JP2002086345A - 研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法ならびに半導体基板の研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体基板の局所的凹凸の平坦化をするに際し
て、研磨レートが高く、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、目詰まりや表層
部分のへたりが生じにくく研磨レートが安定している研
磨パッドおよび研磨パッドの製造方法ならびに半導体基
板の研磨方法を提供するものである。 【解決手段】マイクロゴムＡ硬度が８０度以上であり、
ポリウレアとビニル化合物から重合される重合体が含有
されているとともに、独立気泡を有することを特徴とす
る研磨パッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨用パッドおよ
び研磨パッドの製造方法ならびに半導体基板の研磨方法
に関するものであり、さらには、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と関連して利用できる研磨パッドお
よび研磨パッドの製造方法ならびに半導体基板の研磨方
法に関する。

【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
導体ウェハー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、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）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ＣＭＰ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。この半導体ウェハ
の研磨加工時の研磨速度は、例えば半導体ウェハの一主
面に成膜された酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜では、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】半導体ウェハの一主面に形成された絶縁層
等の凹凸の平坦化のための研磨加工をおこなう場合、柔
らかい研磨パッドを使用した場合、半導体ウェハ表面の
局所的な凹凸の平坦性は悪くなってしまう。このような
ことから局所的な凹凸を平坦化するために、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研磨
パッドとして使用されている。しかしながら、従来の高
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
縁部より高さが薄くなる）が生じるという問題点があっ
た。また、研磨剤が吸着しやすくすぐ目詰まりが生じた
り、研磨中にパッド表層部分のへたりが生じ研磨レート
が低下する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
を研磨により平滑にする機械的な平坦化工程で使用する
ための研磨パッドにおいて、研磨レートが高く、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、目詰まりや表層部分のへたりが生じにくく、研
磨レートが安定している研磨パッドおよび研磨パッドの
製造方法ならびに半導体基板の研磨方法を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は以下の構成からなる。すなわち、 （１）マイクロゴムＡ硬度が８０度以上であり、ポリウ
レアとビニル化合物から重合される重合体を含有し、独
立気泡を有する研磨パッド。

【０００７】（２）ポリウレアと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ていることを特徴と
する前記（１）に記載の研磨パッド。

【０００８】（３）ビニル化合物から重合される重合体
の含有比率が３０重量％以上９０重量％以下であること
を特徴とする前記（１）または（２）に記載の研磨パッ
ド。

【０００９】（４）ビニル化合物がＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯ
ＯＲ２（Ｒ１：メチル基、エチル基、Ｒ２：メチル基、
エチル基、プロピル基、またはブチル基）であることを
特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の研磨
パッド。

【００１０】（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記
載の研磨パッドとクッションシートとが積層されてなる
ことを特徴とする研磨パッド。

【００１１】（６）独立気泡を有し、かつ密度が０．１
〜１．０の範囲にある発泡ポリウレアにビニル化合物を
膨潤させた後、発泡ポリウレア内でビニル化合物を重合
させることを特徴とする研磨パッドの製造方法。

【００１２】（７）ビニル化合物がＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯ
ＯＲ２（Ｒ１：メチル基、エチル基、Ｒ２：メチル基、
エチル基、プロピル基、またはブチル基）であることを
特徴とする前記（６）に記載の研磨パッドの製造方法。

【００１３】（８）前記（６）〜（７）のいずれかに記
載の研磨パッドの製造方法によって得られる研磨パッド
とクッションシートとが積層されてなることを特徴とす
る複合研磨パッド。

【００１４】（９）前記（１）〜（５）および請求項８
のいずれかに記載の研磨パッド、または前記（６）〜
（７）の製造方法によって得られる研磨パッドが、半導
体基板の研磨用であることを特徴とする研磨パッド。

【００１５】（１０）前記（１）〜（５）のいずれかに
記載の研磨パッド、または前記（６）〜（７）のいずれ
かに記載の研磨パッドの製造方法によって得られる研磨
パッド、もしくは前記（８）〜（９）のいずれかに記載
の研磨パッドを研磨定盤に固定し、回転可能に支承され
た研磨ヘッドに固定した研磨されるべき半導体基板を、
該研磨パッドに接触させながら、該半導体基板と該研磨
パッドの間に研磨剤を供給して、研磨定盤および半導体
基板の少なくとも一方を回転させて研磨することを特徴
とする半導体基板の研磨方法。

【００１６】

【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。

【００１７】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
すぎるため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。

【００１８】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９０度以上のものである。
マイクロゴムＡ硬度が８０度に満たない場合は、半導体
基板の局所的凹凸の平坦性が不良となる。

【００１９】本発明の研磨パッドは、独立気泡を有して
いることが厚み方向の弾力性を有しスラリの凝集物や研
磨屑が被研磨面と研磨パッドの間に挟まれてもスクラッ
チの発生を防止できるので重要である。独立気泡径は、
平均気泡径で１０００μｍ以下であることが半導体基板
の局所的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５００μｍ以
下、より好ましくは３００μｍ以下である。

【００２０】本発明の研磨パッドは、密度が０．４〜
１．１の範囲にあることが好ましい。密度が０．４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１．
１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、０．６〜０．９
の範囲であり、より好ましくは０．６５〜０．８５の範
囲である。

【００２１】本発明の研磨パッドでのポリウレアとは、
ポリイソシアネートとアミノ基含有化合物が重付加反応
または重合反応に基づき合成されるウレア結合を有する
高分子である。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。アミノ基含有化合物としてアミノ末端
ポリエーテル、アミノ末端ポリプロピレングリコール、
アミノ末端ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ア
ミノ末端エポキシ樹脂変性ポリオール、アミノ末端ポリ
エステルポリオール、アミノ末端アクリルポリオール、
アミノ末端ポリブタジエンポリオール、アミノ末端シリ
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、アミノ
末端ポリプロピレングリコール、アミノ末端ポリテトラ
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
ポリウレアが成形性に優れ、汎用的に使用されているの
で好ましいが、これらに限定されるわけではない。

【００２２】本発明で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、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、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、メ
タクリル酸、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、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、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。

【００２３】本発明での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）等が挙げられ
る。この中で、好ましい重合体としてポリメチルメタク
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）アクリレートなどが研磨パッドの
硬度を高くでき、平坦化特性を良好にできるので好まし
い。

【００２４】本発明でのビニル化合物から重合される重
合体の含有率は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
ウレアまたは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。

【００２５】本発明でのポリウレアとビニル化合物から
重合される重合体が一体化して含有されるとは、ポリウ
レアの相と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５０μ
ｍの顕微赤外分光装置で観察した赤外スペクトルがポリ
ウレアの赤外吸収ピークと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−ＴＥ
ＣＨ社製のＩＲμｓを挙げることができる。

【００２６】本発明の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１０００μｍ以
下の独立気泡を有し、かつ密度が０．１〜１．０の範囲
にある発泡ポリウレアにビニル化合物を膨潤させた後、
発泡ポリウレア内で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アとビニル化合物から
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５００μｍ以
下の独立気泡を有し、かつ密度が０．４〜０．９の範囲
にある発泡ポリウレアにビニル化合物を膨潤させた後、
発泡ポリウレアシート内で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アとビニル化合
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。
本発明での発泡ポリウレアは硬度と気泡径と発泡倍率に
よって、ポリウレアと発泡剤の組み合わせや最適量また
はポリウレアと高分子微小中空バルーンの混合量の最適
量を決める必要がある。

【００２７】ビニル化合物を発泡ポリウレアに膨潤させ
た後、発泡ポリウレア内で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
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な
どが挙げられる。

【００２８】本発明の研磨パッドには、砥粒が含有され
ている場合もあり得る。砥粒としては、シリカ系ポリッ
シュ剤、酸化アルミニウム系ポリッシュ剤、酸化セリウ
ム系ポリッシュ剤等が挙げられる。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アに
あらかじめ砥粒を含有させておき、上記方法でビニル化
合物を砥粒含有発泡ポリウレアシートに膨潤させた後、
砥粒発泡ポリウレアシート内で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
などが挙げられる。

【００２９】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
（研磨機定盤側）にクッションシートをおいて研磨する
場合が多い。本発明でのクッションシートは、現在汎用
的に使用されているポリウレタンを含浸した不織布（例
えば、ロデール社製 商品名 Ｓｕｂａ４００）の他、
ゴム、発泡弾性体、発泡プラスチックなどを採用するこ
とができ、特に限定されるものではないが、体積弾性率
が６０ＭＰａ以上でかつ引張り弾性率が０．１ＭＰａ〜
２０ＭＰａである特性を有するクッションシートが好ま
しい。引張り弾性率が小さい場合は、半導体基板全面の
平坦性の均一性（ユニフォーミティ）が損なわれる傾向
がある。引張り弾性率が大きい場合も半導体基板全面の
平坦性の均一性（ユニフォーミティ）が損なわれる傾向
がある。さらに好ましい引張り弾性率の範囲は、０．５
〜１０ＭＰａである。

【００３０】次に、本発明研磨パッドを使用した半導体
基板の研磨方法について説明する。

【００３１】本発明の研磨パッドを用いて、研磨剤とし
てシリカ系ポリッシュ剤、酸化アルミニウム系ポリッシ
ュ剤、酸化セリウム系ポリッシュ剤等を用いてウェハー
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。本発明の研磨パッドを
研磨機の回転定盤（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。プラテンを回転させ、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、研磨パッドとウェハーの間に研磨剤が入
り込むような位置から研磨剤を供給する。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。押し付け圧として０．０１〜０．１ＭＰａ
が局所的平坦性を得られるので好ましい。なお、本発明
においては、研磨定盤または半導体基板のどちらか一方
もしくは両方を回転させることによって研磨することが
可能である。

【００３２】本発明の研磨パッドは、半導体基板の局所
的凹凸の平坦化をするに際して、グローバル段差が小さ
くでき、ディッシングを抑えることができ、研磨レート
が高く、パッド表面での目詰まりやへたりが起こりにく
く研磨レートの経時的低下が起こりにくいので安定した
研磨が可能である。

【００３３】

【実施例】以下、実施例にそってさらに本発明を具体的
に説明する。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Ｍ
Ｄ−１で測定する。

【００３４】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．グローバル段差評価用テストウェーハ：６インチシ
リコンウェーハに２０ｍｍ角のダイを配置する。この２
０ｍｍ角のダイには４０μｍ幅、高さ１．２μｍのアル
ミ配線を４０μｍのスペースで左半分にラインアンドス
ペースで配置し、４００μｍ幅、高さ１．２μｍのアル
ミ配線を４０μ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。さらにその上にテトラエトキシシラン
をＣＶＤで絶縁膜を３μｍの厚さになるように形成し
て、グローバル段差評価用テストウェーハを用意した。 ３．銅配線ディッシング評価用テストウェーハ：６イン
チシリコンウェーハに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
メッキ法で銅を厚み２μｍ形成して、銅配線ディッシン
グ評価用テストウェーハを作成した。 ４．酸化膜研磨レート評価用テストウェーハ：６インチ
シリコンウェーハ上に熱酸化膜を１．２μｍ形成して、
酸化膜研磨レート評価用テストウェーハを作成した。

【００３５】実施例１ 分子量３０００の両末端アミノポリプロピレングリコー
ル１００重量部にトリレンジイソシアネート２０重量部
と中空高分子微小球体（エクスパンセル５５１ＤＥ）
１．８重量部を混合して厚み２．２ｍｍの発泡ポリウレ
ア（マイクロゴムＡ硬度＝９２度、密度＝０．７８、独
立気泡平均径：３０μｍ）を作成した。該発泡ポリウレ
ア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に１５時間浸漬する。
メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレアシー
トをガラス板に挟み込んで７０℃で２４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を研削して厚み
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９８度、密度：０．７５、
独立気泡平均径：６０μｍ、研磨パッドの中のポリメチ
ルメタアクリレート含有率は８２重量％であった。厚み
１．２ｍｍの軟質発泡ポリウレタンシートを該研磨パッ
ドと貼り合わせして複合研磨パッドを作成した。酸化膜
研磨レート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３７ｒｐｍ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３６ｒｐｍで研磨ヘッド
の回転方向と同じ方向に回転させ、シリカ系ポリッシュ
剤を２２５ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０５Ｍ
Ｐａで１０分間研磨を実施した。酸化膜研磨レートは１
０２０オングストローム／分であった。上記酸化膜研磨
レート評価用テストウェーハを１０枚研磨処理した。１
０枚目の酸化膜研磨レートは９５０オングストローム／
分であった。１０枚研磨するごとにダイアモンドドレッ
サーで複合研磨パッド表面を約０．５μｍドレッシング
をおこない１０００枚の研磨をおこなった。１０００枚
後の研磨レートは９４０オングストローム／分であり低
下は小さかった。グローバル段差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３７ｒｐｍ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３
６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転さ
せ、シリカ系ポリッシュ剤を２００ｍｌ／分で供給しな
がら研磨圧力０．０５ＭＰａで７分間研磨した。グロー
バル段差評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と
４００μｍ幅配線領域のグローバル段差は０．０２μｍ
で小さかった。銅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３７ｒｐｍ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
３６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転さ
せ、アルミナ系ポリッシュ剤を１８０ｍｌ／分で供給し
ながら研磨圧力０．０４ＭＰａで１０分間研磨した。銅
配線ディッシング評価用テストウェーハの銅配線中央部
の厚みは０．６５μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．
７０μｍであり、ディッシング量は０．０５μｍで小さ
かった。

【００３６】実施例２ 分子量３０００の両末端アミノポリプロピレングリコー
ル１００重量部にトリレンジイソシアネート２０重量部
と水１．５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２ｍｍの発泡ウレアシート（マイクロゴ
ムＡ硬度＝５０度、密度：０．４、独立気泡平均径：１
００μｍ）を作成した。該発泡ポリウレアシートをアゾ
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８０重量部とジビニルベンゼン２０重
量部のモノマ液に２４時間浸漬する。モノマが膨潤した
発泡ポリウレアシートをガラス板に挟み込んで７０℃で
２４時間加熱する。加熱後ガラス板から取り外して、５
０℃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１．５ｍｍの研磨パッドを作成した。得ら
れた研磨パッドのマイクロゴムＡ硬度は９８度、密度＝
０．８１、独立気泡平均径：８０μｍ、メチルメタアク
リレート／ジビニルベンゼン共重合体の含有率は８５重
量％であった。厚み１．２ｍｍの軟質発泡ポリウレタン
シート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。酸化膜研磨レート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３７ｒｐｍ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３
６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転さ
せ、シリカ系ポリッシュ剤を２２５ｍｌ／分で供給しな
がら研磨圧力０．０５ＭＰａで１０分間研磨を実施し
た。酸化膜研磨レートは１５００オングストローム／分
であった。上記酸化膜研磨レート評価用テストウェーハ
を１０枚研磨処理した。１０枚目の酸化膜研磨レートは
１４００オングストローム／分であった。１０枚研磨す
るごとにダイアモンドドレッサーで該複合研磨パッド表
面を約０．５μｍドレッシングをおこない１０００枚の
研磨をおこなった。１０００枚後の研磨レートは１３８
０オングストローム／分であり低下は小さかった。グロ
ーバル段差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３７ｒｐｍ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３６ｒｐｍで研磨ヘッド
の回転方向と同じ方向に回転させ、シリカ系ポリッシュ
剤を２００ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０５Ｍ
Ｐａで４．５分間研磨した。グローバル段差評価用テス
トウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μｍ幅配線領
域のグローバル段差は０．０１μｍで小さかった。銅配
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３７ｒｐｍ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３６ｒｐｍで研磨ヘ
ッドの回転方向と同じ方向に回転させ、アルミナ系ポリ
ッシュ剤を１８０ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．
０４ＭＰａで６．５分間研磨した。銅配線ディッシング
評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは０．６６
μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．６８μｍであり、
ディッシング量は０．０２μｍで小さかった。

【００３７】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（エクスパンセル５５１
ＤＥ）１．８重量部を混合して厚み１２ｍｍの硬質発
泡ポリウレタンシート（マイクロゴムＡ硬度＝９２度、
密度＝０．７８、独立気泡平均径：３０μｍ）を作成し
た。この硬質発泡ポリウレタンシートをスライスして厚
み１．２ｍｍの研磨パッドを作成した。厚み１．２ｍｍ
の軟質発泡ポリウレタンシート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。酸化膜研磨レート
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３７ｒｐｍ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３６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向
と同じ方向に回転させ、シリカ系ポリッシュ剤を２２５
ｍｌ／分で供給しながら研磨圧力０．０５ＭＰａで１０
分間研磨を実施した。酸化膜研磨レートは１１００オン
グストローム／分であった。上記酸化膜研磨レート評価
用テストウェーハを１０枚研磨処理した。１０枚目の酸
化膜研磨レートは５００オングストローム／分であっ
た。１０枚研磨するごとにダイアモンドドレッサーで該
複合研磨パッド表面を約０．５μｍドレッシングをおこ
ない１０００枚の研磨をおこなった。１０００枚後の研
磨レートは５００オングストローム／分であり低下は大
きかった。グローバル段差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３７ｒｐｍ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３６ｒｐ
ｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、シリ
カ系ポリッシュ剤を２００ｍｌ／分で供給しながら研磨
圧力０．０５ＭＰａで７分間研磨した。グローバル段差
評価用テストウェーハの４０μｍ幅配線領域と４００μ
ｍ幅配線領域のグローバル段差は０．１μｍで大きかっ
た。銅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３７ｒｐｍ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３６ｒｐｍ
で研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、アルミ
ナ系ポリッシュ剤を１８０ｍｌ／分で供給しながら研磨
圧力０．０４ＭＰａで１０分間研磨した。銅配線ディッ
シング評価用テストウェーハの銅配線中央部の厚みは
０．４０μｍであり、銅配線縁部の厚みは０．６８μｍ
であり、ディッシング量は０．２８μｍで大きかった。

【００３８】

【発明の効果】この発明により、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研磨により平滑
にする機械的な平坦化工程、研磨レートが高く、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、目詰まりや表層部分のへたりが生じにくく研磨
レートが安定している研磨パッドおよび研磨パッドの製
造方法ならびに半導体基板の研磨方法を提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 33/06 Ｃ０８Ｌ 33/06 ４Ｊ０２６ 101/00 101/00 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｆ Ｆターム(参考） 3C058 AA09 CB02 CB03 CB10 DA17 4F071 AA22 AA24 AA32 AA33 AA34 AA35 AA36 AA42 AA52 AA77 AF25Y DA20 4F074 AA86 BB28 CD14 DA02 DA12 DA56 4J002 BC03X BC09X BD04X BG01X BG03X BG05X BG06X BG07X BG10X BG13X BH02X CK01W FD010 4J011 PA95 PB07 PC02 PC08 4J026 AB02 BA05 BA07 BA10 BA25 BA27 BA29 BA30 BA31 BA32 BA34 BA36 DB05 DB07 DB12 DB36 GA06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロゴムＡ硬度が８０度以上であり、
   ポリウレアとビニル化合物から重合される重合体が含有
   されているとともに、独立気泡を有することを特徴とす
   る研磨パッド。
2. 【請求項２】ポリウレアと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ていることを特徴とする請
   求項１に記載の研磨パッド。
3. 【請求項３】ビニル化合物から重合される重合体の含有
   比率が３０重量％以上９０重量％以下であることを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載の研磨パッド。
4. 【請求項４】ビニル化合物がＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯＯＲ２
   （Ｒ１：メチル基、エチル基、Ｒ２：メチル基、エチル
   基、プロピル基、またはブチル基）であることを特徴と
   する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の研磨パッ
   ド。
5. 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかに記載の研
   磨パッドとクッションシートとが積層されてなることを
   特徴とする研磨パッド。
6. 【請求項６】独立気泡を有し、かつ密度が０．１〜１．
   ０の範囲にある発泡ポリウレアにビニル化合物を膨潤さ
   せた後、発泡ポリウレア内でビニル化合物を重合させる
   ことを特徴とする研磨パッドの製造方法。
7. 【請求項７】ビニル化合物がＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯＯＲ２
   （Ｒ１：メチル基、エチル基、Ｒ２：メチル基、エチル
   基、プロピル基、またはブチル基）であることを特徴と
   する請求項６に記載の研磨パッドの製造方法。
8. 【請求項８】請求項６〜請求項７のいずれかに記載の研
   磨パッドの製造方法によって得られる研磨パッドとクッ
   ションシートとが積層されてなることを特徴とする研磨
   パッド。
9. 【請求項９】請求項１〜請求項５および請求項８のいず
   れかに記載の研磨パッド、または請求項６〜請求項７の
   製造方法によって得られる研磨パッドが、半導体基板の
   研磨用であることを特徴とする研磨パッド。
10. 【請求項１０】請求項１〜請求項５のいずれかに記載の
    研磨パッド、または請求項６〜請求項７のいずれかに記
    載の研磨パッドの製造方法によって得られる研磨パッ
    ド、もしくは請求項８〜請求項９のいずれかに記載の研
    磨パッドを研磨定盤に固定し、回転可能に支承された研
    磨ヘッドに固定した研磨されるべき半導体基板を、該研
    磨パッドに接触させながら、該半導体基板と該研磨パッ
    ドの間に研磨剤を供給して、研磨定盤および半導体基板
    の少なくとも一方を回転させて研磨することを特徴とす
    る半導体基板の研磨方法。