WO2004049417A1 - 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

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WO2004049417A1
WO2004049417A1 PCT/JP2003/015128 JP0315128W WO2004049417A1 WO 2004049417 A1 WO2004049417 A1 WO 2004049417A1 JP 0315128 W JP0315128 W JP 0315128W WO 2004049417 A1 WO2004049417 A1 WO 2004049417A1
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polishing
polishing pad
region
light
light transmitting
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PCT/JP2003/015128
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Masahiko Nakamori
Tetsuo Shimomura
Takatoshi Yamada
Kazuyuki Ogawa
Atsushi Kazuno
Kimihiro Watanabe
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Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/205—Lapping pads for working plane surfaces provided with a window for inspecting the surface of the work being lapped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion

Definitions

  • the present invention relates to a polishing pad used for flattening irregularities on a wafer surface by chemical mechanical polishing (CMP). More specifically, the present invention relates to a polishing pad having a window for detecting a polishing state or the like by optical means, And a method for manufacturing a semiconductor device using the polishing pad.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • a conductive film is formed on the wafer surface, and a wiring layer is formed by photolithography, etching, and the like, and an interlayer insulating film is formed on the wiring layer. Steps and the like are performed, and these steps generate irregularities made of a conductor or an insulator such as a metal on the wafer surface.
  • miniaturization of wiring and multi-layer wiring have been promoted for the purpose of increasing the density of semiconductor integrated circuits. With this trend, technology for flattening irregularities on the wafer surface has become important.
  • CMP is a technology in which a wafer is polished using a slurry-type abrasive (hereinafter referred to as slurry) in which abrasive grains are dispersed while the surface to be polished is pressed against the polishing surface of a polishing pad.
  • slurry slurry-type abrasive
  • a polishing apparatus generally used in CMP includes a polishing table 2 that supports a polishing pad 1 and a support table (a polishing table) that supports an object (wafer) 4 to be polished. Equipped with a packing material for uniform pressurization of 5 and wafer, and an abrasive supply mechanism.
  • the polishing pad 1 is attached to the polishing platen 2 by, for example, attaching with a double-sided tape.
  • the polishing platen 2 and the support table 5 are arranged so that the polishing pad 1 and the object 4 to be polished respectively supported are opposed to each other. Equipped with turning shafts 6 and 7.
  • the support 5 is provided with a pressing mechanism for pressing the object 4 to be polished against the polishing pad 1.
  • the proposed detection methods include:
  • Torque detection method that detects the coefficient of friction between the wafer and the pad as a change in the rotational torque of the wafer holding head / platen (US Pat. No. 5,069,002)
  • the optical detection means which is the method of (3), specifically irradiates a wafer with a light beam through a window (light transmission area) through a polishing pad and monitors an interference signal generated by the reflection. This is a method of detecting the end point of polishing (Fig. 12).
  • a light beam He-Ne laser light having a wavelength of about 600 nm or white light using a halogen lamp having a wavelength of 380 to 800 nm is generally used.
  • the end point is determined by monitoring the change in thickness of the surface layer of the wafer and knowing the approximate depth of the surface convexity. When the change in thickness becomes equal to the depth of the unevenness, the CMP process is terminated.
  • various methods have been proposed for the polishing end point detection method using such optical means and polishing pads used in the method.
  • Polishing pad having at least a portion of the transparent polymer sheet that transmits wavelength light of 3500 nm from a homogeneous 1 90 nm in a solid is disclosed (Kohyo 11 512 977 JP) D Further, a stepped transparent plug There is disclosed a polishing pad in which the pressure is introduced (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-17985). Further, a polishing pad having a transparent plug on the same surface as the polishing surface has been disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-83977).
  • the light-transmitting member contains a water-insoluble matrix material and water-soluble particles dispersed in the water-insoluble matrix material, and the light transmittance of 400 to 800 is 0.1% or more.
  • Certain polishing pads have been disclosed (JP-A-2002-324769, JP-A-2002-324770). It is disclosed that any of them is used as a window for detecting an end point.
  • He-Ne laser light or white light using a halogen lamp is used as the light beam.
  • white light When white light is used, light of various wavelengths is applied to the wafer. The advantage is that many wafer surface profiles can be obtained.
  • this white light is used as a light beam, it is necessary to increase the detection accuracy in a wide wavelength range. Later, in the high integration of semiconductor manufacturing-ultra-compact size, the wiring width of the integrated circuit is expected to become smaller and smaller. In this case, high-precision optical end point detection is required, but conventional end point detection windows do not have sufficiently high accuracy over a wide wavelength range.
  • the first invention enables a highly accurate optical end point detection while polishing is being performed, thereby providing a polishing pad excellent in polishing characteristics (surface uniformity, etc.), and a semiconductor device using the polishing pad. It is intended to provide a manufacturing method. .
  • the second invention makes it possible to detect an optical end point with high accuracy while polishing is being performed, and in particular, a semiconductor laser having a He—Ne laser beam or an emission wavelength near 600 to 700 nm.
  • An object of the present invention is to provide a polishing pad which is suitably used in a polishing apparatus using the same, and thereby has excellent polishing characteristics (surface uniformity, etc.).
  • Another object of the present invention is to provide a polishing pad that can be easily and inexpensively manufactured, and to provide a method for manufacturing a semiconductor device using the polishing pad.
  • the window (light transmission area) described in the above-mentioned patent document is a polishing pad having a shape long in the circumferential direction or a circular shape as shown in FIGS.
  • the window is concentrated on only a certain portion of the wafer when polishing the wafer, so that the polishing is not uniform between the portion where the window contacts and the portion where the window does not contact.
  • Another problem is that only a limited portion of the polishing profile in contact with the window can be obtained.
  • a third aspect of the present invention is a polishing pad that enables high-precision optical end point detection while polishing is being performed, has excellent polishing characteristics (particularly in-plane uniformity), and can obtain a polishing profile of a wide range of wafers. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device using the polishing pad. Disclosure of the invention
  • the present inventor has conducted intensive studies, and as a result, by using a light transmitting region having a specific light transmittance as a light transmitting region for a polishing pad, the above-described problem has been solved. We found that we could solve it.
  • the first present invention is used for chemical mechanical polishing, and is a polishing pad having a polishing region and a light transmitting region, wherein the entire region of the light transmitting region having a wavelength of 400 to 700 m is provided. Characterized by a light transmittance of 50% or more at About
  • the light transmitting region preferably has a light transmittance change rate of 50 ° / 0 or less at a wavelength of 400 to 700 nm represented by the following formula.
  • Rate of change (%) ⁇ (maximum light transmittance at 400 to 700 nm-minimum light transmittance at 400 to 700 nm) / maximum light transmittance at 400 to 700 nm ⁇ X 100
  • the degree of light transmittance at the wavelength of the measurement light used is important in determining the accuracy of detection of the polishing end point and the measurement accuracy of the film thickness.
  • the light transmission region according to the first aspect of the present invention has a small attenuation of light transmittance on the short wavelength side, and can maintain high detection accuracy over a wide wavelength range.
  • the light transmitting region used in the polishing pad of the first present invention has a light transmittance of 50% or more, preferably 70 ° / 0 or more, in the entire wavelength range of 400 to 700 nm. is there . Light transmittance is less than 50%! In some cases, during polishing, the intensity of light passing through the light transmitting area is greatly attenuated due to the effect of the slurry layer and the effects of dressing marks, and the accuracy of detecting the end point of polishing and the accuracy of measuring the film thickness decrease. I do.
  • the rate of change of the light transmittance in the light transmission region at a wavelength of 400 to 700 nm represented by the above equation is more preferably 30% or less. If the rate of change of the light transmittance exceeds 50%, the intensity of light passing through the light transmission region on the short wavelength side is greatly attenuated, and the amplitude of the interference light is reduced, so that the detection accuracy of the polishing end point is reduced. And the measurement accuracy of film thickness tends to decrease.
  • the light transmittance of the light transmitting region at a wavelength of 400 nm is preferably 70% or more.
  • the detection accuracy of the polishing end point and the measurement accuracy of the film thickness can be further increased.
  • the light transmittance in the entire region of the light transmission region having a wavelength of 500 to 700 nm is preferably 90% or more, more preferably 95% or more.
  • the difference in light transmittance between wavelengths 500 and 700 is preferably within 5%, more preferably within 3%. If the difference in light transmittance at each wavelength is within 5%, it is possible to irradiate the wafer with constant incident light and calculate the accurate reflectance when analyzing the film thickness of the wafer. Detection accuracy can be improved.
  • a second aspect of the present invention is a polishing pad used for chemical mechanical polishing, having a polishing area and a light transmitting area, wherein the thickness of the light transmitting area is 0.5 to 4 mm, and
  • the present invention relates to a polishing pad characterized by having a light transmittance of 80% or more in the entire wavelength region of 600 to 700 nm.
  • the generally used polishing apparatus uses a laser having detection light having a transmission wavelength in the vicinity of 600 to 700 nm, so that the light transmittance in the wavelength region is 80% or more.
  • the light transmittance in the wavelength region is 80% or more.
  • the film thickness detection accuracy can be improved. If the light transmittance is less than 80%, the reflected light tends to be small, and the film thickness detection accuracy tends to decrease.
  • the light transmittance of the entire light transmission region having a wavelength of 600 to 700 nm is 90% or more.
  • the light transmittance of the light transmitting region in the first and second aspects of the present invention is a value when the thickness of the light transmitting region is 1 mm or a value when converted to a thickness of 1 mm.
  • the light transmittance varies depending on the thickness of the light transmission region according to the law of Lamb e r t-B e r. Since the light transmittance decreases as the thickness increases, the light transmittance at a constant thickness is calculated. .
  • a third aspect of the present invention is a polishing pad used for chemical mechanical polishing and having a polishing region and a light transmitting region, wherein the light transmitting region is located between a central portion and a peripheral end portion of the polishing pad.
  • the polishing pad is provided, wherein the length (D) in the diameter direction is at least three times the length (L) in the circumferential direction.
  • the wafer is polished when polishing the wafer.
  • the light-transmitting region does not concentrate on only a part of the wafer, and contacts the entire surface of the wafer evenly, so that the wafer can be polished uniformly and the polishing characteristics are improved. be able to.
  • a polishing profile of a wide range of wafers can be obtained by appropriately moving the laser interferometer in the diameter direction within a range having a light transmission region during polishing, so that the end point of the polishing process can be accurately and easily determined. It will be possible.
  • the length (D) in the diameter direction refers to the length of a portion passing through the center of gravity of the light transmitting region and overlapping a straight line connecting the center of the polishing pad and the peripheral end with the light transmitting region.
  • the length in the circumferential direction (L) is defined as the portion where the straight line passing through the center of gravity of the light transmitting region and orthogonal to the straight line connecting the center of the polishing pad and the peripheral edge and the light transmitting region is the largest. Refers to the length.
  • the light transmitting region is provided between the central portion and the peripheral edge of the polishing pad. Since the diameter of the wafer is generally smaller than the radius of the polishing pad, it is sufficient to provide a light-transmitting region between the center and the peripheral edge of the polishing pad to obtain a polishing profile for a wide range of wafers. However, it is not preferable to make the light transmitting region longer than the radius of the polishing pad or approximately the same as the diameter of the polishing pad, because the polishing region is reduced and the polishing efficiency is reduced.
  • the length in the diameter direction of the light transmitting region when the length (D) in the diameter direction of the light transmitting region is less than three times the length (L) in the circumferential direction, the length in the diameter direction is not sufficient, Since the portion where the light beam can be irradiated on the wafer is limited to a certain range, it is insufficient for detecting the film thickness of the wafer. If the length in the diametric direction is made sufficiently long, the length (L) in the circumferential direction will also increase. The polishing efficiency tends to decrease because the polishing area increases and the polishing area decreases.
  • the shape of the light transmitting region is rectangular from the viewpoint of easy manufacture.
  • the length (D) of the light transmitting region in the diameter direction is 1Z4-1 to 2 times the diameter of the object to be polished. If the ratio is less than 1/4, the portion where the light beam can be irradiated to the object to be polished (such as a wafer) is limited to a certain range, and the film thickness of the wafer is insufficiently detected or the polishing is not uniform. Tend to be. On the other hand, if it exceeds 1/2, the polishing area tends to decrease, and the polishing efficiency tends to decrease.
  • at least one light transmitting region may be provided in the polishing pad, but two or more light transmitting regions may be provided.
  • the thickness variation of the light transmitting region is preferably 100 m or less.
  • the material for forming the polishing region and the light transmitting region is preferably a polyurethane resin. preferable. Further, it is preferable that the polyurethane resin which is a material for forming the polishing region and the polyurethane resin which is a material for forming the light transmitting region contain the same kind of organic isocyanate, polyol, and chain extender. Les ,.
  • the dressing amount can be made approximately the same when the polishing pad is dressed, thereby achieving high flatness over the entire polishing pad. Can be.
  • the polishing pad is not made of the same material, the dressing amount is different, and the flatness of the polishing pad tends to be impaired. In that case, it is preferable to adjust the hardness and the dressing amount of the polishing region and the light transmitting region to the same level.
  • the material for forming the light transmitting region is preferably a non-foamed body.
  • a non-foamed body In the case of a non-foamed body, light scattering can be suppressed, so that accurate reflectance can be detected, and the detection accuracy of the optical end point of polishing can be increased. It is preferable not to have a concavo-convex structure for holding and renewing the polishing liquid. If the polishing side surface of the light transmission area has a rough surface, slurry containing additives such as abrasive particles accumulates in the area, scattering and absorption of light will occur, which will affect the detection accuracy It is in. Further, it is preferable that the other surface on the other side of the light transmitting region also has no macro surface unevenness. If there are macroscopic surface irregularities, light scattering is likely to occur, which may affect detection accuracy.
  • the material for forming the polishing region is a fine foam.
  • a groove is provided on a polishing-side surface of the polishing area.
  • the average cell diameter of the fine foam is preferably 70 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less. If the average bubble diameter is 70 ⁇ m or less, the planarity (flatness) is good.
  • the specific gravity of the fine foam is preferably 0.5 to 1.0 Og / cm 3 , more preferably 0.7 to 0.9 g / cm 3 . When the specific gravity is less than 0. 5 gZc m 3, the strength of the surface of the polishing region is decreased, and decreases Buranariti the object to be polished, also, 1. O gZcm 3 larger than the fine surface of the polishing region The number of bubbles is reduced and the planarity is good, but the polishing rate tends to be low.
  • the hardness of the fine foam is preferably 45 to 65 degrees, more preferably 45 to 60 degrees in Asker D hardness.
  • ASKER D hardness is less than 45 degrees, the planarity of the object to be polished is reduced.
  • the hardness is more than 65 degrees, the planarity is good, but the uniformity of the object to be polished is reduced. There is a tendency.
  • the compression ratio of the fine foam is preferably 0.5 to 5.0%, more preferably 0.5 to 3.0%. If the compression ratio is within the above range, it is possible to sufficiently satisfy both planarity and ⁇ niformity.
  • the compression ratio is a value calculated by the following equation.
  • T 1 Thickness of the fine foam when a load of 30 KPa (300 gcm 2 ) stress is maintained for 60 seconds from no load on the fine foam
  • T 2 Thickness of the fine foam when a load of 180 KPa (1800 g / cm 2 ) is maintained for 60 seconds from the state of T 1.
  • the compression recovery rate of the fine foam is 50 to 100%. More preferably, it is 60 to 100%. If it is less than 50%, as the repeated load is applied to the polishing area during polishing, a large change in the thickness of the polishing area appears, and the stability of the polishing characteristics tends to decrease.
  • the compression recovery rate is a value calculated by the following formula.
  • Compression recovery rate (%) ⁇ (T3—T2) / (T1—T2) ⁇ X100
  • T 1 Thickness of the fine foam when a load of 30 KPa (300 g / cm 2 ) stress is maintained for 60 seconds from no load to the fine foam
  • T 2 Thickness of fine foam when holding a stress load of 18 OKPa (1800 g / cm 2 ) for 60 seconds from the state of T 1
  • T3 Thickness of the fine foam when holding a load of 30 KPa (300 g / cm 2 ) for 60 seconds under a no-load condition from the state of T2 for 60 seconds.
  • the storage elastic modulus of the body at 40 ° C. and 1 Hz is preferably 20 OMPa or more, more preferably 25 OMPa or more. If the storage elastic modulus is less than 20 OMPa, the surface strength of the polished area tends to decrease, and the planarity of the object to be polished tends to decrease.
  • the storage modulus refers to a modulus measured by applying a sine wave vibration to a fine foam using a tensile test jig with a dynamic viscoelasticity measuring device.
  • the first to third aspects of the present invention relate to a method of manufacturing a semiconductor device including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad described above.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional polishing apparatus used in CMP polishing.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a conventional polishing pad having a light transmitting region.
  • FIG. 3 is a schematic view showing another example of a conventional polishing pad having a light transmitting region.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of a polishing pad having a light transmitting region of the third invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing another example of the polishing pad having the light transmitting region of the third invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing another example of the polishing pad having a light transmitting region of the third invention.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view showing an example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing another example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing another example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view showing another example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a polishing pad of Comparative Example 3.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an example of a CMP polishing apparatus having the end point detection device of the present invention.
  • the first to third polishing pads of the present invention have a polishing region and a light transmitting region.
  • the material for forming the light transmitting region of the polishing pad according to the first invention is not particularly limited as long as the light transmittance in the entire wavelength region of 400 to 700 nm is 50% or more.
  • the material for forming the light transmitting region of the polishing pad according to the second aspect of the present invention is not particularly limited as long as the light transmittance in the entire region at a wavelength of 600 to 700 nm is 80% or more.
  • the material for forming the light transmitting region of the polishing pad according to the third invention is not particularly limited, but the light transmittance is 10% in the measurement wavelength region (generally 400 to 700 nm). The above are preferred. If the light transmittance is less than 10%, the reflected light becomes small due to the effect of slurry or dressing marks supplied during polishing, and the film thickness detection accuracy tends to be reduced or cannot be detected.
  • Examples of a material for forming such a light transmitting region include polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, polycarbonate resin, halogenated resin (polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), Examples include polystyrene, ore-based resin, polyethylene resin, polypropylene, etc., epoxy resin, and photosensitive resin. These may be used alone or in combination of two or more. Note that it is preferable to use a forming material used for the polishing region or a material similar to the physical properties of the polishing region. In particular, a polyurethane resin having high abrasion resistance that can suppress light scattering in a light transmission region due to dressing marks during polishing is desirable.
  • the polyurethane resin is composed of an organic cisocyanate, a polyester resin, and a chain extender.
  • Organic isocyanates include 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2, diphenylmethane diisocyanate, , 4 'diphenyl methane diisocyanate, 4, 4' diphenyl methane diisocyanate, 1, 5-naphthalene diisocyanate, ⁇ -phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p —Xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,4 —cyclohexanediisocyanate, 4,4,1-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone And diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a polyfunctional polyisocyanate compound having three or more functional groups can be used in addition to the diisocyanate compound.
  • polyfunctional isocyanate compounds a series of diisocyanate adduct compounds are commercially available under the trade name Desmodurin-N (manufactured by Peyer) or trade name duranate (manufactured by Asahi Kasei Corporation). Since these trifunctional or higher functional polyisocyanate compounds are liable to gel during the synthesis of a prepolymer when used alone, it is preferable to add them to a diisocyanate compound.
  • polyols examples include polyether polyols such as polytetramethylene ether dalicol, polyester polyols such as polybutylene adipate, polyester glycols such as polycaprolactone polyol, and polycaprolactone, and alkylenes.
  • Polyester polyols exemplified by reactants with carbonates, etc.Polyester polyols, ethylene carbonates are reacted with polyhydric alcohols, and the resulting reaction mixtures are then reacted with organic dicarbonic acid to form polyester polyols.
  • Neat polyols and polycarbonate polyols obtained by a transesterification reaction of a polyhydroxyl compound with aryl carbonate are exemplified. These may be used alone or in combination of two or more.
  • chain extender examples include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycolone, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycolone, 1,4 Low-molecular-weight polyols such as cyclohexanedimethanone, 3_methyl ⁇ / — 1,5-1-pentanediol, diethyleneglycol ⁇ triethyleneglycol, and 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene , Or 2, -4-toluenediamine, 2,6-toluenediamine, 3,5-diethyl-2,4—toluenediamine, 4,4, DG sec-butyldiaminodiphenylaminomethane, 4,4, diaminodiphenylmethane, 3, 3'-dichloro-1,4, diaminodiphenylmethane, 2,2 ', 3,3'-tetrach
  • polyamines are often colored by themselves or a resin using them is colored, it is preferable to mix them so as not to impair physical properties and light transmittance. Further, when a compound having an aromatic hydrocarbon group is used, the light transmittance on the short wavelength side tends to decrease. Therefore, it is particularly preferable not to use such a compound. It may be blended to the extent that it is not impaired.
  • the ratio of the organic isocyanate, polyol, and chain extender in the polyurethane resin can be appropriately changed depending on the molecular weight of each, the desired physical properties of the light transmitting region produced from these resins, and the like.
  • the number of functional groups (hydroxyl groups + amino groups) of the polyol and the chain extender be equal to the isocyanate ratio of the organic cisocyanate.
  • the number of nate groups is preferably 0.95 to 1.15, and more preferably 0.99 to: L.10.
  • the polyurethane resin can be manufactured by applying a known urethane technology such as a melting method or a solution method, but is preferably manufactured by a melting method in consideration of cost, working environment, and the like.
  • any of a prepolymer method and a Punchiot method can be used as a polymerization procedure of the polyurethane resin.
  • the law is common.
  • isocyanate-terminated prepolymers produced from organic isocyanates and polyols are commercially available, but if they are compatible with the present invention, they can be used to polymerize the polyurethane used in the present invention by the prepolymer method. Is also possible.
  • the method for forming the light transmitting region is not particularly limited, and the light transmitting region can be formed by a known method.
  • a method in which a block of the polyurethane resin produced by the above method is made to a predetermined thickness using a band saw type or power type slicer, a method in which a resin is poured into a mold having a cavity having a predetermined thickness, and a method in which the resin is cured ⁇ A method using sheet forming technology is used.
  • bubbles are present in the light transmission region, the scattering of light causes the attenuation of the reflected light to increase, and the detection accuracy of the polishing end point and the measurement accuracy of the film thickness tend to decrease.
  • the gas contained in the material is sufficiently removed by reducing the pressure to 10 Torr or less before mixing the material in order to remove such bubbles.
  • stirring is preferably performed at a rotation speed of 100 rpm or less. It is also preferable to perform the stirring step under reduced pressure.
  • the rotation and revolution type mixer is less likely to mix bubbles even at a high rotation speed, it is also a preferable method to perform stirring and defoaming using the mixer.
  • the shape and size of the light transmitting region are not particularly limited, but it is preferable that the light transmitting region has the same shape and the same size as the opening of the polishing region.
  • the light transmitting region is the circumferential length of the polishing pad ( The shape is not particularly limited as long as the length (D) in the diameter direction is three times or more that of L), and the shapes shown in FIGS. 4 to 6 can be specifically exemplified.
  • the thickness of the light transmitting region is not particularly limited, but is preferably equal to or less than the thickness of the polishing region. If the light transmitting area is thicker than the polishing area, there is a possibility that the object to be polished may be damaged by the protruding portion during polishing, or the object to be polished (wafer) may come off the support table (polishing head).
  • the thickness of the light transmitting region is 0.5 to 4 mm, preferably 0.6 to 3.5 mm. This is because it is preferable that the light transmitting region has the same thickness as or less than the thickness of the polishing region. If the light transmitting region is thicker than the polishing region, there is a possibility that the object to be polished may be damaged by a portion protruding during polishing. On the other hand, if it is too thin, the durability tends to be insufficient, and the slurry tends to accumulate, so that the detection sensitivity tends to decrease.
  • the thickness variation of the light transmitting region is preferably 100 m or less, more preferably 50 ⁇ or less, and particularly preferably 30 ⁇ . It is as follows. If the thickness variation exceeds 100 ⁇ , the surface will have large undulation, and there will be portions where the state of contact with the object to be polished is different, so polishing characteristics (surface uniformity and flattening characteristics) Etc.). In particular, when the light transmitting region is a non-foamed material and the polishing region is a fine foam, the hardness of the light transmitting region is considerably higher than the hardness of the polishing region. The effect on the polishing characteristics tends to be greater than the thickness variation.
  • a method of puffing a sheet surface having a predetermined thickness there is a method of puffing a sheet surface having a predetermined thickness. Buffing is preferably performed stepwise using abrasive sheets having different particle sizes. When the light transmitting area is to be puffed, the smaller the surface roughness, the better. When the surface roughness is large, the incident light is irregularly reflected on the surface of the light transmission area, so that the light transmittance decreases and the detection accuracy tends to decrease.
  • the material for forming the polishing region can be used without any particular limitation as long as it is generally used as a material for the polishing layer. In the present invention, it is preferable to use a fine foam. By using a fine foam, the slurry can be held in the bubble portion on the surface, and the polishing rate can be increased.
  • Examples of the material for forming the polishing area include polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, ataryl resin, polycarbonate resin, and halogen resin (polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), Polystyrene olefin tree J3 (polyethylene, polypropylene, etc.), epoxy resin, and photosensitive resin. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the material for forming the polishing region may be the same as or different from that of the light transmitting region, but it is preferable to use the same material as the forming material used for the light transmitting region.
  • Polyurethane resin is particularly preferable as a material for forming a polishing region because polyurethane resin has excellent abrasion resistance and a polymer having desired physical properties can be easily obtained by variously changing a raw material composition.
  • the polyurethane resin comprises an organic isocyanate, a polyol, and a chain extender.
  • the organic isocyanate to be used is not particularly limited, and examples thereof include the organic isocyanates described above.
  • the polyol used is not particularly limited, and examples thereof include the polyols described above.
  • the number average molecular weight of these polyols is not particularly limited, but is preferably 500 to 200, more preferably 500 to 2000, from the viewpoint of the elastic properties of the obtained polyurethane. One hundred fifty-five. If the number average molecular weight is less than 500, the polyurethane using this will not have sufficient elastic properties and will be a brittle polymer. Therefore, the polishing pad made of this polyurethane becomes too hard, and causes scratches on the polished surface of the object to be polished. In addition, it is not preferable from the viewpoint of pad life, because it is easily worn. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 2000, the polyurethane using this becomes soft, and the polishing pad produced from this polyurethane tends to have poor flattening characteristics.
  • the molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of the polyol used is preferably less than 1.9, more preferably 1.7 or less.
  • Molecular weight When a polyol having a distribution of 1.9 or more is used, the hardness (modulus) of the resulting polyurethane becomes more temperature-dependent, and the polishing pad made from this polyurethane has a difference in hardness (modulus of elasticity) with temperature. Becomes larger. Due to the generation of frictional heat between the polishing pad and the object to be polished, the temperature of the polishing pad during polishing changes. Therefore, there is a difference in polishing characteristics, which is not preferable.
  • the molecular weight distribution can be measured, for example, by conversion with standard PPG (polypropylene polyol) using a GPC apparatus.
  • the polyols include, in addition to the above-mentioned high molecular weight polyols, ethylene glycol, 1,2-propylene daricol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, Low molecular weight polyols such as pentyl glycol, 1,4-cyclohexane dimethanol, 3-methylinole 1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylenylene glycol, 1,4-bis (2-hydropened xychetoxy) benzene They can be used together. Further, the ratio of the high molecular weight component to the low molecular weight component in the polyol is determined by the characteristics required for the polishing region manufactured from these components.
  • the ratio of the organic isocyanate, polyol, and chain extender in the polyurethane resin can be variously changed depending on the molecular weight of each, the desired physical properties of the polishing region produced therefrom, and the like.
  • the number of organic isocyanates in the total number of functional groups (7 acid groups + amino groups) of the polyol and the chain extender should be 0.95 to 1.15. And more preferably 0.99 to 1.10.
  • the polyurethane resin can be manufactured by a method similar to the method described above. If necessary, a stabilizer such as an antioxidant, a surfactant, a lubricant, a pigment, a filler, an antistatic agent, and other additives may be added to the polyurethane resin.
  • the method for finely foaming the polyurethane resin is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding hollow beads, a method of foaming by a mechanical foaming method, and a method of foaming by a chemical foaming method.
  • a mechanical foaming method using a silicone-based surfactant which is a copolymer of a polyalkylsiloxane and a polyether and has no active hydrogen group is particularly preferable.
  • a silicone-based surfactant which is a copolymer of a polyalkylsiloxane and a polyether and has no active hydrogen group is particularly preferable.
  • SH-192 manufactured by Toray Industries, Ltd.
  • SH-192 manufactured by Toray Industries, Ltd.
  • the method for producing a strong polyurethane foam has the following steps.
  • a chain extender is added to the above foam dispersion and mixed and stirred. 3) Curing process
  • the isocyanate-terminated prepolymer mixed with a chain extender is cast and cured by heating. ⁇
  • the non-reactive gas used to form the microbubbles is preferably a non-flammable gas. Specifically, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, rare gas such as helium or argon, or a mixture of these gases is used.
  • nitrogen, oxygen, carbon dioxide, rare gas such as helium or argon, or a mixture of these gases is used.
  • the use of air, as exemplified and dried to remove moisture, is most preferred in terms of cost.
  • stirrer for dispersing the non-reactive gas in the form of fine bubbles into an isocyanate-terminated prepolymer containing a silicone-based surfactant
  • a known stirrer can be used without particular limitation.
  • a homogenizer, a dissolver An example is a two-axis planetary mixer (a planetary mixer).
  • a whipper-type stirring blade because fine bubbles can be obtained.
  • stirring in the mixing step does not need to be stirring to form bubbles, and it is preferable to use a stirring device that does not include large bubbles.
  • a stirring device a planetary mixer is suitable. There is no problem even if the same stirring device is used for the stirring step and the mixing step, and it is also preferable to adjust the stirring conditions such as adjusting the rotation speed of the stirring blades as necessary. It is.
  • heating and post-curing the foam that has reacted until the foam dispersion has flowed into the mold and no longer flows is effective in improving the physical properties of the foam. Yes, very suitable. It is also possible to use a condition in which a bubble dispersion liquid is poured into a mold and immediately placed in a heating open to perform stoichiometry.Under such conditions, heat is not immediately transmitted to the reaction components, so that the bubble diameter does not increase. .
  • the curing reaction is preferably performed at normal pressure because the bubble shape is stabilized.
  • a known catalyst such as a tertiary amine-based or organotin-based catalyst that promotes the polyurethane reaction may be used.
  • Catalyst type added calo The amount is selected in consideration of the flow time after the mixing step and pouring into a mold having a predetermined shape.
  • each component is weighed and charged into a container and stirred. Even in a batch system, each component and a non-reactive gas are continuously supplied to a stirrer and stirred to form a bubble.
  • a continuous production system in which a dispersion is sent out to produce a molded article may be used.
  • the polishing region serving as the polishing layer is manufactured by cutting the polyurethane foam produced as described above into a predetermined size.
  • a polishing region made of a fine foam is provided with a groove for holding and renewing a slurry on a polishing surface in contact with an object to be polished.
  • the polishing area has many openings in the polishing surface because it is formed of a fine foam, and has a function of holding slurry, but further efficiently retains slurry and renews slurry. Therefore, it is preferable to have a groove on the polishing side surface in order to prevent the object to be polished from breaking down due to adsorption to the object to be polished.
  • the grooves are not particularly limited as long as they hold and renew the slurry, and include, for example, XY lattice grooves, concentric grooves, through holes, holes that do not penetrate, polygonal columns, cylinders, and spiral shapes. Grooves, eccentric grooves, radial grooves, and combinations of these grooves.
  • the groove pitch, groove width, groove depth, and the like are not particularly limited, and are appropriately selected and formed. In addition, these grooves are regular; generally, the groove pitch, groove width, groove depth, etc. should be changed in a certain range to make slurry retention and renewability desirable. Is also possible.
  • the method of forming the groove is not particularly limited.
  • a method of mechanical cutting using a jig such as a byte of a predetermined size a method of pouring a resin into a mold having a predetermined surface shape, and curing the resin.
  • Method a method of forming by pressing a resin with a press plate having a predetermined surface shape, a method of forming by photolithography, a method of forming by printing, and a laser beam using a carbon dioxide laser And the like.
  • the thickness of the polishing area is not particularly limited, but is about 0.8 to 2.0 mm.
  • a method of producing the polishing region having the thickness a method of setting the block of the fine foam to a predetermined thickness using a band-saw type or a force-type slicer, Examples of the method include a method in which a resin is poured into a mold having a thickness of a cavity and cured, and a method using a coating technique and a sheet forming technique.
  • the variation in the thickness of the polishing region is preferably 100 m or less, and particularly preferably 50 m or less. If the thickness variation exceeds 100 / ⁇ m, the polished area will have a large undulation, and there will be portions where the state of contact with the object to be polished is different, which tends to adversely affect the polishing characteristics.
  • the surface of the polishing region is generally dressed using a dresser in which diamond cannon particles are electrodeposited or fused in the initial stage of polishing. Exceeding this will increase the dressing time and reduce production efficiency.
  • a method of suppressing the variation in thickness there is a method of puffing a surface of a polishing region having a predetermined thickness. When performing puffing, it is preferable to perform stepwise with abrasive sheets having different particle sizes.
  • the method for producing the polishing pad having the polishing region and the light transmitting region is not particularly limited, and various methods can be considered. Specific examples will be described below. Although the following specific example describes a polishing pad provided with a cushion layer, a polishing pad without a cushion layer may be used.
  • a polishing area 9 opened to a predetermined size is attached to a double-sided tape 10 as shown in FIG. 7, and a predetermined size is set under the polishing area 9 so as to fit the opening of the polishing area 9 thereunder. Attach the cushion layer 11 that was opened at the beginning. Next, a double-sided tape 12 with a release paper 13 is attached to the cushion layer 11, a light transmitting area 8 is fitted into an opening of the polishing area 9, and the method is applied.
  • a polishing area 9 opened to a predetermined size is bonded to a double-sided tape 10 and a cushion layer 11 is bonded thereunder. Thereafter, the double-sided tape 10 and the cushion layer 11 are opened to predetermined sizes so as to match the openings of the polishing region 9. Next, a double-sided tape 12 with a release paper 13 attached to the cushion layer 11 is attached, and a light transmitting area 8 is fitted into an opening of the polishing area 9 to be attached.
  • a polishing area 9 opened to a predetermined size is bonded to a double-sided tape 10 and a cushion layer 11 is bonded thereunder.
  • Open to a predetermined size This is a method in which the light transmitting region 8 is fitted into the opening of the polishing region 9 and bonded. In this case, the opposite side of the light transmission region 8 is in an open state, and there is a possibility that dust or the like accumulates. Therefore, it is preferable to attach a member 14 for closing the dust.
  • a cushion layer 11 to which a double-sided tape 12 with a release paper 13 is attached is opened to a predetermined size.
  • the polishing area 9 having an opening of a predetermined size is bonded to the double-sided tape 10 and these are bonded so that the openings are aligned.
  • the light transmitting region 8 is fitted into the opening of the polishing region 9 and bonded.
  • the opposite side of the polishing area is opened, and there is a possibility that dust or the like accumulates. Therefore, it is preferable to attach a member 14 for closing the area.
  • the means for opening the polishing area and the cushion layer is not particularly limited.
  • a method of pressing and opening a jig having a cutting ability, a method using a carbon dioxide laser or the like is used.
  • the size and shape of the opening in the polishing region according to the first and second aspects of the present invention are not particularly limited.
  • the cushion layer supplements the characteristics of the polishing region (polishing layer).
  • the cushion layer is necessary in the CMP to balance both the planarity and the uniformity that are in a trade-off relationship.
  • Planarity refers to the flatness of a pattern portion when polishing an object to be polished having minute irregularities generated when a pattern is formed, and uniformity refers to uniformity of the entire object to be polished. Planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and uniformity is improved by the characteristics of the cushion layer.
  • the material for forming the cushion layer is not particularly limited.
  • a resin non-woven fabric such as a polyester non-woven fabric, a polyester non-woven fabric, a polyester non-woven fabric, a polyurethane non-woven fabric, a polyurethane non-woven fabric, a polyurethane non-woven fabric, a polyurethane non-woven fabric, a polyurethane non-woven fabric, and a polyurethane foam
  • polymer resin foams such as ethylene foam, rubber resins such as butadiene rubber and isoprene rubber, and photosensitive resins.
  • the double-sided tape has a general configuration in which an adhesive layer is provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film. In consideration of preventing the penetration of slurry into the cushion layer, it is preferable to use a film as the base material.
  • the composition of the adhesive layer include a rubber adhesive and an acrylic adhesive. Considering the content of metal ions, an ataryl-based adhesive is preferred because of its low content of metal ions. Further, since the composition of the polishing area and the cushion layer may be different, it is possible to optimize the adhesive strength of each layer by making the composition of each adhesive layer of the double-sided tape different. As a method of bonding the cushion layer 11 and the double-sided tape 12, a method of pressing and bonding a double-sided tape to the cushion layer may be used.
  • the double-sided tape has a general configuration in which adhesive layers are provided on both sides of a base material such as a nonwoven fabric or a film as described above. Considering that the polishing pad is peeled off from the platen after use, it is preferable to use a film as the base material because it is possible to eliminate tape residue and the like.
  • the composition of the adhesive layer is the same as described above.
  • the member 14 is not particularly limited as long as it closes the opening. However, when polishing, it must be peelable.
  • a semiconductor device is manufactured through a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.
  • the semiconductor wafer is generally obtained by laminating a wiring metal and a silicon oxide film on a silicon wafer.
  • the method and apparatus for polishing a semiconductor wafer are not particularly limited.
  • a polishing table 2 for supporting a polishing pad 1 and a support table (polishing head) for supporting a semiconductor wafer 4 The polishing is performed using a backing material for uniformly pressurizing the wafer 5 and the wafer, and a polishing apparatus provided with a polishing agent 3 supply mechanism.
  • the polishing pad 1 is attached to the polishing platen 2 by, for example, sticking with a double-sided tape.
  • the polishing platen 2 and the support table 5 are arranged so that the polishing pad 1 and the semiconductor wafer 4 supported respectively face each other, and are provided with rotating shafts 6 and 7, respectively. I have. Further, a pressure mechanism for pressing the semiconductor wafer 4 against the polishing pad 1 is provided on the support 5 side. At the time of polishing, the semiconductor wafer 4 is pressed against the polishing pad 1 while rotating the polishing platen 2 and the support table 5, and polishing is performed while supplying slurry.
  • the slurry flow rate, polishing load, polishing platen rotation speed, and wafer rotation speed are not particularly limited, and are adjusted appropriately.
  • the prepared light transmission region member was cut out to a size of 2 cm ⁇ 6 cm (thickness: arbitrary) to obtain a light transmittance measurement sample.
  • the measurement was performed in a measurement wavelength range of 300 to 700 nm using a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd., U-3210 Spectrophotometer).
  • the measurement results of these light transmittances were converted to light transmittances of a thickness of lmm using the law of Lamb e rt—B e er.
  • the prepared light transmission area member was cut out to a size of 2 cm ⁇ 6 cm (thickness: 1.25 mm) to obtain a light transmittance measurement sample.
  • the measurement was performed in a measurement wavelength range of 600 to 700 nm using a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd., U-32010 Spectrophotometer).
  • the measurement results of these light transmittances were converted to light transmittances of a thickness of 1 mm using the Lamb e r rt -B e er law.
  • Polishing cut in parallel with a microtome cutter as thin as possible to a thickness of about lmm The region was used as a sample for measuring the average bubble diameter.
  • the sample was fixed on a slide glass, and the total bubble diameter in an arbitrary 0.2 mm X 0.2 mm range was measured using an image processor '' (manufactured by Toyobo Co., Ltd., Image Analyzer VI 0). The average bubble diameter was calculated.
  • a polishing area (polishing layer) cut into a 7 mm diameter circle (thickness: any) is used as a sample for measuring the compressibility and the compression recovery rate, and is used in an environment with a temperature of 23 ° C ⁇ 2 ° C and a humidity of 50% ⁇ 5%. For 40 hours.
  • the compression ratio and the compression recovery ratio were measured using a thermal analyzer TMA (manufactured by SEIKO I NSTRUM ENTS, SS6000). The formulas for calculating the compression ratio and the compression recovery ratio are shown below.
  • T 1 Thickness of the polishing layer when a load of 3 OKPa (300 g cm 2 ) stress is maintained for 60 seconds from no load on the polishing layer
  • T 2 Thickness of the polishing layer when a stress load of 18 OKPa (1800 g / cm 2 ) is maintained for 60 seconds from the state of T 1
  • T 3 T hold 60 seconds 2 state in the unloaded condition, then, 30 KP a (30 0 g / cm 2) of the polishing layer thickness when held for 60 seconds the load of stress
  • the test was performed in accordance with JIS K71 98-1991.
  • the polished area cut into a 3 mm X 4 Omm strip (thickness; arbitrary) was used as a sample for dynamic viscoelasticity measurement, and was allowed to stand in a vessel containing silica gel for 4 days under an environmental condition of 23 ° C.
  • the exact width and thickness of each sheet after cutting were measured with a micrometer.
  • the storage elastic modulus E was measured using a dynamic viscoelasticity spectrometer (Iwamoto Seisakusho, currently IS Giken). The measurement conditions at that time are shown below.
  • Optical detection evaluation of the film thickness of the wafer was performed by the following method.
  • As the wafer an 8-inch silicon wafer with a thermal oxide film formed to a thickness of 1 m was used, and a 1.27 mm-thick light transmitting area member was placed thereon.
  • an interference type film thickness measuring device manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • the film thickness was measured several times in a wavelength region of 400 to 800 nm.
  • the results of the calculated film thickness and the conditions of the peaks and valleys of the interference light at each wavelength were checked, and the film thickness detection evaluation was performed based on the following criteria.
  • Optical detection evaluation of the film thickness of the wafer was performed by the following method.
  • a 1 / m-thick thermally oxidized film formed on an 8-inch silicon wafer was used, and a 1.25 mm-thick light transmitting area member was placed thereon.
  • the film thickness was measured several times at a wavelength of 633 nm by using an interference type film thickness measuring device using a He—Ne laser.
  • the results of the calculated film thickness and the situation of the peaks and valleys of the interference light were checked, and the film thickness detection evaluation was performed based on the following criteria.
  • the optical detection evaluation of the film thickness of the wafer was performed by the following method as by Byone.
  • As the wafer an 8-inch silicon wafer having a thermal oxide film formed at 1 ⁇ was used.
  • the film thickness on the line connecting the notch portion and the center of the wafer was measured at three points at 3 mm intervals using an interference type film thickness measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the average value was averaged.
  • the light-transmitting regions of the polishing pads of the example and the comparative example were respectively placed on the wafer so as to be aligned with the line, and the film thickness was measured at 3 mm intervals using an interference type film thickness measuring device in the same manner.
  • the average value was taken as the average film thickness (2).
  • the average film thickness (1) and the average film thickness (2) were compared, and the film thickness detection evaluation was performed based on the following criteria.
  • the thickness was measured at 5 mm intervals along the center line in the long side direction of the manufactured light transmitting region. Maximum and minimum of each measured value The difference between the values was defined as the thickness variation. (Evaluation of polishing characteristics)
  • polishing characteristics were evaluated using the prepared polishing pad.
  • the polishing rate was calculated from the time taken by polishing a 0.5- ⁇ m silicon wafer having a thermal oxidation film formed thereon to a thickness of about 1 ⁇ .
  • an interference type film thickness measuring device manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • polishing conditions a silica slurry (SS12, made of Cabotnet earth) was added as a slurry at a flow rate of 150 m 1 / min during polishing.
  • the polishing load was 350 g / cm 2
  • the polishing table rotation speed was 35 rpm
  • the wafer rotation speed was 30 rpm.
  • a thermal oxide film was deposited on an 8-inch silicon wafer by 0.5 ⁇ m, followed by predetermined patterning, and an oxide film was deposited by p-TEOS to 1 ⁇ .
  • a wafer with a pattern of 0.5 ⁇ um was fabricated. This wafer was polished under the above conditions, and after polishing, each step was measured to evaluate the flattening characteristics.
  • Two steps were measured as the flattening characteristics.
  • One is a local step, which is a step in a pattern in which 270 m wide lines are arranged in a space of 30 / zm. The step after one minute was measured.
  • the other is the amount of shaving.
  • the 270 mu scraping amount of space ⁇ when stepped line top is below 2000 a was determined. If the value of the local step is low, it indicates that the flattening speed is high at a certain time with respect to the unevenness of the oxide film caused by the pattern dependence on the wafer. Also, if the amount of space scraping is small, the shaving amount of the portion not desired to be shaved is small and the flatness is high.
  • a polyester polyol composed of adipic acid and hexanediol (number average molecular weight 2440) and 31 parts by weight of 1,4-butanediol were mixed, and the temperature was adjusted to 70 ° C.
  • 100 parts by weight of 4,4, diphenylmethanediisocyanate which had been previously adjusted to 70 ° C, and stirred for about 1 minute.
  • the mixed solution was poured into a container kept at 100 ° C., and subjected to stoker at 100 ° C. for 8 hours to produce a polyurethane resin.
  • a light transmission area (57 mm long, 19 mm wide, and 1.25 mm thick) was formed by injection molding. Table 1 shows the light transmittance and the change rate of the manufactured light transmission region.
  • the light transmitting region (length: 57%) was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that the polyol was changed to 114 parts by weight of polytetramethylene glycol (number average molecular weight: 890) and 24 parts by weight of 1,4-butanediol. mm, width 19 mm, thickness 1.25 mm). Table 1 shows the light transmittance and the change rate of the manufactured light transmitting region.
  • a filtered polyether prepolymer (Adiprene L-325, manufactured by Uniroyal, NCO concentration: 2.22 meq / g) and a filtered silicone-based nonionic surfactant (fluorine-coated reaction vessel) 3 parts by weight of Toray Dow Silicone Co., Ltd., SH192) were mixed and the temperature was adjusted to 80 ° C. Using a fluorine-coated stirring blade, the mixture was vigorously stirred at a rotation speed of 900 rpm for about 4 minutes so as to take bubbles into the reaction system.
  • a fluorine-coated stirring blade the mixture was vigorously stirred at a rotation speed of 900 rpm for about 4 minutes so as to take bubbles into the reaction system.
  • this sheet was surface-puffed to a predetermined thickness using a puffing machine (manufactured by Amitec) to obtain a sheet having a thickness accuracy adjusted (sheet thickness: 1.27 mm).
  • the puffed sheet is punched to a predetermined diameter (61 cm), and the groove width is 0.25 mm, the groove pitch is 1.50 mm, and the groove depth is 0 using a grooving machine (manufactured by Toho Steel Machinery Co., Ltd.). 4 Omm concentric grooves were machined.
  • a double-sided tape manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape
  • a hole (thickness: 1.27 mm, 57.5 mm ⁇ 19.5 mm) for embedding was punched out to create a polished area with double-sided tape.
  • the physical properties of the polished region were as follows: average cell diameter 45 / xm, specific gravity 0.86 g / cm 3 , Asker D hardness 53 degrees, compression ratio 1.0%, compression recovery ratio 65.0. /.
  • the storage elastic modulus was 275 MPa. (Preparation of polishing pad)
  • Example 1 71.5 96.5 96.9 95.5 97.1 71.5 26.4 2300 20 2900 ⁇ .
  • Example 3 51.4 96.9 96.8 95.3 97.2 51.4 47.1 2300 20 3000 ⁇ Comparative example ⁇ 14J 85.4 92.9 93.9 94.1 14.7 '84.4 2350 20 2950 X
  • Table 1 shows that when the light transmittance in the light transmission region at a wavelength of 400 to 700 nm is 50% or more (Examples 1 to 3), the end point of the wafer with good reproducibility without affecting the polishing characteristics. It can be seen that detection is possible.
  • Isocyanate-terminated prevolimer temperature adjusted to 70 ° C (made of Gunny Loyano earth, L-325, NCO content: 9.15% by weight) 50 parts by weight are weighed in a vacuum tank and depressurized (about l OTo rr) in the prevolimer. The remaining gas was degassed.
  • 39 parts by weight of 4,4, -methylenebis (o-chloroaniline) (Ihara Chemical Co., Ltd., Iharacuamine I) dissolved at 120 ° C was added, and a revolving mixer (Shinky Co., Ltd.) was added. ) And stirred at 800 rpm for 3 minutes.
  • the mixture was poured into a mold, and post-cured in an oven at 110 ° C. for 8 hours to produce a light transmitting region member. Then, a light transmission area (length 57 mm, width 19 mm, thickness 1.25 mm) was cut out from the light transmission area member. Visual observation revealed that there were no bubbles in the light transmitting area. Table 2 shows the light transmittance of the fabricated light transmission area.
  • a light transmitting area (length 57 mm, width 19 mm, thickness 1.25 mm) was cut out from the light transmitting area member. Visual observation revealed that there were no bubbles in the light transmitting area.
  • Table 2 shows the light transmittance of the manufactured light transmitting region.
  • a light transmitting region member was produced by injection molding. Then, a light transmitting area (57 mm long, 19 mm wide, 1.25 mm thick) was cut out from the light transmitting area member. Visual observation revealed that the light transmitting region contained some air bubbles. Table 2 shows the light transmittance of the manufactured light-transmitting region.
  • a filtered polyether blepolymer (Adiprene L-325, manufactured by Uniroyal, NCO concentration: 2.22 meqZg) and a filtered silicone-based nonionic surfactant in a fluorine-coated reaction vessel 3 parts by weight of Toray Dow Silicone Co., Ltd., SH192) were mixed and the temperature was adjusted to 80 ° C. Using a fluorine-coated stirring blade, the mixture was vigorously stirred at a rotation speed of 900 rpm for about 4 minutes so as to take bubbles into the reaction system.
  • a fluorine-coated stirring blade the mixture was vigorously stirred at a rotation speed of 900 rpm for about 4 minutes so as to take bubbles into the reaction system.
  • this sheet was surface-puffed to a predetermined thickness using a puffing machine (Amitechne: t®) to obtain a sheet with a uniform thickness (sheet thickness: 1.27 mm).
  • the puffed sheet is punched to a predetermined diameter (61 cm), and the groove width is 0.25 mm, the groove pitch is 1.5 Omm, and the groove depth is 0.2 mm using a grooving machine (manufactured by Toho Steel Machinery Co., Ltd.). 4 Omm concentric grooves were machined.
  • a double-sided tape manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape
  • a hole (thickness: 1.27 mm, 57.5 mm ⁇ 19.5 mm) for embedding was punched out to create a polished area with double-sided tape.
  • the physical properties of the polished region were as follows: average cell diameter 45 ⁇ , specific gravity 0.86 g / cm 3 , Ascar D hardness 53 °, compression ratio 1.0%, compression recovery ratio 65.0%, storage elastic modulus 275MPa. there were.
  • 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) manufactured by Ihara Chemical Co., Ltd., iharacuamine MT
  • the mixture was poured into a mold and subjected to boss curing in an oven at 110 ° C. for 8 hours, thereby producing a rectangular light transmitting region (length 57 mm, width 19 mm, thickness 1.25 mm).
  • the difference in thickness variation between the light transmitting regions was 107 zm.
  • a light transmitting region was produced in the same manner as in Production Example 8, except that the shape of the light transmitting region was rectangular, 100 mm long, 19 mm wide, and 1.25 mm thick.
  • a light transmitting region (57 mm long, 19 mm wide, 1.25 mm thick) was prepared in the same manner as in Production Example 8. Then, the light transmitting area was buffed using a sandpaper of 240th. After that, when the difference in thickness variation of the light transmission region was measured, it was found to be 45 ⁇ m.
  • a light transmitting region (57 mm in length, 19 mm in width, and 1.25 mm in thickness) was produced in the same manner as in Production Example 8. Then, the light transmitting area was buffed using a sandpaper of number 240, and further buffed similarly using a sandpaper of number 800. Thereafter, the difference in thickness variation in the light transmission region was measured and found to be 28 ⁇ .
  • a light transmitting region was produced in the same manner as in Production Example 8, except that the shape of the light transmitting region was a circle having a diameter of 30 mm.
  • a light transmitting region was produced in the same manner as in Production Example 8, except that the shape of the light transmitting region was rectangular, 50.8 mm in height, 20.3 mm in width, and 1.25 mm in thickness.
  • this sheet was surface-puffed to a predetermined thickness by using a puffing machine (manufactured by Amitec) to obtain a sheet having a regulated thickness accuracy (sheet thickness: 1.27 mm).
  • the puffed sheet is punched to a predetermined diameter (61 cm), and the groove width is 0.25 mm, the groove pitch is 1.50 mm, and the groove depth is 0 using a grooving machine (manufactured by Toho Steel Machinery Co., Ltd.). ⁇ 40mm concentric grooves were machined.
  • a double-sided tape (Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) was used on the sheet opposite to the grooved surface to create a polished area with double-sided tape.
  • the physical properties of the polished area were as follows: average cell diameter 50 111, specific gravity 0.86 gZ cm 3 , Asker D hardness 52 degrees, compressibility 1.1%, compression recovery 65.0%, storage modulus 260 MPa. Was.
  • the length (D) in the diameter direction of the light transmitting region is three times the length (L) in the circumferential direction.
  • the length (D) of the light transmitting region in the radial direction with respect to the diameter of the wafer to be polished was 0.28 times. Table 3 shows the polishing characteristics of the prepared polishing pad.
  • the length (D) in the diameter direction of the light transmitting area is the length in the circumferential direction.
  • the length (D) of the light transmission region in the diameter direction was 0.49 times the diameter of the wafer to be polished.
  • Table 3 shows the polishing characteristics of the polishing pad.
  • Example 6 a polishing pad was produced in the same manner as in Example 6, except that the light transmitting region produced in Production Example 10 was used instead of the light transmitting region produced in Production Example 8. .
  • Table 3 shows the polishing characteristics of the prepared polishing pad. .
  • a polishing pad was produced in the same manner as in Example 6, except that the light transmitting region produced in Production Example 11 was used instead of the light transmitting region produced in Production Example 8.
  • Table 3 shows the polishing characteristics of the prepared polishing pad.
  • a cushion layer made of polyethylene foam (Toray clay, thickness: 0.8 mm) with a puffed surface and corona treatment was applied to the adhesive surface of the polishing area with double-sided tape. And stuck together. Further, a double-sided tape was attached to the surface of the cushion layer.
  • the length (D) in the diameter direction of the light transmitting area is the length in the circumferential direction.
  • the length (D) of the light transmitting region in the diameter direction was 0.09 times the diameter of the wafer to be polished.
  • Table 3 shows the polishing characteristics of the prepared polishing pad.
  • a hole (circular, 30.5 mm in diameter) was inserted between the center and the peripheral end of the polishing area with double-sided tape to insert the light transmitting area. Then, a cushion layer made of polyethylene foam (Toray-need, Toray Reef, thickness: 0.8 mm) with puffed surface and corona treatment is applied to the adhesive surface of the polishing area with double-sided tape. They were bonded using a machine. Further, a double-sided tape was stuck on the surface of the cushion layer. After that, the cushion layer having a diameter of 24 mm was punched out of the hole portion punched to fit the light transmission region of the polishing region, and the hole was penetrated.
  • a cushion layer made of polyethylene foam (Toray-need, Toray Reef, thickness: 0.8 mm) with puffed surface and corona treatment is applied to the adhesive surface of the polishing area with double-sided tape. They were bonded using a machine. Further, a double-sided tape was stuck on the surface of the cushion layer. After that,
  • the length (D) in the diameter direction of the light transmitting region is 2.5 times the length (L) in the circumferential direction.
  • the diameter (D) of the light transmitting region in the diameter direction was 0.25 times the diameter of the wafer to be polished.
  • Table 3 shows the polishing characteristics of the prepared polishing pad. Table 3
  • the wafer In the polishing of the wafer the wafer In the polishing of the wafer, the light transmission region does not concentrate on only a part of the wafer and does not come into contact with the entire surface of the wafer, but uniformly contacts the entire surface of the wafer. (Uniformity). In addition, in-plane uniformity can be improved by reducing the thickness variation of the light transmission region (Examples 8 and 9).
  • the polishing pad of the present invention is used for flattening irregularities on the surface of a wafer by chemical mechanical polishing (CMP). More specifically, the present invention relates to a polishing pad having a window for detecting a polishing state or the like by optical means.
  • CMP chemical mechanical polishing

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Abstract

　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、これにより研磨特性（表面均一性、面内均一性など）に優れる研磨パッド、さらには広範囲なウエハの研磨プロファイルを得ることのできる研磨パッドを提供することを目的とする。第１の本発明の研磨パッドは、光透過領域の波長４００～７００ｎｍの全領域における光透過率が５０％以上である。第２の本発明の研磨パッドは、光透過領域の厚さが０．５～４ｍｍであり、かつ光透過領域の波長６００～７００ｎｍの全領域における光透過率が８０％以上である。第３の本発明の研磨パッドは、光透過領域が研磨パッドの中心部と周端部との間に設けられており、かつ直径方向の長さ（Ｄ）が円周方向の長さ（Ｌ）の３倍以上である。

Description

明細書
研磨パッド及ぴ半導体デバイスの製造方法
技術分野
本発明は、 ウェ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。 背景技術
半導体装置を製造する際には、 ウェ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ェハ 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、 ウェハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。
ウェハ表面の凹 ώを平坦化する方法としては、 一般的に CM Ρ法が採用されて いる。 CMPは、 ウェ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 （ウェハ） 4を支持する支持台 （ポ リシングへッド） 5とゥェハの均一加圧を行うためのパッキング材と、 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、 ウェ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、 酸ィ匕膜の膜厚や研磨速度等に関しては、 テストウ.ェハを定期的に処理し、 結果を 確認してから製品となるウェ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、 テストウェ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 トウェハと製品ウェハでは、 C MP特有のローディング効果により、 研磨結果が異なり、 製品ウェハを実際に加 ェしてみないと、 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。 現在、 提案されて いる検知手段としては、
( 1 ) ウェハとパッド間の摩擦係数をウェハ保持へッドゃ定盤の回転トルクの変 化として検出するトルク検出法 （米国特許第 5069002号明細書）
(2) ウェハ上に残る絶縁膜の厚さを検出する静電容量法 （米国特許第 5081 421'号明細書）
(3) 回転定盤内にレ一ザ一 による膜厚モニタ機構を組み込んだ光学的方法 ( 特開平 9一 7985号公報、 特開平 9— 36072号公報）
(4) へッドあるいはスピンドルに取り付けた振動や加速センサーから得る周波 数スぺク トルを解析する振動解析方法
(5) ヘッド内に内蔵した差動トランス応用検出法
(6) ウェハと研磨パッドとの摩擦熱やスラリーと被研磨対象物との反応熱を赤 外 ,锒放射温度計で計測する方法 （米国特許第 51 96353号明細書）
(7) 超音波の伝攆時間を測定することにより被研磨対象物の厚みを測定する方 法 （特開昭 55— 106769号公報、 特開平 7— 135190号公報）
(8) ウェハ表面の金属膜のシート抵抗を計測する方法 （米国特許第 55594 28号明細書） などが挙げられる。 現在、 (1) の方法が多く用いられているが、 測定精度や非 接 fe¾測定における空間分解能の点から （3) の方法が主流となりつつある。
(3) の方法である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ェハに照射して、 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 （図 12) 。 現在、 光ビームとしては、 600 nm付近の波長光を持つ H e— N eレーザー 光や 380〜800 nm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、 ウェハの表面層の厚さの変化をモニターして、 表面 凸 の近似的な深さを知ることによつ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つた時点で、 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ょぴ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。
固体で均質な 1 90 nmから 3500 n m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 （特表平 11― 512977号公報） D また、 段付の透明プラグが揷入された研磨パッドが開示 されている （特開平 9一 7985号公報） 。 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 （特開平 10— 83977号公 報） 。 さらに、 透光性部材が非水溶性マトリックス材と、 該非水溶性マトリック ス材中に分散された水溶性粒子とを含有してなり、 400〜 800 の光線透 過率が 0. 1 %以上である研磨パッドが開示されている （特開 2002— 324 769号公報、 特開 2002— 324770号公報） 。 いずれも終点検知用の窓 として用いることが開示されている。
前記のように、 光ビームとしては H e— N.eレーザー光やハロゲンランプを使 用した白色光などが用いられているが、 白色光を用いた場合にはさまざまな波長 光をウェハに上に当てることができ、 多くのウェハ表面のプロファイルが得られ るという利点がある。 この白色光を光ビームとして用いる場合には、 広い波長範 囲で検出精度を高める必要がある。 また 後、 半導体製造における高集積化 -超 小型ィ匕において、 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、 従来の終点検知用の窓は 広い波長範囲で十分満足できるほどの精度を有していない。
第 1の本発明は、 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、 これにより研磨特性 （表面均一性など） に優れる研磨パッド、 及ぴ該研磨パッド 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。 .
第 2の本発明は、 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、 特に H e— N eレーザー光や 6 0 0〜 7 0 0 n m付近に発信波長を持つ半導体レ 一ザ一を用いる研磨装置において好適に用いられ、 これにより研磨特性 （表面均 一性など） に優れる研磨パッドを提供することを目的とする。 また、 容易かつ安 価に製造することのできる研磨パッドを提供すること、 さらには該研磨パッドを 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。
一方、 前記特許文献に記載されている窓 （光透過領域） は、 図 2、 3に示十よ うな研磨パッドの円周方向に長い形状の物や円形状の物である。 しかし、 前記の ような形状の窣の場合には、 ウェハの研磨に際してウェハのある一部分にのみ窓 が集中して接触するため、 窓が接触する部分と接触しない部分とで研磨が不均一 となるという問題がある。 また、 窓が接触する限られた一部分のみの研磨プロフ アイルしか得られないという問題も有している。
第 3の本発明は、 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、 研磨特性 （特に面内均一性） に優れ、 かつ広範囲なウェハの研磨プロファイルを 得ることのできる研磨パッド、 及ぴ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。 発明の開示
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、 研磨パッド用 の光透過領域として、 ある特定の光透過率を有する光透過領域を用いることによ り、 上記課題を解決できることを見出した。
即ち、 第 1の本発明は、 ケミカルメカニカルポリツシングに用いられ、 研磨領 域および光透過領域を有する研磨パッドであって、 光透過領域の波長 4 0 0〜7 0 0 11 mの全領域における光透過率が 5 0 %以上であることを特徴とする研磨パ ッドに関する。
前記光透過領域は、 下記式で表される波長 4 0 0〜7 0 0 n mにおける光透過 率の変化率が 5 0 °/0以下であることが好ましい。
変化率 （％) = { ( 4 0 0〜7 0 0 n mにおける最大光透過率一 4 0 0〜7 0 0 n mにおける最小光透過率） / 4 0 0〜7 0 0 n mにおける最大光透過率 } X 1 0 0
一般的に研磨パッドの光透過領域を通過する光の強度の減衰が少ないほど研磨 終点の検出精度や膜厚の測定精度を高めることができる。 そのため、 使用する測 定光の波長における光透過率の度合いは、 研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度 を決定づけるため重要となる。
第 1の本発明の光透過領域は、 短波長側での光透過率の減衰が小さく、 広い波 長範囲で検出精度を高く維持することが可能である。
第 1の本発明の研磨パッドに用いられる光透過領域は、 波長 4 0 0〜 7 0 0 η mの全領域における光透過率が 5 0 %以上であり、 好ましくは 7 0 °/0以上である 。 光透過率が 5 0 %より小さ！/、場合には、 研磨中にスラリー層の影響やドレッシ ング痕の影響などにより、 光透過領域を通過する光の強度の減衰が大きくなり、 研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度が低下する。
また、 光透過領域の上記式で表される波長 4 0 0〜7 0 0 n mにおける光透過 率の変化率は 3 0 %以下であることがさらに好ましい。 光透過率の変化率が 5 0 %を超える場合には、 短波長側での光透過領域を通過する光の強度の減衰が大き くなり、 干渉光の振幅が小さくなるため研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度が 低下する傾向にある。
前記光透過領域の波長 4 0 0 n mにおける光透過率は 7 0 %以上であることが 好ましい。 波長 4 0 0 n mにおける光透過率が Ί 0 %以上であれば、 研磨終点の 検出精度や膜厚の測定精度をさらに高くすることができる。
また、 前記光透過領域の波長 5 0 0〜7 0 0 n mの全領域における光透過率が 9 0 %以上であることが好ましく、 さらに好ましくは 9 5 %以上である。 光透過 率が 9 0 %以上であれば、 研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度を極めて高くす ることができる。 また、 前記光透過領域は、 波長 500〜700 における各光透過率の差が 5%以内であることが好ましく、 さらに好ましくは 3%以内である。 各波長にお ける光透過率の差が 5%以内であれば、 ウェハの膜厚を分光解析する場合に、 ゥ ェハ上へ一定の入射光を照射でき、 正確な反射率を算出できるため検出精度を高 めることができる。
第 2の本発明は、 ケミカルメカ-力ルポリツシングに用いられ、 研磨領域およ び光透過領域を有する研磨パッドであって、 光透過領域の厚さが 0. 5〜4mm であり、 かつ光透過領域の波長 600〜 700 n mの全領域における光透過率が 80%以上であることを特徴とする研磨パッドに関する。
上記のように一般的に用いられている研磨装置は 600〜700 nm付近に発 信波長を持つ検出光を持つレーザーを用いているため、 該波長領域での光透過率 が 80%以上であれば高い反射光が得られ、 膜厚検出精度を向上させることがで きる。 光透過率が 80%未満の場合には、 反射光が小さくなり膜厚検出精度が低 下する傾向にある。
第 2の本発明においては、 光透過領域の波長 600〜700 nmの全領域にお ける光透過率が 90 %以上であることが好ましい。
なお、 前記第 1及ぴ第 2の本発明における光透過領域の光透過率は、 光透過領 域の厚みが lmmの場合の値、 又は 1 mmの厚みに換算した場合の値である。 ― 般に、 光透過率は、 L amb e r t— B e e rの法則より、 光透過領域の厚みに よって変化する。 厚みが大きいほど、 光透過率は低下するため、 厚みを一定にし た時の光透過率を算出する。 .
第 3の本発明は、 ケミカルメカニカルポリツシングに用いられ、 研磨領域およ び光透過領域を有する研磨パッドであって、 前記光透過領域は研磨パッドの中心 部と周端部との間に設けられており、 かつ直径方向の長さ （D) が円周方向の長 さ （L) の 3倍以上であることを特徴とする研磨パッドに関する。
上記のように、 光透過領域を研磨パッドの円周方向の長さ （L) に比べて直径 方向の長さ （D) が 3倍以上の形状にすることにより、 ウェハの研磨に際してゥ ェハのある一部分にのみ光透過領域が集中して接触することがなくウェハ全面に 均一に接触するため、 ウェハを均一に研磨することができ研磨特性を向上させる ことができる。 また、 研磨に際して光透過領域を有する範囲内でレーザー干渉計 を直径方位に適宜移動させることにより広範囲なウェハの研磨プロファイルを得 ることのできるため研磨プロセスの終点を的確かつ簡易に判断することが可能と なる。
ここで、 直径方向の長さ （D) とは、 光透過領域の重心を通り、 かつ研磨パッ ドの中心と周端部とを結ぶ直線と光透過領域とが重なる部分の長さをいう。 また 、 円周方向の長さ （L) とは、 光透過領域の重心を通り、 かつ研磨パッドの中心 と周端部とを結ぶ直線に直交する直線と光透過領域とが最大に重なる部分の長さ をいう。
第 3の本発明において、 光透過領域は研磨パッドの中心部と周端部との間に設 けられている。 一般にウェハの直径は研磨パッドの半径よりも小さいため、 光透 過領域を研磨パッドの中心部と周端部との間に設ければ広範囲なウェハの研磨プ 口ファイルを得るのに十分であり、 光透過領域を研磨パッドの半径より長く又は 直径と同程度の長さにすると研磨領域を減少させることになり研磨効率が低下す るため好ましくない。
また、 第 3の本発明において、 光透過領域の直径方向の長さ （D) が円周方向 の長さ （L) の 3倍未満の場合には、 直径方向の長さが十分でなく、 ウェハに光 ビームを照射できる部分が 定範囲に限られるためウェハの膜厚検出に不十分で あったり、 直径方向の長さを十分に長くすると結果的に円周方向の長さ （L) も 長くなり、 研磨領域が減少するため研磨効率が低下する傾向にある。
また、 第 3の本発明においては、 簡易に製造できるという観点から光透過領域 の形状は長方形であることが好ましい。
第 3の本発明においては、 前記光透過領域の直径方向の長さ （D) が被研磨体 の直径の 1 Z 4〜1ノ 2倍であることが好ましい。 1 / 4倍未満の場合には、 被 研磨体 （ウェハなど） に光ビームを照射できる部分が一定範囲に限られるためゥ ェハの膜厚検出に不十分であったり、 研磨が不均一となる傾向にある。 一方、 1 / 2倍を超える場合には研磨領域が減少するため研磨効率が低下する傾向にある 。 なお、 光透過領域は研磨パッド中に少なくとも 1つあればよいが、 2つ以上設 けてもよい。 また、 前記光透過領域の厚みパラツキは 1 0 0 m以下であることが好ましい 第 1〜第 3の本発明においては、 研磨領域および光透過領域の形成材料が、 ポ リウレタン榭脂であることが好ましい。 また、 研磨領域の形成材料であるポリウ レタン樹脂と光透過領域の形成材料であるポリウレタン榭脂が、 同種の有機イソ シァネート、 ポリオール、 及び鎖延長剤を含有してなるものであることが好まし レ、。 研磨領域と光透過領域を同種の材料で構成することにより、 研磨パッドのド レッシング処理を行つた際にドレッシング量を同程度にすることができ、 それに より研磨パッド全面において高い平坦性を得ることができる。 一方、 同種の材料 で構成されていない場合には、 ドレッシング量が異なるため、 研磨パッドの平坦 性が損なわれる傾向にある。 その場合には、 研磨領域と光透過領域の硬度やドレ ッシング量を同程度に調整することが好ましい。
第 1〜第 3の本発明において、 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 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口な表面凹凸があると、 回 部に砥粒等の添加剤を含有したスラリ一が溜まり、 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。
第 1〜第 3の本発明においては、 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、 第 1〜第 3の本発明においては、 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。
また、 前記微細発泡体の平均気泡径は、 7 0 μ m以下であることが好ましく、 さらに好ましくは 5 0 μ m以下である。 平均気泡径が 7 0 μ m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. O g/cm3 であることが好ま しく、 さらに好ましくは 0. 7〜0. 9 g/cm3 である。 比重が 0. 5 gZc m3 未満の場合、 研磨領域の表面の強度が低下し、 被研磨対象物のブラナリティ が低下し、 また、 1. O gZcm3 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、 ァスカー D硬度で 45〜65度であることが 好ましく、 さらに好ましくは 45〜60度である。 ァスカー 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イが低下し、 65度より大きい場合には 、 プラナリティは良好であるが、 被研磨対象物のュニフォーミティ （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^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 （％) = { (Tl— T2) /T 1 } X I 00
T 1 ：微細発泡体に無負荷状態から 30KPa (300 g 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
T 2 ： T 1の状態から 180KPa (1800 g/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 （％) = { (T 3— T 2) / (T1—T2) } X 100
T 1 ：微細発泡体に無負荷状態から 30KPa (300 g/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 T 2 : T 1の状態から 18 OKPa (1800 g/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、 30 K P a (30 0 g/cm2 ) の応力の負荷を 60秒間保持した時の微紬発泡体の厚み また、 前記微細発泡体の 40°C、 1 H zにおける貯蔵弾性率が、 20 OMP a 以上であることが好ましく、 さらに好ましくは 25 OMP a以上である。 貯蔵弾 性率が 20 OMP a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 象物のブ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つ張り試験用治具を用 、、 正弦波振動を加え測定した 弾性率をいう。
また、 第 1〜第 3の本発明は、 前記記載の研磨パッドを用いて半導体ウェハの 表面を研磨する工程を含む半導体デパイスの製造方法に関する。 図面の簡単な説明
第 1図は、 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であ る。
第 2図は、 従来の光透過領域を有する研磨パッドの一例を示す概略図である。 第 3図は、 従来の光透過領域を有する研磨パッドの他の一例を示す概略図であ る。
第 4図は、 第 3の本発明の光透過領域を有する研磨パッドの一例を示す概略図 である。
第 5図は、 第 3の本発明の光透過領域を有する研磨パッドの他の一例を示す概 略図である。
第 6図は、 第 3の本発明の光透過領域を有する研磨パッドの他の一例を示す概 略図である。
第 7図は、 本発明の研磨パッドの一例を示す概略断面図である。
第 8図は、 本発明の研磨パッドの他の一例を示す概略断面図である。
第 9図は、 本発明の研磨パッドの他の一例を示す概略断面図である。 第 1 0図は、 本発明の研磨パッドの他の一例を示す概略断面図である。
第 1 1図は、 比較例 3の研磨パッドを示す概略図である。
第 1 2図は、 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 構成図である。 発明を実施するための最良の形態
第 1〜第 3の本発明の研磨パッドは、 研磨領域および光透過領域を有する。 第 1の本発明における研磨パッドの光透過領域の形成材料は、 波長 4 0 0〜 7 0 0 n mの全領域における光透過率が 5 0 %以上であれば特に制限されない。 第 2の本発明における研磨パッドの光透過領域の形成材料は、 波長 6 0 0〜7 0 0 n mの全領域における光透過率が 8 0 %以上であれば特に制限されない。 第 3の本発明における研磨パッドの光透過領域の形成材料は特に制限されるも のではないが、 測定波長領域 （一般的に 4 0 0〜7 0 0 n m) において光透過率 が 1 0 %以上のものが好ましい。 光透過率が 1 0 %未満の場合には、 研磨中に供 給されるスラリーやドレツシング痕などの影響により反射光が小さくなり膜厚検 出精度が低下したり、 検出できなくなる傾向にある。
そのような光透過領域の形成材料としては、 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 (ポリ塩化ビエル、 ポリテトラフルォ口エチレン、 ポリフッ化ビニリデ ンなど） 、 ポリスチレン、 ォレフィン系樹 J!旨 （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、 有機ィソシァネート、 ポリォ一/レ、 及び鎖延長剤か らなるものである。
有機イソシァネートとしては、 2 , 4—トルエンジイソシァネート、 2 , 6— トノレェンジイソシァネート、 2 , 2， ージフエ二 メタンジイソシァネート、 2 , 4 ' ージフエニルメタンジイソシァネート、 4 , 4 ' ージフエニルメタンジィ ソシァネート、 1 , 5一ナフタレンジイソシァネート、 ρ—フエ二レンジイソシ ァネート、 m—フエ二レンジイソシァネート、 p—キシリレンジイソシァネート 、 m—キシリレンジイソシァネート、 へキサメチレンジイソシァネート、 1 , 4 —シクロへキサンジイソシァネート、 4 , 4， 一ジシク口へキシルメタンジィソ シァネート、 イソホロンジイソシァ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。
有機イソシァネートとしては、 上記ジイソシァネート化合物の他に、 3官能以 上の多官能ポリイソシァネート化合物も使用可能である。 多官能のィソシァネー ト化合物としては、 デスモジュール一 N (パイエル社製） や商品名デユラネート (旭化成工業社製） として一連のジィソシァネートァ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ァネート化合物は、 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、 ジイソシァネート化合物に添加 して使用することが好ましい。
ポリオールとしては、 ポリテトラメチレンエーテルダリコールに代表されるポ リエーテルポリオール、 ポリブチレンアジべ一トに代表されるポリエステルポリ オール、 ポリ力プロラクトンポリオール、 ポリ力プロラタ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 テルポリ力—ポネ—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ポン酸と反 j¾させたポリエステ ルポリカ—ポネ—トポリオール、 及びポリヒドキシル化合物とァリ—ルカーポネ ―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。
また、 ポリオールとして上述したポリオールの他に、 エチレングリコール、 1 , 2—プロピレングリコーノレ、 1， 3—プロピレングリコー/レ、 1， 4一ブタン ジォ—ノレ、 1 , 6—へキサンジォーノレ、 ネオペンチノレグリコーノレ、 1 , 4—シク 口へキサンジメタノーノレ、 3—メチル一 1， 5—ペンタンジォ一ノレ、 ジエチレン グリコー^/、 トリエチレングリコーノレ、 1 , 4一ビス （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ノレ、 1 , 4一ブタンジォ一ノレ、 1 , 6—へキサンジォ 一ノレ、 ネオペンチルグリコーノレ、 1 , 4ーシクロへキサンジメタノーノレ、 3 _メ チ^/— 1 , 5一ペンタンジオール、 ジエチレングリコー Λ\ トリエチレングリコ ール、 1 , 4一ビス （ 2—ヒドロキシエトキシ） ベンゼン等の低分子量ポリォー ル類、 あるいは 2 ,- 4—トルエンジァミン、 2， 6—トルエンジァミン、 3 , 5 一ジェチルー 2 , 4 —トルエンジァミン、 4， 4， ージー s e c—ブチルージァ ミノジフエ二ノレメタン、 4， 4， ージアミノジフエニルメタン、 3 , 3 ' —ジク ロロ一 4， 4， ージアミノジフエニルメタン、 2， 2 ' ， 3 , 3 ' ーテトラクロ 口一 4， 4 ' ージアミノジフエニルメタン、 4 , 4 ' ージァミノ一 3， 3 ' ージ ェチノレー 5 , 5 ' ージメチルジフエニルメタン、 3， 3 ' 一ジェチノレ _ 4， 4， ージアミノジフエニルメタン、 4， 4 ' —メチレン一ビスーメチノレアンスラニレ ート、 4， 4 ' ーメチレン一ビス一アンスラニリックアシッド、 4， 4 ' ージァ ミノジフエニノレスルフォン、 N, N ' —ジ一 s e c—ブチルー p—フエ二レンジ ァミン、 4， 4， ーメチレン一ビス （3—クロロー 2， 6—ジェチノレアミン） 、 3 , 3， ージクロロー 4， 4， 一ジァミノ一 5 , 5 ' ージェチノレジフエ二ノレメタ ン、 1， 2—ビス ( 2—ァミノフエ二ノレチォ） ェタン、 トリメチレングリコーノレ 一ジ一: —ァミノべンゾエート、 3， 5 _ビス （メチルチオ） 一 2， 4ー トノレエ ンジァミン等に例示されるポリアミン類を拳げることができる。 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。 ただし、 ポリアミン類について は自身が着色していたり、 これらを用いてなる樹脂が着色する場合も多いため、 物性や光透過性を損なわない程度に配合することが好ましい。 また、 芳香族炭化 水素基を有する化合物を用いると短波長側での光透過率が低下する傾向にあるた め、 このような化合物を用いないことが特に好ましいが、 要求される光透過性を 損なわな ヽ程度に配合してもよい。
前記ポリウレタン樹脂における有機ィソシァネート、 ポリオール、 及ぴ鎖延長 剤の比は、 各々の分子量やこれらカゝ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。 光透過領域が前記特性を得るためには、 ポリオールと鎖延長 剤の合計官能基 （水酸基 +ァミノ基） 数に対する有機ィソシァネートのイソシァ ネート基数が 0 . 9 5〜1 . 1 5であることが好ましく、 さらに好ましくは 0 . 9 9〜： L . 1 0である。
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、 ヮンシヨット法 のどちらでも可能であるが、 事前に有機ィソシァネートとポリオールからィソシ ァネート末端プレボ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ボ リマー法が一般的である。 なお、 有機イソシァネートとポリオールから製造され〜 るィソシァネート末端プレボリマーが市販されているが、 本発明に適合するもの であれば、 それらを用いて、 プレボリマー法により本発明で使用するポリウレタ ンを重合することも可能である。
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プロックをバンドソー方式や力 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ヤビティーを 持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法や、 コーティング技術ゃシート成形 技術を用いた方法などが用いられる。 なお、 光透過領域に気泡がある場合には、 光の散乱により反射光の減衰が大きくなり研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度 が低下する傾向にある。 したがって、 このような気泡を除去するために前記材料 を混合する前に 1 0 T o r r以下に減圧することにより材料中に含まれる気体を 十分に除去することが好ましい。 また、 混合後の撹拌工程においては気泡が混入 しないように、 通常用いられる撹拌翼式ミキサーの場合には、 回転数 1 0 0 r p m以下で撹拌することが好ましい。 また、 撹拌工程においても減圧下で行うこと が好ましい。 さらに、 自転公転式混合機は、 高回転でも気泡が混入しにくいため 、 該混合機を用いて撹拌、 脱泡を行うことも好ましい方法である。
第 1及び第 2の本発明においては、 光透過領域の形状や大きさは特に制限され るものではないが、 研磨領域の開口部と同様の形状、 同程度の大きさにすること が好ましい。
—方、 第 3の本発明においては、 光透過領域は研磨パッドの円周方向の長さ （ L) に比べて直径方向の長さ （D) が 3倍以上の形状をしていれば特に制限され ず、 具体的には図 4〜 6に記載の形状が例示できる。
また、 第 1及び第 3の本発明においては、 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被 研磨対象物を傷つけたり、 被研磨対象物 （ウェハ） が支持台 （ポリシングヘッド ) から外れる恐れがある。
一方、 第 2の本発明において、 光透過領域の厚さは 0 . 5〜4 mmであり、 好 ましくは 0 . 6〜3 . 5 mmである。 光透過領域は、 研磨領域の厚みと同一厚さ 又はそれ以下にすることが好ましいからである。 光透過領域が研磨領域より厚い ± 合には、 研磨中に突き出た部分により被研磨対象物を傷つけるおそれがある。 一方、 薄すぎる場合には耐久性が不十分になったり、 スラリーが溜まりやすくな るため検出感度が低下する傾向にある。
また、 第 1〜第 3の本発明において、 光透過領域の厚みバラツキは、 1 0 0 m以下であることが好ましく、 さらに好ましくは 5 0 μ πι以下であり、 特に好ま しくは 3 0 μ πι以下である。 厚みのパラツキが 1 0 0 μ πιを越える場合には、 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 発生するため研磨特性 （面內均一性や平坦化特性など） に影響を及ぼす傾向にあ る。 特に、 光透過領域が無発泡体で研磨領域が微細発泡体の場合には、 光透過領 域の硬度が研磨領域の硬度よりかなり高くなるため、 光透過領域の厚みのバラッ キは研磨領域の厚みのパラツキより研磨特性に及ぼす影響は大きくなる傾向にあ る。
厚み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パフイング する方法が挙げられる。 バフイングは、 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、 光透過領域をパフイングする場合には、 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。 微細発泡体とすることにより表面にある気泡部分にスラリ一を保持することがで き、 研磨速度を大きくすることができる。
研磨領域の形成材料としては、 例えば、 ポリウレタン榭脂、 ポリエステル樹脂 、 ポリアミド樹脂、 アタリル樹脂、 ポリカーボネート榭脂、 ハロゲン系樹脂 . (ポ リ塩化ビュル、 ポリテトラフルォロエチレン、 ポリフッ化ビニリデンなど） 、 ポ リスチレン ォレフィン系樹 J3旨 （ポリエチレン、 ポリプロピレンなど） 、 ェポキ シ樹脂、 及び感光性樹脂などが拳げられる。 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が、 光透過領域に用いられる形成材料と同種の材料 を用いることが好ましい。
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、 有機イソシァネート、 ポリオール、 鎖延長剤からな るものである。
使用する有機ィソシァネートは特に制限されず、 例えば前記記載の有機ィソシ ァ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 5 0 0〜 2 0 0 0であること が好ましく、 さらに好ましくは 5 0 0〜 1 5 0 0である。 数平均分子量が 5 0 0 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 2 0 0 0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、 使用するポリオールの分子量分布 （重量平均分子量/数平均分子量） は 1 . 9未満であることが好ましく、 さらに好ましくは 1 . 7以下である。 分子量 分布が 1 · 9以上のポリオールを使用すると、 これから得られるポリウレタンの 硬度 （弹性率） の温度依存性が大きくなり、 このポリウレタンから製造される研 磨パッドは、 温度による硬度 （弾性率） の差が大きくなる。 研磨パッドと被研磨 対象物との間には摩擦熱が発生することにより、 研磨時の研磨パッドの温度は変 化している。 したがって、 研磨特性に差が生じることになり好ましくない。 分子 量分布は、 例えば、 G P C装置を用いて標準 P P G (ポリプロピレンポリオール ) で換算することにより測定することができる。
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， 2一プロピレンダリコール、 1， 3—プロピレングリコール、 1 , 4一ブタンジオール、 1， 6—へキサンジオール、 ネオペンチルグリコール 、 1 , 4—シクロへキサンジメタノール、 3—メチノレー 1， 5—ペンタンジォー ル、 ジエチレングリコール、 トリェチ.レングリコール、 1， 4—ビス （2—ヒ ド 口キシェトキシ） 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、 2， 4一トルエンジァミン、 2， 6—トルエンジァミン、
3 ， 5 ージェチノレー 2 , 4 一 トルエンジァミン、 4， 4 ' ージ— s e c—プチル ージアミノジフエニルメタン、 4 , 4 ' —ジアミノジフエニルメタン、 3 , 3 ' ージクロ口一 4， 4 ' 一ジアミノジフエ二ノレメタン、 2 , 6—ジクロ口一 p—フ ェニレンジァミン、 4 , 4， ーメチレンビス （2， 3—ジクロロア二リン） 、 2
， 2 ' ， 3， 3， ーテトラクロロー 4， 4， —ジアミノジフエニルメタン、 4 ,
4， ージァミノ一 3 , 3 ' ージェチル一 5， 5 ' —ジメチルジフエニルメタン、
3， 3 ' —ジェチノレー 4 , 4， ージアミノジフエニルメタン、 4 , 4， —メチレ ン一ビスーメチノレアンスラニレート、 4 , 4， ーメチレン一ビス一アンスラニリ ックアシッ ド、 4 , 4 ' —ジアミノジフエニルスノレフォン、 N， N， 一ジー s e c—プチ/レー p—フエ二レンジァミン、 4， 4， ーメチレン一ビス （3—クロ口
—2 , 6—ジェチノレアミン） 、 3， 3， ージクロロー 4， 4 ' ージァミノ一 5，
5， ージェチノレジフエ二ノレメタン、 1， 2—ビス ( 2—ァミノフエ二ノレチォ) ェ タン、 トリメチレングリコールージー p—ァミノべンゾエート、 及ぴ 3 , 5—ビ ス （メチルチオ） 一 2， 4一トルエンジァ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。
前記ポリウレタン榭脂における有機ィソシァネート、 ポリオール、 及ぴ鎖延長 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 （7酸基 +ァミノ基） 数に対する有機ィソシァネートのイソシァ ネート基数は 0 . 9 5〜1 . 1 5であることが好ましく、 さらに好ましくは 0 . 9 9〜 1 . 1 0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つ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、 S H—1 9 2 (東レダウコ一二ングシリコン製） 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。 力かるポリウレタン発泡体の製造方法は、 以下のェ 程を有する。
1 ) イソシァ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 ィソシァネート末端プレボ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。 ィソシァネート末端プレボ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ィソシァ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 スゃ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ァネー ト末端プレボ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 (ブラネタリーミキサー) 等が例示される。 撹持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 な気泡を卷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裨 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プン中に入れてボストキユ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。
前記ポリウレタン榭脂の製造において、 第 3級ァミン系、 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、 添カロ 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 レ、。
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。
第 1〜第 3の本発明において、 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、 スラリ一を保持 ·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 の保持性とスラリ一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壌を防ぐためにも、 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 ィ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 . 0 mm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、 前記微細発泡体のプロック をバンドソ一方式や力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 厚みのキヤビティ一を持つた金型に樹脂を流し込み硬化させる方法、 及びコーテ ィング技術ゃ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、 1 0 0 m以下であることが好ましく、 特に 5 0 m以下であることが好ましい。 厚みのバラツキが 1 0 0 /^ m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 磨領域の厚みのパ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 をダイヤモンド砲粒を電着、 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 た研磨領域表面をパフイングする方法もある。 パフイングする際には、 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。
研磨領域および光透過領域を有する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。 なお、 下記具体例で はクッシヨン層を設けた研磨パッドについて記載しているが、 クッション層を設 けない研磨パッドであってもよい。
まず 1つめの例は、 図 7に示すように、 所定の大きさに開口した研磨領域 9を 両面テープ 1 0と貼り合わせ、 その下に研磨領域 9の開口部に合わせるように、 所定の大きさに開口したクッション層 1 1を貼り合わせる。 次に、 クッション層 1 1に離型紙 1 3のついた両面テープ 1 2を貼りあわせ、 研磨領域 9の開口部に 光透過領域 8をはめ込み、 貼り合わせる方法である。
2つめの具体例としては、 図 8に示すように、 所定の大きさに開口した研磨領 域 9を両面テープ 1 0と貼り合わせ、 その下にクッシヨン層 1 1を貼り合わせる 。 その後、 研磨領域 9の開口部に合わせるように、 両面テープ 1 0、 及ぴクッシ ヨン層 1 1を所定の大きさに開口する。 次に、 クッション層 1 1に離型紙 1 3の ついた両面テープ 1 2を貼りあわせ、 研磨領域 9の開口部に光透過領域 8をはめ 込み、 貼り合わせる方法である。
3つめの具体例としては、 図 9に示すように、 所定の大きさに開口した研磨領 域 9を両面テープ 1 0と貼り合わせ、 その下にクッション層 1 1を貼り合わせる 。 次に、 クッション層 1 1の反対面に離型紙 1 3のついた両面テープ 1 2を貼り あわせ、'その後、 研磨領域 9の開口部に合わせるように、 両面テープ 1 0から離 型紙 1 3まで所定の大きさに開口する。 研磨領域 9の開口部に光透過領域 8をは め込み、 貼り合わせる方法である。 なおこの場合、 光透過領域 8の反対側が開放 された状態になり、 埃等がたまる可能性があるため、 それを塞ぐ部材 1 4を取り 付けることが好ましい。
4つめの具体例としては、 図 1 0に示すように、 離型紙 1 3のついた両面テー プ 1 2を貼り合わせたクッション層 1 1を所定の大きさに開口する。 次に所定の 大きさに開口した研磨領域 9を両面テープ 1 0と貼り合わせ、 これらを開口部が 合うように貼りあわせる。 そして研磨領域 9の開口部に光透過領域 8をはめ込み 、 貼り合わせる方法である。 なおこの場合、 研磨領域の反対側が開放された状態 になり、 埃等がたまる可能性があるため、 それを塞ぐ部材 1 4を取り付けること が好ましい。
前記研磨パッドの作成方法において、 研磨領域ゃ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、 第 1及び第 2の本発明 の研磨領域の開口部の大きさや形状は特に制限されない。
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、 CM Pにおいて、 トレードオフの関係にあるプラナリティとュニフォ一 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、 ュ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' I·生によって、 プラナリティを改善し、 クッション層の特性によってュニフォ 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、 ナイ口ン不織布、 アタ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。
研磨領域 9に用いられる研磨層とクッション層 1 1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で挟み、 プレスする方法が 挙げられる。
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一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、 アタリル系接着剤は金属ィォ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 1 1と両面テープ 1 2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。
前記部材 1 4は、 開口部を塞ぐものであれば特に制限されるものではない。 但 し、 研磨を行う際には、 剥離可能なものでなければならない。
半導体デバイスは、 前記研磨パッドを用いて半導体ウェハの表面を研磨するェ 程を経て製造される。 半導体ウェハとは、 一般にシリコンウェハ上に配線金属及 ぴ酸ィ匕膜を積層したものである。 半導体ウェハの研磨方法、 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 体ウェハ 4を支持する支持台 （ポリシングへッド） 5とウェ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と半導体ウェハ 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、 半導体ウェハ 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 させつつ半導体ウェハ 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、 及びウェハ回転数は特 に制限されず、 適宜調整して行う。
これにより半導体ウェハ 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。 実施例
以下、 第 1〜第 3の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。
(第 1の発明における光透過率測定）
作製した光透過領域部材を 2 c mX 6 c m (厚み：任意） の大きさに切り出し て光透過率測定用試料とした。 分光光度計 （日立製作所製、 U— 3210 S p e c t r o Ph o t ome t e r) を用いて、 測定波長域 300〜700nm で測定した。 これらの光透過率の測定結果を L amb e r t— B e e rの法則を 用いて、 厚み lmmの光透過率に換算をした。
(第 2の発明における光透過率測定）
作製した光透過領域部材を 2 c m X 6 c m (厚み： 1. 25 mm) の大きさに 切り出して光透過率測定用試料とした。 分光光度計 （日立製作所製、 U-321 0 Sp e c t r o Ph o t ome t e r) を用いて、 測定波長域 600〜 7 00 nmで測定した。 これらの光透過率の測定結果を L a mb e r t— B e e r の法則を用いて、 厚み 1 mmの光透過率に換算をした。
(平均気泡径測定）
厚み lmm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、 Ima g e An a l y z e r VI 0) を用いて、 任 意の 0. 2mmX 0. 2 mm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）
J I S Z 8807— 1976に準拠して行った。 4 cmX 8. 5 c m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°C± 2 °C、 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。
(ァスカー D硬度測定）
J I S K6253— 1997に準拠して行った。 2 c mX 2 c m (厚み：任 意） の大きさに切り出した研磨領域を硬度測定用試料とし、 温度 23°C±2°C、 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 6 mm以上とした。 硬度計 （高分子計器社製、 ァスカー D型硬度計） を用い 、 硬度を測定した。
(圧縮率および圧縮回復率測定）
直径 7 mm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 °C± 2 °C、 湿度 50 % ± 5 %の環境で 4 0時間静置した。 測定には熱分析測定器 TMA (SE I KO I NSTRUM ENTS製、 S S 6000) を用い、 圧縮率と圧縮回復率を測定した。 また、 圧 縮率と圧縮回復率の計算式を下記に示す。
圧縮率 (%) = { (T 1一 T2) /T 1 } X 100
T 1 ：研磨層に無負荷状態から 3 OKPa (300 gノ cm2 ) の応力の負荷を 60秒間保持した時の研磨層厚み
T 2 ： T 1の状態から 180KPa (1800 g/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 （％) = { (T 3— T 2) / (T 1— T 2) } X 100 , T 1 ：研磨層に無負荷状態から 3 OKPa (300 g/cm2 ) の応力の負荷を 60秒間保持した時の研磨層厚み
T 2 ： T 1の状態から 18 OKPa (1800 g/cm2 ) の応力の負荷を 60 秒間保持した時の研磨層厚み
T 3 ： T 2の状態から無負荷状態で 60秒間保持し、 その後、 30 K P a (30 0 g/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）
J I S K71 98— 1991に準拠して行った。 3 mmX 4 Omm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°C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つた。 測定には動的粘 弾十生スぺク 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。
く測定条件 >
測定温度 ： 40°C
印加歪 ： 0. 03%
初期荷重 ： 20 g
周波数 ： 1Hz
(第 1の発明における膜厚検出評価）
ウェハの膜厚の光学的検出評価は以下のような手法で行った。 ウェハとして、 8インチのシリコンウェハに熱酸化膜を 1 m製膜したものを用い、 その上に、 厚み 1. 27 mmの光透過領域部材を設置した。 干渉式膜厚測定装置 （大塚電子 社製） を用い、 波長領域 400〜800 nmにおいて膜厚測定を数回行った。 算 出される膜厚結果、 及び各波長での干渉光の山と谷の状況確認を行い、 以下の基 準で膜厚検出評価をした。
◎：極めて再現よく、 膜厚が測定されている。 〇：再現よく、 膜厚が測定されている。
X ：再現性が悪く、 検出精度が不十分である。
(第 2の発明における膜厚検出評価）
ウェハの膜厚の光学的検出評価は以下のような手法で行った。 ウェハとして、 8インチのシリコンウェハに熱酸化膜を 1 / m製膜したものを用い、 その上に、 厚み 1 . 2 5 mmの光透過領域部材を設置した。 H e— N eレーザーによる干渉 式膜厚測定装置を用い、 波長 6 3 3 n mにおいて膜厚測定を数回行った。 算出さ れる膜厚結果及び干渉光の山と谷の状況確認を行い、 以下の基準で膜厚検出評価 をした。
〇：再現よく、 膜厚が測定されている。
X：再現性が悪く、 検出精度が不十分である。
(第 3の発明における膜厚検出評価）
ウェハの膜厚の光学的検出評価は以卞のよう ¾手法で行った。 ウェハとして、 8インチのシリコンウェハに熱酸化膜を 1 μ πι製膜したものを用いた。 このゥェ ハのノツチ部分と中心とを結ぶライン上の膜厚を干渉式膜厚測定装置 （大塚電子 社製） を用いて 3 mm間隔で 3 3点測定し、 その平均値を平均膜厚 （1 ) とした 。 次に、 実施例及び比較例の研磨パッドの光透過領域を前記ライン上に合うよう にウェハにそれぞれのせて、 同様に干渉式膜厚測定装置を用いて 3 mm間隔で膜 厚を測定し、.その平均値を平均膜厚 ( 2 ) とした。 そして、 平均膜厚 ( 1 ) と平 均膜厚 ( 2 ) とを比較し、 以下の基準で膜厚検出評価をした。
〇：極めて再現よく、 S莫厚が測定されている。
△：ある程度再現よく、 膜厚が測定されている。
X ：再現性が悪く、 検出精度が不十分である。
(光透過領域の厚みバラツキの測定方法）
マイクロメーター （M i t u t o y o社製） を用い、 製造した光透過領域の長 辺方向の中心線に沿って 5 mm間隔で厚みを測定した。 各測定値の最大値と最小 値の差を厚みバラツキとした。 (研磨特性の評価）
研磨装置として S PP 600 S (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。 研磨レートは、 8インチのシリコンゥ ェハに熱酸ィ匕膜を 1 m製膜したものを、 約 0. 5μπι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。 研磨条件としては、 スラリーとしてシリカスラリー （S S 12、 キヤ ボットネ土製） を研磨中に流量 1 50 m 1 /m i nにて添加した。 研磨荷重として は 350 g/ cm2 、 研磨定盤回転数 35 r pm、 ウェハ回転数 30 r pmとし た。
平坦化特性の評価では、 8ィンチシリコンウェハに熱酸化膜を 0. 5 μ m堆積 させた後、 所定のパターニングを行い、 p— TEOSにて酸ィ匕膜を 1 μπα堆積さ せ、 初期段差 0. 5 ^umのパターン付きウェハを作製した。 このウェハを前述条 件にて研磨を行い、 研磨後、 各段差を測定し平坦化特性を評価した。 平坦化特性 としては 2つの段差を測定した。 一つはローカル段差であり、 これは幅 270 mのラインが 30 /zmのスペースで並んだパターンにおける段差であり、 1分後 の段差を測定した。 もう一つは削れ量であり、 幅 270 μιηのラインが 30 / m のスペースで並んだパターンと幅 30 μπιのラインが 270 /zmのスペースで並 んだパターンにおいて、 上記の 2種のパターンのライン上部の段差が 2000 A 以下になるときの 270 μπιのスペースの削れ量を測定した。 ローカル段差の数 値が低いとウェハ上のパターン依存により発生した酸ィ匕膜の凹凸に対し、 ある時 間において平坦になる速度が速いことを示す。 また、 スペースの削れ量が少ない と削れて欲しくない部分の削れ量が少なく平坦性が高いことを示す。
面内均一性は、 ウェハの任意 25点の膜厚測定値より下記式により算出した。 なお、 面内均一性の値が小さいほどウェハ表面の均一性が高いことを表す。 面内均一性 （％) = (膜厚最大値—膜厚最小値） / (膜厚最大値 +膜厚最小値） <第 1の発明 >
〔光透過領域の作製〕
製造例 1 .
アジピン酸とへキサンジオールからなるポリエステルポリオール （数平均分子 量 2440) 125重量部、 及び 1， 4ーブタンジオール 31重量部を混合し、 70°Cに温調した。 この混合液に、 予め 70°Cに温調した 4， 4， ージフエ二ノレ メタンジイソシァネート 100重量部を加え、 約 1分間撹拌した。 そして、 10 0°Cに保温した容器中に該混合液を流し込み、 100°Cで 8時間ボストキユアを 行ってポリウレタン榭脂を作製した。 作製したポリウレタン樹脂を用い、 インジ ェクシヨン成型にて光透過領域 （縦 57mm、 横 19 mm、 厚さ 1. 25mm) を作製した。 作製した光透過領域の光透過率及ぴ変化率を表 1に示す。
製造例 2
製造例 1において、 アジピン酸とへキサンジオールからなるポリエステルポリ オール （数平均分子量 1920) 77重量部、 及び 1, 4一ブタンジオール 32 重量部に変更した以外は製造例 1と同様の方法により光透過領域 （縦 57mm、 横 19mm、 厚さ 1· 25mm) を作製した。 作製した光透過領域の光透過率及 び変化率を表 1に示す。
製造例 3
製造例 1において、 ポリオールとしてポリテトラメチレングリコール （数平均 分子量 890) 1 14重量部、 及び 1， 4ーブタンジオール 24重量部に変更し た以外は製造例 1と同様の方法により光透過領域 （縦 57 mm, 横 19 mm、 厚 さ 1. 25mm) を作製した。 作製した光透過領域の光透過率及び変化率を表 1 に示す。
製造例 4
70 °Cに温調したィソシァネート末端プレポリマー （ュニ口ィャル社製、 L一 325、 NCO含有率： 9. 15重量0 /0) 100重量部を減圧タンクに計量し、 減圧 （約 l OTo r r) によりプレボリマー中に残存している気体を脱泡させた 。 脱泡した上記プレボリマーに、 120°Cで溶解させた 4, 4' ーメチレンビス (o—クロロア二リン） （ィハラケミカル社製、 ィハラキュアミン MT) 26重 量部を加え、 ハイプリッドミキサー （キーエンス社褒） を用いて撹拌 '混合した
。 そして該混合物を型に流し込み、 110°Cのオープン中で 8時間ボストキユア を行い光透過領域 （縦 57mm、 横 1 9 mm、 厚さ 1. 25 mm) を作製した。 作製した光透過領域の光透過率及ぴ変化率を表 1に示す。
〔研磨領域の作製〕
フッ素コーティングした反応容器内に、 フィルタリングしたポリエーテル系プ レポリマー （ュニロイヤル社製、 アジプレン L一 325、 NCO濃度： 2. 22 me q/g) 100重量部， 及びフィルタリングしたシリコーン系ノユオン界面 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 8 0°Cに調整した。 フッ素コーティングした撹拌翼を用いて、 回転数 900 r pm 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 1 20°Cで溶融し、 フィルタリングした 4， 4' ーメチレンビス （o—クロロア二 リン） （ィハラケミカル社製、 ィハラキュアミン MT) 26重量部を添加した。 ■ その後、 約 1分間撹拌を続けてフッ素コーティングした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プン 内に入れ、 1 10 °Cで 6時間ポストキュアを行！/、ポリウレタン樹脂発泡体ブ口ッ 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 一 （フェツケン社製） 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。 次にこのシートをパフ機 （アミテック社製） を使用して、 所定の厚さに表面 パフをし、 厚み精度を整えたシートとした （シート厚み： 1. 27 mm) 。 この パフ処理をしたシートを所定の直径 （61 cm) 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. 25 mm、 溝ピッチ 1. 50 mm、 溝深さ 0. 4 Omm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穴 （ 厚み 1. 27mm、 57. 5mmX 19. 5mm) 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 45 /xm、 比重 0. 86 g/cm3 、 ァスカー D硬度 53度、 圧縮率 1. 0%、 圧縮回復率 65 . 0。/。、 貯蔵弾性率 275MP aであった。 〔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 （東レネ土製、 トーレ ぺフ、 厚さ： 0 , 8 mm) 力^なるクッション層を前記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。 さらにクッション層表面に 両面テープを貼り合わせた。 その後、 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、 5 1 mm X I 3 mmの大きさでクッション層を打ち抜き 、 穴を貫通させた。 その後、 製造例 1で作製した光透過領域をはめ込み、 研磨パ ッドを作製した。 作製した研磨パッドの研磨特性等を表 1に示す。
実施例 2
製造例 2で作製した光透過領域を用い、 実施例 1と同様の方法により研磨パッ ドを作製した。 作製した研磨パッドの研磨特性等を表 1に示す。
実施例 3
製造例 3で作製した光透過領域を用い、 実施例 1と同様の方法により研磨パッ ドを作製した。 作製した研磨パッドの研磨特性等を表 1に示す。
比較例 1
製造例 4で作製した光透過領域を用い、 実施例 1と同様の方法により研磨パッ ドを作製した。 作製した研磨パッドの研磨特性等を表 1に示す。
光透過率（％) 最大光透過率 最小光透過率 変化率 研磨速度 ローカル段差 削れ量 膜厚検出
400nm 500nm 600nm 700nm (%) (%) (%) ( A/min) (A) (A)
実施例 1 71.5 96.5 96.9 95.5 97.1 71.5 26.4 2300 20 2900 ◎. 実施例 2 77.9 95.0 94.8 93.3 95.1 77.9 18.1 2400 10 3000 ◎ 実施例 3 51.4 96.9 96.8 95.3 97.2 51.4 47.1 2300 20 3000 〇 比較例 Ί 14J 85.4 92.9 93.9 · 94.1 14.7 ' 84.4 2350 20 2950 X
表 1から、 波長 400〜 700 nmにおける光透過領域の光透過率が 50 %以 上である場合 （実施例 1〜3) には、 研磨特性に影響を与えることなく再現性よ くウェハの終点検出が可能であることがわかる。
<第 2の発明〉
〔光透過領域の作製〕 '
製造例 5
70°Cに温調したィソシァネート末端プレボリマー （ュニロイヤノレネ土製、 L一 325、 NCO含有率： 9. 15重量％) ュ 50重量部を減圧タンクに計量し、 減圧'（約 l OTo r r ) によりプレボリマー中に残存している気体を脱泡させた 。 脱泡した上記プレポリマーに、 120°Cで溶解させた 4， 4， ーメチレンビス (o—クロロア二リン） （ィハラケミカル社製、 ィハラキュアミン Μΐ) 39重 量部を加え、 自転公転式ミキサー （シンキー社製） を用いて、 回転数 800 r p mで 3分間撹拌した。 そして該混合物を型に流し込み、 110°Cのオーブン中で 8時間ポストキュアを行い光透過領域部材を作製した。 そして、 光透過領域部材 から光透過領域 （縦 57mm、 横 19mm、 厚さ 1. 25 mm) を切り出した。 目視観察したところ、 該光透過領域には気泡が全くなかった。 作製した光透過領 域の光透過率を表 2に示す。
製造例 6
トルエンジイソシァネート （2, 4一体 Z2' 6—体- 80/20の混合物) 1000重量部、 4, 4， ージシクロへキシルメタンジイソシァネート 168重 量部、 ポリテトラメチレンダリコール （数平均分子量： 1012) 1678重量 部、 及び 1 , 4—ブタンジオール 150重量部を混合し、 80 °Cにて 150分間 加熱撹拌し、 イソシァネート末端プレボリマー （イソシァネート当量： 2. 20 me q/g) を調製した。 このプレボリマー 100重量部を減圧タンクに計量し 、 減圧 （約 1 OTo r r) によりプレボリマー中に残存している気体を脱泡させ た。 脱泡した上記プレポリマーに、 120 °Cで溶解させた前記 4， 4 ' ーメチレ ンビス （o—クロロア二リン） 29重量部を加え、 自転公転式ミキサー （シンキ 一社製） を用いて、 回転数 800 r pmで 3分間撹拌した。 そして該混合物を型 に流し込み、 1 10°Cのオープン中で 8時間ポストキユアを行い光透過領域部材 を作製した。 そして、 光透過領域部材から光透過領域 （縦 57mm、 横 19 mm 、 厚さ 1. 25mm) を切り出した。 目視観察したところ、 該光透過領域には気 泡が全くなかつた。 作製した光透過領域の光透過率を表 2に示す。
製造例 7
アジピン酸とへキサンジオールからなるポリエステルポリオール （数平均分子 量 2440) 120重量部、 及ぴ 1， 4一ブタンジオール 30重量部を混合し、 70°Cに温調した。 この混合液に、 予め 70°Cに温調した 4， 4' —ジフエニル メタンジィソシァネート 100重量部を加え、 ハイプリッドミキサー （キーェン ス社製） を用いて、 回転数 500 r pmで 1分間撹拌した。 そして、 100。Cに 保温した容器中に該混合液を流し込み、 100 °Cで 8時間ボストキユアを行つて 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 ヨン成型にて光透過領域部材を作製した。 そして、 光透過領域部材から光透過領 域 （縦 57mm、 横 1 9mm、 厚さ 1. 25mm) を切り出した。 目視観察した ところ、 該光透過領域には気泡が多少含有していた。 作製した光透過領域の光透 過率を表 2に示す。
〔研磨領域の作製〕
フッ素コ一ティングした反応容器内に、 フィルタリングしたポリエーテル系ブ レポリマー （ュニロイヤル社製、 アジプレン L— 325、 NCO濃度： 2. 22 me qZg) 100重量部， 及びフィルタリングした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 8 0°Cに調整した。 フッ素コーティングした撹拌翼を用いて、 回転数 900 r pm で反応系內に気泡を取り込むように約 4分間激しく撹拌を行つた。 そこへ予め 1 20°Cで溶融し、 フィルタリングした 4， 4， ーメチレンビス (o—クロロア二 リン） （ィハラケミカル社製、 ィハラキュアミン MT) 26重量部を添加した。' その後、 約 1分間撹拌を続けてフッ素コ一ティングした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プン 内に入れ、 1 10 °Cで 6時間ポストキュアを行!/、ポリウレタン樹脂発泡体ブ口ッ 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 一 （フェツケン社製） 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。 次にこのシートをパフ機 （アミテックネ: t®) を使用して、 所定の厚さに表面 パフをし、 厚み精度を整えたシートとした （シート厚み： 1. 27 mm) 。 この パフ処理をしたシートを所定の直径 （61 cm) 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. 5 Omm、 溝深さ 0. 4 Omm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穴 （ 厚み 1. 27mm、 57. 5mmX 19. 5mm) 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 45μΐη、 比重 0. 86 g/cm3 , ァスカー D硬度 53度、 圧縮率 1. 0%、 圧縮回復率 65 . 0%、 貯蔵弾性率 275MP aであった。
〔研磨パッドの作製〕
実施例 4
表面をパフがけし、 コロナ処理したポリエチレンフォーム （東レネ土製、 トーレ ぺフ、 厚さ ： 0· 8 mm) からなるクッション層を前記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。 さらにクッション層表面に 両面テープを貼り合わせた。 その後、 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、 51 mmX 13 mmの大きさでクッション層を打ち抜き 、 穴を貫通させた。 その後、 製造例 5で作製した光透過領域をはめ込み、 研磨パ ッドを作製した。 作製した研磨パッドの研磨特性等を表 2に示す。
実施例 5
製造例 6で作製した光透過領域を用い、 実施例 4と同様の方法により研磨パッ ドを作製した。 作製した研磨パッドの研磨特性等を表 2に示す。
比較例 2
製造例 7で作製した光透過領域を用い、 実施例 4と同様の方法により研磨パッ ドを作製した。 作製した研磨パッドの研磨特性等を表 2に示す。
Figure imgf000038_0001
表 2から、 波長 600 700 nmにおける光透過領域の光透過率が 80 %以 上である場合 （実施例 4 5) には、 研磨特性に影響を与えることなく再現性よ くウェハの終点検出が可能であることがわかる。 <第 3の発明 >
〔光透過領域の作製〕
製造例 8
7 0°Cに温調したィソシァネート末端プレポリマー （ュニ口ィャル社製、 L一 3 2 5、 N CO含有率： 9. 1 5重量％) 5 0重量部を減圧タンクに計量し、 減 圧 （約 1 O T o r r) によりプレボリマー中に残存している気体を脱泡させた。 脱泡した上記プレボリマーに、 1 2 0°Cで溶解させた 4, 4 ' ーメチレンビス ( o—クロロア二リン） （ィハラケミカル社製、 ィハラキュアミン MT) 1 3重量 部を加え、 ハイブリッドミキサー （キーエンス社製） を用いて 1分間撹拌し、 脱 泡した。 そして該混合物を型に流し込み、 1 1 0°Cのオーブン中で 8時間ボスト キュアを行い、 長方形の光透過領域 （縦 5 7mm 横 1 9 mm、 厚さ 1. 2 5m m) を作製した。 該光透過領域の厚みバラツキの差は 1 0 7 zmであった。
製造例 9
光透過領域の形状を長方形、 縦 1 0 0mm、 横 1 9 mm、 厚さ 1. 2 5 mmと した以外は製造例 8と同様の方法により光透過領域を作製した。
製造例.1 0
製造例 8と同様の方法で光透過領域 （縦 5 7 mm、 横 1 9 mm, 厚さ 1. 2 5 mm) を作製した。 そして、 24 0番手のサンドペーパーを用いて光透過領域を バフイングした。 その後、 該光透過領域の厚みバラツキの差を測定したところ 4 5 μ mであつに。
製造例 1 1
製造例 8と同様の方法で光透過領域 （縦 5 7 mm, 横 1 9 mm、 厚さ 1. 2 5 mm) を作製した。 そして、 24 0番手のサンドペーパーを用いて光透過領域を バフイングし、 さらに 8 0 0番手のサンドペーパーを用いて同様にバフイングし た。 その後、 該光透過領域の厚みバラツキの差を測定したところ 2 8 μπιであつ た。
製造例 1 2
光透過領域の形状を直径 3 0 mmの円形にした以外は製造例 8と同様の方法に より光透過領域を作製した。 製造例 13
光透過領域の形状を長方形、 縦 50. 8 mm、 横 20. 3 mm, 厚さ 1. 25 mmとした以外は製造例 8と同様の方法により光透過領域を作製した。
〔研磨領域の作製〕
フッ素コーティングした反応容器內に、 フィルタリングしたポリエーテル系プ レポリマー （ュ-ロイヤル社製、 アジプレン L一 325、 NCO濃度： 2. 22 me q/g) 1000重量部， 及びフィルタリングした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) 30重量部を混合し、 温度 を 80°Cに調整した。 フッ素コーティングした撹拌翼を用いて、 回転数 900 r p mで反応系內に気泡を取り込むように約 4分間激しく撹拌を行つた。 そこへ予 め 120°Cで溶融し、 フィルタリングした 4, 4' ーメ.チレンビス （o—クロ口 ァニリン） （ィハラケミカル社製、 ィハラキュアミン MT) 260重量部を添加 した。 その後、 約 1分間撹拌を続けてフッ素コーティングしたパン型のオープン 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つた時点でォ' —ブン内に入れ、 110°Cで 6時間ボストキユアを行いポリウレタン樹脂発泡体 ブロックを得た。 このポリゥ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 （フェツケン社製） 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。 次にこのシートをパフ機 （アミテック社製） を使用して、 所定の厚さ に表面パフをし、 厚み精度を整えたシートとした （シート厚み： 1. 27mm) 。 このパフ処理をしたシートを所定の直径 （61 cm) 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. 25 mm、 溝ピッチ 1. 50 mm、 溝深 さ 0 · 40 mm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） を貝占り、 両面テープ付き研磨領域を作製した。 研磨領域の各物性は、 平均気泡径 50 111、 比重0. 86 gZ cm3 、 ァスカー D硬度 52度、 圧縮率 1. 1 %、 圧縮回復率 65. 0 %、 貯蔵弾性率 260 M P aであった。
〔研磨パッドの作製〕
実施例 6
前記両面テープ付き研磨領域の中心部と周端部の間に光透過領域をはめ込むた めの穴 （長方形、 D (直径方向） =57. 5mm, L (円周方向） =19. 5m m) を打ち抜いた。 そして、 表面をバフがけし、 コロナ処理したポリエチレンフ オーム （東レネ土製、 トー ぺフ、 厚さ ： 0. 8mm) からなるクッション層を両 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。 さらにクッシ ヨン層表面に両面テープを貼り合わせた。 その後、 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、 D (直径方向） =51mm、 L (円周方向 ) = 13mmの大きさ （長方形） でクッション層を打ち抜き、 穴を貫通させた。 その後、 製造例 8で作製した光透過領域をはめ込み、 図 4に記載のような研磨パ ッドを作製した。 なお、 光透過領域の直径方向の長さ （D) は円周方向の長さ （ L) の 3倍である。 また、 被研磨体であるウェハの直径に対する光透過領域の直 径方向の長さ （D) は 0. 28倍であった。 作製した研磨パッドの研磨特性を表 3に示す。
実施例 7
前記両面テープ付き研磨領域の中心部と周端部の間に光透過領域をはめ込むた めの穴 （長方形、 D (直径方向） =100. 5mm、 L (円周方向） =19. 5 mm) を打ち抜いた。 そして、 表面をパフがけし、 コロナ処理したポリエチレン フォーム （東レネ土製、 トーレぺフ、 厚さ ： 0. 8mm) からなるクッション層を 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。 さらにクッ シヨン層表面に両面テープを貼り合わせた。 その後、 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、 D (直径方向） =94mm、 L (円周方 向） = 1 3mmの大きさ （長方形） でクッション層を打ち抜き、 穴を貫通させた 。 その後、 製造例 9で作製した光透過領域をはめ込み、 図 4に記載のような研磨 パッドを作製した。 なお、 光透過領域の直径方向の長さ （D) は円周方向の長さ
(L) の 5· 3倍である。 また、 被研磨体であるウェハの直径に対する光透過領 域の直径方向の長さ （D) は 0. 49倍であった。 作製した研磨パッドの研磨特 1生を表 3に示す。
実施例 8
実施例 6において、 製造例 8で作製した光透過領域の代わりに製造例 10で作 製した光透過領域を用いた以外は実施例 6と同様の方法で研磨パッドを作製した 。 作製した研磨パッドの研磨特性を表 3に示す。 .
実施例 9
実施例 6において、 製造例 8で作製した光透過領域の代わりに製造例 11で作 製した光透過領域を用いた以外は実施例 6と同様の方法で研磨パッドを作製した 。 作製した研磨パッドの研磨特性を表 3に示す。
比較例 3
前記両面テープ付き研磨領域の中心部と周端部の間に光透過領域をはめ込むた めの穴 （長方形、 D (直径方向） =19. 5mm, L (円周方向） 57. 5m m) を打ち抜いた。 そして、 表面をパフがけし、 コロナ処理したポリエチレンフ オーム （東レネ土製、 トーレぺフ、 厚さ： 0. 8mm) からなるクッション層を両 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。 さらにクッシ ヨン層表面に両面テープを貼り合わせた。 その後、 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、 D (直径方向） =13mm、 L (円周方向 ) =5 lmmの大きさ （長方形） でクッション層を打ち抜き、 穴を貫通させた。 その後、 製造例 8で作製した光透過領域をはめ込み、 図 1 1に記載のような研磨 パッドを作製した。 なお、 光透過領域の直径方向の長さ （D) は円周方向の長さ
(L) の 0. 3倍である。 また、 被研磨体であるウェハの直径に対する光透過領 域の直径方向の長さ （D) は 0. 09倍であった。 作製した研磨パッドの研磨特 性を表 3に示す。
比較例 4
前記両面テープ付き研磨領域の中心部と周端部の間に光透過領域をはめ込むた めの穴 （円形、 直径 30. 5mm) を打ち抜いた。 そして、 表面をパフがけし、 コロナ処理したポリエチレンフォーム （東レネ土製、 ト一レぺフ、 厚さ： 0. 8m m) からな.るクッション層を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。 さらにクッション層表面に両面テープを貼り合わせた。 その後 、 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、 直径 24m mでクッション層を打ち抜き、 穴を貫通させた。 その後、 製造例 12で作製した 光透過領域をはめ込み、 図 3に記載のような研磨パッドを作製した。 また、 被研 磨体であるウェハの直径に対する光透過領域の直径の長さは 0. 1 5倍であった 。 作製した研磨パッドの研磨特性を表 3に示す。
比較例 5
前記両面テープ付き研磨領域の中心部と周端部の間に光透過領域をはめ込むた めの穴 （長方形、 D (直径方向） =51. 3mm,. L (円周方向） =20. 8m m) を打ち抜いた。 そして、 表面をパフがけし、 コロナ処理したポリエチレンフ オーム （東レネ土製、 トーレぺフ、 厚さ ： 0. 8mm) からなるクッション層を両 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。 さらにクッシ ヨン層表面に両面テープを貼り合わせた。 その後、 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、 D (直径方向） =44. 8mm、 L (円周 方向） = 14. 3 mmの大きさ （長方形） でクッション層を打ち抜き、 穴を貫通 させた。 その後、 製造例 13で作製した光透過領域をはめ込み、 図 4に記載のよ うな研磨パッドを作製した。 なお、 光透過領域の直径方向の長さ （D) は円周方 向の長さ （L) の 2. 5倍である。 また、 被研磨体であるウェハの直径に対する 光透過領域の直径方向の長さ （D) は 0· 25倍であった。 作製した研磨パッド の研磨特性を表 3に示す。 表 3
Figure imgf000043_0001
4 表 3から、 光透過領域が研磨パッドの円周方向の長さ （L) に比べて直径方向 の長さ （D) が 3倍以上の形状の場合 （実施例 6〜 9 ) には、 ウェハの研磨に際 してウェハのある一部分にのみ光透過領域が集中して接触することがなくウェハ 全面に均一に接触するため、 ウェハを均一に研磨することができ、 研磨特性 （特 に面內均一性） に優れることがわかる。 また、 光透過領域の厚みバラツキを小さ くすることにより面内均一性を向上させることができる （実施例 8及ぴ 9 ) 。
産業上の利用可能性
本発明の研磨パッドは、 ウェ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ものである。 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に関する。

Claims

請求の範囲
1. ケミカルメカニカルポリツシングに用いられ、 研磨領域および光透過領域 を有する研磨パッドであって、 光透過領域の波長 400〜700 nmの全領域に おける光透過率が 50 %以上であることを特徴とする研磨パッド。
2. 下記式で表される光透過領域の波長 400〜700 nmにおける光透過率 の変化率が 50 %以下である請求の範囲第 1項に記載の研磨パッド。
変化率 （％) = { (400〜700 nmにおける最大光透過率一 400〜70 0 nmにおける最小光透過率） Z400〜700 における最大光透過率 } X 100
3 - 光透過領域の波長 400 mにおける光透過率が 50 %以上であり、 かつ 波長 500〜 700 nmの全領域における光透過率が 90 %以上である請求の範 囲第 1項又は第 2項に記载の研磨パッド。
4. 光透過領域の波長 500〜 700 n mにおける各光透過率の差が 5 %以内 である請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載の研磨パッド。
5. ケミカルメカニカルポリツシングに用いられ、 研磨領域おょぴ光透過領域 を有する研磨パッドであって、 光透過領域の厚さが◦. 5〜4mmであり、 かつ 光透過領域の波長 600〜 700 n mの全領域における光透過率が 80。/。以上で あることを特徴とする研磨パッド。
6. ケミカルメカニカルポリッシングに用いられ、 研磨領域および光透過領域 を有する研磨パッドであって、 前記光透過領域は研磨パッドの中心部と周端部と の間に設けられており、 かつ直径方向の長さ （D) が円周方向の長さ （L) の 3 倍以上であることを特徴とする研磨パッド。
7 - 光透過領域の形状が長方形である請求の範囲第 6項に記載の研磨パッド。
8. 直径方向の長さ （D) が被研磨体の直径の 1/4〜：！ノ 2倍である請求の 範囲第 6項又は第 7項に記載の研磨パッド。
9. 光透過領域の厚みバラツキが 10◦ μ m以下である請求の範囲第 6項〜第
8項のいずれかに記載の研磨パッド。
10. 研磨領域およぴ光透過領域の形成材料が、 ポリウレタン樹脂である請求 の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の研磨パッド。
1 1. 研磨領域の形成材料であるポリウレタン樹脂と光透過領域の形成材料で あるポリウレタン樹脂が、 同種の有機ィソシァネート、 ポリオール、 及び鎖延長 剤を含有してなるものである請求の範囲第 10項に記載の研磨パッド。
1 2. 光透過領域の形成材料が、 無発泡体である請求の範囲第 1項〜第 11項 のいずれかに記載の研磨パッド。
1 3. 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 請求の範囲第 1項〜第 12項のいずれかに記載の研磨パッド。
14. 研磨領域の形成材料が、 微細発泡体である請求の範囲第 1項〜第 13項 のいずれかに記載の研磨パッド。
1 5. 研磨領域の研磨側表面に溝が設けられている請求の範囲第 1項〜第 14 項のいずれかに記載の研磨パッド。
1 6. 微細発泡体の平均気泡径が、 70 m以下である請求の範囲第 14項又 は第 15項記載の研磨パッド。
1 7. 微細発泡体の比重が、 0. 5〜1. O g/cm3 である請求の範囲第 1 4項〜第 16項のいずれかに記載の研磨パッド。
18. 微細発泡体の硬度が、 ァスカー D硬度で 45〜65度である請求の範囲 第 14項〜第 17項のいずれかに記載の研磨パッド。
1 9. 微細発泡体の圧縮率が、 0. 5〜 5. 0 %である請求の範囲第 14項〜 第 18項のいずれかに記載の研磨パッド。
20. 微細発泡体の圧縮回復率が、 50〜 100 %である請求の範囲第 14項 〜第 19項のいずれかに記載の研磨パッド。
21. 微細発泡体の 40°C、 1 Hzにおける貯蔵弾性率が、 20 OMP a以上 である請求の範囲第 14項〜第 20項のいずれかに記載の研磨パッド。
22. 請求の範囲第 1項〜第 21項のいずれかに記載の研磨パッドを用いて半 導体ゥェハの表面を研磨する工程を含む半導体デパイスの製造方法。
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