(57)【要約】【課題】樹脂中に微粒子砥粒が分散された研磨層を有し、スラリーを使用しない研磨パッドにおいて、スクラッチの発生が少なく、研磨層の寿命が良好で研磨レートが安定した半導体ウエハ研磨用に好適な研磨パッドを提供する。【解決手段】樹脂中に微粒子砥粒が分散されなる研磨パッドにおいて、パッド表面の表面粗さが０．５〜５μｍであることを特徴とする研磨パッド及び樹脂中に微粒子砥粒が分散されてなる研磨パッドの表面を、研磨前又は研磨中にドレッサーを用いてドレッシングを行い、パッド表面の表面粗さを０．５〜５μｍにすることを特徴とする研磨パッドの処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂中に微粒子砥粒が分散されなる研磨パッドにおいて、パッド表面の表面粗さが０．５〜５μｍであることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
樹脂が２０〜１５００ｅｑ／ｔｏｎの範囲でイオン性基を含有する樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
イオン性基を有する樹脂のガラス転移温度が６０℃以上の樹脂と３０℃以下の樹脂を混合したものであることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
ガラス転移温度が６０℃以上の樹脂が全樹脂量に対して５０〜７０質量％であることを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
微粒子砥粒が平均粒子径５〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
微粒子砥粒を分散した樹脂が高分子基板または高分子発泡体上にコーティングされてなるものであることを特徴とする請求項１〜５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
高分子基板がポリエステルシート、アクリル樹脂シート、ＡＢＳ樹脂シート、ポリカーボネートシート、塩化ビニル樹脂シートのいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド。
【請求項８】
高分子発泡体がポリエステル発泡体、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド
【請求項９】
微粒子砥粒が酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化第２鉄、酸化クロム、ダイヤモンドから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜８に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
樹脂中の微粒子砥粒の含有量が６０〜９０質量％であることを特徴とする請求項１〜９に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
研磨パッドの一部に光透過性領域を設けたことを特徴とする請求項１〜１０に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
樹脂中に微粒子砥粒が分散されてなる研磨パッドの表面を、研磨前又は研磨中にドレッサーを用いてドレッシングを行い、パッド表面の表面粗さを０．５〜５μｍにすることを特徴とする研磨パッドの処理方法。
【請求項１３】
樹脂中に微粒子砥粒が分散されてなる研磨パッドが請求項１〜１１のいずれかに記載の研磨パッドであることを特徴とする請求項１２に記載の研磨パッドの処理方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１の研磨パッドを用いて凹凸のある半導体ウエハを研磨する半導体加工方法。
【請求項１５】
請求項１１又は１２の処理方法を用いて凹凸のある半導体ウエハを研磨する半導体加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板を平坦化するための研磨材に関するものであり、特に、微細なパターンが形成された半導体ウエハ上のパターンの微小な凹凸を平坦化する研磨工程に使われる研磨パッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体ウエハは仕上げ加工工程や、デバイス化での多層配線プロセスにおいて、いわゆる化学的機械的研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ）により鏡面研磨や、層間絶縁膜や導電膜の平坦化が行われている。この様な研磨では、ウエハ全面内での研磨量の均一性、凹凸段差の凸部の選択的研磨や、凹凸部の研磨後の平坦性などの特性が求められる。これらの要求に対して研磨パッドとしては、従来より、研磨中に高価な微粒子砥粒を懸濁させたスラリーを使用することが必要であった（例えば、特許文献１、２など）。この方式では、研磨工程の製造コストが高くなるため、研磨層中に砥粒を含有させた、いわゆる固定砥粒式研磨パッドが検討されている（例えば、特許文献３、４）。
特許文献３は、発泡ウレタン樹脂に酸化セリウム粒子を混合した構成の研磨パッドであるが、研磨層中の砥粒含有量を高くすることができず、研磨速度を上げたい場合には、スラリーを併用必要があり、特許文献４は、微粒子砥粒を２次凝集させた造粒粒子を用いてバインダー樹脂で基材上に固定して砥粒の含有量を高めた研磨パッドであるが、凝集体がスクラッチを生じやすいという問題があった。
【０００３】
そこで出願人は、先に出願した先願特許１において、水分散体樹脂に高濃度に砥粒を分散させてコーティングして、研磨層を得ることによって砥粒の含有量を高めることを可能にしたが、乾燥時にコート層にひび割れが発生したり、良好にコートできる場合でも砥粒層が削れ易く寿命が短かったり研磨レートが安定しないなどの問題が発生する場合があり、更なる改良が求められている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１０２８号公報（請求項１など）
【特許文献２】
特開平１０−１５６７２４号公報（請求項１など）
【特許文献３】
特開２０００−３５４９５０号公報（請求項２、実施例など）
【特許文献４】
特開２０００−２３７９６２号公報（請求項１、実施例、図１など）
【先願特許１】
特願２００１−３０２９４１号（請求項１、実施例）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、樹脂中に微粒子砥粒が分散された研磨層を有し、スラリーを使用しない研磨パッドにおいて、スクラッチの発生が少なく、研磨層の寿命が良好で研磨レートが安定した半導体ウエハ研磨用に好適な研磨パッドを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討の結果、塗液コートを行い乾燥時にひび割れが無く、且つ、該パッドを用いて研磨を行なう場合十分な寿命と研磨レートの安定性を得るためには最適な範囲が有ることを見出した。
即ち本発明は、以下の構成を採用するものである。
１．樹脂中に微粒子砥粒が分散されなる研磨パッドにおいて、パッド表面の表面粗さが０．５〜５μｍであることを特徴とする研磨パッド。
２．第１の発明に記載の樹脂が２０〜１５００ｅｑ／ｔｏｎの範囲でイオン性基を含有する樹脂であることを特徴とする研磨パッド。
３．第２の発明に記載のイオン性基を有する樹脂のガラス転移温度が６０℃以上の樹脂と３０℃以下の樹脂を混合したものであることを特徴とする研磨パッド。
４．第３の発明に記載のガラス転移温度が６０℃以上の樹脂が全樹脂量に対して５０〜７０質量％であることを特徴とする研磨パッド。
５．微粒子砥粒が平均粒子径５〜１０００ｎｍであることを特徴とする第１〜４の発明のいずれかに記載の研磨パッド。
６．微粒子砥粒を分散した樹脂が高分子基板または高分子発泡体上にコーティングされてなるものであることを特徴とする第１〜５の発明のいずれかに記載の研磨パッド。
７．請求項６の高分子基板がポリエステルシート、アクリル樹脂シート、ＡＢＳ樹脂シート、ポリカーボネートシート、塩化ビニル樹脂シートのいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の研磨パッド。
８．請求項６の高分子発泡体がポリエステル発泡体、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体のいずれかであることを特徴とする第１〜６の発明のいずれかに記載の研磨パッド
９．微粒子砥粒が酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化第２鉄、酸化クロム、ダイヤモンドから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする第１〜８の発明のいずれかに記載の研磨パッド。
１０．樹脂中の微粒子砥粒の含有量が６０〜９０質量％であることを特徴とする第１〜９の発明のいずれかに記載の研磨パッド。
１１．第１〜１０の発明の研磨パッドの一部に光透過性領域を設けたことを特徴とする研磨パッド。
１２．樹脂中に微粒子砥粒が分散されてなる研磨パッドの表面を、研磨前又は研磨中にドレッサーを用いてドレッシングを行い、パッド表面の表面粗さを０．５〜５μｍにすることを特徴とする研磨パッドの処理方法。
１３．樹脂中に微粒子砥粒が分散されてなる研磨パッドが第１〜１１の発明のいずれかに記載の研磨パッドであることを特徴とする請求項１２に記載の研磨パッドの処理方法。
１４．第１〜１１の発明の研磨パッドを用いて凹凸のある半導体ウエハを研磨する半導体加工方法。
１５．第１１又は１２の発明の処理方法を用いて凹凸のある半導体ウエハを研磨する半導体加工方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨パッドは、スラリーを使用する必要がなく、樹脂中に微粒子砥粒が分散されてなる研磨パッドであり、パッド表面の表面粗さが０．５μｍから５μｍである事を特徴とする研磨パッドである。パッドの表面粗さは０．５μｍから３．５μｍが好ましく、０．５μｍから２μｍがさらに好ましい。パッドの表面粗さが０．５μｍよりも小さい場合、樹脂中に分散された微粒子砥粒のうち有効に働く物の数が少なくなり、実用的な研磨レートが得られなくなる。また、パッドの表面粗さが５μｍを超える場合、実質的に研磨対象物と研磨パッドの接触する面積が低下し、同じく研磨レートが得られなくなる。
【０００８】
本発明において、パッドの表面粗さは、研磨前又は研磨中に上記の表面粗さにすることが必要であるが、研磨層を上記の表面粗さにする手段としては、一般的に用いられるドレッサーを用いて一定の表面状態にすることができる。また、研磨層に極めて微細な気泡を導入することでも、ドレッシング作業をすることなく規定の表面粗さにすることができる。微細な気泡を導入する方法としては、いかなる方法で気泡を形成しても良いが、例えば、以下の例を挙げることができる。
▲１▼内部気泡径が４０μｍ以下の中空樹脂粒子をバインダー樹脂中に混合する。
▲２▼コーティングする砥粒を含んだ溶液に、バインダー樹脂に不溶である液体を混合し、コーティングの後に乾燥しその部分が気泡となるようにする。
▲３▼アジド化合物等の熱又は光によって分解しガスを発生する物質をバインダー樹脂中に混合し、光照射、又は加熱によって樹脂中に気泡を成形する。
▲４▼バインダー樹脂を溶解ないしは分散した溶液を攪拌翼にて高速にせん断し機械的に気泡を混合した後、成形し気泡を取り入れる。
【０００９】
本発明における微粒子砥粒を分散させる樹脂は、２０〜１５００ｅｑ／ｔｏｎの範囲でイオン性基を含有する樹脂が好ましく、１００〜１０００ｅｑ／ｔｏｎが好ましい。また、該樹脂は、ガラス転移温度が６０℃以上の樹脂と３０℃以下の樹脂を混合したものが好ましく、より好ましくは、ガラス転移温度が６０℃以上の樹脂が全樹脂量に対して５０質量％から７０質量％である。
ガラス転移温度が６０℃以上の樹脂が全樹脂量に対して５０質量％よりも少ないと、該研磨パッドを用いてシリコンウエハを研磨した前後の研磨パッドの表面形状が著しく変化してしまい、安定した研磨レートが得られない。また、ガラス転移温度が６０℃以上の樹脂が７０質量％よりも多くなると研磨パッドの磨耗が激しくなり寿命が短くなってしまう傾向がある。
【００１０】
本発明におけるポリエステル樹脂は多価カルボン酸と多価アルコ−ルとを縮重合して得られるものである。
多価カルボン酸としては、主としてジカルボン酸類からなる。ジカルボン酸類としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、１，５−ナフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、ｐ−オキシ安息香酸、ｐ−（ヒドロキシエトキシ）安息香酸などの芳香族オキシカルボン酸、等を用いることができる。芳香族ジカルボン酸は多価カルボン酸成分の４０ｍｏｌ％以上を用いることが好ましく、６０ｍｏｌ％以上がさらに好ましい。芳香族ジカルボン酸の含有率がこの範囲に満たない場合には樹脂のガラス転移温度が低下する傾向がある。本発明において好ましく用いられるジカルボン酸類としてはテレフタル酸、イソフタル酸である。これらは芳香族ジカルボン酸の内５０ｍｏｌ％以上使用されることが好ましい。
【００１１】
上記以外の他のジカルボン酸類としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フマ−ル酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、等の不飽和脂肪族ジカルボンサン、および、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、ダイマー酸、トリマー酸、テトラマー酸等の（不飽和）脂環族ジカルボン酸等を使用することができる。本発明においては必要によりトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等のトリおよびテトラカルボン酸を少量含んでも良い。
【００１２】
本発明における多価アルコ−ル成分としては、例えば、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、１，３−プロパンジオ−ル、１，４−ブタンジオ−ル、１，５−ペンタンジオ−ル、１，６−ヘキサンジオ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオ−ル、１，４−シクロヘキサンジメタノ−ル、スピログリコ−ル、１，４−フェニレングリコ−ル、１，４−フェニレングリコ−ルのエチレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、ポリテトラメチレングリコ−ル、トリシクロデカンジメタノール、ダイマージオール、水添ダイマージオール、等のジオ−ル、ビスフェノ−ルＡのエチレンオキサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノ−ルＡのエチレンオキサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物等々のジオ−ル類、さらに必要により、トリメチロ−ルエタン、トリメチロ−ルプロパン、グリセリン等のトリオ−ル、ペンタエルスリト−ル等のテトラオ−ル等、他に、ε−カプロラクトン等のラクトン類を開環重合して得られる、ラクトン系ポリエステルポリオ−ル類を用いることができる。
【００１３】
本発明では樹脂がイオン性基を有する。樹脂が有するイオン性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸基、もしくはそれらの塩（水素塩、金属塩、アンモニウム塩）の基等のアニオン性基、または第１級ないし第３級アミン基等のカチオン性基であり、好ましくは、カルボキシル基、カルボン酸アンモニウム塩基、スルホン酸基、スルホン酸アルカリ金属塩基等を用いることができる。
【００１４】
以下、ポリエステル樹脂の場合を例にして、イオン性基含有樹脂を説明する。これらイオン性基は樹脂に共重合された形態にて含有されることが好ましい。ポリエステル樹脂に共重合可能なスルホン酸金属塩基含有化合物としては、スルホテレフタル酸、５−スルホイソフタル酸、４−スルホフタル酸、４−スルホナフタレン−２，７−ジカルボン酸、５〔４−スルホフェノキシ〕イソフタル酸等の金属塩をあげることができる。またスルホ安息香酸およびその金属塩等のモノカルボン酸を用いることにより高分子末端にイオン性基を導入することが出来る。勿論、ポリエステル樹脂末端に残存するカルボキシル基は、これを有効に使うことが出来る。なお、さらにポリエステル樹脂の重合末期に無水トリメリット、無水ピロメリット酸、無水フタル酸等、多価カルボン酸無水物を加えることにより、樹脂末端により多くのカルボキシル基を導入する事ができる。カルボキシル基は後処理により、アンモニア、アルカリ金属、アミン類等により中和することにより、イオン性基として有効に活用することができる。
【００１５】
これらイオン性基の含有量は、スルホン酸基およびまたはその塩の基を含め、該樹脂に対し、２０〜１５００ｅｑ／ｔｏｎである。
かかるイオン性基は、樹脂の可溶性、水分散性を発現させ、砥粒の分散を容易にするために必要とされる。
本発明における樹脂は、同じ種類だけでなく必要により異種の樹脂を併用することができる。また、溶融状態、溶液状態で、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネ−ト化合物等と混合することもでき、またさらに、これらの化合物と一部反応させることもできる。
【００１６】
（水分散体製法）
本発明における樹脂は、水分散能を有するため、自己乳化させることによりミクロな水分散体を得ることが出来る。かかるミクロな分散体の粒子径は０．０１〜１μｍ程度である。
自己乳化の具体的な方法としては、イオン性基としてカルボキシル基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸基を有するポリエステル樹脂の場合、
（１）ポリエステル樹脂を水溶性有機化合物に溶解。
（２）中和するためのカチオンを添加。
（３）水を添加。
（４）水溶性有機化合物を共沸、透析などにより除去。
【００１７】
イオン性基としてカルボキシル基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸基の塩（金属塩、アンモニウム塩）の基等のアニオン性基、または第１級ないし第３級アミン基等のカチオン性基を有するポリエステル樹脂の場合、
（１）ポリエステル樹脂を水溶性有機化合物に溶解。
（２）水を添加。
（３）水溶性有機化合物を共沸、透析などにより除去。
なる手順を例示することができる。乳化の際に乳化剤、界面活性剤などを併用することも可能である。
【００１８】
ここに、水溶性有機化合物としてはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ブチルセロソルブ、エチルセロソルブなどの比較的低沸点の水溶性溶剤を好ましく使用することができる。
【００１９】
中和するためのカチオンの供給源としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素塩、アンモニア、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、モノエチル時エタノールアミン、イソホロン、等のアミン類、アミノアルコール類、環状アミン等を用いることができる。
【００２０】
本発明に用いられる微粒子砥粒は、５〜１０００ｎｍであることが好ましい。粒子径が５ｎｍ未満の場合、該ポリエステル樹脂と分散する場合に、その混合が非常に困難となり、実質的に製造することが出来ない。また、粒子径が１０００ｎｍを超えた場合、これを用いて製作した研磨材にて研磨を行った際に、被研磨物に大きな傷を与えてしまう可能性がある。
本発明に用いられる微粒子砥粒はいかなる材質でも良いが、好ましくは酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化第２鉄、酸化クロム、ダイヤモンドから少なくとも１種類以上含まれているものが良く、特に好ましくは酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウムがよい。研磨対象がシリコンベアウエハの場合や、Ｃｕ、Ａｌ等のメタル膜研磨の場合は、酸化ケイ素、酸化アルミニウムが特に好ましく、シリコン酸化膜を研磨する場合は酸化セリウムを用いることが特に好ましい。
【００２１】
本発明では、前記砥粒が、研磨層中に含有される量として６０〜９０質量％が好ましく、特に好ましくは７５〜９０質量％である。砥粒量が６０質量％を下回った場合、有効に研磨に関与できる砥粒の数が減り、研磨レートが出なくなってしまう。一方、砥粒の量が９０質量％を超えた場合、砥粒を結着させる樹脂の量が少なくなり砥粒の脱落が多くなり研磨パッドの寿命が短くなったり、脱落した砥粒の塊がスクラッチの原因となってしまう。
【００２２】
さらに、本発明においては、微粒子砥粒を分散した樹脂自体でバルクまたはシート状の研磨層単独の研磨材（パッド）であっても良いが、高分子基板や高分子発泡体などの基材上にコーティングなどで研磨樹脂層を形成した構成の研磨材であることが好ましい。コーティングする場合に用いる基材は、特に限定される物ではないが、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、アクリル系、セルロース系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリカーボネート、フェノール系、ウレタン系樹脂などが挙げられるが、特に好ましくは、接着性、強度、環境負荷などの観点から、ポリエステル系樹脂ないしはポリカーボネート樹脂が好ましい。
【００２３】
基材として高分子発泡体を用いる場合、いかなる高分子発泡体を用いても良いが、好ましくはポリエステル樹脂発泡体、ポリウレタン樹脂発泡体、ポリエチレン樹脂発泡体などが挙げられる。
【００２４】
本発明における研磨砥粒コーティング層（研磨層）の厚さが、好ましくは３５０μｍ以上２ｍｍ以下であり、特に好ましくは４００μｍ以上１ｍｍ以下である。コーティング層の厚さが３５０μｍ未満の場合、実際に研磨を行なった場合、コーティング層が磨り減ってしまい研磨材の寿命が短くなり実用的ではない。一方コーティング層の厚さが２ｍｍを超える場合、コーティング後乾燥した場合、表面に大きなひび割れが発生し、綺麗な塗膜を得ることが出来ない。
【００２５】
本発明の研磨パッドにおいて前述のコーティングされた研磨層には、溝が形成されていても良い。溝形状としてはその溝ピッチが１０ｍｍ以下が好ましい。さらに、より好ましくは、溝ピッチが１０ｍｍ以下でかつ、溝幅が０．５ｍｍ以上で、溝深さは少なくともコーティング層の厚さの０．８倍以上あることが良い。更に特に好ましくは、溝ピッチが４ｍｍから８ｍｍの範囲で、溝幅０．５ｍｍから２ｍｍの範囲で且つ、溝深さがコーティング厚さの０．８倍から１．１倍が好ましい。
本発明での溝の形成法としては、好ましくは機械的切削加工が好ましく、例えばセラミックや金属刃による切削や、セラミック砥石等による研削によって溝を形成することが出来る。
【００２６】
本発明では、研磨パッドの一部に光透過性領域を設けても良い。光透過領域は研磨を行なう上で、研磨の終点を検出するのに非常に有効である。光透過性領域は、研磨パッドの一部に穴をあけるだけでも良いが、好ましくは穴を空けた部分に光透過性高分子材料をはめ込む構造が良い。本発明に用いられる光透過性高分子材料は、特に限定される物ではないが、波長４００〜７００ｎｍの全領域における光透過率が５０％以上であれば特に制限されない。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）、及びエポキシ樹脂などが挙げられる。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。なお、研磨領域に用いられる形成材料や研磨領域の物性に類似する材料を用いることが好ましい。特に、研磨中のドレッシング痕による光透過領域の光散乱を抑制できる耐摩耗性の高いポリウレタン樹脂が望ましい。
【００２７】
前記ポリウレタン樹脂は、有機イソシアネート、ポリオール、及び鎖延長剤からなるものである。
有機イソシアネートとしては、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。
【００２８】
有機イソシアネートとしては、上記ジイソシアネート化合物の他に、３官能以上の多官能ポリイソシアネート化合物も使用可能である。多官能のイソシアネート化合物としては、デスモジュール−Ｎ（バイエル社製）や商品名デュラネート（旭化成工業社製）として一連のジイソシアネートアダクト体化合物が市販されている。これら３官能以上のポリイソシアネート化合物は、単独で使用するとプレポリマー合成に際して、ゲル化しやすいため、ジイソシアネート化合物に添加して使用することが好ましい。
【００２９】
ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエ−テルグリコ−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−トに代表されるポリエステルポリオ−ル、ポリカプロラクトンポリオ−ル、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコ−ルとアルキレンカ−ボネ−トとの反応物などで例示されるポリエステルポリカ−ボネ−トポリオ−ル、エチレンカ−ボネ−トを多価アルコ−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−ボネ−トポリオ−ル、及びポリヒドキシル化合物とアリ−ルカ−ボネ−トとのエステル交換反応により得られるポリカ−ボネ−トポリオ−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。
【００３０】
また、ポリオールとして上述したポリオールの他に、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。
【００３１】
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−ビスーメチルアンスラニレート、４，４’−メチレン−ビスー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−ジエチルアミン）、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が、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。
【００３２】
前記ポリウレタン樹脂における有機イソシアネート、ポリオール、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。光透過領域が前記特性を得るためには、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が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。
【００３３】
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。
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、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一般的である。なお、有機イソシアネートとポリオールから製造されるイソシアネート末端プレポリマーが市販されているが、本発明に適合するものであれば、それらを用いて、プレポリマー法により本発明で使用するポリウレタンを重合することも可能である。
【００３４】
光透過領域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。
光透過領域の形状は特に制限されるものではないが、研磨領域の開口部と同様の形状にすることが好ましい。
【００３５】
本発明では、微粒子砥粒が分散された樹脂層（研磨層）が形成された後、さらに研磨パッドの表面（研磨層）を、半導体ウエハなどの被研磨体の研磨前又は研磨中にドレッサーを用いてドレッシングを行い、パッド表面の表面粗さを０．５μｍから５μｍにすることが好ましい。
このドレッシングに用いられるドレッサーとしては、特に限定されないが、一般的に用いられる金ヤスリ、サンドペーパー、ＣＢＮ電着ホイール、ダイヤモンドドレッサー等が上げられるが、好ましくはＣＢＮ電着ホイールかダイヤモンドドレッサーである。
【００３６】
本発明で用いられるドレッサーの砥粒番手は、６０番手から４００番手が好ましい。研磨パッドの組成に応じて変更する必要があるが、より好ましくは８０番手から２５０番手である。本発明の研磨パッドの樹脂組成によっても、仕上げ後の表面粗さが異なるため、ドレッサー砥粒番手は、表面粗さが０．５〜５μｍになるように適宜選択することが好ましい。
【００３７】
本発明で、研磨に使用知る前にドレッシングを行なう場合、少なくとも研磨パッドが研磨対象物と接触する部分全面に渡って均一にドレッシングすることが必須である。このため、ドレッサーとしては、研磨パッドの大きさの約半分の直径を有する大きなドレッサーを用い、該ドレッサーを回転させながら研磨パッド全面をドレッシング処理するか、又は、小径のドレッサーを回転させながら大きく移動させて研磨パッド全面をドレッシング処理するなどの方法で用いられる。研磨を行なう場合は、ドレッシング処理は、所定の表面粗さ（０．５〜５μｍ）が得られるドレッサー番手、ドレッサー荷重、ドレッサー回転数、ドレッサー移動速度を予め求めておき、その条件に従って、研磨前にドレッシングを行なう方法が良い。更に、加工対象物を取り替えて新たな加工対象物を研磨する前にも再度同じ条件でドレッシングを行うことで、連続した処理が可能となる。
本発明では、前記ドレッシング処理を加工対象物の研磨中に行なっても良い。この場合ドレッシング処理は、研磨中の研磨パッドの表面粗さを所定の値（０．５〜５μｍ）にできるように、ドレッサー番手、ドレッサー荷重、ドレッサー回転数、ドレッサー移動速度を適宜選ぶ必要がある。
【００３８】
本発明の研磨パッドで表面にパターンが形成された凹凸のシリコンウエハを研磨する場合、該研磨パッドは研磨対象物であるシリコンウエハとある荷重を印加して接触させ、相対的に移動させることで研磨を行い、シリコンウエハを平坦化することが出来る。この場合、シリコンウエハと研磨パッドの動きは直線的な動きでも、曲線状の動きでも良い。また、本発明でシリコンウエハを研磨する場合、シリコンウエハと研磨パッドとの間には何も介さなくても研磨することは可能であるが、スクラッチ等の低減の為には、好ましくは純水を流しながら研磨をしても良い。研磨対象物がシリコンウエハ上のシリコン酸化物の場合は、アルカリ性水溶液を流しても良く、また、シリコンウエハ上の研磨対象物がアルミ、タングステン、銅等の金属の場合、それら金属表面を酸化させることの出来る酸性水溶液を流しながら研磨しても良い。これらの場合、供給する純水、アルカリ水溶液、酸性水溶液はパッドの面積当り少なくとも１５ｍｇ／ｃｍ２・ｍｉｎの量を供給するのが良い。
【００３９】
本発明においては、ウエハと研磨材の摩擦抵抗の低減や、スクラッチの低減、研磨速度の制御をする目的で、界面活性剤を滴下しながら研磨を行なっても良い。界面活性剤は、それ単独で本発明の研磨パッド上に滴下しても良く、また、前述の純水中又はアルカリ水溶液、酸性水溶液中に予め混合して滴下しても良い。
【００４０】
【実施例】
以下に、本発明を実施例によって説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
なお、本発明において採用した研磨パッドの評価方法は以下のとおりである。
【００４１】
（表面粗さの測定）
研磨パッドの表面の実質的に研磨に寄与する部分の任意の個所５箇所を、ＫＬＡテンコール社製プロファイラー  Ｐ−１５を用いて、スキャン速度２０μｍ／ｓｅｃ、針荷重２ｍｇ、スキャン長２．５ｍｍ、カットオフ長２．５ｍｍの条件で測定し、その平均値を研磨パッドの表面粗さとした。
【００４２】
（研磨特性の評価）
研磨装置として岡本工作機械社製ＳＰＰ６００Ｓを用いて、研磨特性の評価を行った。酸化膜の膜厚測定には大塚電子社製の干渉式膜厚測定装置を用いた。研磨条件としては、薬液とし、超純水のみ又は、超純水にＫＯＨを添加してｐＨ１１にした物を、研磨中に流量１５０ｍｌ／ｍｉｎで滴下した。研磨荷重としては２５０ｇ／ｃｍ２、研磨定板回転数３５ｒｐｍ、ウエハ回転数３０ｒｐｍとした。
【００４３】
研磨特性の評価では、８インチシリコンウエハに熱酸化膜を全面に渡って均一に１μｍ堆積させたウエハを前記研磨装置にて、研磨を行なった後、ウエハ面内の任意の場所２５箇所の酸化膜の膜厚を干渉式膜厚測定器（大塚電子社製）に測定した。この膜厚の平均値を研磨時間で割ることで平均研磨速度を求めた。
研磨速度の変化を調べる為、連続してウエハを１０枚処理した後、１０枚目のウエハの研磨速度を前述と同様に測定して、１０枚目のウエハの研磨速度を算出した。
スクラッチ評価は、研磨し終えた８インチシリコンウエハの酸化膜表面を、トプコン社製ウエハ表面検査装置ＷＭ２５００にて０．２μｍ以上の条痕が幾つ有るかを評価した。
【００４４】
（実施例１）
攪拌翼を備えたフラスコに、水分散体ポリエステル樹脂ＴＡＤ１０００（東洋紡績社製  ガラス転移温度６５℃  イオン性基量８１６ｅｑ／ｔｏｎ    固形分濃度３０質量％）６０質量部、同じく水分散体ポリエステル樹脂ＴＡＤ３０００（東洋紡績社製  ガラス転移温度３０℃  イオン性基量８１５ｅｑ／ｔｏｎ    固形分濃度３０質量％）４０質量部、架橋剤サイメル３２５（三井サイテック社製）４質量部及び消泡剤サーフィノールＤＦ７５（日信化学工業社製）０．７質量部を攪拌混合した後、酸化セリウムパウダー（バイコウスキー社製  平均粒子径０．２μｍ）１００質量部を逐次添加し、均一になるように攪拌した。得られた塗液はペースト状であり、これを、テーブル状ダイコーターを用いて、厚さ０．８ｍｍの発泡ポリウレタンシート（積水化学社製  ＴＨＭ    ＳｈｏｒｅＡ硬度６７）と、厚さ０．５ｍｍポリカーボネート基板（三菱エンジニアリングプラスティック社製  ＳｈｏｒｅＡ９５以上）とを両面テープ＃５７８２（積水化学工業社製）で面荷重１ｋｇ／ｃｍ２を印加しながら貼り合せた基材に約４００μｍの厚さでコーティングを行なった。得られたシートは１１０℃の熱風オーブンにて約６０分間乾燥を行い徐冷後取り出した。得られた塗膜は発泡ポリウレタン基板上に約３５０μｍの厚さがあり、その断面を走査型電子顕微鏡にて観察を行なったところ、酸化セリウム微粒子が凝集することなく均一に分散されていることが確認された。
次にこのパッドの表面をダイヤモンドドレッサー（ノリタケ社製  ＃１００    １０ｃｍφ円形）を用いて回転させながら移動させて均一にドレッシングを行なった。この時のドレッサー荷重は４０ｇ／ｃｍ２、移動速度４５ｍ／ｍｉｎ、ドレス時間１５ｍｉｎであった。このようにして表面をドレッシングしたパッドの表面粗さを測定したところ、０．６０μｍであった。
得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは研磨レートが高く、１０枚目のウエハでの研磨速度に大きな変化は無く安定した研磨レートが得られた。
【００４５】
（実施例２）
実施例１の酸化セリウムパウダーの量を１７０重量部に変更した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。得られた研磨パッドの表面粗さは０．８１μｍであった。得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは研磨レートが高く、１０枚目のウエハでの研磨速度に大きな変化は無く安定した研磨レートが得られた。
【００４６】
（実施例３）
実施例１の表面処理に使うドレッサー番手は＃６０に変更した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。得られた研磨パッドの表面粗さは１．５２μｍであった。得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは研磨レートが高く、１０枚目のウエハでの研磨速度に大きな変化は無く安定した研磨レートが得られた。
【００４７】
（実施例４）
実施例１のＴＡＤ１０００を５０重量部、ＴＡＤ３０００を５０重量部に変更した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。得られた研磨パッドの表面粗さは０．６１μｍであった。得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは研磨レートが高く、１０枚目のウエハでの研磨速度に大きな変化は無く安定した研磨レートが得られた。
【００４８】
（比較例１）
実施例１の表面処理に使うものを砥粒番手＃１２００のエメリー紙に変更した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。得られた研磨パッドの表面粗さは０．０９μｍであった。得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは研磨レートが極めて低く、殆ど研磨することが出来なかった。
【００４９】
（比較例２）
実施例１の表面処理に使うものを砥粒番手＃４５のサンドペーパーに変更した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。得られた研磨パッドの表面粗さは９μｍであった。得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは研磨レートが極めて低く、殆ど研磨することが出来なかった。また、研磨したウエハをスクラッチが目視でも多数観察された。
【００５０】
（比較例３）
実施例１において酸化セリウムパウダー（バイコウスキー社製  平均粒子径０．２μｍ）３０重量部に変更し、それ以外は同様にして研磨材を製作した。得られた研磨パッドの表面粗さは０．３μｍであった。得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは研磨レートが極めて低く、殆ど研磨することが出来なかった。
【００５１】
（比較例４）
実施例１において酸化セリウムパウダー（バイコウスキー社製  平均粒子径０．２μｍ）３００重量部に変更し、それ以外は実施例１と同様にして研磨材を製作した。得られた研磨パッドの表面粗さは６．２μｍであった。得られた研磨パッドの研磨特性に関しては表１に示す。得られた研磨パッドは初期の研磨レートが極めて高いが、すぐに研磨レートは低下してしまい、その後は殆ど研磨できなくなった。また、研磨したウエハをスクラッチが目視でも多数観察された。
【００５２】
【表１】
2004235445.tif 000002
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、スクラッチが少なく、且つ、研磨速度が高く、しかも安定した研磨速度を有するスラリーレスの研磨パッドを提供することができる。