JP2000071167A - Abrasive pad - Google Patents
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- JP2000071167A JP2000071167A JP24290098A JP24290098A JP2000071167A JP 2000071167 A JP2000071167 A JP 2000071167A JP 24290098 A JP24290098 A JP 24290098A JP 24290098 A JP24290098 A JP 24290098A JP 2000071167 A JP2000071167 A JP 2000071167A
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は研磨パッドに関する
ものであり、さらに、シリコンなど半導体基板上に形成
される絶縁層の表面や金属配線の表面を機械的に平坦化
する工程と関連して利用できる研磨パッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing pad, and more particularly to a polishing pad used in connection with a step of mechanically flattening a surface of an insulating layer formed on a semiconductor substrate such as silicon or a surface of a metal wiring. Polishing pad that can be used.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体メモリに代表される大規模集積回
路(LSI)は、年々集積化が進んでおり、それに伴い
大規模集積回路の製造技術も高密度化が進んでいる。さ
らに、この高密度化に伴い、半導体デバイス製造箇所の
積層数も増加している。その積層数の増加により、従来
は問題とならなかった積層にすることによって生ずる半
導体ウェハー主面の凹凸が問題となっている。その結
果、例えば日経マイクロデバイス1994年7月号50
〜57頁記載のように、積層することによって生じる凹
凸に起因する露光時の焦点深度不足を補う目的で、ある
いはスルーホール部の平坦化による配線密度を向上させ
る目的で、化学的機械研磨(CMP:Chemical
Mechanical Polishing)技術を
用いた半導体ウェハの平坦化が検討されている。2. Description of the Related Art Large-scale integrated circuits (LSI) typified by semiconductor memories have been increasingly integrated year by year, and accordingly, the technology for manufacturing large-scale integrated circuits has been increasing. Further, with the increase in the density, the number of stacked semiconductor device manufacturing locations has also increased. Due to the increase in the number of layers, unevenness of the main surface of the semiconductor wafer caused by stacking, which has not been a problem in the past, has become a problem. As a result, for example, Nikkei Microdevice July 1994 Issue 50
As described on page 57, chemical mechanical polishing (CMP) is performed for the purpose of compensating for a lack of depth of focus at the time of exposure due to unevenness caused by laminating, or for improving wiring density by flattening through holes. : Chemical
The planarization of a semiconductor wafer using a mechanical polishing technique has been studied.
【0003】一般にCMP装置は、被処理物である半導
体ウェハを保持する研磨ヘッド、被処理物の研磨処理を
おこなうための研磨パッド、前記研磨パッドを保持する
研磨定盤から構成されている。そして、半導体ウェハの
研磨処理は研磨剤と薬液からなるスラリを用いて、半導
体ウェハと研磨パッドを相対運動させることにより、半
導体ウェハ表面の層の突出した部分を除去し、ウェハ表
面の層を滑らかにするものである。In general, a CMP apparatus includes a polishing head for holding a semiconductor wafer as an object to be processed, a polishing pad for performing a polishing process on the object to be processed, and a polishing platen for holding the polishing pad. Then, in the polishing process of the semiconductor wafer, a protruding portion of the layer on the surface of the semiconductor wafer is removed by relatively moving the semiconductor wafer and the polishing pad using a slurry composed of an abrasive and a chemical solution, and the layer on the wafer surface is smoothed. It is to be.
【0004】CMPの研磨特性については、ウェハの局
所平坦性,グローバル平坦性(ウェハ面内の均一性)の
確保、スクラッチ傷の防止、高い研磨レートの確保、等
に代表されるような様々な要求特性がある。そのため、
これらの達成のために、研磨特性に影響を与える因子の
うち、大きなものの一つである研磨パッドの構成には様
々な工夫がなされている。例えば、研磨パッドを硬質の
研磨層と軟質のクッション層との2層構造にすることに
より、局所的な凹凸には硬質の研磨層が作用し、またウ
ェハ全体のうねりには軟質のクッション層が追随し、結
果として局所平坦性とグローバル平坦性の両者を確保す
る機能を持たせている。また、研磨パッド表面に溝や穴
等の加工を施すことにより、研磨パッド表面での研磨ス
ラリーの保持性,流動性や、研磨屑の研磨パッド表面か
らの除去効率を向上させ、研磨レートの向上やスクラッ
チ傷の低減を図っている。The polishing characteristics of CMP are various, such as ensuring local flatness of a wafer, global flatness (uniformity within a wafer surface), preventing scratches, and ensuring a high polishing rate. There are required characteristics. for that reason,
To achieve these, various measures have been devised for the configuration of the polishing pad, which is one of the major factors affecting the polishing characteristics. For example, by forming the polishing pad into a two-layer structure of a hard polishing layer and a soft cushion layer, a hard polishing layer acts on local irregularities, and a soft cushion layer acts on the undulation of the entire wafer. It has a function to follow and, as a result, secure both local flatness and global flatness. In addition, by processing grooves and holes on the surface of the polishing pad, the retention and fluidity of the polishing slurry on the surface of the polishing pad and the removal efficiency of polishing debris from the surface of the polishing pad are improved, and the polishing rate is improved. And scratches are reduced.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
研磨パッド表面に加工された溝は、溝の最浅部の幅と溝
の最深部の幅が同じであったため、研磨パッド表面での
研磨スラリーの保持性,流動性や、研磨屑の研磨パッド
表面からの除去効率が不十分なものであり、研磨レート
の向上やスクラッチ傷の低減には限界があった。However, in the conventional groove processed on the surface of the polishing pad, the width of the shallowest portion of the groove and the width of the deepest portion of the groove are the same. This has insufficient retention and fluidity and the efficiency of removal of polishing debris from the polishing pad surface, and limits the improvement of the polishing rate and reduction of scratches.
【0006】本発明の目的は、研磨特性の中でも特に、
高い研磨レートおよびスクラッチ傷の低減を達成可能な
研磨パッドを提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide, among other polishing characteristics,
An object of the present invention is to provide a polishing pad capable of achieving a high polishing rate and a reduction in scratches.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段として、本発明は以下の構成からなる。「少なくとも
研磨層を有する研磨パッドであって、その研磨層が、そ
の研磨面に溝を有し、溝の最浅部の幅が、溝の最深部の
幅よりも広いことを特徴とする研磨パッド。」、「以下
の2つの層を少なくとも有することを特徴とする多層研
磨パッド。 (1)前記特徴を有し、マイクロゴムA硬度が70度以
上である研磨層。 (2)マイクロゴムA硬度が研磨層より10度以上低い
クッション層。」、表面が加工されたウエハの表面を、
前記研磨パッドまたは多層研磨パッドを用いて、平坦化
する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。」からなる。Means for Solving the Problems As means for solving the problems, the present invention has the following constitution. "A polishing pad having at least a polishing layer, wherein the polishing layer has a groove on its polishing surface, and the width of the shallowest part of the groove is wider than the width of the deepest part of the groove. And a multi-layer polishing pad having at least the following two layers. (1) A polishing layer having the above characteristics and having a micro rubber A hardness of 70 degrees or more. (2) Micro rubber A A cushion layer having a hardness of at least 10 degrees lower than that of the polishing layer. "
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: flattening using the polishing pad or the multilayer polishing pad. ".
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明において、研磨パッドの研
磨層に形成される溝の幅は、最浅部の幅が最深部の幅よ
りも広いことが必須である。溝の最浅部の幅が溝の最深
部の幅より狭いか、もしくは同じの場合は、研磨パッド
表面での研磨スラリーの保持性,流動性や、研磨屑の研
磨パッド表面からの除去効率が不十分なものとなり、研
磨レートの向上やスクラッチ傷の低減が図れないため好
ましくない。溝の最浅部の幅が溝の最深部の幅の1.5
倍以上、さらには2倍以上であることが好ましい。溝の
最浅部の幅は、研磨剤の量や半導体チップ(ダイ)の大
きさや要求される平坦性と研磨レートの観点から決定さ
れるべきものであるが、通常は0.1〜100mm、好
ましくは0.5〜50mmの範囲の中から決定される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, it is essential that the width of a groove formed in a polishing layer of a polishing pad is wider at a shallowest portion than at a deepest portion. If the width of the shallowest part of the groove is smaller than or equal to the width of the deepest part of the groove, the retention and fluidity of the polishing slurry on the polishing pad surface and the efficiency of removal of polishing debris from the polishing pad surface are reduced. This is unsatisfactory and cannot improve the polishing rate and reduce scratches, which is not preferable. The width of the shallowest part of the groove is 1.5 times the width of the deepest part of the groove.
It is preferably at least twice, more preferably at least twice. The width of the shallowest part of the groove should be determined from the viewpoint of the amount of the abrasive, the size of the semiconductor chip (die), the required flatness and the polishing rate, but is usually 0.1 to 100 mm, Preferably, it is determined from the range of 0.5 to 50 mm.
【0009】溝の形状も特に限定されるものではない。
例えば、研磨面から見た表面形状としては、格子状、同
心円状、螺旋状等が挙げられ、断面形状としてはV字
状、U字状、階段状等が挙げられる。また、溝の深さは
研磨レートと平坦性に影響を与えるので半導体チップ
(別称:ダイ)の研磨の要求特性から決定されるべきも
のであるが、通常は0.05〜3mm、好ましくは0.
1〜1mmの範囲の中から決定される。The shape of the groove is not particularly limited.
For example, the surface shape viewed from the polished surface includes a lattice shape, a concentric shape, a spiral shape, and the like, and the cross-sectional shape includes a V shape, a U shape, a step shape, and the like. Since the depth of the groove affects the polishing rate and the flatness, it should be determined from the required characteristics of polishing a semiconductor chip (also called a die). However, the depth is usually 0.05 to 3 mm, preferably 0 to 3 mm. .
It is determined from the range of 1 to 1 mm.
【0010】研磨層への溝の形成方法も特に限定される
ものではない。具体的には、研磨パッド表面を切削加工
することにより溝を形成する方法、研磨パッド表面に加
熱された金型,熱線等を接触させ、接触部を溶解させる
ことにより溝を形成する方法、溝の形成された金型を使
用し、始めから溝を形成した研磨パッドを成形する方
法、高分子シート表面に重合性化合物を部分的に膨潤さ
せ、重合硬化させることにより、膨潤していない部分を
溝として形成する方法等が挙げられる。[0010] The method of forming grooves in the polishing layer is not particularly limited. Specifically, a method for forming a groove by cutting the surface of a polishing pad, a method for forming a groove by contacting a heated mold, a hot wire or the like with the surface of the polishing pad and melting a contact portion, a method for forming a groove, Method of forming a polishing pad with grooves formed from the beginning using a mold formed with a mold, by partially swelling the polymerizable compound on the surface of the polymer sheet and polymerizing and hardening, to remove the unswelled portion There is a method of forming a groove.
【0011】本発明における研磨パッドは1層でも複数
の層でも特に限定されるものではないが、CMPによる
半導体ウェハの平坦化に使用する場合は、少なくともマ
イクロゴムA硬度が70度以上の研磨面である研磨層
と、マイクロゴムA硬度が研磨層より10度以上低いク
ッション層を有する多層研磨パッドであることが好まし
い。The polishing pad in the present invention is not particularly limited to a single layer or a plurality of layers. However, when the polishing pad is used for flattening a semiconductor wafer by CMP, at least a polishing surface having a micro rubber A hardness of 70 degrees or more is used. And a multi-layer polishing pad having a cushion layer having a micro rubber A hardness of at least 10 degrees lower than the polishing layer.
【0012】なお、本発明におけるマイクロゴム硬度と
は、高分子計器(株)製マイクロゴム硬度計MD−1で
測定した値をいう。マイクロゴム硬度計MD−1は、従
来の硬度計では測定が困難であった薄物,小物の試料の
硬度測定をしたものである。また、スプリング式ゴム硬
度計(デュロメータ)A型の約1/5の縮小モデルとし
て設計,製作されているため、その測定値は、スプリン
グ式ゴム硬度計A型での測定値と同一のものとして考え
ることができる。なお、通常の研磨パッドは、研磨層ま
たは硬質層の厚みが5mm以下と薄すぎるため、スプリ
ング式ゴム硬度計は評価できないが、該マイクロゴム硬
度計MD−1では評価できる。The micro rubber hardness in the present invention means a value measured by a micro rubber hardness meter MD-1 manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd. The micro rubber hardness tester MD-1 is for measuring the hardness of thin and small samples which were difficult to measure with a conventional hardness tester. Also, since it is designed and manufactured as a reduced model of about 1/5 of the spring type rubber hardness meter (durometer) type A, its measured value is assumed to be the same as the measured value of the spring type rubber hardness meter type A. You can think. Note that a normal polishing pad cannot be evaluated with a spring-type rubber hardness meter because the thickness of the polishing layer or the hard layer is too thin, 5 mm or less, but can be evaluated with the micro rubber hardness meter MD-1.
【0013】研磨層のマイクロゴムA硬度は70度以上
であることが好ましい。この値に満たない場合は、半導
体表面の凹凸を研磨した際の局所平坦性が不良となるた
め好ましくない。好ましくは80度以上、さらには90
度以上であることが平坦性の観点から好ましい。The micro rubber A hardness of the polishing layer is preferably 70 degrees or more. If the value is less than this value, the local flatness when polishing the unevenness of the semiconductor surface becomes poor, which is not preferable. Preferably 80 degrees or more, and more preferably 90 degrees
Degree or more is preferable from the viewpoint of flatness.
【0014】クッション層のマイクロゴムA硬度は、研
磨層のマイクロゴムA硬度より10度以上低いことがウ
ェハのうねりへの追随性に優れ、グローバル平坦性に優
れるため好ましい。The micro rubber A hardness of the cushion layer is preferably lower than the micro rubber A hardness of the polishing layer by 10 degrees or more, since it is excellent in following the undulation of the wafer and excellent in global flatness.
【0015】本発明の多層研磨パッドにおいて、研磨層
およびクッション層は直径1000μm以下の独立気泡
を有し、かつ発泡倍率が1.01〜3倍の範囲であるこ
とが、研磨層においては、研磨パッド表面での研磨スラ
リーの保液性が良好な点で、またクッション層において
は、クッション性に優れ、ウェハのうねりへの追随性に
優れる点で好ましい。すべての気泡径が1000μmよ
り大きいか、または発泡倍率が3倍を越えると結果的に
連続気泡となり、上述の利点が損なわれるため好ましく
ない。In the multilayer polishing pad of the present invention, the polishing layer and the cushion layer have closed cells having a diameter of 1000 μm or less, and the expansion ratio is in the range of 1.01 to 3 times. It is preferable in that the liquid retention of the polishing slurry on the pad surface is good, and the cushion layer is excellent in cushioning and excellent in following the undulation of the wafer. If all the cell diameters are larger than 1000 μm or the expansion ratio exceeds 3, the resulting cells become open cells, and the above-mentioned advantages are undesirably lost.
【0016】本発明において、研磨層の材質は特に限定
されるものではない。具体的にはポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポ
リスチレン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ABS樹脂、
ネオプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン
ゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム等が挙げ
られる。またこれらは、上述のように独立気泡を有して
いることが好ましい。In the present invention, the material of the polishing layer is not particularly limited. Specifically, polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, polystyrene, polyamide, epoxy resin, ABS resin,
Neoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, ethylene propylene rubber, silicone rubber, and the like are included. These preferably have closed cells as described above.
【0017】これらの中でも、独立気泡径が容易にコン
トロールできる点でポリウレタンが好ましい。ポリウレ
タンはポリイソシアネートの重付加反応または重合反応
に基づき合成される高分子であり、ポリイソシアネート
の対称として用いられる化合物は、含活性水素化合物、
すなわち2つ以上のポリヒドロキシ基、あるいはアミノ
基含有化合物である。ポリイソシアネートとしてはトリ
レンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネート、イソホロンジイソシアネート等を挙げ
ることができる。また、ポリヒドロキシ基含有化合物と
しては、ポリオールが代表的であり、ポリエーテルポリ
オール、ポリテトラメチレングリコール、エポキシ樹脂
変性ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポ
リオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。硬度
と気泡径と発泡倍率によって、ポリイソシアネートとポ
リオール、および、触媒、発泡剤、整泡剤の組み合わせ
や最適量を決める必要がある。Of these, polyurethane is preferred because the diameter of the closed cells can be easily controlled. Polyurethane is a polymer synthesized based on a polyaddition reaction or polymerization reaction of polyisocyanate, the compound used as the symmetric of polyisocyanate is an active hydrogen compound,
That is, it is a compound containing two or more polyhydroxy groups or amino groups. Examples of the polyisocyanate include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate. In addition, typical examples of the polyhydroxy group-containing compound include polyols, such as polyether polyol, polytetramethylene glycol, epoxy resin-modified polyol, polyester polyol, acrylic polyol, and silicone polyol. It is necessary to determine the combination and optimum amount of the polyisocyanate and the polyol, the catalyst, the foaming agent and the foam stabilizer depending on the hardness, the cell diameter and the expansion ratio.
【0018】また、研磨層はポリウレタンと他の高分子
の複合体から構成されることも好ましい。ポリウレタン
と他の高分子の複合体を作る方法としては、ポリウレタ
ンに重合性化合物を膨潤させ、重合硬化させる方法が容
易であり好ましい。It is also preferable that the polishing layer is composed of a composite of polyurethane and another polymer. As a method of forming a composite of polyurethane and another polymer, a method of swelling a polymerizable compound in polyurethane and polymerizing and curing it is preferable because it is easy.
【0019】他の高分子としては特に限定されるもので
はないが、重合性化合物の膨潤,重合の容易さ、得られ
る硬度の高さ等の点で、ビニル化合物から得られる重合
体が好ましい。具体的にはメチルメタクリレート、エチ
ルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブ
チルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレー
ト、イソデシルメタクリレート、n−ラウリルメタクリ
レート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒ
ドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレー
ト、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジメチルア
ミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタ
クリレート、メタクリル酸、グリシジルメタクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、フマル酸、
フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロ
ピル、マレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジ
エチル、マレイン酸ジプロピル、アクリロニトリル、ア
クリルアミド、塩化ビニル、スチレン、α−メチルスチ
レン等から得られる重合体が挙げられる。The other polymer is not particularly limited, but a polymer obtained from a vinyl compound is preferred in view of swelling of the polymerizable compound, ease of polymerization, and high hardness obtained. Specifically, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, methacrylic acid, glycidyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, fumaric acid,
Examples include polymers obtained from dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dipropyl fumarate, maleic acid, dimethyl maleate, diethyl maleate, dipropyl maleate, acrylonitrile, acrylamide, vinyl chloride, styrene, α-methylstyrene, and the like.
【0020】本発明において、クッション層の材質は特
に限定されるものではない。研磨層と同様の材質を使用
することができ、中でも、独立気泡径が容易にコントロ
ールでき、クッション層に必要とされるクッション性が
容易に得られる点でポリウレタンが好ましい。In the present invention, the material of the cushion layer is not particularly limited. The same material as that of the polishing layer can be used. Among them, polyurethane is preferable because the closed cell diameter can be easily controlled and the cushioning property required for the cushion layer can be easily obtained.
【0021】また、クッション層についても、ポリウレ
タンと他の高分子の複合体から構成されることも好まし
い。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン等の不織
布にポリウレタンを含浸させ、湿式発泡させる方法等
が、クッション層に必要とされるクッション性が容易に
得られる点で好ましい。Also, the cushion layer is preferably made of a composite of polyurethane and another polymer. Specifically, a method of impregnating a non-woven fabric such as polyethylene or polypropylene with polyurethane and wet-foaming is preferred in that the cushioning property required for the cushion layer can be easily obtained.
【0022】本発明の多層研磨パッドにおいて研磨層と
クッション層は隣接していることが好ましいが、この
際、接着層を介して隣接していても、接着層を介さず隣
接していてもいずれでも良い。具体的には、接着層を介
して隣接させる方法としては、研磨層とクッション層と
を両面接着テープ、接着剤を介して接着させる方法が挙
げられ、接着層を介さず隣接させる方法としては、研磨
層とクッション層とを熱融着させる方法、クッション層
表面に重合性化合物を膨潤させ、部分的に重合硬化させ
ることで、クッション層表面に研磨層を形成する方法が
挙げられる。後者の場合、クッション層の表面に形成さ
れた研磨層は、クッション層と実質的に同一の高分子を
少なくとも30重量%以上含有しており、クッション層
を構成している高分子と膨潤させる重合性化合物から得
られる高分子とが相互侵入型高分子(Interpen
etrating Polymer Network
s)を形成していると考えられるため、研磨層とクッシ
ョン層の間に強固な接着強度を得ることができる。ま
た、この方法で研磨パッドを作成する際には、クッショ
ン層表面全面に重合性化合物を膨潤させても良いが、部
分的に膨潤,重合硬化させることで、クッション層表面
に研磨層を部分的に形成すれば、研磨層のない部分が溝
として機能し、溝を形成する必要がなくなるため好まし
い。In the multilayer polishing pad of the present invention, it is preferable that the polishing layer and the cushion layer are adjacent to each other. In this case, the polishing layer and the cushion layer may be adjacent to each other via an adhesive layer or may be adjacent to each other without an adhesive layer. But it is good. Specifically, as a method of adjoining via an adhesive layer, a method of adhering a polishing layer and a cushion layer with a double-sided adhesive tape via an adhesive, and a method of adjoining without an adhesive layer include: A method of thermally fusing the polishing layer and the cushion layer, and a method of forming a polishing layer on the surface of the cushion layer by swelling a polymerizable compound on the surface of the cushion layer and partially polymerizing and curing the compound. In the latter case, the polishing layer formed on the surface of the cushion layer contains at least 30% by weight or more of the same polymer as that of the cushion layer, and swells with the polymer constituting the cushion layer. Polymer obtained from a hydrophilic compound is an interpenetrating polymer (Interpen
ETHERTING POLYMER NETWORK
Since it is considered that s) is formed, a strong adhesive strength can be obtained between the polishing layer and the cushion layer. When a polishing pad is prepared by this method, the polymerizable compound may be swollen on the entire surface of the cushion layer. However, by partially swelling and polymerizing and curing, the polishing layer is partially formed on the surface of the cushion layer. This is preferable because the portion without the polishing layer functions as a groove, and it is not necessary to form the groove.
【0023】本発明により、研磨特性の中でも特に、高
い研磨レートおよびスクラッチ傷の低減を達成可能な研
磨パッドを提供することができ、特に半導体基板、特に
表面が加工されたウエハの表面を平坦化するのに好適で
ある。この平坦化工程を用いて、通常の方法により半導
体装置を製造することができる。According to the present invention, it is possible to provide a polishing pad capable of achieving a high polishing rate and a reduction in scratches, among other polishing characteristics, and particularly to flatten the surface of a semiconductor substrate, particularly a wafer whose surface has been processed. It is suitable to do. Using this flattening step, a semiconductor device can be manufactured by an ordinary method.
【0024】[0024]
【実施例】以下、実施例にそってさらに本発明の詳細を
説明する。本実施例において各特性は以下の方法で測定
した。The present invention will be described below in further detail with reference to examples. In this example, each characteristic was measured by the following method.
【0025】マイクロゴムA硬度:高分子計器(株)製
マイクロゴム硬度計MD−1で測定した。Micro rubber A hardness: Measured with a micro rubber hardness meter MD-1 manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.
【0026】研磨レート:研磨前後のウェハ厚みを
(株)ニコン製デジタル膜厚計ZC−101で測定する
ことにより、単位時間あたりの研磨量(研磨レート)を
算出した。Polishing rate: The thickness of the wafer per unit time (polishing rate) was calculated by measuring the wafer thickness before and after polishing with a digital film thickness meter ZC-101 manufactured by Nikon Corporation.
【0027】スクラッチ傷:研磨後のウェハを光学顕微
鏡を用い、倍率40倍で観察することにより傷の有無を
判定した。Scratch scratches: The presence or absence of scratches was determined by observing the polished wafer at a magnification of 40 using an optical microscope.
【0028】実施例1 研磨層としてマイクロゴムA硬度が98度の発泡ポリウ
レタン、クッション層としてマイクロゴムA硬度が50
度である湿式ポリウレタンを使用した市販の半導体用研
磨パッド(表面溝加工なし品)の表面に、溝ピッチ15
mm、溝最浅部幅3mm、溝最深部幅1mmの断面形状
が台形である溝を切削加工により格子状に形成し、本発
明の研磨パッドを作製した。Example 1 A foamed polyurethane having a micro rubber A hardness of 98 degrees as a polishing layer, and a micro rubber A hardness of 50 as a cushion layer.
Groove pitch 15 on the surface of a commercially available polishing pad for semiconductors (product without surface grooving) using wet polyurethane
A groove having a trapezoidal cross section with a width of 3 mm and a groove width of 3 mm and a groove depth of 1 mm was formed in a lattice shape by cutting to prepare a polishing pad of the present invention.
【0029】また、6インチシリコンウェハ上に0.2
5μm幅、高さ1.2μmのAl配線を0.5mmの間
隔で形成し、さらにその上にテトラエトキシシランをC
VDで絶縁膜を3μmの厚さになるように形成し、研磨
サンプルとした。この絶縁膜表面の凹凸の段差は、ウェ
ハ中央部で11000オングストローム、ウェハ周辺部
で11200オングストロームであった。Also, 0.2-inch on a 6-inch silicon wafer
Al wirings having a width of 5 μm and a height of 1.2 μm are formed at intervals of 0.5 mm, and tetraethoxysilane is further deposited on top thereof.
An insulating film was formed by VD so as to have a thickness of 3 μm to obtain a polished sample. The unevenness of the surface of the insulating film was 11,000 angstroms at the center of the wafer and 11,200 angstroms at the periphery of the wafer.
【0030】研磨サンプルを研磨機の研磨ヘッドに取り
付けて60rpmで回転させ、研磨パッドを研磨機のプ
ラテンに固着させ60rpmで研磨ヘッドの回転方向と
同じ方向に回転させ、研磨スラリーCABOT社製SC
−1(10%水溶液,pH=10.5)を10ml/分
で供給しながら研磨圧力0.05MPaで5分間研磨を
実施した。研磨レートは10μm/hであった。またス
クラッチ傷は確認されなかった。The polishing sample was attached to a polishing head of a polishing machine and rotated at 60 rpm, a polishing pad was fixed to a platen of the polishing machine, and the polishing pad was rotated at 60 rpm in the same direction as the rotation direction of the polishing head.
Polishing was performed at a polishing pressure of 0.05 MPa for 5 minutes while supplying -1 (10% aqueous solution, pH = 10.5) at a rate of 10 ml / min. The polishing rate was 10 μm / h. No scratch was found.
【0031】実施例2 メチルメタクリレート70重量部、トリエチルアミン1
5重量部、n−デカン15重量部、アゾビスイソブチル
ニトリル0.1重量部からなる溶液を、真鍮製の厚み1
0mmのプレートの表面に20mmピッチ(繰り返し距
離)で15mm辺の正方形の深さ3mmの凹部(非貫通
孔)があいている金型の、凹部すべてに注ぎ満たした。
この溶液を満たした金型の上に、エチレングリコールに
80℃,1時間浸漬した、厚み3mmのポリウレタンゴ
ムシート(マイクロゴムA硬度=50度)を、表面に付
着したエチレングリコールを拭き取ってから接触させ
て、さらに上に厚み10mmの真鍮製のプレート(無孔
品)をかぶせて、金型と真鍮製プレート(無孔品)を大
型のクリップで挟み込んだ。溶液が漏れないことを確認
した上で、90℃オーブンの中に入れ1時間加熱した
後、取り出し、金型から離型することにより、ポリウレ
タン上に島状に研磨層が形成された研磨パッドを得た。
個々の島状研磨層部分の大きさは、パッドの垂直方向か
らみて15mmの正方形で、高さは300μmであっ
た。また、最浅部溝幅は40mm、最深部溝幅は20m
mであった。島状研磨部分のマイクロゴムA硬度は97
度であり、裏面のクッション層のマイクロゴムA硬度は
50度であった。この研磨パッドを使用した以外は実施
例1と同様に研磨および評価を行った。研磨レートは1
0μm/hであった。またスクラッチ傷は確認されなか
った。Example 2 70 parts by weight of methyl methacrylate, triethylamine 1
A solution consisting of 5 parts by weight, 15 parts by weight of n-decane and 0.1 part by weight of azobisisobutylnitrile was applied to a brass thickness 1
A mold having a 15 mm square concave portion (non-through hole) with a 15 mm side and a 20 mm pitch (repeated distance) on the surface of a 0 mm plate was poured into all the concave portions.
A 3 mm-thick polyurethane rubber sheet (micro rubber A hardness = 50 degrees) immersed in ethylene glycol for 1 hour at 80 ° C. was placed on a mold filled with this solution, and the ethylene glycol adhered to the surface was wiped off and then contacted. Then, a brass plate (non-porous product) having a thickness of 10 mm was further covered thereon, and the mold and the brass plate (non-porous product) were sandwiched between large clips. After confirming that the solution does not leak, put it in a 90 ° C. oven and heat it for one hour, then take it out and release it from the mold to remove the polishing pad with the island-like polishing layer formed on the polyurethane. Obtained.
The size of each of the island-shaped polishing layers was a square of 15 mm as viewed from the vertical direction of the pad, and the height was 300 μm. The shallowest groove width is 40 mm, and the deepest groove width is 20 m.
m. Micro rubber A hardness of the island-shaped polished part is 97
The micro rubber A hardness of the cushion layer on the back surface was 50 degrees. Polishing and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that this polishing pad was used. Polishing rate is 1
It was 0 μm / h. No scratch was found.
【0032】比較例1 実施例1と同じ材質,構成の研磨パッドの表面に、溝最
浅部幅1mm、溝最深部幅1mm、溝深さ0.5mm
の、断面形状が長方形である溝が加工された市販の半導
体用研磨パッドを使用した以外は、実施例1と同様に研
磨および評価を行った。研磨レートは7μm/hであっ
た。またスクラッチ傷が2箇所確認された。Comparative Example 1 On the surface of a polishing pad having the same material and composition as in Example 1, a groove width of 1 mm, a groove depth of 1 mm, and a groove depth of 0.5 mm were formed.
Polishing and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that a commercially available polishing pad for semiconductors in which a groove having a rectangular cross section was machined was used. The polishing rate was 7 μm / h. In addition, two scratches were confirmed.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の研磨パッドにより、研磨特性の
中でも特に、高い研磨レートおよびスクラッチ傷の低減
を達成可能な研磨パッドを提供することができる。According to the polishing pad of the present invention, it is possible to provide a polishing pad capable of achieving a high polishing rate and a reduction in scratches, among other polishing characteristics.
Claims (12)
って、その研磨層が、その研磨面に溝を有し、溝の最浅
部の幅が、溝の最深部の幅よりも広いことを特徴とする
研磨パッド。1. A polishing pad having at least a polishing layer, wherein the polishing layer has a groove on its polishing surface, and the width of the shallowest part of the groove is wider than the width of the deepest part of the groove. Characteristic polishing pad.
する請求項1記載の研磨パッド。2. The polishing pad according to claim 1, wherein the polishing layer is made of polyurethane.
体から構成されることを特徴とする、請求項1に記載の
研磨パッド。3. The polishing pad according to claim 1, wherein the polishing layer comprises a composite of polyurethane and another polymer.
重合体であることを特徴とする、請求項3記載の研磨パ
ッド。4. The polishing pad according to claim 3, wherein the other polymer is a polymer obtainable from a vinyl compound.
特徴とする多層研磨パッド。 (1)請求項1〜4いずれかに記載の特徴を有し、マイ
クロゴムA硬度が70度以上である研磨層。 (2)マイクロゴムA硬度が研磨層より10度以上低い
クッション層。5. A multi-layer polishing pad having at least the following two layers. (1) A polishing layer having the features of any one of claims 1 to 4, and having a micro rubber A hardness of 70 degrees or more. (2) A cushion layer having a micro rubber A hardness lower than the polishing layer by 10 degrees or more.
0μm以下の独立気泡を有し、かつ発泡倍率が1.01
〜3倍の範囲であることを特徴とする、請求項5記載の
多層研磨パッド。6. A polishing layer and a cushioning layer having a diameter of 100
Having closed cells of 0 μm or less and an expansion ratio of 1.01
The multi-layer polishing pad according to claim 5, wherein the range is up to three times.
特徴とする、請求項5〜請求項6のいずれかに記載の多
層研磨パッド。7. The multilayer polishing pad according to claim 5, wherein the cushion layer is made of polyurethane.
の複合体から構成されることを特徴とする、請求項5〜
請求項6のいずれかに記載の研磨パッド。8. The cushion layer according to claim 5, wherein the cushion layer is composed of a composite of polyurethane and another polymer.
The polishing pad according to claim 6.
接していることを特徴とする、請求項5〜請求項8のい
ずれかに記載の研磨パッド。9. The polishing pad according to claim 5, wherein the polishing layer and the cushion layer are adjacent to each other via an adhesive layer.
が隣接していることを特徴とする、請求項5〜請求項8
のいずれかに記載の研磨パッド。10. The polishing layer and the cushion layer are adjacent to each other without the interposition of an adhesive layer.
The polishing pad according to any one of the above.
する、請求項1〜請求項10のいずれかに記載の研磨パ
ッド。11. The polishing pad according to claim 1, wherein the polishing pad is for polishing a semiconductor substrate.
項1〜10いずれかに記載の研磨パッドを用いて、平坦
化する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。12. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of flattening the surface of a processed wafer by using the polishing pad according to any one of claims 1 to 10.
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1998
- 1998-08-28 JP JP24290098A patent/JP2000071167A/en active Pending
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