(57)【要約】【課題】研磨速度が高く、且つ面内均一性に優れた被研磨面を与える化学機械研磨用研磨パッドを提供する。【解決手段】本発明の研磨パッドは、非水溶性マトリックス（架橋１，２−ポリブタジエン等）と、該非水溶性マトリックス中に分散された水溶性粒子（シクロデキストリン等）１１とを有する研磨層１、及び該研磨層１の一面に積層され、且つ該研磨層１よりも大きな圧縮率の発泡体（発泡ポリエチレン等）である支持層２を備える。【選択図】　　　図１
2004025407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水溶性マトリックスと、該非水溶性マトリックス中に分散された水溶性粒子とを有する研磨層、及び該研磨層の一面に積層され、且つ該研磨層よりも大きな圧縮率の発泡体である支持層を備えることを特徴とする化学機械研磨用研磨パッド。
【請求項２】
上記非水溶性マトリックスは架橋重合体を含む請求項１に記載の化学機械研磨用研磨パッド。
【請求項３】
上記支持層の少なくとも一部はジエン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂及びポリウレタン系樹脂から選ばれる材料の発泡体である請求項１又は２に記載の化学機械研磨用研磨パッド。
【請求項４】
上記支持層の圧縮率が０．１〜３０％である請求項１乃至３のいずれかに記載の化学機械研磨用研磨パッド。
【請求項５】
上記支持層は補強材を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の化学機械研磨用研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学機械研磨用研磨パッドに関し、更に詳しくは、研磨中に研磨パッドが変形することなく、研磨速度が高く且つ面内均一性に優れた被研磨面を与える化学機械研磨用研磨パッドに関する。本発明の化学機械研磨用研磨パッドは、半導体ウェハ等の表面の研磨等に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
高い平坦性を有する表面を形成できる研磨方法としてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が近年注目されている。ＣＭＰでは研磨パッドと被研磨面とを摺動しながら、研磨パッド表面に砥粒が分散された水系分散体であるスラリーを上方から流下させて研磨が行われる。
また、半導体ウェハの研磨において、研磨層と支持層等を備える複層構造の研磨パッドは知られている。しかし、研磨層及び支持層の組み合わせによっては、生産性を大きく左右する研磨速度及び被研磨面の面内均一性のバランスが悪化することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、研磨速度が高く且つ面内均一性に優れた被研磨面を与える化学機械研磨用研磨パッドを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の通りである。
［１］非水溶性マトリックスと、該非水溶性マトリックス中に分散された水溶性粒子とを有する研磨層、及び該研磨層の一面に積層され、且つ該研磨層よりも大きな圧縮率の発泡体である支持層を備えることを特徴とする化学機械研磨用研磨パッド。
［２］上記非水溶性マトリックスは架橋重合体を含む上記［１］に記載の化学機械研磨用研磨パッド。
［３］上記支持層の少なくとも一部はジエン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂及びポリウレタン系樹脂から選ばれる材料の発泡体である上記［１］又は［２］に記載の化学機械研磨用研磨パッド。
［４］上記支持層の圧縮率が０．１〜３０％である上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の化学機械研磨用研磨パッド。
［５］上記支持層は補強材を有する上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の化学機械研磨用研磨パッド。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の化学機械研磨用研磨パッドは、図１に示すように研磨層１及びこの研磨層の一面に積層される支持層２を備えるものである。
上記「研磨層」は、通常、それ自体で、その表面が研磨性能を有するものである。また、その表面にスラリーを保持し、更には、研磨時までに形成される微細な穴（以下、「ポア」ともいう。）に、スラリーに含まれる砥粒、研磨屑等を一時的に滞留させることができるものである。
【０００６】
上記「非水溶性マトリックス」（以下、単に「マトリックス」ともいう）は、その全体に水溶性粒子を分散・含有する材料である。非水溶性マトリックスを構成する材料は特に限定されない。そのような材料としては、所定の形状及び性状への成形が容易であり、適度な硬度や、適度な弾性等を付与できることなどから、通常、有機材料が用いられる。この有機材料としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム及び硬化樹脂（熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等、熱、光等により硬化された樹脂）等を１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０００７】
このうち、熱可塑性樹脂としては、１，２−ポリブタジエン樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリル系樹脂｛（メタ）アクリレート系樹脂等｝、ビニルエステル樹脂（アクリル樹脂を除く）、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等が挙げられる。
【０００８】
熱可塑性エラストマーとしては、１，２−ポリブタジエン等のジエン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、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）等のスチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリアミド系エラストマー（ＴＰＡＥ）、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、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等が挙げられる。
【０００９】
架橋ゴムとしては、ブタジエン系ゴム（高シスブタジエンゴム、低シスブタジエンゴム等）、イソプレン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、スチレン−イソプレン系ゴム等の共役ジエン系ゴム、アクロルニトリル−ブタジエン系ゴム等のニトリル系ゴム、アクリル系ゴム、エチレン−プロピレン系ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム等のエチレン−α−オレフィン系ゴム及びブチルゴムや、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の架橋ゴムが挙げられる。
硬化樹脂としては、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン−ウレア系樹脂、ウレア系樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール系樹脂、ビニルエステル系樹脂等を挙げることができる。
また、これらの有機材料は、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基等により変性されたものであってもよい。変性により、後述する水溶性粒子や、スラリーとの親和性を調節することができる。
これらの有機材料は１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、上記有機材料の中でも架橋重合体を含むことが好ましい。
【００１０】
架橋重合体としては、１，２−ポリブタジエン樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ビニルエステル系樹脂等の、熱、光等の外部エネルギーを加えることで架橋する硬化性樹脂や、１，２−ポリブタジエン等のジエン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、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）等のスチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマー、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・イソプレンゴム等を架橋反応させた架橋ゴムや、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン等を架橋させた（架橋剤、紫外線又は電子線等の照射による）重合体や、アイオノマー等が挙げられる。尚、架橋重合体は、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基等の極性基により変性されていてもよい。この変性により水溶性粒子及びスラリーとの親和性を調節できる。上記マトリックスを構成する材料は、上記架橋重合体の１種のみであってもよいし、２種以上の組み合わせからなるものであってもよい。
【００１１】
上記マトリックスは、架橋重合体のみからなるものであってもよいし、一部が架橋重合体であってもよいし、その場合には架橋重合体と非架橋重合体との混合物等であってもよい。また、多くのスラリー中に含有される強酸や強アルカリに対して安定であり、且つ吸水による軟化が少ないことから、架橋重合体の少なくとも一部は架橋ゴムであることが好ましい。また、この場合の架橋ゴムは有機過酸化物を用いて架橋されたものが好ましい。尚、架橋重合体全体が架橋ゴムから構成されてもよく、その他の架橋重合体との混合物であってもよい。
また、架橋重合体の少なくとも一部が架橋された１，２−ポリブタジエンであることが好ましい。
【００１２】
上記マトリックスが架橋重合体を含有することにより、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、研磨時及びドレッシング時に上記マトリックスが過度に引き延ばされ塑性変形してポアが埋まること、また、研磨パッド表面が過度に毛羽立つこと等を効果的に抑制できる。従って、ポアが効率よく形成され研磨時のスラリーの保持性の低下が少なく、また、毛羽立ちが少なく研磨平坦性を阻害することもない。
【００１３】
上記「水溶性粒子」は、少なくともその一部が研磨中に、スラリーに含有される水系媒体と接触することにより研磨層外へ離脱できる粒子である。図１において、水溶性粒子１１は、研磨層１の中に分散している。本発明に関わる水溶性粒子としては、水系媒体と接触したとき、完全に溶解してもよいが、水等（メタノール等のアルコール系溶剤を含む。）を含有して膨潤し、ゲル状になって研磨層外へ遊離するものであってもよい。これにより、研磨層の表面にポアが形成される。
【００１４】
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が、例えば、有機系水溶性粒子及び無機系水溶性粒子を用いることができる。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、水溶性感光性樹脂、スルホン化ポリイソプレン、スルホ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。更に、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、硝酸マグネシウム等から形成されたものを挙げることができる。水溶性粒子は、１種単独の材料から形成されるものであってもよいし、２種以上の材料を組み合わせて形成されるものであってもよい。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であってもよい。
【００１５】
水溶性粒子は、研磨中に研磨層の表面に露出したもののみが水溶し、表出することなく研磨層内に存在するものは吸湿及び膨潤しないことが好ましい。このため、水溶性粒子には最外部の少なくとも一部に吸湿を抑制するエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド及びポリシリケート等から構成される外殻を形成してもよい。この外殻は水溶性粒子に物理的に吸着していても、水溶性粒子と化学結合していても、更にはこの両方により水溶性粒子に接していてもよい。
【００１６】
水溶性粒子は、ポアを形成する機能以外にも、研磨層の押し込み硬さを適度なものとする機能を有する。従って、水溶性粒子を含有させることによって、ポアを形成するだけでなく研磨層自体のショアＤ硬度を向上させることが可能となる。このような理由から水溶性粒子は、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（内部に空隙を有さない）であることが好ましい。
【００１７】
水溶性粒子の大きさは特に限定されないが、ＪＩＳ　Ｋ　６２２１に準じて測定した平均粒径は、好ましくは０．１〜５００μｍ、より好ましくは０．５〜１００μｍ、更に好ましくは１〜５０μｍである。この平均粒径が０．１μｍ未満であると、ポアの大きさが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、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層の機械的強度及び研磨速度が低下する傾向にある。
【００１８】
更に、研磨層に含まれる水溶性粒子の量は、特に限定されないが、研磨層を構成する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、水溶性粒子は、好ましくは１０〜９０体積％、より好ましくは１５〜６０体積％、更に好ましくは２０〜４０体積％である。水溶性粒子の含有量が１０体積％未満であると、得られる研磨パッドにおいてポアが十分に形成されず研磨速度が低下する傾向にある。一方、９０体積％を超えて水溶性粒子を含有する場合は、得られる研磨パッドにおいて研磨パッド内部に存在する水溶性粒子が膨潤又は溶解することを十分に防止でき難くなる傾向にあり、研磨パッドの硬度及び機械的強度を適正な値に保持し難くなる。
【００１９】
また、研磨層には、マトリックス及び水溶性粒子以外にも、必要に応じて、マトリックスと水溶性粒子との親和性並びに水溶性粒子の分散性を向上させるために相溶化剤（酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、オキサゾリン基及びアミノ基等により変性された重合体、ブロック共重合体及びランダム共重合体等）、種々のノニオン系界面活性剤、及び、カップリング剤等やこれらの残渣が含有されていてもよい。
【００２０】
更に、研磨層には、従来よりスラリーに含有されている砥粒（シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア及びチタニア等）、酸化剤、アルカリ金属の水酸化物、酸、酸を生成する塩、ｐＨ調節剤、界面活性剤、スクラッチ防止剤等の少なくとも１種を含有させることができる他、充填剤、軟化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、可塑剤等の各種の添加剤を含有させることができる。充填剤としては炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー等の剛性を向上させる材料、二酸化マンガン、三酸化二マンガン、炭酸バリウム等の研磨性能を有する材料等が挙げられる。
【００２１】
上記酸化剤としては、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、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。また、これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２２】
上記アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、及び水酸化セシウム等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記酸としては特に限定されず、有機酸、無機酸のいずれも使用することができる。有機酸としては、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シユウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸及びフタル酸等が挙げられる。これらの有機酸は１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用することもできる。また、無機酸としては、硝酸、塩酸及び硫酸等が挙げられ、これら無機酸も１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用することもできる。更に、有機酸と無機酸とを併用することもできる。
また、使用時に酸を生成する塩としては、上記酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２３】
上記界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤等、両性界面活性剤のいずれをも使用することができる。このうちでもアニオン性界面活性剤が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩、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等のスルホン酸塩、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等の硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等のリン酸エステル塩等を挙げることができる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２４】
上記スクラッチ防止剤としては、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。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２５】
研磨層を構成する材料を、ＪＩＳ　Ｋ　６２５１に準じる試験片形状に成形し、８０℃において破断させた場合、破断後に残留する伸び（以下、単に「破断残留伸び」という）を１００％以下にできる。即ち、破断した後の試験片の標線間合計距離を破断前の標線間距離の２倍以下にすることができる。この破断残留伸びは好ましくは３０％以下、更に好ましくは１０％以下、とりわけ好ましくは５％以下である。尚、下限は通常０％である。破断残留伸びが１００％を超えて大きくなるにつれ、研磨時及び面更新時に研磨層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。
【００２６】
尚、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長さの伸び率である。尚、試験温度については、実際の研磨において摺動により達する温度が８０℃程度であるため、この温度で行っている。
【００２７】
水溶性粒子を研磨層中に分散させる方法は特に限定されないが、通常、非水溶性マトリックスとなる成分と、水溶性粒子及びその他の添加剤等をロール、ニーダー、バンバリーミキサー、単軸押出機、多軸押出機等の混練機を用いて混練し、プレス成形、押出成形、射出成形等の方法によってシート状、ブロック状、フィルム状等とした後、所定の形状に加工される。尚、非水溶性マトリックスを構成する材料及び水溶性粒子の親和性、並びに水溶性粒子の分散性を制御するため、原料に相容化剤を配合してもよい。この相容化剤としては、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、オキサゾリン基及びアミノ基等の極性基により変性された重合体、ノニオン系界面活性剤、カップリング剤等が挙げられ、これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記混練においては、上記原料成分は加工し易いように加熱しながら混練されるが、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。固体であることにより、非水溶性マトリックスとの相溶性に関わらず水溶性粒子を前記の好ましい平均粒径を呈する状態で分散させ易くなる。従って、原料の加工温度により、水溶性粒子の種類を選択することが好ましい。
【００２８】
研磨層の形状は特に限定されないが、例えば、円板状、多角形の角板状等とすることができる。また、その厚さも特に限定されないが、好ましくは０．１〜２０ｍｍ、更に好ましくは０．５〜１０ｍｍ、特に好ましくは０．５〜５ｍｍである。
【００２９】
また、研磨層の研磨面には、研磨時にスラリーを保持し、スラリーに含有される砥粒、研磨屑等を一時的に滞留させるために、ポアが少なくとも研磨時までに形成されることが好ましい。即ち、研磨層の研磨面の所定の位置に予めポアが所定の大きさで形成されていてもよく、上記のように、マトリックス中に分散されて含有される水溶性粒子が研磨時に研磨層の表面から脱離し、ポアが形成されてもよい。尚、本発明に関わる研磨層の研磨面は、平坦面であってもよいし、スラリーの排出性を向上させる目的等で環状、螺旋状、格子状等の溝やドットパターン等の凹部を設けてもよい。
【００３０】
研磨層のショアＤ硬度は、好ましくは３５〜１００、更に好ましくは４５〜９０である。
【００３１】
上記「支持層」は、上記研磨層の一面に積層される発泡体であり、研磨層の研磨面とは反対の裏面側に位置するものである。
上記発泡体は、連泡状態であってもよいし、独泡状態であってもよい。好ましくは独泡状態であり、これによって、支持層が吸水しにくく、いったん吸水しても内部まで伝播しにくい。
【００３２】
上記支持層を構成する発泡体は発泡性を有する材料からなるものであれば特に限定されない。また、スラリーや水等に接触するため、吸水しにくく、形状の変形が発生せず、硬度等が変化しにくいものが好ましい。更に、研磨中に周期的に印加される荷重に対して塑性変形しにくく、弾性回復することができるものが好ましい。発泡性を有する材料の例としては、ジエン系エラストマー、ウレタン系エラストマー等の架橋性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ウレア系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。上記材料は１種単独で発泡体を構成してもよいし、２種以上の組み合わせによって発泡体を構成してもよい。
【００３３】
上記材料のうち、より容易に研磨層よりも圧縮率の大きな発泡体とすることができるジエン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂が好ましい。また、水と接触しても吸湿性、吸水性が低く、力学特性の劣化がほとんどない等のために発泡体が変形しにくいジエン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂がより好ましい。
【００３４】
本発明に関わる支持層としては、その少なくとも一部が上記材料等からなる発泡体であればよい。即ち、１種のみの材料からなる発泡体が支持層を構成するものであってもよいし、１種の材料からなる発泡部と、別の種類の材料から形成された発泡部とからなる発泡体が支持層を構成するものであってもよい。
【００３５】
上記支持層の圧縮率は、通常、０．１〜３０％であり、好ましくは１〜３０％、より好ましくは２〜１５％、更に好ましくは３〜１０％である。圧縮率が小さすぎると、研磨層が被研磨材料の被研磨面に与える応力集中の拡散がうまくできず、被研磨面の面内均一性が悪くなる傾向にある。尚、圧縮率とは、所定形状の成形体に一定の荷重をかけたときに縮む割合をいう。
【００３６】
また、圧縮率は、発泡性を有する材料の分子量や、製造時の粘度、発泡方法（発泡倍率の制御等）、空孔率、発泡体の厚さ等をうまく使い分けることにより調整することができる。
【００３７】
本発明に関わる支持層としては、上記好ましい圧縮率を備えるものであれば、上記材料等からなる発泡体の２種以上を積層したものであってもよい。積層する発泡体は、同じ材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。また、各発泡体の厚さ等は特に限定されない。積層の方法も特に限定されないが、接着剤、粘着剤等によって接合してもよい。また、発泡体同士の接触面において相互にずれを生じない程度に十分な摩擦を有する場合等には接合しなくてもよい。また、接着材（両面テープ等）等を用いて接合して積層することができる。更に、各発泡体に凸部と該凸部に嵌合可能な凹部とをそれぞれ設けて接合してもよい。
【００３８】
支持層の厚さは、使用される研磨装置によって異なる厚さとすることができるが、発泡体を積層するしないにかかわらず、好ましくは０．１〜２．５ｍｍ、より好ましくは０．３〜１．５ｍｍである。また、支持層の平面形状は特に限定されないが、例えば、円形、四角形等の多角形等とすることができる。更に、形状は研磨層のそれと同じであってもよいし異なるものであってもよい。
【００３９】
上記支持層は補強材を有することができる。ここで、「補強材」とは、それ自身が劣化しにくく、支持層の形状を十分に維持することができるものである。
補強材としては、有機系材料であってもよいし、無機系材料であってもよい。更には、これらの複合材料であってもよい。その例としては、不織布、樹脂製メッシュ、金属製メッシュ等が挙げられる。また、形状、大きさは問わないが、樹脂、ゴム、エラストマー等からなる小片であってもよい。
上記不織布及び樹脂製メッシュとしては、それぞれ、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンフタレート、ポリアミド等の高分子材料から選ばれる少なくとも１種の繊維からなるものが挙げられる。上記金属製メッシュとしては、ステンレス、アルミ合金、チタン合金等の金属あるいは合金から選ばれる少なくとも１種の繊維あるいは細線からなるものが挙げられる。その他、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維等により形成されたメッシュを用いてもよい。不織布、樹脂製メッシュ、金属製メッシュ等は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。また、不織布、樹脂製メッシュ、金属製メッシュ等の表面には、樹脂、ゴム、エラストマー等の成分が被覆されていてもよい。
尚、補強材は、発泡体の中に位置するものでもよいし（図２参照）、研磨層と接触しない側の支持層の表面に配設されるものでもよい（図３参照）。前者の場合、小片状の補強材が発泡体の中に均一に分散されていることが好ましい。後者の場合は、支持層の全体に配設されてもよいし、一部に配設されてもよい。
【００４０】
支持層を上記のような構成とすることによって、半導体ウェハ等の研磨における局所的な圧力集中を分散し、研磨パッド全体を均一に機能させ、被研磨面の面内均一性を向上させることができる。
【００４１】
本発明の研磨パッドは、研磨層及び支持層が積層されてなるものである。但し、支持層と研磨層との積層方法は特に限定されない。また、この積層においては研磨層及び支持層が接合されていても、接合されていなくてもよい。支持層の表面と研磨層の表面とに研磨時に相互にずれを生じない程度に十分な摩擦を有する場合等には接合することなく積層することができる。また、接着剤や接着材（両面テープ等）等を用いて接合して積層することができる。更に、研磨層及び支持層に凸部及び該凸部を嵌合可能な凹部をそれぞれ設けて接合することもできる（図４参照）。
【００４２】
本発明の研磨パッドの形状は特に限定されず、例えば、円盤状、ベルト状、ローラー状等とすることができる。また、支持層へのスラリー、水等の浸入が危惧される場合には、そのような対策を施した研磨パッド形状となってもよい。例えば、支持層に対する防水枠を設けてもよい。また、支持層の周縁部を撥水性材料で塗布あるいは被覆したり、研磨層の大きさを支持層よりも大きくし、研磨層の大きさに合わせるために支持層の周縁部に研磨層構成材料を接合する等してもよい。
【００４３】
本発明の研磨パッドとしては、（ａ）研磨面に溝を有さない研磨層と、ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂からなる発泡体である支持層とを備える研磨パッド、（ｂ）研磨面に環状、螺旋状、格子状又はその他の溝及び／又はドットパターン等の凹部を有する研磨層と、ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂からなる発泡体である支持層とを備える研磨パッド、等が好ましい。
【００４４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
後に架橋されてマトリックスとなる１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ社製、品名「ＪＳＲ　ＲＢ８３０」）１００質量部と、水溶性粒子としてβ−サイクロデキストリン（横浜国際バイオ研究所社製、品名「デキシーパールβ−１００」）１００質量部とを１２０℃に加熱されたニーダーにて混練した。その後、有機過酸化物（日本油脂社製、品名「パーヘキシン２５Ｂ」）０．３質量部を添加して更に混練した後、金型内にて１９０℃で１０分間架橋反応させ、成形し、直径６０ｃｍ、厚さ２．５ｍｍの円板状の成形体を得た。これに所定の表面加工処理を行い研磨パッドの研磨層とした。尚、研磨層のショアＤ硬度は７２であり、圧縮率は０．８％以下であった。
支持層として直径６００ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状の発泡ポリエチレン成形体を用いた。尚、圧縮率は４．８％であった。この支持層と上記研磨層とを、両面テープを用い加圧ロールを通すことで貼り合わせて研磨パッドとした。
尚、圧縮率はＪＩＳ　Ｌ１０９６に準じ、以下の方法で測定した。
圧縮弾性率試験機を用い、初荷重３００ｇｆ／ｃｍ２の下で厚さＴ０（ｍｍ）を測り、次に荷重１８００ｇｆ／ｃｍ２の下で１分間放置して厚さＴ１（ｍｍ）を測るとき、圧縮率は次式で求められる。
圧縮率（％）＝｛（Ｔ０−Ｔ１）／Ｔ０｝×１００
【００４５】
上記で得られた研磨パッドを、シリカスラリー（ＪＳＲ社製「ＣＭＳ１１０１」）を流量２００ｃｃ／分で流下させながら、研磨機（荏原製作所社製、型式「ＥＰＯ１１２」）の定盤上に装着し、定盤回転数３０ｒｐｍ、ウェハ保持ヘッド回転数３１ｒｐｍ、研磨時間２分の条件で熱酸化膜ウェハを研磨し、研磨速度及び面内ばらつきを測定し、表１に示した。尚、研磨速度及び面内ばらつきは光学式膜厚計による膜厚変化測定により求めた。測定はウェハの一直径方向に端から１５ｍｍを起点として１０ｍｍ間隔に１８点行い、研磨前後の膜厚の差分の平均値を研磨時間で割った値を研磨速度（単位；ｎｍ／分）、研磨前後の膜厚の差分の標準偏差を研磨速度で割り１００を乗じた値を面内ばらつきσ（単位；％）とした。
【００４６】
比較例１
実施例１における研磨層をそのまま研磨パッドとした以外は、実施例１と同様にして研磨の評価を行った。研磨速度及び面内ばらつきの結果を表１に示した。
【００４７】
【表１】
2004025407.tif 000003
【００４８】
実施例の効果
比較例１は、研磨速度が１５７ｎｍ／分、面内ばらつきが５．１％であったのに対し、実施例１では、研磨速度は１６０ｎｍ／分と高くなり、研磨表面の面内ばらつきが２．８％であり、比較例１と比べて半分程度と小さくなった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、研磨層及び支持層を備え、支持層を研磨層よりも大きな圧縮率を有する発泡体とすることで、研磨の際にウェハあるいはウェハを支持するヘッドがもたらす圧力をパッド面方向に拡散し、ウェハ面内に加わる局所的な圧力集中を分散解消し、ウェハの研磨特性の面内均一性を改良することができる。また、研磨層が非水溶性マトリックスと水溶性粒子とを含有するため、研磨の際にスラリー等に含まれる水に接触することによってポアが形成されやすく、スラリーが十分に保持され、更には研磨速度を大きくすることができる。
また、非水溶性マトリックスに架橋重合体を含む場合は、研磨の際に形成されたポアの形状が維持されやすい。
発泡体として架橋性エラストマー、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の材料からなるものとした場合、被研磨体の種類や、研磨方法に適した支持層の圧縮率を選択することができ、効率的な研磨を進めることができる。また、支持層は補強材を有することができ、研磨パッドとしての強度を優れたものとするだけでなく、圧縮率の調節をも達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の化学機械研磨用研磨パッドを示す説明断面図である。
【図２】支持層を構成する発泡体の中に補強材が配設された研磨パッドを示す説明断面図である。
【図３】支持層の表面に補強材が配設された研磨パッドを示す説明断面図である。
【図４】研磨層及び支持層がそれぞれに有する凹部と凸部の嵌合によって接合された研磨パッドを示す説明断面図である。
【符号の説明】
１；研磨層、１１；水溶性粒子、２；支持層、３；補強材。
【図１】
2004025407.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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