(57)【要約】【課題】研磨性能を維持しながら高い終点検出能力を有する化学機械用研磨パッド、化学機械研磨用積層体パッド及び化学機械研磨方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる化学機械研磨用パッド１は、非水溶性マトリックス材と、当該非水溶性マトリックス材中に分散された水溶性粒子とを含有し、研磨面と当該研磨面の反対面の非研磨面を備える化学機械研磨用パッドであって、研磨面から非研磨面に光学的に通じる透光性領域１１を有し、前記透光性領域における前記非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）は、前記研磨面の表面粗さ（Ｒａ）より小さい。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水溶性マトリックス材と、当該非水溶性マトリックス材中に分散された水溶性粒子とを含有し、研磨面と当該研磨面の反対面の非研磨面を備える化学機械研磨用パッドであって、
研磨面から非研磨面に光学的に通じる透光性領域を有し、
前記透光性領域における前記非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）は、前記研磨面の表面粗さ（Ｒａ）より小さい、化学機械研磨用パッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記透光性領域における前記非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）は、２．５μｍ以下である、化学機械研磨用パッド。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記透光性領域の透光性よりも透光性の低い弱透光性領域をさらに有し、
前記透光性領域は、前記弱透光性領域に囲まれている、化学機械研磨用パッド。
【請求項４】
請求項３において、
前記透光性領域における厚さは、前記弱透光性領域における厚さより小さい、化学機械研磨用パッド。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記非研磨面は、前記透光性領域において、凹部を有する、化学機械研磨用パッド。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかにおいて、
前記透光性領域の材質は、前記弱透光性領域の材質と同じである、化学機械研磨用パッド。
【請求項７】
請求項１に記載の化学機械研磨用パッドと、
前記化学機械研磨用パッドの非研磨面上に積層された支持層と、を含み、
該支持層はその厚み方向に伸びる他の透光性領域を有し、該他の透光性領域は前記化学機械研磨用パッドの前記透光性領域と光学的に連通している、化学機械研磨用積層体パッド。
【請求項８】
請求項７において、
前記支持層は、前記化学機械研磨用パッドの前記透光性領域の下方において、貫通穴を有する、化学機械研磨用積層体パッド。
【請求項９】
請求項１〜６に記載の化学機械研磨用パッドを用いる化学機械研磨方法であって、化学機械研磨の終点を光学式終点検出器によって行う、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、化学機械研磨用パッド、化学機械研磨用積層体パッド、および化学機械研磨方法に関する。更に詳しくは、研磨性能を損なうことなく光の透過率を高めた領域を有する化学機械研磨用パッド、化学機械研磨用積層体パッド、およびこれらを用いた化学機械研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の化学機械研磨において、研磨の目的が達成され、その研磨を終了する研磨終点の決定は経験的に得られた時間を基準として行うことができる。しかし、被研磨面を構成する材質は様々であり、これらによって研磨時間は全て異なる。また、被研磨面を構成する材質は今後様々に変化することも考えられ、更に、研磨に使用するスラリーや研磨装置においても同様である。このため様々に異なる研磨において、各々について適切な研磨時間を予め得ようとすることは非常に効率が悪い。これに対して、近年、被研磨面の状態を直接測定できる光学的な方法を用いた光学式終点検出装置及び方法が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
また、光学式終点検出装置を適用するに際し、一般に、化学機械研磨用パッドの一部の領域に、終点検出用の光を投下するための窓を形成し、この窓のみを通して被研磨面を測定する方法が行われている。特許文献３には、終点検出用光透過のために、化学機械研磨用パッドの一部の領域に硬質で均一な樹脂からなる窓を形成する方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、化学機械研磨用パッドの一部の領域にこのような窓を有する場合であっても、終点検出の精度が不十分な場合がある。
【特許文献１】特開平９−７９８５号公報
【特許文献２】特開２０００−３２６２２０号公報
【特許文献３】特表平１１−５１２９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題を解決するものであり、光学式終点検出装置を用いた化学機械研磨において、研磨性能を維持しながら高い終点検出能力を有する化学機械用研磨パッド、化学機械研磨用積層体パッド及び化学機械研磨方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる化学機械研磨用パッドは、
非水溶性マトリックス材と、当該非水溶性マトリックス材中に分散された水溶性粒子とを含有し、研磨面と当該研磨面の反対面の非研磨面を備える化学機械研磨用パッドであって、
研磨面から非研磨面に光学的に通じる透光性領域を有し、
前記透光性領域における前記非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）は、前記研磨面の表面粗さ（Ｒａ）より小さい。
【０００８】
本発明にかかる化学機械研磨用パッドにおいて、
前記透光性領域における前記非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）は、２．５μｍ以下であるこ
とができる。
【０００９】
本発明にかかる化学機械研磨用パッドにおいて、
前記透光性領域の透光性よりも透光性の低い弱透光性領域をさらに有し、
前記透光性領域は、前記弱透光性領域に囲まれていることができる。
【００１０】
本発明にかかる化学機械研磨用パッドにおいて、
前記透光性領域における厚さは、前記弱透光性領域における厚さより小さいことができる。
【００１１】
本発明にかかる化学機械研磨用パッドにおいて、
前記非研磨面は、前記透光性領域において、凹部を有することができる。
【００１２】
本発明にかかる化学機械研磨用パッドにおいて、
前記透光性領域の材質は、前記弱透光性領域の材質と同じであることができる。
【００１３】
本発明にかかる化学機械研磨用積層体パッドは、
上記化学機械研磨用パッドと、
前記化学機械研磨用パッドの非研磨面上に積層された支持層と、を含み、
該支持層はその厚み方向に伸びる他の透光性領域を有し、該他の透光性領域は前記化学機械研磨用パッドの前記透光性領域と光学的に連通している。
【００１４】
本発明にかかる化学機械研磨用積層体パッドにおいて、
前記支持層は、前記化学機械研磨用パッドの前記透光性領域の下方において、貫通穴を有することができる。
【００１５】
本発明にかかる化学機械研磨方法は、
上記化学機械研磨用パッドを用いる化学機械研磨方法であって、化学機械研磨の終点を光学式終点検出器によって行う。
【００１６】
上記化学機械研磨用パッドによれば、透光性領域において、{非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）＜研磨面の表面粗さ（Ｒａ）}という関係を満たすことにより、非研磨面で起こる光の乱反射を、研磨面で起こる乱反射に比べて抑制することができる。従って、研磨の終点検出のための光の検出強度を高めることができ、終点検出精度を高めることができる。また研磨の終点検出のための光の検出強度を高めることにより、たとえば透光性領域の透過率が低いために終点検出が不可能であったような場合でも、終点検出が可能になる。また、このように、終点検出の精度を高めながら、研磨速度を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本実施の形態の化学機械研磨用パッド（以下、「研磨パッド」ということがある。）は、非水溶性マトリックス材と、該非水溶性マトリックス材中に分散された水溶性粒子とを含有する。また、研磨パッドは、研磨面から非研磨面に光学的に通じる透光性領域を有する。以下に、非水溶性マトリックス、水溶性粒子、および透光性領域のそれぞれについて詳述する。
【００１８】
１．非水溶性マトリックス
上記非水溶性マトリックスを構成する材料としては、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、生ゴム等を用いることができる。
【００１９】
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリア
クリル樹脂、ビニルエステル樹脂（ポリアクリル樹脂を除く）、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等を挙げることができる。
【００２０】
ここで、ポリアクリル樹脂としては、例えば（メタ）アクリレート樹脂等を挙げることができる。
【００２１】
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン−ウレア樹脂、ウレア樹脂、ケイ素樹脂等を挙げることができる。
【００２２】
上記エラストマーとしては、例えば、スチレン系エラストマー、熱可塑性エラストマー、その他のエラストマーを挙げることができる。
【００２３】
ここで、スチレン系エラストマーとしては、例えばスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、その水素添加ブロック共重合体（ＳＥＢＳ）等を挙げることができる。熱可塑性エラストマーとしては、例えばポリオレフィンエラストマー（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリアミドエラストマー（ＴＰＡＥ）、ジエン系エラストマー等を挙げることができる。その他のエラストマーとしては、例えばシリコーン樹脂系エラストマー、フッ素樹脂系エラストマー等を挙げることができる。
【００２４】
なお、上記ポリオレフィンエラストマーとしては、ポリエチレン等を挙げることができる。
【００２５】
上記ジエン系エラストマーとしては、例えば１，２−ポリブタジエン等を挙げることができる。
【００２６】
上記フッ素樹脂系エラストマーとしては、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。
【００２７】
上記生ゴムとしては、例えばブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、イソブチレン・イソプレンゴム、アクリルゴム、アクロルニトリル・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。
【００２８】
これらの非水溶性マトリックスを構成する材料はその一部が、例えば酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基等から選択される少なくとも１種を有していてもよい。このような基を有することにより、後述する水溶性粒子や、砥粒、水系媒体等との親和性等を調節することができる。
【００２９】
上記非水溶性マトリックスを構成する材料としては、光学式終点検出装置が発する終点検出用光の少なくとも一部が透過するものであることが好ましい。これにより、透光性領域と弱透光性領域との材質を同一とすることができ、研磨パッドの製造工程を簡略化することができる。
【００３０】
また、これらの非水溶性マトリックスを構成する材料は１種のみ用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
上記非水溶性マトリックスを構成する材料は、架橋構造を有しなくても架橋構造を有し
ていてもよいが、その少なくとも一部に架橋構造を有することが好ましい。「その少なくとも一部に架橋構造を有する」とは、例えば当該材料が一種類の材料からなり、その少なくとも一部に架橋構造を有する場合、当該材料が二種以上の材料からなり、その少なくとも一種の材料の少なくとも一部に架橋構造を有する場合とを挙げることができる。
【００３２】
非水溶性マトリックスを構成する材料の少なくとも一部に架橋構造を有することにより、非水溶性マトリックスに弾性回復力を付与することができる。従って、研磨時に研磨パッドにかかるずり応力による変位を小さく抑えることができ、研磨時及びコンディショニング時に非水溶性マトリックスが過度に引き延ばされ塑性変形によりポア（微細な空孔）が埋まることを防止できる。また、研磨パッド表面が過度に毛羽立つことも防止できる。このため、研磨時のスラリーの保持性が良く、コンディショニングによるスラリーの保持性の回復も容易であり、更には、被研磨面のスクラッチの発生も防止できる。
【００３３】
このような架橋構造を有する材料としては、上記した熱可塑性樹脂のうち、ポリアクリル樹脂、ビニルエステル樹脂（ポリアクリル樹脂を除く。）等；
上記熱硬化性樹脂のうち、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等；
上記エラストマーのうち、ジエン系エラストマー、フッ化樹脂系エラストマー等；
および上記ゴムのうち、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレンーイソプレンゴム等
を架橋反応させた材料を挙げることができる。架橋反応は、硫黄や過酸化物等の架橋剤を用いて行うことができるほか、紫外線、電子線等の照射によって行うことができる。その他、アイオノマー等を用いて、イオン結合による架橋反応を行うことも可能である。
【００３４】
架橋構造を有する材料を使用する場合には、予め架橋した材料を使用してもよく、また、後述する非水溶性マトリックス中に水溶性粒子を分散させる工程において架橋剤を併用して架橋反応を行わせることもできる。架橋反応をおこなう際には、架橋剤とともに分子内に二重結合を２以上有する化合物（共架橋性化合物）を共存させることもできる。
【００３５】
これらの架橋構造を有する材料の中でも、少なくともその一部が架橋された１，２−ポリブタジエンを適用することが好ましい。１，２−ポリブタジエンは、光学式終点検出装置が発する終点検出用光に対して十分な透光性を付与でき、多くの化学機械研磨用スラリーに含有される強酸又は強アルカリに対して安定であり、更には、吸水による軟化も少ないからである。少なくともその一部が架橋された１，２−ポリブタジエンは、単独で使用することができ、あるいは他の材料と混合して用いることができる。また、少なくともその一部が架橋された１，２−ポリブタジエンと混合して用いることができる他の材料としては、例えばブタジエンゴム、イソプレンゴム等を挙げることができる。
【００３６】
このような少なくとも一部に架橋構造を有するマトリックス材料の、破断残留伸びは０〜１００％であることが好ましく、０〜１０％であることが更に好ましく、とりわけ好ましくは０〜５％である。破断残留伸びが１００％を超えて大きくなると、化学機械研磨時又はコンディショニング時に研磨パッド表面から掻き取られた又は引き延ばされた微細片がポアを塞ぎ易くなる傾向にある。
【００３７】
上記破断残留伸びとは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１「加硫ゴムの引張試験方法」に準じて、試験片形状ダンベル状３号形、引張速度５００ｍｍ／分、試験温度８０℃で引張試験において試験片を破断させた場合に、破断して分割された試験片の各々の標線から破断部までの合計距離から、試験前の標線間距離を差し引いた伸びである。
【００３８】
２．水溶性粒子
本実施の形態にかかる研磨パッドは、上記非水溶性マトリックス材中に分散された水溶性粒子を備える。
【００３９】
上記水溶性粒子は、非水溶性マトリックス材に分散され、化学機械研磨時に外部から供給される化学機械研磨用スラリーに含有される水系媒体との接触により、溶解又は膨潤して研磨パッドの表面から脱離する。そして研磨パッドには、この脱離した跡に、ポア（微細な空孔）が形成される。研磨パッドのポアは、スラリーを保持できそして、研磨屑を一時的に滞留させることができる。
【００４０】
この水溶性粒子の形状は特に限定されないが、球形に近いことが好ましく、更には球形であることが好ましい。また、各々の水溶性粒子はより形が揃っていることが好ましい。これにより研磨パッドに形成されるポアの性状が揃い、良好な研磨を行うことができる。なお、ここでいう「球形」とは、真球状のみならず略球形のものをも含む概念である。
【００４１】
水溶性粒子の大きさは特に限定されないが、粒径は０．１〜５００μｍであることが好ましく、０．５〜１００μｍであることがより好ましく、更に好ましくは１〜８０μｍである。粒径が０．１μｍ未満であると、形成されるポアの大きさが、通常使用される化学機械研磨用スラリーに含有される砥粒より小さくなることがあり、ポアに十分に砥粒が保持できないことが生じる場合があり好ましくない。一方、この値が５００μｍを超えると、形成されるポアの大きさが過大となり研磨パッドの機械的強度及び研磨速度が低下する場合がある。
【００４２】
このような水溶性粒子を構成する材料としては特に限定されず、種々の材料を用いることができる。例えば、有機系水溶性粒子又は無機系水溶性粒子を用いることができる。
【００４３】
上記有機系水溶性粒子としては、例えばデキストリン、シクロデキストリン、マンニット、糖類、セルロース類、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、スルフォン化ポリイソプレン共重合体等から形成されたものを挙げることができる。
【００４４】
ここで、糖類としては例えば乳糖等を、セルロース類としては例えばヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等をそれぞれ挙げることができる。
【００４５】
上記無機系水溶性粒子としては、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から形成されたものを挙げることができる。
【００４６】
これらの水溶性粒子は、上記各材料を単独で使用したものであってもよいし、又は２種以上を組み合わせて使用したものでもよい。更に、所定の材料からなる１種の水溶性粒子であってもよく、異なる材料からなる２種以上の水溶性粒子を組み合わせて使用してもよい。
【００４７】
本実施の形態の研磨パッドに含有される水溶性粒子は、研磨パッドの表面近傍にポアを形成する機能以外にも、研磨パッド中において、研磨パッドの押し込み硬さを大きくする機能を有する。この押し込み硬さが大きいことにより研磨パッドにおいて被研磨面に負荷する圧力を大きくすることができ、研磨速度を向上させるばかりでなく、同時に高い研磨平坦性を得ることができる。従って、この水溶性粒子は、研磨パッド内において十分な押し込み硬さを確保できる中実体であることが好ましい。
【００４８】
水溶性粒子は、研磨パッドの表面に露出したもののみが水溶し、一方、表出することなく研磨パッド内部に存在するものは吸湿、膨潤しないことが好ましい。このような観点から、水溶性粒子の表面の少なくとも一部に吸湿を抑制する外郭を有していてもよい。このような外郭を形成する材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリシリケート等を挙げることができる。
【００４９】
本実施の形態の研磨パッドに含有される水溶性粒子は、上記非水溶性マトリックスと水溶性粒子との合計を１００体積％とした場合に、水溶性粒子の含有割合として３０体積％以下であることが好ましく、０．１〜２５体積％であることがより好ましく、０．５〜２０体積％であることが更に好ましい。水溶性粒子の含有量が３０体積％を超えると、光学式終点検出装置が発する終点検出用光に対する透明性が不十となることがあり、場合によっては終点検出が困難となることがある。
【００５０】
３．その他の配合剤
本実施の形態の研磨パッドは上記のような非水溶性マトリックスと水溶性粒子とを含有するが、必要に応じてその他の配合剤を配合することができる。
【００５１】
本実施の形態の研磨パッドに配合することのできるその他の配合剤としては、例えば相溶化剤、充填剤、界面活性剤、砥粒、軟化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、可塑剤等を挙げることができる。
【００５２】
上記相溶化剤としては、例えば、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、オキサゾリン基、アミノ基等から選択される基を一分子中に２以上有する水溶性の高分子量体、その他のカップリング剤等を挙げることができる。
【００５３】
上記充填剤は研磨パッドの剛性を向上させるために配合することができ、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー等を挙げることができる。
【００５４】
上記界面活性剤としては、例えばカチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤及びノニオン系界面活性剤を挙げることができる。このうちカチオン系界面活性剤としては、例えば脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等が挙げられる。また、アニオン系界面活性剤としては、例えば脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩の如きカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩の如きスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩の如き硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩の如きリン酸エステル塩などが挙げられる。更に、ノニオン系界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル型ノニオン系界面活性剤、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル等のエーテルエステル型ノニオン系界面活性剤、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ソルビタンエステル等のエステル型ノニオン系界面活性剤などが挙げられる。
【００５５】
本実施の形態の研磨パッドは砥粒を含有することができ、その場合には、化学機械研磨用水系分散体の代わりに例えば水を供給することにより、化学機械研磨を実施することができる。本実施の形態の研磨パッドが砥粒を含有する場合には、砥粒とともに酸化剤、スクラッチ防止剤、ｐＨ調整剤等のうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００５６】
上記砥粒としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニア等からなる粒子を挙げることができる。これらは１種又は２種以上を使用することができる。
【００５７】
上記酸化剤としては、例えば過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸化合物、重クロム酸カリウム等の重クロム酸化合物、ヨウ素酸カリウム等のハロゲン酸化合物、硝酸及び硝酸鉄等の硝酸化合物、過塩素酸等の過ハロゲン酸化合物、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、並びにヘテロポリ酸等が挙げられる。これらの酸化剤のうちでは、分解生成物が無害である過酸化水素及び有機過酸化物の他、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩が特に好ましい。
【００５８】
上記スクラッチ防止剤としては、例えばビフェノール、ビピリジル、２−ビニルピリジン及び４−ビニルピリジン、サリチルアルドキシム、ｏ−フェニレンジアミン及びｍ−フェニレンジアミン、カテコール、ｏ−アミノフェノール、チオ尿素、Ｎ−アルキル基含有（メタ）アクリルアミド、Ｎ−アミノアルキル基含有（メタ）アクリルアミド、７−ヒドロキシ−５−メチル−１，３，４−トリアザインドリジン、５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、フタラジン、メラミン及び３−アミノ−５，６−ジメチル−１，２，４−トリアジン等が挙げられる。
【００５９】
上記ｐＨ調整剤は、上記したその他の配合剤以外の成分であって、水と接触したときに酸性又はアルカリ性を示す成分である。このようなｐＨ調整剤としては、例えば、上記した以外の酸、アンモニア、アルカリ金属の水酸化物等を挙げることができる。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等が挙げられる。
【００６０】
４．研磨パッドの製造方法
本実施の形態の研磨パッドは、上記のような非水溶性マトリックス材及び水溶性粒子並びに必要に応じて配合されるその他の配合剤を混合し、成形することにより製造することができる。
【００６１】
上記混合工程は、非水溶性マトリックス中に水溶性粒子を分散させることができればどのような方法を用いて行ってもよいが、例えば、非水溶性マトリックス材及び水溶性粒子並びに必要に応じて配合されるその他の配合剤を混練して行うことができる。
【００６２】
この混練において非水溶性マトリックスを構成する材料は加工し易いように加熱されて混練されることが好ましく、この時の温度において水溶性粒子は固体であることが好ましい。水溶性粒子が固体である温度において混練することにより、水溶性粒子と非水溶性マトリックスを構成する材料との相溶性の如何に関わらず、水溶性粒子を非水溶性マトリックス中に、上述した平均粒径を呈する状態で分散させ易くなる。従って、使用するマトリックス材の加工温度により、水溶性粒子の種類を選択することが好ましい。
【００６３】
このような混練は、例えば、ルーダー、ニーダー、バンバリーミキサー等により実施することができる。
【００６４】
水溶性粒子を非水溶性マトリックスに分散させたのち、プレス成形、インジェクション成形、注型等により、本実施の形態の化学機械研磨用パッドを得ることができる。
【００６５】
５．研磨パッドの形状および透光性領域
本実施の形態にかかる研磨パッドの形状は特に限定されない。例えば、円盤状、多角柱状、ベルト状、ロール状等とすることができる。その大きさは特に限定されない。例えば円盤状の場合の直径、多角柱状の場合の最長の対角線の長さ、又はベルト状およびロール状の場合の幅として、１００〜１，２００ｍｍとすることができる。
【００６６】
また、本実施の形態の研磨パッドの厚さは、好ましくは０．１〜５ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜３ｍｍである。
【００６７】
本実施の形態にかかる研磨パッドのショアーＤ硬度は、好ましくは３５〜１００であり、さらに好ましくは５０〜８０である。
この範囲の硬度であることにより、研磨速度と被研磨面の平坦化性能のバランスのとれた研磨性能を得ることができる。
【００６８】
次に本実施の形態にかかる研磨パッドの表面粗さ（Ｒａ）および透光性領域について説明する。
【００６９】
本実施の形態の研磨パッドは、研磨面から非研磨面に光学的に通じる透光性領域を有する。この透光性領域における非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）は、研磨面の表面粗さ（Ｒａ）より小さい。
【００７０】
ここで、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）
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。
【００７１】
このように、透光性領域において、{非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）＜研磨面の表面粗さ（Ｒａ）}という関係を満たすことにより、非研磨面で起こる光の乱反射を、研磨面で起こる乱反射に比べて抑制することができる。従って、研磨の終点検出のための光の受光強度を高めることができ、終点検出精度を高めることができる。また研磨の終点検出のための光の受光強度を高めることにより、透光性領域の透過率が低いために終点検出が不可能であったような場合でも、終点検出が可能になる。また、このように、終点検出の精度を高めながら、研磨速度を維持することができる。
【００７２】
また研磨パッドの透光性領域における裏面（非研磨面）の表面粗さ（Ｒａ）は、具体的には、２．５μｍ以下であり、好ましくは２．０μｍ以下であり、さらに好ましくは１．８μｍ以下である。
【００７３】
裏面（非研磨面）の表面粗さが２．５μｍを超えると、光学式終点検出器による研磨終点の検出の際に、検出強度が不十分となる恐れがあるからである。
【００７４】
研磨面の表面粗さ（Ｒａ）が１０．０μｍ以下であり、好ましくは７．０μｍ以下であり、さらに好ましくは５．０μｍ以下である。
【００７５】
研磨面の表面粗さが１０．０μｍを超えると、光学式終点検出器による研磨終点の検出の際に、検出強度が低下する恐れがあるからである。
【００７６】
非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）が研磨面＜非研磨面あるいは非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）が研磨面＝非研磨面である場合、研磨速度を大幅に悪化させる事になる。すなわち、一般的に実用的な研磨速度を維持するためには研磨面の表面粗さが３．０〜５．０μｍ程度が必要であり、表面粗さ（Ｒａ）が研磨面＜非研磨面あるいは非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）が研磨面＝非研磨面である場合、すなわち研磨面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下である場合には研磨条件によらず研磨速度が著しく減少して実用には適さない。実際の研磨の際には定期的にドレッシング工程を行い研磨面の表面粗さを２．５〜１０．０μｍ程度に維持して研磨していることからも明らかである。
【００７７】
このような表面粗さの領域を有する研磨パッドを得るためには、例えばプレス成形の場合、研磨パッドの当該領域に該当する領域の表面粗さを有する金型を用いて鏡面仕上げにしておく方法によることができ、また、成形後の研磨パッドの透光性を有することとすべき領域の研磨面を例えば研磨紙、研磨布等により研磨しても良い。さらに、該領域の非研磨面を研磨紙、研磨布等により研磨しないことによって得られる。
【００７８】
また、成形後の研磨パッドの透光性を有することとすべき領域に、上記のような表面粗さの透明フィルムを接着又はコートすることによっても本願発明の目的を達成することができる。
【００７９】
上記でいう「透光性を有する」とは、必ずしも光を完全に透過することを意味するものではなく、光学式終点検出器が終点検出のために発する光の少なくとも一部を透過することができればよく、例えば波長１００〜３，０００ｎｍの間のある波長（特に波長４００〜８００ｎｍの間のある波長）における透過率が８％以上であればよい。
【００８０】
上記透光性は必要以上に高い必要はなく、７０％以下であってよく、さらには６５％以下、特に６０％以下としても本願の目的を達成することができる。
【００８１】
例えば、波長６３３ｎｍの光に対する透過率として透過率が８％以上であればよい。即ち、本実施の形態にかかる研磨パッドによれば、透光性領域において、{非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）＜研磨面の表面粗さ（Ｒａ）}という関係を満たすことにより、たとえば１０％前後の低い透過率であっても、研磨の終点検出を精度良く行うことができる。
【００８２】
本実施の形態にかかる研磨パッドは、上記の要件を満たす透光性領域を有するものである限り、どのようなものであってもよいが、透光性領域は、平面視において、透光性領域の透光性よりも透光性が小さい弱透光性領域に囲まれていてもよい。
【００８３】
具体的には、研磨パッドの一部を薄肉化して透光性領域としても良いし、上述した材質の研磨パッド用基体に透光性部材を嵌合して、透光性領域としても良い。いずれの場合も、透光性領域以外の領域が弱透光性領域となることができる。
【００８４】
まず、研磨パッドの一部を薄肉化して上記透光性領域とする場合について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１〜図４は、本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を示す模式図である。図１３〜図１５は、本実施の形態にかかる研磨パッドの平面形状の一例を示す模式図である。図１〜図４、図１３〜図１５において、符号１が研磨パッドを示し、符号１１が薄肉部（透光性領域）を示し、符号１５が凹部を示す。また図１〜図４において、各図における上方が研磨面であるものとする。
【００８５】
本実施の形態の研磨パッドは、図１〜図４に示すように、透光性領域において非研磨面側または研磨面側で凹部を有することにより、透光性領域の厚みが弱透光性領域の厚みよりも小さくなることにより、薄肉化している。
【００８６】
一般に透光性の物体に光を透過させた場合、その光の強度は透過する物体の距離の２乗に比例して減衰する。従って、透過する部分を薄肉化することで、飛躍的に透過率を向上させることができる。本実施の形態の研磨パッドにおいて、上記のような厚さを有する場合には終点の検出に十分な強度の光が透過され難い場合であっても、薄肉部１１では終点検出に十分な光の強度を確保することが可能となる。
【００８７】
薄肉部１１は、研磨パッドの最大厚さよりも薄く成形された部位である。この薄肉部１１の平面形状は特に限定されず、例えば、円形、扇形すなわち、円形又は環形を所定角度
分切り取った形状、正方形、長方形及び台形の如き多角形及び環形等とすることができる。
【００８８】
また、薄肉部１１および凹部１５の断面形状は、特に限定されないが、凹部１５の形状は、例えば、多角形（四角形、五角形等）、ドーム形もしくはその他の形状とすることができる。なお、凹部１５は、図３および図４に示すように、非研磨面側に設けられていることが好ましい。凹部１５が非研磨面側に設けられていることにより、研磨精度および研磨速度等の研磨性能を維持しながら、高い透光性を得ることができるからである。
【００８９】
研磨パッドの備える薄肉部１１の数は特に限定されず、１ヶ所であっても、２ヶ所以上であってもよい。また、その配置も特に限定されない。例えば、１ヶ所の薄肉部１１を備える場合には図１３及び図１４のように配置することができる。更に、２つ以上の薄肉部１１を備える場合には同心円状（図１５）等に形成することもできる。
【００９０】
この薄肉部１１における厚さは特に限定されない。通常、薄肉部１１中で最も薄い厚さは０．１〜３．０ｍｍであることが好ましく、０．３〜３ｍｍであることがより好ましい。薄肉部１１の厚さが０．１ｍｍ未満ではこの部分における機械的強度を十分に確保することが困難となる傾向にある。
【００９１】
薄肉部１１の大きさも特に限定されないが、例えば、円形である場合には直径５ｍｍ以上であることが好ましく、環状である場合にはその幅が５ｍｍ以上であることが好ましく、長方形である場合には縦１０ｍｍ以上且つ横５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００９２】
本実施の形態において、前記「弱透光性領域」は、透光性領域の透光性よりも透光性が小さい領域である。弱透光性領域は、例えば波長１００〜３，０００ｎｍの間の光を全く通さない領域であることができ、またそれに限らず、例えば透光性領域の透過率が８％でれば良い。
【００９３】
次に、研磨パッド用基体に透光性部材を嵌合して透光性領域とする場合について、図５〜図１２を参照しながら説明する。図５〜図１２は、本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を示す模式図である。図５〜図１２において、符号１が研磨パッドを示し、符号１６が研磨パッド用基体を示し、符号１２が透光性部材（透光性領域）を示し、符号１４が凹部を示す。また図５〜図１２において、各図における上方が研磨面であるものとする。
【００９４】
図５〜図１２における研磨パッドは、研磨パッド用基体１６と、透光性部材１２とを含む。研磨パッド用基体１６の材質は、上述した研磨パッドの材質と同様である。透光性部材１２は、たとえば研磨パッド用基体１６と同様に、非水溶性マトリックスと、当該水溶性マトリックス材中に分散された水溶性粒子とを含有することができる。非水溶性マトリックスおよび水溶性粒子の材質については、透過性を付与できるものであれば特に限定されないが、たとえば、上述した材質の非水溶性マトリックスと水溶性粒子との含有割合を調整することにより、透過性を高めた透過性部材を得ることができる。具体的には、研磨パッドに含有される水溶性粒子は、非水溶性マトリックスと水溶性粒子との合計を１００体積％とした場合に、水溶性粒子の含有割合として３０体積％以下であることが好ましく、１体積％以上１０体積％以下であることがより好ましく、１体積％以上５体積％未満であることが更に好ましい。このように、研磨パッド基体１６と異なる材質の透光性部材１２を設けることにより、研磨パッド基体１６の材質は、透光性を有する必要がなくなる。したがって、研磨パッド基体１６に含有される水溶性粒子の含有割合を高めることができ、研磨パッドの研磨性能を向上させることができる。
【００９５】
透光性部材１２は、研磨パッド用基体１６に研磨面から非研磨面に貫通する貫通孔に嵌合される。貫通孔は、図５および図７に示すように完全に透光性部材に充填されていてもよいし、図６、図８〜１２に示すように一部のみが透光性部材に充填されていてもよい。貫通孔の平面形状、即ち透光性部材の平面形状は、特に限定されないが、たとえば図１３〜図１５の薄肉部１１と同様の形状であることができる。
【００９６】
貫通孔の断面形状は、Ｔ字型（図７、図８および図９参照）、逆Ｔ字型（図５、図６、図１１、および図１２参照）、四角形等もしくはその他の形状（図１０参照）をとることができる。
【００９７】
また透光性部材１２（透光性領域）を研磨パッド用基体１６より薄肉化してもよい。たとえば、研磨パッド１に凹部１４（図６、図８〜１２参照）を設けることにより、透光性部材１２を薄肉化することができる。これにより、透光性部材１２の透光性を向上させることができる。
【００９８】
本実施の形態にかかる研磨パッドの非研磨面側には、上記薄肉部とは別に、パッドの中央部に凹部を有することができる。ここで、「中央部に位置する」とは、数学的に厳密な意味における中心に位置する場合にのみならず、研磨パッドの非研磨面側の中心が上記凹部の範囲内に位置していればよい。
【００９９】
このような凹部を有する研磨パッドは、研磨時に研磨ヘッドによる加圧による局所的な圧力上昇を分散させることができ、被研磨面の表面状態の向上に資する。
【０１００】
上記の凹部の形状は特に限定されない。円形又は多角形状であることが好ましく、円形が特に好ましい。凹部の形状が円形である場合、その直径の上限値は、非研磨物であるウエハの直径の好ましくは１００％、さらに好ましくは７５％、特に好ましくは５０％である。凹部の形状が円形である場合、その直径の下限は、非研磨物であるウエハのサイズにかかわらず好ましくは１ｍｍ、さらに好ましくは５ｍｍである。
【０１０１】
例えば、非研磨物であるウエハの直径が３００ｍｍである場合、凹部が円形の場合の直径としては、１〜３００ｍｍが好ましく、更に１〜２２５ｍｍ、特に好ましくは５〜１５０ｍｍである。また、非研磨物であるウエハの直径が２００ｍｍである場合、凹部が円形の場合の直径としては、１〜２００ｍｍが好ましく、更に好ましくは１〜１５０ｍｍ、特に好ましくは、１ｍｍ〜１２０ｍｍである。
【０１０２】
また、本実施の形態にかかる研磨パッドの研磨面にはスラリーの保持性の向上、使用済みスラリーの排出性を向上させる目的等で必要に応じてある幅、例えば、０．１〜２ｍｍ、深さ、間隔で溝を形成することや、ドットパターンを設けることができる。これらの溝及びドットパターンは任意の形状、例えば、同心円形状、格子形状、渦巻き形状、放射線状等で形成することができる。
【０１０３】
６．化学機械研磨方法
本実施の形態の化学機械研磨方法としては、例えば、図１６に示すような研磨装置を用いることができる。即ち、回転可能な定盤２と、回転及び縦横への移動が可能な加圧ヘッド３と、スラリーを単位時間に一定量ずつ定盤上に滴下できるスラリー供給部５と、定盤の下方に設置された光学式終点検出器６とを備える装置である。
【０１０４】
この研磨装置では、定盤上に本実施の形態の研磨パッド又は研磨積層体パッド１を固定し、一方、加圧ヘッドの下端面に被研磨体例えば、半導体ウエハ４を固定して、この被研磨体を研磨パッドに所定の圧力で押圧しながら押しつけるように当接させる。そして、ス
ラリー供給部からスラリー又は水を所定量ずつ定盤上に滴下しながら、定盤及び加圧ヘッドを回転させることで被研磨体と研磨パッドとを摺動させて研磨を行う。
【０１０５】
この研磨に際しては、光学式終点検出器６から所定の波長又は波長域の終点検出用光Ｒ１を、定盤（定盤は自身が透光性を有するか、又は一部が切り欠かれることで終点検出用光が透過できるものである。）の下方から被研磨体の被研磨面に向けて照射する。そして、この終点検出用光が被研磨体の被研磨面で反射された反射光Ｒ２を光学式終点検出器で捉え、この反射光から被研磨面の状況を観測しながら研磨を行うことができる。
【０１０６】
本実施の形態にかかる研磨パッドは、終点検出用光Ｒ１および反射光Ｒ２の光路上に位置する非研磨面の表面粗さが研磨面の表面粗さより小さいため、光の散乱を抑制して、終点検出強度を高め、検出精度を向上させることができる。
【０１０７】
７．化学機械研磨用積層体パッド
本実施の形態の化学機械研磨用積層体パッド（以下、単に「研磨積層体パッド」ともいう）は、本実施の形態の化学機械研磨用パッドと、その非研磨面上に積層された支持層とを含む。本実施の形態にかかる化学機械研磨用積層体パッドの断面の一例を図１７および図１８に示す。図１７および図１８において、符号１３は、支持層を示し、符号１３１は、他の透光性領域を示し、符号１は、研磨パッドを示し、符号１２は、透光性部材（透光性領域）を示す。
【０１０８】
支持層１３は、その厚み方向に伸びる他の透光性領域１３１を有し、該他の透光性領域は上記化学機械研磨用パッドの透光性領域と光学的に連通している。この支持層１３の平面形状は特に限定されず、例えば、円形、多角形（四角形等）などとすることができるが、好ましくは、研磨パッドと同じ平面形状であり、かつ薄板状である。また、この支持層の積層数は限定されず、１層であっても、２層以上であってもよい。更に、２層以上の支持層を積層する場合には各層は同じ種類のものであっても、異なる種類のものであってもよい。
【０１０９】
この支持層の合計の厚さは特に限定されないが、研磨パッドの厚さの０．１〜２倍とすることが好ましい。また、この支持層の硬度も特に限定されないが、ショアーＤ硬度において１０〜８０であることが好ましく、２０〜５０であることがより好ましい。このような硬度の支持層を備えることにより、本実施の形態の研磨複層体は十分な柔軟性を有し、被研磨面の凹凸に対する適切な追随性を備えることができる。
【０１１０】
この支持層は、研磨パッドの透光性を損なわないために、支持層自体も少なくとも研磨パッドの透光性を有する領域の少なくとも一部において透光性を有することが好ましい。支持層が透光性を有する態様としては、支持層を構成する材料自体が光学式終点検出器が終点検出のために発する光を透過する材料であってもよく、また、図１８に示すように支持層の一部を薄肉化したり、図１７に示すように貫通穴を有することにより、透光性を付与することもできる。更には、この切り欠き部に透光性を有する部材を接合してもよい。なお、図１７および図１８において適用した研磨パッドに限定されず、上述した研磨パッドおよびその他のいずれを適用してもよい。
【０１１１】
なお、ここでいう「透光性を有する」とは、前述の研磨パッドにおけるのと同義である。
【０１１２】
本実施の形態の研磨パッド及び研磨積層体パッドは、光学式終点検出器を備える化学機械研磨装置に好適に用いることができる。ここで光学式終点検出器とは、研磨パッドの裏面側から研磨面側へ光を透過させ、被研磨体表面で反射された光から被研磨面の研磨終点
を検出することができる装置である。その他の測定原理については、特に限定されない。
【０１１３】
本実施の形態の化学機械研磨方法は、本実施の形態の研磨パッド又は研磨積層体パッドを用いる化学機械研磨方法であって、該化学機械研磨の終点の検出を、光学式終点検出器を用いて行うことを特徴とする。
【０１１４】
上記「光学式終点検出器」については、前述におけると同義である。本実施の形態の化学機械研磨方法によると、研磨終点を常時観測しながら十分な研磨速度で研磨することができ、最適な研磨終点において確実に研磨を終えることができるとともに、良好な被研磨面の表面状態を得ることができる。
【０１１５】
以下、実施例によって、本実施の形態をさらに具体的に説明する。
【０１１６】
８．実施例
８．１．研磨パッドの製造
８．１．１．実施例１
後に架橋されて非水溶性マトリックスとなる１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＪＳＲ  ＲＢ８３０」）８０体積％と、水溶性粒子として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「デキシーパールβ−１００」）２０体積％とを１２０℃に加熱されたニーダーにて混練した。その後、ジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製、商品名「パークミルＤ」）を、１，２−ポリブタジエンとβ−シクロデキストリンとの合計を１００質量部として計算した０．２５質量部を添加してさらに混練した後、表面粗さが２．０μｍプレス金型を用いて１７０℃で２０分間架橋反応させ、厚み３．０ｍｍから３．５ｍｍ、直径２６０ｍｍから２８０ｍｍの成形物を得た。
【０１１７】
この研磨面となる面を研磨紙で研磨することにより厚み２．５ｍｍにした。次いで、この研磨パッドの研磨面側に溝切削機を用いて、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１．４ｍｍ、ピッチの平均値が１．５０ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成し、化学機械研磨用パッドを得た。
【０１１８】
８．１．２．実施例２
後に架橋されて非水溶性マトリックスとなる１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＪＳＲ  ＲＢ８３０」）９０体積％と、水溶性粒子として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「デキシーパールβ−１００」）１０体積％とを１２０℃に加熱されたニーダーにて混練した。その後、ジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製、商品名「パークミルＤ」）を、１，２−ポリブタジエンとβ−シクロデキストリンとの合計を１００質量部として計算した０．３２質量部を添加してさらに混練した後、非研磨面側の表面粗さが２．０μｍプレス金型を用いて１７０℃で２０分間架橋反応させ、厚み３．０ｍｍから３．５ｍｍ、直径２６０ｍｍから２８０ｍｍの成形物を得た。
【０１１９】
この研磨面および非研磨面を研磨紙で研磨することにより厚み２．５ｍｍにした。次いで、この研磨パッドの研磨面側に溝切削機を用いて、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１．４ｍｍ、ピッチの平均値が１．５０ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成し、化学機械研磨用パッドを得た。
【０１２０】
８．１．３．実施例３
後に架橋されて非水溶性マトリックスとなる１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＪＳＲ  ＲＢ８３０」）９８体積％と、水溶性粒子として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「デキシーパールβ−１００」）２体積
％とを１２０℃に加熱されたニーダーにて混練した。その後、ジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製、商品名「パークミルＤ」）を、１，２−ポリブタジエンとβ−シクロデキストリンとの合計を１００質量部として計算した０．３２質量部を添加してさらに混練した後、非研磨面側の表面粗さが２．０μｍプレス金型を用いて１７０℃で２０分間架橋反応させ、厚み３．０ｍｍから３．５ｍｍ、直径２６０ｍｍから２８０ｍｍの成形物を得た。
【０１２１】
この研磨面となる面を研磨紙で研磨することにより厚み２．５ｍｍにした。次いで、この研磨パッドの研磨面側に溝切削機を用いて、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１．４ｍｍ、ピッチの平均値が１．５０ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成し、化学機械研磨用パッドを得た。
【０１２２】
８．１．４．比較例１
後に架橋されて非水溶性マトリックスとなる１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＪＳＲ  ＲＢ８３０」）８０体積％と、水溶性粒子として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「デキシーパールβ−１００」）２０体積％とを１２０℃に加熱されたニーダーにて混練した。その後、ジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製、商品名「パークミルＤ」）を、１，２−ポリブタジエンとβ−シクロデキストリンとの合計を１００質量部として計算した０．２５質量部を添加してさらに混練した後、表面粗さが２．０μｍプレス金型を用いて１７０℃で２０分間架橋反応させ、厚み３．０ｍｍから３．５ｍｍ、直径２６０ｍｍから２８０ｍｍの成形物を得た。
【０１２３】
この研磨面および非研磨面を研磨紙で研磨することにより厚み２．５ｍｍにした。次いで、この研磨パッドの研磨面側に溝切削機を用いて、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１．４ｍｍ、ピッチの平均値が１．５０ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成し、化学機械研磨用パッドを得た。
８．１．５．比較例２
後に架橋されて非水溶性マトリックスとなる１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＪＳＲ  ＲＢ８３０」）９０体積％と、水溶性粒子として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「デキシーパールβ−１００」）１０体積％とを１２０℃に加熱されたニーダーにて混練した。その後、ジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製、商品名「パークミルＤ」）を、１，２−ポリブタジエンとβ−シクロデキストリンとの合計を１００質量部として計算した０．２５質量部を添加してさらに混練した後、表面粗さが２．０μｍプレス金型を用いて１７０℃で２０分間架橋反応させ、厚み３．０ｍｍから３．５ｍｍ、直径２６０ｍｍから２８０ｍｍの成形物を得た。
【０１２４】
この研磨面および非研磨面を研磨紙で研磨することにより厚み２．５ｍｍにした。次いで、この研磨パッドの研磨面側に溝切削機を用いて、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１．４ｍｍ、ピッチの平均値が１．５０ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成し、化学機械研磨用パッドを得た。
【０１２５】
８．１．６．比較例３
後に架橋されて非水溶性マトリックスとなる１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＪＳＲ  ＲＢ８３０」）９８体積％と、水溶性粒子として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「デキシーパールβ−１００」）２体積％とを１２０℃に加熱されたニーダーにて混練した。その後、ジクミルパーオキサイド（日本油脂株式会社製、商品名「パークミルＤ」）を、１，２−ポリブタジエンとβ−シクロデキストリンとの合計を１００質量部として計算した０．３２質量部を添加してさらに混練した後、非研磨面側の表面粗さが２．０μｍプレス金型を用いて１７０℃で２０分間架橋反応させ、厚み２．５ｍｍ、直径２６０ｍｍから２８０ｍｍの成形物を得た。
【０１２６】
次いで、この研磨パッドの片面に溝切削機を用いて、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１．４ｍｍ、ピッチの平均値が１．５０ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成し、化学機械研磨用パッドを得た。
【０１２７】
８．２．評価
実施例１〜３および比較例１〜３において作製した研磨パッドについて、以下の測定および評価を行った。測定および評価結果を表１に示す。
【０１２８】
【表１】
2008226911.tif 000003
【０１２９】
８．２．１．表面粗さ
研磨面および非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）を算出した。表面粗さ（Ｒａ）は、上記式（１）により求めた。各実施例および各比較例にかかる研磨パッドの表面粗さを表１に示す。実施例１〜３のいずれにおいても、{非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）＜研磨面の表面粗さ（Ｒａ）}という関係を満たし、比較例１、２においては、{非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）＞研磨面の表面粗さ（Ｒａ）}であり、比較例３においては、{非研磨面の表面粗さ（Ｒａ）＝研磨面の表面粗さ（Ｒａ）}であることが確認された。また実施例１〜３のいずれにおいても、非研磨面の表面粗さ(Ｒａ)を２．５μｍ以下に制御した。
【０１３０】
８．２．２．光透過率
ＵＶ吸光度計（（株）日立製作所製、形式「Ｕ−２０１０」）を用いて透光性領域の波長６３３ｎｍにおける光透過率を測定した。実施例１〜３の光透過率は、いずれも８％以上であり、終点検出が可能な透過率であることが確認された。これに対し、比較例１，２の光透過率は、双方とも８％未満であった。
【０１３１】
８．２．３．研磨性能の評価
研磨パッドの研磨性能を以下のようにして評価した。
【０１３２】
（１）化学機械研磨パッドの終点検出能力測定
製造した化学機械研磨パッドを終点検出装置を備える研磨装置「Ｍｉｒｒａ／Ｍｅｓａ」（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）の定盤上に装着し、以下の条件でパター
ン付き半導体ウエハ（ＡＴＤＦ社製ＣＭＰ８５４。）を以下の条件で研磨した。
【０１３３】
スラリー；ＣＭＳ７４０１/７４５２（ＪＳＲ株式会社製）
ヘッドの回転数；９３ｒｐｍ
定盤の回転数；８７ｒｐｍ
ヘッド押しつけ圧；３ｐｓｉ
化学機械研磨用水系分散体流量；２００ｍＬ／分
この条件で、光学検出を行い、検出までの時間および検出器の照射高強度に対する検出光の強度（％）を測定した。その結果、実施例１〜３では、透光性領域を通して光学検出することができたが、比較例１、２では、検出光の強度が小さく、透光性領域を通して光学検出ができなかった。このため、比較例１では、１５０秒で、比較例２においては１７０秒で研磨を停止した。また、比較例３においては、研磨速度が非常に遅く２５０秒研磨したが終点は得られなかった。
【０１３４】
（２）ディッシングの評価
上記の化学機械研磨後に得られたパターン付ウエハを、微細形状測定装置（ＫＬＡ-Ｔｅｎｃｏｒ社製、型式「Ｐ−１０」）を用いて、線幅１００μｍ（１００μｍピッチ）におけるディッシングを測定した。
【０１３５】
その結果、実施例１〜３にかかるパターン付ウエハのディッシングは、比較例１にかかるパターン付ウエハのディッシングに比べて小さく、被研磨面が平坦性に優れていた。特に、実施例１および２にかかるパターン付ウエハのディッシングは小さく、被研磨面が平坦性に優れていた。
【０１３６】
以上の結果から、本実施の形態にかかる研磨パッドによれば、非研磨面の表面粗さを研磨面の表面粗さより小さくすることにより、研磨速度を一定以上に維持しながら、研磨の終点を光学検出するときの光強度を高くし、検出感度を向上させることができることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図２】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図３】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図４】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図５】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図６】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図７】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図８】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図９】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図１０】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図１１】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図１２】本実施の形態にかかる研磨パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図１３】本実施の形態にかかる研磨パッドの平面形状の一例を表す裏面方向から見た模式図である。
【図１４】本実施の形態にかかる研磨パッドの平面形状の一例を表す裏面方向から見た模式図である。
【図１５】本実施の形態にかかる研磨パッドの平面形状の一例を表す裏面方向から見た模式図である。
【図１６】本実施の形態の研磨パッド又は研磨複層体を用いる研磨装置を解説する模式図である。
【図１７】本実施の形態にかかる研磨積層体パッドの断面の一例を表す模式図である。
【図１８】本実施の形態にかかる研磨積層体パッドの断面の一例を表す模式図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  研磨パッド、１１  薄肉部（透光性領域）、１２  透光性部材（透光性領域）、１３
支持層、１３１  他の透光性領域、１４  凹部、１５  凹部、１６  研磨パッド用基体、２  定盤、３  加圧ヘッド、４  半導体ウエハ、５  スラリー供給部、６  光学式終点検出部、Ｒ１  終点検出用光、Ｒ２  反射光
【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】
2008226911.tif 000008
【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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