DE602005000252T2 - Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren, Herstellungsverfahren dafür und chemisch-mechanisches Polierverfahren für Halbleiterwafer - Google Patents

Kissen zum chemisch-mechanischen Polieren, Herstellungsverfahren dafür und chemisch-mechanisches Polierverfahren für Halbleiterwafer Download PDF

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Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein chemisch mechanisches Polierkissen, ein Herstellungsverfahren dafür und ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe.
  • Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein chemisch mechanisches Polierkissen, welches dazu fähig ist, Licht zu übertragen, ohne dass eine Poliereffizienz verringert wird. Weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Herstellungsverfahren dafür und ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe.
  • Die vorliegende Erfindung wird zum Polieren einer Halbleiterscheibe unter Verwendung eines optischen Endpunktdetektor verwendet.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Das Dokument EP-A-1 466 699, welches einen Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ darstellt, offenbart ein chemisch mechanisches Polierkissen, welches ein Poliersubstrat mit einer Polieroberfläche und ein Licht übertragendes Element, das auf die Polieroberfläche geschmolzen ist, umfasst, wobei die Querschnittsform des Licht übertragenden Elements, wenn es in einer Ebene parallel zu der Polieroberfläche geschnitten wird, elliptisch ist. Ferner offenbart dieses Dokument ein Herstellungsverfahren eines solchen Kissens und ein Polierverfahren, in dem ein solches Kissen verwendet wird. Beim Polieren einer Halbleiterscheibe, nachdem der Zweck des Polierens abgeschlossen ist, kann der Endpunkt des Polierens zum Beenden des Polierens beruhend auf einer empirisch erhaltenen Zeit bestimmt werden. Es werden jedoch verschiedene Materialien verwendet, um die zu polierende Oberfläche zu bilden, und die Polierzeit unterscheidet sich bei jedem Material. Es ist vorstellbar, dass das Material, welches die zu polierende Oberfläche bildet, sich in der Zukunft ändern wird. Ferner kann das gleiche von dem für das Polieren verwendeten Schlicker und einem Poliergerät gesagt werden. Folglich ist es extrem ineffizient, eine Polierzeit zu erhalten, welche sich gemäß der vorstehenden Polierfaktoren empirisch unterscheidet. Um dies zu bewältigen befinden sich optische Endpunktdetektoren und Verfahren unter Verwendung optischer Einrichtungen, die dazu fähig sind, den Zustand der polierten Oberfläche direkt zu betrachten, nun in der Studie (JP-A 9-7985 und JP-A 2000-326220) (dar Ausdruck „JP-A", wie hier in verwendet wird, bedeutet eine „ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung").
  • Bei den vorstehenden optischen Endpunktdetektoren und Verfahren wird ein Fenster aus einem harten und homogenen Harz, welche das Licht zum Erfassen des Endpunkts übertragen kann und keine wesentliche Fähigkeit zum Absorbieren und Transportieren eines Schlickermaterials aufweist, in einem Polierkissen gebildet, um die polierte Oberfläche nur durch dieses Fenster zu betrachten (JP-A 11-512977).
  • WO-A-2004/014603 offenbart ein chemisch mechanisches Polierkissen, welches ein Polierträgermaterial mit einer Polieroberfläche und ein Licht übertragendes Element, dass in dem Polierträgermaterial vorgesehen ist, umfasst, wobei das Licht übertragende Element eine ovale Form aufweist.
  • Es jedoch zu verstehen, dass die Poliereffizienz des Polierkissens verringert oder durch Bilden des Fensters ungleichmäßig gemacht wird. Folglich ist es schwierig, ein Polierkissen zu erhalten, welches ein großes Fenster oder eine gesteigerte Anzahl von Fenstern aufweist, um die Erfassung des Endpunktes durch einen optischen Endpunktdetektor sicherzustellen, und welches keine Verringerung seiner Poliereffizienz zeigt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Probleme zu lösen und ein Polierkissen für eine Halbleiterscheibe zur Verfügung zu stellen, welches dazu fähig ist, Licht zur Erfassung des Endpunktes ohne Verringerung seiner Poliereffizienz zu übertragen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren dafür und ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe zur Verfügung zu stellen.
  • Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden als erstes die vorstehenden Ziele der vorliegenden Erfindung durch ein chemisch mechanisches Polierkissen erreicht, das ein Poliersubstrat mit einer Polieroberfläche und ein Licht übertragendes Element, das auf die Polieroberfläche geschmolzen ist, umfasst, wobei die Querschnittsform des Licht übertragenden Elements, wenn es in einer Ebenen parallel zur Polieroberfläche geschnitten wird, mit einem Wert, der durch Dividieren ihres längeren Durchmessers durch ihren kürzeren Durchmesser erhalten wird und 1,5 bis 5 beträgt, elliptisch ist.
  • Als zweites werden die vorstehenden Ziele der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung des vorstehenden chemisch mechanischen Polierkissens erreicht, welches das Aufschmelzen des Polierträgers auf das Licht übertragende Element in einer Metallform für die Einsatzabformung umfasst.
  • Drittens werden die vorstehenden Ziele der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum chemisch mechanischen Polieren einer Halbleiterscheibe mit dem vorstehenden chemisch mechanischen Polierkissen erreicht, welches Erfassen des Endpunktes des chemisch mechanischen Polierens mit einem optischen Endpunktdetektor durch das Licht übertragende Element des vorstehenden chemisch mechanischen Polierkissens der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine ebene Ansicht eines Beispiels eines Licht übertragenden Elements.
  • 2 ist eine ebene Ansicht eines anderen Beispiels des Licht übertragenden Elements.
  • 3 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Beispiels des Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines anderen Beispiels des Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist eine ebene Ansicht eines Beispiels des Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine ebene Ansicht eines anderen Beispiels des Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Beispiels einer Metallform zum Abformen des Polierkissens.
  • 8 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines anderen Beispiels einer Metallform zum Abformen des Polierkissens.
  • 9 ist eine teilweise Querschnittsansicht von noch einem anderen Beispiel der Metallform zum Abformen des Polierkissens.
  • 10 ist ein Diagramm zum Erklären eines Polierverfahren unter Verwendung des Polierkissens der vorliegenden Erfindung.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines zu polierenden Materials.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung wird hiernach im Detail beschrieben.
  • Chemisch mechanisches Polierkissen
  • Das chemisch mechanische Polierkissen der vorliegenden Erfindung weist ein Poliersubstrat und ein Licht übertragendes Element, das auf das Poliersubstrat geschmolzen ist, auf. Die Querschnittsform des Licht übertragenden Elements, wenn es in einer Ebenen parallel zur Polieroberfläche geschnitten wird, ist mit einem Wert, der durch Dividieren ihres längeren Durchmessers durch ihren kürzeren Durchmessers (Seitenverhältnis) erhalten wird und 1,5 bis 5 beträgt, elliptisch.
  • Poliersubstrat
  • Die ebene Form des Poliersubstrats, welches das chemisch mechanische Polerkissen der vorliegenden Erfindung aufbaut, ist nicht besonders begrenzt und kann scheibenförmig, polygonal oder rechteckig sein. Die Größe des Poliersubstrats ist nicht besonders begrenzt. Die Form und die Größe des Poliersubstrats sind jedoch bevorzugt so, dass es in den Drucktiegel eines chemischen mechanischen Poliergeräts zur Verwendung mit dem chemisch mechanischen Polierkissen der vorliegenden Erfindung hinein passt. Die Dicke des Poliersubstrats ist mehr als 0,1 mm und 100 mm oder weniger, insbesondere bevorzugt 1 mm bis 10 mm.
  • Das Material zum Bilden des Poliersubstrats ist nicht besonders begrenzt, wenn es eine Funktion als Polierkissen zeigen kann. Es ist bevorzugt, dass Poren mit der Funktion des Haltens von Schlicker während des Polierens und der Funktion des Zurückhaltens von Poliersplittern in temporärer Weise aus den Funktionen des Polierkissens heraus während der Zeit des Polierens gebildet werden sollten. Folglich ist es bevorzugt, ein Material zu verwenden, das aus wasserlöslichen Teilchen und einer wasserunlöslichen Matrix zusammengesetzt ist, welches die wasserlöslichen Teilchen darin dispergiert enthält, oder ein Material zu verwenden, das aus Kavitäten und einem wasserunlöslichen Matrixmaterial zusammengesetzt ist, welches die Kavitäten darin dispergiert enthält, zum Beispiel ein Schaum.
  • In dem ersteren Material von diesen, kommen die wasserlöslichen Teilchen in Kontakt mit einem wässrigem Medium des Schlickers, welcher zu dem Zeitpunkt des Polierens das wässrige Medium und einen Feststoff enthält, und lösen sich oder schwellen, so dass sie eliminiert werden. Der Schlicker kann in dem durch die Eliminierung gebildeten Poren gehalten werden. In dem letzteren Material kann der Schlicker in den Poren gehalten werden, die als Kavitäten ausgebildet sind.
  • Das Material zum Bilden der vorstehenden wasserunlöslichen Matrix ist nicht besonders begrenzt, aber ein organisches Material wird bevorzugt verwendet, weil es leicht abzuformen ist, so dass es eine vorbestimmte Form einnimmt und vorbestimmte Eigenschaften zeigt, und kann geeignete Härte und ausreichende Elastizität bereitstellen. Beispiele dieses organischen Materials schließen thermoplastische Harze, Elastomere, Kautschuke wie vernetzte Kautschuke und härtbare Harze wie thermisch oder optisch härtbare Harze und Harze ein, die durch Licht oder Wärme gehärtet werden. Diese können alleine oder in Kombination von diesen verwendet werden.
  • Unter diesen schließen die vorstehenden thermoplastischen Harze 1,2-Polybutadien-Harz, Polyolefin-Harze wie Polyethylen, Polystyren-Harze, Polyacryl-Harze wie auf (Meth)acrylat beruhende Harze, Vinylester-Harze (ausschließlich Acryl-Harzen), Polyester-Harze, Polyamid-Harze, Fluor-Harze wie Polyvinylidenfluorid, Polycarbonat-Harze und Polyacetal-Harze ein.
  • Die vorstehenden Elastomere schließen die Elastomere wie 1,2-Polybutadien, Polyolefin-Elastomer (TPO), auf Styren beruhende Elastomere wie Styren-Butadien-Styren-Blockcomolymer (SBS) und hydrierte Blockcopolymere davon (SEBS), thermoplastische Elastomere wie thermoplastische Polyurethan-Elastomere (TPU), thermoplastische Polyester-Elastomere (TPEE) und Polyamid-Elastomere (TPAE), Silikonharz-Elastomere und Fluorharz-Elastomere ein. Die Kautschuke schließen konjugierte Dien-Kautschuke wie Butadien-Kautschuk (höher cis-Butadien-Kautschuk, niedriger cis-Butadien-Kautschuk, etc.), Isopren-Kautschuk, Styren-Butadien-Kautschuk und Styren-Isopren-Kautschuk, Nitril-Kautschuke wie Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Acryl-Kautschuk, Ethylen-α-Olefin-Kautschuke wie Ethylen-Propylen-Kautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, und andere Kautschuke wie Butyl-Kautschuk, Silikon-Kautschuk und Fluor-Kautschuk ein.
  • Die vorstehenden härtbaren Harze schließen Urethan-Harze, Epoxid-Harze, Acryl-Harze, ungesättigte Polyester- Harze, Polyurethan-Harnstoff-Harze, Harnstoff-Harze, Silikon Harze, Phenol-Harze und Phenylester-Harze ein.
  • Die vorstehenden organischen Materialien können durch eine Säureanhydrid-Gruppe, eine Carbonyl-Gruppe, eine Hydroxyl-Gruppe, eine Epoxid-Gruppe oder eine Amino-Gruppe modifiziert werden. Die Affinität für die wasserlöslichen Teilchen, die hiernach zu beschreiben sind, und der Schlicker des organischen Materials können durch die Modifizierung eingestellt werden.
  • Diese organischen Materialien können alleine oder in einer Kombination von zwei oder mehreren von diesem verwendet werden.
  • Ferner kann das organische Material ein teilweise oder vollständig vernetztes Polymer oder ein nicht vernetztes Polymer sein. Es ist bevorzugt aus einem vernetzten Polymer alleine oder einer Mischung eines vernetzten Polymers und eines nicht vernetzten Polymers zusammengesetzt. Wenn ein vernetztes Polymer enthalten ist, wird eine elastische Rückstellkraft für die wasserunlösliche Matrix zur Verfügung gestellt, so dass eine Verschiebung, die durch eine Scherspannung hervorgerufen wird, die während des Polierens auf das Polierkissen angelegt wurde, verringert werden kann. Ferner ist es möglich, die Poren effektiv davor zu schützen, durch die plastische Deformation der wasserunlöslichen Matrix gefüllt zu werden, wenn sie zum Zeitpunkt des Polierens und Feinbearbeitens übermäßig gestreckt wird. Zudem wird die Oberfläche des Polierkissens davor bewahrt, übermäßig abgeschabt zu werden. Folglich werden die Poren effektiv selbst während des Schlichtens gebildet, wodurch eine Verringerung in der Rückhaltefähigkeit des Schlickers während des Polierens unterdrückt werden kann und ferner das Polierkissen kaum abgerieben wird, wodurch die Polierebenheit nicht beeinträchtigt wird.
  • Das Verfahren zum Vernetzen des vorstehenden organischen Materials ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel kann chemisches Vernetzen, welches ein organischen Peroxid, Schwefel oder einer Schwefelverbindung verwendet, oder Bestrahlungsvernetzen durch Aufgeben eines Elektronenstrahls angewendet werden.
  • Aus den vorstehenden organischen Materialien kann ein vernetzter Kautschuk, ein Harz, ein vernetztes thermoplastisches Harz oder ein vernetztes Elastomer als vernetztes Polymer verwendet werden. Mindestens eine Komponente, die aus der Gruppe ausgewählt wurde die aus vernetztem thermoplastischem Harz, vernetztem Elastomer und Polyurethan besteht, von welchen alle gegenüber einer starken Säure oder starken Base stabil sind, die in vielen Arten von Schlickern enthalten ist, und nur schwer durch Wasserabsorption erreicht werden, ist besonders bevorzugt enthalten. Unter den vernetzten thermoplastischen Harzen und vernetzten Elastomeren, sind die besonders bevorzugt, die mit einem organischen Peroxid vernetzt wurden und vernetztes 1,2-Polybutadien ist besonders bevorzugt.
  • Der Gehalt des vernetzten Polymer ist nicht besonders begrenzt, aber bevorzugt 30 Vol.-% oder mehr, insbesondere, insbesondere bevorzugt 50 Vol.-% oder mehr, und am besten 70 Vol.-% oder mehr, und kann 100 Vol.-% der wasserunlöslichen Matrix sein. Wenn der Gehalt des vernetzten Polymers in der wasserunlöslichen Matrix niedriger als 30 Vol.-% ist, kann der Effekt, der durch Enthalten des vernetzten Polymers erhalten wird, nicht vollständig erhalten werden.
  • Die verbleibende Dehnung nach dem Bruch (hiernach einfach als „verbleibende Dehnung beim Bruch" bezeichnet) der vorstehenden wasserunlöslichen Matrix, welche ein vernetztes Polymer enthält, kann 100 % oder weniger sein, wenn eine Probe der vorstehenden wasserunlöslichen Matrix bei 80°C in Übereinstimmung mit JIS K 6251 gebrochen wird. Das heißt, der vollständige Abstand zwischen den Bezugspunkten der Probe nach dem Bruch wird zweimal oder weniger der Abstand zwischen den Bezugspunkten vor dem Bruch. Diese verbleibende Dehnung beim Bruch ist bevorzugt 30 % oder weniger, insbesondere bevorzugt 10 oder weniger, am besten 5 % oder weniger und allgemein 0 % oder mehr. Wenn die vorstehende Dehnung beim Bruch höher als 100 % ist, neigen feine Teilchen, die von der Oberfläche des Polierkissens abgeschabt oder zum Zeitpunkt des Polierens und der Oberflächenerneuerung gestreckt wurden, dazu, die Poren in nachteiliger Art und Weise zu füllen. Die „verbleibende Dehnung beim Bruch" ist eine Dehnung, die durch Subtrahieren des Abstandes zwischen den Bezugspunkten vor der Prüfung von dem gesamten Abstand zwischen den Bezugspunkten und dem gebrochenen Abschnitt der gebrochenen und geteilten Probe in einer Zugprüfung abgezogen wurde, in welcher eine hantelförmige Probe Nr. 3 mit einer Zugrate von 500 mm pro Minute und einer Prüftemperatur von 80°C in Übereinstimmung mit dem „Zugprüfverfahren für vulkanisierte Kautschuke", wie es JIS K 6251 spezifiziert ist, erhalten wurde. Die Prüfung wird bei 80°C ausgeführt, weil diese Wärme durch Gleitkontakt zum Zeitpunkt des aktuellen Polierens erzeugt wird.
  • Die vorstehenden „wasserlöslichen Teilchen" sind Teilchen, welche aus dem wasserunlöslichen Material in dem Polierkissen eliminiert werden, wenn dieses in Kontakt mit einer wässrigen Dispersion für das chemisch mechanische Polieren in Kontakt kommt. Diese Eliminierung kann auftreten, wenn sich diese in Wasser lösen, das in dieser wässrigen Dispersion enthalten ist, bei ihrem Kontakt mit Wasser, oder wenn diese schwellen und durch Absorbieren dieses Wasser gelieren. Ferner wird diese Auflösung oder das Schwellen nicht nur durch ihren Kontakt mit Wasser sondern auch durch ihren Kontakt mit einem gemischten wässrigen Medium, welches ein auf Alkohol beruhendes Lösungsmittel wie Methanol enthält, hervorgerufen.
  • Die wasserlöslichen Teilchen weisen den Effekt des Steigerns der Eindruckhärte des Polierkissens zusätzlich zu dem Effekt des Bildens von Poren in dem Polierkissen auf. Zum Beispiel kann die Härte Shore D des Polierkissens der vorliegenden Erfindung auf bevorzugt 35 oder mehr, insbesondere bevorzugt 50 bis 90, am besten 60 bis 85 und allgemein 100 oder weniger durch Zugeben der wasserlöslichen Teilchen festgesetzt werden. Wenn die Härte Shore D 35 oder mehr beträgt, kann der auf das zu polierende Objekt aufgebrachte Druck erhöht und die Polierrate dadurch verbessert werden. Zusätzlich wird eine hohe Polierebenheit erhalten. Folglich sind die wasserlöslichen Teilchen insbesondere bevorzugt aus einer festen Substanz hergestellt, welche eine ausreichend hohe Eindruckhärte für das Polierkissen sicherstellen kann. Das Material zum Bilden der wasserlöslichen Teilchen ist nicht besonders begrenzt. Diese sind zum Beispiel organische wasserlösliche Teilchen oder anorganische wasserlösliche Teilchen. Beispiele des Materials der organischen wasserlöslichen Teilchen schließen Saccharide (Polysaccharide wie Stärke, Dextrin und Cyclodextrin, Lactose, Mannitol etc.), Cellulosen (wie Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose, etc.), Protein, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Polyethylenoxid, wasserlösliche photoempfindliche Harze, sulfonierte Polyisoprene und sulfonierte Polyisoprencopolymere ein. Beispiele des Materials der anorganischen wasserlöslichen Teilchen schließen Kaliumacetat, Kaliumnitrat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Kaliumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumphosphat und Magnesiumnitrat ein. Diese wasserlöslichen Teilchen können alleine oder in einer Kombination von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden. Die wasserlöslichen Teilchen können aus einem vorbestimmten einzelnen Material oder aus zwei oder mehr verschiedenen Materialien hergestellt werden.
  • Die wasserlöslichen Teilchen weisen einen mittleren Teilchendurchmesser von bevorzugt 0,1 μm bis 500 μm und insbesondere bevorzugt 0,5 μm bis 100 μm auf. Die Poren sind bevorzugt 0,1 μm bis 500 μm und insbesondere bevorzugt 0,5 μm bis 100 μm groß. Wenn ein mittlerer Teilchendurchmesser der wasserlöslichen Teilchen kleiner als 0,1 μm ist, werden die gebildeten Poren in der Größe kleiner als die verwendeten abrasiven Körner, wodurch ein Polierkissen, das zum Halten eines Schlickers vollständig fähig ist, nur schwer erhalten werden kann. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser größer als 500 μm ist, werden die gebildeten Poren zu groß, wodurch die mechanische Festigkeit und die Polierrate des erhaltenen Polierkissens erniedrigt werden können.
  • Der Gehalt der wasserlöslichen Teilchen ist bevorzugt 1 bis 60 Vol.-%, insbesondere bevorzugt 1 bis 40 Vol.-% und am besten 2 bis 30 Vol.-%, beruhend auf 100 Vol.-% des gesamten wasserlöslichen Materials und der wasserlöslichen Teilchen. Wenn der Gehalt der wasserlöslichen Teilchen in dem vorstehenden Bereich festgesetzt wird, wird ein Polierkissen mit einer hohen Polierrate und exzellenten Härte und mechanischen Festigkeit leicht erhalten.
  • Es ist bevorzugt, dass die wasserlöslichen Teilchen sich in Wasser nur lösen sollten, wenn diese zu der Oberflächenschicht des Polierkissens hin freiliegen und keine Feuchtigkeit absorbieren oder schwellen sollten, wenn sie im Inneren des Polierkissens vorhanden sind. Folglich können die wasserlöslichen Teilchen eine äußere Schale zum Unterdrücken der Feuchtigkeitsabsorption auf mindestens einem Teil ihres äußeren Abschnitts aufweisen. Diese äußere Schale kann physikalisch auf die wasserlöslichen Teilchen absorbiert sein, chemisch an den wasserlöslichen Teilchen gebunden sein, oder in Kontakt mit den wasserlöslichen Teilchen durch physikalische Absorption und chemische Bindung sein. Die äußere Schale ist aus Epoxid-Harz, Polimid, Poliamid oder Polysilicat hergestellt. Selbst wenn sie nur auf einem Teil des wasserlöslichen Teilchens gebildet wird, kann der vorstehende Effekt vollständig erhalten werden.
  • Das wasserunlösliche Matrixmaterial, welches das Polierkissen aufbaut, das das letztere wasserunlösliche Matrixmaterial (Schaum, etc.) umfasst, welches darin dispergierte Kavitäten enthält, ist zum Beispiel im Polyurethan, Melamin-Harz, Polyester, Polysulfon oder Polyvinylacetat.
  • Die mittlere Größe der in dem wasserunlöslichen Matrixmaterial dispergierten Kavitäten ist bevorzugt 0,1 μm bis 500 μm und insbesondere bevorzugt 0,5 μm bis 100 μm.
  • Das Verfahren zum Dispergieren der vorstehenden wasserlöslichen Teilchen in dem Matrixmaterial zum Zeitpunkt der Herstellung ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel werden das Matrixmaterial und wasserlösliche Teilchen und optional andere Additive zusammen geknetet, um eine Dispersion zu erhalten. Die Form der erhaltenen Dispersion ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel wird sie in der Form eines Presslings, in Form von Granulat oder von Pulver erhalten. Das Matrixmaterial wird bevorzugt unter Erhitzen geknetet, so dass es leicht verarbeitet werden kann. Bei dieser Heiztemperatur sind die wasserlöslichen Teilchen bevorzugt fest.
  • Wenn diese fest sind, werden die wasserlöslichen Teilchen leicht dispergiert, während sie dem vorstehenden bevorzugten mittleren Teilchendurchmesser zeigen.
  • Folglich werden die Arten der wasserlöslichen Teilchen bevorzugt gemäß der Verfahrenstemperatur des verwendeten Matrixmaterials ausgewählt.
  • Licht übertragendes Element
  • Das Licht übertragende Element ist ein Element zum Bilden eines Abschnitts mit Licht übertragenden Eigenschaften in einem Teil des Polierkissens, so dass es eine gemeinsame Oberfläche zusammen mit der Polieroberfläche des Poliersubstrats bildet.
  • Die Querschnittsform dieses Licht übertragenden Elements, wenn es in eine Ebene parallel zu der Polieroberfläche geschnitten wird, ist mit einem Wert, der durch Dividieren seines längeren Durchmessers durch seinen kürzeren Durchmesser (Seitenverhältnis) erhalten wird und von 1,5 bis 5 beträgt, elliptisch. Der Ausdruck „elliptisch", wie er hierin verwendet wird, beinhaltet ein Konzept einschließlich zum Beispiel einer mathematischen elliptischen Form wie in 1 gezeigt und einer deformierten grob elliptischen Form wie ein Hühnerei, wie in 2 gezeigt wird. Wenn die Querschnittsform des chemischen mechanischen Polierkissens zirkular ist, ist die längere Durchmesserrichtung des Licht übertragenden Elements bevorzugt parallel zu der Durchmesserrichtung der Polieroberfläche. Dieses Licht übertragende Element und das vorstehende Poliersubstrat sind zusammen zu einem einzigen Körper verschmolzen.
  • Der Ausdruck „verschmolzen" bezieht sich auf einen Zustand, in welchen das Licht übertragende Element und das Poliersubstrat zusammen durch Schmelzen oder Auflösen mindestens der Bindungsoberflächen von beiden oder einem von diesen ohne Verwendung eines Haftmittels verbunden sind. Für die Herstellung des Polierkissens kann nicht nur die Bindungsoberfläche, sondern das gesamte Licht übertragende Element aufgeschmolzen werden, um verbunden zu werden, oder das gesamte Poliersubstrat kann aufgeschmolzen werden, um verbunden zu werden.
  • Das Verfahren zum Verschmelzen des Licht übertragenden Elements und des Poliersubstrats ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel kann es sein (1) ein Einsatzabform-Verfahren, in welchem entweder das Licht übertragende Element oder das Poliersubstrat in einer Metallform gehalten und das andere Element eingespritzt und verschmolzen wird, (2) ein Verfahren, in welchem das Licht übertragende Element und das Poliersubstrat in vorbestimmten Formen hergestellt und aneinander angepasst werden, und deren Kontaktoberflächen zum Verbinden durch Infrarotschweißen, Hochfrequenzschweißen, Mikrowellenschweißen oder Ultraschallschweißen aufgeschmolzen werden, oder (3) ein Verfahren, in welchem ein Lösungsmittel auf die Bindungsoberflächen des Licht übertragenden Elements und des Poliersubstrats aufgetragen wird, um diese miteinander zu verbinden.
  • Da das Licht übertragende Element und das Poliersubstrat des Polierkissens der vorliegenden Erfindung miteinander verschmolzen sind, gibt es keinen Spalt zwischen dem Licht übertragenden Element und dem Poliersubstrat, wodurch Schlicker nicht auf die Rückseite des Polierkissens leckt.
  • Die 3 und 4 sind teilweise Querschnittsansichten des Polierkissens der vorliegenden Erfindung, wenn es mit einer Ebene im rechten Winkel zur Polieroberfläche geschnitten wird und durch das Licht übertragende Element verläuft. Das vorstehende Licht übertragende Element 12 kann die gleiche Dicke wie das Poliersubstrat 13 aufweisen, wie in 3 gezeigt wird, oder dünner als das Poliersubstrat 13 sein, wie in 4 gezeigt wird.
  • Die Anzahl der vorstehenden Licht übertragenden Elemente ist nicht besonders begrenzt und kann eins oder mehr sein. Die Position (Positionen) des Licht übertragenden Elements (der Elemente), ist nicht besonders begrenzt. Das Licht übertragende Element (die Elemente) sollte(n) jedoch auf dem Polierkissen so angeordnet sein, dass es (sie) an einer Position (an Positionen) lokalisiert ist (sind), durch welche das Licht zur Endpunkterfassung eines chemisch mechanischen Poliergeräts zur Verwendung mit dem chemisch mechanischen Polierkissen der vorliegenden Erfindung läuft.
  • Der Prozentsatz der Fläche des Licht übertragenden Elements (der Elemente) an der gesamten Fläche der Polieroberfläche ist bevorzugt 10 % oder weniger, insbesondere bevorzugt 0,005 % bis 10 % und am besten 0,005 % bis 5 %, am allerbesten 0,01 % bis 1 %. Durch Festsetzten des Prozentsatzes in diesem Bereich kann die Endpunkterfassung sichergestellt und eine hohe Poliereffizienz erhalten werden.
  • Die 5 und 6 zeigen Beispiele der Position (Positionen) des Licht übertragenden Elements (der Elemente) des Polierkissens der vorliegenden Erfindung auf der Polieroberfläche.
  • Was die Licht übertragenden Eigenschaften des Licht übertragenden Elements betrifft, wenn die Dicke des Licht übertragenden Elements 2 mm beträgt, hat es bevorzugt eine Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 3000 nm von 0,1 % oder mehr oder eine integrierten Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 3000 nm von 0,1 % oder mehr. Diese Durchlässigkeit oder integrierte Durchlässigkeit ist besonders bevorzugt 1 % oder mehr, insbesondere bevorzugt 2 % oder mehr, am besten 3 % oder mehr und idealer Weise 4 % oder mehr. Die Durchlässigkeit oder die integrierte Durchlässigkeit muss nicht höher als benötigt sein und kann 50 % oder weniger, bevorzugt 30 % oder weniger und insbesondere bevorzugt 20 % oder weniger betragen.
  • In dem Polierkissen, das zum Polieren unter Verwendung eines optischen Endpunktdetektors verwendet wird, weist das Licht übertragende Element bevorzugt eine hohe Durchlässigkeit bei einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 800 nm auf, welcher häufig als Licht für die Endpunktfassung verwendet wird. Folglich erfüllt die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 400 nm bis 800 nm bevorzugt die vorstehenden Anforderungen. Diese Durchlässigkeit ist ein Wert, der bei einer Wellenlänge mit einem UV-Absorptiometer gemessen wurde, welches die Absorbanz einer 2 mm dicken Probe bei einer vorbestimmten Wellenlänge messen kann. Die integrierte Durchlässigkeit kann erhalten werden durch Integrieren der Durchlässigkeiten bei einem vorbestimmten Längenwellenbereich der in ähnlicher Art und Weise gemessen wurde.
  • Das vorstehende Licht übertragende Element ist aus einer wasserunlöslichen Matrixmaterial und optional zugegebenen wasserlöslichen Teilchen zusammengesetzt. Wenn wasserlösliche Teilchen zugegeben werden, sind diese bevorzugt in der wasserunlöslichen Matrix dispergiert.
  • Das wasserunlösliche Matrixmaterial (kann hiernach einfach als „Matrixmaterial" bezeichnet werden), welches das vorstehende Licht übertragende Element aufbaut, ist bevorzugt ein thermoplastisches Harz, ein duroplastisches Harz, ein Elastomer, ein Kautschuk oder eine Kombination davon, welche Licht übertragende Eigenschaften bereitstellen können. Obwohl dieses Matrixmaterial nicht transparent oder semitransparent sein muss, wenn es Licht übertragende Eigenschaften aufweist (was nicht bedeutet, dass es nur sichtbares Licht überträgt), weist es bevorzugt hohe Licht übertragende Eigenschaften, insbesondere bevorzugt Transparenz auf.
  • Das thermoplastische Harz, das duroplastische Harz, das Elastomer, der Kautschuk etc., welche Licht übertragende Eigenschaften bereitstellen können, können die gleichen wie jene sein, die für das wasserunlösliche Matrixmaterial aufgeführt wurden, das in dem vorstehenden Poliersubstrat verwendet wird. Diese Matrixmaterialien können in Kombination von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden. Ferner kann das wasserunlösliche Matrixmaterial eine Mischung eines Polymers mit einer funktionellen Gruppe und eines Polymers ohne funktionelle Gruppe sein, wie im Detail für das vorstehende Poliersubstrat erklärt wurde.
  • Das Matrixmaterial kann ein vernetztes Polymer oder ein nicht vernetztes Polymer sein. Mindestens ein Teil des Matrixmaterials ist bevorzugt ein vernetztes Polymer. Zum Beispiel ist das Matrixmaterial eine Mischung von zwei oder mehreren Materialien und mindestens ein Teil von mindestens einem der Materialien ist ein vernetztes Polymer, oder das Matrixmaterial ist nur ein Material und mindestens ein Teil des Materials ist ein vernetztes Polymer.
  • Wenn mindestens ein Teil des Matrixmaterials eine vernetzte Struktur aufweist, kann eine elastische Rückstellkraft auf das Matrixmaterial ausgeübt werden. Folglich ist es möglich, eine Verschiebung zu unterdrücken, die durch Scherspannungen hervorgerufen wurden die zum Zeitpunkt des Polierens an das Polierkissen angelegt wurden, und zu verhindern, dass Poren durch die plastische Deformation des Matrixmaterials gefüllt werden, wenn es zum Zeitpunkt des Polierens und Schlichtens übermäßig gedehnt wird. Es ist ebenso möglich, die Oberfläche des Polierkissens davor zu bewahren, übermäßig abgeschabt zu werden. Konsequenter Weise ist die Rückhaltefähigkeit des Schlickers zum Zeitpunkt des Polierens hoch. Die Rückhaltefähigkeit des Schlickers wird leicht durch das Schlichten wieder hergestellt und ferner kann ein Verkratzen verhindern werden.
  • Diese vernetzten Polymeren sind die gleichen wie jene, welche bereits im Detail für das vorstehende Poliersubstrat beschrieben wurden.
  • Unter diesen vernetzten Polymeren können vernetztes 1,2-Polybutadien und Polyurethan besonders bevorzugt sein, weil diese ausreichend hohe Licht übertragende Eigenschaften, gegenüber starken Säuren oder starken Basen, die in vielen Arten von Schlickern enthalten sind, bereitstellen können, weil sie stabil sind und ferner durch Wasserabsorption nur gering erweicht werden. Dieses vernetzte 1,2-Polybutadien kann mit anderen Kautschuken wie Butadien-Kautschuk oder Isopren-Kautschuk vermischt werden. Ferner kann 1,2-Polybutadien alleine als Matrixmaterial verwendet werden.
  • Die verbleibende Dehnung nach dem Bruch (hiernach einfach als „verbleibende Dehnung beim Bruch" bezeichnet) des Matrixmaterials, von dem mindestens ein Teil ein vernetztes Polymer ist, kann auch 100 % oder weniger festgesetzt werden, wenn eine Matrixmaterial-Probe bei 80°C in Übereinstimmung mit JIS K 6251 gebrochen wird. Das heißt, es ist ein Matrixmaterial mit einem gesamten Abstand zwischen den Bezugspunkten der Probe nach dem Bruch welche zwei Mal oder weniger der Abstand zwischen den Bezugspunkten vor dem Bruch ist. Diese verbleibende Dehnung beim Bruch ist bevorzugt 30 % oder weniger insbesondere bevorzugt 10 % oder weniger und am besten 5 % oder weniger. Wenn die verbleibende Dehnung beim Bruch höher als 100 % wird, neigen feine Stücke, die von der Oberfläche des Polierkissens abgeschabt oder zum Zeitpunkt des Polierens oder der Oberflächen Erneuerung gestreckt wurden, dazu, die Poren zu füllen.
  • Die „verbleibende Dehnung beim Bruch" ist eine Dehnung, die durch Abziehen des Abstands zwischen den Auflagepunkten vor der Prüfung von dem gesamten Abstand zwischen den Bezugspunkten und dem gebrochenen Abschnitt der gebrochenen und geteilten Probe in einer Zugprüfung erhalten wurde, in welcher eine hantelförmige Probe Nr. 3 bei einer Zugrate von 500 mm pro Minute und einer Prüftemperatur von 80°C in Übereinstimmung mit dem Zugprüfverfahren für lokalisierten Kautschuk erhalten wurde, wie es in JIS K 6251 spezifiziert ist. Die Prüftemperatur ist 80°C, weil die Temperatur, die durch den Gleitkontakt zum Zeitpunkt des aktuellen Polierens erreicht wird, etwa 80°C ist.
  • Die vorstehenden wasserlöslichen Teilchen werden in dem Licht übertragenden Element dispergiert. Sie sind aus einer Substanz hergestellt, die dazu fähig ist, Poren durch ihren Kontakt mit einem wässrigen Medium zu bilden, das zum Zeitpunkt des Polierens von außen zugeführt wird, wie vorstehend beschrieben wurde.
  • Die Form, die Größe, der Gehalt in dem Licht übertragenden Element und das Material der wasserlöslichen Teilchen sind in die gleichen wie jene der wasserlöslichen Teilchen, welche im Detail für das vorstehende Poliersubstrat beschrieben wurden.
  • Es ist bevorzugt, dass die wasserlöslichen Teilchen sich in Wasser lösen oder nur schwellen sollten, wenn sie zu der Oberfläche des Licht übertragenden Elements freiliegen, und sollten keine Feuchtigkeit absorbieren oder schwellen, wenn sie im Inneren des Licht übertragenden Elements ohne Oberflächenkontakt bestehen. Folglich kann eine äußere Schale aus einem Epoxid-Harz, einem Polyamid oder einem Polysilicat zum Unterdrücken der Feuchtigkeitsabsorption auf mindestens einem Teil der äußeren Oberfläche der wasserlöslichen Teilchen gebildet werden. Die wasserlöslichen Teilchen weisen die Funktion des Anpassens der Eindruckhärte des Licht übertragenden Elements mit der des anderen Abschnitts des Polierkissens zusätzlich zu der Funktion des Bildens von Poren auf. Die Härte Shore D des gesamten Polierkissens wird bevorzugt auf 35 bis 100 festgesetzt, um den Druck zu erhöhen, der zum Zeitpunkt des Polierens aufzubringen ist, um die Polierrate zu verbessern und um eine hohe Ebenheit zu erhalten. Es ist jedoch häufig schwierig, eine gewünschte Härte Shore D nur von dem Matrixmaterial zu erhalten. In diesem Fall kann die Härte Shore D auf das gleiche Niveau angehoben werden wie das des anderen Abschnitts des Polierkissens durch Enthalten der wasserlöslichen Teilchen neben dem Zweck des Bildens von Poren. Aus diesem Grund sind die wasserlöslichen Teilchen bevorzugt aus einem festen Material hergestellt, welches dazu fähig ist, eine ausreichend hohe Eindruckhärte in dem Polierkissen sicherzustellen.
  • Das Verfahren zum Dispergieren der wasserlöslichen Teilchen in dem Matrixmaterial zum Zeitpunkt der Herstellung kann das gleiche sein wie das Verfahren, das für das vorstehende Poliersubstrat beschrieben wurde. Das Polierkissen der vorliegenden Erfindung kann eine Fixierschicht zum Fixieren des Polierkissens auf einem Poliergerät auf der Rückseite gegenüber der Polieroberfläche zum Zeitpunkt des Polierens aufweisen. Die Fixierschicht ist nicht besonders begrenzt, wenn sie das Polierkissen selbst fixieren kann.
  • Diese Fixierschicht kann eine Schicht sein, die unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebands gebildet wurde, zum Beispiel eine Schicht, welche eine Haftschicht und eine Abziehschicht umfasst, die auf der äußeren Oberfläche der Haftschicht gebildet wurde, oder eine Haftschicht, die durch Auftragen eines Haftmittels gebildet wurde. Die Abziehschicht kann auf der äußeren Oberfläche der Haftschicht gebildet sein, welche durch Aufbringen eines Haftmittels gebildet wurde.
  • Das Haftmaterial zum Bilden der Fixierschicht ist nicht besonders begrenzt. Es ist zum Beispiel ein thermoplastisches, duroplastisch oder optisch härtbahres Acrylhaftmittel oder ein synthetisches Kautschuk-Haftmittel. Kommerziell erhältliche Produkte des Haftmaterials schließen #442 von 3M Limited und #5511 und #5516 von Sekisui Chemical Co., Ltd. ein.
  • Von diesen Fixierschichten ist eine Schicht, welche unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebands gebildet wurde, bevorzugt, weil sie von vorneherein eine Abziehschicht aufweist. Eine Fixierschicht mit einer Abziehschicht kann vor der Verwendung eine Haftschicht schützen und leicht das Polierkissen auf dem Poliergerät durch Entfernen der Abziehschicht zum Zeitpunkt der Verwendung fixieren.
  • Die Licht übertragenden Eigenschaften des Materials der Fixierschicht sind nicht besonders begrenzt. Wenn das Material der Fixierschicht keine Licht übertragenden Eigenschaften oder nur niedrige Eigenschaften aufweist, kann ein durchgehendes Loch an einer Position entsprechend dem Licht übertragenden Element gebildet werden, wobei dieses durchgehende Loch größer oder kleiner oder genauso groß wie die Fläche des Licht übertragenden Elements sein kann.
  • Die Fixierschicht kann in dem Pfad des übertragenen Lichts nicht gebildet sein, wenn ein durchgehendes Loch in der Fixierschicht gebildet wird.
  • Wenn ferner eine Fixierschicht unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebands gebildet wurde, kann ein durchgehendes Loch an einer vorbestimmten Position des doppelseitigen Klebebands gebildet werden. Das Verfahren zum Bilden dieses durchgehenden Lochs ist nicht besonders begrenzt. Das durchgehende Loch kann mit einem Laserschneider oder einer Stanzklinge gebildet werden. Wenn ein Laserschneider verwendet wird, kann das durchgehende Loch gebildet werden, nach dem die Fixierschicht unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebands gebildet wurde.
  • Verfahren zur Herstellung eines chemisch mechanischen Polierkissens
  • Obwohl das Verfahren zur Herstellung des Polierkissens der vorliegenden Erfindung nicht besonders begrenzt ist, wird das Polierkissen der vorliegenden Erfindung bevorzugt unter Verwendung hauptsichtlich der folgenden Metallform zur Einsatzabformung hergestellt.
  • Metallform für die Einsatzabformung
  • Die Metallform für die Einsatzabformung, die in dem Verfahren zur Herstellung des Polierkissens der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist einen vorspringenden Abschnitt (Abschnitte) und/oder einen eingedrückten Abschnitt (Abschnitte) zum Positionieren des Licht übertragenden Elements oder des Poliersubstrats auf, welches vorher abgeformt wurde.
  • Die Position, die Form, die Größe und die Anzahl der vorspringenden Abschnitte und oder der eingedrückten Abschnitte zum Positionieren des Licht übertragenden Elements oder des Poliersubstrats sind nicht besonders begrenzt, wenn diese das Licht übertragende Element oder das Poliersubstrat positionieren können. Was den vorspringenden Abschnitt (die Abschnitte) zum Positionieren des Licht übertragenden Elements betrifft, (1) sind eine Vielzahl von zum Beispiel drei oder vier punktförmigen, spitzenförmigen oder verlängerten Vorsprüngen 721 auf einer unteren Form 72 angeordnet, um das Licht übertragende Element zu umgeben, wie in 7 gezeigt wird, (2) ist der vorstehende Vorsprung so angeordnet, dass er mit einer Vertiefung eingreift, die in der Mitte des Bodens des Licht übertragenden Elements gebildet wurde, oder (3) ist ein ringförmiger Vorsprung, insbesondere ein ringförmiger Vorsprung oder ein viereckiger Vorsprung, zum Beispiel ein rechteckiger Vorsprung, so angeordnet, dass er mit dem Licht übertragenden Element mit einem zirkularen Boden oder einem viereckigen Boden eingreift, so dass das Licht übertragende Element umgeben wird, so dass ein Ring oder ein Quadrat als Ganzes gebildet wird. Bezugszeichen 71 bezeichnet eine obere Form.
  • Was die vorspringenden Abschnitte (den Abschnitt) zum Positionieren des Poliersubstrats betrifft, wie in 8 gezeigt wird, wird ein scheibenförmiger oder dünner quadratförmiger Vorsprung 721 auf der unteren Form 72 gebildet, um mit einem Loch zum Befestigen des Licht übertragenden Elements des Poliersubstrats einzugreifen, oder ein punktförmiger, spitzenförmiger oder verlängerter Vorsprung wird auf der unteren Form 72 gebildet, um mit einer Vertiefung einzugreifen, die in dem Poliersubstrat gebildet wurde.
  • Da die Oberfläche des vorspringenden Abschnitts zum Befestigen dieses Poliersubstrats die Oberfläche zum Bilden der Oberflächenschicht des Licht übertragenden Elements ist, weist die Oberfläche des vorspringenden Abschnitts wünschenswerter Weise exzellente Ebenheit auf, um die Licht übertragenden Eigenschaften des Licht übertragenden Elements zu verbessern. Sie ist wünschenswerter Weise glatt gedrückt.
  • Was die eingedrückten Abschnitte (den Abschnitt) zum Positionieren des Licht übertragenden Elements betrifft, wie in 9 gezeigt wird, wird ein zirkularer oder viereckiger Eindruck 722 in der unteren Form 72 gebildet, so dass er mit dem Licht übertragenden Element eingreift, oder Vertiefungen werden in der unteren Form 72 gebildet, so dass sie mit einer Vielzahl von punktförmigen, spitzenförmigen oder verlängerten Vorsprüngen eingreifen, die auf dem Licht übertragenden Element gebildet wurden.
  • Was ferner die eingedrückten Abschnitte (den Abschnitt) zum Positionieren des Poliersubstrats betrifft, können Eindrücke so angeordnet sein, dass sie mit punktförmigen, spitzenförmigen oder verlängerten Vorsprüngen eingreifen, die auf dem Bodenabschnitt des Poliersubstrats gebildet wurden.
  • Verfahren zur Herstellung eines Polierkissens
  • Das Verfahren zur Herstellung des Polierkissens der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders begrenzt, wenn das Licht übertragende Element oder das Poliersubstrat in der Metallform gehalten und das Material zum Bilden des Licht übertragenden Elements oder des Poliersubstrats in die Kavität eingespritzt werden können. Um die Herstellung des Polierkissens der vorliegenden Erfindung zu erleichtern wird bevorzugt die vorstehende Metallform für die Einsatzabformung verwendet.
  • Dieses Herstellungsverfahren ist bevorzugt das folgende Verfahren (1) oder (2).
    • (1) Eine Dispersion wird erhalten durch Vorkneten einer Matrix, einer wasserlöslichen Substanz etc. zum Bilden des Licht übertragenden Elements. Die erhaltene Dispersion wird in einer Metallform mit einer Abformkavität zur Herstellung des Licht übertragenden Elements abgeformt.
  • Dann wird das Licht übertragende Element in eine Metallform mit einer Kavität eingesetzt und eine Dispersion zum Bilden des Poliersubstrats, welche durch kneten oder der gleichen erhalten wurde, in die Metallform eingespritzt und abgeformt, so dass ein Polierkissen erhalten wird.
  • Spezieller ausgedrückt wird das vorgeformte Licht übertragende Element zwischen den vorspringenden Abschnitten der Metallform für die Einsatzabformung mit vorspringenden Abschnitten (siehe 7) zum Positionieren gehalten. Danach wird die Metallform 71 eingespannt und die Dispersion zum Bilden des Poliersubstrats, die durch Kneten oder der gleichen erhalten wurde, aus einem Einspritzanschluss in den verbleibenden Raum in der Form eingespritzt. Diese Dispersion wird durch Abkühlen der Form zu einem Polierkissen verfestigt. Bevor die vorstehende Metallform geschlossen wird, kann die Dispersion zum Bilden des Poliersubstrats direkt eingespritzt und dann die vorstehende Metallform zum Abformen eingespannt werden.
    • (2) Ein Poliersubstrat mit einem Loch zum Aufnehmen des Licht übertragenden Elements wird erst abgeformt und dann in eine Metallform mit einer Kavität eingesetzt. Eine Dispersion zum Bilden des Licht übertragenden Elements, welche durch Kneten oder der gleichen erhalten wurde, wird in das Loch des Poliersubstrats eingespritzt und in der Metallform zur Herstellung des Licht übertragenden Elements abgeformt, wodurch ein Polierkissen erhalten wird. Das vorstehende Loch kann ein Loch mit einem Boden oder ein durchgehendes Loch ohne einen Boden sein. Ein Poliersubstrat mit einem durchgehenden Loch wird bevorzugt verwendet.
  • Spezieller ausgedrückt wird ein Poliersubstrat, das in einer vorbestimmten Form abgeformt wurde, auf den vorspringenden Abschnitt einer Metallform für die Einsatzabformung mit der vorspringenden Abschnitt (siehe 8) zum Positionieren gehalten. Danach wird die Metallform eingespannt und die Dispersion zum Bilden des Licht übertragenden Elements, welche durch Kneten oder der gleichen erhalten wurde, von einem Einspritzanschluss eingespritzt, um abgeformt zu werden. Bevor die vorstehende Metallform geschlossen wird, kann die Dispersion zum Bilden des Licht übertragenden Elements direkt eingespritzt und die vorstehende Metallform danach zum Abformen eingespannt werden.
  • In den vorstehenden Verfahren (1) und (2) ist die Innentemperatur der Metallform für die Einsatzabformung bevorzugt 30°C bis 300°C, insbesondere bevorzugt 40°C bis 250°C und am besten 50°C bis 200°C.
  • Die Höhe des Licht übertragenden Elements und die Dicke des Poliersubstrats müssen nicht notwendiger Weise gleich sein. Ferner kann die Ebenheit der polierten Oberfläche verbessert und das Polierkissen auf eine gewünschte Dicke durch Schleifen mit Sandpapier nach der Abformung bearbeitet werden.
  • Ein Nuten- oder Punktmuster kann in einer vorbestimmten Form auf der Polieroberfläche des Polierkissens der vorliegenden Erfindung gebildet werden, wie es benötigt wird, um die Abgabefähigkeit des verwendeten Schlickers zu verbessern. Wenn das Nuten- oder Punktmuster benötigt wird, kann es durch Bilden einer Vertiefung in der Vorderseite des Polierkissens durch Verringern der Dicke des vorstehenden Licht übertragenden Elements erhalten werden.
  • Laminiertes Polierkissen
  • Das Polierkissen der vorliegenden Erfindung kann als ein laminiertes Polierkissen mit einer Grundschicht bereitgestellt werden, die auf der Rückseite gebildet wurde.
  • Die vorstehende „Grundschicht" ist eine Schicht, die auf der Rückseite gegenüber der Polieroberfläche des Polierkissens gebildet wurde. Es spielt keine Rolle, ob die Grundschicht Licht übertragende Eigenschaften aufweist oder nicht. Wenn eine Grundschicht aus einem Material mit der gleichen oder einer höheren Licht übertragenden Eigenschaft als das Licht übertragende Element verwendet wird, werden die Licht übertragenden Eigenschaften für das laminierte Polierkissen sichergestellt. In diesem Fall kann ein durchgehendes Loch an einer Position entsprechend dem Licht übertragenden Element in der Grundschicht gebildet werden oder nicht.
  • Wenn eine Grundschicht ohne Licht übertragende Eigenschaften verwendet wird, können die Licht übertragenden Eigenschaften des Laminierten Polierkissens durch Bilden eines durchgehenden Lochs an einer Position entsprechend dem Licht übertragenden Element sichergestellt werden.
  • Die Form der Grundschicht ist nicht besonders begrenzt und ihre ebene Form kann zum Beispiel quadratisch, viereckig oder zirkular sein. Ferner kann sie als eine Lage gebildet sein. Diese Grundschicht weist bevorzugt die gleiche ebene Form wie das Poklierkissen auf. Das Material zum Bilden der Grundschicht ist nicht besonders begrenzt, und verschiedene Materialien können verwendet werden. Ein organisches Material wird bevorzugt verwendet, weil es leicht abzuformen ist, so dass es eine vorbestimmte Form und vorbestimmte Eigenschaften annimmt und mit geeigneter Elastizität bereitgestellt werden kann. Die gleichen Materialien wie jene, die als Matrixmaterial des zuvor beschriebenen Licht übertragenden Elements verwendet wurden, können als dieses organische Material verwendet werden. Das Material zum Bilden der Grundschicht kann das gleiche oder ein unterschiedliches Matrixmaterial (Materialien) des Licht übertragenden Elements und/oder des Poliersubstrats sein. Die Anzahl der Grundschichten ist nicht besonders begrenzt und kann eine oder mehrere sein. Wenn zwei oder mehr Grundschichten gebildet werden, können sie gleich oder unterschiedlich sein. Die Härte der Grundschicht ist nicht besonders begrenzt, aber bevorzugt niedriger als die des Polierkissens. Dadurch weist das laminierte Polierkissen eine ausreichend hohe Flexibilität und geeignete Konformität mit den Unebenheiten der zu polierenden Oberfläche als Ganzes auf.
  • Wenn das Polierkissen der vorliegenden Erfindung ein laminiertes Polierkissen ist, kann eine Fixierschicht wie in dem vorstehenden Polierkissen gebildet werden. Die Fixierschicht in dem laminierten Kissen ist bevorzugt auf der Rückseite der Grundschicht gebildet, das heißt, die Oberfläche gegenüber der Polieroberfläche. Die Fixierschicht ist die gleiche wie die, welche für das vorstehende Polierkissen beschrieben wurde.
  • Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe
  • Das Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe der vorliegenden Erfindung dient zum Polieren einer Halbleiterscheibe mit dem Polierkissen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines optischen Endpunktdetektors zum Erfassen des Endpunktes des Polieren der Halbleiterscheibe.
  • Der vorstehende optische Endpunktdetektor ist dazu fähig, den Endpunkt des Polierens der zu polierende Oberfläche von dem reflektierten Licht von der Oberfläche eines zu polierenden Objekts durch Durchlassen des Lichtes durch das Licht übertragende Element zu der Polieroberflächenseite von der Rückseiten Seite des Polierkissens zu erfassen. Andere Messprinzipien sind nicht besonders begrenzt.
  • In dem Verfahren des Polierens einer Halbleiterscheibe der vorliegenden Erfindung kann die Erfassung des Endpunktes ohne Verringern der Poliereffizienz ausgeführt werden. Wenn zum Beispiel das Polierkissen oder das laminierte Polierkissen scheibenförmig sind, sind die Licht übertragenden Elemente in einer konzentrischen Schleife zu der Mitte der Scheibe so angeordnet, dass das Polieren ausgeführt werden kann, während der Endpunkt des Polierens jederzeit angezeigt wird. Folglich kann das Polieren sicher am optimalen Endpunkt des Polierens beendet werden.
  • In dem Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe der vorliegenden Erfindung kann ein Poliergerät verwendet werden, das in 10 gezeigt wird. Das heißt, das Gerät umfasst einen drehbaren Drucktiegel 2, einen Druckkopf 3, welcher sich in vertikaler und horizontaler Richtung drehen und wenden kann, eine Schlicker-Zufuhreinheit 5, welche eine vorbestimmte Menge des Schlickers pro Einheitszeit auf den Drucktiegel 2 tropfen kann, und eine optische Endpunktdetektionseinheit die unter dem Drucktiegel 2 installiert ist.
  • In diesem Poliergerät ist das Polierkissen (einschließlich des laminierten Polierkissens) 1 der vorliegenden Erfindung auf dem Drucktiegel 2 fixiert. Die Halbleiterscheibe 4 ist an der unteren Oberfläche des Druckkopfes 3 fixiert und wird mit einem vorbestimmten Druck gegen das Polierkissen gepresst. Schlicker wird auf dem Drucktiegel 2 von der Schlicker-Zufuhreinheit 5 mit einer vorbestimmten Menge pro Zeit getropft. Der Drucktiegel 2 und der Druckkopf 3 werden gedreht, um die Halbleiterscheibe in gleitenden Kontakt mit dem Polierkissen zum Polieren zu bringen.
  • Die Strahlung R1 zur Erfassung des Endpunktes mit einer vorbestimmten Wellenlänge oder einem vorbestimmten Wellenlängenbereich wird von der optischen Endpunktdetektionseinheit 6 auf die polierte Oberfläche der Halbleiterscheibe 9 von unter dem Drucktiegel durch das Licht übertragende Element zum Polieren aufgegeben. Das heißt, der Drucktiegel selbst oder ein Ausschnittsabschnitt weist Licht übertragende Eigenschaften auf, so dass die Strahlung zur Erfassung des Endpunkts durchlaufen kann. Die reflektierte Strahlung R2, die durch Reflektieren dieser Strahlung R1 zur Erfassung des Endpunktes von der polierten Oberfläche der Halbleiterscheibe 4 erhalten wird, wird durch die optische Endpunktdetektionseinheit 6 aufgenommen, so dass das Polieren ausgeführt werden kann, während der Zustand der polierten Oberfläche von dieser reflektierten Strahlung dargestellt wird.
  • Das geeignete durch das Polierverfahren der vorliegenden Erfindung zu polierende Material ist zum Beispiel ein laminiertes Substrat mit einer Struktur, die in 11 gezeigt wird. Dieses laminierte Substrat umfasst ein Substrat aus Silicium oder dergleichen, einen ersten isolierten aus Siliciumoxid oder der gleichen, einen zweiten Isolierfilm mit einer Nut (wie ein auf TEOS beruhender Oxidfilm, zum Beispiel ein auf Siliciumoxid basierte beruhender Isolierfilm, der aus Tetraethoxysilan durch chemische Gasphasenabscheidung gebildet wurde, ein Isolierfilm mit einer niedrigen dieelektrischen Konstante (wie ein Silsequioxan, ein mit Fluor versetztes SiO2, ein auf Polyimid beruhendes Harz, Benzocyclobuten, etc.), etc.), einen metallischen Barrierefilm und einen Metallfilm als Verdrahtungsmaterial (reiner Kupferfilm, reiner Wolframfilm, reiner Aluminiumfilm, Legierungsfilm, etc.), die in der genannten Abfolge gebildet werden.
  • Das zu polierende Objekt ist zum Beispiel ein zu polierendes Objekt, das ein vergrabenes Material einschließt, oder ein zu polierendes Objekt, das kein vergrabenes Material einschließt.
  • Das zu polierende Objekt, welches ein vergrabenes Material einschließt, ist zum Beispiel ein Laminat, das ein gewünschtes Material umfasst, das durch CVD oder dergleichen abgeschieden wurde, so dass das gewünschte Material mindestens in der Nut eines Substrats vergraben ist, welches eine Halbleitervorrichtung wird (welche allgemein mindestens eine Halbleiterscheibe und einen isolierenden Film umfasst, der auf der vorderen Oberfläche der Halbleiterscheibe gebildet wurde, es kann ferner eine Stopperschicht als ein Stopper zum Zeitpunkt des Polierens umfassen, die auf der vorderen Oberfläche des Isolierfilms gebildet wurde) mit einer Nut auf mindestens der vorderen Oberfläche. Für das Polieren dieses zu polierenden Objekts, nachdem das vergrabene Material, das im Überschuss abgeschieden wurde, durch Polieren mit dem Polierkissen der vorliegenden Erfindung entfernt wurde, kann die vordere Oberfläche davon poliert werden, so dass sie glatt wird. Wenn das zu polierende Objekt eine Stopperschicht unter dem vergrabenen Material aufweist, kann die Stopperschicht in einem späteren Zustand des Polierens zur gleichen Zeit poliert werden.
  • Das vergrabene Material ist zum Beispiel (1) ein Isoliermaterial, welches in dem STI Schritt verwendet wird, (2) mindestens ein metallisches Verdrahtungsmaterial, das aus Al und Cu ausgewählt wurde, das in dem Damast-Verfahren verwendet wird, (3) mindestens ein Verschlussmaterial für durchgehende Löcher, welches aus Al, Cu und W ausgewählt wurde, das in dem Schritt zum Formen eines Verschlusses eines durchgehenden Lochs verwendet wird, oder (4) ein Isoliermaterial, das in dem Schritt zum Bilden einer isolierenden Zwischenschichtfilms gebildet wird.
  • Das Stoppermaterial zum Bilden der vorstehenden Stopperschicht ist ein auf Nitrid beruhendes Material wie Si3N4, TaN oder TiN, oder ein auf Metal beruhendes Material wie Tantal Titan oder Wolfram. #
  • Beispiele des vorstehenden Isoliermaterials schließen Siliciumoxid (SiO2), eine Bor-Phosphor-Silicatfilm (BPSG Film), der durch Zugabe von kleinen Mengen von Bor und Phosphor zu SiO2 erhalten wird, einen Isolierfilm, der „FSG (mit Fluor dotiertes Silicatglas)" genannt wird, der durch Dotieren von SiO2 mit Fluor erhalten wird, und einen auf Siliciumoxid beruhenden Isolierfilm mit einer niedrigen dielektrischen Konstante ein.
  • Beispiele des Siliciumoxidfilms schließen einen thermischen Oxidfilm, einen PETEOS-Film (mit Plasma unterstützter TEOS-Film), einen HDP-Film (mit hochdichtem Plasma unterstützter TEOS-Film) und eine Siliciumoxid-Film, der durch thermische CVD erhalten wurde, ein. Der vorstehende thermische Oxidfilm kann durch Aussetzen von Silicium, welches bei hoher Temperatur erhitzt wurde, gegenüber eine oxidativen Atmosphäre gebildet werden, um eine chemische Reaktion zwischen Silicium und Sauerstoff oder zwischen Silicium und Wasser hervorzurufen.
  • Der vorstehende PETEOS-Film kann durch chemische Gasphasen Abscheidung von Teteraethylorthosilicat (TEOS) unter Verwendung von Plasma als fördernde Bedingung gebildet werden.
  • Der vorstehende HDP-Film kann durch die chemische Gasphasenabscheidung von Teteraethylortosilicat (TEOS) unter Verwendung von hochdichtem Plasma als fördernde Bedingung gebildet werden.
  • Der vorstehende Siliciumoxid-Film, der durch thermische CVD erhalten wird, kann durch eine atmosphärische CVD (AP-CVD) oder eine Niederdruck-CVD (LP-CVD) erhalten werden.
  • Der vorstehende Bor-Phosphor-Silicatfilm (BPSG-Film) kann durch eine atmosphärische CVD (AP-CVD) oder eine Niederdruck-CVD (LP-CVD) erhalten werden.
  • Der vorstehende Isolierfilm, der „FSG" genannt wird, kann durch chemische Gasphasenabscheidung unter Verwendung von hochdichtem Plasma als fördernde Bedingung gebildet werden.
  • Ferner kann der vorstehende auf Siliciumoxid beruhende Isolierfilm mit einer niedrigen dielektrischen Konstante durch Auftragen eines Rohmaterials auf ein Substrat durch Schleuderbeschichtung und sein Aufheizen in einer oxidativen Atmosphäre erhalten werden, wie durch einen HSQ-Film (Wasserstoffsilsesquioxan-Film), der aus Triethoxysilan erhalten wird, und einen MSQ-Film (Methylsilsesquioxan-Film), der aus Triethoxysilan und Methyltrimethoxysilan als Teil des Rohmaterials erhalten wird, exemplarisch dargestellt wird.
  • Andere Isolierfilme mit einer niedrigen dielektrischen Konstante schließen Film ein, die aus einem organischen Polymer wie einem auf Polyarylen beruhenden Polymer, einem auf Polyarylenether beruhenden Polymer, einem auf Polyimid beruhenden Polymer oder Benzocyclobuten Polymer erhalten werden.
  • Dieses glatte Laminat wird in 11 gezeigt. Das heißt, das laminierte Substrat 9 umfasst ein Substrat 91 aus Silicium oder dergleichen, einen Isolierfilm 92 aus Siliciumoxid oder dergleichen, der auf den Silicium-Substrat 91 gebildet wurde, einen Isolierfilm 93 aus Siliciumnitrid oder der gleichen, der auf dem Isolierfilm 92 gebildet wurde, einen Isolierfilm 94 aus PTEOS (Material, das aus Teterathoxysilan synthetisiert wurde), der auf dem Isolierfilm 93 gebildet wurde, um eine Nut zu bilden, einen metallischen Barrierefilm 95 aus Tantal oder dergleichen, der gebildet wurde, um den Isolierfilm 94 und die Nut zu bedecken, und einen Film 96 (die Nut wird auf der Oberfläche gebildet, welche uneben ist) aus einem Verdrahtungsmaterial wie metallischem Kupfer, das auf dem vorstehenden metallischen Barrierefilm 95 gebildet wird, um die Nut zu füllen.
  • Das zu polierende Objekt, welches kein vergrabenes Material einschließt, ist ein Substrat aus Polysilicium oder reinem Silicium.
  • BEISPIELE
  • Beispiel 1
  • 1. Herstellung des Polierkissens
  • 1-1. Herstellung von oberflächenbehandeltem β-Cyclodextrin
  • 100 Gewichtsteile β-Cyclodextrin (hergestellt von Yokohama International Bio Research Labratory Co., Ltd., Handelsname Dexy Pearl β-100, mittlerer Teilchendurchmesser 20 μm) als wasserlösliche Teilchen wurden in einen Mischer (Supermixer SMZ-3SP von Kawata CO., Ltd.) gefüllt. 0,5 Gewichtsteile γ-Aminopropyltriethoxysilan (hergestellt von Nippon Unica Co., Ltd., Handelsname A-1100) wurden für 5 Minuten unter heftigem Rühren beim 400 Umdrehungen pro Minute auf die wasserlöslichen Teilchen gesprüht und die beschichteten wasserlöslichen Teilchen ferner bei 400 Umdrehung pro Minute für 2 Minuten gerührt. Danach wurden die extrahierten Teilchen durch Heizen in einem Vakuumtrockner, der auf 130°C eingestellt war, getrocknet, bis der Wassergehalt 5000 ppm oder weniger wurde, um das oberflächenbehandelte β-Cyclodextren zu erhalten.
  • 1-2. Herstellung des Polierkissens mit einem elliptischen Loch
  • 66,5 Vol.-% 1,2-Polutadien (hergestellt von JSR Corporation, Handelsname JSR RB830) und 28,5 Vol.-% Polystyren (hergestellt von PS Japan Co., Ltd., Handelsname HF-55), welche beide vernetzt wurden, um ein Matrixmaterial zu werden, und 5 Vol.-% des vorstehenden oberflächenbehandelten β-Cyclodextrin, welches vorstehend als wasserlösliche Substanz hergestellt wurde, wurden gemeinsam durch einen Extruder geknetet, der auf 160°C erhitzt wurde. Danach wurde Percumyl D40 (Handelsname, hergestellt von NOF Corporation, enthaltend 40 Masse-% Dicumylperoxid) in einer Menge von 0,4 Masseteilen (äquivalent zu 0,16 Masseteilen in Bezug auf reines Dicumylperoxid) beruhend auf 100 Masseteilen der Gesamtheit von 1,2-Polybutadien und Polystyren zugegeben und weiter mit dem vorstehenden gekneteten Produkt geknetet, um eine Vernetzungsreaktion bei 160°C in einer metallischen Druckform für 7 Minuten auszuführen, so dass ein scheibenförmiges abgeformtes Produkt mit einem Durchmesser von 790 mm in einer Dicke von 3,2 mm erhalten wurde. Ein elliptisches Loch (Formfaktor von 2,64) mit einem längeren Durchmesser von 58 mm und einem kürzeren Durchmesser von 22 mm wurde an einer Position als Mitte davon, die 155 mm von der Mitte des vorpolierten Substrats entfernt war, durch einen Schaftfräser von Kato Machinery Co., Ltd., in einer solchen Art und Weise gebildet, dass die Richtung des längeren Durchmessers die Durchmesserrichtung des Poliersubstrats wurde, so dass ein Poliersubstrat mit einem elliptischen Loch hergestellt wurde.
  • 1-3. Herstellung der Zusammensetzung für das Licht übertragende Element
  • 98 Vol.-% von 1,2-Polybutadien (Handelsname JSR RB830), welches vernetzt wurde, um ein Licht übertragendes Element zu werden, und 2 Vol.-% des oberflächenbehandelten β-Cyclodextrin, welches in dem vorstehenden Abschnitt 1-1. als wasserlösliche Substanz hergestellt wurde, wurden gemeinsam durch einen Extruder geknetet, der auf 160°C erhitzt wurde. Danach wurde Percumyl D40 in einer Menge von 0,4 Masseteilen (äquivalent zu 0,16 Masseteilen in Bezug auf reines Dicumylperoxid) beruhend auf 100 Masseteilen von 1,2-Polybutadien zugegeben und weiter mit dem vorstehenden gekneteten Produkt geknetet, um eine Zusammensetzung für ein Licht übertragendes Element herzustellen.
  • 1-4. Herstellung des Polierkissens
  • Danach wurde das vorstehend hergestellte Poliersubstrat in eine metallische Druckform erneut eingesetzt, die vorstehende Zusammensetzung für das Licht übertragende Element wurde in das geformte elliptische Loch gefüllt, um bei 180°C für 8 Minuten vernetzt zu werden, so dass es in einem scheibenförmigen abgeformten Produkt mit einem Durchmesser von 790 mm in einer Dicke von 3,2 mm abgeformt wurde. Dieses abgeformte Produkt wurde in den Ansatzanschluss einer Breitbandschleifmaschine (von Meinan Machinery Works, Inc.) eingesetzt und die Walze bei 500 Umdrehungen pro Minute gedreht, um die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des geformten Produkts um 0,08 mm (gesamter Betrag des Abschleifens 0,32 mm) für jede Korngröße mit Sandpapieren mit Korngrößen von 120, 150, 220 und 320 (von Novatec Company, Ltd.) durch sein Bewegen bei 0,1 mm/s abzuschleifen. Danach wurde nur die hintere Oberfläche mit einem Sandpapier mit einer Korngröße von 600 (von Novatec Company, Ltd.) bei der gleichen Walzenumdrehung geschliffen und die Bewegungsgeschwindigkeit des abgeformten Produkts wie vorstehend eingestellt, um 0,06 mm im Gesamten zu entfernen. Ferner wurden konzentrische Nuten mit einer Breite von 0,05 mm, einem Abstand von 2 mm und einer Tiefe von 1 mm (mit einer rechteckigen Querschnittsform) auf der Polierseite in Abschnitten 20 mm entfernt von der Mitte der Polieroberfläche des Kissens durch eine Verfahrensmaschine für Nuten gebildet, die von Kato Machniery Company, Ltd. hergestellt wurde, um ein Polierkissen herzustellen.
  • Die Dicke des erhaltenen Kissens war 2,5 mm. Wenn die arithmetische Oberflächenrauhigkeit der Rückseite des Licht übertragenden Elements mit der 1LM21P von Laser Tech Company, Ltd. gemessen wurde, war sie 2,2 μm, und die arithmetische Oberflächenrauhigkeit der Innenwand jeder der Nuten war 6,2 μm. Wenn ein Teil des Licht übertragenden Elements eines Polierkissens, wenn es in der gleichen Art und Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, in einer Quarzzelle zusammen mit Wasser eingesetzt und die Durchlässigkeit des Licht übertragenden Elements bei einer Wellenlänge von 650 nm mit einem UV-Absorptiometer (hergestellt von Hitachi Ltd., Typ U-2010) gemessen wurde, war die mittlere integrierte Durchlässigkeit von 5 Messdaten 25 %.
  • 2. Prüfung der Poliereffizienz
  • 2-1. Polierprüfung für eine Halbleiterscheibe mit einem Muster
  • Das doppelseitige Klebeband #422 von 3M Limited wurde auf die hintere Oberfläche des zuvor hergestellten Polierkissens laminiert und in die chemisch mechanische Poliermaschine mit angewandter Reflektion (Handelsname SEMATECH-754) von Applied Material Company, Ltd., eingesetzt, um das chemisch mechanische Polieren einer 12 Zoll Halbleiterscheibe mit einem Muster als ein zu polierendes Objekt unter den folgenden Bedingungen auszuführen.
    Drehzahl des Drucktiegels: 120 U/min
    Drehzahl des Polierkopfes: 36 U/min
  • Polierdruck:
    • Druck des Halterings: 7,5 psi
    • Druck von Zone 1: 6,0 psi
    • Druck von Zone 2: 3,0 psi
    • Druck von Zone 3: 3,5 psi
  • Wässrige Dispersion für das chemisch mechanische Polieren: eine Mischung von CMS7401 und CMS7452 (Handelsnamen, hergestellt von JSR Corporation) und Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 1:1:2 Zufuhrrate der wässrigen Dispersion für das chemisch mechanische Polieren: 300 ml/min
  • Bei dem vorstehenden Polieren wurde die Erfassung des Endpunktes ohne Probleme ausgeführt. Wenn die Anzahl der Kratzer auf der polierten Oberfläche des Objekts nach dem Polieren mit dem Surf Scan SP1 von KLA Ten Call Co., Ltd. gemessen wurde, war sie „0" auf der gesamten Oberfläche der Halbleiterscheibe.
  • 2-2. Prüfung für das Polieren einer Halbleiterscheibe mit einem Kupferfilm und ohne Muster
  • Eine Halbleiterscheibe mit 12 Zoll Durchmesser mit einem Kupferfilm und ohne Muster wurde als ein zu polierendes Objekt mit einem Polierkissen, das in der gleich Art und Weise wie „1. Herstellung des chemisch-mechanischen Polierkissens" hergestellt wurde, für 1 Minute poliert, um chemisch mechanisches Polieren in der gleichen Art und Weise wie in „2-1. Polierprüfung für eine Halbleiterscheibe mit einem Muster" auszuführen.
  • Die Dicke des Kupferfilms vor und nach dem Polieren wurde an 33 Punkten gleichmäßig entfernt von einander ausschließlich eines Bereichs von 5 mm von beiden Enden in der Durchmesserrichtung des Objekts gemessen und die Polierrate und die Gleichmäßigkeit in der Ebene aus den Messergebnissen beruhend auf der folgenden Gleichung berechnet.
    Betrag des Polierens = Dicke des Kupferfilms vor dem Polieren – Dicke des Kupferfilms nach dem Polieren
    Polierrate = Mittelwert der Filmdicke + Polierzeit
    Gleichmäßigkeit in der Ebene = (Standartabweichung des Betrags des Polierens und Mittelwert des Betrags des Polierens)·100 (%)
  • Als Ergebnis war die Polierrate 8500 Å/min und die Gleichmäßigkeit in der Ebene 3,0 %. Wenn der Wert der Gleichmäßigkeit in der Ebene 5 % oder weniger ist, kann gesagt werden, dass die Gleichmäßigkeit in der Ebene zufrieden stellend ist.
  • Beispiel 2
  • Herstellung des Polierkissens (welches nicht in den Bereich der Erfindung fällt)
  • 64 Vol.-% von 1,2-Polybutadien (hergestellt von JSR Corporation, Handelsname JSR RB830) und 16 Vol.-% eines Styren-Butadien-Elastomers (hergestellt von JSR Corporation, Handelsname JSR TR2827), welche beide vernetzt wurden, um eine Matrixmaterial zu werden, und 20 Vol.-% des oberflächenbehandelten β-Cyclodextrin, welches in „1-1." aus Beispiel 1 als wasserlösliche Substanz hergestellt wurde, wurden zusammen durch einen Extruder geknetet, der auf 160°C erhitzt wurde. Danach wurde Percumyl D40 (Handelsname, hergestellt von NOF Corporation, enthaltend 40 Masse-% Dicumylperoxid) in einer Menge von 0,4 Masse-% (äquivalent zu 0,16 Masse-% in Bezug auf reines Dicumylperoxid) beruhend auf 100 Masseteilen der Gesamtheit von 1,2-Polybutadien und Styren-Butadien-Elastomer zugegeben und weiter mit dem vorstehend gekneteten Produkt geknetet, um eine Vernetzungsreaktion bei 160°C in einer metallischen Druckform für 7 Minuten auszuführen, so dass ein scheibenförmiges abgeformtes Produkt mit einem Durchmesser von 790 mm in einer Dicke von 3,2 mm erhalten wurde. Ein elliptisches Loch (Formfaktor von 1,04) mit einem längeren Durchmesser von 50 mm und einem kürzeren Durchmesser von 48 mm wurde an einer Position als Mitte davon, die 195 mm entfernt von der Mitte des vorpolierten Substrats war, durch einen Schaftfräser von Kato Machinery Co., Ltd., in einer solchen Art und Weise gebildet, dass die längere Durchmesserrichtung die Richtung des Poliersubstrats wurde, so dass ein Poliersubstrat mit einem elliptischen Loch hergestellt wurde.
  • Ein Polierkissen wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass das vorstehend hergestellte Poliersubstrat als Poliersubstrat mit einem elliptischen Loch verwendet wurde.
  • Prüfung der Poliereffizienz
  • Eine Polierprüfung wurde in der gleichen Art und Weise wie in „2. Prüfung der Poliereffizienz" von Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, dass das zuvor hergestellte Polierkissen verwendet wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Beispiel 3
  • Herstellung des Polierkissens (welches nicht in den Bereich der Erfindung fällt)
  • 80 Vol% und 1,2 Polybutadien (hergestellt von JSR Corp., Handelsname JSR RB830), welches vernetzt wurde, um ein Matrixmaterial zu werden, und 20 Vol.-% des oberflächenbehandelten β-Cyclodextrin, welches in „1-1." von Beispiel 1 als wasserlösliche Substanz hergestellt wurde, wurden gemeinsam mit einem Extruder geknetet, der auf 160°C erhitzt wurde. Danach wurde Percumyl D40 in einer Menge von 0,8 Masseteilen (äquivalent zu 0,32 Masseteilen in Bezug auf reines Dicumylperoxid) beruhend auf 100 Masseteilen von 1,2-Polybutadien zugegeben und weiter mit dem vorstehenden gekneteten Produkt geknetet, um eine Vernetzungsreaktion bei 160°C in einer metallischen Druckform für 7 Minuten auszuführen, so dass ein scheibenförmiges abgeformtes Produkt mit einem Durchmesser von 790 mm in einer Dicke von 3,2 mm erhalten wurde. Ein elliptisches Loch (Formfaktor von 10) mit einem längeren Durchmesser von 70 mm und einem kürzeren Durchmesser von 7 mm wurde an einer Position als Mitte davon, die 195 mm entfernt von der Mitte des vorpolierten Substrats lag, durch einen Schaftfräser von Kato Machinery Co., Ltd. in einer solchen Art und Weise gebildet, dass die Richtung des längeren Durchmessers die Durchmesserrichtung des Poliersubstrats wurde, so dass ein Poliersubstrat mit einem elliptischen Loch hergestellt wurde.
  • Ein Polierkissen wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass das zuvor hergestellte Poliersubstrat als Poliersubstrat mit einem elliptischen Loch verwendet wurde.
  • Prüfung der Poliereffizienz
  • Eine Polierprüfung wurde in der gleichen Art und Weise wie in „2. Prüfung der Poliereffizienz" von Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, dass das vorstehend hergestellte Polierkissen verwendet wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Beispiel 4
  • Herstellung des Polierkissens (welches nicht in den Bereich der Erfindung fällt)
  • (1) Herstellung des Licht übertragenden Elements
  • 100 Gewichtsteile eines Präpolymers (hergestellt von Uni Royal Chemical Company, Ltd., Handelsname Vibrasene B670) wurden in ein Gefäß zugeführt und bei 80°C gerührt. 3 Gewichtsteile des oberflächenbehandelten β-Cyclodextrin, welches in „1-1." von Beispiel 1 hergestellt wurde, und ferner 10,1 Gewichtsteile Trimethylolpropan wurden zugegeben und für 3 Minuten gerührt. Die vorstehende Mischung wurde in eine Metallform mit einem rechteckigen Kavität eingespritzt, welche 180 mm × 180 mm × 3 mm misst, und bei 110°C für 30 Minuten gehalten, um eine Reaktion auszuführen. Das erhaltenen abgeformte Produkt wurde aus der Form entfernt. Dieses abgeformte Produkt wurde mit einem elliptischen Stanzwerkzeug gestanzt, um ein Licht übertragendes Element (Formfaktor von 20) mit einem längeren Durchmesser von 120 mm, einem kürzeren Durchmesser von 6 mm und einer Dicke von 3 mm zu erhalten.
  • (2) Herstellung der Zusammensetzung für das Poliersubstrat
  • 58 Gewichtsteile 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (hergestellt von Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., Handelsname Sumijule 44S) wurden in einen Reaktor zugeführt und bei 60°C gerührt. 5,1 Gewichtsteile Polytetramethylglycol mit einem zahlengemittelten Molekurargewicht von 650 und zwei Hydroxylgruppen an beiden Enden des Moleküls (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation, Handelsname PTMG650) und 17,3 Gewichtsteile Polytetramethylenglycol mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von 250 (hergestellt von Mitsubishi Chemical Corporation, Handelsname PTMG250) wurden zugegeben und bei 90°C für 2 Stunden unter heftigem Rühren gehalten, um eine Reaktion auszuführen, und dann abgekühlt, um ein Prepolymer zu erhalten, das endständige Isocyanat-Gruppen aufweist. Dieses Präpolymer mit endständigen Isocyanat-Gruppen enthielt 21 Gew.-% unreagiertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und die verbleibenden 79 Gew.-% waren eine Mischung eines Präpolymers endständigem Isocyanat an beiden Enden.
  • 80,4 Gewichtsteile des erhaltenen Präpolymers mit endständigem Isocyanat wurden in einem Rührgefäß platziert, bei 90°C gehalten und bei 200 Umdrehungen pro Minuten gerührt. 14,5 Gewichtsteile der vorstehend erhaltenen wasserlöslichen Teilchen mit behandelter Oberfläche mit einem Silan-Kopplungsmittel zugegeben, gemischt, in das Präpolymer für eine Stunde dispergiert und unter verringertem Druck entschäumt, um ein Präpolymer mit endständigem Isocyanat zu erhalten, welches die wasserlöslichen Teilchen darin dispergiert enthält.
  • 12,6 Gewichtsteile 1,4-Bis(β-hydroxyethoxy)benzen mit zwei Hydroxylgruppen an den Enden (hergestellt von Mitsubishi Chemical Fine Corporation, Ltd., Handelsname EHEB) wurden bei 120°C in einem Rührgefäß für zwei Stunden erhitzt, so dass sie geschmolzen wurden. 7 Gewichtsteile Trimethylolpropan mit drei Hydroxylgruppen (hergestellt von BASF Japan Company, Ltd., Handelsname TMP) wurden unter heftigen Rühren zugegeben und für 10 Minuten gemischt, so dass diese in der vorstehenden Substanz gelöst wurden, um eine Mischung von Kettenverlängerern zu erhalten.
  • 94,9 Gewichtsteile des vorstehend erhaltenen Präpolymers mit endständigem Isocyanat, welches die wasserlöslichen Teilchen darin dispergiert enthielt, wurden bei 90°C erhitzt und in einem Rührmischer gerührt 90,6 Gewichtsteile der vorstehenden erhaltenen Mischung des Kettenverlängerers, die bei 120°C erhitzt wurden, wurden zugegeben und für eine Stunde gemischt, um eine Zusammensetzung für ein Poliersubstrat zu erhalten.
  • (3) Herstellung des Polierkissens
  • Das in (2) vorstehend erhaltene Licht übertragende Element wurde in einer Metallform mit einer scheibenförmigen Kavität mit einem Durchmesser von 600 m und einer Dicke von 3 mm bei einer Position 100 mm entfernt von der Mitte der Scheibe als Mitte davon in einer solchen Art und Weise platziert, dass die Richtung des längeren Durchmessers der Ellipse die Durchmesserrichtung der Scheibe wurde.
  • Danach wurde die Zusammensetzung für das Poliersubstrat, die in (3) vorstehend hergestellt wurde, eingespritzt, um die verbleibende Kavität in der Form zu füllen, und bei 110°C für 30 Minuten gehalten, um eine Polyurethanisierungs-Reaktion auszuführen. Das erhaltene abgeformte Produkt wurde aus der Form entfernt. Ferner wurde das abgeformte Produkt in einem Schrittofen, der auf einem 100°C eingestellt war, für 16 Stunden nachgehärtet, um eine Polyurethanlage mit einem Durchmesser von 60 mm in einer Dicke von 3 mm und einem elliptischen Fenster zu erhalten, welche die wasserlöslichen Teilchen darin dispergiert enthält.
  • Danach wurde Schleifen mit Sandpapier und die Bildung von konzentrischen Nuten in der gleichen Art und Weise wie in „1-4. Herstellung des Polierkissens" von Beispiel 1 ausgeführt, um ein Polierkissen herzustellen. Das erhaltene Kissen wies eine Dicke von 2,3 mm auf.
  • Prüfung der Poliereffizienz
  • Eine Polierprüfung wurde in der gleichen Art und Weise wie in „2. Prüfung der Poliereffizienz" von Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, dass das vorstehend hergestellte Polierkissen verwendet wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Beispiel 5
  • Ein Polierkissen wurde in der gleichen Art und Weise wie in „1-4. Herstellung des Polierkissens" von Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass eine Metallform mit einem Vorsprung mit der gleichen ebenen Form und Größe wie jene des elliptischen Loches des Poliersubstrats und einer Höhe von 0,78 mm bei einer Position entsprechend dem elliptischen Loch des Polierkissens verwendet wurde. Die hintere Oberfläche des Licht übertragenden Bereichs dieses Polierkissens wurde um 0,1 mm von der hinteren Oberfläche des Poliersubstrats eingerückt.
  • Eine Polierprüfung wurde in der gleichen Art und Weise wie in „2. Prüfung der Poliereffizienz" von Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, dass dieses Polierkissen verwendet wurde. Die Ergebnisse werden Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Herstellung des Polierkissens
  • Ein Poliersubstrat mit einem elliptischen Loch wurde in der gleichen Art und Weise wie in „1-2. Herstellung des Poliersubstrats mit einem elliptischen Loch" von Beispiel 1 hergestellt.
  • Separat wurde eine Zusammensetzung für ein Licht übertragendes Element in der gleichen Art und Weise wie in „1-2. Herstellung der Zusammensetzung für das Licht übertragende Element" von Beispiel 1 bei 180°C für 10 Minuten erhitzt, um abgeformt zu werden. Ein Loch mit der gleichen Form wie das vorstehende elliptische Loch, aber kleiner als das Loch, wurde ausgeschnitten, um einen Licht übertragenden Abschnitt herzustellen. Wenn die Durchlässigkeit des Licht übertragenden Abschnitts in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde, war die mittlere integrierte Durchlässigkeit von 5 Messdaten 25 %.
  • Nachdem das doppelseitige Klebeband #422 von 3M Limited auf die gesamte hintere Oberfläche des vorstehenden Poliersubstrats laminiert wurde, wurde der zuvor hergestellte Licht übertragende Abschnitt in das Loch des Poliersubstrats eingesetzt, um ein Polierkissen herzustellen.
  • Prüfung der Poliereffizienz
  • Eine Polierprüfung wurde in der gleichen Art und Weise wie in „2. Prüfung der Poliereffizienz" von Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, dass das vorstehend hergestellte Polierkissen verwendet wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Tabelle 1
    Figure 00470001
  • Es wird ein chemisch mechanisches Polierkissen zur Verfügung gestellt, das ein Poliersubstrat mit einer Polieroberfläche und einem Licht übertragenden Element, das auf das Poliersubstrat geschmolzen ist, umfasst. Die Querschnittsform des Licht übertragenden Elements, wenn es in einer Ebene parallel zur der Polieroberfläche geschnitten wird, ist mit einem Wert elliptisch, der durch Dividieren seines längeren Durchmessers durch seinen kürzeren Durchmesser erhalten wird und 1,5 bis 5 beträgt. Das Kissen ist dazu fähig, Licht für die Endpunkterfassung ohne Verringern der Poliereffizienz beim Polieren einer Halbleiterscheibe zu übertragen.

Claims (6)

  1. Chemisch mechanisches Polierkissen, welches ein Poliersubstrat mit einer Polieroberfläche und ein Licht übertragendes Element, das auf die Polieroberfläche geschmolzen ist, umfasst, wobei die Querschnittsform des Licht übertragenden Elements, wenn es in einer Ebene parallel zur Polieroberfläche geschnitten wird, mit einem Wert elliptisch ist, der durch Dividieren ihres längeren Durchmessers durch ihren kürzeren Durchmesser erhalten wird und 1,5 bis 5 beträgt.
  2. Das chemisch mechanische Polierkissen nach Anspruch 1, wobei das Licht übertragende Element ein in Wasser unlösliches Material und in Wasser lösliche Teilchen umfasst, die in dem in Wasser unlöslichen Material dispergiert sind.
  3. Das chemisch mechanische Polierkissen nach Anspruch 2, wobei mindestens ein Teil des in Wasser unlöslichen Materials ein vernetztes Polymer ist.
  4. Das chemisch mechanische Polierkissen nach Anspruch 3, wobei das vernetzte Polymer 1,2-Polybutadien ist.
  5. Verfahren zur Herstellung des chemisch mechanischen Polierkissens nach Anspruch 1, welches das Aufschmelzen des Polierträgers auf das Licht übertragende Element in einer Metallform für die Einsetzabformung umfasst.
  6. Verfahren zum chemisch mechanischen Polieren einer Halbleiterscheibe mit dem chemisch mechanischen Polierkissen nach Anspruch 1, welches das Erfassen des Endpunktes des chemisch mechanischen Polierens mit einem optischen Endpunktdetektor durch das Licht übertragende Element des chemisch mechanischen Polierkissens aus Anspruch 1 umfasst.
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