JP2003048155A - 化学的機械的研磨装置用ウェハー保持リング - Google Patents

化学的機械的研磨装置用ウェハー保持リング

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JP2003048155A JP2001236783A JP2001236783A JP2003048155A JP 2003048155 A JP2003048155 A JP 2003048155A JP 2001236783 A JP2001236783 A JP 2001236783A JP 2001236783 A JP2001236783 A JP 2001236783A JP 2003048155 A JP2003048155 A JP 2003048155A
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wafer holding
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハーの破損を防ぎ、かつ耐摩耗性に優れ
交換作業を減じることによる研磨ウェハーの量産化を達
成することができる化学的機械的研磨装置用ウェハー保
持リングの提供。 【解決手段】 化学的機械的研磨装置にウェハーを保持
させるためのウェハー保持リングであって、ウェハー保
持リングの、少なくともウェハーと接触し得る部分の表
面が、ポリベンゾイミダゾールを少なくとも３０重量％
以上を含有する樹脂組成物からなることを特徴とする化
学的機械的研磨装置用ウェハー保持リング。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】発明の分野 本発明は、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰという）装
置用ウェハー保持リングに関するものである。
【０００２】背景技術 近年ＬＳＩの製造は２５６メガビットから更にはギガビ
ットへと高集積化が進んでいる。ＬＳＩの高集積化のた
めには電気配線パターン、絶縁層等の複数の層を重ねた
構造にすることと、デザインルールを微細化することが
必要になる。このように積層化とパターン微細化を同時
に行う場合、積層時、下層面に凹凸が存在した状態で、
その上にレジストパターンを形成させると、特にレジス
トの露光に際し悪影響を与えるようになる。すなわち、
レジスト塗布面となる下地層が平坦でない場合には、下
地凹凸面からの露光光の反射ノッチングなどにより、所
定の解像度を有するレジスト画像の形成が困難となる。
【０００３】このレジスト露光の際の問題点を解決する
ために、レジスト塗布面となる層を平坦化するための種
々の技術が開発され、利用されている。この平坦化技術
の一つとしてＣＭＰ装置を用いての平坦化技術が提案さ
れ、既に一部で用いられている。最近になってクオータ
ーミクロンオーダー以下のデザインルールが採用される
ようになってきたことにより、ＣＭＰ技術が大きく注目
されるようになっている。
【０００４】ＣＭＰ装置は、一般的には、図１に示すよ
うなものである。図１（ａ）は回転中心軸にそった断面
図であり、（ｂ）は上面図である。この装置は、平坦な
面を有する回転基盤１と、この基盤の面に設けられ、か
つ基盤とともに回転する少なくとも１つの研磨パッド２
と、この研磨パッドにスラリーを供給する手段（図示せ
ず）と、研磨パッドに対向し、その表面に半導体ウェハ
ー３の周囲を取り囲み保持するウェハー保持リング４
（リテーナリングまたはキャリアリングということもあ
る）と、ウェハー保持リングと共にウェハーを保持する
キャリア５とを有している。また、必要に応じて研磨パ
ッドと半導体ウェハーとの間に相対的な振動を生起させ
る振動発生手段を有していることもある。そして、ウェ
ハー３と研磨パッド２との接触面にスラリーを供給しな
がら、回転基盤１を回転させることにより、ウェハー３
の表面を研磨する。
【０００５】また、ＣＭＰ装置には、図１（ｃ）の断面
図に示されるようなものもある。この装置では、ウェハ
ー保持リング４の内側にある部材５’によってウェハー
３が研磨パッドに押しつけられて研磨される。ここでウ
ェハーを研磨パッドに押しつける部材の代わりに、圧縮
空気などによりウェハーを研磨パッドに押しつけること
もできる。
【０００６】また、研磨のために用いられるスラリー
は、通常、研磨剤と、金属層あるいは酸化膜層を化学反
応させ溶解するためのアルカリあるいは酸性の液とを含
んでいる。このＣＭＰ法を用いて表面の平坦化を行うこ
とができる研磨対象物は、酸化膜、ポリシリコン膜、金
属膜等多岐にわたるため、研磨対象物に応じ最適の研磨
剤あるいはスラリー組成物が選択されている。このＣＭ
Ｐ用スラリーに用いられる代表的な研磨剤としては、コ
ロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、沈降アルミナ、ヒ
ュームドアルミナなどが挙げられ、酸化膜を研磨する際
には一般にコロイダルシリカあるいはヒュームドシリカ
を用いることも多い。コロイダルシリカを研磨剤として
用いる場合、コロイダルシリカは、通常、ケイ酸ソーダ
（Ｎａ２ＳｉＯ３）から製造される。
【０００７】ここでウェハー保持リングは、研磨時の半
導体ウェハーを正確に保持し、また、半導体ウェハーの
表面研磨状態を変化させ、調整する目的を有している
が、半導体ウェハーの研磨時において研磨パッドにも接
触するために研磨されて摩耗するため、一定量の摩耗後
に交換を行う必要がある。
【０００８】従って、ウェハー保持リングを構成する材
質として比較的軟質な樹脂を使用すると早期に摩耗が進
み、交換作業を頻繁に行うことが必要となる。
【０００９】そのような軟質樹脂に対して、摩耗を低減
させるために、硬質系材料を用いることもある。従来硬
質系材料により構成されるウェハー保持リングとして
は、アルミナ、チタン等の金属が使用されていた。しか
し、金属を使用する場合には使用する金属によってウェ
ハーが汚染される恐れがあった。さらに、研磨作業中に
ウェハーの外縁がウェハー保持リングの内周面に衝突し
て破損することがあった。
【００１０】特開平８−１８７６５７号公報にはセラミ
ックス製のウェハー保持リングが開示されている。しか
し、このようなウェハー保持リングにおいては耐摩耗性
は改良されるが、金属製ウェハー保持リングの場合と同
様にウェハーが破損することがあった。
【００１１】また、特開平２０００−５２２４１号公報
には、耐摩耗性材料により構成されるウェハー保持リン
グの内周部分、すなわちウェハーとの接触面、を軟質系
材料にて形成させる方法が開示されている。このウェハ
ー保持リングは内周部分の軟質系材料が摩耗することを
前提とされているため、従来のウェハー保持リングより
予め厚く設定する必要があり、これに伴って、このウェ
ハー保持リングを利用する装置においても特別の設計が
必要となる。
【００１２】
【発明の概要】本発明の化学的機械的研磨装置用ウェハ
ー保持リングは、化学的機械的研磨装置にウェハーを保
持させるためのウェハー保持リングであって、少なくと
も、ウェハー保持リングのウェハーに接触し得る部分の
表面が、ポリベンゾイミダゾールを少なくとも３０重量
％以上を含有する樹脂組成物からなること、を特徴とす
るものである。
【００１３】この化学的機械的研磨装置用ウェハー保持
リングは、ウェハーの破損を防ぎ、かつ耐摩耗性、耐酸
化分解性および耐加水分解性に優れ交換作業を減じるこ
とによる研磨ウェハーの量産化を達成することができる
ものである。
【００１４】
【発明の具体的説明】本発明の物品の材料に用いること
ができるポリベンゾイミダゾールは、熱安定性、耐酸化
分解性、および耐加水分解性等に優れた複素環式ポリマ
ーであり、例えば、１種以上の芳香族テトラアミンと、
１種以上の芳香族、脂肪族または複素環式ジカルボン
酸、そのエステルまたは無水物とを、一段法または二段
法で融合重合させることによって製造することができ
る。そのような製造方法は多数の米国特許明細書、例え
ば米国再発行特許第２６，０６５号、米国特許第３，３
１３，７８３、３，５０９，１０８、３，５１８，２３
４、３，５５５，３８９、３，４３３，７７２、３，４
０８，３３６、３，５７８，６４４、３，５４９，６０
３、３，７０８，４３９、４，１５４，９１９、４，３
１２，９７６、４，３７７，５４６、４，５４９，３８
８号各明細書など、に記載されている。また、ポリベン
ゾイミダゾールのそのほかの製造方法は J. P. Critchl
ey、 G. J. Knight および W. W. Wright 著「耐熱性ポ
リマー−技術的に有用な材料(Heat-Resistant Polymers
-Technologically Useful Materials)」Plenum Press、
New York(1983)、第２５６〜３２２頁にも解説されてい
る。
【００１５】前記芳香族テトラアミン(I)と、前記芳香
族、脂肪族または複素環式ジカルボン酸、そのエステル
または無水物(II)との縮合反応により、ポリベンゾイミ
ダゾールを生成させる反応式は、例えば下記に示す通り
である。
【化１】 式中、Ａｒは四価の芳香族基であり、４つアミノ基は、
２つずつが対となって、それぞれ芳香核のオルト位に結
合しており、Ａｒ′は、二価の、芳香族基、アルキレン
基または複素環基であり、Ｙは水素原子、アリール基、
好ましくはフェニル基、またはアルキル基のいずれかを
表わし、Ｙの９５％以下は水素またはフェニル基であ
る。芳香族テトラアミン(I)、およびジカルボン酸化合
物(II)は、それぞれ２種類以上の化合物を混合して用い
ることもできる。
【００１６】芳香族テトラアミン(I)の具体例として
は、下記式で示されるものが挙げられる。
【化２】 （式中、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ２−、または−Ｃ
Ｈ２−、−（ＣＨ２） ２−もしくは−Ｃ（ＣＨ３）２−
のような低級アルキレン基を表わす。） 好ましい芳香族テトラアミンは、３，３′，４，４′−
テトラアミノビフェニルである。
【００１７】ジカルボン酸成分は、（イ）遊離酸と少な
くとも１つのジエステルおよび／またはモノエステルと
の混合物、（ロ）ジエステルおよび／またはモノエステ
ルの混合物、または（ハ）単一のジアルキルエステル、
モノエステル、または混合アリール−アルキルもしくは
アルキル／アルキルエステルよりなることができるが、
全部が遊離酸またはジフェニルエステルよりなることが
できる。Ｙがアルキルである場合には、Ｙは好ましくは
１〜５個の炭素原子を含むアルキル基であり、もっとも
好ましくはメチル基である。Ｙがアリール基であるとき
には、Ｙは１〜５個の炭素原子を含むアルキルまたはア
ルコキシのような任意の不活性の一価の基で置換される
かまたは無置換の、芳香族基、アルキレン基、または複
素環基であることができる。芳香族基の１つを除き水素
ですべての原子価を飽和させることによって得られる任
意の一価の芳香族基であることができる。該アリール基
の具体例としては、フェニル、ナフチル、三種類のフェ
ニル基および三種類のトリル基が挙げられる。好ましい
アリール基はフェニル基である。
【００１８】前記の製造方法において用いられるジカル
ボン酸の適当なジカルボン酸には、（イ）芳香族ジカル
ボン酸、（ロ）脂肪族ジカルボン酸、好ましくは４〜８
個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸、および
（ハ）カルボキシル基がピリジン、ピラジン、フラン、
キノリン、チオフェン、およびピランのような環状化合
物中の炭素原子上の置換基である複素環式ジカルボン酸
がある。
【００１９】前記したように遊離酸またはエステルとし
て使用することができるジカルボン酸は、たとえば下記
に示すような芳香族ジカルボン酸である。
【化３】 （式中、Ｘは先に芳香族テトラアミンにおいて定めた通
りである。）
【００２０】ジカルボン酸化合物の具体例としては以下
のものを挙げることができる。すなわち、イソフタル
酸、テレフタル酸、４，４′−ビフェニルジカルボン
酸；１，４−ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸
（２，２′−ビフェニルジカルボン酸）、フェニルイン
ダンジカルボン酸、１，６−ナフタレンジカルボン酸、
２，６−ナフタレンジカルボン酸、４，４′−ジフェニ
ルエーテルジカルボン酸、または４，４′−ジフェニル
チオエーテルジカルボン酸。これらの内でイソフタル酸
が遊離酸またはエステルとして本発明に用いるポリベン
ゾイミダゾールを製造する方法に用いるのにもっとも好
ましいジカルボン酸である。
【００２１】ジカルボン酸成分は、芳香族テトラアミン
１モル当り総ジカルボン酸成分約１モルの割合で使用す
ることができる。しかし、特定の重合系中の反応物の最
適な比率は通常の当業者によって容易に求めることがで
きる。
【００２２】前記のような方法によって調製することが
できるポリベンゾイミダゾール類の具体例には以下のも
のがある。すなわち、ポリ−２，２′−（ｍ−フェニレ
ン）−５，５′−ビベンゾイミダゾール、ポリ−２，
２′−（ビフェニレン−２′′，２′′′−５，５′−
ビベンゾイミダゾール、ポリ−２，２′−（ビフェニレ
ン−４′′，４′′′）−５，５′−ビベンゾイミダゾ
ール、ポリ−２，２′−（１′′，１′′，３′′−ト
リメチルインダニレン）−３′′，５′′−ｐ−フェニ
レン−５，５′−ビベンゾイミダゾール、２，２′−
（ｍ−フェニレン）−５，５′−ビベンゾイミダゾール
／２，２−（１′′，１′′，３′′−トリメチルイン
ダニレン）−５′′，３′′−（ｐ−フェニレン）−
５，５′−ビベンゾイミダゾールコポリマー、２，２′
−（ｍ−フェニレン）−５，５′ビベンゾイミダゾール
−２′′，２′′′，５，５′−ビベンゾイミダゾール
コポリマー、ポリ−２，２′−（フリレン−２′′，
５′′）−５，５′−ビベンゾイミダゾール、ポリ−
２，２′−（ナフタレン−１′′，６′′）−５，５′
−ビベンゾイミダゾール、ポリ−２，２′−（ナフタレ
ン−２′′，６′′）−５，５′−ビベンゾイミダゾー
ル；ポリ−２，２′−アミレン−５，５′−ビベンゾイ
ミダゾール、ポリ−２，２′−オクタメチレン−５，
５′−ビベンゾイミダゾール、ポリ−２，２′−（ｍ−
フェニレン）−ジイミダゾベンゼン、ポリ−２，２′−
シクロヘキセニル−５，５′−ビベンゾイミダゾール、
ポリ−２，２′−（ｍ−フェニレン）−５，５′−ジ
（ベンゾイミダゾール）エーテル、ポリ−２，２′−
（ｍ−フェニレン）−５，５′−ジ（ベンゾイミダゾー
ル）スルフィド、ポリ−２，２′−（ｍ−フェニレン）
−５，５′−ジ（ベンゾイミダゾール）スルホン、ポリ
−２，２′−（ｍ−フェニレン）−５，５′−ジ（ベン
ゾイミダゾール）メタン、ポリ−２，２′′−（ｍ−フ
ェニレン）−５，５′′−ジ（ベンゾイミダゾール）プ
ロパン−２，２、およびポリ−エチレン−１，２−２，
２′′−（ｍ−フェニレン）−５，５′′−ジ（ベンゾ
イミダゾール）エチレン−１，２（この場合、エチレン
基の二重結合は最終ポリマー内に残っている）。
【００２３】好ましいポリマーとしては、ポリ−２，
２′−（ｍ−フェニレン）−５，５′−ビベンゾイミダ
ゾールが挙げられる。
【００２４】本願発明のウェハー保持リングに用いるの
に適当なポリベンゾイミダゾールは、固有粘度により特
定することができる。本願発明に適当なポリベンゾイミ
ダゾールの固有粘度は０．２〜２．０、好ましくは０．
６〜１．１、である。
【００２５】一般に、ポリベンゾイミダゾールは、良好
な耐薬品性、耐摩耗性、大きな圧縮強さを有し、かつ高
温においてもそれらの性質が保持される。この性質のた
め、ポリベンゾイミダゾールの成形品は通常その加工限
界のために用途が限られるが、加工をより容易せしめる
ためポリアリーレンケトン類を混合することも可能であ
る。ポリアリーレンケトン類は、一般にポリベンゾイミ
ダゾール類には及ばないものの、良好な耐薬品性、圧縮
強さ、および機械特性を有し、かつポリベンゾイミダゾ
ール類よりも安価に入手できるため、樹脂組成物の成分
として用いることでコストを下げることができる。しか
しながら、ポリベンゾイミダゾールにポリアリーレンケ
トンを混合する際には、ポリベンゾイミダゾールの有す
る上記特性を損なわない範囲で混合することが好まし
い。
【００２６】本発明において用いられるポリアリーレン
ケトンは、たとえば、下記一般式で表されるものであ
る。
【化４】 （式中、ｘ、ｙおよびｎは整数である）で表わされる。
【００２７】典型的なポリアリーレンケトンは、前記(I
II)において、ｘが１または２、ｙが１または２のもの
である。具体的には、ｘ＝１、ｙ＝１のポリエーテルケ
トン(V)、ｘ＝１、ｙ＝２のポリエーテルエーテルケト
ン(VI)、ｘ＝２，ｙ＝２のポリエーテルエーテルケトン
ケトン(VII)、およびｘ＝２、ｙ＝１であるポｒ−エー
テルケトンケトンが挙げられる。これらのうち、ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）はポリエーテルケト
ン類に似た性質を有する結晶性熱可塑性樹脂である。
【化５】
【００２８】本発明の実施に有用なポリアリーレンケト
ンは、ポリエーテルケトンまたはポリエーテルエーテル
ケトンである。
【００２９】本発明におけるウェハー保持リングに用い
られる樹脂組成物は、少なくともポリベンゾイミダゾー
ル３０重量％以上を含有する、ものであるが、好ましく
は５０％以上含有することが好ましい。また、加工性向
上を目的としてポリアリーレンケトンを混合することも
可能である。その際には、ポリベンゾイミダゾールの特
性を損なわない範囲で混合が可能であるが、７０重量％
以下が好ましく、さらに好ましくは５０重量％以下であ
る。
【００３０】また、本発明の本発明におけるウェハー保
持リングに用いられる樹脂組成物は、そのほかの樹脂を
さらに含んでなることもできる。このような樹脂として
は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ塩化
ビニル、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホ
ン、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリア
リレート、エポキシガラスなどが挙げられる。これらの
樹脂材料は、本発明の効果を損なわない範囲で用いるべ
きである。
【００３１】本発明におけるウェハー保持リングに用い
られる樹脂組成物は、耐摩耗性及び強度を向上させるた
め充填剤を含有してもよい。本発明に用いられる充填剤
としては、たとえば、上記目的を達成できるものであれ
ば特に限定されないが、好ましくはグラスファイバー、
カーボンファイバー、グラファイト、窒化ホウ素、カー
ボンブラック、酸化チタン、または酸化ケイ素が挙げら
れる。その際、該充填剤の配合割合は、４０重量％以下
が好ましく、更に好ましくは３０重量％以下である。
【００３２】また、前記樹脂組成物は、ＣＭＰ工程にお
いてウェハーを汚染しないように、不純物金属含有量が
低いことが好ましい。ここで、「不純物金属」という用
語は、研磨対象とするウェハーの種類により異なるが、
ウェハー中に存在して、その性能を損なうものをさし、
イオン、塩、単体のいずれの形態であるものも包含す
る。このような不純物金属としては、鉄、銅、クロム、
ニッケル、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネ
シウム、リチウムなどが挙げられる。本発明のウェハー
保持リングに用いられる樹脂組成物の不純物金属含有量
は、１００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０ｐｐ
ｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３３】樹脂組成物の不純物金属含有量を低くする
ためには、樹脂組成物の各成分から不純物金属を除去し
ても、樹脂組成物全体から不純物金属を除去してもよ
い。本発明に用いられる樹脂組成物の主成分であるポリ
ベンゾイミダゾールから不純物金属を除去する方法は特
に限定されないが、例えば、微粉末状態で存在する不純
物金属を濾過によって分離する方法、粉末状態のポリベ
ンゾイミダゾールから静電気や磁気を利用して不純物金
属を除去する方法、ポリベンゾイミダゾールの溶液また
は分散液を陽イオン交換樹脂で処理する方法、金属キレ
ート剤を用いて不純物金属を分離する方法、不純物金属
を酸によって、ポリベンゾイミダゾールに対して貧溶剤
である水や低級アルコールに可溶な塩にして、分離する
方法などが挙げられる。これらの方法については、特開
平９−２０８６９９号公報にも記載されている。
【００３４】本発明に用いる樹脂組成物がポリベンゾイ
ミダゾール以外の樹脂成分を含む場合、その樹脂成分か
ら不純物金属を除去する方法、あるいは、ポリベンゾイ
ミダゾールを含む樹脂組成物から不純物金属を除去する
方法も、前記したポリベンゾイミダゾールから不純物金
属を除去する方法から選択することができる。
【００３５】本発明のウェハー保持リングに好ましく用
いられるポリベンゾイミダゾールは、下記の構造式(VII
I)で示されるポリ−２，２′−（ｍ−フェニレン）−
５，５′−ビベンゾイミダゾールである。
【化６】 （式中、ｍは重合度を示す。）
【００３６】また本発明のウェハー保持リングがポリア
リーレンケトンを含む場合、好ましく用いられるポリア
リーレンケトンは、前記の構造式(V)で示されるポリエ
ーテルエーテルケトンである。
【００３７】本発明において用いられるポリベンゾイミ
ダゾール樹脂組成物は、耐熱性、耐薬品性、耐放射線性
等に加え、耐摩耗性に優れており、研磨パッドとの接触
にさらされるＣＭＰ装置用ウェハー保持リングの材質と
しては非常に好適なものである。
【００３８】本発明のウェハー保持リングは、少なくと
も、ウェハー保持リングの、ウェハーと接触し得る部分
の表面が、ポリベンゾイミダゾールを少なくとも３０重
量％以上を含有する樹脂組成物からなるものである。こ
のようなウェハー保持リングの構造としては、具体的に
は、適当な心材の表面の一部に前記樹脂組成物からなる
表面層を設けたものや、ウェハー保持リング全体が前記
樹脂組成物からなるものなどが挙げられる。
【００３９】心材の表面に樹脂組成物からなる表面層を
設ける場合、その表面層は少なくとも、ウェハーと接触
する可能性のある部分に形成される。また、ウェハー保
持リングの厚さが、ウェハーの厚さと同等以上である場
合、ウェハー保持リングに研磨パッドが接触することが
あるが、その場合にはウェハー保持リングの、研磨パッ
ドに接触し得る部分の表面にも、樹脂組成物から成る表
面層を設けることが好ましい。
【００４０】これらのウェハー保持リングの断面構造の
模式図は図２に示すとおりである。図２のそれぞれの断
面図において、右側がウェハー保持リングの内側、すな
わちウェハーと接触し得る面であり、上側がキャリアに
固定される側の面である。
【００４１】図２（ａ）は、心材７のウェハーと接触し
得る面だけに樹脂組成物からなる表面層６が形成された
ものの断面構造の模式図であり、図２（ｂ）は心材７の
ウェハーと接触し得る面および研磨パッドと接触し得る
面に樹脂組成物からなる表面層６が形成されたものの断
面構造の模式図であり、図２（ｃ）は、心材７の全表面
が樹脂組成物からなる表面層６で覆われたものの断面構
造の模式図であり、図２（ｄ）は、ウェハー保持リング
全体が樹脂組成物６からなるものの断面構造の模式図で
ある。
【００４２】また、図１（ｃ）に示されるようなＣＭＰ
装置においては、ウェハーはウェハー保持リングの内側
面全体には接触し得ない。この場合には、ウェハー保持
リングの内側の研磨パッドに近い部分だけが、前記の樹
脂組成物で被覆されていればよい。そのようなウェハー
保持リングの断面は図２（ｅ）〜（ｇ）に例示されるよ
うなものである。
【００４３】ウェハー保持リングが、心材とその表面に
形成された表面樹脂層からなるものである場合、その心
材には従来使用されている硬質系材料または軟質系材料
を用いることができる。具体的には、ポリアリーレンケ
トン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニ
レンオキサイド、ポリアリレート、エポキシガラスなど
の樹脂材料、アルミナ、チタンなどの金属、セラミック
などが挙げられる。これらの心材を適当な方法で成型し
た後、その表面に前記樹脂組成物からなる表面層を形成
させる。表面層は、ウェハーと接触する面および研磨パ
ッドと接触する面だけに形成させても、心材の全表面に
形成させてもよい。
【００４４】この表面樹脂層の形成方法に特に制限はな
いが、ポリベンゾイミダゾール樹脂組成物を溶剤に溶解
しウェハー保持リング表面に塗布した後、加熱すること
により形成させすることができる。また、当該樹脂組成
物に溶媒不溶の充填剤を添加する場合には、分散剤とし
て混合することが好ましい。
【００４５】表面層の厚さは、ウェハー保持リングの耐
摩耗性、耐酸化分解性および耐加水分解性を十分なもの
とするために５０μｍ以上であることが好ましく、１０
０μｍ以上であることがより好ましい。
【００４６】ウェハー保持リング全体が前記樹脂組成物
からなるものであるものは、例えば、ポリベンゾイミダ
ゾール樹脂組成物の粉末を所望の形状に焼結成形する
か、またはポリベンゾイミダゾール樹脂組成物をペレッ
ト化し、射出成形方法により所望の形状に成型すること
により形成させることができる。このようなポリベンゾ
イミダゾール混合物の成形方法は、前記特開平３−４１
１５０号公報、または特開平２−２９６８３４号公報な
どに開示されており、これらに記載されたものと同様な
方法で成形することができる。射出成形方法によりウェ
ハー保持リングを成形する場合にはポリアリーレンケト
ンを混合することが、射出成形を容易に行う観点からも
好ましい。
【実施例】本発明を例を用いて説明すれば以下のとおり
である。
【００４７】実施例 ＣＭＰ用ウェハー保持リングに用いられる材料の耐摩耗
性を評価した。試験片として、下記ａ〜ｈの材料からな
る、Φ11.3mm×10mmの柱状材料を用意した。この柱状材
料の平面の一方には、厚さが500〜800μｍの突起部分を
設け、この突起部分をスラリー中に浸漬された相手材に
接触させ、荷重をかけながら回転させて、その摩耗量を
測定した。摩耗量は、突起部分の高さの減少量（μｍ）
と、突起部分の中心断面積の減少量（μｍ２）とで評価
した。また、摩耗後の断面形状についても観察した。試
験条件は下記の通りであった。 面圧： ３００ｇ／ｃｍ２ 周速： ０．９ｍ／ｓｅｃ． 摩耗時間： ８時間 使用スラリー： 酸性スラリー CABOT社製 Ｗ２０００ アルカリ性スラリー ＣＡＢＯＴ社製 ＳＳ−２５ 相手材： RODEL社製 ＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００ 評価材料： ａ．ポリベンゾイミダゾール（クラリアントジャパン社
製 セラゾールＵ−６０） ｂ．ポリベンゾイミダゾール５０重量％＋ポリエーテル
エーテルケトン５０重量 ％（クラリアントジャパン社製 セラゾールＴＵ−６
０） ｃ．ポリイミド（デュポン社製 ベスペルＳＰ−１） ｄ．ポリフェニルサルフェート （日本ポリペンコ社製
テクトロンＰＰＳ） ｅ．ポリエーテルエーテルケトン（VICTOREX社製 ＰＥ
ＥＫナチュラル） ｆ．ポリカーボネート（タキロン社製ポリカーボネー
ト） ｇ．ポリオキシメチレン（日本ポリペンコ社製ジュラコ
ン） ｈ．アルミナ ここで、ａ．およびｂ．のポリベンゾイミダゾールは、
前記した一般式(VIII)を有するものである。
【００４８】得られた結果は下記の通りであった。 表１ 高さ減少量(μｍ) 断面積減少量(μｍ ２ ) 試験片材質 SS25 W2000 SS25 W2000 断面形状 ａ 42 117 109333 193939 Ａ ｂ 6 69 223000 295000 Ａ−Ｂ ｃ 127 116 322344 477247 Ｂ ｄ 679 648 1827636 1738210 Ｃ ｅ 57 64 1122440 1407161 Ｂ ｆ 767 684 2078273 1977000 Ｃ ｇ 637 637 1556363 1335400 Ｃ ｈ 0 27 69000 81000 Ａ ここで、摩耗後の断面形状は下記の基準で評価した。 Ａ： 突起部分のエッジ部がほとんど維持されるか、や
や丸みを帯びている。 Ｂ： 突起部分のエッジ部およびその内周部が摩耗する
傾向がある。 Ｃ： 突起部分のエッジ部が著しく摩耗し、エッジ部分
が残っていない。
【００４９】この結果より、ポリベンゾイミダゾールを
含む樹脂組成物の耐摩耗性は、従来、ウェハー保持用リ
ングの材質として使われていた樹脂材料よりも優れてい
ることがわかる。その耐摩耗性はアルミナに次ぐもので
あり、しかも樹脂組成物であるためにウェハーを金属に
よって汚染することもなく、ウェハーの外縁を損傷する
こともない。また、摩耗後の断面形状についても、本発
明のウェハー保持リングは摩耗による形状変化が小さい
ことがわかる。このような特性は、ＣＭＰ装置に用いた
ときに、形状変化による交換の頻度を低減するのに有効
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】化学的機械的研磨装置の模式図であり、（ａ）
は立面断面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】本発明によるウェハー保持リングの断面構造の
模式図。
【符号の説明】
１ 回転基盤 ２ 研磨パッド ３ ウェハー ４ ウェハー保持リング ５ キャリア ６ 樹脂組成物 ７ 心材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相 澤 雅 美 東京都文京区本駒込二丁目28番８号 文京 グリーンコート センターオフィス９階 クラリアントジャパン株式会社内 (72)発明者 坂 本 勝 幸 東京都文京区本駒込二丁目28番８号 文京 グリーンコート センターオフィス９階 クラリアントジャパン株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AB04 CB02 CB06 CB10 DA12 DA17 5F031 CA02 HA02 HA08 MA22 PA30

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】化学的機械的研磨装置にウェハーを保持さ
    せるためのウェハー保持リングであって、ウェハー保持
    リングの、少なくともウェハーと接触し得る部分の表面
    が、ポリベンゾイミダゾールを少なくとも３０重量％以
    上を含有する樹脂組成物からなることを特徴とする化学
    的機械的研磨装置用ウェハー保持リング。
  2. 【請求項２】前記樹脂組成物が、さらにポリアリーレン
    ケトン７０重量％以下を含有することを特徴とする請求
    項１に記載の化学的機械的研磨装置用ウェハー保持リン
    グ。
  3. 【請求項３】前記樹脂組成物が、さらに充填剤４０重量
    ％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に
    記載の化学的機械的研磨装置用ウェハー保持リング。
  4. 【請求項４】前記充填剤が、グラスファイバー、カーボ
    ンファイバー、グラファイト、窒化ホウ素、カーボンブ
    ラック、酸化チタン、または酸化ケイ素である請求項３
    に記載の化学的機械的研磨装置用ウェハー保持リング。
  5. 【請求項５】ウェハー保持リングの、少なくともウェハ
    ーと接触し得る部分の表面に、前記樹脂組成物からなる
    表面樹脂層が形成されており、その表面樹脂層の厚さが
    ５０μｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記
    載の化学的機械的研磨装置用ウェハー保持リング。
  6. 【請求項６】ウェハー保持リング全体が、前記樹脂組成
    物からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学
    的機械的研磨装置用ウェハー保持リング。
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