JP2003245859A - 研磨粒子含浸組成物の製造方法、研磨粒子含有組成物、これを利用した研磨パッド、研磨パッドの製造方法、及び化学的機械的研磨方法 - Google Patents
研磨粒子含浸組成物の製造方法、研磨粒子含有組成物、これを利用した研磨パッド、研磨パッドの製造方法、及び化学的機械的研磨方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 半導体基板に形成された層間絶縁膜の研磨に
要するスラリーの量を減少させる。 【解決手段】 研磨パッドの表面に、カプセル化された
研磨粒子１５を含浸させた組成物を塗布する。具体的に
は、まず研磨粒子１５を１次バインダー１２によりカプ
セル化して研磨粒子１１を作製する。１次バインダー１
２にはエッチング液に溶解するものを適用する。研磨粒
子１１をさらに２次バインダー１３に含浸させて研磨層
１０を形成する。層間絶縁膜の研磨の際には、１次バイ
ンダー１２がエッチング液に溶解することで層間絶縁膜
に導き出される。
要するスラリーの量を減少させる。 【解決手段】 研磨パッドの表面に、カプセル化された
研磨粒子１５を含浸させた組成物を塗布する。具体的に
は、まず研磨粒子１５を１次バインダー１２によりカプ
セル化して研磨粒子１１を作製する。１次バインダー１
２にはエッチング液に溶解するものを適用する。研磨粒
子１１をさらに２次バインダー１３に含浸させて研磨層
１０を形成する。層間絶縁膜の研磨の際には、１次バイ
ンダー１２がエッチング液に溶解することで層間絶縁膜
に導き出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨粒子含浸組成
物及びこれを利用した研磨パッドに関し、より詳しくは
半導体基板に形成された層間絶縁膜をＣＭＰ方法で研磨
するとき用いるものであり、カプセル化された研磨粒子
を含浸させた組成物を塗布して作った研磨パッドに関す
る。
物及びこれを利用した研磨パッドに関し、より詳しくは
半導体基板に形成された層間絶縁膜をＣＭＰ方法で研磨
するとき用いるものであり、カプセル化された研磨粒子
を含浸させた組成物を塗布して作った研磨パッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＭＰは化学的反応と機械的反
応が結合して発生するもので、化学的反応はスラリー内
に含まれているエッチング溶液と膜間の化学反応を意味
し、機械的反応は研磨パッドにより加えられた力がスラ
リー内の研磨粒子に伝えられ、既に化学的反応を受けた
膜が研磨粒子により機械的に剥離されることを意味す
る。従来のＣＭＰ工程は、回転する研磨パッドと基板が
直接的に加圧接触し、これらの界面に研磨粒子及びエッ
チング溶液を含むスラリーが供給されることにより行わ
れた。したがって、基板表面はスラリーが塗布された研
磨パッドにより機械的及び科学的に研磨されて平坦化さ
れるため、スラリー組成物を構成する研磨粒子及びエッ
チング溶液により研磨速度、研磨表面の欠陥及び腐食等
の特性が異なることになる。このような従来の研磨粒子
を含むスラリー供給方式によるＣＭＰ工程は、ウェーハ
１枚に対し２００〜３００ｍＬ／ｍｉｎ程度のスラリー
が消耗するが、このうち２０〜３０％程度だけがＣＭＰ
工程に参加する。しかし、研磨工程の安定性の側面で供
給されるスラリーの使用量を自由に減少させることがで
きないためこれに伴う経済的損失を甘受するしかなく、
さらに、スラリーに添加される研磨粒子の量を減少させ
る場合は研磨速度が低下する結果をもたらした。
応が結合して発生するもので、化学的反応はスラリー内
に含まれているエッチング溶液と膜間の化学反応を意味
し、機械的反応は研磨パッドにより加えられた力がスラ
リー内の研磨粒子に伝えられ、既に化学的反応を受けた
膜が研磨粒子により機械的に剥離されることを意味す
る。従来のＣＭＰ工程は、回転する研磨パッドと基板が
直接的に加圧接触し、これらの界面に研磨粒子及びエッ
チング溶液を含むスラリーが供給されることにより行わ
れた。したがって、基板表面はスラリーが塗布された研
磨パッドにより機械的及び科学的に研磨されて平坦化さ
れるため、スラリー組成物を構成する研磨粒子及びエッ
チング溶液により研磨速度、研磨表面の欠陥及び腐食等
の特性が異なることになる。このような従来の研磨粒子
を含むスラリー供給方式によるＣＭＰ工程は、ウェーハ
１枚に対し２００〜３００ｍＬ／ｍｉｎ程度のスラリー
が消耗するが、このうち２０〜３０％程度だけがＣＭＰ
工程に参加する。しかし、研磨工程の安定性の側面で供
給されるスラリーの使用量を自由に減少させることがで
きないためこれに伴う経済的損失を甘受するしかなく、
さらに、スラリーに添加される研磨粒子の量を減少させ
る場合は研磨速度が低下する結果をもたらした。
【０００３】現在通常用いられるＣＭＰ用スラリーの場
合、工程進行後研磨副産物、研磨粒子とエッチング溶液
が混合している状態の廃液が発生するが、１枚のウェー
ハに対し３〜４回程度のＣＭＰ工程が適用されると仮定
する場合２〜４Ｌ程度のスラリーが消耗し、結局一日に
１０００枚のウェーハ加工時に発生する廃液の量は２０
００〜４０００Ｌ程度になるので、これを処理するため
には別の費用が消費されるという問題点があった。
合、工程進行後研磨副産物、研磨粒子とエッチング溶液
が混合している状態の廃液が発生するが、１枚のウェー
ハに対し３〜４回程度のＣＭＰ工程が適用されると仮定
する場合２〜４Ｌ程度のスラリーが消耗し、結局一日に
１０００枚のウェーハ加工時に発生する廃液の量は２０
００〜４０００Ｌ程度になるので、これを処理するため
には別の費用が消費されるという問題点があった。
【０００４】さらに、従来のスラリー供給方式を用いた
ＣＭＰ工程に過研磨（overpolishing）が適用される限
り、ディバイスを構成している異種物質間の圧力の不均
一分布、研磨粒子の含有量、金属ＣＭＰ時の酸化剤の影
響等で発生するディッシング（dishing）と腐食（erosi
on）特性等を避けることができないという問題点があっ
た。
ＣＭＰ工程に過研磨（overpolishing）が適用される限
り、ディバイスを構成している異種物質間の圧力の不均
一分布、研磨粒子の含有量、金属ＣＭＰ時の酸化剤の影
響等で発生するディッシング（dishing）と腐食（erosi
on）特性等を避けることができないという問題点があっ
た。
【０００５】研磨粒子を含む研磨パッドに関する従来の
技術として、特許文献１は金属層を除去するのに用いら
れるものであり、基板（substrate）、異種固体触媒（h
eterogeneous solid catalyst）及び選択的に研磨粒子
を含む研磨パッドを開示する。
技術として、特許文献１は金属層を除去するのに用いら
れるものであり、基板（substrate）、異種固体触媒（h
eterogeneous solid catalyst）及び選択的に研磨粒子
を含む研磨パッドを開示する。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４３５９４７号明細書（第
２頁）
２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な従来の問題点を解決するためスラリー供給方式による
遊離（free）粒子状の研磨粒子を用いる代りに、研磨粒
子をパッドの表面に付着する方法を介して研磨粒子の自
由度を抑制させようとカプセル化された研磨粒子を含浸
させた組成物、及びこのような組成物をパッドに塗布し
て作った研磨パッドを提供することを目的とする。さら
に、本発明は前記の研磨パッドを利用したＣＭＰ方法を
提供することを目的とする。
な従来の問題点を解決するためスラリー供給方式による
遊離（free）粒子状の研磨粒子を用いる代りに、研磨粒
子をパッドの表面に付着する方法を介して研磨粒子の自
由度を抑制させようとカプセル化された研磨粒子を含浸
させた組成物、及びこのような組成物をパッドに塗布し
て作った研磨パッドを提供することを目的とする。さら
に、本発明は前記の研磨パッドを利用したＣＭＰ方法を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、（ａ）溶
媒と１次バインダーを混合して１次混合物を製造する段
階、（ｂ）前記１次混合物に研磨粒子を混合して２次混
合物を製造する段階、（ｃ）前記２次混合物を乾燥して
溶媒を除去することにより、カプセル化された研磨粒子
を得る段階、及び（ｄ）前記カプセル化された研磨粒子
と、２次バインダーを混合する段階を含むことを特徴と
する。
は、研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、（ａ）溶
媒と１次バインダーを混合して１次混合物を製造する段
階、（ｂ）前記１次混合物に研磨粒子を混合して２次混
合物を製造する段階、（ｃ）前記２次混合物を乾燥して
溶媒を除去することにより、カプセル化された研磨粒子
を得る段階、及び（ｄ）前記カプセル化された研磨粒子
と、２次バインダーを混合する段階を含むことを特徴と
する。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記（ｂ）
段階で研磨粒子は、１次バインダーに対し５〜２５重量
％の比率で用いられることを特徴とする。
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記（ｂ）
段階で研磨粒子は、１次バインダーに対し５〜２５重量
％の比率で用いられることを特徴とする。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記１次バ
インダーはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコ
ール、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−
アクリル系樹脂及びこれらの混合でなる群から選択され
ることを特徴とする。
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記１次バ
インダーはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコ
ール、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−
アクリル系樹脂及びこれらの混合でなる群から選択され
ることを特徴とする。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記研磨粒
子はヒュームドシリカ、コロイド性シリカ、酸化セリウ
ム、酸化マンガン、酸化アルミニウム及びこれらの混合
でなる群から選択されることを特徴とする。
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記研磨粒
子はヒュームドシリカ、コロイド性シリカ、酸化セリウ
ム、酸化マンガン、酸化アルミニウム及びこれらの混合
でなる群から選択されることを特徴とする。
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記２次バ
インダーはポリエチレン、ポリエチレングリコールマク
ロアクリレート及び選択的にトリメチルオールプロパン
トリアクリレートが混合された樹脂が用いられることを
特徴とする。
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記２次バ
インダーはポリエチレン、ポリエチレングリコールマク
ロアクリレート及び選択的にトリメチルオールプロパン
トリアクリレートが混合された樹脂が用いられることを
特徴とする。
【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記ポリエ
チレン：ポリエチレングリコールマクロアクリレート：
トリメチルオールプロパントリアクリレートの混合比が
４６〜６０重量％：４０〜４６重量％：０〜６重量％で
あることを特徴とする。
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記ポリエ
チレン：ポリエチレングリコールマクロアクリレート：
トリメチルオールプロパントリアクリレートの混合比が
４６〜６０重量％：４０〜４６重量％：０〜６重量％で
あることを特徴とする。
【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記（ｂ）
段階は２次混合物にポリビニルピロリドン又はＮ−ビニ
ル−２−ピロリドンをさらに添加することを特徴とす
る。
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記（ｂ）
段階は２次混合物にポリビニルピロリドン又はＮ−ビニ
ル−２−ピロリドンをさらに添加することを特徴とす
る。
【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記（ｃ）
段階で乾燥は、噴霧乾燥により行われることを特徴とす
る。
の研磨粒子含浸組成物の製造方法であって、前記（ｃ）
段階で乾燥は、噴霧乾燥により行われることを特徴とす
る。
【００１６】請求項９に記載の発明は、研磨粒子含浸組
成物であって、請求項１から請求項８の何れかに記載の
方法により製造されたことを特徴とする。
成物であって、請求項１から請求項８の何れかに記載の
方法により製造されたことを特徴とする。
【００１７】請求項１０に記載の発明は研磨パッドであ
って、（ａ）ベースパッドと（ｂ）ベースパッドの上部
に形成され、１次バインダーでカプセル化された研磨粒
子を含む研磨層を含むことを特徴とする。
って、（ａ）ベースパッドと（ｂ）ベースパッドの上部
に形成され、１次バインダーでカプセル化された研磨粒
子を含む研磨層を含むことを特徴とする。
【００１８】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の研磨パッドであって、前記研磨層は、請求項９に
記載の研磨粒子含浸組成物を硬化して形成することを特
徴とする。
記載の研磨パッドであって、前記研磨層は、請求項９に
記載の研磨粒子含浸組成物を硬化して形成することを特
徴とする。
【００１９】請求項１２に記載の発明は、請求項１０に
記載の研磨パッドであって、前記研磨層は、２次バイン
ダーと前記２次バインダーに含浸されたカプセル化され
た研磨粒子を含むことを特徴とする。
記載の研磨パッドであって、前記研磨層は、２次バイン
ダーと前記２次バインダーに含浸されたカプセル化され
た研磨粒子を含むことを特徴とする。
【００２０】請求項１３に記載の発明は、請求項１０か
ら請求項１２の何れかに記載の研磨パッドであって、前
記１次バインダーはポリエチレングリコール、ポリビニ
ルアルコール、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ス
チレン−アクリル系樹脂及びこれらの混合でなる群から
選択されることを特徴とする。
ら請求項１２の何れかに記載の研磨パッドであって、前
記１次バインダーはポリエチレングリコール、ポリビニ
ルアルコール、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ス
チレン−アクリル系樹脂及びこれらの混合でなる群から
選択されることを特徴とする。
【００２１】請求項１４に記載の発明は、請求項１１又
は請求項１２に記載の研磨パッドであって、前記２次バ
インダーはポリエチレン、ポリエチレングリコールマク
ロアクリレート及び選択的にトリメチルオールプロパン
トリアクリレートが混合された樹脂であることを特徴と
する。
は請求項１２に記載の研磨パッドであって、前記２次バ
インダーはポリエチレン、ポリエチレングリコールマク
ロアクリレート及び選択的にトリメチルオールプロパン
トリアクリレートが混合された樹脂であることを特徴と
する。
【００２２】請求項１５に記載の発明は、研磨パッドの
製造方法であって、（ａ）請求項１から請求項９の何れ
かに記載の方法により製造された研磨粒子含浸組成物を
ベースパッド上部にコーティングして研磨層を形成する
段階、及び（ｂ）前記研磨層を硬化して研磨パッドを完
成する段階を含むことを特徴とする。
製造方法であって、（ａ）請求項１から請求項９の何れ
かに記載の方法により製造された研磨粒子含浸組成物を
ベースパッド上部にコーティングして研磨層を形成する
段階、及び（ｂ）前記研磨層を硬化して研磨パッドを完
成する段階を含むことを特徴とする。
【００２３】請求項１６に記載の発明は、請求項１５に
記載の研磨パッドの製造方法であって、前記（ａ）段階
は、スクリーンプリンティング方式によりコーティング
されることを特徴とする。
記載の研磨パッドの製造方法であって、前記（ａ）段階
は、スクリーンプリンティング方式によりコーティング
されることを特徴とする。
【００２４】請求項１７に記載の発明は、請求項１５に
記載の研磨パッドの製造方法であって、前記（ｂ）段階
は熱硬化、紫外線硬化又は電子線硬化により硬化される
ことを特徴とする。
記載の研磨パッドの製造方法であって、前記（ｂ）段階
は熱硬化、紫外線硬化又は電子線硬化により硬化される
ことを特徴とする。
【００２５】請求項１８に記載の発明は、層間絶縁膜の
化学的機械的研磨方法であって、請求項１０に記載の研
磨パッドを用いることを特徴とする。
化学的機械的研磨方法であって、請求項１０に記載の研
磨パッドを用いることを特徴とする。
【００２６】請求項１９に記載の発明は、請求項１８に
記載の化学的機械的研磨方法であって、前記化学的機械
的研磨は、エッチング溶液が供給されることにより進め
られることを特徴とする。
記載の化学的機械的研磨方法であって、前記化学的機械
的研磨は、エッチング溶液が供給されることにより進め
られることを特徴とする。
【００２７】請求項２０に記載の発明は、請求項１９に
記載の化学的機械的研磨方法であって、前記エッチング
溶液は、超純水及びアルカリ性溶液でなる群から選択さ
れることを特徴とする。
記載の化学的機械的研磨方法であって、前記エッチング
溶液は、超純水及びアルカリ性溶液でなる群から選択さ
れることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明では研磨粒子含浸組成物、
このような組成物をパッドに塗布して作った研磨パッ
ド、及びこのような研磨パッドを利用したＣＭＰ方法を
提供する。以下、図面に基づき本発明を詳しく説明すれ
ば次の通りである。
このような組成物をパッドに塗布して作った研磨パッ
ド、及びこのような研磨パッドを利用したＣＭＰ方法を
提供する。以下、図面に基づき本発明を詳しく説明すれ
ば次の通りである。
【００２９】先ず、本発明ではカプセル化された研磨粒
子を含浸させた組成物の研磨粒子含浸組成物をパッドに
塗布して作った研磨パッドを提供するが、これは図１に
示されているようにベースパッド２０及びベースパッド
上部に形成された研磨層１０を含む。ベースパッド２０
は軟質又は硬質で成り得るが、好ましくは均一性（unif
ormity）を確保する役割を果す軟質層と、広域平坦性
（planarity）を確保する役割を果す硬質層の積層構造
に形成される。前記の研磨層１０は、図２に示されてい
るように２次バインダー１３と前記２次バインダー１３
に含浸されカプセル化された研磨粒子１５を含み、前記
カプセル化された研磨粒子１５は１次バインダー１２に
よりカプセル化された研磨粒子１１をいう。
子を含浸させた組成物の研磨粒子含浸組成物をパッドに
塗布して作った研磨パッドを提供するが、これは図１に
示されているようにベースパッド２０及びベースパッド
上部に形成された研磨層１０を含む。ベースパッド２０
は軟質又は硬質で成り得るが、好ましくは均一性（unif
ormity）を確保する役割を果す軟質層と、広域平坦性
（planarity）を確保する役割を果す硬質層の積層構造
に形成される。前記の研磨層１０は、図２に示されてい
るように２次バインダー１３と前記２次バインダー１３
に含浸されカプセル化された研磨粒子１５を含み、前記
カプセル化された研磨粒子１５は１次バインダー１２に
よりカプセル化された研磨粒子１１をいう。
【００３０】このとき、１次バインダー１２はエッチン
グ溶液に溶解されるものであり、例えば、水に対する溶
解度及び溶解速度の大きいポリエチレングリコール、ポ
リビニルアルコール又はセルロース系樹脂を用いること
ができ、さらに、アルカリ性溶液に溶解されるアクリル
系樹脂又はスチレン−アクリル系樹脂を用いることがで
きる。研磨粒子１１にはヒュームドシリカ（fumed sili
ca）、コロイド性シリカ（colloidal silica）、酸化セ
リウム（ＣｅＯ2）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）又は酸化
アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等、一般的な研磨粒子を用い
ることができる。
グ溶液に溶解されるものであり、例えば、水に対する溶
解度及び溶解速度の大きいポリエチレングリコール、ポ
リビニルアルコール又はセルロース系樹脂を用いること
ができ、さらに、アルカリ性溶液に溶解されるアクリル
系樹脂又はスチレン−アクリル系樹脂を用いることがで
きる。研磨粒子１１にはヒュームドシリカ（fumed sili
ca）、コロイド性シリカ（colloidal silica）、酸化セ
リウム（ＣｅＯ2）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）又は酸化
アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等、一般的な研磨粒子を用い
ることができる。
【００３１】さらに、２次バインダー１３は研磨を望む
ウェーハとパッドの接触圧力により膨潤（swelling）す
るか、或いはこのような研磨圧力及びエッチング溶液と
の相互作用により膨潤可能な物質が用いられるが、本発
明ではポリエチレン（polyethylene）、ポリエチレング
リコールマクロアクリレート（polyethyleneglycolmacr
oacrylate）及び選択的にトリメチルオールプロパント
リアクリレート（trimethylolpropanetriacrylate）が
混合された樹脂が用いられる。このとき、前記ポリエチ
レンは重合度が２００〜７００であるのが好ましい。
ウェーハとパッドの接触圧力により膨潤（swelling）す
るか、或いはこのような研磨圧力及びエッチング溶液と
の相互作用により膨潤可能な物質が用いられるが、本発
明ではポリエチレン（polyethylene）、ポリエチレング
リコールマクロアクリレート（polyethyleneglycolmacr
oacrylate）及び選択的にトリメチルオールプロパント
リアクリレート（trimethylolpropanetriacrylate）が
混合された樹脂が用いられる。このとき、前記ポリエチ
レンは重合度が２００〜７００であるのが好ましい。
【００３２】次に、本発明では前記研磨パッドの製造方
法を提供する。図３は、本発明に係る研磨パッドの製造
工程図であり、前記研磨層１０を含む研磨パッドの製造
方法は下記の段階を含む。 （ａ）溶媒１４と１次バインダー１２を混合して１次混
合物を製造する段階、（ｂ）前記１次混合物に研磨粒子
１１を混合して２次混合物を製造する段階、（ｃ）前記
２次混合物を乾燥して溶媒１４を除去することにより、
カプセル化された研磨粒子１５を得る段階、（ｄ）前記
カプセル化された研磨粒子１５と２次バインダー１３を
混合して研磨粒子含浸組成物を製造する段階、（ｅ）前
記研磨粒子含浸組成物をベースパッド２０上部にコーテ
ィングして研磨層１０を形成される段階、及び（ｆ）前
記研磨層１０を硬化して研磨パッドを完成する段階を含
む。
法を提供する。図３は、本発明に係る研磨パッドの製造
工程図であり、前記研磨層１０を含む研磨パッドの製造
方法は下記の段階を含む。 （ａ）溶媒１４と１次バインダー１２を混合して１次混
合物を製造する段階、（ｂ）前記１次混合物に研磨粒子
１１を混合して２次混合物を製造する段階、（ｃ）前記
２次混合物を乾燥して溶媒１４を除去することにより、
カプセル化された研磨粒子１５を得る段階、（ｄ）前記
カプセル化された研磨粒子１５と２次バインダー１３を
混合して研磨粒子含浸組成物を製造する段階、（ｅ）前
記研磨粒子含浸組成物をベースパッド２０上部にコーテ
ィングして研磨層１０を形成される段階、及び（ｆ）前
記研磨層１０を硬化して研磨パッドを完成する段階を含
む。
【００３３】先ず、前記（ａ）段階では溶媒１４と１次
バインダー１２を混合するが、このとき用いられる１次
バインダー１２は研磨粒子１１をカプセル化する役割を
果すものであり、前述のようにポリエチレングリコー
ル、ポリビニルアルコール、セルロース系樹脂、アクリ
ル系樹脂又はスチレン−アクリル系樹脂等が用いられ
る。
バインダー１２を混合するが、このとき用いられる１次
バインダー１２は研磨粒子１１をカプセル化する役割を
果すものであり、前述のようにポリエチレングリコー
ル、ポリビニルアルコール、セルロース系樹脂、アクリ
ル系樹脂又はスチレン−アクリル系樹脂等が用いられ
る。
【００３４】このとき、１次バインダー１２にエッチン
グ溶液に溶解される樹脂を用いる理由は、追ってＣＭＰ
工程時に研磨パッドにエッチング溶液が供給されたとき
研磨粒子１１をカプセル化している１次バインダー１２
が溶解されてこそ、研磨粒子１１が導き出されることに
より研磨工程に参加できるためである。さらに、前記溶
媒１４にはアルコール系溶媒として好ましくはエタノー
ル又はイソプロパノール等が用いられ、その使用量は
（ｂ）段階で研磨粒子１１を混合した後、［溶媒１４の
かさ］：［１次バインダー１２と研磨粒子１１の総か
さ］が６：４程度になるよう調節するのが好ましい。
グ溶液に溶解される樹脂を用いる理由は、追ってＣＭＰ
工程時に研磨パッドにエッチング溶液が供給されたとき
研磨粒子１１をカプセル化している１次バインダー１２
が溶解されてこそ、研磨粒子１１が導き出されることに
より研磨工程に参加できるためである。さらに、前記溶
媒１４にはアルコール系溶媒として好ましくはエタノー
ル又はイソプロパノール等が用いられ、その使用量は
（ｂ）段階で研磨粒子１１を混合した後、［溶媒１４の
かさ］：［１次バインダー１２と研磨粒子１１の総か
さ］が６：４程度になるよう調節するのが好ましい。
【００３５】次に、前記（ｂ）段階では前記溶媒１４と
１次バインダー１２の混合溶液に研磨粒子１１を混合す
るが、このとき研磨粒子１１には前述のようにヒューム
ドシリカ、コロイド性シリカ、酸化セリウム、酸化マン
ガン又は酸化アルミニウム等を用い、その使用量は前記
１次バインダー１２の使用量を基準に５〜２５重量％と
なるよう調節する。さらに、前記（ｂ）段階では研磨粒
子１１間の結合力を増進させるため、エッチング溶液の
水又はアルカリ性溶液に溶解されるポリビニルピロリド
ン（polyvinyl pyrrolidone）又はＮ−ビニル−２−ピ
ロリドン（Ｎ−vinyl−２−pyrrolidone）を、前記研磨
粒子に対し１〜１０重量％の量で溶媒１４、１次バイン
ダー１２及び研磨粒子１１の混合物に混合して用いるこ
とができる。
１次バインダー１２の混合溶液に研磨粒子１１を混合す
るが、このとき研磨粒子１１には前述のようにヒューム
ドシリカ、コロイド性シリカ、酸化セリウム、酸化マン
ガン又は酸化アルミニウム等を用い、その使用量は前記
１次バインダー１２の使用量を基準に５〜２５重量％と
なるよう調節する。さらに、前記（ｂ）段階では研磨粒
子１１間の結合力を増進させるため、エッチング溶液の
水又はアルカリ性溶液に溶解されるポリビニルピロリド
ン（polyvinyl pyrrolidone）又はＮ−ビニル−２−ピ
ロリドン（Ｎ−vinyl−２−pyrrolidone）を、前記研磨
粒子に対し１〜１０重量％の量で溶媒１４、１次バイン
ダー１２及び研磨粒子１１の混合物に混合して用いるこ
とができる。
【００３６】次に、前記（ｃ）段階では乾燥して溶媒１
４を除去することによりカプセル化された研磨粒子１５
を得る。このとき、乾燥は噴霧乾燥を行うのが好まし
い。噴霧乾燥（spray drying）とは、材料を微粒化する
ため所定の液体状態の材料を熱風の中に噴霧させ、１ｍ
ｍ以下の微細な水滴状態で気流に同伴させながら乾燥さ
せる方法をいう。
４を除去することによりカプセル化された研磨粒子１５
を得る。このとき、乾燥は噴霧乾燥を行うのが好まし
い。噴霧乾燥（spray drying）とは、材料を微粒化する
ため所定の液体状態の材料を熱風の中に噴霧させ、１ｍ
ｍ以下の微細な水滴状態で気流に同伴させながら乾燥さ
せる方法をいう。
【００３７】次に、前記（ｄ）段階では（ｃ）段階から
得たカプセル化された研磨粒子１５と２次バインダ１３
を混合して研磨粒子含浸組成物を製造するが、このとき
２次バインダ１３はカプセル化された研磨粒子１５を支
持する役割を果たすもので、前述のように本発明ではポ
リエチレン、ポリエチレングリコールマクロアクリレー
ト及び選択的にトリメチルオールプロパントリアクリレ
ートが混合された樹脂を用いる。前記トリメチルオール
プロパントリアクリレートは、２次バインダ１３の機械
的特性を調節する役割を果たすものである。これらの使
用量は、ポリエチレン：ポリエチレングリコールマクロ
アクリレート：トリメチルオールプロパントリアクリレ
ートの混合比が４６〜６０重量％：４０〜４６重量％：
０〜６重量％となるよう調節するが、ポリエチレンとポ
リエチレングリコールマクロアクリレートの混合比が増
加するほど膨潤特性が良好になり、トリメチルオールプ
ロパントリアクリレートの混合比が増加するほど膨潤特
性は劣化するが機械的強度は増加する。
得たカプセル化された研磨粒子１５と２次バインダ１３
を混合して研磨粒子含浸組成物を製造するが、このとき
２次バインダ１３はカプセル化された研磨粒子１５を支
持する役割を果たすもので、前述のように本発明ではポ
リエチレン、ポリエチレングリコールマクロアクリレー
ト及び選択的にトリメチルオールプロパントリアクリレ
ートが混合された樹脂を用いる。前記トリメチルオール
プロパントリアクリレートは、２次バインダ１３の機械
的特性を調節する役割を果たすものである。これらの使
用量は、ポリエチレン：ポリエチレングリコールマクロ
アクリレート：トリメチルオールプロパントリアクリレ
ートの混合比が４６〜６０重量％：４０〜４６重量％：
０〜６重量％となるよう調節するが、ポリエチレンとポ
リエチレングリコールマクロアクリレートの混合比が増
加するほど膨潤特性が良好になり、トリメチルオールプ
ロパントリアクリレートの混合比が増加するほど膨潤特
性は劣化するが機械的強度は増加する。
【００３８】次に、前記（ｅ）段階では研磨粒子含浸組
成物をスクリーンプリンティング（screen printing）
方式を用いてベースパッド２０上部にコーティングして
研磨層１０を形成させ、前記（ｆ）段階では用いる樹脂
の種類と混合比に従い熱硬化、紫外線硬化又は電子線硬
化等の方法で硬化する。
成物をスクリーンプリンティング（screen printing）
方式を用いてベースパッド２０上部にコーティングして
研磨層１０を形成させ、前記（ｆ）段階では用いる樹脂
の種類と混合比に従い熱硬化、紫外線硬化又は電子線硬
化等の方法で硬化する。
【００３９】さらに、本発明では前記の製造方法により
製造された研磨パッドを用いたＣＭＰ方法を提供する。
前記の製造方法により製造された研磨パッドを用いたＣ
ＭＰ工程は、回転する研磨パッドと基板が直接的に加圧
接触されるようにし、これらの界面に超純水又はアルカ
リ性溶液等のエッチング溶液が供給されることにより行
われる。その原理は、エッチング溶液が供給されながら
基板とパッドとの摩擦力により膨潤された２次バインダ
が、エッチング溶液により完全に溶解せず一部のみ除去
された状態で研磨粒子が脱離しないよう支持し、エッチ
ング溶液に対し溶解度の大きい１次バインダは溶解され
るため、研磨粒子が導き出されて加工に参加することに
なるのである。以上で説明した本発明に係る研磨層を含
む研磨パッドを用いたＣＭＰ工程は、従来の一般的なス
ラリーを用いて層間絶縁膜を研磨する全ての工程に適用
可能である。
製造された研磨パッドを用いたＣＭＰ方法を提供する。
前記の製造方法により製造された研磨パッドを用いたＣ
ＭＰ工程は、回転する研磨パッドと基板が直接的に加圧
接触されるようにし、これらの界面に超純水又はアルカ
リ性溶液等のエッチング溶液が供給されることにより行
われる。その原理は、エッチング溶液が供給されながら
基板とパッドとの摩擦力により膨潤された２次バインダ
が、エッチング溶液により完全に溶解せず一部のみ除去
された状態で研磨粒子が脱離しないよう支持し、エッチ
ング溶液に対し溶解度の大きい１次バインダは溶解され
るため、研磨粒子が導き出されて加工に参加することに
なるのである。以上で説明した本発明に係る研磨層を含
む研磨パッドを用いたＣＭＰ工程は、従来の一般的なス
ラリーを用いて層間絶縁膜を研磨する全ての工程に適用
可能である。
【００４０】
【発明の効果】上述のように、本発明では研磨パッドの
研磨層から供給される研磨粒子が研磨に参加するように
し、エッチング溶液が供給されるようにしてＣＭＰ工程
を進めることにより、従来費やされていた研磨粒子及び
エッチング溶液が混合されたスラリーの使用量を６０〜
７０％以下に減少させ、廃液の処理費用を減少させるだ
けでなく、複雑なスラリー供給装置を用いる必要がなく
ディッシングと腐食特性を２０〜３０％減少させること
ができるので、全体の工程マージンを確保することがで
きる。
研磨層から供給される研磨粒子が研磨に参加するように
し、エッチング溶液が供給されるようにしてＣＭＰ工程
を進めることにより、従来費やされていた研磨粒子及び
エッチング溶液が混合されたスラリーの使用量を６０〜
７０％以下に減少させ、廃液の処理費用を減少させるだ
けでなく、複雑なスラリー供給装置を用いる必要がなく
ディッシングと腐食特性を２０〜３０％減少させること
ができるので、全体の工程マージンを確保することがで
きる。
【図１】本発明に係る研磨パッドの断面図である。
【図２】本発明に係る研磨パッドにおいて、研磨層の構
成図である。
成図である。
【図３】本発明に係る研磨パッドの製造工程図である。
１０ 研磨層
１１ 研磨粒子
１２ １次バインダ
１３ ２次バインダ
１４ 溶媒
１５ カプセル化された研磨粒子
２０ ベースパッド
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ２４Ｄ 3/28 Ｂ２４Ｄ 3/28
Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０Ｄ
Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｂ
６２２Ｆ
Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CA01 DA02 DA12
3C063 AB05 BB01 BB03 BB14 BB18
BC03 BG07 CC01 CC16 CC23
EE10 EE26 FF23
Claims (20)
- 【請求項１】（ａ）溶媒と１次バインダーを混合して１
次混合物を製造する段階、 （ｂ）前記１次混合物に研磨粒子を混合して２次混合物
を製造する段階、 （ｃ）前記２次混合物を乾燥して溶媒を除去することに
より、カプセル化された研磨粒子を得る段階、及び （ｄ）前記カプセル化された研磨粒子と、２次バインダ
ーを混合する段階を含むことを特徴とする研磨粒子含浸
組成物の製造方法。 - 【請求項２】前記（ｂ）段階で研磨粒子は、１次バイン
ダーに対し５〜２５重量％の比率で用いられることを特
徴とする請求項１に記載の研磨粒子含浸組成物の製造方
法。 - 【請求項３】前記１次バインダーはポリエチレングリコ
ール、ポリビニルアルコール、セルロース系樹脂、アク
リル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂及びこれらの混
合でなる群から選択されることを特徴とする請求項１に
記載の研磨粒子含浸組成物の製造方法。 - 【請求項４】前記研磨粒子はヒュームドシリカ、コロイ
ド性シリカ、酸化セリウム、酸化マンガン、酸化アルミ
ニウム及びこれらの混合でなる群から選択されることを
特徴とする請求項１に記載の研磨粒子含浸組成物の製造
方法。 - 【請求項５】前記２次バインダーはポリエチレン、ポリ
エチレングリコールマクロアクリレート及び選択的にト
リメチルオールプロパントリアクリレートが混合された
樹脂が用いられることを特徴とする請求項１に記載の研
磨粒子含浸組成物の製造方法。 - 【請求項６】前記ポリエチレン：ポリエチレングリコー
ルマクロアクリレート：トリメチルオールプロパントリ
アクリレートの混合比が４６〜６０重量％：４０〜４６
重量％：０〜６重量％であることを特徴とする請求項５
に記載の研磨粒子含浸組成物の製造方法。 - 【請求項７】前記（ｂ）段階は２次混合物にポリビニル
ピロリドン又はＮ−ビニル−２−ピロリドンをさらに添
加することを特徴とする請求項１に記載の研磨粒子含浸
組成物の製造方法。 - 【請求項８】前記（ｃ）段階で乾燥は、噴霧乾燥により
行われることを特徴とする請求項１に記載の研磨粒子含
浸組成物の製造方法。 - 【請求項９】請求項１から請求項８の何れかに記載の方
法により製造された研磨粒子含浸組成物。 - 【請求項１０】（ａ）ベースパッドと（ｂ）ベースパッ
ドの上部に形成され、１次バインダーでカプセル化され
た研磨粒子を含む研磨層を含むことを特徴とする研磨パ
ッド。 - 【請求項１１】前記研磨層は、請求項９に記載の研磨粒
子含浸組成物を硬化して形成することを特徴とする請求
項１０に記載の研磨パッド。 - 【請求項１２】前記研磨層は、２次バインダーと前記２
次バインダーに含浸されたカプセル化された研磨粒子を
含むことを特徴とする請求項１０に記載の研磨パッド。 - 【請求項１３】前記１次バインダーはポリエチレングリ
コール、ポリビニルアルコール、セルロース系樹脂、ア
クリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂及びこれらの
混合でなる群から選択されることを特徴とする請求項１
０から請求項１２の何れかに記載の研磨パッド。 - 【請求項１４】前記２次バインダーはポリエチレン、ポ
リエチレングリコールマクロアクリレート及び選択的に
トリメチルオールプロパントリアクリレートが混合され
た樹脂であることを特徴とする請求項１１又は請求項１
２に記載の研磨パッド。 - 【請求項１５】（ａ）請求項１から請求項８の何れかに
記載の方法により製造された研磨粒子含浸組成物をベー
スパッド上部にコーティングして研磨層を形成する段
階、及び（ｂ）前記研磨層を硬化して研磨パッドを完成
する段階を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方
法。 - 【請求項１６】前記（ａ）段階は、スクリーンプリンテ
ィング方式によりコーティングされることを特徴とする
請求項１５に記載の研磨パッドの製造方法。 - 【請求項１７】前記（ｂ）段階は熱硬化、紫外線硬化又
は電子線硬化により硬化されることを特徴とする請求項
１５に記載の研磨パッドの製造方法。 - 【請求項１８】請求項１０に記載の研磨パッドを用いる
ことを特徴とする層間絶縁膜の化学的機械的研磨方法。 - 【請求項１９】前記化学的機械的研磨は、エッチング溶
液が供給されることにより進められることを特徴とする
請求項１８に記載の化学的機械的研磨方法。 - 【請求項２０】前記エッチング溶液は、超純水及びアル
カリ性溶液でなる群から選択されることを特徴とする請
求項１９に記載の化学的機械的研磨方法。
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US7407601B2 (en) * | 2003-04-24 | 2008-08-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Polymeric particle slurry system and method to reduce feature sidewall erosion |
| US20050194562A1 (en) * | 2004-02-23 | 2005-09-08 | Lavoie Raymond L.Jr. | Polishing compositions for controlling metal interconnect removal rate in semiconductor wafers |
| CN100506487C (zh) * | 2007-06-29 | 2009-07-01 | 南京航空航天大学 | 具有自修正功能的固结磨料研磨抛光垫及制备方法 |
| US8523968B2 (en) * | 2008-12-23 | 2013-09-03 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article with improved packing density and mechanical properties and method of making |
| CN102983071B (zh) * | 2012-12-12 | 2015-05-06 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种使用普通砂料的单晶硅晶圆片背损伤加工方法 |
| KR102178213B1 (ko) | 2013-03-12 | 2020-11-12 | 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 | 연마 패드 및 연마 방법 |
| KR101911498B1 (ko) | 2016-12-14 | 2018-10-24 | 에프엔에스테크 주식회사 | 연마 패드 및 이의 제조 방법 |
| KR102142573B1 (ko) * | 2019-12-06 | 2020-08-07 | 에스다이아몬드공업 주식회사 | 실리콘 웨이퍼 드라이 폴리싱용 패드의 지립 제조방법 |
| KR102185750B1 (ko) * | 2019-12-06 | 2020-12-02 | 에스다이아몬드공업 주식회사 | 게터링용 드라이폴리싱 휠 제조방법 |
| KR102432920B1 (ko) * | 2020-06-02 | 2022-08-17 | 주식회사 세한텍 | 유리 시트 연마 휠 및 그 제조 방법 |
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| US5014468A (en) * | 1989-05-05 | 1991-05-14 | Norton Company | Patterned coated abrasive for fine surface finishing |
| JPH10286755A (ja) * | 1997-04-08 | 1998-10-27 | Noritake Co Ltd | 砥粒固定型研磨定盤のコンディショニング方法 |
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| US6461226B1 (en) | 1998-11-25 | 2002-10-08 | Promos Technologies, Inc. | Chemical mechanical polishing of a metal layer using a composite polishing pad |
| JP2001105329A (ja) * | 1999-08-02 | 2001-04-17 | Ebara Corp | 研磨用砥石 |
| JP3697963B2 (ja) | 1999-08-30 | 2005-09-21 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | 研磨布および平面研磨加工方法 |
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- 2001-12-31 KR KR10-2001-0089123A patent/KR100447255B1/ko not_active IP Right Cessation
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