(57)【要約】【課題】  平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度が大きい電解研磨パッドの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  凹部構造面を有する樹脂層の該面側に、錫シートを該凹部構造に沿って積層し、錫シート表面に溝を有する積層シートを作製する工程、及び前記積層シートに錫シート及び樹脂層を貫く貫通孔を形成する工程を含む電解研磨パッドの製造方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部構造面を有する樹脂層の該面側に、錫シートを該凹部構造に沿って積層し、錫シート表面に溝を有する積層シートを作製する工程、及び前記積層シートに錫シート及び樹脂層を貫く貫通孔を形成する工程を含む電解研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
凹部構造面を有する樹脂層の該面上に、接着剤層、錫シート、及び柔軟性シートをこの順に重ね合わせて積層体を作製し、該積層体をプレスして前記積層シートを作製する請求項１記載の電解研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
前記樹脂層がポリウレタン層である請求項１又は２記載の電解研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂層がポリウレタン発泡層である請求項１又は２記載の電解研磨パッドの製造方法。
【請求項５】
前記柔軟性シートの硬度は、樹脂層の硬度より低い請求項２〜４のいずれかに記載の電解研磨パッドの製造方法。
【請求項６】
前記柔軟性シートの厚さは、樹脂層の凹部深さより大きい請求項２〜５のいずれかに記載の電解研磨パッドの製造方法。
【請求項７】
少なくとも１つの陽極用突出部を設けるように前記積層シートを切断する工程を含む請求項１〜６のいずれかに記載の電解研磨パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解研磨パッドの製造方法に関し、該電解研磨パッドは、ウエハ上に金属膜が形成された半導体デバイスを平坦化して金属配線パターンを形成する工程（エレクトロケミカルメカニカルポリッシング：ＥＣＭＰ）において好適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路（ＩＣ、ＬＳＩ）を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、ＩＣ、ＬＳＩ等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物膜や金属膜を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。
【０００３】
配線用の金属膜としては、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕなどがある。近年、このような金属膜を研磨する方法として、エレクトロケミカルメカニカルポリッシング（ＥＣＭＰ）が注目されている。ＥＣＭＰは、陽極であるウエハと、陰極であるプラテンとの間に電解液を介して直流電流を通電し、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去する方法である。
【０００４】
ＥＣＭＰで使用される研磨パッドとしては、例えば以下のものが提案されている。
【０００５】
特許文献１には、熱可塑性又は熱硬化性材料でできおり、研磨面に溝が形成された研磨パッドであって、該溝の中に導電層が形成されているものが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、絶縁層の表面に導電性表層を裏面に導電性パッドを積層した導電性研磨パッドが開示されている。導電性表層の材質としては、導電性繊維からなる不織布、織布などの導電性を有する非金属シート、又はこれらに熱硬化性樹脂やエラストマーを含浸させたものが挙げられている。
【０００７】
特許文献３には、ウレタン樹脂等の弾性材により形成されており、導電粒子を含有する研磨パッドが開示されている。前記導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等からなる金属膜で被覆された球状のシリコンが記載されている。
【０００８】
特許文献４には、導電性を有する樹脂、樹脂に導電性材料を分散したもの、又は導電性繊維を原料とする導電性研磨パッドが開示されている。導電性を有する樹脂としては、ポリピロール、ポリアセチレンが記載されている。また、樹脂に導電性材料を分散したものについて、樹脂としては、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、天然ゴム、エラストマーなどが記載されており、導電性材料としては、カーボンブラック、金属粉末、金属酸化物粉末、カーボンナノチューブなどが記載されている。
【０００９】
特許文献５には、導電性基材の上に重なる厚さ１．５ｍｍ未満の多孔性ポリマー層を含むエレクトロケミカルメカニカルポリッシング用の研磨パッドが記載されている。
【００１０】
特許文献６には、ファブリック層と、前記ファブリック層上に配置される導電層とを備える研磨機器が記載されている。導電層は、金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金等の軟質金属を備えることが記載されている。
【００１１】
ここで、Ｃｕは低抵抗化が図れること、高いエレクトロマイグレーション耐性があることなどの利点があり、次世代配線材料として期待されている。Ｃｕ配線パターンは通常ダマシン法により形成されているが、Ｃｕ膜を研磨する際に配線パターンやの密度や寸法によって配線部のオーバー加工が生じる箇所が発生する（いわゆる「シニング」）という問題を有していた。また、配線部のオーバー加工でも主として研磨パッドの弾性とスラリーの化学的効果に起因して、配線部の中央部が速く加工が進行し凹みが生じる（いわゆる「ディッシング」）という問題も有していた。
【００１２】
前記シニングやディッシングは、研磨層を高弾性化することによりある程度は改善できる。また、無発泡系の硬い研磨パッドを用いることも有効である。しかし、このような硬いパッドを用いた場合、Ｃｕ膜は絶縁膜に比べて柔らかいため、Ｃｕ膜面にスクラッチ（傷）が発生しやすい。
【００１３】
また、金属膜を研磨するための研磨パッドの研磨特性としては、平坦化特性に優れ、電気抵抗が小さく、研磨速度が大きいことが要求される。
【００１４】
しかしながら、従来の研磨パッドは、上記問題や要求を解決できていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−１０１５８５号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９４８０号公報
【特許文献３】特開２００２−９３７５８号公報
【特許文献４】特開２００４−１１１９４０号公報
【特許文献５】特開２００５−３３５０６２号公報
【特許文献６】特表２００６−５２７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度が大きい電解研磨パッド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】
【００１７】
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、以下に示す電解研磨パッドの製造方法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。
【００１８】
すなわち、本発明は、凹部構造面を有する樹脂層の該面側に、錫シートを該凹部構造に沿って積層し、錫シート表面に溝を有する積層シートを作製する工程、及び前記積層シートに錫シート及び樹脂層を貫く貫通孔を形成する工程を含む電解研磨パッドの製造方法、に関する。
【００１９】
前記積層シートは、凹部構造面を有する樹脂層の該面上に、接着剤層、錫シート、及び柔軟性シートをこの順に重ね合わせて積層体を作製し、該積層体をプレスして作製することが好ましい。該方法によると、錫シートを樹脂層の凹部構造に沿って隙間なく接着することができ、また表面均一性が高く、スクラッチの原因になる鋭角なエッジを持たない溝を錫シート表面に容易に形成できる。
【００２０】
前記樹脂層はポリウレタン層であることが好ましく、ポリウレタン発泡層であることがより好ましい。
【００２１】
前記柔軟性シートの硬度は、樹脂層の硬度より低いことが好ましい。柔軟性シートの硬度が樹脂層の硬度より高い場合には、プレスした際に凹部構造に対応する凸形状に変形し難くなるため、錫シートを樹脂層の凹部構造に沿って積層することが困難になる。
【００２２】
また、前記柔軟性シートの厚さは、樹脂層の凹部深さより大きいことが好ましい。柔軟性シートの厚さが樹脂層の凹部深さより小さい場合には、プレスした際に凹部構造に対応する凸形状に十分に変形しないため、錫シートを樹脂層の凹部構造に沿って積層することが困難になる。
【００２３】
本発明の製造方法により得られる電解研磨パッドは、ウエハ表面の金属膜に電気的に接する錫シートと、電解液の更新及び電解研磨によって生じた副生成物の排出を促進する溝と、電解液を保持する貫通孔とを有し、これらによって導電ネットワークが緻密に形成されている。そして、該構造により電解研磨パッドの表面電気抵抗を小さくすることができる。それにより通電量が大きくなり、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすくなる。
【００２４】
前記樹脂層は、薄く強度の低い錫シートを保護するために設けられており、錫シートの破断等を防止するとともに、電解研磨パッドに柔軟性を付与して平坦化特性を向上させるために必要な部材である。また、前記樹脂層は、絶縁層としての役割も兼ねる部材である。
【００２５】
また、前記錫シートは、配線用の金属膜の材料であるＣｕなどより柔らかいため、スクラッチの発生を抑制することができる。
【００２６】
本発明の電解研磨パッドの製造方法においては、少なくとも１つの陽極用突出部を設けるように前記積層シートを切断する工程をさらに含むことが好ましい。それにより、電解研磨パッドと陽極線とを一体形成することができ、研磨操作中に陽極線が電解研磨パッドから脱落することがない。また、他の部材を介して陽極線を電解研磨パッドに接続していないため、通電効率が向上する。さらに、別途陽極線を設ける工程を省略できるため、簡便かつ生産性よく陽極線を備えた研磨パッドを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の電解研磨パッドの製造方法の一例を示す概略工程図
【図２】本発明の電解研磨パッドの一例を示す概略断面図
【図３】ＥＣＭＰで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図
【図４】２つの陽極用突出部を有する積層シートの一例を示す概略表面図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の電解研磨パッドの製造方法は、凹部構造面を有する樹脂層の該面側に、錫シートを該凹部構造に沿って積層し、錫シート表面に溝を有する積層シートを作製する工程、及び前記積層シートに錫シート及び樹脂層を貫く貫通孔を形成する工程を含む。
【００２９】
錫シートは、原料成分として錫又は錫合金を含む。錫合金としては、例えば、錫−銅合金、錫−銀合金、錫−ニッケル合金、錫−アルミ合金、錫−ビスマス合金、錫−鉛合金、及び錫−亜鉛合金などが挙げられる。合金中の錫は８０重量％以上であることが好ましく、より好ましくは９０重量％以上、特に好ましくは９５重量％以上である。
【００３０】
錫シートの厚さは特に制限されないが、５０〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜５００μｍである。厚さが５０μｍ未満の場合には、強度不足により研磨中に錫シートが破断しやすくなるため好ましくない。一方、厚さが１０００μｍを超える場合には、樹脂層の凹部構造に沿って錫シートを積層することが困難になったり、電解研磨パッドの柔軟性が低下するため好ましくない。
【００３１】
一枚の錫シートの大きさが目的とする電解研磨パッドの大きさより小さい場合には、適宜な方法で複数の錫シートを貼り合わせて使用してもよい。
【００３２】
樹脂層は、薄く強度の低い錫シートを保護でき、電解研磨パッドに柔軟性を付与し、かつ絶縁性を有する樹脂材料から形成されていればよい。そのような樹脂材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系樹脂、ポリカーボネート、及びＰＴＦＥなどが挙げられ、特にポリウレタンを用いることが好ましい。また、平坦化特性を向上させるために樹脂層は発泡構造にすることが好ましい。以下、具体例として樹脂層がポリウレタン発泡層である場合について説明する。
【００３３】
ポリウレタン発泡層の材料であるポリウレタン発泡体は、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、低分子量ポリオール）、及び鎖延長剤からなるものである。
【００３４】
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。
【００３５】
高分子量ポリオールとしては、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。
【００３６】
ポリオール成分として上述した高分子量ポリオールの他に、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、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオールを併用することができる。また、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、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを併用することもできる。これら低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
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、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルメタン、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、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や低分子量ポリアミン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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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る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、Ｌ−５３４０（東レダウコーニングシリコン製）等が好適な化合物として例示される。
【００４３】
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。
【００４４】
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
金型に流し込んだ発泡反応液を加熱し、反応硬化させる。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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好ましい。
【００４９】
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。
【００５０】
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、発泡反応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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
ポリウレタン発泡体の比重は、０．５〜１．３であることが好ましい。比重が０．５未満の場合には、強度不足により、電解研磨時に錫シートが破断しやすくなったり、平坦化特性が低下する傾向にある。一方、１．３より大きい場合には、柔軟性がなくなるため平坦化特性が低下する傾向にある。
【００５４】
ポリウレタン発泡体の硬度は特に限定されないが、アスカーＤ硬度計にて６５度以下であることが好ましい。アスカーＤ硬度が６５度より大きい場合には、柔軟性がなくなるため平坦化特性が低下したり、スクラッチが発生しやすくなる。
【００５５】
ポリウレタン発泡層の厚さは特に制限されないが、柔軟性及び強度の観点から、通常０．３〜３ｍｍであり、好ましくは０．５〜２ｍｍである。
【００５６】
以下、本発明の電解研磨パッドの製造方法について、図１を参照しつつ説明する。本発明の電解研磨パッドは、積層シートのみであってもよく、積層シートと他の層（例えば、接着剤層、陰極層、クッション層、絶縁層、導電層など）との積層体であってもよい。
【００５７】
工程（ａ）は、ポリウレタン発泡層１１に凹部１２を形成する工程である。凹部１２は、電解液を更新でき、電気化学反応による副生成物を排出できる形状であれば特に限定されない。凹部構造としては、例えば、ＸＹ格子、同心円状、多角柱、円柱、螺旋状、偏心円状、放射状、及びこれらの構造を組み合わせたものが挙げられる。また、凹部構造は規則性のあるものが一般的であるが、電解液の更新性、副生成物の排出性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに凹部のピッチ、幅、及び深さ等を変化させることも可能である。具体的には、凹部のピッチは１〜３０ｍｍ、幅は０．１〜１５ｍｍ、深さは０．０５〜１ｍｍであることが好ましい。
【００５８】
凹部１２の形成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て機械切削する方法、所定の表面形状を有した型に熱硬化性ポリウレタン樹脂を流しこんで硬化させることにより形成する方法、所定の表面形状を有したプレス板でポリウレタン樹脂をプレスして形成する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による形成方法などが挙げられる。
【００５９】
工程（ｂ）は、凹部１２を形成したポリウレタン発泡層１１の凹部構造面側に、錫シート１３を凹部構造に沿って積層し、錫シート表面に溝１５を有する積層シート２を作製する工程である。錫シート１３を凹部構造に沿ってポリウレタン発泡層１１上に積層する方法は特に制限されず、例えば、（１）錫シート１３、接着剤層（両面テープ）５、及びポリウレタン発泡層１１をこの順に重ね合わせ、その後、凸部構造面を有するプレス板又はロールを用いて錫シート１３上からプレスする方法、（２）柔軟性シート１４、錫シート１３、接着剤層（両面テープ）５、及びポリウレタン発泡層１１をこの順に重ね合わせ、その後、得られた積層体をプレスする方法が挙げられる。特に、（２）の方法は、錫シート１３をポリウレタン発泡層１１の凹部構造に沿って接着することができ、また表面均一性が高く、スクラッチの原因になる鋭角なエッジを持たない溝１５を容易に形成できるため好ましい方法である。
【００６０】
柔軟性シート１４は、錫シート１３を凹部構造に沿って積層させるために必要な部材である。詳しくは、柔軟性シート１４は、プレスによりポリウレタン発泡層１１の凹部構造に対応する凸形状に容易に変形するため、柔軟性シート１４とポリウレタン発泡層１１との間に挟んだ錫シート１３を凹部構造に追従させつつ接着させることができる。
【００６１】
柔軟性シート１４の材料としては、例えば、ゴム、熱可塑性エラストマー、高分子樹脂発泡体などが挙げられる。
【００６２】
ゴムとしては、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、及びスチレン−ブタジエンゴムなどが挙げられる。
【００６３】
熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）としては、天然ゴム系ＴＰＥ、ポリウレタン系ＴＰＥ、ポリエステル系ＴＰＥ、ポリアミド系ＴＰＥ、フッ素系ＴＰＥ、ポリオレフィン系ＴＰＥ、ポリ塩化ビニル系ＴＰＥ、スチレン系ＴＰＥ、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＰＳ）、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）などが挙げられる。
【００６４】
高分子樹脂発泡体としては、ポリエチレンフォーム、及びポリウレタンフォームなどが挙げられる。
【００６５】
柔軟性シート１４の硬度は、ポリウレタン発泡層１１の硬度より低いことが必要であり、具体的にはアスカーＣ硬度計にて、８０度以下であることが好ましい。アスカーＣ硬度が８０度より高い場合には、プレスした際に凹部構造に対応する凸形状に変形し難くなるため、錫シート１３をポリウレタン発泡層１１の凹部構造に沿って積層することが困難になる。
【００６６】
また、柔軟性シート１４の厚さは、凹部１２の深さより大きいことが必要である。柔軟性シート１４の厚さが凹部１２の深さより小さい場合は、プレスした際に凹部構造に対応する凸形状に十分に変形しないため、錫シート１３をポリウレタン発泡層１１の凹部構造に沿って隙間なく積層することが困難になる。
【００６７】
接着剤層（両面テープ）５は一般的なものを使用でき、その材料としては、例えば、ゴム系接着剤、アクリル系接着剤、及びホットメルト系接着剤などが挙げられる。
【００６８】
プレスする手段としては、例えば、プレス板、ロールなどが挙げられる。プレス時の圧力及びプレス時間は、錫シート１３をポリウレタン発泡層１１の凹部構造に沿って積層することができれば特に制限されないが、圧力は０．５〜２０ＭＰａ程度、好ましくは１〜１５ＭＰａであり、プレス時間は０．１〜１２０秒程度、好ましくは１〜３０秒である。なお、ホットメルト系接着剤からなる接着剤層５を用いる場合には、プレス板等を加熱してプレスする。
【００６９】
錫シート表面の溝１５の幅は０．１〜１５ｍｍ、深さは０．０５〜１ｍｍであることが好ましい。
【００７０】
工程（ｃ）は、ポリウレタン発泡層１１の片面に接着剤層（両面テープ）５を設ける工程である。接着剤層５は積層シート２を陰極層に貼り合わせるために設けられる。接着剤層５は、積層シート２に貫通孔１６を形成した後に設けてもよいが、製造工程上、貫通孔１６を形成する前に設けておくことが好ましい。
【００７１】
工程（ｄ）は、積層シート２の溝１５以外の部分に錫シート及びポリウレタン発泡層を貫く多数の貫通孔１６を形成する工程である。
【００７２】
貫通孔１６を形成する方法としては、例えば、トムソン型又は雄雌型のプレス機で打ち抜く方法、ウォーターカッター又はレーザーを用いる加工方法などが挙げられる。積層シート２と陰極層とを接着剤層５を用いて積層して電解研磨パッドを作製する場合には、陽極である積層シート２と、陰極層との間に電解液を介して直流電流を通電させるために、積層シート２だけでなく接着剤層５にも貫通孔１６を設ける必要がある。
【００７３】
貫通孔１６の表面形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、四角形、及び多角形などが挙げられるが、円形であることが好ましい。円形の場合、直径は１〜５０ｍｍ程度である。また、溝１５と貫通孔１６とは交錯していてもよい。
【００７４】
貫通孔１６の断面形状は特に制限されず、例えば、正方形、長方形、及び台形などが挙げられる。
【００７５】
貫通孔１６の合計表面積は、積層シート２の表面積に対して５〜８０％であることが好ましく、より好ましくは１０〜６０％である。貫通孔１６の合計表面積が５％未満の場合には電解液が十分に供給されないため研磨速度が低下し、８０％を超える場合には電解研磨パッドの機械的強度が低下したり、研磨速度の増大により平坦化特性が悪くなる傾向にある。
【００７６】
積層シート２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、電解研磨パッドが大きなうねりを持ったものとなり、金属膜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、電解研磨パッドの厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に電解研磨パッド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、生産効率が低下する。
【００７７】
積層シート２の厚みバラツキを抑える方法としては、錫シート１３の表面をバフ掛けする方法が挙げられる。バフ掛けする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。
【００７８】
積層シート２の表面電気抵抗は、１．０×１０−１Ω以下であることが好ましい。表面電気抵抗が高いと電解研磨の際に発熱が起こるため好ましくない。
【００７９】
積層シート２は、数ｍ程度の長尺状であってもよく、７〜９０ｃｍ程度の円形状であってもよい。
【００８０】
また、積層シート２を作製した後のいずれかの工程において、少なくとも１つの陽極用突出部を設けるように積層シート２を切断してもよい。陽極用突出部の長さ及び幅は特に制限されないが、長さは２０〜４０ｍｍ程度、幅は５０〜１２０ｍｍ程度である。
【００８１】
図２に記載のように、本発明の電解研磨パッド１は、前記積層シート２と陰極層３とクッション層４を貼り合わせたものであってもよい。積層シート２には、通常陽極線が設けられる。陽極線は、積層シート２を形成した後又は形成する途中に別途設けてもよく、積層シート２の一部をその形成材料として一体形成してもよい。
【００８２】
陰極層３は、公知の物を特に制限なく使用できる。例えば、銅メッシュ、銅箔、ニッケル箔、樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム等）に銅箔又はニッケル箔をラミネートした複合シートなどが挙げられる。陰極層３の材料は、ウエハ表面の金属膜との関係で金属汚染しないものを適宜選択する。ウエハ表面の金属膜が銅の場合には、陰極層３の材料として銅を用いる。また、柔軟性及び可とう性の観点から銅メッシュを用いることが好ましい。
【００８３】
前記クッション層４は、電解研磨パッドの特性を補うものである。クッション層は、ＥＣＭＰ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なものである。電解研磨パッドの特性によって、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。本発明の電解研磨パッドにおいては、クッション層は電解研磨パッドより柔らかいものを用いることが好ましい。
【００８４】
前記クッション層としては、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。
【００８５】
積層シート２、陰極層３、及びクッション層４を貼り合わせる手段としては、例えば、接着剤層（両面テープ）５で挟んでプレスする方法、ホットメルト系接着剤を用いる方法などが挙げられる。
【００８６】
また、本発明の電解研磨パッド１は、プラテンと接触する面に接着剤層（例えば、両面テープ）５が設けられていてもよい。また、電解研磨パッド１を磁性プラテンの磁力でプラテンに固着する場合には、プラテンと接触する面に磁性層（例えば、磁性ＳＵＳ層）を設けてもよい。
【００８７】
図３は、ＥＣＭＰで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図である。ＥＣＭＰにおいては、一般的に電解研磨パッド１はプラテンと呼ばれる回転可能な研磨定盤６に固着され、半導体ウエハ等の被研磨材７は支持台（ポリシングヘッド）８に固着される。そして、双方の運動により研磨定盤６と支持台８との間に相対速度を発生させ、さらに、電圧印加部９から電解研磨パッド１と陰極層３との間に電圧を印加しつつ、電解液１０を電解研磨パッド１上に連続供給することにより研磨操作が実行される。
【００８８】
これにより半導体ウエハ表面の金属膜の突出部分が電気化学的に溶解、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】
【００８９】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００９０】
［評価方法］
（研磨特性の評価）
研磨装置としてApplied Reflexion LK ECMP（Applied Materials社製）を用い、作製した電解研磨パッドを用いて研磨特性の評価を行った。  
平坦化特性の評価は、初期段差約６０００Å、初期Ｃｕ膜約１００００Åの１２インチパターンウエハ（７５４パターンウエハ、ＡＴＤＦ社製）を用い、このパターンウエハを下記条件にて電解研磨を行い、Ｃｕ膜が２０００Å以下になる時のＬ／Ｓ＝１００μｍ／１００μｍ部分の段差を測定することで評価した。平坦化特性は段差が小さいほど優れており、段差が５００Å以下の場合を○、段差が５００Åを超える場合を×とした。前記Ｌ／Ｓ部分の段差測定は、表面形状測定装置（ＫＬＡ社製、Ｐ−１５）を用いた。研磨条件としては、電解液（ＡＭＡＴ社製、ＥＰ３．１）を研磨中に２００ｍｌ／ｍｉｎ添加し、研磨荷重０．５〜１ｐｓｉ、印加電圧１．０〜１．５Ｖ、研磨定盤回転数２１ｒｐｍ、ウエハ回転数２０ｒｐｍとした。
【００９１】
実施例１
（ポリウレタン発泡層の作製）
数平均分子量１０００のポリテトラメチレングリコールとジエチレングリコールをモル比５０／５０で混合してグリコール成分を調製した。該グリコール成分とトルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）をイソシアネートモノマー過剰にて混合し、その後８０℃で１２０分間加熱撹拌し、次いで減圧蒸留により未反応のイソシアネートモノマーを除去してイソシアネート末端プレポリマーＡを得た。  
また、前記グリコール成分と４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネートをイソシアネートモノマー過剰にて混合し、その後８０℃で１２０分間加熱撹拌し、次いで減圧蒸留により未反応のイソシアネートモノマーを除去してイソシアネート末端プレポリマーＢを得た。  
イソシアネート末端プレポリマーＡ７５重量部、イソシアネート末端プレポリマーＢ２５重量部、前記トルエンジイソシアネート３重量部、及び４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート３重量部を混合して混合プレポリマーを調製した。  
前記混合プレポリマー１００重量部及びシリコン系界面活性剤（東レダウコーニングシリコン製、ＳＨ−１９２）３重量部を重合容器内に加えて混合し、８０℃に調整して減圧脱泡した。その後、ホイッパー型の撹拌翼を有するミキサーを用いて、反応系内に気泡を取り込むように激しく撹拌して気泡分散液を調製した。撹拌装置を遊星型ミキサーに変更し、前記気泡分散液に予め１２０℃で溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）をＮＣＯ／ＮＨ２当量比が１．１となるように添加した。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、１１０℃で６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。  
約８０℃に加熱した前記ポリウレタン発泡体ブロックをスライサー（アミテック社製、ＶＧＷ−１２５）を使用してスライスし、ポリウレタン発泡体シート（平均気泡径：５０μｍ、比重：０．８６、アスカーＤ硬度：５２度）を得た。次に、バフ機（アミテック社製）を使用して、厚さ１．２７ｍｍになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えたシートとした。その後、溝加工機（テクノ社製）を用いて該シートの表面に幅２ｍｍ、ピッチ１３．５ｍｍ、深さ０．３ｍｍのＸＹ格子状の凹部構造を形成してポリウレタン発泡層（８０ｃｍ×８０ｃｍ）を作製した。
【００９２】
（積層シートの作製）
作製したポリウレタン発泡層の凹部構造面上に、接着剤層（住友３Ｍ社製、４６７ＭＰ、厚み５０μｍ）、錫シート（日本製箔製、厚み０．２５ｍｍ）、及び柔軟性シート（日本発条製、ＥＳ３０、厚み２．４ｍｍ、アスカーＣ硬度２５度）をこの順に重ね合わせて積層体を作製した。その後、該積層体を上下方向からプレス（圧力：３ＭＰａ、時間：３０秒）して、錫シートをポリウレタン発泡層の凹部構造に沿って接着して積層シートを作製した。錫シート表面の溝は表面均一性が高く、丸みを帯びたエッジを有していた。その後、作製した積層シートのポリウレタン樹脂層に両面テープを貼り付けた。そして、孔加工機を用いて、溝以外の部分に貫通孔（直径：８ｍｍ）を多数形成した。その後、積層シートを直径約７６ｃｍ（３０インチ）の大きさで打ち抜いた。積層シートの表面電気抵抗は５．６×１０−２Ωであった。電気抵抗は、ＤＩＧＩＴＡＬ  ＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ（ＹＯＫＯＧＡＷＡ製、７５５２）で測定した。また、貫通孔の合計表面積は、積層シートの表面積に対して約２０％であった。
【００９３】
（電解研磨パッドの作製）
作製した積層シートの両面テープに陰極層であるＣｕメッシュ（メッシュ製、厚さ：０．１４ｍｍ）をラミ機を用いて貼り合わせた。そして、ラミ機を使用して、両面テープをＣｕメッシュに貼り合わせた。そして、クッション層（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＰＯＲＯＮ、厚さ：２．５ｍｍ）をラミ機を使用して前記両面テープに貼り合わせた。さらに、ラミ機を使用して、両面テープを該クッション層に貼り合わせて電解研磨パッドを作製した。該電解研磨パッドの平坦化特性は○であった。
【００９４】
実施例２
実施例１において、積層シートに貫通孔を多数形成した後に、図４に示すように２つの陽極用突出部１７（長さＬ：２５．４ｍｍ、幅Ｗ：６３．５ｍｍ）を設けるように積層シートを直径約７６ｃｍの大きさで打ち抜いた以外は実施例１と同様の方法で電解研磨パッドを作製した。該電解研磨パッドの平坦化特性は○であった。
【００９５】
比較例１
容器にＤＭＦ１９０００ｇ、ＫＢ（ＬＩＯＮ製、ケッチェンブラック）１０００ｇ、２ｍｍφボール３５０００ｇを仕込み、４００ｒｐｍで２０分間ボールミルにて混合した。得られた１次混合液に、熱可塑性ポリウレタン樹脂を２０重量％含有するＤＭＦ溶液１１６６０ｇを加え、さらに４００ｒｐｍで２０分間ボールミルにて混合した。得られた２次混合液をステンレスバットに移し変え、１００℃の真空乾燥機中でＤＭＦを除去した。得られたシートを１分間熱プレス（温度：１９０℃、圧力：１０ＭＰａ）して樹脂シート（厚さ：１．９５ｍｍ、電気抵抗：１．５×１０２Ω）を得た。ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム（積水化学工業製、７５μｍ）を該樹脂シートに貼り合わせて両面テープ付き樹脂シートを得た。そして、孔加工機を用いて貫通孔（直径：６ｍｍ）を研磨表面の約２０％形成した。その後、両面テープ付き樹脂シートを直径約７６ｃｍ（３０インチ）の大きさで打ち抜いた。
【００９６】
その後、前記樹脂シートのマイラーフィルム側に陰極層であるＣｕメッシュ（メッシュ製、厚さ：０．１４ｍｍ）をラミ機を用いて貼り合わせた。そして、ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム（積水化学工業製、７５μｍ）をＣｕメッシュに貼り合わせた。そして、クッション層（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＰＯＲＯＮ、厚さ：４ｍｍ）をラミ機を使用して前記マイラーフィルムに貼り合わせた。さらに、ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム（積水化学工業製、７５μｍ）を該クッション層に貼り合わせて電解研磨パッドを作製した。該電解研磨パッドの平坦化特性は×であった。
【００９７】
上記結果より、本発明の電解研磨パッドは、平坦化特性に優れることがわかる。また、本発明の電解研磨パッドは、１）表面電気抵抗が極めて小さく、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすいため研磨速度が大きい、２）スクラッチの発生を効果的に抑制できるという特徴がある。
【符号の説明】
【００９８】
１：電解研磨パッド
２：積層シート
３：陰極層（銅メッシュ）
４：クッション層
５：接着剤層（両面テープ）
６：研磨定盤
７：被研磨材（半導体ウエハ）
８：支持台（ポリシングヘッド）
９：電圧印加部
１０：電解液
１１：ポリウレタン発泡層
１２：凹部
１３：錫シート
１４：柔軟性シート
１５：溝
１６：貫通孔
１７：陽極用突出部
【図１】
2009191361.tif 000003
【図２】
2009191361.tif 000004
【図３】
2009191361.tif 000005
【図４】
2009191361.tif 000006