JP2004237381A

JP2004237381A - Electrolytic polishing pad

Info

Publication number: JP2004237381A
Application number: JP2003027724A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Sato; 修三佐藤; Takeshi Nogami; 毅野上; Hisanori Komai; 尚紀駒井; Yoshiya Yasuda; 善哉安田; Suguru Otorii; 英大鳥居; Shingo Takahashi; 新吾高橋; Hiroshi Horikoshi; 浩堀越; Kaori Tai; 香織田井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic polishing pad which enables positive and good polishing even in the case of combination of CMP and electrolytic polishing. <P>SOLUTION: The electrolytic polishing pad 3 has a polishing surface on which a workpiece 1 is pressed and slid, and an electrode surface located on an electrode side opposite to the polishing surface, and carries out electrolytic polishing in an electrolytic solution 5 while the workpiece 1 is kept to be pressed and slid on the polishing surface. Herein the polishing surface is formed of a polyvinyl acetal material having continuous pores penetrating through the polishing surface and the electrode surface. Then a mean pore size of the continuous pores is set to a range of 50 to 150 μm, and a ratio of the pores is set to 80 % or more by volume. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被研磨面を研磨して平坦化するための電解研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程の一つである配線層形成工程においては、配線となるトレンチ（溝）に埋め込むようにメッキされた銅等の表面の段差を緩和解消する目的で、平坦化技術の一つであるＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ；化学的機械的研磨）と、他の平坦化技術である電解研磨とを、それぞれ組み合わせて行う研磨装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。かかる研磨装置では、被研磨物であるウエハの表面に対して、ＣＭＰの場合と同様に研磨工具（パッド）を押圧摺動させるとともに、電解研磨の場合と同様に電解液中にてウエハ表面と対向する電極との間に研磨工具が介在する状態で電解電流を通電し、これらによって半導体装置配線に用いられる銅または銅合金等といった余分な金属膜を除去するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２２０３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した研磨装置では、研磨工具、すなわちＣＭＰと電解研磨を組み合わせて行うためのパッド（以下「電解研磨パッド」という）として、導電性を有しており、比較的軟質性の材料で形成したものを用いる必要がある。従来、このような材料としては、導電性材料を含有する樹脂材料が挙げられている。
【０００５】
しかしながら、導電性材料を含有する樹脂材料では、例えば導電性材料の分布によっては所望する導電性や軟質性等を確保できない、といったことも生じ得る。つまり、従来の電解研磨パッドでは、必ずしも良好な研磨が行えるとは限らず、被研磨面における段差を十分に緩和解消できないことも考えられる。このことは、半導体装置の高集積化・小型化の阻害要因となり得るとともに、歩留まり低下を招く要因ともなり得る。
【０００６】
そこで、本発明は、ＣＭＰと電解研磨を組み合わせて行う場合であっても、確実に良好な研磨を行うことを可能にする電解研磨パッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的達成するために案出された電解研磨パッドで、被研磨物が押圧摺動される研磨面と、前記被研磨物の対向電極側に位置する電極面とを具備し、電解液中にて前記被研磨物が前記研磨面に押圧摺動された状態で当該被研磨物と前記対向電極との間を通電して電解研磨を行うためのものであって、さらには、前記研磨面と前記電極面を通じる連続気孔を有したポリビニルアセタール系材料からなり、前記連続気孔の平均気孔径が５０〜１５０μｍであり、かつ、その比率が容量比において８０％以上であることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、電解研磨パッドがポリビニルアセタール系材料からなる。ここで、ポリビニルアセタールとは、ポリビニルアルコールの水酸基の一部または大部分をアルデヒドによりアセタール化した樹脂の総称である。したがって、ポリビニルアセタール系材料には、例えばアルデヒドとしてホルムアルデヒドを用いてアセタール化したポリビニルホルマールも含まれる。このようなポリビニルアセタール系材料自体は、非導電性材料である。ところが、ここで用いるポリビニルアセタール系材料は、研磨面と電極面を通じる連続気孔を有している。そのために、電解液中にて用いる場合には、その連続気孔内に電解液が含侵し、その結果、研磨面と電極面との間の導通が確保されることになる。しかも、連続気孔の平均気孔径が５０〜１５０μｍであり、かつ、その比率が容量比において８０％以上であることから、研磨面と電極面との間に電解液が十分に含侵することになる。
【０００９】
また、本発明の電解研磨パッドは、前記研磨面と前記電極面を通じる連続気孔を有するとともに、弾塑性を有したポリビニルアセタール系材料からなり、前記研磨面と前記電極面との間の１ｍｍ厚さにおける荷重あたりの変形量が３０〜１００μｍ／ｋｇであることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、電解研磨パッドが弾塑性を有したポリビニルアセタール系材料からなるが、１ｍｍ厚さにおける荷重あたりの変形量が３０〜１００μｍ／ｋｇの弾塑性であることから、例えば除去対象である銅よりも遙かに軟弱で表面にスクラッチ等が発生しない程度の反発弾塑性となる。そのために、研磨面と電極面との間での導通を確保しつつ、被研磨物に押圧摺動された状態で用いるのに良好な機械的強度が実現可能となる。
【００１１】
また、本発明の電解研磨パッドは、前記研磨面と前記電極面を通じる連続気孔を有したポリビニルアセタール系材料からなり、前記電解液中にて前記被研磨物が押圧摺動された状態での前記研磨面における摩擦係数が０．０１〜０．０２５であることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、電解研磨パッドがポリビニルアセタール系材料からなるが、電解液中にて被研磨物が押圧摺動された状態での研磨面における摩擦係数が０．０１〜０．０２５であることから、押圧摺動による研磨に必要十分な摩擦係数が確保されることになる。すなわち、摩擦係数の高過ぎにより良好な表面形成が困難になったり、あるいは摩擦係数の低過ぎにより研磨自体が困難になったりすることがない。
【００１３】
また、本発明の電解研磨パッドは、前記研磨面と前記電極面を通じる連続気孔を有したポリビニルアセタール系材料からなり、前記被研磨物と前記対向電極との間にて極間５ｍｍで１Ｖ印加した場合の電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、電解研磨パッドがポリビニルアセタール系材料からなるが、被研磨物と対向電極との間にて極間５ｍｍで１Ｖ印加した場合の電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ^２以上であることから、電解研磨に必要となる十分な電解密度が確保されることになる。すなわち、電流密度不足によって電解研磨時にその電解研磨速度を十分に高めることが困難になるといったことがない。しかも、電流密度不足を補うための過剰な電界電圧の上昇も不要であるため、電圧依存のある電気化学的酸化状態の変化によって良好な表面形成が困難になるといったこともない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る電解研磨パッドについて説明する。
【００１６】
はじめに、本発明に係る電解研磨パッドの説明に先立ち、その電解研磨パッドが用いられる研磨装置について簡単に説明する。図１は、研磨装置の概略構成例を示す模式図である。図例のように、研磨装置は、被研磨物であるウエハ１を保持するウエハチャック２と、電解研磨パッド３で覆われる回転定盤４と、これらを電解研磨液５中に浸すための電界槽６とを備えている。さらには、ウエハチャック２を回転させるための主軸回転駆動モータ７と、その動作（特に回転速度）を制御する主軸回転制御装置８と、ウエハチャック２および主軸回転駆動モータ７の図中上下方向（Ｚ軸方向）の移動をガイドするＺ軸ガイド９と、ウエハチャック２に保持されたウエハ１を回転定盤４に向けて押圧するためのＺ軸加圧シリンダ１０と、その動作（特に押圧力）を制御するＺ軸加圧シリンダ制御装置１１と、電解研磨パッド３に覆われた回転定盤４を回転させるためのパッド回転駆動モータ１２およびベルト機構１３と、その動作（特に回転速度）を制御するパッド軸回転制御装置１４とを備えている。また、図示はしていないが、その他にも、電界槽６内に電解研磨液５を供給する電解研磨液供給装置や、ウエハ１と回転定盤４との間に電解研磨パッド３が介在する状態で電解電流を通電するための電極および電界電源等を備えている。
【００１７】
このような構成の研磨装置において、図示しないウエハ搬送機構により搬送されてきたウエハ１は、ウエハチャック２に例えば真空吸着によって保持され、電界槽６内の電解研磨液５中に没した状態で回転駆動され、その表面（被研磨面）が電解研磨パッド３に押圧される。一方、ウエハ１と対向する位置・向きにて回転定盤４を覆うように配され、パッド回転駆動モータ１２およびベルト機構１３により回転駆動される。
【００１８】
また、ウエハ１には、例えば図示しないウエハチャック２側からウエハ１のエッジへの陽極接地によって給電が行われる。ただし、給電は、例えば電解研磨パッド３の内外周またはそのいずれかに設置された陽極通電リングでウエハ１のエッジを摺動接地することによる陽極通電によって行うようにしても構わない。その一方で、電界槽６内の電解研磨液５中におけるウエハ１と対向する位置には図示しない陰極（対向電極）が配されており、電界電源から−電位が印加される。なお、電界槽６内の電解研磨液５は、電解研磨液供給装置によって液面を一定に保持しながら随時循環するようになっている。
【００１９】
そして、研磨装置では、以下のようにしてウエハ１に対する研磨動作を行う。すなわち、ウエハ１の表面（被研磨面）に対して、電解研磨パッド３を押圧摺動させるとともに、電解研磨液５中にてウエハ１の表面とこれの対向電極との間に電解研磨パッド３が介在する状態で電解電流を通電する。これにより、ウエハ１の表面を陽極とし、かつ、対向電極を陰極として、電解研磨パッド３および電解研磨液５を介して電解電流が通電することになるので、陽極であるウエハ１の表面が陽極電解作用を受け、酸化または金属イオンとして電解研磨液５中に溶出し、そのウエハ１の表面から銅または銅合金等といった余分な金属膜が除去されるようになる。また、これと同時に、電解研磨パッド３に押圧されたウエハ１の表面は、そのウエハ１の自転および電解研磨パッド３の回転駆動により相対的に摺動し、これによって機械的研磨も行われるようになる。なお、このような研磨装置の詳細およびその動作制御については、従来と略同様である。
【００２０】
続いて、以上のような研磨装置にて用いられる電解研磨パッド３、すなわち本発明に係る電解研磨パッドについて説明する。電解研磨パッド３は、上述した研磨装置にて用いられるものであることから、ウエハ１の表面が押圧摺動される研磨面と、ウエハ１の対向電極側に位置する電極面とを具備している。そして、電解研磨液５中にて、ウエハ１が研磨面に押圧摺動された状態でのウエハ１−対向電極間の通電により、そのウエハ１の表面に対する研磨を行うものである。
【００２１】
ところで、ここで説明する電解研磨パッド３は、弾塑性を有したポリビニルアセタール系材料からなる。ここで、ポリビニルアセタールとは、ポリビニルアルコールの水酸基の一部または大部分をアルデヒドによりアセタール化した樹脂の総称である。したがって、ポリビニルアセタール系材料には、例えばアルデヒドとしてホルムアルデヒドを用いてアセタール化（ホルマール化）したポリビニルホルマールも含まれる。
【００２２】
ポリビニルアセタール系材料としては、例えば、以下に示す一般式によって示される部分を繰り返し単位として有するポリビニルアセタール系スポンジが挙げられる。
【００２３】
【化１】

【００２４】
この一般式中において、「Ｒ１」は、炭素数１以上のアルキル基を示している。また、「Ｒ２」および「Ｒ３」は、水素原子または炭素数１以上のアルキル基を示している。
【００２５】
このうちの最終項の部分は、ホルマール化に影響を及ぼす部分であり、そのホルマール化の度合によって、ポリビニルアセタール系材料の弾塑性が特定される。したがって、電解研磨パッド３を構成する場合には、その弾塑性が後述する所望値に属するように、ポリビニルアセタール系材料のホルマール化の度合が調整されているものとする。
【００２６】
また、このようなポリビニルアセタール系材料からなる電解研磨パッド３は、研磨面と電極面、つまり表裏面を通じる連続気孔を有している。ここでいう連続気孔は、表裏面を通じるように連続する気孔の他に、独立的に存在する気泡が連続することで結果的に表裏面を通じるようにしたものも含む。このような連続気孔の形成は、ポリビニルアセタール系材料は例えば海綿体のような多孔質連続気孔組織であるため、その連続気孔をそのまま利用して行ってもよいし、何らかの加工（機械的加工または化学的加工）を施すことで行ってもよい。
【００２７】
この連続気孔の平均気孔径やその比率等によっても、電解研磨パッド３の弾塑性が異なってくる。したがって、電解研磨パッド３を構成する場合には、弾塑性が後述する所望値に属するように、連続気孔の平均気孔径やその容積比率等が設定されているものとする。この所望の弾塑性を実現するために、電解研磨パッド３を構成するポリビニルアセタール系材料には、連続気孔に加えて、独立的に存在し、かつ、他の気泡と連続しない独立気泡が混在していても構わない。
【００２８】
このように構成された電解研磨パッド３では、弾塑性を有したポリビニルアセタール系材料からなることから、例えば除去対象である、半導体装置配線に用いられる銅または銅合金等といった余分な金属膜よりも遙かに軟弱な機械的強度を実現可能となる。したがって、ウエハ１の表面（被研磨面）に対して押圧摺動させて用いられる場合であっても、その被研磨面にスクラッチ等を発生させてしなうことがない。
【００２９】
また、上述した構成の電解研磨パッド３では、表裏面を通じる連続気孔を有していることから、電界槽６内の電解研磨液５中にて用いる場合には、その連続気孔内に電解研磨液５が含侵する。したがって、電解研磨パッド３を構成するポリビニルアセタール系材料自体が非導電性材料であっても、連続気孔内に含侵した電解研磨液５を経由して電解電流を通電することが可能となり、その結果、電解研磨パッド３の表裏面間の導通が確保されることになる。
【００３０】
次に、以上のような構成の電解研磨パッド３において、好適な▲１▼連続気孔の平均気孔径、容積比率（気孔率）、▲２▼弾塑性、▲３▼摩擦係数、および▲４▼導電性について説明する。
【００３１】
先ず、▲１▼連続気孔の平均気孔径、容積比率（気孔率）について説明する。本実施形態で説明する電解研磨パッド３では、ポリビニルアセタール系材料における連続気孔の平均気孔径が５０〜１５０μｍであり、かつ、その比率が容量比において８０％以上であるものとする。
【００３２】
平均気孔径が５０〜１５０μｍであるのは、５０μｍ未満であると電解研磨液５の吸水性の点で難がある（含侵に多くの時間を費やしてしまう）からであり、１５０μｍを超えると表面の平坦性を確保するのが困難となり、また耐薬品性の点で分解や変質等が生じてしまうおそれがあるからである。また、容積比率が８０％以上であるのは、８０％未満であると吸水性の点で難があるのに加えて、電解研磨液５の含侵による導電性確保が十分に図れないおそれがあるからであり、さらには後述する弾塑性の実現が容易でなくなるからである。
【００３３】
このように、連続気孔の平均気孔径が５０〜１５０μｍであり、かつ、その比率が容量比において８０％以上であるポリビニルアセタール系材料を用いて電解研磨パッド３を構成すれば、研磨面と電極面との間に電解研磨液５が十分に含侵することになるため、結果として研磨面と電極面との間の導通を確実に確保することができる。
【００３４】
続いて、▲２▼弾塑性について説明する。本実施形態で説明する電解研磨パッド３では、研磨面と電極面との間の１ｍｍ厚さにおける荷重あたりの変形量が３０〜１００μｍ／ｋｇであるものとする。
【００３５】
１ｍｍ厚さにおける荷重あたりの変形量が３０〜１００μｍ／ｋｇであるのは、３０μｍ／ｋｇ未満であると被研磨面にスクラッチ等を発生させないだけの弾塑性が確保し得るとはいえないからであり、１００μｍ／ｋｇを超えるとウエハ１の表面（被研磨面）に対して押圧摺動させた際の研磨に耐える十分な剛性を確保するのが困難となるからである。
【００３６】
このように、１ｍｍ厚さにおける荷重あたりの変形量が３０〜１００μｍ／ｋｇであるポリビニルアセタール系材料を用いて電解研磨パッド３を構成すれば、例えば除去対象である銅または銅合金等といった余分な金属膜よりも遙かに軟弱で表面にスクラッチ等が発生しない程度の反発弾塑性となる。したがって、研磨面と電極面との間での導通を確保しつつ、ウエハ１の表面（被研磨面）に押圧摺動された状態で用いるのに良好な機械的強度が実現可能となる。
【００３７】
続いて、▲３▼摩擦係数について説明する。本実施形態で説明する電解研磨パッド３では、電解研磨液５中にてウエハ１の表面（被研磨面）が押圧摺動された状態での研磨面における摩擦係数が０．０１〜０．０２５であるものとする。
【００３８】
研磨面における摩擦係数が０．０１〜０．０２５であるのは、０．０１未満であると十分な研磨レートを確保することができず、研磨レート確保のためにはウエハ１の表面（被研磨面）に高圧で押し付けることが必要になってしまい、電解研磨パッド３の過変形防止や被研磨面におけるスクラッチ等の回避といった観点からは好ましくないからである。また、０．０２５を超えると研磨レートが高くなり過ぎてしまい、被研磨面におけるスクラッチ等の回避といった観点の他に、電解研磨パッド３の寿命の点でも好ましくないからである。
【００３９】
このように、研磨面における摩擦係数が０．０１〜０．０２５であるポリビニルアセタール系材料を用いて電解研磨パッド３を構成すれば、押圧摺動による研磨に必要十分な摩擦係数が確保されることになる。すなわち、摩擦係数の高過ぎにより良好な表面形成が困難になったり、あるいは摩擦係数の低過ぎにより研磨自体が困難になったりすることがない。なお、電解研磨パッド３の研磨面における摩擦係数は、その電解研磨パッド３を構成するポリビニルアセタール系材料における▲１▼連続気孔の平均気孔径、容積比率または▲２▼弾塑性を可変させることによって調整可能である。
【００４０】
次いで、▲４▼導電性について説明する。本実施形態で説明する電解研磨パッド３では、ウエハ１の表面（陽極）と対向電極（陰極）との間にて極間５ｍｍで１Ｖ印加した場合の電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ^２以上であるものとする。
【００４１】
極間５ｍｍで１Ｖ印加した場合の電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ^２以上であるのは、１０ｍＡ／ｃｍ^２未満であると電解研磨に必要となる十分な電解密度が確保できるとはいえず、電流密度不足によって電解研磨時にその電解研磨速度を十分に高めることが困難になるからである。
【００４２】
このように、極間５ｍｍで１Ｖ印加した場合の電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ^２以上であるポリビニルアセタール系材料を用いて電解研磨パッド３を構成すれば、電解研磨に必要となる十分な電解密度が確保されることになる。すなわち、電流密度不足によって電解研磨時にその電解研磨速度を十分に高めることが困難になるといったことがない。しかも、電流密度不足を補うための過剰な電界電圧の上昇も不要であるため、電圧依存のある電気化学的酸化状態の変化によって良好な表面形成が困難になるといったこともない。なお、電解研磨パッド３における電流密度、すなわち導電性は、その電解研磨パッド３を構成するポリビニルアセタール系材料における▲１▼連続気孔の平均気孔径、容積比率、すなわち電解研磨液５の含侵量を可変させることによって調整可能である。
【００４３】
【実施例】
ここで、以上のように構成された電解研磨パッド３について、好適な実施例を挙げて具体的に説明する。電解研磨パッド３としては、以下の表に示すポリビニルホルマール（ＰＶＦＭ）によって構成されたものが挙げられる。
【００４４】
【表１】

【００４５】
このＰＶＦＭでは、連続気孔の平均気孔径が８０μｍであり、かつ、その比率が容量比において９０％であることから、電解研磨パッド３を構成した際に研磨面と電極面との間の導通を確実に確保することができる。なお、電解研磨液５の含侵量、すなわち気孔率は８０％以上であればよいが、導通を確実に確保する上では上述したように９０％以上が好ましく、さらに好ましい含浸量としては９４％程度である。
【００４６】
また、このＰＶＦＭでは、ヤング率がドライ（ＤＲＹ）状態で４０Ｍｐａ、ウエット（ＷＥＴ）状態で３０Ｍｐａであり、１０％圧縮応力がドライ（ＤＲＹ）状態で１．０Ｍｐａ、ウエット（ＷＥＴ）状態で０．５Ｍｐａであることから、その弾塑性を１ｍｍ厚さにおける荷重あたりの変形量に換算すると３０〜１００μｍ／ｋｇに属することになり、ウエハ１の表面（被研磨面）に押圧摺動された状態で用いるのに良好な機械的強度が実現可能となる。なお、荷重−変形量の菅家位置は、３０〜１００μｍ／ｋｇに属していればよいが、良好な機械的強度を確保する上で最も好適な関係値としては例えば６５μｍ／ｋｇ程度が挙げられる。
【００４７】
続いて、このようなＰＶＦＭによって構成された電解研磨パッド３を用い、上述した研磨装置（図１参照）においてウエハ１に対する研磨を行った際の、当該電解研磨パッド３における摩擦係数について説明する。ここでは、被研磨物であるウエハ１として、下地酸化膜上に、バリヤメタルとして３００ÅのＴａＮ膜、その上にＰＶＤによる銅膜を１０００Å、さらにめっき銅膜を１００００Å堆積したシリコンウエハを例に挙げる。また、電解研磨液５およびＣＭＰスラリーは、研磨砥粒：アルミナ１．５ｗｔ％、有機酸：キナルジン酸０．９ｗｔ％、第一電解質：ＨＮＯ_３６ｗｔ％、第二電解質：Ｈ_３ＰＯ_４５ｗｔ％、防食剤：ＢＴＡ−ＣＯＯＨ７５ｐｐｍであるものとする。その他の機械的研磨条件は、パッド相対速度：１．３５ｍ／ｓ、極間距離：６ｍｍの条件で、２分間電解研磨および化学的機械研磨を行った場合を例に挙げる。なお、荷重の測定は、垂直荷重は錘によるデッドウェイト、水平荷重はパッド回転駆動モータの駆動電流からの換算値で求めている。
【００４８】
図２は、以上のような条件における電解研磨パッド３の摩擦係数の実測値（図中Ａ参照）を示す説明図である。図中では、比較のため、同一の条件下における汎用ＣＭＰパッド（従来品）の摩擦係数の実測値（図中Ｂ参照）も示している。図例に示す垂直荷重と水平荷重との関係からも明らかなように、上述したＰＶＦＭによって構成された電解研磨パッド３では、研磨面における摩擦係数が０．０２２程度となり、従来の汎用ＣＭＰパッドに比べて、押圧摺動による研磨を行う上で好適な摩擦係数が実現されることになる。
【００４９】
次いで、上述したＰＶＦＭによって構成された電解研磨パッド３を用い、上述した研磨装置（図１参照）においてウエハ１に対する電解研磨を行った際の、当該電解研磨パッド３における研磨レートについて説明する。ここでも、被研磨物であるウエハ１として、下地酸化膜上に、バリヤメタルとして３００ÅのＴａＮ膜、その上にＰＶＤによる銅膜を１０００Å、さらにめっき銅膜を１００００Å堆積したシリコンウエハを例に挙げる。また、電解研磨液５およびＣＭＰスラリーは、研磨砥粒：アルミナ１．５ｗｔ％、有機酸：キナルジン酸０．９ｗｔ％、第一電解質：ＨＮＯ_３６ｗｔ％、第二電解質：Ｈ_３ＰＯ_４５ｗｔ％、防食剤：ＢＴＡ−ＣＯＯＨ７５ｐｐｍであるものとする。その他の電解研磨条件は、印加電圧：０〜１．２Ｖ（ＤＣ）、極間距離：６ｍｍ、パッド研磨圧力：９０ｇ／ｃｍ^２、パッド相対速度：１．３５ｍ／ｓの条件で、２分間電解研磨および化学的機械研磨を行った場合を例に挙げる。なお、研磨レートの測定は、処理の前後で、１０ｍｍ間隔で全面を公知の四短針シート抵抗測定器によりシート抵抗測定し、抵抗率１．７０３μΩｃｍとして膜厚に換算することで行った。
【００５０】
図３は、以上のような条件における電解研磨パッド３の研磨レートの実測値を示す説明図である。図中では、電解研磨パッド３の摩擦係数が０．０２５の場合（図中Ｃ参照）と０．００５の場合（図中Ｄ参照）における研磨レートを示している。図例に示す研磨レートからも明らかなように、摩擦係数が０．００５の場合とは異なり、摩擦係数が０．０２５であれば良好な研磨レートが得られることがわかる。このことからも、電解研磨パッド３では、研磨面における摩擦係数が０．０１〜０．０２５であれば、十分な研磨レートを確保することができるといえる。
【００５１】
なお、上述した実施例では本発明をその好適な具体例により説明したが、本発明がこの実施例に限定されないことは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る電解研磨パッドによれば、例えば半導体装置配線に用いられる銅または銅合金等の平坦化研磨工程において、ＣＭＰと電解研磨を組み合わせて行う場合であっても、所望する導電性や弾塑性等を確保し得るようになり、被研磨物の全面に均一な電流密度と良好な拭き取り能力を発揮することができる。したがって、この電解研磨パッドを用いて研磨を行えば、確実に良好な研磨を高速で行うことが可能となり、半導体装置の高集積化・小型化の促進に有効であるとともに、歩留まり向上も期待できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電解研磨パッドが用いられる研磨装置の概略構成例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る電解研磨パッドの摩擦係数の実測値の一例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る電解研磨パッドの研磨レートの実測値の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ウエハ、２…ウエハチャック、３…電解研磨パッド、４…回転定盤、５…電解研磨液、６…電界槽、７…主軸回転駆動モータ、８…主軸回転制御装置、９…Ｚ軸ガイド、１０…Ｚ軸加圧シリンダ、１１…Ｚ軸加圧シリンダ制御装置、１２…パッド回転駆動モータ、１３…ベルト機構、１４…パッド軸回転制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolytic polishing pad for polishing and flattening a surface to be polished.
[0002]
[Prior art]
In a wiring layer forming step, which is one of the manufacturing steps of a semiconductor device, a planarization technique is used in order to alleviate a step on a surface of copper or the like plated so as to be embedded in a trench to be a wiring. There is used a polishing apparatus that combines CMP (Chemical Mechanical Polishing) and electrolytic polishing as another planarization technique, respectively (for example, see Patent Document 1). In such a polishing apparatus, a polishing tool (pad) is pressed and slid on the surface of a wafer to be polished in the same manner as in the case of CMP, and the wafer surface is immersed in an electrolytic solution in the same manner as in the case of electrolytic polishing. Electrolytic current is applied in a state in which a polishing tool is interposed between the opposing electrodes, thereby removing an extra metal film such as copper or a copper alloy used for semiconductor device wiring.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-322036 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned polishing apparatus, a polishing tool, that is, a pad for performing a combination of CMP and electrolytic polishing (hereinafter referred to as “electrolytic polishing pad”) is formed of a conductive material and a relatively soft material. It is necessary to use what was done. Conventionally, as such a material, a resin material containing a conductive material has been mentioned.
[0005]
However, with a resin material containing a conductive material, for example, depending on the distribution of the conductive material, desired conductivity, softness, or the like may not be secured. In other words, the conventional electrolytic polishing pad cannot always perform good polishing, and it is conceivable that the step on the surface to be polished cannot be sufficiently reduced and eliminated. This can be a factor that hinders high integration and miniaturization of the semiconductor device, and can also cause a decrease in yield.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electropolishing pad that can reliably perform good polishing even when performing a combination of CMP and electropolishing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an electrolytic polishing pad devised to achieve the above object, comprising a polishing surface on which the object to be polished is pressed and slid, and an electrode surface located on the counter electrode side of the object to be polished, In order to perform electrolytic polishing by energizing between the object to be polished and the counter electrode in a state where the object to be polished is pressed and slid on the polishing surface in an electrolytic solution, It is made of a polyvinyl acetal-based material having continuous pores passing through the polishing surface and the electrode surface, wherein the average pore diameter of the continuous pores is 50 to 150 μm, and the ratio is 80% or more in a volume ratio. Features.
[0008]
According to the above configuration, the electrolytic polishing pad is made of a polyvinyl acetal-based material. Here, polyvinyl acetal is a general term for resins in which some or most of the hydroxyl groups of polyvinyl alcohol are acetalized with aldehyde. Therefore, the polyvinyl acetal-based material also includes, for example, polyvinyl formal acetalized using formaldehyde as the aldehyde. Such a polyvinyl acetal-based material itself is a non-conductive material. However, the polyvinyl acetal-based material used here has continuous pores passing through the polished surface and the electrode surface. Therefore, when used in an electrolytic solution, the continuous pores are impregnated with the electrolytic solution, and as a result, conduction between the polished surface and the electrode surface is ensured. Moreover, since the average pore diameter of the continuous pores is 50 to 150 μm and the ratio is 80% or more in the capacity ratio, it is possible to sufficiently impregnate the electrolytic solution between the polished surface and the electrode surface. Become.
[0009]
Further, the electropolishing pad of the present invention has continuous pores passing through the polishing surface and the electrode surface, and is made of an elastic-plastic polyvinyl acetal material, and has a thickness of 1 mm between the polishing surface and the electrode surface. The amount of deformation per load is 30 to 100 μm / kg.
[0010]
According to the above configuration, the electropolishing pad is made of an elasto-plastic polyvinyl acetal-based material. However, since the amount of deformation per load at a thickness of 1 mm is 30 to 100 μm / kg, It is much softer than certain copper and has rebound elasto-plasticity to the extent that scratches and the like do not occur on the surface. For this reason, it is possible to realize good mechanical strength for use in a state of being pressed and slid on an object to be polished while ensuring conduction between the polished surface and the electrode surface.
[0011]
Further, the electropolishing pad of the present invention is made of a polyvinyl acetal-based material having continuous pores passing through the polishing surface and the electrode surface, and the polishing object is pressed and slid in the electrolytic solution. The polished surface has a coefficient of friction of 0.01 to 0.025.
[0012]
According to the above configuration, the electrolytic polishing pad is made of a polyvinyl acetal-based material, but has a coefficient of friction of 0.01 to 0.025 on the polishing surface in a state where the object to be polished is pressed and slid in the electrolytic solution. Therefore, a friction coefficient necessary and sufficient for polishing by pressing and sliding is secured. That is, it is not difficult to form a good surface because the coefficient of friction is too high, or the polishing itself is not difficult because the coefficient of friction is too low.
[0013]
Further, the electropolishing pad of the present invention is made of a polyvinyl acetal material having continuous pores passing through the polishing surface and the electrode surface, and a voltage of 1 V is applied between the object to be polished and the counter electrode at a gap of 5 mm. The current density in this case is 10 mA / cm ² or more.
[0014]
According to the above configuration, the electropolishing pad is made of a polyvinyl acetal-based material, but the current density is 10 mA / cm ² or more when 1 V is applied between the object to be polished and the counter electrode at a distance of 5 mm between the electrodes. As a result, a sufficient electrolytic density required for electrolytic polishing is secured. That is, it is not difficult to sufficiently increase the electropolishing rate during electropolishing due to insufficient current density. In addition, since an excessive increase in the electric field voltage for compensating for the insufficient current density is not required, it is not difficult to form a favorable surface due to the voltage-dependent change in the electrochemical oxidation state.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an electropolishing pad according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
First, before describing the electrolytic polishing pad according to the present invention, a polishing apparatus using the electrolytic polishing pad will be briefly described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of a polishing apparatus. As shown in the figure, the polishing apparatus includes a wafer chuck 2 for holding a wafer 1 to be polished, a rotary platen 4 covered with an electrolytic polishing pad 3, and an electric field for immersing these in an electrolytic polishing liquid 5. A tank 6 is provided. Further, a spindle rotation drive motor 7 for rotating the wafer chuck 2, a spindle rotation control device 8 for controlling the operation (particularly the rotation speed), and a vertical direction (in the figure) of the wafer chuck 2 and the spindle rotation drive motor 7 A Z-axis guide 9 for guiding movement in the Z-axis direction, a Z-axis pressurizing cylinder 10 for pressing the wafer 1 held by the wafer chuck 2 toward the rotary platen 4, and its operation (particularly pressing force) ), A pad rotation drive motor 12 and a belt mechanism 13 for rotating the rotating platen 4 covered with the electrolytic polishing pad 3, and the operation (particularly, the rotation speed). And a pad shaft rotation control device 14 for controlling the pad shaft rotation. Although not shown, an electropolishing liquid supply device for supplying the electropolishing liquid 5 into the electric field tank 6 and an electropolishing pad 3 are interposed between the wafer 1 and the rotary platen 4. An electrode for supplying an electrolytic current in the state and an electric field power supply are provided.
[0017]
In the polishing apparatus having such a configuration, the wafer 1 transferred by a wafer transfer mechanism (not shown) is held on the wafer chuck 2 by, for example, vacuum suction, and is rotated while being immersed in the electrolytic polishing liquid 5 in the electric field tank 6. It is driven and its surface (polished surface) is pressed against the electropolishing pad 3. On the other hand, it is arranged so as to cover the rotating platen 4 at a position and an orientation facing the wafer 1, and is rotationally driven by a pad rotation driving motor 12 and a belt mechanism 13.
[0018]
Power is supplied to the wafer 1 by, for example, grounding the anode from the wafer chuck 2 (not shown) to the edge of the wafer 1. However, power may be supplied by anodic energization by, for example, slidingly grounding the edge of the wafer 1 with an anodic energizing ring installed on the inner or outer periphery of the electropolishing pad 3 or any one thereof. On the other hand, a cathode (opposite electrode), not shown, is provided at a position facing the wafer 1 in the electropolishing liquid 5 in the electric field tank 6, and a negative potential is applied from an electric field power supply. The electropolishing liquid 5 in the electric field tank 6 is circulated as needed while keeping the liquid level constant by the electropolishing liquid supply device.
[0019]
Then, the polishing apparatus performs a polishing operation on the wafer 1 as follows. That is, the electropolishing pad 3 is pressed and slid on the surface of the wafer 1 (the surface to be polished), and the electropolishing pad 3 is placed in the electropolishing liquid 5 between the surface of the wafer 1 and its counter electrode. The electrolytic current is supplied in a state where is interposed. As a result, an electrolytic current flows through the electrolytic polishing pad 3 and the electrolytic polishing liquid 5 using the surface of the wafer 1 as an anode and the counter electrode as a cathode. Under the electrolytic action, it is eluted into the electropolishing liquid 5 as oxidation or metal ions, and an excess metal film such as copper or a copper alloy is removed from the surface of the wafer 1. At the same time, the surface of the wafer 1 pressed by the electrolytic polishing pad 3 relatively slides by the rotation of the wafer 1 and the rotation of the electrolytic polishing pad 3, so that the mechanical polishing is performed. become. The details of such a polishing apparatus and its operation control are substantially the same as those of the conventional polishing apparatus.
[0020]
Next, the electrolytic polishing pad 3 used in the above polishing apparatus, that is, the electrolytic polishing pad according to the present invention will be described. Since the electrolytic polishing pad 3 is used in the above-described polishing apparatus, the electrolytic polishing pad 3 includes a polishing surface on which the surface of the wafer 1 is pressed and slid, and an electrode surface located on the counter electrode side of the wafer 1. I have. Then, in the electropolishing liquid 5, the surface of the wafer 1 is polished by energization between the wafer 1 and the counter electrode while the wafer 1 is pressed and slid on the polishing surface.
[0021]
Incidentally, the electropolishing pad 3 described here is made of an elastic-plastic polyvinyl acetal-based material. Here, polyvinyl acetal is a general term for resins in which some or most of the hydroxyl groups of polyvinyl alcohol are acetalized with aldehyde. Therefore, the polyvinyl acetal-based material also includes, for example, polyvinyl formal acetalized (formalized) using formaldehyde as an aldehyde.
[0022]
Examples of the polyvinyl acetal-based material include a polyvinyl acetal-based sponge having, as a repeating unit, a portion represented by the following general formula.
[0023]
Embedded image

[0024]
In this general formula, “R1” represents an alkyl group having 1 or more carbon atoms. “R2” and “R3” represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 or more carbon atoms.
[0025]
The last part of these is a part that affects formalization, and the degree of formalization specifies the elasto-plasticity of the polyvinyl acetal-based material. Therefore, when the electropolishing pad 3 is configured, it is assumed that the degree of formalization of the polyvinyl acetal-based material is adjusted so that its elasto-plasticity belongs to a desired value described later.
[0026]
Further, the electrolytic polishing pad 3 made of such a polyvinyl acetal-based material has continuous pores passing through the polishing surface and the electrode surface, that is, the front and back surfaces. The continuous pores referred to here include not only continuous pores passing through the front and back surfaces, but also continuous pores that are independently present so as to pass through the front and back surfaces. Since the polyvinyl acetal-based material has a porous continuous pore structure such as a spongy body, the formation of such continuous pores may be performed using the continuous pores as they are, or may be performed by any processing (mechanical processing or (Chemical processing).
[0027]
The elasto-plasticity of the electrolytic polishing pad 3 also varies depending on the average pore diameter of the continuous pores, the ratio thereof, and the like. Therefore, when the electropolishing pad 3 is configured, the average pore diameter of continuous pores, the volume ratio thereof, and the like are set so that the elasto-plasticity belongs to a desired value described later. In order to realize the desired elasto-plasticity, the polyvinyl acetal-based material constituting the electropolishing pad 3 contains, in addition to continuous pores, closed cells which exist independently and are not continuous with other bubbles. It does not matter.
[0028]
In the electropolishing pad 3 configured as described above, since the electropolishing pad 3 is made of an elastic-plastic polyvinyl acetal-based material, the electropolishing pad 3 is, for example, less than an extra metal film such as copper or copper alloy used for semiconductor device wiring to be removed. A much weaker mechanical strength can be realized. Therefore, even when the wafer 1 is used by being pressed and slid on the surface (polished surface) of the wafer 1, scratches and the like are not generated on the polished surface.
[0029]
In addition, since the electrolytic polishing pad 3 having the above-described configuration has continuous pores passing through the front and back surfaces, when used in the electrolytic polishing liquid 5 in the electric field tank 6, the electrolytic polishing pad 3 Liquid 5 impregnates. Therefore, even if the polyvinyl acetal-based material itself constituting the electropolishing pad 3 is a non-conductive material, it is possible to pass an electrolytic current through the electropolishing liquid 5 impregnated into the continuous pores. As a result, conduction between the front and back surfaces of the electropolishing pad 3 is ensured.
[0030]
Next, in the electropolishing pad 3 having the above-described configuration, suitable (1) average pore diameter, volume ratio (porosity) of continuous pores, (2) elasto-plasticity, (3) coefficient of friction, and (4) The conductivity will be described.
[0031]
First, (1) the average pore diameter and volume ratio (porosity) of continuous pores will be described. In the electropolishing pad 3 described in the present embodiment, the average pore diameter of continuous pores in the polyvinyl acetal-based material is 50 to 150 μm, and the ratio is 80% or more in volume ratio.
[0032]
The reason that the average pore diameter is 50 to 150 μm is that if the average pore diameter is less than 50 μm, it is difficult to absorb the electropolishing liquid 5 (it takes a lot of time for impregnation), and if it exceeds 150 μm. This is because it is difficult to ensure the flatness of the surface, and there is a possibility that decomposition, deterioration or the like may occur in terms of chemical resistance. The reason that the volume ratio is 80% or more is that if it is less than 80%, it is difficult in terms of water absorption, and in addition, it may not be possible to sufficiently secure conductivity by impregnation of the electropolishing liquid 5. This is because it is not easy to realize the elasto-plasticity described later.
[0033]
As described above, if the electrolytic polishing pad 3 is formed using a polyvinyl acetal-based material having an average pore diameter of 50 to 150 μm and a volume ratio of 80% or more in a continuous pore, the polishing surface and the electrode Since the electropolishing liquid 5 is sufficiently impregnated between the polished surface and the electrode surface, conduction between the polished surface and the electrode surface can be reliably ensured.
[0034]
Next, (2) elasto-plasticity will be described. In the electropolishing pad 3 described in the present embodiment, the amount of deformation per load at a thickness of 1 mm between the polishing surface and the electrode surface is 30 to 100 μm / kg.
[0035]
The reason why the amount of deformation per load at a thickness of 1 mm is 30 to 100 μm / kg is that if it is less than 30 μm / kg, it cannot be said that elasto-plasticity that does not cause scratches or the like on the polished surface can be secured. If it exceeds 100 μm / kg, it is difficult to secure sufficient rigidity to withstand polishing when the wafer 1 is pressed and slid on the surface (polished surface) of the wafer 1.
[0036]
As described above, if the electrolytic polishing pad 3 is formed using a polyvinyl acetal-based material having a deformation amount per load of 30 to 100 μm / kg at a thickness of 1 mm, for example, extra copper or copper alloy to be removed is used. It is much softer than a metal film and has rebound elasto-plasticity to the extent that scratches and the like do not occur on the surface. Therefore, it is possible to realize good mechanical strength for use in a state of being pressed and slid on the surface (polished surface) of the wafer 1 while ensuring conduction between the polished surface and the electrode surface.
[0037]
Next, (3) the friction coefficient will be described. In the electropolishing pad 3 described in the present embodiment, the friction coefficient on the polishing surface when the surface (polished surface) of the wafer 1 is pressed and slid in the electropolishing liquid 5 is 0.01 to 0.025. It is assumed that
[0038]
When the friction coefficient on the polished surface is 0.01 to 0.025, if it is less than 0.01, a sufficient polishing rate cannot be secured. This is because it is necessary to press the polishing pad against the polishing surface at a high pressure, which is not preferable from the viewpoint of preventing excessive deformation of the electrolytic polishing pad 3 and avoiding scratches or the like on the surface to be polished. On the other hand, if it exceeds 0.025, the polishing rate becomes too high, and it is not preferable from the viewpoint of avoiding scratches and the like on the surface to be polished and also from the viewpoint of the life of the electrolytic polishing pad 3.
[0039]
As described above, if the electrolytic polishing pad 3 is formed using a polyvinyl acetal-based material having a friction coefficient of 0.01 to 0.025 on the polishing surface, a sufficient and sufficient friction coefficient for polishing by pressing and sliding is secured. Will be. That is, it is not difficult to form a good surface because the coefficient of friction is too high, or the polishing itself is not difficult because the coefficient of friction is too low. The coefficient of friction on the polishing surface of the electropolishing pad 3 can be determined by changing (1) the average pore diameter, volume ratio, or (2) elastoplasticity of continuous pores in the polyvinyl acetal-based material constituting the electropolishing pad 3. Adjustable.
[0040]
Next, (4) conductivity will be described. The electropolishing pad 3 described in this embodiment has a current density of 10 mA / cm ² or more when 1 V is applied between the surface (anode) of the wafer 1 and the counter electrode (cathode) at a distance of 5 mm between the electrodes. And
[0041]
The current density of 10 mA / cm ² or more when a voltage of 1 V is applied at a gap of 5 mm is not enough to ensure a sufficient electrolytic density required for electrolytic polishing if the current density is less than 10 mA / cm ^2. This is because it is difficult to sufficiently increase the electropolishing rate during electropolishing due to the shortage.
[0042]
As described above, if the electrolytic polishing pad 3 is formed using a polyvinyl acetal-based material having a current density of 10 mA / cm ² or more when a voltage of 1 V is applied with a gap of 5 mm, a sufficient electrolytic density required for electrolytic polishing can be obtained. Will be secured. That is, it is not difficult to sufficiently increase the electropolishing rate during electropolishing due to insufficient current density. In addition, since an excessive increase in the electric field voltage for compensating for the insufficient current density is not required, it is not difficult to form a favorable surface due to the voltage-dependent change in the electrochemical oxidation state. The current density, that is, the conductivity, of the electrolytic polishing pad 3 is determined by: (1) the average pore diameter and volume ratio of continuous pores in the polyvinyl acetal-based material constituting the electrolytic polishing pad 3, that is, the impregnation amount of the electrolytic polishing liquid 5 Can be adjusted by varying.
[0043]
【Example】
Here, the electrolytic polishing pad 3 configured as described above will be specifically described with reference to a preferred embodiment. Examples of the electropolishing pad 3 include those composed of polyvinyl formal (PVFM) shown in the following table.
[0044]
[Table 1]

[0045]
In this PVFM, since the average pore diameter of the continuous pores is 80 μm and the ratio is 90% in the capacity ratio, when the electropolishing pad 3 is formed, conduction between the polishing surface and the electrode surface is established. It can be ensured reliably. The impregnation amount of the electropolishing liquid 5, that is, the porosity may be 80% or more, but is preferably 90% or more as described above in order to ensure conduction, and more preferably 94%. It is about.
[0046]
Further, in this PVFM, the Young's modulus is 40 Mpa in the dry (DRY) state, 30 Mpa in the wet (WET) state, and the 10% compressive stress is 1.0 Mpa in the dry (DRY) state and 0.1 in the wet (WET) state. Since the elasto-plasticity is 5 Mpa, the elasto-plasticity corresponds to 30 to 100 μm / kg in terms of the amount of deformation per load at a thickness of 1 mm. Good mechanical strength to use can be achieved. In addition, the position of the load-deformation amount may be in the range of 30 to 100 μm / kg, but the most suitable relation value for securing good mechanical strength is, for example, about 65 μm / kg.
[0047]
Next, the friction coefficient of the electrolytic polishing pad 3 when the wafer 1 is polished by the above-described polishing apparatus (see FIG. 1) using the electrolytic polishing pad 3 constituted by such a PVFM will be described. Here, as the wafer 1 to be polished, a silicon wafer in which a 300 nm TaN film is formed as a barrier metal on a base oxide film, a copper film made of PVD is deposited on the TaN film at 1000 mm, and a plated copper film is further deposited at 10000 mm. The electropolishing liquid 5 and the CMP slurry are composed of abrasive grains: alumina 1.5 wt%, organic acid: quinaldic acid 0.9 wt%, first electrolyte: HNO ₃ 6 wt%, and second electrolyte: H ₃ PO ₄ 5 wt%. And anticorrosive: 75 ppm of BTA-COOH. Other mechanical polishing conditions include a case where electrolytic polishing and chemical mechanical polishing are performed for 2 minutes under the conditions of a relative pad speed of 1.35 m / s and a distance between electrodes of 6 mm. In the measurement of the load, the vertical load is obtained by a dead weight by a weight, and the horizontal load is obtained by a conversion value from a drive current of a pad rotation drive motor.
[0048]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing measured values (see A in the figure) of the friction coefficient of the electropolishing pad 3 under the above conditions. In the figure, for comparison, the measured value of the friction coefficient of the general-purpose CMP pad (conventional product) under the same conditions (see B in the figure) is also shown. As is clear from the relationship between the vertical load and the horizontal load shown in the figure, the friction coefficient on the polished surface of the electrolytic polishing pad 3 made of the above-mentioned PVFM is about 0.022, which is smaller than that of the conventional general-purpose CMP pad. In comparison, a preferable friction coefficient for polishing by pressing and sliding is realized.
[0049]
Next, a description will be given of the polishing rate of the electrolytic polishing pad 3 when the electrolytic polishing of the wafer 1 is performed in the above-described polishing apparatus (see FIG. 1) using the electrolytic polishing pad 3 constituted by the PVFM. Here, as the wafer 1 to be polished, a silicon wafer in which a TaN film of 300 ° is formed as a barrier metal on a base oxide film, a copper film of PVD is deposited thereon by 1000 °, and a plated copper film is further deposited by 10000 ° is taken as an example. The electropolishing liquid 5 and the CMP slurry are composed of abrasive grains: alumina 1.5 wt%, organic acid: quinaldic acid 0.9 wt%, first electrolyte: HNO ₃ 6 wt%, and second electrolyte: H ₃ PO ₄ 5 wt%. And anticorrosive: 75 ppm of BTA-COOH. Other electropolishing conditions were as follows: applied voltage: 0 to 1.2 V (DC), distance between electrodes: 6 mm, pad polishing pressure: 90 g / cm ² , pad relative speed: 1.35 m / s, and electrolysis for 2 minutes. An example in which polishing and chemical mechanical polishing are performed will be described. The polishing rate was measured before and after the treatment by measuring the sheet resistance of the entire surface at an interval of 10 mm using a known four-short-needle sheet resistance measuring instrument, converting the resistivity to 1.703 μΩcm, and converting it to a film thickness.
[0050]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing actual measured values of the polishing rate of the electrolytic polishing pad 3 under the above conditions. The figure shows the polishing rates when the friction coefficient of the electrolytic polishing pad 3 is 0.025 (see C in the figure) and 0.005 (see D in the figure). As is clear from the polishing rates shown in the figures, a good polishing rate can be obtained when the friction coefficient is 0.025, unlike the case where the friction coefficient is 0.005. From this, it can be said that a sufficient polishing rate can be secured in the electrolytic polishing pad 3 if the coefficient of friction on the polishing surface is 0.01 to 0.025.
[0051]
In the above-described embodiment, the present invention has been described with the preferred specific examples. However, it is needless to say that the present invention is not limited to this embodiment.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the electrolytic polishing pad according to the present invention, even in the case where CMP and electrolytic polishing are performed in combination in the planarization polishing step of, for example, copper or copper alloy used for semiconductor device wiring. As a result, desired conductivity, elasto-plasticity and the like can be secured, and a uniform current density and good wiping ability can be exhibited over the entire surface of the object to be polished. Therefore, if polishing is performed using this electrolytic polishing pad, it is possible to reliably perform good polishing at a high speed, which is effective in promoting high integration and miniaturization of a semiconductor device, and improvement in yield can be expected. Become like
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration example of a polishing apparatus using an electrolytic polishing pad according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a measured value of a friction coefficient of the electropolishing pad according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of actual measurement values of a polishing rate of the electrolytic polishing pad according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer, 2 ... Wafer chuck, 3 ... Electropolishing pad, 4 ... Rotating platen, 5 ... Electropolishing liquid, 6 ... Electric tank, 7 ... Spindle rotation drive motor, 8 ... Spindle rotation control device, 9 ... Z axis Guide, 10 ... Z-axis pressing cylinder, 11: Z-axis pressing cylinder controller, 12: pad rotation drive motor, 13: belt mechanism, 14: pad shaft rotation controller

Claims

The polishing object has a polishing surface on which the object is pressed and slid, and an electrode surface located on the counter electrode side of the object to be polished, and the object to be polished is pressed and slid on the polishing surface in an electrolytic solution. An electrolytic polishing pad for performing electropolishing by energizing the object to be polished and the counter electrode in a state,
It is made of a polyvinyl acetal-based material having continuous pores through the polishing surface and the electrode surface,
An electropolishing pad, wherein the continuous pores have an average pore diameter of 50 to 150 μm, and the ratio thereof is 80% or more in terms of volume ratio.

The polishing object has a polishing surface on which the object is pressed and slid, and an electrode surface located on the counter electrode side of the object to be polished, and the object to be polished is pressed and slid on the polishing surface in an electrolytic solution. An electrolytic polishing pad for performing electropolishing by energizing the object to be polished and the counter electrode in a state,
Having continuous pores through the polishing surface and the electrode surface, made of polyvinyl acetal material having elasto-plasticity,
An electrolytic polishing pad, wherein the amount of deformation per load at a thickness of 1 mm between the polishing surface and the electrode surface is 30 to 100 µm / kg.

The polishing object has a polishing surface on which the object is pressed and slid, and an electrode surface located on the counter electrode side of the object to be polished, and the object to be polished is pressed and slid on the polishing surface in an electrolytic solution. An electrolytic polishing pad for performing electropolishing by energizing the object to be polished and the counter electrode in a state,
It is made of a polyvinyl acetal-based material having continuous pores through the polishing surface and the electrode surface,
An electrolytic polishing pad, wherein a coefficient of friction on the polishing surface in a state where the object to be polished is pressed and slid in the electrolytic solution is 0.01 to 0.025.

The polishing object has a polishing surface on which the object is pressed and slid, and an electrode surface located on the counter electrode side of the object to be polished, and the object to be polished is pressed and slid on the polishing surface in an electrolytic solution. An electrolytic polishing pad for performing electropolishing by energizing the object to be polished and the counter electrode in a state,
It is made of a polyvinyl acetal-based material having continuous pores through the polishing surface and the electrode surface,
An electrolytic polishing pad having a current density of 10 mA / cm ² or more when 1 V is applied between the object to be polished and the counter electrode at a distance of 5 mm between the electrodes.