JP4909706B2 - 研磨パッド - Google Patents

Description

本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、ハードディスク用のガラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な研磨パッドに関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。

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、一般的にケミカルメカニカルポリシング（以下、ＣＭＰという）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、被研磨材（半導体ウエハ）４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハの均一加圧を行うためのバッキング材と、スラリー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と被研磨材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、被研磨材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。

通常、研磨パッドの被研磨材と接触する研磨表面は、スラリーを保持・更新するための溝を有している。従来の研磨パッドの溝形状としては、放射状、同心円状、ＸＹ格子状、及びらせん状などが挙げられる。ＣＭＰプロセスにおいて、研磨パッドの中心部に供給されたスラリーは、研磨パッドの回転によって生じる遠心力によって中心から外側に溝を伝って流れ、最終的には研磨パッドの外に排出される。

研磨速度及び平坦化特性などの研磨特性を向上させるためには、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散させること、使用済のスラリーを効率よく排出させることが必要である。また、コスト面から新しいスラリーはできるだけ研磨パッド上に保持させて、スラリーの消費量を少なくする必要がある。しかし、従来の放射状等の溝形状では上記課題を解決することができなかった。

近年、この課題を解決するために以下のような溝形状を有する研磨パッドが提案されている。

特許文献１では、異なる半径の複数のウェーブ形状の同心グルーブが研磨表面に形成されている研磨パッドが開示されている。

特許文献２では、研磨領域へと伸びる一組のインフロー溝と研磨領域から伸びる一組のアウトフロー溝を含む研磨パッドが開示されている。

しかし、これらの研磨パッドであっても上記課題を満足できる程度まで解決できてない。

特表２００５−５００６８９号公報 特開２００５−１５０７４４号公報

本発明は、スラリーの供給量を減らした場合でも優れた研磨特性を維持することができる研磨パッドを提供することを目的とする。また、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。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、研磨表面に溝を有する研磨層を含む研磨パッドにおいて、
前記溝はスラリー供給溝とスラリー排出溝とからなり、
前記スラリー供給溝は、研磨層の中心領域から周端未満まで形成された供給基幹溝と、前記供給基幹溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第１供給側溝と、前記第１供給側溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第２供給側溝とを少なくとも有し、
前記スラリー排出溝は、前記スラリー供給溝に近接する排出基幹溝を少なくとも有し、前記排出基幹溝は、その一端が研磨層の中心領域の外側にあり、その他端が研磨層の周端にあることを特徴とする研磨パッド、に関する。

本発明者らは、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散させ、かつ新しいスラリーを研磨パッド上に長時間保持させる機能を有するスラリー供給溝と、スラリー供給溝から流れてくる使用済みのスラリーを効率よく回収して研磨パッドの外に排出する機能を有するスラリー排出溝とを組み合わせてユニット化し、該ユニットを研磨パッド全面に設けることにより、スラリーの供給量を減らした場合でも優れた研磨特性を維持することができることを見出した。

本発明では、パッドの回転方向に対して供給基幹溝の反対側（後ろ側）に、該供給基幹溝から分岐した第１供給側溝と、該第１供給側溝から分岐した第２供給側溝とを設けることが重要である。特に、第２供給側溝を設けない場合には、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散・保持させること、使用済スラリーを効率よく排出させること、又はスラリーの供給量を削減することが困難になる。

供給基幹溝、第１供給側溝、及び第２供給側溝の終端は、いずれも研磨パッドの周端より内側にあることが必要である。該溝の終端が研磨パッドの周端まで形成されている場合には、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散・保持させること、又はスラリーの供給量を削減することが困難になる。

一方、排出基幹溝は、その一端が研磨層の中心領域の外側にあり、その他端が研磨層の周端にあることが必要である。排出基幹溝の一端が研磨層の中心領域の内側にある場合には、新しいスラリーが排出基幹溝に流れ込みやすくなるため、スラリーの供給量を削減することが困難になる。また、排出基幹溝の他端が研磨層の周端まで形成されていない場合には、使用済スラリーを効率よく排出させることが困難になる。

また、スラリー排出溝は、排出基幹溝から分岐してスラリー供給溝に近接する第１排出側溝を少なくとも有することが好ましい。第１排出側溝を設けることにより、スラリー供給溝から流れてくる使用済スラリーをより効率よく回収して排出させることができる。

また、スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの２〜１５倍であることが好ましく、より好ましくは５〜１５倍である。スラリー供給溝の総長さが、スラリー排出溝の総長さの２倍未満の場合には、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散・保持させることが困難になるため、スラリーの供給量を減らした場合には研磨速度が低下する傾向にある。一方、１５倍を超える場合には、使用済スラリーの排出効果が悪くなるため研磨速度が低下する傾向にある。

また、スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１．５〜４倍であることが好ましい。スラリー排出溝の断面積が、スラリー供給溝の断面積の１．５倍未満の場合には、使用済スラリーの排出効果が悪くなるため研磨速度が低下する傾向にある。一方、４倍を超える場合には、新しいスラリーが流れ込みやすくなるためスラリーの利用効率が低下し、スラリーの供給量を減らした場合には研磨速度が低下する傾向にある。

また本発明は、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含む半導体デバイスの製造方法、に関する。

本発明における研磨層は、微細気泡を有する発泡体であれば特に限定されるものではない。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、感光性樹脂などの１種または２種以上の混合物が挙げられる。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、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。以下、前記発泡体を代表してポリウレタン樹脂について説明する。

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

イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。イソシアネート成分としては、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等の芳香族ジイソシアネート；エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート；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、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。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。

高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、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ーボネートポリオール、及びポリヒドキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオー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。

ポリオール成分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、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオールを併用することができる。また、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを併用することもできる。これら低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

ポリウレタン樹脂発泡体をプレポリマー法により製造する場合において、プレポリマーの硬化には鎖延長剤を使用する。鎖延長剤は、少なくとも２個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第１級もしくは第２級アミノ基、チオール基（ＳＨ）等が例示できる。具体的には、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、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）、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピ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、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、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミ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や低分子量ポリアミン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。

イソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量や研磨パッドの所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨パッドを得るためには、ポリオール成分と鎖延長剤の合計活性水素基（水酸基＋アミノ基）数に対するイソシアネート成分のイソシアネート基数は、０．８０〜１．２０であることが好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１５である。イソシアネート基数が前記範囲外の場合には、硬化不良が生じて要求される比重及び硬度が得られず、研磨特性が低下する傾向にある。

ポリウレタン樹脂発泡体は、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。

ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、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、事前にイソシアネート成分とポリオール成分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、得られるポリウレタン樹脂の物理的特性が優れており好適である。

ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法としては、中空ビーズを添加させる方法、機械的発泡法、化学的発泡法などが挙げられる。

ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、各成分を計量して容器に投入し、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。

また、ポリウレタン樹脂発泡体の原料となるプレポリマーを反応容器に入れ、その後鎖延長剤を投入、撹拌後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。また、原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形して直接シート状のポリウレタン樹脂発泡体を得ても良い。

ポリウレタン樹脂発泡体の平均気泡径は、３０〜８０μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜６０μｍである。この範囲から逸脱する場合は、研磨速度が低下したり、研磨後の被研磨材（ウエハ）のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。

ポリウレタン樹脂発泡体の比重は、０．５〜１．３であることが好ましい。比重が０．５未満の場合、研磨層の表面強度が低下し、被研磨材のプラナリティが低下する傾向にある。また、１．３より大きい場合は、研磨層表面の気泡数が少なくなり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が低下する傾向にある。

ポリウレタン樹脂発泡体の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４５〜７０度であることが好ましい。アスカーＤ硬度が４５度未満の場合には、被研磨材のプラナリティが低下し、また、７０度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ（均一性）が低下する傾向にある。

研磨層の大きさは特に限定されるものではないが、通常直径３０〜１００ｃｍ程度である。

研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．５〜２．５ｍｍであることが好ましい。前記厚みの研磨層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。

以下、研磨表面にスラリー供給溝とスラリー排出溝とを有する研磨層を含む研磨パッドについて詳しく説明する。

図２及び３は、研磨表面にスラリー供給溝とスラリー排出溝とを有する研磨層を含む研磨パッドの概略構成図である。ただし、図２及び３は、本発明の研磨パッドの構造を示す具体例に過ぎず、他の類似構造のものも本件発明に含まれる。

図２及び３に示すように、本発明の研磨層の表面には、研磨層の中心領域８から周端未満まで形成された供給基幹溝９と、供給基幹溝９から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第１供給側溝１０ａ及び１０ｂと、第１供給側溝１０ａから分岐して研磨層の周端未満まで形成された第２供給側溝１１とを構成成分として含むスラリー供給溝と、該スラリー供給溝に近接する排出基幹溝１２を構成成分として含むスラリー排出溝とが形成されている。なお、図２及び３には、簡略化するためにスラリー供給溝とスラリー排出溝とが組み合わされた１ユニットのみが記載されているが、実際の研磨層では、通常多数の該ユニットが研磨表面全体に形成されている。

また、図３に示すように、スラリー排出溝は、第２供給側溝１１から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第３供給側溝１３を構成成分として含んでいてもよい。また、スラリー排出溝は、排出基幹溝１２から分岐してスラリー供給溝に近接する第１排出側溝１４を構成成分として含んでいてもよい。

スラリー供給溝及びスラリー排出溝の形状は、直線状、曲線状、折れ線状、又はこれらの組み合わせであってもよい。

中心領域８は、スラリー供給機からスラリーが滴下される領域であり、通常半径１〜５ｃｍ程度の大きさである。

供給基幹溝９は、その一端が中心領域８内にあり、他端は研磨層の周端より内側にあることが必要である。他端は研磨層の周端から０．５〜５ｃｍの位置にあることが好ましい。

第１供給側溝１０ａ及び１０ｂは、供給基幹溝９から分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。第１供給側溝１０ａの他端は研磨層の周端から０．５〜５ｃｍの位置にあることが好ましい。第１供給側溝１０ａ及び１０ｂの数は、供給基幹溝９の長さによって適宜調整することができる。

第２供給側溝１１は、第１供給側溝１０ａから分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。第２供給側溝１１の数は、第１供給側溝１０ａの長さによって適宜調整することができる。

第３供給側溝１３は、第２供給側溝１１から分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。第３供給側溝１３の数は、第２供給側溝１１の長さによって適宜調整することができる。

排出基幹溝１２は、その一端が研磨層の中心領域８の外側にあり、他端は研磨層の周端にある構造を有する。図２及び３に示すように、排出基幹溝１２は、第１供給側溝１０及び／又は第２供給側溝１１の終端又は変曲部分に近接するように配置される。排出基幹溝１２の数は特に制限されないが、第２供給側溝１１が分岐している第１供給側溝１０ａの数と同じであることが好ましい。排出基幹溝１２と供給基幹溝９との角度は、通常１０〜８０°程度であり、好ましくは３０〜６０°である。

第１排出側溝１４は、排出基幹溝１２から分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。図３に示すように、第１排出側溝１４は、第１〜３供給側溝の終端に近接するように配置される。

スラリー供給溝及びスラリー排出溝の溝幅及び溝深さは特に制限されないが、通常、スラリー供給溝の溝幅は０．１〜５ｍｍ程度、溝深さは０．１〜２ｍｍ程度である。また、スラリー排出溝の溝幅は０．２〜１０ｍｍ程度、溝深さは０．２〜４ｍｍ程度である。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１．５〜４倍であることが好ましく、より好ましくは２〜４倍である。スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝幅、溝深さを変化させることも可能である。

第２供給側溝１１が分岐している第１供給側溝１０ａの溝ピッチは、通常３０〜１００ｍｍ程度である。第２供給側溝１１が分岐していない第１供給側溝１０ｂの溝ピッチは、通常１〜３０ｍｍ程度である。

第２供給側溝１１の溝ピッチは、図２のような構造の場合には通常１〜３０ｍｍ程度であり、図３のような構造の場合には通常２０〜７０ｍｍ程度である。

第３供給側溝１３の溝ピッチは、通常１〜３０ｍｍ程度である。第１排出側溝１４の溝ピッチは、通常２０〜７０ｍｍ程度である。

スラリー供給溝及びスラリー排出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、硬化させることにより形成する方法、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、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による形成方法などが挙げられる。

本発明の研磨パッドは、前記研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層（例えばクッション層など）との積層体であってもよい。

前記クッション層は、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材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、被研磨材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。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。

前記クッション層としては、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や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、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、研磨層とクッション層を両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。

前記両面テープは、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。クッション層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、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、研磨層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。

本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に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を用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、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。

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（研磨層）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、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［測定、評価方法］
（平均気泡径測定）
作製したポリウレタン発泡体を厚み１ｍｍ以下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もの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、ＳＥＭ（Ｓ−３５００Ｎ、日立サイエンスシステムズ（株））を用いて１００倍で観察した。得られた画像を画像解析ソフト（ＷｉｎＲｏｏｆ、三谷商事（株））を用いて、任意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。作製したポリウレタン発泡体を４ｃｍ×８．５ｃｍの短冊状（厚み：任意）に切り出したもの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。

（硬度測定）
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したもの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。

（研磨特性の評価）
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、研磨特性の評価を行った。研磨速度は、８インチのシリコンウエハに熱酸化膜を１μｍ製膜したものを、約０．５μｍ研磨して、このときの時間から算出した。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置（大塚電子社製）を用いた。そして、シリカスラリー（ＳＳ１２ キャボット社製）の流量を５０ｍｌ／ｍｉｎ、１００ｍｌ／ｍｉｎ、１５０ｍｌ／ｍｉｎ、又は２００ｍｌ／ｍｉｎに変えたときの研磨速度（Å／ｍｉｎ）の変化を測定した。測定結果を表１に示す。その他の研磨条件としては、研磨荷重３５０ｇ／ｃｍ^２、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、ウエハ回転数３０ｒｐｍとした。

製造例
容器にトルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）１２２９重量部、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート２７２重量部、数平均分子量１０１８のポリテトラメチレンエーテルグリコール１９０１重量部、ジエチレングリコール１９８重量部を入れ、７０℃で４時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーを得た。
該プレポリマー１００重量部及びシリコン系界面活性剤（東レダウコーニングシリコン製、ＳＨ−１９２）３重量部を重合容器内に加えて混合し、８０℃に調整して減圧脱泡した。その後、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激しく約４分間撹拌を行った。そこへ予め７０℃に温度調整したエタキュア３００（アルベマール社製、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミンと３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミンとの混合物）２１重量部を添加した。該混合液を約１分間撹拌した後、パン型のオープンモールド（注型容器）へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、１００℃で１６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。
約８０℃に加熱した前記ポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライサー（アミテック社製、ＶＧＷ−１２５）を使用してスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シート（平均気泡径：５０μｍ、比重：０．８６、硬度：５２度）を得た。次に、バフ機（アミテック社製）を使用して、厚さ１．２７ｍｍになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えた。そしてバフ処理をしたシートを直径６１ｃｍの大きさで打ち抜いて研磨シートを作製した。

実施例１
作製した研磨シートの表面に、溝加工機（テクノ社製）を用いて図２に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は１．０ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の２倍である。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の終端は、研磨層の周端から２０ｍｍ内側にある。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の溝ピッチは、８０ｍｍである。第２供給側溝が分岐していない第１供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。第２供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの５倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、５０°である。
この研磨層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）を貼りつけた。更に、コロナ処理をしたクッションシート（東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み０．８ｍｍ）の表面をバフ処理し、それを前記両面テープにラミ機を使用して貼り合わせた。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。

実施例２
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図３に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は１．２ｍｍ、溝深さは０．６ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の３．６倍である。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の終端は、研磨層の周端から２０ｍｍ内側にある。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の溝ピッチは、８０ｍｍである。第２供給側溝が分岐していない第１供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。第２供給側溝の溝ピッチは、５０ｍｍである。第３供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。第１排出側溝の溝ピッチは、５０ｍｍである。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの１３倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、４５°である。

比較例１
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図４に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。溝幅は２ｍｍ、溝深さは０．３ｍｍ、溝ピッチは２０ｍｍである。

比較例２
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図５に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。溝幅は０．２５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍ、溝ピッチは１．５ｍｍである。

比較例３
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図６に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１倍である。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの１倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、５°である。

比較例４
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図７に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は０．６ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１．２倍である。第１供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの７．６倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、４５°である。

表１の結果から明らかなように、本発明の研磨パッドは、スラリーの供給量を減らした場合でも優れた研磨速度を維持することができる。

ＣＭＰ研磨で使用する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構成図 本発明の研磨パッドの一例を示す概略構成図 従来の研磨パッドの一例を示す概略構成図 従来の研磨パッドの一例を示す概略構成図 従来の研磨パッドの一例を示す概略構成図 従来の研磨パッドの一例を示す概略構成図

符号の説明

１：研磨パッド（研磨層）
２：研磨定盤
３：研磨剤（スラリー）
４：被研磨材（半導体ウエハ）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８：中心領域
９：供給基幹溝
１０ａ：第２供給側溝が分岐している第１供給側溝
１０ｂ：第２供給側溝が分岐していない第１供給側溝
１１：第２供給側溝
１２：排出基幹溝
１３：第３供給側溝
１４：第１排出側溝

Claims (6)

1. 研磨表面に溝を有する研磨層を含む研磨パッドにおいて、
   前記溝はスラリー供給溝とスラリー排出溝とからなり、
   前記スラリー供給溝は、研磨層の中心領域から周端未満まで形成された供給基幹溝と、
   前記供給基幹溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第１供給側溝と、前記第１供給側溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第２供給側溝とを少なくとも有し、
   前記スラリー排出溝は、前記スラリー供給溝に近接する排出基幹溝を少なくとも有し、
   前記排出基幹溝は、その一端が研磨層の中心領域の外側にあり、その他端が研磨層の周端にあり、
   前記排出基幹溝の数は、前記第２供給側溝が分岐している前記第１供給側溝の数と同じであり、
   前記第１供給側溝および前記第２供給側溝は、パッドの回転方向に対して前記供給基幹溝の反対側のみにあることを特徴とする研磨パッド。
2. 前記排出基幹溝と前記供給基幹溝との角度が３０〜６０°であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド。
3. 前記スラリー排出溝は、前記排出基幹溝から分岐して前記スラリー供給溝に近接する第１排出側溝を少なくとも有する請求項１又は２記載の研磨パッド。
4. 前記スラリー供給溝の総長さは、前記スラリー排出溝の総長さの２〜１５倍である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
5. 前記スラリー排出溝の断面積は、前記スラリー供給溝の断面積の１．５〜４倍である請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッド。
6. 請求項１〜５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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