(57)【要約】【課題】  本発明により、研磨スラリーの余分な消費の抑制、更に被研磨体と研磨パッドとの間の適切な研磨スラリーの保持、研磨量のウエハ面内でのバラツキ抑制、研磨パッドの磨耗に対する研磨レートの経時安定性の向上を同時に得ることができる半導体ウエハ等のケミカルメカニカルポリッシングなどの生産上においてきわめて有効な研磨パッドの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明は、円筒刃により打ち抜き加工して研磨層に表面から裏面に貫通する多数の貫通孔を形成する工程、を含む半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法において、該円筒刃が、刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍおよび刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０５〜０．２を有することを特徴とする半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法に関する。【選択図】図１
2005342820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒刃により打ち抜き加工して研磨層に表面から裏面に貫通する多数の貫通孔を形成する工程、を含む半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法において、該円筒刃が、刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍおよび刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０５〜０．２を有することを特徴とする半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
前記円筒刃が、刃先幅（ｔ１）０．１５〜０．２ｍｍを有する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記円筒刃が、刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０８〜０．１５を有する請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
前記打ち抜き加工後に、前記研磨層を５０〜１２０℃で５〜６０分間加熱する工程を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項５】
前記加熱する工程が、６０〜１００℃で行われる請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記打ち抜き加工前に、前記研磨層を予め４０〜１２０℃で加熱する工程を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項７】
前記予め加熱する工程が、６０〜１００℃で行われる請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
研磨層に表面から裏面に貫通する多数の貫通孔を有する半導体ＣＭＰ用研磨パッドを製造するのに用いる打ち抜き加工用円筒刃。
【請求項９】
刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍおよび刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０５〜０．２を有する請求項８記載の打ち抜き加工用円筒刃。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨体の研磨に使用する研磨パッドの製造方法に関するものであり、特に半導体デバイスの製造工程においてＣＭＰ（化学的機械研磨またはケミカルメカニカルポリッシング）により層間絶縁膜等の平坦化処理などを行う時に用いる研磨パッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体集積回路の微細化および高集積化は急速に進化し、微細に加工することが必要になってきており、またデバイスが複雑な構造になって立体化するようになってきている。微細化は、半導体装置の製造工程における微細加工技術の進歩、特に、光を利用して回路パターンをウエハ面上に塗布された感光性有機膜（フォトレジスト）に転写する技術であるリソグラフィー工程における高解像力化により達成されてきた。具体的には、リソグラフィー工程において、短波長化された光源を用いて露光する技術が開発されている。また、デバイス構造の高低差をできるだけ低減することで、焦点深度の不足を補い、微細なパターンの焦点ずれを引き起こさず確実に解像させる方法が検討されている。
【０００３】
そこで、デバイス構造の高低差を平坦化する方法として、最近では、シリコンウエハの鏡面加工を応用したＣＭＰ法が採用されており、この装置は、回転する研磨プレート回転軸に支承され表面に研磨パッドが接着された研磨プレートと、ダイヤモンド粉などを金属板に電着などで形成した、研磨パッドの表面を目立てするためのドレッサーと、層間絶縁膜などの被研磨層が形成された被研磨体（以下、ウエハと称する）をウエハバッキングフィルムにより保持するキャリアと、研磨スラリーを研磨パッド上に供給する研磨スラリー供給ノズルを有する研磨スラリー供給装置とから概ね構成されている。
【０００４】
その１方法として、研磨パッドをドレッサーによりドレッシング（研削）した後に、研磨プレート回転軸およびキャリア回転軸を回転させ、研磨スラリー供給ノズルから研磨パッドの中央部に研磨スラリーを供給しながら、研磨圧力調整機構によりウエハを研磨パッド上に押圧させてウエハを研磨する方法がある。このようなＣＭＰ法では、ウエハの絶縁膜などの被研磨層にマイクロスクラッチの発生や研磨レートのばらつきや研磨量のウエハ面内でのバラツキが大きいことが問題となっている。
【０００５】
マイクロスクラッチの発生を抑制するためには、研磨パッドのドレッシング時に発生する研磨パッドの削りクズやドレッサーのダイヤモンド、層間膜、ウエハの破片クズや研磨済みの研磨スラリーなど（以降、これらを総称して不純物とも表記する）を研磨パッド外へ排出する必要がある。このような従来のＣＭＰ装置においては、研磨作業中に研磨スラリーを研磨パッドの中央部に間断なく十分に流し出し、不純物をこの研磨スラリーにより研磨パッド外へ除去あるいは押し流すという対策をとっている。このようにドレッシングによりパッド表面に目立て層を形成し、研磨スラリーを供給してウエハの研磨を行う時、研磨スラリーは研磨パッドの回転による遠心力およびウエハを研磨パッドに押し付けることにより押し出され、殆どが研磨に直接寄与することなく研磨パッド外に排出されてしまうため、高価な研磨スラリーを余分に消費してしまうことになる。
【０００６】
これらの課題を解決するために、研磨パッド面に研磨作業時に開口する中空部を有する複数の高分子微小エレメントが含浸された高分子マトリックスから成り、加工品の均一で一貫した研磨および研磨パッドの均一な磨滅を可能とした研磨パッド（特許文献１参照）、研磨パッド面に溝を被研磨基板の進行方向前方側の溝の肩部が上方ほど広がるテーパー形状に形成し、被研磨基板全面での研磨均一性および平坦性の向上を可能とする研磨パッド（特許文献２参照）や、硬質層と軟質層とを備え、研磨面である硬質層の一面に複数の溝や硬質層のみを貫通する複数の孔を形成し、被研磨体の容易な取り除き、研磨剤必要量の低減、劣化の抑制およびドレッシング時のダイヤモンドの脱落抑制を可能とする研磨パッド（特許文献３参照）が提案されている。
【０００７】
特許文献１においては、研磨スラリーと共に使用される加工品の表面を変える製品で、上記製品が複数の高分子微小エレメント（それ自体は実質的に加工品の表面を研磨しないもの）が含浸された高分子マトリックスから成り、各高分子微小エレメントが大気圧より大きい圧力のガスを含む空隙スペースを有し、上記製品が作業面および上記作業面に隣接する副表面を有するものであって、上記製品が作業環境に接する時、上記製品の上記作業面における高分子微小エレメントが開口し、副表面に埋め込まれた高分子微小エレメントよりも固さが減じる製品を得ることで、加工品の均一で一貫した研磨および研磨パッドの均一な磨滅を可能とした研磨パッドを得ている。上記製品が現在一般的に使用されている研磨パッドの代表的なものである。
【０００８】
また、特許文献２においては、被研磨基板を研磨する化学的機械研磨法に用いる研磨パッドであって、上記研磨パッドには溝が形成されており、少なくとも上記被研磨基板の進行方向前方側の溝の肩部が上方ほど広がる順テーパー形状に形成されていることで、被研磨基板全面での研磨均一性および平坦性の向上を可能とした研磨パッドを得ているが、加工枚数が増えるに従い、順テーパー部分が磨滅して研磨特性が変化するため、安定した研磨特性を実現することができない。特に加工初期と後期での研磨特性が変化するという点において課題を有している。
【０００９】
更に、特許文献３においても、被研磨物を研磨する研磨パッドにおいて、硬質層と軟質層とを備え、上記硬質層の一の面は研磨層であり、被研磨物を研磨する研磨剤を保持するために、上記研磨面上に複数の溝と上記硬質層のみを貫通する複数の孔とを有し、近接する溝間の距離が近接する孔間の距離よりも大きいことで、被研磨体の容易な取り除き、研磨剤必要量の低減、劣化の抑制およびドレッシング時のダイヤモンドの脱落抑制を可能とする研磨パッドを得ているが、硬質層のみを貫通する複数の孔に関して、その詳細な形状および加工方法に関する記載がない。特に、より高度なＣＭＰ法を実現するためには、前記複数孔の詳細な形状および加工方法を選定することが重要な課題である。
【００１０】
上記のように、半導体ＣＭＰ用研磨パッドにおいては、研磨層に溝やパーフォレーションと呼ばれる貫通孔等を設けて研磨スラリー（研磨剤）の保持力を向上させる。この貫通孔は、通常、直径１〜２ｍｍ、ピッチ５〜１５ｍｍとなるように加工されるものである。上記貫通孔加工方法としては、通常、打ち抜き加工等が用いられるが、打ち抜き加工後の研磨層表面における貫通孔周辺、即ち貫通孔の研磨層表面におけるエッジに凹みが発生して、研磨性能、特に研磨レートに悪影響を及ぼすという問題がある。また、上記貫通孔の研磨層の表面と裏面との孔径が異なる（表面＞裏面）ため、初期状態から研磨層の磨耗が進行するに従って、研磨レートが変化するという問題があった。
【特許文献１】特許第３０１３１０５号公報
【特許文献２】特開平１１‐３３３６９９号公報
【特許文献３】特許第３３２４６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、研磨層の磨耗による研磨レートの経時変化を低減した、半導体デバイスの製造工程などにおいてＣＭＰにより層間絶縁膜などの平坦化処理などを行う時に用いる研磨パッドの製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決し、たとえば半導体デバイスの製造工程等においてＣＭＰにより層間絶縁膜等の平坦化処理などを行う時に用いる研磨パッドの製造方法を提供するものである。即ち、本発明は、円筒刃により打ち抜き加工して研磨層に表面から裏面に貫通する多数の貫通孔を形成する工程、を含む半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法において、該円筒刃が、刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍおよび刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０５〜０．２を有することを特徴とする半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法である。
【００１３】
更に、本発明を好適に実施するためには、
上記打ち抜き加工後に、上記研磨層を５０〜１２０℃で５〜６０分間加熱する工程を行い：
上記打ち抜き加工前に、上記研磨層を予め４０〜１２０℃で加熱する工程を行う
ことが好ましい。
【００１４】
本発明は、ＣＭＰで被研磨体の平坦化処理を行う時に用いる研磨パッドに好適に使用される研磨パッドであり、研磨スラリーの余分な消費の抑制、更に被研磨体と研磨パッドとの間の適切な研磨スラリーの保持、研磨レートの維持、研磨量のウエハ面内でのバラツキ抑制、研磨パッドの磨耗に対する研磨レートの経時安定性の向上を同時に解決する研磨パッドの製造方法であり、そのため円筒刃により打ち抜き加工して研磨層に表面から裏面に貫通する多数の貫通孔を形成する工程を含み、刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍおよび刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０５〜０．２を有する円筒刃を用いることを特徴とする半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法により、これを使用する半導体ウエハなどの研磨においては、研磨スラリーの余分な消費を抑制、更に被研磨体と研磨パッドとの間の適切な研磨スラリーの保持および研磨量のウエハ面内でのバラツキ抑制を可能とし、かつ研磨パッドの磨耗に対する研磨レートの経時安定性を向上することができ、半導体ウエハ等のＣＭＰによる生産上においてきわめて有効な研磨パッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、円筒刃により打ち抜き加工して研磨層に表面から裏面に貫通する多数の貫通孔を形成する工程を含み、刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍおよび刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０５〜０．２を有する円筒刃を用いることを特徴とする半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法である。次に、本発明の研磨パッドの製造方法を図１および図２を用いて具体的に説明する。図１は、本発明の研磨パッドの研磨層の貫通孔を打ち抜き加工するための円筒刃の１つの実施態様の概略断面図であり、図２は、本発明の研磨パッドの研磨層に設けられた貫通孔の１つの実施態様の概略断面図である。但し、これらの図は貫通孔加工用円筒刃および研磨パッドの研磨層の貫通孔の部分模式図であって、正確な寸法を示すものではない。本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドは、研磨層に表面から裏面に貫通する多数の孔を形成し、この貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹みの深さ（δｙ）を０．１ｍｍ（１００μｍ）以下となるように形成したものである。
【００１７】
本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法において、上記貫通孔は、円筒刃により打ち抜き加工することにより形成され、上記貫通孔加工用円筒刃は刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍおよび刃先角度αとした場合のｔａｎα値０．０５〜０．２を有することを要件とする。上記貫通孔加工用円筒刃を、図１を用いて詳細に説明する。
【００１８】
上記貫通孔加工用円筒刃は、刃先幅（ｔ１）０．１〜０．５ｍｍを有することを要件とするが、好ましくは０．１〜０．３ｍｍ、より好ましくは０．１５〜０．２ｍｍである。上記刃先幅（ｔ１）が、０．１ｍｍより小さいと刃先強度が不足して刃先のカケ等が発生し、０．５ｍｍより大きいと打ち抜き加工時の打ち抜き圧力を増加する必要があると共に、δｘ、δｙ、（Ｄ４−Ｄ５）が大きくなる。
【００１９】
上記貫通孔加工用円筒刃において、刃先角（テーパー角度）を「α」とすると、ｔａｎα値が０．０５〜０．２であることを要件とするが、好ましくは０．０８〜０．１５、より好ましくは０．０８〜０．１である。上記ｔａｎα値が、０．２より大きいと打ち抜き抵抗が大きくなるため、加工時の打ち抜き圧力を増加する必要があると共に、δｘ、δｙ、（Ｄ４−Ｄ５）が大きくなり、０．０５より小さいと刃先強度が低下して円筒刃物の刃先のカケが発生する。
【００２０】
上記貫通孔加工用円筒刃において、テーパー長（Ｌ）は、３〜１５ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍ、より好ましくは７〜１０ｍｍであることが望ましい。上記テーパー長（Ｌ）が、１５ｍｍより大きいと円筒刃が長くなり、安定した刃物保持が別途必要となりコストアップにつながり、３ｍｍより小さいと上記のような所望の刃先角「α」を得ることが困難となる。
【００２１】
上記貫通孔加工用円筒刃において、テーパー幅（ｔ２）は、上記刃先角（テーパー角度）「α」およびテーパー長（Ｌ）を決定することにより決定されるが、０．３〜１．５ｍｍ、好ましくは０．５〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．５〜０．８ｍｍであることが望ましい。
【００２２】
上記貫通孔加工用円筒刃の内径（Ｄ１）は、形成しようとする貫通孔の直径に依存して変化するが、０．４５〜２．９５ｍｍ、好ましくは０．９５〜１．９５ｍｍ、より好ましくは１．４５〜１．９５ｍｍであることが望ましい。上記内径（Ｄ１）が、０．４５ｍｍより小さいとパッドの貫通孔加工クズが円筒刃内部に詰まりやすくなり、２．９５ｍｍより大きいと貫通孔が大きくなり過ぎて研磨特性に影響を及ぼす。
【００２３】
図２に示すように、本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドでは、研磨層（厚さＴ）に表面から裏面に貫通する孔を多数有し、研磨層表面における上記貫通孔周辺に生じる凹み、即ち上記貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹みの深さ（δｙ）を０．１ｍｍ（１００μｍ）以下としたものである。また、本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドにおいては、上記貫通孔は、好ましくは研磨層の表面における孔径（Ｄ４）と裏面における孔径（Ｄ５）の差（Ｄ４−Ｄ５）がＤ４の１０％以内となるように形成する。
【００２４】
本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドにおいて、上記のように貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹みの深さ（δｙ）を０．１ｍｍ（１００μｍ）以下、好ましくは０〜０．０６ｍｍ、より好ましくは０〜０．０４ｍｍとすることが望ましい。上記凹みの深さ（δｙ）が０．１ｍｍ（１００μｍ）を超えると、研磨作業時に上記凹み部分に研磨スラリーが保持され、研磨レートが変化し、更に被研磨体と研磨層の接触面積が、研磨層の磨耗により変化し、研磨レートが経時的に変化して研磨量にバラツキが生じる。
【００２５】
また、上記貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹みの幅（δｘ）は、０〜０．２０ｍｍ、好ましくは０〜０．１５ｍｍ、より好ましくは０〜０．０８ｍｍであることが望ましい。上記凹みの幅（δｘ）が０．２０ｍｍより大きいと、研磨作業時に上記凹み部分に研磨スラリーが保持され、研磨レートが変化し、更に被研磨体と研磨層の接触面積が、研磨層の磨耗により変化し、研磨レートが経時的に変化して研磨量にバラツキが生じる。
【００２６】
本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドにおいて、上記貫通孔が研磨層の表面と裏面とにおける孔径の差（Ｄ４−Ｄ５）がＤ４の１０％以内、好ましくは０〜６％、より好ましくは０〜３％を有することが望ましい。上記貫通孔の孔径の差が１０％を超えると、研磨層の磨耗により研磨レートが変化し、研磨レートの経時安定性が低下する。
【００２７】
上記貫通孔の研磨層表面における孔径（Ｄ４）は、０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍ、より好ましくは１．５〜２．０ｍｍであることが望ましい。上記貫通孔の表面孔径（Ｄ４）が、３．０ｍｍより大きいとスラリー使用量が不必要に増えてコストアップとなり、０．５ｍｍより小さいと小径の円筒刃物が多数必要となり、これはコストおよび刃物の耐久性の観点から不利である。
【００２８】
上記貫通孔の間隔は、２〜２５ｍｍ、好ましくは４〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１５ｍｍであることが望ましい。上記貫通孔の間隔が、２５ｍｍより大きいと貫通孔の総数が少なくなり過ぎて所望の研磨特性が十分に得られなくなり、２ｍｍより小さいと貫通孔の間隔が狭くなり過ぎてパッドとしての剛性が低下し所望の研磨特性を発現できない。また、スラリーも浪費することとなる。本明細書中で「貫通孔の間隔」とは、最も近い隣接する貫通孔の中心から中心までの距離を表す。
【００２９】
本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドにおいて、上記研磨層の厚さは、０．８〜２．５ｍｍ、好ましくは１．０〜２．３ｍｍ、より好ましくは１．１〜２．１ｍｍであることが望ましい。上記研磨層の厚さが、０．８ｍｍより小さいとパッドの剛性が低下し、平坦化性能が悪化し、２．５ｍｍより大きいとパッドの剛性が高くなり過ぎて面内均一化性能が悪化する。
【００３０】
本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法において、上記のような特定形状を有する貫通孔加工用円筒刃を用いることによって、上記貫通孔の研磨層表面の凹みを上記特定範囲内に低減することが可能であるが（図３）、好ましくは上記貫通孔の打ち抜き加工後に、上記研磨層を５０〜１２０℃で５〜６０分間加熱する工程を行うことが望ましい。これは、貫通孔打ち抜き時に加えられた応力によって生じた研磨層の内部歪を比較的低温で加熱することにより除去して（図４）、貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹みを低減しようとするものである。図３〜４は、本発明の研磨パッドの製造方法を用いて研磨層に設けられた貫通孔の実施態様の電子顕微鏡写真（倍率：５０倍）である。図５および６は、従来の（比較例１および２の）研磨パッドの製造方法を用いて研磨層に設けられた貫通孔の電子顕微鏡写真（倍率：５０倍）である。本発明の製造方法を用いた研磨パッドでは、従来の製造方法を用いたものに比較して、貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹み、特に凹みの深さ（δｙ）が非常に小さくなっていることがわかる。
【００３１】
上記加熱条件は、上記研磨層材料自体の耐熱性、例えばガラス転移温度や軟化点に依存して変化するが、５０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃、より好ましくは７０〜９０℃であり、上記加熱時間は好ましくは５〜６０分間、より好ましくは２０〜４０分間であることが望ましい。上記加熱温度が、５０℃より低いと効果が小さく長時間を要し、１２０℃より高いと研磨層の変色および物性の低下を生じる可能性がある。上記加熱時間が、５分間より短いと高温での加熱が必要となって研磨層の変色および物性の低下を生じる、６０分間より長いと作業性が問題となる。
【００３２】
本発明の半導体ＣＭＰ用研磨パッドの製造方法において、上記貫通孔の打ち抜き加工前に、前記研磨層を予め４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃、より好ましくは７０〜９０℃で加熱する工程を行うことが望ましい。上記貫通孔の打ち抜き加工前の加熱温度も上記研磨層材料自体の耐熱性に依存して変化するが、上記加熱温度が４０℃より低いと効果が小さいため、保温搬送等の温度低下の防止策が必要となり、１２０℃より高いと研磨層の変色および物性の低下を生じる可能性がある。また、この打ち抜き加工前の加熱時間は、５〜６０分間、好ましくは２０〜６０分間、より好ましくは３０〜５０分間である。上記加熱時間が、５分間より短いと十分に研磨層の温度が上がらず、６０分間より長いと研磨層の変色および物性の低下を生じる可能性がある。
【００３３】
本発明の研磨パッドとしては、従来一般に使用されている単層型パッドであってもよく、またはウエハ等の被研磨体に当接する硬質表面層および硬質表面層とプラテン（定盤）との間に位置する弾性支持層の少なくとも２層を有する積層パッドであってもよいし、更に他層を重ねての多層研磨パッドのような積層研磨パッドであってもよい。生産上、性能上、硬質表面層とプラテンとの間に位置する弾性支持層の少なくとも２層を有するものが好ましい。本発明はこのように単層、積層の研磨パッドに限定されるものではない。
【００３４】
上記の積層研磨パッドにおいて、硬質表面層と弾性支持層とで大別して形成されるものであるが、上記硬質表面層の硬度（ＪＩＳ  Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製  アスカーＤ型硬度計）を用い、硬度を測定した。）は、３５〜８０であることが好ましい。上記硬度が３５度未満の場合、被研磨物のプラナリティ（平坦性）が悪化し、また、８０度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨物のユニフォミティ（均一性）が悪化してしまう。弾性支持層の硬度（ＪＩＳ  Ｋ６２５３−１９９７準拠、高分子計器社製  アスカーＡ型硬度計）は、好ましくは２５〜１００、より好ましくは３０〜８５である。また、硬質表面層の厚さは、好ましくは０．２〜４ｍｍ、より好ましくは０．８〜３．０ｍｍ、弾性支持層の厚さは好ましくは０．２〜４．０ｍｍ、より好ましくは０．５〜３．０ｍｍとすることが望ましい。
【００３５】
単層型研磨パッドにおいては、厚さは１．０〜５．０ｍｍ程であり、その材料は硬質表面層と弾性支持層にそれぞれ使用される材料から適宜選択使用されるものであってよい。
【００３６】
積層研磨パッドにおいて、硬質表面層としては、上記貫通孔加工後の加熱処理によって、上記貫通孔の研磨層表面における凹みが上記範囲内に低減される材料であれば特に限定されないが、光硬化性樹脂、無発泡ポリウレタンや発泡ポリウレタンなどのポリウレタンなどが好ましい。また、弾性支持層としてはポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエステルの不織布などが好ましいがこれらに限定されるものではない。硬質表面層、弾性支持層を不織布で形成する場合、ポリウレタン樹脂等の含浸剤を不織布に含浸させてもよい。但し、上記硬度範囲を満足するものであれば、上記以外の材質で研磨パッドを構成してもよい。
【００３７】
光硬化性樹脂組成物としては、例えば、光重合性モノマ、ベースレジン、光重合開始剤等からなる組成物が挙げられる。上記光重合成モノマとしては、各種アクリレート、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等を用いることができる。ベースレジンとしては、ポリエステル、エポキシ、ポリウレタンがより好ましい。
【００３８】
光硬化性樹脂組成物の光重合開始剤としては、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、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、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がこれらに限定されるものではない。
【００３９】
これらの光重合開始剤は単独でまたは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固形分総量の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。更に必要に応じて、増感剤、密着向上剤等の添加剤を加えてもよい。
【００４０】
光硬化性樹脂層は単独でシート材として使用してもよく、支持材の上に塗布して表層として使用してもよく、支持材上への塗布方法としては、ロールコータ塗布、スピンコータ塗布、スプレー塗布、ディップコータ塗布、カーテンフローコータ塗布、ワイヤバーコータ塗布、グラビアコータ塗布、エアナイフコータ塗布、ダイコータ塗布等がある。露光機としては、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、タングステンランプ等が挙げられる。
【００４１】
ポリウレタン樹脂としては、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと有機ジアミン化合物とからなり、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、ポリイソシアネートと高分子ポリオールと低分子ポリオールからなる。
【００４２】
ポリイソシアネートとしては、例えば２，４−および／または２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−、２，４’−および／または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−およびｍ−フェニレンジイソシアネート、ダイメリルジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニル−４，４’−ジイソシネート、１，３−および１，４−テトラメチルキシリデンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−および１，４−ジイソシアネート、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン（＝イソホロンジイソシアネート）、ビス−（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタン（＝水添ＭＤＩ）、２−および４−イソシアナトシクロヘキシル−２’−イソシアナトシクロヘキシルメタン、１，３−および１，４−ビス−（イソシアナトメチル）−シクロヘキサン、ビス−（４−イソシアナト−３−メチルシクロヘキシル）メタン、等が挙げられる。上記ポリイソシアネート成分は、注型成形時に必要とされるポットライフに応じて適宜に選定されると共に、生成する末端ＮＣＯプレポリマーを低溶融粘度とすることが必要である為、単独または２種以上の混合物で適用される。
【００４３】
また、高分子ポリオールとしては、例えばヒドロキシ末端ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリエーテル、ポリエーテルカーボネート、ポリエステルアミド等が挙げられるが、これらのうち耐加水分解性の良好なポリエーテルおよびポリカーボネートが好ましく、価格面と溶融粘度面からはポリエーテルが特に好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、反応性水素原子を有する出発化合物と、例えば酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、酸化スチレン、テトラヒドロフラン、エピクロルヒドリンの様な酸化アルキレンまたはこれら酸化アルキレンの混合物との反応生成物が挙げられる。反応性水素原子を有する出発化合物としては、水、ビスフェノールＡ並びに後述のようなポリエステルポリオールを製造するための二価アルコールが挙げられる。
【００４４】
更に、ヒドロキシ基を有するポリカーボネートとしては、例えば、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよび／またはポリテトラメチレングリコールの様なジオールとホスゲン、ジアリルカーボネート（例えばジフェニルカーボネート）もしくは環式カーボネート（例えばプロピレンカーボネート）との反応生成物が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、二価アルコールと二塩基性カルボン酸との反応生成物が挙げられるが、耐加水分解性向上の為には、エステル結合間距離が長い方が好ましく、いずれも長鎖成分の組み合わせが望ましい。
【００４５】
二価アルコールとしては、特に限定はしないが、例えばエチレングリコール、１，３−および１，２−プロピレングリコール、１，４−および１，３−および２，３−ブチレングリコール、１，６−ヘキサングリコール、１，８−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、１，４−ビス−（ヒドロキシメチル）−シクロヘキサン、２−メチル−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブチレングリコール等が挙げられる。
【００４６】
二塩基性カルボン酸としては、脂肪族、脂環族、芳香族および／または複素環式のものがあるが、生成する末端ＮＣＯプレポリマーを液状または低溶融粘度とする必要上から、脂肪族や脂環族のものが好ましく、芳香族系を適用する場合は脂肪族や脂環族のものとの併用が好ましい。これらカルボン酸としては、限定はしないが、例えばコハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸（ｏ−、ｍ−、ｐ−）、ダイマー脂肪酸、例えばオレイン酸、等が挙げられる。これらポリエステルポリオールとしては、カルボキシル末端基の一部を有することもできる。例えば、ε−カプロラクトンの様なラクトン、またはε−ヒドロキシカプロン酸の様なヒドロキシカルボン酸のポリエステルも使用することができる。
【００４７】
低分子ポリオールとしては、前述のポリエステルポリオールを製造するのに用いられる二価アルコールが挙げられるが、本発明の低分子ポリオールとは、ジエチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオールおよび１，６−ヘキサメチレングリコールのいずれか１種またはそれらの混合物を用いることが好ましい。本発明以外の低分子ポリオールであるエチレングリコールや１，４−ブチレングリコールを用いると、注型成形時の反応性が速くなり過ぎたり、最終的に得られるポリウレタン研磨材成形物の硬度が高くなり過ぎるため、本発明の研磨材としては、脆くなったり又ＩＣ表面に傷がつき易くなる。他方、１，６−ヘキサメチレングリコールよりも長鎖の二価アルコールを用いると、注型成形時の反応性や、最終的に得られるポリウレタン研磨材成形物の硬度が適切なものが得られる場合もあるが、価格的に高くなり過ぎ、実用的ではない。
【００４８】
本発明で使用される有機ジアミン化合物としては、特に限定されないが、例えば、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、クロロアニリン変性ジクロロジアミノジフェニルメタン、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‐ジ−ｐ−アミノベンゾエート、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン等が挙げられる。
【００４９】
本発明における研磨パッドは、研磨の際に必要であれば研磨領域表面の目立てであるドレッシングを施してもよいが、ドレッサー屑によるスクラッチを防止したり、研磨パッドの寿命が長くなるため、ドレスを行わないドレスレスでの研磨が望ましい。
【００５０】
また、本発明における研磨層の加工方法により、研磨層の厚みバラツキは１００μｍ以下であることが好ましい。厚みバラツキが１００μｍを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、被研磨物に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒が電着又は、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の効果を具体的に示す実施例等について説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、実施例等における評価項目は以下のようにして測定した。
【００５２】
（研磨特性の評価）
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を使用し、作製した研磨パッドを用いて、研磨特性として研磨レートの評価を行った。
(１)研磨レート
研磨レート（Å／分）は、８インチ（約２０ｃｍ）のシリコンウエハに熱酸化膜を１μｍ製膜したものを、約０．５μｍ研磨して、このときの時間から算出した。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置（大塚電子社製）を用いた。研磨条件としては、スラリーとしてシリカスラリー（ＳＳ１２、キャボット社製）を研磨中に１５０ミリリットル／分にて添加した。研磨荷重としては３５０ｇ／ｃｍ２、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、ウエハ回転数３０ｒｐｍとした。
【００５３】
(２）打ち抜き加工性
以下の表１の実施例１に示した形状を有する貫通孔加工用円筒刃を取り付けた（円筒刃を５．５ｍｍピッチで、縦４列、横１８０列で配置固定した）打ち抜き加工機を使用して打ち抜き加工を行い、以下の評価基準を用いて評価した。
評価基準
○ … 打ち抜き加工性良好［δｙ≦０．０６ｍｍ、（Ｄ４−Ｄ５）≦６％］
△ … 打ち抜き加工上問題なし
［０．０６ｍｍ＜δｙ≦０．１ｍｍ、６％＜（Ｄ４−Ｄ５）≦１０％］
× … 打ち抜き不可（未貫通）［δｙ＞０．１ｍｍ、（Ｄ４−Ｄ５）＞１０％］
【００５４】
(３）変色
加熱処理後の研磨層表面の外観を目視観察し、以下の評価基準を用いて評価した。
評価基準
○ … 変色なし
△ … やや変色あり
× … 明らかに変色が認められる
【００５５】
（実施例１〜３および比較例１〜３）
（研磨パッドの作製）
フッ素コーティングした反応容器に、フィルタリングしたポリエーテル系プレポリマー（ユニロイヤル社製、アジプレンＬ‐３２５、イソシアネート基濃度：２．２２ｍｅｑ／）１００重量部、及びフィルタリングしたシリコーン系界面活性剤（東レ・ダウシリコーン社製、ＳＨ１９２）３重量部を混合し、反応温度を８０℃に調整した。フッ素コーティングした攪拌機を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく攪拌を行った。そこへ予め１２０℃で溶融させ、フィルタリングした４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）を２６重量部添加した。約１分間攪拌を続けた後、フッ素コーティングしたパン型のオープンモールドへ反応溶液を流し込んだ。この反応溶液に流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、１１０℃で６時間ポストキュアを行いポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。このポリウレタン樹脂発泡体ブロックからバンドソータイプのスライサー（フェッケン社製）を使用してスライスし、ポリウレタン発泡体シートを得た。次にこのシートをバフ機（アミテック社製）を使用して、所定の厚さに表面バフをし、厚み精度を整えたシートとした（シート厚さ：１．２７ｍｍ）。
【００５６】
得られたシートを直径６１ｃｍに打ち抜き、以下の表１に示した形状を有する貫通孔加工用円筒刃を取り付けた打ち抜き加工機を用いて、貫通孔加工を行った。上記貫通孔の孔径、貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹みの大きさおよび貫通孔の間隔を、以下の表２に示す。
【００５７】
【表１】
2005342820.tif 000003
【００５８】
【表２】
2005342820.tif 000004
【００５９】
【表３】
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【００６０】
このシートの表面（打ち抜き加工時の上面）と反対の面にラミネーターを使用して、両面テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼り、更に、表面バフ掛けし、コロナ処理をしたクッションシート（東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み０．８ｍｍ）をラミネーターを使用して前記シートに貼り合せた。更にクッションシートの他面にラミネーターを使用して両面テープを貼り合せて研磨パッドを作製した。
【００６１】
得られた実施例１〜３および比較例１〜３の研磨パッドの研磨特性として、初期状態、５０％（８インチのシリコンウエハ５００枚研磨相当）および最終状態（８インチのシリコンウエハ１０００枚研磨相当）における研磨レートを上記方法により評価した。その結果を以下の表４に示す。
【００６２】
（評価結果）
【表４】
2005342820.tif 000006
【００６３】
（実施例４〜６および比較例４〜７）
上記実施例１〜３および比較例１〜３と同様にして、以下の表５に示した形状を有する貫通孔加工用円筒刃を取り付けた打ち抜き加工機を用いて、シート（研磨層）に貫通孔加工を行った。その後、同表に示す加熱条件で加熱処理を行い、貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹み深さ（δy）および研磨層表面の変色（外観）を評価した。その結果を同表に示す。
【００６４】
【表５】
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【００６５】
（実施例７〜９および比較例８〜９）
シート（研磨層）に貫通孔加工を行う前に以下の表６に示した加熱温度で加熱処理を行った以外は、上記実施例１〜３および比較例１〜３と同様にして、以下の表６に示した形状を有する貫通孔加工用円筒刃を取り付けた打ち抜き加工機を用いて、貫通孔加工を行った。得られた研磨層の（研磨層厚さ/硬度Ｈｓ）に対する打ち抜き加工性を評価し、その結果を同表に示す。
【００６６】
【表６】
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【００６７】
上記表４の結果から明らかなように、実施例１〜３の本発明の研磨パッドは、比較例１〜２の研磨パッドに比べて、研磨レートの経時変化が小さくて良好であり、研磨レートの経時安定性が高いことがわかる。比較例３の研磨パッドは研磨レートの経時安定性が高いものの、貫通孔加工用刃物の厚さ（ｔ1〜ｔ3）が小さすぎて、刃欠けが発生した。
【００６８】
上記表５の結果から明らかなように、本発明の実施例の研磨パッドの中でも、貫通孔加工後に５０〜１２０℃で５〜６０分間加熱処理を行った実施例４〜６の研磨パッドは、それら以外の加熱条件で加熱処理を行った比較例４〜７より、貫通孔の研磨層表面におけるエッジの凹みが小さく、研磨層表面の変色もなく、優れていた。即ち、表１の比較例２に示すようなｔ１およびｔａｎα値を有する貫通孔加工用円筒刃を用いた場合でも、貫通孔加工後に５０〜１２０℃で５〜６０分間加熱処理を行うことにより、δyが０．１ｍｍ以下に改善されていることがわかる。
【００６９】
上記表６の結果から明らかなように、本発明の実施例の研磨パッドの中でも、貫通孔加工前に４０〜１２０℃で加熱処理を行った実施例７〜９の研磨パッドは、それら以外の加熱条件で加熱処理を行った比較例８および９の研磨パッドより、打ち抜き加工性が優れていた。即ち、貫通孔加工前に６０〜１２０℃で加熱処理を行うことで、室温（２３℃前後）では打ち抜き加工が難しかった高硬度または厚さの大きい研磨層の貫通孔加工が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の研磨パッドの製造方法に用いる研磨層の貫通孔を打ち抜き加工するための円筒刃の１つの実施態様の概略断面図である。
【図２】本発明の研磨パッドの製造方法を用いて研磨層に設けられた貫通孔の１つの実施態様の概略断面図である。
【図３】本発明の研磨パッドの製造方法を用いて研磨層に設けられた貫通孔の１つの実施態様の断面の電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明の研磨パッドの製造方法を用いて研磨層に設けられた貫通孔の他の実施態様の断面の電子顕微鏡写真である。
【図５】従来の（表１の比較例１の）研磨パッドの製造方法を用いて研磨層に設けられた貫通孔の断面の電子顕微鏡写真である。
【図６】従来の（表１の比較例２の）研磨パッドの製造方法を用いて研磨層に設けられた貫通孔の断面の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｔ … 研磨シート厚さ
Ｄ1 … 貫通孔加工用円筒刃の内径
Ｄ2 … 円筒刃の刃先外径
Ｄ3 … 円筒刃の外径
ｔ1 … 円筒刃の刃先幅
ｔ2 … 円筒刃のテーパー幅
ｔ3 … 円筒刃の厚さ(ｔ1＋ｔ2)
Ｌ … 円筒刃のテーパー長
α … 円筒刃の刃先角（テーパー角）
Ｄ4 … 上面パンチ径（貫通孔の研磨層表面での直径）
Ｄ5 … 下面パンチ径（貫通孔の研磨層裏面での直径）
Ｄx … 貫通孔の表面エッジの凹みの外径
δx … 貫通孔の表面エッジの凹みの幅
δy … 貫通孔の表面エッジの凹みの深さ
【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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