(57)【要約】【課題】  本発明は、研磨対象物表面にスクラッチを生じさせ難く、さらに長寿命タイプの研磨パッドを提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の研磨パッドは、研磨領域及び光透過領域を有する研磨層を備えており、研磨領域は表面に溝を有しており、光透過領域の表面は研磨領域の表面より凹んでおり、その凹み量が前記溝の深さの３０〜１００％であることを特徴とする。【選択図】  図２
2014104521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨領域及び光透過領域を有する研磨層を備えた研磨パッドにおいて、研磨領域は表面に溝を有しており、光透過領域の表面は研磨領域の表面より凹んでおり、その凹み量が前記溝の深さの３０〜１００％であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記研磨パッドは、研磨領域、クッション層、及び透明支持フィルムがこの順に積層されており、研磨領域及びクッション層を貫く開口部内かつ透明支持フィルム上に光透過領域が設けられているものである請求項１記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記研磨パッドは、研磨領域及び光透過領域を有する研磨層と、貫通孔を有するクッション層とが、光透過領域と貫通孔とが重なるように両面接着シートを介して積層されているものである請求項１記載の研磨パッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの研磨対象物表面の凹凸をケミカルメカニカルポリシング（ＣＭＰ）で平坦化する際に使用される研磨パッドに関し、詳しくは、研磨状況等を光学的手段により検知するための窓（光透過領域）を有する研磨パッド、及び該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際には、半導体ウエハ（以下、ウエハともいう）表面に導電性膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング等をすることにより配線層を形成する形成する工程や、配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が行われ、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じる。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。
【０００３】
ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にＣＭＰ法が採用されている。ＣＭＰは、ウエハの被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付けた状態で、砥粒が分散されたスラリー状の研磨剤（以下、スラリーという）を用いて研磨する技術である。
【０００４】
ＣＭＰで一般的に使用する研磨装置は、例えば、図１に示すように、研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、研磨対象物（ウエハなど）４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤３の供給機構を備えている。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と研磨対象物４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、研磨対象物４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。
【０００５】
このようなＣＭＰを行う上で、ウエハ表面平坦度の判定の問題がある。すなわち、希望の表面特性や平面状態に到達した時点を検知する必要がある。従来、酸化膜の膜厚や研磨速度等に関しては、テストウエハを定期的に処理し、結果を確認してから製品となるウエハを研磨処理することが行われてきた。
【０００６】
しかし、この方法では、テストウエハを処理する時間とコストが無駄になり、また、あらかじめ加工が全く施されていないテストウエハと製品ウエハでは、ＣＭＰ特有のローディング効果により、研磨結果が異なり、製品ウエハを実際に加工してみないと、加工結果の正確な予想が困難である。
【０００７】
そのため、最近では上記の問題点を解消するために、ＣＭＰプロセス時に、その場で、希望の表面特性や厚さが得られた時点を検出できる方法が望まれている。このような検知については様々な方法が用いられているが、測定精度や非接触測定における空間分解能の点から光学的検知手段が主流となりつつある。
【０００８】
光学的検知手段とは、具体的には光ビームを窓（光透過領域）を通して研磨パッド越しにウエハに照射して、その反射によって発生する干渉信号をモニターすることによって研磨の終点を検知する方法である。
【０００９】
このような光学的手段による研磨の終点検知法およびその方法に用いられる研磨パッドについては様々なものが提案されている。
【００１０】
例えば、定盤上に設置されている研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、且つ、相対移動させることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装置に用いる研磨体において、１以上の開口部と、該開口部に設置されている窓とを有し、前記研磨体の表面に対して前記窓の前記研磨対象物側の表面が凹んでいて、該凹み量が段階的もしくは連続的に変化していることを特徴とする研磨体が提案されている（特許文献１）。
【００１１】
また、定盤上に設置されている研磨体と研磨対象物の間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記研磨対象物の間に荷重を加え、且つ、相対移動させることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装置に用いる研磨体において、開口部と、該開口部に設置されている窓を有し、該窓は２枚以上の透明材料が積層されていることを特徴とする研磨体が提案されている（特許文献２）。
【００１２】
また、（ａ）研磨表面と第１長さおよび第１幅を有する第１開口部とを含む第１研磨層、（ｂ）本体と第２長さおよび第２幅を有する第２開口部とを含む第２層であって、該第２層は第１研磨層と実質的に同一の広がりを有し、第１長さおよび第１幅の少なくとも一方はそれぞれ第２長さおよび第２幅よりも小さい、第２層、および（ｃ）実質的に透明な窓部分であって、第１研磨層の第１開口部と整合するように第２層の第２開口部内に配置され、且つ第２層の本体から隙間により分離れる実質的に透明な窓部分を含む化学機械研磨用の研磨パッドが提案されている（特許文献３）。
【００１３】
一方、半導体デバイスの微細化に伴い、半導体ウエハ表面のスクラッチ（傷）の発生を抑えることが今まで以上に要求されており、スクラッチを生じさせ難い研磨パッドの開発が望まれている。また、製造コスト削減の観点から長寿命タイプの研磨パッドの開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−１９８８０２号公報
【特許文献２】特開２００１−１６２５２０号公報
【特許文献３】特表２００７−５０６２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、研磨対象物表面にスクラッチを生じさせ難く、さらに長寿命の研磨パッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドにより上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、研磨領域及び光透過領域を有する研磨層を備えた研磨パッドにおいて、研磨領域は表面に溝を有しており、光透過領域の表面は研磨領域の表面より凹んでおり、その凹み量が前記溝の深さの３０〜１００％であることを特徴とする研磨パッド、に関する。
【００１８】
光透過領域の表面が研磨領域の表面より凹んだ構造にすることにより、研磨作業時に研磨対象物の表面が光透過領域の表面に接触することを防止することができる。その結果、研磨対象物の表面にスクラッチが生じ難くなる。また、研磨対象物の研磨作業時及び研磨領域表面のドレス作業（目立て作業）時における研磨領域の磨耗により、光透過領域表面の凹みは次第に小さくなるが、光透過領域表面の凹み量を研磨領域の溝の深さの３０〜１００％にすることにより、光学的検知精度を高く維持したまま研磨パッドの長寿命化を図ることができる。光透過領域表面の凹み量を研磨領域の溝の深さの１００％にすれば、研磨領域の溝がなくなるまで光透過領域の表面が研磨領域の表面より凹んだ構造を維持できるため、研磨パッドの長寿命化の観点から最も好ましい。凹み量が溝深さの３０％未満の場合には、研磨領域の磨耗によって短時間で光透過領域表面が研磨領域表面と同じ高さになり、光透過領域との接触によって研磨対象物表面にスクラッチが生じやすくなる。そのため、短時間で研磨パッドを交換しなければならなくなる。一方、凹み量が溝深さの１００％を超える場合には、研磨領域の溝がなくなるまで光透過領域の表面が研磨領域の表面より凹んだ構造を維持できるため、研磨パッドの長寿命化の観点から好ましい。しかし、研磨パッドの使用初期には、光透過領域表面の凹み量が大きいため、凹み部分に多くのスラリーが溜まり、それにより光学的検知精度が低下するため好ましくない。
【００１９】
本発明の研磨パッドは、研磨領域、クッション層、及び透明支持フィルムがこの順に積層されており、研磨領域及びクッション層を貫く開口部内かつ透明支持フィルム上に光透過領域が設けられているものであることが好ましい。光透過領域、研磨領域及びクッション層が透明支持フィルム上に成形されているため、研磨作業中に光透過領域と、研磨領域（又はクッション層）とを引き剥がす力が働いて両部材の境界からスラリーが漏れた場合であっても、透明支持フィルムより下にスラリーが漏れることがない。
【００２０】
また、本発明の研磨パッドは、研磨領域及び光透過領域を有する研磨層と、貫通孔を有するクッション層とが、光透過領域と貫通孔とが重なるように両面接着シートを介して積層されているものであってもよい。
【００２１】
さらに本発明は、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の研磨パッドは、上記の構造を有するため、研磨対象物表面にスクラッチを生じさせ難く、さらに長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＣＭＰ研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の研磨パッドの構造の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の研磨パッドの構造の他の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の研磨パッドは、研磨領域及び光透過領域を有する研磨層を備えており、研磨領域は表面に溝を有しており、光透過領域の表面は研磨領域の表面より凹んでおり、その凹み量が前記溝の深さの３０〜１００％である。
【００２５】
本発明の研磨パッドは、前記研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層（例えばクッション層、接着剤層、及び支持フィルムなど）との積層体であってもよい。
【００２６】
図２は、本発明の研磨パッドの構造の一例を示す概略断面図である。図２に示すように、研磨パッド１は、研磨領域８、クッション層１１、及び透明支持フィルム１２がこの順に積層されており、研磨領域８及びクッション層１１を貫く開口部１０内かつ透明支持フィルム１２上に光透過領域９が設けられている。そして、研磨領域８の表面には溝１４が設けられている。
【００２７】
図３は、本発明の研磨パッドの構造の他の一例を示す概略断面図である。図３に示すように、研磨パッド１は、研磨領域８及び光透過領域９を有する研磨層と、貫通孔１６を有するクッション層１１とが、前記光透過領域９と前記貫通孔１６とが重なるように両面接着シート１３を介して積層されている。そして、研磨領域８の表面には溝１４が設けられている。
【００２８】
光透過領域９の形成材料は特に制限されないが、研磨を行っている状態で高精度の光学終点検知を可能とし、波長４００〜８００ｎｍの全範囲で光透過率が１０％以上である材料を用いることが好ましく、より好ましくは光透過率が５０％以上の材料である。そのような材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、及びアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、及びオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などの熱可塑性樹脂、ブタジエンゴムやイソプレンゴムなどのゴム、紫外線や電子線などの光により硬化する光硬化性樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
光透過領域９の形成材料は、研磨領域８の形成材料と同じもの、又は研磨領域８の物性に類似する材料を用いることが好ましい。特に、ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。
【００３０】
前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート成分、ポリオール成分（高分子量ポリオール、低分子量ポリオールなど）、及び鎖延長剤からなるものである。
【００３１】
イソシアネート成分としては、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリ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、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポリエ−テルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、及びポリヒドキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
また、ポリオールとして上述した高分子量ポリオールの他に、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等の低分子量ポリオールを併用してもよい。
【００３４】
鎖延長剤としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等の低分子量ポリオール類、あるいは２，４−トルエンジアミン、２，６−トルエンジアミン、3 ，5 −ジエチル−2 ，4 −トルエンジアミン、４，４’−ジ−ｓｅｃ−ブチルージアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’，３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−メチレン−ビス−メチルアンスラニレート、４，４’−メチレン−ビス−アンスラニリックアシッド、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレン−ビス（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノ−５，５’−ジエチルジフェニルメタン、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、トリメチレングリコールージ−ｐ−アミノベンゾエート、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン等に例示されるポリアミン類を挙げることができる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。ただし、ポリアミン類については自身が着色していたり、これらを用いてなる樹脂が着色する場合も多いため、物性や光透過性を損なわない程度に配合することが好ましい。また、芳香族炭化水素基を有する化合物を用いると短波長側での光透過率が低下する傾向にあるため、このような化合物を用いないことが特に好ましい。また、ハロゲン基やチオ基などの電子供与性基又は電子吸引性基が芳香環等に結合している化合物は、光透過率が低下する傾向にあるため、このような化合物を用いないことが特に好ましい。ただし、短波長側要求される光透過性を損なわない程度に配合してもよい。
【００３５】
前記ポリウレタン樹脂におけるイソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量やこれらから製造される光透過領域の所望物性などにより適宜変更できる。ポリオールと鎖延長剤の合計官能基（水酸基＋アミノ基）数に対する有機イソシアネートのイソシアネート基数は、０．９５〜１．１５であることが好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１０である。前記ポリウレタン樹脂は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。
【００３６】
前記ポリウレタン樹脂の重合手順としては、プレポリマー法、ワンショット法のどちらでも可能であるが、研磨時のポリウレタン樹脂の安定性及び透明性の観点から、事前に有機イソシアネートとポリオールからイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレポリマー法が好ましい。また、前記プレポリマーのＮＣＯ重量％は２〜８重量％程度であることが好ましく、さらに好ましくは３〜７重量％程度である。ＮＣＯ重量％が２重量％未満の場合には、反応硬化に時間がかかりすぎて生産性が低下する傾向にあり、一方ＮＣＯ重量％が８重量％を超える場合には、反応速度が速くなり過ぎて空気の巻き込み等が発生し、ポリウレタン樹脂の透明性や光透過率等の物理特性が悪くなる傾向にある。なお、光透過領域に気泡がある場合には、光の散乱により反射光の減衰が大きくなり研磨終点検出精度や膜厚測定精度が低下する傾向にある。したがって、このような気泡を除去して光透過領域を無発泡体にするために、前記材料を混合する前に１０Ｔｏｒｒ以下に減圧することにより材料中に含まれる気体を十分に除去することが好ましい。また、混合後の撹拌工程においては気泡が混入しないように、通常用いられる撹拌翼式ミキサーの場合には、回転数１００ｒｐｍ以下で撹拌することが好ましい。また、撹拌工程においても減圧下で行うことが好ましい。さらに、自転公転式混合機は、高回転でも気泡が混入しにくいため、該混合機を用いて撹拌、脱泡を行うことも好ましい方法である。
【００３７】
光透過領域９の作製方法は特に制限されず、公知の方法により作製できる。例えば、前記方法により製造したポリウレタン樹脂のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法や所定厚みのキャビティーを持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法や、コーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが用いられる。
【００３８】
光透過領域９のアスカーＤ硬度は、３０〜６０度であることが好ましく、より好ましくは３０〜５０度である。該硬度の光透過領域を用いることにより、光透過領域の変形を抑制できる。
【００３９】
研磨領域８の形成材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。なお、研磨領域の形成材料は、光透過領域と同組成でも異なる組成であってもよいが、光透過領域に用いられる形成材料と同種の材料を用いることが好ましい。
【００４０】
ポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨領域の形成材料として特に好ましい材料である。
【００４１】
使用するイソシアネート成分は特に制限されず、例えば、前記イソシアネート成分が挙げられる。
【００４２】
使用する高分子量ポリオールは特に制限されず、例えば、前記高分子量ポリオールが挙げられる。なお、これら高分子量ポリオールの数平均分子量は、特に限定されるものではないが、得られるポリウレタンの弾性特性等の観点から５００〜２０００であることが好ましい。数平均分子量が５００未満であると、これを用いたポリウレタンは十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなる。そのためこのポリウレタンから製造される研磨領域は硬くなりすぎ、ウエハ表面のスクラッチの原因となる。また、摩耗しやすくなるため、パッド寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が２０００を超えると、これを用いたポリウレタンは軟らかくなりすぎるため、このポリウレタンから製造される研磨領域は平坦化特性に劣る傾向にある。
【００４３】
また、ポリオールとしては、高分子量ポリオールの他に、前記低分子量ポリオールを併用することもできる。
【００４４】
鎖延長剤としては、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、２，６−ジクロロ−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレンビス（２，３−ジクロロアニリン）、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルメタン、ｍ−キシリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオール成分を挙げることができる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。
【００４５】
前記ポリウレタン樹脂におけるイソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量やこれらから製造される研磨領域の所望物性などにより種々変え得る。研磨特性に優れる研磨領域を得るためには、ポリオール成分と鎖延長剤の合計官能基（水酸基＋アミノ基）数に対するイソシアネート成分のイソシアネート基数は０．９５〜１．１５であることが好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１０である。
【００４６】
ポリウレタン樹脂は、前記方法と同様の方法により製造することができる。なお、必要に応じてポリウレタン樹脂に酸化防止剤等の安定剤、界面活性剤、滑剤、顔料、中実ビーズや水溶性粒子やエマルション粒子等の充填剤、帯電防止剤、研磨砥粒、その他の添加剤を添加してもよい。
【００４７】
研磨領域は、微細発泡体であることが好ましい。微細発泡体にすることにより表面の微細孔にスラリーを保持することができ、研磨速度を大きくすることができる。
【００４８】
ポリウレタン樹脂を微細発泡させる方法は特に制限されないが、例えば中空ビーズを添加する方法、機械的発泡法、及び化学的発泡法等により発泡させる方法などが挙げられる。なお、各方法を併用してもよいが、特にポリアルキルシロキサンとポリエーテルとの共重合体であるシリコーン系界面活性剤を使用した機械的発泡法が好ましい。該シリコーン系界面活性剤としては、ＳＨ−１９２、Ｌ−５３４０（東レダウコーニングシリコン製）等が好適な化合物として例示される。
【００４９】
微細気泡タイプのポリウレタン発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
１）イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する発泡工程
イソシアネート末端プレポリマー（第１成分）にシリコーン系界面活性剤を添加し、非反応性気体の存在下で撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
２）硬化剤（鎖延長剤）混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤（第２成分）を添加、混合、撹拌して発泡反応液とする。  ３）注型工程
上記の発泡反応液を金型に流し込む。
４）硬化工程
金型に流し込まれた発泡反応液を加熱し、反応硬化させる。
【００５０】
微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。
【００５１】
非反応性気体を微細気泡状にしてシリコーン系界面活性剤を含むイソシアネート末端プレポリマーに分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置を特に限定なく使用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、２軸遊星型ミキサー（プラネタリーミキサー）等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、ホイッパー型の撹拌翼を使用すると微細気泡が得られるため好ましい。
【００５２】
なお、撹拌工程において気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。撹拌工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。
【００５３】
ポリウレタン発泡体の製造方法においては、発泡反応液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に発泡反応液を流し込んで直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよく、そのような条件下でもすぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬化反応は、常圧で行うと気泡形状が安定するため好ましい。
【００５４】
ポリウレタン樹脂の製造において、第３級アミン系、有機スズ系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。
【００５５】
ポリウレタン発泡体の製造は、容器に各成分を計量して投入し、撹拌するバッチ方式であってもよく、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。
【００５６】
ポリウレタン発泡体の平均気泡径は、３０〜８０μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜６０μｍである。この範囲から逸脱する場合は、研磨速度が低下したり、研磨後の研磨対象物（ウエハ）のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。
【００５７】
ポリウレタン発泡体の比重は、０．５〜１．３であることが好ましい。比重が０．５未満の場合、研磨領域の表面強度が低下し、研磨対象物のプラナリティが低下する傾向にある。また、１．３より大きい場合は、研磨領域表面の気泡数が少なくなり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が低下する傾向にある。
【００５８】
ポリウレタン発泡体の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４５〜７０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、研磨対象物のプラナリティが低下し、また、７０度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、研磨対象物のユニフォーミティ（均一性）が低下する傾向にある。
【００５９】
研磨領域８は、以上のようにして作製されたポリウレタン発泡体を、所定のサイズに裁断して製造される。
【００６０】
研磨領域８は、ウエハと接触する研磨側表面に、スラリーを保持・更新するための溝１４（凹凸構造）が設けられている。研磨領域が微細発泡体により形成されている場合には研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持する働きを持っているが、更なるスラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、またウエハの吸着によるデチャックエラーの誘発やウエハの破壊や研磨効率の低下を防ぐためにも、研磨側表面に溝を設けることが好ましい。溝１４は、スラリーを保持・更新する表面形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＸＹ格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、溝ピッチ、溝幅、溝深さ等も特に制限されず適宜選択して形成される。さらに、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。
【００６１】
研磨領域８の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．２〜２．５ｍｍであることが好ましい。前記厚みの研磨領域を作製する方法としては、前記微細発泡体のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法、所定厚みのキャビティーを持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法、及びコーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが挙げられる。
【００６２】
溝１４の深さは特に限定されないが、通常、研磨領域８の厚みの２０〜７０％程度であり、好ましくは２０〜５０％である。
【００６３】
クッション層１１は、研磨領域８の特性を補うものである。クッション層１１は、ＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある研磨対象物を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、研磨対象物全体の均一性をいう。研磨領域８の特性によって、プラナリティを改善し、クッション層１１の特性によってユニフォーミティを改善することを行う。本発明の研磨パッドにおいては、クッション層１１は研磨領域８より柔らかいものを用いることが好ましい。
【００６４】
クッション層１１の形成材料は特に制限されないが、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布、ポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。
【００６５】
図２の透明支持フィルム１２は、透明性が高い樹脂フィルムの片面又は両面に接着剤層を設けたものである。樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル；ポリエチレン；ポリプロピレン；ポリスチレン；ポリイミド；ポリビニルアルコール；ポリ塩化ビニル；ポリフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂；ナイロン；セルロース；ポリカーボネートなどの汎用エンジニアリングプラスチック；ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルスルホンなどの特殊エンジニアリングプラスチックなどを挙げることができる。接着剤層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。透明支持フィルム１２の接着剤層は、前記樹脂フィルムをクッション層１１又は研磨定盤２に貼り合わせるため、及び光透過領域９を前記樹脂フィルムに貼り合わせるために設けられる。
【００６６】
樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、透明性及び強度等の観点から２０〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【００６７】
透明支持フィルム１２は、少なくとも開口部１０を完全に塞ぐ大きさのものを用いることが必要であり、通常はクッション層１１と同じ大きさのものを用いる。
【００６８】
図２の研磨パッド１の製造方法は特に制限されず種々の方法が考えられるが、具体的な例を以下に説明する。
【００６９】
ケース１
研磨領域８とクッション層１１を貼り合わせ、その後、研磨領域８及びクッション層１１を貫く開口部１０を形成する。その後、クッション層１１の片面に透明支持フィルム１２を貼り合わせる。そして、開口部１０内かつ透明支持フィルム１２上に光透過領域９を設置する。
【００７０】
ケース２
研磨領域８とクッション層１１を貼り合わせ、その後、研磨領域８及びクッション層１１を貫く開口部１０を形成する。その後、クッション層１１の片面に透明支持フィルム１２を貼り合わせる。そして、開口部１０内かつ透明支持フィルム１２上に光透過樹脂組成物を注入して加熱、光照射又は湿気等により硬化させることにより光透過領域９を形成する。
【００７１】
また、図３の研磨パッド１の製造方法も特に制限されない。例えば、貫通孔１５を設けた研磨領域８と、貫通孔１６を設けたクッション層１１とを、貫通孔同士が重なるように両面接着シート１３の接着剤層にそれぞれ貼り合わせ、その後、貫通孔１５内の接着剤層に光透過領域９を貼り合わせることにより製造することができる。クッション層１１の研磨定盤（プラテン）と接着する面には両面テープが設けられていてもよい。
【００７２】
図２及び３に示すように、光透過領域９の表面は研磨領域８の表面より凹んでいることが必要であり、その凹み量は溝１４の深さの３０〜１００％であり、好ましくは５０〜１００％であり、より好ましくは８０〜１００％である。
【００７３】
研磨領域８とクッション層１１とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨領域８とクッション層１１を両面接着シート１３で挟み、プレスする方法が挙げられる。両面接着シート１３は、不織布やフィルム等の基材の両面に接着剤層を設けた一般的な構成を有するものであり、一般的に両面テープと呼ばれるものである。接着剤層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨領域８とクッション層１１は組成が異なることもあるため、両面接着シート１３の各接着剤層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。
【００７４】
開口部１０、貫通孔１５及び１６を形成する手段は特に制限されるものではないが、例えば、切削工具でプレス又は研削する方法、炭酸レーザーなどのレーザーを利用する方法、貫通孔の形状を備えた金型に原料を流し込んで硬化させて形成する方法などが挙げられる。なお、開口部１０、貫通孔１５及び１６の大きさや形状は特に制限されない。
【００７５】
半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図１に示すように研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、半導体ウエハ４を支持する支持台５（ポリシングヘッド）とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤３の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と半導体ウエハ４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤２と支持台５とを回転させつつ半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。
【００７６】
これにより半導体ウエハ４の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７８】
［測定、評価方法］
【００７９】
（スクラッチの測定）
研磨装置としてＡＲＷ−８Ｃ１Ａ（ＭＡＴ社製）を用い、作製した研磨パッドを用いて、スクラッチの評価を行った。研磨条件としては、スラリーとして、セリアスラリー（日立化成社製）を研磨中に流量１５０ｍｌ／ｍｉｎ添加した。研磨荷重としては３５０ｇ／ｃｍ２、研磨定盤回転数６５ｒｐｍ、ウエハ回転数６０ｒｐｍとした。前記条件で８インチのダミーウエハを４枚研磨し、その後、厚み１００００Åの熱酸化膜を堆積させた８インチのウエハを１分間研磨した。そして、ＫＬＡ  テンコール社製の欠陥評価装置（Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ１）を用いて、研磨後のウエハ上に０．１９μｍ以上の条痕がいくつあるかを測定した。
【００８０】
実施例１
〔光透過領域の作製〕
熱可塑性ポリウレタンＡ１０９８Ａ（東洋紡績社製）を用い、インジェクション成型にて光透過領域（縦６０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、Ｄ硬度４８度）を作製した。
【００８１】
〔研磨領域の作製〕
反応容器内に、ポリエーテル系プレポリマー（ユニロイヤル社製、アジプレンＬ−３２５、ＮＣＯ濃度：２．２２ｍｅｑ／ｇ）１００重量部、及びシリコーン系界面活性剤（東レダウコーニングシリコーン社製、ＳＨ−１９２）３重量部を混合し、温度を８０℃に調整した。撹拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく撹拌を行った。そこへ予め１２０℃で溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２６重量部を添加した。その後、約１分間撹拌を続けてパン型のオープンモールドへ反応溶液を流し込んだ。この反応溶液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、１１０℃で６時間ポストキュアを行い、ポリウレタン発泡体ブロックを得た。このポリウレタン発泡体ブロックをバンドソータイプのスライサー（フェッケン社製）を用いてスライスし、ポリウレタン発泡体シート（平均気泡径５０μｍ、比重０．８６、Ｄ硬度５５度）を得た。次にこのシートをバフ機（アミテック社製）を使用して、所定の厚さに表面バフをし、厚み精度を整えたシートとした（厚さ：２．０ｍｍ）。このバフ処理をしたシートを直径６１ｃｍに打ち抜き、溝加工機（東邦鋼機社製）を用いて表面に溝幅０．４０ｍｍ、溝ピッチ３．１ｍｍ、溝深さ０．７６ｍｍの同心円状の溝加工を行った。このシートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ、厚さ：０．１０ｍｍ）を貼り合わせて両面テープ付き研磨領域を作製した。
【００８２】
〔研磨パッドの作製〕
表面をバフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ社製、トーレペフ、厚さ：０．８ｍｍ）からなるクッション層を、作製した両面テープ付き研磨領域の接着面にラミ機を用いて貼り合わせて研磨シートを作製した。次に、研磨シートに６０ｍｍ×２０ｍｍの大きさの開口部を形成した。そして、両面に接着剤層を有する透明支持フィルム（基材：ポリエチレンテレフタレート、厚さ：５０μｍ）を研磨シートのクッション層に貼り合わせて積層体を得た。その後、該積層体の開口部内の透明支持フィルムに光透過領域を貼り付けて図２記載の構造の研磨パッドを作製した。光透過領域の凹み量は０．５ｍｍであり、溝深さの６５．８％であった。
【００８３】
実施例２〜４、比較例１、２
研磨領域の溝深さ、及び光透過領域の厚さを変えて凹み量を表１記載の値に変更した以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。
【００８４】
実施例５
〔光透過領域の作製〕
アジピン酸とヘキサンジオールとエチレングリコールからなるポリエステルポリオール（数平均分子量２４００）１２８重量部、及び１，４−ブタンジオール３０重量部を混合し、７０℃に温調した。この混合液に、予め７０℃に温調した４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート１００重量部を加え、約１分間撹拌した。そして、１００℃に保温した容器中に該混合液を流し込み、１００℃で８時間ポストキュアを行ってポリウレタン樹脂を作製した。作製したポリウレタン樹脂を用い、インジェクション成型にて光透過領域（縦５６ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）を作製した。
【００８５】
〔研磨領域の作製〕
実施例１と同様の方法で溝幅０．４０ｍｍ、溝ピッチ３．１ｍｍ、溝深さ０．７６ｍｍの同心円状の溝を有する直径６１ｃｍ、厚さ：２．０ｍｍのシートを作製し、当該シートの中心から約１２ｃｍの位置に貫通孔（５６ｍｍ×２０ｍｍ）を形成して研磨領域を作製した。
【００８６】
〔研磨パッドの作製〕
作製した研磨領域の溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼り合わせて両面テープ付き研磨領域を作製した。表面をバフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ社製、トーレペフ、厚さ：０．８ｍｍ）からなるクッション層の片面（研磨定盤側の面）にラミ機を使用して、研磨定盤に貼り合せるための両面テープを貼り合わせ、直径６１ｃｍの大きさに打ち抜いて両面テープ付きクッション層を作製した。両面テープ付きクッション層の中心から約１２ｃｍの位置に貫通孔（５０ｍｍ×１４ｍｍ）を形成した。両面テープ付き研磨領域と両面テープ付きクッション層とを、貫通孔同士が重なるように貼り合わせ、さらに作製した光透過領域を研磨領域の貫通孔内の接着剤層に貼り付けて図３記載の構造の研磨パッドを作製した。光透過領域の凹み量は０．５ｍｍであり、溝深さの６５．８％であった。
【００８７】
比較例３
光透過領域の厚さを変えて凹み量を表１記載の値に変更した以外は実施例５と同様の方法で研磨パッドを作製した。
【００８８】
【表１】
2014104521.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の研磨パッドはレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことができる。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１：研磨パッド
２：研磨定盤（プラテン）
３：研磨剤（スラリー）
４：研磨対象物（半導体ウエハ）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８：研磨領域
９：光透過領域
１０：開口部
１１：クッション層
１２：透明支持フィルム
１３：両面接着シート
１４：溝
１５、１６：貫通孔
【図１】
2014104521.tif 000004
【図２】
2014104521.tif 000005
【図３】
2014104521.tif 000006