研磨パッド
【課題】
本発明は、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨用パッドにおいて、層間絶縁膜からの銅の剥離を抑制し、金属配線でのディッシングが起こりにくい優れた研磨パッドおよび研磨装置を提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の研磨パッドは、ポリウレタンと、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発泡構造体で、ビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率が５重量％以上５０重量％未満であることを特徴とするものである。
本発明は、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨用パッドにおいて、層間絶縁膜からの銅の剥離を抑制し、金属配線でのディッシングが起こりにくい優れた研磨パッドおよび研磨装置を提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明の研磨パッドは、ポリウレタンと、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発泡構造体で、ビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率が５重量％以上５０重量％未満であることを特徴とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等において平坦面を形成するのに使用される研磨パッド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することによって生ずる半導体ウェハ主面の凹凸が問題となっている。その結果、例えば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、化学機械研磨技術を用いた半導体ウェハの平坦化が検討されている（非特許文献１参照）ことが知られている。
【０００３】
一般に化学機械研磨装置は、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ーを用いて、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。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】
半導体ウェハの主面に形成された絶縁層等を研磨加工する場合、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（特許文献１、２参照）が使用されている。しかしながら、高硬度発泡ポリウレタンパッドは、例えば銅Ｌｏｗ−ｋなどにおいてはウエハ表面の凹凸の密度が異なる部分では層間絶縁膜からの銅の剥離が発生するといった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低くなる）が生じるという問題点があった。
【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】特表平８−５００６２２号公報
【特許文献２】国際公開第００／１２２６２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨用パッドにおいて、層間絶縁膜からの銅の剥離を抑制し、金属配線でのディッシングが起こりにくい優れた研磨パッドおよび研磨装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、
本発明の研磨パッドは、ポリウレタンと、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発泡構造体で、ビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率が５重量％以上５０重量％未満であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成する際に、層間絶縁膜からの銅の剥離を抑制し、金属配線でのディッシングが起こりにくい研磨パッドおよびそれを用いてなる研磨装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明でいうポリウレタンとは、ポリイソシアネートの重付加反応または重合反応に基づき合成される高分子である。ポリイソシアネートの対称として用いられる化合物は、含活性水素化合物、すなわち、二つ以上のポリヒドロキシ基、あるいはアミノ基含有化合物である。
【０００９】
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、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ものではない。
【００１０】
ポリヒドロキシ基含有化合物としてはポリオールが代表的であり、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。硬度，気泡径および発泡倍率によって、ポリイソシアネートとポリオール、および触媒、発泡剤、整泡剤の組み合わせや最適量を決めることが好ましい。
【００１１】
これらのポリウレタンは、発泡構造体であることが必要である。そしてＣＭＰ用研磨パッドに対する研磨要求特性点から独立気泡を有していることが好ましい。かかるポリウレタン中への独立気泡の形成方法としては、ポリウレタン製造時における樹脂中への各種発泡剤の配合による化学発泡法が一般的であるが、機械的な撹拌により樹脂を発泡させたのち硬化させる方法も好ましく使用することができる。 本発明は、かかるポリウレタンにビニル化合物から重合される重合体を含有・複合させることにより、前記課題を確実にクリアする特定な独立気泡の発泡構造体を創出することに成功したものである。
【００１２】
ポリウレタンと、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とは、ポリウレタンにビニル化合物を含浸，重合させることにより、ビニル化合物から重合される重合体がポリウレタンに含有され、かつポリウレタンに複合されていることである。
【００１３】
すなわち、本発明は、まず発泡ポリウレタンをつくって、この発泡ポリウレタンを、ビニル化合物、つまりモノマ液中に浸漬して、該モノマを発泡ポリウレタン基質に浸透させた後、該モノマを重合させることにより、ポリウレタン基質内にビニル化合物から重合される重合体を含有・複合させるものである。
【００１４】
本発明におけるビニル化合物は、ポリウレタンへの含浸，重合が容易な点で以下の化合物が好ましい。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、などのアクリル系化合物、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、などの芳香族化合物、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、などのイミド系化合物、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。
【００１５】
ビニル化合物としては、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、ブチル基）がこのましい。
【００１６】
上述したビニル化合物の中で、メチルメタクリレート，エチルメタクリレート，ｎ−ブチルメタクリレート，イソブチルメタクリレートが、ポリウレタンへの独立気泡の形成が容易な点、モノマー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を含有している発泡構造体の硬度が高く平坦化特性が良好な点で好ましい。
【００１７】
本発明におけるビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率は５重量％以上５０重量％未満であり、好ましくは５重量％以上４８重量％未満である。また、好ましくは１５重量％以上５０重量％未満であり、より好ましくは１５重量％以上４８重量％未満である。また、含有比率が５０％以上の場合、ディッシングが起こる場合があるので好ましくない。また５重量％以下では、均一な硬度の研磨層を作るのが難しい場合があるので好ましくない。なお、重合硬化したポリウレタン中のビニル化合物から得られる重合体およびポリウレタンの含有率は熱分解ガスクロマトグラフィ／質量分析手法により測定することができる。本手法で使用できる装置としては、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。また、一体化についてはＤＳＣ分析で確認することができる。ビニル化合物の重合体単独では観察されるガラス転移温度ピークが、一体化している場合には消失する。
【００１８】
製造される研磨パッドの特性改良を目的として、研磨剤、帯電防止剤、潤滑剤、安定剤、染料等の各種添加剤が添加されていても良い。
【００１９】
本発明の研磨層は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づいて測定されるデュロメーターＤ硬度で、好ましくは５以上５０未満、さらに好ましくは５以上４０未満である。また、さらに好ましくは１０以上５０未満であり、より好ましくは１０以上４０未満のものがよい。かかるデュロメーターＤ硬度が５未満の材料では、研磨レートが極端に落ちる場合があるので好ましくない。またデュロメーターＤ硬度が５０以上の材料では、ディッシングの発生が多くなる場合があるため好ましくない。
【００２０】
ここでいうデュロメーターＤ硬度とは、温度２３℃、相対湿度５０％において日本工業規格（ＪＩＳ）のＫ６２５３のＤタイプ（高分子計器（株）製）とゴム硬度計用定圧荷重器ＣＬ−１５０（高分子計器（株）製）を使用し、測定荷重５０００ｇで３．０ｍｍ厚みのサンプルを測定した値である。
【００２１】
本発明の研磨パッドの研磨層表面には、ハイドロプレーン現象を抑える為に、溝切り形状、ディンプル形状、スパイラル形状、同心円形状等、通常の研磨パッドがとり得る形状にして使用される。
【００２２】
本発明の研磨パッドを用いて、スラリーとしてシリカ系スラリー、酸化アルミニウム系スラリー、酸化セリウム系スラリー等を用いて半導体ウェハ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。スラリーの具体例として、キャボット社製のＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ（登録商標） ＳＣ−１、ＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ＳＣ−１１２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ＡＭ１００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ＡＭ１００Ｃ、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） １２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ２５、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） Ｗ２０００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） Ｗ−Ａ４００、“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）”５００１等を挙げることができるが、これらに限られるわけではない。
【００２３】
本発明の研磨パッドの対象は、例えば半導体ウェハの上に形成された絶縁層または金属配線の表面であるが、絶縁層としては、金属配線の層間絶縁膜や金属配線の下層絶縁膜や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を挙げることができ、金属配線としては、アルミ、タングステン、銅等であり、構造的にダマシン、デュアルダマシン、プラグなどがある。銅を金属配線とした場合には、窒化珪素等のバリアメタルも研磨対象となる。絶縁膜は、現在酸化シリコンが主流であるが、遅延時間の問題で低誘電率絶縁膜が用いられる様になる。本発明の研磨パッドでは、スクラッチが入りにくい状態で研磨しながら研磨状態を良好に測定することが可能である。半導体ウェハ以外に磁気ヘッド、ハードディスク、サファイヤ等の研磨に用いることもできる。
【００２４】
本発明の研磨パッド用クッション層を用いた研磨パッドは、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに好適に使用される。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例によって、さらに本発明の詳細を説明する。しかし、本実施例により本発明が限定して解釈される訳ではない。なお、測定は以下のとおりに行った。
【００２６】
銅配線ディッシング評価用テストウエハ：
ｌｏｗ−ｋ材料のブラックダイヤモンド（層間絶縁膜）付き８インチシリコンウエハ（ブラックダイヤモンド厚２μｍ）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。この上にスパッタ法でシードを形成し、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エハを作成した。
【００２７】
ディッシング状態の観察：
研磨直後のウエハを、ウエハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウエハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付けて乾燥した。乾燥後、キーエンス社製超深度顕微鏡”ＶＫ−８５００”で測定し、ディッシング状態を観察した。
【００２８】
ダスト・スクラッチの測定：
研磨直後のウエハを、ウエハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウエハ表面を洗浄し、自然状態に放置して乾燥を行った。乾燥後、トップコン社製ゴミ検査装置ＷＭ−３で０．５μｍ以上のダストを検査し、その後マイクロスコープでスクラッチを検査した。
【００２９】
銅剥離評価用テストウエハ：
ｌｏｗ−ｋ材料のブラックダイヤモンド（層間絶縁膜）付き８インチシリコンウエハ（ブラックダイヤモンド厚２μｍ）上にスパッタ法でシードを形成し、メッキ法で銅を厚み２μｍ形成して、銅膜剥離評価用テストウエハを作成した。
【００３０】
銅の剥離の確認：
研磨直後のウエハを、ウエハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウエハ表面を洗浄し、自然状態に放置して乾燥を行った。乾燥後、目視でウエハ表面の層間絶縁膜から剥離する銅の有無を確認した。
【００３１】
気泡径測定：
日立製作所（株）製ＳＥＭ２４００走査型電子顕微鏡を使用し、倍率２００倍で観察した写真を画像解析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。
【００３２】
密度：
ハーバード型ピクノメーター（ＪＩＳ Ｒ３５０３基準）を用い、２３℃の水を媒体に測定した値である。
【００３３】
実施例１
ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメタンジイソシアネート８０重量部と水１．０重量部とトリエチルアミン２．０重量部とシリコーン整泡剤２．１重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型を行い、厚み３．７ｍｍの独立気泡の発泡ポリウレタンシート（密度：０．７１ｇ／ｃｍ３、独立気泡の平均気泡径：４０μｍ）を作製した。
【００３４】
該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．４重量部を添加したメチルメタアクリレートに３分間浸漬した。メチルメタアクリレートが浸透して膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥を行った。
【００３５】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが１．２５ｍｍの研磨層を作製した。研磨層のポリメチルメタアクリレート含有率は２４重量％であった。また、研磨層の、密度は０．０．７２ｇ／ｃｍ３、Ｄ硬度３４、独立気泡平均径は４９μｍであった。
【００３６】
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドを作成した。
【００３７】
この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）”）の研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００３８】
銅のディッシング評価用テストウエハを、該研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離も確認されなかった。
【００３９】
銅のダスト・スクラッ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は５個とスクラッチは０個と少なかった。
【００４０】
実施例２
ポリプロピレングリコール１００重量部とポリエチレングリコール８重量部とジフェニルメタンジイソシアネート９０重量部と水１．８重量部とトリエチルアミン０．３重量部とシリコーン整泡剤３．３重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み６．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（密度：０．４０ｇ／ｃｍ３、独立気泡平均径：８８μｍ）を作製した。
【００４１】
該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．４重量部を添加したメチルメタアクリレートに２分間浸漬した。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７５℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥を行った。
【００４２】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが１．２５ｍｍの研磨層を作製した。研磨層のポリメチルメタアクリレート含有率は３９重量％であった。また、研磨層の密度は０．４１ｇ／ｃｍ３ 、Ｄ硬度２６、独立気泡平均径は１１４μｍであった。
【００４３】
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドを作成した。
【００４４】
この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）”）の研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００４５】
銅のディッシング評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離も確認されなかった。
【００４６】
銅のダスト・スクラッ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は６個とスクラッチは０個と少なかった
実施例３
ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメタンジイソシアネート８０重量部と水１．８重量部とトリエチルアミン０．６重量部とシリコン整泡剤２．２重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み４．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（密度：０．２９ｇ／ｃｍ３、独立気泡平均径：８６μｍ）を作製した。
【００４７】
該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．９重量部を添加したメチルメタアクリレートに４分間浸漬した。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥を行った。
【００４８】
得られた硬質発泡シートを両面研削して厚みが１．２５ｍｍの研磨層を作製した。研磨層の中のポリメチルメタアクリレート含有率は４６重量％であった。また、研磨層の密度は０．３０ｇ／ｃｍ３ 、Ｄ硬度４２、独立気泡平均径は８７μｍであった。
【００４９】
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドとした。
【００５０】
作成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）“）研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００５１】
銅のディッシング評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０６μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離も確認されなかった。
【００５２】
銅のダスト・スクラッチ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は１５個とスクラッチは１個と少なかった。
【００５３】
実施例４
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（登録商標）Ｌ−３２５、イソシアネート基濃度：２．２２ｍｅｑ／ｇ）１００重量部、及びフィルタリングしたシリコーン系ノニオン界面活性剤（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。攪拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく攪拌を行った。そこへ予め１２０℃の温度で溶融させ、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（登録商標）ＭＴ）を２６重量部添加した。約１分間攪拌を続けた後、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、シート状のポリウレタン発泡体を得た。得られたシートの平均厚さは約２．５０ｍｍであった。
【００５４】
ベルトサンダー（アミテック社製）に＃２４０のサンドペーパー（ＮＣＡ製ベルトぺーパー）を取り付け、ポリウレタンシートの両面を研削し、厚みを約２．１０ｍｍとした。次に、同じ機械に＃１２０のサンドペーパー（ＮＣＡ製ベルトぺーパー）を取り付け、前記ポリウレタンシートの表面側を再度研削し、厚みを約２．００ｍｍとした。この研削したポリウレタンシートを直径６１ｃｍに円形加工し、溝加工機を用いて表面に溝幅１．０ｍｍ、溝ピッチ２０ｍｍ、溝深さ０．８ｍｍの正方格子の溝加工を行った。このシートの溝加工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、クッションシートに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、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。
【００５５】
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（登録商標）”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（登録商標）”５５１ＤＥ）１．８重量部を混合し金型に吐出して加圧成形をおこない厚み２．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（密度＝０．７５ｇ／ｃｍ３、Ｄ硬度６１、独立気泡平均径２３μｍ）を作製した。
【００５６】
該ウレタンシートを直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドとした。
【００５７】
この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）”）の研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００５８】
銅のディッシング評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．２５μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離が多数確認された。
【００５９】
銅のダスト・スクラッチ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は５９個とスクラッチは１５個と多かった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等において平坦面を形成するのに使用される研磨パッド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することによって生ずる半導体ウェハ主面の凹凸が問題となっている。その結果、例えば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、化学機械研磨技術を用いた半導体ウェハの平坦化が検討されている（非特許文献１参照）ことが知られている。
【０００３】
一般に化学機械研磨装置は、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ーを用いて、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。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】
半導体ウェハの主面に形成された絶縁層等を研磨加工する場合、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（特許文献１、２参照）が使用されている。しかしながら、高硬度発泡ポリウレタンパッドは、例えば銅Ｌｏｗ−ｋなどにおいてはウエハ表面の凹凸の密度が異なる部分では層間絶縁膜からの銅の剥離が発生するといった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低くなる）が生じるという問題点があった。
【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】特表平８−５００６２２号公報
【特許文献２】国際公開第００／１２２６２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨用パッドにおいて、層間絶縁膜からの銅の剥離を抑制し、金属配線でのディッシングが起こりにくい優れた研磨パッドおよび研磨装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、
本発明の研磨パッドは、ポリウレタンと、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発泡構造体で、ビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率が５重量％以上５０重量％未満であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成する際に、層間絶縁膜からの銅の剥離を抑制し、金属配線でのディッシングが起こりにくい研磨パッドおよびそれを用いてなる研磨装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明でいうポリウレタンとは、ポリイソシアネートの重付加反応または重合反応に基づき合成される高分子である。ポリイソシアネートの対称として用いられる化合物は、含活性水素化合物、すなわち、二つ以上のポリヒドロキシ基、あるいはアミノ基含有化合物である。
【０００９】
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、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ものではない。
【００１０】
ポリヒドロキシ基含有化合物としてはポリオールが代表的であり、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。硬度，気泡径および発泡倍率によって、ポリイソシアネートとポリオール、および触媒、発泡剤、整泡剤の組み合わせや最適量を決めることが好ましい。
【００１１】
これらのポリウレタンは、発泡構造体であることが必要である。そしてＣＭＰ用研磨パッドに対する研磨要求特性点から独立気泡を有していることが好ましい。かかるポリウレタン中への独立気泡の形成方法としては、ポリウレタン製造時における樹脂中への各種発泡剤の配合による化学発泡法が一般的であるが、機械的な撹拌により樹脂を発泡させたのち硬化させる方法も好ましく使用することができる。 本発明は、かかるポリウレタンにビニル化合物から重合される重合体を含有・複合させることにより、前記課題を確実にクリアする特定な独立気泡の発泡構造体を創出することに成功したものである。
【００１２】
ポリウレタンと、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とは、ポリウレタンにビニル化合物を含浸，重合させることにより、ビニル化合物から重合される重合体がポリウレタンに含有され、かつポリウレタンに複合されていることである。
【００１３】
すなわち、本発明は、まず発泡ポリウレタンをつくって、この発泡ポリウレタンを、ビニル化合物、つまりモノマ液中に浸漬して、該モノマを発泡ポリウレタン基質に浸透させた後、該モノマを重合させることにより、ポリウレタン基質内にビニル化合物から重合される重合体を含有・複合させるものである。
【００１４】
本発明におけるビニル化合物は、ポリウレタンへの含浸，重合が容易な点で以下の化合物が好ましい。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、などのアクリル系化合物、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、などの芳香族化合物、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、などのイミド系化合物、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。
【００１５】
ビニル化合物としては、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、ブチル基）がこのましい。
【００１６】
上述したビニル化合物の中で、メチルメタクリレート，エチルメタクリレート，ｎ−ブチルメタクリレート，イソブチルメタクリレートが、ポリウレタンへの独立気泡の形成が容易な点、モノマー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を含有している発泡構造体の硬度が高く平坦化特性が良好な点で好ましい。
【００１７】
本発明におけるビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率は５重量％以上５０重量％未満であり、好ましくは５重量％以上４８重量％未満である。また、好ましくは１５重量％以上５０重量％未満であり、より好ましくは１５重量％以上４８重量％未満である。また、含有比率が５０％以上の場合、ディッシングが起こる場合があるので好ましくない。また５重量％以下では、均一な硬度の研磨層を作るのが難しい場合があるので好ましくない。なお、重合硬化したポリウレタン中のビニル化合物から得られる重合体およびポリウレタンの含有率は熱分解ガスクロマトグラフィ／質量分析手法により測定することができる。本手法で使用できる装置としては、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。また、一体化についてはＤＳＣ分析で確認することができる。ビニル化合物の重合体単独では観察されるガラス転移温度ピークが、一体化している場合には消失する。
【００１８】
製造される研磨パッドの特性改良を目的として、研磨剤、帯電防止剤、潤滑剤、安定剤、染料等の各種添加剤が添加されていても良い。
【００１９】
本発明の研磨層は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づいて測定されるデュロメーターＤ硬度で、好ましくは５以上５０未満、さらに好ましくは５以上４０未満である。また、さらに好ましくは１０以上５０未満であり、より好ましくは１０以上４０未満のものがよい。かかるデュロメーターＤ硬度が５未満の材料では、研磨レートが極端に落ちる場合があるので好ましくない。またデュロメーターＤ硬度が５０以上の材料では、ディッシングの発生が多くなる場合があるため好ましくない。
【００２０】
ここでいうデュロメーターＤ硬度とは、温度２３℃、相対湿度５０％において日本工業規格（ＪＩＳ）のＫ６２５３のＤタイプ（高分子計器（株）製）とゴム硬度計用定圧荷重器ＣＬ−１５０（高分子計器（株）製）を使用し、測定荷重５０００ｇで３．０ｍｍ厚みのサンプルを測定した値である。
【００２１】
本発明の研磨パッドの研磨層表面には、ハイドロプレーン現象を抑える為に、溝切り形状、ディンプル形状、スパイラル形状、同心円形状等、通常の研磨パッドがとり得る形状にして使用される。
【００２２】
本発明の研磨パッドを用いて、スラリーとしてシリカ系スラリー、酸化アルミニウム系スラリー、酸化セリウム系スラリー等を用いて半導体ウェハ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。スラリーの具体例として、キャボット社製のＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ（登録商標） ＳＣ−１、ＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ＳＣ−１１２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ＡＭ１００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ＡＭ１００Ｃ、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） １２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） ２５、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） Ｗ２０００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標） Ｗ−Ａ４００、“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）”５００１等を挙げることができるが、これらに限られるわけではない。
【００２３】
本発明の研磨パッドの対象は、例えば半導体ウェハの上に形成された絶縁層または金属配線の表面であるが、絶縁層としては、金属配線の層間絶縁膜や金属配線の下層絶縁膜や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を挙げることができ、金属配線としては、アルミ、タングステン、銅等であり、構造的にダマシン、デュアルダマシン、プラグなどがある。銅を金属配線とした場合には、窒化珪素等のバリアメタルも研磨対象となる。絶縁膜は、現在酸化シリコンが主流であるが、遅延時間の問題で低誘電率絶縁膜が用いられる様になる。本発明の研磨パッドでは、スクラッチが入りにくい状態で研磨しながら研磨状態を良好に測定することが可能である。半導体ウェハ以外に磁気ヘッド、ハードディスク、サファイヤ等の研磨に用いることもできる。
【００２４】
本発明の研磨パッド用クッション層を用いた研磨パッドは、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに好適に使用される。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例によって、さらに本発明の詳細を説明する。しかし、本実施例により本発明が限定して解釈される訳ではない。なお、測定は以下のとおりに行った。
【００２６】
銅配線ディッシング評価用テストウエハ：
ｌｏｗ−ｋ材料のブラックダイヤモンド（層間絶縁膜）付き８インチシリコンウエハ（ブラックダイヤモンド厚２μｍ）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。この上にスパッタ法でシードを形成し、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エハを作成した。
【００２７】
ディッシング状態の観察：
研磨直後のウエハを、ウエハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウエハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付けて乾燥した。乾燥後、キーエンス社製超深度顕微鏡”ＶＫ−８５００”で測定し、ディッシング状態を観察した。
【００２８】
ダスト・スクラッチの測定：
研磨直後のウエハを、ウエハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウエハ表面を洗浄し、自然状態に放置して乾燥を行った。乾燥後、トップコン社製ゴミ検査装置ＷＭ−３で０．５μｍ以上のダストを検査し、その後マイクロスコープでスクラッチを検査した。
【００２９】
銅剥離評価用テストウエハ：
ｌｏｗ−ｋ材料のブラックダイヤモンド（層間絶縁膜）付き８インチシリコンウエハ（ブラックダイヤモンド厚２μｍ）上にスパッタ法でシードを形成し、メッキ法で銅を厚み２μｍ形成して、銅膜剥離評価用テストウエハを作成した。
【００３０】
銅の剥離の確認：
研磨直後のウエハを、ウエハ表面を乾かさないようにし、すぐさま純水をかけながら、ポリビニルアルコールスポンジでウエハ表面を洗浄し、自然状態に放置して乾燥を行った。乾燥後、目視でウエハ表面の層間絶縁膜から剥離する銅の有無を確認した。
【００３１】
気泡径測定：
日立製作所（株）製ＳＥＭ２４００走査型電子顕微鏡を使用し、倍率２００倍で観察した写真を画像解析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。
【００３２】
密度：
ハーバード型ピクノメーター（ＪＩＳ Ｒ３５０３基準）を用い、２３℃の水を媒体に測定した値である。
【００３３】
実施例１
ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメタンジイソシアネート８０重量部と水１．０重量部とトリエチルアミン２．０重量部とシリコーン整泡剤２．１重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型を行い、厚み３．７ｍｍの独立気泡の発泡ポリウレタンシート（密度：０．７１ｇ／ｃｍ３、独立気泡の平均気泡径：４０μｍ）を作製した。
【００３４】
該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．４重量部を添加したメチルメタアクリレートに３分間浸漬した。メチルメタアクリレートが浸透して膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥を行った。
【００３５】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが１．２５ｍｍの研磨層を作製した。研磨層のポリメチルメタアクリレート含有率は２４重量％であった。また、研磨層の、密度は０．０．７２ｇ／ｃｍ３、Ｄ硬度３４、独立気泡平均径は４９μｍであった。
【００３６】
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドを作成した。
【００３７】
この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）”）の研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００３８】
銅のディッシング評価用テストウエハを、該研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離も確認されなかった。
【００３９】
銅のダスト・スクラッ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は５個とスクラッチは０個と少なかった。
【００４０】
実施例２
ポリプロピレングリコール１００重量部とポリエチレングリコール８重量部とジフェニルメタンジイソシアネート９０重量部と水１．８重量部とトリエチルアミン０．３重量部とシリコーン整泡剤３．３重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成型機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み６．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（密度：０．４０ｇ／ｃｍ３、独立気泡平均径：８８μｍ）を作製した。
【００４１】
該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．４重量部を添加したメチルメタアクリレートに２分間浸漬した。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７５℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥を行った。
【００４２】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが１．２５ｍｍの研磨層を作製した。研磨層のポリメチルメタアクリレート含有率は３９重量％であった。また、研磨層の密度は０．４１ｇ／ｃｍ３ 、Ｄ硬度２６、独立気泡平均径は１１４μｍであった。
【００４３】
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドを作成した。
【００４４】
この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）”）の研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００４５】
銅のディッシング評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離も確認されなかった。
【００４６】
銅のダスト・スクラッ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は６個とスクラッチは０個と少なかった
実施例３
ポリプロピレングリコール１００重量部とジフェニルメタンジイソシアネート８０重量部と水１．８重量部とトリエチルアミン０．６重量部とシリコン整泡剤２．２重量部とオクチル酸スズ０．０９重量部をＲＩＭ成形機で混合して、金型に吐出して加圧成型をおこない厚み４．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（密度：０．２９ｇ／ｃｍ３、独立気泡平均径：８６μｍ）を作製した。
【００４７】
該発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチルニトリル０．９重量部を添加したメチルメタアクリレートに４分間浸漬した。メチルメタアクリレートが膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した。加熱後ガラス板から取り外して、５０℃で真空乾燥を行った。
【００４８】
得られた硬質発泡シートを両面研削して厚みが１．２５ｍｍの研磨層を作製した。研磨層の中のポリメチルメタアクリレート含有率は４６重量％であった。また、研磨層の密度は０．３０ｇ／ｃｍ３ 、Ｄ硬度４２、独立気泡平均径は８７μｍであった。
【００４９】
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドとした。
【００５０】
作成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）“）研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００５１】
銅のディッシング評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０６μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離も確認されなかった。
【００５２】
銅のダスト・スクラッチ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は１５個とスクラッチは１個と少なかった。
【００５３】
実施例４
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（登録商標）Ｌ−３２５、イソシアネート基濃度：２．２２ｍｅｑ／ｇ）１００重量部、及びフィルタリングしたシリコーン系ノニオン界面活性剤（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。攪拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく攪拌を行った。そこへ予め１２０℃の温度で溶融させ、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（登録商標）ＭＴ）を２６重量部添加した。約１分間攪拌を続けた後、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、シート状のポリウレタン発泡体を得た。得られたシートの平均厚さは約２．５０ｍｍであった。
【００５４】
ベルトサンダー（アミテック社製）に＃２４０のサンドペーパー（ＮＣＡ製ベルトぺーパー）を取り付け、ポリウレタンシートの両面を研削し、厚みを約２．１０ｍｍとした。次に、同じ機械に＃１２０のサンドペーパー（ＮＣＡ製ベルトぺーパー）を取り付け、前記ポリウレタンシートの表面側を再度研削し、厚みを約２．００ｍｍとした。この研削したポリウレタンシートを直径６１ｃｍに円形加工し、溝加工機を用いて表面に溝幅１．０ｍｍ、溝ピッチ２０ｍｍ、溝深さ０．８ｍｍの正方格子の溝加工を行った。このシートの溝加工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、クッションシートに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、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。
【００５５】
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（登録商標）”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（登録商標）”５５１ＤＥ）１．８重量部を混合し金型に吐出して加圧成形をおこない厚み２．２ｍｍの発泡ポリウレタンシート（密度＝０．７５ｇ／ｃｍ３、Ｄ硬度６１、独立気泡平均径２３μｍ）を作製した。
【００５６】
該ウレタンシートを直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッチ幅１５ｍｍの格子状の溝加工を施し研磨パッドとした。
【００５７】
この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）”）の研磨定盤に取り付け評価を行った。
【００５８】
銅のディッシング評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。層間絶縁膜が露出した時の銅配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．２５μｍであった。また、銅剥離評価用のテストウエハを研磨したところ層間絶縁膜からの銅の剥離が多数確認された。
【００５９】
銅のダスト・スクラッチ評価用テストウエハを研磨機の研磨ヘッドに取り付けて４５ｒｐｍで回転させ、該積層パッドを研磨機のプラテンに固着させ４５ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同じ方向に回転させ、キャボット社製銅用スラリー（“ｉ−Ｃｕｅ（登録商標）” ５００１）を３５ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０３１ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。ダスト数は５９個とスクラッチは１５個と多かった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンと、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発泡構造体で、ビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率が５重量％以上５０重量％未満であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
該ビニル化合物が、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、ブチル基）である請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
研磨層のＪＩＳ Ｋ６２５３に基づいて測定されるデュロメーターＤ硬度が５以上５０未満である請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
銅研磨用である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項１】
ポリウレタンと、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発泡構造体で、ビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率が５重量％以上５０重量％未満であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
該ビニル化合物が、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、ブチル基）である請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
研磨層のＪＩＳ Ｋ６２５３に基づいて測定されるデュロメーターＤ硬度が５以上５０未満である請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
銅研磨用である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
【公開番号】特開２００７−１８１９１３（Ｐ２００７−１８１９１３Ａ）
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２７８７７（Ｐ２００６−３２７８７７）
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月５日（２００６．１２．５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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