(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製のパッド基板の表面に少なくとも１条の凹溝を形成した、半導体基板の研磨に用いられる研磨パッドにおいて、
前記凹溝の少なくとも一部を、前記パッド基板の中心軸に対して深さ方向で傾斜した略平行な両側壁面を有する傾斜溝として、該傾斜溝を、該パッド基板の中心軸周りで略周方向に延びる周方向溝とすると共に、その両側壁面を深さ方向で開口部に向かって該パッド基板の径方向外方に傾斜させたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
合成樹脂製のパッド基板の表面に少なくとも１条の凹溝を形成した、半導体基板の研磨に用いられる研磨パッドにおいて、
前記凹溝の少なくとも一部を、前記パッド基板の中心軸に対して深さ方向で傾斜した略平行な両側壁面を有する傾斜溝として、該傾斜溝を、該パッド基板の中心軸周りで略周方向に延びる周方向溝とし、且つ、該周方向溝を、該パッド基板の径方向線上で離隔せしめて多重に形成すると共に、かかる周方向溝の両側壁面の傾斜角度を、該パッド基板の中心軸からの径方向の離隔距離に応じて異ならせたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の研磨パッドを用いて半導体基板を研磨することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項４】
研磨圧力のばらつきを２％以下に抑えつつ半導体基板を研磨する請求項３に記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造工程において半導体ウェハや半導体デバイス等としての半導体基板などの表面を加工する際に用いられる研磨パッドと、該研磨パッドを用いた半導体基板の製造方法等の研磨パッド関連技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＳＩデバイス等の半導体製造工程において、例えばシリコンウエハ表面に金属膜や絶縁膜等の各種薄膜を多層に積層形成するに際して各層表面を平坦化するための処理方法の一つとして、合成樹脂材やその発泡材からなる薄肉円板形状の研磨パッドを用い、微粒子と液体からなるスラリをウェハとパッドの間に供給しつつ、研磨パッドとウェハ（半導体基板）を相対的に回転作動せしめて研磨するＣＭＰ法（Chemical Mechanical Polishing ）と称される化学的機械的研磨法が知られている。
【０００３】
ところで、かかるＣＭＰ法においては、複雑な微細構造の配線を多層に形成して半導体デバイスの高集積化と高精度化を実現するために、（ａ）ウェハの全面を高精度な平坦化能力をもって研磨する「研磨精度」と、（ｂ）優れた作業効率をもってウェハを研磨する「研磨効率」が、要求される。また、これら両者に関する要求は、特に近年の半導体デバイスにおけるより一層の高密度化に際して一層強くなってきている。
【０００４】
そこで、このような要求に対処するために、従来から、ＣＭＰ法に用いられる研磨パッドに関して、研磨パッドの表面（ウェハを研磨する面）に対して、小さな穴を多数設けたり、直線状に延びる凹溝や周方向に延びる凹溝を設けたものが提案されている。例えば、特許文献１，２，３等に記載のものが、それである。
【０００５】
しかしながら、これら従来構造の研磨パッドを採用しても、未だ、要求に応ずるに充分な「研磨精度」と「研磨効率」を両立して達成することが極めて困難であった。特に、超ＬＳＩの分野では、ウェハ上に形成される配線のメタル線幅を０．１８μｍ以下と極めて狭小とし、０．２５μｍ以下の高度な表面粗さ（Ｒz）で研磨すると共に、軟質の銅や金等からなるメタル配線を新規に採用することなどが、既に実用化を考慮した検討段階に入っている現在の状況を考慮すると、満足できる研磨精度や研磨能率を得るために、研磨パッドに関して更なる改良が切望されているのである。
【０００６】
なお、ＣＭＰ法における研磨精度の向上のための一つの方策として、特許文献４には、研磨パッドの表面に向かって拡開する断面形状をもって延びる凹溝を形成した研磨パッドが提案されている。かかる特許文献４の記載によれば、このような凹溝の傾斜した側壁面により、スラリや研磨屑が案内されて研磨精度が向上するとされている。
【０００７】
ところが、本発明者が検討したところ、かかる特許文献４に記載されている如き凹溝を研磨パッド表面に形成すると、研磨効率や研磨精度を含む研磨性能が安定せず、実用化が極めて困難であることが明らかとなった。その一番大きな理由は、凹溝の幅寸法が深さ方向に変化していることによるものであると考えられる。
【０００８】
すなわち、研磨パッドは、ウェハの研磨に伴って磨耗することに加えて、所定の加工時間経過毎にパッド表面を切削等して均し加工（ドレッシング）することが一般的であるが、かかる特許文献４に記載の凹溝では、研磨に伴う磨耗や表面均し加工によって溝幅が大きく変化することが避けられず、それに伴って研磨面の応力分布等の諸条件が大幅に変化してしまうために安定した研磨特性が発揮されなくなるものと考えられるのである。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第５９２１８５５号明細書
【特許文献２】
米国特許第５９８４７６９号明細書
【特許文献３】
米国特許第６３６４７４９号明細書
【特許文献４】
米国特許第６２３８２７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここにおいて、本発明は、上述の如き課題を解決するために為されたものであって、その解決課題とするところは、例えば半導体基板等の表面をＣＭＰ法等によって高度で且つ安定した「研磨精度」と「研磨効率」をもって加工することを可能とする、新規な構造の研磨パッドを提供することにある。
【００１１】
また、本発明は、半導体製造工程において半導体基板の表面をＣＭＰ法等の適当な研磨方法で加工することにより、目的とする半導体基板を高度で且つ安定した「精度」と「効率」をもって製造することの出来る、研磨パッドを用いた半導体基板の新規な製造方法を提供することも、目的とする。
【００１２】
更にまた、本発明は、上述の如き本発明に係る新規な構造の研磨パッドを有利に製造することの出来る研磨パッドの溝加工用の切削工具と、かかる研磨パッドの有利な製造方法を提供することも、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【００１４】
（研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想１）
研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想１は、合成樹脂製のパッド基板の表面に少なくとも１条の凹溝を形成した、半導体基板の研磨に用いられる研磨パッドにおいて、前記凹溝の少なくとも一部を、前記パッド基板の中心軸に対して深さ方向で傾斜した略平行な両側壁面を有する傾斜溝としたことにある。
【００１５】
このような本発明が前提とする技術思想に係る態様においては、傾斜した側壁面を備えた傾斜溝を採用したことにより、凹溝内に存在するスラリ等に対して、研磨パッドの回転に伴う遠心力を、傾斜溝の傾斜角度に対応した分力として積極的に作用させることが出来るのであり、その結果、ウェハ等の半導体基板と研磨パッドの間に存在するスラリ等の流動状態を制御することが可能となる。特に、ＣＭＰ法等の特定のスラリを用いた研磨方法においては、単なる機械的な研磨作用だけでなく化学的な研磨作用が大きな影響を及ぼす関係上、ウェハと研磨パッドの間でのスラリの砥粒移動が、研磨の精度や安定性に対して大きな影響を与えるのであり、それ故、そこに本発明を適用すれば、傾斜溝の傾斜方向や傾斜角度を適当に調節して研磨時におけるウェハとパッドの間でのスラリの砥粒移動を制御することによって、例えば研磨パッドの材質や要求される精度等に応じて研磨性能を適宜に調節，設定することが可能となるのである。或いはまた、例えば、傾斜溝の傾斜方向や傾斜角度を適当に調節することにより、研磨に際して発生する研磨くず等の異物による悪影響を抑えることも可能となるのであり、傾斜溝内に入り込んだ研磨くず等を、遠心力の作用で傾斜溝内に積極的に滞留させたり、反対に傾斜溝から積極的に排出することも可能となり、それによって、研磨精度の更なる安定性の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
加えて、本態様においては、傾斜溝を含む凹溝の幅寸法を、深さ方向で略一定とすることが出来るのであり、それ故、研磨の進行に伴う研磨パッドの磨耗や、研磨パッド表面のドレッシング等によって凹溝の深さが変化した場合でも、凹溝の溝幅が略一定に保たれることとなり、目的とする研磨効率や研磨精度を含む研磨性能が維持され得るのである。
【００１７】
なお、本態様において、パッド基板の材質は、特に限定されるものでなく、研磨対象や研磨に要求される条件等に応じて各種の材料が適宜に採用可能であり、例えば発泡或いは未発泡のポリウレタン樹脂等の硬質樹脂が好適に採用される。また、本発明に従う構造とされた研磨パッドは、従来手法に従って、回転駆動される支持板の上に固定されて研磨に用いられることとなるが、支持板への固定方法等は限定されるものでないことは言うまでもなく、金属等の剛性の支持板の支持面上に直接に重ね合わせて固定する他、適当な弾性パッドを介して支持板の支持面上に固定して用いても良い。
【００１８】
（研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想２）
研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想２は、前記技術思想１に係る研磨パッドにおいて、前記傾斜溝として、前記パッド基板の中心軸周りで略周方向に延びる周方向溝を形成したことを、特徴とする。本技術思想においては、傾斜溝が周方向溝によって構成されることから、研磨パッドが回転中心軸周りに回転せしめられることに基づく遠心力の作用が傾斜溝内のスラリや研磨くず等に対してより一層効果的に及ぼされ得る。
【００１９】
（研磨パッドに関する本発明の態様１）
研磨パッドに関する本発明の態様１は、合成樹脂製のパッド基板の表面に少なくとも１条の凹溝を形成した、半導体基板の研磨に用いられる研磨パッドにおいて、前記凹溝の少なくとも一部を、前記パッド基板の中心軸に対して深さ方向で傾斜した略平行な両側壁面を有する傾斜溝として、該傾斜溝を、該パッド基板の中心軸周りで略周方向に延びる周方向溝とすると共に、その両側壁面を深さ方向で開口部に向かって該パッド基板の径方向外方に傾斜させたことを、特徴とする。本態様においては、傾斜溝内に存在するスラリ等や研磨くず等に対して傾斜溝から出る方向の流動を積極的に与えることにより、例えば研磨パッドの中央部分から研磨パッドとウェハの間に供給されるスラリ等の循環を促進したり、研磨くず等の入り込みによる傾斜溝の目詰まりを、より効果的に防止することが可能となる。
【００２０】
（研磨パッドに関する本発明の態様２）
研磨パッドに関する本発明の態様２は、合成樹脂製のパッド基板の表面に少なくとも１条の凹溝を形成した、半導体基板の研磨に用いられる研磨パッドにおいて、前記凹溝の少なくとも一部を、前記パッド基板の中心軸に対して深さ方向で傾斜した略平行な両側壁面を有する傾斜溝として、該傾斜溝を、該パッド基板の中心軸周りで略周方向に延びる周方向溝とし、且つ、該周方向溝を、該パッド基板の径方向線上で離隔せしめて多重に形成すると共に、かかる周方向溝の両側壁面の傾斜角度を、該パッド基板の中心軸からの径方向の離隔距離に応じて異ならせたことを、特徴とする。本態様においては、研磨パッドの径方向でスラリ等の流動状態を一層多様に制御することが可能となる。また、例えば傾斜溝内のスラリ等に作用する遠心力が、研磨パッドの中心軸からの径方向の離隔距離に応じて異なること等を考慮して、傾斜溝の側壁面の傾斜角度を径方向で次第に或いは段階的に変化させることにより、研磨パッドの全体において凹溝内のスラリ等に及ぼされる遠心力の作用を研磨パッドの広い範囲で出来るだけ一定化することも可能となる。
【００２１】
（研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想１）
研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想１は、前述の研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想１，２および研磨パッドに関する本発明の態様１，２の何れかに係る研磨パッドにおいて、前記傾斜溝として、それぞれ直線的に延びる複数条の直線溝を形成したことを、特徴とする。本技術思想においても、研磨パッドが回転中心軸周りに回転せしめられることに基づく遠心力の作用によって傾斜溝内のスラリや研磨くず等に対して積極的な流動や滞留を及ぼすことが出来るのであり、また、かかるスラリ等の流動などを、傾斜溝の傾斜角度の他、位置や数等を調節することによって制御することが可能となる。なお、本技術思想は、前述の研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想１，２および研磨ハッドに関する本発明の態様１，２の何れかと組み合わせることにより、周方向溝と直線溝を組み合わせて、一つの研磨パッドの表面に両方を形成するようにしても良い。
【００２２】
（研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想２）
研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想２は、上述の本発明に関連する技術思想１に係る研磨パッドにおいて、前記直線溝として、互いに平行に延びる多数条の溝群を複数群形成し、それらの溝群を略網目状となるように相互に交差させたことを、特徴とする。本技術思想においては、複数の溝群を採用することによって、研磨パッドの研磨面の全体において直線溝の作用を出来るだけ均一化することが可能となり、研磨精度や研磨効率の更なる安定化が図られ得る。
【００２３】
（研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想３）
研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想３は、上述の本発明に関連する技術思想２に係る研磨パッドにおいて、前記各溝群を構成する前記多数条の直線溝を、前記パッド基板の中心軸を含んでかかる多数条の直線溝と平行に広がる一つの面を挟んで互いに略対称となる位置および傾斜方向で形成したことを、特徴とする。本技術思想においては、研磨パッドの研磨面における直線溝の作用の一層の均一化が図られ得る。なお、パッド基板の中心軸と交差して径方向に延びる位置に形成された直線溝は、傾斜しないでパッド基板の中心軸と平行に立ち上がる両側壁面をもった凹溝とすることが望ましい。
【００２４】
（研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想４）
研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想４は、前述の研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想１，２および研磨パッドに関する本発明の態様１，２さらに研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想１乃至３の何れかに係る研磨パッドにおいて、前記傾斜溝の幅寸法を０．００５〜２．０mmとしたことを、特徴とする。本技術思想４においては、傾斜溝の幅寸法を十分に狭小とすることによってより高度な研磨精度が実現可能となるのであり、そこにおいて、傾斜溝の側壁面を傾斜させたことによって、傾斜溝の幅寸法を狭小とすることに起因して発生し易い、凹溝内へのスラリ等の滞留や、凹溝における研磨くず等の目詰まりなどの問題が、極めて有効に回避され得ることとなって、所期の研磨精度が有効に且つ安定して発揮され得るのである。
【００２５】
なお、凹溝の深さ寸法や径方向ピッチ等は特に限定されるものでなく、研磨パッドの材質や、研磨対象の材質、採用するスラリ等の性状、要求される研磨精度や条件等に応じて適宜に設定されることとなるが、一般に、凹溝の深さ寸法を０．１〜２．０mmとし、特に周方向に延びる略円形溝の場合には０．１〜３．０mmの間隔で傾斜溝を略平行に形成することが望ましい。尤も、直線溝の場合には、溝間の間隔が大きくても、周方向に延びる円形溝に比して、研磨パッドの回転に基づいて研磨対象への局部的な作用が軽減されることから、凹溝間の間隔を大きく設定しても良好な研磨特性を得やすく、例えば０．１〜６０．０mmの広い範囲で適当に凹溝の間隔を定めることが好ましい。
【００２６】
（研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想５）
研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想５は、前述の研磨パッドに関する本発明が前提とする技術思想１，２および研磨パッドに関する本発明の態様１，２さらに研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想１乃至４の何れかに係る研磨パッドにおいて、前記傾斜溝における溝寸法誤差を５％以下としたことを、特徴とする。本技術思想においては、傾斜溝の寸法精度を所定値まで向上させたことによって、半導体基板を研磨するに際して、当該半導体基板に及ぼされる研磨圧力のばらつきを有利に抑えることができるのであり、例えば、理論的に目標とされる研磨圧力の２％以下の範囲にまで研磨圧力のばらつきを抑えることも可能となるのである。ここで、傾斜溝におけるの溝寸法誤差とは、溝幅だけでなく、溝ピッチ、溝深さの寸法も対象とする。
【００２７】
（半導体基板の製造方法に関する本発明の態様１）
半導体基板の製造方法に関する本発明の態様１は、前述の如き研磨パッドに関する本発明の態様１又は態様２に従う構造とされた、傾斜溝を有する研磨パッドを用いて半導体基板を研磨することを、特徴とする。本発明方法に従えば、半導体基板と研磨パッドの間でのスラリ等の砥粒移動を、研磨パッドの表面に形成された上述の如き傾斜溝の作用により、傾斜溝の傾斜角度や研磨パッドの回転速度等に基づいて制御することができるのであり、それによって、目的とする半導体基板を優れた研磨精度と研磨効率をもって製造することが可能となる。特に、本発明方法に従えば、０．１８μｍ以下のメタル線幅を有する配線構造の半導体基板の研磨加工も有利に行うことが可能となるのである。
【００２８】
（半導体基板の製造方法に関する本発明の態様２）
半導体基板の製造方法に関する本発明の態様２は、前記態様１に係る半導体基板の製造方法であって、研磨圧力のばらつきを２％以下に抑えつつ半導体基板を研磨することを、特徴とする。研磨圧力のばらつきを２％以下に抑えることで、現行企画の半導体を優れた歩留まりで加工することが可能となる。特に、前述の研磨パッドに関する本発明に関連する技術思想５に従う構造とされたパッドを用いることで、有利に実現されることが、本発明者によって確認されている。
【００２９】
（研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想１）
研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想１は、合成樹脂製のパッド基板の表面に対して刃の側面が傾斜して接触せしめられる刃部を備えた切削工具を用いて、前記パッド基板の中心軸に対して深さ方向で傾斜した略平行な両側壁面を有する傾斜溝を切削形成することを、特徴とする。本技術思想に従って研磨パッドを製造することにより、例えば回転工具を用いた溝入加工に比して、研磨パッドの表面に傾斜溝を容易に形成することが出来るのであり、前述の如き本発明に従う構造とされた、傾斜溝を有する研磨パッドを効率的に製造することが可能となる。
【００３０】
（研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想２）
研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想２は、前記技術思想１に係る研磨パッドの製造方法であって、合成樹脂製のパッド基板を中心軸回りに回転させつつ、該パッド基板の表面に対して前記切削工具を用いて略周方向に延びる前記傾斜溝を旋削形成することを、特徴とする。本技術思想の製造方法に従えば、研磨パッドの周方向に同心的に延びる円形や、米国特許第５９８４７６９号の図１３等に示される如き花びら形等の複数条の傾斜溝や、螺旋状に延びる傾斜溝などを容易に形成することが出来る。
【００３１】
（研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想３）
研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想３は、前記技術思想１又は２に係る研磨パッドの製造方法であって、前記切削工具の前記刃部を、前記パッド基板の表面に対する傾斜方向に向かって次第に送り出しつつ、該パッド基板の表面における前記傾斜溝の形成部位を複数回繰り返して切削することにより、目的とする該傾斜溝を切削形成することを、特徴とする。本技術思想の製造方法に従えば、平滑な内面を有する傾斜溝を安定して形成することが出来るのであり、目的とする傾斜溝を十分に小さい溝幅で形成することも可能となる。なお、形成する傾斜溝が直線溝や螺旋溝のように有端の場合には、一方向又は往復で複数回の切削を行うに際して、刃部の突出量を少しずつ段階的に増やすことが望ましい。具体的には、例えば、一往復毎に刃部の突出量を一定量ずつ増加させたり、或いは、変則的に適当な突出量で変化させて、かかる刃部の突出量を増やしてゆくようにすること等が出来る。これに対して、形成する傾斜溝が周溝のように無端の場合には、同一周上を連続的に繰り返し複数回の切削を行うに際して、刃部の突出量を一周回毎に一定量ずつ段階的に増やしたり、変則的に適当な量で段階的に増やす他、周回に拘わらず連続的に刃部の突出量を増やしても良い。
【００３２】
（研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想４）
研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想４は、前記技術思想１乃至３の何れかに係る研磨パッドの製造方法であって、前記切削工具を用いて前記パッド基板の表面に前記傾斜溝を切削形成するに際して、前記切削工具の前記刃部の後方よりイオンブローを吹き付けて切粉の帯電を防止すると共に、該刃部の前方に送り出された前記切粉を該刃部の前方において吸引回収するようにすることを、特徴とする。本技術思想の製造方法に従えば、切削による摩擦でパッド基材およびその削片（切粉）に帯電した静電気を中和させるイオンを、切削工具の刃部近傍から圧縮空気と共に噴出させて前記パッドの特に切削された溝内への切粉の付着を防止することができる。さらに、上述のごとく静電気が中和されてパッド基材表面上に散在せしめられた切粉を、速やかにパッド表面から吸引除去することができる。従って、切削工具による溝加工に際して、傾斜溝の壁面等へ付着した切粉に起因して、傾斜溝の壁面が大きくえぐられる等の切削上の不具合が解消されて、高い寸法精度をもって、パッド基材に傾斜溝等を形成することが可能となる。ここにおいて、かかるイオンの吹き付けや、切粉の吸引回収は、コロナ放電を利用した公知の静電気除去用エアーブロー装置や、集塵装置等を用いることにより、有利に実現され得る。なお、当該イオンの吹き付けは、傾斜溝の傾斜角度と略同一の傾斜角度をもって吹き付けることが望ましい。蓋し、パット基板の表面に対してアンダーカットとなる傾斜溝の内周面や底面に対しても、イオンを良好に吹き付けることが可能となり、かかる傾斜溝の内周面や底面に付着した切粉も有利に吸引回収することができるからである。
【００３３】
（研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想５）
研磨パッドの製造方法に関する本発明に関連する技術思想５は、前記技術思想１乃至４の何れかに係る研磨パッドの製造方法であって、前記切削工具として、前記刃部が切削方向に対して並列的に複数設けられた多刃工具を用いて、多条の前記傾斜溝を同時に形成するに際して、該多刃工具の後方から吹きつけたイオンブローを、その複数の刃部の隙間を通じて該多刃工具の前方に送り出すようにすることを、特徴とする。本技術思想の製造方法に従えば、多刃間の隙間を利用して切粉を切削工具の前方に逃がすことにより、多刃工具を用いた場合でも切粉の溝壁面への付着を有利に防止することができる。
【００３４】
（切削工具に関する本発明に関連する技術思想１）
切削工具に関する本発明に関連する技術思想１は、合成樹脂製のパッド基板の表面に凹溝を切削形成するための刃部を備えた切削工具であって、前記刃部に設けられた刃先に対して該刃部の両側の側面を同じ横方向に傾斜させたことを、特徴とする。本技術思想に従う構造とされた切削工具を用いることにより、前述の如き本発明に従う研磨パッドの製造方法が有利に実施可能となるのであり、特に両側壁面がパッド基板の中心軸に対して傾斜し、且つ底面がパッド基板の中心軸に対して直交する断面形状を有する傾斜溝を切削加工で形成することが可能となる。
【００３５】
（切削工具に関する本発明に関連する技術思想２）
切削工具に関する本発明に関連する技術思想２は、前記技術思想１に係る切削工具において、前記刃部を切削方向に対して並列的に複数設けて多刃工具とすることにより、多条の前記凹溝を同時に切削形成することが出来るようにしたことを、特徴とする。このような本技術思想においては、多数状の凹溝としての傾斜溝を効率的に切削形成することが可能となって生産性の向上が図られ得る。
【００３６】
（切削工具に関する本発明に関連する技術思想３）
切削工具に関する本発明に関連する技術思想３は、パッド基板を中心軸回りに回転させつつ、該パッド基板の表面に対して略周方向に延びる凹溝を旋削形成することにより、前述の如き本発明に従う構造とされた研磨パッドを製造する溝加工用工具であって、刃幅が０．００５〜３．０mmで、且つ刃物角を１５〜３５度，前逃げ角を６５〜４５度とした刃部を少なくとも一つ備えている溝加工用の切削工具を、特徴とする。
【００３７】
このような本技術思想に従う構造とされた切削工具を用いることにより、研磨パッドの切削加工による凹溝（傾斜溝を含む）の形成を一層有利に行なうことが可能となり、形成される凹溝の内面の粗度や形状安定性を向上させることが可能となるのである。そして、特に前逃げ角を６５〜４５度としたことにより、凹溝をパッド基板の十分に内周側にまで、小さな曲率半径をもって切削形成するに際して、刃部の側面の引っ掛かりが軽減乃至は回避され得ることとなり、以て、目的とする凹溝の外周側の側壁面を高精度に安定した寸法をもって形成することが可能となるのであり、研磨パッドの広い面積領域に略一様な略周方向に延びる凹溝をより高精度に形成することが可能となるのである。
【００３８】
また、このような溝加工用の切削工具において、より好適には刃幅が０．００５〜２．０mmとされる。このような狭幅の工具が採用されることとなる。また、本発明に係る溝加工用工具においては、その刃部を刃幅方向に複数配列せしめた構造が有利に採用されることとなり、それによって、同心的な多数条の凹溝を効率的に旋削形成することが可能となるのである。なお、刃部を刃幅方向で複数配列した多刃工具を構成する場合には、目的とする凹溝の形成ピッチ（間隔）と同じピッチで刃部を設けても良いが、刃部のピッチを目的とする凹溝の形成ピッチの２倍以上の適当な倍数の大きさとして、隣り合う刃部間の隙間を或る程度大きく確保しつつ、かかる多刃工具を目的とする凹溝のピッチに応じて少しずつずらせて一度に複数条の凹溝を切削形成するようにしても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００４０】
先ず、図１には、本発明の第一の実施形態としての研磨パッド１０が、示されている。この研磨パッド１０は、全体に一定の厚さ寸法：Ｔを有する薄肉円板形状のパッド基板１２によって形成されている。このパッド基板１２は、例えば硬質の発泡ウレタン等によって有利に形成される。なお、パッドの厚さ寸法は、限定されるものでなく、パッド基板１２の材質だけでなく、加工対象となるウェハの材質や、要求される加工精度等に応じて適宜に設定される。
【００４１】
また、かかるパッド基板１２の一方の面である加工面としての表面１４には、周方向に延びる凹溝１６が、パッド基板１２の中心軸１８の回りに形成されており、表面１４に開口せしめられている。
【００４２】
かかる凹溝１６は、図１に示されているように、それぞれ中心軸１８を曲率中心として延びる、相互に曲率半径が異ならせられた多数の円形の溝１６，１６，１６・・・によって構成されていても良いし、或いは、図２に示されているように、中心軸１８を中心として次第に曲率半径が大きくなる渦巻き状の１本、或いは複数本の溝１６によって構成されていても良い。また、図１に示されている如き多数の同心的な円形の溝であっても、図２に示されている如き単一若しくは複数の渦巻形の溝であっても、一つの半径方向線上において、該溝の該半径方向線に対する交点の離隔距離である径方向ピッチは、径方向の全体において一定であっても良いし、部分的に或いは全体に亘って次第に異ならせられていても良い。
【００４３】
ここにおいて、凹溝１６は、パッド基板１２の径方向における少なくとも一部において、本発明に従う特定の傾斜構造を有する傾斜溝とされている。
【００４４】
具体的には、例えば、縦断の拡大説明図である図３に示されているように、かかる凹溝１６は、その内周側の側壁面（以下「内側壁面」という）２０と外周側の側壁面（以下「外側壁面」という）２２の何れもが、周方向の全長に亘って、中心軸１８に対して所定角度：α（中心軸１８に平行な直線に対する交角＝α）だけ傾斜せしめられた傾斜面とされている。要するに、図３に示された凹溝１６では、内側壁面２０と外側壁面２２が、互いに平行な面とされており、凹溝１６の周方向だけでなく深さ方向においても、凹溝１６の全体に亘って略一定の幅寸法：Ｂとされており、かかる凹溝１６が、開口部に行くに従って次第に中心軸１８から外周側に離隔して、パッド基板１２の径方向斜め外方に向かって開口せしめられている。
【００４５】
なお、凹溝１６の底面は、形状等が限定されるものでなく、湾曲面や平坦面等の何れであっても良いが、特に本実施形態では、凹溝１６の底面が研磨パッド１２の中心軸１８に対して直交する平坦面とされている。このように凹溝１６の底面を研磨パッド１２の表面と略平行な平坦面とすることにより、凹溝１６の有効深さを大きく設定した場合でも、凹溝１６の底壁部の間隙を有利に確保して良好な強度特性を得ることが可能となる。
【００４６】
また、凹溝１６の各部寸法や傾斜角度等の具体的な設定値は、パッド基板１２の材質や厚さ寸法，外径寸法の他、研磨対象となるウェハの材質やウェハに形成されたメタル線の形状や材質、要求される研磨精度などを総合的に考慮して決定されるものであって、特に限定されるものでないが、一般に、凹溝１６の溝幅：Ｂ，深さ：Ｄ，径方向ピッチ：Ｐおよび傾斜角度：αの各値は、以下の範囲内で設定されることが望ましい。
【００４７】
0003658591.tif 000002
【００４８】
また、より好ましくは、以下の範囲内に設定される。
0003658591.tif 000003
【００４９】
蓋し、凹溝１６の溝幅：Ｂが小さ過ぎると、凹溝１６を形成したことによるスラリの流動制御効果等が発揮され難いことに加えて、研磨くず等による凹溝１６の目詰まりが発生し易くなって安定した効果が発揮され難い。一方、凹溝１６の溝幅：Ｂが大き過ぎると、凹溝１６のエッジ部分（開口端縁部）におけるウェハとの接触面圧が増大して食い込み状の研磨等が発生し易く、安定した研磨が実現され難い。
【００５０】
また、凹溝１６の溝深さ：Ｄが小さ過ぎると、傾斜状の凹溝１６を形成したことによるスラリの流動制御効果が発揮され難いことに加えて、研磨パッド１０の表面１４の剛性が大きくなり過ぎてウェハとの接触面圧が全体として均一となり、凹溝１６のエッジ部分におけるウェハとの接触面圧が充分に上がらずに有効な研磨が困難となる傾向にある。一方、凹溝１６の溝深さ：Ｄが大き過ぎると、製造が難しいばかりでなく、研磨パッド１０の表面１４が変形し易くなると共に、スティックスリップの発生のおそれもあり、研磨が不安定となり易い。
【００５１】
更にまた、凹溝１６の径方向ピッチ：Ｐが小さ過ぎると、製造が難しく、研磨パッド１０の表面１４の変形や損傷が発生し易くなって安定した研磨が実現され難い。一方、凹溝１６の径方向ピッチ：Ｐが大き過ぎると、凹溝１６に形成したことによるスラリの流動制御効果等が発揮され難い。
【００５２】
更に、内外側壁面２０，２２の傾斜角度：αが小さ過ぎると、後述する遠心力によるスラリの流動制御効果等が発揮され難い傾向にある。一方、内外側壁面２０，２２の傾斜角度：αが大き過ぎると、製造が難しくなるだけでなく、凹溝１６の側壁部分の強度が低下して面圧分布が安定し難くなったり、研磨パッド１０の耐久性が充分に得られ難くなるおそれがある。
【００５３】
このような凹溝１６を設けた研磨パッド１０は、従来と同様にして、ウェハ等の研磨に用いられる。具体的には、例えば図４に示されているように、図示しない研磨装置の回転板（支持板）の支持面上に載置されて、エアによる負圧吸引等の手段で該回転板に固定されて装着される。そして、中心軸１８の回りに回転駆動せしめられつつ、表面１４に対してウェハ２４が重ね合わせられることにより、研磨処理に供されることとなる。また、そのような研磨処理に際しては、従来と同様に、一般に、研磨パッド１０の表面１４とウェハ２４の被加工面２６の対向面間に対して研磨液（スラリ）２８が供給されると共に、ウェハ２４自体もその中心軸回りに回転駆動せしめられる。なお、研磨液２８は、例えば研磨パッド１０の中央付近から研磨パッド１０の表面に供給され、研磨パッド１０の中心軸１２回りの回転に伴う遠心力の作用で研磨パッド１０の表面に広がるようにされる。
【００５４】
そこにおいて、かかる研磨パッド１０においては、パッド表面１４に開口せしめられた凹溝１６が、底部から開口部に向かって次第に径方向外方に傾斜して形成されていることから、研磨パッド１０が中心軸１８回りに回転駆動せしめられることにより、凹溝１６に充填されて存在するスラリ２８に及ぼされる遠心力によって凹溝１６から流出する方向の分力を生ずることとなり、研磨パッド１０の回転数に対応した力で積極的に開口部から外周側に流出して、研磨パッド１０とウェハ２４の対向面間に入り込むように流動せしめられることとなる。また、それと併せて、凹溝１６の内周側では、凹溝１６から外周側に流出した分に相当する量のスラリ２８が、積極的に凹溝１６内に流入せしめられることとなる。
【００５５】
その結果、凹溝１６内で効率的なスラリの流入／流出が行なわれて、研磨パッド１０とウェハ２４の対向面間に積極的なスラリの流動が発現されるのであり、以て、スラリによる機械的な研磨作用だけでなく、スラリによる化学的な研磨作用が極めて効率的に且つ全体に亘って略均一に生ぜしめられ得て、有効な研磨が安定して実現され得るのである。
【００５６】
しかも、上述の如く傾斜した凹溝１６を採用したことにより、凹溝１６の傾斜角度を適宜に調節するだけで、研磨時におけるスラリの流動状態を積極的に制御することが出来るのであり、それ故、例えば採用するスラリの特性や、対称とするウェハの特性の他、各種研磨条件等を考慮して、凹溝１６の傾斜角度を調節することによって、最適の研磨状態を容易に実現することが可能となる。具体的には、例えば、研磨温度の調節にあっては、凹溝１６をパッド外方に向かって傾斜させることによってスラリの流量を増加させることにより、研磨温度の保持調整を図ることも可能である。
【００５７】
また、傾斜した凹溝１６においては、両側壁面２０，２２が周方向だけでなく深さ方向においても互いに平行とされており、それによって凹溝１６の溝幅寸法：Ｂが、深さ方向の全体に亘って略一定とされていることから、研磨パッド１０の表面が磨耗した場合やドレッシングによる表層研削を行なった場合等においても、表面１４に開口する凹溝１６の幅寸法が略一定に保たれることとなり、安定した研磨作用が長期間に亘って発揮され得るといった利点もある。
【００５８】
因みに、凹溝１６の開口幅：Ｂが変化した場合に、研磨パッド１０によるウェハ２４に対する研磨性能の変化を検討した、シミュレーションの結果を、下記〔表１〕に示す。かかるシミュレーションは、図５に示されているように、１．０mmの深さの凹溝１６を１．２５mm間隔で互いに平行に延びるように形成した研磨パッド１０を対象として、凹溝１６の溝幅寸法：Ｂの値が、当初の設定値：Ｂ＝０．２５mmから、−２０％（Ｂ＝０．２０mm），−５％（Ｂ＝０．２３７５mm），＋５％（Ｂ＝０．２６２５mm），＋２０％（Ｂ＝０．３０mm）に、それぞれ変化した場合について実施した。なお、シミュレーションに際しては、研磨パッド１０の断面寸法を幅：３．７５mm，厚さ：２mmの矩形状とすると共に、ウェハ２５の断面寸法を幅：３．７５mm，厚さ：３mmの矩形状とし、ウェハ２５を静的押し付け荷重：５gf/mm2で研磨パッド１０の表面に押し付けた静的状態を有限要素法で応力解析した。また、研磨パッド１０における各溝１６は、研磨パッド１０とウェハ２５の重ね合わせ方向に延びる、傾斜しない形状とした。ウェハ２５と研磨パッド１０に関して採用した各物性値を、〔表２〕に示す。
【００５９】
【表１】
0003658591.tif 000004
【００６０】
【表２】
0003658591.tif 000005
【００６１】
かかる〔表１〕に示された結果からも、凹溝１６の幅寸法：Ｂが僅かに変化しただけでも、研磨に際してウェハ２５に及ぼされるピーク圧力（押し付け力）が％オーダで変化することが認められる。そして、このウェハ２５に及ぼされるピーク圧力の大きさが、ウェハ研磨に際しての研磨効率に直接の影響すると共に、研磨精度にも大きく影響するものであることから、凹溝１６の幅寸法：Ｂの値を出来るだけ一定に維持することが、ウェハ２５の安定した加工に際して極めて重要となる。ここにおいて、上述の如き本実施形態の研磨パッド１０においては、凹溝１６が傾斜しているが、その幅寸法：Ｂの値が深さ方向で略一定とされていることから、研磨パッド１０の表面が磨耗した場合やドレッシングによる表層研削を行なった場合等においても、安定した研磨性能が発揮され得るのである。なお、これに対して、例えば前記特許文献４（米国特許第６２３８２７１号明細書）に記載されているようにパッド表面に向かって深さ方向で拡開する断面形状の凹溝を採用すると、研磨パッド１０表面の磨耗やドレッシングによる表層研削に際して凹溝の幅寸法が変化してしまい、ウェハに対する研磨性能も変化することから、ウェハに対して目的とする研磨を安定して施すことが極めて困難であることは容易に理解されるところである。
【００６２】
また、凹溝１６を研磨パッド１０の中心軸１８に対して傾斜させたことにより、かかる傾斜角度：αに応じて生ぜしめられる遠心力の分力が、研磨パッド１０とウェハ２５の対向面間に供給されるスラリの流動性を向上させ、それが研磨効率や研磨精度の向上につながることは、既に説明したが、そのようなスラリの流動性の向上とは別に、凹溝１６を傾斜させたことによって研磨パッド１０のウェハ２５に対する接触面の最大圧力が増大されて、エッジ効果のような現象が発生することにより、研磨効率の更なる向上効果が発揮されることが、確認されている。かかる現象をシミュレーションで検証した結果を以下に記載する。
【００６３】
本シミュレーションは、図６に示されているように、１．０mmの深さの凹溝１６を１．０mm間隔で互いに平行に延びるように形成した研磨パッド１０を対象として、該研磨パッド１０の下端面を固定し、その表面１４に載せたウェハ２５の上面に５．０gf/mm2の押し付け荷重を及ぼした状態下で、該ウェハ２５を研磨パッド１０に対して水平方向（図６中の右方向）に向かって、相対速度：５８３．３mm／ｓで微小移動させることによる研磨過程を有限要素法を利用してシミュレートすることにより行った。そして、凹溝１６の傾斜角度：αの値が、α＝０度（パッド中心軸と平行に開口），α＝−５度（パッド中心軸に向かって傾斜して開口），α＝−１０度，α＝＋５度（パッド外周側に向かって傾斜して開口），α＝＋１０度の５つの場合について、それぞれシミュレーションした結果を、図７〜１１に示す。
【００６４】
なお、シミュレーションに際しては、研磨パッド１０の断面寸法を幅：４．５mm，厚さ：２．５mmの矩形状とすると共に、ウェハ２５の断面寸法を幅：４．５mm，厚さ：３．０mmの矩形状とした。また、研磨パッド１０における各溝１６は、溝幅寸法：Ｂ＝０．５mmで一定とした。ウェハ２５と研磨パッド１０に関して採用した各物性値は、前述の溝幅変化に関する静的なシミュレーション条件（表２）の値に従った。
【００６５】
これら図７〜１１に示された結果から、凹溝１６の傾斜角度を変更することによって、研磨する際にウェハ２５に及ぼされる研磨パッド１０の接触面圧力を大幅に且つ有効に調節可能であることが明らかである。そして、本発明者が実験を行って検討したことろ、接触面圧力の最大値が大きくなる程、具体的には凹溝１６の傾斜角度：αの値が所定の範囲内においてプラス側に大きくなってパッド外周側に向かって傾斜する程、研磨効率が向上せしめられることが確認されている。なお、このことは、研磨パッドがバイト等のエッジ効果のようなものを発揮することによるものであろうと考えられる。従って、研磨パッドやウェハの材質、要求される精度等を考慮して研磨パッド１０の凹溝１６の傾斜角度を調節することによって、最適な研磨精度と研磨効率を得ることが可能となるのであり、しかも、かくの如くして得られた優れた研磨精度と研磨効率は、研磨パッドの磨耗やドレッシングに際しても大幅に低下してしまうことなく、安定して発揮され得ることとなるのである。
【００６６】
なお、凹溝１６の傾斜角度：αを大きくし過ぎると、スティックスリップ状の現象が発生して研磨状態と不安定となり易いことから、傾斜角度：αの値は、好ましくは、−３０度≦α≦＋３０度の範囲で設定することが望ましく、より好ましくは、−２０度≦α≦＋２０度の範囲で設定される。また、前述の如き遠心力によるスラリの流動性向上効果を考慮すれば、０度＜αとされて凹溝が外周側に向かって開口せしめられるようにされることが望ましい。また、上述の如きエッジ効果によって研磨効率が有利に上昇せしめられることから、所望の研磨効率の達成のために要求されるパッド全体の加工圧力は、従来に比して低減させることも可能である。即ち、加工圧力が余りに大きいと、パッド基材の反発弾性に起因して、パッド基材の外周側のだれ等が問題となるが、本態様においては、傾斜溝１６のエッジ効果によって、加工圧力の増大に拠ることなく、ピーク圧力の増大に拠って研磨効率を上昇させることができる。従って、パッド記事の外周側のだれ等の問題も、傾斜溝１６の採用によって低減乃至は解決され得る。
【００６７】
次に、研磨パッドに形成される凹溝１６の別の具体的態様例を、図１２〜１８に示す。なお、これらの具体的態様例は、何れも、研磨パッドに形成される凹溝の別の形態を示すものであり、そこにおいて、図１〜４に示されたものと同様な構造とされた部材および部位については、それぞれ、図中に、図１〜４に示されたものと同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。
【００６８】
すなわち、図１２に示された研磨パッド４１の凹溝４２は、内側壁面４４と外側壁面４６の何れも、図３に示された凹溝１６と反対に、開口側に向かって径方向内方に広がる傾斜面形状とされている。特に、本実施形態では、内側壁面４４と外側壁面４６の中心軸１８に対する傾斜角度：αの値がマイナス値で、且つ互いに同一とされており、互いに平行な内外側壁面４４，４６をもって、凹溝４２が周方向に延びるように形成されている。要するに、凹溝４２は、溝幅寸法：Ｂが、全体に亘って略一定とされているのである。
【００６９】
かかる図１２に示された凹溝４２においては、研磨パッド４１の回転に伴って、凹溝４２に入り込んだスラリ２８に対して遠心力が作用することにより、かかるスラリ２８に対して凹溝４２内に押し込む方向の力が及ぼされる。その結果、凹溝４２から研磨パッド４１とウェハ２４の対向面間へのスラリ２８の流出が抑制方向に制御されて、研磨パッド１２の回転中心付近から遠心力で外周側に拡散されるスラリ２８の流動を調節することが出来るのである。
【００７０】
また、図１２に示された凹溝４２においては、凹溝４２に入り込んだ研磨くず等を、凹溝４２の底部に積極的に留めることが出来るのであり、研磨くずが研磨パッド４１とウェハ２４の対向面間へ入り込むことに起因する不具合も効果的に防止され得ることとなる。
【００７１】
なお、凹溝４２の傾斜角度：αは、図３に示された凹溝１６の傾斜角度：αと同じ絶対値の数値範囲内で設定されることが望ましく、また、凹溝４２の幅寸法や深さ寸法、径方向ピッチ等も、図３に示された凹溝１６のものと同じ数値範囲内で好適に設定される。
【００７２】
更にまた、図１３に示された研磨パッド５０の凹溝５２、および図１４に示された研磨パッド５４の凹溝５６は、何れも、一つの研磨パッド５０，５４の表面１４に形成された凹溝５２，５６の傾斜角度：αの値を、径方向で異ならせたものの例示である。なお、図１３，１４は、径方向の断面図であって研磨パッド５０の回転中心軸１８に対して径方向右側だけしか示されていないが、同図における径方向左側は、回転中心軸１８に関して径方向右側と対称に現れる。
【００７３】
そして、具体的には図１３に示された研磨パッド５０の凹溝５２は、中心軸１８に近い内周部分と径方向の中間部分においては、何れも、図３に示されている如き、開口部に近づくに従ってパッド外周側に向かって傾斜した凹溝形状とされているが、そこにおいて、内周部分に形成された凹溝５２ａよりも径方向外方に位置するパッド径方向中間部分に形成された凹溝５２ｂの方が傾斜角度：αが小さく設定されており、更に、中心軸１８から大きく離れた外周部分に形成された凹溝５２ｃは、内外側壁面が何れも中心軸１８と略平行に立ち上がる垂直な凹溝形状となるまで、即ちα≒０度となるまでαの値が小さくされている。要するに、凹溝５２の幅寸法：Ｂは略一定とされているが、中心部分から外周部分に行くに従って、凹溝５２の傾斜角度：αが、次第に小さくされているのである。
【００７４】
このような凹溝５２を備えた研磨パッド５０においては、回転中心軸１８からの距離が異なることに起因する各点の周速度の相違に基づく、凹溝５２内のスラリ２８に作用する遠心力の相違を、凹溝５２の傾斜角度を調節することで軽減乃至は解消させることが出来るのであり、研磨パッド５０の表面１４の全体において、凹溝５２の傾斜作用の均一化を図ることが可能となるのである。
【００７５】
また、図１４に示された研磨パッド５４の凹溝５６は、中心軸１８に近いパッドの内周部分においては、図３に示されている如き、開口部に近づくに従って外周側に向かって傾斜した形状の凹溝５６ａとされているが、凹溝５６ａよりも径方向外方に位置してパッドの径方向中間部分に形成された凹溝５６ｂは、内外側壁面が何れも中心軸１８と略平行に立ち上がる垂直な凹溝形状とされており、更に、中心軸１８から大きく離れたパッドの外周部分に形成された凹溝５６ｃは、図１２に示されている如き、開口部に近づくに従って内周側に向かって傾斜した形状の凹溝５６ｃとされている。要するに、凹溝５６の幅寸法：Ｂは略一定とされているが、中心部分から外周部分に行くに従って、凹溝５６の傾斜角度：αが、次第に小さくなるように＋域から−域に至るまで変化せしめられているのである。
【００７６】
このような凹溝５６を備えた研磨パッド５４においては、回転中心たる中心軸１８からの距離が小さい内周部分では、凹溝５６内のスラリ２８に対して積極的に流出するような流れを付与する一方で、中心軸１８から大きく離れた外周部分では、凹溝５６内のスラリ２８に対して流出を抑制するような流れを付与することが出来、それによって、研磨パッド１０とウェハ２４の対向面間でのスラリ２８の流動を全体的な流れを考慮しつつ制御することが出来るのである。
【００７７】
さらに、図１５に示された研磨パッド６０の凹溝６２は、研磨パッド６０の表面１４上においてそれぞれ直線的に多数形成されている。特に、かかる多数の凹溝６２は、互いに平行に延びる複数本の第一群の凹溝６２ａと、互いに平行に延びる複数本の第二群の凹溝６２ｂから構成されており、第一群を構成する各凹溝６２ａと第二群を構成する各凹溝６２ｂは、研磨パッド６０の表面１４上で相互に直交せしめられている。
【００７８】
なお、本実施形態では、各群において、その構成要素たる各複数の凹溝６２ａ，６２ｂは、互いに略一定の間隔をもって平行に形成されており、その結果、二つの群を構成する各複数の凹溝６２ａと凹溝６２ｂが相互に略直交して交差せしめられることにより、研磨パッド６０の表面には全体として略碁盤目状の態様をもって、多数本の凹溝６２が形成されているのである。
【００７９】
また、図１６に示されたパッド縦断面図からも明らかなように、各群を構成する各凹溝６２ａ，６２ｂは、何れも、パッド表面１４に対して深さ方向に傾斜した傾斜溝とされている。特に、パッド中心軸１８を挟んだ両側の凹溝６２は、パッド中心軸１８と、凹溝６２と平行なパッド径方向線きを含む一つの対称面に関して、左右に対称となる傾斜角度が設定されている。なお、図１６には、第一群の凹溝６２ａだけしか表れていないが、図１６に示された断面と直交する径方向断面では、第二群の凹溝６２ｂだけが、例えば図１６に示されたものと同一の形態で表われることとなる。
【００８０】
このように多数の直線的に延びる凹溝６２ａ，６２ｂを設けた研磨パッド６０においても、例えば前記特許文献１〜３に示されているようにして中心軸１８回りに回転せしめられつつウェハの研磨に採用されることにより、凹溝６２ａ，６２ｂの傾斜せしめられた内外壁面６４，６６によるスラリに対する流動促進作用や、凹溝６２ａ，６２ｂの傾斜角度に対応した研磨効率の調節作用等、図１に示されている如き周方向の凹溝を備えた研磨パッドと同様な作用効果が、何れも有効に発揮され得るのである。
【００８１】
なお、そこにおいて、本態様の研磨パッド６０においても、図１２に示された研磨パットと同様に、各凹溝６２ａ，６２ｂを径方向内方に向かって開口するように傾斜させたり、図１３，１４に示された研磨パットと同様に、各凹溝６２ａ，６２ｂの傾斜角度を研磨パッド１０の表面１４上での位置に応じて適当に異ならせて設定することも可能であり、それによって、ウェハに対する研磨精度や研磨効率、スラリの流動状態等を調節することが可能となるのである。
【００８２】
さらに、例示の如き直線的に延びる複数条の凹溝６２からなる溝パターンを採用する場合にも、研磨パッド１０の基板１２上におけるパターンやピッチ，本数，群数などは、任意に設定可能である。具体的には、例えば、図１７や図１８に示されているように、互いに異なる方向に延びる複数本の凹溝６２ａ，６２ｂ，６２ｃからなる第一，第二及び第三の溝群を採用することも可能であり、それら複数の溝群で形成されるメッシュ状のパターンの粗さも、図１７〜１８から明らかなように、任意に設定することが出来る。更に、図示はしないが、このような単一若しくは複数の群からなる直接的な複数状の凹溝６２を、図１や図２に示されている如き周方向に延びる凹溝１６と合わせて研磨パッド１０の表面に形成することも可能である。
【００８３】
なお、上述の如き各種形状を備えた凹溝１６，４２，５２，５６，６２は、パッド基板１２に対して任意の方法で形成することが可能であり、例えば、研磨パッド１０の射出成形と同時にそのような凹溝を形成したり、図１９に示されているようにフライス工具等の回転工具７０を用いた切削加工で形成することも可能であるが、特に好適には、目的とする凹溝の断面形状に対応した形状の切刃を備えた切削工具を用い、切削加工することによって形成される。
【００８４】
より具体的には、例えば、図２０〜２１に示されているように、目的とする凹溝の形状に対応した切刃８０を、先辺部に適当なピッチ：Ｐで備えた多刃工具チップ８２を用い、該多刃工具チップ８２を適当な工具ホルダ８４に対して交換可能に固定した切削工具を利用し、パッド基板１２の表面に切削加工を施すことによって目的とする凹溝１６，４２，５２，５６，６２を形成するようにされる。
【００８５】
また、図２１（ａ）に示される如く、かかる工具ホルダー８４には、内部を貫通してストレートに延びるイオンブロー通路９０が設けられている一方、切刃８０が突出する正面側において、真空吸引装置９２が取り付けられるようになっている。より詳しくは、イオンブロー通路９０は、その上端において外部の静電気除去用エアブロー装置と連結可能にされていると共に、その下端において、切刃８０の後方で、切刃８０の突出方向に向かって開口するようになっている。そして、外部の静電気除去用エアブロー装置から、圧縮空気と共に供給されるイオン（以下、イオンブローと言う）が、切刃８０の後方で、切刃８０と略同一の角度で傾斜して、下方に噴出されるようになっている。これにより、切刃８０によって切削されたパット基板１２やその削片（切粉）等に直接イオンブローが噴射され、それらの帯電が有利に防止されて、帯電による切粉のパッド基材、特に溝壁面への付着が有利に回避され得る。なお、イオンブローの噴出方向は、図示の如く切削方向前方に向けて傾斜させることが望ましい。即ち、パッド基板１２に対する溝の切削と同時に、多刃工具チップ８２の刃間の隙間を通じて、切粉を多刃工具チップ８２の前方に送り出すことが出来、これによって、切粉の溝内への付着が一層有利に防止され得る。ここにおいて、イオンブロー通路９０に連結される静電気除去用エアブロー装置としては、各種の公知の静電気除去用エアブロー装置が採用され得る。
【００８６】
また、真空吸引装置９２は、その開口部が、切刃８０の前方付近に開口する状態で取り付けられるようになっており、切刃８０の前方に順次送り出される切粉を、真空吸引装置９２によって即座に吸引回収することが可能となる。
【００８７】
加えて、図２１（ｂ）に示す如く、イオンブロー通路９０の下端部は、切刃８０のパッド基材１２の中心軸１８に対する傾斜角度と略同一の角度をもって、傾斜せしめられており、これにより、イオンブローを、パッド基材１２の表面に対してアンダーカットとなる傾斜溝１６の内周側壁面および底面に対しても、有利に及ぼすことが可能となり、かかる面における切粉の帯電による付着も有利に防止することが可能となる。
【００８８】
そこにおいて、かかる切刃８０は、図２２又は図２３に示されているように、工具ホルダ８４の中心軸に対して、それぞれ、目的とする凹溝１６等の傾斜角度：αに対応した角度だけ、傾斜して突設されている。このような傾斜して突設された切刃８０を備えた切削工具を用いれば、図２４に示されているように、パッド基板１２に対して切刃８０を、傾斜角度：αだけ傾斜した状態で付き当てて切削加工を施す。具体的には、切刃８０は、刃先８１および両側の側面８３，８３を有しており、各側面８３は、刃先８１に対して同じ側に向かって、同じ傾斜角度αをもって傾斜せしめられている。更に、切刃８０を傾斜した突出方向に所定量だけ大きく突出させた状態で、同じ切削部位をトレースするように繰り返して切削する工程を、直線溝や螺旋溝等の有端の凹溝であれば往復作動等で間欠的態様をもって、また環状の周溝であれば連続回動態様をもって、同一凹溝の切削を複数回繰り返すことによって、目的とする傾斜角度：αを有する凹溝１６等を、有利に切削形成することが出来るのである。なお、特に周方向に連続して旋削を実施して、無端の周溝を形成する場合には、切刃８０の突出高さを、一周毎でなく次第に連続して突出させつつ、切削しても良い。この場合、切刃８０は、パッド基板１２の表面上に実質的に周方向に延びる溝を切削するための溝加工工具として機能する。
【００８９】
なお、周方向に延びる凹溝１６等を切削形成するに際しては、例えば、切削工具を旋盤に固定して、パッド基板１２を中心軸１８回りに回転させつつ、多刃工具チップ８２の切刃８０をパッド基板１２に接近させて付き当て、上述の如く旋削することによって、目的とする凹溝１６等を効率的に形成することが可能である。このような旋削加工は、例えば、本出願人が先に出願した特開２００１−１８１６４号公報において詳述されていることから、ここでは詳細な説明を割愛する。
【００９０】
また、そこにおいて、切削工具の切刃８０の具体的形状としては、図２５に示されているように、その刃幅を目的とする凹溝の幅：Ｂに対応させて、０．００５〜３．０mmの範囲で設定すると共に、刃物角：βを１５〜３５度，前逃げ角：γを６５〜４５度とすることが望ましい。蓋し、金属材等に比してパッド基板１２が弾性を有しているが故に、前逃げ角：γが４５度に満たない場合には、切削に際して切刃８０の後ろ部分がパッド基板１２に干渉し易く、良好な凹溝加工面が得られ難くなるからであり、特に、図１に示されている如き周方向の凹溝１６を切削するに際して、曲率半径が小さい内周部分の切削加工に際して切刃８０の後ろ部分が凹溝の内面に干渉し易くなるから、切刃８０の前逃げ角：γを６５〜４５度の範囲内で設定することは重要である。なお、前逃げ角：γが６５度を超えたり、刃物角：βが１５〜３５度の範囲から外れると、刃物前面のすくい角：θが充分に確保し難くなって良好な切削性能を得ることが難しくなったり、耐久性や強度が充分に確保し難くなる不具合がある。
【００９１】
以上、本発明の幾つかの実施形態について詳述してきたたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものでない。また、本発明は、当業者に知識に基づいて、種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることも、言うまでもない。
【００９２】
例えば、本発明においては、研磨パッドに形成される周方向に延びる溝や直線的に延びる溝等、各種の形態をもって研磨パッドに形成される凹溝において、一つの凹溝の一部もしくは複数部分を傾斜させて傾斜溝を構成したり、複数条の凹溝の幾つか若しくは全部を全長に亘って傾斜させて傾斜溝を構成するようにしても良い。
【００９３】
また、本発明において採用される傾斜溝における略平行な両側壁面は、厳密な意味で傾斜角度が同一とされている必要はなく、要求される研磨精度やパッド基板の材質，ウェハの材質等を考慮して傾斜溝の両側壁面の平行度は許容される範囲があることが理解されるべきである。尤も、傾斜溝の両側壁面が、パッド基板の中心軸に対して互いに異なる方向に傾斜していては、パッドの磨耗やドレッシングに対して研磨特性の変化が著しく大きくなるおそれがあることから、本発明における略平行な傾斜溝は、そのような態様を除き、パッド基板の中心軸に対して傾斜溝の両側壁面が深さ方向で同一方向に傾斜したものであると理解されるべきである。
【００９４】
さらに、本発明に従う構造とされた研磨パッドの使用形態は、何等限定されるものでなく、スラリの供給方法を含めて、各種の態様において、本発明に係る研磨パッドを用い、半導体基板をはじめとする各種の被加工材に対する研磨を実施することが可能であることは言うまでもなく、本発明に係る研磨パッドの適用範囲は、ＣＭＰ法に限定されるものでもない。
【００９５】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた研磨パッドにおいては、凹溝の傾斜角度によって、研磨に際してのスラリ等の流動を制御し、研磨状態を最適に調節することが出来ると共に、略一定の研磨条件を維持することが可能となって、目的とする高精度な研磨パッドを安定して研磨加工することが可能となるのである。
【００９６】
また、本発明方法に従えば、例えばメタル線が軟質であったり狭幅であったりして、研磨が極めて困難とされる半導体基板を、効率的に且つ高精度に安定して研磨することにより、製造することが可能となるのである。
【００９７】
更にまた、本発明に係る研磨パッドの製造方法に従えば、本発明に従う構造とされた研磨パッドを、より高精度な凹溝を設けて安定して製造することが出来るのである。
【００９８】
また、本発明に係る溝加工用工具を採用することにより、研磨パッドにおける凹溝を、滑らかな内表面をもって容易に旋削加工で形成することが可能となって、本発明に従う構造とされた研磨パッドを有利に製造することが出来るのである。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明に従う構造とされた研磨パッドは、半導体基板の工業的製造過程において、半導体基板の研磨、特に、ＣＭＰ法等において有利に用いられ得る。また、本発明に係る研磨パッドの製造方法は、研磨パッドの工業的製造工程において有利に実施されるものであり、さらに、本発明に従う構造とされた溝加工工具は、研磨パッドの工業的な溝加工工程において有利に用いられ得る。
従って、本発明は、何れも、産業上利用され得るものであることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施形態としての研磨パットを示す平面図である。
【図２】本発明の別の実施形態としての研磨パッドを示す平面図である。
【図３】図１又は図２に示された研磨パッドにおいて採用されることにより本発明の関連技術としての一態様を構成する凹溝の具体的構造例を示す要部拡大縦断面図である。
【図４】図３に示された凹溝を備えた研磨パッドを用いた研磨加工を説明するための縦断面説明図である。
【図５】研磨パッドにおける凹溝の溝幅のばらつきが研磨作用に及ぼす影響を検討するためのシミュレーション条件を示す説明図である。
【図６】研磨パッドにおける凹溝の傾斜角度の変化が研磨作用に及ぼす影響を検討するためのシミュレーション条件を示す説明図である。
【図７】凹溝の傾斜角度：α＝０度の場合のウェハの研磨パッドに対する接触面圧を示す、シミュレーション結果としてのグラフである。
【図８】凹溝の傾斜角度：α＝−５度の場合のウェハの研磨パッドに対する接触面圧を示す、シミュレーション結果としてのグラフである。
【図９】凹溝の傾斜角度：α＝−１０度の場合のウェハの研磨パッドに対する接触面圧を示す、シミュレーション結果としてのグラフである。
【図１０】凹溝の傾斜角度：α＝＋５度の場合のウェハの研磨パッドに対する接触面圧を示す、シミュレーション結果としてのグラフである。
【図１１】凹溝の傾斜角度：α＝＋１０度の場合のウェハの研磨パッドに対する接触面圧を示す、シミュレーション結果としてのグラフである。
【図１２】図１又は図２に示された研磨パッドにおいて好適に採用される本発明に従う凹溝の具体的構造例を示す要部拡大縦断面図である。
【図１３】図１又は図２に示された研磨パッドにおいて好適に採用される凹溝の別の具体的構造例を示す要部拡大縦断面図である。
【図１４】図１又は図２に示された研磨パッドにおいて好適に採用される凹溝の更に別の具体的構造例を示す要部拡大縦断面図である。
【図１５】本発明の関連技術としての研磨パッドを示す平面図である。
【図１６】図１５におけるXVI-XVI 断面図である。
【図１７】本発明の関連技術としての別の形態としての研磨パッドを示す平面図である。
【図１８】本発明の関連技術としての更に別の形態としての研磨パッドを示す平面図である。
【図１９】本発明に従う構造とされた研磨パッドの製造に際して採用され得る回転工具の一例を示す正面図である。
【図２０】本発明に従う構造とされた研磨パッドの製造に際して好適に採用される切削工具の一例を示す正面図である。
【図２１】（ａ）は、図２０に示された切削工具の側面図であり、（ｂ）は図２０における多刃工具チップ取り付け部における拡大背面図である。
【図２２】本発明に従う凹溝の切削加工に際して好適に採用される切削工具の一具体例を示す要部拡大説明図である。
【図２３】本発明に従う凹溝の切削加工に際して好適に採用される切削工具の別の具体例を示す要部拡大説明図である。
【図２４】図２２に示された切削工具を用いてパッド基板に凹溝を切削形成する工程を説明するための説明図である。
【図２５】図２２に示された切削工具の側面説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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