(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の接触角が７５度以上８０度以下であり、親水性ビニル化合物から重合される重合体を含む素材で形成され、かつマイクロゴムＡ硬度が８０度以上である研磨パッド。
【請求項２】
独立気泡を有する事を特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【請求項３】
密度が０．６〜０．９５(g/cm3)の範囲である事を特徴とする請求項２記載の研磨パッド。
【請求項４】
ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体を含有することを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨用パッドに関するものであり、さらに、シリコンなど半導体基板上に形成される絶縁層の表面や金属配線の表面を機械的に平坦化する工程で使用される研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体メモリに代表される大規模集積回路（ＬＳＩ）は、年々集積化が進んでおり、それに伴い大規模集積回路の製造技術も高密度化が進んでいる。さらに、この高密度化に伴い、半導体デバイス製造箇所の積層数も増加している。その積層数の増加により、従来は問題とならなかった積層にすることによって生ずる半導体ウェハ主面の凹凸が問題となっている。その結果、例えば日経マイクロデバイス１９９４年７月号５０〜５７頁記載のように、積層することによって生じる凹凸に起因する露光時の焦点深度不足を補う目的で、あるいはスルーホール部の平坦化による配線密度を向上させる目的で、化学機械研磨技術を用いた半導体ウェハの平坦化が検討されている。
【０００３】
一般に化学機械研磨装置は、被処理物である半導体ウェハを保持する研磨ヘッド、被処理物の研磨処理をおこなうための研磨パッド、前記研磨パッドを保持する研磨定盤から構成されている。そして、半導体ウェハの研磨処理は研磨剤と薬液からなるスラリーを用いて、半導体ウェハと研磨パッドを相対運動させることにより、半導体ウェハ表面の層の突出した部分が除去されてウェハ表面の層を滑らかにするものである。半導体ウェハと研磨パッドの相対速度及び荷重にほぼ比例している。そのため、半導体ウェハの各部分を均一に研磨加工するためには、半導体ウェハにかかる荷重を均一にする必要がある。
【０００４】
半導体ウェハの主面に形成された絶縁層等を研磨加工する場合、研磨パッドが柔らかいと、局所的な平坦性は悪くなってしまう。この様なことから現在はショアＡ硬度で９０度以上の発泡ポリウレタンシートが使用されている。しかしながら、高硬度発泡ポリウレタンパッドは、絶縁層等の凹凸の密度が異なる部分では平坦性の程度が異なりグローバル段差が生じるという問題点やダマシンによる金属配線の幅が広いところではディッシング（金属配線の中央部が縁部より高さが低くなる）が生じるという問題点やダスト、スクラッチが多いという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シリコン基板の上に形成された絶縁層または金属配線の表面を機械的に平坦化するための研磨パッドにおいて、グローバル段差が小さく、金属配線でのディッシングが起こりにくく、ダスト、スクラッチが少ない研磨パッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段として、本発明は以下の構成からなる。
（１）水の接触角が７５度以上８０度以下であり、親水性ビニル化合物から重合される重合体を含む素材で形成され、かつマイクロゴムＡ硬度が８０度以上である研磨パッド。
（２）独立気泡を有する事を特徴とする（１）記載の研磨パッド。
（３）密度が０．６〜０．９５(g/cm3)の範囲である事を特徴とする（２）記載の研磨パッド。
（４）ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体を含有することを特徴とする（１）記載の研磨パッド。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
まず本発明でいうマイクロゴムＡ硬度について説明する。この硬度は高分子計器（株）製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１で評価した値をさす。マイクロゴム硬度計ＭＤ−１は、従来の硬度計では測定が困難であった薄物・小物の試料の硬さ測定を実現するもので、スプリング式ゴム硬度計（デュロメータ）Ａ型の約１／５の縮小モデルとして、設計・製作されているためその測定値は、スプリング式ゴム硬度計Ａ型の硬度と一致した値が得られる。マイクロゴム硬度計ＭＤ−１は、押針寸法が直径０．１６ｍｍ円柱形で高さが０．５ｍｍの大きさのものである。荷重方式は、片持ばり形板バネで、ばね荷重は、０ポイントで２．２４ｍＮ、１００ポイントで３３．８５ｍＮである。針の降下速度は１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃの範囲をステッピングモータで制御して測定する。通常の研磨パッドは、研磨層または硬質層の厚みが５ｍｍを切るので、スプリング式ゴム硬度計Ａ型では薄すぎる為に評価できないので、該マイクロゴム硬度計ＭＤ−１で評価できる。
【０００９】
本発明の研磨パッドは、マイクロゴムＡ硬度で８０度以上、好ましくは８５度以上が必要である。マイクロゴムＡ硬度が８０度を満たない場合は、半導体基板の局所的凹凸の平坦性が不良となるので好ましくない。
【００１０】
本発明の研磨パッドの素材は、水の接触角が７５度以上８０度以下であることが必要である。研磨パッドの素材の水の接触角は、表面の粗さが大きく影響するので、研磨パッドの素材を表面が仕上げられた金板に挟み込んで高温でプレスして、素材試験片の表面の平均粗さＲａが２μｍ以下にして測定する必要がある。測定方法は、協和界面科学株式会社製ｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅ ｍｅｔｅｒを使用して、水平に置いた素材試験片の上で、針先に形成した直径２ｍｍ以下の水滴を近づけていき、素材試験片と接触させて水滴を付着させる。この水滴の接触角を付属の顕微鏡によって観測する。研磨パッドの素材の水の接触角が８０度を越える場合、ダスト・スクラッチが多くなり、グローバル平坦性の不良、またはメタルのディッシングが生じやすく好ましくない。好ましくは素材の水の接触角が７８度以下である。
【００１１】
この様な研磨パッドとして独立気泡を有していることがダスト・スクラッチの低減、グローバル平坦性の向上、メタルのディッシングが抑制できるので好ましい。この独立気泡径は、平均気泡径で２００μｍ以下であることが半導体基板の局所的な凹凸の平坦性が良好であることから好ましい。独立気泡径のさらに好ましい平均気泡径は１００μｍ以下、さらに好ましい平均気泡径は５０μｍ以下である。
本発明の研磨パッドは、密度が０．６〜０．９５(g/cm3)の範囲にあることが好ましい。密度が０．６(g/cm3)に満たない場合、局所的な凹凸の平坦性が不良となり、グローバル段差が大きくなるので好ましくない。密度が０．９５(g/cm3)を越える場合は、スクラッチが発生しやすくなるので好ましくない。さらに好ましい密度は、０．６５〜０．９(g/cm3)の範囲である。また、さらに好ましい密度は０．７〜０．８５(g/cm3)の範囲である。
【００１２】
本発明の研磨パッドの具体例として、マイクロゴムＡ硬度が８０度以上で、ポリウレタンとビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体を一体化して含有し、かつ独立気泡を有する研磨パッドを挙げることができる。本発明の研磨パッドは親水性ビニル化合物から重合される重合体を含むことが必要である。このポリウレタンとは、ポリイソシアネートの重付加反応または重合反応に基づき合成される高分子である。ポリイソシアネートの対称として用いられる化合物は、含活性水素化合物、すなわち、二つ以上のポリヒドロキシ、あるいはアミノ基含有化合物である。ポリイソシアネートとして、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなど挙げることができるがこれに限定されるわけではない。ポリヒドロキシとしてポリオールが代表的であるが、ポリオールとしてポリエーテルポリオール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。この中で、ポリイソシアネートとしてトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリオールとして、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールとの組み合わせで得られるポリウレタンが成形性に優れ、汎用的に使用されているので好ましい。
【００１３】
このビニル化合物とは、炭素炭素二重結合のビニル基を有する化合物である。具体的にはメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、メチル（α−エチル）アクリレート、エチル（α−エチル）アクリレート、プロピル（α−エチル）アクリレート、ブチル（α−エチル）アクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、アクリロニトリル、アクリルアミド、塩化ビニル、スチレン、α−メチルスチレン、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−イソプロピルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド等が挙げられる。その中で好ましいビニル化合物は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、メチル（α−エチル）アクリレート、エチル（α−エチル）アクリレート、プロピル（α−エチル）アクリレート、ブチル（α−エチル）アクリレートである。この親水性ビニル化合物とは炭素炭素二重結合のビニル結合と親水性基を有する化合物である。具体的には２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、メタクリル酸、フマル酸、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、マレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル等が挙げられる。ここでのビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体とは、上記ビニル化合物および親水性ビニル化合物を重合して得られる重合体であり、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリ（ｎ−ブチルメタクリレート）、ポリイソブチルメタクリレート、ポリメチル（α−エチル）アクリレート、ポリエチル（α−エチル）アクリレート、ポリプロピル（α−エチル）アクリレート、ポリブチル（α−エチル）アクリレート、ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）、ポリイソデシルメタクリレート、ポリ（ｎ−ラウリルメタクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシプロピルメタクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（２−ヒドロキシブチルメタクリレート）、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリジエチルアミノエチルメタクリレート、ポリメタクリル酸、ポリグリシジルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリフマル酸、ポリフマル酸ジメチル、ポリフマル酸ジエチル、ポリフマル酸ジプロピル、ポリマレイン酸、ポリマレイン酸ジメチル、ポリマレイン酸ジエチル、ポリマレイン酸ジプロピル、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（Ｎ−メチルマレイミド）、ポ��（Ｎ−エチルマレイミド）、ポリ（Ｎ−イソプロピルマレイミド）、ポリ（Ｎ−フェニルマレイミド）等が挙げられる。ここでのビニル化合物から重合される重合体の含有率が３０重量％以上９０重量％以下であることが好ましい。含有率が３０重量％を満たない場合は、研磨パッドの硬度が低くなるので好ましくない。含有率が９０重量％を越える場合は、パッドの有している弾力性が損なわれるので好ましくない。研磨パッド中のポリウレタンまたはビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体の含有率は、研磨パッドを熱分解ガスクロマトグラフィ／質量分析手法で測定することが可能である。本手法で使用できる装置は、熱分解装置としてダブルショットパイロライザー“ＰＹ−２０１０Ｄ”（フロンティア・ラボ社製）を、ガスクロマトグラフ／質量分析装置として“ＴＲＩＯ−１”（ＶＧ社製）を挙げることができる。
【００１４】
ここでのポリウレタンとビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体が一体化して含有されるとは、ポリウレタンの相とビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体の相とが分離された状態で含有されていないという意味であるが、定量的に表現すると、パッドの中で研磨機能を本質的に有する層の色々な箇所をスポットの大きさが５０μｍの顕微赤外分光装置で観察した赤外スペクトルがポリウレタンの赤外吸収ピークとビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体の赤外吸収ピークを有しており、色々な箇所の赤外スペクトルがほぼ同一であることである。ここで使用される顕微赤外分光装置として、ＳＰＥＣＴＲＡ−ＴＥＣＨ社製の“ＩＲμｓ”を挙げることができる。
【００１５】
この様な研磨パッドの作成方法として、好ましい方法は、あらかじめ平均気泡径が２００μｍ以下の独立気泡を有し、かつ密度が０．５〜０．９５(g/cm3)の範囲にある発泡ポリウレタンシートにビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、発泡ポリウレタンシート内でビニル化合物および親水性ビニル化合物を重合させる方法は、独立気泡を有した構造でポリウレタンとビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体が一体化して含有される研磨パッドを作成でき、得られた研磨パッドで局所的な凹凸の平坦性やグローバル段差を小さくできるので好ましい。さらに好ましい方法は、あらかじめ平均気泡径が１００μｍ以下の独立気泡を有し、かつ密度が０．６〜０．９(g/cm3)の範囲にある発泡ポリウレタンシートにビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、発泡ポリウレタンシート内でビニル化合物および親水性ビニル化合物を重合させる方法は、独立気泡を有した構造でポリウレタンとビニル化合物および親水性ビニル化合物から重合される重合体が一体化して含有される研磨パッドを作成でき、得られた研磨パッドで局所的な凹凸の平坦性やグローバル段差を小さくできるので好ましい。ここでの発泡ポリウレタンシートは硬度と気泡径と発泡倍率によって、ポリイソシアネートとポリオールおよび触媒、整泡剤、発泡剤の組み合わせや最適量を決める必要がある。発泡ポリウレタンシートとしては、前述のポリウレタンを発泡させたものが好ましく使用される。
【００１６】
ビニル化合物および親水性ビニル化合物を発泡ポリウレタンシートに膨潤させた後、発泡ポリウレタンシート内でビニル化合物および親水性ビニル化合物を重合させる方法として、光分解性ラジカル開始剤と共にビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、光を露光して重合させる方法や、熱分解性ラジカル開始剤と共にビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、熱を加えて重合させる方法や、ビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、電子線や放射線を放射して重合させる方法が挙げられる。
【００１７】
ここでの研磨パッドには、砥粒が含有されている場合もあり得る。砥粒としては、シリカ系研磨剤、酸化アルミニウム系研磨剤、酸化セリウム系研磨剤等が挙げられる。砥粒含有の本発明の研磨パッドの作成方法は、上記記載の発泡ポリウレタンシートにあらかじめ砥粒を含有させておき、上記方法でビニル化合物および親水性ビニル化合物を砥粒含有発泡ポリウレタンシートに膨潤させた後、砥粒発泡ポリウレタンシート内でビニル化合物および親水性ビニル化合物を重合させる方法として、光分解性ラジカル開始剤と共にビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、光を露光して重合させる方法や、熱分解性ラジカル開始剤と共にビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、熱を加えて重合させる方法や、ビニル化合物および親水性ビニル化合物を膨潤させた後、電子線や放射線を放射して重合させる方法が挙げられる。
【００１８】
本発明で得られた研磨パッドは、クッション性を有するクッションシートと積層して複合研磨パッドとして使用することも可能である。半導体基板は局所的な凹凸とは別にもう少し大きなうねりが存在しており、このうねりを吸収する層として硬い研磨パッドの下（研磨定盤側）にクッションシートをおいて研磨する場合が多い。
【００１９】
本発明の研磨パッドを用いて、スラリーとしてシリカ系スラリー、酸化アルミニウム系スラリー、酸化セリウム系スラリー等を用いて半導体ウェハ上での絶縁膜の凹凸や金属配線の凹凸を局所的に平坦化することができたり、グローバル段差を小さくしたり、ディッシングを抑えたりできる。スラリーの具体例として、キャッボ社製のＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ  ＳＣ−１、ＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ  ＳＣ−１１２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ  ＡＭ１００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ  ＡＭ１００Ｃ、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ  １２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ  ２５、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ  Ｗ２０００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ  Ｗ−Ａ４００等を挙げることができるが、これらに限られるわけではない。
【００２０】
本発明の研磨パッドの対象は、半導体ウェハの上に形成された絶縁層または金属配線の表面であるが、絶縁層としては、金属配線の層間絶縁膜や金属配線の下層絶縁膜や素子分離に使用されるシャロートレンチアイソレーションを挙げることができ、金属配線としては、アルミ、タングステン、銅等であり、構造的にダマシン、デュアルダマシン、プラグなどがある。銅を金属配線とした場合には、窒化珪素等のバリアメタルも研磨対象となる。絶縁膜は、現在酸化シリコンが主流であるが、遅延時間の問題で低誘電率絶縁膜が用いられる様になる。低誘電率絶縁膜は、酸化シリコンに比べて柔らかく、脆い性質があるが、本発明研磨パッドでは、スクラッチが比較的に入れにくい状態で研磨が可能である。半導体ウェハ以外に磁気ヘッド、ハードディスク、サファイヤ等の研磨に用いることもできる。
【００２１】
本発明の研磨パッドの表面形状は、ハイドロプレーン現象を抑える為に、溝切り形状、ディンプル形状、スパイラル形状、同心円形状等、通常の研磨パッドがとり得る形状にして使用される。研磨パッドは、ディスク状で使用されるが、研磨機によっては、ベルト状として用いることも可能である。
【００２２】
本発明の研磨パッドを研磨機の研磨定盤（プラテン）に固着させる。ウェハーはウェハー保持試料台（キャリアー）に真空チャック方式により固定される。研磨定盤を回転させ、同方向でウェハー保持試料台を回転させて、研磨パッドに押しつける。この時に、研磨パッドと半導体ウェハの間にスラリーが入り込む様な位置からスラリーを供給する。スラリーの供給量は、研磨パッドの１ｃｍ２面積あたり０．００５〜０．１５（ｃｃ／分）が最適な範囲である。スラリーの供給量が０．００５（ｃｃ／分）を下回る場合は、スラリーの潤滑効果が十分得られない為、半導体ウェハ表面にスクラッチが発生したり、半導体ウェハが研磨パッド上で円滑に回転が起きにくいので面内均一性が損なわれるので好ましくない。スラリーの供給量が０．１５（ｃｃ／分）を越える場合は、半導体ウェハと研磨パッド表面との間にスラリーの液膜が生じやすくなり、平坦化特性が悪くなるので好ましくない。研磨定盤の回転速度は半導体ウェハの中心位置での研磨定盤の線速度が２０００〜５０００（ｃｍ／分）の範囲にあることが好ましい。研磨定盤の線速度が２０００（ｃｍ／分）を下回る場合は、平坦化速度が遅くなるので好ましくない。研磨定盤の線速度が５０００（ｃｍ／分）を越える場合はスクラッチが発生しやすいので好ましくない。押し付け圧は、ウェーハ保持試料台に加える力を制御することによりおこなう。押し付圧として低圧する事によって高いグローバル平坦性が得られる事から、０．０１〜０．０４ＭＰａが好ましい。しかしながら、研磨機によっては、高速・低圧定盤方式も開発されており、上記研磨条件以外でも使用できないわけではない。
【００２３】
本発明の研磨パッドは、研磨の前に表面をダイヤモンド砥粒を電着で取り付けたコンディショナーでドレッシングすることが通常をおこなわれる。ドレッシングの仕方として、研磨前におこなうバッチドレッシングと研磨と同時におこなうインサイチュウドレッシングのどちらでおこなうことも可能である。
【００２４】
本発明の目的は、シリコン基板の上に形成された絶縁層または金属配線の表面を機械的に平坦化するための研磨パッドにおいて、グローバル段差が小さく、金属配線でのディッシングが起こりにくく、ダスト、スクラッチが少ない研磨パッドを提供するものである。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例にそってさらに本発明の詳細を説明する。本実施例において各特性は以下の方法で測定した。
１．マイクロゴムＡ硬度：高分子計器（株）（所在地：京都市上京区下立売室町西入）のマイクロゴム硬度計“ＭＤ−１”で測定する。
【００２６】
マイクロゴム硬度計“ＭＤ−１”の構成は下記のとおりである。
１．１センサ部
（１）荷重方式：片持ばり形板バネ
（２）ばね荷重：０ポイント／２．２４ｇｆ。１００ポイント／３３．８５ｇｆ
（３）ばね荷重誤差：±０．３２ｇｆ
（４）押針寸法：直径：０．１６ｍｍ円柱形。  高さ０．５ｍｍ
（５）変位検出方式：歪ゲージ式
（６）加圧脚寸法：外径４ｍｍ  内径１．５ｍｍ
１．２センサ駆動部
（１）駆動方式：ステッピングモータによる上下駆動。エアダンパによる降下速度制御
（２）上下動ストローク：１２ｍｍ
（３）降下速度：１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ
（４）高さ調整範囲：０〜６７ｍｍ（試料テーブルとセンサ加圧面の距離）
１．３試料台
（１）試料台寸法：直径  ８０ｍｍ
（２）微動機構：ＸＹテーブルおよびマイクロメータヘッドによる微動。ストローク：Ｘ軸、Ｙ軸とも１５ｍｍ
（３）レベル調整器：レベル調整用本体脚および丸型水準器
２．動的引張貯蔵弾性率：株式会社  ユービーエム（所在地：）の動的粘弾性測定装置”Ｒｈｅｏｇｅｌ  Ｅ−４０００”で測定する。
【００２７】
動的粘弾性測定装置”Ｒｈｅｏｇｅｌ  Ｅ−４０００”の構成は下記のとおりである。
２．１本体機構部
（１）加振器：電磁透導されるムービングコイルの外側、内側に円柱状の強力な磁石を数多く取り付け、効率良く加振出来るようになっているコンパクトな電動型加振器である。
（２）動力計：水晶圧電素子のピエゾ効果を利用したセンサーである。測定範囲が広く、剛性が大きく測定応力に対してほとんどセンサー自身が歪まない。この為一般のロードセルの様にセンサー自身の歪が大きいと起こる位相のずれや高弾性時の試料の歪測定の誤差が小さくなっている。
（３）変位計：渦電流式の非接触変位計である。０．１μｍ以下の分解能がある。
２．２制御計測部
パソコンとの通信、本体機構部の駆動制御等をおこなう。
２．３コンピューターシステム（パソコン、ＣＲＴ、プリンター）
読み込まれたデータの計算・記録及び制御信号の発生・データ処理をおこなう。データは市販の表計算・グラフィックスソフトを利用することができる。
２．４測定冶具
引張用冶具を使用した。
３．ダスト・スクラッチ評価用テストウェハ：酸化膜付き４インチシリコンウェハ（酸化膜厚：１μｍ）を使用する。
４．グローバル段差評価用テストウェハ：酸化膜付き４インチシリコンウェハ（酸化膜厚：２μｍ）に１０ｍｍ角のダイを配置する。フォトレジストを使用してマスク露光をおこない、ＲＩＥによって１０ｍｍ角のダイの中に２０μｍ幅、高さ０．７μｍのラインと２３０μｍのスペースで左半分にラインアンドスペースで配置し、２３０μｍ幅、高さ０．７μｍのラインを２０μのスペースで右半分にラインアンドスペースで配置する。この様にしてグローバル段差評価用テストウェハを用意した。
５．タングステン配線ディッシング評価用テストウェーハ：酸化膜付き４インチシリコンウェーハ（酸化膜厚：２μｍ）に１００μｍ幅で深さが０．７μｍの溝をスペースが１００μｍ間隔で形成する。この上にスパッタ法でタングステンを厚み２μｍ形成して、タングステン配線ディッシング評価用テストウェーハを作成した。
６．研磨パッドと研磨機：厚み１．２ｍｍ、直径３８ｃｍの円形の研磨層を作製し、表面に幅２．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ１５ｍｍのいわゆるＸ−Ｙグルーブ加工（格子状溝加工）を施した。この研磨パッドを研磨機（ラップマスターＳＦＴ社製、Ｌ／Ｍ―１５Ｅ）の定盤にクッッション層として、ロデール社製“Ｓｕｂａ４００”を貼り、その上に両面接着テープ（３Ｍ社製、“４４２Ｊ”）で貼り付けた。旭ダイヤモンド工業（株）のコンディショナー（“ＣＭＰ−Ｍ”、直径１４．２ｃｍ）を用い、押しつけ圧力０．０４ＭＰａ、定盤回転数２５ｒｐｍ、コンディショナー回転数２５ｒｐｍで同方向に回転させ、純水を１０ｃｃ／分で供給しながら５分間研磨パッドのコンディショニングを行った。研磨機に純水を１００ｃｃ／分流しながら研磨パッド上を２分間洗浄し次に、グローバル段差評価用テストウェハを研磨機に設置し、説明書記載使用濃度のキャボット社製スラリー（“ＳＣ−１”）を所定供給量で研磨パッド上に供給しながら、押しつけ圧力は０．０１ＭＰａ〜０．０４ＭＰａの所定の圧力にし、定盤回転数４５ｒｐｍ（ウェハの中心での線速度は３０００（ｃｍ／分））、半導体ウェハ保持試料台を回転数４５ｒｐｍで同方向に回転させ、所定時間研磨を実施した。半導体ウェハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウェハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付けて乾燥した。グローバル段差評価用テストウェハのセンタ１０ｍｍダイ中の２０μｍラインと２３０μラインの酸化膜厚みを大日本スクリーン社製ラムダエース（“ＶＭ−２０００”）を用いて測定し、それぞれの厚みの差をグローバル段差として評価した。
また、上記と同じコンジショニングを行い、タングステン配線ディシング評価用テストウェハを研磨機に設置し、説明書記載使用濃度のキャボット社製スラリー（“ＳＥＭＩ―ＳＰＥＲＳＥ  Ｗ―Ａ４００”）とキャボット社製酸化剤（“ＳＥＭＩ―ＳＰＥＲＳＥ  ＦＥ―４００”）を１：１で混合したスラリー溶液を所定供給量で研磨パッド上に供給しながら、押しつけ圧力は０．０１ＭＰａ〜０．０４ＭＰａの所定の圧力にし、定盤回転数４５ｒｐｍ（ウェハの中心での線速度は３０００（ｃｍ／分））、半導体ウェハ保持試料台を回転数４５ｒｐｍで同方向に回転させ、所定時間研磨を実施した。半導体ウェハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウェハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付けて乾燥した。タングステン表面のディッシング状態をキーエンス社製超深度形状測定顕微鏡“ＶＫ―８５００”で測定した。また、上記と同じコンジショニングを行い、ダスト・スクラッチ評価用テストウェハを研磨機に設置し、説明書記載使用濃度のキャボット社製スラリー（“ＳＣ−１”）を所定供給量で研磨パッド上に供給しながら、押しつけ圧力は０．０１ＭＰａ〜０．０４ＭＰａの所定の圧力にし、定盤回転数４５ｒｐｍ（ウェハの中心での線速度は３０００（ｃｍ／分））、半導体ウェハ保持試料台を回転数４５ｒｐｍで同方向に回転させ、所定時間研磨を実施した。半導体ウェハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウェハ表面を洗浄し、自然状態に放置して乾燥をおこない、トップコン社製ゴミ検査装置ＷＭ−３で０．５μｍ以上のダストを検査し、その後マイクロスコープでスクラッチを検査した。
【００２８】
実施例１
ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメタンジイソシアネート８０重量部と水０．６重量部とアミン系触媒１．４重量部とシリコン整泡剤１．０重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み４．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝４９度、密度：０．８３(g/cm3)、独立気泡平均径：２９μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレート９０重量部／メタクリル酸１０重量部に６５分間浸漬する。メチルメタアクリレート／メタクリル酸が膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで６５℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９０度、密度：０．８１(g/cm3)、独立気泡平均径：３９μｍ、素材の水の接触角：７７度であった。研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート／ポリメタクリル酸含有率は５１重量％であった。クッション層“Ｓｕｂａ４００”を該研磨パッドと貼り合わせして複合研磨パッドを作成した。グローバル段差評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。グローバル段差評価用テストウェハの２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．２μｍになった研磨時間は４．５分であった。また、タングステン配線ディッシング評価用テストウェーハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製タングステン用スラリーを３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。酸化膜表面が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のディッシング深さは０．０３μｍであった。ダスト・スクラッチ評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は６個とスクラッチは０個と少なかった。
【００２９】
実施例２
ポリプロピレングリコール１００重量部とエチレングリコール８重量部とジフェニルメタンジイソシアネート９５重量部と水０．３重量部とアミン系触媒１．０重量部とシリコン整泡剤１．０重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み５．０ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝４３度、密度：０．７５、独立気泡平均径：２９μｍ）を作成した。該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．１重量部を添加したメチルメタアクリレート９５重量部／２−ヒドロキシエチルメタクリレート５重量部に７０分間浸漬する。メチルメタアクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで６５℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥をおこなう。得られた硬質発泡シートを両面研削して厚みが１．２ｍｍの研磨パッドを作成する。得られた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９１度、密度：０．７５(g/cm3)、独立気泡平均径：３９μｍ、素材の水の接触角：７５度であった。研磨パッドの中のポリメチルメタアクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート含有率は６５重量％であった。クッション層“Ｓｕｂａ４００”を該研磨パッドと貼り合わせして複合研磨パッドを作成した。グローバル段差評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。グローバル段差評価用テストウェハの２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．２μｍになった研磨時間は３．５分であった。また、タングステン配線ディッシング評価用テストウェーハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製タングステン用スラリーを３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。酸化膜表面が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のディッシング深さは０．０３μｍであった。ダスト・スクラッチ評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は７個とスクラッチは０個と少なかった。
【００３０】
比較例１
ポリエーテル系ウレタンポリマ（ユニローヤル社製アジプレンＬ−３２５）７８重量部と４、４’−メチレン−ビス２−クロロアニリン２０重量部をＲＩＭ成形機で混合しさらに中空高分子微小球体（エクスパセル５５１  ＤＥ）１．８重量部を混合して金型に吐出して加圧成型をおこない厚み２．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝９５度、密度＝０．７５(g/cm3)、独立気泡平均径＝３０μｍ、素材の水の接触角：８１度）を作成した。クッション層“Ｓｕｂａ４００”を該研磨パッドと貼り合わせして複合研磨パッドを作成した。グローバル段差評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。グローバル段差評価用テストウェハの２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．２μｍになった研磨時間は７分であった。また、タングステン配線ディッシング評価用テストウェーハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製タングステン用スラリーを３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。酸化膜表面が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のディッシング深さは０．１３μｍであった。ダスト・スクラッチ評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は２０個とスクラッチは１個であった。
【００３１】
比較例２
ポリエーテル系ウレタンポリマ（ユニローヤル社製アジプレンＬ−３２５）７８重量部と４、４’−メチレン−ビス２−クロロアニリン２０重量部と水０．３重量部をＲＩＭ成形機で混合し金型に吐出して加圧成型をおこない厚み５ｍｍの発泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝９５度、密度＝０．７５(g/cm3)、独立気泡平均径＝１４０μｍ、素材の水の接触角：８１度）を作成した。クッション層“Ｓｕｂａ４００”を該研磨パッドと貼り合わせして複合研磨パッドを作成した。グローバル段差評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。グローバル段差評価用テストウェハの２０μｍ幅配線領域と２３０μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．２５μｍになった研磨時間は７分であった。また、タングステン配線ディッシング評価用テストウェーハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製タングステン用スラリーを３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。酸化膜表面が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のディッシング深さは０．１５μｍであった。ダスト・スクラッチ評価用テストウェハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該複合研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、スラリー“ＳＣ−１”を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ2面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は６０個とスクラッチは１０個であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、シリコン基板の上に形成された絶縁層または金属配線の表面を機械的に平坦化するための研磨パッドにおいて、グローバル段差が小さく、金属配線でのディッシングが起こりにくく、ダストやスクラッチの発生が少ない研磨パッドを提供できた。