(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロゴムＡ硬度が８０度以上であり、ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体を含有し、独立気泡を有する研磨パッド。
【請求項２】
ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体が一体化して含有されている事を特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項３】
ビニル化合物から重合される重合体の含有比率が５０重量％以上９０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項４】
ビニル化合物がＣＨ2＝ＣＲ1ＣＯＯＲ2（Ｒ1：メチル基、エチル基、Ｒ2：メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基）である請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
マイクロゴムＡ硬度が９０度以上であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項６】
密度が０．４〜１．１であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項７】
密度が０．６〜０．９であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項８】
密度が０．６５〜０．８５であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項９】
独立気泡の平均気泡径が１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項１０】
独立気泡の平均気泡径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項１１】
独立気泡の平均気泡径が３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項１２】
請求項１に記載の研磨パッドとクッションシートとが積層されてなる複合研磨パッド。
【請求項１３】
平均気泡径が１０００μｍ以下の独立気泡を有し、かつ密度が０．１〜１．０の範囲にある発泡ポリウレタンシートにビニル化合物を含浸させた後、ビニル化合物を重合させる事を特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項１４】
ビニル化合物がＣＨ2＝ＣＲ1ＣＯＯＲ2（Ｒ1：メチル基、エチル基、Ｒ2：メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基）である事を特徴とする請求項１３記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の研磨パッドとクッションシートとが積層されてなる複合研磨パッド。
【請求項１６】
請求項１に記載の研磨パッドまたはそれを構成要素とする複合研磨パッドを研磨定盤に固定し、研磨ヘッドに固定した半導体基板と該研磨パッドの間に研磨剤を介在させながら半導体基板を研磨することを特徴とする半導体基板を研磨する方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、研磨用パッドおよびそれを用いた半導体基板を研磨する方法に関するものであり、さらに、シリコンなど半導体基板上に形成される絶縁層の表面や金属配線の表面を機械的に平坦化するための研磨パッドに関する。
背景技術
半導体メモリに代表される大規模集積回路（ＬＳＩ）は、年々集積化が進んでおり、それに伴い大規模集積回路も配線幅が細くなり積層数も増加している。その積層数の増加により、従来は問題とならなかった、積層することによって生ずる半導体ウェハー主面の凹凸が問題となっている。その結果、例えば日経マイクロデバイス１９９４年７月号５０〜５７頁記載のように、積層することによって生じる凹凸に起因する露光時の焦点深度不足を補う目的で、あるいはスルーホール部の平坦化による配線密度を向上させる目的で、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術を用いた半導体ウェハの平坦化が検討されている。
一般にＣＭＰ装置は、被処理物である半導体ウェハを保持する研磨ヘッド、被処理物の研磨処理をおこな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、半導体ウェハの研磨処理は研磨剤と薬液からなるスラリを用いて、半導体ウェハと研磨パッドを相対運動させることにより、半導体ウェハ表面の層の突出した部分を除去してウェハ表面の層を滑らかにする。半導体ウェハの研磨速度は、例えば半導体ウェハの一主面に成膜された酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜では、半導体ウェハと研磨パッドの相対速度及び荷重にほぼ比例している。そのため、半導体ウェハの各部分を均一に研磨加工するためには、半導体ウェハにかかる荷重を均一にする必要がある。
半導体ウェハの一主面に形成された絶縁層等を研磨加工する場合、研磨パッドが柔らかいと、局所的な平坦性は悪くなってしまう。この様なことから現在はショアＡ硬度で９０度以上の発泡ポリウレタンシートが使用されている。しかしながら、高硬度発泡ポリウレタンパッドは、絶縁層等の凹凸の密度が異なる部分では平坦性の程度が異なりグローバル段差が生じるという問題点やダマシンによる金属配線の幅が広いところではディッシング（金属配線の中央部が縁部より高さが低くなる）が生じるという問題点があった。また、研磨剤が吸着されやすくすぐ目詰まりが生じたり、研磨中にパッド表層部分のへたりが生じ研磨レートが低下するという問題点があった。
発明の目的
本発明の目的は、シリコン基板の上に形成された絶縁層または金属配線の表面を機械的に平坦するための研磨パッドにおいて、研磨レートが高く、グローバル段差が小さく、金属配線でのディッシングが起こりにくく、目詰まりや表層部分のへたりが生じにくく、研磨レートが安定している研磨パッドを提供することにある。
発明の開示
本発明は以下の構成からなる。
「マイクロゴムＡ硬度が８０度以上であり、ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体を含有し、平均気泡径が１０００μｍ以下の独立気泡を有し、かつ密度が０．４〜１．１の範囲にある研磨パッド」。
発明を実施するための最良の形態
以下、発明の実施の形態について説明する。
まず本発明でいうマイクロゴムＡ硬度は高分子計器（株）製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１で評価した値をさす。マイクロゴム硬度計ＭＤ−１は、従来の硬度計では測定が困難であった薄物・小物の硬さ測定を可能にするもので、スプリング式ゴム硬度計（デュロメータ）Ａ型の約１／５の縮小モデルとして、設計・製作されているため、スプリング式ゴム硬度計Ａ型の硬度と一致した測定値が得られる。通常の研磨パッドは、研磨層または硬質層の厚みが５ｍｍを切るので、スプリング式ゴム硬度計Ａ型では評価できないので、該マイクロゴム硬度計ＭＤ−１で評価する。
本発明の研磨パッドは、マイクロゴムＡ硬度で８０度以上、好ましくは９０度以上が必要である。マイクロゴムＡ硬度が８０度を満たない場合は、半導体基板の局所的凹凸の平坦性が不良となるので好ましくない。
本発明の研磨パッドは、独立気泡を有しているので厚み方向に弾力性がありスラリの凝集物や研磨屑が被研磨面と研磨パッドの間に挟まれてもスクラッチの発生を防止できる。独立気泡径は、平均値で１０００μｍ以下であることが局所的凹凸を生じさせないために必要である。好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは３００μｍ以下である。
本発明の研磨パッドは、密度が０．４〜１．１の範囲にあることが好ましい。密度が０．４に満たない場合、局所的な平坦性が不良となり、グリーバル段差が大きくなる。密度が１．１を越える場合は、スクラッチが発生しやすくなる。さらに好ましい密度は、０．６〜０．９、また、さらに好ましい密度は０．６５〜０．８５の範囲である。
本発明の研磨パッドでのポリウレタンとは、ポリイソシアネートと含活性水素化合物、すなわち、二つ以上のポリヒドロキシ、あるいはアミノ基含有化合物から得られるポリマーである。ポリイソシアネートとしては、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、トリジ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わけではない。ポロヒドロキシとしてポリオールが代表的で、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリプロピレングリコール、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。この中で、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、ポリオールとして、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールとの組み合わせで得られるポリウレタンが成形性に優れ、汎用的に使用されているので好ましい。
本発明は、ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体が含有し、独立気泡を有する研磨パッドであるが、ポリウレタンは、硬質を高くすると脆くなり、またビニル化合物からの重合体だけでは靱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った。ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体が含有されている事により、独立気泡を含み、靱性と硬度の高い研磨パッドとすることができた。
本発明でのビニル化合物とは、重合性の炭素炭素二重結合を有する化合物である。具体的にはメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、メチル（α−エチル）アクリレート、エチル（α−エチル）アクリレート、プロピル（α−エチル）アクリレート、ブチル（α−エチル）アクリレート、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−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、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、メタクリル酸、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、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、アクリロニトリル、アクリルアミド、塩化ビニル、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。その中で好ましいビニル化合物は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、メチル（α−エチル）アクリレート、エチル（α−エチル）アクリレート、プロピル（α−エチル）アクリレート、ブチル（α−エチル）アクリレートである。上記の好ましいビニル化合物は、ポリウレタンに含浸がしやすく、ポリウレタン内で重合した場合、高硬度で高靱性の研磨パッドが得られるので好ましい。本発明でのビニル化合物から重合される重合体（以下ビニル重合体という）とは、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリイソブチルメタクリレート、ポリメチル（α−エチル）アクリレート、ポリエチル（α−エチル）アクリレート、ポリプロピル（α−エチル）アクリレート、ポリブチル（α−エチル）アクリレート、ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）、ポリイソデシルメタクリレート、ポリ（ｎ−ラウリルメタクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシプロピルメタクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシブチルメタクリレート）、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリジエチルアミノエチルメタクリレート、ポリメタクリル酸、ポリグリシジルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリフマル酸、ポリフマル酸ジメチル、ポリフマル酸ジエチル、ポリフマル酸ジプロピル、ポリマレイン酸、ポリマレイン酸ジメチル、ポリマレイン酸ジエチル、ポリマレイン酸ジプロピル、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）等が挙げられる。この中で、好ましい重合体としてポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリイ��ブチルメタクリレート、ポリメチル（α−エチル）アクリレート、ポリエチル（α−エチル）アクリレート、ポリプロピル（α−エチル）アクリレート、ポリブチル（α−エチル）アクリレートが研磨パッドの硬度を高くでき、高靱性で平坦化特性を良好にできる。本発明ではビニル重合体の含有率が５０重量％以上９０重量％以下であることが好ましい。５０重量％を満たない場合は、研磨パッドの硬度が低くなるので好ましくない。９０重量％を越える場合は、パッドの弾力性が損なわれるので好ましくない。研磨パッド中のポリウレタンまたはビニル重合体の含有率は、研磨パッドを熱分解ガスクロマトグラフィ／質量分析手法で測定することが可能である。本手法で使用できる装置は、熱分解装置としてダブルショットパイロライザーＰＹ−２０１０Ｄ（フロンティア・ラボ社製）を、ガスクロマトグラフ／質量分析装置としてＴＲＩＯ−１（ＶＧ社製）を挙げることができる。
本発明でポリウレタンとビニル重合体が一体化して含有されるという意味は、ポリウレタンの相とビニル化合物から重合される重合体の相とが分離された状態で含有されていないという意味であるが、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ポリウレタンの赤外吸収ピークとビニル化合物から重合される重合体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である。ここで使用される顕微赤外分光装置として、ＳＰＥＣＴＲＡ−ＴＥＣＨ社製のＩＲμｓを挙げることができる。
本発明の研磨パッドの作成方法として、好ましい方法は、あらかじめ平均気泡径が１０００μｍ以下の独立気泡を有し、かつ密度が０．１〜１．０の範囲にある発泡ポリウレタンシートをビニル化合物で膨潤させた後、発泡ポリウレタンシート内でビニル化合物を重合させる方法である。それにより、独立気泡を有した構造でポリウレタンとビニル重合体が一体化した研磨パッドを作成でき、局所的な平坦性やグローバル段差を小さくできる。さらに好ましい方法は、材料の発泡ポリウレタンシートとして平均気泡径が５００μｍ以下、密度が０．４〜０．９の範囲にあるものを用いることである。もちろん目標とする研磨パッドの硬度と気泡径と発泡倍率によって、ポリイソシアネートとポリオールおよび触媒、整泡剤、発泡剤の組み合わせや最適量を決める必要がある。
発泡ポリウレタンシート内でビニル化合物を重合させる方法として、光分解性ラジカル開始剤を用いて露光して重合させる方法や、熱分解性ラジカル開始剤を用いて、熱を加えて重合させる方法や、電子線や放射線をで重合させる方法が挙げられる。
本発明の研磨パッドには、砥粒を含有させることもできる。砥粒としては、シリカ系ポリッシュ剤、酸化アルミニウム系ポリッシュ剤、酸化セリウム系ポリッシュ剤等が挙げられる。砥粒は発泡ポリウレタンシートにあらかじめ含有させておくのが望ましい。
本発明で得られた研磨パッドは、クッション性を有するシートと積層して複合研磨パッドとして使用することも可能である。半導体基板は局所的な凹凸とは別にもう少し大きなうねりが存在しており、このうねりを吸収する層として硬い研磨パッドの下（研磨機定盤側）にクッションシートをおいて研磨する場合が多い。
本発明研磨パッドを使用した半導体基板の研磨方法について説明する。
本発明の研磨パッドで研磨するに際して、研磨剤としてシリカ系ポリッシュ剤、酸化アルミニウム系ポリッシュ剤、酸化セリウム系ポリッシュ剤等を用いれば、ウェハー上での絶縁膜や金属配線の凹凸を局所的に平坦化することができたり、グローバル段差を小さくしたり、ディッシングを抑えたりできる。本発明の研磨パッドを研磨機の回転定盤（プラテン）に固着させ、ウェハーはウェハー保持試料台（キャリアー）に真空チャック方式により固定させ、プラテンを回転させ、同方向でウェハー保持試料台を回転させて、研磨パッドに押しつける。この時に、研磨パッドとウェハーの間に研磨剤を供給する。押し付け圧は、ウェハー保持試料台に加える力を制御することによりおこなう。押し付け圧として０．０１〜０．１ＭＰａが局所的平坦性を得られるので好ましい。
本発明の研磨パッドは、半導体基板の局所的凹凸の平坦化をするに際して、グローバル段差が小さくでき、ディッシングを抑えることができ、研磨レートが高く、パッド表面での目詰まりやへたりが起こりにくく研磨レートの経時的低下が起こりにくいので安定した研磨が可能である。
実施例
以下、実施例にそってさらに本発明の詳細を説明する。本実施例において各特性は以下の方法で測定した。
１．マイクロゴムＡ硬度：
高分子計器（株）（所在地：京都市上京区下立売室町西入）のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１で測定する。
マイクロゴム硬度計ＭＤ−１の構成は下記のとおりである。
１．１センサ部
（１）荷重方式：片持ばり形板バネ
（２）ばね荷重：０ポイント  ２．２４ｇｆ
１００ポイント  ３３．８５ｇｆ
（３）ばね荷重誤差：±０．３２ｇｆ
（４）押針寸法：直径：０．１６ｍｍ円柱形  高さ  ０．５ｍｍ
（５）変位検出方式：歪ゲージ式
（６）加圧脚寸法：外径４ｍｍ  内径１．５ｍｍ
１．２センサ駆動部
（１）駆動方式：ステッピングモータによる上下駆動
エアダンパによる降下速度制御
（２）上下動ストローク：１２ｍｍ
（３）降下速度：１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ
（４）高さ調整範囲：０〜６７ｍｍ（試料テーブルとセンサ加圧面の距離）
１．３試料台
（１）試料台寸法：直径  ８０ｍｍ
（２）微動機構：ＸＹテーブルおよびマイクロメータヘッドによる微動
ストローク  Ｘ軸、Ｙ軸とも１５ｍｍ
（３）レベル調整器：レベル調整用本体脚および丸型水準器
２．グローバル段差
(1)テストウェーハ
６インチシリコンウェーハに２０ｍｍ角のダイを配置する。この２０ｍｍ角のダイには４０μｍ幅、高さ１．２μｍのアルミ配線を４０μｍのスペースで左半分にラインアンドスペースで配置し、４００μｍ幅、高さ１．２μｍのアルミ配線を４０μのスペースで右半分にラインアンドスペースで配置する。さらにその上にテトラエトキシシランをＣＶＤで絶縁膜を３μｍの厚さになるように形成して、グローバル段差評価用テストウェーハを用意した。
(2)評価方法
グローバル段差評価用テストウェーハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて３７ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ３６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、シリカ系ポリッシュ剤を２００ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０５ＭＰａで所定時間研磨し、グローバル段差評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μｍ幅配線領域のグローバル段差を測定する。
３．銅配線ディッシング
(1)テストウェーハ
６インチシリコンウェーハに１００μｍ幅で深さが０．７μｍの溝をスペースが１００μｍ間隔で形成する。この上にメッキ法で銅を厚み２μｍ形成して、銅配線ディッシング評価用テストウェーハを作成した。
(2)評価方法
銅配線ディッシング評価用テストウェーハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて３７ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ３６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、アルミナ系ポリッシュ剤を１８０ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで所定時間研磨し、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みと銅配線縁部の厚みの差をディッシング量とする。
４．酸化膜研磨レート
(1)テストウェーハ：
６インチシリコンウェーハ上に熱酸化膜を１．２μｍ形成して、酸化膜研磨レート評価用テストウェーハを作成した。
(2)評価方法
厚み１．２ｍｍの軟質発泡ポリウレタンシートを該研磨パッドと貼り合わせして複合研磨パッドを作成する。酸化膜研磨レート評価用テストウェーハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて３７ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ３６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、特定のポリッシュ剤を２２５ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０５ＭＰａで特定時間研磨を実施し、酸化膜研磨レートを測定する。次いで上記酸化膜研磨レート評価用テストウェーハを１０枚研磨処理し、１０枚目の酸化膜研磨レートを測定する。さらに１０枚研磨するごとにダイアモンドドレッサーで複合研磨パッド表面を約０．５μｍドレッシングをおこない１０００枚の研磨をおこない、１０００枚後の研磨レートを測定する。
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０．８重量部とトリエチルアミン０．３重量部とシリコン整泡剤１．７重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み１．５ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度：０．５１、独立気泡平均径：４０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレートに１５時間浸漬する。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面を研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９８度、密度：０．７５、独立気泡平均径：６０μｍ、研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート含有率は８２重量％であった。
シリカ系ポリッシュ剤を用い、研磨時間を１０分間としたところ、酸化膜研磨レートは１０２０Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは９５０Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは９４０Å／分であり低下は小さかった。
研磨時間を７分間としてグローバル段差を評価したところ、グローバル段差評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．０２μｍで小さかった。
研磨時間を１０分間として銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６５μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．７０μｍであり、ディッシング量は０．０５μｍで小さかった。
実施例２
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１重量部とトリエチルアミン０．２重量部とシリコン整泡剤１．８重量部とオクチル酸スズ０．０８重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度：０．４、独立気泡平均径：６０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレート８０重量部とジビニルベンゼン２０重量部のモノマ液に２４時間浸漬する。モノマが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面研削して１．５ｍｍの研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９８度、密度＝０．８１、独立気泡平均径：８０μｍ、メチルメタアクリレート／ジビニルベンゼン共重合体の含有率は８５重量％であった。
シリカ系ポリッシュ剤を用い、研磨時間を１０分間としたところ、酸化膜研磨レートは１５００Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは１４００Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは１３８０Å／分であり低下は小さかった。
研磨時間を４．５分間としてグローバル段差を評価したところ、グローバル段差は０．０１μｍで小さかった。
研磨時間を６．５分間として銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６６μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．６８μｍであり、ディッシング量は０．０２μｍで小さかった。
実施例３
ポリテトラメチレンエーテルグリコール３０重量部とトリレンジイソシアネート４０重量部と水０．５重量部とトリプロピルアミン０．２重量部とシリコン整泡剤１．８重量部とオクチル酸スズ０．０８重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこなって厚み３ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度：０．７、独立気泡平均径：４０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレート８０重量部とジエチレングリコールジメタクリレート２０重量部のモノマ液に２４時間浸漬する。モノマが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面研削して１．０ｍｍの研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９９度、密度＝０．８５、独立気泡平均径：６０μｍ、メチルメタアクリレート／ジエチレングリコールジメタクリレート共重合体の含有率は７２重量％であった。厚み１．２ｍｍの軟質発泡ポリウレタンシートを該研磨パッドと貼り合わせして複合研磨パッドを作成した。
シリカ系ポリッシュ剤を用い、研磨時間を１０分間としたところ、酸化膜研磨レートは９００Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは８５０Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは８００Å／分であり低下は小さかった。
研磨時間を８分間としグローバル段差を評価したところ、０．０４μｍで小さかった。
研磨時間を１１分間として銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６６μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．６９μｍであり、ディッシング量は０．０３μｍで小さかった。
実施例４
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０．８重量部とトリエチルアミン０．３重量部とシリコン整泡剤１．７重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部と平均粒径０．２コロイダルシリカ１０重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み１．５ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝７０度、密度：０．９１、独立気泡平均径：５０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレートに１５時間浸漬する。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面を研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９９度、密度：１．０、独立気泡平均径：７０μｍ、研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート含有率は８２重量％であった。
ポリッシュ剤としてｐＨ１０の水酸化カリウムを２２５ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０５ＭＰａで１０分間研磨を実施したところ、酸化膜研磨レートは１３００Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは１２００Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは１１５０Å／分であり低下は小さかった。
ｐＨ１０の水酸化カリウムを２００ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０５ＭＰａで５分間研磨したところ、グローバル段差は０．０３μｍで小さかった。
実施例５
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１．２重量部とトリエチルアミン０．３重量部とシリコン整泡剤１．７重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み１．５ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度：０．５１、独立気泡平均径：４０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレートに１０時間浸漬する。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面を研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は８５度、密度：０．７５、独立気泡平均径：６０μｍ、研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート含有率は７５重量％であった。
シリカ系ポリッシュ剤を用い、研磨時間を１０分間としたところ、酸化膜研磨レートは９８０Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは９３０Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは９００Å／分であり低下は小さかった。
研磨時間を７分間としてグローバル段差を評価したところ、グローバル段差評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．０５μｍで小さかった。
研磨時間を１０分間として銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６５μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．７０μｍであり、ディッシング量は０．１０μｍで小さかった。
実施例６
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１．５重量部とトリエチルアミン０．４重量部とシリコン整泡剤１．６重量部とオクチル酸スズ０．１０重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み１．５ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度：０．４０、独立気泡平均径：１５０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレートに８時間浸漬する。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面を研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９８度、密度：０．７０、独立気泡平均径：２００μｍ、研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート含有率は８２重量％であった。
シリカ系ポリッシュ剤を用い、研磨時間を１０分間としたところ、酸化膜研磨レートは１０５０Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは９８０Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは９５０Å／分であり低下は小さかった。
研磨時間を７分間としてグローバル段差を評価したところ、グローバル段差評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．０２μｍで小さかった。
研磨時間を１０分間として銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６５μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．７０μｍであり、ディッシング量は０．０４μｍで小さかった。
実施例７
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１．８重量部とトリエチルアミン０．５重量部とシリコン整泡剤１．７重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み１．５ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度：０．５１、独立気泡平均径：２４０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレートに７時間浸漬する。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面を研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９８度、密度：０．７０、独立気泡平均径：３００μｍ、研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート含有率は８５重量％であった。
シリカ系ポリッシュ剤を用い、研磨時間を１０分間としたところ、酸化膜研磨レートは１０８０Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは９９０Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは９６０Å／分であり低下は小さかった。
研磨時間を７分間としてグローバル段差を評価したところ、グローバル段差評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．０２μｍで小さかった。
研磨時間を１０分間として銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６５μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．７０μｍであり、ディッシング量は０．０４μｍで小さかった。
実施例８
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２．０重量部とトリエチルアミン０．５重量部とシリコン整泡剤１．７重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み１．５ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度：０．４５、独立気泡平均径：３５０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレートに１２時間浸漬する。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面を研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９８度、密度：０．７７、独立気泡平均径：４８０μｍ、研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート含有率は８１重量％であった。
シリカ系ポリッシュ剤を用い、研磨時間を１０分間としたところ、酸化膜研磨レートは１０３０Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは９６０Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは９４０Å／分であり低下は小さかった。
研磨時間を７分間としてグローバル段差を評価したところ、グローバル段差評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．０３μｍで小さかった。
研磨時間を１０分間として銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６５μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．７０μｍであり、ディッシング量は０．０４μｍで小さかった。
比較例１
ポリエーテル系ウレタンポリマ（ユニローヤル社製アジプレンＬ−３２５）７８重量部と４，４’−メチレン−ビス２−クロロアニリン２０重量部をＲＩＭ成形機で混合しさらに中空高分子微小球体（エクスパンセル５５１ＤＥ）１．８重量部を混合して厚み１２ｍｍの硬質発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝９２度、密度＝０．７８、独立気泡平均径：３０μｍ）を作成した。この硬質発泡ポリウレタンシートをスライスして厚み１．２ｍｍの研磨パッドを作成した。
シリカ系ポリッシュ剤を２２５ｍｌ／分で供給しながら１０分間研磨を実施したところ、酸化膜研磨レートは１１００Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは５００Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは５００Å／分であり低下は大きかった。
研磨時間を７分間としてグローバル段差を評価したところ、グローバル段差は０．１μｍで大きかった。
銅配線ディッシングを評価したところ、銅配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．４０μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．６８μｍであり、ディッシング量は０．２８μｍで大きかった。
比較例２
ポリエーテル系ウレタンポリマ（ユニローヤル社製アジプレンＬ−３２５）７８重量部とエチレングリコール４．６４重量部をＲＩＭ成形機で混合しさらに中空高分子微小球体（エクスパンセル５５１  ＤＥ）１．５重量部を混合して厚み１２ｍｍの硬質発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝５０度、密度＝０．７５、独立気泡平均径：３０μｍ）を作成した。この発泡ポリウレタンシートをスライスして厚み１．２ｍｍの研磨パッドを作成した。
シリカ系ポリッシュ剤を２２５ｍｌ／分で供給しながら１０分間研磨を実施したところ、酸化膜研磨レートは４００Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは３００Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは２００Å／分であり低下は大きかった。
研磨時間を１９分間としてグローバル段差を評価したが、４０μｍおよび４００μｍのライン上の凸部が０．２μ程度以下にはならず、平坦性が得られなかった。
比較例３
ポリエーテル系ウレタンポリマ（ユニローヤル社製アジプレンＬ−３２５）７８重量部と４，４’−メチレン−ビス２−クロロアニリン１０重量部エチレングリコール２．３２重量部をＲＩＭ成形機で混合しさらに中空高分子微小球体（エクスパンセル５５１  ＤＥ）１．６重量部を混合して厚み１２ｍｍの硬質発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝７０度、密度＝０．７８、独立気泡平均径：３０μｍ）を作成した。この発泡ポリウレタンシートをスライスして厚み１．２ｍｍの研磨パッドを作成した。
シリカ系ポリッシュ剤を２２５ｍｌ／分で供給しながら１０分間研磨を実施したところ、酸化膜研磨レートは８００Å／分であった。１０枚目の酸化膜研磨レートは６００Å／分であった。１０００枚後の研磨レートは４００Å／分であり低下は大きかった。
研磨時間を９分間としてグローバル段差を評価したが、４０μｍおよび４００μｍのライン上の凸部が０．１μ程度以下にはならず、平坦性が得られなかった。
産業上の利用の可能性
この発明により、シリコン基板の上に形成された絶縁層または金属配線の表面を研磨により平滑にする機械的な平坦化工程、研磨レートが高く、グローバル段差が小さく、金属配線でのディッシングが起こりにくく、目詰まりや表層部分のへたりが生じにくく研磨レートが安定している研磨パッドを提供するものである。
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