(57)【要約】【課題】ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることができる化学機械研磨パッド、および該化学機械研磨パッドを用いた化学機械研磨方法を提供する。【解決手段】本発明に係る化学機械研磨パッドは、架橋重合体を含む研磨層を有する化学機械研磨パッドであって、前記架橋重合体は、（Ａ）水酸基含有ポリマーが（Ｂ）エポキシ基含有化合物を用いて架橋されてなる重合体であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋重合体を含む研磨層を有する化学機械研磨パッドであって、
前記架橋重合体は、（Ａ）水酸基含有ポリマーが（Ｂ）エポキシ基含有化合物を用いて架橋されてなる重合体であることを特徴とする、化学機械研磨パッド。
【請求項２】
前記（Ｂ）エポキシ基含有化合物が、エポキシ環を二つ以上有する多官能エポキシ化合物である、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。
【請求項３】
前記研磨層が、（Ｃ）水溶性粒子をさらに含有する、請求項１または請求項２に記載の化学機械研磨パッド。
【請求項４】
前記研磨層が、（Ｄ）微小中空球体をさらに含有する、請求項１または請求項２に記載の化学機械研磨パッド。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の化学機械研磨パッドを用いて化学機械研磨する工程を含むことを特徴とする、化学機械研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨パッドおよび該化学機械研磨パッドを用いた化学機械研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造において、優れた平坦性を有する表面を形成することができる研磨方法として、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下「ＣＭＰ」ともいう。）が広く用いられている。化学機械研磨は、化学機械研磨パッドと被研磨面とを摺動させながら、化学機械研磨パッドの表面に化学機械研磨用水系分散体を流下させつつ、化学機械研磨的に研磨を行う技術である。
【０００３】
このような化学機械研磨では、化学機械研磨パッドの性状や特性により研磨結果が大きく左右されることが知られている。一般に、化学機械研磨パッドが柔らかいと、被研磨面の表面欠陥（具体的には、スクラッチと呼ばれる引っ掻き傷状の表面欠陥）を低減させることができるが、被研磨面の局所的な平坦性は悪くなってしまう。逆に、化学機械研磨パッドが硬いと、被研磨面の平坦性は良好となるが、被研磨面のスクラッチが増大してしまう。このように被研磨面の表面欠陥の低減と被研磨面の平坦性とはトレードオフの関係があり、これらの特性を両立できる化学機械研磨パッドの材料の開発が要求されている。
【０００４】
このような観点から、弾性率に着目した種々の化学機械研磨パッドが提案されている。具体的には、半導体基板表面を平坦化する化学機械研磨に好適な化学機械研磨パッドとしては、ポリウレタンにフィラー状の成分を分散させた研磨パッド（例えば、特許文献１参照）、発泡ウレタンを使用した研磨パッド（例えば、特許文献２および特許文献３参照）、ポリオールやイソシアネートの使用量を調整してウレタン樹脂の架橋度を調節することにより物性値を制御した研磨パッド（例えば、特許文献４参照）等が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平８−５００６２２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６２００号公報
【特許文献３】特許第３９５６３６４号公報
【特許文献４】特開２００７−２８４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの従来の材料を用いた化学機械研磨パッドは、研磨層の高弾性率化に着目して検討されているため、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性を向上させることはできても、研磨欠陥の発生を十分に抑制できない場合があった。
【０００７】
そこで、本発明に係る幾つかの態様は、上記課題を解決することで、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることができる化学機械研磨パッド、および該化学機械研磨パッドを用いた化学機械研磨方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００９】
［適用例１］
本発明に係る化学機械研磨パッドの一態様は、
架橋重合体を含む研磨層を有する化学機械研磨パッドであって、
前記架橋重合体は、（Ａ）水酸基含有ポリマーが（Ｂ）エポキシ基含有化合物を用いて架橋されてなる重合体であることを特徴とする。
【００１０】
［適用例２］
適用例１の化学機械研磨パッドにおいて、
前記（Ｂ）エポキシ基含有化合物が、エポキシ環を二つ以上有する多官能エポキシ化合物であることができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例１または適用例２の化学機械研磨パッドにおいて、
前記研磨層が、（Ｃ）水溶性粒子をさらに含有することができる。
【００１２】
［適用例４］
適用例１または適用例２の化学機械研磨パッドにおいて、
前記研磨層が、（Ｄ）微小中空球体をさらに含有することができる。
【００１３】
［適用例５］
本発明に係る化学機械研磨方法の一態様は、
適用例１ないし適用例４のいずれか一例の化学機械研磨パッドを用いて化学機械研磨する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドによれば、従来の化学機械研磨パッドに使用されていた（発泡）ポリウレタンよりも、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性を格段に向上させ、かつ、研磨欠陥（スクラッチ）を格段に低減させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
１．化学機械研磨パッド
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドの構成としては、後に詳述するが少なくとも一方の面に研磨層を備えていれば特に限定されない。本発明における「研磨層」とは、化学機械研磨工程において用いられる化学機械研磨パッドのうち、被研磨物と接触して研磨に供する面（以下、「研磨面」ともいう。）を有する層のことをいう。かかる研磨層は、（Ａ）水酸基含有ポリマー（以下、単に（Ａ）成分ともいう。）が（Ｂ）エポキシ基含有化合物（以下、単に（Ｂ）成分ともいう。）を用いて架橋されてなる架橋重合体を含む点に特徴がある。
【００１７】
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドの研磨層は、（Ｂ）エポキシ基含有化合物の種類や添加量をコントロールすることにより、（Ａ）水酸基含有ポリマーの架橋度をコントロールすることができる。この架橋度をコントロールすることにより、研磨対象の種類に応じた最も適した弾性率を有する研磨層を作製することができるようになる。例えば、研磨対象が銅又は銅合金のような軟らかくてスクラッチが入りやすい膜種である場合には、研磨時において低弾性率を有する研磨層を作製すればよいし、研磨対象がシリコン酸化膜のような硬い膜種である場合には、研磨時において高弾性率を有する研磨層を作製すればよい。このように、（Ｂ）エポキシ基含有化合物によって（Ａ）水酸基含有ポリマーの架
橋度がコントロールされた研磨層を有する化学機械研磨パッドを用いることで、研磨対象の膜種に応じて、被研磨面の平坦性を向上させ、かつ、研磨欠陥（スクラッチ）を低減させることが可能となる。
【００１８】
前記研磨層は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、（Ａ）水酸基含有ポリマーと、（Ｂ）エポキシ基含有化合物と、必要に応じて（Ｃ）水溶性粒子、（Ｄ）微小中空球体、可塑剤、硬化剤、硬化促進剤、加工助剤等の添加剤と、を混練機にて混練して研磨層用組成物を得た後、この研磨層用組成物をプレス金型内で加熱圧縮し、反応硬化させることにより架橋重合体の成型体を得る。次いで、得られた架橋重合体の成型体をサンドペーパーで研磨し、所定の厚さに調整し、研磨層を作製することができる。
【００１９】
以下、本実施の形態に係る化学機械研磨パッドの研磨層の作製に使用され得る成分、研磨層の形状、製造方法等について詳細に説明する。
【００２０】
１．１．（Ａ）水酸基含有ポリマー
上述のように研磨層用組成物は、（Ａ）水酸基含有ポリマーを含有する。（Ａ）水酸基含有ポリマー中の水酸基含有量は、ポリマー鎖の繰り返し構造由来の構造単位全量を１００モル％としたときに、１０〜５０モル％であることが好ましく、２０〜４５モル％であることがより好ましく、２５〜４０モル％であることが特に好ましい。水酸基含有量が上記範囲にあると、（Ａ）水酸基含有ポリマーの水酸基と（Ｂ）エポキシ基含有化合物のエポキシ基とが反応することで架橋構造が構築できるので、弾性率をコントロールしやすい。また、水酸基含有量が５０モル％を超えると、研磨層用組成物の耐水性が低下する場合があるため好ましくない。
【００２１】
（Ａ）水酸基含有ポリマーの好ましい具体例としては、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールを挙げることができる。アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとは、ポリビニルアルコールに酸触媒を用いてアルデヒドを反応させてアセタール化することにより得られた化合物のことをいう。（Ａ）アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとしては、特に制限されるものではなく、下記一般式（１）で表される化合物を使用することができる。
【００２２】
【化１】
2015095581.tif 000002
（式（１）中、Ｒはアルキル基を表し、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ正の整数であり、かつ、ｌ＋ｍ≠０、ｎ＝１０〜５０である。）
【００２３】
（Ａ）アルキルアセタール化ポリビニルアルコールの製造方法としては、特に制限されるものではないが、ポリビニルアルコールに酸触媒を用いてアルデヒドを反応させてアセタール化し、中和した後、弱酸又はアルコールを用いて金属イオンを低減化することにより製造することができる。
【００２４】
上記アルデヒドとしては、特に制限されないが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド等が挙げられる。上記酸触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸等が挙げられる。上記中和の方法としては、中和剤を用いる方法や熱水や
蒸留水や脱イオン水等で洗浄する方法が挙げられる。上記中和剤としては、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。
【００２５】
１．２．（Ｂ）エポキシ基含有化合物
上述のように研磨層用組成物は、（Ｂ）エポキシ基含有化合物を含有する。（Ｂ）エポキシ基含有化合物としては、架橋構造を構築する観点から、エポキシ環を二つ以上有する多官能エポキシ化合物であることが好ましい。
【００２６】
（Ｂ）エポキシ基含有化合物としては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビニルシクロヘキセンオキサイド、４−ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル−３’，４’−エポキシ−６’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサン）、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールのジ（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）エーテル、エチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、１，１，３−テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、１，２，７，８−ジエポキシオクタン、１，２，５，６−ジエポキシシクロオクタン、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グリシジルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンエポキシ樹脂等が挙げられる。これらの（Ｂ）エポキシ基含有化合物は、１種単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２７】
上述の研磨層用組成物における（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計１００質量部中に占める（Ｂ）成分の含有割合は、通常６０〜１質量部であり、４０〜５質量部であることが好ましい。上述のように、研磨対象となる膜種や要求されるウエハの平坦化度ならびに研磨欠陥の度合いによって研磨層に要求される弾性率が異なる。（Ｂ）成分の含有割合によって（Ａ）成分の架橋度を調整することができ、弾性率を制御することが可能となる。（Ｂ）成分を上記範囲内で含有することにより、得られる研磨層の弾性率が使用時において適度となるため、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることができる。
【００２８】
１．３．（Ｃ）水溶性粒子
上述のように研磨層用組成物には、（Ｃ）水溶性粒子（以下、「（Ｃ）成分」ともいう。）を添加してもよい。（Ｃ）水溶性粒子は、研磨層中に粒子状で分散して存在し、ＣＭＰの際に化学機械研磨用水系分散体（スラリー）と接触することで脱離して、研磨層の表
面近傍に該スラリーを保持することのできる空孔（ポア）を形成することができる。この脱離は、スラリー中に含有される水等との接触により溶解することで生じてもよく、この水等を含有して膨潤してコロイド状となることで生じるものであってもよい。
【００２９】
（Ｃ）水溶性粒子は、ポアを形成する効果以外にも、化学機械研磨パッドとしたときのパッドの押し込み硬さを大きくする効果を有する。このことにより、被研磨面に負荷できる圧力を大きくでき、これに伴い研磨速度を向上することができ、より高い研磨平坦性が得られる。したがって、（Ｃ）水溶性粒子は、化学機械研磨パッドにおいて十分な押し込み硬さを確保できる観点から、中実体であることが好ましい。
【００３０】
（Ｃ）水溶性粒子を構成する材料は特に限定されないが、例えば有機系水溶性粒子および無機系水溶性粒子が挙げられる。有機系水溶性粒子としては、デキストリン、シクロデキストリン、マンニット、糖類（乳糖等）、セルロース類（ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等）、でんぷん、蛋白質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキサイド、水溶性の感光性樹脂、スルフォン化ポリイソプレン、スルフォン化イソプレン共重合体等から形成されたものが挙げられる。無機系水溶性粒子としては、酢酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、リン酸カリウム、硝酸マグネシウム、酸化亜鉛等から形成されたものが挙げられる。これらの中でも、有機系水溶性粒子を用いることが好ましく、シクロデキストリンを用いることが特に好ましい。これらの水溶性粒子は、上記各材料を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、所定の材料からなる一種の水溶性粒子であってもよく、異なる材料からなる二種以上の水溶性粒子であってもよい。
【００３１】
（Ｃ）水溶性粒子の平均粒径は５〜８０μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであることがより好ましい。上記範囲内の平均粒径を有する水溶性粒子を用いることにより、研磨層表面に形成されるポアの化学機械研磨用水系分散体の保持能力とパッドの機械的強度とのバランスに優れた研磨層が得られる。
【００３２】
（Ｃ）水溶性粒子の含有割合は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して、１〜１００質量部であることが好ましく、１０〜８０質量部であることがより好ましく、２０〜５０質量部であることが特に好ましい。上記範囲内の含有割合とすることにより、良好な研磨特性を示す研磨層が得られる。
【００３３】
１．４．（Ｄ）微小中空球体
上述のように研磨層用組成物には、（Ｄ）微小中空球体（以下、「（Ｄ）成分」ともいう。）を添加してもよい。「微小中空球体」とは、熱可塑性樹脂からなる外殻（ポリマー殻）と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体を、加熱膨張させたものをいう。前記ポリマー殻としては、特開昭５７−１３７３２３号公報等に開示されているように、例えば、アクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル等を用いることができる。具体例として、ポリマー殻部分がアクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体からなり、該殻内にイソブタンガスが内包された商品名：ＥＸＰＡＮＣＥＬ４６１ＤＥ（エクスパンセル社製、粒径：２０〜４０μｍ）、ＥＸＰＡＮＣＥＬ５５１ＤＥ（エクスパンセル社製、粒径：３０〜５０μｍ）が挙げられる。上記微小中空球体を用いることにより、独泡率を高め、これによりスラリーやスラッジのパッド内部への浸透が抑えられ、砥粒やスラッジの凝集、固化によるスクラッチの発生を防止することができる。
【００３４】
前記（Ｄ）成分の粒径に特に制限はないが、研磨層中での平均気泡径が好ましくは１０〜５０μｍ、より好ましくは２０〜４０μｍとなるように調整することが好ましい。また、前記（Ｄ）成分の含有割合は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して、１〜１０質量部、好ましくは２〜４質量部となるように添加することが好ましい。（Ｄ）成分の量が上記範囲よりも少ないと硬度が大きくなる傾向にあり、逆に上記範囲よりも過剰に添加すると該球体同士がくっついて破裂し、連続気泡が生じやすくなり、独泡率が低下する。
【００３５】
また、上記の成分以外に、従来使用されている発泡剤を、前記微小中空球体と併用してもよく、下記混合工程中に前記各成分に対して非反応性の気体を吹き込んでもよい。該発泡剤としては、水や、炭素数５又は６の炭化水素を主成分とする発泡剤が挙げられる。該炭化水素としては、例えば、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサンなどの鎖状炭化水素や、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素が挙げられる。
【００３６】
１．５．その他の添加剤
上述の研磨層用組成物には、硬化剤、硬化促進剤、加工助剤、可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、着色剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤等の添加剤をさらに添加してもよい。以下、主な添加剤について説明する。
【００３７】
１．５．１．硬化剤
上述の研磨層用組成物には、前述の成分と共に、硬化剤をさらに添加することが好ましい。硬化剤としては、取り扱いの容易さの観点から、多価カルボン酸無水物が好ましい。
【００３８】
多価カルボン酸無水物の具体例としては、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバリル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水ジメチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、無水ナジン酸等の脂肪族又は脂環族ジカルボン酸無水物；１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族多価カルボン酸二無水物；無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸無水物；エチレングリコールビストリメリテイト、グリセリントリストリメリテイト等のエステル基含有酸無水物が挙げられる。
【００３９】
これらの硬化剤は、１種単独でまたは２種以上混合して用いることができる。本発明に用いられる硬化剤の添加量は、（Ｂ）エポキシ基含有化合物のエポキシ基と硬化剤に含まれる官能基とが実質的にすべて反応する量を添加することが好ましい。
【００４０】
１．５．２．硬化促進剤
上述の研磨層用組成物には、前述の成分と共に、硬化促進剤を添加することが好ましい。硬化促進剤は、上述の硬化剤（多価カルボン酸無水物）のエポキシ樹脂硬化作用を促進させる効果に優れている観点から、イミダゾール系化合物であることが好ましい。
【００４１】
イミダゾール系化合物の具体例としては、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４（５）−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−イソブチル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール等が挙げられる。
【００４２】
これらの硬化促進剤は、１種単独でまたは２種以上混合して用いることができる。本発明に用いられる硬化促進剤の添加量は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して、通常０．１〜５質量部であり、０．５〜２質量部であることが好ましい。
【００４３】
１．５．３．加工助剤
上述の研磨層用組成物には、前述の成分と共に、加工助剤（離型剤）を添加してもよい。加工助剤を添加することにより、所定の型に成型された架橋重合体を型から容易に取り出すことができる。
【００４４】
加工助剤（離型剤）としては、シリコーンオイル、フッ素系離型剤、ワックス、脂肪酸、脂肪酸エステル等が挙げられる。
【００４５】
１．６．研磨層の形状および物性
研磨層の平面形状は、特に限定されないが、例えば円形状、多角形状等とすることができ、使用する研磨装置に応じて適宜選択することができる。研磨層の平面形状が円形状である場合、その大きさは、好ましくは直径１５０ｍｍ〜１２００ｍｍ、より好ましくは直径５００ｍｍ〜１０００ｍｍである。研磨層の厚さは、好ましくは０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、より好ましくは１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ、特に好ましくは１．５ｍｍ〜３．０ｍｍである。
【００４６】
研磨層の研磨面には、複数の凹部を形成してもよい。前記凹部は、ＣＭＰの際に供給されるスラリーを保持し、これを研磨面に均一に分配すると共に、研磨屑や使用済みのスラリー等の廃棄物を一時的に滞留させ、外部へ排出するための経路となる機能を有する。
【００４７】
凹部の深さは、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ〜２．５ｍｍ、特に好ましくは０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとすることができる。凹部の幅は、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、特に好ましくは０．２ｍｍ〜３．０ｍｍとすることができる。研磨面において、隣接する凹部の間隔は、好ましくは０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．０５ｍｍ〜１００ｍｍ、特に好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。また、凹部の幅と隣り合う凹部の間の距離との和であるピッチは、好ましくは０．１５ｍｍ以上、より好ましくは０．１５ｍｍ〜１０５ｍｍ、特に好ましくは０．６ｍｍ〜１３ｍｍとすることができる。凹部は、前記範囲内の一定の間隔を設けて形成されたものであることができる。前記範囲の形状を有する凹部を形成することで、被研磨面のスクラッチ低減効果に優れ、寿命の長い化学機械研磨パッドを製造することができる。
【００４８】
前記各好ましい範囲は、各々の組合せとすることができる。すなわち、例えば深さが０．１ｍｍ以上、幅が０．１ｍｍ以上、間隔が０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、深さが０．１ｍｍ〜２．５ｍｍ、幅が０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、間隔が０．０５ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、深さが０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ、幅が０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ、間隔が０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることが特に好ましい。
【００４９】
前記凹部を加工するための工具は、特開２００６−１６７８１１号公報、特開２００１−１８１６４号公報、特開２００８−１８３６５７号公報等に記載されている形状の多刃工具を用いることができる。使用する工具の切削刃は、ダイヤモンドあるいは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ等の周期表第４、５、６族金属から選択された少なくとも１種の金属元素と、窒素、炭素および酸素から選択された少なくとも１種の非金属元素と、で構成されるコーティング層を有してもよい。さらにコーティング層は１層設ける場合に限らず、材料を違えて複数層設けてもよい。このようなコーティング層の膜厚は、０．１〜５μｍが好ましく、１．５〜４μｍがより好ましい。コーティング層の成膜には、アークイオンプレー
ティング装置等の公知の技術を工具材質、コーティング材質等に応じて適時選択して使用することができる。
【００５０】
研磨層のショアＤ硬度は、好ましくは３５〜１００であり、より好ましくは４０〜９０である。このような硬さとすることで、十分な研磨速度と良好な表面状態の被研磨面を与える研磨層が得られる。なお、研磨層のショアＤ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠した方法で測定することができる。
【００５１】
１．７．研磨層の製造方法
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドの研磨層は、以下のようにして作製することができる。まず、（Ａ）水酸基含有ポリマーと、（Ｂ）エポキシ基含有化合物と、必要に応じて（Ｃ）水溶性粒子、（Ｄ）微小中空球体、可塑剤、硬化剤、硬化促進剤、加工助剤等の添加剤と、を混練機にて混練して研磨層用組成物を得た後、この研磨層用組成物を、金型内で加熱し、または、プレス金型内で加熱圧縮し、反応硬化させることにより架橋重合体の成型体を得る。次いで、得られた架橋重合体の成型体をサンドペーパーで研磨し、所定の厚さに調整し、研磨層を作製することができる。
【００５２】
研磨層用組成物は、上述の各成分を適当な混練機により混練する方法により調製することができる。混練機としては、公知のものを使用することができ、例えばロール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機（単軸、多軸）等の混練機が挙げられる。
【００５３】
研磨層用組成物が（Ｃ）水溶性粒子を含有するものである場合、混練時の温度において（Ｃ）水溶性粒子が固体であることが好ましい。あらかじめ上述の好ましい平均粒径範囲に分級した水溶性粒子を用い、水溶性粒子が固体である条件下で混練することにより、水溶性粒子を前記の好ましい平均粒径で分散させることができる。したがって、使用する高分子マトリックス材の加工温度に応じて、（Ｃ）水溶性粒子の種類を選択することが好ましい。
【００５４】
研磨層用組成物を所望のパッド概形に成形する方法としては、例えば所望の概形と契合する金型を用いて成形する方法、組成物をシート状に成形し次いでこれを所望の形状に切り出す方法等を挙げることができる。
【００５５】
上記パッド概形の成形にあたって研磨層用組成物に加熱処理を施すことにより、（Ａ）成分および（Ｂ）成分の架橋反応を同時に行うことができる。この加熱処理を行う温度としては、好ましくは８０〜２００℃、より好ましくは１００〜１８０℃であり、加熱処理の時間としては、好ましくは３〜６０分、より好ましくは５〜３０分である。
【００５６】
このようにしてパッド概形を成形した後、切削加工により研磨面に前述したような凹部を形成してもよい。また、凹部となるパターンが形成された金型を用いて上述した研磨層用組成物を金型成形することにより、研磨層の概形と共に凹部を同時に形成することもできる。
【００５７】
１．８．化学機械研磨パッドの構成
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドの構成としては、少なくとも一方の面に研磨層を備えていれば特に限定されない。本実施の形態に係る化学機械研磨パッドは、前述した研磨層のみで構成される場合もあるが、研磨層の研磨面とは反対面に支持層を設けることもできる。
【００５８】
支持層は、化学機械研磨パッドにおいて、研磨装置用定盤に研磨層を支持するために用いられる。支持層は、接着層であってもよいし、接着層を両面に有するクッション層であ
ってもよい。
【００５９】
接着層は、例えば粘着シートからなることができる。粘着シートの厚さは、５０μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。５０μｍ以上の厚さを有することで、研磨層の研磨面側からの圧力を十分に緩和することができ、２５０μｍ以下の厚さを有することで、凹凸の影響を研磨性能に与えない程度に均一な厚みを有する化学機械研磨パッドが得られる。
【００６０】
粘着シートの材質としては、研磨層を研磨装置用定盤に固定することができれば特に限定されないが、研磨層より弾性率の低いアクリル系またはゴム系の材質であることが好ましい。粘着シートの接着強度は、化学機械研磨パッドを研磨装置用定盤に固定することができれば特に限定されないが、「ＪＩＳ  Ｚ０２３７」の規格で粘着シートの接着強度を測定した場合、その接着強度が好ましくは３Ｎ／２５ｍｍ以上、より好ましくは４Ｎ／２５ｍｍ以上、特に好ましくは１０Ｎ／２５ｍｍ以上である。
【００６１】
クッション層は、研磨層よりも硬度が低い材質からなれば、その材質は特に限定されず、多孔質体（発泡体）または非多孔質体であってもよい。クッション層としては、例えば、発泡ポリウレタン等を成形した層が挙げられる。クッション層の厚さは、好ましくは０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。
【００６２】
２．化学機械研磨方法
本実施の形態に係る化学機械研磨方法は、上述の化学機械研磨パッドを用いて化学機械研磨する工程を含むことを特徴とする。本実施の形態に係る化学機械研磨方法によれば、上述の化学機械研磨パッドを用いているため、被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることができる。
【００６３】
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドを使用して化学機械研磨できる材料としては、特に制限されず、例えば基板材料、配線材料、ビアプラグ材料、電極材料、絶縁材料、バリアメタル材料等が挙げられる。基板材料としては、単結晶シリコン等；配線材料としては、タングステン、アルミニウム、銅等およびこれらのうちの１種以上と他の金属からなる合金；ビアプラグ材料としては、上記配線材料として例示したと同様のもの；電極材料としては、多結晶シリコン、非晶質シリコン等；絶縁材料としては、ＳｉＯ２系絶縁材料、低誘電率の有機系絶縁材料、水素含有多孔質絶縁材料（ＨＳＱ−ＳＯＧ）等；バリアメタル材料としては、窒化ケイ素、窒化タンタル、窒化チタン等の窒化物系材料、タンタル、チタン、タングステン等の金属系材料等を、それぞれ挙げることができる。化学機械研磨の対象となる被研磨体は、上記の材料のうちの一種または二種以上から構成されたものであることができる。
【００６４】
本実施の形態に係る化学機械研磨方法によれば、例えば微細素子分離（ＳＴＩ）、ダマシン配線の形成、ビアプラグの形成、層間絶縁膜の形成等のための平坦化を行うことができる。上記微細素子分離を行うための研磨においては、ＳｉＯ２系絶縁材料を研磨することができる。また、ダマシン配線の形成では、研磨初期においては配線材料を、研磨後期においては配線材料および絶縁体材料ならびに任意的にバリアメタルを、それぞれ研磨することができる。さらにビアプラグ形成においてはビアプラグ材料の研磨を、層間絶縁膜の形成においてはＳｉＯ２系絶縁材料、低誘電率の有機系絶縁材料、水素含有多孔質絶縁材料等の研磨を、それぞれ行うことができる。
【００６５】
本実施の形態に係る化学機械研磨方法においては、市販の化学機械研磨装置を用いることができる。市販の化学機械研磨装置としては、例えば、型式「ＥＰＯ−１１２」、型式「ＥＰＯ−２２２」（以上、株式会社荏原製作所製）；型式「ＬＧＰ−５１０」、型式「ＬＧＰ−５５２」（以上、ラップマスターＳＦＴ社製）；型式「Ｍｉｒｒａ」（アプライ
ドマテリアル社製）；型式「ＲｅｆｌｅｘｉｏｎＬＫ」（株式会社ＡＭＡＴ製）等が挙げられる。
【００６６】
また、化学機械研磨用水系分散体としては、化学機械研磨の対象となる被研磨物に応じて適宜最適なものを選択することができる。
【００６７】
３．実施例
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準である。
【００６８】
３．１．実施例１
３．１．１．化学機械研磨パッドの研磨層の製造
（Ａ）成分として「エスレック  ＢＨ−３」（積水化学工業株式会社製）７０質量部、（Ｂ）成分としてエポキシ樹脂（三菱化学株式会社製、商品名「ｊＥＲ  １００２」）３０質量部、（Ｃ）成分としてβ−サイクロデキストリン（塩水港製糖株式会社製、商品名「デキシパールβ−１００」）３０質量部、可塑剤（積水化学工業株式会社製、商品名「可塑剤  Ｇ−２６０」）３０質量部、加工助剤としてステアリン酸（花王株式会社製、商品名「ルナック  Ｓ−９０Ｖ」）３質量部を、あらかじめ１２０℃に加熱されたニーダーにて１２０℃、３０ｒｐｍの条件で混練した。その後、硬化剤として酸無水物（三菱化学株式会社製、商品名「ｊＥＲキュア  ＹＨ−３０７」）１０．８質量部、硬化促進剤としてイソブチル−２−メチルイミダゾール（三菱化学株式会社製、商品名「ｊＥＲキュア  ＩＢＭＩ１２」）を１質量部添加し、さらに１２０℃、３０ｒｐｍで混練し、研磨層用組成物を調製した。この研磨層用組成物を、金型内にて１７０℃で２０分間加熱して成型し、直径８４５ｍｍ、厚さ３．２ｍｍの円盤状の成型体を得た。次いで、作製した成型体の表面をサンドペーパーで研磨し、厚みを調整し、さらにこの成型体の一方の面に、切削加工機（株式会社加藤機械製）を用いて、溝幅０．５ｍｍ、ピッチ１．５ｍｍ、溝深さ１．０ｍｍの、研磨面の中心を中心とする同心円状の溝および放射状の溝を形成し、外周部を切り離すことで、直径７６２ｍｍ、厚さ２．８ｍｍの研磨層を製造した。このようにして得られた研磨層をそのまま化学機械研磨パッドとして使用した。
【００６９】
３．１．２．化学機械研磨の評価
上記で製造した化学機械研磨パッドを、化学機械研磨装置（型式「ＲｅｆｌｅｘｉｏｎＬＫ」、株式会社ＡＭＡＴ製）に装着し、１２インチ銅膜付きウエハを被加工膜として、以下の条件で研磨した。
・化学機械研磨用水系分散体：ＣＭＳ７４０１／ＣＭＳ７４５２（ＪＳＲ株式会社製）
・化学機械研磨用水系分散体供給速度：３００ｍｌ／分
・ヘッド押し付け圧：１３．８ｋＰａ
・定盤回転数：４２ｒｐｍ
・ヘッド回転数：３８ｒｐｍ
【００７０】
（１）ショアＤ硬度の測定
上記で得られた化学機械研磨パッドのショアＤ硬度を、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠した方法で測定した。その結果を表１に示した。
【００７１】
（２）研磨速度の評価
研磨速度は、電気伝導式膜厚測定器（ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製、型式「オムニマップＲＳ１００」）を用いて以下の手順にて測定した。すなわち、被加工膜である１２インチ銅膜付きウエハまたは１２インチシリコン酸化膜付きウエハについて、外周５ｍｍを除いて直径方向に均等に８１点の特定点を設定し、これら特定点について研磨前後の銅膜の厚
さの差と研磨時間から各点における研磨速度を算出し、その平均値をもって研磨速度とした。その結果を表１に示した。
【００７２】
（３）平坦性の評価
被研磨体として、１２インチ「７５４ＴＥＯＳＷａｆｅｒ（ＣｕＥＰ７ｋＡ）（ＳＶＴＣ製）」を用いて化学機械研磨を行うことにより、銅膜を残膜が３０００Åとなるまで除去し、幅１００μｍの銅配線部と幅１００μｍの絶縁体部とが交互に連続したパターンが該パターンの長さ方向に３．０ｍｍ連続した部分について、銅配線部の窪み量（以下、「ディッシング」という。）を、精密段差計（ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製、型式「ＨＲＰ−３４０」）を使用して測定することで、ディッシング量（Å）を測定し、これを平坦性評価の指標とした。その結果を表１に示した。なお、平坦性評価の基準は下記の通りであり、Ａは良好、Ｂは可、Ｃは不可を意味する。
Ａ：ディッシング量が０Å超５０Å以下。
Ｂ：ディッシング量が５０Å超２００Å以下。
Ｃ：ディッシング量が２００Å超。
【００７３】
（４）スクラッチ数の評価
化学機械研磨後の銅膜およびシリコン酸化膜につき、欠陥検査装置（ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製、「ＫＬＡ２３５１」）を用いて、ウエハ全面におけるスクラッチの個数を測定し、欠陥検査を行った。その結果を表１に示した。なお、スクラッチ数の基準は下記の通りであり、Ａは良好、Ｂは可、Ｃは不可を意味する。
Ａ：スクラッチ数が０個以上５０個未満。
Ｂ：スクラッチ数が５０個以上１００個未満。
Ｃ：スクラッチ数が１００個以上。
【００７４】
３．２．実施例２〜５、比較例１〜２
研磨層用組成物の各成分の種類および含有割合を表１に記載のものに変更したこと以外は、上記実施例１と同様にして実施例２〜５の化学機械研磨パッドを作製し、上記実施例１と同様にして化学機械研磨パッドの評価を行った。
【００７５】
比較例１は、研磨層用組成物において、エポキシ基含有化合物、硬化剤および硬化促進剤を配合せずに成型した研磨層を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして化学機械研磨パッドの評価を行った。このようにして作製された比較例１の研磨層に含まれるマトリックス材は、架橋反応しないため架橋重合体が得られなかった。
【００７６】
比較例２では、市販の化学機械研磨パッド（ＲＯＨＭ＆ＨＡＡＳ社製、商品名「ＩＣ１０００」、熱架橋ポリウレタン樹脂により研磨層が作製されているもの）を使用し、上記実施例１と同様にして化学機械研磨パッドの評価を行った。
【００７７】
３．３．化学機械研磨パッドの評価結果
下表１に、各実施例および各比較例で用いた研磨層用組成物の組成ならびに各評価試験の評価結果を示す。
【００７８】
【表１】
2015095581.tif 000003
【００７９】
なお、表１中、研磨層用組成物の組成の欄に記した略称は、それぞれ下記のものを意味する。また、表１中「−」は、該当欄に相当する成分を使用しなかったことを意味する。
【００８０】
（Ａ）水酸基含有ポリマー
・エスレックＢＨ−３（積水化学工業株式会社製、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール、商品名、水酸基含有量：約３４モル％、アセチル基含有量：３モル％以下、ブチラール化度：６５±３モル％）
（Ｂ）エポキシ基含有化合物
・ｊＥＲ  １００２（三菱化学株式会社製、商品名、エポキシ樹脂、分子量：約１２００）
・エポライト４００Ｅ（共栄社化学株式会社製、商品名、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル）
・エポライト１００ＭＦ（共栄社化学株式会社製、商品名、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル）
（Ｃ）水溶性粒子
・β−シクロデキストリン（塩水港製糖株式会社製、商品名「デキシパールβ−１００」、平均粒径１５μｍ）
可塑剤
・Ｇ−２６０（積水化学工業株式会社製、商品名「可塑剤  Ｇ−２６０」）
加工助剤
・ステアリン酸（花王株式会社製、商品名「ルナック  Ｓ−９０Ｖ」）
硬化剤
・酸無水物（三菱化学株式会社製、商品名「ｊＥＲキュア  ＹＨ−３０７」）
硬化促進剤
・イミダゾール（三菱化学株式会社製、商品名「ｊＥＲキュア  ＩＢＭＩ１２」、イソブチル−２−メチルイミダゾール）
【００８１】
上記実施例の評価結果から明らかなように、（Ａ）水酸基含有ポリマーが（Ｂ）エポキシ基含有化合物を用いて架橋されてなる架橋重合体を含む研磨層を備えた化学機械研磨パッドを使用することで、被研磨面の平坦性を格段に向上させ、かつ、研磨欠陥（スクラッチ）を格段に低減できることが分かった。
【００８２】
一方、比較例１〜２では、被研磨面の平坦性および研磨欠陥（スクラッチ）の低減のいずれか一方または双方のレベルが不十分であることが分かった。
【００８３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。