JP2006190826A - 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨を行っている状態で高精度の光学終点検知を可能とし、研磨中に変形し難く、かつ長期間使用した場合であっても研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを防止することができる研磨パッドを提供すること、及び該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】研磨領域９と、光透過領域８を設けるための開口部Ａ１０とを有する研磨層１１と、光透過領域８よりも小さい開口部Ｂ１３を有するクッション層１２とが、開口部Ａ１０と開口部Ｂ１３が重なるように積層されており、開口部Ｂ１３上かつ開口部Ａ１０内に光透過領域８が設けられており、さらに、開口部Ａ１０と光透過領域８との間にある環状溝１４内に、研磨領域９及び光透過領域８よりも低硬度の不透水性弾性部材１５が設けられている研磨パッド１。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエハ表面の凹凸をケミカルメカニカルポリシング（ＣＭＰ）で平坦化する際に使用される研磨パッドに関し、詳しくは、研磨状況等を光学的手段により検知するための窓を有する研磨パッド、及び該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法に関する。

半導体装置を製造する際には、ウエハ表面に導電性膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング等をすることにより配線層を形成する工程や、配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が行われ、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じる。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。

ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にＣＭＰ法が採用されている。ＣＭＰは、ウエハの被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付けた状態で、砥粒が分散されたスラリー状の研磨剤（以下、スラリーという）を用いて研磨する技術である。

ＣＭＰで一般的に使用する研磨装置は、例えば、図１に示すように、研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、被研磨対象物（ウエハ）４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤の供給機構を備えている。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と被研磨対象物４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５には、被研磨対象物４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。

このようなＣＭＰを行う上で、ウエハ表面の平坦度の判定の問題がある。すなわち、希望の表面特性や平面状態に到達した時点を検知する必要がある。従来、酸化膜の膜厚や研磨速度等に関しては、テストウエハを定期的に処理し、結果を確認してから製品となるウエハを研磨処理することが行われてきた。

しかし、この方法では、テストウエハを処理する時間とコストが無駄になり、また、あらかじめ加工が全く施されていないテストウエハと製品ウエハでは、ＣＭＰ特有のローディング効果により、研磨結果が異なり、製品ウエハを実際に加工してみないと、加工結果の正確な予想が困難である。

そのため、最近では上記の問題点を解消するために、ＣＭＰプロセス時に、その場で、希望の表面特性や厚さが得られた時点を検出できる方法が望まれている。このような検知については、様々な方法が用いられているが、測定精度や非接触測定における空間分解能の点から、回転定盤内にレーザー光による膜厚モニタ機構を組み込んだ光学的検知方法（特許文献１、特許文献２）が主流となりつつある。

前記光学的検知手段とは、具体的には光ビームを窓（光透過領域）を通して研磨パッド越しにウエハに照射して、その反射によって発生する干渉信号をモニタすることによって研磨の終点を検知する方法である。

現在、光ビームとしては、６００ｎｍ付近の波長光を持つＨｅ―Ｎｅレーザー光や３８０〜８００ｎｍに波長光を持つハロゲンランプを使用した白色光が一般的に用いられている。

このような方法では、ウエハの表面層の厚さの変化をモニターして、表面凹凸の近似的な深さを知ることによって終点が決定される。このような厚さの変化が凹凸の深さに等しくなった時点で、ＣＭＰプロセスを終了させる。また、このような光学的手段による研磨の終点検知法およびその方法に用いられる研磨パッドについては様々なものが提案されてきた。

例えば、固体で均質な１９０ｎｍから３５００ｎｍの波長光を透過する透明なポリマーシートを少なくとも一部分に有する研磨パッドが開示されている（特許文献３）。また、段付の透明プラグが挿入された研磨パッドが開示されている（特許文献４）。また、ポリシング面と同一面である透明プラグを有する研磨パッドが開示されている（特許文献５）。しかし、透明プラグが挿入された研磨パッドは、透明プラグが設けられていない研磨パッドと比べてウエハの面内均一性などの研磨特性が悪くなるという問題があった。

一方、スラリーが研磨領域と光透過領域との境界（継ぎ目）から漏れ出さないための提案（特許文献６、７）もなされている。しかし、これら透明な漏れ防止シートを設けた場合でも、スラリーが研磨領域と光透過領域との境界（継ぎ目）から研磨層下部に漏れ出し、この漏れ防止シート上にスラリーが堆積して光学的終点検知に問題が生じる。

今後、半導体製造における高集積化・超小型化において、集積回路の配線幅はますます小さくなっていくことが予想され、その際には高精度の光学的終点検知が必要となるが、従来の終点検知用窓は、上記スラリー漏れの問題を十分に解決できていない。
米国特許第５０６９００２号明細書 米国特許第５０８１４２１号明細書 特表平１１−５１２９７７号公報 特開平９−７９８５号公報 特開平１０−８３９７７号公報 特開２００１−２９１６８６号公報 特表２００３−５１０８２６号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、研磨を行っている状態で高精度の光学終点検知を可能とし、研磨中に変形し難く、かつ長期間使用した場合であっても研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを防止することができる研磨パッドを提供すること、及び該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上述のような現状に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、研磨領域と光透過領域との隙間に不透水性弾性部材を設けることにより上記課題を解決できることを見出した。

即ち、本発明は、研磨領域と、光透過領域を設けるための開口部Ａとを有する研磨層と、光透過領域よりも小さい開口部Ｂを有するクッション層とが、開口部Ａと開口部Ｂが重なるように積層されており、前記開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域が設けられており、さらに、前記開口部Ａと前記光透過領域との間にある環状溝内に、研磨領域及び光透過領域よりも低硬度の不透水性弾性部材が設けられている研磨パッド、に関する。

従来の光透過領域が挿入された研磨パッドは、スラリー漏れを防止するために研磨領域の開口部にできるだけ隙間が発生しないようはめ込まれている。しかし、研磨中にはスラリーを研磨パッド表面に流しており、スラリー中の溶剤によって研磨領域や光透過領域は膨潤すると考えられる。そして、研磨領域や光透過領域の膨潤により、光透過領域やはめ込み部分に歪みが生じて光透過領域が突出したり、研磨パッドが変形する。その結果、面内均一性などの研磨特性が低下すると考えられる。

また、ＣＭＰでは、研磨パッドとウエハなどの被研磨対象物とが共に自転・公転し、加圧下での摩擦によって研磨が実行される。研磨中においては、光透過領域および研磨領域に種々（特に、水平方向）の力が働いているため、両部材の境界で引き剥がし状態が常に生じている。従来の研磨パッドは両部材の境界で剥がれやすく、境界に隙間が生じてスラリー漏れが発生すると考えられる。このスラリー漏れが光終点検出部における曇りなどの光学的問題を起こし、終点検出精度を低下又は不能にすると考えられる。

一方、本発明の研磨パッドは、開口部Ａと光透過領域との間にある環状溝内に、研磨領域及び光透過領域よりも硬度の小さい不透水性弾性部材を有しており、該不透水性弾性部材は、弾性を有し、かつ硬度が十分に小さいため、光透過領域やはめ込み部分に生じた歪みや寸法変化を吸収することができる。そのため、研磨中に光透過領域が突出、変形したり、研磨パッドが変形することがなく、面内均一性などの研磨特性の悪化を抑制することができる。

また、該不透水性弾性部材は、研磨領域と光透過領域とクッション層の各接触部分を完全にシールしており、研磨中に光透過領域と研磨領域とを引き剥がす力が働いた場合でも、それに耐え得る十分な抵抗力を有する。そのため、各接触部分で剥がれが生じ難く、効果的にスラリー漏れを防止することができ、高精度の光学的終点検知が可能である。

前記不透水性弾性部材のアスカーＡ硬度は８０度以下であることが好ましく、さらに好ましくは６０度以下である。アスカーＡ硬度が８０度を超える場合には、光透過領域やはめ込み部分に生じた歪みや寸法変化を十分に吸収することができず、研磨中に光透過領域が突出したり変形したり、研磨パッドが変形しやすくなる傾向にある。

不透水性弾性部材は、ゴム、熱可塑性エラストマー、及び反応硬化性樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の不透水性樹脂を含有する不透水性樹脂組成物からなることが好ましい。

上記材料を用いることにより、不透水性弾性部材を容易に形成することができ、前記効果がより優れたものになる。

前記不透水性弾性部材は、環状溝より高さが低いことが好ましい。不透水性弾性部材の高さが環状溝と同等又はより高い場合には、研磨時にパッド表面から突出することになり、スクラッチの原因になったり、面内均一性などの研磨特性が悪くなる傾向にある。

本発明において、前記光透過領域の形成材料は無発泡体であることが好ましい。無発泡体であれば光の散乱を抑制することができるため、正確な反射率を検出することができ、研磨の光学終点の検出精度を高めることができる。

光透過領域のアスカーＤ硬度は、３０〜７５度であることが好ましい。該硬度の光透過領域を用いることにより、ウエハ表面のスクラッチの発生を抑制できる。また、光透過領域表面の傷の発生も抑制することができ、それにより高精度の光学終点検知を安定的に行うことが可能になる。アスカーＤ硬度が３０度未満の場合には、光透過領域表面にスラリー中の砥粒が刺さりやすくなり、刺さった砥粒によってシリコーンウエハにスクラッチが発生しやすくなる。また、変形しやすくなるため面内均一性などの研磨特性が低下したり、スラリー漏れが発生しやすくなる。一方、アスカーＤ硬度が７５度を超える場合には、光透過領域が硬すぎるためにシリコーンウエハにスクラッチが発生しやすくなる。また、光透過領域表面に傷がつきやすくなるために透明性が低下し、研磨の光学終点検知精度が低下する傾向にある。

また、前記光透過領域の研磨側表面に研磨液を保持・更新する凹凸構造を有しないことが好ましい。光透過領域の研磨側表面にマクロな表面凹凸があると、凹部に砥粒等の添加剤を含有したスラリーが溜まり、光の散乱・吸収が起こり、検出精度に影響を及ぼす傾向にある。さらに、光透過領域の他面側表面もマクロな表面凹凸を有しないことが好ましい。マクロな表面凹凸があると、光の散乱が起こりやすく、検出精度に影響を及ぼすおそれがあるからである。

本発明においては、前記研磨領域の形成材料が、微細発泡体であることが好ましい。また、前記研磨領域の研磨側表面に溝が設けられていることが好ましい。

前記微細発泡体の平均気泡径は、７０μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０μｍ以下である。平均気泡径が７０μｍ以下であれば、プラナリティ（平坦性）が良好となる。

また、前記微細発泡体の比重は、０．５〜１．０であることが好ましく、さらに好ましくは０．７〜０．９である。比重が０．５未満の場合、研磨領域の表面の強度が低下し、被研磨対象物のプラナリティが低下し、また、１．０より大きい場合は、研磨領域の表面の微細気泡の数が少なくなり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が小さくなる傾向にある。

また、前記微細発泡体の硬度は、アスカーＤ硬度で４５〜８５度であることが好ましく、さらに好ましくは４５〜６５度である。アスカーＤ硬度が４５度未満の場合には、被研磨対象物のプラナリティが低下し、８５度より大きい場合には、プラナリティは良好であるが、被研磨対象物のユニフォーミティ（均一性）が低下する傾向にある。

また、前記微細発泡体の圧縮率は、０．５〜５．０％であることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜３．０％である。圧縮率が前記範囲内にあれば十分にプラナリティとユニフォーミティを両立させることが可能となる。なお、圧縮率は下記式により算出される値である。

圧縮率（％）＝｛（Ｔ１―Ｔ２）／Ｔ１｝×１００
Ｔ１：微細発泡体に無負荷状態から３０ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の微細発泡体の厚み。
Ｔ２：Ｔ１の状態から１８０ｋＰａ（１８００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の微細発泡体の厚み。

また、前記微細発泡体の圧縮回復率は、５０〜１００％であることが好ましく、さらに好ましくは６０〜１００％である。５０％未満の場合には、研磨中に繰り返しの荷重が研磨領域にかかるにつれて、研磨領域の厚みに大きな変化が現れ、研磨特性の安定性が低下する傾向にある。なお、圧縮回復率は下記式により算出される値である。

圧縮回復率（％）＝｛（Ｔ３―Ｔ２）／（Ｔ１―Ｔ２）｝×１００
Ｔ１：微細発泡体に無負荷状態から３０ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の微細発泡体の厚み。
Ｔ２：Ｔ１の状態から１８０ｋＰａ（１８００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の微細発泡体の厚み。
Ｔ３：Ｔ２の状態から無負荷状態で６０秒間保持し、その後、３０ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の微細発泡体の厚み。

また、前記微細発泡体の４０℃、１Ｈｚにおける貯蔵弾性率が、２００ＭＰａ以上であることが好ましく、さらに好ましくは２５０ＭＰａ以上である。貯蔵弾性率が２００ＭＰａ未満の場合には、研磨領域の表面の強度が低下し、被研磨対象物のプラナリティが低下する傾向にある。なお、貯蔵弾性率とは、微細発泡体に動的粘弾性測定装置で引っ張り試験用治具を用い、正弦波振動を加え測定した弾性率をいう。

本発明は、研磨領域と、光透過領域を設けるための開口部Ａとを有する研磨層にクッション層を積層する工程、前記開口部Ａ内のクッション層の一部を除去し、クッション層に光透過領域よりも小さい開口部Ｂを形成する工程、前記開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域を設ける工程、及び前記開口部Ａと前記光透過領域との間にある環状溝内に、不透水性樹脂組成物を注入して硬化させることにより不透水性弾性部材を形成する工程を含む前記研磨パッドの製造方法、に関する。

また、本発明は、研磨領域と、光透過領域を設けるための開口部Ａとを有する研磨層と、光透過領域よりも小さい開口部Ｂを有するクッション層とを、開口部Ａと開口部Ｂが重なるように積層する工程、前記開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域を設ける工程、及び前記開口部Ａと前記光透過領域との間にある環状溝内に、不透水性樹脂組成物を注入して硬化させることにより不透水性弾性部材を形成する工程を含む前記研磨パッドの製造方法、に関する。

また、本発明は、前記記載の研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。

本発明の研磨パッドは、少なくとも研磨領域、光透過領域、クッション層、及び不透水性弾性部材を有する。

光透過領域の形成材料は特に制限されないが、波長４００〜７００ｎｍの全領域における光透過率が５０％以上である材料を用いることが好ましい。そのような材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、及びエポキシ樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なお、研磨領域に用いられる形成材料や研磨領域の物性に類似する材料を用いることが好ましい。特に、研磨中のドレッシング痕による光透過領域の光散乱を抑制できる耐摩耗性の高いポリウレタン樹脂が望ましい。

前記ポリウレタン樹脂は、有機イソシアネート、ポリオール（高分子量ポリオールや低分子量ポリオール）、及び鎖延長剤等からなるものである。

有機イソシアネートとしては、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリ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、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

有機イソシアネートとしては、上記ジイソシアネート化合物の他に、３官能以上の多官能ポリイソシアネート化合物も使用可能である。多官能のイソシアネート化合物としては、デスモジュール−Ｎ（バイエル社製）や商品名デュラネート（旭化成工業社製）として一連のジイソシアネートアダクト体化合物が市販されている。これら３官能以上のポリイソシアネート化合物は、単独で使用するとプレポリマー合成に際して、ゲル化しやすいため、ジイソシアネート化合物に添加して使用することが好ましい。

高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエ−テルグリコ−ルに代表されるポリエ−テルポリオール、ポリブチレンアジペ−トに代表されるポリエステルポリオ−ル、ポリカプロラクトンポリオ−ル、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコ−ルとアルキレンカ−ボネ−トとの反応物などで例示されるポリエステルポリカ−ボネ−トポリオ−ル、エチレンカ−ボネ−トを多価アルコ−ルと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカ−ボネ−トポリオ−ル、及びポリヒドキシル化合物とアリ−ルカ−ボネ−トとのエステル交換反応により得られるポリカ−ボネ−トポリオ−ルなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

また、ポリオールとして上述した高分子量ポリオールの他に、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等の低分子量ポリオールを併用してもよい。

鎖延長剤としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等の低分子量ポリオール類、あるいは２，４−トルエンジアミン、２，６−トルエンジアミン、3 ，5 −ジエチル−2 ，4 −トルエンジアミン、４，４’−ジ−ｓｅｃ−ブチルージアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２’，３，３’−テトラクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−メチレン−ビスーメチルアンスラニレート、４，４’−メチレン−ビスーアンスラニリックアシッド、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレン−ビス（３−クロロ−２，６−ジエチルアミン）、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノ−５，５’−ジエチルジフェニルメタン、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、トリメチレングリコールージ−ｐ−アミノベンゾエート、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン等に例示されるポリアミン類を挙げることができる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。

前記ポリウレタン樹脂における有機イソシアネート、ポリオール、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量やこれらから製造される光透過領域の所望物性などにより適宜変更できる。光透過領域のアスカーＤ硬度を３０〜７５度に調整するためには、ポリオールと鎖延長剤の合計官能基（水酸基＋アミノ基）数に対する有機イソシアネートのイソシアネート基数が０．９〜１．２であることが好ましく、さらに好ましくは０．９５〜１．０５である。

光透過領域のアスカーＤ硬度を３０〜７５度に調整するために、可塑剤を添加してもよい。可塑剤は、公知のものを特に制限なく使用可能である。例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ（２−エチルヘキシル）、フタル酸ジノニル、及びフタル酸ジラウリルなどのフタル酸ジエステル、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジ（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ジイソノニル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル、及びセバシン酸ジ（２−エチルヘキシル）などの脂肪族二塩基酸エステル、リン酸トリクレジル、リン酸トリ（２−エチルヘキシル）、及びリン酸トリ（２−クロロプロピル）などのリン酸トリエステル、ポリエチレングリコールエステル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、及びジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのグリコールエステル、エポキシ化大豆油、及びエポキシ脂肪酸エステルなどのエポキシ化合物などが挙げられる。これらの中で、ポリウレタン樹脂及び研磨スラリーとの相溶性の観点から、活性水素を含まないグリコールエステル系可塑剤を用いることが好ましい。

前記可塑剤は、ポリウレタン樹脂中に４〜４０重量％の範囲内になるように添加することが好ましい。上記特定量の可塑剤を添加することにより、光透過領域のアスカーＡ硬度を上記範囲内に容易に調整することが可能である。可塑剤の添加量は、ポリウレタン樹脂中に７〜２５重量％であることがより好ましい。

前記ポリウレタン樹脂は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。

前記ポリウレタン樹脂の重合手順としては、プレポリマー法、ワンショット法のどちらでも可能であるが、研磨時のポリウレタン樹脂の安定性及び透明性の観点から、事前に有機イソシアネートとポリオールからイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレポリマー法が好ましい。プレポリマー法の場合、ポリウレタン樹脂中に均一に分散させるため、可塑剤はイソシアネート末端プレポリマーに添加しておくことが好ましい。また、前記プレポリマーのＮＣＯ重量％は２〜８重量％程度であることが好ましく、さらに好ましくは３〜７重量％程度である。ＮＣＯ重量％が２重量％未満の場合には、反応硬化に時間がかかりすぎて生産性が低下する傾向にあり、一方ＮＣＯ重量％が８重量％を超える場合には、反応速度が速くなり過ぎて空気の巻き込み等が発生し、ポリウレタン樹脂の透明性や光透過率等の物理特性が悪くなる傾向にある。

光透過領域の作製方法は特に制限されず、公知の方法により作製できる。例えば、前記方法により製造したポリウレタン樹脂のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法や所定厚みのキャビティーを持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法や、コーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが用いられる。

光透過領域の形状は特に制限されるものではないが、研磨領域の開口部Ａと同様の形状にすることが好ましい。

光透過領域の厚さは特に制限されるものではないが、研磨領域の厚みと同一厚さ、またはそれ以下にすることが好ましい。光透過領域が研磨領域より厚い場合には、研磨中に突き出た部分によりシリコーンウエハを傷つける恐れがある。また、研磨の際にかかる応力により光透過領域が変形し、光学的に大きく歪むため研磨の光学終点検知精度が低下する恐れがある。

また、光透過領域の厚みのバラツキは、１００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０μｍ以下である。厚みのバラツキが１００μｍを越える場合には、大きなうねりを持ったものとなり、ウエハに対する接触状態が異なる部分が発生するため研磨特性に影響を及ぼす傾向にある。

厚みのバラツキを抑える方法としては、所定厚みにしたシート表面をバフィングする方法が挙げられる。バフィングは、粒度などが異なる研磨シートを用いて段階的に行うことが好ましい。なお、光透過領域をバフィングする場合には、表面粗さは小さければ小さい程良い。表面粗さが大きい場合には、光透過領域表面で入射光が乱反射するため光透過率が下がり、検出精度が低下する傾向にある。

研磨領域の形成材料は、研磨層の材料として通常用いられるものであれば特に制限なく使用できるが、本発明においては微細発泡体を用いることが好ましい。例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。なお、研磨領域の形成材料は、光透過領域と同組成でも異なる組成であってもよい。

ポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨領域の形成材料として特に好ましい材料である。

前記ポリウレタン樹脂は、有機イソシアネート、ポリオール、鎖延長剤からなるものである。

使用する有機イソシアネートは特に制限されず、例えば前記記載の有機イソシアネートが挙げられる。

使用するポリオールは特に制限されず、例えば前記記載のポリオールが挙げられる。なお、これらポリオールの数平均分子量は、特に限定されるものではないが、得られるポリウレタンの弾性特性等の観点から５００〜２０００であることが好ましい。数平均分子量が５００未満であると、これを用いたポリウレタンは十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなる。そのためこのポリウレタンから製造される研磨パッドは硬くなりすぎ、被研磨対象物の研磨面のスクラッチの原因となる。また、摩耗しやすくなるため、パッド寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が２０００を超えると、これを用いたポリウレタンは軟らかくなるため、このポリウレタンから製造される研磨パッドは平坦化特性に劣る傾向にある。

また、ポリオールとしては、上述した高分子量のポリオールの他に、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等の低分子量ポリオールを併用することもできる。

また、ポリオール中の高分子量成分と低分子量成分の比は、これらから製造される研磨領域に要求される特性により決められる。

鎖延長剤としては、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）、２，６−ジクロロ−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレンビス（２，３−ジクロロアニリン）等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオールを挙げることができる。これらは１種で用いても、２種以上を併用してもよい。

前記ポリウレタン樹脂における有機イソシアネート、ポリオール、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量やこれらから製造される研磨領域の所望物性などにより種々変え得る。研磨特性に優れる研磨領域を得るためには、ポリオールと鎖延長剤の合計官能基（水酸基＋アミノ基）数に対する有機イソシアネートのイソシアネート基数は０．９５〜１．１５であることが好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１０である。

前記ポリウレタン樹脂は、前記記載の方法と同様の方法により製造することができる。なお、必要に応じてポリウレタン樹脂に酸化防止剤等の安定剤、界面活性剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を添加してもよい。

前記ポリウレタン樹脂を微細発泡させる方法は特に制限されないが、例えば中空ビーズを添加する方法、機械的発泡法、及び化学的発泡法等により発泡させる方法などが挙げられる。なお、各方法を併用してもよいが、特にポリアルキルシロキサンとポリエーテルとの共重合体であって活性水素基を有しないシリコーン系界面活性剤を使用した機械的発泡法が好ましい。該シリコーン系界面活性剤としては、ＳＨ−１９２（東レダウコーニングシリコーン製）等が好適な化合物として例示される。

研磨領域に用いられる独立気泡タイプのポリウレタン発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
１）イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する撹拌工程
イソシアネート末端プレポリマーにシリコーン系界面活性剤を添加し、非反応性気体と撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。イソシアネート末端プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
２）硬化剤（鎖延長剤）混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤を添加し、混合撹拌する。
３）硬化工程
鎖延長剤を混合したイソシアネート末端プレポリマーを注型し、加熱硬化させる。

微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。

非反応性気体を微細気泡状にしてシリコーン系界面活性剤を含むイソシアネート末端プレポリマーに分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置を特に限定なく使用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、２軸遊星型ミキサー（プラネタリーミキサー）等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、ホイッパー型の撹拌翼の使用すると微細気泡が得られるため好ましい。

なお、撹拌工程において気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。撹拌工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。

前記ポリウレタン微細発泡体の製造方法においては、気泡分散液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に気泡分散液を流し込んで直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよく、そのような条件下でもすぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬化反応は、常圧で行うと気泡形状が安定するため好ましい。

前記ポリウレタン樹脂の製造において、第３級アミン系、有機スズ系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。

前記ポリウレタン発泡体の製造は、容器に各成分を計量して投入し、撹拌するバッチ方式であっても、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。

研磨層となる研磨領域は、以上のようにして作製されたポリウレタン発泡体を、所定のサイズに裁断して製造される。

微細発泡体からなる研磨領域は、被研磨対象物と接触する研磨側表面に、スラリーを保持・更新するための溝が設けられていることが好ましい。該研磨領域は、微細発泡体により形成されているため研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持する働きを持っているが、更なるスラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、また被研磨対象物との吸着による被研磨対象物の破壊を防ぐためにも、研磨側表面に溝を有することが好ましい。溝は、スラリーを保持・更新する表面形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、ＸＹ格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、溝ピッチ、溝幅、溝深さ等も特に制限されず適宜選択して形成される。さらに、これらの溝は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。

前記溝の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ硬化させる方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスして形成する方法、フォトリソグラフィを用いて形成する方法、印刷手法を用いて形成する方法、及び炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光により形成する方法などが挙げられる。

研磨領域の厚みは特に限定されるものではないが、０．８〜２．０ｍｍ程度である。前記厚みの研磨領域を作製する方法としては、前記微細発泡体のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法、所定厚みのキャビティーを持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法、及びコーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが挙げられる。

また、研磨領域の厚みのバラツキは、１００μｍ以下であることが好ましく、特に５０μｍ以下であることが好ましい。厚みのバラツキが１００μｍを越える場合には、研磨領域が大きなうねりを持ったものとなり、被研磨対象物に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える傾向にある。また、研磨領域の厚みのバラツキを解消するため、一般的には研磨初期に研磨領域の表面をダイヤモンド砥粒を電着、又は融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させることになる。また、厚みのバラツキを抑える方法としては、所定厚みにした研磨領域表面をバフィングする方法もある。バフィングする際には、粒度などが異なる研磨シートで段階的に行うことが好ましい。

不透水性弾性部材の形成材料は、耐水性及び弾性を付与でき、かつ研磨領域及び光透過領域よりも硬度が小さくなる材料であれば特に制限されず、例えば、ゴム、熱可塑性エラストマー、又は反応硬化性樹脂などの不透水性樹脂を含有する組成物（粘着剤又は接着剤）が挙げられる。

ゴムとしては、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、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、及びスチレン−ブタジエンゴムなどが挙げられる。これらのうち、シリコーンゴム、アクリルゴム、又はウレタンゴムを用いることが好ましい。

熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）としては、天然ゴム系ＴＰＥ、ポリウレタン系ＴＰＥ、ポリエステル系ＴＰＥ、ポリアミド系ＴＰＥ、フッ素系ＴＰＥ、ポリオレフィン系ＴＰＥ、ポリ塩化ビニル系ＴＰＥ、スチレン系ＴＰＥ、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＰＳ）、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）などが挙げられる。

反応硬化性樹脂とは、熱硬化性、光硬化性、又は湿気硬化性の樹脂であり、例えば、シリコーン系樹脂、弾性エポキシ樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、及びウレタン系樹脂などが挙げられる。これらのうち、シリコーン系樹脂、弾性エポキシ樹脂、又はウレタン系樹脂を用いることが好ましい。

不透水性樹脂組成物には、不透水性弾性部材の弾性や硬度を調整するために、可塑剤や架橋剤を適宜に加えることもできる。架橋剤としては、シラン化合物、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂、無水化合物、ポリアミン、カルボキシル基含有ポリマーなどがあげられる。また、光硬化性樹脂を用いる場合には、光重合開始剤を添加しておくことが好ましい。また、必要により前記成分のほかに、従来公知の各種の粘着付与剤、老化防止剤、充填剤、老化防止剤、触媒等の添加剤を含有させることができる。

本発明の研磨パッドの作成方法は特に制限されず種々の方法が考えられるが、具体的な例を以下に説明する。

図２は本発明の研磨パッドの一例を示す概略構成図である。

１つめの具体例として、まず、研磨領域９と、光透過領域８を設けるための開口部Ａ（１０）とを有する研磨層１１にクッション層１２を貼り合わせる。次に、開口部Ａ内のクッション層の一部を除去し、クッション層に光透過領域よりも小さい開口部Ｂ（１３）を形成する。次に、開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域をはめ込む。その後、開口部Ａと光透過領域との隙間にある環状溝１４内に、不透水性樹脂組成物を注入して、加熱、光照射、又は湿気等により硬化させることにより不透水性弾性部材１５を形成する。

２つめの具体例として、まず、研磨領域９と、光透過領域８を設けるための開口部Ａ（１０）とを有する研磨層１１と、前記光透過領域よりも小さい開口部Ｂ（１３）を有するクッション層１２とを、開口部Ａと開口部Ｂが重なるように貼り合わせる。次に、開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域をはめ込む。その後、開口部Ａと光透過領域との隙間にある環状溝１４内に、不透水性樹脂組成物を注入して、加熱、光照射、又は湿気等により硬化させることにより不透水性弾性部材１５を形成する。

前記研磨パッドの作成方法において、研磨領域やクッション層などを開口する手段は特に制限されるものではないが、例えば、切削能力をもつ治具をプレスして開口する方法、炭酸レーザーなどによるレーザーを利用する方法、及びバイトのような治具にて研削する方法などが挙げられる。なお、開口部Ａの大きさや形状は特に制限されない。

開口部Ａと光透過領域との間にある環状溝の幅は特に制限されないが、溝内に不透水性樹脂組成物を注入すること、研磨パッド中に占める光透過領域の割合などを考慮すると、０．５〜３ｍｍ程度であることが好ましく、さらに好ましくは１〜２ｍｍである。溝幅が０．５ｍｍ未満の場合には、溝内への不透水性樹脂組成物の注入が困難になる。また、光透過領域やはめ込み部分に生じた歪みや寸法変化を十分に吸収することができるなくため、研磨中に光透過領域が突出したり、研磨パッドが変形して面内均一性などの研磨特性が悪化する傾向にある。一方、溝幅が３ｍｍを超える場合には、研磨パッド中に研磨に寄与しない部分の割合が大きくなるため好ましくない。

前記クッション層は、研磨領域（研磨層）の特性を補うものである。クッション層は、ＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある被研磨対象物を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、被研磨対象物全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善することを行う。本発明の研磨パッドにおいては、クッション層は研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。

前記クッション層の形成材料は特に制限されないが、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布、ポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。

研磨層とクッション層とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨領域とクッション層を両面テープ１６で挟み、プレスする方法が挙げられる。

両面テープ１６は、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨領域とクッション層は組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。

クッション層の他面側には、プラテンに貼り合わせるための両面テープ１６が設けられていてもよい。クッション層と両面テープとを貼り合わせる手段としては、クッション層に両面テープをプレスして接着する方法が挙げられる。

該両面テープは、上述と同様に不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。研磨パッドの使用後に、プラテンから剥がすことを考慮すると、基材にフィルムを用いるとテープ残り等を解消することができるため好ましい。また、接着層の組成は、上述と同様である。

半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコーンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図１に示すように研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、半導体ウエハ４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤３の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と半導体ウエハ４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤２と支持台５とを回転させつつ半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。

これにより半導体ウエハ４の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定した。

（アスカーＡ硬度測定）
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出した不透水性弾性部材を硬度測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製、アスカーＡ型硬度計）を用い、硬度を測定した。

（アスカーＤ硬度測定）
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出した不透水性弾性部材、光透過領域、又は研磨領域を硬度測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製、アスカーＤ型硬度計）を用い、硬度を測定した。

（平均気泡径測定）
厚み１ｍｍ程度になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出した研磨領域を平均気泡径測定用試料とした。試料をスライドガラス上に固定し、画像処理装置（東洋紡績社製、Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｖ１０）を用いて、任意の０．２ｍｍ×０．２ｍｍ範囲の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。

（比重測定）
ＪＩＳ Ｚ８８０７−１９７６に準拠して行った。４ｃｍ×８．５ｃｍの短冊状（厚み：任意）に切り出した研磨領域を比重測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定には比重計（ザルトリウス社製）を用い、比重を測定した。

（圧縮率および圧縮回復率測定）
直径７ｍｍの円（厚み：任意）に切り出した研磨領域（研磨層）を圧縮率および圧縮回復率測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で４０時間静置した。測定には熱分析測定器ＴＭＡ（ＳＥＩＫＯ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ製、ＳＳ６０００）を用い、圧縮率と圧縮回復率を測定した。圧縮率と圧縮回復率の計算式を下記に示す。

圧縮率（％）＝｛（Ｔ１―Ｔ２）／Ｔ１｝×１００
Ｔ１：研磨層に無負荷状態から３０ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚み。
Ｔ２：Ｔ１の状態から１８０ｋＰａ（１８００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚み。

圧縮回復率（％）＝｛（Ｔ３―Ｔ２）／（Ｔ１―Ｔ２）｝×１００
Ｔ１：研磨層に無負荷状態から３０ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚み。
Ｔ２：Ｔ１の状態から１８０ｋＰａ（１８００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚み。
Ｔ３：Ｔ２の状態から無負荷状態で６０秒間保持し、その後、３０ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ² ）の応力の負荷を６０秒間保持した時の研磨層厚み。

（貯蔵弾性率測定）
ＪＩＳ Ｋ７１９８−１９９１に準拠して行った。３ｍｍ×４０ｍｍの短冊状（厚み：任意）に切り出した研磨領域を動的粘弾性測定用試料とし、２３℃の環境条件で、シリカゲルを入れた容器内に４日間静置した。切り出した後の各シートの正確な幅および厚みの計測は、マイクロメータにて行った。測定には動的粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所製、現アイエス技研）を用い、貯蔵弾性率Ｅ’を測定した。その際の測定条件を下記に示す。
＜測定条件＞
測定温度 ： ４０℃
印加歪 ： ０．０３％
初期荷重 ： ２０ｇ
周波数 ： １Ｈｚ

（水漏れ評価）
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した研磨パッドを用いて、水漏れ評価を行った。８インチのダミーウエハを３０分間連続研磨し、その後、研磨パッド裏面側の光透過領域のはめこみ部分を目視にて観察し、下記基準で水漏れ評価をした。評価結果を表１に示す。研磨条件としては、アルカリ性スラリーとしてシリカスラリー（ＳＳ１２、キャボット マイクロエレクトロニクス社製）を研磨中に流量１５０ｍｌ／ｍｉｎにて添加し、研磨荷重３５０ｇ／ｃｍ² 、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、及びウエハ回転数３０ｒｐｍとした。また、ウエハの研磨は、♯１００ドレッサーを用いて研磨パッド表面のドレッシングを行いながら実施した。ドレッシング条件は、ドレス荷重８０ｇ／ｃｍ² 、ドレッサー回転数３５ｒｐｍとした。
○：はめこみ部分でのスラリー漏れは全く認められない。
×：はめこみ部分でのスラリー漏れが認められる。

（光透過領域の変形評価）
上記と同様の方法でウエハを研磨した。その後、光透過領域表面を観察し、下記基準で光透過領域の変形評価をした。評価結果を表１に示す。なお、光透過領域表面にドレスキズが不均一に付いているほど研磨中に光透過領域が変形しやすいことを表わす。
○：光透過領域表面にドレスキズが均一に付いている。
×：光透過領域表面にドレスキズが不均一に付いている。

〔光透過領域の作製〕
アジピン酸とヘキサンジオールとエチレングリコールからなるポリエステルポリオール（数平均分子量２４００）１２８重量部、及び１，４−ブタンジオール３０重量部を混合し、７０℃に温調した。この混合液に、予め７０℃に温調した４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート１００重量部を加え、約１分間撹拌した。そして、１００℃に保温した容器中に該混合液を流し込み、１００℃で８時間ポストキュアを行ってポリウレタン樹脂を作製した。作製したポリウレタン樹脂を用い、インジェクション成型にて光透過領域（縦５６ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍ）を作製した。作製した光透過領域のアスカーＤ硬度は５９度であった。

〔研磨領域の作製〕
製造例１
反応容器内に、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Ｌ−３２５、ＮＣＯ濃度：２．２２ｍｅｑ／ｇ）１００重量部、及び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、温度を８０℃に調整した。撹拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく撹拌を行った。そこへ予め１２０℃で溶融した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ＭＴ）２６重量部を添加した。その後、約１分間撹拌を続けてパン型のオープンモールドへ反応溶液を流し込んだ。この反応溶液の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をバンドソータイプのスライサー（フェッケン社製）を用いてスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シートを得た。次にこのシートをバフ機（アミテック社製）を使用して、所定の厚さに表面バフをし、厚み精度を整えたシートとした（シート厚み：１．２７ｍｍ）。このバフ処理をしたシートを所定の直径（６１ｃｍ）に打ち抜き、溝加工機（東邦鋼機社製）を用いて表面に溝幅０．２５ｍｍ、溝ピッチ１．５０ｍｍ、溝深さ０．４０ｍｍの同心円状の溝加工を行った。このシートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、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、その後、この溝加工したシートの所定位置に光透過領域をはめ込むための開口部Ａ（６０ｍｍ×２４ｍｍ）を打ち抜いて両面テープ付き研磨領域を作製した。作製した研磨領域の各物性は、平均気泡径４５μｍ、比重０．８６、アスカーＤ硬度５３度、圧縮率１．０％、圧縮回復率６５．０％、貯蔵弾性率２７５ＭＰａであった。

製造例２
開口部Ａの大きさを５６ｍｍ×２０ｍｍにした以外は製造例１と同様の方法で両面テープ付き研磨領域を作製した。

〔研磨パッドの作製〕
実施例１
表面をバフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ社製、トーレペフ、厚さ：０．８ｍｍ）からなるクッション層を、製造例１で作製した両面テープ付き研磨領域の粘着面にラミ機を用いて貼り合わせた。次に、クッション層表面に両面テープを貼り合わせた。そして、光透過領域をはめ込むために打ち抜いた穴部分のうち、５０ｍｍ×１４ｍｍの大きさでクッション層を打ち抜き、開口部Ｂを形成した。そして、作製した光透過領域を開口部Ａ内（環状溝幅：２ｍｍ）にはめ込んだ。その後、シリコーンシーラント（セメダイン社製、８０６０）を高さが１ｍｍになるように環状溝内に注入して硬化させることにより不透水性弾性部材（高さ：１ｍｍ、アスカーＡ硬度：２７度（アスカーＤ硬度４度））を形成して研磨パッドを作製した。

実施例２
実施例１において、シリコーンシーラントの代わりにウレタン系シーリング剤（セメダイン社製、Ｓ−７００Ｍ）を用いた以外は実施例１と同様の方法により研磨パッドを作製した。該不透水性弾性部材のアスカーＡ硬度は３２度（アスカーＤ硬度７度）であった。

実施例３
実施例１において、シリコーンシーラントの代わりに弾性エポキシ系接着剤（セメダイン社製、ＰＭ２１０）を用いた以外は実施例１と同様の方法により研磨パッドを作製した。該不透水性弾性部材のアスカーＡ硬度は５８度（アスカーＤ硬度１５度）であった。

実施例４
実施例１において、シリコーンシーラントの代わりに下記のウレタン系シーリング剤を用いた以外は実施例１と同様の方法により研磨パッドを作製した。該不透水性弾性部材のアスカーＡ硬度は５５度（アスカーＤ硬度１４度）であった。

８０℃に温調したイソシアネートプレポリマー（ユニロイヤル社製、Ｌ１００）と、硬化剤として１００℃に温調した４，４’−ジ−ｓｅｃ−ブチルージアミノジフェニルメタン（ユニリンク４２００）とを、イソシアネート基とアミノ基のモル比が１．０５／１．０となるように混合してウレタン系シーリング剤を調製した。

実施例５
実施例１において、シリコーンシーラントの代わりに下記の光硬化性樹脂組成物を用い、紫外線照射することにより光硬化させた以外は実施例１と同様の方法により研磨パッドを作製した。該不透水性弾性部材のアスカーＡ硬度は７０度（アスカーＤ硬度２６度）であった。

ウレタンアクリレート（ＡＫＣＲＯＳ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製、Ａｃｔｉｌａｎｅ２９０）１００重量部とベンジルジメチルケタール１重量部とを自転公転式ミキサー（シンキー社製）を用いて、回転数８００ｒｐｍで約３分間撹拌することにより混合して液状の光硬化性樹脂組成物を調製した。

比較例１
環状溝内に不透水性弾性部材を設けなかった以外は実施例１と同様の方法により研磨パッドを作製した。

比較例２
表面をバフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム（東レ社製、トーレペフ、厚さ：０．８ｍｍ）からなるクッション層を、製造例２で作製した両面テープ付き研磨領域の粘着面にラミ機を用いて貼り合わせた。次に、クッション層表面に両面テープを貼り合わせた。そして、研磨領域の光透過領域をはめ込むために打ち抜いた穴部分のうち、５０ｍｍ×１４ｍｍの大きさでクッション層を打ち抜き、開口部Ｂを形成した。そして、作製した光透過領域を開口部Ａ内にはめ込んで研磨パッドを作製した。なお、光透過領域と開口部Ａは同じ大きさであるため、研磨領域と光透過領域との間に隙間はない。

比較例３
実施例１において、シリコーンシーラントの代わりに下記のウレタン系シーリング剤を用いた以外は実施例１と同様の方法により研磨パッドを作製した。該不透水性弾性部材のアスカーＤ硬度は７５度であった。

８０℃に温調したイソシアネートプレポリマー（ユニロイヤル社製、Ｌ３２５）と、硬化剤として１２０℃に温調した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ＭＴ）とを、イソシアネート基とアミノ基のモル比が１．０５／１．０となるように混合してウレタン系シーリング剤を調製した。

表１から明らかなように、研磨領域と光透過領域との間にある環状溝内に、研磨領域及び光透過領域よりも硬度の小さい不透水性弾性部材を設けることにより、光透過領域及びはめ込み部分に生じた歪みや寸法変化を吸収することができる。また、該不透水性弾性部材は、研磨領域と光透過領域とクッション層の各接触部分を完全にシールすることができるため、効果的にスラリー漏れを防止することができる。

ＣＭＰ研磨で使用する従来の研磨装置の一例を示す概略構成図 本発明の研磨パッドの一例を示す概略断面図 本発明の終点検出装置を有するＣＭＰ研磨装置の一例を示す概略構成図

符号の説明

１：研磨パッド
２：定盤
３：研磨剤（スラリー）
４：被研磨対象物（ウエハ）
５：被研磨対象物（ウエハ）支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８：光透過領域
９：研磨領域
１０：開口部Ａ
１１：研磨層
１２：クッション層
１３：開口部Ｂ
１４：環状溝
１５：不透水性弾性部材
１６：両面テープ
１７：レーザー干渉計
１８：レーザービーム

Claims (7)

1. 研磨領域と、光透過領域を設けるための開口部Ａとを有する研磨層と、光透過領域よりも小さい開口部Ｂを有するクッション層とが、開口部Ａと開口部Ｂが重なるように積層されており、前記開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域が設けられており、さらに、前記開口部Ａと前記光透過領域との間にある環状溝内に、研磨領域及び光透過領域よりも低硬度の不透水性弾性部材が設けられている研磨パッド。
2. 前記不透水性弾性部材のアスカーＡ硬度が８０度以下である請求項１記載の研磨パッド。
3. 不透水性弾性部材が、ゴム、熱可塑性エラストマー、及び反応硬化性樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の不透水性樹脂を含有する不透水性樹脂組成物からなる請求項１又は２記載の研磨パッド。
4. 前記不透水性弾性部材は、環状溝より高さが低いものである請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
5. 研磨領域と、光透過領域を設けるための開口部Ａとを有する研磨層にクッション層を積層する工程、前記開口部Ａ内のクッション層の一部を除去し、クッション層に光透過領域よりも小さい開口部Ｂを形成する工程、前記開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域を設ける工程、及び前記開口部Ａと前記光透過領域との間にある環状溝内に、不透水性樹脂組成物を注入して硬化させることにより不透水性弾性部材を形成する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。
6. 研磨領域と、光透過領域を設けるための開口部Ａとを有する研磨層と、光透過領域よりも小さい開口部Ｂを有するクッション層とを、開口部Ａと開口部Ｂが重なるように積層する工程、前記開口部Ｂ上かつ前記開口部Ａ内に光透過領域を設ける工程、及び前記開口部Ａと前記光透過領域との間にある環状溝内に、不透水性樹脂組成物を注入して硬化させることにより不透水性弾性部材を形成する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。

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