JP2000232082A - 研磨パッドおよび研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体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装置または研磨パッドにおい
て、半導体基板全面が均一に平坦化され、またスクラッ
チ発生を抑制した研磨が達成できる技術、および品質再
現性に優れた研磨パッドを提供するものである。 【解決手段】 半導体基板を研磨するために用いられる
研磨パッドにおいて、該研磨パッドが、相分離構造を有
する樹脂組成物からなる研磨層を含むことを特徴とする
研磨パッド、および、研磨ヘッド、研磨ヘッドに対峙す
る前記研磨パッド、前記研磨パッドを固定する研磨定
盤、ならびに、研磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回
転させる駆動装置を具備することを特徴とする研磨装
置、および、半導体基板を研磨ヘッドに固定し、研磨定
盤に固定した前記研磨パッドを、前記半導体基板に押し
当てた状態で、前記研磨ヘッドおよび／または研磨定盤
を回転させて前記半導体基板を研磨することを特徴とす
る半導体基板の研磨方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の研磨
装置および研磨パッドに関するものであり、さらに、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研磨装置と研磨パッ
ドに関する。

【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
体基板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、半導体基板の研磨
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が除去されて基板表面の層を
滑らかにするものである。この半導体基板の研磨加工時
の研磨速度は、例えば半導体基板の一主面に成膜された
酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜では、半導体基板と研磨パ
ッドの相対速度及び荷重にほぼ比例している。そのた
め、半導体基板の各部分を均一に研磨加工するために
は、半導体基板にかかる荷重を均一にする必要がある。

【０００４】しかし、研磨ヘッドに保持した半導体基板
の表面は、例えば半導体基板の元々の反り等の変形によ
り、全体的にはうねりを有することが多い。そのため、
半導体基板の各部分に均一に荷重を与えるためには、研
磨パッドを前述したような半導体基板のうねりに倣って
接触させる観点では、柔らかい研磨パッドを用いること
が望ましい。しかし、柔らかい研磨パッドを用いて半導
体基板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、前記半導体基板のうね
りに対する追随性は向上させることができるが、半導体
基板表面上の局所的な凹凸にならって研磨パッドが変形
するため、凸部だけでなく凹部も研磨してしまい平坦性
は悪くなってしまう。これに対し、硬い研磨パッドを用
いて同様に半導体基板の研磨加工をおこなう場合は、前
述した柔らかい研磨パッドを用いた場合とは逆に半導体
基板表面の局所的な凹凸の平坦性を向上することができ
るが、半導体基板の全体的なうねりに対する追随性の観
点では悪くなり、半導体基板全体にわたって均一な研磨
を達成することが困難になる。この様な不均一な研磨加
工はアルミ配線を露出させたり、研磨加工後の酸化シリ
コン絶縁膜面の厚みが部分毎に違うために例えばスルー
ホール径の不揃いや積層起因の凹凸を平坦にできず露光
時の焦点深度が不足する原因となる。

【０００５】この部分的な平坦性と全体的な追随性を向
上するという相反する要求を満たすための研磨パッドに
関する従来技術としては、特開平６−２１０２８号公報
に示される二層パッドが試みられた。特開平６−２１０
２８号公報に示される二層パッドは、体積弾性率が４ｐ
ｓｉ〜２０ｐｓｉの応力の範囲で２５０ｐｓｉ／ｐｓｉ
以下のクッション層に支持される半導体基板と直に接触
する研磨層がそれより大きい体積弾性率という構成であ
る。その目的は、クッション層に半導体基板の全体のう
ねりを吸収させる一方、研磨層はある程度の面積以上
（たとえば、ダイの間隔以上）の湾曲に耐えるようにす
ることである。

【０００６】ここで研磨層には、半導体基板表面上の局
所的な凹凸の凸部だけを研磨して良好な平坦性が得られ
ること、半導体基板全体にわたって均一に研磨を達成す
ること（ユニフォミティー）、さらに、単位時間当たり
の研磨量で示される研磨速度が高いこと、平坦性やユニ
フォミティー、研磨速度が安定して得られること、研磨
により半導体基板表面にスクラッチ等の傷を発生させな
いことなどの特性を有することが必要である。

【０００７】研磨層に関する従来技術としては、特表平
８−５００６２２号公報に高分子マトリックスに空隙ス
ペースを有する高分子微小エレメントが均一に含浸され
た研磨層が開示されている。具体的には、ポリエーテル
系ウレタンプレポリマーに硬化剤として４，４’−メチ
レン−ビス（２−クロロアニリン）（略称名：ＭＯＣ
Ａ）と、さらに独立気泡を有する構造とするために高分
子の中空微粒子（マイクロバルーン）を混合し硬化させ
て得られる硬質発泡ポリウレタンが挙げられる。このタ
イプの研磨層は、独立気泡を有するので、研磨パッドの
弾性特性が向上し、その結果、半導体基板表面の局所的
な凹凸の平坦性が実用上耐えうるレベルのものが得ら
れ、さらに研磨層表面に開口した空孔には研磨剤が蓄え
られ、半導体基板研磨点への研磨剤の効果的な供給がな
され、その結果、比較的高い研磨速度が得られ、またス
クラッチ傷が入りにくいなどの特徴を有することから、
このタイプの研磨層は現在半導体基板の研磨に広く用い
られている。しかし反面、このタイプの研磨層は、複合
的構造を有するとともに、製造方法に硬化反応（架橋反
応）を行う工程があるため、同じ大きさと厚さを持つ溶
融し成形して得られる樹脂に比べ、製造結果にかなりの
多様性があり、そのため得られる研磨層の品質再現性が
十分でなく、具体的には研磨層の製品ロット間で研磨速
度にバラツキのあることが問題となっている。また、研
磨層表面に開口した空孔を有するので研磨剤の効果的な
供給が行える反面、研磨の進行に伴って研磨層表面の空
孔開口部に研磨剤の粒子や半導体の研磨屑が詰まり、研
磨速度が低下していくという問題もある。

【０００８】さらに、特表平８−５１１２１０号公報に
は、表面にマクロおよびミクロな溝を形成した固体均質
重合体シートからなる研磨層が開示されている。具体的
には、ポリウレタンやナイロン、ポリカーボネートの均
一な無発泡構造の樹脂シートが挙げられる。このタイプ
の研磨層は、均質な構造を有していること、樹脂を溶融
し成形して製造されることなどから、前記の発泡構造の
研磨層よりも品質再現性が得られやすく、さらに気泡開
口部がないので研磨材微粒子や研磨屑の詰まりによる研
磨速度の低下も小さいという特徴を有している反面、研
磨により半導体基板表面にスクラッチ等の傷を発生しや
すいという問題があるため、これまで実用化されるに至
っていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、樹脂を
溶融し成形して得られる無発泡構造の研磨層を含む研磨
パッドを鋭意検討し、その結果、相分離構造を有する樹
脂組成物からなる研磨層を含む研磨パッドが、良好な研
磨特性を有するとともに、従来から知られている均質な
重合体シートからなる研磨層に比べスクラッチ傷の発生
が大きく抑制されることを見出し、本発明に至った。

【００１０】すなわち、本発明の目的は、半導体基板に
形成された絶縁層または金属配線などの表面を研磨によ
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
パッドおよび研磨装置であって、半導体基板全面が均一
に平坦化される技術を提供するものであり、また、研磨
パッドの品質再現性、研磨速度の安定性に優れ、かつ半
導体基板の研磨面にスクラッチ傷の発生を大幅に抑制し
た研磨パッドおよび研磨装置ならびに研磨方法を提供す
るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段として、本発明は以下の構成からなる。 「(1)相分離構造を有する樹脂組成物からなる研磨層を
含むことを特徴とする半導体基板用研磨パッド。」、 「(2)研磨ヘッド、研磨ヘッドに対峙する前記研磨パッ
ド、前記研磨パッドを固定する研磨定盤、ならびに、研
磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回転させる駆動装置
を具備することを特徴とする研磨装置。」 「(3)半導体基板を研磨ヘッドに固定し、研磨定盤に固
定した前記研磨パッドを、前記半導体基板に押し当てた
状態で、前記研磨ヘッドおよび／または研磨定盤を回転
させて前記半導体基板を研磨することを特徴とする半導
体基板の研磨方法。」である。

【００１２】

【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。本発明で重量とは質量を意味する。

【００１３】本発明の研磨パッドは、相分離構造を有す
る樹脂組成物からなる研磨層を含むことが特徴であり、
相分離構造を有する樹脂組成物としては、２種以上の重
合体もしくは（共）重合体をブレンドして得られる多成
分系樹脂組成物の中で、異種重合体同士が多相を形成し
てなる不均一構造の樹脂組成物が好ましく、さらには２
種以上の重合体もしくは（共）重合体が溶融混練されて
得られる樹脂組成物であることが好ましい。中でも、ゴ
ムを含有してなる樹脂組成物を用いることが、研磨層の
機械的性質を好ましい範囲内に調整でき、ひいてはスク
ラッチ傷の発生が抑制可能となる点から好ましい。

【００１４】本発明における研磨層においては、ゴムと
それ以外の樹脂成分が相分離して、不均一構造をとって
いる樹脂組成物が好適に使用される。そのモルフォロジ
ーは、樹脂マトリックス中にゴム粒子が分散相を形成し
た海島構造を有するもの、樹脂とゴムが層状に分離した
ラメラ構造を有するものなどが挙げられるが、中でも連
続相が樹脂マトリックスで、分散相がゴム粒子である海
島構造を有するものが好ましい。ここで、ゴム粒子とは
ゴム質重合体を主成分とする重合体もしくは（共）重合
体をいい、その粒子の形状については特に限定されるも
のでないが、好ましくは球状もしくは楕円球状が好まし
い。さらに、ゴム粒子径は特に限定されるものではない
が、ゴム粒子の数平均粒子径が０．１〜１００μｍ、さ
らに０．１〜１０μｍ、特に０．２〜５μｍのものが好
ましい。なお、ゴム粒子の数平均粒子径は、光学顕微
鏡、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、位相差顕微
鏡などにより観察した画像をデジタル画像解析して求め
られる。

【００１５】本発明で用いられるゴムは、０℃以下のガ
ラス転移温度を有するものが好適であり、具体的にはブ
タジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリ
ロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエ
ンのブロック共重合体、アクリル酸ブチル−ブタジエン
共重合体などのジエン系ゴム、ポリアクリル酸ブチルな
どのアクリル系ゴム、天然ゴム、グラフト天然ゴム、天
然トランス−ポリイソプレン、クロロプレンゴム、ポリ
イソプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体、エチ
レン−プロピレン−ジエン系三元共重合体、エチレン−
アクリル共重合体、クロロスルホン化ゴム、エピクロル
ヒドリンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド
共重合体、ポリエーテルウレタンゴム、ポリエステルウ
レタンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴ
ム、フッ素ゴムなどが挙げられる。なかでもブタジエン
ゴムまたはブタジエン共重合体などのジエン系ゴム、エ
チレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−
ジエン系三元共重合体などのオレフィン系ゴムが好まし
い。

【００１６】ゴム粒子は連続相である樹脂マトリックス
に均一に分散していることが望ましく、そのためにゴム
質重合体に、樹脂マトリックスを構成する単量体または
その重合体またはそれを含む（共）重合体がグラフトさ
れたもの、また、その他のゴム質重合体にエポキシ基、
イソシアネート基、酸ハロゲン化物、カルボン酸基、無
水酸基、アミド基、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、
アルデヒド基、水酸基、エステル基などの官能基を少な
くとも１個有する単量体で修飾されたものであることが
好ましい。

【００１７】樹脂組成物において、ゴム以外の樹脂成分
を通常含有し、このようなものとしては熱可塑性樹脂あ
るいは熱硬化性樹脂のいずれでも使用できる。中でも、
研磨層の成型加工性、品質安定性などの点から熱可塑性
樹脂が好ましく、具体的にはポリオレフィン系樹脂、ポ
リスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートやポリア
クリロニトリルなどのポリアクリル系樹脂、ポリ塩化ビ
ニルなどのポリハロゲン化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビ
ニリデンやポリ塩化ビニリデンなどのポリハロゲン化ビ
ニリデン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリ
テトラハロゲン化エチレン系樹脂、ポリオキシメチレン
などのポリオキシアルキレン系樹脂、ポリアミド系樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステ
ル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルメチル
エーテルなどのポリビニルアルキルエーテル系樹脂、ポ
リ酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアリレー
ト樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらのなか
で、力学的物性の点からポリスチレン系樹脂、ポリアミ
ド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂
が本発明においてより好適である。

【００１８】本発明の研磨層は上記の樹脂のマトリック
スにゴム粒子が分散した不均一構造を有する樹脂組成物
からなることが好ましい。不均一構造の樹脂組成物であ
れば特に限定されるものではないが、好適な具体例とし
ては、ポリスチレン系樹脂マトリックスにゴム粒子を分
散相とする樹脂組成物として、ハイインパクトポリスチ
レン（ＨＩ−ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−
スチレン共重合体を含む樹脂組成物（ＡＢＳ樹脂）、ア
クリロニトリル−アクリルゴム−スチレン共重合体を含
む樹脂組成物（ＡＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−エチ
レンプロピレンゴム−スチレン共重合体を含む樹脂組成
物（ＡＥＳ樹脂）、メチルメタクリレート−ブタジエン
−スチレン共重合体を含む樹脂組成物（ＭＢＳ樹脂）、
アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン共重
合体を含む樹脂組成物（ＡＣＳ樹脂）などのゴム強化ス
チレン系樹脂を含む樹脂組成物が挙げられる。ポリオレ
フィン系樹脂マトリックスにゴム粒子を分散相とする樹
脂組成物として、ポリエチレンを含む樹脂にオレフィン
系ゴムを分散した樹脂組成物、ポリプロピレンを含む樹
脂にオレフィン系ゴムを分散した樹脂組成物、ポリプロ
ピレン−ポリエチレン共重合体を含む樹脂にオレフィン
系ゴムを分散した樹脂組成物が挙げられる。ポリアミド
系樹脂マトリックスにゴム粒子を分散相とする樹脂組成
物として、ポリアミドを含む樹脂に、オレフィン系ゴム
に無水マレイン酸を修飾したものを分散した樹脂組成物
が挙げられる。ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイ
ロン８、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６、
ナイロン６８、ナイロン６１０などが挙げられる。ポリ
エステル系樹脂にゴム粒子を分散相とする樹脂組成物と
して、ポリエステルを含む樹脂に、ポリオレフィン系ゴ
ムにグルシジル基を含むメタクリレートを修飾したもの
を分散した樹脂組成物が挙げられる。ポリエステルとし
ては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレートなどが挙げられる。さらに、ポリ塩化ビニル
系樹脂にアクリロニトリル−ブタジエン共重合体を分散
した樹脂組成物、ポリメチルメタクリレートなどのアク
リル系樹脂にアクリル酸ブチル−スチレン共重合体、ま
たはアクリル酸ブチル−ブタジエン共重合体を分散した
樹脂組成物が挙げられる。これら樹脂組成物の中でも、
特にゴム強化スチレン系樹脂を含有する樹脂組成物が、
スクラッチなどの傷の発生を大きく抑制し、好ましい研
磨特性を与えるので、より好適に用いられる。

【００１９】（Ａ）ゴム強化スチレン系樹脂としては、
スチレン単量体を含有する（共）重合体がゴム質重合体
にグラフトした構造をとったものと、スチレン単量体を
含有する（共）重合体がゴム質重合体に非グラフトした
構造をとったもを含むものである。具体的には（ａ１）
ゴム質重合体５〜８０重量部に（ａ２）芳香族ビニル系
単量体を２０重量％以上含有する単量体または単量体混
合物９５〜２０重量部をグラフト重合して得られる（Ａ
１）グラフト（共）重合体５〜１００重量％と（ａ３）
芳香族ビニル系単量体を２０重量％以上含有する単量体
または単量体混合物を重合して得られる（Ａ２）ビニル
系（共）重合体０〜９５重量％とからなるものが好適で
ある。

【００２０】上記（ａ１）ゴム質重合体としては、ガラ
ス転移温度が０℃以下のものが好適であり、ジエン系ゴ
ムが好ましく用いられる。具体的にはポリブタジエン、
スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合体、スチレン−ブタジエンのブロック共
重合体、アクリル酸ブチル−ブタジエン共重合体などの
ジエン系ゴム、ポリアクリル酸ブチルなどのアクリル系
ゴム、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン
系三元共重合体などが挙げられる。なかでもポリブタジ
エンまたはブタジエン共重合体が好ましい。

【００２１】ゴム質重合体のゴム粒子径は特に制限され
ないが、ゴム粒子の重量平均粒子径が０．１〜１０μ
ｍ、特に０．２〜５μｍのものが好ましい。なお、ゴム
粒子の平均重量粒子径は「Ｒｕｂｂｅｒ Ａｇｅ Ｖｏ
ｌ．８８ ｐ．４８４〜４９０（１９６０）ｂｙ Ｅ．
Ｓｃｈｍｉｄｔ， Ｐ．Ｈ．Ｂｉｄｄｉｓｏｎ」記載の
アルギン酸ナトリウム法（アルギン酸ナトリウムの濃度
によりクリーム化するポリブタジエン粒子径が異なるこ
とを利用して、クリーム化した重量割合とアルギン酸ナ
トリウム濃度の累積重量分率より累積重量分率５０％の
粒子径を求める）により測定する方法で求めることがで
き、さらに、ゴム粒子の数平均粒子径は、光学顕微鏡、
透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、位相差顕微鏡に
より観察した画像をデジタル画像解析して求めることが
できる。

【００２２】（ａ２）芳香族ビニル系単量体としてはス
チレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｏ−エ
チルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレンなどが挙げられ
るが、特にスチレンが好ましい。

【００２３】芳香族ビニル系単量体以外の単量体として
は、機械的性質の観点からシアン化ビニル系単量体、
（メタ）アクリル酸エステル系単量体が好ましく用いら
れる。シアン化ビニル系単量体としてはアクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどが挙
げられるが、特にアクリロニトリルが好ましい。（メ
タ）アクリル酸エステル系単量体としてはアクリル酸お
よびメタクリル酸のメチル、エチル、プロピル、ｎ−ブ
チル、ｉ−ブチルによるエステル化物などが挙げられる
が、特にメタクリル酸メチルが好ましい。また必要に応
じて、他のビニル系単量体、例えばマレイミド、Ｎ−メ
チルマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミドなどのマレイ
ミド系単量体などを使用することもできる。

【００２４】（Ａ１）グラフト（共）重合体において用
いる単量体または単量体混合物は、樹脂組成物の機械的
性質の観点から、芳香族ビニル系単量体２０重量％以上
が好ましく、より好ましくは５０重量％以上である。シ
アン化ビニル系単量体を混合する場合には、樹脂組成物
の機械的性質および成形加工性の観点から６０重量％以
下が好ましく、さらに５０重量％以下が好ましく用いら
れる。また（メタ）アクリル酸エステル系単量体を混合
する場合には、８０重量％以下が好ましく、さらに７５
重量％以下が好ましく用いられる。単量体また単量体混
合物における芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系
単量体および（メタ）アクリル酸エステル系単量体の配
合量の総和が９５〜２０重量％が好ましく、さらに好ま
しくは９０〜３０重量％である。

【００２５】（Ａ１）グラフト（共）重合体を得る際の
ゴム質重合体と単量体混合物との割合は、全グラフト共
重合体１００重量部中、ゴム質重合体５重量部以上が好
ましく、さらに好ましくは１０重量部以上、また成形品
の外観を損なわないため８０重量部以下が好ましく、さ
らに好ましくは７０重量部以下が用いられる。また単量
体または単量体混合物は９５重量部以下が好ましく、さ
らに好ましくは９０重量部以下、また２０重量部以上が
好ましく、さらに好ましくは３０重量部以上である。

【００２６】（Ａ１）グラフト（共）重合体は公知の重
合法で得ることができる。例えばゴム質重合体ラテック
スの存在下に単量体および連鎖移動剤の混合物と乳化剤
に溶解したラジカル発生剤の溶液を連続的に重合容器に
供給して乳化重合する方法などによって得ることができ
る。

【００２７】（Ａ１）グラフト（共）重合体は、ゴム質
重合体に単量体または単量体混合物がグラフトした構造
をとった材料の他に、グラフトしていない共重合体を含
有したものである。（Ａ）グラフト（共）重合体のグラ
フト率は特に制限がないが、２０〜２００重量％、特に
２５〜１００重量％が好ましい。ここで、グラフト率は
次式により算出される。 グラフト率（％）＝＜ゴム質重合体にグラフト重合した
ビニル系共重合体量＞／＜グラフト共重合体のゴム含有
量＞×１００ グラフトしていない（共）重合体の特性としては特に制
限されないが、メチルエチルケトン可溶分の極限粘度
［η］（３０℃で測定）が、０．２５〜０．８０ｄｌ／
ｇ、特に０．２５〜０．６０ｄｌ／ｇの範囲が好ましく
用いられる。

【００２８】（Ａ２）ビニル系（共）重合体としては
（ａ３）芳香族ビニル系単量体を必須とする共重合体で
ある。芳香族ビニル系単量体としてはスチレン、α−メ
チルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレ
ン、ビニルトルエン、ｏ−エチルスチレンなどが挙げら
れるが、特にスチレンが好ましい。これらは１種または
２種以上を用いることができる。

【００２９】芳香族ビニル系単量体以外の単量体として
は、シアン化ビニル系単量体、あるいは（メタ）アクリ
ル酸エステル系単量体が好ましく用いられる。シアン化
ビニル系単量体としてはアクリロニトリル、メタクリロ
ニトリル、エタクリロニトリルなどが挙げられるが、特
にアクリロニトリルが好ましい。（メタ）アクリル酸エ
ステル系単量体としてはアクリル酸およびメタクリル酸
のメチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル
によるエステル化物などが挙げられるが、特にメタクリ
ル酸メチルが好ましい。また、必要に応じてこれらと共
重合可能な他のビニル系単量体を使用することもでき
る。例えば、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−
フェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体を用い
て、樹脂組成物の耐熱性、難燃性の改善を、アクリル
酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタ
ル酸、イタコン酸などのカルボキシル基を含有するビニ
ル系単量体、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリ
シジル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジ
ル、アリルグリシジルエーテル、スチレン−ｐ−グリシ
ジルエーテル、ｐ−グリシジルスチレンなどのエポキシ
基を含有するビニル系単量体、アクリル酸アミノエチ
ル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸
フェニルアミノエチル、メタクリル酸シクロヘキシルア
ミノエチル、Ｎ−ビニルジエチルアミン、Ｎ−アセチル
ビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、Ｎ−
メチルアリルアミン、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、Ｎ−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリ
ルアミド、Ｎ−プロピルメタクリルアミド、アミノ基が
ベンゼン環に結合したスチレンなどのアミノ基または置
換アミノ基を有するビニル系単量体、アクリル酸２−ヒ
ドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、
アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸３−
ヒドロキシプロピル、アクリル酸２，３，４，５，６−
ペンタヒドロキシヘキシル、メタクリル酸２，３，４，
５，６−ペンタヒドロキシヘキシル、アクリル酸２，
３，４，５−テトラヒドロキシペンチル、メタクリル酸
２，３，４，５−テトラヒドロキシペンチル、３−ヒド
ロキシ−１−プロペン、４−ヒドロキシ−１−ブテン、
シス−４−ヒドロキシ−２−ブテン、トランス−４−ヒ
ドロキシ−２−ブテン、３−ヒドロキシ−２−メチル−
１−プロペン、１，４−ジヒドロキシ−２−ブテンなど
のヒドロキシル基を有するビニル系単量体、２−プロペ
ニル−２−オキサゾリン、エテニル−２−オキサゾリ
ン、２−（１−ブテニル）−２−オキサゾリンなどのオ
キサゾリン基を有するビニル系単量体などの官能基を含
有するビニル系単量体を用いて、樹脂組成物の機械的性
質、難燃性、帯電防止性の改善をさせることもできる。

【００３０】（Ａ２）ビニル系（共）重合体の構成成分
である（ａ３）芳香族ビニル系単量体の割合は樹脂組成
物の機械的性質の観点から、全単量体に対し２０重量％
以上、好ましくは５０重量％以上のものである。シアン
化ビニル系単量体を混合する場合には、機械的性質、流
動性の観点から６０重量％以下が好ましく、さらに好ま
しくは５０重量％以下である。また（メタ）アクリル酸
エステル系単量体を混合する場合には８０重量％以下が
好ましく、さらに７５重量％以下が好ましく用いられ
る。また、これらと共重合可能な他のビニル系単量体を
混合する場合には、６０重量％以下が好ましく、さらに
５０重量％以下が好ましい。

【００３１】（Ａ２）ビニル系（共）重合体の特性に制
限はないが、極限粘度［η］（メチルエチルケトン溶
媒、３０℃測定）が、０．４０〜０．８０ｄｌ／ｇ、特
に０．４５〜０．６０ｄｌ／ｇの範囲のものが、また
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶媒、３０℃測定した場
合には０．３５〜０．８５ｄｌ／ｇ、特に０．４５〜
０．７０ｄｌ／ｇの範囲のものが、機械的性質、成形加
工性の優れた樹脂組成物が得られ、好ましい。

【００３２】（Ａ２）ビニル系（共）重合体の製造法は
特に制限がなく、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合
法、塊状−懸濁重合法、溶液−塊状重合法など通常の方
法を用いることができる。

【００３３】ゴム強化スチレン系樹脂を含有する樹脂組
成物において、ゴム強化スチレン系樹脂とそれとは異な
る樹脂とをブレンドして、機械的性質の改良、制電性の
付与、耐摩耗性や高摺動性の改良、耐薬品性を改良する
ことができる。そのような樹脂としてはポリオレフィン
系樹脂、ポリ塩化ビニルなどのポリハロゲン化ビニル系
樹脂、ポリフッ化ビニリデンやポリ塩化ビニリデンなど
のポリハロゲン化ビニリデン樹脂、ポリテトラフルオロ
エチレンなどのポリテトラハロゲン化エチレン系樹脂、
ポリオキシメチレンなどのポリオキシアルキレン系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリオキシアルキレン−ポリア
ミド共重合体系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート
などのポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、
ポリビニルメチルエーテルなどのポリビニルアルキルエ
ーテル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系
樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹
脂、ポリアリレート樹脂、シリコーン樹脂などが挙げら
れる。

【００３４】ゴム強化スチレン系樹脂を含有する樹脂組
成物の中で、ゴム強化スチレン系樹脂以外の樹脂の含量
は、少なすぎると目的とする特性を改良できず、逆に多
すぎるとゴム強化スチレン系樹脂の特性が損なわれるこ
とから、樹脂組成物の１〜６０重量％が好ましく、さら
に好ましくは５〜５０重量％であり、目的に応じて混合
するのが好ましい。

【００３５】本発明の研磨層となる樹脂組成物中のゴム
の含量は、得られる研磨層の力学的物性を考慮する必要
があり、具体的にはゴムの含量が増加するにつれ、得ら
れる研磨層の硬度や弾性率が低下していく。研磨層の硬
度は、ショアデュロメータ硬度Ｄが４０〜９０の範囲で
あることが好ましく、硬度が小さい場合には半導体基板
の局所的凹凸の平坦性が不良となり、また逆に大きい場
合には半導体基板表面にスクラッチ傷が発生しやすくな
る傾向がみられる。さらに好ましくは硬度は５５〜８５
であることがより好ましい研磨特性を与える。研磨層の
弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７２０３に記載の硬質プラスチッ
クの曲げ試験方法により測定される曲げ弾性率で１００
〜１００００ＭＰａの範囲であることが好ましく、曲げ
弾性率が小さい場合には半導体基板の局所的凹凸の平坦
性が不良となり、また逆に大きい場合には半導体基板の
うねりに対する追随性が低下し基板全体での平坦性が均
一に行えない傾向がある。さらに好ましくは曲げ弾性率
は３００〜３０００ＭＰａであることがより好ましい研
磨特性を与える。樹脂組成物中のゴムの含量は、研磨層
の力学的物性を考慮して決められるが、好ましくは５〜
８０重量％、さらに好ましくは１０〜４０重量％の範囲
である。

【００３６】本発明の研磨層は、樹脂マトリックスとゴ
ム粒子との混合物、またはゴム粒子の存在下で樹脂が重
合された組成物を予めホットブレンダーや押し出し機で
溶融混練した組成物、または樹脂マトリックスとゴム粒
子をミルで混合した混合物を、射出成型機、インジェク
ションプレス成型機、押し出し成形機などにより樹脂シ
ートを成形して必要に応じて所望の大きさにする作業を
行い得られる。

【００３７】研磨層の厚さは、薄すぎると該研磨層の下
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、厚すぎる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
が低下し基板全体での平坦性が均一に行えなくなる。し
たがって本発明の研磨層の厚さは０．３〜５ｍｍの範囲
であることが好ましく、０．５〜３ｍｍの範囲、さらに
は０．５〜１．５ｍｍの範囲であることがより好まし
い。

【００３８】本発明の研磨層には、研磨剤の半導体基板
と接触する研磨面への供給とそこからの排出を促進する
などの目的で、表面に溝や孔が設けられていることが好
ましい。溝の形状としては、同心円、渦巻き、放射、碁
盤目など種々の形状が採用できる。溝の断面形状として
は四角、三角、半円などの形状が採用できる。溝の深さ
は０．１ｍｍから該研磨層の厚さまでの範囲で、溝の幅
は０．１〜５ｍｍの範囲で、溝のピッチは２〜１００ｍ
ｍの範囲で選ぶことができる。孔は研磨層を貫通してい
ても良いし、貫通していなくても良い。孔の直径は０．
２〜５ｍｍの範囲で選ぶことができる。また、孔のピッ
チは２〜１００ｍｍの範囲で選ぶことができる。

【００３９】本発明では、上記研磨層と合わせてクッシ
ョン層を設けて研磨パッドとすることが好ましい。

【００４０】本発明でのクッション層は、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０．１〜２０ＭＰ
ａである特性を有するクッション層が好ましい。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。

【００４１】ここで体積弾性率とは、あらかじめ体積を
測定した被測定物に等方的な印加圧力を加えて、その体
積変化を測定する。体積弾性率＝印加圧力／（体積変化
／元の体積）という定義である。例えば、元の体積が１
ｃｍ³であり、これに等方的に印加圧力を０．０７ＭＰ
ａかけた時の体積変化が０．００００５ｃｍ³であれ
ば、体積弾性率は１４００ＭＰａである。体積弾性率の
測定方法の一つとして、例えば被測定物をあらかじめ体
積を測定しておき、その後容器にいれた水中に被測定物
を浸漬して、この容器を圧力容器に入れて印加圧力を加
えて中の容器の水の高さの推移から被測定物の体積変化
と印加圧力を測定する方法が上げられる。浸漬する液体
は、被測定物を膨潤させたり破壊するものは避けること
が好ましく、液体であれば特に限定されないが、例えば
水や水銀やシリコンオイルなどをあげることができる。
引張り弾性率は、クッション層をダンベル形状にして引
っ張り応力を加え、引張り歪み（＝引っ張り長さ変化／
元の長さ）が０．０１〜０．０３までの範囲で引張り応
力を測定し、引張り弾性率＝（（引張り歪みが０．０３
時の引張り応力）−（引張り歪みが０．０１時の引張り
応力））／０．０２で定義されるものである。

【００４２】この様な特性を有するクッション層を構成
する成分としてゴムが挙げられ、具体的には天然ゴム、
ニトリルゴム、ネオプレンゴム、ポリブタジエンゴム、
ポリウレタンゴム、シリコンゴムなどの無発泡のエラス
トマを上げることができるが特にこれらに限定されるわ
けではない。クッション層の好ましい厚みは、０．１〜
１００ｍｍの範囲である。厚みが小さい場合は、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。逆に厚みが大きい場合は、局所平坦
性が損なわれる傾向がある。さらに好ましい厚みの範囲
は、０．２〜５ｍｍである。さらに好ましい範囲は０．
５〜２ｍｍである。

【００４３】本発明の研磨パッドは研磨定盤に固定して
使用される。その際に研磨定盤からクッション層が研磨
時にずれないように固定し、かつクッション層から研磨
層がずれないように固定する必要がある。研磨定盤とク
ッション層の固定方法としては、両面接着テープで固定
する方法や接着剤で固定する方法や研磨定盤から吸引し
てクッション層を固定する方法などが考えられるが特に
限定されるものではない。クッション層と研磨層を固定
する方法としては、両面接着テープで固定する方法や接
着剤で固定する方法などが考えられるが特に限定される
わけではない。研磨層とクッション層を貼り合わせる両
面接着テープまたは接着層として好ましいものは、住友
３Ｍ（株）の両面接着テープ４６３、４６５および９２
０４等、日東電工（株）の両面接着テープＮｏ．５９１
等の基材なしアクリル系接着剤転写テープ、住友３Ｍ
（株）のＹ−４９１３等の発泡シートを基材とした両面
接着テープや住友３Ｍ（株）の４４７ＤＬ等の軟質塩化
ビニルを基材とした両面接着テープを具体的に挙げるこ
とができる。

【００４４】本発明では、研磨後に研磨層が研磨レート
が得られない等の理由で交換する必要が生じた場合に
は、研磨定盤にクッション層を固着した状態で研磨層を
クッション層から取り外して交換することも可能であ
る。クッション層は研磨層に比べて耐久性があるので、
研磨層だけを交換することはコスト面で好ましいことで
ある。

【００４５】以下、本発明の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。

【００４６】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半導体基
板上での絶縁膜の凹凸や金属配線の凹凸を平坦化するこ
とができる。まず、研磨ヘッド、研磨パッドを固定ため
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た研磨装置を準備す
る。そして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真空チャックなどの方法により固
定される。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剤
が入り込む様な位置から研磨剤を供給する。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。押し付け圧として０．０１〜０．２ＭＰａが局
所的平坦性を得られるので好ましい。

【００４７】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、コンデ
ィショナを用いて研磨層表面を粗化することが、良好な
研磨特性を得るために好ましく実施される。コンディシ
ョナはダイヤモンドの砥粒を電着して固定したホイール
であり、例えば、旭ダイヤモンド工業（株）のコンディ
ショナ モデル名 ＣＭＰ−Ｍ、またはＣＭＰ−Ｎ、ま
たはＣＭＰ−Ｌなどを具体例として挙げることができ
る。ダイヤモンド砥粒の粒径は１０μｍから３００μｍ
の範囲で選ぶことができる。コンディショナの押し付け
圧は０．００５ＭＰａから０．２ＭＰａの範囲で任意に
選ばれる。さらに１回または複数回の研磨を終了後にも
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
グすることが、研磨速度を安定させるために好ましく実
施される。

【００４８】コンディショニングの後の研磨層表面の粗
さは、中心線平均粗さＲａが１〜１５μｍの範囲である
ことが好ましい研磨速度を与え、Ｒａが２〜７μｍ、さ
らにはＲａが３〜６μｍであることがスクラッチ傷の発
生を大幅に抑制でき好ましい。中心線平均粗さＲａは触
針式の表面粗さ計を用いて測ることができる。

【００４９】本発明の研磨装置および研磨パッドによれ
ば、半導体基板上にある凹凸の凸部のみを研磨して平坦
性が得られ、さらに半導体基板全面の平坦性の均一性
（ユニフォーミティ）を達成でき、また、高くかつ安定
した研磨速度が得られ、半導体基板表面にスクラッチ等
の傷を発生させることなく研磨を行うことが可能であ
る。

【００５０】

【実施例】以下、実施例にそってさらに本発明の詳細を
説明する。なお本発明において、部数は重量部数、特に
示さない％は重量％を意味する。 実施例１ ゴム粒子として、ポリブタジエンラテックス（平均ゴム
粒子径０．３μｍ、ゲル含率８２％）６０部（固形分換
算）、スチレン２９部、アクリロニトリル１１部からな
るパウダ−状のグラフト共重合体と、樹脂マトリックス
として、スチレン７２％、アクリロニトリル２８％から
なる単量体混合物を懸濁重合して得たビニル系共重合体
を、ゴム含量が２０重量％となるブレンド比で溶融混練
してペレット化したものを用い、押し出し成形機で厚さ
１ｍｍのＡＢＳ樹脂のシートを作製した。このシートを
透過型電子顕微鏡で観察した結果、ゴム粒子が樹脂相に
分散した海島構造であることを確認した。このシートの
曲げ弾性率は２０００ＭＰａで、ショアデュロメータ硬
度Ｄは７７であった。このシートを直径３０ｃｍの円に
切り取り、その表面を幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、ピッ
チ幅１．５ｃｍで碁盤目状に溝加工を施して、研磨層を
作製した。

【００５１】次に、クッション層として厚さ１ｍｍのニ
トリルゴム（体積弾性率＝１４０ＭＰａ、引っ張り弾性
率＝４．５ＭＰａ）と該研磨層とを日東電工の両面接着
テープＮｏ．５９１で貼り合わせて研磨パッドを作成し
た。

【００５２】次に、該研磨パッドを研磨定盤に住友３Ｍ
（株）の両面接着テープ４４２Ｊ（ポリエステルフィル
ムを基材とした両面接着テープ）で貼り合わせ、旭ダイ
ヤモンド工業（株）のコンディショナ モデル名 ＣＭ
Ｐ−Ｍ（直径１４．２ｃｍ）を用い、押し付け圧力０．
０４ＭＰａ、研磨定盤回転数２４ｒｐｍ、コンディショ
ナ回転数２４ｒｐｍで研磨定盤と同方向に回転させ、純
水を１０ｍｌ／分で供給しながら３分間、研磨パッドの
コンディショニングを行った。

【００５３】次に、４インチシリコンウェハ上に０．２
５μｍ幅、高さ１．２μｍのＡｌ配線を０．５ｍｍの間
隔で形成し、さらにその上にテトラエトキシシランをＣ
ＶＤで絶縁膜を３μｍの厚さになるように形成した半導
体基板を用意した。この研磨前の半導体基板上の絶縁膜
表面の凹凸の段差は、ウェハ中央部で１１０００オング
ストローム、周辺部分４カ所で１１０００、１１５０
０、１１２００、１１４００オングストロームであっ
た。本半導体基板を研磨機の研磨ヘッドに取り付けて３
６ｒｐｍで回転させ、研磨パッドを固定した研磨定盤を
３６ｒｐｍで研磨ヘッドの回転方向と同方向に回転さ
せ、シリカ系ポリッシュ剤を５０ｍｌ／分で供給しなが
ら研磨圧力０．０４ＭＰａで１０分間研磨を実施した。
研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸の段差は、ウ
ェハ中央部で１７０オングストローム、周辺部分４カ所
で１４０、１８０、１５０、１６０オングストロームで
あった。またウェーハ中央部の絶縁膜の厚みは１．６μ
ｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの絶縁膜の厚みは
１．５μｍであった。この様に４インチの半導体基板全
面の平坦性の均一性が得られ、またウェーハエッジ近く
まで均一な研磨が達成されている。また、半導体基板表
面には全くスクラッチ傷が観察されなかった。 実施例２ クッション層として不織布をポリウレタン溶液に含浸し
て得られた厚さ１．２ｍｍの湿式発泡ポリウレタン（体
積弾性率＝３ＭＰａ、引っ張り弾性率＝５０ＭＰａ）と
実施例１と同じ研磨層を住友３Ｍ（株）の両面接着テー
プ４４２Ｊ（ポリエステルフィルムを基材とした両面接
着テープ）で貼り合わせして研磨パッドを作製した。研
磨パッドのコンディショニング方法、半導体基板の研磨
方法を実施例１と同じ条件で行った。

【００５４】研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸
の段差は、ウェハ中央部で２４０オングストローム、周
辺部分４カ所で２８０、２６０、２９００、２７０オン
グストロームであった。またウェーハ中央部の絶縁膜の
厚みは１．５μｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの
絶縁膜の厚みは１．４μｍであった。この様に４インチ
の半導体基板全面の平坦性の均一性が得られ、またウェ
ーハエッジ近くまで均一な研磨が達成されている。ま
た、半導体基板表面には全くスクラッチ傷が観察されな
かった。 実施例３ 実施例１において、ゴム含量を４０重量％となるブレン
ド比でＡＢＳ樹脂のシートを作製した。このシートを透
過型電子顕微鏡で観察した結果、ゴム粒子が樹脂相に分
散した海島構造であることを確認した。このシートの曲
げ弾性率は８００ＭＰａで、ショアデュロメータ硬度Ｄ
は６６であった。研磨層および研磨パッドの作製方法、
研磨パッドのコンディショニング方法、半導体基板の研
磨方法を実施例１と同じ条件で行った。

【００５５】研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸
の段差は、ウェハ中央部で１９０オングストローム、周
辺部分４カ所で２４０、１９０、１６０、２３０オング
ストロームであった。またウェーハ中央部の絶縁膜の厚
みは１．４μｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの絶
縁膜の厚みは１．４μｍであった。この様に４インチの
半導体基板全面の平坦性の均一性が得られ、またウェー
ハエッジ近くまで均一な研磨が達成されている。また、
半導体基板表面には全くスクラッチ傷が観察されなかっ
た。 実施例４ 実施例１において、ポリブタジエンラテックスの平均ゴ
ム粒子径０．３μｍを５０重量部、平均ゴム粒子径１．
０μｍを１０重量部（固形分換算）、スチレン２９部、
アクリロニトリル１１部からなるパウダ−状のグラフト
共重合体と、樹脂マトリックスとして、スチレン７２
％、アクリロニトリル２８％からなる単量体混合物を懸
濁重合して得たビニル系共重合体を、ゴム含量が２０重
量％となるブレンド比でＡＢＳ樹脂のシートを作製し
た。このシートを透過型電子顕微鏡で観察した結果、ゴ
ム粒子が樹脂相に分散した海島構造であることを確認し
た。このシートの曲げ弾性率は１８００ＭＰａで、ショ
アデュロメータ硬度Ｄは８０であった。研磨層および研
磨パッドの作製方法、研磨パッドのコンディショニング
方法、半導体基板の研磨方法を実施例１と同じ条件で行
った。

【００５６】研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸
の段差は、ウェハ中央部で１８０オングストローム、周
辺部分４カ所で２００、１９０、２３０、１７０オング
ストロームであった。またウェーハ中央部の絶縁膜の厚
みは１．５μｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの絶
縁膜の厚みは１．４μｍであった。この様に４インチの
半導体基板全面の平坦性の均一性が得られ、またウェー
ハエッジ近くまで均一な研磨が達成されている。また、
半導体基板表面には全くスクラッチ傷が観察されなかっ
た。 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重量部と中空高分子微小球
体（ケマノーベル社製エクスパンセル５５１ ＤＥ）
１．８重量部をＲＩＭ成形機で混合して金型に吐出して
高分子成形体を作製した。この高分子成形体をスライサ
ーで１．２ｍｍ厚みにスライスして硬質発泡ポリウレタ
ンのシートを作製し、実施例１と同じ溝加工を施して研
磨層を作製した。該研磨層のショアデュロメータ硬度Ｄ
は５８、密度が０．８０、独立気泡平均径が３３μｍで
あった。また曲げ弾性率は３５０ＭＰａであった。次
に、実施例２と同じ方法で研磨パッドを作製し、該研磨
パッドのコンディショニング方法を実施例１と同じ条件
で行い、また、半導体基板の研磨方法において研磨時間
を９分とする以外は実施例１と同じ条件で行った。

【００５７】研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸
の段差は、ウェハ中央部で２８０オングストローム、周
辺部分４カ所で３３０、２５０、３４０、３００オング
ストロームであった。またウェーハ中央部の絶縁膜の厚
みは１．５μｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの絶
縁膜の厚みは１．４μｍであった。 比較例２ 比較例１と同じ高分子成形体からスライスした厚さ１．
２ｍｍ、ショアデュロメータ硬度Ｄが６１、密度が０．
７０、独立気泡平均径が２９μｍ、曲げ弾性率が４２０
ＭＰａの硬質発泡ポリウレタンシートを用いて、比較例
１と同様に研磨パッドの作製、該研磨パッドのコンディ
ショニングを行った。次に、比較例１と同様に半導体基
板の研磨を行った。研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面
の凹凸の段差が、比較例１と同じレベルに到達させるの
に研磨時間は１１分間を要し、比較例１と合わせると研
磨速度にバラツキがあることがわかる。 比較例３ 比較例１において、中空高分子微小球体を添加しないで
高分子成形体を作製した。この高分子成形体をスライサ
ーで１．２ｍｍの厚みにスライスして無発泡の硬質ポリ
ウレタンのシートを作製した。尚、このシートの曲げ弾
性率は１２５０ＭＰａで、ショアデュロメータ硬度Ｄは
７５であった。実施例１と同じ溝加工を施して研磨層を
作製した。研磨パッドのコンディショニング方法、半導
体基板の研磨方法を実施例１と同じ条件で行った。

【００５８】研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸
の段差は、ウェハ中央部で４８０オングストローム、周
辺部分４カ所で４３０、４９０、５２０、３５０オング
ストロームであった。またウェーハ中央部の絶縁膜の厚
みは１．６μｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの絶
縁膜の厚みは１．３μｍであった。研磨後の半導体基板
上には幅３０〜５０μｍ、深さ０．０５〜０．１μｍ、
長さが６５〜２５４０μｍのスクラッチ傷が多数観察さ
れた。 比較例４ 市販の厚さ１ｍｍのポリカーボネート樹脂のシートから
実施例１と同様にして研磨層および研磨パッドを作製し
た。尚、このシートの曲げ弾性率は２１００ＭＰａで、
ショアデュロメータ硬度Ｄは７８であった。実施例１と
同様にして研磨層および研磨パッドを作製し、研磨パッ
ドのコンディショニング方法、半導体基板の研磨方法を
実施例１と同じ条件で行った。

【００５９】研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸
の段差は、ウェハ中央部で３６０オングストローム、周
辺部分４カ所で３３０、２９０、４２０、４５０オング
ストロームであった。またウェーハ中央部の絶縁膜の厚
みは１．６μｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの絶
縁膜の厚みは１．２μｍであった。研磨後の半導体基板
上には幅３０〜５０μｍ、深さ０．０３〜０．０５μ
ｍ、長さが６５〜１３４０μｍのスクラッチ傷が多数観
察された。 比較例５ 市販の厚さ１ｍｍのナイロン６樹脂のシートから実施例
１と同様にして研磨層および研磨パッドを作製した。
尚、このシートの曲げ弾性率は８２０ＭＰａで、ショア
デュロメータ硬度Ｄは６８であった。研磨パッドのコン
ディショニング方法、半導体基板の研磨方法を実施例１
と同じ条件で行った。

【００６０】研磨後の半導体基板上の絶縁膜表面の凹凸
の段差は、ウェハ中央部で３２０オングストローム、周
辺部分４カ所で３３０、２９０、３２０、３５０オング
ストロームであった。またウェーハ中央部の絶縁膜の厚
みは１．６μｍであり、ウェーハエッジから３ｍｍの絶
縁膜の厚みは１．４μｍであった。研磨後の半導体基板
上には幅３０〜５０μｍ、深さ０．０２〜０．０５μ
ｍ、長さが３５〜１２００μｍのスクラッチ傷が多数観
察された。比較例３から５に示したようにゴム成分を含
まない均質な重合体からなる樹脂の研磨層ではスクラッ
チ傷が発生することから、実施例１から４において、ス
クラッチ傷が発生しないのは、硬く樹脂マトリクスに、
軟らかくて粘りがあるゴム粒子がバランスよく混合さ
れ、それらが相分離して海島構造を形成していることが
関与していると考えられる。

【００６１】

【発明の効果】この発明の研磨パッドおよび研磨装置に
より、半導体基板全面にわたって局所的凹凸の凸部だけ
を研磨して均一な平坦性（ユニフォーミティ）、高くか
つ安定した研磨速度、スクラッチ傷の発生抑制が達成で
き、また、品質再現性に優れた研磨パッドを提供するこ
とが可能となる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月１５日（２０００．３．１
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】本発明でのクッション層は、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０．１〜２０ＭＰ
ａである特性を有するクッション層が好ましい。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。研磨層はＡ硬度で９０度以上であることが、平
坦化特性が優れているので好ましい。クッション層とし
ては、上記体積弾性率、引っ張り弾性率の好ましい範囲
の中において、Ａ硬度が４０度以上７４度以下が、ウェ
ーハのうねり吸収性が優れており、面内均一性が優れて
いるので好ましい。

───────────────────────────────────────────────────── 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 55/02 Ｃ０８Ｌ 55/02 101/00 101/00 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CB01 CB02 CB03 CB10 DA17 4F071 AA11 AA12 AA13 AA14 AA15 AA20 AA21 AA22 AA24 AA25 AA26 AA27 AA28 AA30 AA33 AA34 AA40 AA45 AA46 AA48 AA50 AA51 AA53 AA55 AA63 AA64 AA67 AA75 AA77 AA78 AA79 AD02 AE13 AH17 DA17 4J002 AC01W AC02W AC03W AC06W AC07W AC08W AC09W BB01X BB07W BB15W BB18W BB27W BC02X BD03X BD10X BD12W BD12X BE04X BF02X BG04W BG06X BG10X BN06W BN10W BN12W BN14W BN15W BN16W BP01W CB00X CF05X CF16X CG00X CH04W CK02X CK03W CK04W CL00X CN01X CN03X CP03W CP03X GM00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相分離構造を有する樹脂組成物からなる
   研磨層を含むことを特徴とする半導体基板用研磨パッ
   ド。
2. 【請求項２】 相分離構造を有する樹脂組成物が、ゴム
   を含有する樹脂組成物であることを特徴とする請求項１
   記載の半導体基板用研磨パッド。
3. 【請求項３】 樹脂組成物がゴム以外の成分として熱可
   塑性樹脂を含むものである請求項２記載の半導体基板用
   研磨パッド。
4. 【請求項４】 樹脂組成物がゴム強化スチレン系樹脂を
   含むものである請求項２〜３のいずれかに記載の半導体
   基板用研磨パッド。
5. 【請求項５】 樹脂組成物がアクリロニトリル−スチレ
   ン−ブタジエン共重合体を含むものである請求項２〜４
   のいずれかに記載の半導体基板用研磨パッド。
6. 【請求項６】 研磨パッドが、研磨層と体積弾性率が６
   ０ＭＰａ以上でかつ引っ張り弾性率が０．１ＭＰａ以上
   ２０ＭＰａ以下であるクッション層とが貼り合わされた
   ものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
   記載の半導体基板用研磨パッド。
7. 【請求項７】 研磨層の表面に溝または孔が形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の半導体基板用研磨
   パッド。
8. 【請求項８】 樹脂組成物が溶融混練されたものである
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体基板用研磨パッ
   ド。
9. 【請求項９】 研磨ヘッド、研磨ヘッドに対峙する請求
   項１〜８いずれかに記載の研磨パッド、該研磨パッドを
   固定する研磨定盤、ならびに、研磨ヘッドおよび／また
   は研磨定盤を回転させる駆動装置を具備することを特徴
   とする研磨装置。
10. 【請求項１０】 半導体基板を研磨ヘッドに固定し、研
    磨定盤に固定した請求項１〜８いずれかに記載の研磨パ
    ッドを、前記半導体基板に押し当てた状態で、前記研磨
    ヘッドおよび／または研磨定盤を回転させて前記半導体
    基板を研磨することを特徴とする半導体基板の研磨方
    法。