(57)【要約】【課題】  研磨層とクッション層との間で剥離することがない積層研磨パッド、及びその製造方法を提供することを目的とする。また、該積層研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  研磨層とクッション層とが粘着層を介して貼り合わされており、前記研磨層の粘着層と接触する表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下である積層研磨パッド。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨層とクッション層とが粘着層を介して貼り合わされており、前記研磨層の粘着層と接触する表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下である積層研磨パッド。
【請求項２】
研磨層と接触する粘着層の厚さが１００〜２００μｍである請求項１記載の積層研磨パッド。
【請求項３】
研磨層の粘着層と接触する表面を、砥粒径が６００〜１０００番手の研磨材を用いてバフ掛けし、該表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下に調整する工程、及び前記研磨層とクッション層とを粘着層を介して貼り合わせる工程を含む積層研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
研磨層の粘着層と接触する表面を、砥粒径が６００〜１０００番手の研磨材を用いてバフ掛けする前に、砥粒径が１２０〜２４０番手の研磨材及び砥粒径が４００〜５８０番手の研磨材を用いて多段階的にバフ掛けする工程を含む請求項３記載の積層研磨パッドの製造方法。
【請求項５】
研磨層と接触する粘着層の厚さが１００〜２００μｍである請求項３又は４記載の積層研磨パッドの製造方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の方法によって製造される積層研磨パッド。
【請求項７】
請求項１、２又は６のいずれかに記載の積層研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、ハードディスク用のガラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な積層研磨パッド及びその製造方法に関するものである。本発明の積層研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際には、ウエハ表面に導電性膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング等をすることにより配線層を形成する形成する工程や、配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が行われ、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じる。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。
【０００３】
ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にケミカルメカニカルポリシング（以下、ＣＭＰという）が採用されている。ＣＭＰは、ウエハの被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付けた状態で、砥粒が分散されたスラリーを用いて研磨する技術である。ＣＭＰで一般的に使用する研磨装置は、例えば、図１に示すように、研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、被研磨材（半導体ウエハ）４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤の供給機構を備えている。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と被研磨材４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、被研磨材４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。
【０００４】
従来、高精度の研磨に使用される研磨パッドとしては、一般的にポリウレタン発泡体シートが使用されている。しかし、ポリウレタン発泡体シートは、局部的な平坦化能力には優れているが、クッション性が不足しているためにウエハ全面に均一な圧力を与えることが難しい。このため、通常、ポリウレタン発泡体シートの背面に柔らかいクッション層が別途設けられ、積層研磨パッドとして研磨加工に使用されている。積層研磨パッドとしては、例えば以下のようなものが開発されている。
【０００５】
比較的硬い第一層と比較的軟らかい第二層とが積層されており、該第一層の研磨面に所定のピッチの溝又は所定の形状の突起が設けられた研磨パッドが開示されている（特許文献１）。
【０００６】
また、弾性を有し、表面に凹凸が形成された第１シート状部材と、この第１シート状部材の凹凸が形成された面上に設けられ被処理基板の被研磨面と対向する面を有する第２シート状部とを有する研磨布が開示されている（特許文献２）。
【０００７】
また、研磨層及び該研磨層の一面に積層され、か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研磨パッドが開示されている（特許文献３）。
【０００８】
また、研磨層とクッション層とをダブルセパレートタイプの両面テープで貼り合わせた研磨パッドが開示されている（特許文献４）。
【０００９】
さらに、研磨層とクッション層とを両面テープで予備的に貼り合わせ、その後本貼り合わせを行う研磨パッドの製造方法が開示されている（特許文献５）。
【００１０】
しかしながら、上記従来の積層研磨パッドは、研磨層とクッション層とを両面テープ（粘着層）で貼り合わせて製造されているため、研磨中に研磨層とクッション層との間にスラリーが浸入して両面テープの粘着力が弱まり、その結果研磨層とクッション層とが剥離するという問題があった。特に、配線用の金属膜（Ａｌ、Ｗ、Ｃｕなど）を研磨する際には硝酸鉄、過酸化水素水又はヨウ素酸カリウムなどの酸化剤を含有するｐＨ２〜４程度の酸性スラリーが用いられるが、このような酸性スラリーを用いると研磨層とクッション層とが剥離しやすかった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−５３６５７号公報
【特許文献２】特開平１０−３２９００５号公報
【特許文献３】特開２００４−２５４０７号公報
【特許文献４】特開２００４−１４０２１５号公報
【特許文献５】特開２００４−１９３３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、研磨層とクッション層との間で剥離することがない積層研磨パッド、及びその製造方法を提供することを目的とする。また、該積層研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す積層研磨パッドにより上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、研磨層とクッション層とが粘着層を介して貼り合わされており、前記研磨層の粘着層と接触する表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下である積層研磨パッド、に関する。
【００１５】
従来の積層研磨パッドの研磨層は、１）金型に樹脂材料を流し込んで樹脂ブロックを作製し、その樹脂ブロックをスライサーでスライスする方法、２) 金型に樹脂材料を流し込んで押圧することにより、薄いシート状に形成する方法、３）原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押出して直接シート状に形成する方法などにより製造されていた。そして、このような方法で作製された研磨層は厚みバラツキを小さくするために、通常サンドペーパー等によりバフ掛けされている。
【００１６】
本発明者らは、従来の積層研磨パッドの研磨層とクッション層とが剥離しやすい原因が上記研磨層のバフ掛け工程にあると考えた。つまり、バフ掛けすることにより研磨層の厚みバラツキは小さくなるが、その際に研削痕が研磨層の表面に生じる。そして、研磨層とクッション層とを粘着層を介して貼り合わせた際に、研磨層と粘着層の界面に該研削痕に起因する隙間が発生しやすくなる。その結果、スラリーが該隙間に浸入しやすくなり粘着層の粘着力が弱まると考えられる。特に酸性スラリーを用いた場合には、該隙間内で酸化剤が分解して気泡が発生し、それにより研磨層と粘着層とがより剥離しやすくなると考えられる。
【００１７】
一方、本発明の積層研磨パッドは、研磨層の粘着層と接触する表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍ以下であり、研磨層と粘着層の界面に隙間がほとんどないためスラリーの浸入を効果的に防止することができる。そのため、研磨時に研磨層とクッション層とが剥離することがない。本発明の積層研磨パッドは、酸性スラリーを用いて研磨する場合であっても効果的に剥離を防止することができるため、配線用金属膜の研磨に好適に用いられる。また、研磨層に光学用検出窓が設けられている場合には、研磨層と粘着層が隙間なく密着しているため検出窓からの水漏れを防止することができる。
【００１８】
前記積層研磨パッドにおいては、研磨層と接触する粘着層の厚さが１００〜２００μｍであることが好ましい。従来の両面テープの粘着層の厚さは４０μｍ程度であり、研磨層の研削痕への追従性が悪く隙間が発生しやすかった。本発明のように、研磨層と接触する粘着層の厚さを１００〜２００μｍにすることにより、研削痕への粘着層の追従性が向上し、研磨層と粘着層との隙間をさらに小さくすることができる。
【００１９】
また、本発明は、研磨層の粘着層と接触する表面を、砥粒径が６００〜１０００番手の研磨材を用いてバフ掛けし、該表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下に調整する工程、及び前記研磨層とクッション層とを粘着層を介して貼り合わせる工程を含む積層研磨パッドの製造方法、及び該方法により製造される積層研磨パッドに関する。
【００２０】
前記積層研磨パッドの製造方法においては、研磨層の粘着層と接触する表面を、砥粒径が６００〜１０００番手の研磨材を用いてバフ掛けする前に、砥粒径が１２０〜２４０番手の研磨材及び砥粒径が４００〜５８０番手の研磨材を用いて多段階的にバフ掛けすることが好ましい。多段階的にバフ掛けを行なうことにより、短時間で厚みバラツキを小さくすることができる。また、多段階的にバフ掛けを行なう際に、研磨材の砥粒径を段階的に小さくすることにより、研磨層の表面粗さを制御しやすくなる。研磨層の表面粗さが小さいものを得るためには、初期のバフ掛けにおいて砥粒径の大きいものを使い、徐々に砥粒径の小さいものに換えることが好ましい。徐々に砥粒径を小さくした場合には、初期の大きな砥粒での研削痕を効果的に除去することができる。
【００２１】
また、前記製造方法において、研磨層と接触する粘着層の厚さは１００〜２００μｍであることが好ましい。
【００２２】
また本発明は、前記積層研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明における研磨層は、微細気泡を有する発泡体であれば特に限定されるものではない。例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やのようなハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、感光性樹脂などの１種または２種以上の混合物が挙げられる。ポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。以下、前記発泡体を代表してポリウレタン樹脂について説明する。
【００２４】
前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート成分、ポリオール成分（高分子量ポリオール成分、低分子量ポリオール成分）、及び鎖延長剤からなるものである。
【００２５】
イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。イソシアネート成分としては、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、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−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサ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等の脂肪族ジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。
【００２６】
イソシアネート成分としては、上記ジイソシアネート化合物の他に、３官能以上の多官能ポリイソシアネート化合物も使用可能である。多官能のイソシアネート化合物としては、デスモジュール−Ｎ（バイエル社製）や商品名デュラネート（旭化成工業社製）として一連のジイソシアネートアダクト体化合物が市販されている。
【００２７】
上記のイソシアネート成分のうち、芳香族ジイソシアネートと脂環式ジイソシアネートを併用することが好ましく、特にトルエンジイソシアネートとジシクロへキシルメタンジイソシアネートを併用することが好ましい。
【００２８】
高分子量ポリオール成分としては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、及びポリヒドキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
高分子量ポリオール成分の数平均分子量は特に限定されるものではないが、得られるポリウレタン樹脂の弾性特性等の観点から５００〜２０００であることが好ましい。数平均分子量が５００未満であると、これを用いたポリウレタン樹脂は十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなる。そのためこのポリウレタン樹脂から製造される研磨パッドは硬くなりすぎ、ウエハ表面のスクラッチの原因となる。また、摩耗しやすくなるため、パッド寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が２０００を超えると、これを用いたポリウレタン樹脂は軟らかくなりすぎるため、このポリウレタン樹脂から製造される研磨パッドは平坦化特性に劣る傾向にある。
【００３０】
ポリオール成分として上述した高分子量ポリオール成分の他に、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等の低分子量ポリオール成分を併用することが好ましい。エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミン成分を用いてもよい。低分子量ポリオール成分や低分子量ポリアミン成分の（数平均）分子量は５００未満であり、好ましくは２５０以下である。
【００３１】
ポリオール成分中の高分子量ポリオールと低分子量ポリオールの比は、これらから製造される研磨層に要求される特性により決められる。
【００３２】
ポリウレタン発泡体をプレポリマー法により製造する場合において、プレポリマーの硬化には鎖延長剤を使用する。鎖延長剤は、少なくとも２個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第１級もしくは第２級アミノ基、チオール基（ＳＨ）等が例示できる。具体的には、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、２，６−ジクロロ−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレンビス（２，３−ジクロロアニリン）、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオール成分や低分子量ポリアミン成分を挙げることができる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。
【００３３】
本発明におけるイソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量や研磨パッドの所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨パッドを得るためには、ポリオール成分と鎖延長剤の合計活性水素基（水酸基＋アミノ基）数に対するイソシアネート成分のイソシアネート基数は、０．８０〜１．２０であることが好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１５である。イソシアネート基数が前記範囲外の場合には、硬化不良が生じて要求される比重及び硬度が得られず、研磨特性が低下する傾向にある。
【００３４】
ポリウレタン発泡体は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。
【００３５】
ポリウレタン発泡体の製造は、プレポリマー法、ワンショット法のどちらでも可能であるが、事前にイソシアネート成分とポリオール成分からイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレポリマー法が、得られるポリウレタン樹脂の物理的特性が優れており好適である。
【００３６】
なお、イソシアネート末端プレポリマーは、分子量が８００〜５０００程度のものが加工性、物理的特性等が優れており好適である。
【００３７】
前記ポリウレタン発泡体の製造は、イソシアネート基含有化合物を含む第１成分、及び活性水素基含有化合物を含む第２成分を混合して硬化させるものである。プレポリマー法では、イソシアネート末端プレポリマーがイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤が活性水素基含有化合物となる。ワンショット法では、イソシアネート成分がイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤及びポリオール成分が活性水素基含有化合物となる。
【００３８】
ポリウレタン発泡体の製造方法としては、中空ビーズを添加させる方法、機械的発泡法、化学的発泡法などが挙げられる。
【００３９】
特に、ポリアルキルシロキサンとポリエーテルの共重合体であって活性水素基を有しないシリコン系界面活性剤を使用した機械的発泡法が好ましい。かかるシリコン系界面活性剤としては、ＳＨ−１９２、ＳＨ−１９３（東レ・ダウコーニングシリコーン社製）、Ｌ５３４０（日本ユニカ製）等が好適な化合物として例示される。
【００４０】
なお、必要に応じて、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えてもよい。
【００４１】
研磨層を構成する微細気泡タイプのポリウレタン発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
１）イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する発泡工程
イソシアネート末端プレポリマー（第１成分）にシリコン系界面活性剤を添加し、非反応性気体の存在下で撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
２）硬化剤（鎖延長剤）混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤（第２成分）を添加、混合、撹拌して発泡反応液とする。
３）注型工程
上記の発泡反応液を金型に流し込む。
４）硬化工程
金型に流し込まれた発泡反応液を加熱し、反応硬化させる。
【００４２】
前記微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。
【００４３】
非反応性気体を微細気泡状にしてシリコン系界面活性剤を含む第１成分に分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置は特に限定なく使用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、２軸遊星型ミキサー（プラネタリーミキサー）等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、ホイッパー型の撹拌翼の使用にて微細気泡が得られ好ましい。
【００４４】
なお、発泡工程において気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。発泡工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。
【００４５】
ポリウレタン発泡体の製造方法においては、発泡反応液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に発泡反応液を流し込んで直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよく、そのような条件下でもすぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬化反応は、常圧で行うと気泡形状が安定するために好ましい。
【００４６】
ポリウレタン発泡体において、第３級アミン系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。
【００４７】
ポリウレタン発泡体の製造は、各成分を計量して容器に投入し、撹拌するバッチ方式であっても、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。
【００４８】
また、ポリウレタン発泡体の原料となるプレポリマーを反応容器に入れ、その後鎖延長剤を投入、撹拌後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。また、原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形して直接シート状のポリウレタン発泡体を得ても良い。
【００４９】
前記ポリウレタン発泡体の平均気泡径は、３０〜８０μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜６０μｍである。この範囲から逸脱する場合は、研磨速度が低下したり、研磨後の被研磨材（ウエハ）の平坦性が低下する傾向にある。
【００５０】
研磨層の被研磨材と接触する研磨表面は、スラリーを保持・更新するための凹凸構造を有していてもよい。発泡体からなる研磨層は、研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持・更新する働きを持っているが、研磨表面に凹凸構造を形成することにより、スラリーの保持と更新をさらに効率よく行うことができ、また被研磨材との吸着による被研磨材の破壊を防ぐことができる。凹凸構造は、スラリーを保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＸＹ格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。
【００５１】
前記凹凸構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。
【００５２】
研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．０〜２．５ｍｍであることが好ましい。前記厚みの研磨層を作製する方法としては、前記微細発泡体のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法、所定厚みのキャビティーを持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法、及びコーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが挙げられる。
【００５３】
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、被研磨材に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。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を電着、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。
【００５４】
研磨層の厚みのバラツキを小さくする方法としては、前記方法で得られたシート状の研磨層の片面又は両面をバフ掛けする方法が挙げられる。
【００５５】
本発明の積層研磨パッドの製造方法においては、研磨層のバフ掛けに際して、粘着層と貼り合わせる研磨層の表面（研磨層裏面）に大きな研削痕を発生させないために、砥粒径が６００〜１０００番手の研磨材を用いてバフ掛けし、バフ掛け後の研磨層裏面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下に調整する。前記研磨材の砥粒径は８００〜１０００番手であることが好ましい。また、上記研磨材を用いて研磨層裏面をバフ掛けする前に、砥粒径が１２０〜２４０番手の研磨材及び砥粒径が４００〜５８０番手の研磨材を用いて多段階的にバフ掛けすることが好ましい。
【００５６】
上記方法でバフ掛けした後の研磨層裏面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．９μｍ以下であることが好ましい。研磨層裏面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１μｍを超える場合には、研磨層と粘着層とを貼り合わせた際に大きな隙間が発生し、層間へのスラリーの浸入を防止することができない。
【００５７】
なお、被研磨材（ウエハ）と接触する研磨層の表面をバフ掛けする場合には、砥粒径が１２０〜２４０番手の研磨材及び砥粒径が４００〜５８０番手の研磨材を用いて多段階的にバフ掛けすることが好ましい。なお、被研磨材と接触する研磨層の表面は、通常被研磨材を研磨する前にドレッサーを用いて目立てされるため、裏面ほど表面粗さを小さくする必要はないが、４００〜５８０番手程度の研磨材を用いて最終仕上げをすることが好ましい。
【００５８】
一方、本発明におけるクッション層は、研磨層の特性を補うものである。クッション層は、ＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要である。プラナリティとは、パターン形成時に生じた微小凹凸を有する被研磨材を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、被研磨材全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の積層研磨パッドにおいては、クッション層は研磨層より柔らかいものを用いる。
【００５９】
クッション層の形成材料としては、研磨層より柔らかいものであれば特に限定されることはない。例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。
【００６０】
粘着層の材料は特に制限されず、公知のものが使用可能である。粘着層は、両面テープのように、不織布やフィルム等の基材の両面に粘着剤を設けた構成であってもよい。粘着剤の組成としては、例えば、ゴム系やアクリル系等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系粘着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨層とクッションシートは組成が異なることもあるため、両面テープの各粘着剤の組成を異なるものとし、各層の粘着力を適正化することも可能である。
【００６１】
研磨層と接触する粘着層の厚さ（両面テープの場合は、研磨層と接触する粘着剤の厚さ）は１００〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは１２０〜１８０μｍである。厚さが１００μｍ未満の場合には、研磨層の研削痕への追従性が悪く隙間が発生しやすくなる。一方、厚さが２００μｍを超える場合には、せん断力が加わった際に粘着層自体の凝集破壊を引き起こす傾向にある。
【００６２】
研磨層とクッション層とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッション層を粘着層又は両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。
【００６３】
本発明の積層研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に粘着剤を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。
【００６４】
半導体デバイスは、前記積層研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図１に示すように積層研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、半導体ウエハ４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤３の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。積層研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された積層研磨パッド１と半導体ウエハ４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、半導体ウエハ４を積層研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤２と支持台５とを回転させつつ半導体ウエハ４を積層研磨パッド１に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。
【００６５】
これにより半導体ウエハ４の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６７】
［測定、評価方法］
（数平均分子量の測定）
数平均分子量は、ＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ）にて測定し、標準ポリスチレンにより換算した。
ＧＰＣ装置：島津製作所製、ＬＣ−１０Ａ
カラム：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製、（ＰＬｇｅｌ、５μｍ、５００Å）、（ＰＬｇｅｌ、５μｍ、１００Å）、及び（ＰＬｇｅｌ、５μｍ、５０Å）の３つのカラムを連結して使用
流量：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
濃度：１．０ｇ／ｌ
注入量：４０μｌ
カラム温度：４０℃
溶離液：テトラヒドロフラン
【００６８】
（算術平均粗さの測定）
ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に準拠して、研磨層の粘着層と接触する表面の算術平均粗さ（μｍ）を測定した。ただし、気泡のない部分で測定を行った。
【００６９】
（研磨層の平均気泡径の測定）
作製した研磨層を厚み１ｍｍ以下になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出したものを平均気泡径測定用試料とした。試料をスライドガラス上に固定し、画像処理装置（東洋紡社製、Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  Ｖ１０）を用いて、任意の０．２ｍｍ×０．２ｍｍ範囲の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。
【００７０】
（積層研磨パッドの剥がれ評価）
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した積層研磨パッドの剥がれ評価を行った。作製した積層研磨パッドを用いて８インチのシリコンウエハにＷ膜を１μｍ製膜したものを約０．５μｍ研磨する。該研磨工程を繰り返し行い、研磨層とクッション層が剥がれるまでのウエハの枚数を測定した。研磨条件としては、酸性スラリー（芝浦メカトロニクス社製、ＣＨＳ３０００ＥＭスラリー）を研磨中に流量２００ｍｌ／ｍｉｎ添加した。研磨荷重としては３００ｇ／ｃｍ２、研磨定盤回転数６３ｒｐｍ、ウエハ回転数６０ｒｐｍとした。
【００７１】
実施例１  
（積層研磨パッドの作製）
トルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）１４７９０重量部、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート３９３０重量部、ポリテトラメチレングリコール（数平均分子量：１００６）２５１５０重量部、及びジエチレングリコール２７５６重量部を混合し、８０℃で１２０分間、加熱撹拌してイソシアネート末端プレポリマー（イソシアネート当量：２．１ｍｅｑ／ｇ）を得た。反応容器内に、前記プレポリマー１００重量部、及び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、温度を８０℃に調整した。撹拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく撹拌を行った。そこへ予め１２０℃で溶融した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）２６重量部を添加して混合液を得た。該混合液を約１分間撹拌した後、パン型のオープンモールド（注型容器）へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、ポリウレタン発泡体ブロックを得た。  
バンドソータイプのスライサーを使用して該ポリウレタン発泡体ブロックをスライスし、ポリウレタン発泡体シートを得た。そして、１２０番手のサンドペーパーを備えたバフ機（アミテック社製）を使用して、該ポリウレタン発泡体シートの両面をバフ掛けした。その後、２４０番手のサンドペーパー及び４００番手のサンドペーパーを用いて上記と同様の方法で多段階的にバフ掛けし、厚み精度を整えたシート（厚さ：１．２７ｍｍ）とした。さらに、該シートの片面（粘着層と接触する表面）を６００番手のサンドペーパーを用いてバフ掛けし、該表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．８μｍに調整した。このバフ処理をしたシートを直径６１ｃｍの大きさで打ち抜き、溝加工機を用いて表面に溝幅０．２５ｍｍ、溝ピッチ１．５０ｍｍ、溝深さ０．４０ｍｍの同心円状の溝加工を行って研磨層（平均気泡径：５０μｍ）を作製した。研磨層の溝加工面と反対側の面（粘着層と接触する表面）にラミ機を使用して、粘着層（アクリル系粘着剤、厚さ：１２０μｍ）を貼りつけた。そして、コロナ処理をしたクッション層（東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚さ：０．８ｍｍ）の表面をバフ処理し、それをラミ機を使用して前記粘着層に貼り合わせた。さらに、クッション層の他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて積層研磨パッドを作製した。
【００７２】
比較例１
実施例１と同様の方法でポリウレタン発泡体ブロックを得た。  
バンドソータイプのスライサーを使用して該ポリウレタン発泡体ブロックをスライスし、ポリウレタン発泡体シートを得た。そして、１２０番手のサンドペーパーを備えたバフ機（アミテック社製）を使用して、該ポリウレタン発泡体シートの両面をバフ掛けした。その後、２４０番手のサンドペーパー及び４００番手のサンドペーパーを用いて上記と同様の方法で多段階的にバフ掛けし、厚み精度を整えたシート（厚さ：１．２７ｍｍ）とした。該シートの片面（粘着層と接触する表面）の算術平均粗さ（Ｒａ）は１．５μｍであった。このバフ処理をしたシートを直径６１ｃｍの大きさで打ち抜き、溝加工機を用いて表面に溝幅０．２５ｍｍ、溝ピッチ１．５０ｍｍ、溝深さ０．４０ｍｍの同心円状の溝加工を行って研磨層を作製した。研磨層の溝加工面と反対側の面（粘着層と接触する表面）にラミ機を使用して、粘着層（アクリル系粘着剤、厚さ：４０μｍ）を貼りつけた。その後、実施例１と同様の方法で積層研磨パッドを作製した。
【００７３】
実施例１及び比較例１にて得られた積層研磨パッドを使用して剥がれ評価を行ったところ、実施例１の積層研磨パッドはウエハを１０００枚研磨しても研磨層とクッション層の剥離は発生しなかったが、比較例１の積層研磨パッドは４００枚研磨後に研磨層とクッション層の剥離が発生した。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】ＣＭＰ研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図
【符号の説明】
【００７５】
１：積層研磨パッド
２：研磨定盤
３：研磨剤（スラリー）
４：被研磨材（半導体ウエハ）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
【図１】
2007038372.tif 000002