研磨パッド
【課題】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、金属配線でのディッシングが起こりにくく、かつダスト発生を抑制できる優れた研磨パッドを提供する。
【解決手段】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からなる研磨パッドで、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率が９重量％以上５８重量％以下、かつ、発泡構造体の密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする。
【解決手段】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からなる研磨パッドで、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率が９重量％以上５８重量％以下、かつ、発泡構造体の密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする。
【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、例えばタングステンなどにおいては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やダストが発生しやすいとう問題があった。
【０００５】
また、銅Ｌｏｗ−ｋ材料の研磨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やダマシンによる金属配線の幅が広いところでのディッシング問題を解決できるパッド（特許文献３、４参照）が知られているが、タングステン材料ディッシング対策としては、発泡構造体の密度に起因した適切な研磨シートの変形量と、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率に起因した研磨シートの適切なスラリー親和性の最適化と言う点で不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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
【特許文献３】特開２００６−０３５６７号公報
【特許文献４】特開２００７−１８１９１３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日経マイクロデバイス、１９９４年、７月号、５０〜５７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、金属配線でのディッシングが起こりにくく、かつダスト発生を抑制できる優れた研磨パッド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】
【０００９】
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からなる研磨層を有する研磨パッドで、前記ビニル化合物から重合される重合体の前記発泡構造体に対する含有比率が９重量％以上５８重量％以下、かつ、発泡構造体の密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
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のに使用される研磨用パッドにおいて、金属配線でのディッシングが起こりにくく、かつダスト発生を抑制できる優れた研磨パッドを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の研磨層は、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からなる。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。これらのビニル化合物は単独であっても２種以上を混合しても使用できる。
【００１９】
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、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。
【００２０】
本発明におけるビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率とは、上記ビニル化合物から重合される重合体の合計重量を、発泡構造体とビニル化合物から重合される重合体の合計重量で除した値のことである。表１に、発泡構造体の重量を１として、ビニル化合物から重合される重合体の重量が、発泡構造体の重量に対して０．１〜２になる場合それぞれの、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率を示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
本発明におけるビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は、９重量％以上５８重量％以下であり、好ましくは１７重量％以上であり、より好ましくは４１重量％以上である。また、好ましくは５０％以下であり、より好ましくは４７重量％以下である。含有比率が５８重量％より大きい場合、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９重量％未満では、シート研削での厚みムラが大きくなり、パッドを製作することができない。
【００２３】
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。
【００２４】
また、ビニル化合物から得られる重合体がポリウレタンに一体化して含有されているかについては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、一体化して含有されている場合には消失する。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明の研磨層は、密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下の範囲であり、より好ましい密度は、０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．６５ｇ／ｃｍ３以下の範囲である。密度が０．４５ｇ／ｃｍ３に満たない場合、局所的な平坦性が不良となり、グローバル段差が大きくなる場合があり好ましくない。密度が０．７０ｇ／ｃｍ３を越える場合は、ディッシングが発生しやすくなる場合があり好ましくない。なお、本発明の研磨層の密度は、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。
【００２７】
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５５以下、より好ましくは３５以上４８以下である。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５５より大きい材料では、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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。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。
【００３１】
本発明のパッドは、特にタングステン材料の研磨において好適な効果を示す。このタングステン材料への好適な効果発現のメカニズムは、はっきりとはわからないが、発泡構造体の密度に起因した適切な研磨シートの変形量と、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率に起因した研磨シートの適切なスラリー親和性とのバランスによると考えられる。
【実施例】
【００３２】
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。
【００３３】
タングステン評価用テストウェハ：２００ｍｍシリコーンウェハ上にＰＴＥＯＳ膜が３０００オングストローム形成されている上に深さ３０００オングストロームで幅１００μｍのラインと１００μｍスペースを形成して、その上に２５０オングストロームのチタンを形成し、さらにその上に２５０オングストロームのチタンナイトライドを形成し、タングステンをＣＶＤで５０００オングストロームを形成して、テストウェハを作成する。
【００３４】
ディッシング状態の観察：
研磨直後のウェハを、ウェ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ェハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付けて乾燥した。乾燥後、ＫＬＡテンコール社の触針式段差計ＳＰ−１で、ディッシングを測定した。
【００３５】
ダスト・スクラッチの測定：
研磨直後のウェハを、ウェ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ェハ表面を洗浄し、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。
【００３６】
研磨条件：
タングステン評価用テストウェハを、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、キャボット社製タングステン用スラリー（“Ｗ２０００”）を１８０ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０８９ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
〔発泡ポリウレタンシートの成型〕
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なった。この際、金型への注入時間をコントロールすることで、以下６種の密度の異なる発泡ポリウレタンシートを得ることが出来た。
【００３９】
ポリウレタンシートＡ 密度：０．６５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：５０μｍ
ポリウレタンシートＢ 密度：０．５５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：６３μｍ
ポリウレタンシートＣ 密度：０．４５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：８０μｍ
ポリウレタンシートＤ 密度：０．９０ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：２５μｍ
ポリウレタンシートＥ 密度：０．２５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：１１０μｍ
ポリウレタンシートＦ 密度：０．７０ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：４８μｍ
実施例１
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（１００重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４０】
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。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は５０重量％であった。（Ｄ硬度は５４、気泡径は６８μｍ、密度は０．６５ｇ／ｃｍ３）
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、研磨評価を行った。
【００４１】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、ダスト数は５個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００４２】
実施例２
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（２０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４３】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は１７重量％であった。（Ｄ硬度は２５、気泡径は６６μｍ、密度は０．６４ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００４４】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、 ダスト数は７個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００４５】
実施例３
ポリウレタンシートＢ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（９０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４６】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．０ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４７重量％であった。（Ｄ硬度は４４、気泡径は７２μｍ、密度は０．５６ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００４７】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は３個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００４８】
実施例４
ポリウレタンシートＣ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．３重量部含有するメチルメタクリレート（９０重量部）とエチレングリコールジメタクリレート（１０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４９】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は５０重量％であった。（Ｄ硬度は４０、気泡径は８７μｍ、密度は０．４６ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５０】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０４μｍであった。また、ダスト数は７個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００５１】
実施例５
ポリウレタンシートＣ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．３重量部含有するメチルメタクリレート（１５重量部）とエチレングリコールジメタクリレート（５重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００５２】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は１７重量％であった。（Ｄ硬度は１５、気泡径は８４μｍ、密度は０．４６ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５３】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０４μｍであった。また、ダスト数は６個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００５４】
実施例６
ポリウレタンシートＢ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（７０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００５５】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．０ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４１重量％であった。（Ｄ硬度は３８、気泡径は７０μｍ、密度は０．５５ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５６】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は４個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００５７】
実施例７
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（９０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００５８】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４７重量％であった。（Ｄ硬度は５１、気泡径は６７μｍ、密度は０．６５ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５９】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は２個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６０】
実施例８
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（７０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００６１】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４１重量％であった。（Ｄ硬度は１５、気泡径は６７μｍ、密度は０．６５ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００６２】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は３個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６３】
実施例９
ポリウレタンシートＦ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（１００重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００６４】
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。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は５０重量％であった。（Ｄ硬度は５６、気泡径は６３μｍ、密度は０．７０ｇ／ｃｍ３）
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、研磨評価を行った。
【００６５】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、ダスト数は６個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６６】
実施例１０
ポリウレタンシートＦ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（２０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００６７】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は１７重量％であった。（Ｄ硬度は２７、気泡径は６０μｍ、密度は０．７０ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００６８】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、ダスト数は８個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６９】
比較例１
ポリウレタンシートＤ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（１８０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００７０】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は６４重量％であった。（Ｄ硬度は７３、気泡径は３４μｍ、密度は０．９２ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００７１】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．２７μｍであった。また、ダスト数は９４個とスクラッチは１８個と多かった。
【００７２】
比較例２
ポリウレタンシートＥ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．４重量部含有するメチルメタクリレート（１５０重量部）とエチレングリコールジメタクリレート（５０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００７３】
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。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は６７重量％であった。（Ｄ硬度は５８、気泡径は１２８μｍ、密度は０．２７ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．４ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００７４】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．２９μｍであった。また、ダスト数は１０２個とスクラッチは１７個と多かった。
【００７５】
比較例３
ポリウレタンシートＤ（ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は０重量％）の両面研削を行ったところ、研削後の厚みムラが大きく、パッドを作成することができなかった。
【００７６】
比較例４
ポリウレタンシートＥ（ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は０重量％）の両面研削を行ったところ、研削後の厚みムラが大きく、パッドを作成することができなかった。
【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、例えばタングステンなどにおいては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やダストが発生しやすいとう問題があった。
【０００５】
また、銅Ｌｏｗ−ｋ材料の研磨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やダマシンによる金属配線の幅が広いところでのディッシング問題を解決できるパッド（特許文献３、４参照）が知られているが、タングステン材料ディッシング対策としては、発泡構造体の密度に起因した適切な研磨シートの変形量と、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率に起因した研磨シートの適切なスラリー親和性の最適化と言う点で不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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
【特許文献３】特開２００６−０３５６７号公報
【特許文献４】特開２００７−１８１９１３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日経マイクロデバイス、１９９４年、７月号、５０〜５７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、金属配線でのディッシングが起こりにくく、かつダスト発生を抑制できる優れた研磨パッド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】
【０００９】
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からなる研磨層を有する研磨パッドで、前記ビニル化合物から重合される重合体の前記発泡構造体に対する含有比率が９重量％以上５８重量％以下、かつ、発泡構造体の密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
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のに使用される研磨用パッドにおいて、金属配線でのディッシングが起こりにくく、かつダスト発生を抑制できる優れた研磨パッドを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の研磨層は、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からなる。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。これらのビニル化合物は単独であっても２種以上を混合しても使用できる。
【００１９】
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、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。
【００２０】
本発明におけるビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率とは、上記ビニル化合物から重合される重合体の合計重量を、発泡構造体とビニル化合物から重合される重合体の合計重量で除した値のことである。表１に、発泡構造体の重量を１として、ビニル化合物から重合される重合体の重量が、発泡構造体の重量に対して０．１〜２になる場合それぞれの、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率を示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
本発明におけるビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は、９重量％以上５８重量％以下であり、好ましくは１７重量％以上であり、より好ましくは４１重量％以上である。また、好ましくは５０％以下であり、より好ましくは４７重量％以下である。含有比率が５８重量％より大きい場合、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９重量％未満では、シート研削での厚みムラが大きくなり、パッドを製作することができない。
【００２３】
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。
【００２４】
また、ビニル化合物から得られる重合体がポリウレタンに一体化して含有されているかについては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、一体化して含有されている場合には消失する。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明の研磨層は、密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下の範囲であり、より好ましい密度は、０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．６５ｇ／ｃｍ３以下の範囲である。密度が０．４５ｇ／ｃｍ３に満たない場合、局所的な平坦性が不良となり、グローバル段差が大きくなる場合があり好ましくない。密度が０．７０ｇ／ｃｍ３を越える場合は、ディッシングが発生しやすくなる場合があり好ましくない。なお、本発明の研磨層の密度は、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。
【００２７】
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５５以下、より好ましくは３５以上４８以下である。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５５より大きい材料では、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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。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。
【００３１】
本発明のパッドは、特にタングステン材料の研磨において好適な効果を示す。このタングステン材料への好適な効果発現のメカニズムは、はっきりとはわからないが、発泡構造体の密度に起因した適切な研磨シートの変形量と、ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率に起因した研磨シートの適切なスラリー親和性とのバランスによると考えられる。
【実施例】
【００３２】
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。
【００３３】
タングステン評価用テストウェハ：２００ｍｍシリコーンウェハ上にＰＴＥＯＳ膜が３０００オングストローム形成されている上に深さ３０００オングストロームで幅１００μｍのラインと１００μｍスペースを形成して、その上に２５０オングストロームのチタンを形成し、さらにその上に２５０オングストロームのチタンナイトライドを形成し、タングステンをＣＶＤで５０００オングストロームを形成して、テストウェハを作成する。
【００３４】
ディッシング状態の観察：
研磨直後のウェハを、ウェ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ェハ表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付けて乾燥した。乾燥後、ＫＬＡテンコール社の触針式段差計ＳＰ−１で、ディッシングを測定した。
【００３５】
ダスト・スクラッチの測定：
研磨直後のウェハを、ウェ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ェハ表面を洗浄し、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。
【００３６】
研磨条件：
タングステン評価用テストウェハを、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、キャボット社製タングステン用スラリー（“Ｗ２０００”）を１８０ｃｃ／分（研磨パッド１ｃｍ２面積あたり０．０８９ｃｃ／分）で供給しながら研磨圧力０．０４ＭＰａで研磨を実施した。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
〔発泡ポリウレタンシートの成型〕
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なった。この際、金型への注入時間をコントロールすることで、以下６種の密度の異なる発泡ポリウレタンシートを得ることが出来た。
【００３９】
ポリウレタンシートＡ 密度：０．６５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：５０μｍ
ポリウレタンシートＢ 密度：０．５５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：６３μｍ
ポリウレタンシートＣ 密度：０．４５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：８０μｍ
ポリウレタンシートＤ 密度：０．９０ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：２５μｍ
ポリウレタンシートＥ 密度：０．２５ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：１１０μｍ
ポリウレタンシートＦ 密度：０．７０ｇ／ｃｍ３、平均気泡径：４８μｍ
実施例１
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（１００重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４０】
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。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は５０重量％であった。（Ｄ硬度は５４、気泡径は６８μｍ、密度は０．６５ｇ／ｃｍ３）
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、研磨評価を行った。
【００４１】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、ダスト数は５個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００４２】
実施例２
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（２０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４３】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は１７重量％であった。（Ｄ硬度は２５、気泡径は６６μｍ、密度は０．６４ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００４４】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、 ダスト数は７個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００４５】
実施例３
ポリウレタンシートＢ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（９０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４６】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．０ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４７重量％であった。（Ｄ硬度は４４、気泡径は７２μｍ、密度は０．５６ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００４７】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は３個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００４８】
実施例４
ポリウレタンシートＣ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．３重量部含有するメチルメタクリレート（９０重量部）とエチレングリコールジメタクリレート（１０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００４９】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は５０重量％であった。（Ｄ硬度は４０、気泡径は８７μｍ、密度は０．４６ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５０】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０４μｍであった。また、ダスト数は７個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００５１】
実施例５
ポリウレタンシートＣ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．３重量部含有するメチルメタクリレート（１５重量部）とエチレングリコールジメタクリレート（５重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００５２】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は１７重量％であった。（Ｄ硬度は１５、気泡径は８４μｍ、密度は０．４６ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５３】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０４μｍであった。また、ダスト数は６個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００５４】
実施例６
ポリウレタンシートＢ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（７０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００５５】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．０ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４１重量％であった。（Ｄ硬度は３８、気泡径は７０μｍ、密度は０．５５ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５６】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は４個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００５７】
実施例７
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（９０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００５８】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４７重量％であった。（Ｄ硬度は５１、気泡径は６７μｍ、密度は０．６５ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００５９】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は２個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６０】
実施例８
ポリウレタンシートＡ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（７０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００６１】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は４１重量％であった。（Ｄ硬度は１５、気泡径は６７μｍ、密度は０．６５ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００６２】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０２μｍであった。また、ダスト数は３個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６３】
実施例９
ポリウレタンシートＦ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（１００重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００６４】
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。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は５０重量％であった。（Ｄ硬度は５６、気泡径は６３μｍ、密度は０．７０ｇ／ｃｍ３）
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、研磨評価を行った。
【００６５】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、ダスト数は６個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６６】
実施例１０
ポリウレタンシートＦ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（２０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００６７】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は１７重量％であった。（Ｄ硬度は２７、気泡径は６０μｍ、密度は０．７０ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００６８】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．０３μｍであった。また、ダスト数は８個、スクラッチ数は０個と少なかった。
【００６９】
比較例１
ポリウレタンシートＤ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．２重量部含有するメチルメタクリレート（１８０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００７０】
得られた硬質発泡シートを両面研削して、厚みが２．００ｍｍの研磨層を作製した。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は６４重量％であった。（Ｄ硬度は７３、気泡径は３４μｍ、密度は０．９２ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．９ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００７１】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．２７μｍであった。また、ダスト数は９４個とスクラッチは１８個と多かった。
【００７２】
比較例２
ポリウレタンシートＥ（１００重量部）にアゾビスイソブチルニトリル０．４重量部含有するメチルメタクリレート（１５０重量部）とエチレングリコールジメタクリレート（５０重量部）を含浸させた。次いで７０℃で６時間加熱後、１００℃で３時間加熱した硬質発泡シートを作成した。
【００７３】
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。ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は６７重量％であった。（Ｄ硬度は５８、気泡径は１２８μｍ、密度は０．２７ｇ／ｃｍ３）
該研磨層を直径５０８ｍｍの円に切り取り、その表面に幅２ｍｍ、深さ０．４ｍｍ、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、研磨評価を行った。
【００７４】
層間絶縁膜が露出した時のタングステン配線（１００μｍ幅）中央部のデッィシング深さは０．２９μｍであった。また、ダスト数は１０２個とスクラッチは１７個と多かった。
【００７５】
比較例３
ポリウレタンシートＤ（ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は０重量％）の両面研削を行ったところ、研削後の厚みムラが大きく、パッドを作成することができなかった。
【００７６】
比較例４
ポリウレタンシートＥ（ビニル化合物から重合される重合体の発泡構造体に対する含有比率は０重量％）の両面研削を行ったところ、研削後の厚みムラが大きく、パッドを作成することができなかった。
【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からなる研磨層を有する研磨パッドで、前記ビニル化合物から重合される重合体の前記発泡構造体に対する含有比率が９重量％以上５８重量％以下、かつ、前記発泡構造体の密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
ビニル化合物がアクリル系化合物である請求１記載の研磨パッド。
【請求項３】
研磨パッドがタングステン配線研磨用である請求１または２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からなる研磨層を有する研磨パッドで、前記ビニル化合物から重合される重合体の前記発泡構造体に対する含有比率が９重量％以上５８重量％以下、かつ、前記発泡構造体の密度が０．４５ｇ／ｃｍ３以上０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
ビニル化合物がアクリル系化合物である請求１記載の研磨パッド。
【請求項３】
研磨パッドがタングステン配線研磨用である請求１または２記載の研磨パッド。
【公開番号】特開２０１０−２５３６６９（Ｐ２０１０−２５３６６９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３２２６（Ｐ２０１０−３３２２６）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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