(57)【要約】  【課題】従来の研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法においては、研磨特性の安定性，使用時の立ち上げ時間短縮の点で不十分であった。  【解決手段】（１）少なくとも研磨層を有する研磨パッドが、水により湿潤された状態で密封されていることを特徴とする研磨パッド。（２）被研磨物を研磨ヘッドに固定し、研磨定盤に固定した（１）に記載の研磨パッドを該被研磨物と接触せしめた状態で研磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回転せしめて研磨を行うことを特徴とする研磨方法。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも研磨層を有する研磨パッドが、水により湿潤された状態で密封されていることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
少なくとも研磨層を有する研磨パッドが、水に浸漬された状態で密封されている、請求項１記載の研磨パッド。
【請求項３】
水に研磨用スラリー成分が加えられた、請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
さらにクッション層が積層されている、請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項５】
クッション層が発泡構造である、請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項６】
研磨層がポリウレタンおよびビニル化合物から重合される重合体を含有する、請求項１〜５のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項７】
研磨パッドが半導体基板の研磨用である、請求項１〜６のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項８】
被研磨物を研磨ヘッドに固定し、研磨定盤に固定した請求項１〜７のいずれかに記載の研磨パッドを該被研磨物と接触せしめた状態で研磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回転せしめて研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の平坦化や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平坦化する工程に利用できる研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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より生じる半導体基板主面の凹凸が問題となっている。このため、積層により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、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術を用いた半導体基板の平坦化が検討されている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
一般にＣＭＰ装置は、被研磨物である半導体基板を保持する研磨ヘッド、被研磨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、半導体基板の研磨処理は研磨剤（砥粒）と薬液からなる研磨スラリーを用いて、半導体基板と研磨パッドを相対運動させることにより、半導体基板表面の層の突出した部分を除去し、半導体基板表面の層を滑らかにするものである。
【０００４】
現在ＣＭＰで使用されている代表的な研磨パッドとしては、研磨層である微細発泡構造（気泡径：約３０〜５０μｍ）を有する硬質ポリウレタンにクッション層であるポリウレタン含浸不織布，軟質発泡ポリウレタン等を貼り合わせた二層構造の研磨パッド（例えば、特許文献１，非特許文献２）や、クッション層に無発泡のエラストマーを使用した研磨パッド（例えば、特許文献２）が挙げられる。
【０００５】
このようにして製造された研磨パッドは、使用の際、裏面の接着テープにより研磨定盤に固定され使用される。しかし、研磨の際に使用される水や研磨スラリーにより研磨層，クッション層の特性（例えば、吸水率，硬度，弾性率等）はある程度の段階で安定するまで刻々と変化するため、研磨特性が安定しなかったり、研磨特性が安定するまでの時間、すなわち立ち上げに要する時間が長いことが問題であった。
【０００６】
すなわち、従来の研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法においては、研磨特性の安定性，使用時の立ち上げ時間短縮の点で不十分であった。
【非特許文献１】日経マイクロデバイス１９９４年７月号、５０〜５７頁
【特許文献１】特開平６−２１０２８号公報
【非特許文献２】ＣＭＰ技術大系、グローバルネット（株）発行（２００６年）、４７８〜４８１頁
【特許文献２】特許第３６８５０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、研磨パッド製造後の梱包を、研磨パッドが水に湿潤した状態、もしくは研磨パッドを水に浸漬した状態で
密封することにより、使用時、すなわち研磨定盤に貼り付けるまでに研磨パッド特性（例えば、吸水率，硬度，弾性率等）が安定化し、研磨特性の安定化，使用時の立ち上げ時間短縮が可能なことを確認し、本願発明を完成した。
【０００８】
本発明の目的は、半導体基板の平坦化や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平坦化する工程に利用できる研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法において、研磨特性の安定性が高く、使用時の立ち上げ時間の短縮が可能な研磨パッド、およびそれを用いた研磨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】
【０００９】
上記課題の解決に本発明は以下の構成からなる。
「（１）少なくとも研磨層を有する研磨パッドが、水により湿潤された状態で密封されていることを特徴とする研磨パッド。
（２）被研磨物を研磨ヘッドに固定し、研磨定盤に固定した（１）に記載の研磨パッドを該被研磨物と接触せしめた状態で研磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回転せしめて研磨を行うことを特徴とする研磨方法。」
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、半導体基板の平坦化や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平坦化する工程に利用できる研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法において、研磨特性の安定性が高く、使用時の立ち上げ時間の短縮が可能な研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の研磨パッドは、研磨特性の安定性が高く、使用時の立ち上げ時間の短縮が可能な研磨パッドを得るために、少なくとも研磨層を有する研磨パッドが、水により湿潤された状態で密封されていることが必須である。少なくとも研磨層を有する研磨パッドが、水により湿潤された状態になっていないと、研磨の際に使用される水や研磨スラリーにより研磨層，クッション層の特性（例えば、吸水率，硬度，弾性率等）がある程度の段階で安定するまで刻々と変化するため、研磨特性が安定しなかったり、研磨特性が安定するまでの時間、すなわち立ち上げに要する時間が長いといった問題があるため好ましくない。
【００１２】
ここで水により湿潤された状態とは、少なくとも研磨層を有する研磨パッドを通常の室内環境に放置した場合よりも、保持している水分量が多いことをいう。保持している水分量は、開梱直後の研磨パッドの重量と、温度２３℃、湿度：５０％で重量変化がなくなるまで風乾させた後の、研磨パッドの重量の差から以下の式により求めた吸水率により表すことができる。
【００１３】
吸水率＝（開梱直後の研磨パッド重量−風乾後の研磨パッド重量）／（風乾後の研磨パッド重量）×１００
なお、開梱直後の研磨パッド表面に付着した水分は拭き取った後、風乾させた。研磨パッドの材質，構成にもよるため一概にはいえないが、吸水率が、５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることがさらに好ましい。
【００１４】
研磨パッドの特性の安定化に要する時間が短いこと、および開梱後の研磨パッドの特性変動が少ない点で、少なくとも研磨層を有する研磨パッドが湿潤された状態、すなわち研磨パッドが保持している水分量は多い方が好ましく、少なくとも研磨層を有する研磨パッドが、水に浸漬された状態で密封されていることがより好ましい。
【００１５】
本発明における水は特に限定されるものではないが、水中の異物や金属イオン等が除去された純水やイオン交換水が好ましい。また水の中には次亜塩素酸ナトリウム等の殺菌剤や、アルカリ，酸，研磨剤等の研磨スラリー成分が加えられていても構わない。
【００１６】
本発明において、少なくとも研磨層を有する研磨パッドを水に湿潤または浸漬する方法は特に限定されるものではない。具体的には、研磨パッドを水を入れた容器中に一定時間浸漬する方法、多湿状態とした恒温恒湿槽中に静置する方法等が挙げられる。その際必要に応じて加熱，加圧，減圧，振とう等の処理を施すことも好ましい。
【００１７】
本発明において研磨パッドを密封する方法は特に限定されるものではない。具体的には、パッキン等のついた密閉容器中に入れる方法、プラスチック製袋内に入れヒートシールする方法等を挙げることができる。これらの中でもコストや生産性の点でプラスチック製袋内に入れヒートシールする方法が好ましい。その場合、プラスチック製袋材質にはガスバリア性の向上や透湿度の低減のため、二酸化珪素，酸化アルミニウム等の無機成分が積層されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の研磨パッドにおいては、研磨層に加えてさらにクッション層が積層されていても良い。研磨層とクッション層の積層方法は特に限定されるものではない。具体的には、ラミネーターによる研磨層への両面接着テープの貼り合わせや各種コーターによる研磨層への接着剤塗布等の方法により、接着剤層を研磨層とクッション層間に形成した後、ラミネーター，ロールプレス，平板プレス等により加圧する方法が挙げられる。なお、その際、研磨層，クッション層に悪影響を与えない範囲でラミネーターやプレス自体を加熱することも好ましい。
【００１９】
これらの中でも生産性の観点からロールプレスによる加圧が好ましい。加圧力は特に限定されるものではないが、線圧が０．５〜１５ｋｇ／ｃｍであることが好ましい。線圧が０．５ｋｇ／ｃｍに満たない場合は研磨層，クッション層と接着剤の界面に微小な空気が残存する（エア噛み）、研磨層とクッション層の接着力が低下する等の傾向があり、１５ｋｇ／ｃｍを超えると得られる研磨パッドに反り等の変形が生じる傾向がある。１〜１０ｋｇ／ｃｍであることがより好ましい。
【００２０】
接着剤の材質は特に限定されるものではない。具体的には、ウレタン系，エポキシ系，アクリル系，ゴム系等の各種接着剤、これらの接着剤をフィルム，不織布等の基材の両面に塗布し製造された各種両面接着テープ等が挙げられる。
【００２１】
各種接着剤の中で、ウレタン系接着剤の具体的商品名として、１液型ではトーヨーポリマー（株）製“ルビロン（登録商標）６０２”、“ルビロン（登録商標）６０３”、“ルビコート（登録商標）Ｆ−７”、“ルビラック（登録商標）６０３”、“ルビラック（登録商標）６４５Ｅ”、“ルビロン（登録商標）１０１”、“ルビロンエース（登録商標）”、“ルビロン（登録商標）２０２”、“ルビロン（登録商標）ＡＡＡ”、“ルビロン（登録商標）Ｒ”、“ルビロン（登録商標）１０１ＳＰ”、“ルビロン（登録商標）フロアー５０３”、“ルビロン（登録商標）３０２”、“ルビロン（登録商標）１５５”、東亞合成（株）製“ＰＵ−３０３０Ｄ”、“ＰＵ−７０００Ｄ”、セメダイン（株）製“ＵＭ７００”、“ＵＭ７００Ｓ”、“ＵＭ７５０”、“ＵＭ１００”、“ＵＭ３００ＨＫ”、“ＵＭ５５０”、“ＵＭ６００”、“ＵＭ６００Ｖ”、“ＵＭ６００ＶＬ”、三井化学ポリウレタン（株）製“タケラック（登録商標）Ａ３６７Ｈ”、“タケラック（登録商標）Ａ３６９”、“タケネート（登録商標）Ａ７”、“タケネート（登録商標）Ａ１９”等が挙げられ、２液型では、トーヨーポリマー（株）製“ルビロン（登録商標）ＫＡ−２８、ＫＢ−２８”、“ルビロン（登録商標）ＫＡ−３８、ＫＢ４８”、“ルビロン（登録商標）ＫＡ−４２、ＫＢ−３３”、“ルビロン（登録商標）ＫＡ−１０、ＫＢ−３３ＭＥ”、“ＮＡ−２１、ＮＢ−２９”、東亞合成（株）製“ＰＵ−６２  Ａ剤、ＰＵ−６２  Ｂ剤”、“ＰＵ−９０００、ＰＵ−１７１” 等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
【００２２】
エポキシ系接着剤の具体的商品名として、１液型では東亞合成（株）製“アロンマイティ（登録商標）ＡＰ−０７８６”、“アロンマイティ（登録商標）ＡＰ−３５１０” 、“アロンマイティ（登録商標）ＡＰ−３５１３”、セメダイン（株）製“ＥＰ−１３８”、“ＥＰ−１７０”、“ＥＰ−１６０ＮＬ”、２液型では東亞合成（株）製“アロンマイティ（登録商標）ＡＰ−２０５”、“アロンマイティ（登録商標）ＡＰ−２０９” 、“アロンマイティ（登録商標）ＡＰ−３１７”、セメダイン（株）製“ＥＰ−００１”、“ＥＰ−００７”、“ＥＰ−３３０”、溶液希釈型では東亞合成（株）製“アロンマイティ（登録商標）ＡＳ−６０”、“アロンマイティ（登録商標）ＡＳ−３１０” 等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。アクリル系接着剤の具体的商品名として、東亞合成（株）製“アロンマイティ（登録商標）Ｘ−２１００Ｔ”、セメダイン（株）製“Ｙ−６１０” 、“Ｙ−６２０” 等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。ゴム系接着剤として、セメダイン（株）製“５２１” 、“５７５”、日立化成ポリマー（株）製“ハイボン（登録商標）１４２０”等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
【００２３】
また、接着剤としては上述した通常の接着剤以外に環境，作業性の点から無溶剤型の加熱溶融型接着剤も好ましく使用される。加熱溶融型接着剤は、種類にもよるが７０〜１３０℃程度の温度で接着剤を溶融させ被接着物の一方又は両方にロールコーター等で塗布し、粘着性のある間に接着し加圧処理等を施した後、接着剤が冷却固化することにより接着するものである。また、接着後に空気中や被着体の水分や湿気によって架橋反応して硬化し、接着強度が増大するものもある。加熱溶融型接着剤として具体的には、ポリエステル系、変性オレフィン系、ウレタン系のもの等が挙げられ、タイプも上述したとおり溶融接着後冷却硬化させるタイプ、溶融接着・冷却硬化後、さらに空気中の湿気と反応し架橋する２種のタイプが挙げられる。
【００２４】
ポリエステル系加熱溶融型接着剤の具体的商品名としては、東亞合成（株）製“アロンメルト（登録商標）ＰＥＳシリーズ”、変性オレフィン系加熱溶融型接着剤の具体的商品名としては、東亞合成（株）製“アロンメルト（登録商標）ＰＰＥＴシリーズ”、ウレタン系加熱溶融型接着剤の具体的商品名としては、東亞合成（株）製“アロンメルト（登録商標）Ｒシリーズ”、ヘンケル社製“ＱＲ４６６３”、“ＱＲ４６３５”、新田ゼラチン（株）製“ＡＲＸ−１２８８Ｃ２”、“ＡＲＸ−１２８８Ｈ”、“ＡＲＸ−１３１１Ｄ”、“ＡＲＸ−１２７０”、“ＡＲＸ１２５５Ｃ１”、“ＡＲＸ−１３０８Ａ”、日立化成ポリマー（株）製、“ハイボン（登録商標）４８１２”、“ハイボン（登録商標）４８２０”、“ハイボン（登録商標）４８３０”、“ハイボン（登録商標）４８３２”、“ハイボン（登録商標）ＹＲ７１３−１Ｗ”、“ハイボン（登録商標）４８２０”、“ハイボン（登録商標）ＹＲ３４６−１”、三井化学ポリウレタン（株）製“ＭＡ−１１０２Ｗ”、“ＭＡ−１１０２Ｓ”、“ＭＡ−３００２Ｔ”、“ＭＡ−３２２９”、“ＭＡ−１００１”、“ＭＡ−０１１０Ｓ”、“ＭＡ−４００８”、“ＭＡ−４０１３”、“ＭＡ−４１００”、“ＭＡ−４０１４”、“ＭＡ−４０１５”、“ＭＡ−５００２”、“ＭＡ−５２０３”、“ＭＡ−５２１４”、“ＭＡ−５２１５”、“ＭＡ−５３１０”、コニシ（株）製“ＫＵＭ３１５０”、“ＫＵＭ３１５０Ｓ”、“ＫＵＭ３２００”等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
【００２５】
両面粘着テープの具体的商品名としては、住友スリーエム（株）製“４４２ＪＳ”、日東電工（株）製“５３５Ａ”、積水化学工業（株）製“５７８２Ｗ”、“５６０４ＴＤＭ” 、（株）寺岡製作所製“７５１”、“７５８”、“７７７”、“７８２”、“７６１”、“７０２１”等が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
【００２６】
また、研磨層単層または、研磨層とクッション層の積層後、研磨層またはクッション層の反対側の面には研磨定盤固定用の両面接着テープを貼り合わせることが好ましい。両面接着テープの材質，貼り合わせ方法は上述したとおりであり特に限定されるものではない。
【００２７】
本発明におけるクッション層は特に限定されるものではない。クッション層の構造は発泡，無発泡のいずれでも良く、発泡構造も独立発泡，連続発泡のいずれでも構わない。中でも水分による研磨特性変動の起こりやすい発泡構造のクッション層に本発明は特に好ましく使用可能である。
【００２８】
クッション層の材質は不織布含浸ポリウレタン，天然ゴム，ニトリルゴム，ネオプレン（登録商標）ゴム，ポリブタジエンゴム，クロロプレンゴム，熱可塑性ポリウレタンゴム，熱硬化性ポリウレタンゴム，シリコーンゴム，フッ素ゴム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらのクッション層材質には、必要とする特性を得るために帯電防止剤、潤滑剤、安定剤、染料等の各種添加剤や、他の樹脂を添加しても良い。
【００２９】
クッション層の硬度は特に限定されるものではないが、マイクロゴムＡ硬度が５０〜８０であることが研磨の面内均一性に優れるため好ましい。マイクロゴムＡ硬度が５０に満たない場合は、研磨の際、平坦化特性が悪化する傾向があり、８０を超える場合は、研磨の際、面内均一性が悪化するので好ましくない。なお、本発明におけるマイクロゴムＡ硬度とは、高分子計器（株）製マイクロゴム硬度計ＭＤ−１で測定した値をいう。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，小物の試料の硬度測定を可能にしたものであり、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型での測定値と同一のものとして考えることができる。なお、通常の研磨パッドは、研磨層または硬質層の厚みが５．０ｍｍ以下と薄すぎるため、スプリング式ゴム硬度計は評価できないが、該マイクロゴム硬度計ＭＤ−１では評価できる。
【００３０】
クッション層の厚みは特に限定されるものではないが、０．１〜５．０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍに満たないと得られる研磨パッドのクッション性が低下するため、研磨時の面内均一性が悪化する傾向があり、５．０ｍｍを超えるクッション層は平坦化特性が悪化する傾向がある。０．５〜３．０ｍｍであることがより好ましい。０．５〜１．０ｍｍであることがさらに好ましい。
【００３１】
クッション層の歪み定数は特に限定されるものではないが、0.001〜0.17μｍ／(gf/cm2)（0.07〜11.95μm／psi）であることが好ましい。0.001μｍ／(gf/cm2)（0.07μm／psi）より小さいと面内均一性が悪化する傾向となり、0.17μｍ／(gf/cm2)（11.95μm／psi）より大きいと平坦化特性が悪化する傾向となる。より好ましくは、0.004〜0.09μｍ／(gf/cm2)（0.28〜6.33μm／psi）である。さらに好ましくは、0.01〜0.08μｍ／(gf/cm2)（0.70〜5.62μm／psi）である。なお、本発明における歪み定数とは、JIS−L1096に従って、第一荷重300gf/cm2（4.3psi）をかけたときの厚みをＴ１、第二荷重1000gf/cm2（14.3psi）をかけたときの厚みをＴ２としたときに、
歪み定数＝（Ｔ１−Ｔ２）／（1000−300）  （単位：μｍ／(gf/cm2)）
と定義される。
【００３２】
本発明における研磨層は特に限定されるものではない。材質としては具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリイミド、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ベークライト、エポキシ樹脂／紙，エポキシ樹脂／繊維等の各種積層板、ＦＲＰ、天然ゴム、ネオプレン（登録商標）ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、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、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の各種ゴム等を使用することができる。
【００３３】
本発明の研磨層の構造は発泡，無発泡のいずれでも良いが、研磨速度，面内均一性等の研磨特性が良好で、ダスト，スクラッチ等の欠陥が少ない点で発泡構造であることが好ましい。
【００３４】
研磨層への発泡構造の形成方法としては公知の方法が使用できる。例えば、単量体もしくは重合体中に各種発泡剤を配合し、後に加熱等により発泡させる方法、単量体もしくは重合体中に中空のマイクロビーズを分散して硬化させ、マイクロビーズ部分を独立気泡とする方法、溶融した重合体を機械的に撹拌して発泡させた後、冷却硬化させる方法、重合体を溶媒に溶解させた溶液をシート状に成膜した後、重合体に対する貧溶媒中に浸漬し溶媒のみを抽出する方法、単量体を発泡構造を有するシート状高分子中に含浸させた後、重合硬化させる方法等を挙げることができる。これらの中でも研磨層の発泡構造の形成や気泡径のコントロールが比較的簡便であり、また研磨層の作製も簡便な点で、単量体を発泡構造を有するシート状高分子中に含浸させた後、重合硬化させる方法が好ましい。
【００３５】
発泡構造を有するシート状高分子の材質は、単量体が含浸できるものであれば特に限定されるものではない。具体的にはポリウレタン、ポリウレア、軟質塩化ビニル、天然ゴム、ネオプレン（登録商標）ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、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、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の各種ゴム等を主成分とした樹脂シートや布、不織布、紙等が挙げられる。また、これらのシート状高分子には、製造される研磨パッドの特性改良を目的として、研磨剤、潤滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、安定剤等の各種添加剤が添加されていても良い。これらの中でも、気泡径が比較的容易にコントールできる点でポリウレタンを主成分とする素材が好ましい。
【００３６】
単量体は付加重合、重縮合、重付加、付加縮合、開環重合等の重合反応をするものであれば種類は特に限定されるものではない。具体的にはビニル化合物、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、ジカルボン酸等が挙げられる。これらの中でも、シート状高分子への含浸，重合が容易な点でビニル化合物が好ましい。本発明におけるビニル化合物は特に限定されるものではないが、ポリウレタンへの含浸，重合が容易な点でビニル化合物が好ましい。
【００３７】
具体的にはメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、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、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−ヒドロキシブチルメタクリレート、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、アクリル酸、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、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、イソプロピルマレイミド、アクリロニトリル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。これらのモノマーは単独であっても２種以上を混合しても使用できる。
【００３８】
上述したビニル化合物の中で、メチルメタクリレートがポリウレタンへの含浸性が良好な点、重合硬化が容易な点、重合硬化されたポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体の硬度が高く研磨時の平坦化特性が良好な点で好ましい。
【００３９】
研磨層の平均気泡径は特に限定されるものではないが、２０〜３００μｍであることが好ましい。２０μｍに満たないと研磨時の研磨速度が低下したり、研磨後の半導体基板表面にスクラッチ，ダストが発生しやすい傾向があり、３００μｍを超えると、研磨層の剛性が低下することで平坦化特性等の研磨特性が悪化したり、該研磨層を使用した研磨パッドの寿命が短くなる傾向があるため好ましくない。平均気泡径が３０〜２５０μｍであることがより好ましい。なお、平均気泡径は研磨層断面を倍率２００倍でＳＥＭ観察し、次に記録されたＳＥＭ写真の気泡径を画像処理装置で測定し、その平均値を取ることにより測定した値をいう。
【００４０】
研磨層の密度は特に限定されるものではないが、０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。０．５ｇ／ｃｍ3より低いと製造される研磨時の平坦化特性が悪化する傾向があり、１．０ｇ／ｃｍ3より高いと製造される研磨時の面内均一性が悪化したり、研磨後の半導体基板表面にスクラッチ，ダストが発生しやすい傾向があるため、あまり好ましくない。０．６〜０．９ｇ／ｃｍ3であることがさらに好ましい。なお、密度は日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ  ７２２２記載の方法により測定した値をいう。
【００４１】
研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより薄いと該研磨層の下地として好ましく使用されるクッション層またはその下層に位置する研磨定盤の機械的特性が、該研磨層そのものの機械的特性よりも研磨特性に顕著に反映されるようになり、一方、１０ｍｍより厚いとクッション層の機械的特性が反映されなくなり、半導体基板のうねりに対する追随性が低下し半導体基板全体での平坦性が均一に行えなくなる。０．２〜５．０ｍｍ、さらには０．５〜２．０ｍｍであることがより好ましい。
【００４２】
本発明における研磨層の表面には、研磨スラリーの保持性，流動性の向上、研磨層表面からの研磨屑除去効率の向上等を目的として、溝，孔等の加工を施すことが好ましい。研磨層表面への溝，孔の形成方法は特に限定されるものではない。具体的には、研磨層表面をルーター等の装置を使用して切削加工することにより溝を形成する方法、研磨層表面に加熱された金型，熱線等を接触させ、接触部を溶解させることにより溝を形成する方法、溝の形成された金型等を使用し、初めから溝を形成した研磨層を成形する方法、ドリル，トムソン刃等で孔を形成する方法等が挙げられる。また、溝，孔の形状，径も特に限定されるものではない。具体的には、碁盤目状、ディンプル状、スパイラル状、同心円状等が挙げられる。
【００４３】
次に、本発明の研磨パッドを使用した研磨方法について説明する。
【００４４】
研磨装置としては特に限定されるものではないが、半導体基板の研磨に使用する場合は、研磨ヘッド、本発明の研磨パッドを固定するための研磨定盤、ならびに研磨ヘッド、研磨定盤もしくはその双方を回転させる手段を具備していることが好ましい。
【００４５】
研磨方法としては、まず、本発明の研磨パッドを研磨装置の研磨定盤に研磨層が研磨ヘッドに対峙するように固着させる。半導体基板は研磨ヘッドに水吸着，真空吸着などの方法により固定させる。研磨定盤を回転させ、研磨定盤の回転方向と同方向で研磨ヘッドを回転させて、研磨パッドに押しつける。この時に、研磨パッドと半導体基板の間に研磨スラリーが入り込む様な位置から研磨スラリーを供給する。押し付け圧は、研磨ヘッドに加える力を制御することにより通常行われる。
【００４６】
本発明の研磨パッドを使用した半導体基板の研磨方法では、半導体基板の研磨を行う前に、ダイヤモンドディスクを用いて研磨層表面を粗化するドレッシングが、良好な研磨特性を得るために好ましく実施される。ドレッシングは１回または複数回の研磨を終了後、次の研磨の前にコンディショナを用いて研磨パッドをコンディショニングするバッチドレッシング、研磨と同時にドレッシングを行うインサイチュドレッシングのいずれについても好ましく実施することができる。本発明においては研磨特性が安定するまでの時間、すなわち立ち上げ時間の短縮が可能であり、初期ドレッシングが短縮可能であるため、研磨パッドの可使時間を延長することが可能である。
【００４７】
本発明における研磨パッドの研磨対象は特に限定されるものではない。具体的には、半導体基板，光学ガラス，光学レンズ，磁気ヘッド、ハードディスク、液晶ディスプレイ用カラーフィルター，プラズマディスプレイ用背面板等の光学部材、セラミックス、サファイア等を挙げることができる。これらの中でも特に半導体基板への適用が好ましい。さらに、非常に精密な研磨特性が求められる、半導体ウェーハ上に設けられた絶縁層，金属および／または金属化合物からなる配線の表面も被研磨物として好ましい。
【００４８】
具体的には、絶縁層としては金属配線の層間絶縁膜や下層絶縁膜、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（ＳＴＩ）等を、また金属配線としてはアルミニウム，タングステン，銅等を挙げることができ、構造的にはダマシン、デュアルダマシン、プラグ等がある。絶縁膜は現在二酸化珪素が主流であるが、遅延時間の問題で低誘電率絶縁膜の使用が検討されつつあり、本発明の研磨方法においてはそのいずれも被研磨物となり得る。また金属配線に銅を使用した場合には、窒化珪素等のバリアメタルも研磨対象となる。これらの中でも、被研磨物が半導体基板上に設けられた金属および／または金属化合物である場合に好ましく適用することができる。
【００４９】
本発明により、半導体基板の平坦化や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平坦化する工程に利用できる研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法において、研磨特性の安定性が高く、使用時の立ち上げ時間の短縮が可能な研磨パッド、およびそれを用いた研磨方法を提供できる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例によって、さらに本発明の詳細を説明する。なお、研磨パッドの各種評価は以下のようにして行った。
【００５１】
研磨層およびクッション層のマイクロゴムＡ硬度は、マイクロゴムＡ硬度計“ＭＤ−１”（高分子計器（株）製）により測定した。
【００５２】
研磨層の密度は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２記載の方法により測定した。
【００５３】
研磨層の平均気泡径は、走査型電子顕微鏡“ＳＥＭ２４００”（日立製作所（株）製  ）を使用し、パッド断面を倍率２００倍で観察した写真を画像処理装置で解析することにより、写真中に存在するすべての気泡径を計測し、その平均値を平均気泡径とした。
【００５４】
研磨パッドの吸水率は、開梱直後の研磨パッドの重量と、温度２３℃、湿度：５０％で重量変化がなくなるまで風乾させた後の、研磨パッドの重量の差から以下の式により求めた。
【００５５】
吸水率＝（開梱直後の研磨パッド重量−風乾後の研磨パッド重量）／（風乾後の研磨パッド重量）×１００
なお、開梱直後の研磨パッド表面に付着した水分は拭き取った後、風乾させた。
【００５６】
研磨評価は以下のようにして行った。作製した研磨パッドを研磨機（アプライドマテリアルズ製”ＭＩＲＲＡ（登録商標）”）に取り付け、２倍に希釈した研磨スラリー“ＳＳ−２５”（キャボット社製）を１５０ｍｍ／ｍｉｎ流しながら酸化膜付きウェハの研磨を行い、研磨レートおよび面内均一性が安定するまでの時間を研磨の立ち上げ時間とした。つぎに、酸化膜付きウェハを３００枚連続で研磨した。５０枚ごとに入れたモニタウェハ（残りはダミーウェハ）の研磨結果を研磨特性の評価結果とし、研磨レート，面内均一性についてその平均値を求めた。
【００５７】
なお、研磨後のウェハの研磨レート、面内均一性は次のように求めた。“ラムダエース（登録商標）”ＶＭ−２０００（大日本スクリーン製造（株）製）を使用して決められた１９８点を測定して、下記（１）式により各々の点での研磨レートを算出し、また、下記（２）式により面内均一性を算出した。
【００５８】
研磨レート＝（研磨前の酸化膜の厚み−研磨後の酸化膜の厚み）／研磨時間……（１）。
【００５９】
面内均一性（％）＝（最大研磨レート−最小研磨レート）／（最大研磨レート＋最小研磨レート）×１００……（２）。
【００６０】
平坦化特性とは、基板表面のデバイス・パターンに存在する微少な凹凸（初期段差）を、研磨をすることによって段差を低下せしめ、どれほど平坦に近づいていくのかを示す精度。すなわち、平坦化研磨終了後の段差を残留段差とすると、
平坦化特性＝（初期段差−残留段差）／初期段差
と定義することができる。
【００６１】
実施例１
液温を４０℃に保った、ポリエーテルポリオール：”サンニックス（登録商標）  ＦＡ−９０９”（三洋化成工業（株）製）１００重量部，鎖伸長剤：エチレングリコール８重量部，アミン触媒：”Ｄａｂｃｏ（登録商標）  ３３ＬＶ”（エアープロダクツジャパン（株）製）１重量部，アミン触媒：”Ｔｏｙｏｃａｔ（登録商標）  ＥＴ”（東ソー（株）製）０．１重量部，シリコーン整泡剤：”ＴＥＧＯＳＴＡＢ（登録商標）  Ｂ８４６２”（Ｔｈ．Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ  ＡＧ社製）０．５重量部，発泡剤：水０．２重量部を混合してなるＡ液と、液温を４０℃に保ったイソシアネート：”サンフォーム（登録商標）  ＮＣ−７０３”９５重量部からなるＢ液を、ＲＩＭ成型機により、吐出圧１５ＭＰａで衝突混合した後、６０℃に保った金型内に吐出量５００ｇ／ｓｅｃで吐出し、１０分間放置することで、大きさ７００×７００ｍｍ，厚み１０ｍｍの発泡ポリウレタンブロック（マイクロゴムＡ硬度：４７度，密度：０．７７ｇ／ｃｍ3、平均気泡径：３７μｍ）を作製した。その後、該発泡ポリウレタンブロックをスライサーで厚み３ｍｍにスライスした。
【００６２】
次に該発泡ポリウレタンシートを、アゾビスイソブチロニトリル０．１重量部を添加したメチルメタクリレートに４５分間浸漬した。次にメチルメタクリレートが含浸した該発泡ポリウレタンシートを、塩化ビニル製ガスケットを介して２枚のガラス板間に挟み込んで、６０℃で１０時間、１２０℃で３時間加熱することにより重合硬化させた。ガラス板間から離型した後、５０℃で真空乾燥を行った。このようにして得られた硬質発泡シートの両面を厚み２．０ｍｍまで研削加工することにより研磨層を作製した。得られた研磨層のマイクロゴムＡ硬度は９１度、密度は０．７６ｇ／ｃｍ3、平均気泡径は４８μｍ、研磨層中のポリメチルメタクリレートの含有率は５５重量％であった。該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅１ｍｍ、深さ０．８ｍｍ、ピッチ幅２５ｍｍの格子状の溝加工を施した。
【００６３】
次に該研磨層に両面接着テープ“４４２ＪＳ” （住友スリーエム（株）製）をラミネーターを使用し線圧１ｋｇ／ｃｍで貼り合わせた後、剥離紙を剥がし、それを厚み１ｍｍの熱可塑性ウレタンゴムシート（マイクロゴムＡ硬度：６９度）からなるクッション層の上にラミネーターを使用し線圧１ｋｇ／ｃｍで貼り合わせた。さらにクッション層の下に両面接着テープ“４４２ＪＳ”（住友スリーエム（株）製）をラミネーターを使用し線圧１ｋｇ／ｃｍで貼り合わせた。
【００６４】
このようにして作製した２枚の研磨パッドを、１枚ずつ研磨パッドが浸漬可能な十分な量の水とともに袋（材質（厚み）：外層から、酸化アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレート（１２μｍ）／ポリアミド（１５μｍ）／ポリエチレン（６０μｍ））内に入れ、ヒートシーラーで密封し、２３℃の室内で１週間静置した。
【００６５】
その後、うち１枚の研磨パッドについて吸水率を測定したところ、９％であった。
【００６６】
次にもう１枚の研磨パッドを取り出し、研磨装置に装着した後、研磨圧力４ｐｓｉで研磨評価を行った。研磨パッドの立ち上げに要した時間は１０分であった。研磨レートは２２８０オングストローム／分、面内均一性は１０．７％であった。
【００６７】
実施例２
実施例１と同様にして作製した２枚の研磨パッドを、温度４０℃，相対湿度１００％に設定した恒温恒湿器中に１週間静置した後研磨パッドを取り出し、１枚ずつ袋（材質（厚み）：外層から、酸化アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレート（１２μｍ）／ポリアミド（１５μｍ）／ポリエチレン（６０μｍ））内に入れ、バキュームヒートシーラーで真空密封し、２３℃の室内で１週間静置した。
【００６８】
その後、うち１枚の研磨パッドについて吸水率を測定したところ、７％であった。
【００６９】
次にもう１枚の研磨パッドを取り出し、研磨装置に装着した後、研磨圧力４ｐｓｉで研磨評価を行った。研磨パッドの立ち上げに要した時間は１５分であった。研磨レートは２２９０オングストローム／分、面内均一性は１１．０％であった。
【００７０】
実施例３
実施例１と同様にして作製した２枚の研磨パッドを、１枚ずつ研磨パッドが浸漬可能な十分な量の、水で２倍に希釈した研磨スラリー“ＳＳ−２５”（キャボット社製）とともに袋（材質（厚み）：外層から、酸化アルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレート（１２μｍ）／ポリアミド（１５μｍ）／ポリエチレン（６０μｍ））内に入れ、ヒートシーラーで密封し、２３℃の室内で１週間静置した。
【００７１】
その後、うち１枚の研磨パッドについて吸水率を測定したところ、１０％であった。
【００７２】
次にもう１枚の研磨パッドを取り出し、研磨装置に装着した後、研磨圧力４ｐｓｉで研磨評価を行った。研磨パッドの立ち上げに要した時間は１０分であった。研磨レートは２３１０オングストローム／分、面内均一性は１０．３％であった。
【００７３】
比較例１
研磨パッドを水とともに密封しなかった以外は実施例１と同様にして研磨パッドの作製，研磨評価を行った。研磨パッドの立ち上げに要した時間は４０分であった。研磨レートは２２７０オングストローム／分、面内均一性は１０．９％であった。
【００７４】
比較例２
研磨パッドを水とともに密封しなかった以外は実施例２と同様にして研磨パッドの作製，研磨評価を行った。研磨パッドの立ち上げに要した時間は４０分であった。研磨レートは２３１０オングストローム／分、面内均一性は１１．１％であった。
【００７５】
比較例３
研磨パッドを水とともに密封しなかった以外は実施例３と同様にして研磨パッドの作製，研磨評価を行った。研磨パッドの立ち上げに要した時間は４０分であった。研磨レートは２２９０オングストローム／分、面内均一性は１１．３％であった。