(57)【要約】【課題】  従来の研磨パッドに比較して、コンディショニング条件等の影響を受けにくく経時的に安定して高い研磨速度を発現し、また耐磨耗性に優れ、しかも製品内あるいは製品間の品質や性能のバラツキが小さい研磨パッドを提供する。特に、ダマシン配線の銅配線パターンあるいはアルミニウム配線パターン等の厚い導電体パターンの研磨に適する平坦化能力の高い研磨パッドを提供する。【解決手段】  光重合性官能基を持たない熱可塑性樹脂を１０〜５９．９質量％、光重合性モノマーを４０〜８９．９質量％、光重合開始剤を０．１〜１０質量％含む樹脂組成物であって、該樹脂組成物が上記各成分を均一に溶解混合した液状物である感光性樹脂組成物、およびその硬化物からなる研磨パッド。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光重合性官能基を持たない熱可塑性樹脂を１０〜５９．９質量％、光重合性モノマーを４０〜８９．９質量％、及び光重合開始剤を０．１〜１０質量％含む樹脂組成物であって、該樹脂組成物が上記各成分を均一に溶解混合した液状物であることを特徴とする研磨パッド用感光性樹脂組成物。
【請求項２】
光重合性モノマーが（メタ）アクリレート系化合物であり、光重合開始剤が水素引き抜き型もしくは分子内開裂型のラジカル系重合開始剤であることを特徴とする請求項１に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の感光性樹脂組成物の硬化物からなることを特徴とする研磨パッド。
【請求項４】
請求項１または２に記載の感光性樹脂組成物に、紫外線または可視光線を照射し硬化することを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の感光性樹脂組成物を布帛からなる基材に含浸させた後、これに紫外線または可視光線を照射し硬化することを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項６】
請求項３に記載の研磨パッドを用いることを特徴とする、半導体集積回路作製用ウエハ表面に形成された配線の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路作成用のウエハ表面の凹凸をケミカルメカニカル研磨法で平坦化する工程に使用される研磨パッド、その製造方法、およびそれを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造工程には、ウエハ表面に導電性膜を形成した後フォトリソグラフィー及びエッチングによって配線パターンを形成する工程や、該配線パターンの上に層間絶縁膜を形成する工程が存在するが、その際ウエハ表面には導電体及び絶縁体からなる凹凸が発生する。近年、半導体集積回路の高密度化に伴い配線パターンの微細化や多層化が進んでいるが、フォトリソグラフィー工程における焦点深度を確保するためウエハ表面凹凸の平坦化技術が重要視されており、その方法としては現在、ケミカルメカニカル研磨（以下、「ＣＭＰ」と記す。）法が主流となっている。ＣＭＰ法は、砥粒をスラリー状に分散させた加工液（以下、「スラリー」と記す。）を用いて、加工液による化学的作用と砥粒による機械的作用とを併せて研磨する方法である。
ＣＭＰ法で使用する研磨装置は、プラテン、ウエハキャリアヘッド（以下、「ヘッド」と記す。）、スラリー供給ノズル、ドレッサー等から構成される。研磨パッドはプラテン上に貼り付けられ、ウエハはヘッドに取り付けられる。そして研磨は、プラテン及びヘッドを回転させながらウエハの被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付け、スラリーを研磨面上に供給して被研磨面との間に巻き込ませることによってなされる。
【０００３】
研磨工程中、或いは研磨工程に先立って、通常は主にダイヤモンドが貼り付けられたドレッサーで研磨パッドのコンディショニング処理が行なわれる。研磨工程中に行なわれる場合は、研磨パッドの研磨面の表層を除去することで研磨クズを除去し、清浄な研磨パッド表面を復活させる役割を果たす。また、研磨工程に先立って行なわれる場合は、研磨面の表層にスラリーの移送に役立つ細かいキメを形成する役割を果たす。
スラリーは、研磨される材料やプロセスによって異なるが、一般的に過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）や硝酸第二鉄〔（Ｆｅ（ＮＯ3）3〕等の酸化剤や溶解剤等の溶液である加工液と、２０質量％以下のシリカ（ＳｉＯ2）・セリア（ＣｅＯ2）・アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の砥粒とからなる。研磨工程においては、加工液中の酸化剤等による溶解や脆化という化学的研磨作用と、砥粒による物理的研磨作用とが併せて起こる。
【０００４】
ＣＭＰ法による研磨工程において、研磨パッドに対して第一に要求されるのは、研磨速度が高いことである。このために研磨パッドの研磨面には、スラリー供給ノズルより研磨面上に供給されたスラリーを研磨パッドの全面にわたって効率的に移送し、研磨部位で発生した研磨生成物やパッドくずを排出できるように、同心円状やスパイラル状の溝など、パッド全面にわたる凹凸構造が通常形成されている。
第二に要求されるのは、研磨パッドの寿命が長いこと、すなわち研磨パッドを交換せず連続して研磨できるウエハの枚数が多いことである。このためには、研磨パッドは耐磨耗性が高い必要がある。
第三に要求されるのは、平坦化能力が高いことである。特に、ダマシン配線における銅メッキ配線の研磨工程においては、１０００ｎｍ以上の厚みを持つ銅配線を研磨する必要があるので、メッキプロセスでメッキ表面にトレンチから転写されている凹凸を解消するために高い平坦化性能が要求される。銅・層間絶縁膜・バリアメタルといった異なる材料からなる被研磨面の研磨においては、ディッシングやエロージョンと呼ばれる平坦化不良が発生しやすいが、研磨パッド自体の均一性が高く研磨面が変形しにくいものを使用することで、平坦化不良を抑える必要がある。
【０００５】
研磨パッド用樹脂の材質としては、発泡ポリウレタンやエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリブタジエンなどの架橋ゴム、ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂、（メタ）アクリレート化合物や不飽和ポリエステルなどの感光性樹脂など、従来より多岐にわたる材質が提案されている。
これらのうち、熱硬化性樹脂や架橋ゴムは、加熱硬化（架橋）反応に際して反応温度の均一性の確保が難しく、従ってパッド全面にわたって均一な製品を製造することが困難である。また、熱可塑性樹脂は、３次元架橋していないため、パッドを研磨工程で使用中に温度が上がると熱変形を起こし、研磨性能を安定して発揮できないという問題がある。一方、感光性樹脂は、熱によらず紫外線や可視光線で３次元架橋させるため、パッドの製造や使用に関わる上記のごとき問題とは無縁で、品質のバラツキが小さく熱変形を起こさない製品を容易に得ることができ、実用上優れるものである。
【０００６】
また、研磨パッド用樹脂に特に求められる性質として、高いウエハ研磨速度を発揮するため、パッド表面により多くのスラリーを保持できる構造であることが挙げられ、従来種々の工夫がなされている。
例えば、独立発泡構造の研磨パッドとして、ポリウレタンの発泡体からなる研磨パッドが知られている。該研磨パッドは通常、バッチ式反応によってブロック状のウレタン発泡体を製造し、これをパッド形状にスライスした後、パッド全面にわたって溝などの凹凸構造を切削加工により形成して製造される。該研磨パッドは局所的な凹凸構造としてスライスされた気泡に由来する半球状の窪みを持ち、ウエハ研磨時にはこの窪みにスラリーを保持することで高い研磨速度を発揮させる狙いがある。しかしながら、製造時の反応温度、ひいては発泡倍率の均一性を反応容器全体にわたって確保することが困難であるため、研磨パッドの製品内あるいは製品間で発泡状態のバラツキは避けがたく、研磨性能のバラツキの原因となる。
【０００７】
また、ポリエステル製のフェルト状繊維シートにポリウレタンを含浸させた連続発泡構造の研磨パッドが提案されている。該研磨パッドは、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどの溶媒に溶解させた熱硬化性のウレタンをフェルト状繊維シートに含浸させ、乾燥によって溶媒を蒸発させた後ウレタンを加熱硬化させる工程によって製造される。該研磨パッドは局所的な凹凸構造としてフェルトに由来する連続気泡を持つ。またスラリーが該連続気泡を通して研磨パッド全体に染み込み、被研磨面の圧力によって染み出る機構によって移送されるので、通常はパッド全面にわたる溝等を形成せずに使用される。しかしながら、上記の製造工程は乾燥工程、熱反応工程を主としており、反応組成物が凝集しやすい状態に置かれることになるため、研磨パッド材料の組成や物性をミクロなレベルに至るまで均一に保つことは困難である。また、連続発泡構造それ自体に起因する問題として、圧縮性を有するため平坦化性能が劣り、また空隙率が高いため耐磨耗性に劣る。さらに、フェルト状繊維シートの繊維間の隙間にウエハ研磨で発生した研磨クズが絡まり、被研磨製品にスクラッチを生じさせる危険性が高いと考えられる。
【０００８】
一方、無発泡構造の研磨パッドとして、ポリウレタン等の均質重合体や、光硬化樹脂による無発泡構造体（特許文献１参照）が提案されている。これらの研磨パッドはポリウレタン発泡体や連続発泡構造と異なり本質的な凹凸構造を持たないため、コンディショニング処理等により局所的な凹凸構造（キメ）を形成することが必須である。また、溝等のパッド全面にわたる凹凸構造を切削加工（光硬化樹脂の場合はフォトリソグラフィー法も可能）により形成して使用される。しかし、このような構造のパッドは研磨速度がコンディショニング条件やドレッサーの粗化能力に大きく依存するため、ドレッサーの使用に伴う粗化能力の経時的低下の影響は避けがたく、パッド表面の粗化状態、ひいてはウエハ研磨速度を安定に保つのは困難である。また、パッド表面に適切な粗さのキメを簡便に形成する必要上、ある程度磨耗しやすい素材を用いざるを得ず、耐磨耗性の点で不利である。
【０００９】
以上に述べた通り、従来知られているいずれの構造においても、品質バラツキが少なくしかも高い性能を安定して発揮できる製品を得るのは難しいと言える。
一方、規則性を有する分散構造や周期構造を形成するための技術として、液状の樹脂組成物を適当な条件で相分離させた後その相分離構造を固定する手法が従来知られており、原理的に品質バラツキの小さい製品が容易に得られ、機械強度にも優れるとされている。実際に種々の産業分野、例えば液晶表示パネル（特許文献２参照）、平版印刷版（特許文献３参照）、高表面硬度部材、反射防止シート、球状粒子粉末、二次電池の製造等への応用が提案されてきた。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５９６５４６０号明細書
【特許文献２】特開平０５−３２３３２７号公報
【特許文献３】特開平１０−０１６１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、コンディショニング条件等の影響を受けにくく経時的に安定して高い研磨速度を発現し、また耐磨耗性に優れ、しかも製品内あるいは製品間の品質や性能のバラツキが小さい、実用性において真に優れる研磨パッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、液状の樹脂組成物を用いた相分離構造の形成という技術に着目し、これを研磨パッドの製造に応用すべく鋭意研究を重ねた結果、特に光重合技術と組み合わせることで、コンディショニング条件等の影響を受けにくく経時的に安定して高い研磨速度を発現し、また耐磨耗性に優れ、しかも製品内あるいは製品間の品質や性能のバラツキが小さい研磨パッドが得られることを見出し本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の一は、光重合性官能基を持たない熱可塑性樹脂を１０〜５  ９．９質量％、光重合性モノマーを４０〜８９．９質量％、及び光重合開始剤を０．１〜１０質量％含む樹脂組成物であって、該樹脂組成物が上記各成分を均一に溶解混合した液状物であることを特徴とする研磨パッド用感光性樹脂組成物である。該光重合性モノマーは、（メタ）アクリレート系化合物であり、該光重合開始剤が水素引き抜き型もしくは分子内開裂型のラジカル系重合開始剤であることが好ましい。
本発明の二は、上記感光性樹脂組成物の硬化物からなることを特徴とする研磨パッドである。
本発明の三は、上記感光性樹脂組成物に、紫外線または可視光線を照射し硬化することを特徴とする研磨パッドの製造方法である。
本発明の四は、上記感光性樹脂組成物を布帛からなる基材に含浸させた後、これに紫外線または可視光線を照射し硬化することを特徴とする研磨パッドの製造方法である。
本発明の五は、上記研磨パッドを用いることを特徴とする、半導体集積回路作製用ウエハ表面に形成された配線の研磨方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の感光性樹脂組成物、及びそれを用いた研磨パッドの製造方法によって、従来の研磨パッドに比較して、コンディショニング条件等の影響を受けにくく経時的に安定して高い研磨速度を発現し、また耐磨耗性に優れ、しかも製品内あるいは製品間の品質や性能のバラツキが小さい本発明の研磨パッドが提供される。特に、前述したダマシン配線の銅配線パターンあるいはアルミニウム配線パターン等の厚い導電体パターンの研磨に適する平坦化能力の高い研磨パッドが提供される。また、本発明においては、半導体集積回路作成用ウエハの表面に形成された銅やアルミニウム等からなる配線パターンを上述の研磨パッドを用いての研磨方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の感光性樹脂組成物に用いられる光重合性官能基を持たない熱可塑性樹脂は、光重合性モノマーに可溶であることが必要であり、具体的には、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合、ニトリル基、フェニル基、ハロゲン原子のいずれかを主鎖もしくは側鎖に持つものが好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂（ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカプロラクトン等）、アクリル樹脂（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ｎ−ブチルメタクリレート等）、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリウレタン、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリテトラメチレングリコール、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。
【００１５】
上に述べた熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、１万〜１００万の範囲にあることが望ましい。１万未満では本発明の効果を十分に発現せず、１００万を超えると感光性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎたり光重合性モノマーへの溶解性が低下するなど取り扱いに支障を生ずる。
上に述べた熱可塑性樹脂が感光性樹脂組成物に占める割合は、１０〜５９．９質量％の範囲にあることが望ましく、１５〜４９．９質量％の範囲にあることがより好ましい。１０質量％未満では本発明の効果を十分に発現せず、５９．９質量％を超えると感光性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて取り扱いに支障を生じ、あるいは、作製した研磨パッドが温度上昇に伴い塑性変形を起こしやすいなどの耐熱性に問題を生ずる可能性がある。
【００１６】
本発明の感光性樹脂組成物に用いられる光重合性モノマー（以下、単に「モノマー」と称する。）としては、エチレン性不飽和基を持つ化合物、具体的には（メタ）アクリレート化合物を好適に用いることができるが、熱可塑性樹脂の溶解力の高いモノマーを用いることが特に好ましい。熱可塑性樹脂に対するモノマーの溶解力はモノマーのエステル濃度が大きく影響し、エステル濃度の高い、すなわちエステル当量の低いモノマーほど溶解力に優れる。ここでエステル当量とは、モノマーの分子量を、該モノマー１分子中のエステル基の数で割った値である。そして、概ねエステル当量２００以下のモノマーが溶解力に特に優れる。なお、モノマー１分子中のエステル基の数は３以下であることが望ましく、３を超えるとモノマーが結晶化しやすいため熱可塑性樹脂の溶解力は低下する。
本発明の感光性樹脂組成物においては、エステル当量２００以下でかつ１分子中のエステル基の数が３以下のモノマーが、感光性樹脂組成物の１０質量％以上の割合を占めることが望ましい。１０質量％未満では感光性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂が析出しやすく、取り扱いに支障を生ずる恐れがある。
【００１７】
なおエステル当量２００以下のモノマーとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、カプロラクトン（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００１８】
本発明の感光性樹脂組成物においては、上記以外のモノマーを光硬化物の物性調整のため用いても良い。具体的には、ラウリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ポリカプロラクトン（メタ）アクリレート、フェノールＥＯまたはＰＯ付加（メタ）アクリレート（ここで、ＥＯ、ＰＯはそれぞれエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドの略、以下同じ）、ノニルフェノールＥＯまたはＰＯ付加（メタ）アクリレート、パラクミルフェノールＥＯまたはＰＯ付加（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、ＥＯまたはＰＯ付加フタル酸モノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートないしはそのＥＯまたはＰＯ付加物、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートないしはそのカプロラクトン付加物、イソシアヌル酸ＥＯまたはＰＯ付加トリ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのＥＯまたはＰＯ付加ジ（メタ）アクリレート、水素化ビスフェノールＡのＥＯまたはＰＯ付加ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルジ（メタ）アクリレートないしはそのＥＯまたはＰＯ付加物などが挙げられる。
【００１９】
さらに、光硬化物の靭性向上のため分子内にアミド結合を持つモノマーを加えても良く、取り扱い性などの点で変性（メタ）アクリルアミドが優れる。具体的には、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、トリアクリルホルマールなどが挙げられる。本発明の感光性樹脂組成物において、分子内にアミド結合を持つモノマーの占める割合は２０質量％以下に抑えることが望ましく、２０質量％を超えると光硬化物の耐水性や可撓性が悪化する。
上に述べたモノマーが感光性樹脂組成物に占める割合は、４０〜８９．９質量％の範囲にあることが望ましく、５０〜８４．９質量％の範囲にあることがより好ましい。８９．９質量％を超えると本発明の効果を十分に発現せず、４０質量％未満では感光性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて取り扱いに支障を生じる恐れがある。
【００２０】
上に列挙した（メタ）アクリレート化合物と組み合わせて用いられる光重合開始剤としては、水素引き抜き型もしくは分子内開裂型のラジカル系重合開始剤であることが好ましく、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルアルキルケタール類、キサントン類、チオキサントン類、アントラキノン類などが好適である。具体的には、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、クロルベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、キサントン、ジエチルチオキサントン、２−エチルアントラキノンなどが挙げられる。なお光重合開始剤が感光性樹脂組成物に占める割合は、０．１〜１０質量％の範囲にあることが好ましく、０．２〜５質量％の範囲にあることがより好ましい。
【００２１】
以上に述べたモノマーおよび光重合開始剤はいずれもラジカル重合型のものであるが、モノマーおよび光重合開始剤としてカチオン重合型のものを用いることもできる。この場合、モノマーとしては、先述したモノマーの（メタ）アクリロイル基をグリシジル基に置換した構造の化合物を用い、モノマーの溶解力の指標としてはエステル当量の代わりにエーテル当量（モノマーの分子量を、該モノマー１分子中のエーテル基の数で割った値）を用いれば良い。本発明の感光性樹脂組成物においては、エーテル当量２００以下でかつ１分子中のエーテル基の数が３以下のモノマーが、感光性樹脂組成物の１０質量％以上の割合を占めることが望ましい。１０質量％未満では感光性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂が析出しやすく、取り扱いに支障を生ずる恐れがある。
またこのときの光重合開始剤としては、ブレンステッド酸発生型もしくはルイス酸発生型のカチオン系重合開始剤が用いられる。例えば、トリアリルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェイト、η５−シクロペンタジエニル−η６−クメニルアイアンヘキサフルオロフォスフェイトなどが挙げられる。
【００２２】
さらに、本発明の感光性樹脂組成物には、本発明の効果を損ねない範囲で他の添加物を適宜加えることができる。すなわち、可塑剤、減粘剤、光増感剤、重合禁止剤、熱安定剤などである。
本発明の感光性樹脂組成物は、組成により決まったある温度範囲において、均一に溶解混合した液状物であることを特徴とする。この液状物に紫外線または可視光線を照射するとモノマーの重合が始まり、それにつれて熱可塑性樹脂の溶解力を急速に失う。その際、熱可塑性樹脂自体は光重合性官能基を持たないため、モノマーと共有結合で結ばれることもない。従って、感光性樹脂組成物は全体として相分離を起こしながら硬化が進むことになる。すなわち、微視的には熱可塑性樹脂の多い（モノマー重合物の少ない）相と熱可塑性樹脂の少ない（モノマー重合物の多い）相とに分離し、規則性を有するいわゆる海島構造や両相連続構造を持ち、目視上は白濁不透明の外観を持つ硬化物が最終的に得られる。
【００２３】
このような相分離構造の硬化物からなる研磨パッドは、物理特性、特に耐磨耗性が各相で異なり、コンディショニング時に耐磨耗性の低い相が優先的に削られるため、パッド表面キメの形成状態は主に相分離構造自体に依存する。すなわち、キメの細かさを規定する特性値は各相間の距離（平均相間距離）であり、海島構造の場合は粒子間距離、両相連続構造の場合は構造周期とも呼ばれる。平均相間距離は光散乱法や小角Ｘ線散乱法により測定され、次式により算出される。
Ｌ＝λ／（２ｓｉｎ（θmax／２））
（ただし式中、Ｌ：平均相間距離、λ：入射光（またはＸ線）の波長、θmax：測定強度の極大値を与える散乱角）
平均相間距離は感光性樹脂組成物の組成や露光条件等によって決まり、本発明の研磨パッドの場合、平均相間距離は０．５〜５０μｍの範囲にあることが望ましい。
本発明の研磨パッドは上述の通り、表面キメの形成状態が主に相分離構造自体に依存するため、微視的に複数の相を持たない均質構造のパッドに比べ、ドレッサーの粗化能力の経時的低下の影響を受けにくく性能の安定性に優れる。
【００２４】
本発明の研磨パッドの好ましい態様の一つは、内部に実質的に空隙を持たない構造（以下、「無発泡構造」という。）のものであり、これは、本発明の感光性樹脂組成物に、紫外線または可視光線を照射し硬化させることにより製造される。
本発明の研磨パッドの別の好ましい態様は、布帛からなる基材とその構成繊維間の間隙を埋める非多孔質の樹脂とからなる構造（以下、「布帛含浸構造」という。）であり、これは、本発明の感光性樹脂組成物を布帛からなる基材に含浸させた後、これに紫外線または可視光線を照射し硬化させることにより製造される。
布帛含浸構造において、基材として使用される布帛は、織布でも不織布でもかまわないが不織布が好ましく用いられ、吸水率の高い繊維、または多孔質もしくは極細の繊維からなる不織布が特に好ましい。その構成繊維としては、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリウレタン等の合成繊維、セルロース、羊毛、絹等の天然繊維などが挙げられ、これらは単独であっても混紡であっても良い。なお上記布帛は、感光性樹脂組成物を含浸させた後、これに紫外線や可視光線を照射し硬化させるため、布帛単体では不透明であっても、実際に感光性樹脂組成物を含浸させた状態で十分に光硬化反応を起こせる程度の透明性が得られるものであれば、本発明に使用できる。
【００２５】
本発明の布帛含浸構造の研磨パッドを製造する場合、感光性樹脂組成物の粘度は取り扱い温度において０．２〜２０Ｐａ・ｓの範囲にあることが望ましい。粘度が０．２Ｐａ・ｓ未満では含浸した感光性樹脂組成物が布帛の外に流出しやすく安定製造が困難であり、２０Ｐａ・ｓを超えると含浸速度が著しく低下する。また、研磨パッドにおける布帛と樹脂の割合は、以下に定義される布帛の面積比が５〜８０％となるように構成するのが望ましい。すなわち、研磨パッドの研磨に使用される部分からサンプルを１０点採取し、任意の方向からスライスして断面を露出し、光学顕微鏡または電子顕微鏡で写真を撮る。縦１ｍｍ×横１ｍｍの断面積に占める布帛の面積割合を画像処理等で求め、１０点の平均値を布帛の面積比と定義する。
本発明の研磨パッドの別の好ましい態様は独立発泡構造を持つものであり、これは、本発明の感光性樹脂組成物を機械的に発泡させた後、これに紫外線または可視光線を照射し硬化させることにより製造される。
ここで、機械発泡の方法としては、均一な気泡径に発泡させられるものであれば何でも良い。具体的には、感光性樹脂組成物と、窒素など不活性で光硬化を阻害しないガス（以下、「不活性ガス」と記す。）とを攪拌タンク内で攪拌羽根にてバッチ混合する方式、感光性樹脂組成物と高圧の不活性ガスとを連続的に攪拌ミキサーに通じ混合攪拌したうえ大気開放して発泡させる方式、感光性樹脂組成物と不活性ガスとを交互に細管に通じ高圧で押し出す方式（例：サンスター技研（株）製フォームプライ）などが挙げられる。
【００２６】
本発明の独立発泡構造の研磨パッドを製造する場合、感光性樹脂組成物の粘度は取り扱い温度において２〜２００Ｐａ・ｓの範囲にあることが望ましい。粘度が２Ｐａ・ｓ未満では機械発泡後の気泡の安定性が悪く破泡しやすいため均一な構造のパッドを製造することが困難であり、２００Ｐａ・ｓを超えると製造時の取り扱い性が悪化する。また、研磨パッドにおける平均気泡径は５〜２００μｍの範囲にあることが望ましく、空隙率は１０〜５０％の範囲にあることが望ましい。ここで空隙率とは、発泡体の全体積のうち樹脂の存在しない部分の占める割合であり、以下の手順により測定される。
（Ａ）空隙率を求めたい光硬化物の発泡体、および（Ｂ）Ａと同じ組成で空隙を持たない光硬化物のそれぞれについて見かけ比重を測定する。ここで見かけ比重とは、（測定サンプルの質量）÷（測定サンプルを水に沈めたとき排除される水の体積）である。このとき、空隙率（％）＝１００×〔１−（Ａの見かけ比重）÷（Ｂの見かけ比重）〕により算出される。
【００２７】
本発明の研磨パッドの別の好ましい態様は充填材を分散させた構造（以下、「充填材分散構造」という。）を持つものであり、これは、本発明の感光性樹脂組成物に充填材を混合分散させた後、これに紫外線または可視光線を照射し硬化させることにより製造される。
充填材分散構造において用いられる充填材としては、少なくとも製造時の取り扱い温度において感光性樹脂組成物に実質的に溶解しないものであれば、有機または無機いずれの材質でも良く、架橋アクリル樹脂、架橋ポリスチレン、架橋ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル樹脂、シリコーン、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アルミナ、シリカ、ガラス、セリア、ジルコニア等が挙げられる。また、充填材の平均粒径は０．１μｍ〜１００μｍの範囲にあることが望ましい。
本発明の充填材分散構造の研磨パッドを製造する場合、感光性樹脂組成物の粘度は取り扱い温度において２〜２００Ｐａ・ｓの範囲にあることが望ましい。２Ｐａ・ｓ未満では充填材の分散安定性が悪く均一な構造のパッドを製造することが困難であり、２００Ｐａ・ｓを超えると製造時の取り扱い性が悪化する。また、充填材の添加量は、感光性樹脂組成物の１００質量部に対して５０質量部以下であることが望ましく、５０質量部を超えると製造したパッドの強度や耐摩耗性が悪化する。
【００２８】
本発明の研磨パッドを用いて半導体集積回路作製用ウエハ表面に形成された配線の研磨を行なうに当たっての好ましい一態様を例示する。
まず、表面に切削加工によりスラリー循環用の溝を形成した研磨パッドをＣＭＰ研磨装置のプラテン上に貼り付ける。次に、ドレッサーによって研磨面表面にコンディショニング処理を施す。一方、ウエハをヘッドに取り付ける。ヘッドとプラテンを回転させながらウエハを研磨パッドに押し付けた状態で、スラリー供給ノズルからスラリーを研磨面に供給することで研磨が行なわれる。研磨速度が低下してきた場合は、研磨面にコンディショニング処理を行ない新たな研磨面を出して使用する。研磨面は研磨工程およびコンディショニング処理によって磨耗していくので、上述の溝の残部が無くなる前に研磨パッドを新しいものに交換する。なお、必要に応じて本発明の研磨パッドの片面に別の材料を貼り付け、２層構造の研磨パッドとして使用することも可能である。この場合には、本発明の研磨パッドの側を研磨面として使用することで本発明の効果が得られる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例などによって本発明を更に詳細に説明する。
各実施例および比較例の感光性樹脂組成物に用いた原材料は、下記の通りである。
（Ｐ−１）ポリカプロラクトン、平均分子量約７万：（ダイセル化学工業（株）製、プラクセルＨ７）
（Ｍ−１）ポリエステルアクリレート：〔東亞合成（株）製、アロニックス（登録商標）Ｍ−６２００〕
（Ｍ−２）ビスフェノールＡのＰＯ４モル付加ジアクリレート：（共栄社化学（株）製、ライトアクリレートＢＰ−４ＰＡ）
（Ｍ−３）ジエチレングリコールジメタクリレート：（新中村化学工業（株）製、ＮＫエステル２Ｇ）
（Ｍ−４）ポリプロピレングリコール＃７００ジアクリレート：（新中村化学工業（株）製、ＮＫエステルＡＰＧ−７００）
（Ｍ−５）パラクミルフェノールＥＯ１モル付加アクリレート：〔東亞合成（株）製、アロニックス（登録商標）Ｍ−１１０〕
（Ｍ−６）ラウリルアクリレート：（共栄社化学（株）製ライトアクリレートＬ−Ａ）
（Ｉ−１）ベンジルジメチルケタール：〔チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製イルガキュア（登録商標）６５１〕
【００３０】
次に、各実施例および比較例の研磨パッドの作製方法を記す。
（イ）無発泡構造の研磨パッドの作製
感光性樹脂組成物の各材料を秤量し、７０℃に加温しながら攪拌して均一に溶解混合させた溶液を、静置して完全に泡の抜けた後ガラス板に塗り広げ、空気を噛み込まないよう保護用ＰＥＴフィルムをかぶせながらブレードコーターで一定厚みにラミネートし、両面より紫外線を照射し硬化させた。硬化物は、保護用ＰＥＴフィルムを剥がした後、直径５０ｃｍ、厚み２ｍｍの円盤状に切り出し、研磨パッドとした。
（ロ）布帛含浸構造の研磨パッドの作製
感光性樹脂組成物の各材料を秤量し、７０℃に加温しながら攪拌して均一に溶解混合させた溶液を、ガラス板上で、内部に極力泡の残らないよう１０分間以上の十分な時間をかけて布帛（ポリエステル不織布、旭化成せんい（株）製ラムース（登録商標）Ｑ０２７０）に含浸させた。これに空気を噛み込まないよう保護用ＰＥＴフィルムをかぶせながらブレードコーターで一定厚みにラミネートし、両面より紫外線を照射し硬化させた。硬化物は、保護用ＰＥＴフィルムを剥がした後、直径５０ｃｍ、厚み２ｍｍの円盤状に切り出し、研磨パッドとした。
上記（イ）、（ロ）の方法にて作製したパッドは、研磨面にスラリー循環用の溝を切削加工し、また反対側の面全体に両面テープをラミネートして評価に供した。
【００３１】
以下に、作製した研磨パッドの評価項目および評価方法を記す。
（１）ウエハ研磨速度
研磨パッドを研磨装置のプラテンに貼り付け、純水を滴下しながら１００番のダイヤモンドサイズのドレッサーにて１５分間コンディショニングを行なった。その後、タングステン膜を積層したシリコンウエハをヘッドに取り付け、ヘッドおよびプラテンをそれぞれ９０ｒｐｍの速度で回転させながらウエハを研磨パッドに５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）の圧力で押し付け、シリカ含有スラリーを研磨面に供給し１分間研磨を行なった。研磨前後のタングステン膜の厚みをＸ線膜厚測定装置にて測定し、研磨速度を下記の３段階で判定した。研磨速度が高いほど、研磨パッドとして優れる。
○：研磨速度が３００μｍ／分を超える
△：研磨速度が２５０μｍ／分を超え３００μｍ／分以下
×：研磨速度が２５０μｍ／分以下
【００３２】
（２）研磨パッド磨耗速度
研磨パッドを研磨装置のプラテンに貼り付け、純水を滴下しながら１００番のダイヤモンドサイズのドレッサーにて１５分間コンディショニングを行なった。コンディショニングの前後それぞれにおいて、研磨パッドの中心と外周とのちょうど中間付近の厚みを６点測定し、１分間当たりの厚み変化（磨耗速度）について６点の平均値を算出し、下記の３段階で判定した。磨耗速度が小さいほど研磨パッドとして優れる。
○：磨耗速度が１μｍ／分以下
△：磨耗速度が１μｍを超え２μｍ／分以下
×：磨耗速度が２μｍ／分を超える
【００３３】
（実施例１、２、比較例１、２）
実施例１、２および比較例１、２としてそれぞれ、表１の上段に示した組成および粘度の感光性樹脂組成物を評価した。実施例はいずれも本発明の要件を満たしている一方、比較例は感光性樹脂組成物中に熱可塑性樹脂を含まず、本発明の要件を欠く。
実施例および比較例の感光性樹脂組成物を光硬化させた後の状態について、外観の目視確認および微細構造の確認（ＯｓＯ4にて染色したサンプルを透過型電子顕微鏡を用い観察）を行なった。結果は表１の中段に示した通りで、本発明の要件を満たしている実施例の光硬化物はいずれも外観が不透明であり、微細構造は一つの相が他相に粒子状に均一分散している相分離構造を持っていた。一方、比較例の光硬化物は外観が透明であり、微細構造は均一であって相分離構造を持っていなかった。。
実施例および比較例の感光性樹脂組成物をそれぞれ用いて、研磨パッドを前述（イ）（ロ）の各方法に従い作製した。作製した研磨パッドの構造、および前述（１）（２）の各項目について行なった研磨パッド評価結果を表１の下段に示した。本発明の要件を満たしている実施例の研磨パッドは、研磨速度が高くまた耐磨耗性にも優れる一方、比較例の研磨パッドは、各評価項目のいずれかにおいて実施例の研磨パッドに比較して劣ることが判る。
【００３４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の感光性樹脂組成物、及び研磨パッドの製造方法は、半導体集積回路作成用ウエハの研磨用パッドの製造に好適に使用することができる。また、本発明の研磨パッド、及び研磨方法は半導体集積回路作成用ウエハの銅やアルミニウム等からなる配線パターンの研磨に好適に使用することができる。