WO2006123463A1 - 研磨パッド、その製造方法およびそれを用いた半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

　本発明により、スクラッチの発生、研磨レートのバラツキや低下、研磨量のウエハ面内でのバラツキが大きいこと、研磨スラリの余分な消費、更に被研磨体と研磨パッドとの間の適切なスラリの保持が出来ないなどの課題を同時に解決し、研磨レートの適正値維持、被研磨体における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などの生産上においてきわめて有効な研磨パッドおよびその製造方法を提供する。本発明は、研磨面内に溝を有する発泡ポリウレタンから形成される研磨パッドであって、該溝の側面および底面から成る溝の加工面が表面粗さ（Ｒａ）１０以下を有する研磨パッドおよび溝加工刃の送り速度と送り量とを段階的に変化させて研磨面に同心円状の断面形状が矩形である溝を形成する工程を含む研磨パッドの製造方法に関する。

Description

明 細 書

研磨パッド、その製造方法およびそれを用いた半導体デバイスの製造方 法

技術分野

[0001] 本発明は、被研磨体の研磨に使用する研磨パッドおよびその製造方法に関するも のであり、特に半導体デバイスの製造工程にお 、て CMP (ィ匕学的機械研磨またはケ ミカルメ力-カルボリツシング）により層間絶縁膜等の平坦ィ匕処理などを行う時に用い る研磨パッド、この研磨パッドの製造方法、およびこの研磨パッドを用いた半導体デ バイスの製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 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、またデバイスが複雑な構造になって立体ィ匕するように 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 (フオトレ 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おいて、短波長化された光源を用いて露 光する技術が開発されている。また、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 、る。

[0003] 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 、る。 CMPで一般的に使用される研磨 装置を、図 1を用いて説明する。図 1は、 CMP法で用いられる研磨装置の一例を示 す概略構成図である。この研磨装置は、研磨パッド 1を支持する研磨定盤 2、被研磨 物 4 (半導体ウェハなど)を支持する支持台 5 (ポリシングヘッドなど）、研磨剤 3の供給 機構 8、そして半導体ウェハの均一加圧を行うためのバッキング材（図示せず)を備え ている。研磨パッドは、例えば両面テープ等で貼り付けられることにより、研磨定盤に 装着される。研磨定盤 2および支持台 5はそれぞれ回転軸 6、 7を備えており、そして 研磨定盤 2と支持台 5とは、それぞれに支持された研磨パッド 1と被研磨物 4が対向 するように配置される。また支持台 5には通常、被研磨物 4を研磨パッド 1に接触させ るための加圧機構（図示せず)が設けられている。更に、上記研磨装置は、ダイヤモ ンド粉などを金属板に電着などで形成した、研磨パッドの表面を目立てするためのド レッサ（図示せず)を有する。

[0004] その 1方法として、研磨パッドをドレッサによりドレッシング (研肖 IJ)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力 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を研磨する方法がある。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ばらつきや研磨量のゥ ェハ面内でのバラツキが大き 、ことが問題となって!/、る。

[0005] 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ゃドレッサのダイヤモンド、層間膜、ウェハの破片クズゃ研 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。このような従来の 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 、う対策をとつて 、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。

[0006] このような研磨方法において、被研磨物の研磨特性を向上させることを目的として、 様々な試みが行われてきた。その中でも研磨表面にスラリーを保持しそして排出する 溝に関してさまざまな試みが提案されている。

[0007] 特許文献 1には、研磨布の内側部分と外周部分の表面に研磨剤が流通する溝が 形成されるとともに該溝が形成される表面以外は研磨剤が停留する複数の穴が形成 されて 、ることを特徴とする研磨布が記載されて 、る。このような研磨布 (研磨パッド） の具体的態様として、中央部と周辺部分は格子状溝を、その間の部分は孔を有する 研磨布が同文献の図 1に記載されている。このような孔は一般に、一列ないしは数列 に並んだポンチを用いて広い面積を一度に開ける事により設けられる。そしてこのよ うな孔は、一般的に使用される加工装置を用いて設けるのは困難である。また、研磨 スラリーの供給と排出とのバランスに基づぐ異常滞留に対する効果は特に開示され ていない。なお本明細書に記載される「異常滞留」とは、研磨パッドの研磨表面にお いて研磨スラリーの保持が著しく不均一な状態となり、被研磨物の研磨に悪影響を及 ぼすような状態をいう。

[0008] 特許文献 2には、幾何学的に中心を持つ溝形状の中心と研磨パッドの中心とが偏 心状に設けられた研磨パッドが記載されている。この文献には、研磨パッドの中心と 同心円状溝の中心とがずれていることによって、加工されるシリコンウェハに溝形状 が転写され均一性が悪くなると 、う問題を解消できることが記載されて 、る。しかしな がら、この発明ではウェハ中心部分での研磨レート低下を防ぐことは困難である。ま た、研磨スラリーの供給と排出とのバランスに基づぐ異常滞留に対する効果は特に 開示されていない。

[0009] 特許文献 3には、複数の同心円状の溝を有する第 1の領域と第 2のピッチを有する 第 2の領域とを有する研磨パッドが記載されて 、る。この研磨パッドは溝ピッチの異な る 2つの領域を有し、研磨の均一性が改善されることが記載されている。しかしながら 、研磨スラリーの供給と排出とのバランスに基づく異常滞留の問題に対しては開示さ れておらず、研磨均一性を改善することは困難である。

[0010] 特許文献 4には、複数の環状溝および複数の流線溝を有する研磨パッドが記載さ れている。この研磨パッドは、溝形状を流線溝にすることで、スラリーの流れを積極的 に制御しようと試みている。し力しながら、このような研磨パッドでは、研磨に必要とさ れるスラリーが流線溝に沿って流れ出してしまうおそれがある。また、研磨スラリーの 供給と排出とのバランスに基づぐ異常滞留に対する効果は特に開示されておらず、 十分な研磨の均一性を得ることは出来ない。

[0011] 特許文献 5には、溝形状において底部弧状部としてスラリーの澱みを生じ難くした 研磨パッドが記載されている。この研磨パッドは、溝形状を底部弧状となすことで、ス ラリーの流れをスムーズとなるように制御する試みがなされている。特許文献 5に記載 の研磨パッドは、溝形状とその表面粗さについて考量がなされている。しかしながら 研磨面構成の材質が球状黒鉛铸鉄である点において本発明と異なる。また、特許文 献 5に記載の研磨パッドの研磨対象はベアウェハやガラス基板であり、本発明におけ る研磨対象と異なる。さらに、本発明のように研磨層として多孔質材料を用いる場合 における、研磨スラリーの供給と排出とのバランスに基づく異常滞留の問題に対して も触れられていない。

[0012] 特許文献 6には、研磨表面に溝を形成し、溝の内面の表面粗さが 20 m以下であ る研磨パッドが記載されている。この研磨パッドに関しては、溝の内面における表面 粗さに考量がなされている。ここで開示される溝の表面粗さは、研磨面構成の材質を 切削または型成型によって溝を形成することによって得られるものである。しかしなが ら、特許文献 6に記載される方法を用いて、多孔質材料に溝を形成する場合、その 溝の内面の表面粗さを 20 m未満とすることは非常に困難であることが、本発明者ら による追試実験により判明した。この知見から、特許文献 6に記載される発明の骨子 は、溝の形成方法というよりはむしろ研磨層を構成する材質の選択にあるということが でき、この点において本発明と相違する。さらに、本発明のように研磨層として多孔質 材料を用いる場合における、研磨スラリーの供給と排出とのノランスに基づぐ異常 滞留の問題に対しても触れられて 、な 、。

[0013] これらの課題を解決するために、溝入口のコーナ部分に直角なエッジを有する溝 が同心円状に形成された半導体デバイス加工用研磨パッドおよび溝加工用工具 (特 許文献 7および 8参照）、並びに半導体 CMP加工用研磨パッドに機械加工により同 心円状または碁盤目状の細溝を形成する細溝加工機械、加工用工具および加工方 法 (特許文献 9参照)等が提案されて!ヽる。

[0014] 特許文献 7および 8開示の研磨パッドにおいては、溝入口のコーナ部分に直角な エッジを有する溝を、特定の幅、深さおよび溝ピッチで同心円状に形成したことで、 デバイスカ卩工面とパッド上面間でスラリの流れが制御しやすくハイドロプレーン現象 の抑制とデバイスの軟質金属面の CMP法加工による平坦ィ匕処理の効率ィ匕が期待で きるが、上記溝の断面形状が不安定であり、スラリの流動性がパッドによって変わり安 定した研磨特性が得られな 、恐れがある。 [0015] 特許文献 9開示の溝加工用工具によって細溝を形成した研磨パッドにおいても、上 記溝の断面形状が不安定であり、スラリの流動性がパッドによって変わり、スクラッチ が発生しやすくなるなど安定した研磨特性が得られない恐れがある。

[0016] 上記特許文献では、いずれも溝加工用切刃の形状を特定することにより、溝コーナ のエッジを直角にし、壁面のだれ、むしれを生じないようにしょうとしたものであるが、 そのような切刃の形状だけでは、安定した研磨特性を得られにくい恐れがあった。 特許文献 1 特許第 2647046号明細書

特許文献 2特開平 10- - 249710号公報

特許文献 3特開平 11 - -070463号公報

特許文献 4特開 2000- - 198061号公報

特許文献 5特開 2002- - 224950号公報

特許文献 6特開 2004- -009156号公報

特許文献 7特開 2001 - - 181649号公報

特許文献 8特開 2002- - 184730号公報

特許文献 9特開 2002- — 11630号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0017] 本発明は、半導体デバイスの製造工程などにおいて CMPにより層間絶縁膜などの 平坦ィ匕処理などを行う時に用いる研磨パッド、この研磨パッドの製造方法およびこの 研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法において、スクラッチの発生、研磨レ ートのバラツキや低下、研磨量のウェハ面内でのバラツキが大きいこと、研磨スラリの 余分な消費、更に被研磨体と研磨パッドとの間の適切なスラリの保持が出来ないなど の課題を同時に解決せんとするものである。

課題を解決するための手段

[0018] 本発明は、前記課題を同時に解決し、たとえば半導体デバイスの製造工程等にお いて CMPにより層間絶縁膜等の平坦ィ匕処理などを行う時に用いる研磨パッド、この 研磨パッドの製造方法およびこの研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を 提供するものである。 [0019] 本発明における研磨パッドは、 CMPで被研磨体の平坦ィ匕処理を行う時に用いる研 磨パッドに好ましく使用されるものであり、スクラッチの発生、研磨レートのバラツキや 低下、研磨量のウェハ面内でのバラツキが大きいこと、研磨スラリの余分な消費、更 に被研磨体と研磨パッドとの間の適切なスラリの保持が出来ないなどの課題を同時 に解決するためのものであり、そのため研磨パッドにおける面内 (研磨面内）に、溝を 有する発泡ポリウレタン力 形成される研磨パッドであって、上記溝の側面および底 面力も成る溝の加工面が表面粗さ (Ra) 10以下を有する溝を形成したものである。

[0020] 即ち、本発明は、研磨面内に溝を有する発泡ポリウレタン力 形成される研磨パッド であって、該溝の側面および底面力 成る溝の加工面が表面粗さ (Ra) 10以下を有 することを特徴とする研磨パッドである。

[0021] 本発明を好適に実施するためには、上記溝の加工面が表面粗さ (Ra) 1〜9を有す ることが好ましい。

[0022] 本発明の別の態様として、

研磨層を有する研磨パッドであって、

該研磨層が多孔質材料カゝら形成され、

該研磨層の研磨表面が溝を有し、該溝の内面の少なくとも 1部が非孔質面を有する 研磨パッドがある。

[0023] 本発明を好適に実施するためには、

上記非孔質面力 粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra) l. 0〜5. O /z mを有し； 上記研磨層の研磨表面の溝力 溝深さ 0. 5〜1. 5mmであり；

上記研磨層が、平均気泡径 20〜70 mの気泡を有する多孔質材料から形成され 上記研磨層の比重が 0. 5〜1. 0であり；

上記研磨層の圧縮率が 0. 5〜5. 0%であり；

上記研磨層の硬度が 45〜65であり；

上記研磨パッドが更にクッション層を有し、上記クッション層の硬度力 上記研磨層 の硬度より低い； ことが好ましい。

[0024] 本発明の更に別の態様として、溝加工刃の送り速度と送り量とを段階的に変化させ て機械切削して、研磨面に断面形状が矩形である同心円状の溝を形成する工程を 含む研磨パッドの製造方法がある。

[0025] 本発明を好適に実施するためには、

上記溝を形成する工程において、溝加工刃が所望の溝深さまで達した位置で送り を停止する時間を設け；

上記溝加工刃の送り速度と送り量とが、段階的に変化し、かつ順次増加し； 上記研磨パッドが発泡ポリウレタン力 形成される；

ことが好ましい。

[0026] 本発明の更に別の態様として、本発明の研磨パッドを用いて半導体ウェハの表面 を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法がある。

発明の効果

[0027] 本発明の研磨パッドを使用する半導体ウェハなどの研磨においては、研磨レートの ノ ラツキや低下、研磨量のウェハ面内でのバラツキが大きいこと、研磨スラリの余分 な消費、更に被研磨体と研磨パッドとの間の適切なスラリの保持ができないなどの課 題を同時に解決し、研磨中における研磨スラリーの供給と排出のバランスに優れ、研 磨中における研磨スラリーの溝内における異常滞留が改善されており、スクラッチの 発生を低減するのに特に有効であり、半導体ウェハ等の CMPなどの生産上におい てきわめて有効なものである。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]CMPで一般的に使用される研磨装置の説明図である。

[図 2]断面形状が矩形形状である溝の説明図である。

[図 3]本発明の研磨パッドの研磨層に設けられた溝の 1つの実施態様の概略断面図 である。

[図 4]従来の研磨パッドの研磨層に設けられた溝の概略断面図である。

[図 5]本発明の研磨パッドの製造方法に用いられる溝加工刃の刃先の拡大模式図で ある（図 5— a正面図、図 5— b側面図）。 [図 6]従来の研磨パッドの製造方法に用いられる溝加工刃の刃先の拡大模式図であ る（図 6— a正面図、図 6— b側面図）。

[図 7]溝加工刃摩耗の試験方法を説明するための使用前後の刃先角部の拡大概略 図である。

符号の説明

[0029] 1…研磨パッド、

2…研磨定盤、

3…研磨スラリー、

4…被研磨物、

5…支持台、

6、 7…回転軸、

8…供給機構、

10、 20· · ·溝、

11、 21 · · ·溝カ卩工面の側面、

12、 22· · ·溝加工面の底面、

13· · ·溝深さ

14…溝幅

15· · ·溝ピッチ

23…膨れ。

発明を実施するための最良の形態

[0030] 本発明の研磨パッドは、研磨面内に溝を有する発泡ポリウレタンから形成される研 磨パッドであって、上記溝の側面および底面力 成る溝の加工面が表面粗さ (Ra) 1 0以下を有するように形成したものである。別の態様では、本発明の研磨パッドは、研 磨層を有する研磨パッドであって、上記研磨層が多孔質材料から形成され、上記研 磨層の研磨表面が溝を有し、上記溝の内面の少なくとも 1部が非孔質面を有するよう に形成したものである。更に、本発明の研磨パッドの製造方法は、溝加工刃の送り速 度と送り量とを段階的に変化させて機械切削して、研磨面に断面形状が矩形である 同心円状の溝を形成する工程を含むものである。次に、本発明の研磨パッドおよび その製造方法を図 3〜6を用いて具体的に説明する。図 3は、本発明の研磨パッドの 研磨層に設けられた溝の 1つの実施態様の概略断面図であり、図 4は、従来の研磨 パッドの研磨層に設けられた溝の 1つの実施態様の概略断面図である。但し、これら の図は研磨パッドの研磨層の溝の部分模式図であって正確な寸法を示すものでは ない。

[0031] 図 3に示すように、本発明の研磨パッドにおいては、溝の側面（11)および底面（12 )から成る溝の加工面が表面粗さ (Ra) 10以下を有することを要件とする力 上記表 面粗さ（Ra)は好ましくは 1〜9、より好ましくは 1〜5である。上記表面粗さ（Ra)が 10 を超えると、研磨スラリの流れが悪くなつて凝集が発生しやすくなつたり、不純物のつ まりが発生しやすくなつたりするため、スクラッチが発生する。

[0032] また、本発明の研磨パッドの研磨面内にある溝内に、深さ 100 /z m以上（100〜50 O ^ m)を有する欠陥または長さ 200 μ m以上（200〜1000 μ m)を有するひげ状突 起が、上記溝の 1断面当たり 2以下であることが好ましい。上記欠陥またはひげ状突 起が 2より多いと、研磨スラリの流れが悪くなつて凝集が発生しやすくなつたり、不純 物のつまりが発生しやすくなつたりするため、スクラッチが発生する。上記欠陥および ひげ状突起は、研磨パッドを半径方向に 5分割して溝断面を SEM等で観察し、上記 断面内での両者の状態を確認し、上記深さを有する欠陥または上記長さを有するひ げ状突起の個数を測定する。

[0033] 図 5は、本発明の研磨パッドの製造方法に用いる溝カ卩ェ刃の 1つの実施態様の刃 先の部分模式図である。図 6は、従来の研磨パッドの製造方法に用いる溝加工刃の 刃先の部分模式図である。図 5に示すように、本発明の研磨パッドの製造方法にお いては、溝の形成は溝加工刃を用いて機械切削する方法を用いて行い、研磨面に 断面形状が矩形である同心円状の溝を形成する。本発明の研磨パッドの製造方法 に用いる溝加工刃の刃先形状は、図 6に示すような従来の溝加工刃に見られる横逃 げ角（c)を有さない矩形であることが好ましい。上記横逃げ角（c)を有する溝加工刃 を用いると、溝加工刃の磨耗により、形成される溝幅が小さくなり（図 2)、研磨スラリ（ 研磨剤）の保持量にバラツキを生じ、研磨レートのバラツキや低下につながる。また 上記刃先の側面形状においても、図 6に示すような従来の溝加工刃に見られる、すく い角（d)を有する溝加工刃を用いると、溝加工刃の磨耗により、溝加工刃と加工され る研磨面との接触面積が変わって溝の加工面、特に底面の所望の表面粗さ (Ra)が 得られなくなる（図 2)。従って、本発明の研磨パッドの製造方法に用いる溝加工刃は 、上記横逃げ角（c)や、すくい角（d)を有さない、図 5に示すような刃先形状を有する ことが好ましい。

[0034] 本発明の研磨パッドの製造方法において、上記溝加工刃の送り速度と送り量とを段 階的に変化させて機械切削することを要件とする。本明細書中で、溝加工刃の送り 速度や送り量を「段階的に変化させる」とは、同心円状の溝の内の 1つを形成する間 に、段階に分けて送り速度や送り量を変化させることを意味し、各段階における送り 速度値などは順次増加しても、順次減少しても、増加したり減少したりしてもよぐまた 各段階における時間は同じであっても異なっていてもよいことを意味する。

[0035] 上記溝カ卩ェ刃の送り速度は、同心円状の溝の内の 1つを形成する間に、 0. 01〜0 . 10m/分、好ましく ίま 0. 01〜0. 08m/分、より好ましく ίま 0. 01〜0. 05m/分の 範囲で、 1〜2段階、好ましくは 2〜3段階、より好ましくは 2〜5段階に変化させること が望ましい。上記溝加工刃の送り速度が、 0. OlmZ分より小さいとカ卩ェ時間の増加 、刃物磨耗の促進の原因となり、 0. 10mZ分より大きいとバリの増カロ、刃物への負担 増、形状の不安定の原因となる。

[0036] また、上記溝加工刃の送りを低速度一定で溝形成を行うと、溝加工刃の磨耗が大 きくなるとともに、加工時間が増大したりするため、上記送り速度は段階的に増加する ことが好ましい。更に、溝加工時に溝加工刃が溝の最深部、即ち所望の溝深さに達 した位置で、上記溝加工刃の送りを停止する時間を設けること、即ち上記溝加工刃 の送り速度を 0にする時間を設けることが望ましい。上記溝加工刃の送りを停止する 時間は、 0. 5〜5秒間、好ましくは 1. 0〜3. 0秒間が望ましぐ 5秒間を超えると加工 刃の磨耗が大きくなり、 0. 5秒間より短いと安定した溝形状、表面状態を保つことが 難しくなる。

[0037] 上記のように、溝加工刃の送り速度を段階的に変化させることにより、溝加工刃の 送り量も同様に段階的に変化する。また、溝加工刃の総送り量は、所望の溝の深さ に依存して変化するが、上記送り速度と同様に段階的に変化させることが望ましい。 [0038] 上記のように、本発明の研磨パッドの製造方法では、溝加工刃の送り速度と送り量 とを段階的に変化させて研磨面に同心円状の溝を形成することによって、溝加工面 の表面粗さ (Ra)を 10以下と低くすることが可能となり、また溝加工によるパッド表面 のバリが低減され、溝の断面形状を所望の矩形とすることが可能となる。上記溝加工 面の表面粗さ (Ra)が大きいと、上記のように、研磨スラリや不純物の流れが悪くなつ て、スクラッチが発生する。また、本発明の研磨パッドの製造方法を用いることにより、 図 3のように溝カ卩ェによるパッド表面のノ リが低減されることによって溝入口のエッジ が直角となるだけでなぐ溝の側面（11)と底面（12)とが直角となり、安定して溝の断 面形状を綺麗な矩形とすることが可能となる。これらによって、本発明の研磨パッドの 製造方法によって得られた研磨パッドでは、研磨面に形成された溝の形状が安定し 、研磨スラリの保持量が安定するため、研磨レートのノ ラツキや低下、研磨量のゥェ ハ面内でのバラツキが大きいこと、研磨スラリの余分な消費を解決し、更に被研磨体 と研磨パッドとの間の適切なスラリの保持を可能とする。

[0039] 本発明の研磨パッドにおいて、上記のように安定して溝の断面形状が綺麗な矩形 であれば、上記溝の幅、深さおよびピッチは特に限定されるものではないが、 0. 2m m〜5. Omm程度の幅と 0. 2mm〜4. Omm程度の深さと 0. 5〜6. Omm程度のピ ツチを有しておればよぐこれらの範囲力 被研磨体や研磨方法や研磨条件に合わ せて適宜選択すればよいものである。本発明においては、同心円状のそれぞれの溝 の幅は好ましくは同一であり、深さは好ましくは同一であり、ピッチは好ましくは同一 であり、この場合研磨レートの制御が容易であり、製造時における利便性が優れてい る。

[0040] 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であつ てもよく、またはウェハ等の被研磨体に当接する研磨層（硬質表面層）および研磨層 とプラテンとの間に位置するクッション層（弾性支持層）の少なくとも 2層を有する積層 ノッドであってもよいし、更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、研磨層とプラテン (定盤）との間に位置するクッショ ン層の少なくとも 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。 [0041] 前記の積層研磨パッドにおいて、研磨層とクッション層とで大別して形成されるもの であるが、上記研磨層の硬度 (JIS K6253— 1997〖こ準拠して行った。 2cm X 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°C± 2°C、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 6m m以上とした。硬度計 (高分子計器社製 ァスカー D型硬度計)を用い、硬度を測定 した。）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)が悪ィ匕し、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、被研磨物のュニフォミティ（均一性）が悪ィ匕してしまう。クッション層の硬度 (JI S K6253— 1997準拠、高分子計器社製 ァスカー A型硬度計）は、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. 2〜4m m、より好ましくは 0. 8〜3. Omm、クッション層の厚さは好ましくは 0. 5〜2. 5mm、 より好ましくは 1. 0〜2. Ommとすることが望ましい。

[0042] 単層型研磨パッドにおいては、厚さは 1. 0〜5. Omm程であり、その材料は研磨層 とクッション層にそれぞれ使用される材料カゝら適宜選択使用されるものであってよ!、。

[0043] 積層研磨パッドにおいて研磨層の材料としては、前記硬度範囲を満足するもので あれば特に限定されるものではな 、が、多孔質材料力も形成されることが好ま 、。 多孔質材料として、例えばポリウレタン榭脂、ポリエステル榭脂、ポリアミド榭脂、アタリ ル榭脂、ポリカーボネート榭脂、ハロゲン系榭脂（ポリ塩ィ匕ビュル、ポリテトラフルォロ エチレン、ポリフッ化ビ-リデンなど）、ポリスチレン、ォレフィン系榭脂（ポリエチレン、 ポリプロピレンなど)、エポキシ榭脂、及び感光性榭脂などの多孔質材料が挙げられ る。これらの榭脂は単独で使用してもよぐ 2種以上を併用してもよい。

[0044] 本発明にお ヽては、特に好ま ヽ研磨層の材料として、発泡ポリウレタン榭脂が挙 げられる。ポリウレタン榭脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望 の物性を有するポリマーを容易に得ることができるからである。

[0045] ポリウレタン榭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。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する。 [0046] ポリウレタン榭脂としては、イソシァネート末端ウレタンプレボリマーと鎖延長剤とから なり、イソシァネート末端ウレタンプレボリマーは、ポリイソシァネートと高分子ポリオ一 ルと低分子ポリオール力 なる。

[0047] ポリイソシァネートとしては、限定されるものではないが、 2, 4 及び Zまたは 2, 6 ージイソシアナトトルェン、 2, 2，一、 2, 4' 及び Zまたは 4, 4'ージイソシアナトジフ ェ-ルメタン、 1, 5 ナフタレンジイソシァネート、 p—及び m—フエ-レンジイソシァ ネート、ダイメリルジイソシァネート、キシリレンジイソシァネート、ジフエ-ルー 4, 4，一 ジィソシネート、 1, 3 及び 1, 4ーテトラメチルキシリデンジイソシァネート、テトラメチ レンジイソシァネート、 1, 6 へキサメチレンジイソシァネート、ドデカメチレンジィソシ ァネート、シクロへキサン一 1, 3 及び 1, 4ージイソシァネート、 1 イソシァナトー 3 —イソシアナトメチル一 3, 5, 5—トリメチルシクロへキサン（=イソホロンジイソシァネ ート）、ビス一（4 イソシアナトシクロへキシル)メタン（=水添 MDI)、 2 及び 4ーィ ソシアナトシクロへキシルー 2，一イソシアナトシクロへキシルメタン、 1, 3 及び 1, 4 —ビス一（イソシアナトメチル）一シクロへキサン、ビス一（4—イソシアナト一 3—メチル シクロへキシル)メタン、等が挙げられる。

[0048] 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、ポリカーボネ ート、ポリエステノレカーボネート、ポリエーテノレ、ポリエーテノレカーボネート、ポリエステ ルアミド等が挙げられる力 これらのうち耐加水分解性の良好なポリエーテル及びポ リカーボネートが好ましぐ価格面と溶融粘度面からはポリエーテルが特に好ましい。 ポリエーテルポリオールとしては、反応性水素原子を有する出発化合物と、例えば酸 化工チレン、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、ェピク 口ルヒドリンの様な酸ィ匕アルキレン又はこれら酸ィ匕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 ノール A並びに後述のようなポリエステルポリオールを製造するための二価アルコールが挙 げられる。

[0049] 更にヒドロキシ基を有するポリカーボネートとしては、例えば、 1, 3 プロパンジォー ル、 1, 4 ブタンジオール、 1, 6 へキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエ チレングリコール、ポリプロピレングリコール及び Z又はポリテトラメチレングリコールの 様なジオールとホスゲン、ジァリルカーボネート（例えばジフエ-ルカーボネート）もし くは環式カーボネート（例えばプロピレンカーボネート）との反応生成物が挙げられる 。ポリエステルポリオールとしては、二価アルコールと二塩基性カルボン酸との反応生 成物が挙げられる力 耐加水分解性向上のためには、エステル結合間距離が長い 方が好ましぐ V、ずれも長鎖成分の組み合わせが望まし 、。

[0050] 二価アルコールとしては、特に限定はしないが、例えばエチレングリコール、 1, 3— 及び 1, 2 プロピレングリコール、 1, 4 及び 1, 3 及び 2, 3 ブチレングリコール 、 1, 6 へキサングリコール、 1, 8 オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、シ クロへキサンジメタノール、 1, 4 ビス一（ヒドロキシメチル）一シクロへキサン、 2—メ チルー 1, 3 プロパンジオール、 3—メチルー 1, 5 ペンタンジオール、 2, 2, 4ート リメチルー 1, 3 ペンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、 トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブチレングリコール等が挙げられ る。

[0051] 二塩基性カルボン酸としては、脂肪族、脂環族、芳香族及び Z又は複素環式のも のがある力 生成する末端 NCOプレボ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ぐ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、ァゼライン酸、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、シクロへキサンジカルボン酸（o—、 m—、 p— ) 、ダイマー脂肪酸、例えばォレイン酸、等が挙げられる。これらポリエステルポリオ一 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一力プロラ タトンの様なラタトン、又は ε ー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。

[0052] 高分子ポリオールの数平均分子量は特に限定されるものではないが、得られるポリ ウレタンの弾性特性等の観点から 500〜2000であることが好まし 、。数平均分子量 力 00未満であると、得られるポリウレタン榭脂は十分な弾性特性を有さず、脆い榭 脂となる。そのためこのポリウレタン榭脂から製造される研磨層は硬く脆いものとなり、 被研磨物の研磨面のスクラッチの原因となる。また、このような研磨パッドは摩耗しや すくなるため、研磨パッドの寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が 2 000を超える場合は、得られるポリウレタン榭脂は軟らカゝくなり、このポリウレタン榭脂 力 製造される研磨層は平坦ィ匕特性に劣る傾向にある。

[0053] 低分子ポリオールとしては、前述のポリエステルポリオールを製造するのに用いられ る二価アルコールが挙げられる力 本発明の低分子ポリオールとは、ジエチレンダリ コール、 1, 3 ブチレングリコール、 3—メチルー 1, 5 ペンタンジオール及び 1, 6 一へ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 、。本発明に用いられるもの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ー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ため、本発明の研磨 材としては、脆くなつたり又 IC表面に傷がつき易くなる。他方、 1, 6 へキサメチレン 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。

[0054] イソシァネート成分は、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プレボリマーを低溶融粘度とすることが必要である ため、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 Zまたは 2, 6 ジイソシアナトトルェン、 2, 2' 一、 2, 4' 及び Zまたは 4, 4'ージイソシアナトジフエ-ルメタン、 1, 5-ナフタレンジイソシァネ ート、 ρ—及び m—フエ-レンジイソシァネート、ダイメリルジイソシァネート、キシリレン ジイソシァネート、ジフエ-ルー 4, 4，ージイソシネート、 1, 3 及び 1, 4ーテトラメチ ルキシリデンジイソシァネート、テトラメチレンジイソシァネート、 1, 6 へキサメチレン ジイソシァネート、ドデカメチレンジイソシァネート、シクロへキサン一 1, 3 及び 1, 4 —ジイソシァネート、 1—イソシアナト一 3—イソシアナトメチル一 3, 5, 5 トリメチルシ クロへキサン（=イソホロンジイソシァネート）、ビス一（4—イソシアナトシクロへキシル )メタン（=水添 MDI)、 2—及び 4—イソシアナトシクロへキシル 2，一イソシアナトシ クロへキシルメタン、 1, 3—及び 1, 4 ビス一（イソシアナトメチル）一シクロへキサン 、ビス一（4—イソシアナトー 3—メチルシクロへキシル)メタン、等が挙げられる。 [0055] また、ポリオール中の高分子量成分と低分子量成分との比は、これらから製造され る研磨層に要求される特性により決められる。

[0056] 本発明で使用される鎖延長剤として例えば有機ジァミン化合物を用いることができ る。鎖延長剤として用いることができる有機ジァミンィ匕合物として、限定されるもので はないが例えば、 4, 4，一メチレンビス（o クロロア-リン）、 2, 6 ジクロロ一 p フエ 二レンジァミン、 4, 4，ーメチレンビス（2, 3 ジクロロア-リン）等に例示されるポリアミ ン類 3, 3，一ジクロ口一 4, 4，一ジアミノジフエニルメタン、クロロア-リン変性ジクロロ ジアミノジフエ-ルメタン、 1, 2—ビス（2—ァミノフエ-ルチオ）ェタン、トリメチレングリ コールージ—p ァミノべンゾエート、 3, 5 ビス（メチルチオ） 2, 6 トルエンジァ ミン等が挙げられる。あるいは上述した低分子量ポリオールを鎖延長剤として用いる こともできる。これらは 1種で用いても、 2種以上を併用してもよい。

[0057] ポリウレタン榭脂の調製におけるポリイソシァネート、ポリオール、及び鎖延長剤の 比率は、各々の分子量やこれらから製造される研磨層の所望物性などにより種々変 更することができる。研磨特性に優れる研磨層を得るためには、ポリオールと鎖延長 剤の合計官能基 (水酸基 +アミノ基)数に対する有機イソシァネートのイソシァネート 基数は 0. 95〜： L 15であること力好ましく、さらに好ましくは 0. 99〜： L 10である。

[0058] ポリウレタン榭脂は通常の方法により調製することができる。なお、必要に応じてポリ ウレタン榭脂に酸ィ匕防止剤等の安定剤、界面活性剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防 止剤、その他の添加剤を加えてもよい。

[0059] 研磨層用多孔質材料 (研磨層用発泡ポリウレタンまたは微細発泡体力 なる研磨 領域）に含まれる気泡の平均気泡径は、 70 μ m以下、好ましくは 20〜70 μ m、より 好ましくは 30〜50 μ mであるのが望ましい。平均気泡径がこの範囲から逸脱する場 合は、プラナリティ (平坦性:半導体ウェハのそれぞれの微小領域の凹凸の少なさ）が 悪ィ匕するため好ましくない。上記範囲内である場合は、プラナリティがより良好となる。 多孔質材料に含まれる気泡の平均気泡径の測定する方法として、例えば画像処理 装置などで所定量の気泡径を測定する方法などが挙げられる。

[0060] 本発明における研磨層の比重は、 0. 5〜1. 0であることが好ましい。比重が 0. 5未 満の場合は研磨層の表面の強度が低下することにより、被研磨物のプラナリティ（平 坦性）が悪ィ匕するおそれがある。また、比重が 1. 0を超える場合は、研磨層表面での 微細気泡の数が少なくなり易ぐプラナリティは良好であるが、研磨速度が小さくなる 傾向にある。なおこの比重は、試料の質量と、それと同体積の圧力 1. Olbarのもとに おける 4°Cの純粋の水の質量との比率である。この比重 ίお IS Z8807に準拠して求 めることができる。

[0061] 本発明における研磨層（研磨領域)の硬度は、ァスカー D硬度計にて 45〜65度で あるのが好ましい。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） が悪ィ匕するおそれがある。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 、被研磨物のュ-フォーミティ (均一性：半導体ウェハ全面における研磨量のばらつ きの少なさ）が低下する傾向にある。研磨層の硬度は、ァスカー D硬度計 40〜60度 であるのがより好ましい。

[0062] 多孔質材料 (研磨領域)の圧縮率は、 0. 5〜5. 0%であることが好ましぐさらに好 ましくは 0. 5〜3. 0%である。圧縮率が上記範囲内にあれば十分にプラナリティとュ ニフォーミティを両立させることが可能となる。なお、圧縮率は下記式により算出され る値である。

[0063] [数 1]

圧縮率 （％) = { ( T 1 T 2 ) / T 1 } X 1 0 0

[0064] [T1は多孔質材料に無負荷状態から 30KPa (300g/cm²)の応力の負荷を 60秒 間保持した時の多孔質材料の厚みであり、 T2は T1の状態から 180KPa (1800gZ cm²)の応力の負荷を 60秒間保持した時の多孔質材料の厚みである。 ]

[0065] 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〜： L00%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力かるにつれて、研磨層厚みに大きな変化が現れ、 研磨特性の安定性が悪ィ匕してしまうため好ましくない。

[0066] 本発明における微細発泡体力 なる研磨領域の貯蔵弾性率が、測定温度 40°C、 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）が悪ィ匕してしまうため好まし くない。

[0067] 研磨層として好ましく用いられる独立気泡タイプのポリウレタン多孔質材料を製造す る具体的態様の一例を、以下に記載する。

[0068] イソシァネート末端プレボリマーの気洵分散液を作製する樣禅工程

イソシァネート末端プレボリマーにシリコーン系界面活性剤を添加し、非反応性気 体と撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。イソシァ ネート末端プレボリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使 用する。

上記の気泡分散液に鎖延長剤を添加し、混合撹拌する。

[0070] 硬化工程

鎖延長剤を混合したイソシァネート末端プレボリマーを注型し、加熱硬化させる。

[0071] 微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないもの が好ましぐ具体的には例えば窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガ スゃこれらの混合気体が挙げられる。乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的 にも最も好まし 、。

[0072] 非反応性気体を微細気泡状にしてシリコーン系界面活性剤を含むイソシァネート 末端プレボリマーに分散させる撹拌装置として、公知の撹拌装置を特に限定なく使 用することができる。具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、 2軸遊星型ミキサー (ブラネタリーミキサー)等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されな いが、ホイツパー型の撹拌翼を使用する場合、微細気泡が得ることができ好ましい。

[0073] なお、撹拌工程にぉ ヽて気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長 剤を添加して混合する撹拌は、それぞれ異なる撹拌装置を使用してもよい。特に混 合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよぐ大きな気泡を巻き込まな い撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適 である。撹拌工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく 、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用し てもよい。

[0074] ポリウレタン多孔質材料の製造方法において、気泡分散液を型に流し込んで流動 しなくなるまで反応した多孔質材料を加熱、ポストキュアすることは、多孔質材料の物 理的特性を向上させる効果があり極めて好適である。金型に気泡分散液を流し込ん で直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよぐそのような条 件下でもすぐに反応成分に熱が伝達されな 、ので気泡径が大きくなることはな 、。硬 化反応は、常圧で行うと気泡形状が安定するため好ましい。

[0075] ポリウレタン榭脂の製造において、第 3級ァミン系、有機スズ系等の公知のポリウレ タン反応を促進する触媒を使用することもできる。触媒の種類、添加量は、混合工程 後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。

[0076] ポリウレタン多孔質材料の製造は、容器に各成分を計量して投入し、撹拌するバッ チ方式であっても、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌 し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよ 、。

[0077] 本発明の研磨パッドの研磨層は、以上のようにして調製されたポリウレタン榭脂のシ ートを作成し、これを所定のサイズに裁断して製造することができる。

[0078] 研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、厚さ 0. 6〜3. 5mmであるのが 好ましい。上記範囲の厚みの研磨層を作製する方法としては、多孔質材料のブロック をバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法、所定厚 みのキヤビティーを持った金型に榭脂を流し込み硬化させる方法、及びコーティング 技術やシート成形技術を用いた方法などが挙げられる。

[0079] また、研磨層の厚みのバラツキは、 100 μ m以下であることが好ましぐ特に 50 μ m 以下であることが好ましい。厚みのバラツキが 100 mを越える場合には、研磨層が 大きなうねりを持ったものとなり、被研磨物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傾向にある。また、研磨層の厚みのバラツキを解消するた め、一般的には研磨初期において、研磨層の表面を、ダイヤモンド砲粒を電着又は 融着させたドレッサーを用いてドレッシング処理することが多い。この場合、上記厚み 範囲を超える場合はドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させることになる。

[0080] また、研磨層の厚みのバラツキを抑える他の方法として、所定厚みにした研磨層表 面をパフイングする方法もある。ノ フイングする際には、粒度などが異なる研磨シート で段階的に行うことが好ましい。

[0081] 本発明の研磨層は、被研磨物と接触して被研磨物を研磨する研磨表面に、溝が設 けられている。溝の存在によって、半導体デバイス研磨時に供給される研磨スラリー が効率よく保持される。溝はまた、スラリーを研磨面により均一に分配する機能も有す る。溝はさらに、研磨により生じた摩耗屑や使用済み研磨スラリー等の廃棄物を一時 的に滞留させ、この廃棄物を外部へ支障なく排出する、排出経路としても機能する。 溝を設けることによって、被研磨物と研磨層とが吸着することにより生じる被研磨物の 破壊も防ぐこともできる。

[0082] 研磨層の研磨表面の溝について、溝の幅方向における断面形状は特に限定され ず、例えば、側面と底面とにより形成された矩形形状、そして U字形状、 V字形状など が挙げられる。図 3は、断面形状が矩形形状である溝の説明図である。この説明図中 における溝（10)の側面（11)および溝の底面（12)が「溝の内面」に該当する。本明 細書における「溝の内面」は、溝の側面および底面の少なくとも一面を意味する。溝 の断面形状が U字形状の場合は、溝の内面である、側面と底面との区別がはっきり せず、また V字形状の場合は側面のみの構成となる。

[0083] 本発明の研磨パッドにおいては、溝の内面全てが非孔質面である必要はない。例 えば溝深さが小さ 、溝であって溝断面の形状が短形形状である場合は、溝の底面の みが非孔質面であっても本発明の利益が充分に得られると考えられる。しかしながら 、溝の側面および底面の少なくとも一面である溝の内面全てが非孔質面である場合 は、より高 、効果を得ることができるためより好ま U、。

[0084] 研磨層の研磨表面における溝の形状は特に限定されず、例えば研磨表面上にお いて円形、多角形 (三角形、四角形、五角形等)、楕円形などの環状の溝を設けるこ とができる。研磨表面上の溝の数は、 2以上であれば特に限定されない。これらの溝 の配置も特に限定されず、例えば各溝が同心円状に配置されたもの、各溝が偏心し て配置されたもの、一つの環状の溝で囲まれた研磨面の内側に複数の他の環状の 溝が配置されたもの等が挙げられる。

[0085] これらの中でも、環状の溝が同心円状に配置されたものが好ましい。研磨機能およ び溝カ卩工容易性などにおいてより優れるからである。

[0086] 研磨表面にはこれらの環状の溝以外にも、他の形状の溝や凹部を備えることもでき る。他の形状の溝としては例えば、研磨層の直径方向に配列された直線状の溝が挙 げられる。この直線上の溝は格子状態であってもよい。さらにこれらの溝に加えて、研 磨層の研磨表面から裏面まで貫通をする貫通孔を設けてもよい。

[0087] 研磨層表面の溝の溝幅は、 0. 05〜2. Ommの範囲内であるのが好ましぐ 0. 20 〜0. 50mmの範囲にあるのがより好ましい。溝幅が 0. 05mm未満の場合は、スラリ 一が溝に入りに《なりスラリー流路としての効果力 S小さくなり、研磨レートも低くなるお それがある。また、 0. 05mm未満の溝幅は加工するのが非常に困難であり生産性に も劣るおそれがある。溝幅が 2. Ommを超える場合は、研磨層の研磨表面が被研磨 物と接触する研磨実行面積が減少し、研磨レートが低くなるおそれがある。なお「研 磨レート」とは、研磨特性の評価に用いられるパラメーターである。

[0088] 本発明では、溝ピッチが 0. l〜20mmであることが好ましい。図 2に示されるように 、上記溝ピッチ（15)は、形成される溝（14)と他溝（14)との間隔である。溝ピッチが 0 . 1mm未満である場合、非常に多数に溝力パッド上に形成され、研磨層の研磨表面 が被研磨物であるウェハに接触する研磨実行面積が減少し、研磨レートが低下する おそれがある。また、溝ピッチが 20mmを超える場合は、研磨層の研磨表面と、被研 磨物とが接触する面積が増えることにより、被研磨物と研磨パッドとの摩擦抵抗が大 きくなり、被研磨物が支持台（ポリシングヘッド)力 外れてしまう、所謂デチャックが発 生するおそれがある。ここで「溝ピッチ」とは、隣接する溝間の最短部分の距離をいう 。なお図 2は、溝幅（14)、溝ピッチ（15)および溝の深さ（13)を説明する図でもある。

[0089] また溝の深さ（13)は、研磨表面から溝底面の最深部までの距離で 0. 5mm以上が 好ましい。溝の深さが 0. 5mmに満たない場合は、スラリーの供給、排出のバランス 力 Sとれず研磨に対して好ましくな 、。この溝の深さは最も深 、場合でも研磨表面を有 する研磨層の厚さの最大 0. 85までであること力 研磨パッドの強度などの点におい て好ましい。

[0090] 研磨層表面の溝の形成方法は特に限定されるものではなぐ例えば、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榭 脂を流しこみ硬化させる方法、所定の表面形状を有したプレス板で榭脂をプレスして 形成する方法、フォトリソグラフィーを用いて形成する方法、印刷手法を用いて形成 する方法、及び炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光により形成する方法など が挙げられる。溝の形成方法として、機械切削する方法が好ましく用いられる。

[0091] ところで、発泡ポリウレタンなどの多孔質材料によって形成される研磨パッドは、一 般に半導体デバイスなどの研磨性に優れている。しかし、切削加工などによってこれ らの多孔質材料に溝を形成する場合、溝の側面や底面などの内面に、孔部分の切 削による「ささくれ」や開口孔が生じる場合が多 、。溝の内面にこのような「ささくれ」や 開口孔が存在することにより、研磨スラリーの残渣ゃ研磨くずが滞留堆積し易くなる。 そしてこれらが滞留堆積することによって 、わゆる「溝詰まり」が発生し、研磨レートの 低下、スクラッチの発生、および不均一な研磨が生じることとなる。さらにこのような研 磨パッドは、長時間の研磨に耐えうるものではない。

[0092] これらの弊害を取り除く方法として、例えばヒートプレス、エンボス加工、レーザー加 ェによって溝を形成する方法が挙げられる。しカゝしこれらの手法で形成された溝の内 面は、ささくれなどが存在せず滑らかである一方、熱などによる変質が生じやすいと いう欠点も有する。熱変質は、研磨層表面において、溝の盛り上がり、表面の熱硬質 化などを引き起こし、これらはスクラッチの原因となりうる。一方、無発泡材料を用いて 研磨層を作成する場合もまた、内面が滑らかな溝を切削などにより形成することがで きる。し力しながら、無発泡材料の研磨層はスラリー保持能力が劣る場合が多い。ま た、発泡を有さないため、スラリーや研磨くずの逃げ場がなぐスクラッチを多く発生さ せてしまう。

[0093] 本発明の研磨パッドの 1つの態様としては、多孔質材料力もなる研磨層を有し、そ して研磨層表面の溝の内面が非孔質面を有する。なお、研磨層表面の溝の内面が 非孔質面を有するとは、研磨層が多孔質材料力も形成されているにもかかわらず、そ の研磨層に形成された溝の内面が孔を有さず、滑らかな面を有する状態を意味する 。溝の内面が非孔質面を有する場合において、上記非孔質面の粗さ曲線の中心線 平均粗さ (Ra) l . 0〜5. 0 mであるのがより好ましぐ粗さ曲線の中心線平均粗さ（ Ra) l . 5〜3. 0 mであるのがさらに好ましい。粗さ曲線の中心線平均粗さ（Ra)力 . 0 mを超える場合は、異常滞留を低減させる効果が劣るおそれがある。また、研 磨層表面の溝の内面の粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra)を 1. O /z m未満にすること は、現在の技術水準では困難である。

[0094] 本発明の研磨パッドにおいて、研磨表面が溝を有し、そしてこの溝の内面がこのよ うな非孔質面を有することによって、多孔質材料力 なる研磨層であっても、溝部分 における研磨スラリーの残渣および研磨くずの堆積の発生力 生じる溝詰まりを有効 に防止することができ、そしてスラリーの異常滞留の発生を防止することができる。こ れにより、長期使用性に優れた研磨パッドを作成することができる。

[0095] 本明細書で用いられる、粗さ曲線の中心線平均粗さ（Ra)とは、 JIS B 0601にお いて規定されるパラメーターである。粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra)は、三次元表 面構造解析顕微鏡、走査型レーザー顕微鏡、電子線表面携帯解析装置等の光学 式表面粗さ測定器、触針式表面粗さ計等の接触式表面粗さ測定器などを用いて測 定することができる。具体的な測定装置として、例えば表面形状測定装置 (KLAテン コール社製 P— 15)などを挙げることができる。このような装置を用いて JIS B 063 3に準拠して粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra)を測定することができる。

[0096] 研磨層の溝の内面を非孔質面とする方法として、まず溝を切削などによって形成し 、次いで後加工を施して溝の内面を非孔質面に加工する方法が好ましい。溝の内面 を非孔質面とする後加工として、例えば、レーザー加工機を用いて溝の内面の表面 部にレーザーを照射して溶解させる方法、溝の内面の表面部に榭脂を薄く設けてレ ベリングする方法、および溝部分に榭脂を設けた後、再度溝を形成する方法などが 挙げられる。

[0097] このような後加工で用いることができる榭脂として、例えば上記研磨層の調製に用 いることができる榭脂が挙げられる。研磨層の調製に用いることができる榭脂を、上記 の発泡処理を行わずに溝部分に塗布することによって、溝の内面を非孔質面に処理 することができる。これらの榭脂を溝部分に設ける方法として、熱により溶融させた榭 脂を塗布する方法、溶媒中に榭脂を溶解または分散させて榭脂溶液を調製し、これ を塗布またはスプレーする方法、重合性榭脂を塗布またはスプレーにより溝部分に 設けてその後硬化させる方法などが挙げられる。 [0098] 本発明の研磨パッドの研磨層は、多孔質材料によって形成されている。そのため研 磨層について、溝部分以外の研磨表面、つまり溝ピッチの部分にあたる研磨実行面 積部分は、多孔質表面が曝されることとなる。つまりこの研磨表面は、多孔質材料に 由来する複数の微細孔を有することとなる。

[0099] 本発明における研磨パッドとして、研磨層のみで構成される単層型研磨パッド、そ して研磨層およびこの研磨層とプラテン (定盤）との間に位置するクッション層の少な くとも 2層を有する積層研磨パッドが挙げられる。

[0100] 本発明の研磨パッドとして、研磨層とクッション層とを有する積層研磨パッドであるの が好ましい。クッション層は、研磨層の特性を補う役目を果たす。クッション層があるこ とにより、 CMPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリテイとュ-フォーミティの 両者を両立させることができる。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹 凸のある被研磨物を研磨した時のパターン部の平坦性を 、、ュ-フォーミティとは 、被研磨物全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、タツ シヨン層の特性によってュ-フォーミティを改善することを行う。

[0101] クッション層の硬度は、研磨層の硬度より低いものが好ましい。クッション層の硬度 が研磨層の硬度よりも低いことによって、ウェハ全体への研磨層の追従性が良好とな り、研磨層の均一性が向上するからである。クッション層の硬度として、ァスカー A硬 度 20〜40度であるのが好ましぐ 25〜35度であるのがより好ましい。

[0102] クッション層の形成材料は特に制限されな ヽが、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、ポリウレタンを含浸したポリエステル 不織布のような榭脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの 高分子榭脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性榭脂、及び感光性 榭脂などが挙げられる。

[0103] 研磨層とクッション層とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッション層 を両面テープで挟み、プレスする方法が挙げられる。

[0104] 両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成 を有するものを用いることができる。クッション層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考 慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例え ば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮 すると、アクリル系接着剤は金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨層と クッション層は組成が異なる場合もある。この場合は、各接着層面の組成が異なる両 面テープを用いて、研磨層、クッション層との接着力を適正化することもできる。

[0105] こうして得られた研磨パッドをプラテンに上に設けて、半導体ウェハの表面を研磨 することができる。両面テープを用いて、研磨パッドをプラテンに上に設けることがで きる。両面テープは、上述と同様に不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設 けた一般的な構成を有するものを用いることができる。研磨後に、研磨パッドをプラテ ン力 剥がすことを考慮すると、フィルム基材を有する両面テープを用いるのが好まし い。テープ残り等を解消することができるからである。両面テープの接着層の組成は 上述と同様である。

[0106] 本発明の研磨パッドを用いて半導体ウェハの表面を研磨する工程を経て、半導体 デバイスを製造することができる。半導体ウェハとは、一般にシリコンウェハ上に配線 金属及び酸ィ匕膜を積層したものである。半導体ウェハの研磨方法およびそれに用い られる研磨装置は特に制限されない。例えば、研磨パッドを支持する研磨定盤、半 導体ウェハなどの被研磨物を支持する支持台（ポリシングヘッド）、ウェハへの均一 加圧を行うためのノ ッキング材、および研磨剤の供給機構、を備えた研磨装置などを 用いることができる。研磨パッドは、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨 定盤に装着される。研磨定盤と支持台とは、それぞれに支持された研磨パッドと半導 体ウェハが対向するように配置され、それぞれに回転軸を備えている。また、支持台 側には通常、半導体ウェハを研磨パッドに押し付けるための加圧機構が設けてある。 研磨に際しては、研磨定盤と支持台とを回転させつつ半導体ウェハを研磨パッドに 押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤 回転数、及びウェハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。

[0107] これにより半導体ウェハなど被研磨物の表面の突出した部分が除去されて平坦状 に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、ノ¾ /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。 実施例

[0108] 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。但し、本発明は これら実施例に限定されるものではない。尚、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。

[0109] J ^気,泡,径沏 I定

研磨層を、ミクロトームカッターを用いて厚み lmm程度に平行に切り出し、これを平 均気泡径測定用のサンプル試料とした。試料をスライドガラス上に固定し、画像処理 装置（東洋紛社製、 Image Analyzer V10)を用いて、任意の 0. 2mm X O. 2mm 範囲の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。

[0110] 比¾沏1定

JIS Z8807— 1976に準拠して行った。 4cm X 8. 5cmの短冊状（厚み：任意）に 切り出した研磨層を比重測定用試料とし、温度 23°C± 2°C、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、比重を測定した。

[0111] 硬度測定

(1)研磨層硬度

JIS K6253— 1997に準拠して行った。 2cm X 2cm (厚み：任意）の大きさに切り 出した研磨層を硬度測定用試料とし、温度 23°C± 2°C、湿度 50% ± 5%の環境で 1 6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、ァスカー D型硬度計)を用い、硬度を測定した。なお硬度の測定は、 溝が形成されて 、な 、部分で測定を行った。

[0112] (2)クッション層硬度

JIS K6253— 1997に準拠して行った。 2cm X 2cm (厚み：任意）の大きさに切り 出した光透過領域 (窓材領域)などの材を硬度測定用試料とし、温度 23°C± 2°C、湿 度 50% ± 5%の環境で 16時開静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み 6m m以上とした。硬度計 (高分子計器社製、ァスカー A型硬度計)を用い、硬度を測定 した。

[0113] 圧縮率

直径 7mmの円（厚み:任意）に切り出した研磨層を圧縮率測定用試料とし、温度 2 3°C±2°C、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 T MA (SEIKO INSTRUMENTS製、 SS6000)を用い、圧縮率を測定した。なお 圧縮率の測定は、溝が形成されていない部分で測定を行った。圧縮率の計算式を 下記に示す。

[0114] [数 2]

圧縮率 （％) = { (T 1— T 2 ) /T 1 } X 1 0 0

[0115] [T1は研磨層に無負荷状態から 30KPa(300gZcm²)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(1800gZcm²)の応力 の負荷を 60秒間保持した時の研磨層厚みである。 ]

[0116] ffijg^l の沏 I定

直径 7mmの円（厚み:任意）に切り出した研磨層を圧縮回復率測定用試料とし、温 度 23°C±2°C、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、圧縮回復率を測定した

。なお圧縮回復率の測定は、溝が形成されていない部分で測定を行った。圧縮回復 率の計算式を下記に示す。

[0117] [数 3]

圧縮回復率 （％) = { (T 3—T 2) / (T 1 -T 2) } X 1 0 0

[0118] [式中、

T1：材料に無負荷状態から 30KPa(300gZcm²)の応力の負荷を 60秒間保持した 時の材料厚み、

T2:T1の状態から 180KPa(1800gZcm²)の応力の負荷を 60秒間保持した時の 材料厚み、

T3:T2の状態力も無負荷状態で 60秒間保持し、その後、 30KPa(3O0gZcm²)の 応力の負荷を 60秒間保持した時の材料厚み、

である。 ]

[0119] 貯蔵弾性率の測定

JIS K7198— 1991に準拠して行った。 3mm X 40mmの短冊状（厚み；任意）に 切り出した研磨領域等の材を動的粘弾性測定用試料とし、 23°Cの環境条件で、シリ 力ゲルを入れた容器内に 4日間静置した。切り出した後の各シートの正確な幅および 厚みの計測は、マイクロメータにて行った。測定には動的粘弾性スぺクトロメーター（ 岩本製作所製、現アイエス技研)を用い、貯蔵弾性率 E 'を測定した。その際の測定 条件を下記に示す。

<測定条件 >

測定温度 ： 40°C

印加歪 ： 0. 03%

初期荷重 ： 20g

周波数 ： 1Hz

[0120] [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 V、て以下の研磨特性の評価を行った。

[0121] (研磨レート）

研磨レートは、 8インチのシリコンウェハに熱酸ィ匕膜を: m製膜したものを、約 0. 5 m研磨して、このときの時間から算出した。酸ィ匕膜の膜厚測定には、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、スラリとしてシリカスラリー（SS 12、キャボット社製)を研磨中に 150ミリリットル Z分添加した。研磨荷重としては 350

研磨定盤回転数 35rpm、ウェハ回転数 30rpmとした。

[0122] (平坦化特性）

8インチシリコンウェハに熱酸ィ匕膜を 0. 5 /z m堆積させた後、所定のパターユングを 行い、 p—TEOSにて酸ィ匕膜を 1 μ m堆積させ、初期段差 0. 5 mのパターン付きゥ ェハを作製した。このウェハを前述条件にて研磨を行い、研磨後、各段差を測定し 平坦化特性を評価した。平坦ィ匕特性としては 2つの段差を測定した。一つはローカル 段差であり、これは幅 270 μ mのラインが 30 μ mのスペースで並んだパターンにおけ る段差であり、 1分後の段差を測定した。もう一つは削れ量であり、幅 270 /z mのライ ンが 30 μ mのスペースで並んだパターンと幅 30 μ mのラインが 270 μ mのスペース で並んだパターンにお!/、て、上記の 2種のパターンのライン上部の段差が 2000 A以 下になるときの 270 mのスペースの削れ量を測定した。ローカル段差の数値が低 いとウェハ上のパターン依存により発生した酸ィ匕膜の凹凸に対し、ある時間において 平坦になる速度が速いことを示す。また、スペースの削れ量が少ないと削れて欲しく な 、部分の削れ量が少なく平坦性が高 、ことを示す。

[0123] (均一性)の評価は、研磨終了後のウェハの任意 25点の膜厚測定値より下記式に より算出した。なお、均一性の値が小さいほどウェハ表面の均一性が高いことを表す

[0124] 画

面内均一性 （％) = (膜厚最大値 膜厚最小値）ダ（膜厚最大値 +膜厚最小値） X 1 0 0 [0125] (スクラッチ数）

トプコン社製ウェハ表面検査装置 (WM2500)を用いて研磨後、ウェハ上に 0. 5 μ m以上の条痕 (スクラッチ）の個数を測定した。

[0126] (表面粗さ (Ra) )

研磨層の研磨表面上に設けた溝の内面部分を切り出した。この試験片を、表面が 平らなガラス定板に、ワックスを用いて貼り付けた。試験片が貼り付けられたガラス定 板を、表面形状測定装置 (KLAテンコール社製 P— 15)を用いて、 JIS B 0633 に準拠して、表面粗さとして粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra)を測定した。測定は、テ ンコール (_Tencor) P— 15表面粗さ測定装置を用いて、以下の条件で測定した。 走査長さ： 2500 m

走査速度：20 mZ秒

探針力 ：2mg

探針半径： 2. 0 m

先端角 ：60°

同様に試験片をさらに 4つ作成し、同様に測定した。得られた 5つの測定値の平均値 を求め、これを表面粗さとしての粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra)とした。

[0127] (溝断面形状）

以下の評価基準を用いて評価した。

評価基準

〇···溝断面形状を観察した際に深さ方向に対して 3点 (上、中、下)の溝幅を測定 した際の平均が狙い範囲にあり溝幅 3点（上、中、下）のバラツキが 30 m以下また は狙 、幅の 10%以下で矩形が出て 、る。

△…平均溝幅は狙い範囲内にあるが溝幅 3点（上、中、下）のバラツキが 30 m り大きい。

一部分だけバリが大きく出て 、る。

矩形はある程度出ており溝幅 3点（上、中、下）のバラツキも 30 m以下である が平均溝幅が狙 、範囲より僅かに外れて 、る。

X…溝幅が狙い範囲内にない。

矩形が全く出ていない。

[0128] (表面バリ）

上記溝断面形状を測定した断面内において、その溝力 表面にかけてのノ リを、 以下の評価基準を用いて評価した。

評価基準

〇· ··80 /ζ πι以下

△•••80〜： ίθθ πι

Χ · ·· 100 m以上

[0129] (溝加工刃磨耗）

刃先がきれいに研磨された溝加工刃を用いて、溝加工を行い、加工後の刃先状態 を確認する。図 5に示すような刃先角部の Rを (走査型電子顕微鏡 (SEM)またはマ イクロスコープを用いて)測定し、その大きさで以下の評価基準を用いて評価した。 評価基準

O"R: 0〜0. 20mm (カケなし）

△〜R: 0. 20〜0. 30mm (またはカケ小あり）

X〜R: 0. 30mm以上（またはカケ大あり）

[0130] 実施例 1

〔研磨層の作製〕

フッ素コーティングした反応容器内に、フィルタリングしたポリエーテル系プレボリマ 一（ュ-ロイヤル社製、アジプレン L— 325、 NCO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ノ-オン界面活性剤 (東レ 'ダウシリコーン社製、

SH192) 3重量部を混合し、温度を 80°Cに調整した。フッ素コーティングした撹拌翼 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分間激しく撹拌を 行った。そこへ予め 120°Cで溶融し、フィルタリングした 4, 4，一メチレンビス（o—クロ ロア-リン）（ィハラケミカル社製、ィハラキュアミン MT) 26重量部を添加した。その後 、約 1分間撹拌を続けて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。この反応溶液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、 11 0°Cで 6時間ポストキュアを行い、ポリウレタン榭脂発泡体ブロックを得た。このポリウレ タン榭脂発泡体ブロックをバンドソータイプのスライサー（フェツケン社製)を用いてス ライスし、ポリウレタン榭脂発泡体シートを得た。

[0131] 次にこのシートを、パフ機 (アミテック社製)を使用して、所定の厚さに表面パフをし 、厚み精度を整えたシートとした (シート厚み： 1. 27mm) oこの研磨層用シートの各 物性は、平均気泡径 45 m、比重 0. 86、ァスカー 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。このパフ処理をしたシートを所定 の直径 (61cm)に打ち抜き、次いで溝加工機 (東邦鋼機社製)を用いて表面に溝幅 0. 25mm、溝ピッチ 1. 50mm、溝深さ 0. 80mmの同心円状の溝切削加工を行つ た。

[0132] 上記発泡体シートの作成に用いた榭脂を、気泡取り込み攪拌を行なうことなく調製 し、次いでこれを真空脱泡することによって、後加工に用いる榭脂を調製した。こうし て得られた榭脂を、未硬化の状態で溝部分に塗布し、熱処理を施して硬化させ、次 いで硬化した榭脂部分を切削して再度溝を形成した (後加工)。このとき、塗布された 榭脂を全て切削しないように注意を払った。こうして、溝の内面である側面と底面が共 に非孔質面である研磨層を調製した。

[0133] なお、上記の後加工を行う前の溝の内面の粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra)は 7〜 20 /z mであり、後カロェ後の Raは 0. 6〜1. であった。

[0134] この研磨層シートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、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、研磨層とした。

[0135] 〔研磨パッドの作製〕 表面をパフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム（東レネ土製、トーレぺフ、厚さ

： 0. 8mm)カゝらなるクッション層を前記作製した両面テープ付き研磨層シートの粘着 面に、ラミ機を用いて貼り合わせて研磨パッドを作製した。

[0136] 作製した研磨パッドの研磨特性等を測定したところ、この研磨パッドで研磨したゥェ ハはスクラッチが少なく均一性が良好であり、 40時間以上のウェハの研磨を行っても

、溝内での研磨屑やスラリーの異常滞留も無く長期に安定に研磨が実施できた。

[0137] 比較例 1

〔研磨層の作製〕

フッ素コーティングした反応容器内に、フィルタリングしたポリエーテル系プレボリマ 一（ュ-ロイヤル社製、アジプレン L— 325、 NCO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ノ-オン界面活性剤 (東レ 'ダウシリコーン社製、 SH192) 3重量部を混合し、温度を 80°Cに調整した。フッ素コーティングした撹拌翼 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分間激しく撹拌を 行った。そこへ予め 120°Cで溶融し、フィルタリングした 4, 4，一メチレンビス（o—クロ ロア-リン）（ィハラケミカル社製、ィハラキュアミン MT) 26重量部を添加した。その後 、約 1分間撹拌を続けて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。この反応溶液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、 11 0°Cで 6時間ポストキュアを行 、ポリウレタン榭脂発泡体ブロックを得た。このポリウレ タン榭脂発泡体ブロックをバンドソータイプのスライサー（フェツケン社製)を用いてス ライスし、ポリウレタン榭脂発泡体シートを得た。

[0138] 次にこのシートをパフ機 (アミテック社製)を使用して、所定の厚さに表面パフをし、 厚み精度を整えたシートとした (シート厚み： 1. 27mm) oこの研磨層用シートの各物 性は、平均気泡径 45 m、比重 0. 86、ァスカー 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。このパフ処理をしたシートを所定の 直径 (61cm)に打ち抜き、溝加工機 (東邦鋼機社製)を用いて表面に溝幅 0. 25mm 、溝ピッチ 1. 50mm、溝深さ 0. 80mmの同心円状の溝切削加工を行い、溝力卩ェさ れた研磨表面を有する研磨層シートを作成した。

[0139] この溝加工した溝の内面である側面と底面の両方の表面粗度は、後加工前で 7〜 20 μ mであった。

[0140] この研磨層シートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、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、研磨層とした。

[0141] 〔研磨パッドの作製〕

表面をパフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム（東レネ土製、トーレぺフ、厚さ

： 0. 8mm)カゝらなるクッション層を前記作製した両面テープ付き研磨層シートの粘着 面に、ラミ機を用いて貼り合わせた。さらにクッション層表面に両面テープを貼り合わ せて研磨パッドを作製した。

[0142] 作製した研磨パッドの研磨特性等を測定したところ、この研磨パッドで研磨したゥェ ハはスクラッチが 15時間使用後で発生し、溝内での研磨屑やスラリーの異常滞留が 見られた。

[0143] 施例 2

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ボリマー (ュ-ロイヤル社製、アジプレン L- 325、イソシァネート基濃度： 2. 22meqZ) 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、 S HI 92) 3重量部を混合し、反応温度を 80°C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°Cの温度で溶融させ、フィルタリングした 4, 4，一メチレン ビス (o—クロロア-リン）（ィハラケミカル社製、ィハラキュアミン MT)を 26重量部添カロ 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°Cで 6時間ポストキュアを行いポリウレタン榭脂発泡体ブロックを得た。このポ リウレタン榭脂発泡体ブロック力もバンドソータイプのスライサー（フェツケン社製)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。次にこのシートをパフ機 (アミ テック社製)を使用して、所定の厚さに表面パフをし、厚み精度を整えたシートとした（ シート厚み：1. 27mm) oこのシートの被溝カ卩工面における平均気泡径は 45 m、 比重 0. 86gZcm³、硬度 53度、圧縮率 1. 0%、圧縮回復率 65. 0%、貯蔵弾性率 2 75MPaであった。 [0144] このパフ処理をしたシートを直径 61cmに打ち抜き、溝加工機を用いて表面に溝幅 0. 25mm,溝深さ 0. 40mm,溝ピッチ 1. 5mmの同心円状の溝力卩ェを行った。その 際の溝加工刃の送り速度は以下の表 2に示す No. 1を用いた。得られた溝加工面の 表面粗さを測定し、溝形状、表面バリおよび溝加工刃磨耗を評価し、その結果をそ れぞれ以下の表 1および表 2に示す。このシートの溝カ卩工面と反対の面にラミネータ 一を使用して、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（東レネ土製、ポリエチレンフォーム、トーレぺフ、厚み

0. 8mm)の表面をパフ掛け、ラミネーターを使用して前記シートに貼り合せた。更に クッションシートの他面にラミネーター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。

[0145] 実飾 13

溝加工時の溝加工刃送り速度として以下の表 2の No. 4を用いた以外は、実施例 1 と同様にして研磨パッドを作製した。得られた溝加工面の表面粗さを測定し、溝形状 、表面バリおよび溝加工刃磨耗を評価し、その結果をそれぞれ以下の表 1および表 2 に示す。

[0146] 比較例 2

溝加工時の溝加工刃送り速度として以下の表 2の No. 11を用いた以外は、実施例 1と同様にして研磨パッドを作製した。得られた溝加工面の表面粗さを測定し、溝形 状、表面バリおよび溝加工刃磨耗を評価し、その結果をそれぞれ以下の表 1および 表 2に示す。

[0147] 得られた実施例 2〜3および比較例 2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。

[0148] [表 1] 実施例 比較例

2 3 2 表面粗さ R a 5. 57 8. 59 1 2. 54 研磨レート

2300 2300 2350

/分)

スクラッチ数

53 76 1 78

(個/ウェハ） [表 2]

上記表 1の結果から明らかなように、実施例 2および 3の本発明の研磨パッドは、比 較例 2の研磨パッドに比べて、溝加工面の表面粗さ (Ra)が小さぐスクラッチ数が小 さくて研磨特性が非常に優れていることがわかる。また、本発明の製造方法を用いた 実施例 2および 3の研磨パッドは、溝加工によるパッド表面のノ リが大きく低減されて いることがわ力る。 [0151] これに対して、本発明の製造方法を用いていない比較例 2の研磨パッドは、研磨レ ートは低下していないものの、スクラッチ数が非常に大きくなつており、溝加工による ノッド表面のバリが非常に悪 ヽものとなって!/ヽる。

[0152] 前述のように、実施例 2、実施例 3および比較例 2の研磨パッドの溝加工刃の送り速 度は、表 2の No. 1、 4および 11に示す通りである。 No. 1および 4では、溝カ卩ェ刃の 送り速度は段階的に変化しており、 No. 4では上記送り速度は順次増加しており、 N o. 1では増加したり減少したりしている。 No. 1では、所望の溝深さに達した位置で、 上記溝カ卩ェ刃の送り速度を 0にする時間を設けている。これに対して、 No. 11は溝 加工刃の送り速度がすべて同じである従来の研磨パッドの製造方法を示している。 実施例 2および 3の研磨パッドは、 No. 1および 4に示すように、溝加工刃の送り速度 を段階的に変化させることによって、溝の断面形状が綺麗な矩形となり、加工面の表 面バリが少ない溝が得られるのに対して、比較例 2の研磨パッドの No. 11に示すよう な一定の送り速度の場合には、溝の断面形状が綺麗な矩形とならず、加工面の表面 バリの多い溝となってしまう。

産業上の利用可能性

[0153] 本発明の研磨パッドを、半導体ウェハなどの被研磨物の研磨に用いることによって 、研磨レートを好ましい範囲に維持することができ、そして被研磨物の面内研磨均一 性を向上させることができる。また、本発明の研磨パッドを用いることにより、スラリー の異常滞留の発生を抑えることができる。本発明の研磨パッドは、半導体デバイスの 製造に有用である。

Claims

請求の範囲

[I] 研磨面内に溝を有する発泡ポリウレタン力 形成される研磨パッドであって、該溝の 側面および底面カゝら成る溝の加工面が表面粗さ (Ra) 10以下を有することを特徴と する研磨パッド。

[2] 前記溝の加工面が表面粗さ (Ra) 1〜9を有する請求項 1記載の研磨パッド。

[3] 研磨層を有する研磨パッドであって、

該研磨層が多孔質材料カゝら形成され、

該研磨層の研磨表面が溝を有し、該溝の内面の少なくとも 1部が非孔質面を有する 研磨ノッド、。

[4] 前記非孔質面が、粗さ曲線の中心線平均粗さ (Ra) 1. 0〜5. 0 /z mを有する、請 求項 3記載の研磨パッド。

[5] 研磨層の研磨表面の溝が、溝深さ。. 5〜1. 5mmである、請求項 3または 4記載の 研磨ノッド、。

[6] 前記研磨層が、平均気泡径 20〜70 μ mの気泡を有する多孔質材料から形成され る、請求項 3〜5いずれかに記載の研磨パッド。

[7] 研磨層の比重が 0. 5〜1. 0である、請求項 3〜6いずれかに記載の研磨パッド。

[8] 研磨層の圧縮率が 0. 5〜5. 0%である、請求項 3〜7いずれかに記載の研磨パッ ド、。

[9] 研磨層の硬度が 45〜65度である、請求項 3〜8いずれかに記載の研磨パッド。

[10] 請求項 3〜9いずれかに記載される研磨層、およびクッション層、を有する研磨パッ ドであって、

該クッション層の硬度力 該研磨層の硬度より低い、研磨パッド。

[II] 溝加工刃の送り速度と送り量とを段階的に変化させて機械切削して、研磨面に断 面形状が矩形である同心円状の溝を形成する工程を含む研磨パッドの製造方法。

[12] 前記溝を形成する工程において、溝加工刃が所望の溝深さまで達した位置で送り を停止する時間を設ける請求項 11記載の製造方法。

[13] 前記溝加工刃の送り速度と送り量とが、段階的に変化し、かつ順次増加する請求 項 11記載の製造方法。

前記研磨パッドが発泡ポリウレタン力 形成される請求項 11記載の製造方法。 請求項 1〜10いずれかに記載の研磨パッドを用いて半導体ウェハの表面を研磨す る工程を含む半導体デバイスの製造方法。