(57)【要約】【課題】半導体素子製造工程における層間絶縁膜、ＢＰＳＧ膜、シャロートレンチ分離用絶縁膜の平坦化等のＣＭＰ技術において、ドレッシング処理を必要とせず、安定して酸化珪素膜などの被研磨物の凹凸平坦化を効率良く、高速に行い、同時に基板上の研磨傷の発生を低減出来る研磨パッドを提供する。【解決手段】基板上に形成されている被研磨膜を化学機械的に研磨するためのＣＭＰパッドであって、少なくとも支持体層と支持体層上の表面層の２層以上で構成され、その表面層が光硬化性樹脂組成物を用いるリソグラフィー法により支持体層上で複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化されて形成された光硬化性樹脂硬化物からなるものであるＣＭＰパッド。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されている被研磨膜を化学機械的に研磨するためのＣＭＰパッドであって、少なくとも支持体層と支持体層上の表面層の２層以上で構成され、その表面層はリソグラフィー法により支持体層上で複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化されて形成された光硬化性樹脂硬化物からなることを特徴とするＣＭＰパッド。
【請求項２】
可撓性を有するフィルム状である請求項１に記載のＣＭＰパッド。
【請求項３】
表面層の厚みが３μｍ以上２００μｍ以下である請求項１に記載のＣＭＰパッド。
【請求項４】
表面層を形成している光硬化性樹脂硬化物のヤング率が１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下である請求項１に記載のＣＭＰパッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＭＰパッドの製造方法であって、支持体層上に、リソグラフィー法により複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物からなる表面層を形成することを特徴とするＣＭＰパッドの製造方法。
【請求項６】
支持体層上に光硬化性樹脂組成物層を形成し、マスクを介して光硬化性樹脂組成物層を露光して光硬化性樹脂組成物層の露光部硬化させ、現像液で光硬化性樹脂組成物層の未露光部を除去して現像することにより、支持体層上複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物からなる表面層を形成する請求項５記載のＣＭＰパッドの製造方法。
【請求項７】
基板上の被研磨膜を、請求項１〜４のいずれかに記載のＣＭＰパッドの表面層に押し当て、研磨粒子を含まないか或いは結晶子サイズ径１〜１００ｎｍ以下の小さな研磨粒子を含む研磨液を、被研磨膜とＣＭＰパッドの間に供給しながら、基板とＣＭＰパッドを相対的に動かして被研磨膜を研磨することを特徴とする基板の研磨方法。
【請求項８】
ＣＭＰパッドがロールに巻き上げられており、ＣＭＰパッドのロールから引き出した部分で研磨を行い、研磨中に、連続的又は断続的にロールからＣＭＰパッドを引き出し、ＣＭＰパッドの表面層と被研磨膜とが接触する位置を、連続的又は断続的に、ＣＭＰパッドの表面層の研磨に未使用の面に移動させる請求項７に記載の基板の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子製造技術に好適に用いられているＣＭＰプロセスにおいて使用される、ＣＭＰパッド、その製造方法及びこのＣＭＰパッドを用いた基板の研磨方法に関する。本発明のＣＭＰパッド及び研磨方法は、基板表面の平坦化工程、特に、層間絶縁膜、ＢＰＳＧ（ボロン、リンをドープした二酸化珪素膜）膜の平坦化工程、シャロー・トレンチ分離の形成工程等において好適に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
現在の超々大規模集積回路では、実装密度を高める傾向にあり、種々の微細加工技術が研究、開発されている。研究開発レベルでは、既にデザインルールは０．１ミクロンのオーダーになっている。このような厳しい微細化の要求を満足するために開発されている技術の一つにＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）技術がある。この技術は、半導体装置の製造工程において、露光を施す層を完全に平坦化し、露光技術の負担を軽減し、歩留まりを安定させることができるため、例えば、層間絶縁膜、ＢＰＳＧ膜の平坦化、シャロー・トレンチ分離等を行う際に必須となる技術である。
【０００３】
従来、半導体装置の製造工程において、プラズマ−ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学的蒸着法）、低圧−ＣＶＤ等の方法で形成される酸化珪素絶縁膜等無機絶縁膜層を平坦化するための研摩方法としては、研磨膜を形成した基板をＣＭＰパッドに押しあて加圧し、研磨剤を研磨膜とＣＭＰパッドとの間に供給しながら、基板もしくはＣＭＰパッドを動かして行っている。
【０００４】
この際、ＣＭＰパッドとしては発泡ポリウレタン系が一般的に用いられている。発泡ポリウレタン系のＣＭＰパッドを用いて研摩する場合、ドレッシングと呼ばれる前処理を定期的に行う必要がある。これは、ダイヤモンド砥石等を用いてパッド表面を削ってあらす作業で、研磨によって目詰まりを起こしたＣＭＰパッド表面を削り、研磨前の表面状態に戻すことを目的に行われる。しかしながら、このドレッシング処理によりパッド表面に形成される凹凸は形状、大きさともに不揃いで、結果として、研磨特性の不安定さを招いている。また、発泡ポリウレタンの気孔のばらつきや発泡密度のばらつきは、研磨パッドロット間での研磨特性のばらつきを引き起こし、ドレッシング処理に用いるダイヤモンド砥石の劣化も研磨特性に影響を与える要因となる。
【０００５】
層間膜を平坦化するＣＭＰ技術では、層間膜の途中で研磨を終了する必要があり、研磨量の制御を研磨時間で行うプロセス管理方法が一般的に行われている。しかし、パターン段差形状の変化だけでなく、ＣＭＰパッドの状態等でも、研磨速度が顕著に変化してしまうため、プロセス管理が難しいという問題があった。
【０００６】
また、近年絶縁膜表面及び銅薄膜表面の粒子を起因とする研磨傷の発生が大きな問題になっている。研磨剤中の砥粒を小さくすることによってこの研磨傷低減することが出来ることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。このようにＣＭＰ用研磨剤の持つ機械研磨作用を小さくすることで研磨傷低減が可能であるが、従来の発泡ウレタン系パッドでは無機絶縁膜においては十分な研磨速度を得ることが出来ない。小さな研磨粒子の研磨剤を用いるには、パッドに機械研磨作用を持たせることが効果的である。しかしながら、機械研磨作用の高いパッドでは、被研磨面に傷を導入してしまう。また機械研磨作用の低いパッドでは高い研磨速度が得られない問題があった。
ＣＭＰパッド表面の凹凸を微細かつ正確に形成することができるＣＭＰパッドの製法として、比較的硬度の高い樹脂基材層の表面にリソグラフィー法にてパターニングしたレジスト層を形成し、そのレジスト層をマスクとしてエッチング法で基材層の表面をエッチングすることによる、表面にエッチングによる凹凸を有する基材層からなるＣＭＰパッドの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法には、（１）製造工程が３段階と多い、（２）凹部がつながっておりパッドが変形しにくく被研磨面への追随性に乏しいため、研磨後のウェハ面内均一性が良好でない、（３）パッドが変形しにくいため、ロール状に巻き取る方式での使用には適さないという問題点がある。
【０００７】
【非特許文献１】
廣川一男、柳田博明著、「微粒子工学大系　第ＩＩ巻　応用技術」、（株）フジ・テクノシステム出版、２００２年１月１８日発行、２９４〜３０５頁
【特許文献１】
特開２０００−１１７６１８号公報　（第１頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体素子製造工程における層間絶縁膜、ＢＰＳＧ膜、シャロートレンチ分離用絶縁膜の平坦化等のＣＭＰ技術において、ドレッシング処理を必要とせず、安定して酸化珪素膜などの被研磨物の凹凸平坦化を効率良く、高速に行い、同時に基板上の研磨傷の発生を低減出来る研磨パッドを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に形成されている被研磨膜を化学機械的に研磨するためのＣＭＰパッドであって、少なくとも支持体層と支持体層上の表面層の２層以上で構成され、その表面層はリソグラフィー法により支持体層上で複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化されて形成された光硬化性樹脂硬化物からなることを特徴とするＣＭＰパッドに関する。
本発明のＣＭＰパッドは、可撓性を有するフィルム状であることが好ましい。また、本発明のＣＭＰパッドは、表面層の厚みが３μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
本発明のＣＭＰパッドは、表面層を形成している光硬化性樹脂硬化物のヤング率が１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、上記のＣＭＰパッドの製造方法であって、支持体層上に、リソグラフィー法により複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物からなる表面層を形成することを特徴とするＣＭＰパッドの製造方法に関する。
本発明のＣＭＰパッドの製造方法は、例えば、支持体層上に光硬化性樹脂組成物層を形成し、マスクを介して光硬化性樹脂組成物層を露光して光硬化性樹脂組成物層の露光部硬化させ、現像液で光硬化性樹脂組成物層の未露光部を除去して現像することにより、支持体層上複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物からなる表面層を形成することによって行なわれる。
【００１１】
また、本発明は、基板上の被研磨膜を上記のＣＭＰパッドの表面層に押し当て、研磨粒子を含まないか或いは結晶子サイズ径１〜１００ｎｍの小さな研磨粒子を含む研磨液を、被研磨膜とＣＭＰパッドの間に供給しながら、基板とＣＭＰパッドを相対的に動かして被研磨膜を研磨することを特徴とする基板の研磨方法に関する。
本発明の研磨方法においては、ロールに巻き上げられたＣＭＰパッドを用い、ＣＭＰパッドのロールから引き出した部分で研磨を行い、研磨中に、連続的又は断続的にロールからＣＭＰパッドを引き出し、ＣＭＰパッドの表面層と被研磨膜とが接触する位置を、連続的又は断続的に、ＣＭＰパッドの表面層の研磨に未使用の面に移動させることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
本発明のＣＭＰパッドは、少なくとも支持体層と支持体層上の表面層の２層以上で構成され、その表面層はリソグラフィー法により支持体層上で複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化されて形成された光硬化性樹脂硬化物からなる。
【００１３】
本発明のＣＭＰパッドの研磨に用いられる表面層は、リソグラフ法を用いて光硬化性樹脂組成物をパターニングし、支持体層上に複数のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物を形成して形成されたものであるため、光硬化性樹脂硬化物のセグメントとセグメント間の溝で形成される凹凸を、所望の形状及び程度に均一化することが可能であり、研磨に使用する前のドレッシングを必要としない。また、リソグラフィーによって形成された光硬化性樹脂硬化物のセグメント間の溝が、研磨液を供給及び保持するため、従来のＣＭＰパッド製造に必要とされる溝や穴加工を別途行なう必要がない。さらに、リソグラフィー法を用いることから、研磨に用いられる表面層を従来のシート状のＣＭＰパッドのものより薄膜化することができ、ＣＭＰパッド全体をフィルム状にすることが可能である。本発明のＣＭＰパッドを可撓性を有するフィルム状の形態にすることにより、ロール状にした研磨パッドの新しい面を連続的或いは断続的に引き出しながら、順次新しい未使用の表面層を用いて被研磨膜を加工することが可能となり、ドレッシング工程を行わずに安定した研磨特性を得ることが出来る。即ち、本発明のＣＭＰパッドをフィルム状とすることにより、研磨前及び研磨中のドレッシングを行なうことなく多数の基板を研磨することができる点で、本発明のＣＭＰパッドはドレッシングを全く必要としないコンディショニングフリーＣＭＰパッドとして用いることも可能となる。なお、本明細書中、フィルムとは、厚みが４００μｍ以下のものを意味する。
【００１４】
光硬化性樹脂硬化物は支持体層上で複数のセグメントに分割化されているため、光硬化性樹脂硬化物として硬い材質を用いてもウエハのうねりや研磨の際にウエハを押し付けるウエハ面内の圧力むらに追随可能となり、結果としてウエハ面内の均一性が向上する効果がある。
【００１５】
本発明のＣＭＰパッドは、支持体層上に、リソグラフィー法により複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物からなる表面層を形成することにより製造することができる。例えば、支持体層上に光硬化性樹脂組成物層を形成し、マスクを介して光硬化性樹脂組成物層を露光して光硬化性樹脂組成物層の露光部硬化させ、現像液で光硬化性樹脂組成物層の未露光部を除去して現像することにより、支持体層上複数の所望の微細な形状のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物からなる表面層を形成する。
【００１６】
光硬化性樹脂組成物としては、特に限定はないが、通常、光重合性ベースレジン、光重合性モノマー及び光開始剤を必須成分とするものが好ましい。
光重合性ベースレジンとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸エステルなどの単独重合体又はそれら２種以上の共重合体、ポリエステル、エポキシ、ポリウレタン等のアクリレートなどを用いることができる。光重合性ベースレジンは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１７】
光重合性モノマーとしては、例えば、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシペンタエトキシ）フェニル〕プロパン、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β′−メタクリロイルオキシエチル−ｏ−フタレート等の各種アクリレート、メタクリレート、各種アクリルアミド、ビニル化合物等の単官能性、多官能性のエチレン性不飽和モノマーを用いることが出来る。光重合性モノマーは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１８】
また、光硬化性樹脂組成物中に用いられる光開始剤としては、例えばベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ′−テトラエチル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４′−ジメチルアミノベンゾフェノン、ベンジル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、１−ヒドロキシイソブチルフェノン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−１−プロパン、ｔ−ブチルアントントラキノン、１−クロロアントラキノン、２−エチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、１，２−ベンゾアントラキノン、１，４−ジメチルアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２−ベンジル−２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−１−ブタノン、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダール２量体等が挙げられる。これらの光開始剤は単独で又は２種類以上を組合せて使用される。本成分の使用量は、光硬化性樹脂組成物中の０．０１〜２５重量％とすることが好ましく、１〜２０重量％であることがより好ましい。
【００１９】
さらに必要に応じて、２，２′−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、トリブロモメチルフェニルスルフォン、１，７−ビス（９アクリジニル）ヘプタン（Ｓ−１）等の増感剤、密着向上剤、レベリング剤、ロイコクリスタルバイオレット、マラカイトグリーン等の着色剤などの添加剤を加えても良い。
光硬化性樹脂組成物は、通常、溶剤に溶解して用いられ、溶剤としては、特に制限はなく、メチルセロソルブ、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、メタノール等が挙げられる。
【００２０】
本発明の支持体層としては、化学的、熱的に安定であり、フィルム状、シート又は板状に成形できるものを用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、セルロースアセテート等のセルロース誘導体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエステルが挙げられる。これらの中で特に好ましいのは熱安定性，寸法安定性に優れた２軸延伸ポリエチレンテレフタレートである。また、目的により研磨対象に合った支持体層の材質や厚みを選択して弾性率をコントロールする事により、研磨特性を調整することも可能である。例えば、被研磨体の均一性を向上するためには弾性率の低い支持体（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等）を用いると効果がある。フィルム状のＣＭＰパッドを製造する場合には、支持体層の厚みは、３０〜２００μｍとすることが好ましく、５０〜１５０μｍとすることがより好ましい。
また、これらの支持体層は表面層を構成する光硬化性樹脂硬化物との密着性を向上するため、プラズマ表面処理等の易接着処理を施したものが望ましい。
【００２１】
光硬化性樹脂組成物層の支持体層上への形成方法としては、支持体層上に光硬化性樹脂組成物の溶液を塗布、乾燥する方法がある。上記塗布は、ロールコータ、コンマコータ、グラビアコータ、エアーナイフコータ、ダイコータ、バーコータ等の公知の方法で行うことができる。また、乾燥は、例えば、８０〜１５０℃て５〜３０分程度加熱することで行うことができる。
その他にも、支持体層へ市販の感光性フィルムをラミネートし、光硬化性樹脂組成物層を支持体層上へ転写することも出来る。
【００２２】
塗布する光硬化性樹脂組成物層の厚みは、硬化後の厚みで３〜２００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがより好ましく、１０〜５０μｍであることが特に好ましい。リソグラフ法によりパターニングした光硬化性樹硬化物の厚みが３μｍ未満になると、ＣＭＰパッド上への研磨液の供給及び保持が不十分となることがある。また、光硬化性樹脂硬化物が研磨により磨耗してゆくことを考慮するとＣＭＰパッドの研磨寿命が短くなる。逆に２００μｍを超えると露光精度の悪化や、光硬化性樹脂硬化物のセグメント底部の硬化むらを起こしやすくなる。
【００２３】
支持体層上に形成した光硬化性樹脂組成物層の上にさらに保護フィルムをかぶせる場合は、保護フィルムとして、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等が用いられるが、透明性の見地から、ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。この様にして得られた、積層フィルムはロール状に巻き取って保存が可能である。
【００２４】
このようにして支持体層上に形成した光硬化性樹脂組成物層を露光する。即ち、光硬化性樹脂組成物層に、アートワークと呼ばれるネガマスクパターンを通して活性光線が画像状に照射される。この際、光硬化性樹脂組成物層上にかぶせた保護フィルムが透明の場合には、そのまま、活性光線を照射してもよく、また、不透明の場合には、当然除去する必要がある。光硬化性樹脂組成物層の保護という点からは、重合体フィルムは透明で、この重合体フィルムを残存させたまま、それを通して、活性光線を照射することが好ましい。活性光線の光源としては、公知の光源、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射するものが用いられる。また、写真用フラッド電球、太陽ランプ等の可視光を有効に放射するものも用いられる。光硬化性樹脂組成物層に含まれる光重合開始剤の感受性は、通常紫外線領域において最大であるので、その場合は、活性光線の光源に紫外線を有効に放射するべきものを使用することが好ましい。露光の光量は、光硬化性樹脂組成物の種類によって異なるが、通常、５０〜３００ｍＪ／ｃｍ２が好ましく、５０〜２００ｍＪ／ｃｍ２がより好ましい。
【００２５】
次いで、露光後、光硬化性樹脂組成物層上に保護フィルムが存在している場合には、保護フィルムを除去した後、アルカリ性水溶液等の現像液を用いて、例えば、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング、スクラッピング等の公知の方法により未露光部を除去して現像し、複数の所望の形状のセグメントに分割化された光硬化性樹脂硬化物のパターンを製造する。現像液としては、アルカリ性水溶液等の安全かつ安定であり、操作性が良好なものが用いられる。上記アルカリ性水溶液の塩基としては、例えば、リチウム、ナトリウム又はカリウムの水酸化物等の水酸化アルカリ、リチウム、ナトリウム、カリウム若しくはアンモニウムの炭酸塩又は重炭酸塩等の炭酸アルカリ、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等のアルカリ金属リン酸塩、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム等のアルカリ金属ピロリン酸塩などが用いられる。
【００２６】
また、現像に用いるアルカリ性水溶液としては、０．１〜５重量％炭酸ナトリウムの希薄溶液、０．１〜５重量％炭酸カリウムの希薄溶液、０．１〜５重量％水酸化ナトリウムの希薄溶液、０．１〜５重量％四ホウ酸ナトリウムの希薄溶液等が好ましい。また、現像に用いるアルカリ性水溶液のｐＨは９〜１１の範囲とすることが好ましく、その温度は、感光性樹脂組成物層の現像性に合わせて調節される。また、アルカリ性水溶液中には、表面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混入させてもよい。現像の方式には、ディップ方式、スプレー方式等があり、高圧スプレー方式が解像度向上のためには最も適している。
現像後の処理として、必要に応じて６０〜２００℃程度の加熱又は０．２〜５Ｊ／ｃｍ２程度の露光を行うことにより光硬化性樹脂硬化物をさらに硬化させてもよい。
【００２７】
リソグラフ法により形成する光硬化性樹脂硬化物の分割化されたセグメントの微細形状としては、角柱、円柱等の柱形状、及びその窪み形状等考えられるが特に限定しない。通常、同形状の光硬化性樹脂硬化物のセグメントが、支持体層上に均一に分散して形成されていることが好ましい。光硬化性樹脂硬化物のセグメントの上面の総面積は、支持体層の上面の総面積（光硬化性樹脂硬化物のセグメントに覆われた部分も含む）の５〜７０％であることが好ましい。
【００２８】
光硬化性樹脂硬化物のヤング率は１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下が好ましく、１．０ＧＰａ以上５．０ＧＰａ以下が特に好ましい。ヤング率が１．０ＧＰａ未満になると小さな研磨粒子の研磨剤を用いて研磨を行った際研磨速度が低く平坦化時間が長くなる。また、１０．０ＧＰａを超えると、ＣＭＰパッドの変形量が小さくなり研磨パッドと被研磨膜の間に混入した僅かな不純物によっても傷が入りやすくなる。
【００２９】
また、上記方法にて得られたＣＭＰパッドの形態は研磨装置の仕様にあわせて、ロール状、円盤状、ベルト状に加工して使用できる。
【００３０】
本発明の基板の研磨方法では、基板上の被研磨膜を、本発明のＣＭＰパッドの表面層に押し当て、研磨粒子を含まないか或いは結晶子サイズ径１〜１００ｎｍの小さな研磨粒子を含む研磨液を、被研磨膜とＣＭＰパッドの間に供給しながら、基板とＣＭＰパッドを相対的に動かして被研磨膜を研磨する。研磨粒子の結晶子サイズ径は、好ましくは１〜２０ｎｍである。
本発明に使用する研磨液は、例えば、絶縁膜用研磨剤の場合は水酸化セリウム粒子の研磨粒子と分散媒からなる組成物を分散させ、必要に応じて添加剤を添加することによって得られるものであって、水酸化セリウム粒子含有量が０．０５重量％以上３重量％以下の範囲が望ましい。水酸化セリウム粒子は、その製造方法を限定するものではないが研磨液中の水酸化セリウム粒子の結晶子サイズ径は、１ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましい。
分散媒としては、通常、水が用いられ、必要に応じて、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン等の分散剤を添加してもよい。研磨液は、ｐＨ４〜１２であることが好ましい。
【００３１】
基板としては、例えば、半導体基板すなわち回路素子と配線パターンが形成された段階の半導体基板、回路素子が形成された基板が使用出来る。このような半導体基板上に形成された被研磨膜である酸化珪素膜層あるいは窒化珪素膜層を上記ＣＭＰパッドを用いて上記研磨液を供給しながら研磨することによって、酸化珪素膜層又は窒化珪素膜層の表面の凹凸を解消し、半導体基板全面に渡って平滑な面とすることが出来る。
【００３２】
研磨する装置に制限はなく、円盤型研磨装置、リニア型研磨装置、ウエブ型研磨装置で用いることが出来るが、ロール状のＣＭＰパッドを用い必要に応じてパッドの新しい面を供給しながら研磨できるウエブ型研磨装置が好ましい。
【００３３】
最も一般的な研磨装置例としては半導体基板を保持するホルダと研磨パッドを貼り付けた（回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある）定盤を有する研磨装置がある。研磨条件に特に制限はないが、研磨対象に合わせ最適化を図ることが好ましい。研磨している間、ＣＭＰパッドには研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨剤で覆われていることが好ましい。
研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く洗浄後、スピン洗浄機等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。
【００３４】
本発明のＣＭＰパッドは、半導体基板に形成された酸化珪素膜だけでなく、所定の配線を有する配線板に形成された酸化珪素膜、ガラス、窒化珪素等の無機絶縁膜、ポリシリコン、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＮ等を主として含有する膜、フォトマスク・レンズ・プリズム等の光学ガラス、ＩＴＯ等の無機導電膜、ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路・光スイッチング素子・光導波路、光ファイバーの端面、シンチレータ等の光学用単結晶、固体レーザ単結晶、青色レーザＬＥＤ用サファイヤ基板、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等の半導体単結晶、磁気ディスク用ガラス或いはアルミ基板、磁気ヘッド等を研磨することが出来る。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により、本発明を説明する。本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３６】
実施例１
（ＣＭＰパッドの作製）
メタクリル酸メチル／メタクリル酸／メタクリル酸ｎ−ブチル／アクリル酸ブチル共重合体Ｐ−１（重量比４４　／２４／１７／１５、重量平均分子量４０，０００）の４４重量％メチルセロソルブ／メチルエチルケトン（重量比７：２）溶液６８ｇ（固形分３０ｇ）、メタクリル酸／メタクリル酸メチル／アクリル酸エチル共重合体Ｐ−２（重量比１７／５３／３０、重量平均分子量１００，０００）の４０重量％メチルセロソルブ／トルエン（重量比８：２）溶液８８ｇ（固形分３５ｇ）、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシペンタエトキシ）フェニル〕プロパン２７ｇ、γ−クロロ−βヒドロキシプロピル−β′−メタクリロイルオキシエチル−ｏ−フタレート８ｇ、２，２′−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）０．１ｇ、トリブロモメチルフェニルスルフォン１．２ｇ、シリコーンレベリング剤（ＳＨ−１９３、トーレシリコン（株）製）０．０４ｇ、１，７−ビス（９アクリジニル）ヘプタン（Ｓ−１）０．２ｇ、ベンジルジメチルケタール（Ｓ−２）３ｇ、ロイコクリスタルバイオレット１ｇ、マラカイトグリーン０．０５ｇ、トルエン７ｇ、アセトン１３ｇ及びメタノール３ｇを配合し、光硬化性樹脂組成物の溶液を得た。厚さ１２５μｍのポリエチレンフタレートフィルムをプラズマ表面処理したフィルムを支持体層に用い、このフィルム上に光硬化性樹脂組成物の溶液を均一に塗布し、１００℃の熱風対流式乾燥機で１０分間乾燥した。形成した光硬化性樹脂組成物層の厚みは２５μｍであった。さらに光硬化性樹脂組成物層の上に保護フィルムとして厚さ１６μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムをラミネートした。次に高圧水銀灯ランプを有する露光機（オーク（株）製）５９０を用いて、ネガとして２００μｍ角の四角が４００μｍピッチで並ぶ形状のマスクを保護フィルム上に密着して置いて１００ｍＪ／ｃｍ２露光した。次に保護フィルムを剥離し、３０℃で１重量％濃度の炭酸ナトリウム水溶液を３０秒間スプレーすることにより、未露光部分を除去した。現像後さらに３Ｊ／ｃｍ２の露光及び１６０℃１時間の熱処理を行って、光硬化性樹脂硬化物をさらに硬化させ、厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、２００μｍ角、高さ２５μｍの光硬化性樹脂硬化物が４００μｍピッチで配列されたフィルム状ＣＭＰパッドを得た。光硬化性樹脂硬化物のヤング率は１．７ＧＰａであった。ヤング率の測定はＮａｎｏ　Ｉｎｄｅｎｔｅｒ　ＳＰ２（東陽テクニカ製）を用いて測定した。
【００３７】
（研磨液の作製）
５５ｇのＣｅ（ＮＨ４）２（ＮＯ３）６を１０ｋｇの純水に溶解し、次にこの溶液にアンモニア水（２５％水溶液）を加えてｐＨ５．５として水酸化セリウム２１ｇを含む懸濁液を遠心分離（４０００ｒｐｍ、５分間）して固液分離した後、液体を除去し、新たに純水を加えた。この操作をさらに３回繰り返して洗浄を行った。洗浄後に得られた水酸化セリウム懸濁液遠心分離（４０００ｒｐｍ、５分間）して固液分離した後、液体を除去し、新たに純水を加えた。この操作をさらに３回繰り返して洗浄を行った。洗浄後に得られた水酸化セリウム懸濁液中の粒子の比表面積をＢＥＴ法によって測定したところ、２００ｍ２／ｇであった。また、透過型電子顕微鏡で粒子の観察を行ったところ、結晶子サイズ径は５ｎｍであった。水酸化セリウム懸濁液に純水を加え、水酸化セリウム濃度が０．２重量％、ｐＨ５．５の研磨液を得た。
【００３８】
（絶縁膜の研磨）
作製したフィルム状ＣＭＰパッドをφ６００ｍｍの円盤に切り取り、円盤状研磨装置の定盤に１．２ｍｍ厚みの発砲ポリウレタンを間に挟んで貼り付けた。ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で酸化珪素絶縁膜を形成させたφ２００ｍｍシリコンウエハを、基板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーにセットし、上記定盤上に絶縁膜を下にしてホルダーを載せ、さらに加工荷重が３０ｋＰａ（３０６ｇｆ／ｃｍ２）になるように設定した。パッド上に上記作製研磨液を２００ｍｌ／ｍｉｎの速度で滴下しながら、定盤及びウエハをそれぞれ７５ｒｐｍで２分間回転させ、絶縁膜を研磨した。この研磨を２０枚のウエハに対して行った。その際研磨前及びウエハ交換時のＣＭＰパッドのドレッシングは一切行わなかった。研磨後のウエハを純水で良く洗浄後、乾燥した。光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変化を測定し、研磨速度を計算したところ、２０枚の平均研磨速度は２６０ｎｍ／ｍｉｎであった。２０枚の研磨速度のばらつきは、（１σ／平均研磨速度×１００）で７％であった。また、研磨後のウエハの絶縁膜表面を光学顕微鏡を用いて暗視野にて観察し、ウエハ表面に存在する研磨に起因する傷を数えた。研磨傷個数は５個／ウエハであった。
【００３９】
比較例１
比較として市販の発泡ポリウレタンパッドを円盤状研磨装置の定盤に貼り付けて、研磨を行った。パッド表面のヤング率は０．６ＧＰａであった。研磨前及び研磨するウエハの交換時毎に＃７０番手のダイヤモンド砥石を用いて、パッド表面のドレッシング処理を行った。ドレッシング条件は、圧力１０ｋＰａ、回転２０ｒｐｍ、ドレス時間は研磨前が１０分、ウエハの交換時毎に１分である。研磨液、ウエハ、加工条件は実施例１と同じものを用いて、２０枚のウエハを研磨した。平均研磨速度は９ｎｍ／ｍｉｎ、研磨速度のばらつきは３０％、研磨傷は３個／ウエハであった。
【００４０】
比較例２
上記比較例１の研磨液を市販のシリカ系研磨剤に変えて、比較例１と同じ実験を行った。平均研磨速度は２００ｎｍ／ｍｉｎ、研磨速度のばらつきは１２％、研磨傷は３０個／ウエハであった。
上記、実施例１、比較例１、比較例２の評価結果を表１に纏めた。
【００４１】
【表１】
2004119875.tif 000002
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明のＣＭＰパッドはドレッシング処理を必要としないコンディショニングフリーＣＭＰパッドであり、研磨速度ばらつきが小さく且つ高研磨速度、低研磨傷であり、基板研磨工程数の低減、基板表面平坦化の効率向上、プロセス管理の容易化、研磨傷低減に効果がある。