(57)【要約】【課題】溝部の表面粗さが小さく、更には寸法精度が高い溝を形成することができる半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法及び半導体ウェハ用研磨パッドを提供する。【解決手段】本発明の加工方法では、架橋重合体を含有する非水溶性マトリックスと、この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半導体ウェハ用研磨パッドの研磨面側に表面粗さが２０μｍ以下の溝を形成する。また、切削加工により溝を形成することが好ましい。更に、吸引孔を有する加工テーブルの一面側に半導体ウェハ用研磨パッドを載置し、加工テーブルの他面側から吸引してパッドを加工テーブルの一面側に吸着させて固定した後、溝を形成することがより好ましい。【選択図】　　　図１
2004071985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋重合体を含有する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半導体ウェハ用研磨パッドの研磨面側に表面粗さが２０μｍ以下の溝を形成することを特徴とする半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法。
【請求項２】
切削加工により上記溝を形成する請求項１に記載の半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法。
【請求項３】
吸引孔を有する加工テーブルの一面側に上記半導体ウェハ用研磨パッドを載置し、該加工テーブルの他面側から吸引して該半導体ウェハ用研磨パッドを該加工テーブルの該一面側に吸着させて固定した後、上記溝を形成する請求項１又は２に記載の半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法。
【請求項４】
研磨面側に溝を有する半導体ウェハ用研磨パッドであって、該溝は、請求項３に記載の半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法により形成されたものであることを特徴とする半導体ウェハ用研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法及び特定の方法により研磨面側に溝が形成された半導体ウェハ用研磨パッドに関する。更に詳しくは、研磨面側に環状の溝、格子状の溝、螺旋状の溝、多数の凹部等が形成され、半導体ウェハの化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）（以下、「ＣＭＰ」ということもある。）に用いられる半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法及び半導体ウェハ用研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハのＣＭＰ加工には樹脂製の研磨パッドが用いられることが多い。また、この研磨パッドの研磨面側には、ＣＭＰ用スラリーの保持、切削粉の一時貯留等を目的として、環状の溝、格子状の溝、螺旋状の溝等が設けられる場合がある。この溝は切削加工、金型成形等の方法により形成され、これまで各々の方法において種々の改良がなされている（例えば、特開２００２−１１６３０号公報等）。この溝は、ＣＭＰ加工によりウェハを均一に研磨し、平坦性等に優れた被研磨面とするために、表面粗さが小さく、更には寸法精度が高く、均質なものである必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、例えば、環状の溝は、旋盤機能を有する加工装置を使用し、その回転板に、パッドを溝のピッチ方向に送る位置決め機構と、溝の深さ方向に切り込むことができる刃物台とが設けられ、この刃物台に旋削工具を取着し、行われている。また、格子状の溝の場合は、バイト等を直線送りして平行な多数の溝をマシニングセンタ又はプレーナ等に割り出し、回転テーブルを設けて回転工具又は切削工具により加工することができる。
【０００４】
しかし、従来の樹脂発泡体からなる研磨パッドでは、このような加工装置を用いて切削しても溝の深さ方向に微少な切り込みを行うことは容易ではない。更に、研磨パッドはそれほど厚いものではないため、その全表面に幅、深さ等の寸法精度の高い環状又は格子状等の溝を形成することができないこともある。更には、切削後のパッドの溝部の表面粗さが大きくなることが問題点として存在する。
【０００５】
本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、樹脂発泡体ではない特定の組成の研磨パッドの研磨面側に、溝部の表面粗さが小さく、更には寸法精度が高く、断面形状が均一な溝を形成することができる半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法、及び特定の方法で溝加工され、ＣＭＰに用いた場合にスクラッチの発生及びディッシングが抑えられる半導体ウェハ用研磨パッドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法は、架橋重合体を含有する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半導体ウェハ用研磨パッドの研磨面側に表面粗さが２０μｍ以下の溝を形成することを特徴とする。
また、切削加工により上記溝を形成する半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法とすることができる。
更に、吸引孔を有する加工テーブルの一面側に上記半導体ウェハ用研磨パッドを載置し、該加工テーブルの他面側から吸引して該半導体ウェハ用研磨パッドを該加工テーブルの該一面側に吸着させた後、上記溝を形成する半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法とすることができる。
本発明の半導体ウェハ用研磨パッドは、研磨面側に溝を有する半導体ウェハ用研磨パッドであって、該溝は、上記の吸引孔を有する加工テーブルを用いた特定の加工方法により形成されたものであることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
この溝を備える研磨パッドは、研磨パッドとしての機能の中でも、特に、研磨時にスラリーを保持し、研磨屑を一時的に滞留させる等の機能を有するポアが研磨時までに形成されている必要がある。本発明の研磨パッドは、非水溶性マトリックスと、この非水溶性マトリックス中に分散された水溶性粒子とを備える。この水溶性粒子は研磨時にスラリー（媒体分と固形分とを含有する）の水系媒体分と接触し、溶解又は膨潤して脱離する。そして、脱離により形成されたポアにスラリーが保持される。この研磨パッドは、このように特定の組成を有しており、多孔体ではないため、硬度及び圧縮強度等が非常に大きい。そのため、例えば、後記の溝加工装置等により溝加工した場合に、表面粗さが極めて小さく、寸法精度がより高い研磨パッドとすることができる。
【０００８】
［１］非水溶性マトリックス
上記「非水溶性マトリックス」を構成する材料は特に限定されないが、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、有機材料を用いる。この有機材料としては、熱可塑性樹脂、エラストマー、ゴム及び硬化性樹脂（熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等、熱、光などにより硬化される樹脂）等を単独又は組み合わせて用いることができる。
【０００９】
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、エチレン−酢酸ビニル共重合体、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｝、ビニルエステル系樹脂（アクリル系樹脂を除く）、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。
【００１０】
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、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性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）等の熱可塑性エラストマー、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が挙げられる。
【００１１】
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、フッ素ゴム等のその他のゴムが挙げられる。
【００１２】
硬化性樹脂としては、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が挙げられる。
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。
【００１３】
更に、これらの有機材料は、その一部又は全部が架橋された架橋重合体でもよく、非架橋重合体でもよい。また、非水溶性マトリックスは、架橋重合体のみからなってもよく、架橋重合体と非架橋重合体との混合物であってもよい。架橋重合体を含有することにより、非水溶性マトリックスに弾性回復力が付与され、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る。更に、研磨時及びドレッシング時に非水溶性マトリックスが過度に引き伸ばされ塑性変形してポアが埋まること、及び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、ドレッシング時にも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防止でき、毛羽立ちも少なく研磨平坦性が阻害されない。尚、架橋方法は特に限定されず、有機過酸化物、硫黄、硫黄化合物等を用いた化学架橋、電子線照射等による放射線架橋などにより行うことができる。
【００１４】
この架橋重合体としては、有機材料の中でも架橋ゴム、硬化樹脂、架橋された熱可塑性樹脂及び架橋されたエラストマー等を用いることができる。更に、これらの中でも、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熱可塑性樹脂及び／又は架橋エラストマーが好ましい。また、架橋熱可塑性樹脂及び架橋エラストマーのうちでも、有機過酸化物を用いて架橋されたものが特に好ましく、架橋１，２−ポリブタジエン（以下、「架橋ＰＢＤ」という。）及び架橋エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、架橋ＥＶＡ」という。）がより好ましい。
【００１５】
架橋ＰＢＤ及び／又は架橋ＥＶＡを用いた場合は、後記の溝の内面の表面粗さを容易に２０μｍ以下にすることができる。溝の内面の表面粗さが２０μｍ以下であると、スクラッチを防止できることに加えて、溝としての機能、特に、スラリーを研磨面に分配する機能及び廃棄物を外部へ排出する機能がより効率よく発揮される。更に、架橋ＰＢＤ及び／又は架橋ＥＶＡを含有する非水溶性マトリックスを有する研磨パッドの研磨面側に、例えば、後記の溝加工装置により種々の溝を形成した場合は、特に寸法精度が高く、且つ形状の安定した溝を容易に形成することができ、その全面に渡って平坦性に優れた研磨パッドとすることができる。
【００１６】
これら架橋重合体の含有量は特に限定されないが、非水溶性マトリックス全体を１００質量％とした場合に、１５質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、３０質量％以上であることが特に好ましく、更には非水溶性マトリックス全体が架橋重合体からなっていてもよい（架橋重合体が１００質量％）。非水溶性マトリックス中の架橋重合体の含有量が１５質量％未満であると、架橋重合体を含有する効果を十分に発揮させることができない場合がある。
【００１７】
架橋重合体を含有する非水溶性マトリックスは、ＪＩＳ　Ｋ　６２５１に準じて非水溶性マトリックスからなる試験片を８０℃において破断させた場合に、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％以下とすることができる。即ち、破断した後の標線間合計距離が破断前の標線間距離の２倍以下となる。この破断残留伸びは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、通常０％以上）であることがより好ましい。破断残留伸びが１００％を超えると、研磨時及びドレッシ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り好ましくない。尚、この「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距離の伸び率である。また、実際の研磨においては摺動により発熱するため温度８０℃における試験である。
【００１８】
［２］水溶性粒子
上記「水溶性粒子」は、研磨パッド中において水系分散体であるスラリーと接触することにより非水溶性マトリックスから脱離する粒子である。この脱離は、スラリー中に含有される水等との接触により溶解することで生じてもよく、この水等を含有して膨潤し、ゲル状となることで生じるものであってもよい。更に、この溶解又は膨潤は水によるものばかりでなく、メタノール等のアルコール系溶剤を含有する水系混合媒体との接触によるものであってもよい。
【００１９】
この水溶性粒子は、ポアを形成する効果以外にも、研磨パッド中においては、研磨パッドの押し込み硬さを大きくし、押圧による被研磨体の押し込み量を小さくする効果を有する。即ち、例えば、水溶性粒子を含有することにより本発明の研磨パッドのショアＤ硬度は３５以上（より好ましくは５０〜９０、更に好ましくは６０〜８５、通常１００以下）にすることができる。ショアＤ硬度が３５以上であると、被研磨体に負荷できる圧力を大きくでき、これに伴い研磨速度を向上させることができる。更に加えて、高い研磨平坦性が得られる。従って、この水溶性粒子は、研磨パッド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特に好ましい。
【００２０】
この水溶性粒子を構成する材料は特に限定されないが、例えば、有機系水溶性粒子及び無機系水溶性粒子を挙げることができる。有機系水溶性粒子としては、糖類（でんぷん、デキストリン及びシクロデキストリン等の多糖類、乳糖、マンニット等）、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）、蛋白質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸及びその塩、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、スルホン化ポリイソプレン共重合体等から形成されたものが挙げられる。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が挙げられる。これらの水溶性粒子は、上記各材料を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いて形成することができる。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。
【００２１】
また、水溶性粒子の平均粒径は０．１〜５００μｍ（より好ましくは０．５〜１００μｍ、更に好ましくは１〜５０μｍ）とすることが好ましい。即ち、ポアの大きさは０．１〜５００μｍ（より好ましくは０．５〜１００μｍ、更に好ましくは１〜５０μｍ）であることが好ましい。水溶性粒子の平均粒径が０．１μｍ未満であると、形成されるポアの大きさが使用する砥粒より小さくなるためスラリーを十分に保持できる研磨パッドが得難くなる傾向にある。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得られる研磨パッドの機械的強度及び研磨速度が低下する傾向にある。
【００２２】
この水溶性粒子の含有量は、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％）であることが好ましい。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。
【００２３】
また、水溶性粒子は、研磨パッド内において表層に露出した場合にのみ水溶し、研磨パッド内部では吸湿し、更には膨潤しないことが好ましい。このため、水溶性粒子は最外部の少なくとも一部に吸湿を抑制する外殻を備えることができる。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。このような外殻を形成する材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ケイ素樹脂等を挙げることができる。尚、この外殻は水溶性粒子の一部のみに形成されていても十分に上記効果を得ることができる。
【００２４】
非水溶性マトリックスは、水溶性粒子との親和性並びに非水溶性マトリックス中における水溶性粒子の分散性を制御するため、相溶化剤を含有することができる。相溶化剤としては、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により変性された重合体、ブロック共重合体、並びにランダム共重合体、更に、種々のノニオン系界面活性剤、カップリング剤等が挙げられる。
【００２５】
更に、非水溶性マトリックス及び／又は水溶性粒子中に、従来からスラリーに含有されている砥粒、酸化剤、アルカリ金属の水酸化物、酸、使用時に酸を発生する塩、ｐＨ調節剤、界面活性剤及びスクラッチ防止剤等の１種又は２種以上を含有することができる。これにより研磨時に水のみを供給して研磨を行うことも可能となる。
【００２６】
上記砥粒としては、シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア及び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種以上を用いることができる。
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、並びにへ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。これらは１種又は２種以上を用いることができる。
【００２７】
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種又は２種以上を用いることができる。
上記酸としては有機酸及び無機酸が挙げられる。このうち有機酸としては、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。また、無機酸としては、硝酸、塩酸及び硫酸等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を用いることができる。
上記塩としては、上記酸のアンモニウム塩、ナリトウム塩、カリウム塩等のアリカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩などが挙げられる。これらは１種又は２種以上を用いることができる。
【００２８】
上記界面活性剤としては、カチオン系、アニオン系及びノニオン系が挙げられる。このうちカチオン系界面活性剤としては、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、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などが挙げられる。更に、ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル型、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、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などが挙げられる。これらは１種又は２種以上を用いることができる。
【００２９】
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種又は２種以上を用いることができる。
【００３０】
また、非水溶性マトリックスは、上記相溶化剤、上記従来からスラリーに含有されている各種材料以外に、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することができる。このうち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、及びシリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、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効果を備える材料等を用いてもよい。
【００３１】
本発明の研磨パッドは特定の方法で溝加工され、ＣＭＰに用いた場合にスクラッチの発生及びディッシングが抑えられる。この半導体ウェハ用研磨パッドの形状は特に限定されないが、例えば、円盤状、ベルト状、ローラー状等とすることができ、研磨装置に応じて適宜選択することが好ましい。また、使用前における研磨パッドの大きさも特に限定されないが、円盤状の研磨パッドでは、例えば、直径０．５〜５００ｃｍ（更に１．０〜２５０ｃｍ、特に２０〜２００ｃｍ）、厚さ０．１ｍｍを超え且つ１００ｍｍ以下（特に１〜１０ｍｍ）とすることができる。
【００３２】
また、研磨パッド用組成物を得る方法は特に限定されないが、例えば、所定の有機材料等の必要な材料を混練機等により混練して得ることができる。混練機としては従来より公知のものを用いることができる。例えば、ロール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機（単軸、多軸）等の混練機を挙げることができる。
更に、水溶性粒子を含有する研磨パッドを得るための水溶性粒子を含有する研磨パッド用組成物は、例えば、非水溶性マトリックス、水溶性粒子及びその他の添加剤等を混練して得ることができる。但し、通常、混練時には加工し易いように加熱して混練されるが、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の大きさに関わらず水溶性粒子を前記の好ましい平均粒径で分散させることができる。従って、使用する非水溶性マトリックスの加工温度により、水溶性粒子の種類を選択することが好ましい。
【００３３】
研磨パッドは複層型研磨パッドとすることもできる。この複層型研磨パッドは、（１）研磨面側に開口する平面形状が環状、格子状、螺旋状等の溝又は凹部を有する研磨層と、研磨層の裏面側に配された支持層とを備えるもの、又は（２）研磨面側に開口する平面形状が環状、格子状、螺旋状等の貫通孔を有する研磨層と、研磨層の裏面側に配された支持層とを備えるものである。
【００３４】
このうち、前者の複層型研磨パッドにおける研磨層としては、前記本発明の研磨パッドを適用することができる。
また、支持層は研磨層等を研磨層の裏面側で支える層である。この支持層の特性は特に限定されないが、研磨層に比べてより軟質であることが好ましい。より軟質な支持層を備えることにより、研磨層の厚さが薄い（例えば、５ｍｍ以下）場合であっても、研磨時に研磨層が浮き上がることや、研磨層の表面が湾曲すること等を防止でき、安定して研磨を行うことができる。この支持層の硬度は、研磨層の硬度の９０％以下（更には８０％以下、特に７０％以下、通常１０％以上）であることが好ましい。更には、ショアＤ硬度において７０以下（より好ましくは６０以下、更に好ましくは５０以下、通常１以上）であることが好ましい。
【００３５】
また、支持層は、多孔質体（発泡体）であっても、非多孔質体であってもよい。更に、その平面形状は特に限定されず、研磨層と同じであっても異なっていてもよい。この支持層の平面形状としては、例えば、円形、多角形（四角形等）など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、例えば、０．１〜５ｍｍ（更に好ましくは０．５〜２ｍｍ）とすることができる。
支持層を構成する材料も特に限定されないが、所定の形状及び性状への成形が容易であり、適度な弾性等を付与できることなどから有機材料を用いることが好ましい。有機材料としては、前記研磨パッドにおける非水溶性マトリックスを構成する有機材料を適用することができる。但し、支持層を構成する有機材料は架橋重合体であっても、非架橋重合体であってもよい。
【００３６】
一方、後者の複層型研磨パッドにおける研磨層は、前記本発明の研磨パッドにおける溝及び凹部が、研磨面側から裏面側まで貫通したものである。この貫通孔の平面形状、配置、断面形状及び大きさ（幅、深さ、隣り合う貫通孔間の最小距離及びピッチ）などは前記研磨パッドにおける溝における形状及び大きさを適用できる。尚、貫通孔の大きさのうち深さは、研磨層の厚さ（例えば、前記研磨パッドの厚さを適用できる）であり、また、この研磨層は、裏面側で支持層等の他の層と接着又は接合等されることで、スラリーが貫通孔を通して研磨に供されずに流出することがない。
また、支持層としては、上記支持層を適用することができる。
【００３７】
これらの複層型研磨パッドにおいては、支持層は１層のみを備えていてもよく、２層以上を備えていてもよい。また、この支持層と研磨層とは直接接して積層されていてもよく、他の層を介して積層されていてもよい。更に、支持層は、研磨層又は他の層に接着剤、接着材（接着テープ等）などにより接着されていてもよく、部分的に溶融されることにより一体的に接合されていてもよい。
【００３８】
［３］溝
上記「溝」は、研磨パッドの研磨面側に開口する。この溝は、研磨時に供給されるスラリーを保持し、このスラリーを研磨面により均一に分配する機能を有する。また、研磨により生じた摩耗屑や使用済みスラリー等の廃棄物を一時的に滞留させ、この廃棄物を外部へ排出するための排出経路となる機能を有する。溝は環状、格子状、螺旋状等であればよく、凹部であってもよい。
【００３９】
環状の溝の平面形状は特に限定されないが、例えば、円形、多角形（三角形、四角形、五角形等）、楕円形などとすることができる。また、研磨パッド上に形成されている溝の数は２本以上であれば特に限定されない。更に、これらの溝の配置も特に限定されないが、例えば、各溝が同心状（同心円状等）に配置されたもの（図１参照）、各溝が偏心して配置されたもの（図２参照）、一つの環状の溝で囲まれた研磨面の内側に複数の他の環状の溝が配置されたもの等とすることができる。これらの中でも、各溝が同心状に配置されたものが好ましく、更には、同心円状（複数の円形の溝が同心状に配置された状態）に配置されている研磨パッドがより好ましい。同心状に配置されている研磨パッドは他のものに比べて上記機能に優れる。また、同心円状であることにより、更にこれらの機能に優れ、また、溝の作製もより容易である。
一方、溝の幅方向における断面形状も特に限定されないが、例えば、平坦な側面と底面とにより形成された形状（開口側と底部側の各々の幅方向の寸法は同じでもよく、開口側が底部側より寸法が大きくてもよく、底部側が開口側より寸法が大きくてもよい）、Ｕ字形状、Ｖ字形状等とすることができる。
【００４０】
格子状の溝は、１つの連続した溝により形成されていてもよく、２つ以上の不連続な溝により形成されていてもよい。また、格子を構成する一つのパターンの平面形状は特に限定されず様々な多角形とすることができる。この多角形としては、例えば、正方形（図３参照）、長方形、台形、菱形（図４参照）等の四角形、三角形（図５参照）、五角形、六角形等とすることができる。
一方、溝の幅方向における断面形状も特に限定されないが、例えば、平坦な側面と底面とにより形成された形状（開口側と底部側の各々の幅方向の寸法は同じでもよく、開口側が底部側より寸法が大きくてもよく、底部側が開口側より寸法が大きくてもよい）、Ｕ字形状、Ｖ字形状等とすることができる。
【００４１】
螺旋状の溝は１本の連続した溝により形成されたもの（図６参照）でもよいし、互いにその螺旋の方向が異なる２本の螺旋状の溝からなるもの（図７参照）であってもよい。更に、螺旋の方向が同じ２本の螺旋状の溝からなるものでもよいし、３本以上の互いに螺旋の方向が同じ又は異なる螺旋状の溝からなるものであってもよい。
一方、溝の幅方向における断面形状も特に限定されないが、例えば、平坦な側面と底面とにより形成された形状（開口側と底部側の各々の幅方向の寸法は同じでもよく、開口側が底部側より寸法が大きくてもよく、底部側が開口側より寸法が大きくてもよい）、Ｕ字形状、Ｖ字形状等とすることができる。
【００４２】
凹部は、研磨パッドの研磨面側に開口する。また、凹部に代えて貫通孔が形成されていてもよく、この貫通孔は研磨パッドの研磨面側及びその反対面の両面に開口する。この凹部又は貫通孔の平面形状は特に限定されないが、例えば、円形、多角形（三角形、四角形、五角形等）、楕円形などとすることができる。また、研磨面における凹部等の開口部の配置も限定されないが、研磨面の全面に渡って均等に設けられていることが好ましい。この凹部等を有する研磨パッドの具体例としては、その研磨面に平面形状が円形の凹部等が均等に開口しているもの（図８参照）が挙げられる。
一方、凹部等の断面形状も特に限定されないが、例えば、平坦な側面と底面とにより形成された形状（凹部である場合、開口側と底部側の各々の横断面方向の寸法は同じでもよく、開口側が底部側より寸法が大きくてもよく、底部側が開口側より寸法が大きくてもよい。また、貫通孔の場合、一方の開口側と他方の開口側の各々の横断面方向の寸法は同じでもよく、研磨面側の寸法が大きくてもよく、反対面側の寸法が大きくてもよい。）、Ｕ字形状、Ｖ字形状等とすることができる。
【００４３】
この溝又は凹部の大きさは特に限定されないが、例えば、溝の幅（凹部の場合は平面方向の最少寸法、図９における２２）は０．１ｍｍ以上（より好ましくは０．１〜５ｍｍ、更に好ましくは０．２〜３ｍｍ）であることが好ましい。通常、幅又は最少寸法が０．１ｍｍ未満である溝又は凹部を形成するのは困難となる傾向にある。また、溝又は凹部の深さは０．１ｍｍ以上（より好ましくは０．１〜２．５ｍｍ、更に好ましくは０．２〜２．０ｍｍ）であることが好ましい。溝又は凹部の深さが０．１ｍｍ未満では研磨パッドの寿命が過度に短くなるため好ましくない。更に、溝の間隔（螺旋状の溝及び凹部等では径方向の隣り合う部分の間の最小距離（図９における２３）が０．０５ｍｍ以上（より好ましくは０．０５〜１００ｍｍ、更に好ましくは０．１〜１０ｍｍ）であることが好ましい。この最小距離が０．０５ｍｍ未満である溝等を形成するのは困難となる傾向にある。また、溝の幅等と隣り合う溝等の間の距離との和であるピッチ（図９における２１）は０．１５ｍｍ以上（より好ましくは０．１５〜１０５ｍｍ、更に好ましくは０．３〜１３ｍｍ、特に好ましくは０．５〜２．２ｍｍ）であることが好ましい。
【００４４】
上記各好ましい範囲は各々の組合せとすることができる。即ち、例えば、幅等が０．１ｍｍ以上、深さが０．１ｍｍ以上且つ最小距離が０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、幅が０．１〜５ｍｍ、深さが０．１〜２．５ｍｍ且つ最小距離が０．０５〜１００ｍｍであることがより好ましく、幅が０．２〜３ｍｍ、深さが０．２〜２．０ｍｍ且つ最小距離が０．１〜１０ｍｍであることが更に好ましい。
【００４５】
更に、溝の内面の表面粗さは２０μｍ以下（好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、通常０．０５μｍ以上）であることが好ましい。この表面粗さが２０μｍ以下であることにより研磨時のスクラッチを効果的に防止できる。尚、この表面粗さは後述する測定方法による値であり、本発明の加工方法により製造される研磨パッドの少なくとも使用前における値である。
【００４６】
溝の内面の表面粗さが２０μｍ以下ということは、大きな凹凸がない状態である。大きな凹凸がある場合、特に大きな凸部（例えば、溝の形成時に生じる削り残し等からなる）は、研磨中に脱離し、これがスクラッチ発生の原因となる。更に、この脱離した凸部が研磨中の圧力や摩擦熱等により圧縮される等して形成される異物や、脱離した凸部と研磨屑、スラリー中の固形分等とが作用等して形成される異物等によってもスクラッチを生じる場合がある。また、ドレッシング時にもこられの凸部は脱離して同様な不具合を招く場合がある。
更に、表面粗さが２０μｍ以下であると、スクラッチを防止できることに加えて、溝としての機能、特に、スラリーを研磨面に分配する機能及び廃棄物を外部へ排出する機能がより効率よく発揮される。
【００４７】
この表面粗さは、使用前の研磨パッドの表面の異なる３視野について表面粗さを測定できる測定器等を用いて各々平均表面粗さを測定し、得られた３つの平均表面粗さから求めた平均値である。用いる測定器等は特に限定されず、例えば、三次元表面構造解析顕微鏡、走査型レーザー顕微鏡、電子線表面形態解析装置等の光学式表面粗さ測定器や、触針式表面粗さ計等の接触式表面粗さ測定器を用いることができる。
【００４８】
更に、この研磨パッドでは、特に、特定の加工テーブルを用いて半導体ウェハ用研磨パッドを十分に固定することにより寸法精度の高い溝を形成することができ、ディッシングが抑えられ、平坦性に優れた被研磨面を形成することができる。この寸法精度は、例えば、溝の幅（凹部の場合は平面方向の最少寸法）の目標値が０．１ｍｍである場合、この目標値に対して±１０％の精度とすることができる。また、溝又は凹部の深さの目標値が０．１ｍｍである場合、この目標値に対して±１０％の精度とすることができる。更に、溝の間隔（螺旋状の溝及び凹部等では径方向の隣り合う部分の間の最小距離）の目標値が０．０５ｍｍである場合、この目標値に対して±１０％の精度とすることができる。また、溝の幅等と隣り合う溝等の間の距離との和であるピッチが０．１５ｍｍである場合、この目標値に対して±１０％の精度とすることができる。尚、幅、深さ、間隔及びピッチのいずれも目標値が大きくなれば寸法精度はより高くすることができる。
この寸法精度は、幅、深さ、間隔及びピッチの各々についてスケール付きルーペ又はレーザー式三次元測定装置により３点測定した平均値として求めることができる。
【００４９】
［４］溝加工装置
本発明において研磨パッドの研磨面側に溝を形成する場合、例えば、
ベッドと、
ベッドに対して垂直なＺ軸の回りで回転可能に軸承された中空中心軸の上端面に吸引孔が穿設され、半導体ウェハ用研磨パッドを載置して吸着する水平の吸着面板を設けて吸引孔を中空中心軸の孔に連通するようにした円形テーブルと、
円形テーブルを回転させ、且つ角度割出し位置決めをする駆動機構と、
ベッド上にクロスレールが円形テーブルを跨いでＺ軸に直行するＸ軸方向に移動可能に設けられたガントリ形コラムと、
クロスレール上をＺ軸及びＸ軸に直行するＹ軸方向にそれぞれ単独に移動可能に載置された２個のサドルと、
サドル上でＺ軸方向にそれぞれ単独に移動可能に載置され、一方に回転工具を、他方に固定工具を載置した２個の刃物台と、
円形テーブル、ガントリ形コラム、２個のサドル及び２個の刃物台の各々の移動位置決めをする駆動モータと、
駆動モータを制御する数値制御装置とを備える溝加工装置を使用することができる。
【００５０】
また、クロスレール上をＺ軸及びＸ軸に直行するＹ軸方向にそれぞれ単独に移動可能に載置された２個のサドルに代えて、クロスレール上を上記Ｚ軸及び上記Ｘ軸に直行するＹ軸方向に移動可能に載置された１個のサドルを有し、サドル上でＺ軸方向にそれぞれ単独に移動可能に載置され、一方に回転工具を、他方に固定工具を載置した２個の刃物台に代えて、サドル上でＺ軸方向に移動可能に載置され、回転工具と固定工具とを交換し得る１個の刃物台を備える溝加工装置を用いることもできる。
【００５１】
この溝加工装置は以下の構成部材を備えるものとすることができる。
（１）円形テーブル
（２）ガントリ形コラム
（３）クロスレール上に載置された２個のサドル
（４）２個のサドルのそれぞれに載置された２個の刃物台
（５）モータ駆動と制御軸とを統括制御する数値制御装置
（６）帯電防止用イオンブロー装置
（７）固定工具（旋削工具、パッド切断工具等）
（８）回転工具（溝フライス工具、ドリル等）
【００５２】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は装置の全体構成を示す。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、Ｃ軸制御される水平な円形テーブル１及びベッド２には、クロスレール３１で連結された左右のコラム３２、３３が水平な第１ガイド４１、４２により案内されている。また、同期駆動されるねじ軸５１、５２でＸ軸制御されるガントリ形コラム３、クロスレール３１上に載置される２個のサドル６１、６２を共通に移動可能に案内する水平な第２ガイド４３、４４と、それぞれをＹ軸制御する第２ガイドと平行なねじ軸５３、５４が備えられている。更に、サドル６１、６２の各々に載置された刃物台７１、７２をＺ軸方向にねじ軸５５、５６で駆動するモータ８１、８２が設けられている。
【００５３】
以下、各々の構成部材について図に基づいて説明する。
（１）円形テーブル
図１０は、円形テーブル１及びハウジングＨの断面、及び円形テーブル１の駆動部及び円形テーブル１の上面に研磨パッド９を吸引するための負圧発生用のサクションブロワ１０の配置を示す。また、図１１は、円形テーブル１をＣ軸制御して位置を角度割出した後、溝加工前に円形テーブル１の割出し位置を位置決めする固定部材の断面を示す。更に、図１２は、サクション効果を一様にするために円形テーブル１に刻設された空気の流路を示す。また、図１３は、円形テーブル１の吸着面板１１であり、研磨パッド９を裏面から均一に吸引し、且つ溝を加工する際の応力によりパッドが変形しないように微細溝と貫通孔とが設けられた吸着面板１１を示す。
【００５４】
図１０において、研磨パッド９を吸引して固定する空気孔と溝とが設けられた吸着面板１１で上面が覆われ、内部に空間が形成された円形テーブル１は、軸芯の孔１２１を通って空気が導通し得る中空中心軸１２の端面が上部に向かって径大となり、そのフランジ面で支えられ一体に固定されている。中空中心軸１２は、円形テーブル１の外径部と端面の振れを少なくするため、上部の軸受と下部の軸受の形式、寸法及び精度級が選択されてハウジングＨに固定されており、このハウジングＨはベッド２に固定されている。中空中心軸１２は軸下端部に伝導材が軸着され、座に固定されたＣ軸制御用のモータ８３で駆動される。この駆動はプーリとベルトによって行ってもよいし、歯車による伝導であってもよい。また、中空中心軸１２が回転中も吸引力を維持しつづける必要があるため、ベッド２に設けられたブロワ１０と中空中心軸１２の下端孔との間は、座に取着された支えで支持されるカップリング１０１及びホース１０２等で結合されている。
【００５５】
図１１において、円形テーブル１はＣ軸制御により所定の位置に角度割出しを行って、溝加工前に所定位置に固定される。そのため、中空中心軸１２に固定されて回転する円板１２２上の突出子１２３に固定されたセンサ１２４で位置を検出する〔図１０参照〕。格子状の溝を加工する場合は、センサ１２４の配置により４５°ごとの位置を検知可能とし、９０°の旋回位置で固定して加工する。位置固定部材１２５として、円形テーブル１の下面に位置決め用のテーパ孔付ブッシュ１２６を割出し位置に設け、ベッド２上に先端にテーパ軸１２７ａを有するピストン部材１２７を用いて位置決めする。このピストン部材は空圧式、油圧式又は電磁式のいずれであってもよい。
【００５６】
図１２は円形テーブルの上面を示す。図１２において、円形テーブル１は急速な起動及び停止ができるように、且つ経年使用による歪みが生じず、かつ熱変形し難いアルミニウム合金等の軽金属により形成することが好ましい。この円形テーブル１には中空中心軸と導通する空気の導通孔１ａが複数設けられている。また、中空中心軸の軸心から外径方向へ離れるほど吸引力が低下するので、外縁の領域にも等しく吸引力が及ぶよう中心側の導通溝１ｂは外側の導通溝１ｃより幅広に加工されている。更に、図１２の円形テーブル１では、空気の導通溝１ｄは異なる半径の同心円上に設けられ、これを放射状の導通溝１ｂ，１ｃで連結した構造となっている。
【００５７】
図１３は吸着面板１１を示す。（ａ）は上面図、（ｂ）は吸引孔等を拡大した断面図である。図１３において、吸着面板１１の上面には吸引孔１１ａが均等に加工され、ここに研磨パッド９が吸引され固定される。吸着面板１１には、孔間ピッチをほぼ等しくとって均一に吸引孔１１ａが設けられており、その孔径は吸引力により研磨パッド９が変形しないようにパッドの厚さ等により適宜設定される。吸着面板１１の上面には隣接する吸引孔１１ａをつなぐ導通溝１１ｂが設けられ吸引力が平均化されている。尚、穴あけ加工ユニットを取着し穴あけ加工する場合は、通常、吸着面板１１の所定位置にドリル径よりやや大きい逃がし孔が設けられている。
【００５８】
（２）ガントリ形コラム
図１４（ａ）は中央の円形テーブル１を挟んでベッド２上に設けられた一対の第１ガイド４１、４２に案内され、軸制御されるガントリ形コラム３の正面、（ｂ）はガントリ形コラム３の側面を示す。図１５（ａ）はガントリ形コラム３をＸ軸方向に案内する一対の第１ガイド４１、４２と、軸制御される一対のねじ軸５１、５２の配置を示す平面、（ｂ）は一対のねじ軸５１、５２を一本のベルトで回転制御する伝導系の側面を示す。
【００５９】
図１４（ａ）において、右コラム３２、左コラム３３とクロスレール３１とで構成されるガントリ形コラム３は、ベッド２の中央部分に設けられた円形テーブル１の外側にベッド２上に平行に第１ガイド４１で案内される右コラム３２と、第１ガイド４２で案内される左コラム３３との間に架設されるクロスレール３１とにより構成される。更に、図１４（ｂ）の側面図において、ガントリ形コラム３は、一対の第１ガイド４１、４２に案内され、円形テーブル１上をＸ軸方向に移動可能である。尚、ガントリ形コラム３は溶接又は鋳物で一体形成することもできる。
【００６０】
図１５（ａ）はガントリ型コラム３のＸ軸ガイドの上面を示す平面図であり、（ｂ）はＸ軸駆動系を示す本機の背面図である。図１５（ａ）、（ｂ）において、ベッド２上の第１ガイド４１、４２に平行に設けられたねじ軸５１とボールナット２１及びねじ軸５２とボールナット２２とにより、ガンドリ形コラム３は、モータ３４に軸着されたプーリ３５から一対のねじ軸５１、５２にキー着されたプーリ３６ａ、３６ｂが一本のベルト３７を介してガイドローラ３８ａ、３８ｂ、３９で張力調整され同期回転されている。ガントリ形コラム３のＸ軸方向駆動は、それぞれのねじ軸に直結した別個のモータを同期制御運転することによっても可能である。
【００６１】
（３）クロスレール上に設けた２系統のサドル
図１４（ａ）は、クロスレール３１の正面であってＺ軸、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に一対の第２ガイドを共用して案内され、それぞれの位置がモータで制御される２系統のサドルの正面を示す。図１６（ａ）は、図１４（ａ）のサドル６１、６２の下面に設けられており、サドルを案内する第２ガイド４３、４４と、サドル６１を駆動するねじ軸５４及びサドル６２を駆動するねじ軸５３の配置を、サドル６１、６２を取り外して示す正面図である。図１６（ｂ）は、ねじ軸５３を駆動するＹ１軸制御用モータＭ１とねじ軸５４を駆動するＹ２軸制御用のモータＭ２に係る伝導部材の正面図である。
【００６２】
図１６（ａ）、（ｂ）において、クロスレール３１の側面に第２ガイド４３、４４が平行に設けられている。また、サドル６１、６２のそれぞれの下面に設けられた４個のリニア軸受３７が、サドルのＹ軸方向の移動を案内する。同じく側面には第２ガイド４３、４４と平行にねじ軸５３、５４が設けられ、それぞれのモータ（Ｙ１軸）Ｍ１とモータ（Ｙ２軸）Ｍ２で回転駆動される。それぞれの回転はそれぞれのねじ軸５３、５４と螺合し、それぞれのサドル下面に固定されるナット３８ａ、３８ｂにより個別にＹ１軸制御，Ｙ２軸制御が行われる。第２ガイド４３、４４は共通であるためサドル６１、６２が干渉しないよう制御される。即ち、サドル上に設けられる刃物台７１、７２に設置する刃物の種類が異なるときは、サドル６１とサドル６２のいずれか１個のサドルが駆動される。
【００６３】
（４）左右のサドルのそれぞれに載置された刃物台
図１４（ａ）では、クロスレール３１の側面の右サドル６１に右刃物台７１が、左サドル６２に左刃物台７２が示されている。ここで、回転工具及び固定工具を左右の刃物台に設ける場合、左右の刃物台に刃先寸法の異なる同種の工具を設けることができ、回転工具で一方に溝フライスカッタを、他方にドリルを設けることもできる。刃物の位置決めは、ガントリ形コラム３が第１ガイド４１、４２でＸ軸方向に、左サドル６２が第２ガイド４３、４４によるＹ軸方向に、左刃物台７２はバランサと平衡しつつＺ軸方向に移動を制御して、左刃物台７２を加工原点に位置決め指令することにより行われる。
【００６４】
（５）モータ駆動と制御軸とを統括制御する数値制御装置
研磨パッドの溝加工装置におけるＣ軸、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を位置制御するモータは数値制御装置で制御される。正確、且つ滑らかな位置決めと微小単位の切れ込み，送りが指令され、軸相互間の同期化も加工プログラムに従い作業が自動化される。また、数値制御装置に、研磨パッドに加工する溝の基本パターンを予め記憶させておき、それらの基本パターンから該当するパターンを指定して制御軸系の作業プログラムを作成し自動加工を行うことができる。更に、この数値制御装置に代えてシーケンサ制御で統括制御することもできる。シーケンサ制御の場合は、位置制御と送り又は切り込みについて許容精度の水準に制限があるが、装置構成が簡略化でき、コストも低減することができる。
【００６５】
（６）帯電防止用イオンブロー装置
研磨パッドを切削加工すると摩擦によって帯電して切削粉がパッド等に付着し、エアブローのみでは除去することが容易ではない。樹脂、ゴム等は負に帯電するため、本発明では、コロナ放電等により発生させた正イオンを加工中のパッド等に衝突させることにより中和させ、切削粉を除去することができる。パッド等の帯電のレベルは材質、硬さ、加工条件及び室内温湿度等により影響を受け易いが、通常、加工条件が一定に維持されることを前提に、中和に必要なイオンを含む空気をパッド等に吹き付けるようにしている。また、多刃工具のように、バイトを並設して同時に多数の溝を形成する場合も、切削粉の発生個所にイオンを均等に吹き付け、ほとんどすべての切削粉を効率よく除去することができる。
【００６６】
（７）固定工具（旋削工具、パッド切断工具）
固定工具としては旋削用の単刃工具及び多刃工具が挙げられる。環状の同心円状の溝の加工には、単刃工具（バイト）又は多刃工具のいずれも用いることができる。バイトの刃先の刃幅、刃物角、すくい角、前逃げ角及び横逃げ角は研磨パッドの材質等により適宜選定することができる。また、刃先を単刃工具と同一に形成し並設して構成した多刃工具を刃物台に載置して使用すれば、加工能率は大きく向上する。更に、サドル上の刃物台に載置された切断装置は、例えば、ピストンシリンダ等からなる駆動源によりＺ軸方向に駆動され、切り込みは刃物台の送りで行われる。
【００６７】
（８）回転工具ユニット（溝フライスカッタ，ドリル）
溝フライスカッタの刃物角、すくい角、刃幅及び側面切刃角は研磨パッドの材質等により適宜選定することができる。フライスカッタを単独に用いて１本の溝ごとに加工することもできるが、複数のフライスカッタを所定ピッチに積層したユニット工具であれば、加工能率を大きく向上させることができる。また、ドリルの直径、ドリル長、切刃数は溝の形状、深さ等により適宜設定することができる。そして、ドリルの先端の円錐角を５５〜６５°とすれば、パッドへの刃先の進入が円滑になる。尚、ドリル本体の切刃部分にバックテーパがなくストレートドリルであれば、ドリルを抜去し易い。このドリルは単独でも多軸ドリルユニットとしても使用でき、多軸ドリルユニットである場合は効率よく加工することができる。
【００６８】
［５］溝加工方法
以下、上記の溝加工装置を使用し研磨パッドに環状の同心円状の溝を加工する方法の一例を説明する。
右刃物台に単刃のバイト又は多刃工具を取着し、パッドを円形テーブルの吸着面板上に載置する。パッドは予め吸着面板と同一サイズの円板状に切断しておくことが好ましい。吸着面板より直径が小さいパッドに溝を加工する場合は、予めパッドと同一の材料等で環状の円板を形成し、これを用いて吸着面板の不要な孔を塞いでおけばよい。また、吸着面板の吸着に必要な部分にのみ吸引孔を加工しておくこともでき、円形テーブルの導通溝を内部で部分的に遮断して吸引領域を分割することもできる。
【００６９】
パッドを載置した後、吸引用ブロワを回転させてパッドを固定し、旋削速度がパッドの内外周加工時に一定になるようＣ軸回転数値を予め入力する。その後、ガントリ形コラムでＸ軸位置、右サドルでＹ１軸位置、右刃物台でＺ１位置をそれぞれ制御して初期位置に移動させる。次いで、同心円の直径位置が同心円の数によりＹ１軸上で位置決めされるよう入力され、バイトの切込量が刃物台のＺ軸上にプログラムされる。これらの入力により準備が完了する。切削開始により円形テーブルは所定の回転数で駆動され、バイトの切れ込みが開始される。微小量の切り込みを所定回数行って一個の環状の溝の加工が完了する。
【００７０】
その後、右刃物台と右サドルを順次移動させて他の環状の溝の加工を続行する。パッドの面積が大きく溝数が多い場合は、多刃旋削工具、例えば、１０〜３０本のバイトを並設したユニット工具を用いて効率よく加工を行うこともできる。樹脂製のパッドに溝を加工する場合、発生する切削粉の排除が問題となるが、樹脂の種類等により発生する切削粉も粉状からリボン状まで多様であり、特に大きな問題となるのはパッド及び切削粉が高圧の静電気を帯びていることである。そして、工具、加工した溝の内部，パッドの上面等に飛散して付着し、エアブローだけでは容易に回収できない。そのため、切削粉を除去するためのイオンブローノズルを切刃の近傍に設け、静電気を中和させるために逆極性の帯電イオンをパッド、切削粉及び刃部に吹き付けることが好ましい。
【００７１】
【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
未架橋１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、品名「ＪＳＲ　ＲＢ８３０」）７０質量部と、未架橋エチレン−酢酸ビニル共重合体（東ソー株式会社製、品名「ウルトラセン６３０」）３０質量部と、水溶性粒子であるβ−サイクロデキストリン（横浜国際バイオ研究所株式会社製、品名「デキシパールβ−１００」、平均粒径２０μｍ）４０質量部と、を１６０℃に調温された二軸押し出し機を用いて混練した。その後、有機過酸化物（日本油脂株式会社製、品名「パークミルＤ４０」）１．０質量部を添加してさらに混練し、この混練物を金型に押出した。その後、１７０℃で１８分間保持する架橋処理を行い、直径６０ｃｍ、厚さ３ｍｍの研磨パッドを得た。次いで、この研磨パッドの研磨面側に上記［５］に記載の方法により、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が０．５ｍｍ、ピッチの平均値が４ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成した。
この溝の内面の表面粗さは４．１μｍであり、表面粗さのばらつきも小さかった。また、寸法精度は幅が±６％、深さが±５％、ピッチが±５％であり優れていた。
【００７２】
更に、この研磨パッドの研磨性能を以下のようにして評価した。
（１）研磨速度及びスクラッチの有無
研磨パッドを研磨装置（ＳＦＴ社製、型式「ラップマスター　ＬＭ−１５」）の定盤上に装着し、定盤の回転数を５０ｒｐｍとし、３倍に希釈した化学機械研磨用スラリー（ジェイエスアール株式会社製、商品名「ＣＭＳ　１１０１」）を流量１００ｃｃ／分の条件で用いて、ＳｉＯ２膜ウェハを２分間研磨し、研磨速度及びスクラッチの有無を評価した。研磨速度は光学式膜厚計により研磨前後の膜厚を測定し、これらの膜厚から算出した。また、スクラッチは研磨後のＳｉＯ２膜ウェハの研磨面を電子顕微鏡により観察して確認した。その結果、研磨速度は３５０ｎｍ／分であり、スクラッチはほとんど認められなかった。
【００７３】
（２）ディッシングの評価
半導体ウェハ（ＳＫＷ社製、商品名「ＳＫＷ−７」）を下記の条件により研磨した後、微細形状測定装置（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製、型式「Ｐ−１０」）によりディッシングを測定した。その結果、ディッシングは７０ｎｍであり、被研磨面は平坦性に優れていた。
スラリー；ＣＭＳ１１０１（ジェイエスアール株式会社製）
化学機械研磨装置；ＥＰＯ１１２（株式会社荏原製作所製）
スラリー供給量；２００ｍｌ／分
研磨荷重；４００ｇ／ｃｍ２
定盤回転数；７０ｒｐｍ
ヘッド回転数；７０ｒｐｍ
研磨速度；４００ｎｍ／分
研磨時間；５．７５分（１５％オーバーポリッシュ）
【００７４】
実施例２
実施例１と同様にして同じ大きさの研磨パッドを作製し、この研磨パッドの研磨面側に上記［５］に記載の方法により、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１ｍｍ、ピッチの平均値が１ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成した。
この溝の内面の表面粗さは５．２μｍであり、表面粗さのばらつきも小さかった。また、寸法精度は幅が±４％、深さが±５％、ピッチが±５％であり優れていた。更に、実施例１と同様にして研磨速度、スクラッチの有無及びディッシングを評価した。その結果、研磨速度は３００ｎｍ／分であり、スクラッチはほとんど認められず、ディッシングは６０ｎｍであり、被研磨面は平坦性に優れていた。
【００７５】
実施例３
未架橋エチレン−酢酸ビニル共重合体（東ソー株式会社製、品名「ウルトラセン６３０」）８０質量部と、未架橋１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、品名「ＪＳＲ　ＲＢ８３０」）２０質量部と、水溶性粒子であるβ−サイクロデキストリン（横浜国際バイオ研究所株式会社製、品名「デキシパールβ−１００」、平均粒径２０μｍ）１００質量部と、を１６０℃に調温された二軸押し出し機を用いて混練した。その後、有機過酸化物（日本油脂株式会社製、品名「パークミルＤ４０」）０．５質量部を添加して更に混練し、この混練物を１７０℃に調温された金型内に押出した。そのまま１７０℃で１８分間保持して架橋処理を行い、直径６０ｃｍ、厚さ３ｍｍの研磨パッドを得た。次いで、この研磨パッドの研磨面側に上記［５］に記載の方法により、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が０．５ｍｍ、ピッチの平均値が４ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成した。
この溝の内面の表面粗さは３．８μｍであり、表面粗さのばらつきも小さかった。また、寸法精度は幅が±３％、深さが±４％、ピッチが±４％であり優れていた。更に、実施例１と同様にして研磨速度、スクラッチの有無及びディッシングを評価した。その結果、研磨速度は４００ｎｍ／分であり、スクラッチはほとんど認められず、ディッシングは５５ｎｍであり、被研磨面は平坦性に優れていた。
【００７６】
実施例４
実施例３と同様にして同じ大きさの研磨パッドを作製し、この研磨パッドの研磨面側に上記［５］に記載の方法により、溝幅の平均値が０．５ｍｍ、溝深さの平均値が１ｍｍ、ピッチの平均値が１ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成した。
この溝の内面の表面粗さは５．５μｍであり、表面粗さのばらつきも小さかった。また、寸法精度は幅が±３％、深さが±５％、ピッチが±５％であり優れていた。更に、実施例１と同様にして研磨速度、スクラッチの有無及びディッシングを評価した。その結果、研磨速度は３５０ｎｍ／分であり、スクラッチはほとんど認められず、ディッシングは６０ｎｍであり、被研磨面は平坦性に優れていた。
【００７７】
比較例１
市販の発泡ポリウレタン製の研磨パッド（ロデール・ニッタ社製、商品名「ＩＣ１０００」）の研磨面側に上記［５］に記載の方法により、溝幅の平均値が０．２５ｍｍ、溝深さの平均値が０．４ｍｍ、ピッチの平均値が１．５ｍｍの環状の複数の溝を同心円状に形成した。
この溝の内面の表面粗さは３５５μｍと大きく、表面粗さのばらつきも非常に大きかった。また、寸法精度は幅が±１５％、深さが±２０％、ピッチが±１２％であり劣っていた。更に、実施例１と同様にして研磨速度、スクラッチの有無及びディッシングを評価した。その結果、研磨速度は３５０ｎｍ／分であり、多くのスクラッチが認められ、ディッシングは１５０ｎｍであり、被研磨面は平坦性にも劣っていた。
【００７８】
【発明の効果】
本発明の半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法によれば、樹脂発泡体ではない特定の組成を有する半導体ウェハ用研磨パッドの研磨面側に表面粗さが小さい溝を形成することができる。
また、切削加工により上記溝を形成した場合は、表面粗さが小さい溝をより容易に形成することができる。
更に、特定の加工テーブルの一面側に半導体ウェハ用研磨パッドを吸着させた後、溝を形成した場合は、寸法精度が高く、断面形状が均一な溝を形成することができる。
本発明の半導体ウェハ用研磨パッドによれば、半導体ウェハを研磨した場合に、平坦性等に優れた被研磨面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨面側に環状の同心円状の溝が形成された研磨パッドの平面図である。
【図２】研磨面側に環状の溝が偏心して配置された研磨パッドの平面図である。
【図３】研磨面側に平面形状が正方形の格子状の溝が形成された研磨パッドの平面図である。
【図４】研磨面側に平面形状が菱形の格子状の溝が形成された研磨パッドの平面図である。
【図５】研磨面側に平面形状が三角形の格子状の溝が形成された研磨パッドの平面図である。
【図６】研磨面側に１本の連続した螺旋状の溝が形成された研磨パッドの平面図である。
【図７】研磨面側に互いにその螺旋の方向が異なる２本の螺旋状の溝が形成された研磨パッドの平面図である。
【図８】研磨面側に平面形状が円形の凹部が均等に開口している研磨パッドの平面図である。
【図９】溝加工装置の全体構成を示す。（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【図１０】円形テーブル１及びハウジング３の断面、及び円形テーブル１の駆動部及び円形テーブル１の上面に研磨パッド９を吸引するための負圧発生用のサクションブロワ１０の配置を示す模式図である。
【図１１】円形テーブル１をＣ軸制御して位置を角度割出した後、溝加工前に円形テーブル１の割出し位置を位置決めする固定部材の断面を示す模式図である。
【図１２】円形テーブル１に刻設された空気の流路を示す平面図である。
【図１３】円形テーブル１の吸着面板１１を示す。（ａ）は平面図ある。（ｂ）は吸引孔１１ａ等を拡大して示す模式図である。
【図１４】中央の円形テーブル１を挟んでベッド２上に設けられた一対の第１ガイド４１、４２に案内され、軸制御されるガントリ形コラム３を示す。（ａ）は正面図である。（ｂ）は側面図である。
【図１５】（ａ）はガントリ形コラム３をＸ軸方向に案内する一対の第１ガイド４１、４２と、軸制御される一対のねじ軸５１、５２の配置を示す平面図である。（ｂ）は一対のねじ軸５１、５２を一本のベルトで回転制御する伝導系の側面図である。
【図１６】（ａ）は、サドル６１、６２を案内する第２ガイド４３、４４と、サドル６１を駆動するねじ軸５４及びサドル６２を駆動するねじ軸５３の配置を、サドル６１、６２を取り外して示す正面図である。（ｂ）は、ねじ軸５３を駆動するＹ１軸制御用モータ３５とねじ軸５４を駆動するＹ２軸制御用のモータ３６に係る伝導部材の正面図である。
【符号の説明】
Ｐ；研磨パッド又は複層型研磨パッド、Ｐ１；溝、凹部又は貫通孔、１；円形テーブル、１ａ；空気の導通孔、１ｂ；中心側の導通溝、１ｃ；外側の導通溝、１ｄ；空気の導通溝、１１；吸着面板、１１ａ；吸引孔、１１ｂ；導通溝、１２１；軸芯の孔、１２；中空中心軸、１２２；円板、１２３；突出子、１２４；センサ、１２５；位置固定部材、１２６；テーパ孔付ブッシュ、１２７ａ；テーパ軸、１２７；ピストン部材、２；ベッド、２１、２２；ボールナット、３；ガントリ形コラム、３１；クロスレール、３２、３３；左右のコラム、３４；モータ、３５；プーリ、３６ａ、３６ｂ；プーリ、３７；ベルト、３８ａ、３８ｂ；ナット、３９；ガイドローラ、Ｍ１、Ｍ２；モータ、４１、４２；水平な第１ガイド、４３、４４；水平な第２ガイド、５１、５２；同期駆動されるねじ軸、５３、５４、５５、５６；ねじ軸、６１、６２；２個のサドル、７１、７２；刃物台、８１、８２；駆動モータ、８３；Ｃ軸制御用モータ、Ｈ；ハウジング、９；半導体アゥハ用研磨パッド、１０；サクションブロワ、１０１；カップリング、１０２；ホース。
【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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【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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