WO2013011922A1 - 研磨パッド - Google Patents

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WO2013011922A1
WO2013011922A1 PCT/JP2012/067840 JP2012067840W WO2013011922A1 WO 2013011922 A1 WO2013011922 A1 WO 2013011922A1 JP 2012067840 W JP2012067840 W JP 2012067840W WO 2013011922 A1 WO2013011922 A1 WO 2013011922A1
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WO
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polishing
rate
groove
angle
polishing rate
Prior art date
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PCT/JP2012/067840
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English (en)
French (fr)
Inventor
奈々 竹内
誠司 福田
奥田　良治
重孝 笠井
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東レ株式会社
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Publication date
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Priority to CN201280034910.0A priority patent/CN103648717A/zh
Priority to KR20137034979A priority patent/KR20140037891A/ko
Priority to EP12814785.7A priority patent/EP2732916A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved

Definitions

  • the present invention relates to a polishing pad. More specifically, the present invention relates to a polishing pad that is preferably used for forming a flat surface in semiconductors, dielectric / metal composites, integrated circuits, and the like.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • a CMP apparatus includes a polishing head that holds a semiconductor wafer that is an object to be processed, a polishing pad that performs polishing of the object to be processed, and a polishing surface plate that holds the polishing pad.
  • the polishing process of the semiconductor wafer uses a slurry to move the semiconductor wafer and the polishing pad relative to each other, thereby removing the protruding portion of the layer on the surface of the semiconductor wafer and flattening the layer on the surface of the wafer.
  • the pad surface is updated by dressing using a diamond dresser or the like to prevent clogging and sharpening.
  • polishing characteristics of CMP there are various required characteristics such as local wafer flatness, global flatness, scratch prevention, high polishing rate, and the like. Therefore, in order to achieve these, various ingenuity has been made to the groove configuration (groove pattern and groove cross-sectional shape, etc.) of the polishing pad, which is one of the major factors affecting the polishing characteristics. Yes.
  • a technique for improving the flatness of the wafer and the polishing rate is known by making the groove pattern formed on the surface of the polishing layer concentric and making the cross-sectional shape of the groove substantially rectangular (for example, , See Patent Document 1).
  • the present inventors provide not only scratches by providing an inclined surface at the boundary between the polishing surface and the groove, but also an improvement in suction force and slurry flow between the wafer and the polishing pad, It has been found that the polishing rate is higher than when the groove has a substantially rectangular cross-sectional shape. However, it has also been found that the groove having such a structure is such that when the polishing layer is scraped by dressing with a diamond dresser, the groove width is gradually narrowed, so that the groove volume is reduced and the polishing rate is lowered in the later stage of polishing. It was. It has also been found that the fluctuation of the polishing rate becomes large in specific physical properties of the cushion layer.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a polishing pad that can suppress fluctuations in the polishing rate while maintaining a high polishing rate, among other polishing characteristics.
  • the present inventors considered that the angle of the boundary between the polishing surface and the groove exerts a variation in the polishing rate. Also, due to the influence of the cushion layer, the suction force on the polishing surface and the slurry flow are uneven, and it is thought that the polishing rate is fluctuating. To prevent it, combine the cushion layer with something rigid. I thought that this could be solved. Therefore, the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • a polishing pad having at least a polishing layer and a cushion layer, wherein the polishing layer includes a groove having a side surface and a bottom surface on a polishing surface, and at least one of the side surfaces is continuous with the polishing surface, A first side surface having an angle ⁇ , and a second side surface continuous with the first side surface and parallel to the polishing surface, the angle between the first side surface and ⁇ .
  • the angle ⁇ formed is greater than 90 degrees, the angle ⁇ formed with the surface parallel to the polishing surface is 85 degrees or more, and the angle ⁇ formed with the surface parallel to the polishing surface is an angle formed with the polishing surface.
  • a bending point depth from the polishing surface to the bending point of the first side surface and the second side surface is 0.4 mm or more and 3.0 mm or less, and the cushion layer is strained. Constant is 7.3 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ m / Pa or more, 4.4 ⁇ 10 ⁇ 4 It is a polishing pad characterized by being not more than ⁇ m / Pa.
  • the present invention can provide a polishing pad that can suppress fluctuations in the polishing rate while maintaining a high polishing rate.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of a polishing pad according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the configuration (second example) of the main part of the polishing pad according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration (third example) of the main part of the polishing pad according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the configuration (fourth example) of the main part of the polishing pad according to one embodiment of the present invention.
  • the present inventor has intensively studied a polishing pad that can suppress fluctuations in the polishing rate while maintaining a high polishing rate.
  • the present inventor is a polishing pad having at least a polishing layer and a cushion layer, wherein the polishing layer includes a groove having a side surface and a bottom surface on a polishing surface, and at least one of the side surfaces is continuous with the polishing surface.
  • an angle formed with the polishing surface is ⁇ and a second side surface continuous with the first side surface and formed with a surface parallel to the polishing surface is ⁇ .
  • the angle ⁇ formed with the polishing surface is greater than 90 degrees, the angle ⁇ formed with the surface parallel to the polishing surface is 85 degrees or more, and the angle ⁇ formed with the surface parallel with the polishing surface is An angle ⁇ formed with the polishing surface is smaller, and a bending point depth from the polishing surface to the bending point of the first side surface and the second side surface is 0.4 mm or more and 3.0 mm or less.
  • the strain constant of the cushion layer is 7.3 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ m / Pa or more. It has been clarified that the problem can be solved all at once by configuring a polishing pad characterized by being 4 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa or less.
  • the polishing pad has at least a polishing layer and a cushion layer.
  • the polishing rate and in-plane uniformity of the material to be polished fluctuate unstably.
  • the cushion layer is provided, if the strain constant is too large, the polishing rate and in-plane uniformity of the material to be polished will fluctuate in an unstable manner, so the strain constant is 7.3 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ m / The range is from Pa to 4.4 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa.
  • the upper limit is more preferably 3.0 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa or less, and further preferably 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa or less, from the viewpoint of polishing rate fluctuation and local flatness of the material to be polished.
  • the lower limit is more preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ m / Pa or more, and further preferably 1.2 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ m / Pa or more.
  • the polishing rate fluctuation rate is preferably 15% or less, and more preferably 10% or less.
  • the strain constant in the present invention is such that when a pressure of 27 kPa is applied with a dial gauge for 60 seconds using an indenter with a tip diameter of 5 mm, the thickness is (T1) ⁇ m, and then the pressure at 177 kPa is 60 seconds.
  • the thickness when added is (T2) ⁇ m, and is a value calculated according to the following formula.
  • Strain constant ( ⁇ m / Pa) (T1-T2) / (177-27) / 1000.
  • cushion layers examples include natural rubber, nitrile rubber, “neoprene (registered trademark)” rubber, polybutadiene rubber, thermosetting polyurethane rubber, thermoplastic polyurethane rubber, silicone rubber, and “Hytrel (registered trademark)”.
  • foamed elastomers examples include foamed elastomers, polyolefin foams such as “Tolepef (registered trademark, Pef manufactured by Toray Industries, Inc.)”, and non-woven fabrics such as “suba400” manufactured by Nitta Haas Co., but are not limited thereto. is not.
  • the strain constant of the cushion layer can be adjusted according to the material. For example, when the cushion layer is a foam, the strain constant tends to increase because the degree of foaming tends to soften. Further, when the cushion layer is non-foamed, the hardness can be adjusted by adjusting the degree of crosslinking in the cushion layer.
  • the thickness of the cushion layer is preferably in the range of 0.1 to 2 mm. From the viewpoint of in-plane uniformity over the entire surface of the semiconductor substrate, it is preferably 0.25 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more. Moreover, from a viewpoint of local flatness, 2 mm or less is preferable and 1 mm or less is more preferable.
  • the surface of the polishing layer of the polishing pad in the present invention has a groove.
  • Examples of the shape of the groove viewed from the surface of the polishing layer include, but are not limited to, a lattice shape, a radial shape, a concentric shape, and a spiral shape.
  • the grooves are most preferably lattice-shaped because an open system extending in the circumferential direction can renew the slurry more efficiently.
  • the groove in the present invention has a side surface and a bottom surface, and at least one of the side surfaces is continuous from the polishing surface, and the first side surface having an angle ⁇ with the polishing surface is continuous from the first side surface,
  • the angle formed between the polishing surface and the parallel surface is a second side surface having ⁇ .
  • Each of the first side surface, the second side surface, and the bottom surface may be a flat surface (linear in the cross-sectional shape of the groove) or a curved surface (curved shape in the cross-sectional shape of the groove).
  • the angle ⁇ is larger than 90 degrees, the angle ⁇ is 85 degrees or more, and the angle ⁇ is smaller than the angle ⁇ .
  • fluctuations in the polishing rate can be suppressed while maintaining a high polishing rate.
  • the fluctuation of the polishing rate is large in the initial to intermediate period, but not only the polishing rate is increased by providing an inclined surface larger than 90 degrees at the boundary between the polishing surface and the groove, but also in such an initial to intermediate period. The fluctuation of the polishing rate can be effectively suppressed.
  • the groove having such a structure when the polishing layer is shaved along with the dressing of the diamond dresser, the groove width gradually decreases and the groove volume decreases.
  • the decrease rate of the groove volume is faster than that of a general rectangular shape. Therefore, there is a concern that as the polishing progresses, the slurry discharging ability decreases, the number of defects on the material to be polished increases, and the polishing rate in the later stage of polishing becomes slower. For this reason, it is preferable that the groove has a structure in which the decrease rate of the groove volume becomes small after a certain depth.
  • Such an object can be achieved by adjusting the angles ⁇ and ⁇ as described above.
  • the difference between the angle ⁇ and the angle ⁇ is more preferably 10 degrees or more and 65 degrees or less, and further preferably 20 degrees or more and 60 degrees or less.
  • the angle ⁇ is preferably 105 degrees or more as a lower limit, and more preferably 115 degrees or more. Further, the upper limit of the angle ⁇ is preferably 150 degrees or less, and more preferably 140 degrees or less.
  • the opposite side surfaces forming the groove may have the same shape, but since the slurry flows due to centrifugal force, it is better that at least the side surface on the circumferential side is inclined among the opposing side surfaces forming the groove. More effective.
  • the shape constituted by the second side surface and the bottom surface is substantially rectangular (C-shaped).
  • the polishing rate does not fluctuate even in the latter stage of polishing, and conversely, the polishing rate can be stabilized for a long time.
  • This is an unexpected effect considering that a high polishing rate cannot be maintained when the groove is a simple substantially rectangular shape as in the prior art.
  • the groove width is kept substantially constant, and the effect of stabilizing the polishing due to the particularly small decrease rate of the groove volume is increased.
  • the substantially rectangular shape here is not limited to a perfect square or rectangle, and the side surface of the groove may have a slight inclination, or at least a part of the side surface or bottom of the groove may be a curved surface.
  • the angle ⁇ formed by the surface parallel to the polished surface and the second side surface is preferably 85 ° or more and 95 ° or less, and is preferably 88 ° or more and 92 ° or less, more preferably 90 ° for the convenience of grooving. Most preferred.
  • the width of the groove bottom of the rectangular portion is preferably 0.1 mm or more from the viewpoint of slurry discharge capability, and is preferably 4.0 mm or less so that the discharge capability is not too high and the slurry on the polished surface is insufficient. More preferably, they are 0.3 mm or more and 2 mm or less, More preferably, they are 0.5 mm or more and 1.5 mm or less. In addition, it is preferable that the width is smaller than the groove opening width on the polished surface because of easy groove processing.
  • the depth from the polishing surface to the bending point is preferably not less than a depth that does not reduce the effect of the inclined groove portion on the polishing surface side and not more than a depth that can maintain the effect of making the rectangular shape, Since it is preferable that the life of the polishing pad is long, specifically, it is preferably 50% or more and 95% or less of the entire depth of the groove, and more preferably 66% or more and 90% or less.
  • the polishing rate varies and the slurry discharge capacity also changes.
  • the bending point depth from the polishing surface to the bending point of the first side surface and the second side surface is in the range of 0.4 mm to 3.0 mm. It is. When the bending point depth is deep, the slurry discharging ability is insufficient. When the bending point depth is shallow, since the distance to the bending point at which a stable polishing rate is obtained is short, the life of the polishing pad is shortened.
  • the upper limit of the bending point depth is preferably 2.5 mm or less, more preferably 2.0 mm or less, and even more preferably 1.8 mm or less. As a minimum, 0.5 mm or more is preferred, 0.65 mm or more is more preferred, and 1.0 mm or more is still more preferred.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of a polishing pad according to an embodiment of the present invention.
  • the polishing pad 1 shown in the figure has a polishing layer 10 and a cushion layer 30 laminated on the surface of the polishing layer 10 opposite to the polishing surface 11.
  • a groove 12 is formed in the polishing surface 11 of the polishing layer 10.
  • the groove 12 is continuous with the polishing surface 11, is inclined with respect to the polishing surface 11 at an angle ⁇ , is continuous with the first side surface 13, and is bent with respect to the first side surface 13.
  • 14 has a second side surface 15 bent through 14 and a deepest groove portion 16. The angle ⁇ of the second side surface with respect to the surface parallel to the polishing surface 11 is smaller than the angle ⁇ of the first side surface 13 with respect to the polishing surface 11.
  • channel is not necessarily restricted to the shape shown in FIG.
  • the deepest portion 18 may have a bottom surface substantially parallel to the polishing surface 11.
  • the boundary portion between the second side surface 15 and the deepest portion 20 may be curved.
  • the cross-sectional shape of the second side surface 15 and the deepest portion 22 may be U-shaped (a part of a substantially rectangular shape).
  • the cross-sectional shape of the groove according to the present embodiment can be represented by a substantially Y-shape.
  • these shapes are illustrations, and the substantially rectangular shape in this invention is not restricted to these.
  • the polishing layer constituting the polishing pad one having a structure having closed cells is preferable because it forms a flat surface in semiconductors, dielectric / metal composites, integrated circuits, and the like.
  • the hardness of the polishing layer is preferably 45 to 65 degrees as measured by an Asker D hardness meter. When the Asker D hardness is less than 45 degrees, the planarization characteristic (planarity) of the material to be polished is lowered. When the Asker D hardness is greater than 65 degrees, the planarization characteristic (planarity) is good. As the uniformity of the polishing rate within the wafer surface (uniformity) decreases, the uniformity of planarization characteristics (planarity) tends to decrease within the wafer surface.
  • materials for forming such a structure include polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, polyurea, polyamide, polyvinyl chloride, polyacetal, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, epoxy resin, ABS resin, AS resin, phenol resin, melamine resin, “neoprene (registered trademark)” rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, ethylene propylene rubber, silicon rubber, fluororubber, and resins mainly composed of these. Two or more of these may be used. Even in such a resin, a material mainly composed of polyurethane is more preferable in that the closed cell diameter can be controlled relatively easily.
  • Polyurethane is a polymer synthesized by polyaddition reaction or polymerization reaction of polyisocyanate.
  • the compound used as the symmetry of the polyisocyanate is an active hydrogen-containing compound, that is, a compound containing two or more polyhydroxy groups or amino groups.
  • Examples of the polyisocyanate include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate, but are not limited thereto. Two or more of these may be used.
  • the polyhydroxy group-containing compound is typically a polyol, and examples thereof include polyether polyol, polytetramethylene ether glycol, epoxy resin-modified polyol, polyester polyol, acrylic polyol, polybutadiene polyol, and silicone polyol. Two or more of these may be used. It is preferable to determine the combination and optimum amount of polyisocyanate and polyol, catalyst, foaming agent, and foam stabilizer depending on the hardness, the cell diameter and the expansion ratio.
  • the chemical foaming method is generally used by blending various foaming agents into the resin during polyurethane production, but it is cured after foaming the resin by mechanical stirring.
  • the method of making it can also be used preferably.
  • gap inside can also be knead
  • the average bubble diameter of closed cells is preferably 30 ⁇ m or more from the viewpoint of reducing scratches.
  • the average bubble diameter is preferably 150 ⁇ m or less, more preferably 140 ⁇ m or less, and further preferably 130 ⁇ m or less.
  • the average bubble diameter is observed in a circular shape that is missing at the edge of the field among the bubbles observed in one field of view when the cross section of the sample is observed at a magnification of 400 times with a VK-8500 ultra-deep microscope manufactured by Keyence.
  • the circular bubbles excluding the generated bubbles are obtained by measuring the equivalent circle diameter from the cross-sectional area with an image processing apparatus and calculating the number average value.
  • a preferred embodiment of the polishing pad in the present invention is a pad containing a polymer of a vinyl compound and polyurethane and having closed cells.
  • the toughness and hardness can be increased only with the polymer from the vinyl compound, it is difficult to obtain a uniform polishing pad having closed cells.
  • Polyurethane becomes brittle when its hardness is increased.
  • a vinyl compound is a compound having a polymerizable carbon-carbon double bond. Specifically, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl Methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dipropyl fumarate, maleic acid, maleic Dimethyl acid, diethyl maleate, dipropyl maleate,
  • CH 2 CR 1 COOR 2 (R 1 : methyl group or ethyl group, R 2 : methyl group, ethyl group, propyl group or butyl group) is preferable.
  • R 1 methyl group or ethyl group
  • R 2 methyl group, ethyl group, propyl group or butyl group
  • methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, and isobutyl methacrylate are easy to form closed cells in polyurethane, good in impregnation of monomers, easy to cure by polymerization, and vinyl compounds that have been cured by polymerization.
  • the foamed structure containing the polymer and polyurethane is preferred because of its high hardness and good flattening characteristics.
  • Polymerization initiators preferably used for obtaining polymers of these vinyl compounds include azobisisobutyronitrile, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), azobiscyclohexanecarbonitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide. Examples thereof include radical initiators such as oxide and isopropyl peroxydicarbonate. Two or more of these may be used.
  • a redox polymerization initiator for example, a combination of a peroxide and an amine can also be used.
  • Examples of the method for impregnating the polyurethane with the vinyl compound include a method of immersing the polyurethane in a container containing the vinyl compound. In this case, it is also preferable to perform treatments such as heating, pressurization, decompression, stirring, shaking, and ultrasonic vibration for the purpose of increasing the impregnation rate.
  • the amount of vinyl compound impregnated in polyurethane should be determined by the type of vinyl compound and polyurethane used and the characteristics of the polishing pad to be produced.
  • the content ratio of the polymer obtained from the vinyl compound in the body and the polyurethane is preferably 30/70 to 80/20 by weight. If the content ratio of the polymer obtained from the vinyl compound is 30/70 or more by weight, the hardness of the polishing pad can be sufficiently increased. Further, if the content ratio is 80/20 or less, the elasticity of the polishing layer can be sufficiently increased.
  • the polymer and polyurethane content obtained from the polymerized and cured vinyl compound in polyurethane can be measured by a pyrolysis gas chromatography / mass spectrometry method.
  • a pyrolysis gas chromatography / mass spectrometry method As an apparatus that can be used in this method, a double shot pyrolyzer “PY-2010D” (manufactured by Frontier Laboratories) is used as a thermal decomposition apparatus, and “TRIO-1” (manufactured by VG) is used as a gas chromatograph / mass spectrometer. ).
  • the polymer phase obtained from the vinyl compound and the polyurethane phase are contained without being separated.
  • the infrared spectrum of the polishing pad observed with a micro-infrared spectrometer having a spot size of 50 ⁇ m has an infrared absorption peak of a polymer polymerized from a vinyl compound and an infrared absorption peak of polyurethane.
  • the infrared spectra at various locations are substantially the same.
  • IR ⁇ s manufactured by SPECTRA-TEC can be mentioned.
  • the polishing pad may contain various additives such as an abrasive, an antistatic agent, a lubricant, a stabilizer, and a dye for the purpose of improving characteristics.
  • the density of the polishing layer is preferably 0.3 g / cm 3 or more, more preferably 0.6 g / cm 3 or more, and 0.65 g / cm 3 from the viewpoint of reducing local flatness defects and global steps. More preferably, it is cm 3 or more. On the other hand, from the viewpoint of reducing scratches, 1.1 g / cm 3 or less is preferable, 0.9 g / cm 3 or less is more preferable, and 0.85 g / cm 3 or less is more preferable.
  • the density of the polishing layer in the present invention is a value measured using a Harvard pycnometer (JIS R-3503 standard) and water as a medium.
  • Examples of the material to be polished in the present invention include the surface of an insulating layer or metal wiring formed on a semiconductor wafer.
  • Examples of the insulating layer include an interlayer insulating film of metal wiring, a lower insulating film of metal wiring, and shallow trench isolation used for element isolation.
  • Examples of the metal wiring include aluminum, tungsten, copper, and alloys thereof, and structurally include damascene, dual damascene, and plug.
  • a barrier metal such as silicon nitride is also subject to polishing.
  • silicon oxide is currently mainstream, but a low dielectric constant insulating film is also used. In addition to semiconductor wafers, it can also be used for polishing magnetic heads, hard disks, sapphire, SiC, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and the like.
  • the polishing method of the present invention is suitably used for forming a flat surface on glass, semiconductors, dielectric / metal composites, integrated circuits and the like.
  • ⁇ Micro rubber A hardness measurement> A sample obtained by cutting out the cushion layer into a size of 3 cm ⁇ 3 cm was used as a sample for hardness measurement, and was allowed to stand for 16 hours in an environment of a temperature of 23 ° C. ⁇ 2 ° C. and a humidity of 50% ⁇ 5%. Using a micro rubber hardness meter MD-1 manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., three different points were measured in one sample, and the calculated average value was defined as micro rubber A hardness.
  • a pad with grooves formed on the surface of the polishing layer is arranged so that the razor blade is perpendicular to the groove direction and sliced in the groove depth direction, and the cross section of the groove is measured with a VK-8500 ultra-deep microscope manufactured by Keyence.
  • the angle (angle ⁇ ) formed between the polishing surface and the side surface continuous with the polishing surface of the groove was measured.
  • the closest groove was measured at the position of 1/3 of the radius and the position of 2/3 from the center of the pad, and the average of the two points in each place was taken as the inclination angle.
  • the angle ⁇ was measured in the same manner.
  • a pad with grooves formed on the surface of the polishing layer is arranged so that the razor blade is perpendicular to the groove direction and sliced in the groove depth direction, and the cross section of the groove is measured with a VK-8500 ultra-deep microscope manufactured by Keyence. By observing, the vertical distance from the polished surface to the midpoint of two opposing bending points consisting of the first side surface and the second side surface was measured. The nearest groove was measured at the position of 1/3 and 2/3 of the radius from the center of the pad, and the average of the two points in each place was taken as the bending point depth.
  • ⁇ Average polishing rate calculation> Using a 300 mm wafer polishing machine “Reflexion” manufactured by Applied Materials Co., Ltd., polishing was performed while endpoint detection was performed under predetermined polishing conditions. The polishing characteristics were measured excluding the outermost circumference of less than 16 mm of a 12 inch wafer. 1 point at the wafer center, 2 points at a radius of 5 mm in the diametrical direction from the wafer center, 12 points at a distance greater than 5 mm and 125 mm or less every 20.0 mm, and 4 points within a plane greater than 125 mm and 130 mm or less every 5.0 mm The average polishing rate (nm / min) was calculated by measuring two points of 134 mm.
  • In-plane uniformity of polishing rate (%) ⁇ (maximum in-plane polishing rate) ⁇ (minimum in-plane polishing rate) ⁇ / (average polishing rate) ⁇ 100.
  • the fluctuation rate of the polishing rate is preferably small, preferably 30% or less, more preferably 20% or less.
  • Example 1 30 parts by weight of polypropylene glycol, 40 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate, 0.5 parts by weight of water, 0.3 parts by weight of triethylamine, 1.7 parts by weight of a silicone foam stabilizer and 0.09 parts by weight of tin octylate are mixed in a RIM molding machine. Then, it was discharged into a mold and subjected to pressure molding to produce a closed-cell foamed polyurethane sheet.
  • the foamed polyurethane sheet was immersed in methyl methacrylate to which 0.2 part by weight of azobisisobutyronitrile was added for 60 minutes. Next, 15 parts by weight of polyvinyl alcohol “CP” (degree of polymerization: about 500, manufactured by Nacalai Tesque), 35 parts by weight of ethyl alcohol (special grade reagent, manufactured by Katayama Chemical), water 50 The foamed polyurethane sheet surface layer was coated with polyvinyl alcohol by being immersed in a solution consisting of parts by weight and then dried.
  • polyvinyl alcohol “CP” degree of polymerization: about 500, manufactured by Nacalai Tesque
  • ethyl alcohol special grade reagent, manufactured by Katayama Chemical
  • the foamed polyurethane sheet was sandwiched between two glass plates via a vinyl chloride gasket and polymerized and cured by heating at 65 ° C. for 6 hours and at 120 ° C. for 3 hours. After releasing from between the glass plates and washing with water, vacuum drying was performed at 50 ° C.
  • a polishing layer was produced by slicing the hard foam sheet thus obtained to a thickness of about 2 mm.
  • the methyl methacrylate content in the polishing layer was 66% by weight.
  • the D hardness of the polishing layer was 54 degrees, the density was 0.81 g / cm 3 , and the average cell diameter of closed cells was 45 ⁇ m.
  • the obtained hard foam sheet was ground on both sides to prepare a polishing layer having a thickness of 2 mm.
  • thermoplastic polyurethane (cushion layer thickness: 0.00 mm) manufactured by Nippon Matai Co., Ltd. having a strain constant of 1.5 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ m / Pa (micro rubber A hardness 89) as a cushion layer was obtained on the polishing layer obtained by the above method. 3 mm, cushion layer A) is laminated with a roll coater through an MA-6203 adhesive layer manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethane Co., Ltd., and double-sided tape 5604TDM manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. is used as the back tape on the back surface. Pasted together.
  • This laminate is punched into a circle having a diameter of 775 mm, the groove pitch is 15 mm, the angle ⁇ is 135 degrees, the angle ⁇ is 90 degrees, the deepest groove depth is 1.5 mm, the bending point depth is 1 mm, The shape of the bottom of the groove was rectangular, the width of the groove was 1 mm, and the grooves were formed in an XY lattice shape to obtain a polishing pad.
  • Reflexion pressure 67 kPa (9.7 psi)
  • zone 1 pressure 48 kPa (7 psi)
  • zone 2 pressure 28 kPa (4 psi)
  • zone 3 pressure 28 kPa (4 p
  • polished The average polishing rate of the 200th oxide film was 307.7 nm / min, and the in-plane uniformity of the polishing rate was 6.2%.
  • the fluctuation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 7.2%. Since a pad life capable of polishing at least 700 wafers is required, the rate of change in the polishing rate after polishing 700 wafers after polishing 500 wafers was 11.3%, which was a good result.
  • Example 2 Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the groove angle ⁇ on the surface of the polishing layer was changed to 145 degrees, the groove width at the groove bottom part was changed to 0.7 mm, and the bending point depth was changed to 1.15 mm.
  • the average polishing rate was 326.4 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 8.3%, and the fluctuation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 8.5%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets after polishing 500 sheets was 13.2%, which was a good result.
  • Example 3 Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the groove angle ⁇ on the surface of the polishing layer was changed to 113 degrees, the groove width at the groove bottom part was changed to 0.7 mm, and the bending point depth was changed to 1.15 mm.
  • the average polishing rate was 279.6 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 8.3%, and the fluctuation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 8.2%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 14.6%, which was a good result.
  • Example 4 Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the groove angle ⁇ on the surface of the polishing layer was changed to 120 degrees, the groove width at the groove bottom portion was changed to 0.7 mm, and the bending point depth was changed to 1.15 mm.
  • the average polishing rate was 288.6 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 7.6%, and the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 7.8%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 12.7%, which was a good result.
  • Example 5 Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the groove angle ⁇ on the surface of the polishing layer was changed to 100 degrees, the groove width at the groove bottom portion was changed to 0.7 mm, and the bending point depth was changed to 1.15 mm.
  • the average polishing rate was 267.1 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 12.1%, and the fluctuation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 11.8%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 13.8%, which was a good result.
  • Example 6 Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the groove angle ⁇ on the surface of the polishing layer was changed to 155 degrees, the groove width at the groove bottom portion was changed to 0.7 mm, and the bending point depth was changed to 1.15 mm.
  • the average polishing rate was 327.8 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 9.5%, and the variation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 10.9%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets after polishing 500 sheets was 19.9%, which was a good result.
  • Example 7 Cushion layer of polyolefin foam (Pef made by Toray Industries, Inc., expansion ratio 3 times, cushion layer thickness: 1.0 mm) having a strain constant of 2.6 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa (micro rubber A hardness 65 degrees) Polishing was carried out in the same manner as in Example 1 except that the cushion layer was changed to C).
  • the average polishing rate was 275.8 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 6.3%, and the variation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 15.4%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 14.8%, which was a good result.
  • Example 8 Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the groove pitch on the surface of the polishing layer was changed to 11.5 mm, the bending point depth was 1.15 mm, and the groove width at the groove bottom was changed to 0.7 mm.
  • the average polishing rate was 307.2 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 4.4%, and the rate of change in the polishing rate after polishing 200 sheets was 3.9%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 6.6%, which was a good result.
  • Example 9 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that the polishing layer thickness was changed to 2.7 mm and the bending point depth was changed to 1.8 mm.
  • the average polishing rate was 300.4 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 4.6%, and the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 4.4%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets after polishing 500 sheets was 9.3%, which was a good result.
  • Example 10 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that the polishing layer thickness was changed to 3.1 mm and the bending point depth was changed to 2.2 mm.
  • the average polishing rate was 298.0 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 4.8%, and the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 4.7%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets after polishing 500 sheets was 9.4%, which was a good result.
  • Example 11 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that the polishing layer thickness was changed to 3.6 mm and the bending point depth was changed to 2.7 mm.
  • the average polishing rate was 297.7 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 5.2%, and the fluctuation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 5.1%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 9.9%, which was a good result.
  • Example 12 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that the bending point depth was changed to 0.8 mm.
  • the average polishing rate was 287.8 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 6.1%, and the fluctuation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 8.1%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 16.6%, which was a good result.
  • Example 13 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that the bending point depth was changed to 0.45 mm.
  • the average polishing rate was 287.2 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 6.5%, and the fluctuation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 8.8%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 19.1%, which was a good result.
  • Example 14 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that the two angles ⁇ facing each other across the groove on the surface of the polishing layer were 135 degrees and 130 degrees and the two facing angles were changed to be different.
  • the average polishing rate was 306.7 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 4.6%, and the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 4.1%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets after polishing 500 sheets was 6.9%, which was a good result.
  • Example 15 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that a polyester film having a thickness of 188 ⁇ m was bonded to the back surface of the polishing layer via an adhesive and a cushion layer was bonded to the polyester film surface.
  • the average polishing rate was 312.6 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 4.1%, and the rate of fluctuation of the polishing rate after polishing 200 sheets was 4.2%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets after polishing 500 sheets was 6.5%, which was a good result.
  • Example 16 Cushion layer (polyurethane foam having a strain constant of 3.8 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa (micro rubber A hardness 57 degrees) (Pef made by Toray Industries, Inc., expansion ratio 4 times, cushion layer thickness: 1.0 mm) Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the cushion layer was changed to C).
  • the average polishing rate was 279.8 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 11.3%, and the variation rate of the polishing rate after polishing 200 sheets was 18.3%. Furthermore, the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets when polishing 500 sheets was 17.3%, which was a good result.
  • Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the angle ⁇ of the groove on the surface of the polishing layer was changed to 90 degrees and the groove was formed into a simple C-shape.
  • the average polishing rate was 255.3 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 14.2%, and the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 42.3%.
  • the polishing rate was low, the in-plane uniformity of the polishing rate was poor, and the polishing rate fluctuation rate was large. In other words, it was not possible to polish preferably up to 200 wafers, and it was not possible to polish the 200th and subsequent wafers (for example, 700 wafers).
  • Example 2 Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the nonwoven fabric (cushion layer thickness: 1.3 mm) having a strain constant of 6.5 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa was changed to a cushion layer (referred to as cushion layer D).
  • the average polishing rate was 275.8 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 8.9%, the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 78.8%, and the polishing rate fluctuation rate was large. In other words, it was not possible to polish preferably up to 200 wafers, and it was not possible to polish the 200th and subsequent wafers (for example, 700 wafers).
  • Example 3 Polishing was performed in the same manner as in Example 8 except that the bending point depth was changed to 0.2 mm.
  • the average polishing rate was 286.9 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 10.4%, and the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 11.4%, but the polishing rate fluctuation after polishing 700 sheets The rate was 35.5%, and the polishing rate fluctuation rate was large.
  • Example 4 Polishing was carried out in the same manner as in Example 8 except that the bending point depth was changed to 0.3 mm.
  • the average polishing rate was 285.5 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 9.8%, and the rate of change in the polishing rate after polishing 200 sheets was 10.9%.
  • the polishing rate fluctuation rate after polishing 700 sheets was 32.7%, and the polishing rate fluctuation rate was large.
  • Example 5 The cushion layer was changed to NIPPON EXT (cushion layer thickness: 0.8 mm, cushion layer E) made by Nippon Hojo Co., Ltd. with a strain constant of 5.2 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ m / Pa (micro rubber A hardness 59 degrees). Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that. The average polishing rate was 280.6 nm / min, the in-plane uniformity of the polishing rate was 12.8%, the polishing rate fluctuation rate after polishing 200 sheets was 74.8%, and the polishing rate fluctuation rate was large. In other words, it was not possible to polish preferably up to 200 wafers, and it was not possible to polish the 200th and subsequent wafers (for example, 700 wafers).
  • Table 1 shows the results obtained in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 5 described above.

Landscapes

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Abstract

　研磨パッドは、少なくとも研磨層とクッション層を有する研磨パッドであって、前記研磨層は研磨面に側面と底面を有する溝を備え、前記側面の少なくとも一方は、前記研磨面と連続し、前記研磨面とのなす角度がαである第１の側面、および該第１の側面と連続し、前記研磨面と平行な面とのなす角度がβである第２の側面から構成され、前記研磨面とのなす角度αは９０度より大きく、前記研磨面と平行な面とのなす角度βは８５度以上であり、かつ、前記研磨面と平行な面とのなす角度βが前記研磨面とのなす角度αよりも小さいものであり、前記研磨面から前記第１の側面と前記第２の側面の屈曲点までの屈曲点深さが０．４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であり、前記クッション層の歪定数が７．３×１０－６μｍ/Ｐａ以上、４．４×１０－４μｍ/Ｐａ以下であることを特徴とする。

Description

研磨パッド
　本発明は、研磨パッドに関する。より詳しくは、本発明は、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。パッド表面はダイヤモンドドレッサー等を用いたドレッシングにより更新され、目詰まり防止と目立てが行われる。
　ＣＭＰの研磨特性については、ウェハーの局所平坦性、グローバル平坦性の確保、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、これらの達成のために、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溝の構成（溝のパターンおよび溝の断面形状等）には様々な工夫がなされている。
　例えば、研磨層表面に施された溝のパターンが同心円状をなし、前記溝の断面形状を略矩形とすることにより、ウェハーの平坦性や研磨レートの向上を図る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、この技術では、溝の断面形状における角部や研磨前後や研磨中に行われるドレッシング等に起因して角部に形成されるバリ状物がスクラッチを発生させることがある。この問題を解消するため、研磨面と溝の境界部に傾斜面を設ける技術が開示されている（例えば、特許文献２、３参照）。
特開２００２－１４４２１９号公報 特開２００４－１８６３９２号公報 特開２０１０－４５３０６号公報
　溝の断面形状が略矩形である場合、上記のような問題以外にも、研磨レートが十分でないという問題や、特に研磨初期～中期において研磨レートが変動しやすいという問題があった。
　ここで、本発明者らは、研磨面と溝の境界部に傾斜面を設けることで、スクラッチが低減するだけでなく、ウェハーと研磨パッドの間で吸引力やスラリー流れの改善が発現し、溝の断面形状が略矩形である場合と比べて研磨レートが高くなることを見出した。しかし、このような構造の溝は、ダイヤモンドドレッサーのドレッシングにより研磨層が削られると、溝幅が徐々に狭くなるため、溝体積が小さくなり、研磨後期において研磨レートが低下してしまうことも見出した。また、クッション層の特定の物性において研磨レートの変動が大きくなってしまうことも見出した。
　本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、研磨特性の中でも特に、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研磨パッドを提供することを目的とする。
　本発明者らは、研磨面と溝の境界部の角度が研磨レートの変動を及ぼしていると考えた。また、クッション層の影響を受けて研磨面の吸引力やスラリー流れにムラが発生し、研磨レートに変動を及ぼしていると考え、それを防ぐため、クッション層に剛直性を有するものを組みあわせることで解消できるのではないかと考えた。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、少なくとも研磨層とクッション層を有する研磨パッドであって、前記研磨層は研磨面に側面と底面を有する溝を備え、前記側面の少なくとも一方は、前記研磨面と連続し、前記研磨面とのなす角度がαである第１の側面、および該第１の側面と連続し、前記研磨面と平行な面とのなす角度がβである第２の側面から構成され、前記研磨面とのなす角度αは９０度より大きく、前記研磨面と平行な面とのなす角度βは８５度以上であり、かつ、前記研磨面と平行な面とのなす角度βが前記研磨面とのなす角度αよりも小さいものであり、前記研磨面から前記第１の側面と前記第２の側面の屈曲点までの屈曲点深さが０．４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であり、前記クッション層の歪定数が７．３×１０－６μｍ/Ｐａ以上、４．４×１０－４μｍ/Ｐａ以下であることを特徴とする研磨パッドである。
　本発明により、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研磨パッドを提供することができる。
図１は、本発明の一実施の形態に係る研磨パッドの要部の構成を示す部分断面図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係る研磨パッドの要部の構成（第２例）を示す部分断面図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る研磨パッドの要部の構成（第３例）を示す部分断面図である。 図４は、本発明の一実施の形態に係る研磨パッドの要部の構成（第４例）を示す部分断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態を説明する。
　本発明者は、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研磨パッドについて、鋭意検討した。その結果、本発明者は、少なくとも研磨層とクッション層を有する研磨パッドであって、前記研磨層は研磨面に側面と底面を有する溝を備え、前記側面の少なくとも一方は、前記研磨面と連続し、前記研磨面とのなす角度がαである第１の側面、および該第１の側面と連続し、前記研磨面と平行な面とのなす角度がβである第２の側面から構成され、前記研磨面とのなす角度αは９０度より大きく、前記研磨面と平行な面とのなす角度βは８５度以上であり、かつ、前記研磨面と平行な面とのなす角度βが前記研磨面とのなす角度αよりも小さいものであり、前記研磨面から前記第１の側面と前記第２の側面の屈曲点までの屈曲点深さが０．４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であり、前記クッション層の歪定数が７．３×１０－６μｍ/Ｐａ以上、４．４×１０－４μｍ/Ｐａ以下であることを特徴とする研磨パッドを構成することにより、課題を一挙に解決することができることを究明した。
　本発明において、研磨パッドは、少なくとも研磨層とクッション層を有することが重要である。クッション層が無い場合、研磨層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。また、クッション層を有していても、歪定数が大きすぎると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ことから、歪定数は、７．３×１０－６μｍ/Ｐａ以上、４．４×１０－４μｍ/Ｐａ以下の範囲である。クッション層の歪定数がこの範囲であることで、傾斜を有する溝による研磨レート向上効果を保ったまま、研磨レート変動を大幅に抑制することができる。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上限としては３．０×１０－４μｍ/Ｐａ以下がより好ましく、１．５×１０－４μｍ/Ｐａ以下がさらに好ましい。また、下限としては１．０×１０－５μｍ/Ｐａ以上がより好ましく、１．２×１０－５μｍ/Ｐａ以上がさらに好ましい。研磨レート変動が大きい場合、被研磨材の研磨量が変動し、結果として被研磨材の残膜厚が変動し半導体デバイスの性能に悪影響を及ぼす。したがって研磨レート変動率は１５％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。
　なお、本発明における歪定数は、先端の直径が５ｍｍの圧子を用いて、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、熱硬化性ポリウレタンゴム、熱可塑性ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、“ハイトレル（登録商標）”などの無発泡のエラストマー、“トーレペフ（登録商標、東レ（株）製ペフ）”などのポリオレフィン発砲体、ニッタ・ハース（株）製“ｓｕｂａ４００”などの不織布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。
　クッション層の歪定数は、その材質に応じた調整が可能である。例えば、クッション層が発泡体である場合は、発泡の程度を大きくすると柔らかくなる傾向にあるため、歪定数が大きくなる傾向にある。また、クッション層が無発泡である場合は、クッション層内の架橋の程度を調整することにより、硬さの調節が可能である。
　クッション層の厚みは、０．１～２ｍｍ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、０．２５ｍｍ以上が好ましく、０．３ｍｍ以上がより好ましい。また、局所平坦性の観点からは２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。
　本発明における研磨パッドの研磨層表面は溝を有している。研磨層表面から見た溝の形状としては、格子状、放射状、同心円状、螺旋状等が挙げられるが、これらに限られない。溝は、円周方向に延びる開放系のほうがより効率的にスラリーを更新できることから、格子状が最も好ましい。
　本発明における溝は側面と底面を有し、前記側面の少なくとも一方は、研磨面から連続し、研磨面とのなす角度がαである第１の側面、および該第１の側面から連続し、研磨面と平行な面とのなす角度がβである第２の側面から構成される。第１の側面、第２の側面および底面は、それぞれ平面（溝の断面形状において直線状）であっても曲面（溝の断面形状において曲線状）であってもよい。
　そして、本発明においては、角度αは９０度より大きく、角度βは８５度以上であり、かつ、角度βが角度αよりも小さい。このことにより、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。これは以下のように説明される。一般に、研磨レートの変動は研磨初期～中期におけるものが大きいが、研磨面と溝の境界部に９０度より大きい傾斜面を設けることで研磨レートが高くなるだけでなく、そのような初期～中期における研磨レートの変動も効果的に抑えることができる。
　一方、そのような構造の溝は、ダイヤモンドドレッサーのドレッシングに伴って研磨層が削られると、溝幅が徐々に狭くなり、溝体積は小さくなる。溝体積の減少速度は一般的な矩形形状である場合に比べて速い。したがって、研磨が進めば進むほど、スラリーの排出能力が低下し、被研磨材上の欠陥が増え、研磨後期における研磨レートが遅くなっていくことが懸念される。このため、溝はある一定の深さ以降は溝体積の減少速度が小さくなるような構造であることが好ましい。角度αおよび角度βを上記のように調整することで、そのような目的を達成できる。角度αと角度βの差が１０度以上、６５度以下であることがより好ましく、２０度以上、６０度以下であることがさらに好ましい。
　スラリーの保持性と流動性の観点から、角度αは、下限としては１０５度以上であることが好ましく、１１５度以上であることがより好ましい。また、角度αは、上限としては１５０度以下であることが好ましく、１４０度以下であることがより好ましい。溝を形成する向かい合う両側面が同じような形状であってもよいが、遠心力によりスラリーが流動することから、溝を形成す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。
　また、研磨レートの変動を特に安定させるためには、第２の側面と底面とで構成される形状が略矩形（Ｃ字型）であることが好ましい。そうすることで、研磨後期においても研磨レートが変動しないばかりか、逆により長期間研磨レートを安定化させることができるからである。従来技術のように溝が単純な略矩形である場合には高い研磨レートを保つことができないことを考慮すると、これは予想外の効果である。その理由は明らかではないが、研磨後期においては、溝幅がほぼ一定に保たれ、溝体積の減少速度が特に小さいことによる研磨の安定化効果がより大きくなるためであると考えられる。
　ここでいう略矩形とは、完全な正方形または長方形であることに限らず、溝の側面が若干の傾斜を有していたり、溝の側面や底部の少なくとも一部が曲面であったりしてもよいことをいう。研磨面と平行な面と第２の側面のなす角度βは８５度以上、９５度以下であることが好ましく、溝加工の簡便さから、８８度以上、９２度以下がより好ましく、９０度が最も好ましい。
　矩形部の溝底の幅は、スラリー排出能力の観点から０．１ｍｍ以上が好ましく、排出能力が高過ぎて研磨面のスラリーが不足しないように４．０ｍｍ以下が好ましい。より好ましくは、０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下、更に好ましくは、０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である。また、溝加工の簡便さから、研磨面上の溝開口幅よりも小さいほうが好ましい。
　被研磨材の研磨に伴って研磨層が削られ、研磨面が第１の側面と第２の側面の境界である屈曲点を通過するときに研磨レートの変動が見られることから、研磨パッドの寿命を容易に認知できる。研磨面から屈曲点までの深さは、研磨面側の傾斜している溝部分の効果を低減しない程度の深さ以上で、かつ矩形形状にする効果を維持できる程度の深さ以下が好ましく、研磨パッドの寿命が長いことが好ましいことから、具体的には溝全体の深さの５０％以上、９５％以下が好ましく、より好ましくは６６％以上、９０％以下である。
　さらに、ダイヤモンドドレッサーのドレッシングに伴って研磨層が削られ、最浅部の溝側面が第１の側面から第２の側面に変わるとき、研磨レートの変動が見られるとともに、スラリー排出能力も変化する。研磨後期の研磨レート変動を安定させることが課題であることから、研磨面から第１の側面と第２の側面の屈曲点までの屈曲点深さが０．４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の範囲である。屈曲点深さが深い場合は、スラリー排出能力が不足する。屈曲点深さが浅い場合は、安定した研磨レートが得られる屈曲点までの距離が短いため、研磨パッドの寿命が短くなる。屈曲点深さの上限としては、２．５ｍｍ以下が好ましく、２．０ｍｍ以下がより好ましく、１．８ｍｍ以下がさらに好ましい。下限としては、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．６５ｍｍ以上がより好ましく、１．０ｍｍ以上がさらに好ましい。
　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１は、本発明の一実施の形態に係る研磨パッドの要部の構成を示す部分断面図である。同図に示す研磨パッド１は、研磨層１０と、研磨層１０の研磨面１１と反対側の面に積層されるクッション層３０とを有する。研磨層１０の研磨面１１には、溝１２が形成されている。溝１２は、研磨面１１と連続し、研磨面１１に対して角度αをなして傾斜する第１の側面１３、該第１の側面１３と連続し、第１の側面１３に対して屈曲点１４を介して屈曲する第２の側面１５、および溝最深部１６を有する。第２の側面の研磨面１１と平行な面に対する角度βは、第１の側面１３の研磨面１１に対する角度αよりも小さい。
　なお、溝の第２の側面１５と最深部１６とで構成される形状は、図１に示す形状に限られるわけではない。例えば、図２に示す研磨パッド２の溝１７のように、最深部１８が研磨面１１と略平行な底面を有していてもよい。また、図３に示す研磨パッド３の溝１９のように、第２の側面１５と最深部２０との境界部分が曲面をなしていてもよい。また、図４に示す研磨パッド４の溝２１のように、第２の側面１５と最深部２２との断面形状がＵ字状（略矩形の一部）をなしていてもよい。
　図１～４に示されるように、本実施の形態に係る溝の断面形状を具体化すると、略Ｙ字型で表すことができる。なお、これらの形状は例示であり、本発明における略矩形の形状はこれらに限られない。
　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、４５～６５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、被研磨材の平坦化特性（プラナリティ）が低下し、また、６５度より大きい場合は、平坦化特性（プラナリティ）は良好であるが、被研磨材の研磨レートのウェハー面内における均一性（ユニフォーミティ）の低下に伴って、ウェハー面内で平坦化特性（プラナリティ）の均一性（ユニフォーミティ）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。また、ポリウレタン製造時に内部に空隙を有する中空粒子ポリマーを混錬することもできる。
　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、平均気泡径は、１５０μｍ以下が好ましく、１４０μｍ以下がより好ましく、１３０μｍ以下がさらに好ましい。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る。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、ＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯＯＲ２（Ｒ１：メチル基またはエチル基、Ｒ２：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（株）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が好ましい。ここで使用される顕微赤外分光装置として、ＳＰＥＣＴＲＡ－ＴＥＣ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／ｃｍ３以上が好ましく、０．６ｇ／ｃｍ３以上がより好ましく、０．６５ｇ／ｃｍ３以上がさらに好ましい。一方、スクラッチを低減する観点から、１．１ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．９ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．８５ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。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。
　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＞
　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、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。
　＜マイクロゴムＡ硬度測定＞
　クッション層を３ｃｍ×３ｃｍ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。高分子計器（株）製マイクロゴム硬度計ＭＤ－１を用いて、試料１枚の中で異なる３点を測定し、算出した平均値をマイクロゴムＡ硬度とした。
　＜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（角度α）を測定した。パッドの中心から半径の１／３の位置と２／３の位置において、最も近い溝を測定し、各１箇所合計２点の平均を傾斜角度とした。角度βも同様に測定した。
　＜屈曲点深さ測定＞
　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製ＶＫ－８５００の超深度顕微鏡にて観察して、研磨面から、第１の側面と第２の側面からなる向かい合う２つの屈曲点の中点までの垂直距離を測定した。パッドの中心から半径の１／３の位置と２／３の位置において、最も近い溝を測定し、各１箇所合計２点の平均を屈曲点深さとした。
　＜歪定数算出＞
　先端の直径が５ｍｍの圧子を用いて、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、以下の式に従って歪定数を算出した。
　歪定数（μｍ/Ｐａ）＝（Ｔ１－Ｔ２）／（１７７－２７）／１０００。
　＜平均研磨レート算出＞
　アプライドマテリアルズ（株）社製の３００ｍｍウェハー用研磨機“Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ”を用いて、所定の研磨条件で終点検出を行いながら研磨を行った。研磨特性は、１２インチウェハーの最外周１６ｍｍ未満を除外して、測定した。
　ウェハー中心１点、ウェハー中心から直径方向に半径５ｍｍの位置を２点、５ｍｍより大きく１２５ｍｍ以下を２０．０ｍｍ毎に１２点、１２５ｍｍより大きく、１３０ｍｍ以下の面内を５．０ｍｍ毎に４点、１３４ｍｍの２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算出＞
　２００枚目に研磨したウェハーの研磨特性を前記と同様に測定し、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。
　＜研磨レート変動率算出＞
　（２００枚を研磨した場合）
　ウェハーを２００枚研磨して、ウェハー毎の平均研磨レートを測定した後、以下の式に従って１枚目から２００枚目までの研磨レート変動率（２００枚研磨後の研磨レート変動率）算出した。
　研磨レート変動率（％）＝｛（最大ウェハー平均研磨レート）－（最小ウェハー平均研磨レート）｝／（２００枚目ウェハー平均研磨レート）。
　（追加５００枚を研磨した場合）
　ウェハーを追加で５００枚研磨して、ウェハー毎の平均研磨レートを測定した後、以下の式に従って１枚目から７００枚目までの研磨レート変動率（７００枚研磨後の研磨レート変動率）算出した。
　研磨レート変動率（％）＝｛（最大ウェハー平均研磨レート）－（最小ウェハー平均研磨レート）｝／（７００枚目ウェハー平均研磨レート）。
　研磨レートの変動が大きい場合、研磨不足や研磨過多によりデバイスの不具合を引き起こすことがあるため、研磨レート変動率は小さいほうがよく、３０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましい。
　以下、実施例１～１６、比較例１～５を説明する。
（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。次に前記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、水５０重量部からなる溶液中に浸漬後乾燥することにより、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。
　次に前記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約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／ｃｍ３、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２ｍｍ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１．５×１０－５μm/Ｐａ（マイクロゴムＡ硬度８９）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：０．３ｍｍ，クッション層Ａとする）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）製両面テープ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、研磨層表面に溝ピッチ１５ｍｍ、角度αが１３５度、角度βが９０度、最深部の溝深さ１．５ｍｍ、屈曲点深さが１ｍｍ、溝底部形状が矩形で溝幅が１ｍｍで、溝をＸＹ格子状に形成して、研磨パッドとした。
　上記方法により得られた研磨パッドを、研磨機（アプライドマテリアルズ（株）製“Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ”）の定盤に貼り付けた。酸化膜の１２インチウェハーをリテナーリング圧力＝６７ｋＰａ（９．７ｐｓｉ）、ゾーン１圧力＝４８ｋＰａ(７ｐｓｉ)、ゾーン２圧力＝２８ｋＰａ（４ｐｓｉ）、ゾーン３圧力＝２８ｋＰａ（４ｐｓｉ）、プラテン回転数＝５９ｒｐｍ、研磨ヘッド回転数＝６０ｒｐｍ、スラリー（キャボット社製、ＳＳ－２５）を３００ｍＬ／分の流量で流し、セソール社製ドレッサーで荷重１７．６Ｎ（４ｌｂｆ）、研磨時間１分の条件で２００枚を研磨した。２００枚目の酸化膜の平均研磨レートは３０７．７ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は６．２％であった。２００枚研磨後の研磨レート変動率は７．２％であった。少なくともウェハー７００枚を研磨できるパッド寿命が必要であることから、さらにウェハーを５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１１．３％であり、良好な結果であった。
（実施例２）
　研磨層表面の溝の角度αを１４５度に、溝底部の溝幅を０．７ｍｍ、屈曲点深さを１．１５ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは３２６．４ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は８．３％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は８．５％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１３．２％であり、良好な結果であった。
（実施例３）
　研磨層表面の溝の角度αを１１３度に、溝底部の溝幅を０．７ｍｍ、屈曲点深さを１．１５ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２７９．６ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は８．３％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は８．２％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１４．６％であり、良好な結果であった。
（実施例４）
　研磨層表面の溝の角度αを１２０度に、溝底部の溝幅を０．７ｍｍ、屈曲点深さを１．１５ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２８８．６ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は７．６％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は７．８％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１２．７％であり、良好な結果であった。
（実施例５）
　研磨層表面の溝の角度αを１００度に、溝底部の溝幅を０．７ｍｍ、屈曲点深さを１．１５ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２６７．１ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は１２．１％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は１１．８％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１３．８％であり、良好な結果であった。
（実施例６）
　研磨層表面の溝の角度αを１５５度に、溝底部の溝幅を０．７ｍｍ、屈曲点深さを１．１５ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは３２７．８ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は９．５％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は１０．９％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１９．９％であり、良好な結果であった。
（実施例７）
　歪定数が２．６×１０－４μｍ/Ｐａ（マイクロゴムＡ硬度６５度）のポリオレフィン発泡体（東レ（株）製ペフ、発泡倍率３倍、クッション層厚み：１．０ｍｍ）のクッション層（クッション層Ｂとする）に変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２７５．８ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は６．３％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は１５．４％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１４．８％であり、良好な結果であった。
（実施例８）
　研磨層表面の溝ピッチを１１．５ｍｍ、屈曲点深さを１．１５ｍｍ、溝底部の溝幅を０．７ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは３０７．２ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は４．４％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は３．９％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は６．６％であり、良好な結果であった。
（実施例９）
　研磨層厚みを２．７ｍｍ、屈曲点深さを１．８ｍｍに変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは３００．４ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は４．６％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は４．４％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は９．３％であり、良好な結果であった。
（実施例１０）
　研磨層厚みを３．１ｍｍ、屈曲点深さを２．２ｍｍに変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは２９８．０ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は４．８％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は４．７％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は９．４％であり、良好な結果であった。
（実施例１１）
　研磨層厚みを３．６ｍｍ、屈曲点深さを２．７ｍｍに変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは２９７．７ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は５．２％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は５．１％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は９．９％であり、良好な結果であった。
（実施例１２）
　屈曲点深さを０．８ｍｍに変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは２８７．８ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は６．１％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は８．１％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１６．６％であり、良好な結果であった。
（実施例１３）
　屈曲点深さを０．４５ｍｍに変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは２８７．２ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は６．５％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は８．８％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１９．１％であり、良好な結果であった。
（実施例１４）
　研磨層表面の溝を挟んで向かい合う２つの角度αを１３５度と１３０度とし向かい合う二つの角度を異なるように変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは３０６．７ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は４．６％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は４．１％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は６．９％であり、良好な結果であった。
（実施例１５）
　研磨層裏面に接着剤を介して厚さ１８８μｍのポリエステルフィルムを貼り合わせて、ポリエステルフィルム面にクッション層を貼り合わせた以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは３１２．６ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は４．１％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は４．２％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は６．５％であり、良好な結果であった。
（実施例１６）
　歪定数が３．８×１０－４μｍ/Ｐａ（マイクロゴムＡ硬度５７度）のポリオレフィン発泡体（東レ（株）製ペフ、発泡倍率４倍、クッション層厚み：１．０ｍｍ）のクッション層（クッション層Ｃとする）に変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２７９．８ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は１１．３％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は１８．３％であった。さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は１７．３％であり、良好な結果であった。
（比較例１）
　研磨層表面の溝の角度αを９０度に変更し、溝を単純なＣ字型の形状とした以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２５５．３ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は１４．２％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は４２．３％であった。研磨レートが小さく、研磨レートの面内均一性が悪く、研磨レート変動率が大きかった。すなわち、ウェハ－２００枚までで好ましく研磨をすることができなくなり、２００枚目以降（例えば７００枚）の研磨に供することができなかった。
（比較例２）
　歪定数が６．５×１０－４μｍ/Ｐａの不織布（クッション層厚み：１．３ｍｍ）をクッション層（クッション層Ｄとする）に変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２７５．８ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は８．９％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は７８．８％であり、研磨レート変動率が大きかった。すなわち、ウェハ－２００枚までで好ましく研磨をすることができなくなり、２００枚目以降（例えば７００枚）の研磨に供することができなかった。
（比較例３）
　屈曲点深さを０．２ｍｍに変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは２８６．９ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は１０．４％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は１１．４％であったが、７００枚研磨後の研磨レート変動率は３５．５％であり、研磨レート変動率が大きかった。
（比較例４）
　屈曲点深さを０．３ｍｍに変更した以外は実施例８と同様にして研磨した。平均研磨レートは２８５．５ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は９．８％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は１０．９％であったが、さらに５００枚を研磨したときの７００枚研磨後の研磨レート変動率は３２．７％であり、研磨レート変動率が大きかった。
（比較例５）
　クッション層を歪定数が５．２×１０－４μｍ／Ｐａ（マイクロゴムＡ硬度５９度）の日本発条（株）製ニッパロンＥＸＴ（クッション層厚み：０．８ｍｍ，クッション層Ｅとする）に変更した以外は実施例１と同様にして研磨した。平均研磨レートは２８０．６ｎｍ／分、研磨レートの面内均一性は１２．８％、２００枚研磨後の研磨レート変動率は７４．８％であり、研磨レート変動率が大きかった。すなわち、ウェハ－２００枚までで好ましく研磨をすることができなくなり、２００枚目以降（例えば７００枚）の研磨に供することができなかった。
　以上説明した実施例１～１６、比較例１～５で得られた結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　１、２、３、４　研磨パッド
　１０　研磨層
　１１　研磨面
　１２、１７、１９、２１　溝
　１３　第１の側面
　１４　屈曲点
　１５　第２の側面
　１６、１８、２０、２２　最深部
　３０　クッション層

Claims (5)

  1. 　少なくとも研磨層とクッション層を有する研磨パッドであって、
    　前記研磨層は研磨面に側面と底面を有する溝を備え、
    　前記側面の少なくとも一方は、前記研磨面と連続し、前記研磨面とのなす角度がαである第１の側面、および該第１の側面と連続し、前記研磨面と平行な面とのなす角度がβである第２の側面から構成され、
    　前記研磨面とのなす角度αは９０度より大きく、前記研磨面と平行な面とのなす角度βは８５度以上であり、かつ、前記研磨面と平行な面とのなす角度βが前記研磨面とのなす角度αよりも小さいものであり、
    　前記研磨面から前記第１の側面と前記第２の側面の屈曲点までの屈曲点深さが０．４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であり、
    　前記クッション層の歪定数が７．３×１０－６μｍ/Ｐａ以上、４．４×１０－４μｍ/Ｐａ以下であることを特徴とする研磨パッド。
  2. 　前記研磨面とのなす角度αと前記研磨面と平行な面とのなす角度βの差が１０度以上、６５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
  3. 　前記研磨面とのなす角度αが１０５度以上、１５０度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨パッド。
  4. 　前記研磨面と平行な面とのなす角度βが８５度以上、９５度以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の研磨パッド。
  5. 　前記研磨面の溝のパターンが格子状であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の研磨パッド。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016084321A1 (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社クラレ 研磨層用成形体及び研磨パッド

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140378035A1 (en) * 2011-09-15 2014-12-25 Toray Industries, Inc. Polishing pad
JP2016047566A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨パッド

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002144219A (ja) 2000-08-31 2002-05-21 Rodel Nitta Co 研磨パッド及びその研磨パッドを用いた被加工物の研磨方法
JP2003163192A (ja) * 2001-11-29 2003-06-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd 溝入り研磨布並びにワークの研磨方法及び研磨装置
JP2004186392A (ja) 2002-12-03 2004-07-02 Toshiba Ceramics Co Ltd 研磨布
JP2005236200A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッドおよびそれを使用する半導体デバイスの製造方法
JP2009023018A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Jsr Corp 化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法
JP2009148876A (ja) * 2007-07-25 2009-07-09 Toray Ind Inc 研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法
JP2010045306A (ja) 2008-08-18 2010-02-25 Kuraray Co Ltd 研磨パッド

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2519172C3 (de) * 1975-04-30 1980-01-31 Ted Bildplatten Ag Aeg-Telefunken- Teldec, Zug (Schweiz) Bildplattenspieler mit einer Poliereinrichtung für den Abtaster
CN1118354C (zh) * 1997-05-09 2003-08-20 罗德尔控股公司 镶嵌式抛光垫及其制造方法
US5882251A (en) * 1997-08-19 1999-03-16 Lsi Logic Corporation Chemical mechanical polishing pad slurry distribution grooves
US7070480B2 (en) 2001-10-11 2006-07-04 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for polishing substrates
JP2006026844A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Fujitsu Ltd ポリッシングパッド、それを備えた研磨装置及び貼り付け装置
JP3769581B1 (ja) * 2005-05-18 2006-04-26 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッドおよびその製造方法
US8002611B2 (en) * 2006-12-27 2011-08-23 Texas Instruments Incorporated Chemical mechanical polishing pad having improved groove pattern
JP2009220265A (ja) * 2008-02-18 2009-10-01 Jsr Corp 化学機械研磨パッド
TWM352127U (en) * 2008-08-29 2009-03-01 Bestac Advanced Material Co Ltd Polishing pad
KR20140034128A (ko) * 2011-02-15 2014-03-19 도레이 카부시키가이샤 연마 패드
WO2013011921A1 (ja) * 2011-07-15 2013-01-24 東レ株式会社 研磨パッド
US20140378035A1 (en) * 2011-09-15 2014-12-25 Toray Industries, Inc. Polishing pad
WO2013039203A1 (ja) * 2011-09-16 2013-03-21 東レ株式会社 研磨パッド

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002144219A (ja) 2000-08-31 2002-05-21 Rodel Nitta Co 研磨パッド及びその研磨パッドを用いた被加工物の研磨方法
JP2003163192A (ja) * 2001-11-29 2003-06-06 Shin Etsu Handotai Co Ltd 溝入り研磨布並びにワークの研磨方法及び研磨装置
JP2004186392A (ja) 2002-12-03 2004-07-02 Toshiba Ceramics Co Ltd 研磨布
JP2005236200A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッドおよびそれを使用する半導体デバイスの製造方法
JP2009023018A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Jsr Corp 化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法
JP2009148876A (ja) * 2007-07-25 2009-07-09 Toray Ind Inc 研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法
JP2010045306A (ja) 2008-08-18 2010-02-25 Kuraray Co Ltd 研磨パッド

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016084321A1 (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社クラレ 研磨層用成形体及び研磨パッド
CN107000157A (zh) * 2014-11-28 2017-08-01 株式会社可乐丽 抛光层用成型体及抛光垫
KR20170089845A (ko) * 2014-11-28 2017-08-04 주식회사 쿠라레 연마층용 성형체 및 연마 패드
JPWO2016084321A1 (ja) * 2014-11-28 2017-09-07 株式会社クラレ 研磨層用成形体及び研磨パッド
US10328548B2 (en) 2014-11-28 2019-06-25 Kuraray Co., Ltd. Polishing-layer molded body, and polishing pad
KR102398128B1 (ko) 2014-11-28 2022-05-13 주식회사 쿠라레 연마층용 성형체 및 연마 패드

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