JPWO2013129426A1 - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

研磨レートと面内均一性とを向上しつつ、ＰＣＲの上昇を抑え、良好な段差解消性を実現することができる研磨パッドを提供する。略格子状に形成された溝で区画され、その表面が研磨面をなす平面状の複数のタイルを有する研磨パッドであって、研磨面上で直交する二つの軸をＸ軸、Ｙ軸としたとき、Ｘ軸方向のタイルの幅が２．４ｍｍ以上１３．０ｍｍ未満であり、Ｙ軸方向のタイルの幅が１３．０ｍｍ以上であり、かつ、研磨面の外縁がなす面積に対する複数のタイルの総面積の割合であるタイル面積率が３４％以上９０％以下である。

Description

本発明は、研磨パッドに関する。より詳しくは、半導体、誘電／金属複合体および集積回路等において平坦面を形成するために好ましく使用される研磨パッドに関する。

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。

一般にＣＭＰを行うための装置は、被処理物である半導体ウェハーを保持する研磨ヘッド、被処理物の研磨処理を行うための研磨パッド、前記研磨パッドを保持する研磨定盤から構成されている。そして、半導体ウェハーの研磨処理は、スラリーを用いて、半導体ウェハーと研磨パッドを相対運動させることにより、半導体ウェハー表面の層の突出した部分を除去し、ウェハー表面の層を平坦化するものである。

ＣＭＰの研磨特性については、ウェハーの局所平坦性およびグローバル平坦性（面内均一性）の確保、スクラッチの防止、高い研磨レートの確保等に代表されるような様々な要求特性がある。そのため、これらの要求特性を満たすため、研磨特性に影響を与える因子のうち、大きなものの一つである研磨パッドの表面構成（タイル幅や溝幅）には様々な工夫がなされている。

例えば、特許文献１は、研磨時に発生する研磨布の研削部分とシリコンウェハーとの接触衝撃力を緩和させ、キズやスクラッチの発生を抑制するために、溝と研磨面との境界部の形状とその深さを工夫したものである。そして特許文献１では、段落００１６〜００１７に記載されるように、溝が多数の細かいパターンとなるようにピッチや幅が設計されている。これはいわゆるエンボス加工と推定され、パッド剛性が低下するため、接触衝撃力を和らげ、キズやスクラッチの発生を抑える効果がある。また、パッドが柔らかくなる事によって応答性が良くなり、ウェハー全面を効率よく、且つ研磨後の表面にむらが無く、均一に研磨が行えるようになると考えられる。

また、特許文献２には、溝を傾斜溝とし、その幅、深さ、ピッチおよび傾斜角度を調節することにより、半導体基板等の表面を高度でかつ安定した研磨精度と研磨効率をもって加工することが可能になることが記載されている。

特開２００４−１８６３９２号公報 特開２００５−１１８９９６号公報

ここで、研磨レートと、面内均一性（研磨プロファイル）とを向上させるために、研磨パッドの主面に設けられ、格子状の溝により区画され、その表面がパッドの研磨面をなす複数のタイルに対し、このタイルの幅を小さくする加工が行われてきた。しかしながら、タイルの幅を小さくする加工により、パッドカットレート（ＰＣＲ；パッドの摩耗スピード）が大幅に上昇したり、被研磨物の段差解消性が悪化したりするという課題が生じていた。一方、タイルの幅を大きくする加工を行うと、パッドカットレートを抑制でき、被研磨物の段差解消性を良好にできるものの、研磨レートが低下するトレードオフが存在していた。このトレードオフをなくし、研磨特性を全て網羅することが求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、研磨レートと面内均一性とを向上しつつ、ＰＣＲの上昇を抑え、良好な段差解消性を実現することができる研磨パッドを提供することをその課題とする。

上記目的を達成するための検討の結果、本発明者らは、溝の格子パターンを設計することで、研磨面において溝以外の部分が占める割合（タイル面積率）とタイル形状を所定の範囲とすることが重要であることを見出した。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる研磨パッドは、略格子状に形成された溝で区画され、その表面が研磨面をなす平面状の複数のタイルを有する研磨パッドであって、前記研磨面上で直交する二つの軸をＸ軸、Ｙ軸としたとき、Ｘ軸方向の前記タイルの幅が２．４ｍｍ以上１３．０ｍｍ未満であり、Ｙ軸方向の前記タイルの幅が１３．０ｍｍ以上であり、かつ、前記研磨面の外縁がなす面積に対する前記複数のタイルの総面積の割合であるタイル面積率が３４％以上９０％以下であることを特徴とする。

本発明により、今までの技術にて課題とされていたトレードオフの現状を緩和し、高研磨レート、良好な面内均一性（研磨プロファイル）を実現しつつ、パッドカットレートを抑え、且つ、良好な段差解消性を保つことができる研磨パッドを得ることが可能となった。

図１は、本発明の実施の形態にかかる研磨パッドを模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる研磨パッドにおけるタイル面積率の算出方法を説明する図である。 図３は、本発明の実施の形態にかかる研磨パッドの要部の構成を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる研磨パッドの要部の構成を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態の変形例２にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態の変形例３にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図７は、本発明の実施の形態の変形例４にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図８は、本発明の実施の形態の変形例５にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図９は、本発明の実施の形態の変形例６にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態の変形例７にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図１１Ａは、本発明の実施の形態の変形例８にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図１１Ｂは、本発明の実施の形態の変形例９にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。 図１１Ｃは、本発明の実施の形態の変形例１０にかかる研磨パッドの要部の構成を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

本発明の研磨パッドは、略格子状に形成された溝で区分され、その表面が研磨面をなす平面状の複数のタイルを有する研磨パッドであって、研磨面を上で直交する二つの軸をＸ軸、Ｙ軸としたとき、Ｘ軸方向のタイル幅が２．４ｍｍ以上１３．０ｍｍ未満であり、Ｙ軸方向のタイル幅が１３．０ｍｍ以上、かつ、研磨面の外縁がなす面積に対する複数のタイルの総面積の割合であるタイル面積率が３４％以上９０％以下である研磨パッドである。Ｘ軸方向のタイル幅は５．５ｍｍ以上がより好ましく、７．５ｍｍ以上が更に好ましい。Ｙ軸方向のタイル幅は４０ｍｍ未満がより好ましく、３０ｍｍ以下が更に好ましい。また、上記記載のＸ軸とＹ軸はタイル毎に独立するものとし、各タイルの加工方向や形状は問わない。

ここで、タイル面積率が３４％を下回ると、溝の比率が多くなりすぎ、ピッチが小さくなってしまうため、ＰＣＲが大幅に加速する懸念や、スラリーが入り込みすぎてハイドロプレイン現象が起こり、研磨レートが下がる懸念がある。また、９０％を上回ってしまうと、スラリーがパッド全体へ供給ができなくなり、研磨レートの低下や面内均一性が悪化する。スラリーの供給と排出が悪化することから、ディフェクトなども増量する傾向となる。

本発明は、タイル面積率やタイル幅を所定の範囲とすることで、上記課題を一挙に解決できたものであり、特に驚くべきことに、格子状のタイル幅のうち一方（Ｙ軸方向）が大きくても、研磨レート変動を大幅に抑制することができたものである。なお、タイル幅およびタイル面積率が上記範囲であるとき、タイルの形状は長方形となる。

ここで、「タイル面積率」とは研磨面において溝以外の部分が占める研磨面の面積をいう。また、以下の説明では前記格子状の溝で区画された領域のことを「タイル」と呼ぶことがある。

図１は、本発明の実施の形態にかかる研磨パッドを模式的に示す図である。図１に示す研磨パッド１は、主面の外縁形状が略円の板状をなす本体部１０からなる。また、研磨パッド１には、本体部１０の研磨面側となる一方の主面に格子状の溝２が設けられている。本体部１０の主面には、格子状の溝２によって主面が区画されてなる各区画面である複数のタイルＴが形成されている。この平面状をなす複数のタイルが、研磨面をなす。Ｔまた、本明細書における「タイル幅」とは、溝２で区画されて形成されたタイルの幅であり、格子状の溝の場合、タイルＴは矩形をなし、このタイルの一辺の長さを意味する。なお、図中のＸ軸およびＹ軸は、研磨パッド１の主面を平面とし、この平面上で直交する軸をさす。

タイル幅、溝幅、ピッチの関係を図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態にかかる研磨パッドにおけるタイル面積率の算出方法を説明する図である。Ｘ方向のタイルＴの幅Ｗｔｘが２０ｍｍ、Ｙ方向のタイルＴの幅Ｗｔｙが２０ｍｍ、溝２の溝幅Ｗｇｘ，Ｗｇｙが３ｍｍである場合、タイルＴの一端から次のタイルＴの一端までのピッチ幅Ｐｘ，Ｐｙは、タイルＴの幅（ＷｔｘまたはＷｔｙ）に溝幅（ＷｇｘまたはＷｇｙ）を足した値（Ｗｔｘ＋ＷｇｘまたはＷｔｙ＋Ｗｇｙ）であり、２３ｍｍとなる。

タイルＴは研磨パッド１の主面上に均一に存在する必要はなく、研磨パッド１の主面上で被研磨物が接触する部分（研磨有効部分）に存在すれば良く、それ以外の研磨ヘッドのリテーナーリングのみが接触する部分には存在しなくても良い。研磨有効部分の割合は、研磨機や被研磨物の面積によって異なるが、一般的にパッド面積に対して６０％〜９５％である。

例えば、アプライドマテリアルズ社製の３００ｍｍウェハー用研磨装置（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ３ Ｚｏｎｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ Ｈｅａｄ）の場合、研磨パッド１（本体部１０）の主面の外縁形状は直径７７５ｍｍφ（面積４７１４．９ｃｍ^２）であるのに対し、研磨パッド１を貼り付ける定盤（プラテン）の直径は７６２ｍｍφ（面積４５５８.１ｃｍ^２）とやや小さく、更に研磨ヘッドのリテーナーリングの直径が２４ｍｍφとなっている。研磨ヘッドが定盤の中心に接する位置から定盤周縁部に接する位置にわたって揺動するので、例えばパッド中心から２４ｍｍと３５７ｍｍを通る２本の同心円で囲まれたドーナツ状部の面積である場合、ウェハーが接触する研磨有効部分の面積は、（３５７×３５７−２４×２４）×３．１４＝３９８３．８（ｃｍ^２）となる。パッド面積に対する割合は、３９８３．８／４７１４．９＝８４．５（％）となる。

また、タイルＴの効果を有効に発現するためには、研磨有効部分にある全てのタイルＴの面積に対し、タイルＴの面積の割合は７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。

ここで、溝２の形状について、図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態にかかる研磨パッドの要部の構成を模式的に示す断面図である。図３に示すように、溝２は、本体部１０の研磨面となる側の主面１１に連なり、本体部１０の主面１１とによってなす傾斜角度が角度θ_１である二つの傾斜面２１と、二つの傾斜面２１の主面１１と連なる側と異なる側の端部に連なり、主面１１と平行（Ｘ方向と平行）な平面をなす底部２２と、を有する。これにより、溝２は、図３におけるＸＹ平面と平行な平面を切断面とする断面が、開口に向かって拡径する略Ｙ形状をなしている。

格子状の溝２に単位ユニット（例えば図２において領域Ｒ１に形成されるパターン）が存在する場合、研磨面（主面１１）の外縁がなす面積に対する全てのタイルＴの総面積の割合であるタイル面積率は、略近似的に単位格子ユニットにおけるタイル面積の割合として算出することができる。又、上記タイルＴの幅とは、単純にピッチ幅から溝幅を引いた値とする。

図２を参照して、タイルＴの幅とのタイル面積を計算する。上述したように、格子状の溝２がＸ軸方向にピッチ幅Ｐｘ、溝幅Ｗｇｘで設けられ、Ｙ軸方向にピッチ幅Ｐｙ、溝幅Ｗｇｙで設けられている場合、Ｘ軸方向のタイルＴの幅Ｗｔｘは、Ｗｔx＝Ｐｘ−Ｗｇx、Ｙ軸方向のタイルＴの幅Ｗｔｙは、Ｗｔy＝Ｐy−Ｗｇyとなる。このとき、タイル面積率は、（Ｗｔｘ×Ｗｔｙ）／（Ｐｘ×Ｐｙ）として算出される。

また、単位ユニット（領域Ｒ１）内にタイルは一つとは限らず、異なる大きさのタイルが複数存在する場合もある。図４は、本実施の形態の変形例１にかかる研磨パッドの要部の構成を示す模式図である。図４に示す単位ユニット（領域Ｒ２に形成されるパターン）は、研磨パッド１の本体部１０の主面に形成され、Ｘ軸方向に延びる溝２０１，２０２と、Ｙ軸方向に延びる溝２１１，２１２とによって形成されるタイルＴ１〜Ｔ４からなる。前記算出方法と同様に、単位ユニット内に４個のタイルＴ１〜Ｔ４が存在する場合、Ｘ軸方向のタイルＴ１，Ｔ３の幅をＷｔｘ_１、Ｘ軸方向のタイルＴ２，Ｔ４の幅をＷｔｘ_２、Ｙ軸方向のタイルＴ１，Ｔ２の幅をＷｔｙ_１、Ｙ軸方向のタイルＴ３，Ｔ４の幅をＷｔｙ_２、溝２０１の溝幅をＷｇｘ_１、溝２０２の溝幅をＷｇｘ_２、溝２１１の溝幅をＷｇｙ_１、溝２１２の溝幅をＷｇｙ_２、タイルＴ１にかかるＸ軸方向のピッチ幅をＰｘ_１、タイルＴ２にかかるＸ軸方向のピッチ幅をＰｘ_２、タイルＴ１にかかるＹ軸方向のピッチ幅をＰｙ_１、タイルＴ３にかかるＹ軸方向のピッチ幅をＰｙ_２としたとき、（（Ｗｔｘ_１＋Ｗｔｘ_２）×（Ｗｔｙ_１＋Ｗｔｙ_２））／（（Ｐｘ_１＋Ｐｘ_２）×（Ｐｙ_１＋Ｐｙ_２））として算出される。

この算出方法から分かるように、タイル面積率は溝幅Ｗｇｘ，Ｗｇｙおよびピッチ幅Ｐｘ，Ｐｙとの関わりが大きい。ピッチ幅が大きいほど、あるいは溝幅が狭いほど、タイル面積率は大きくなる。ピッチ幅が大きすぎるか、あるいは溝幅が狭すぎることにより、タイル面積率が９０％を超える場合には、スラリーをパッド全面に均一供給することが困難となる。そのため、ウェハーと研磨パッドの間にスラリー不足となる部分が発生し、スクラッチやディフェクトの増加と面内分布研磨プロファイルの悪化の問題が発生する。また研磨が進むにつれて研磨レート変動が発生する。逆に、ピッチ幅が小さすぎるか、あるいは溝幅が広すぎることにより、タイル面積率が３４％未満となる場合には、半導体ウェハーと研磨パッド１との接触面積（接触するのは研磨パッド１のタイルの表面部分）が極端に小さくなり、接触部分の押し圧力が大きくなるため、結果として研磨パッド１のパッド研削速度が増大し、ＰＣＲが大幅に上昇する。また、同時に半導体ウェハーと研磨パッド１との接触面積も小さくなって押し圧力が大きくなると、段差解消性の悪化を引き起こす。

従って、好ましいタイル面積率範囲は３４％以上９０％以下である。より好ましいタイル面積率範囲は、下限としては４５％以上、さらに好ましくは６０％以上であり、上限としては８０％以下、さらに好ましくは７０％以下である。

ピッチ幅は、タイルの幅やタイル面積率を満たす溝仕様においては特に限定されるものではないが、Ｘ軸方向の溝ピッチは７ｍｍ以上１３ｍｍ以下、Ｙ軸方向の溝ピッチは２０ｍｍ以上が好ましく用いられる。より好ましくは、Ｙ軸方向の溝ピッチが４０ｍｍ以下である。

溝幅は、タイルの幅やタイル面積率を満たす溝仕様においては特に限定されるものではないが、スラリーの供給や排出の観点から、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく用いられ、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下がより好ましく用いられる。

溝は研磨面に対し一定の傾斜を有することが好ましい。つまり、研磨面と、溝の研磨面と連続する側面とのなす角度θ_１（以下「傾斜角度」という場合がある。）の少なくとも片方が９０度より大きいことにより、高い研磨レートを保ちながら研磨レートの変動を抑制できる。溝が傾斜を有することにより、ウェハーと研磨パッドの間で吸引力が働き、またスラリー流れが改善し、スラリーが効率的にタイル上に運ばれることから、研磨レートが上昇すると考えられる。また、吸引力が働くことでウェハー面内に均一に研磨パッドが接触する効果も伴い、ウェハーの研磨レートに高い面内均一性を与えると考えられる。

角度θ_１は、大きすぎると研磨パッドの表面積が低減し、また、溝の断面積が大きくなりすぎるため、スラリーが排出過多となり、研磨レートの低下を招く。一方、溝の断面積が小さすぎると吸引効果やスラリー流れ改善が発現しないため、角度θ_１は、１０５度以上１５０度以下であることが好ましく、スラリーの保持性と流動性の観点から下限としては１１５度以上がより好ましく、１２０度以上がさらに好ましい。また、上限としては１４０度以下がより好ましい。遠心力によりスラリーが流動することから、溝を形成している向かい合う側面のうち、少なくとも円周側にある側面に傾斜があるほうがより効果的である。

溝の片方の傾斜角度が前記範囲であるとき、もう片方の傾斜角度に特に制限はないが、同様に９０度より大きいことが好ましく、１０５度以上、１５０度以下であることがより好ましい。このとき、下限としては１１５度以上がより好ましい。また、上限としては１４０度以下がより好ましく、１３５度以下がさらに好ましく、１３０度以下が特に好ましい。両方の傾斜角度が略同一であることはより好ましい溝形状の一態様である。ただし必ずしも略同一である必要はない。

また、研磨層表面から見た溝の形状としては、格子状溝が好ましく溝底の形状は特に限定されるものではなく、溝の断面形状がＶ字、Ｕ字、台形、Ｙ字などであってもよい。

以上のような本発明における溝の具体的な形状について、図面により説明する。図５乃至図１０は研磨パッド１の本体部１０に設けられた溝形成部分を拡大した断面図である。図５に示す溝２ａは、本体部１０ａの研磨面（主面１１）と連続する二つの傾斜面２３を有する。この傾斜面２３は、一端で主面１１に連なるとともに、他端で互いに連結し、図３に示すＸＹ平面と平行な平面を切断面とする断面が、Ｖ字形状をなしている。主面１１と傾斜面２３とがなす角度θ_２は、その少なくとも片方が１０５度以上、１５０度以下であることが好ましい。

また、図５に示す変形例２にかかる溝２ａでは両側の傾斜角度θ_２は略同一であり、より好ましい形態であるが、これに限られるわけではない。例えば図６に示す変形例３にかかる溝２ｂでは、本体部１０ｂの研磨面（主面１１）に連なる二つの傾斜面２４，２５がそれぞれ主面１１となす傾斜角度（角度θ_３，θ_４）は異なっており、いずれの形態であってもよい。また、図７に示す変形例４にかかる溝２ｃのように、本体部１０ｃの研磨面（主面１１）と連続する側の端部が弧状（Ｒ形状）をなす二つの傾斜面２３ａを有する場合は、主面１１および傾斜面２３ａをそれぞれを通過する平面が交差する点における交差角を傾斜角度（ここでは角度θ_２）とする。

また、図８に示す変形例５にかかる溝２ｄは、本体部１０ｄの研磨面（主面１１）と連続する二つの傾斜面２３ｂを有する。この傾斜面２３ｂは、一端で主面１１に連なるとともに、他端で弧状をなして互いに連結し、図３に示すＸＹ平面と平行な平面を切断面とする断面が、略Ｖ字形状をなしている。

また、図９に示す変形例６にかかる溝２ｅは、本体部１０ｅの研磨面（主面１１）と連続する二つの傾斜面２３と、傾斜面２３の主面１１と連結する側と異なる側の端部に連なり、主面１１と平行な平面をなす底部２６と、を有する。溝２ｅは、図３に示すＸＹ平面と平行な平面を切断面とする断面が、略Ｕ字形状をなしている。

また、図１０に示す変形例７にかかる溝２ｆは、本体部１０ｆの研磨面（主面１１）と連続するとともに、主面１１と直交して延びる平面をなす二つの側面２７と、側面２７の主面１１と連結する側と異なる側の端部に連なり、主面１１と平行な平面をなす底部２８と、を有する。溝２ｆは、図３に示すＸＹ平面と平行な平面を切断面とする断面が、略Ｕ字形状をなしている。

なお、溝が傾斜面を有する場合のピッチ幅や溝幅は、研磨面（主面１１）におけるピッチ幅や溝幅であるものとする。例えば、溝幅は図２，４に示される通りである。

ここで、図４に示す単位ユニット（領域Ｒ２に形成されるパターン）以外にも、図１１Ａ〜１１Ｃに示す変形例８〜１０の単位ユニットが挙げられる。図１１Ａに示す単位ユニット（領域Ｒ３に形成されるパターン）のように、上述した本体部１０の主面１１の一端から他端まで延びない略格子状の溝の形成により、単位ユニットの内部に部分的に複数のタイルが形成されるものであってもよい。また、図１１Ｂに示す単位ユニット（領域Ｒ４に形成されるパターン）のように、溝の形成間隔が異なるものであってもよいし、図１１Ｃに示す単位ユニット（領域Ｒ５に形成されるパターン）のように、溝幅が、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なるものであってもよい。

本発明において、研磨パッド１の本体部１０は、少なくとも研磨層とクッション層を有することが好ましい。例えば、クッション層が発泡体ではなく、エラストマーであることで、パッド本体の硬度を高め、一般的な発泡体クッションにて発生する段差解消性の悪化を抑制できる。

また、研磨層（主面１１）の吸水等による歪みを緩衝できないため、被研磨材の研磨レートや面内均一性が不安定に変動する。クッション層の歪定数は、７．３×１０^−６μｍ／Ｐａ以上、４．４×１０^−４μｍ／Ｐａ以下の範囲が好ましい。被研磨材の研磨レート変動および局所平坦性の観点から３．０×１０^−４μｍ／Ｐａ以下が好ましく、１．５×１０^−４μｍ／Ｐａ以下がより好ましい。研磨レート変動が大きい場合、非研磨材の研磨量が変動して不安定な平坦性となることから、研磨レート変動は、４０．０ｎｍ／分以下が好ましく、２０．０ｎｍ／分以下がより好ましい。

なお、本発明における歪定数は、先端が直径５ｍｍ圧子を用いて、ダイヤルゲージで２７ｋＰａの圧力を６０秒間加えたときの厚みをＴ１（μｍ）とし、続いて１７７ｋＰａでの圧力を６０秒間加えたときの厚みをＴ２（μｍ）として、以下の式に従って算出する値である。
歪定数（μｍ／Ｐａ）＝（Ｔ１−Ｔ２）／（１７７−２７）／１０００

この様なクッション層としては、天然ゴム、ニトリルゴム、“ネオプレン（登録商標）”ゴム、ポリブタジエンゴム、熱硬化ポリウレタンゴム、熱可塑性ポリウレタンゴム、シリコンゴムなどの無発泡のエラストマーを挙げることができるが、これらに限定されるわけではない。

クッション層の厚みは、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲が好ましい。半導体基板全面の面内均一性の観点からは、０．３ｍｍ以上が好ましい。また、局所平坦性の観点からは２．０ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下が更に好ましい。

研磨パッドを構成する研磨層としては、独立気泡を有する構造のものが、半導体、誘電／金属複合体および集積回路等において平坦面を形成するので好ましい。また、研磨層の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４５度〜６５度であることが好ましい。アスカーＤ硬度が４５度未満の場合には、被研磨材のプラナリティが低下し、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、被研磨材のユニフォーミティ（均一性）が低下する傾向にある。

特に限定されないが、かかる構造体を形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、“ネオプレン（登録商標）”ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムおよびこれらを主成分とした樹脂等が挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。このような樹脂においても、独立気泡径が比較的容易にコントロールできる点でポリウレタンを主成分とする素材がより好ましい。

ポリウレタンとは、ポリイソシアネートの重付加反応または重合反応により合成される高分子である。ポリイソシアネートの対称として用いられる化合物は、含活性水素化合物、すなわち、二つ以上のポリヒドロキシ基、あるいはアミノ基含有化合物である。ポリイソシアネートとして、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどを挙げることができるがこれに限定されるものではない。これらを２種以上用いてもよい。

ポリヒドロキシ基含有化合物としてはポリオールが代表的であり、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。硬度、気泡径および発泡倍率によって、ポリイソシアネートとポリオール、および触媒、発泡剤、整泡剤の組み合わせや最適量を決めることが好ましい。

これらのポリウレタン中への独立気泡の形成方法としては、ポリウレタン製造時における樹脂中への各種発泡剤の配合による化学発泡法が一般的であるが、機械的な撹拌により樹脂を発泡させたのち硬化させる方法も好ましく使用することができる。

独立気泡の平均気泡径は、スクラッチを低減する観点から３０μｍ以上が好ましい。一方、被研磨材の局所的凹凸の平坦性の観点から１５０μｍ以下が好ましく、１４０μｍ以下がより好ましく、１３０μｍ以下がより好ましい。なお、平均気泡径は、サンプル断面をキーエンス製ＶＫ−８５００の超深度顕微鏡にて倍率４００倍で観察したときに一視野内に観察される気泡のうち、視野端部に欠損した円状に観察される気泡を除く円状気泡を画像処理装置にて断面面積から円相当径を測定し、数平均値を算出することにより求められる。

本発明における研磨パッドの一実施態様として好ましいものは、ビニル化合物の重合体およびポリウレタンを含有し、独立気泡を有するパッドである。ビニル化合物からの重合体だけでは靭性と硬度を高めることはできるが、独立気泡を有する均質な研磨パッドを得ることが困難であり、またポリウレタンは、硬度を高くすると脆くなる。ポリウレタン中にビニル化合物を含浸させることにより、独立気泡を含み、靭性と硬度の高い研磨パッドとすることができる。

ビニル化合物は、重合性の炭素−炭素二重結合を有する化合物である。具体的にはメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、マレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、イソプロピルマレイミド、アクリロニトリル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。これらを２種以上用いてもよい。

上述したビニル化合物の中で、ＣＨ_２＝ＣＲ^１ＣＯＯＲ^２（Ｒ^１：メチル基またはエチル基、Ｒ^２：メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基）が好ましい。中でもメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレートは、ポリウレタンへの独立気泡の形成が容易な点、モノマーの含浸性が良好な点、重合硬化が容易な点、重合硬化されたビニル化合物の重合体とポリウレタンを含有している発泡構造体の硬度が高く平坦化特性が良好な点で好ましい。

これらのビニル化合物の重合体を得るために好ましく用いられる重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、イソプロピルパーオキシジカーボネート等のラジカル開始剤を挙げることができる。これらを２種以上用いてもよい。また、酸化還元系の重合開始剤、例えばパーオキサイドとアミン類との組合せを使用することもできる。

ビニル化合物のポリウレタン中への含浸方法としては、ビニル化合物が入った容器中にポリウレタンを浸漬する方法が挙げられる。なお、その際、含浸速度を速める目的で、加熱、加圧、減圧、撹拌、振盪、超音波振動等の処理を施すことも好ましい。

ビニル化合物のポリウレタン中への含浸量は、使用するビニル化合物およびポリウレタンの種類や、製造される研磨パッドの特性により定められるべきものであり、一概にはいえないが、例えば、重合硬化した発泡構造体中のビニル化合物から得られる重合体とポリウレタンの含有比率が重量比で３０／７０〜８０／２０であることが好ましい。ビニル化合物から得られる重合体の含有比率が重量比で３０／７０以上であれば、研磨パッドの硬度を十分高くすることができる。また、含有比率が８０／２０以下であれば、研磨層の弾力性を十分高くすることができる。

なお、ポリウレタン中の重合硬化したビニル化合物から得られる重合体およびポリウレタンの含有率は、熱分解ガスクロマトグラフィ／質量分析手法により測定することができる。本手法で使用できる装置としては、熱分解装置としてダブルショットパイロライザー“ＰＹ−２０１０Ｄ”（フロンティア・ラボ社製）を、ガスクロマトグラフ・質量分析装置として、“ＴＲＩＯ−１”（ＶＧ社製）を挙げることができる。

本発明において、半導体基板の局所的凹凸の平坦性の観点から、ビニル化合物から得られる重合体の相とポリウレタンの相とが分離されずに含有されていることが好ましい。定量的に表現すると、研磨パッドをスポットの大きさが５０μｍの顕微赤外分光装置で観察した赤外スペクトルがビニル化合物から重合される重合体の赤外吸収ピークとポリウレタンの赤外吸収ピークとを有しており、色々な箇所の赤外スペクトルがほぼ同一であることである。ここで使用される顕微赤外分光装置として、ＳＰＥＣＴＲＡ−ＴＥＣＨ社製のＩＲμｓを挙げることができる。

研磨パッドは、特性改良を目的として、研磨剤、帯電防止剤、潤滑剤、安定剤、染料等の各種添加剤を含有してもよい。

本発明において、研磨層の密度は、局所的な平坦性不良やグローバル段差を低減する観点から、０．３ｇ／ｃｍ^３以上が好ましく、０．６ｇ／ｃｍ^３以上がより好ましく、０．６５ｇ／ｃｍ^３以上がより好ましい。一方、スクラッチを低減する観点から、１．１ｇ／ｃｍ^３以下が好ましく、０．９ｇ／ｃｍ^３以下がより好ましく、０．８５ｇ／ｃｍ^３以下がより好ましい。なお、本発明における研磨層の密度は、ハーバード型ピクノメーター（ＪＩＳ Ｒ−３５０３基準）を用い、水を媒体に測定した値である。

本発明において研磨される被研磨材としては、例えば半導体ウェハーの上に形成された絶縁層または金属配線の表面が挙げられる。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る。金属配線としては、アルミニウム、タングステン、銅、およびそれらの合金等を挙げることができ、構造的にはダマシン、デュアルダマシン、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、低誘電率絶縁膜も用いられる。半導体ウェハー以外に磁気ヘッド、ハードディスク、サファイヤ、ＳｉＣ、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）等の研磨に用いることもできる。

上述した実施の形態によれば、研磨面上で直交する二つの軸をＸ軸、Ｙ軸としたとき、Ｘ軸方向のタイル幅が２．４ｍｍ以上１３ｍｍ未満であり、Ｙ軸方向のタイル幅が１３ｍｍ以上であり、かつ、研磨面の外縁がなす面積に対するタイルの面積の割合であるタイル面積率が３４％以上９０％以下であるようにしたので、研磨レートと面内均一性とを向上しつつ、ＰＣＲの上昇を抑え、良好な段差解消性を実現することができる。

また、上述した実施の形態によれば、研磨レートや面内均一性の不安定性の原因となるタイル端の局所的吸水膨潤変形を抑制し、パッドカットレートや段差解性の悪化の原因となるタイル面積率の低下を抑制することで、トレードオフ関係の両者を両立し解決するものである。

本発明の研磨方法は、ガラス、半導体、誘電／金属複合体および集積回路等に平坦面を形成するために好適に使用される。

以下、実施例によって、さらに本発明の詳細を説明する。しかし、本実施例により本発明が限定して解釈される訳ではない。なお、測定は以下のとおりに行った。

（気泡径測定）
平均気泡径はサンプル断面をキーエンス（株）製ＶＫ−８５００の超深度顕微鏡にて倍率４００倍で観察したときに一視野内に観察される気泡のうち、視野端部に欠損した円状に観察される気泡を除く円状気泡を画像処理装置にて断面面積から円相当径を測定し、算出した数平均値を平均気泡径とした。

（硬度測定）
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂を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（株）製、アスカーＤ型硬度計）を用い、硬度を測定した。

（傾斜角度測定）
研磨層表面に溝を形成したパッドを、剃刀刃が溝方向に対して垂直となるように配置して溝深さ方向にスライスし、溝の断面をキーエンス（株）製ＶＫ−８５００の超深度顕微鏡にて観察して、研磨面と前記溝の研磨面と連続する側面の成す角度を測定した。パッドの中心から５０ｍｍ、２５０ｍｍ、４５０ｍｍの位置から最も近い溝を測定し、この３点の平均を傾斜角度とした。

（歪定数算出）
先端が直径５ｍｍ圧子を用いて、ダイヤルゲージで２７ｋＰａの圧力を６０秒間加えたときの厚みを（Ｔｈ１）μｍとし、続いて１７７ｋＰａでの圧力を６０秒間加えたときの厚みを（Ｔｈ２）μｍとして、歪定数は以下の式に従って算出した。
歪定数（μｍ／Ｐａ）＝（Ｔｈ１−Ｔｈ２）／（１７７−２７）／１０００

（平均研磨レートの算出方法）
アプライドマテリアルズ（株）製の３００ｍｍウェハー用研磨装置（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ３ Ｚｏｎｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ Ｈｅａｄ）を用いて、所定の研磨条件で研磨を行った。研磨特性は、３００ｍｍウェハーの両最外周１ｍｍまで、直径方向に測定した。ウェハー中心部を０ｍｍ地点として、±方向へ５ｍｍ、２５ｍｍ、４５ｍｍ、６５ｍｍ、８５ｍｍ、１０５ｍｍ、１２５ｍｍ、１３０ｍｍ、１３５ｍｍ、１４０ｍｍの２１点、±１４１ｍｍ〜１４５ｍｍは１ｍｍ間隔で１０点、±１４５．５ｍｍ〜１４９ｍｍまで０．５ｍｍ間隔で１６点、合計４７点の測定を行う。２ｍｍエクスクルージョンの場合は、１４９ｍｍを省き、以下記載の方式で面内均一性を算出し、１０ｍｍエクスクルージョンの場合は±１４１ｍｍ〜１４９ｍｍの値を省き面内均一性を算出する。中心から半径１４０ｍｍ以内の面内を５ｍｍ毎に３７点、中心から半径１４１ｍｍ以上の面内を１ｍｍ毎に１８点を測定して平均研磨レート（ｎｍ／分）を算出した。

（研磨レートの面内均一性の算出方法）
２００枚目に研磨したウェハーを上述した平均研磨レートの算出方法と同様に研磨特性を測定し、以下の式に従って算出した。
研磨レートの面内均一性（％）＝｛（面内の最大研磨レート）−（面内の最小研磨レート）｝／（平均研磨レート）×１００。

（レート変動の算出方法）
以下の式に従って算出した。
初期レート変動＝（パッドを立ち上げてから、１枚目に研磨したウェハーの平均研磨レート）−（２５枚目に研磨したウェハーの平均研磨レート）
中期レート変動＝（２５枚目に研磨したウェハーの平均研磨レート）−（２００枚目に研磨したウェハーの平均研磨レート）。

（ＰＣＲ測定）
株式会社ミツトヨのデプスゲージを用いて、平坦な場所にてデプスゲージのゼロ点を決めたパッドのエッジ部から中心部に達するまでの全ての溝の深さをデプスゲージで測定した。測定は各溝について２回行い、その平均深さを算出した。各実施例および比較例において２００枚連続研磨後に再度同じように平均深さを算出し研磨前の平均深さとの差を時間で割り返し、ＰＣＲを算出した。

＜実施例１＞
ポリプロピレングリコール３０重量部と、ジフェニルメタンジイソシアネート４０重量部と、水０．５重量部と、トリエチルアミン０．３重量部と、シリコーン整泡剤１．７重量部と、オクチル酸スズ０．０９重量部とをＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型を行い、独立気泡の発泡ポリウレタンシートを作製した。

前記発泡ポリウレタンシートを、アゾビスイソブチロニトリル０．２重量部を添加したメチルメタクリレートに６０分間浸漬した。次に浸漬後の発泡ポリウレタンシートを、ポリビニルアルコール“ＣＰ”（重合度：約５００、ナカライテスク（株）製）１５重量部、エチルアルコール（試薬特級、片山化学（株）製）３５重量部および水５０重量部からなる溶液中に浸漬した後、乾燥させることにより、前記発泡ポリウレタンシート表層をポリビニルアルコールで被覆した。

次に表面がポリビニルアルコールによって被覆された発泡ポリウレタンシートを、塩化ビニル製ガスケットを介して２枚のガラス板間に挟み込んで、６５℃で６時間、１２０℃で３時間加熱することにより重合硬化させた。ガラス板間から離型し水洗した後、５０℃で真空乾燥を行った。このようにして得られた硬質発泡シートを厚み２ｍｍにスライス加工することにより研磨層を作製した。研磨層中のメチルメタクリレート含有率は６６重量％であった。また研磨層のＤ硬度は５４度、密度は０．８１ｇ／ｃｍ^３、独立気泡の平均気泡径は４５μｍであった。得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。

上記方法により得られた研磨層に、クッション層として歪定数０．１５×１０^−４μｍ／Ｐａの日本マタイ（株）製の熱可塑性ポリウレタン（クッション層厚み：０．３μｍ）を、ロールコーターを用いて三井化学ポリウレタン（株）製ＭＡ−６２０３接着層を介して積層し、さらに裏面に裏面テープとして積水化学工業（株）両面テープ５６０４ＴＤＭを貼り合わせた。この積層体を７７５ｍｍの直径の円に打ち抜いて、研磨層表面にＸピッチ（例えば、図２のＰｘ）が１０．０ｍｍ、Ｙピッチ（例えば、図２のＰｙ）が３０．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅（例えば、図２のＷｇｘ，Ｗｇｙ）が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅（例えば図２のＷｔｘ）は７．０ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅（例えば図２のＷｔｙ）は２７．０ｍｍであった。ここで、溝には傾斜が加工されていて（例えば図５参照）、その角度θ_２が１３５度、断面形状がＶ字の溝を格子状に研磨層全面に施した。タイル面積率は６３％であった。得られた形状および特性について、表１に示す。

研磨工程では、まず、得られた研磨パッドを、アプライドマテリアルズ（株）製ウェハー用研磨装置（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ３ Ｚｏｎｅ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ Ｈｅａｄ）の定盤に貼り付けた。その後、１２インチのシリコン基板上に酸化膜を形成したウェハー（酸化膜ウェハー）を研磨ヘッドに取り付け、リテーナーリング圧力＝７７ｋＰａ（１１ｐｓｉ）、Ｚ１圧力＝４９ｋＰａ（４ｐｓｉ）、Ｚ２圧力＝２８ｋＰａ（４ｐｓｉ）、Ｚ３圧力＝２８ｋＰａ（４ｐｓｉ）、プラテン回転数＝６０ｒｐｍ、研磨ヘッド回転数＝６１ｒｐｍ、スラリー（キャボット社製、ＳＳ−４５００、１：１）を３００ｍＬ／分の流量で流し、Ｓｅａｓｏｌ製ドレッサーで荷重１７．８Ｎ（４ｌｂｆ）、研磨時間１分、インサイチュードレッシングをして２００枚を研磨した。２００枚目に研磨した酸化膜ウェハーの研磨レートを２ｍｍエクスクルージョンで算出した（全面の膜厚測定後、ウェハエッジ２ｍｍを省くウェハーの研磨レートや面内分布を算出）。その結果、研磨レートは２９９ｎｍ／分で、面内均一性は２２．８％であった。初期レート変動率は−１．９％と良好な値であり、中期レート変動率は−３．１％と全体的に変動が無い事が明確となった。ＰＣＲは０．６０μｍ/分となった。

＜実施例２＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが１０．０ｍｍ、Ｙピッチが２０．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は７．０ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は１７．０ｍｍであった。ここで、溝の断面形状は、角度θ_２が１３５度のＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に形成した。このときのタイル面積率が６０％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。実施例２の研磨パッドにおいて、研磨レートは２８６ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は２４．３％、初期レート変動率は−２．３％と良好な値であり、中期レート変動率は３％と全体的に変動が無い事が明確となった。ＰＣＲは０．６６μｍ/分であった。

＜実施例３＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが１１．５ｍｍ、Ｙピッチが２３．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が２．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は９．５ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は２１．０ｍｍであった。ここで、溝は垂直溝（研磨面と溝側面とのなす角度が９０度）を採用した（図１０参照）。このときのタイル面積率が７５％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。実施例３の研磨パッドにおいて、研磨レートは２６９ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は３６．８％となり、又、初期レート変動率は７．７％、中期レート変動率は１０．０％となり、ＰＣＲは０．５６μｍ/分であった。

＜実施例４＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが２０．０ｍｍ、Ｙピッチが２３．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が２．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は１８．０ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は２１．０ｍｍであった。ここで、溝は垂直溝（研磨面と溝側面とのなす角度が９０度）を採用した（図１０参照）。このときのタイル面積率が８２％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。実施例４の研磨パッドにおいて、研磨レートは２７５ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は２６．８％となり、又、初期レート変動率は９．４％、中期レート変動率は１２．５％となり、ＰＣＲは０．５２μｍ/分であった。

＜実施例５＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが１１．５ｍｍ、Ｙピッチが２３．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は８．５ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は２０．０ｍｍであった。ここで、溝の断面形状は、角度θ_２が１３５度のＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に形成した。このときのタイル面積率が６４％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。実施例５の研磨パッドにおいて、研磨レートは３２７ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は１１．７％となり、又、初期レート変動率は７．６％、中期レート変動率は５．２％となり、ＰＣＲは０．５９μｍ/分であった。

＜実施例６＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが２０．０ｍｍ、Ｙピッチが２３．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は１７．０ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は２０．０ｍｍであった。ここで、溝の断面形状は、角度θ_２が１３５度のＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に形成した。このときのタイル面積率が７４％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。実施例６の研磨パッドにおいて、研磨レートは３３５ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は１７．４％となり、又、初期レート変動率は３．８％、中期レート変動率は１１．５％となり、ＰＣＲは０．５２μｍ/分となった。

＜実施例７＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが１１．５ｍｍ、Ｙピッチが１５．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は８．５ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は１２．０ｍｍであった。ここで、溝の断面形状は、角度θ_２が１３５度のＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に形成した。このときのタイル面積率が５９％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。実施例７の研磨パッドにおいて、研磨レートは３３３ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は２７．２％となり、又、初期レート変動率は６．１％、中期レート変動率は３．５％となり、ＰＣＲは０．６６μｍ/分であった。

＜実施例８＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが２０．０ｍｍ、Ｙピッチが１５．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は１７．０ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は１２．０ｍｍであった。ここで、溝の断面形状は、角度θ_２が１３５度のＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に形成した。このときのタイル面積率が６８％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。実施例８の研磨パッドにおいて、研磨レートは３２７ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は１０．８％となり、又、初期レート変動率は６．０％、中期レート変動率は７．２％となり、ＰＣＲは０．５８μｍ/分であった。

＜比較例１＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチ、Ｙピッチ共に１５．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチおよびＹピッチにおけるタイル幅は１２．０ｍｍであった。ここで、溝は傾斜面を有し、研磨面と傾斜面とのなす角度が１３５度、断面形状がＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に施した。このときのタイル面積率が６４％である正方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例１の研磨パッドにおいて、研磨レートは２９５ｎｍ／分で、面内均一性は２９．４％となり、又、初期レート変動率は３．９％、中期レート変動率は−６．７％となり、ＰＣＲは０．６９μｍ/分となった。実施例１と比較すると、両パッド共にほぼ同じタイル面積率であることにも関わらず、比較例１のパッドでは、面内均一性、レート安定性、ＰＣＲにて特性が悪化した。

＜比較例２＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチ、Ｙピッチ共に１１．５ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチおよびＹピッチにおけるタイル幅は８．５ｍｍであった。ここで、溝は傾斜面を有し、研磨面と傾斜面とのなす角度が１３５度、断面形状がＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に施した。このときのタイル面積率が５５％である正方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例２の研磨パッドにおいて、研磨レートは３０１ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は２６．４％となり、又、初期レート変動率は１．７％、中期レート変動率は−３．７％となり、ＰＣＲは０．７１μｍ/分となった。比較例１と比較すると、タイル面積率が低くなったことにより、レート変動率は良好であったが、ＰＣＲは悪化した。又、研磨レートと面内均一性は改善されたが、実施例１より劣っていた。

＜比較例３＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチ、Ｙピッチ共に２０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が３．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチおよびＹピッチにおけるタイル幅は１７．０ｍｍであった。ここで、溝は傾斜面を有し、研磨面と傾斜面とのなす角度が１３５度、断面形状がＶ字状をなすものを採用し、この溝を格子状に研磨層全面に施した。このときのタイル面積率が７２％である正方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例３の研磨パッドにおいて、研磨レートは２８０ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は３１．３％となり、又、初期レート変動率は４．２％、中期レート変動率は−７．１％となり、ＰＣＲは０．６２μｍ/分となった。比較例１と比較すると、タイル面積率が大きくなったことにより、ＰＣＲは良好になったが、レート安定性や研磨レートおよび面内均一性が、更に悪化した。

＜比較例４＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチ、Ｙピッチ共に１５．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が１．５ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチおよびＹピッチにおけるタイル幅は１３．５ｍｍであった。ここで、溝は傾斜が加工されない垂直溝（研磨面と溝側面とのなす角度が９０度）を採用した。このときのタイル面積率が８１％である正方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例４の研磨パッドにおいて、研磨レートは２６５ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は４３．８％となり、又、初期レート変動率は１４．６％、中期レート変動率は−１１．８％となり、ＰＣＲは０．３９μｍ/分となった。比較例１〜３と比較すると、傾斜溝の加工がされていない分、ＰＣＲは良好となったが、研磨レート、面内均一性およびレート安定性は悪化した。

＜比較例５＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチ、Ｙピッチ共に１０．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が１．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチおよびＹピッチにおけるタイル幅は９．０ｍｍであった。ここで、溝は傾斜が加工されない垂直溝（研磨面と溝側面とのなす角度が９０度）を採用した。このときのタイル面積率が８１％である正方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例５の研磨パッドにおいて、研磨レートは２６２ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は１９．８％となり、又、初期レート変動率は１０．２％、中期レート変動率は−７．７％となり、ＰＣＲは０．４５μｍ/分となった。比較例４と比較すると、タイル面積率は同じだが、タイル幅が小さくなった分、研磨レート、面内均一性およびレート安定性は良好だったが、ＰＣＲは悪化した。

＜比較例６＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチ、Ｙピッチ共に２０．０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が１．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチおよびＹピッチにおけるタイル幅は１９．０ｍｍであった。ここで、溝は傾斜が加工されない垂直溝（研磨面と溝側面とのなす角度が９０度）を採用した。このときのタイル面積率が９０％である正方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例６の研磨パッドにおいて、研磨レートは２４８ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は４０．２％となり、又、初期レート変動率は１８．２％、中期レート変動率は−１７．０％となり、ＰＣＲは０．３３μｍ/分となった。比較例４と比較すると、タイル面積率が大きくなったことにより、ＰＣＲは改善したが、研磨レート、面内均一性およびレート安定性は大きく悪化した。

＜比較例７＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチが８．０ｍｍ、Ｙピッチが２０．０ｍｍ、Ｘピッチにおける溝幅が３．０ｍｍ、Ｙピッチにおける溝幅が１０．０ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は５．０ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は１０．０ｍｍであった。ここで、溝は垂直溝（研磨面と溝側面とのなす角度が９０度）を採用した。このときのタイル面積率が３１％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例７の研磨パッドにおいて、研磨レートは３５０ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は３５．３％となり、又、初期レート変動率は７．３％、中期レート変動率は１５．３％となり、ＰＣＲは０．７３μｍ/分となった。比較例２と比較すると、タイル面積率が下がったことで、研磨レートは良好であったが、面内均一性とレート安定性は悪化した。タイル面積率が低いが、垂直溝であった為、ＰＣＲは同等であった。

＜比較例８＞
溝形成前の工程までは実施例１と同様にして得られた研磨層表面にＸピッチ１２．０、Ｙピッチ５０ｍｍ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の溝幅が０．７ｍｍである格子状の溝を形成し、研磨パッドを作製した。また、このときのＸピッチにおけるタイル幅は１１．３ｍｍ、Ｙピッチにおけるタイル幅は４９．３ｍｍであった。ここで、溝は垂直溝（研磨面と溝側面とのなす角度が９０度）を採用した。このときのタイル面積率が９３％である長方形ピッチの研磨パッドにて、実施例１と同じ環境、研磨レシピで研磨を行った。得られた形状および特性について、表１に示す。比較例８の研磨パッドにおいて、研磨レートは２３９ｎｍ／分で、研磨レートの面内均一性は４５．０％となり、又、初期レート変動率１９．３％、中期レート変動率１９．６％となり、ＰＣＲは０．２９μｍ/分となった。比較例６と比較すると、タイル面積率が更に高くなったため、研磨レート、面内均一性とレート安定性は悪化した。一方で、タイル面積率が高いためＰＣＲは良好であった。

以上のように、本発明にかかる研磨パッドは、研磨レートと面内均一性とを向上しつつ、ＰＣＲの上昇を抑え、良好な段差解消性を実現するのに有用である。

１ 研磨パッド
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 溝
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 本体部
１１ 主面
２１，２３，２３ａ，２３ｂ，２４，２５ 傾斜面
２２，２６ 底部
２７ 側面

Claims (4)

1. 略格子状に形成された溝で区画され、その表面が研磨面をなす平面状の複数のタイルを有する研磨パッドであって、
   前記研磨面上で直交する二つの軸をＸ軸、Ｙ軸としたとき、
   Ｘ軸方向の前記タイルの幅が２．４ｍｍ以上１３．０ｍｍ未満であり、Ｙ軸方向の前記タイルの幅が１３．０ｍｍ以上であり、かつ、前記研磨面の外縁がなす面積に対する前記複数のタイルの総面積の割合であるタイル面積率が３４％以上９０％以下であることを特徴とする研磨パッド。
2. 前記Ｙ軸方向の前記タイルの幅が４０．０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
3. 前記研磨面と、前記溝の側面であって、前記研磨面に連続する二つの側面とがそれぞれなす角度のうち、少なくとも一方の角度が９０度より大きい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. 前記一方の角度が１０５度以上１５０度以下であることを特徴とする請求項３記載の研磨パッド。

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