形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、四角形、及び多角形などが挙げられるが、スクラッチ抑制の観点から円形であることが好ましい。円形の場合、直径は１〜５０ｍｍであることが好ましい。

貫通孔Ａ（１７）の断面形状は特に制限されず、例えば、正方形、長方形、及び台形などが挙げられる。

多数の貫通孔Ａ（１７）の形成パターンとしては、例えば、同心円状、放射状、螺旋状、及び碁盤目状などが挙げられる。均一な導電ネットワークを形成するために、貫通孔Ａ（１７）は、積層シート１４の表面に均一に分散して形成することが好ましい（図２参照）。

貫通孔Ａ（１７）の合計表面積は、研磨層の表面積に対して５〜８０％であることが好ましく、より好ましくは１０〜６０％である。貫通孔Ａ（１７）の合計表面積が５％未満の場合には電解液が十分に供給されないため研磨速度が低下し、８０％を超える場合には研磨層の機械的強度が低下する傾向にある。

以下、本発明の研磨層（２ｂ）の製造方法について、図３〜５を参照しつつ説明する。なお、前記研磨層（２ａ）の製造方法と重複する内容については省略する。

工程（ａ）は、錫シート１１に多数の貫通孔Ｃ（１８）を形成する工程である。錫シート１１に樹脂領域Ｚを形成する場合には、貫通孔Ｂ（１２）も形成する。

貫通孔Ｃ（１８）及び貫通孔Ｂ（１２）の表面形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、四角形、及び多角形などが挙げられる。円形の場合、貫通孔Ｃ（１８）の直径は１〜５０ｍｍ程度であり、好ましくは３〜２０ｍｍであり、貫通孔Ｂ（１２）の直径は０．３〜１０ｍｍ程度であり、好ましくは０．５〜５ｍｍである。

貫通孔Ｃ（１８）及び貫通孔Ｂ（１２）の断面形状は特に制限されず、例えば、正方形、長方形、及び台形などが挙げられる。

貫通孔Ｃ（１８）及び貫通孔Ｂ（１２）の形成パターンとしては、例えば、同心円状、放射状、螺旋状、及び碁盤目状などが挙げられる。均一な機械的研磨を行うために、貫通孔Ｃ（１８）及び貫通孔Ｂ（１２）は、錫シート１１の表面に均一に分散して形成することが好ましい（図４参照）。

工程（ｂ）は、貫通孔Ｃ（１８）及び貫通孔Ｂ（１２）を形成した錫シート１１の片面に樹脂層１３を積層し、貫通孔Ｃ（１８）内に樹脂領域Ｙ（１９）、及び貫通孔Ｂ（１２）内に樹脂領域Ｚ（１５）を形成して積層シート１４を得る工程である。詳しくは、前記研磨層（２ａ）の製造方法と同様の方法により積層シート１４を作製することができる。

工程（ｃ）は、樹脂領域Ｙ（１９）の内部に貫通孔Ａ（１７）を形成し、研磨層（２ｂ）を作製する工程である。樹脂領域Ｙ（１９）の内部に貫通孔Ａ（１７）を形成することにより、該貫通孔Ａ（１７）と錫シート１１との間に樹脂領域Ｘ（２０）が形成される（図５参照）。

樹脂領域Ｙ（１９）の内部に貫通孔Ａ（１７）を形成する方法としては、例えば、トムソン型又は雄雌型のプレス機で打ち抜く方法、ウォーターカッター又はレーザーを用いる加工方法などが挙げられる。

樹脂領域Ｘ（２０）及び樹脂領域Ｚ（１５）の合計表面積は、研磨層の表面積に対して１〜５０％であることが好ましい。樹脂領域Ｘ（２０）及び樹脂領域Ｚ（１５）の合計表面積が１％未満の場合には機械的な研磨が不十分となり、５０％を超える場合には電解研磨パッドの導電部の面積が小さくなってウエハ表面の金属膜を電気化学的に除去しにくくなるため研磨速度が低下する傾向にある。

研磨層２の厚みバラツキは１００μｍ以下であることが好ましい。厚みバラツキが１００μｍを越えるものは、研磨層が大きなうねりを持ったものとなり、金属膜に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものはドレッシング時間が長くなり、生産効率が低下する。

研磨層２の厚みバラツキを抑える方法としては、錫シート１１の表面をバフ掛けする方法が挙げられる。バフ掛けする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。

研磨層２の表面電気抵抗は、５．０×１０^−２Ω以下であることが好ましい。表面電気抵抗が高いと電解研磨の際に発熱が起こるため好ましくない。

研磨層２は、数ｍ程度の長尺状であってもよく、７〜９０ｃｍ程度の円形状であってもよい。また、研磨層２の厚さは、０．３〜５ｍｍ程度である。

研磨層２の研磨表面には、エンボス加工、又は溝加工を施してもよい。

以下、本発明の電解研磨パッド１の製造方法について、図６及び７を参照しつつ説明する。

本発明においては、研磨層２ａと、陰極層３とを熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はホットメルト接着剤２１を用いて接着して電解研磨パッド１を作製する（図６参照）。

陰極層３は、公知の物を特に制限なく使用できる。例えば、銅メッシュ、銅箔、ニッケル箔、樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム等）に銅箔又はニッケル箔をラミネートした複合シートなどが挙げられる。陰極層３の材料は、ウエハ表面の金属膜との関係で金属汚染しないものを適宜選択する。ウエハ表面の金属膜が銅の場合には、陰極層３の材料として銅を用いる。また、柔軟性及び可とう性の観点から銅メッシュを用いることが好ましい。銅メッシュは、柔軟性、可とう性及び接着性の観点から２０〜２００メッシュが好ましく、より好ましくは１２０〜２００メッシュである。銅メッシュの線径は、柔軟性、可とう性及び接着性の観点から０．０５〜１０μｍ程度のものが好ましい。

熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー２１としては、前記樹脂層１３の形成材料と同様のものが挙げられる。樹脂層１３がポリウレタン樹脂で形成されている場合には、接着性の観点から熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。

ホットメルト接着剤２１は、公知の物を特に制限なく使用できる。例えば、ポリエステル系、エチレン−酢酸ビニル樹脂系、ポリアミド樹脂系、ポリウレタン樹脂系、及びポリオレフィン樹脂系などが挙げられる。樹脂層１３がポリウレタン樹脂で形成されている場合には、接着性の観点からポリウレタン系ホットメルト接着剤を用いることが好ましい。

熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、及びホットメルト接着剤２１の形状は、例えば、粉体、ペレット、フィルム又は網状などが挙げられ、使用方法に応じて適宜選択する。

熱可塑性樹脂等２１を用いて研磨層２ａと陰極層３とを接着する方法としては、例えば、（１）研磨層２ａの樹脂層１３上にホットメルトガン、溶融塗布機器、又はアプリケーターを用いて加熱溶融した熱可塑性樹脂等２１を塗布し、溶融状態の熱可塑性樹脂等２１上に陰極層３を積層し、その後冷却して硬化・接着させる方法、（２）フィルム又は網状の熱可塑性樹脂等２１を研磨層２ａと陰極層３とで挟んで積層体を作製し、該積層体を熱プレスして又は熱ロールに通して熱可塑性樹脂等２１を溶融し、その後冷却して硬化・接着させる方法、などが挙げられる。

また、本発明において、樹脂層１３が熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーで形成されている場合には、研磨層２ｂと陰極層３とを積層し、樹脂層１３の陰極層３との接触面を加熱溶融させ、その後冷却し、硬化して研磨層２ｂと陰極層３とを直に接着させてもよい（図７参照）。接触面を加熱溶融させる方法としては、例えば、乾燥機内に設置する方法、熱プレスする方法、又は熱ロールに通す方法などが挙げられる。

上記方法で研磨層２と陰極層３とを積層した電解研磨パッドは、接着界面への電解液の浸入を抑制して研磨層と陰極層との剥離を長時間防止できる。

図６及び７に記載のように、本発明の電解研磨パッド１は、陰極層３の他面側にクッション層４を貼り合わせたものであってもよい。また、研磨層２には、通常陽極線が設けられる。陽極線は、研磨層２を形成した後又は形成する途中に別途設けてもよく、錫シート１１の一部をその形成材料として研磨層２と一体形成してもよい。

前記クッション層は、研磨層の特性を補うものである。クッション層は、ＥＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の電解研磨パッドにおいては、クッション層は研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。

前記クッション層としては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。

クッション層４を貼り合わせる手段としては、例えば、接着剤層（両面テープ）５で挟んでプレスする方法、ホットメルト系接着剤を用いる方法などが挙げられる。

また、本発明の電解研磨パッド１は、プラテンと接着する面に接着剤層（両面テープ）５が設けられていてもよい。

図８は、ＥＣＭＰで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図である。ＥＣＭＰにおいては、一般的に電解研磨パッド１はプラテンと呼ばれる回転可能な研磨定盤６に固着され、半導体ウエハ等の被研磨材７は支持台（ポリシングヘッド）８に固着される。そして、双方の運動により研磨定盤６と支持台８との間に相対速度を発生させ、さらに、電圧印加部９から研磨層２と陰極層３との間に電圧を印加しつつ、電解液１０を電解研磨パッド１上に連続供給することにより研磨操作が実行される。

これにより半導体ウエハ表面の金属膜の突出部分が電気化学的に溶解、除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［測定、評価方法］
（研磨特性の評価）
研磨装置としてApplied Reflexion LK ECMP（Applied Materials社製）を用い、作製した電解研磨パッドを用いて研磨特性の評価を行った。
平坦化特性の評価は、８インチシリコンウエハにＣｕ膜を０．５μｍ堆積させた後、Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）＝２５μｍ／５μｍ及び、Ｌ／Ｓ＝５μｍ／２５μｍのパターンニングを行い、さらにＣｕ膜を１μｍ堆積させて、初期段差０．５μｍのパターン付きＣｕウエハを製作した。このＣｕウエハを下記条件にて電解研磨を行って、グローバル段差が２０００Å以下になる時の、２５μｍスペースの底部分の削れ量を測定することで評価した。平坦化特性は削れ量の値が小さいほど優れており、削れ量が５００Å以下の場合を平坦化特性○、５００Åを超える場合を平坦化特性×とした。Ｃｕ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、電解液（ＡＭＡＴ社製、ＥＰ３．１）を研磨中に流量２００ｍｌ／ｍｉｎ添加し、研磨荷重０．５〜１ｐｓｉ、研磨定盤回転数２１ｒｐｍ、ウエハ回転数２０ｒｐｍ、印加電圧２．２Ｖとした。

（耐剥離性の評価）
研磨層と陰極層との耐剥離性は、ＪＩＳ Ｋ６８５４−２（接着剤−はく離接着強さ試験方法−第２部：１８０度はく離）を参考にして以下の方法で剥離強度を測定して評価した。
１．初期剥離強度の測定
実施例及び比較例で作製した陰極層付き研磨層を切断してサンプル（幅２５ｍｍ、長さ ２００ｍｍ）を作製した。なお、貫通孔Ａのない部分を切断してサンプルを作製する。サンプルの陰極層３の一端を剥離し、図９のように折り返す。剛性支え板（アルミ板）２２を固定部材で挟み、剥離した陰極層３を他の固定部材に取り付ける。このとき、サンプルの幅に対して均一に力が掛かるように取り付ける。その後、引張試験機を引張速度（ヘッドスピード）５０ｍｍ／ｍｉｎで作動させる。該測定で得られた平均引張力（Ｎ／２５ｍｍ）を剥離強度とした。
２．電解液浸漬後の剥離強度の測定
前記サンプルを電解液に２４時間浸漬し、その後前記と同様の方法で平均引張力（Ｎ／２５ｍｍ）を測定した。

実施例１
孔加工機を用いて、千鳥パターン（縦１６ｍｍ間隔、横１６ｍｍ間隔）で貫通孔Ｂ（直径３ｍｍ）を錫シート（幅４００ｍｍ、長さ８００ｍｍ、厚み０．２５ｍｍ）に形成した。次に、孔加工機を用いて、千鳥パターン（縦１６ｍｍ間隔、横１６ｍｍ間隔）で貫通孔Ｃ（直径７ｍｍ）を前記錫シートに形成し、図４のように貫通孔Ｂ及びＣを碁盤目状に形成した。孔加工した錫シートの片面に剥離性粘着シートを空気が入らないように貼り合わせて積層体を作製した。その後、該積層体をオープンモールド（厚み２ｍｍ、縦８１０ｍｍ、横８１０ｍｍ）内に、錫シート側を上にして２枚並べて設置した。

イソシアネート末端プレポリマーであるアジプレンＬ−１００（ユニロイヤル社製）１００重量部、及び鎖延長剤である４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）１１．９重量部を混合し、攪拌及び脱泡して熱硬化性ポリウレタン樹脂原料を調製した。該熱硬化性ポリウレタン樹脂原料を前記オープンモールド内に流し込み、真空含浸処理を行った後、１００℃で１２時間加熱し硬化させて、錫シートの片面に熱硬化性ポリウレタン樹脂層及び貫通孔Ｂ及びＣ内に熱硬化性ポリウレタン樹脂領域Ｚ及びＹ（Ｄ硬度：４０）を有する積層シートを作製した。その後、該積層シートから剥離性粘着シートを剥離した。

作製した積層シートの熱硬化性ポリウレタン樹脂層表面をバフ掛けした。そして、孔加工機を用いて、熱硬化性ポリウレタン樹脂領域Ｙ内に貫通孔Ａ（直径：５ｍｍ）を形成し、それにより該貫通孔Ａと錫シートとの間に熱硬化性ポリウレタン樹脂領域Ｘを形成して研磨層を作製した（図５参照）。研磨層の厚さは約２ｍｍ、表面電気抵抗は３．０×１０^−２Ωであった。なお、電気抵抗は、ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ（ＹＯＫＯＧＡＷＡ製、７５５２）で測定した。

その後、研磨層の熱硬化性ポリウレタン樹脂層表面にポリウレタン系ホットメルト接着剤（旭硝子社製、ユーファインＰ）の溶融液を塗布しつつ、陰極層である銅メッシュ（メッシュ製、厚さ：０．１４ｍｍ）をラミ機を用いて貼り合わせて陰極層付き研磨層を作製した。その後、陰極層付き研磨層を直径７７ｃｍの大きさで打ち抜いた。そして、ラミ機を使用して、両面テープを銅メッシュに貼り合わせた。そして、クッション層（Ｒｏｇｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＰＯＲＯＮ、厚さ：４ｍｍ）をラミ機を使用して前記両面テープに貼り合わせた。さらに、ラミ機を使用して、両面テープを該クッション層に貼り合わせて電解研磨パッドを作製した。

実施例２
実施例１と同様の方法で作製した積層体をオープンモールド（厚み２ｍｍ、縦８１０ｍｍ、横８１０ｍｍ）内に、錫シート側を上にして２枚並べて設置した。その後、熱可塑性ポリウレタン樹脂ペレット（大日精化工業社製、レザミンＰ−６１６５）をモールド内に充填し、熱プレス（１８０℃、１ＭＰａ）して該ペレットを溶融させた。さらに、１０分間熱圧縮し、その後圧力を保ったまま冷却して熱可塑性ポリウレタン樹脂を固化させて、錫シートの片面に熱可塑性ポリウレタン樹脂層及び貫通孔Ｂ及びＣ内に熱可塑性ポリウレタン樹脂領域Ｚ及びＹ（Ｄ硬度：４０）を有する積層シートを作製した。その後、該積層シートから剥離性粘着シートを剥離した。

そして、孔加工機を用いて、積層シートの熱可塑性ポリウレタン樹脂領域Ｙ内に貫通孔Ａ（直径：５ｍｍ）を形成し、それにより該貫通孔Ａと錫シートとの間に熱可塑性ポリウレタン樹脂領域Ｘを形成して研磨層を作製した（図５参照）。研磨層の厚さは約２ｍｍ、表面電気抵抗は３．０×１０^−２Ωであった。

その後、研磨層の熱可塑性ポリウレタン樹脂層表面に陰極層である銅メッシュ（メッシュ製、厚さ：０．１４ｍｍ）を重ね合わせ、熱プレス（１８０℃、１ＭＰａ、６０秒間）して熱可塑性ポリウレタン樹脂層に銅メッシュを熱溶着させて陰極層付き研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で電解研磨パッドを作製した。

比較例１
実施例１と同様の方法で積層シートを作製した。作製した積層シートの熱硬化性ポリウレタン樹脂層表面をバフ掛けし、バフ掛けした面に両面テープ（積水化学工業社製）を貼り付けた。そして、孔加工機を用いて、熱硬化性ポリウレタン樹脂領域Ｙ内に貫通孔Ａ（直径：５ｍｍ）を形成し、それにより該貫通孔Ａと錫シートとの間に熱硬化性ポリウレタン樹脂領域Ｘを形成して両面テープ付き研磨層を作製した。

その後、陰極層である銅メッシュ（メッシュ製、厚さ：０．１４ｍｍ）をラミ機を用いて両面テープに貼り合わせて陰極層付き研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で電解研磨パッドを作製した。

上記結果より、本発明の電解研磨パッドは、平坦化特性に優れ、研磨層と陰極層との間で剥離しにくいことがわかる。また、本発明の電解研磨パッドは、１）表面電気抵抗が極めて小さく、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすいため、また機械的研磨を併用できるため研磨速度が非常に大きい、２）スクラッチの発生を効果的に抑制できる、という特徴がある。

本発明の研磨層の製造方法の一例を示す概略工程図 本発明の研磨層の一例を示す概略表面図 本発明の研磨層の製造方法の一例を示す概略工程図 貫通孔Ｃ（１８）及び貫通孔Ｂ（１２）を有する錫シートの一例を示す概略表面図 本発明の研磨層の一例を示す概略表面図 本発明の電解研磨パッドの一例を示す概略断面図 本発明の電解研磨パッドの一例を示す概略断面図 ＥＣＭＰで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図 剥離強度の測定方法を示す概略構成図

符号の説明

１：電解研磨パッド
２（２ａ、２ｂ）：研磨層
３：陰極層（銅メッシュ）
４：絶縁層（クッション層）
５：接着剤層（両面テープ）
６：研磨定盤
７：被研磨材（半導体ウエハ）
８：支持台（ポリシングヘッド）
９：電圧印加部
１０：電解液
１１：錫シート
１２：貫通孔Ｂ
１３：樹脂層
１４：積層シート
１５：樹脂領域Ｚ
１６：研磨表面
１７：貫通孔Ａ
１８：貫通孔Ｃ
１９：樹脂領域Ｙ
２０：樹脂領域Ｘ
２１：熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はホットメルト接着剤
２２：剛性支え板
２３：接着部分

Claims (4)

1. 錫シートの片面に樹脂層が積層されており、かつ前記錫シート及び樹脂層を貫く多数の貫通孔Ａを有する研磨層と、陰極層とを熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はホットメルト接着剤を用いて接着する工程を含む電解研磨パッドの製造方法。
2. 錫シートの片面に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む樹脂層が積層されており、かつ前記錫シート及び樹脂層を貫く多数の貫通孔Ａを有する研磨層と、陰極層とを前記樹脂層を溶融させて接着する工程を含む電解研磨パッドの製造方法。
3. 貫通孔Ａと錫シートとの間にポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｘを形成する工程を含む請求項１又は２記載の電解研磨パッドの製造方法。
4. 錫シートにポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｚを形成する工程を含む請求項１〜３のいずれかに記載の電解研磨パッドの製造方法。

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