(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024125950
(43)【公開日】2024-09-19
(54)【発明の名称】半導体ウエハーの研磨パッド及び研磨方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20240911BHJP
B24B 37/24 20120101ALI20240911BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20240911BHJP
B24D 11/00 20060101ALI20240911BHJP
B24B 57/02 20060101ALI20240911BHJP
C09K 3/14 20060101ALI20240911BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 622F
B24B37/24 B
B24B37/24 C
B24B37/00 H
B24D11/00 E
B24B57/02
C09K3/14 550Z
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034103
(22)【出願日】2023-03-06
(71)【出願人】
【識別番号】000004293
【氏名又は名称】ノリタケ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085361
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 治幸
(74)【代理人】
【識別番号】100147669
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 光治郎
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 誠
(72)【発明者】
【氏名】北嶋 将太
(72)【発明者】
【氏名】黒部 久徳
(72)【発明者】
【氏名】岸本 正俊
【テーマコード（参考）】
3C047
3C063
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C047FF08
3C047GG01
3C063AA02
3C063AB05
3C063AB07
3C063BA02
3C063BB01
3C063BB03
3C063BC03
3C063BC09
3C063EE10
3C158AC04
3C158CB03
3C158CB10
3C158DA12
3C158DA17
3C158EA11
3C158EB01
3C158EB09
3C158EB11
3C158EB12
5F057AA12
5F057AA24
5F057BA15
5F057CA12
5F057DA03
5F057EB03
5F057EB07
5F057EB10
(57)【要約】
【課題】半導体ウエハーの研磨において、安定した研磨が得られ、実用性が高い研磨パッドおよび研磨方法を提供する。
【解決手段】研磨パッド１８は、その樹脂に含まれる水素原子の含有率をＭＨ（質量％）、炭素原子の含有率をＭＣ（質量％）、酸素原子の含有率をＭＯ（質量％）、窒素原子の含有率をＭＮ（質量％）、硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、フッ素原子の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
【選択図】図１８
【解決手段】研磨パッド１８は、その樹脂に含まれる水素原子の含有率をＭＨ（質量％）、炭素原子の含有率をＭＣ（質量％）、酸素原子の含有率をＭＯ（質量％）、窒素原子の含有率をＭＮ（質量％）、硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、フッ素原子の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
【選択図】図１８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液を用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨パッドであって、
前記研磨パッドは、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨パッド。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
前記研磨パッドは、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨パッド。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
【請求項2】
前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮは、式（３）を満足するものである
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
【請求項3】
前記研磨液は、前記強酸化剤の水溶液として過マンガン酸カリウム水溶液を含む
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
【請求項4】
前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＵ（ポリウレタン）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート（ポリエステル））樹脂、ＥＰ（エポキシ）樹脂の硬化物（グリシジルエーテルタイプエポキシとアミン系硬化剤との硬化物）、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
【請求項5】
前記研磨パッドは、砥粒及び独立気孔又は連通気孔を有しない樹脂、独立気孔及び／又は連通気孔を有する樹脂、前記独立気孔及び／又は連通気孔内にシリカ砥粒、アルミナ砥粒、ジルコニア砥粒、マンガン酸化物砥粒、セリア砥粒のうちの少なくとも１つを砥粒として内包する樹脂のいずれか１から構成されている
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
【請求項6】
砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液、および樹脂製の研磨パッドを用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、
前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素原子の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨方法。
前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素原子の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨方法。
【請求項7】
前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮは、式（３）を満足するものである
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
【請求項8】
前記研磨液は、前記強酸化剤の水溶液として過マンガン酸カリウム水溶液を含む
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
【請求項9】
前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＵ（ポリウレタン）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート（ポリエステル））樹脂、ＥＰ（エポキシ）樹脂の硬化物（グリシジルエーテルタイプエポキシとアミン系硬化剤との硬化物）、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
【請求項10】
前記研磨パッドは、砥粒及び独立気孔又は連通気孔を有しない樹脂、独立気孔及び／又は連通気孔を有する樹脂、前記独立気孔及び／又は連通気孔内にシリカ砥粒、アルミナ砥粒、ジルコニア砥粒、マンガン酸化物砥粒、セリア砥粒のうちの少なくとも１つを砥粒として内包する樹脂のいずれか１から構成されている
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
ことを特徴とする請求項６の半導体ウエハーの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウエハー、特にＳｉＣ、ＧａＮ、ＩｎＰ等の難研磨ウエハーの研磨パッド及び研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ＳｉＣウエハー、ＧａＮウエハー、Ｓｉウエハー、Ｓｉ酸化膜ウエハーなどの半導体ウエハーは、難研磨ウエハーとして知られている。そのような半導体ウエハーの研磨に際して、従来は、研磨砥粒が固定された樹脂研磨パッドを用いて研磨盤上で研磨を行なっていた。たとえば、特許文献１に記載されたＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）法がそれである。このような砥粒を用いた研磨では、通常、研磨スラリーを循環させる過程で異物除去フィルタを透過させることで研磨スラリー内の異物を除去し、異物除去後の研磨スラリーが再度研磨盤に供給されるようになっている。
【0003】
上記のような従来の研磨方法では、研磨スラリー中の砥粒を除去するために非常に細かい網目のフィルタを用いると詰まりが生じて使用することができず、それに替えてやや大きい網目のフィルタを用いると、フィルタの除去能力が充分でなく、研磨スラリー中において残留した砥粒によって半導体ウエハーの研磨面にスクラッチ傷が発生する場合があった。また、研磨スラリー中の砥粒は、分散液よりも比重が大きく、貯留タンクや搬送管路内に沈殿して凝集し易いので、凝集砥粒が研磨パッドの上に流れると、研磨パッドの上で砥粒が不均質分散となり易く、ウエハーの研磨面に不均質研磨が発生する場合があった。
【0004】
これに対して、樹脂製の研磨パッドと化学液とを使用して研磨する方法が提案されている。たとえば、特許文献２に記載された研磨方法がそれである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特階２０１３－２１４７８４号公報
【特許文献2】特開２０２１－０５７３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、研磨パッドを構成する樹脂の種類によっては研磨レートが上下するので、必ずしも安定した研磨が得られず、実用性が得られないという問題があった。
【0007】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、樹脂製研磨パッドと化学液とを使用して半導体ウエハーを安定して研磨することができる半導体ウエハーの研磨パッド及び研磨方法を提供することにある。
【0008】
本発明者等は、以上の事情を背景として、どのような樹脂成分が半導体ウエハーの研磨レートの向上に有効かについて種々の研究を重ねた。先ず、炭素、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの何れかの元素により構成されている樹脂を樹脂プレート（研磨定盤）として用い、強酸化剤として過マンガン酸カリウム：ＫＭｎＯ４）液を供給しつつＳｉＣやＧａＮ等の難研磨ウエハーの研磨試験を実施し、各元素の研磨れーとに対する寄与度を回帰分析した。その結果、酸素、炭素、フッ素は研磨レートを向上させる傾向があること、及び、窒素、硫黄、水素は研磨レートを低下させる履行があるとが、判明した。そして、上記の事実から、各元素の含有率に回帰分析の係数を掛けたものの合計を研磨レート寄与度数（後述の式（１））とし、その式（１）が表す研磨レート寄与度数が後述の式（２）を満たすような炭素、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素の構成比となる樹脂を用いれば、高い研磨レートが得られることを見出した。また、その樹脂を用いて構成した砥粒内包型研磨パッドを用いると、さらに研磨レートを向上させることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
すなわち、本発明の半導体ウエハーの研磨パッドの要旨とするところは、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液を用いて半導体ウエハーを研磨する樹脂製の研磨パッドであって、前記研磨パッドは、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記水素の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足することにある。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
【0010】
また、奔発明の半導体ウエハーの研磨方向の要旨とするところは、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液、および樹脂製の研磨パッドを用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素原子の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足することにある。
【発明の効果】
【0011】
本発明の半導体ウエハーの研磨パッド及び研磨方法によれば、砥粒を含まない強酸化剤の水溶液である研磨液を用いることから、研磨液を循環させる循環経路の途中に細かな目開きのフィルタを使用することができるので、スクラッチ傷の発生を大幅に削減でき半導体ウエハーの研磨について安定した研磨が得られるとともに、砥粒の消費が抑制されて環境負荷が軽減される。また、前記樹脂製の研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮが２６８．４以上且つ１５１６．３以下であるので、研磨レートが大幅に向上する。
【0012】
好適には、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮは、式（３）を満足するものである。これによれば、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮが２６８．４以上且つ９５９．３以下であるので、研磨レートが一層に向上する。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
【0013】
好適には、前記研磨液は、前記強酸化剤の水溶液として過マンガン酸カリウム水溶液を含む。これにより、過マンガン酸カリウム水溶液中に含まれる過マンガン酸カリウムイオンの還元が前記研磨パッドを構成する高分子により抑制されることで前記研磨パッド上に過マンガン酸塩が析出され、前記過マンガン酸塩の析出粒子を研磨粒子として前記半導体ウエハーが研磨される。
【0014】
好適には、前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＵ（ポリウレタン）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート（ポリエステル））樹脂、ＥＰ（エポキシ）樹脂の硬化物（グリシジルエーテルタイプエポキシとアミン系硬化剤との硬化物）、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である。これにより、金属イオンを含む研磨液が研磨パッドに接触することで、研磨パッドの上に金属酸化物粒子が生成される。
【0015】
好適には、前記研磨パッドは、砥粒及び独立気孔又は連通気孔を有しなくてもよいが、砥粒を有してもよいし、独立気孔及び／又は連通気孔を有していてもよい。さらに好適には、前記研磨パッドは、前記独立気孔及び／又は連通気孔内にシリカ砥粒、アルミナ砥粒、ジルコニア砥粒、マンガン酸化物砥粒、セリア砥粒のうちの少なくとも１つを砥粒として内包する。これにより、砥粒の遍在化により平坦化研磨が容易となるとともに、作用点が多くなって高い研磨レートが得られる。
【0016】
また、好適には、前記研磨パッドを用いた研磨方法の要旨とするところは、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液、および樹脂製の研磨パッドを用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記水素原子の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足することにある。
【0017】
これにより、砥粒を含まない強酸化剤の水溶液である研磨液を用いることから、研磨液を循環させる循環経路の途中に細かな目開きのフィルタを使用することができるので、スクラッチ傷の発生を大幅に削減でき半導体ウエハーの研磨について安定した研磨が得られるとともに、砥粒の消費が抑制されて環境負荷が軽減される。また、前記樹脂製の研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮが２６８．４以上且つ１５１６．３以下であるので、研磨レートが大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施例の研磨プレートが用いられた、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨加工装置を模式的に示す斜視図である。
【図17】実験例１のＳｉＣの研磨に用いた研磨パッドの樹脂、その樹脂を構成する元素毎の回帰分析の係数、研磨レート、表面粗さ、及び研磨レート寄与度数を示す表である。
【図18】実験例１の各研磨例に用いた研磨パッドの樹脂の研磨レート寄与度数と実際の研磨レートとを示す図である。
【図19】理論的に最も研磨レート寄与度数ＰＲＮを高くできると考えられる、炭素Ｃと酸素Ｏのみで、酸素Ｏがもっと多くなる高分子構造を示す図である。
【図20】研磨パッドの研磨面に付着したペースト状の析出物質を、走査型電子顕微鏡を用いて撮像したＳＥＭ写真を用いて示す図である。
【図22】実験例２のＳｉＣの研磨に用いた研磨パッドの樹脂、研磨レート、表面粗さを示す表である。
【図23】実施例２の研磨パッドのうちの砥粒内包型研磨パッドの構造を説明する模式図である。
【図24】砥粒内包型研磨パッドＬＨＡ（登録商標）の研磨メカニズムを説明する模式図である。
【図25】実験例３のＳｉＣの研磨に用いた研磨パッドの樹脂、研磨レート、及び表面粗さを示す表である。
【図26】実験例４のＳｉＣの研磨に用いた研磨パッドの樹脂、研磨レート、及び表面粗さを示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例0020】
図１は、本発明の一例の、ＳｉＣウエハー、ＧａＮウエハー、ＩｎＰウエハー等の化合物半導体ウエハーを研磨するための平面研磨装置１０の要部を、ガイドローラ固定台を取り外して観念的に示している。図１において、平面研磨装置１０には、円形の研磨定盤（回転テーブル）１２がその垂直な回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に支持された状態で設けられており、その研磨定盤１２は、定盤駆動モータ１４により、図に矢印で示す１回転方向へ一定の速度で回転駆動されるようになっている。この研磨定盤１２の上面すなわちワーク（半導体ウエハー）１６が押しつけられる面には、シート状樹脂製の研磨パッド１８が貼り着けられている。
【0021】
貼付円盤２０の下面すなわち上記研磨パッド１８と対向する面には、ワーク１６が保持され、貼付円盤２０によりワーク１６が所定の荷重で研磨パッド１８に押圧されるようになっている。また、平面研磨装置１０の貼付円盤２０の近傍には、滴下ノズル２２が設けられており、図示しないタンクから送出された研磨液（ルブリカント）ＰＦが上記研磨定盤１２上に供給されるようになっている。
【0022】
平面研磨装置１０には、研磨定盤１２の回転軸線Ｃ１に平行な回転軸線まわりに回転可能、かつ、その回転軸線の方向および研磨定盤１２の径方向に移動可能に配置された図示しない調整工具保持部材と、その調整工具保持部材の下面すなわち研磨パッド１８と対向する面に取り付けられた図示しないダイヤモンドホイールのような研磨体調整工具（ドレッサ又はコンディショナー）とが必要に応じて設けられている。この調整工具保持部材およびそれに取り付けられた研磨体調整工具は、図示しない調整工具駆動モータにより回転駆動された状態で研磨パッド１８に押しつけられ、且つ研磨定盤１２の径方向に往復移動させられることにより、研磨パッド１８の研磨面の調整がおこなわれてその研磨パッド１８の表面状態が研磨加工に適した状態に常時維持されるようになっている。
【0023】
図２に示されるように、研磨定盤１２上の回転軸線Ｃ１から偏心した位置には、被研磨体であるワーク１６を吸着、接着或いは保持枠等を用いて下面において保持する短円柱状の貼付円盤２０の外周面が、図示しないフレームに固定された位置固定のガイドローラ固定台２８に設けられた一対の遊転ガイドローラ３０および駆動ガイドローラ３２に受けられて、貼付円盤２０が自転軸線Ｃ２まわりに自転可能とされている。貼付円盤２０は研磨定盤あるいは研磨パッド１８の周速差に基づく回転力を受けて自転軸線２まわりに自転させられつつ、たとえば錘（ウエイト）３４による荷重で貼付円盤２０が研磨定盤１２上の研磨パッド１８に押しつけてられることで、ワーク１６の研磨が行なわれるようになっている。
【0024】
研磨加工装置１０による研磨加工に際しては、以下の研磨加工方法が適用される。すなわち、研磨定盤１２に貼り着けられた研磨パッド１８と、貼付円盤２０およびその下面に保持されたワーク１６とが、定盤駆動モータ１４および駆動ガイドローラ３２によりそれぞれの回転軸線Ｃ１および自転軸線Ｃ２まわりに回転駆動された状態で、上記滴下ノズル２２から、研磨砥粒を含まない研磨液ＰＦが研磨パッド１８の表面上に供給されつつ、貼付円盤２０に保持されたワーク１６がその研磨パッド１８に押しつけられる。これにより、ワーク１６の被研磨面すなわち研磨パッド１８に対向する面が、研磨液ＰＦによる化学的研磨作用によって、平坦に研磨される。
【0025】
研磨パッド１８は、気泡および砥粒を含まない緻密な樹脂、独立気孔又は連通気孔を含む気孔樹脂、或いは、独立気孔又は連通気孔内に砥粒（シリカ）を内包した砥粒内包型樹脂からシート状に成型されたものである。それらの樹脂は、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、水素Ｈの含有率をＭＨ（質量％）、炭素Ｃの含有率をＭＣ（質量％）、酸素Ｏの含有率をＭＯ（質量％）、窒素Ｎの含有率をＭＮ（質量％）、硫黄Ｓの含有率をＭＳ（質量％）、フッ素Ｆの含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する樹脂であり、好適には式（３）を満足する樹脂である。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
【0026】
研磨レート寄与度数ＰＲＮが、式（３）を満足する樹脂としては、図３の化学構造式で表されるＰＥＳ樹脂（ポリエーテルサルホン樹脂）、図４の化学構造式で表されるＰＳＵ樹脂（ポリサルホン樹脂）、図５の化学構造式で表されるＰＰＳＵ樹脂（ポリフェニルサルホン樹脂）、図６の化学構造式で表されるＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、図７の化学構造式で表されるＰＵ樹脂（イソシアネートとポリオールより合成したポリウレタン樹脂）、図８の化学構造式で表されるＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート（ポリエステル）樹脂）、図９の化学構造式で表されるＥＰ樹脂（エポキシ樹脂の硬化物であって、グリシジルエーテルタイプエポキシとアミン系硬化剤との硬化物）、図１０の化学構造式で表されるＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、図１１の化学構造式で表されるＰＣ樹脂（ポリカーボネート樹脂）、図１２の化学構造式で表されるポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％との共重合体樹脂（ＰＶＤＦ（８０％）－ＨＦＰ（２０％）樹脂）、図１３の化学構造式で表されるＰＶＤＦ（１００％）樹脂（ポリフッ化ビニリデン樹脂）が、挙げられる。
【0027】
［実験例１］
以下、本発明者等が行った半導体ウエハーについての研磨の実験例を説明する。先ず、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置を用い、図１４－図１６に化学構造式を示す樹脂からなる研磨パッドである比較例品１－３、図４－図１３に化学構造式を示す樹脂からなる研磨パッドである実施例品１－１１を用いた１４種類の研磨加工を、４インチφのＳｉＣウエハーについて、以下に示す研磨加工試験条件１の下で、研磨をそれぞれ行なった。比較例品１－３及び実施例品１－１１の樹脂は、砥粒および気孔を含まない樹脂プレートかである。そして、研磨試験後のＳｉＣウエハーの研磨レートＰＲ及び表面粗さＳａは、以下の研磨レートの測定方法および表面粗さ測定方法を用いた。また、比較例品１－３、実施例品１－１１に用いたそれぞれの研磨パッドについて、式（１）を用いて研磨レート寄与度数ＰＲＮをそれぞれ算出した。
以下、本発明者等が行った半導体ウエハーについての研磨の実験例を説明する。先ず、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置を用い、図１４－図１６に化学構造式を示す樹脂からなる研磨パッドである比較例品１－３、図４－図１３に化学構造式を示す樹脂からなる研磨パッドである実施例品１－１１を用いた１４種類の研磨加工を、４インチφのＳｉＣウエハーについて、以下に示す研磨加工試験条件１の下で、研磨をそれぞれ行なった。比較例品１－３及び実施例品１－１１の樹脂は、砥粒および気孔を含まない樹脂プレートかである。そして、研磨試験後のＳｉＣウエハーの研磨レートＰＲ及び表面粗さＳａは、以下の研磨レートの測定方法および表面粗さ測定方法を用いた。また、比較例品１－３、実施例品１－１１に用いたそれぞれの研磨パッドについて、式（１）を用いて研磨レート寄与度数ＰＲＮをそれぞれ算出した。
【0028】
［研磨加工試験条件１］
ワーク ：４インチφのＳｉＣウエハー（０００１）面、傾斜角４°
ワーク回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨パッド径 ：３００ｍｍφ
研磨パッド回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨圧力 ：４２ｋＰａ
研磨液 ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝３．２
研磨液流量 ：１０ｍｌ／ｍｉｎ
ワーク ：４インチφのＳｉＣウエハー（０００１）面、傾斜角４°
ワーク回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨パッド径 ：３００ｍｍφ
研磨パッド回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨圧力 ：４２ｋＰａ
研磨液 ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝３．２
研磨液流量 ：１０ｍｌ／ｍｉｎ
【0029】
［研磨レートの測定方法］
研磨加工試験前後のワークの質量差を、化学天秤を用いて求め、既知のワークの密度および研磨面の表面積から研磨量（磨耗厚み）を求め、その研磨量を研磨時間で除することで、研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）を算出した。
研磨加工試験前後のワークの質量差を、化学天秤を用いて求め、既知のワークの密度および研磨面の表面積から研磨量（磨耗厚み）を求め、その研磨量を研磨時間で除することで、研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）を算出した。
【0030】
［表面粗さ測定方法］
研磨加工試験後のシリコンウエハーの研磨面の表面プロファイルを、白色干渉顕微鏡（日立ハイテク社ＶＳ－１３３０）を用いて表面粗さを測定し、ＩＳＯ２５１７８で規定された算術平均粗さＳａを算出した。
研磨加工試験後のシリコンウエハーの研磨面の表面プロファイルを、白色干渉顕微鏡（日立ハイテク社ＶＳ－１３３０）を用いて表面粗さを測定し、ＩＳＯ２５１７８で規定された算術平均粗さＳａを算出した。
【0031】
図１７には、実験例１により得られた、比較例品１－３に用いた３種類の研磨パッド、及び実施例品１－１１にそれぞれ用いた１１種類の研磨パッドをそれぞれ構成する樹脂の種類及びその樹脂に含まれる各元素の含有率（質量％）と、研磨試験結果（研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）と、研磨面の表面粗さＳａ（ｎｍ））と、研磨レート寄与度数ＰＲＮとが、それぞれ示されている。
【0032】
図１７において、比較例品１～３の研磨パッドは、研磨レートＰＲが実用性の判定基準値である２４９（ｎｍ／ｍｉｎ）を下まわる、比較的実用性の劣る研磨パッドのグループであり、実施例品１～１１に用いた研磨パッドは、研磨レートＰＲが実用性の判定基準である２５０（ｎｍ／ｍｉｎ）を上まわる、実用的に合格品の研磨パッドのグループである。表面粗さＳａ（ｎｍ）については、比較例品１～３および実施例品１－１１のそれぞれの研磨パッドとの間において、平均値でいうとそれほどの差がない。なお、上記研磨レートＰＲの実用性の判定基準値は、メラミン樹脂製研磨パッドの研磨レートＰＲの３倍の値に設定されている。
【0033】
（研磨レート寄与度数ＰＲＮの式（１）の導出）
図１７において、実施例品６のＰＥＴ樹脂は、実施例品５のＰＵ樹脂に対して、窒素Ｎと水素Ｈとの結合が炭素Ｃと酸素Ｏとの結合に替わることにより、研磨レートＰＲが倍程度に増加している。比較例品３のＰＰＳ樹脂は、実施例品１のＰＥＳ樹脂に対して、酸素Ｏが無くなることにより、研磨レートＰＲが１／４程度に減少している。実施例品４のＰＥＥＫ樹脂は、実施例品１のＰＥＳ樹脂に対して、硫黄Ｓが無くなることにより、研磨レートＰＲが１．２倍程度に増加している。実施例品８のＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂は、実施例品１のＰＥＳ樹脂に対して、硫黄Ｓが無くなることにより、研磨レートＰＲが１．２倍程度に増加している。このような事実から、炭素Ｃおよび酸素Ｏの原子は研磨レートＰＲを上げる効果を有し、硫黄Ｓ、窒素Ｎ、水素Ｈの原子は研磨レートＰＲを上げる効果を有していると推定される。
図１７において、実施例品６のＰＥＴ樹脂は、実施例品５のＰＵ樹脂に対して、窒素Ｎと水素Ｈとの結合が炭素Ｃと酸素Ｏとの結合に替わることにより、研磨レートＰＲが倍程度に増加している。比較例品３のＰＰＳ樹脂は、実施例品１のＰＥＳ樹脂に対して、酸素Ｏが無くなることにより、研磨レートＰＲが１／４程度に減少している。実施例品４のＰＥＥＫ樹脂は、実施例品１のＰＥＳ樹脂に対して、硫黄Ｓが無くなることにより、研磨レートＰＲが１．２倍程度に増加している。実施例品８のＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂は、実施例品１のＰＥＳ樹脂に対して、硫黄Ｓが無くなることにより、研磨レートＰＲが１．２倍程度に増加している。このような事実から、炭素Ｃおよび酸素Ｏの原子は研磨レートＰＲを上げる効果を有し、硫黄Ｓ、窒素Ｎ、水素Ｈの原子は研磨レートＰＲを上げる効果を有していると推定される。
【0034】
図１７の回帰分析の係数（対含有率）は、比較例品１～３および実施例品１－１１に含まれる炭素Ｃ、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのそれぞれについて回帰分析を行なって得られた回帰式の係数である。それらの係数のうちの負の係数を有するＨ原子、Ｎ原子、及びＳ原子は、研磨レートＰＲを下げる効果を有し、正の係数を有するＣ原子、Ｏ原子、及びＦ原子は研磨レートＰＲを上げる効果を有することを示している。そして、それらＣ原子、Ｈ原子、Ｏ原子、Ｎ原子、Ｓ原子、およびＦ原子のそれぞれの係数の正負は、それらの原子が持つ酸化性・還元性と一致していることが、明確となった。そこで、水素の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素の含有率をＭＦ（質量％）とすると、回帰分析により得られた上記各元素の係数を各含有率に付すことで、研磨レート寄与度数ＰＲＮを前述の式（１）に示すように定義した。
【0035】
（研磨レート寄与度数ＰＲＮの範囲の導出）
比較例品１～３及び実施例品１～１１のそれぞれについて、式（１）を用いて研磨レート寄与度数ＰＲＮを算出すると、図１７に示す値となる。また、それら研磨レート寄与度数ＰＲＮと比較例品１～３及び実施例品１～１１のそれぞれの研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）との関係は、図１８に示す如くとなる。図１８において、実施例品１－１１の研磨レート寄与度数ＰＲＮの最小値は２６８であり．最大値は９５９．３であった。これにより、前述の式（３）が導かれる。
比較例品１～３及び実施例品１～１１のそれぞれについて、式（１）を用いて研磨レート寄与度数ＰＲＮを算出すると、図１７に示す値となる。また、それら研磨レート寄与度数ＰＲＮと比較例品１～３及び実施例品１～１１のそれぞれの研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）との関係は、図１８に示す如くとなる。図１８において、実施例品１－１１の研磨レート寄与度数ＰＲＮの最小値は２６８であり．最大値は９５９．３であった。これにより、前述の式（３）が導かれる。
【0036】
ところで、式（１）の実施例品１－１１に含まれる炭素Ｃ、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆの係数値のうち、研磨レート寄与度数ＰＲＮへの寄与が最も大きい元素は、酸素Ｏである。また、研磨パッドを構成する樹脂であるためには、高分子構造の骨格としての炭素Ｃが必須である。よって、それらの事実から、理論的には、炭素Ｃと酸素Ｏのみで、酸素Ｏが最も多くなる分子構造が最も研磨レート寄与度数ＰＲＮを高くできると考えられる。このような樹脂は、図１９に示す高分子構造となる。この高分子において、炭素Ｃのモル比と酸素Ｏのモル比とは、炭素Ｃの原子量が１２．０１、酸素Ｏの原子量が１５．９９でることから１：２となる。また、炭素Ｃの質量比と酸素Ｏの質量比とは、０．２７３：０．７２７となる。
【0037】
このように、炭素Ｃの質量比と酸素Ｏの質量比とは、０．２７３：０．７２７であることから、水素Ｈの含有率ＭＨ＝０、炭素Ｃの含有率ＭＣ＝０．２７３、酸素Ｏの含有率ＭＯ＝０．７２７、窒素Ｎの含有率ＭＮ＝０、硫黄Ｓの含有率ＭＳ＝０、フッ素Ｆの含有率ＭＦ＝０を、式（１）の右辺に代入すると、研磨レート寄与度数ＰＲＮの理論的な最大値として、「１５１６．３」が得られる。これにより、前述の式（２）が導かれる。
【0038】
（研磨メカニズムの説明）
次に、砥粒および気孔を含まない樹脂プレートから成る比較例品１－３及び実施例品１－１１を研磨パッドに用いたＳｉＣウエハーの研磨加工において、砥粒を用いない研磨が可能な研磨メカニズムを以下に説明する。先ず、研磨液を構成する過マンガン酸カリウム水溶液は、Ｃ原子、Ｏ原子、及び／又はＦ原子を含むことで酸化力が強い樹脂と接触すると、樹脂から電子を奪うことが難しく、式（４）及び（５）に示す酸化反応が起きにくい。この状況下で研磨時の熱で起こる水分蒸発により、砥粒として機能する微小な結晶である過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ４を析出する。この時、析出した砥粒としての過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ４は式（４）及び（５）のように電子はく奪性が高いため、酸化力が高く研磨レートが高くなる。反対に、研磨液を構成する過マンガン酸カリウム水溶液は、Ｈ原子、Ｎ原子、及びＳ原子を含むことで還元性が強い樹脂と接触すると、式（４）又は（５）に示す酸化還元反応により、ＫＭｎＯ４（ＭｎＯ４ －イオン）が還元されてＭｎ２＋イオンの溶出又はＭｎＯ２の析出が生じる。この時、Ｍｎ２＋イオンが溶出した場合は、砥粒となる固形物が存在しないため、研磨ができない若しくは研磨レートが非常に低くなる。また、ＭｎＯ２が析出した場合は、式（６）のように電子はく奪性が低いため、酸化力が低く研磨レートが低くなる。
次に、砥粒および気孔を含まない樹脂プレートから成る比較例品１－３及び実施例品１－１１を研磨パッドに用いたＳｉＣウエハーの研磨加工において、砥粒を用いない研磨が可能な研磨メカニズムを以下に説明する。先ず、研磨液を構成する過マンガン酸カリウム水溶液は、Ｃ原子、Ｏ原子、及び／又はＦ原子を含むことで酸化力が強い樹脂と接触すると、樹脂から電子を奪うことが難しく、式（４）及び（５）に示す酸化反応が起きにくい。この状況下で研磨時の熱で起こる水分蒸発により、砥粒として機能する微小な結晶である過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ４を析出する。この時、析出した砥粒としての過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ４は式（４）及び（５）のように電子はく奪性が高いため、酸化力が高く研磨レートが高くなる。反対に、研磨液を構成する過マンガン酸カリウム水溶液は、Ｈ原子、Ｎ原子、及びＳ原子を含むことで還元性が強い樹脂と接触すると、式（４）又は（５）に示す酸化還元反応により、ＫＭｎＯ４（ＭｎＯ４ －イオン）が還元されてＭｎ２＋イオンの溶出又はＭｎＯ２の析出が生じる。この時、Ｍｎ２＋イオンが溶出した場合は、砥粒となる固形物が存在しないため、研磨ができない若しくは研磨レートが非常に低くなる。また、ＭｎＯ２が析出した場合は、式（６）のように電子はく奪性が低いため、酸化力が低く研磨レートが低くなる。
【0039】
ＭｎＯ４
－＋８Ｈ＋＋５ｅ－⇔Ｍｎ２＋＋４Ｈ２Ｏ ・・・ （４）
ＭｎＯ４ －＋４Ｈ＋＋３ｅ－⇔ＭｎＯ２＋２Ｈ２Ｏ ・・・ （５）
ＭｎＯ２ ＋４Ｈ＋＋２ｅ－→Ｍｎ２＋＋２Ｈ２Ｏ ・・・ （６）
ＭｎＯ４ －＋４Ｈ＋＋３ｅ－⇔ＭｎＯ２＋２Ｈ２Ｏ ・・・ （５）
ＭｎＯ２ ＋４Ｈ＋＋２ｅ－→Ｍｎ２＋＋２Ｈ２Ｏ ・・・ （６）
【0040】
図２０は、上記Ｃ原子、Ｏ原子、及び／又はＦ原子を含むことで酸化力が強い樹脂、すなわち実施例品１－１１のいずれかの樹脂から構成された研磨パッドが研磨液を構成する過マンガン酸カリウム水溶液と接触することで、研磨パッドの表面のペースト状物質に含まれた微小な析出物（ＫＭｎＯ４結晶）ＣＰのＳＥＭ写真を示している。図２１は、その析出物ＣＰのＸ線回折スペクトラムを示している。図２１において、析出物ＣＰのＸ線回折スペクトラムは、ＫＭｎＯ４のピークパターンと一致しているので、析出物ＣＰはＫＭｎＯ４の析出物であることが判る。このＫＭｎＯ４の析出物ＣＰが砥粒として機能するので、砥粒および気孔を含まない樹脂プレートから成る研磨パッドを用いても、ＳｉＣウエハーの研磨が行なわれる。
【0041】
［実験例２］
次に、図２２に示す比較例品４－７及び実施例品１２－１８の研磨パッドを、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置に適用し、研磨加工試験条件１と同じ研磨加工試験条件２で、４インチφのＳｉＣウエハーを研磨した。本実験例２では、実験例１に対して、市販研磨パッドや砥粒入り研磨パッドを使用している点、比較例品４の場合にはシリカ砥粒を含む遊離砥粒スラリーが用いられている点、実施例品１３、１５、１７、１８が砥粒内包型研磨パッドである点で、相違する。前述のように、実施例品１２－１８の研磨パッドを構成する樹脂は、いずれも研磨レート寄与度数ＰＲＮが、式（３）を満足する樹脂である。
次に、図２２に示す比較例品４－７及び実施例品１２－１８の研磨パッドを、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置に適用し、研磨加工試験条件１と同じ研磨加工試験条件２で、４インチφのＳｉＣウエハーを研磨した。本実験例２では、実験例１に対して、市販研磨パッドや砥粒入り研磨パッドを使用している点、比較例品４の場合にはシリカ砥粒を含む遊離砥粒スラリーが用いられている点、実施例品１３、１５、１７、１８が砥粒内包型研磨パッドである点で、相違する。前述のように、実施例品１２－１８の研磨パッドを構成する樹脂は、いずれも研磨レート寄与度数ＰＲＮが、式（３）を満足する樹脂である。
【0042】
図２２において、比較例品４と比較例品７とは、不織布パッド（ポリウレタン含浸ポリエステル繊維）である点で共通するが、比較例品４を用いた研磨では、比較例品７を用いた研磨よりも、研磨レートＰＲが倍以上高い。遊離砥粒スラリーが用いられているためであると考えられる。また、実施例品１２－１８は、比較例品５に比較して、高い研磨レートＰＲが得られている。
【0043】
図２２において、実施例品１２と実施例品１３とは、エポキシ樹脂パッドである点で共通するが、実施例品１３はシリカ砥粒を内包する砥粒内包型樹脂パッドである点で相違し、研磨レートＰＲが実施例品１２よりも１．４倍程度高い。同様に、実施例品１４と実施例品１５とは、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂である点で共通するが、実施例品１５はシリカ砥粒を内包する砥粒内包型樹脂パッドである点で相違し、研磨レートＰＲが実施例品１４よりも１．８倍程度高い。また、実施例品１６と実施例品１７は、ＰＥＳ樹脂パッドである点で共通するが、実施例品１７はシリカ砥粒を内包する砥粒内包型樹脂パッドである点で相違し、研磨レートＰＲが実施例品１６よりも２．１倍程度高い。実施例品１８は、実施例品１７と同じ砥粒内包型樹脂パッドであるが、内包した砥粒がセリア砥粒である点で相違する。セリア砥粒を内包する砥粒内包型樹脂パッドである実施例品１８は、シリカ砥粒を内包する砥粒内包型樹脂パッドである実施例品１７に対して、０．８４倍程度の比較的高い研磨レートＰＲがえられる。
【0044】
図２３は、上記砥粒内包型研磨パッドの構成を説明する模式図である。図２３において、砥粒内包型研磨パッドＬＨＡの母材樹脂４２は、たとえば断面径の平均が０．０５（μｍ）程度の繊維状を成しており、その繊維状の母材樹脂４２の間隙にたとえば平均粒径が０．３（μｍ）の研磨砥粒４４がその一部において母材樹脂４２の外周に固着した状態で、或いはその間隙において母材樹脂４２から分離した状態で存在している。ここで、繊維状の母材樹脂４２の相互の間隙を連通させる連通気孔４６を考えれば、研磨砥粒４４はその連通気孔４６内に設けられたものであると言える。そして、連通気孔４６は、図示しない縦長気孔に連通し且つ相互に連通するように形成されている。つまり、研磨砥粒４４は、その一部において連通気孔４６の内壁に固着した状態で、或いはその連通気孔４６内において母材樹脂４２から分離した状態で存在しており、それぞれの連通気孔４６は少なくとも１つ以上の研磨砥粒４４を内包して母材樹脂４２中に形成されている。この砥粒内包型研磨パッドＬＨＡを用いた研磨に際しては、砥粒内包型研磨パッドＬＨＡに内包された研磨砥粒４４が研磨面に供給され、研磨レートＰＲが高められる。
【0045】
（砥粒内包型研磨パッドの研磨メカニズムの説明）
図２４は、砥粒内包型研磨パッドＬＨＡの研磨メカニズムを説明する模式図である。図２４において、研磨液ＰＦの滴下により、砥粒内包型研磨パッドＬＨＡの表面及び連通気孔４６が研磨液ＰＦにより満たされる。これにより、研磨液ＰＦを構成する過マンガン酸カリウム水溶液が、Ｃ原子、Ｏ原子、及び／又はＦ原子を含むことで酸化力が強い母材樹脂４２と接触することで、前述の式（４）又は（５）に示す酸化反応により電子が奪われ、砥粒として機能する微小な析出物（ＫＭｎＯ４結晶）ＣＰが析出される。この状態で、ワーク１６が砥粒内包型研磨パッドＬＨＡの表面上を移動させられると、析出物（ＫＭｎＯ４結晶）ＣＰおよび研磨砥粒４４がワーク１６に当たるとともに、研磨砥粒４４の動きにより析出物ＣＰがワーク１６に当たる頻度が高められるので、高い研磨レートＰＲが得られる。
図２４は、砥粒内包型研磨パッドＬＨＡの研磨メカニズムを説明する模式図である。図２４において、研磨液ＰＦの滴下により、砥粒内包型研磨パッドＬＨＡの表面及び連通気孔４６が研磨液ＰＦにより満たされる。これにより、研磨液ＰＦを構成する過マンガン酸カリウム水溶液が、Ｃ原子、Ｏ原子、及び／又はＦ原子を含むことで酸化力が強い母材樹脂４２と接触することで、前述の式（４）又は（５）に示す酸化反応により電子が奪われ、砥粒として機能する微小な析出物（ＫＭｎＯ４結晶）ＣＰが析出される。この状態で、ワーク１６が砥粒内包型研磨パッドＬＨＡの表面上を移動させられると、析出物（ＫＭｎＯ４結晶）ＣＰおよび研磨砥粒４４がワーク１６に当たるとともに、研磨砥粒４４の動きにより析出物ＣＰがワーク１６に当たる頻度が高められるので、高い研磨レートＰＲが得られる。
【0046】
［実験例３］
次に、図２５に示す比較例品８－９及び実施例品１９－２５の研磨パッドを、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置に適用し、研磨加工試験条件３の条件下で、２インチφのＧａＮウエハーを研磨した。本実験例３では、実験例１に対して、ＧａＮウエハーを研磨する点、比較例品８の場合にはシリカ砥粒を含む遊離砥粒スラリーが用いられている点、実施例品２１、２３、２４、２５が砥粒内包型研磨パッドである点で、相違する。前述のように、実施例品１９－２５８の研磨パッドを構成する樹脂は、いずれも研磨レート寄与度数ＰＲＮが、式（３）を満足する樹脂である。
次に、図２５に示す比較例品８－９及び実施例品１９－２５の研磨パッドを、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置に適用し、研磨加工試験条件３の条件下で、２インチφのＧａＮウエハーを研磨した。本実験例３では、実験例１に対して、ＧａＮウエハーを研磨する点、比較例品８の場合にはシリカ砥粒を含む遊離砥粒スラリーが用いられている点、実施例品２１、２３、２４、２５が砥粒内包型研磨パッドである点で、相違する。前述のように、実施例品１９－２５８の研磨パッドを構成する樹脂は、いずれも研磨レート寄与度数ＰＲＮが、式（３）を満足する樹脂である。
【0047】
［研磨加工試験条件３］
ワーク ：２インチφのＧａＮウエハー（０００１）Ｇａ面
ワーク回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨パッド径 ：３００ｍｍφ
研磨パッド回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨圧力 ：５０ｋＰａ
研磨液 ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝１．０
研磨スラリー ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝１．０
＋シリカ（１２．５ｗｔ％）
研磨液流量 ：１０ｍｌ／ｍｉｎ
ワーク ：２インチφのＧａＮウエハー（０００１）Ｇａ面
ワーク回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨パッド径 ：３００ｍｍφ
研磨パッド回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨圧力 ：５０ｋＰａ
研磨液 ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝１．０
研磨スラリー ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝１．０
＋シリカ（１２．５ｗｔ％）
研磨液流量 ：１０ｍｌ／ｍｉｎ
【0048】
図２５において、比較例品８と比較例品９とは、硬質ポリウレタン樹脂パッド（気孔あり）である点で共通するが、比較例品８を用いた研磨では、比較例品９を用いた研磨よりも、研磨レートＰＲが１０倍以上高い。遊離砥粒スラリーが用いられているためであると考えられる。また、実施例品１９－２５は、比較例品９に比較して、高い研磨レートＰＲが得られている。
【0049】
図２５において、実施例品１９、実施例品２０、実施例品２１は、ＰＥＳ樹脂パッドである点で共通するが、実施例品１９は気孔を有しない樹脂プレートであり、実施例品２０は連通気孔を有する樹脂パッドであり、実施例品２１はシリカ砥粒を内容する砥粒内包型研磨パッドである点で相違している。実施例品２１は、実施例品１９および実施例品２０に対して、１０倍程度の高い研磨レートＰＲが得られている。実施例品２２および実施例品２３は、ＰＥＧ＃４００系樹脂パッドである点で共通するが、実施例品２２は独立気孔を有する樹脂パッドであり、実施例品２３はシリカ砥粒を内容する砥粒内包型研磨パッドである点で相違している。実施例品２３は、実施例品２２に対して、６．５倍程度の高い研磨レートＰＲが得られている。実施例品２４は、比較例品９に対して、ＰＶＤＦ（８０％）＋ＨＦＰ（２０％）樹脂のシリカ砥粒内包型研磨パッドである点で相違し、３３倍程度の高い研磨レートＰＲが得られている。実施例品２５は、比較例品９に対して、エポキシ樹脂のシリカ砥粒内包型研磨パッドである点で相違し、３０倍程度の高い研磨レートＰＲが得られている。
【0050】
［実験例４］
次に、図２６に示す比較例品１０及び実施例品２６－２７の研磨パッドを、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置に適用し、研磨加工試験条件４の条件下で、２インチφのＩｎＰウエハーを研磨した。本実験例４では、実験例１に対して、ＩｎＰウエハーを研磨する点、比較例品１０の場合にはシリカ砥粒を含む遊離砥粒スラリーが用いられている点、実施例品２７が砥粒内包型研磨パッドである点で、相違する。前述のように、実施例品２６－２７の研磨パッドを構成する樹脂は、いずれも研磨レート寄与度数ＰＲＮが、式（３）を満足する樹脂である。
次に、図２６に示す比較例品１０及び実施例品２６－２７の研磨パッドを、図１に示す研磨加工装置１０と同様に構成された装置に適用し、研磨加工試験条件４の条件下で、２インチφのＩｎＰウエハーを研磨した。本実験例４では、実験例１に対して、ＩｎＰウエハーを研磨する点、比較例品１０の場合にはシリカ砥粒を含む遊離砥粒スラリーが用いられている点、実施例品２７が砥粒内包型研磨パッドである点で、相違する。前述のように、実施例品２６－２７の研磨パッドを構成する樹脂は、いずれも研磨レート寄与度数ＰＲＮが、式（３）を満足する樹脂である。
【0051】
［研磨加工試験条件４］
ワーク ：２インチφのＩｎＰウエハー（１００）
ワーク回転数 ：９０ｒｐｍ
研磨パッド径 ：３００ｍｍφ
研磨パッド回転数 ：９０ｒｐｍ
研磨圧力 ：１４ｋＰａ
研磨液 ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝６．９
研磨スラリー ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝６．７
＋シリカ（１２．５ｗｔ％）
研磨液流量 ：１０ｍｌ／ｍｉｎ
ワーク ：２インチφのＩｎＰウエハー（１００）
ワーク回転数 ：９０ｒｐｍ
研磨パッド径 ：３００ｍｍφ
研磨パッド回転数 ：９０ｒｐｍ
研磨圧力 ：１４ｋＰａ
研磨液 ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝６．９
研磨スラリー ：ＫＭｎＯ４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝６．７
＋シリカ（１２．５ｗｔ％）
研磨液流量 ：１０ｍｌ／ｍｉｎ
【0052】
図２６において、比較例品１０は、硬質ポリウレタン樹脂パッド（気孔あり）であり、遊離砥粒スラリーが用いられているため、比較的高い研磨レートＰＲが得られている。実施例品２６は、気孔および砥粒を含まないＰＥＳ樹脂プレートから成り、比較例品１０よりも８％程度の高い研磨レートＰＲが得られている。実施例品２７は、連通気孔を有しその連通気孔内にシリカ砥粒を内包する砥粒内包型ＰＥＳ樹脂パッドから成り、比較例品１０よりも２倍程度の高い研磨レートＰＲが得られている。
【0053】
上述のように、本実施例の樹脂から構成される研磨パッド１８、研磨パッド１８を用いた研磨方法によれば、砥粒を含まない強酸化剤の水溶液である研磨液ＰＦを用いることから、研磨液ＰＦを循環させる循環経路の途中に細かな目開きのフィルタを使用することができるので、スクラッチ傷の発生を大幅に削減でき半導体ウエハーの研磨について安定した研磨が得られるとともに、砥粒の消費が抑制されて環境負荷が軽減される。また、前記樹脂製の研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮが２６８．４以上且つ１５１６．３以下であるので、研磨レートが安定して大幅に向上する。
【0054】
また、本実施例の樹脂から構成される研磨パッド１８、研磨パッド１８を用いた研磨方法によれば、好適には、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮは、式（３）を満足するものである。これによれば、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮが２６８．４以上且つ９５９．３以下であるので、研磨レートが一層に向上する。
【0055】
また、本実施例の樹脂から構成される研磨パッド１８、研磨パッド１８を用いた研磨方法によれば、研磨液ＰＦは、強酸化剤の水溶液として過マンガン酸カリウム水溶液を含む。これにより、過マンガン酸カリウム水溶液中に含まれる過マンガン酸イオンの還元が前記研磨パッド１８を構成する高分子により抑制されることで研磨パッド１８上に過マンガン酸塩が析出され、過マンガン酸塩の析出粒子ＣＰを研磨粒子としてワーク（半導体ウエハー）１６が研磨される。
【0056】
また、本実施例の樹脂から構成される研磨パッド１８、研磨パッド１８を用いた研磨方法によれば、研磨パッド１８を構成する樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＵ（ポリウレタン）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート（ポリエステル））樹脂、ＥＰ（エポキシ）樹脂の硬化物（グリシジルエーテルタイプエポキシとアミン系硬化剤との硬化物）、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である。これにより、金属イオンを含む研磨液ＰＦが研磨パッド１８に接触することで、研磨パッド１８の上に金属酸化物粒子が析出される。
【0057】
また、本実施例の樹脂から構成される研磨パッド１８、研磨パッド１８を用いた研磨方法によれば、研磨パッド１８は、砥粒及び独立気孔又は連通気孔を有しなくてもよいが、砥粒を有してもよいし、独立気孔及び／又は連通気孔を有していてもよい。さらに好適には、研磨パッド１８は、独立気孔及び／又は連通気孔内にシリカ砥粒、アルミナ砥粒、ジルコニア砥粒、マンガン酸化物砥粒、セリア砥粒のうちの少なくとも１つを砥粒として内包する。これにより、砥粒の遍在化により平坦化研磨か容易となるとともに、作用点が多くなって高い研磨レートが得られる。
【0058】
また、本実施例の樹脂から構成される研磨パッド１８を用いた研磨方法によれば、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液ＰＦ、および樹脂製の研磨パッド１８を用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記水素原子の含有率をＭＨ（質量％）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（質量％）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（質量％）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（質量％）、前記硫黄の含有率をＭＳ（質量％）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（質量％）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足することにある。
【0059】
これにより、砥粒を含まない強酸化剤の水溶液である研磨液ＰＦを用いることから、研磨液ＰＦを循環させる循環経路の途中に細かな目開きのフィルタを使用することができるので、スクラッチ傷の発生を大幅に削減でき半導体ウエハーの研磨について安定した研磨が得られるとともに、砥粒４４の消費が抑制されて環境負荷が軽減される。また、樹脂製の研磨パッド１８は、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮが２６８．４以上且つ１５１６．３以下であるので、研磨レートが大幅に向上する。
【0060】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【0061】
たとえば、前述の実施例では、研磨パッド１８は、ＬＨＡパッド（登録商標）と称されるものであって、その母材樹脂４２は繊維状を成すものであったが、これは本発明の好適な形態に過ぎず、本発明の研磨パッド１８における母材樹脂４２は、繰り返し単位毎に、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む樹脂であれば、気孔および砥粒を有しない緻密な樹脂から構成されたものであってもよい。
【0062】
また、前述の実施例においては、研磨パッド１８、特にＧａＮウエハーの研磨に有効なＬＨＡパッドは、網目状の連通気孔４６を備えたものであったが、気泡状の連通気孔４６を備えたものであってもよいし、連通気孔４６のない緻密な樹脂から構成さでたものでも構わない。
【0063】
また、前述の実施例においては、研磨液ＰＦは、過マンガン酸ナトリウムを水に溶解して得られる過マンガン酸ナトリウムイオンを含むものであってもよい。この場合には、研磨液ＰＦが研磨パッド１８に接触すると、研磨パッド１８上には過マンガン酸塩として過マンガン酸ナトリウムが析出する。
【0064】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【0065】
１０：研磨加工装置
１６：ワーク（半導体ウエハー）
１８：研磨パッド
４２：母材樹脂
４４：研磨砥粒
４６：気孔
ＰＦ：研磨液
ＣＰ：過マンガン酸塩の析出粒子（研磨粒子）
１６：ワーク（半導体ウエハー）
１８：研磨パッド
４２：母材樹脂
４４：研磨砥粒
４６：気孔
ＰＦ：研磨液
ＣＰ：過マンガン酸塩の析出粒子（研磨粒子）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液を用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨パッドであって、
前記研磨パッドは、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足し、
前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨パッド。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
前記研磨パッドは、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足し、
前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨パッド。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
【請求項2】
前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮは、式（３）を満足するものである
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
【請求項3】
前記研磨液は、前記強酸化剤の水溶液として過マンガン酸カリウム水溶液を含む
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
【請求項4】
前記研磨パッドは、砥粒及び独立気孔又は連通気孔を有しない樹脂、独立気孔及び／又は連通気孔を有する樹脂、前記独立気孔及び／又は連通気孔内にシリカ砥粒、アルミナ砥粒、ジルコニア砥粒、マンガン酸化物砥粒、セリア砥粒のうちの少なくとも１つを砥粒として内包する樹脂のいずれか１から構成されている
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
ことを特徴とする請求項１の半導体ウエハーの研磨パッド。
【請求項5】
砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液、および樹脂製の研磨パッドを用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、
前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素原子の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足し、
前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨方法。
ＰＲＮ＝－５７３８Ｍ Ｈ ＋８４９．６Ｍ Ｃ ＋１７６６Ｍ Ｏ
－４０．７Ｍ Ｎ －３９４．９Ｍ Ｓ ＋２１９．４Ｍ Ｆ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素原子の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足し、
前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂である
ことを特徴とする半導体ウエハーの研磨方法。
ＰＲＮ＝－５７３８Ｍ Ｈ ＋８４９．６Ｍ Ｃ ＋１７６６Ｍ Ｏ
－４０．７Ｍ Ｎ －３９４．９Ｍ Ｓ ＋２１９．４Ｍ Ｆ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
【請求項6】
前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮは、式（３）を満足するものである
ことを特徴とする請求項５の半導体ウエハーの研磨方法。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
ことを特徴とする請求項５の半導体ウエハーの研磨方法。
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
【請求項7】
前記研磨液は、前記強酸化剤の水溶液として過マンガン酸カリウム水溶液を含む
ことを特徴とする請求項５の半導体ウエハーの研磨方法。
ことを特徴とする請求項５の半導体ウエハーの研磨方法。
【請求項8】
前記研磨パッドは、砥粒及び独立気孔又は連通気孔を有しない樹脂、独立気孔及び／又は連通気孔を有する樹脂、前記独立気孔及び／又は連通気孔内にシリカ砥粒、アルミナ砥粒、ジルコニア砥粒、マンガン酸化物砥粒、セリア砥粒のうちの少なくとも１つを砥粒として内包する樹脂のいずれか１から構成されている
ことを特徴とする請求項５の半導体ウエハーの研磨方法。
ことを特徴とする請求項５の半導体ウエハーの研磨方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
すなわち、第１発明の半導体ウエハーの研磨パッドの要旨とするところは、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液を用いて半導体ウエハーを研磨する樹脂製の研磨パッドであって、前記研磨パッドは、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記水素の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足し、前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂であることにある。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
また、第２発明の半導体ウエハーの研磨方法の要旨とするところは、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液、および樹脂製の研磨パッドを用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子から成り、前記水素原子の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、前式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは前式（２）を満足し、前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂であることにある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
第１発明の半導体ウエハーの研磨パッド及び第２発明の半導体ウエハーの研磨方法によれば、砥粒を含まない強酸化剤の水溶液である研磨液を用いることから、研磨液を循環させる循環経路の途中に細かな目開きのフィルタを使用することができるので、スクラッチ傷の発生を大幅に削減でき半導体ウエハーの研磨について安定した研磨が得られるとともに、砥粒の消費が抑制されて環境負荷が軽減される。また、前記樹脂製の研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記研磨パッドを構成する樹脂は、ＰＳＵ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルホン）樹脂、ＰＥＧ＃４００系アクリル樹脂（平均分子量が４００となるポリエチレングリコールの両端にアクリル基が結合されているアクリレートモノマーを紫外線硬化させたアクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＶＤＦ８０％＋ＨＦＰ２０％（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％による共重合体樹脂）、ＰＶＤＦ１００％（ポリフッ化ビニリデン樹脂）のうちのいずれか１の樹脂であり、前記研磨パッドの研磨レート寄与度数ＰＲＮが２６８．４以上且つ１５１６．３以下であるので、研磨レートが大幅に向上する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】
また、好適には、前記研磨パッドを用いた研磨方法の要旨とするところは、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液、および樹脂製の研磨パッドを用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記水素原子の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足することにある。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0025】
研磨パッド１８は、気泡および砥粒を含まない緻密な樹脂、独立気孔又は連通気孔を含む気孔樹脂、或いは、独立気孔又は連通気孔内に砥粒（シリカ）を内包した砥粒内包型樹脂からシート状に成型されたものである。それらの樹脂は、炭素Ｃと、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、水素Ｈの含有率をＭＨ（重量率）、炭素Ｃの含有率をＭＣ（重量率）、酸素Ｏの含有率をＭＯ（重量率）、窒素Ｎの含有率をＭＮ（重量率）、硫黄Ｓの含有率をＭＳ（重量率）、フッ素Ｆの含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足する樹脂であり、好適には式（３）を満足する樹脂である。
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
ＰＲＮ＝－５７３８ＭＨ＋８４９．６ＭＣ＋１７６６ＭＯ
－４０．７ＭＮ－３９４．９ＭＳ＋２１９．４ＭＦ ・・・ （１）
２６８．４≦ＰＲＮ≦１５１６．３ ・・・ （２）
２６８．４≦ＰＲＮ≦９５９．３ ・・・ （３）
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0031】
図１７には、実験例１により得られた、比較例品１－３に用いた３種類の研磨パッド、及び実施例品１－１１にそれぞれ用いた１１種類の研磨パッドをそれぞれ構成する樹脂の種類及びその樹脂に含まれる各元素の含有率（重量率）と、研磨試験結果（研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）と、研磨面の表面粗さＳａ（ｎｍ））と、研磨レート寄与度数ＰＲＮとが、それぞれ示されている。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0034】
図１７の回帰分析の係数（対含有率）は、比較例品１～３および実施例品１－１１に含まれる炭素Ｃ、水素Ｈ、酸素Ｏ、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、およびフッ素Ｆのそれぞれについて回帰分析を行なって得られた回帰式の係数である。それらの係数のうちの負の係数を有するＨ原子、Ｎ原子、及びＳ原子は、研磨レートＰＲを下げる効果を有し、正の係数を有するＣ原子、Ｏ原子、及びＦ原子は研磨レートＰＲを上げる効果を有することを示している。そして、それらＣ原子、Ｈ原子、Ｏ原子、Ｎ原子、Ｓ原子、およびＦ原子のそれぞれの係数の正負は、それらの原子が持つ酸化性・還元性と一致していることが、明確となった。そこで、水素の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素の含有率をＭＦ（重量率）とすると、回帰分析により得られた上記各元素の係数を各含有率に付すことで、研磨レート寄与度数ＰＲＮを前述の式（１）に示すように定義した。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0058】
また、本実施例の樹脂から構成される研磨パッド１８を用いた研磨方法によれば、砥粒を含まない強酸化剤水溶液である研磨液ＰＦ、および樹脂製の研磨パッド１８を用いて半導体ウエハーを研磨する半導体ウエハーの研磨方法であって、前記研磨パッドは、炭素と、水素、酸素、窒素、硫黄、フッ素のうちの少なくとも１つとを含む高分子であって、前記水素原子の含有率をＭＨ（重量率）、前記炭素原子の含有率をＭＣ（重量率）、前記酸素原子の含有率をＭＯ（重量率）、前記窒素原子の含有率をＭＮ（重量率）、前記硫黄の含有率をＭＳ（重量率）、前記フッ素原子の含有率をＭＦ（重量率）としたとき、式（１）で表される研磨レート寄与度数ＰＲＮを有し、前記研磨レート寄与度数ＰＲＮは式（２）を満足することにある。