JP2006102940A - 研磨パッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨を終了する時点を判定する研磨技術を応用して、被研磨物の表面を平滑で平坦に安定して研磨できる研磨パッド及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】表面に研磨面１１ａを有する光透過性パッドから成る研磨パッド１０。光透過性パッド１１の裏面１１ｂに凹部１２を形成して、光透過率を局所的に変えることができる。光透過性パッド１１は、３５０〜９００ｎｍの光波長領域内にある少なくとも一つの波長の光に対して１０％以上、好ましくは３０％以上の光透過率を有する。光透過性パッド１１は、好適に、３７０〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に３９０〜９００ｎｍの光波長領域にわたって１０％以上の光透過率を示す。また、光透過性パッド１１は、好適に、４００〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に４５０〜９００ｎｍの波長範囲にわたって３０％以上の光透過率を示す。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に高い平滑性と平坦性が要求される半導体ウエハ、半導体デバイスウエハなどの被研磨物の表面を研磨するのに用いられる研磨パッド及びその製造方法に関し、特に、研磨を終了する時点を判定する研磨技術を応用した研磨に用いるのに適した研磨パッド及びその製造方法に関する。

一般に、表面に高い平滑性と平坦性が要求される半導体ウエハ、半導体デバイスウエハなどのような被研磨物の表面の研磨は、表面に研磨パッドを貼り付けた定盤を回転させながら、この研磨パッドの表面に研磨スラリーを供給し、この上に被研磨物の表面を押し付けて行われ、研磨スラリーとして、水又はグリコール類、アルコール類などを含んだ水ベースの水溶液中に、被研磨物の表面を機械的に研削する砥粒を分散させ、これに、被研磨物の表面と化学的に反応する薬液をさらに添加したものが使用されている。この薬液は、被研磨物の表面（被研磨面）を構成する材料に従って適宜に選定でき、例えば、被研磨面が二酸化珪素である場合、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、フッ酸、フッ化物などが使用され、被研磨面がタングステンである場合、硝酸鉄、ヨウ素酸カリウムなどが使用され、被研磨面が銅である場合、グリシン、キナルジン酸、過酸化水素、ベンゾトリアゾールなどが使用される。また、砥粒として、アルミナ、シリカ、セリア、ダイヤモンドなどからなる平均粒径０．００１〜１μｍの範囲にある粒子が使用される。

そして、研磨パッドとして、表面に砥粒を保持又は捕捉できる凹凸面を有する不織布パッド（表層の繊維組織によって凹凸面が形成される）や発泡体パッド（表面に露出した気泡空隙によって凹凸面が形成される）が使用され、研磨中、研磨パッドの表面と被研磨物の表面との間に介在する砥粒が、研磨パッドの表面に保持又は捕捉され、研磨パッドに追従して被研磨物と相対的に移動し、研磨スラリー中の薬液が被研磨物の表面と化学的に反応することによって被研磨物の表面に生成された異物を機械的に削り取り、これにより被研磨物の表面が研磨される（これを化学的機械的研磨という）。

代表的に、半導体デバイスウエハは、多層配線技術により、半導体ウエハ上に多層配線構造物を形成したものである。この多層配線構造物は、既知の成膜／エッチング技術を利用して、絶縁膜や金属膜のように異なる硬さの材質からなる膜を積層し、エッチングして、幅やピッチの異なる微細で複雑な多層配線パターンを形成したものであり、成膜後とエッチング後の表面に凹凸があると、この凹凸により膜に段差が生じ、この段差が配線の短絡の原因となるので、成膜後とエッチング後の表面には高い平滑性と平坦性が要求される。このため、上記のような化学的機械的研磨が行われている。

そして、半導体デバイスウエハの多層配線構造物のそれぞれの膜は、所定の厚さに研磨されていなければならず、研磨中の膜が所定の厚さとなった時点で研磨を終了する必要がある。

このため、表面に高い平滑性と平坦性が要求される半導体ウエハ、半導体デバイスウエハなどの被研磨物の研磨には、研磨を終了する時点（すなわち、研磨中の膜が所定の厚さとなった時点）を判定する研磨技術が応用されている。

この研磨技術は、研磨中の被研磨物の被研磨面に光を照射し、その反射光を光学センサで受光して、被研磨面の光の反射率の変化をモニタすることにより、研磨中の膜が所定の厚さとなった時点を判定するものである。（例えば、特許文献１〜３を参照）

この研磨技術を応用した研磨は、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、上記した研磨（化学的機械的研磨）と同様に、図１１に示すような研磨パッド２０を、その裏面に塗布した粘着剤２２を介して表面に貼り付けた定盤３１を使用して行われ、定盤３１を矢印Ｒの方向に回転させながら、研磨パッド２０の表面にノズル３５を通じて研磨スラリーを供給し、この上に、ホルダ３４に保持した被研磨物Ｗの表面を押し付け、これを矢印ｒの方向に回転させて行われる。ここで、被研磨面の光の反射率の変化をモニタする必要があるため、図１０Ａに例示する研磨装置３０ａでは、定盤３１は、上下に貫通するホール３６を有し、このホール３６の下方に、投光素子と受光素子とを備えた光学センサ３３が配置される（例えば、特許文献１及び２を参照）。このホール３６の上端には、光透過性の樹脂からなる蓋３２が固定される。この蓋３２の表面は、定盤３１の表面と同一の平面にある。そして、研磨パッド２０には、定盤３１のホール３６の位置に一致する部分に、窓２１（図１１）が設けられている。また、図１０Ｂに例示する研磨装置３０ｂでは、投光素子と受光素子とを備えた光学センサ３３が、定盤３１の表面に開口するホール内に取り付けられる（例えば、特許文献３を参照）。このホールの上端には、図１０Ａの研磨装置３０ａと同様に、光透過性の樹脂からなる蓋３２が固定され、この蓋３２の表面は、定盤３１の表面と同一の平面にある。そして、研磨パッド２０には、定盤３１に取り付けた光学センサ３３の位置に一致する部分に、窓２１（図１１）が設けられている。

このような従来の研磨パッドでは、図１１に示すように、研磨パッド２０を上下に貫通するほぼ楕円形状のスロットが形成されており、このスロットに嵌め込むことのできる形状に成形した光透過性の樹脂からなる窓２１を製造し、この窓２１を研磨パッド２０に形成した上記のスロットに嵌め込んで接着していた（例えば、特許文献１〜３を参照）。

米国特許第５８９３７９６号明細書（第５欄第６行〜第６欄第３８行、図２、図３） 特許第３３２６４４３号公報（段落００２２〜００４４、図１、図２） 特開２００３−６８６８６号公報（段落００３２、００３３、図１、図２）

しかし、上記のような従来の研磨パッドでは、研磨パッドに窓用のスロットを形成する作業、このスロットに正確に一致する形状の窓を製造する作業、及び研磨パッドに形成したスロットに窓を嵌め込んで固定する作業を要する。

また、不織布や発泡体からなる弾力性のある研磨パッドに、これよりも硬い樹脂製の窓が固定されるので、研磨パッドと窓との間に硬度の差が生じる。このため、研磨中に、窓と、窓付近の研磨パッドの部分とに働く応力に差が生じ、研磨パッドの窓付近の表面の部分が歪んだり、窓付近の研磨パッドの部分に亀裂が生じて、窓の固定力が低下し、窓の位置ズレが生じたり、研磨パッドが破壊されたりして、研磨スラリーが研磨パッドの裏面に漏れ、定盤に対する研磨パッドの粘着力が低下する。また、研磨パッドと窓との間に硬度の差があるので、研磨パッドと窓の表面の摩耗度が異なり、研磨パッドの表面に段差が生じ、この段差により、被研磨物の表面にスクラッチや表面うねりが生じ、被研磨物の表面を均一に研磨できない。

さらに、不織布や発泡体からなる弾力性のある研磨パッドでは、研磨中、被研磨物が研磨パッド内に沈み込み、研磨パッドが局所的に大きく弾性変形するので、研磨パッドの表面を被研磨物の表面全体にわたって安定して均一に作用させることができず、被研磨物の表面を均一に研磨できない。

このように、従来の研磨パッドでは、研磨を終了する時点を判定する上記の研磨技術を応用して、被研磨物の表面を平滑で平坦に安定して研磨できない。

したがって、本発明の目的は、研磨を終了する時点を判定する研磨技術を応用して、被研磨物の表面を平滑で平坦に安定して研磨できる研磨パッド及びその製造方法を提供することである。

上記目的を達成する本発明の研磨パッドは、光透過性パッドから構成される。

光透過性パッドは、研磨中、研磨スラリー中の砥粒を保持又は捕捉して、これを被研磨物の表面に作用させる研磨面を表面に有する。このため、この研磨面は、研磨スラリー中の砥粒を保持又は捕捉し得る程度の平均表面粗さ（Ｒａ）にある。

この研磨面の平均表面粗さ（Ｒａ）は、研磨スラリー中の砥粒の大きさにより適宜に選定できる。半導体ウエハや半導体デバイスウエハの表面の研磨に使用するときは、研磨面の表面平均粗さは、好ましくは５μｍ以下の範囲、より好ましくは１μｍ〜５μｍの間の範囲にある。

光透過性パッドは、その裏面に凹部を有する。これは、光透過性パッドの裏面に凹部を形成して、この凹部を形成した部分の厚さを薄くし、この部分の光透過率を向上させるためである。言い換えると、本発明では、光透過性パッドの裏面に凹部を形成することによって、光透過性パッドの光透過率を局所的に変えることができ、光を透過する個所のみの光透過率を向上できる。また、本発明では、このような凹部を表面に形成せず、裏面に形成しているので、光透過性パッドの表面（すなわち、研磨パッドの表面）に、段差が形成されない。このような凹部は、光透過性パッドの裏面の所望の位置に適宜に形成できる。このような凹部の形状は、所望の部分の厚さを薄くできる形状（例えば、同心円状、直線状、スパイラル状、点状など）であればよい。

光透過性パッドは、その表面に溝を有する。この溝は、この溝を通じて、光透過性パッドの表面に押し付けた被研磨物の表面（被研磨面）にわたって研磨スラリーをより均一に供給し、また研磨中に発生した研磨クズなどの異物を外部に排出するものでありするためのものであり、溝の形状は、光透過性パッドの表面に供給された研磨スラリーの流路として機能するような形状（例えば、放射状、格子状、スパイラル状など）であればよい。

この光透過性パッドは、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域内にある少なくとも一つの波長の光に対して１０％以上、好ましくは３０％以上の光透過率を有する。この光透過性パッドは、好適に、３７０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に３９０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域にわたって１０％以上の光透過率を示す。また、この光透過性パッドは、好適に、４００ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に４５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長範囲にわたって３０％以上の光透過率を示す。

このような光透過率を有する光透過性パッドは、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、アクリル系などの樹脂からなる無発泡体からなる。この樹脂として、好適に、純度６０％以上のもの、より好適に純度９０％以上のものが使用される。

本発明の研磨パッドは、上記の光透過性パッドの裏面に形成された接着剤の層からさらに構成され得る。接着剤として、ポリエステル系、ポリエチレン系、エポキシ系、ポリウレタン系、アクリル系、天然ゴムなどの光透過性のある接着剤が使用される。

本発明の研磨パッドは、光透過性のある接着剤からなる第一の層を光透過性ベースシートの表面に形成し、光透過性のある接着剤からなる第二の層を光透過性ベースシートの裏面に形成したバックシートからさらに構成され得る。このバックシートは、第一の層を介して上記の光透過性パッドの裏面に接着される。ここで、光透過性ベースシートとして、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系又はアクリル系の樹脂からなる無発泡体シートが使用される。

本発明の研磨パッドは、接着剤からなる第一の層を、不織布又は発泡体からなる弾性シートの表面に形成し、接着剤からなる第二の層をこの弾性シートの裏面に形成したバックシートからさらに構成され得る。ここで、弾性シートは、光を透過しないので、少なくとも表面から裏面に貫通するスロットを有する。このバックシートは、第一の層を介して上記の光透過性パッドの裏面に接着される。ここで、第一及び第二の層が、弾性シートのスロットを塞ぐように形成される場合は、接着剤として光透過性のあるものが使用される。

このように光透過性パッドの裏面に接着剤の層を形成し又はバックシートを接着した研磨パッドは、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域内にある少なくとも一つの波長の光に対して１０％以上、好ましくは３０％以上の光透過率を有する。このような研磨パッドは、好適に、３７０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に３９０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域にわたって１０％以上の光透過率を示す。また、このような研磨パッドは、好適に、４００ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に４５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長範囲にわたって３０％以上の光透過率を示す。

上記本発明の研磨パッドは、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系又はアクリル系の樹脂と、硬化剤との混合液を成形型内に充填し、これを硬化して板状の無発泡体を成形し、この板状の無発泡体の両面を研磨して、表面に研磨面を有する光透過性パッドを製造することによって製造される。

本発明が以上のように構成されるので、以下のような効果を奏する。

研磨パッドに窓用のスロットを形成し、このスロットに一致する形状の窓を製造し、さらに研磨パッドに形成したスロットに窓を嵌め込んで固定する作業がなくなった。

また、研磨パッドの表面に硬度の差がないので、研磨パッドの表面の摩耗度が一定であり、被研磨物の表面にスクラッチや表面うねりが生じない。研磨中に研磨パッドの表面が歪んだり、研磨パッドが破壊されたりして、研磨スラリーが研磨パッドの裏面に漏れることがない。

さらに、研磨パッドの光透過性パッドが無発泡体からなるので、研磨中、被研磨物が研磨パッド内に沈み込んだり、研磨パッドが大きく弾性変形することがなく、研磨パッドの表面を被研磨物の表面全体にわたって安定して均一に作用させることができる。

したがって、本発明に従って、研磨を終了する時点を判定する研磨技術を応用して、被研磨物の表面を平滑で平坦に安定して研磨できる、という効果を奏する。

＜本発明の実施の形態＞ 研磨を終了する時点を判定する研磨技術を応用して、表面に高い平滑性と平坦性が要求される半導体ウエハ、半導体デバイスウエハなどの被研磨物の表面を研磨するため、図１０Ａ及び１０Ｂに示されるような研磨装置３０ａ、３０ｂに使用される研磨パッド１０である。

図示の研磨装置３０ａ、３０ｂを使用する研磨は、表面に研磨パッド１０を貼り付けた定盤３１を矢印Ｒの方向に回転させながら、研磨パッド１０の表面にノズル３５を通じて研磨スラリーを供給し、この上に、ホルダ３４に保持した被研磨物Ｗの表面を押し付け、これを矢印ｒの方向に回転させて行われる。研磨スラリーとして、被研磨物Ｗの表面と化学的に反応する薬液をさらに添加したものを使用して、化学的機械的研磨を行ってもよい。

図１０Ａに示す研磨装置３０ａでは、定盤３１は、上下に貫通するホール３６を有し、投光素子と受光素子とを備えた光学センサ３３が、ホルダ３４に保持されている被研磨物Ｗの下方に配置される。研磨中、定盤３１のホール３６が、被研磨物Ｗの表面（被研磨面）を通過したとき、すなわち光学センサ３３とホール３６と被研磨面とが一直線上に配列されたときに、このホール３６及び蓋３２を通じて光学センサ３３の投光素子（図示せず）からの光が被研磨面に照射され、この反射光を、ホール３６及び蓋３２を通じて光学センサ３３の受光素子（図示せず）で受け、被研磨面の光の反射率の変化をモニタし、研磨を終了する時点を判定する。

また、図１０Ｂに示す研磨装置３０ｂでは、投光素子と受光素子とを備えた光学センサ３３が、定盤３１の表面に開口するホール内に取り付けられる。研磨中、定盤３１に取り付けた光学センサ３３が、被研磨物Ｗの表面（被研磨面）を通過するとき、光学センサ３３の投光素子（図示せず）からの光が被研磨面に照射され、この反射光を光学センサ３３の受光素子（図示せず）で受けて、被研磨面の光の反射率の変化をモニタし、研磨を終了する時点を判定する。

＜研磨パッド＞ 図１０Ａ及び１０Ｂに示す研磨装置３０ａ、３０ｂに使用される本発明の研磨パッド１０は、図１Ａに示すように、表面に研磨面１１ａを有する光透過性パッド１１から構成される。

この研磨パッド１０は、図１Ｂ及び１Ｃに示すように、定盤３１の表面に塗布した粘着剤３７を介して、定盤３１の表面に貼り付けられるものである。

ここで、粘着剤３７は、図１Ｂに示すように、定盤３１の蓋３２の表面以外の定盤３１の表面に塗布されてもよいし、また、図１Ｃに示すように、定盤３１の表面全体に塗布してもよい。この図１Ｃに示すように、定盤３１の表面全体に接着剤３７が塗布される場合、接着剤３７として、ポリエステル系、ポリエチレン系、エポキシ系、ポリウレタン系、アクリル系、天然ゴムなどの光透過性のある接着剤が使用される。

光透過性パッド１１は、研磨中、この表面に研磨スラリー中の砥粒を保持又は捕捉して、これを被研磨物Ｗの表面に作用させる研磨面１１ａを有する。このため、この研磨面１１ａは、研磨スラリー中の砥粒を保持又は捕捉し得る程度の平均表面粗さ（Ｒａ）にある。この研磨面１１ａの表面平均粗さは、研磨スラリー中の砥粒の大きさにより適宜に選定できる。半導体ウエハや半導体デバイスウエハなどの表面の研磨に使用するときは、研磨面１１ａの表面平均粗さは、好ましくは、５μｍ以下の範囲、より好ましくは１μｍ〜５μｍの間の範囲にある。

光透過性パッド１１は、その裏面１１ｂに、図１Ａに破線で示すような凹部１２（図６にも示される）を有してもよい。これは、光透過性パッド１１の裏面１１ｂに凹部１２を形成して、この凹部１２を形成した部分の厚さを薄くし、この部分の光透過率を向上させるためである。言い換えると、本発明では、光透過性パッド１１の裏面１１ｂに凹部１２を形成することによって、光透過性パッド１１の光透過率を局所的に変えることができ、光を透過する個所のみの光透過率を向上できるのである。また、本発明では、このような凹部１２を光透過性パッド１１の表面に形成せずに、裏面１１ｂに形成しているので、光透過性パッド１１の表面（すなわち、研磨パッド１０の表面）に、段差が形成されない。このような凹部１２は、定盤３１の蓋３２の位置に一致する部分に形成されていればよく、光透過性パッド１１の裏面１１ｂの所望の位置に適宜に形成でき、スパイラル状や点状（所望の部分を所望の深さだけ単に刳り貫いた形状）などの形状、又は図４Ａに例示すように、同心円状に形成してもよいし、また図４Ｂに例示するように、研磨パッド１０の直径に沿って直線状に形成してもよい。光が通過する部分の光透過性パッド１１の厚さが薄くなる（すなわち、凹部１２を深くする）と、光透過率が高くなる。

図１Ｃに示すように、定盤３１の表面全体に接着剤３７が塗布される場合、被研磨面への照射光と、被研磨面からの反射光とを透過する定盤３１の表面上の蓋３２の表面に塗布された粘着剤３７によって、この部分の光透過率が低下するので、定盤３１の表面の蓋３２上の研磨パッド１０の厚さを薄くして、この部分の光透過率を向上させてもよい。すなわち、光透過性パッド１１の裏面１１ｂに、図１Ａに破線で示すように凹部１２を形成して、定盤３１の蓋３２上の研磨パッド１０の厚さを薄くし得る。

光透過性パッド１１は、図６に示すように、その表面に溝１９を有する。この溝１９は、この溝１９を通じて、光透過性パッド１１の表面に押し付けた被研磨物Ｗの表面（被研磨面）にわたって研磨スラリーをより均一に供給し、また研磨中に発生した研磨クズなどの異物を外部に排出するものであり、溝１９の形状は、光透過性パッドの表面に供給された研磨スラリーの流路として機能するような形状であればよく、図５Ａに例示するように、放射状であってもよく、また図５Ｂに例示されるように、格子状であってもよい。このような溝１９を光透過性パッド１１の表面に形成すると、研磨中、この溝１９を流れる研磨スラリーにより、光が吸収され、また散乱されて、溝１９を形成した部分の光透過率が低下するので、図６に示すように、溝１９を形成した部分の裏面１１ｂに上記の凹部１２を形成し、この部分の研磨パッド１０の厚さを薄くして、光透過率を向上させることが好ましい。

１０％未満の光透過率では、研磨を終了する時点の判定を正確に行えないことがあるため、光透過性パッド１１は、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域内にある少なくとも一つの波長の光に対して１０％以上、好ましくは３０％以上の光透過率を有する。この光透過性パッド１１は、好適に、３７０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に３９０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域にわたって１０％以上の光透過率を示す。また、この光透過性パッド１１は、好適に、４００ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に４５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長範囲にわたって３０％以上の光透過率を示す。

このような光透過率を有する光透過性パッド１１は、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、アクリル系などの樹脂からなる無発泡体からなる。ここで、この樹脂として、好適に、純度６０％以上のもの、より好適に純度９０％以上のものが使用される。高い純度のものを使用することで、高い光透過率が得られる。また、この無発泡体は、発泡体よりも硬度が比較的高く、弾力性が小さいので、研磨中、被研磨物Ｗが研磨パッド１０内に沈み込んだり、研磨パッド１０が大きく弾性変形することがなく、研磨パッド１０の表面が被研磨物Ｗの表面にわたって安定して均一に作用する。

本発明の研磨パッドは、図２Ａに示すように、上記の光透過性パッド１１の裏面１１ｂに形成された接着剤の層１３からさらに構成され得る。

この研磨パッド１０は、接着剤の層１３を介して図１０Ａ及び１０Ｂに示す研磨装置３０ａ、３０ｂの定盤３１に貼り付けられるものである。なお、実用上、接着剤の層１３の裏面には、この接着剤の乾燥防止などのため離型紙（図示せず）が貼り合わされており、使用の際に、この離型紙を使用者が剥がし、研磨パッド１０が定盤３１の表面に貼り付けられる。

接着剤として、ポリエステル系、ポリエチレン系、エポキシ系、ポリウレタン系、アクリル系、天然ゴムなどの光透過性のある接着剤が使用される。また、この研磨パッド１０は、図２Ｂに示すように、光透過性パッド１１の裏面１１ｂに、上記の凹部１２を形成してもよい。さらに、光透過性パッド１１の表面に、上記の溝１９を形成してもよい。

また、本発明の研磨パッド１０は、図３Ａに示すように、光透過性のある接着剤からなる第一の層１５を光透過性ベースシート１６の表面に形成し、光透過性のある接着剤からなる第二の層１７を光透過性ベースシート１６の裏面に形成したバックシート１４からさらに構成され得る。

この研磨パッド１０は、第二の層１７を介して図１０Ａ及び１０Ｂに示す研磨装置３０ａ、３０ｂの定盤３１に貼り付けられるものである。なお、実用上、接着剤の層１５の表面と層１７の裏面には、それぞれ、接着剤の乾燥防止などのため離型紙（図示せず）が貼り合わされており、使用前に、層１５の表面上の離型紙を使用者が剥がし、層１５を介してバックシート１４を光透過性パッド１１の裏面に貼り付け、使用の際に、層１７の裏面上の離型紙を使用者が剥がし、図３Ａに示す研磨パッド１０が定盤３１の表面に貼り付けられ得る。

このバックシート１４は、第一の層１５を介して上記の光透過性パッド１１の裏面１１ｂに接着される。この光透過性ベースシート１６は、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系又はアクリル系の樹脂からなる無発泡体からなる。また、この研磨パッド１０は、破線で図示するように、光透過性パッド１１の裏面１１ｂに、上記の凹部１２を形成してもよい。また、このバックシート１４に、その表面から裏面に貫通するスロット（図示せず）を形成し、この部分の研磨パッド１０の光透過率を向上してもよい。

本発明の研磨パッド１０は、図３Ｂに示すように、接着剤からなる第一の層１５を、不織布又は発泡体からなる弾性シート１６´の表面に形成し、接着剤からなる第二の層１７をこの弾性シート１６´の裏面に形成したバックシート１４´からさらに構成され得る。ここで、弾性シート１６´は、光を透過しないので、この弾性シート１６には、予め、定盤３１の表面の蓋３２上の位置に一致する部分に、表面から裏面に貫通するスロット１８が形成されている。

この研磨パッド１０は、第二の層１７を介して図１０Ａ及び１０Ｂに示す研磨装置３０ａ、３０ｂの定盤３１に貼り付けられるものである。なお、図３Ａに示す研磨パッド１０と同様に、図３Ｂに示す研磨パッド１０においても、実用上、接着剤の層１５の表面と層１７の裏面には、それぞれ、接着剤の乾燥防止などのため離型紙（図示せず）が貼り合わされており、使用前に、層１５の表面上の離型紙を使用者が剥がし、層１５を介してバックシート１４´を光透過性パッド１１の裏面に貼り付け、使用の際に、層１７の裏面上の離型紙を使用者が剥がし、図３Ａに示す研磨パッド１０が定盤３１の表面に貼り付けられ得る。

このバックシート１４´は、第一の層１５を介して上記の光透過性パッド１１の裏面１１ｂに接着される。ここで、第一又は第二の層１５、１７が、弾性シート１４´のスロット１８の一部又は全部を塞ぐように形成されている場合は、接着剤として光透過性のあるものが使用される。

図２に示すように光透過性パッド１１の裏面１１ｂに接着剤の層１３を形成し又は図３に示すようにバックシート１４、１４´を接着した研磨パッド１０は、１０％未満の光透過率では、研磨を終了する時点の判定を正確に行えないことがあるため、３５０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域内にある少なくとも一つの波長の光に対して１０％以上、好ましくは３０％以上の光透過率を有する。このような研磨パッド１０は、好適に、３７０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に３９０ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域にわたって１０％以上の光透過率を示す。また、このような研磨パッド１０は、好適に、４００ｎｍ〜９００ｎｍの光波長領域、より好適に４５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長範囲にわたって３０％以上の光透過率を示す。

＜製造方法＞ 上記本発明の研磨パッド１０は、表面に研磨面を有する光透過性パッド１１を製造することによって製造される。この光透過性パッド１１は、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系又はアクリル系の樹脂と、硬化剤との混合液を成形型内に充填し、これを硬化して板状の無発泡体を成形し、この板状の無発泡体の両面を研削して所定の厚さに加工し、両面を、ダイヤモンド砥粒を表面に固定した既知の面修正工具などを使用して研磨することにより製造される。

光透過性パッド１１の製造に使用される樹脂として、好適に、純度６０％以上のもの、より好適に純度９０％以上のものが使用される。例えば、ポリウレタン系の樹脂では、好適に純度６０％のトリレンジイソシアネート、より好適に純度９０％以上のメタキシリレンジイソシアネート又はヘキサメチレンジイソシアネートが使用される。このように樹脂の純度を高くすると、低い光波長領域における光透過率を向上させることができる。なお、硬化剤として、3,3’-ジクロロ-4,4’ジアミノジフェニルメタン（例えば、商品名：MOCA、デュポン社）、メチレンジアニリンと塩化ナトリウムの複合体（例えば、商品名：Caytur21、デュポン社）又はジメチルチオ2,4-トルエンジアミンとジメチルチオ2,6-トルエンジアミンの混合物（例えば、商品名：Ethacure300、エチル社）が使用できる。

図１、２及び６に示すように、裏面１１ｂに凹部１２を有する光透過性パッド１１は、既知の旋盤加工技術などを利用して、上記のようにして製造された光透過性パッド１１の底面１１ｂに所望の形状の凹部１２を機械的に形成できる。

また、光透過性パッド１１の表面に溝１９を形成するときは、既知の旋盤加工技術などを利用して、上記のようにして製造された光透過性パッド１１の表面に所望の形状の溝１９を機械的に形成できる。

図２に示すように、光透過性パッド１１の裏面１１ｂに接着剤からなる層１３を形成するときは、上記のようにして製造された光透過性パッド１１の裏面１１ｂに、ナイフ等を使用して、接着剤を薄く塗布することによって形成できる。

図３Ａに示すようなバックシート１４は、光透過性ベースシート１６の表面に、ナイフ等を使用して接着剤を塗布し、第一の層１５を形成し、光透過性ベースシート１６の裏面に、ナイフ等を使用して接着剤を塗布し、第二の層１７を形成することにより製造され、バックシート１４は、この第一の層１５を介して、上記のようにして製造された光透過性パッド１１の裏面１１ｂに接着できる。

図３Ｂに示すようなバックシート１４´は、弾性シート１６´に、表面から裏面に貫通するスロット１８を形成し、この弾性シート１８の表面に、ナイフ等を使用して接着剤を塗布し、第一の層１５を形成し、弾性シート１６´の裏面に、ナイフ等を使用して接着剤を塗布し、第二の層１７を形成して製造され、このバックシート１４´は、この第一の層１５を介して、上記のようにして製造された光透過性パッド１１の裏面１１ｂに接着できる。

＜実施例１＞ ８０℃に加温したウレタンプレポリマー（純度９０％以上のメタキシリレンジイソシアネート）（１００部）に、１２０℃に加温した硬化剤（商品名：MOCA、デュポン社）（３０部）を加えた混合液を成形型内に充填して、１２０℃で１０分間保持し、板状の無発泡体を成形し、これを成形型から取り出した。この板状の無発泡体を１００℃の恒温槽で１２時間保持した後、自然冷却した。この板状の無発泡体を直径２４インチの円形に型抜きした後、所定の厚さに研削し、両面を、ダイヤモンド砥粒を表面に固定した既知の面修正工具を使用して、平均表面粗さ（Ｒａ）１μｍ以下（ほぼ鏡面に近い表面の粗さ）に研磨し、厚さ１．５ｍｍの光透過性パッドを製造し、これを実施例１の研磨パッドとした。

＜実施例２＞ 実施例２の研磨パッドは、上記実施例１の研磨パッドと、使用する樹脂（上記実施例よりも低い純度）が異なる以外は、同じ材料を使用し、同じ条件で製造された。すなわち、８０℃に加温したウレタンプレポリマー（純度６０％のトリレンジイソシアネート）（１００部）に、１２０℃に加温した硬化剤（商品名：MOCA、デュポン社）（３０部）を加えた混合液を成形型内に充填して、１２０℃で１０分間保持し、板状の無発泡体を成形し、これを成形型から取り出した。この板状の無発泡体を１００℃の恒温槽で１２時間保持した後、自然冷却した。この板状の無発泡体を直径２４インチの円形に型抜きした後、所定の厚さに研削し、両面を、ダイヤモンド砥粒を表面に固定した既知の面修正工具を使用して、平均表面粗さ（Ｒａ）１μｍ以下（ほぼ鏡面に近い表面の粗さ）に研磨し、厚さ１．５ｍｍの光透過性パッドを製造し、これを実施例２の研磨パッドとした。

＜試験１＞ 上記実施例１及び２の研磨パッドの光透過率を計測し、光透過性の樹脂に加えられる硬化剤の純度の違いによる各研磨パッドの光透過率について調べた。光透過率の測定は、各研磨パッドから３０ｍｍ×３０ｍｍの試験片（厚さ１．５ｍｍ）を切り出し、この試験片について、分光光度計（製品番号：ＤＲ／２０１０、セントラル科学株式会社）を使用して、下記の表１の条件で行った。

試験１の結果を図７のグラフに示す。図７のグラフ中、符号Ｅ１で示す曲線は実施例1の研磨パッドの光透過率であり、符号Ｅ２で示す曲線は、実施例２の研磨パッドの光透過率である。

図示のグラフに示されるように、上記実施例１の研磨パッドの光透過率は、波長約３７０ｎｍ以上の範囲で１０％以上を示し、波長約４００ｎｍ以上の範囲で３０％以上を示した。また、実施例１の研磨パッドで使用した硬化剤よりも低い純度の硬化剤を使用して製造した実施例２の研磨パッドの光透過率は、波長約３９０ｎｍ以上の範囲で１０％以上を示し、波長約４００ｎｍ以上の範囲で３０％以上を示した。このことから、より高い純度の樹脂を使用することにより、より短い波長において、より高い光透過率の研磨パッド（光透過性パッド）を製造できることがわかる。

なお、実施例１において、樹脂として、純度９０％以上の他のポリウレタン系の樹脂(ヘキサメチレンジイソシアネート)を使用しても、同様の結果が得られた。

＜実施例３〜５＞ 実施例３〜５の研磨パッドは、それぞれ、各研磨パッドの厚さが相違するだけで、上記実施例２の研磨パッドと同一の材料を使用し、同一の条件で製造された。実施例３の研磨パッドの厚さは１．５ｍｍ（上記実施例２の研磨パッドと同一）であり、実施例４の研磨パッドの厚さは１．０ｍｍであり、実施例５の研磨パッドの厚さは０．５ｍｍであった。なお、各研磨パッドの両面の平均表面粗さ（Ｒａ）は１μｍ以下（ほぼ鏡面に近い表面の粗さ）であった。

＜試験２＞ 上記実施例３〜５の研磨パッドのそれぞれの光透過率を測定し、研磨パッドの厚みに対する光透過率について調べた。光透過率の測定は、上記試験１と同様に、各研磨パッドから３０ｍｍ×３０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片について、分光光度計（製品番号：ＤＲ／２０１０、セントラル科学株式会社）を使用して、上記の表１の条件で行った。

試験２の結果を図８のグラフに示す。図８のグラフ中、符号Ｅ３〜５で示す曲線は、それぞれ、実施例３〜５の研磨パッドの光透過率である。図示のように、研磨パッドの厚さを薄くすると、光透過率を高くできることがわかる。

＜実施例６〜８＞ 実施例６〜８の研磨パッドは、それぞれ、ダイヤモンド砥粒を表面に固定した既知の面修正工具を使用して、各研磨パッドの表面を平均表面粗さ（Ｒａ）３μｍに研磨した以外は、上記実施例３〜５の研磨パッドと同一の材料及び同じ条件で製造された。実施例６〜８の研磨パッドの厚さは、それぞれ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ及び０．５ｍｍであった。なお、各研磨パッドの裏面の平均表面粗さ（Ｒａ）は１μｍ以下（ほぼ鏡面に近い表面の粗さ）であった。

＜試験３＞ 上記実施例６〜８の研磨パッドのそれぞれの光透過率を測定し、表面に粗面を形成した研磨パッドの厚みに対する光透過率について調べた。光透過率の測定は、上記試験１と同様に、各研磨パッドから３０ｍｍ×３０ｍｍの試験片を切り出し、この試験片について、分光光度計（製品番号：ＤＲ／２０１０、セントラル科学株式会社）を使用して、上記の表１の条件で行った。

試験３の結果を図９のグラフに示す。図９のグラフ中、符号Ｅ６〜８で示す曲線は、それぞれ、実施例６〜８の研磨パッドの光透過率である。図示のように、図８に示す上記実施例３〜５の研磨パッドの光透過率と比較して、実施例６〜８の研磨パッドのように、表面を粗く加工すると、研磨パッドの光透過率が低くなるが、研磨パッドの厚さを薄くすることで、光透過率を高くできることがわかる。

図１Ａは、本発明の第一の態様の研磨パッドの断面図であり、図１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄは、それぞれ、定盤の断面図である。 図２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、本発明の第二の態様の研磨パッドの断面図である。 図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ、本発明の第三の態様の研磨パッドの断面図である。 図４Ａ及び４Ｂは、それぞれ、本発明の光透過性パッドの裏面に形成される凹部の平面形状の例を示す。 図５Ａ及び５Ｂは、それぞれ、本発明の光透過性パッドの表面に形成される溝の平面形状の例を示す。 図６は、図４に示す凹部と、図５に示す溝とを形成した光透過性パッドの断面図である。 図７は、実施例１と実施例２の研磨パッドのそれぞれの光透過率を示すグラフである。 図８は、実施例３〜５の研磨パッドのそれぞれの光透過率を示すグラフである。 図９は、実施例６〜８の研磨パッドのそれぞれの光透過率を示すグラフである。 図１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ、本発明の研磨パッドを使用できる研磨装置の断面図である。 図１１は、従来の研磨パッドの断面図である。

符号の説明

１０・・・研磨パッド
１１・・・光透過性パッド
１１ａ・・・研磨面
１１ｂ・・・光透過性パッドの裏面
１２・・・凹部
１３・・・粘着剤の層
１４、１４´・・・バックシート
１５・・・第一の層
１６・・・光透過性ベースシート
１６´・・・弾性シート
１７・・・第二の層
１８・・・スロット
１９・・・溝
２０・・・従来の研磨パッド
２１・・・窓
２２・・・粘着剤
３０ａ、３０ｂ・・・研磨装置
３１・・・定盤
３２・・・蓋
３３・・・光学センサ
３４・・・ホルダ
３５・・・ノズル
３６・・・ホール
３７・・・粘着剤
３８・・・弾性シート
３９・・・スロット
Ｌ１・・・照射光
Ｌ２・・・反射光
Ｒ・・・定盤回転方向
ｒ・・・ホルダ回転方向
Ｗ・・・被研磨物
Ｅ１〜Ｅ８・・・実施例１〜８の光透過率曲線

Claims (5)

1. 研磨装置を使用して被研磨物の表面を研磨するための方法であって、
   前記研磨装置が、
   定盤であって、前記定盤が、前記定盤を上下に貫通するホール、及びこのホールの上端に固定した光透過性の樹脂からなる蓋を有し、前記蓋の表面が、前記定盤の表面と同一の平面にあり、前記定盤の表面に研磨パッドが貼り付けられる、ところの定盤、
   前記定盤の表面に貼り付けた前記研磨パッドの表面に研磨スラリーを供給するノズル、
   被研磨物を保持し、前記定盤の表面に貼り付けた前記研磨パッドの表面に前記被研磨物の表面を押し付けるホルダ、及び
   投光素子と受光素子とを備えた光学センサであって、前記光学センサが、前記ホールの下方に配置される、ところの光学センサ、
   から成り、
   前記研磨パッドが、
   表面に研磨面を有する光透過性パッドであって、前記研磨スラリー中の砥粒が前記研磨面に保持又は補足されて、前記砥粒が前記被研磨物の表面に作用する、ところの光透過性パッド、
   から成り、
   前記光透過性パッドが、純度６０％以上の樹脂と、硬化剤とからなる板状の無発泡体からなり、
   前記研磨面の平均表面粗さが５μｍ以下の範囲にあり、
   前記光透過性パッドが、４５０ｎｍから９００ｎｍの波長範囲にわたって３０％以上の光透過率を有し、
   前記光透過性パッドが、その表面に、前記光透過性パッドの表面に供給された前記研磨スラリーの流路として機能するような形状の溝を有し、
   前記光透過性パッドが、その裏面に凹部を有し、
   前記凹部が、前記定盤の前記蓋の位置に一致する部分に形成され、
   前記凹部が、前記溝を流れる前記研磨スラリーによる光の吸収と散乱による前記光透過性パッドの光透過率を低下させないために、前記溝を形成した部分の前記光透過性パッドの裏面に形成され、
   当該方法が、
   表面に前記研磨パッドを貼り付けた前記定盤を回転させる工程、
   前記研磨パッドの表面に前記ノズルを通じて前記研磨スラリーを供給する工程、
   前記研磨スラリーを供給した前記研磨バッドの表面上に、前記ホルダに保持した前記被研磨物の表面を押し付け、この被研磨物を回転させる工程、及び
   前記被研磨物の表面の研磨中、前記定盤の前記ホールが前記被研磨物の表面を通過したときに、前記光学センサの前記投光素子からの光が、前記ホール及び前記蓋を通じて前記被研磨物の表面に照射され、この反射光を、前記蓋及び前記ホールを通じて前記光学センサの前記受光素子で受け、前記被研磨物の表面の光の反射率の変化をモニターし、前記被研磨物の表面の研磨を終了する時点を判定する工程であって、前記溝及び前記溝を流れる前記研磨スラリーを通過する前記光及び前記反射光が前記凹部を通過する、ところの工程、
   から成る方法。
2. 請求項１の方法であって、
   前記研磨面の平均表面粗さが３μｍ以下の範囲にある、
   ところの方法。
3. 請求項１の方法であって、
   前記樹脂として、純度６０％のトリレンジイソシアネート、純度９０％以上のメタキシリレンジイソシアネート、又は純度９０％以上のヘキサメチレンジイソシアネートが使用される、
   ところの方法。
4. 請求項１の方法であって、
   前記硬化剤として、３，３´−ジクロロ−４，４´ジアミノジフェニルメタン、メチレンジアニリンと塩化ナトリウムの複合体、又はジメチルチオ２，４−トルエンジアミンとジメチルチオ２，６−トルエンジアミンの混合物が使用される、
   ところの方法。
5. 請求項１の方法であって、
   前記研磨装置に代えて、
   定盤であって、前記定盤が、前記定盤の表面に開口するホール、及びこのホールの上端に固定した光透過性の樹脂からなる蓋を有し、前記蓋の表面が、前記定盤の表面と同一の平面にあり、前記定盤の表面に研磨パッドが貼り付けられる、ところの定盤、
   前記定盤の表面に貼り付けた前記研磨パッドの表面に研磨スラリーを供給するノズル、
   被研磨物を保持し、前記定盤の表面に貼り付けた前記研磨パッドの表面に前記被研磨物の表面を押し付けるホルダ、及び
   投光素子と受光素子とを備えた光学センサであって、前記光学センサが、前記ホール内に取り付けられる、ところの光学センサ、
   から成る研磨装置を使用して前記被研磨物の表面を研磨する、
   ところの方法。

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