JP5263481B2

JP5263481B2 - 化学機械研磨パッド

Info

Publication number: JP5263481B2
Application number: JP2007556943A
Authority: JP
Inventors: 隆浩岡本; 力丸桑原; 敬祐栗山; 昭衛辻
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: US8053521B2; US20090036045A1; CN101379598B; JPWO2007089004A1; TWI404597B; EP1981070A1; EP1981070A4; KR20080090496A; TW200800487A; WO2007089004A1; CN101379598A

Description

本発明は、化学機械研磨パッドに関する。

半導体装置の製造において、優れた平坦性を有する表面を形成することができる研磨方法として、化学機械研磨（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ、通常「ＣＭＰ」と略称される。）が広く用いられている。化学機械研磨は、化学機械研磨パッドと被研磨面とを摺動させながら、化学機械研磨パッドの表面に化学機械研磨用水系分散体を流下させつつ、化学機械的に研磨を行う技術である。この化学機械研磨においては、化学機械研磨パッドの性状、特性により、研磨結果が大きく左右されることが知られている。そのため、種々の化学機械研磨パッドが提案されている。
例えば特開平１１−７０４６３号公報および特開平８−２１６０２９号公報には、微細な空孔を含有するポリウレタンフォームを化学機械研磨パッドとして用い、このパッドの表面に開口する空孔（ポア）に化学機械研磨用水系分散体を保持させて研磨を行う化学機械研磨方法が提案されている。
また特表平８−５００６２２号公報および特開２０００−３４４１６号公報には、非水溶性のマトリックス樹脂中に水溶性ポリマーを分散させた研磨パッドが提案されている。このパッドは、水溶性粒子のうち、化学機械研磨時に化学機械研磨用水系分散体と接触した水溶性粒子のみが溶解または離脱することにより形成された空孔に化学機械研磨用水系分散体を保持させて研磨を行うことができるものである。

これらの化学機械研磨パッドのうち、前者のパッドは、ポリウレタンフォームの発泡を所望の状態に制御することが困難であるため、パッドの品質がばらつき、研磨速度や加工状態がばらつくことが問題となっている。特に、被研磨面にスクラッチと呼ばれる引っ掻き傷状の表面欠陥が発生する場合があり、改善が望まれている。一方、後者のパッドでは、研磨時に形成される空孔のサイズ、分布等の制御は容易であるが、被研磨面における研磨量の面内均一性（被研磨面の特定点ごとに研磨量を比較した場合のばらつき）が不十分な場合があり、やはり改善が望まれている。
また、近年の半導体装置の高集積化、微細化の要求に伴い、被研磨面の表面状態に要求されるスペックは、益々厳しくなる傾向にある。更に、プロセスタイムの短縮の観点から、研磨速度についてはより高いものが求められている。
このような状況の中、大きな研磨速度を維持しつつ、被研磨面のスクラッチ発生の抑制および研磨量の面内均一性の向上の双方について満足できる研磨結果を与える化学機械研磨パッドは、いまだ知られていない。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、その目的は、高い研磨速度を与えるとともに、被研磨面におけるスクラッチの発生を十分に抑制することができ、かつ研磨量について高度の被研磨面内均一性を実現できる化学機械研磨パッドを提供することにある。

本発明によれば、本発明の上記目的は、研磨層の表面固有抵抗値が１．０×１０^７〜９．９×１０^１３Ωであり、そして該研磨層が、（Ａ）体積固有抵抗率が１．０×１０ ^１３〜９．９×１０ ^１７ Ω・ｃｍである高分子マトリックス成分および（Ｂ）体積固有抵抗率が１．０×１０ ^６〜９．９×１０ ^１２ Ω・ｃｍである成分を含有する組成物から形成されたものである化学機械研磨パッドによって達成される。

本発明の化学機械研磨パッドは、研磨層の表面固有抵抗値が１．０×１０^７〜９．９×１０^１３Ωである。この研磨層は、（Ａ）体積固有抵抗率が１．０×１０^１３〜９．９×１０^１７Ω・ｃｍである高分子マトリックス成分および（Ｂ）体積固有抵抗率が１．０×１０^６〜９．９×１０^１２Ω・ｃｍである成分を含有する組成物から形成された研磨層である。以下、本発明の化学機械研磨パッドの研磨層を形成するための組成物に含有される各成分について説明する。

（Ａ）成分
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層を製造するための組成物に用いられる（Ａ）成分は、体積固有抵抗率が１．０×１０^１３〜９．９×１０^１７Ω・ｃｍの高分子マトリックス成分である。この値は、好ましくは５．０×１０^１３〜９．９×１０^１７Ω・ｃｍであり、より好ましくは１．０×１０^１４〜５．０×１０^１７Ω・ｃｍである。
このような（Ａ）成分の例としては、例えば共役ジエンの単独重合体、２種類以上の共役ジエンの共重合体、共役ジエンと他のモノマーとの共重合体等を挙げることができる。
上記共役ジエンとしては、例えば１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、２−メチル−１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン、４，５−ジエチル−１，３−オクタジエン等を挙げることができる。
上記他のモノマーとしては、例えば不飽和カルボン酸エステル、シアン化ビ二ル化合物等を挙げることができる。不飽和カルボン酸エステルとしては、例えば（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、シクロへキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート等；
シアン化ビニル化合物としては、例えば（メタ）アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、シアン化ビニリデン等を、それぞれ挙げることができる。

（Ａ）成分が、共役ジエンと他のモノマーとの共重合体である場合、他のモノマーの共重合割合は、共役ジエンと他のモノマーとの合計量に対して好ましくは５０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以下である。
（Ａ）成分としては、１，３−ブタジエンの単独重合体または１，３−ブタジエンと他のモノマーとの共重合体が好ましい。１，３−ブタジエンの単独重合体としては、例えばブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン等；
１，３−ブタジエンと他のモノマーとの共重合体としては、例えばブタジエン・アクリロニトリルゴム、ブタジエン・メチルメタクリレートゴム等を、それぞれ挙げることができる。
（Ａ）成分としてはこれらのうち、１，３−ブタジエンの単独重合体がより好ましく、１，２−ポリブタジエンがさらに好ましい。
（Ａ）成分の分子量としては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量として、好ましくは５，０００〜１，０００，０００であり、より好ましくは１０，０００〜５００，０００である。

（Ｂ）成分
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層を製造するための組成物に用いられる（Ｂ）成分は、体積固有抵抗率が１．０×１０^６〜９．９×１０^１２Ω・ｃｍの添加剤である。この値は、好ましくは１．０×１０^６〜５．０×１０^１２Ω・ｃｍであり、より好ましくは５．０×１０^６〜９．９×１０^１１Ω・ｃｍの重合体である。
（Ｂ）成分としては、主鎖にエーテル結合を含む重合体、上記の体積固有抵抗率を有するエステル結合を含む化合物（ただし、主鎖にエーテル結合を含む重合体を除く。）、上記の体積固有抵抗率を有するその他の重合体を挙げることができる。
上記の主鎖にエーテル結合を含む重合体としては、例えばポリオキシエチレン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリエーテルエステルアミド、ポリエーテルアミドイミド、ポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレンブチルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリオキシプロピレンソルビット、オキシエチレン−エピクロロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート共重合体、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンヘキシレングリコールエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレントリメチロールプロパン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリエーテルブロックとポリオレフィンブロックとを有する共重合体、塩素含有ポリエーテル、ポリアセタール樹脂、アルキルグルコシド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミン、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のほか、特開２００１−２７８９８５号公報に記載されたポリマー等を挙げることができる。ポリオキシエチレン脂肪酸エステルとしては、例えばモノステアリン酸ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールラウレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリエチレングリコールジステアレート等を挙げることができる。

上記の体積固有抵抗率を有するエステル結合を含む化合物（ただし、主鎖にエーテル結合を含む重合体を除く。）としては、例えばショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸グリセリンエステル、（メタ）アクリル酸エステル（共）重合体等を挙げることができる。（メタ）アクリル酸エステル（共）重合体としては、アクリル酸エステル共重合体（アクリルゴム）が好ましい。
上記の体積固有抵抗率を有するその他の重合体としては、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリル酸、スルフォン化ポリイソプレン、スルホン化イソプレン共重合体、変性ポリアミド樹脂等を挙げることができる。ここで、「変性ポリアミド樹脂」とは、第３級アミンを有する部位と、ポリアルキレングリコール鎖を有する部位とを有する重合体を意味する。第３級アミンは、第３級アミンを有するブロックの主鎖にあっても側鎖にあってもよい。第３級アミンを主鎖に有するブロックは、例えばアミノエチルピペラジン、ビスアミノプロピルピペラジン等の単量体に由来するものであることができる。第３級アミンを側鎖に有するブロックは、例えばα−ジメチルアミノ−ε−カプロラクタム等の単量体に由来するものであることができる。ポリアルキレングリコール鎖を有するブロックは、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコールに由来するものであることができる。

（Ｂ）成分としては、これらのうち、主鎖にエーテル結合を含む重合体、アクリルゴムまたは変性ポリアミド樹脂がより好ましく、特に好ましくはポリエーテルブロックとポリオレフィンブロックとを有する共重合体、塩素含有ポリエーテル、アクリルゴムまたは変性ポリアミド樹脂が、（Ａ）成分との相溶性が適度であることから好ましい。
（Ｂ）成分の分子量としては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量として、好ましくは５，０００〜５，０００，０００であり、より好ましくは３０，０００〜５，０００，０００である。
本発明の化学機械研磨パッドに用いられる（Ｂ）成分の量は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計に対して好ましくは０．５〜４０質量％であり、より好ましくは１〜３５質量％であり、更に好ましくは３〜３０質量％である。

その他の成分
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層を形成するための好ましい組成物は、上記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を含有するが、さらに必要に応じてその他の成分を含有することができる。その他の成分としては、例えば（Ｃ）水溶性粒子、（Ｄ）架橋剤、（Ｅ）充填剤、（Ｆ）軟化剤、（Ｇ）酸化防止剤、（Ｈ）紫外線吸収剤、（Ｉ）滑剤、（Ｊ）可塑剤等を挙げることができる。

（Ｃ）水溶性粒子
（Ｃ）水溶性粒子は、化学機械研磨パッド中に粒子として分散して存在し、化学機械研磨の際化学機械用水系分散体と接触したときに化学機械研磨用パッドから離脱し、パッドの表面近傍に空孔（ポア）を形成する機能を有する粒子である。この離脱は、水系分散体中に含有される水等との接触により溶解することで生じてもよく、この水等を含有して膨潤し、コロイド状となることで生じるものであってもよい。
（Ｃ）水溶性粒子は、ポアを形成する効果以外にも、化学機械研磨パッドとしたときのパッドの押し込み硬さを大きくする効果を有する。このことにより、被研磨体に負荷できる圧力を大きくでき、これに伴い研磨速度を向上することができ、より高い研磨平坦性が得られる。したがって、（Ｃ）水溶性粒子は、化学機械研磨パッドにおいて十分な押し込み硬さを確保できる中実体であることが好ましい。

（Ｃ）水溶性粒子を構成する材料は特に限定されないが、例えば有機系水溶性粒子及び無機系水溶性粒子が挙げられる。有機系水溶性粒子としては、デキストリン、シクロデキストリン、マンニット、糖類（乳糖等）、セルロース類（ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等）、でんぷん、蛋白質等から形成されたものが挙げられる。更に、無機系水溶性粒子としては、酢酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、リン酸カリウム、硝酸マグネシウム等から形成されたものが挙げられる。
これらのうち、有機系水溶性粒子を用いることが好ましく、特にシクロデキストリンを好ましく用いることができる。
これらの（Ｃ）水溶性粒子は、上記各材料を単独で使用することができ、または２種以上を組み合わせて用いることができる。更に所定の材料からなる１種の水溶性粒子であってもよく、異なる材料からなる２種以上の水溶性粒子であってもよい。
（Ｃ）水溶性粒子の平均粒径は０．１〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは０．５〜１００μｍである。この範囲の粒径の水溶性粒子を使用することにより、パッド表面近傍に形成されるポアの化学機械研磨用水系分散体の保持能力と、パッドの機械的強度のバランスに優れた化学機械研磨パッドとすることができる。

（Ｃ）水溶性粒子の使用量は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計を１００質量部とした場合に３００質量部以下であることが好ましく、より好ましくは１〜３００質量部であり、さらに好ましくは１〜１５０質量部であり、特に５〜１００質量部であることが好ましい。
（Ｃ）水溶性粒子が、化学機械研磨パッドの研磨層の体積に占める割合は、全体の９０体積％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１〜９０体積％であり、さらに好ましくは０．１〜６０体積％であり、特に０．５〜４０体積％であることが好ましい。
この範囲内の使用量、含有量とすることにより、良好な研磨性能を示す化学機械研磨パッドとすることができる。
（Ｃ）水溶性粒子は、研磨パッドの表層に露出した場合にのみ水等に溶解または膨潤し、研磨パッド内部では吸湿してさらには膨潤しないことが好ましい。このため水溶性粒子は最外部の少なくとも一部に吸湿を抑制する外殻を備えることができる。この外殻は水溶性粒子に物理的に吸着していても、水溶性粒子と化学結合していても、さらにはこの両方により水溶性粒子に接していてもよい。このような外殻を形成する材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリシリケート、シランカップリング剤等を挙げることができる。なお（Ｃ）水溶性粒子は、外殻を有する水溶性粒子と外殻を有さない水溶性粒子とからなっていてもよく、外殻を有する水溶性粒子はその表面のすべてが外殻に被覆されていなくても十分に上記効果を得ることができる。

（Ｄ）架橋剤
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層を製造するための組成物に用いることのできる（Ｄ）架橋剤としては、例えば過酸化水素、有機架橋剤、無機架橋剤を挙げることができる。有機架橋剤としては有機過酸化物を挙げることができ、その具体例としては例えば過酸化ジクミル、過酸化ジエチル、過酸化ジ−ｔ−ブチル、過酸化ジアセチル、過酸化ジアシル等を；無機架橋剤としては例えば硫黄等を、それぞれ挙げることができる。
（Ｄ）架橋剤としては、ハンドリング性および化学機械研磨工程における汚染性がないこと等の観点から、有機過酸化物を用いることが好ましい。
架橋剤の添加量としては、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは３．０質量部以下であり、より好ましくは０．０１〜３．０質量部であり、更に好ましくは０．２〜３．０質量部であり、特に好ましくは０．３〜２．０質量部である。

化学機械研磨パッド用組成物
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層を製造するための組成物は、上記の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を含有し、さらに任意的に（Ｃ）ないし（Ｊ）成分のうちの１種以上を含有するものであるが、（Ａ）成分および（Ｂ）成分のほかに（Ｃ）水溶性粒子または（Ｄ）架橋剤を含有するものであることが好ましく、（Ａ）ないし（Ｄ）成分を含有するものであることがより好ましい。
上記の組成物を調製するにあたっては、組成物に含有されるべき各成分を適当な混練機により混練する方法によることができる。混練機としては、公知のものを使用することができ、例えばロール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機（単軸、多軸）等の混練機を挙げることができる。
組成物が（Ｃ）水溶性粒子を含有するものである場合、混練時の温度において（Ｃ）水溶性粒子は固体であることが好ましい。予め前述の好ましい平均粒径範囲に分級した水溶性粒子を用い、水溶性粒子が固体である条件下で混練することにより、水溶性粒子と非水溶性部分との相溶性の程度にかかわらず、水溶性粒子を前記の好ましい平均粒径で分散させることができる。
したがって、使用する高分子マトリックス材の加工温度により、（Ｃ）水溶性粒子の種類を選択することが好ましい。
組成物が（Ｄ）架橋剤を含有するものである場合、組成物に含有されるべき成分のうち、（Ｄ）架橋剤を除いた成分を混練した後の混合物に（Ｄ）架橋剤を加えて更に混練して化学機械研磨パッド用組成物とすることが好ましい。このような２段階の混錬を行った組成物から形成された成形体は、その全体において架橋度の均一性が高いものとなり、表面均一性のきわめて高い被研磨面を与える化学機械研磨パッドを得ることができる。

化学機械研磨パッドおよびその製造方法
本発明の化学機械研磨パッドは、好ましくは上記のような化学機械研磨パッド用組成物から形成される研磨層を有する。該研磨層は、上記組成物を所望のパッド概形に成形することにより得ることができる。概形を成形する方法としては、例えば所望の概形と契合する金型を用いて成形する方法、組成物をシート状に成形し次いでこれを所望の形状に切り出す方法等を挙げることができる。
組成物が（Ｄ）架橋剤を含有するものである場合、上記概形の形成にあたって組成物に加熱処理を施すことにより、（Ａ）成分の架橋反応を同時に行うことができる。この加熱処理を行う温度としては、好ましくは８０〜２００℃、より好ましくは１００〜１８０℃であり、加熱処理の時間としては、好ましくは３〜６０分、より好ましくは５〜３０分である。
本発明の化学機械研磨パッドは、研磨面および／または被研磨面に任意の形状の溝や凹部を備えていてもよい。このような溝や凹部は、組成物をパッド概形に形成した後に切削加工によって形成してもいいし、概形を形成するのに金型による場合には、所望の溝または凹部と契合する凸部を有する金型を用いる方法によってもよい。
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層の形状は特に限定されないが、例えば円盤状、多角形状等とすることができ、本発明の化学機械研磨パッドを装着して使用する研磨装置に応じて適宜選択することができる。
研磨層の大きさも特に限定されないが、円盤状のパッドでは、例えば直径１５０〜１，２００ｍｍ、特に５００〜８００ｍｍ、厚さ１．０〜５．０ｍｍ、特に厚さ１．５〜３．０ｍｍとすることができる。
研磨層のショアーＤ硬度は、好ましくは３５〜１００であり、より好ましくは４０〜９０である。このような硬さとすることで、十分な研磨速度と良好な表面状態の被研磨面を与える化学機械研磨パッドとすることができる。

本発明の化学機械研磨パッドは、上記の如くして製造される研磨層のみからなっていてもよいし、研磨層の非研磨面（裏面）上に支持層を備える多層型パッドであることもできる。
上記支持層は、化学機械研磨パッドを研磨面の裏面側で支える層である。この支持層の特性は特に限定されないが、研磨層に比べてより軟質であることが好ましい。より軟質な支持層を備えることにより、研磨層の厚さが薄い場合（例えば、１．０ｍｍ以下）であっても、研磨時にパッドが浮き上がることや、研磨層の表面が湾曲すること等を防止でき、安定して研磨を行うことができる。この支持層の硬度は、研磨層の硬度の９０％以下が好ましく、更に好ましくは５０〜９０％であり、特に好ましくは５０〜８０％であり、就中５０〜７０％が好ましい。

本発明の化学機械研磨パッドは、市販の研磨装置に装着し、公知の方法により化学機械研磨に使用することができる。
本発明の化学機械研磨パッドを使用して化学機械研磨することのできる材料としては、例えば基板材料、配線材料、ビアプラグ材料、電極材料、絶縁材料、バリアメタル材料等を挙げることができる。基板材料としては、単結晶シリコン；
配線材料としては、例えばタングステン、アルミニウム、銅等およびこれらのうちの１種以上と他の金属からなる合金；
ビアプラグ材料としては、上記配線材料として例示したと同様のもの；
電極材料としては、例えば多結晶シリコン、非晶質シリコン等；
絶縁材料としては、ＳｉＯ_２系絶縁材料、低誘電率の有機系絶縁材料、水素含有多孔質絶縁材料（ＨＳＱ−ＳＯＧ）等：
バリアメタル材料としては、例えば窒化ケイ素、窒化タンタル、窒化チタン等の窒化物材料、タンタル、チタン、タングステン等の金属材料等を、それぞれ挙げることができる。
上記のうち、ＳｉＯ_２系絶縁材料としては、例えば熱酸化膜、Ｐ−ＴＥＯＳ、Ｏ_３−ＴＥＯＳ、ＨＤＰ−ＳｉＯ_２、ＢＰＳＧ（ＳｉＯ_２にホウ素およびリンのうちのどちらか一方または双方を含有させた材料）、ＦＳＧ（フッ素添加ＳｉＯ_２系絶縁性膜）等を挙げることができる。

上記熱酸化膜は、高温にしたシリコンを酸化性雰囲気に晒し、シリコンと酸素あるいはシリコンと水分を化学反応させることにより形成されたものである。
上記Ｐ−ＴＥＯＳは、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を原料として、促進条件としてプラズマを利用して化学気相成長で形成されたものである。
上記Ｏ_３−ＴＥＯＳは、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を原料として、オゾンの存在下に化学気相成長で形成されたものである。
上記ＨＤＰ−ＳｉＯ_２は、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を原料として、促進条件として高密度プラズマを利用して化学気相成長で形成されたものである。
上記ＢＰＳＧは、常圧ＣＶＤ法（ＡＰ−ＣＶＤ法）または減圧ＣＶＤ法（ＬＰ−ＣＶＤ法）により形成されたものである。
また、上記ＦＳＧは、促進条件として高密度プラズマを利用して化学気相成長で形成されたものである。
被研磨体は、上記の材料のうちの１種または２種以上から構成されるものであることが好ましい。
本発明の化学機械研磨パッドを使用する化学機械研磨によって、例えば微細素子分離（ＳＴＩ）、ダマシン配線の形成、ビアプラグの形成、層間絶縁膜の形成等のための平坦化を行うことができる。
上記微細素子分離を行うための研磨においては、ＳｉＯ_２系絶縁材料を研磨することができる。また、ダマシン配線の形成では、研磨初期においては配線材料を、研磨後期においては配線材料および絶縁体材料ならびに任意的にバリアメタルを、それぞれ研磨することができる。さらにビアプラグ形成においてはビアプラグ材料の研磨を、層間絶縁膜の形成においてはＳｉＯ_２系絶縁材料、低誘電率の有機系絶縁材料、水素含有多孔質絶縁材料等の研磨を、それぞれ行うことができる。

本発明の化学機械研磨パッドは、後述する実施例から明らかなように、高い研磨速度を示し、かつ高度に平坦な被研磨面が得られるとともに、スクラッチの発生が抑制されたものである。本発明の化学機械研磨パッドがこのような優れた効果を発現する理由はいまだ明らかではないが、パッド研磨層の表面固有抵抗値を所定の範囲とすることにより、研磨層表面に適当な量の吸着水が存在することとなり、この吸着水により研磨層への異物の付着が防止され、スクラッチの発生が抑制されるとともに、化学機械研磨用水系分散体との親和性が最適化されることにより水系分散体が研磨層と被研磨体との間隙に均一に供給されることとなり、これにより被研磨面の均一性が向上したものと推察される。

実施例１
［１］化学機械研磨パッドの製造
（Ａ）成分として１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ（株）製、商品名「ＪＳＲＲＢ８３０」）を６０質量部、（Ｂ）成分として「ペレスタット３００」（商品名、三洋化成工業（株）製、ポリエーテルブロックとポリオレフィンブロックとを有する共重合体、重量平均分子量Ｍｗ＝５．０×１０^４）を４０質量部および（Ｃ）成分としてβ−シクロデキストリン（（株）横浜国際バイオ研究所製、商品名「デキシーパールβ−１００」）１６．８質量部を、１２０℃に加熱された押出機にて１５０℃、１２０ｒｐｍで混練した。その後、過酸化ジクミル（日本油脂（株）製、商品名「パークミルＤ」）を０．３質量部添加し、更に１２０℃、６０ｒｐｍで混練し、化学機械研磨パッド用組成物を調製した。この化学機械研磨パッド用組成物を、金型内にて１７０℃で１８分間加熱して成形し、直径６０ｃｍ、厚さ２．８ｍｍの円盤状の成形体を得た。次いでこの成型体の一面に、切削加工機（（株）加藤機械製）を用いて、溝幅０．５ｍｍ、ピッチ２ｍｍ、溝深さ１．４ｍｍの、研磨面の中心を中心とする同心円状の溝を形成し、化学機械研磨パッドを製造した。なお、ここで製造した化学機械研磨パッドに含有される（Ｃ）β−シクロデキストリンの平均粒径は１５μｍであり、パッド全体に占めるβ−シクロデキストリンの体積率は、１０体積％であった。
なお、（Ｂ）成分の重量平均分子量は、以下の条件におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した。
測定装置：東ソー（株）製、ＧＰＣＨＬＣ−８１２０型
カラム：東ソー（株）製、ＴＳＫｇｅｌ α−Ｍ
展開溶媒：ジメチルホルムアミド／メタノール混合溶媒

［２］表面固有抵抗値および体積固有抵抗率の測定
上記で調製した化学機械研磨パッド用組成物を、金型温度１７０℃の圧縮成形機を用いて、圧力１５０ｋｇ／ｃｍ^２、成形時間１８ｍｉｎの条件にて１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの試験片を作製した。作製した試験片は温度２３℃、湿度５０％ＲＨの恒温恒湿の状態で１６時間以上養生した後、ハイレジスタンスメータ（アジレント・テクノロジー（株）製、商品名「Ａｇｉｌｅｎｔ４３３９Ｂ」）により温度２３℃、湿度５０％ＲＨの雰囲気下にて、印加電圧７５０Ｖの条件で表面固有抵抗値（Ｒｓ）を測定した（ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠）。
また、（Ａ）成分である１，２−ポリブタジエンおよび（Ｂ）成分であるペレスタット３００についても、それぞれ同様にして試験片を作成し、上記手法により体積固有抵抗値（Ｒｖ）を測定し、次式により体積固有抵抗率を求めた。
ρｖ＝（πｄ^２／４ｔ）×Ｒｖ
（ここで、ρｖは体積固有抵抗率（Ω・ｃｍ）、πは円周率、ｄは主電極の内径（ｃｍ）、ｔは試験片の厚さ（ｃｍ）、Ｒｖは体積固有抵抗値（Ω）を表す。）
これらの結果は表１および表２に示した。

［３］化学機械研磨性能の評価
上記［１］で製造した化学機械研磨パッドを、化学機械研磨装置（型式「ＥＰＯ１１２」、（株）荏原製作所製）に装着し、８インチ銅膜付きウェハを被加工膜として、以下の条件で研磨した。なお、スラリーとしてはｉＣｕｅ５００３（キャボット・マイクロエレクトロニクス社製）を使用した。
スラリー供給速度：２００ｍＬ／分
ヘッド押し付け圧：２５０ｈＰａ
定盤回転数：７０ｒｐｍ
ヘッド回転数：７０ｒｐｍ
研磨時間：６０秒

（１）研磨速度の評価
研磨速度は、電気伝導式膜厚測定器（ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製、形式「オムニマップＲＳ７５」）を用いて以下の手順にて測定した。
被加工膜である８インチ銅膜付きウェハについて、外周５ｍｍを除いて直径方向に均等に２１点の特定点を設定し、これら特定点について研磨前後の銅膜の厚さの差と研磨時間から各点における研磨速度を算出し、その平均値をもって研磨速度とした。
（２）研磨量の面内均一性の評価
上記２１点の特定点における研磨前後の厚さの差（この値を「研磨量」とする。）について下記の計算式により研磨量の面内均一性を算出した。
研磨量の面内均一性（％）＝（研磨量の標準偏差÷研磨量の平均値）×１００
この結果を表２に示す。この値が５％以下のとき、研磨量の面内均一性は良好であるといえる。
（３）スクラッチ数の評価
化学機械研磨後の銅膜につき、欠陥検査装置（ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ社製、「ＫＬＡ２３５１」）を用いて欠陥検査を行った。まず、ピクセルサイズ０．６２μｍ、しきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）３０の条件でウェハ表面の全範囲について、欠陥検査装置が欠陥としてカウントした数を計測した。次いで、これらの欠陥をランダムに１００個抽出して装置のディスプレイ上に表示して観察し、欠陥がスクラッチであるか、付着した異物（化学機械研磨用水系分散体中に含まれる砥粒等）であるかを見極め、欠陥総数中に占める長径０．２０μｍ以上のスクラッチの割合を算出し、これよりウェハ全面あたりのスクラッチ数を算出した。結果は表２に示した。

実施例２〜９、比較例１〜６
実施例１において、（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の種類および量を表１の通りに変更したほかは実施例１と同様にして化学機械研磨パッドを製造し、評価した。結果は表１および表２に示した。
比較例７
化学機械研磨パッドとして、多孔質ポリウレタン製研磨パッド（ニッタ・ハース（株）製、商品名「ＩＣ１０００」）を用いた他は、実施例１と同様にして評価した。結果は表２に示した。
なお、比較例７における表面固有抵抗値の評価は、ＩＣ１０００を１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの大きさに切り出し、これを試験片として用いて行った。

表１中、（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の種類欄に記した略称は、それぞれ下記のものを意味する。
（Ａ１）：ＪＳＲ（株）製、商品名「ＪＳＲＲＢ８３０」（１，２−ポリブタジエン
（Ａ２）：東洋紡績（株）製、商品名「Ｅ１０８０Ａ」（ポリウレタンエラストマー）
（Ｂ１）：三洋化成工業（株）製、商品名「ペレスタット３００」（ポリエーテルブロックとポリオレフィンブロックとを有する共重合体、Ｍｗ＝５．０×１０^４）
（Ｂ２）：ダイソー（株）製、商品名「ＤＭ−Ｅ７０」（塩素含有ポリエーテル）
（Ｂ３）：ＪＳＲ（株）製、商品名「ＪＳＲＡＲ」（アクリルゴム）
（Ｂ４）：東レ・ファインケミカル（株）製、商品名「Ａ−７０」（変性ポリアミド樹脂、Ｍｗ＝３．３×１０^４）
（Ｂ５）：花王（株）製、商品名「エレストマスターＳＢ−１０」（Ｍｗ＝２．０×１０^５）
（Ｂ６）：明成化成工業（株）製、商品名「アルコックスＥ−２４０」（ポリエチレンオキサイド、Ｍｗ＝４．５×１０^６）
（ｂ１）：電気化学工業（株）製、商品名「デンカエミコンＰ−５１０−１−１」
（ｂ２）：東レ（株）製、商品名「アミラスＳ７３１」（ポリアセタール樹脂）
（ｂ３）：三洋化成工業（株）製、商品名「ＰＥＧ−２００」（ポリエチレングリコール、Ｍｗ＝２．０×１０^２。なお、成分（ｂ３）は液体のため、表面固有抵抗率は定義できない。）
（Ｃ１）：（株）横浜国際バイオ研究所製、商品名「デキシーパールβ−１００」（β−シクロデキストリン）
表中の「−」は、該当欄に相当する成分を使用しなかったことを意味する。
（Ｂ１）、（Ｂ４）、（Ｂ５）および（ｂ３）成分の重量平均分子量Ｍｗの測定は、実施例１におけるのと同様にして行った。

上記実施例、比較例における評価結果から明らかなように、研磨層の表面固有抵抗値が１．０×１０^７〜９．９×１０^１３Ωである本発明の化学機械研磨パッドを使用することにより、高い研磨速度で平坦な被研磨面が得られるとともに、スクラッチの発生を抑制することができる。
一方、上記の要件に該当しない場合（比較例１〜７）は研磨量の面内均一性およびスクラッチ抑制のいずれかまたは双方のレベルが不十分であることが分かった。

Claims

研磨層の表面固有抵抗値が１．０×１０ ^７〜９．９×１０ ^１３ Ωであり、そして該研磨層が、（Ａ）体積固有抵抗率が１．０×１０^１３〜９．９×１０^１７Ω・ｃｍである高分子マトリックス成分および（Ｂ）体積固有抵抗率が１．０×１０^６〜９．９×１０^１２Ω・ｃｍである成分を含有する組成物から形成されたものであることを特徴とする、化学機械研磨パッド。
（Ａ）高分子マトリックス成分が、共役ジエンの単独重合体、２数種以上の共役ジエンの共重合体または共役ジエンと不飽和カルボン酸エステルもしくはシアン化ビ二ル化合物との共重合体であり、（Ｂ）成分が主鎖にエーテル結合を含む重合体、アクリルゴムまたは変性ポリアミド樹脂である、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。
（Ａ）高分子マトリックス成分が１，２−ポリブタジエンであり、（Ｂ）成分がポリエーテルブロックとポリオレフィンブロックとを有する共重合体、塩素含有ポリエーテル、アクリルゴムまたは変性ポリアミド樹脂である、請求項２に記載の化学機械研磨パッド。
組成物中の（Ｂ）成分の含有量が、（Ａ）高分子マトリックス成分と（Ｂ）成分との合計に対して０．５〜４０質量％である、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。
組成物が、さらに（Ｃ）水溶性粒子および（Ｄ）架橋剤を含有する、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。
研磨層の非研磨面上に支持層を備える多層型である、請求項１に記載の化学機械研磨パッド。