(57)【要約】      （修正有）【課題】被研磨物の被研磨面におけるスクラッチの発生が十分に抑制され、かつ研磨速度および被研磨面内均一性に優れる化学機械研磨パッドならびに化学機械研磨方法を提供する。【解決手段】化学機械研磨パッドは、少なくとも研磨面およびそれの裏面である非研磨面を有し、研磨面は、同心状に配置された複数本の環状溝１と、研磨面の中心部から周辺部に向かう方向に伸びる複数本の仮想直線３上に配置された複数個の円形凹部２とを有する。化学機械研磨方法は、化学機械研磨パッドを用いて被研磨物を化学機械的に研磨する方法である。【選択図】図１
2008221389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも研磨面およびそれの裏面である非研磨面を有し、
上記研磨面は、
同心状に配置された複数本の環状溝と、
研磨面の中心部から周辺部に向かう方向に伸びる複数本の仮想直線上に配置された複数個の円形凹部とを有する、
ことを特徴とする、化学機械研磨パッド。
【請求項２】
円形凹部の直径が、０．１〜５．０ｍｍである、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。
【請求項３】
各仮想直線上にそれぞれ複数個の円形凹部が配置されている、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。
【請求項４】
各仮想直線上に配置された隣接する二つの円形凹部の中心間の距離が円形凹部の直径よりも大きく且つ３〜２０ｍｍである、請求項３に記載の化学機械研磨パッド。
【請求項５】
円形凹部が配置された仮想直線の数が４〜１９２本である、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の化学機械研磨パッドを用いて被研磨物を化学機械的に研磨することを特徴とする、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＝”ＣＭＰ”）が採用されている。化学機械研磨は、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、例えば砥粒が分散された水系分散体を流下し、研磨パッドの研磨面と被研磨物の被研磨面とを摺動しながら研磨を行う技術である。この化学機械研磨においては、研磨パッドの性状および特性等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。
従来、化学機械研磨では微細な気泡を含有するポリウレタンフォームを研磨パッドとして用い、この樹脂の表面に開口する穴（以下、「ポア」という）にスラリーを保持させて研磨が行われている。このとき、化学機械研磨パッドの表面（研磨面）に溝を設けることにより研磨速度および研磨後の被研磨面の表面状態が向上することが知られている（特許文献１〜３参照。）。
一方、マトリクス樹脂中に水溶性粒子を分散させた研磨パッドが提案されている（特許文献４〜６参照。）。この技術は、マトリクス樹脂中に分散された水溶性粒子が、研磨時に化学機械研磨用水系分散体または水に接触して溶解、脱落することにより、ポアを形成するものである。このタイプの化学機械研磨パッドにおいても、その研磨面に各種の溝が設けられている。
近年、半導体装置の高性能化・小型化に伴い、配線の微細化・多積層化が進んでおり、化学機械研磨および化学機械研磨パッドへの要求性能が高くなってきている。特許文献１においては化学機械研磨パッドのデザインが詳細に記載されているが、研磨速度および研磨後の被研磨面の状態は未だ満足できるものではない。特に、「スクラッチ」と呼ばれる引っ掻き傷状の表面欠陥が発生する場合や、被研磨面の領域ごとに研磨除去される層の厚さが異なる場合があり、改善が望まれている。また、化学機械研磨に要する工程時間短縮の観点から、研磨速度の更なる向上が望まれている。
【特許文献１】特開平１１−７０４６３号公報
【特許文献２】特開平８−２１６０２９号公報
【特許文献３】特開平８−３９４２３号公報
【特許文献４】特開２０００−３３５５２号公報
【特許文献５】特開２０００−３４４１６号公報
【特許文献６】特開２００１−３３４４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の従来の問題点を解決するものであり、本発明の目的は被研磨物の被研磨面におけるスクラッチの発生が十分に抑制され、かつ研磨速度および被研磨面内均一性に優れる化学機械研磨パッドならびに化学機械研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、本発明の上記目的は第一に、
少なくとも研磨面およびそれの裏面である非研磨面を有し、
上記研磨面は、
同心状に配置された複数本の環状溝と、
研磨面の中心部から周辺部に向かう方向に伸びる複数本の仮想直線上に配置された複数個の円形凹部とを有する、
化学機械研磨パッドによって達成される。
本発明の上記目的は第二に、
上記の化学機械研磨パッドを用いて被研磨物を化学機械的に研磨する化学機械研磨方法により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の化学機械研磨パッドは、研磨面および該研磨面の裏面である非研磨面を有する。本発明の化学機械研磨パッドは、更に研磨面と非研磨面を規律する側面を有していてもよいし、明確な側面を有さずに、パッドの最外周部の領域において厚さが漸減するような形状であってもよい。
本発明の化学機械研磨パッドの研磨面は、
同心状に配置された複数本の環状溝と、
研磨面の中心部から周辺部に向かう方向に伸びる複数本の仮想直線上に配置された複数個の円形凹部とを有する。
ここで、同心状に配置された複数本の環状溝のそれぞれは、一定の幅と深さを持って環状（円形状）に形成された閉じた曲線の溝であり、この円に囲繞される内側の領域はそこに他の溝または凹部が存在する場合を除いて窪んでおらず研磨面と同一の平面を形成する。一方、複数個の円形凹部のそれぞれは、円周およびこれに囲繞される領域がともに窪んでおり、好ましくは円筒状の凹部として存在する。
【０００６】
同心状に配置された複数本の環状溝の中心は、研磨面の重心と一致していることが好ましい。
各環状溝のサイズは特に限定されないが、その溝幅は好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１〜３．０ｍｍであり、更に好ましくは０．２〜２．０ｍｍである。環状溝の深さは０．１ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．１〜２．５ｍｍであり、更に好ましくは０．２〜２．０ｍｍである。隣接する二つの環状溝間の最短距離として定義される溝の間隔（通常「バンク」と呼ばれる部分の幅である。）は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１．０〜１０．０ｍｍであり、更に好ましくは１．３〜５．０ｍｍである。上記の溝幅と溝の間隔との和として定義される複数の環状溝のピッチは、好ましくは０．５５ｍｍ以上であり、より好ましくは１．１〜１３．０ｍｍであり、更に好ましくは１．５〜７．０ｍｍである。上記のような範囲のサイズの環状溝の複数を上記の間隔ないしピッチで同心状に配置することにより、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用パッドとすることができることとなる。
環状溝の断面形状、すなわち各環状溝をその法線方向に平行且つ研磨面に垂直な平面で切断した場合の切断面の形状は特に限定されないが、例えば多角形状、Ｕ字形状等とすることができる。多角形としては、例えば三角形、四角形、五角形等を挙げることができる。
上記環状溝の内面の表面粗さ（Ｒａ）は２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜１５μｍ以下であり、更に好ましくは０．０５〜１０μｍ以下である。この表面粗さを２０μｍ以下とすることにより、化学機械研磨工程の際に被研磨面に発生するスクラッチをより効果的に防止できることとなる。
上記表面粗さ（Ｒａ）は、下記式（１）により定義される。
Ｒａ＝Σ｜Ｚ−Ｚａｖ｜／Ｎ      （１）
ただし、上記式において、Ｎは測定点数であり、Ｚは粗さ曲面の高さであり、Ｚａｖは粗さ曲面の平均高さである。
【０００７】
上記複数個の円形凹部のそれぞれは、その直径が好ましくは０．１〜５．０ｍｍであり、より好ましくは０．５〜４．０ｍｍであり、更に１．０〜３．０mmであることが好ましい。この円形凹部の直径は、上述の環状溝の溝幅の１００％を超えて２，０００％以下であることが好ましく、３００〜１，０００％であることがより好ましい。また、円形凹部の直径は、上述の隣接する二つの環状溝間の間隔の２０％〜１００％であることが好ましく，４０〜８５％であることがより好ましい．
円形凹部の深さは、好ましくは０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１〜２．５ｍｍであり、更に０．２〜２．０ｍｍであることが好ましい。円形凹部の深さは、上述の環状溝の深さと同じであってもよく、または環状溝の深さよりも深くもしくは浅くてもよいが、環状溝の深さと同じであるか、これよりも深いものであることが好ましい。
円形凹部の断面形状、すなわち円形凹部の中心を通り且つ研磨面に垂直な平面で円形凹部を切断した場合の切断面の形状は、三角形、四角形、五角形、U字形状等とすることができる。円形凹部の断面形状が底辺を有する例えば四角形であるような場合には、その底辺は直線状であってもよく、中央部が盛り上がった凸形状または中央部が凹んだ凹形状であってよい。なお、円形凹部の断面形状が底辺を有さない形状であるか、または底辺を有するがそれが凸形状もしく凹形状である場合の円形凹部の深さとは、円形凹部の最深部をいうものとする。
かかる大きさおよび形状の円形凹部とすることにより、本発明の化学機械研磨パッドは、高い研磨速度とスクラッチの抑制効果とをよりバランスよく両立することができることとなる。
【０００８】
上記の如き円形凹部は、本発明の化学機械研磨パッドの研磨面上に複数個存在し、これらは研磨面の中心部から周辺部に向かう方向に伸びる複数本の仮想直線上に配置されている。ここで中心部とは、研磨面の重心を中心とした半径５０ｍｍの円で囲まれた領域をいう。上記仮想直線は、この「中心部」のうちの任意の一点から周辺部へ向かう方向に伸びている。円形凹部が配置された仮想直線が研磨面上に複数存在する場合には、各仮想直線がそれぞれ上記中心部のうちの任意の一点から周辺部へ向かう方向に伸びていればよいが、複数の仮想直線はそれぞれ交わることはない。これら仮想直線は、そのすべてが複数の環状溝の中心から周辺部へ向かう方向に伸びていることが好ましい。また、仮想直線は、すべてが研磨面の重心から周辺部へ向かう方向に伸びていることが好ましい。
円形凹部は、少なくとも一本の仮想直線上には複数個配置されていることが好ましい。この場合、各円形凹部はその円形の一部が仮想直線上にあればよいが、一本の仮想直線上に配置されたすべての円形凹部の中心が当該仮想直線上にあることが好ましい。本発明の化学機械研磨パッドにおいては、すべての仮想直線上にそれぞれ複数個の円形凹部が配置されていることが好ましい。
一本の仮想直線上に複数個の円形凹部が配置されている場合、隣接する二つの円形凹部は接触しないことが好ましい。したがって隣接する二つの円形凹部の中心間の距離（以下、「中心間距離」という。）は円形凹部の直径よりも大きいことが好ましい。中心間距離は、円形凹部の直径よりも大きく且つ３〜２０ｍｍであることがより好ましい。
【０００９】
円形凹部と環状溝との位置関係は任意であるが、円形凹部が環状溝の上に配置されるか、あるいは隣接する二つの環状溝の間に配置されることが好ましい。このことにより、研磨速度と被研磨面の研磨量の面内均一性とのバランスにより優れた化学機械研磨パッドとすることができる。
仮想直線上に配置された円形凹部と環状溝との位置関係としては、以下の三つの態様のうちのいずれかが好ましい。
（１）仮想直線上のすべての円形凹部が環状溝上に配置されている態様（以下、「態様（１）」という。）
（２）仮想直線上のすべての円形凹部が、相隣接する二本の環状溝の間に配置されている態様（以下、「態様（２）」という。）
（３）仮想直線上に、環状溝上に配置された円形凹部と、相隣接する二本の環状溝の間に配置された円形凹部とが交互に並んだ態様（以下、「態様（３）」という。）
このような円形凹部の配置を実現するため、例えば仮想直線が同心状に配置された複数の環状溝の中心から研磨面の周辺部に向かって伸びている場合には、上記中心間距離は、下記式（２）
中心間距離＝環状溝のピッチ×０．５×ｎ      （２）
ここで、ｎは整数である、
で表される値とすることが好ましい。上記式（２）において、ｎは１〜２０の整数であることより好ましく、２〜１０の偶数であることが更に好ましい。
一本の仮想直線上に３個以上の円形凹部が配置されている場合、各中心間距離は異なっていてもよく、または同じであってもよいが、すべての中心間距離が等しいものであることが好ましい。
【００１０】
円形凹部が配置された仮想直線は、研磨面上に４〜１９２本存在することが好ましい。この数は、より好ましくは４〜１２８本であり、更に好ましくは４〜９６であり、特に４〜６４本であることが好ましい。複数本の仮想直線は、研磨面上でできるだけ均等に配置されることが好ましい。
円形凹部は他の円形凹部と接しないことが好ましく、円形凹部が配置された仮想直線の数が多い場合には、仮想直線上において研磨面の重心に比較的近い位置に配置された円形凹部と研磨面の重心との距離を、隣接する二つの仮想直線間で異ならしめることとしてもよい。
研磨面上に円形凹部が配置された仮想直線が複数存在する場合、これらは上記態様（１）ないし（３）の任意の組み合わせであることができるが、研磨面上のすべての仮想直線が態様（１）である場合または研磨面上のすべての仮想直線が態様（２）である場合が好ましく、研磨面上のすべての仮想直線が態様（１）である場合がより好ましい。
【００１１】
本発明の化学機械研磨パッドの形状としては、例えば円柱状、多角柱状等であることができ、円柱状であることが好ましい。本発明の化学機械研磨パッドが円柱状である場合、円柱の底面のうちの片方が研磨面となるからその形状は円形であり、研磨面の重心は研磨面の中心である。
研磨パッドの大きさとしては、例えば円柱状の研磨パッドである場合、その底面（研磨面）の直径が例えば１５０〜１，２００ｍｍであることができ、特に５００〜８２０ｍｍであることができる。研磨パッドの厚さとしては、例えば０．５〜５．０ｍｍであることができ、特に１．０〜３．０ｍｍ、就中１．５〜３．０ｍｍであることができる。
研磨面上に存在する同心状の環状溝の数ならびに一本の仮想直線上に配置された円形凹部の数および研磨面上に配置された円形凹部の総数は、研磨面の形状および大きさによって異なる。
例えば研磨面が直径６４０ｍｍの円形である場合、同心状の環状溝の数は７０〜１６０本であることが好ましく、一本の仮想直線上に配置された円形凹部の数は１５〜１２０個であることが好ましく、研磨面上に配置された円形凹部の総数は２４０〜７，６８０個であることが好ましい。また、研磨面が直径８２０ｍｍの円形である場合、同心状の環状溝の数は１００〜２００本であることが好ましく、一本の仮想直線上に配置された円形凹部の数は２０〜１４０個であることが好ましく、研磨面上に配置された円形凹部の総数は３２０〜８，９６０個であることが好ましい。
【００１２】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の化学機械研磨パッドの好ましい態様について具体的に説明する。図１〜３に本発明の好ましい化学機械研磨パッドの研磨面の有する環状溝および円形凹部の配置例を示した。図１〜３において、研磨面上には同心状に配置された環状溝が各９本、円形凹部が３６〜１３６個の範囲で描かれているが、これらの図は概略図であり、環状溝および円形凹部の数としては、研磨面の大きさと上記したピッチおよび中心間距離とから算出される本数および個数が好ましいと理解されるべきである。また、説明の便宜のため、これらの図においては環状溝の幅と相隣接する環状溝間の間隔と円形凹部の直径との相対的な関係は誇張して描かれており、更に現実には存在しない仮想直線が一点鎖線で描き加えられている点で、実際の化学機械研磨パッドとは異なる点に留意すべきである。
【００１３】
図１の研磨面は円形であり、同心状に配置された９本の環状溝１と、研磨面の中心から外周部に向かって伸びる１６本の仮想直線（３および４）の上に配置された複数の円形凹部２とを有する。円形凹部３は、仮想直線３の上には等間隔で９個配置されており、仮想直線３と隣接する仮想直線４の上には等間隔で８個配置されている。また、いずれの円形凹部も環状溝の上（すなわち環状溝と仮想直線との交点）に配置されている。この場合、一本の仮想直線上に配置された複数の円形凹部２の中心間距離は、同心状に配置された複数の環状溝のピッチと等しい。図１の研磨面は、仮想直線４上で最も内側の環状溝の上に円形凹部２を配置しないことにより、この位置において円形凹部同士が接触することを避けている。図１の研磨面における円形凹部２の総数は１３６個である。
図２の研磨面は円形であり、同心状に配置された９本の環状溝１と、研磨面の中心から外周部に向かって伸びる１６本の仮想直線（３および４）の上に配置された複数の円形凹部２とを有する。円形凹部２は、仮想直線３の上には等間隔で５個配置されており、仮想直線３と隣接する仮想直線４の上には等間隔で４個配置されている。また、いずれの円形凹部も環状溝の上に配置されている。この場合、一本の仮想直線上に配置された複数の円形凹部２の中心間距離は、同心状に配置された複数の環状溝のピッチの２倍である。図２の研磨面は、隣接する二つの仮想直線上に配置された円形凹部の研磨面中心からの距離を相異ならしめることにより、研磨面の中心に近い領域において円形凹部同士が接触することを避けている。図２の研磨面における円形凹部２の総数は７２個である。
【００１４】
図３の研磨面は円形であり、同心状に配置された９本の環状溝１と、研磨面の中心から外周部に向かって伸びる１６本の仮想直線（３および４）の上に配置された複数の円形凹部２とを有する。円形凹部２は、仮想直線３の上には等間隔で９個配置されており、仮想直線３と隣接する仮想直線４の上には等間隔で８個配置されている。また、いずれの円形凹部も隣接する二つの環状溝の間に配置されている。この場合、一本の仮想直線上に配置された複数の円形凹部２の中心間距離は、同心状に配置された複数の環状溝のピッチと等しい。図３の研磨面は、仮想直線４上で最も内側の環状溝とその次の環状溝との間に円形凹部２を配置しないことにより、この位置において円形凹部同士が接触することを避けている。図３の研磨面における円形凹部２の総数は１３６個である。
図４の研磨面は円形であり、同心状に配置された９本の環状溝１と、研磨面の中心から外周部に向かって伸びる１６本の仮想直線（３、４、５および６）の上に配置された複数の円形凹部２とを有する。円形凹部２は、仮想直線３の上には２個配置されており、仮想直線４ないし６の上にはそれぞれ等間隔で３個ずつ配置されている。いずれの円形凹部も環状溝の上に配置されている。この場合、一本の仮想直線上に配置された複数の円形凹部２の中心間距離は、同心状に配置された複数の環状溝のピッチの３倍である。図４の研磨面は、仮想直線３上で最も内側の環状溝の上に円形凹部２を配置せず、また仮想直線４ないし６上に配置された円形凹部の研磨面中心からの距離を相異ならしめることにより、研磨面の中心に近い領域において円形凹部同士が接触することを避けている。図４の研磨面における円形凹部２の総数は４４個である。
【００１５】
図５の研磨面は円形であり、同心状に配置された９本の環状溝１と、研磨面の中心から外周部に向かって伸びる１６本の仮想直線（３、４、５および６）の上に配置された複数の円形凹部２とを有する。円形凹部２は、仮想直線３ないし５の上には２個ずつ配置されており、仮想直線６の上には等間隔で３個配置されている。いずれの円形凹部も環状溝の上に配置されている。この場合、一本の仮想直線上に配置された複数の円形凹部２の中心間距離は、同心状に配置された複数の環状溝のピッチの４倍である。図５の研磨面は、仮想直線上に配置された円形凹部の研磨面中心からの距離をそれぞれ異ならしめることにより、研磨面の中心に近い領域において円形凹部同士が接触することを避けている。図５の研磨面における円形凹部２の総数は３６個である。
図６の研磨面は円形であり、同心状に配置された９本の環状溝１と、研磨面の中心から外周部に向かって伸びる１６本の仮想直線（３および４）の上に配置された複数の円形凹部２とを有する。円形凹部２は、いずれの仮想直線のも等間隔で６個ずつ配置されている。仮想直線３および４上で、環状溝の上に配置された円形凹部と、相隣接する二つの環状溝の間に配置された円形凹部とが交互に配置されている。この場合、一本の仮想直線上に配置された複数の円形凹部２の中心間距離は、同心状に配置された複数の環状溝のピッチの１．５倍である。図６の研磨面は、隣接する二つの仮想直線上に配置された円形凹部の研磨面中心からの距離を相異ならしめることにより、研磨面の中心に近い領域において円形凹部同士が接触することを避けている。図５の研磨面における円形凹部２の総数は９６個である。
【００１６】
本発明の化学機械研磨パッドを構成する材料としては、例えば非水溶性部分および該非水溶性部分に分散した水溶性粒子を含有する素材か、または非水溶性部分および該非水溶性部分に分散した空孔を有する素材（例えば発泡体等）とすることができる。
前者の素材において、非水溶性部分を構成する材料としては、有機材料が好ましく用いられる。有機材料としては、例えば熱可塑性樹脂、エラストマー、ゴム、硬化樹脂（熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等を熱、光等によって硬化した樹脂）等を単独でまたは組み合わせて用いることができる。このような有機材料は、架橋重合体のみからなるか、または架橋重合体と非架橋重合体との混合物からなることが好ましい。架橋重合体としては、上記有機材料のうち、架橋ゴム、硬化樹脂、架橋された熱可塑性樹脂および架橋されたエラストマー等を用いることができる。これらの中でも、架橋熱可塑性樹脂または架橋エラストマーが好ましく、架橋１，２−ポリブタジエンがより好ましい。
前者の素材における水溶性粒子としては、例えば有機水溶性粒子および無機水溶性粒子を挙げることができる。有機水溶性粒子の素材としては、例えば糖類、セルロース類、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、スルホン化ポリイソプレン、スルホン化イソプレン共重合体等を挙げることができる。無機水溶性粒子の素材としては、例えば酢酸カリウム、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、硝酸マグネシウム等を挙げることができる。
これらのうち、糖類が好ましく、特にシクロデキストリンが好ましい。
一方、後者の非水溶性部分および該非水溶性部分に分散した空孔を有する素材を備える化学機械研磨パッドを構成する非水溶性部材としては、例えば、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリエステル、ポリスルホン、ポリビニルアセテート等を挙げることができる。
非水溶性部分中に含有される水溶性粒子または分散する空孔の大きさは、平均値で、好ましくは０．１〜５００μｍ、より好ましくは０．５〜１００μｍである。
【００１７】
同心状に配置された複数の環状溝は、例えば化学機械研磨パッドの概形を成型した後に切削加工する方法、化学機械研磨パッドの概形を成型する際に所望の環状溝と契合する凸部を有する金型を用いる方法等により形成することができる。仮想直線上に配置された複数個の円形凹部は、例えば化学機械研磨パッドの概形を成型した後にエンドミルにより穿孔する方法、化学機械研磨パッドの概形を成型する際に所望の円形凹部と契合する凸部を有する金型を用いる方法等により形成することができる。
したがって本発明の化学機械研磨パッドは、格別の凸部を有さない金型を用いて上記材料からなる化学機械研磨パッドの概形を成型した後、切削加工およびエンドミル穿孔を順不同で行う方法、環状溝に契合する凸部または円形凹部に契合する凸部を有する金型を用いて上記材料からなる化学機械研磨パッドの概形を成型した後、エンドミル穿孔または切削加工を行う方法、環状溝に契合する凸部および円形凹部に契合する凸部の双方を有する金型を用いて上記材料からなる化学機械研磨パッドを成型する方法等により製造することができる。
【００１８】
本発明の化学機械研磨方法は、上述の本発明の化学機械研磨パッドを用いて被研磨物を化学機械的に研磨する方法である。本発明の化学機械研磨方法は、市販の化学研磨装置に本発明の化学機械研磨パッドを装着し、適当な化学機械研磨用水系分散体を用いて公知の方法により実施することができる。
被研磨面を構成する材料としては、配線材料たる金属、バリアメタルおよび絶縁体ならびにこれらの組み合わせからなる材料を挙げることができる。上記配線材料たる金属としては、例えばタングクテン、アルミニウム、銅およびこれらを含有する合金等を挙げることができる。上記バリアメタルとしては、タンタル、窒化タンタル、ニオブ、窒化ニオブ等を挙げることができる。上記絶縁体としては、ＳｉＯ２や少量のホウ素およびリンを含有したホウ素リンシリケートなどを挙げることができる。
本発明の化学機械研磨パッドおよびこれを用いる本発明の化学機械研磨方法は、被研磨面のスクラッチ発生を抑制し、且つ高い研磨速度を発現しつつ、極めて高度な被研磨面内均一性を実現することができる。このような優れた効果が発現する理由は詳らかではないが、本発明の化学機械研磨パッドの研磨面が有する特殊な溝および凹部の配置構成により、供給される化学機械研磨用水系分散体を研磨面上に保持する効率が向上し且つ研磨廃液の除去がスムーズになることに起因すると推察される。
【実施例】
【００１９】
実施例１
＜化学機械研磨パッドの製造＞
１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ（株）製、商品名「ＪＳＲ  ＲＢ８２０」と「ＪＳＲ  ＲＢ８１０」の体積比２５：７５混合物）７０体積部およびβ−シクロデキストリン（（株）横浜国際バイオ研究所製、商品名「デキシパールβ−１００」、平均粒径２０μｍ）３０体積部を１６０℃に調温されたルーダーにより混練した。その後パークミルＤ４０（商品名、日本油脂（株）製、ジクミルパーオキシドを４０重量％含有する。）を１，２−ポリブタジエン１００重量部に対して０．３２重量部（純ジクミルパーオキシドに換算して０．１２８重量部に相当する。）配合して、さらに１２０℃にて混練した後ペレットとした。このペレットを金型内において１８０℃で１０分加熱し、架橋して直径８４０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの成形体を得た。その後成形体の両面をサンドペーパーにより０．１ｍｍずつ研削して厚さを２．８ｍｍに調整し、パッド概形を得た。
このパッド概形を加藤機械（株）製の切削加工機のテーブルに装着し、成形体の片面（研磨面）に、幅０．３ｍｍ、深さ１．４ｍｍ、断面形状が矩形の同心円溝を、研磨面の中心を中心として半径５．０ｍｍ以上の領域にピッチ３．０ｍｍで形成した。次いでオーエスジー（株）製のエンドミル「ＭＧ−ＥＤＳ−３」を用いて直径３．０ｍｍ、深さ１．４ｍｍの円形凹部を形成した。円形凹部は、研磨面上にその中心から外周部へ至る６４本の仮想直線（隣接する仮想直線のなす角度はそれぞれ１１．２５°である。）を想定し、この各仮想直線と上記で形成した環状溝との交点に形成した。このとき、同一仮想直線上で隣接する円形凹部の中心間距離は環状溝のピッチと等しい等間隔とし、円形凹部の中心の位置が研磨面の中心から５〜２５４ｍｍの範囲で円形凹部を形成した仮想直線と、円形凹部の中心の位置が研磨面の中心から１１〜２５４ｍｍの範囲で円形凹部を形成した仮想直線とが、交互に配置されるようにした。ここで製造した化学機械研磨パッドの研磨面における環状溝および円形凹部の配置は、図１に示した研磨面と類似するものである。
【００２０】
＜研磨性能の評価＞
上記で製造した研磨パッドにつき、直径調整用のカッターによりその外周をカットして直径２０インチに調整した後に、以下の条件で化学機械研磨に供した。
化学機械研磨装置：アプライドマテリアル社製「Ｍｉｒｒａ／Ｍｅｓａ」、なお化学機械研磨パッドはその裏面に３Ｍ社製両面テープ＃４２２をラミネートした後に化学機械研磨装置に装着して使用した。
被研磨体：直径８インチのＣｕ膜付きウェハ（Ａｄｖａｎｔｅｃ製）
定盤回転数：９０ｒｐｍ
研磨ヘッド回転数：８５ｒｐｍ
研磨圧力：２ｐｓｉ
研磨機械研磨用水系分散体：ＪＳＲ（株）製「ＣＭＳ８４０１」、「ＣＭＳ８４５２」およびイオン交換水を重量比１：２：３で混合し、３０重量％の過酸化水素水を水系分散体の全量に対して０．１重量％添加したもの
研磨機械研磨用水系分散体供給速度：１００ｍＬ／分
研磨時間：１分
【００２１】
被研磨体の被研磨面につき、外周３ｍｍを除いて直径方向に均等に４９点の特定点を設定し、これら特定点について研磨前後のＣｕ膜の厚さを触針式膜厚計により測定し、その差と研磨時間から各点における研磨速度を算出した。
これら４９点における研磨速度の平均値を研磨速度として評価したところ、４２０Å／分であった。
次いで上記４９点の特定点における研磨前後のＣｕ膜の厚さの差（この値を「研磨量」とする。）を用いて下記の計算式により研磨量の面内均一性（％）を算出した。
研磨量の面内均一性（％）＝（研磨量の標準偏差÷研磨量の平均値）×１００
研磨量の面内均一性は３．８％であった。
更に研磨後の被研磨面につき、ケーエルエー・テンコール（株）製のウェハ欠陥検査装置「ＫＬＣ３５１」により欠陥検査を実施した。先ず、ピクセルサイズ０．３９μｍ、敷居値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）２０の条件でウェハ被研磨面の全範囲について、「ＫＬＣ３５１」が「欠陥」としてカウントした数を計測した。次いで、これら「欠陥」を順次に装置のディスプレイ上に表示し、それぞれの「欠陥」がスクラッチであるか否かを分類することにより、ウェハ全面のスクラッチ数を計測したところ、スクラッチ数は０個／面であった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の化学機械研磨パッドの研磨面の一例。
【図２】本発明の化学機械研磨パッドの研磨面の一例。
【図３】本発明の化学機械研磨パッドの研磨面の一例。
【図４】本発明の化学機械研磨パッドの研磨面の一例。
【図５】本発明の化学機械研磨パッドの研磨面の一例。
【図６】本発明の化学機械研磨パッドの研磨面の一例。
【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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