JP2006114885A - Pad and method for chemical mechanical polishing - Google Patents

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裕之 田野
Hideki Nishimura
秀樹 西村
Kouji Shiho
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical mechanical polishing pad that can control scratch generation on a polishing surface during a chemical polishing process and give a high-quality polishing surface, and chemical mechanical polishing method that gives a high-quality polishing surface using the chemical machinery polishing pad. <P>SOLUTION: When the storage modulus of a polishing substrate is measured at 30°C and 60°C under the following conditions of initial loading: 100 g, maximum distortion: 0.01% and frequency: 0.2 Hz, the storage elastic modulus E' at 30°C is no more than 120 MPas and the ratio between the storage elastic modulus at 30°C and that at 60°C, or E'(30°C)/E'(60°C) is no less than 2.5. Meanwhile, the chemical mechanical polishing method is based on the use of the foregoing chemical mechanical polishing pad. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、化学機械研磨パッド及び化学機械研磨方法に関する。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing pad and a chemical mechanical polishing method.

近年、半導体装置の形成等において、シリコン基板又はその上に配線や電極等が形成されたシリコン基板(以下、「半導体ウェハ」という。)につき、優れた平坦性を有する表面を形成することができる研磨方法として、化学機械研磨方法(Chemical Mechanical Polishing、一般に「CMP」と略称される。)が注目されている。化学機械研磨方法は化学機械研磨パッドと被研磨物の被研磨面とを摺動させながら、パッド表面に、化学機械研磨用水系分散体(砥粒が分散された水系分散体)を流下させて研磨を行う技術である。この化学機械研磨方法においては、化学機械研磨パッドの性状及び特性等により研磨結果が大きく左右されることが知られており、従来から様々な化学機械研磨パッドが提案されている。
例えば、微細な気泡を含有するポリウレタンフォームを化学機械研磨パッドとして用い、このパッドの表面に開する穴(以下、「ポア」という)に化学機械研磨用水系分散体を保持させて研磨を行うための化学機械研磨パッドが古くから知られている。(特許文献1〜3参照)。
また、近年は、発泡体を用いずにポアを形成できる研磨パッドとして、マトリクス樹脂中に水溶性ポリマーを分散させた研磨パッドが開示されている(特許文献4〜7参照)。この技術は、マトリクス樹脂中に分散された水溶性ポリマーが、研磨時に化学機械研磨用水系分散体又は水に接触して溶解することにより、ポアを形成するものである。
In recent years, in the formation of semiconductor devices, etc., a surface having excellent flatness can be formed on a silicon substrate or a silicon substrate (hereinafter referred to as “semiconductor wafer”) on which wirings, electrodes, etc. are formed. As a polishing method, a chemical mechanical polishing method (Chemical Mechanical Polishing, generally abbreviated as “CMP”) has attracted attention. In the chemical mechanical polishing method, a chemical mechanical polishing aqueous dispersion (an aqueous dispersion in which abrasive grains are dispersed) is allowed to flow down on the pad surface while sliding the chemical mechanical polishing pad and the surface to be polished. This is a technique for polishing. In this chemical mechanical polishing method, it is known that the polishing result greatly depends on the properties and characteristics of the chemical mechanical polishing pad, and various chemical mechanical polishing pads have been proposed.
For example, a polyurethane foam containing fine bubbles is used as a chemical mechanical polishing pad, and polishing is performed by holding a chemical mechanical polishing aqueous dispersion in a hole (hereinafter referred to as “pore”) opened on the surface of the pad. The chemical mechanical polishing pad has been known for a long time. (See Patent Documents 1 to 3).
In recent years, a polishing pad in which a water-soluble polymer is dispersed in a matrix resin has been disclosed as a polishing pad capable of forming a pore without using a foam (see Patent Documents 4 to 7). In this technique, a water-soluble polymer dispersed in a matrix resin is dissolved in contact with a chemical mechanical polishing aqueous dispersion or water during polishing to form pores.

ところで、化学機械研磨法により被研磨面の研磨を行う際、ときとして、使用する化学機械研磨用水系分散体中に含有されている砥粒が凝集して粗大粒子となっている場合、異物として作用し、被研磨面の表面に、「スクラッチ」と呼ばれる引っ掻き傷状の欠陥を発生する場合があり、改善を求められている。また、研磨パッド組成物が硬いが故にスクラッチの原因となる場合、および砥粒の凝集と研磨パッド組成物の硬さとの複合的要因でスクラッチとなる場合があり、改善が求められている。
このような問題を解決するために、パッドの裏面(非研磨面)上に柔軟な緩衝層を積層した複層型パッドが提案されている(特許文献8参照)。しかし、複層型パッドは、上記問題をある程度は改善するものではあるが、抜本的な解決には至っておらず、また、製造工程が煩雑となるためコストの増大や品質管理上の問題が生じることが知られている。
By the way, when polishing the surface to be polished by the chemical mechanical polishing method, sometimes when the abrasive grains contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion used are aggregated into coarse particles, There is a case where a scratch-like defect called “scratch” is generated on the surface of the surface to be polished, and improvement is demanded. In addition, since the polishing pad composition is hard, it causes scratches, and there are cases where scratches occur due to a combination of the agglomeration of abrasive grains and the hardness of the polishing pad composition, and improvements are required.
In order to solve such a problem, a multilayer pad in which a flexible buffer layer is laminated on the back surface (non-polished surface) of the pad has been proposed (see Patent Document 8). However, although the multi-layer pad improves the above-mentioned problem to some extent, it has not reached a radical solution, and the manufacturing process becomes complicated, resulting in increased costs and quality control problems. It is known.

一方、半導体装置の性能向上を目的として、従来の絶縁膜(SiO膜)に代えて、誘電率がより低い絶縁膜を用いることが注目されている。この低誘電率の絶縁膜としては、例えばシルセスキオキサン(比誘電率;約2.6〜3.0)、フッ素添加SiO(比誘電率;約3.3〜3.5)、ポリイミド系樹脂(比誘電率;約2.4〜3.6、日立化成工業(株)製、商品名「PIQ」、Allied Signal 社製、商品名「FLARE」等)、ベンゾシクロブテン(比誘電率;約2.7、Dow Chemical社製、商品名「BCB」等)、水素含有SOG(比誘電率;約2.5〜3.5)及び有機SOG(比誘電率;約2.9、日立化成工業(株)製、商品名「HSGR7」等)等が開発されている。しかし、これらの絶縁膜は、一般にSiO膜に比べて機械的強度が小さく、柔らかくて脆いため、従来知られている化学機械研磨パッドを用いて化学機械研磨すると、従来知られている絶縁膜を研磨する場合よりスクラッチが発生しやすく、また、被研磨面たる低誘電率の絶縁膜と、その下層にある膜との界面において、剥がれが発生するという問題がある。
また、半導体基板上に上記の如き低誘電率の絶縁膜を積層し、溝部を形成し、その後バリアメタル膜を形成した溝付き基板全面に配線材料たる金属を堆積して膜とした被研磨体を化学機械研磨する場合には、低誘電率の絶縁膜が研磨面に露出していない段階、すなわち配線材料たる金属のみを化学機械研磨している段階において、下層たる低誘電率の絶縁膜がその上下いずれかの膜界面で剥がれ発生することがあり、問題となっている。
特開平11−70463号公報 特開平8−216029号公報 特開平8−39423号公報 特表平8−500622号公報 特開2000−34416号公報 特開2000−33552号公報 特開2001−334455号公報 特開2002−36097号公報
On the other hand, for the purpose of improving the performance of a semiconductor device, attention has been paid to using an insulating film having a lower dielectric constant instead of the conventional insulating film (SiO 2 film). Examples of the low dielectric constant insulating film include silsesquioxane (relative dielectric constant: about 2.6 to 3.0), fluorine-added SiO 2 (relative dielectric constant: about 3.3 to 3.5), polyimide Resin (relative permittivity: about 2.4 to 3.6, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name “PIQ”, Allied Signal, trade name “FLARE”, etc.), benzocyclobutene (relative permittivity) About 2.7, manufactured by Dow Chemical, trade name “BCB”, etc., hydrogen-containing SOG (relative dielectric constant: about 2.5 to 3.5) and organic SOG (relative dielectric constant: about 2.9, Hitachi) Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name “HSGR7”, etc.) have been developed. However, these insulating films generally have lower mechanical strength than SiO 2 films, and are soft and brittle. Therefore, when the chemical mechanical polishing is performed using a conventionally known chemical mechanical polishing pad, the conventionally known insulating film There is a problem that scratches are more likely to occur than in the case of polishing, and that peeling occurs at the interface between the insulating film having a low dielectric constant, which is the surface to be polished, and the underlying film.
Further, an object to be polished is formed by laminating an insulating film having a low dielectric constant as described above on a semiconductor substrate, forming a groove, and then depositing a metal as a wiring material on the entire surface of the grooved substrate on which a barrier metal film is formed. In the case where the low dielectric constant insulating film is not exposed on the polished surface, that is, in the stage where only the metal that is the wiring material is chemically mechanically polished, the lower low dielectric constant insulating film is There is a problem that peeling may occur at either the upper or lower film interface.
JP-A-11-70463 JP-A-8-216029 JP-A-8-39423 Japanese National Patent Publication No. 8-500622 JP 2000-34416 A JP 2000-33552 A JP 2001-334455 A JP 2002-36097 A

本発明は、上記の課題を解決するものであり、その目的は、化学機械研磨工程において被研磨物の被研磨面のスクラッチ発生および低誘電率の絶縁膜の剥がれを抑制でき、高品位の被研磨面を与えることができる化学機械研磨パッド、及びその化学機械研磨パッドを用いて行う高品位の被研磨面を与える化学機械研磨方法を提供することにある。   The present invention solves the above-mentioned problems, and its purpose is to suppress the generation of scratches on the surface to be polished of the object to be polished and the peeling of the insulating film having a low dielectric constant in the chemical mechanical polishing process. It is an object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing pad capable of providing a polishing surface and a chemical mechanical polishing method for providing a high-quality polished surface using the chemical mechanical polishing pad.

本発明によると、本発明の上記課題は、第一に、下記条件
初期負荷:100g
最大歪み:0.01%
周波数:0.2Hz
において、研磨基体の30℃及び60℃における貯蔵弾性率を測定した場合、30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)が120MPa以下であり、かつ30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)と60℃における貯蔵弾性率E’(60℃)の比(E’(30℃)/E’(60℃))が2.5以上である化学機械研磨パッドによって達成される。
According to the present invention, the above-mentioned problem of the present invention is, firstly, the following condition initial load: 100 g
Maximum strain: 0.01%
Frequency: 0.2Hz
When the storage elastic modulus at 30 ° C. and 60 ° C. of the polishing substrate was measured, the storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. was 120 MPa or less, and the storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. And the storage elastic modulus E ′ at 60 ° C. (60 ° C.) (E ′ (30 ° C.) / E ′ (60 ° C.)) is achieved by a chemical mechanical polishing pad having a ratio of 2.5 or more.

本発明の上記課題は第二に、上記の化学機械研磨パッドを使用して化学機械研磨工程を行うことを特徴とする、化学機械研磨方法によって達成される。   The above object of the present invention is secondly achieved by a chemical mechanical polishing method characterized in that a chemical mechanical polishing step is performed using the above chemical mechanical polishing pad.

本発明によれば、化学機械研磨工程における被研磨面のスクラッチ発生を抑制でき、高品位の被研磨面を与えることができる化学機械研磨パッド、及びその化学機械研磨パッドを用いて行う高品位の被研磨面を与える化学機械研磨方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the generation | occurrence | production of the scratch of the to-be-polished surface in a chemical mechanical polishing process can be suppressed, the chemical mechanical polishing pad which can give a high quality to-be-polished surface, and the high quality performed using the chemical mechanical polishing pad A chemical mechanical polishing method for providing a surface to be polished is provided.

本発明の化学機械研磨パッドは、少なくとも研磨基体を有し、該研磨基体について、下記条件
初期負荷:100g
最大歪み:0.01%
周波数:0.2Hz
において、30℃及び60℃における貯蔵弾性率を測定した場合、30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)が120MPa以下であり、かつ30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)と60℃における貯蔵弾性率E’(60℃)の比(E’(30℃)/E’(60℃))が2.5以上であることを特徴とする。
The chemical mechanical polishing pad of the present invention has at least a polishing substrate. The polishing substrate is subjected to the following initial load condition: 100 g
Maximum strain: 0.01%
Frequency: 0.2Hz
When the storage elastic modulus at 30 ° C. and 60 ° C. was measured, the storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. was 120 MPa or less, and the storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. and 60 ° C. The storage elastic modulus E ′ (60 ° C.) ratio (E ′ (30 ° C.) / E ′ (60 ° C.)) is 2.5 or more.

上記30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)は、好ましくは30〜120MPaであり、30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)と60℃における貯蔵弾性率E’(60℃)の比(E’(30℃)/E’(60℃))は、好ましくは2.5〜10である。上記60℃における貯蔵弾性率E’(60℃)は、好ましくは3〜48MPaである。
また、本発明の化学機械研磨パッドの研磨基体は、ショアD硬度が35以上であることが好ましい。このショアD硬度は、より好ましくは35〜100であり、更に好ましくは35〜70である。ショアD硬度をこの範囲とすることにより、被研磨体への負荷圧力を大きくでき、これに伴い研磨速度を向上させることができることとなる。
The storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. is preferably 30 to 120 MPa, and the ratio of the storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. to the storage elastic modulus E ′ (60 ° C.) at 60 ° C. (E ′ (30 ° C.) / E ′ (60 ° C.)) is preferably 2.5 to 10. The storage elastic modulus E ′ (60 ° C.) at 60 ° C. is preferably 3 to 48 MPa.
The polishing base of the chemical mechanical polishing pad of the present invention preferably has a Shore D hardness of 35 or more. The Shore D hardness is more preferably 35-100, and still more preferably 35-70. By setting the Shore D hardness in this range, the load pressure on the object to be polished can be increased, and the polishing rate can be improved accordingly.

本発明の化学機械研磨パッドの研磨基体は、上記の要件を備えている限り、化学機械研磨パッドとしての機能を発揮できるものであればどのような素材から構成されていてもよい。化学機械研磨パッドとしての機能の中でも、特に、化学機械研磨時に化学機械研磨用水系分散体を保持し、研磨屑を一時的に滞留させる等の機能を有するポア(微細な空孔)が研磨時までに形成されていることが好ましい。このため、(I)非水溶性部材と該非水溶性部材中に分散された水溶性粒子からなる素材又は(II)非水溶性部材と該非水溶性部材中に分散された空孔からなる素材を備えることが好ましい。
このうち、上記素材(I)は、化学機械研磨工程の際、水溶性粒子が化学機械研磨用水系分散体と接触し、溶解又は膨潤して脱離することにより非水溶性部材に形成されるポアに化学機械研磨用水系分散体等を保持することができることとなり、一方、素材(II)は、空孔として予め形成されている部分が、化学機械研磨用水系分散体等の保持能力を持つ。
The polishing substrate of the chemical mechanical polishing pad of the present invention may be made of any material as long as it can exhibit the function as the chemical mechanical polishing pad as long as it has the above requirements. Among the functions as a chemical mechanical polishing pad, in particular, when pores (fine pores) have functions such as holding the chemical mechanical polishing aqueous dispersion during chemical mechanical polishing and temporarily retaining polishing debris It is preferable that it is formed by. Therefore, (I) a water-insoluble member and a material composed of water-soluble particles dispersed in the water-insoluble member, or (II) a material composed of a water-insoluble member and pores dispersed in the water-insoluble member. It is preferable to provide.
Of these, the material (I) is formed into a water-insoluble member by the water-soluble particles coming into contact with the chemical mechanical polishing aqueous dispersion and dissolving or swelling during the chemical mechanical polishing step. It is possible to hold the chemical mechanical polishing aqueous dispersion in the pores, while the material (II) has a holding capacity of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion or the like in the portion formed in advance as pores. .

以下、これらの素材につき、詳述する。   Hereinafter, these materials will be described in detail.

(I)非水溶性部材と該非水溶性部材中に分散された水溶性粒子からなる素材
(A)非水溶性部材
上記(A)非水溶性部材を構成する材料は特に限定されないが、所定の形状及び性状への成形が容易であり、適度な硬度や、適度な弾性等を付与できることなどから、有機材料が好ましく用いられる。有機材料としては、例えば熱可塑性樹脂、エラストマー又は生ゴム、硬化樹脂等が挙げられる。
上記熱可塑性樹脂としては、例えばオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン等)、スチレン系樹脂(例えばポリスチレン等)、アクリル系樹脂(例えば(メタ)アクリレート系樹脂等)、ビニルエステル樹脂(ただし(メタ)アクリレート系樹脂に該当するものを除く)、ポリエステル樹脂(ただしビニルエステル樹脂に該当するものを除く)、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等を挙げることができる。
(I) Material comprising water-insoluble member and water-soluble particles dispersed in water-insoluble member (A) Water-insoluble member The material constituting the water-insoluble member (A) is not particularly limited. An organic material is preferably used because it can be easily formed into a shape and properties, and can be provided with appropriate hardness, appropriate elasticity, and the like. Examples of the organic material include thermoplastic resin, elastomer or raw rubber, and cured resin.
Examples of the thermoplastic resin include olefin resins (for example, polyethylene and polypropylene), styrene resins (for example, polystyrene), acrylic resins (for example, (meth) acrylate resins), vinyl ester resins (however, (meth)). Examples thereof include those not corresponding to acrylate resins), polyester resins (excluding those corresponding to vinyl ester resins), polyamide resins, fluororesins, polycarbonate resins, polyacetal resins, and the like.

上記エラストマー又は生ゴムとしては、例えばジエン系エラストマー(例えば1,2−ポリブタジエン等)、オレフィン系エラストマー(例えばエチレン−プロピレンゴムとポリプロピレン樹脂を動的に架橋したもの等)、ウレタン系エラストマー、ウレタン系ゴム(例えばウレタンゴム等)、スチレン系エラストマー(例えばスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(以下、「SBS」ということがある。)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物(以下、「SEBS」ということがある。)等)、共役ジエン系ゴム(例えば高シスブタジエンゴム、低シスブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム等)、エチレン−α−オレフィンゴム(例えばエチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエンゴム等)、ブチルゴム、その他のゴム(例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム等)等を挙げることができる。   Examples of the elastomer or raw rubber include diene elastomers (for example, 1,2-polybutadiene), olefin elastomers (for example, dynamically cross-linked ethylene-propylene rubber and polypropylene resin, etc.), urethane elastomers, and urethane rubbers. (For example, urethane rubber), styrene-based elastomer (for example, styrene-butadiene-styrene block copolymer (hereinafter sometimes referred to as “SBS”), hydrogenated product of styrene-butadiene-styrene block copolymer (hereinafter, referred to as “SBS”). Etc.)), conjugated diene rubbers (for example, high cis butadiene rubber, low cis butadiene rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene rubber, styrene-isoprene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, chloroprene). Etc.), ethylene-α-olefin rubber (for example, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-nonconjugated diene rubber, etc.), butyl rubber, and other rubbers (for example, silicone rubber, fluorine rubber, nitrile rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber) , Epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, etc.).

上記硬化樹脂としては、熱硬化樹脂、光硬化樹脂等が挙げられる。これらの具体例としては、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン−ウレア樹脂、ウレア樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。
これら有機材料は、一種のみを使用してもよく、また2種以上を併用してもよい。
また、これら有機材料は、適当な官能基を持つように変性されたものであってもよい。ここで適当な官能基としては、例えば酸無水物構造を有する基、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アミノ基等を挙げることができる。
Examples of the curable resin include a thermosetting resin and a photocurable resin. Specific examples of these include urethane resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyurethane-urea resin, urea resin, silicon resin, phenol resin and the like.
These organic materials may be used alone or in combination of two or more.
These organic materials may be modified so as to have an appropriate functional group. Examples of suitable functional groups include groups having an acid anhydride structure, carboxyl groups, hydroxyl groups, epoxy groups, amino groups, and the like.

これらの有機材料は、その一部又は全部が架橋されたものであることが好ましい。非水溶性部材が架橋された有機材料を含有することにより、非水溶性部材に適度の弾性回復力が付与され、化学機械研磨時に化学機械研磨パッドにかかるずり応力による変位を抑制することができる。また、化学機械研磨工程及びドレッシング(化学機械研磨と交互又は同時に行われる化学機械研磨パッドの「目立て」処理。)の際に非水溶性部材が過度に引き延ばされ塑性変形してポアが埋まること、更には、化学機械研磨パッド表面が過度に毛羽立つこと等を効果的に抑制できることとなる。従って、ドレッシング時にもポアが効率よく形成され、研磨時の化学機械研磨用水系分散体の保持性の低下が防止でき、更には、毛羽立ちが少なく研磨平坦性を長期にわたり保持できる化学機械研磨パッドを得ることができることとなる。   These organic materials are preferably partially or wholly crosslinked. When the water-insoluble member contains a crosslinked organic material, an appropriate elastic recovery force is imparted to the water-insoluble member, and displacement due to shear stress applied to the chemical mechanical polishing pad during chemical mechanical polishing can be suppressed. . In addition, the water-insoluble member is excessively stretched and plastically deformed to fill the pores during the chemical mechanical polishing process and dressing (the “sharpening” process of the chemical mechanical polishing pad performed alternately or simultaneously with the chemical mechanical polishing). In addition, it is possible to effectively suppress the surface of the chemical mechanical polishing pad from being fuzzed excessively. Therefore, a chemical mechanical polishing pad that can efficiently form pores at the time of dressing, can prevent deterioration of the retainability of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion during polishing, and can maintain polishing flatness for a long time with less fuzzing. It will be possible to obtain.

上記架橋された有機材料としては、架橋された熱可塑性樹脂及び架橋されたエラストマー又は架橋されたゴム(ここで、「架橋されたゴム」とは、上記「生ゴム」の架橋物を意味する。)のうちから選ばれる少なくとも一種を含有することがより好ましく、架橋されたジエン系エラストマー、架橋されたスチレン系エラストマー及び架橋された共役ジエン系ゴムのうちから選ばれる少なくとも一種を含有することが更に好ましく、架橋された1,2−ポリブタジエン、架橋されたSBS、架橋されたSEBS、架橋されたスチレンブタジエンゴム、架橋されたスチレン−イソプレンゴム及び架橋されたアクリロニトリル−ブタジエンゴムのうちから選ばれる少なくとも一種を含有することが特に好ましく、架橋された1,2−ポリブタジエン、架橋されたSBS及び架橋されたSEBSのうちから選ばれる少なくとも一種を含有することが就中好ましい。   Examples of the crosslinked organic material include a crosslinked thermoplastic resin and a crosslinked elastomer or a crosslinked rubber (herein, “crosslinked rubber” means a crosslinked product of the “raw rubber”). More preferably, it contains at least one selected from the group consisting of a crosslinked diene elastomer, a crosslinked styrene elastomer, and a crosslinked conjugated diene rubber. At least one selected from crosslinked 1,2-polybutadiene, crosslinked SBS, crosslinked SEBS, crosslinked styrene butadiene rubber, crosslinked styrene-isoprene rubber and crosslinked acrylonitrile-butadiene rubber. It is particularly preferred to contain a crosslinked 1,2-polybutadiene It is especially preferred to contain at least one selected from among crosslinked SBS and crosslinked SEBS.

有機材料の一部が架橋されたものであり、他の部分が非架橋のものである場合には、かかる非架橋の有機材料としては非架橋の熱可塑性樹脂及び非架橋のエラストマー又は生ゴムのうちから選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましく、非架橋のオレフィン系樹脂、非架橋のスチレン系樹脂、非架橋のジエン系エラストマー、非架橋のスチレン系エラストマー、非架橋の共役ジエン系ゴム及び非架橋のブチルゴムのうちから選ばれる少なくとも一種を含有することがより好ましく、非架橋のポリスチレン、非架橋の1,2−ポリブタジエン、非架橋のSBS、非架橋のSEBS、非架橋のスチレン−ブタジエンゴム、非架橋のスチレン−イソプレンゴム及び非架橋のアクリロニトリル−ブタジエンゴムのうちから選ばれる少なくとも一種を含有することが更に好ましく、非架橋のポリスチレン、非架橋の1,2−ポリブタジエン、非架橋のSBS及び非架橋のSEBSのうちから選ばれる少なくとも一種を含有することが特に好ましい。   When a part of the organic material is cross-linked and the other part is non-cross-linked, the non-cross-linked organic material includes a non-cross-linked thermoplastic resin and a non-cross-linked elastomer or raw rubber. It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of non-crosslinked olefin resin, non-crosslinked styrene resin, non-crosslinked diene elastomer, non-crosslinked styrene elastomer, non-crosslinked conjugated diene rubber, and non-crosslinked It is more preferable to contain at least one selected from the group consisting of butyl rubber, non-crosslinked polystyrene, non-crosslinked 1,2-polybutadiene, non-crosslinked SBS, non-crosslinked SEBS, non-crosslinked styrene-butadiene rubber, non-crosslinked At least one selected from cross-linked styrene-isoprene rubber and non-cross-linked acrylonitrile-butadiene rubber. More preferably contains, non-crosslinked polystyrene, non-crosslinked 1,2-polybutadiene, it is particularly preferred to contain at least one selected from among non-crosslinked SBS and uncrosslinked SEBS.

有機材料の一部が架橋されたものであり、他の部分が非架橋のものである場合には、非水溶性部材中に占める架橋された有機材料の割合は、30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが特に好ましい。
有機材料は、その一部又は全部が架橋されたものである場合、架橋の方法は特に限定されないが、例えば化学架橋法、放射線架橋法、光架橋法等の方法によることができる。上記化学架橋法としては、架橋剤として例えば有機過酸化物、硫黄、硫黄化合物等を用いて行うことができる。上記放射線架橋法は、例えば電子線照射等の方法により行うことができる。上記光架橋法は、例えば紫外線照射等の方法により行うことができる。
これらのうち、化学架橋法によることが好ましく、ハンドリング性がよいこと及び化学機械研磨工程における被研磨物への汚染性がないことから有機過酸化物を使用することがより好ましい。有機過酸化物としては、例えば過酸化ジクミル、過酸化ジエチル、過酸化ジ−t−ブチル、過酸化ジアセチル、過酸化ジアシル等を挙げることができる。
When a part of the organic material is cross-linked and the other part is non-cross-linked, the ratio of the cross-linked organic material in the water-insoluble member is 30% by mass or more. Is more preferable, it is more preferable that it is 50 mass% or more, and it is especially preferable that it is 70 mass% or more.
When the organic material is partially or wholly crosslinked, the crosslinking method is not particularly limited, and for example, a chemical crosslinking method, a radiation crosslinking method, a photocrosslinking method, or the like can be used. The chemical crosslinking method can be performed using, for example, an organic peroxide, sulfur, a sulfur compound, or the like as a crosslinking agent. The radiation crosslinking method can be performed by a method such as electron beam irradiation. The photocrosslinking method can be performed by a method such as ultraviolet irradiation.
Among these, it is preferable to use a chemical crosslinking method, and it is more preferable to use an organic peroxide because it has good handling properties and does not contaminate an object to be polished in the chemical mechanical polishing step. Examples of the organic peroxide include dicumyl peroxide, diethyl peroxide, di-t-butyl peroxide, diacetyl peroxide, and diacyl peroxide.

架橋が化学架橋による場合、架橋剤の使用量は、架橋反応に供する非水溶性部材100質量部に対して好ましくは0.01〜0.6質量部である。この範囲の使用量とすることにより、化学機械研磨工程においてスクラッチの発生が抑制された化学機械研磨パッドを得ることができる。
なお架橋は、非水溶性部材を構成する材料の全部について一括して行ってもよく、非水溶性部材を構成する材料の一部について架橋を行った後に残部と混合してもよい。また、各別の架橋を行った数種の架橋物を混合してもよい。
さらに、架橋が化学架橋法による場合には架橋剤の使用量や架橋の条件を調整することにより、あるいは架橋が放射線架橋法による場合には放射線の照射量を調整することにより、一回の架橋操作により、一部が架橋され他の部分が非架橋の有機材料を簡易に得ることができる。
(A)非水溶性部材は、後述する(B)水溶性粒子との親和性及び非水溶性部材中における(B)水溶性粒子の分散性を制御するため、適当な相溶化剤を含有することができる。ここで相溶化剤としては、例えばノニオン系界面活性剤、カップリング剤等を挙げることができる。
When the crosslinking is performed by chemical crosslinking, the amount of the crosslinking agent used is preferably 0.01 to 0.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water-insoluble member subjected to the crosslinking reaction. By setting the amount used within this range, it is possible to obtain a chemical mechanical polishing pad in which the generation of scratches is suppressed in the chemical mechanical polishing step.
The cross-linking may be performed collectively for all the materials constituting the water-insoluble member, or may be mixed with the remainder after performing cross-linking on a part of the material constituting the water-insoluble member. Moreover, you may mix several types of crosslinked material which performed each bridge | crosslinking.
Further, when the cross-linking is based on a chemical cross-linking method, the amount of cross-linking agent used and the cross-linking conditions are adjusted. By the operation, it is possible to easily obtain an organic material partly cross-linked and other part non-cross-linked.
The (A) water-insoluble member contains an appropriate compatibilizing agent in order to control the affinity with the water-soluble particles (B) described later and the dispersibility of the (B) water-soluble particles in the water-insoluble member. be able to. Examples of the compatibilizer include nonionic surfactants and coupling agents.

(B)水溶性粒子
(B)水溶性粒子は、化学機械研磨パッド中において、化学機械研磨用水系分散体と接触することにより非水溶性部材から脱離し、非水溶性部材中にポアを形成する他、化学機械研磨パッドの研磨基体の押し込み硬さを大きくする効果を有し、上記した研磨基体についてのショアD硬度を実現するものである。
上記脱離は、化学機械研磨用水系分散体中に含有される水又は水系混合媒体との接触による溶解、膨潤等によって生じる。
(B) Water-soluble particles (B) The water-soluble particles are detached from the water-insoluble member by contact with the chemical mechanical polishing aqueous dispersion in the chemical mechanical polishing pad and form pores in the water-insoluble member. In addition, it has the effect of increasing the indentation hardness of the polishing substrate of the chemical mechanical polishing pad, and realizes the Shore D hardness of the polishing substrate described above.
The desorption is caused by dissolution, swelling, or the like due to contact with water or an aqueous mixed medium contained in the chemical mechanical polishing aqueous dispersion.

(B)水溶性粒子は、上記した化学機械研磨パッドの研磨基体の押し込み硬さを確保するために、中実体であることが好ましい。従って、この水溶性粒子は、化学機械研磨パッドにおいて十分な押し込み硬さを確保できる中実体であることが特に好ましい。
(B)水溶性粒子を構成する材料は特に限定されないが、有機水溶性粒子及び無機水溶性粒子であることができる。上記有機水溶性粒子としては、例えば糖類(多糖類(例えばでんぷん、デキストリン、シクロデキストリン等)、乳糖、マンニット等)、セルロース類(ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等)、蛋白質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキサイド、水溶性の感光性樹脂、スルホン化ポリイソプレン、スルホン化ポリイソプレン共重合体等を挙げることができる。上記無機水溶性粒子としては、例えば酢酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、リン酸カリウム、硝酸マグネシウム等を挙げることができる。これらのうち、有機水溶性粒子が好ましく、多糖類がより好ましく、シクロデキストリンが更に好ましく、β−シクロデキストリンが特に好ましい。
これらの水溶性粒子は、上記各素材を単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。さらに、所定の材料からなる1種の水溶性粒子であってもよく、異なる材料からなる2種以上の水溶性粒子の組合せであってもよい。
(B) The water-soluble particles are preferably solid in order to ensure the indentation hardness of the polishing substrate of the chemical mechanical polishing pad described above. Therefore, it is particularly preferable that the water-soluble particles are solid bodies that can ensure sufficient indentation hardness in the chemical mechanical polishing pad.
(B) Although the material which comprises water-soluble particle | grains is not specifically limited, Organic water-soluble particle | grains and inorganic water-soluble particle | grains can be used. Examples of the organic water-soluble particles include sugars (polysaccharides (eg, starch, dextrin, cyclodextrin, etc.), lactose, mannitol, etc.), celluloses (hydroxypropylcellulose, methylcellulose, etc.), proteins, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, Examples thereof include polyacrylic acid, polyethylene oxide, water-soluble photosensitive resin, sulfonated polyisoprene, and sulfonated polyisoprene copolymer. Examples of the inorganic water-soluble particles include potassium acetate, potassium nitrate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium chloride, potassium bromide, potassium phosphate, and magnesium nitrate. Among these, organic water-soluble particles are preferable, polysaccharides are more preferable, cyclodextrins are further preferable, and β-cyclodextrin is particularly preferable.
These water-soluble particles may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, it may be one type of water-soluble particles made of a predetermined material, or a combination of two or more types of water-soluble particles made of different materials.

(B)水溶性粒子の平均粒径は、好ましくは0.1〜500μm、より好ましくは0.5〜100μmである。この範囲の粒径の(B)水溶性粒子とすることにより、(B)水溶性粒子の脱離により生じるポアの大きさを適当な範囲に制御することができ、これにより化学機械研磨工程の際の化学機械研磨用水系分散体の保持能及び研磨速度に優れ、しかも機械的強度に優れた化学機械研磨パッドを得ることができる。
(B)水溶性粒子の含有量は、(A)非水溶性部材と(B)水溶性粒子との合計に対して、好ましくは1〜90体積%であり、より好ましくは1〜60体積%であり、更に好ましくは3〜40体積%である。(B)水溶性粒子の含有量をこの範囲とすることにより、機械的強度と研磨速度とのバランスに優れた化学機械研磨パッドを得ることができる。
(B) The average particle diameter of the water-soluble particles is preferably 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 100 μm. By using (B) water-soluble particles having a particle size in this range, the size of the pores generated by (B) desorption of the water-soluble particles can be controlled within an appropriate range. It is possible to obtain a chemical mechanical polishing pad that is excellent in the retention capacity and polishing rate of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion and has excellent mechanical strength.
The content of (B) water-soluble particles is preferably 1 to 90% by volume, more preferably 1 to 60% by volume, based on the total of (A) water-insoluble member and (B) water-soluble particles. More preferably, it is 3 to 40% by volume. (B) By making content of water-soluble particle into this range, the chemical mechanical polishing pad excellent in the balance of mechanical strength and polishing rate can be obtained.

上記(B)水溶性粒子は、化学機械研磨パッド内において、化学機械研磨用水系分散体と接触する表層に露出した場合にのみ水に溶解又は膨潤して脱離し、研磨基体内部においては吸湿しないことが好ましい。このため(B)水溶性粒子は最外部の少なくとも一部に吸湿を抑制する外殻を備えるものであってもよい。この外殻は水溶性粒子に物理的に吸着していても、水溶性粒子と化学的に結合していても、更にはこの両方により水溶性粒子に付いていてもよい。このような外殻を形成する材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリシリケート等を挙げることができる。
(II)非水溶性部材と該非水溶性部材中に分散された空孔からなる素材
本発明の化学機械研磨パッドの研磨基体が、非水溶性部材と該非水溶性部材中に分散された空孔からなるものである場合としては、例えばポリウレタン、メラミン樹脂、ポリエステル、ポリスルホン、ポリビニルアセテート等の発泡体を挙げることができる。
上記のような非水溶性部材中に分散する空孔の平均口径としては、好ましくは0.1〜500μmであり、より好ましくは0.5〜100μmである。
The water-soluble particles (B) are dissolved or swollen in water only when exposed to the surface layer in contact with the chemical mechanical polishing aqueous dispersion in the chemical mechanical polishing pad, and do not absorb moisture inside the polishing substrate. It is preferable. For this reason, (B) water-soluble particle | grains may be provided with the outer shell which suppresses moisture absorption in at least one part of the outermost part. The outer shell may be physically adsorbed on the water-soluble particles, chemically bonded to the water-soluble particles, or may be attached to the water-soluble particles by both. Examples of the material for forming such an outer shell include epoxy resin, polyimide, polyamide, polysilicate, and the like.
(II) A material comprising a water-insoluble member and pores dispersed in the water-insoluble member The chemical mechanical polishing pad of the present invention has a water-insoluble member and pores dispersed in the water-insoluble member. Examples of the case made of the above include foams such as polyurethane, melamine resin, polyester, polysulfone, and polyvinyl acetate.
The average diameter of the pores dispersed in the water-insoluble member as described above is preferably 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 100 μm.

本発明の化学機械研磨パッドの研磨基体の形状は特に限定されないが、例えば円盤状、多角柱状等とすることができ、本発明の化学機械研磨パッドを装着して使用する研磨装置に応じて適宜選択することができる。
研磨基体の大きさも特に限定されないが、例えば円盤状の化学機械研磨パッドの場合、直径150〜1200mm、特に500〜800mm、厚さ1.0〜5.0mm、特に厚さ1.5〜3.0mmとすることができる。
The shape of the polishing substrate of the chemical mechanical polishing pad of the present invention is not particularly limited, and can be, for example, a disk shape, a polygonal column shape, etc., as appropriate depending on the polishing apparatus to which the chemical mechanical polishing pad of the present invention is attached and used. You can choose.
The size of the polishing substrate is not particularly limited. For example, in the case of a disc-shaped chemical mechanical polishing pad, the diameter is 150 to 1200 mm, particularly 500 to 800 mm, the thickness is 1.0 to 5.0 mm, and particularly the thickness is 1.5 to 3. It can be 0 mm.

本発明の化学機械研磨パッドの研磨基体は、研磨面上に溝を有することができる。この溝は、化学機械研磨の際に供給される化学機械用水系分散体を保持し、これを研磨面により均一に分配するとともに、研磨くずや使用済み水系分散体等の廃棄物を一時的に滞留させ、外部へ排出するための経路となる機能を有する。
上記溝の形状は特に制限されないが、例えば渦巻き状、同心円状、放射状等であることができる。
また、本発明の化学機械研磨パッドの研磨基体は、非研磨面(裏面)に凹部を有していてもよい、この凹部は、化学機械研磨の際に発生することがある局所的な過大応力を緩和させ、被研磨面のスクラッチ等の表面欠陥の発生をより効果的に抑制する機能を有する。
The polishing substrate of the chemical mechanical polishing pad of the present invention can have a groove on the polishing surface. This groove holds an aqueous dispersion for chemical machinery supplied during chemical mechanical polishing, distributes it uniformly on the polishing surface, and temporarily disposes wastes such as polishing waste and used aqueous dispersion. It has a function to be a path for staying and discharging outside.
The shape of the groove is not particularly limited, and may be, for example, a spiral shape, a concentric circle shape, a radial shape, or the like.
Further, the polishing substrate of the chemical mechanical polishing pad of the present invention may have a recess on the non-polished surface (back surface). This recess is a local excessive stress that may occur during chemical mechanical polishing. And has a function of more effectively suppressing the occurrence of surface defects such as scratches on the polished surface.

上記凹部の形状は特に制限されないが、例えば円形状、多角形状、渦巻き状、同心円状、放射状等であることができる。
また、本発明の化学機械研磨パッドは、研磨部以外に他の機能を有する部分を備えることができる。他の機能を有する部分としては、例えば、光学式終点検出装置を用いて終点を検出するための窓部等を挙げることができる。窓部としては、例えば、厚さ2mmにおいて、波長100〜300nmの間のいずれかの波長の光の透過率が、好ましくは0.1%以上、より好ましくは2%以上であるか、又は、波長100〜300nmの間のいずれかの波長域における積算透過率が、好ましくは0.1%以上、より好ましくは2%以上である材料を用いることができる。窓部の材料は上記光学特性を満たしていれば、特には限定されないが、例えば上記した研磨基体と同様の組成を用いることができる。
The shape of the concave portion is not particularly limited, but may be, for example, a circular shape, a polygonal shape, a spiral shape, a concentric circular shape, a radial shape, or the like.
In addition, the chemical mechanical polishing pad of the present invention can include a portion having other functions in addition to the polishing portion. Examples of the part having other functions include a window part for detecting an end point using an optical end point detection device. As the window part, for example, at a thickness of 2 mm, the transmittance of light of any wavelength between 100 and 300 nm is preferably 0.1% or more, more preferably 2% or more, or A material having an accumulated transmittance in any wavelength region between wavelengths of 100 to 300 nm is preferably 0.1% or more, more preferably 2% or more. The material of the window portion is not particularly limited as long as it satisfies the optical characteristics described above. For example, the same composition as that of the above-described polishing substrate can be used.

本発明の化学機械研磨パッドを構成する研磨基体の製造方法は特に限定されず、また、研磨基体が任意的に有していてもよい溝や凹部(以下、両者を併せて「溝等」という。)の形成方法も特に限定されない。例えば、予め化学機械研磨パッドの研磨基体となる化学機械研磨パッド用組成物を準備し、この組成物を所望形の概形に成形した後、切削加工により溝等を形成することができる。さらに、溝等となるパターンが形成された金型を用いて化学機械研磨パッド用組成物を金型成形することにより、研磨基体の概形と共に溝等を同時に形成することができる。   The manufacturing method of the polishing substrate constituting the chemical mechanical polishing pad of the present invention is not particularly limited, and the polishing substrate may optionally have a groove or a recess (hereinafter referred to as “groove or the like” together). .) Is not particularly limited. For example, a chemical mechanical polishing pad composition to be a polishing base of a chemical mechanical polishing pad is prepared in advance, and after this composition is molded into a desired shape, grooves and the like can be formed by cutting. Further, by molding a chemical mechanical polishing pad composition using a mold in which a pattern to be a groove or the like is formed, the groove or the like can be formed simultaneously with the rough shape of the polishing substrate.

化学機械研磨パッド用組成物を得る方法は特に限定されない。例えば、所定の有機材料等の必要な材料を混練機等により混練して得ることができる。混練機としては従来より公知のものを用いることができる。例えば、ロール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機(単軸、多軸)等の混練機を挙げることができる。   The method for obtaining the chemical mechanical polishing pad composition is not particularly limited. For example, necessary materials such as predetermined organic materials can be obtained by kneading with a kneader or the like. A conventionally known kneader can be used. Examples thereof include kneaders such as rolls, kneaders, Banbury mixers, and extruders (single screw and multi screw).

水溶性粒子を含有する研磨パッドを得るための水溶性粒子を含有する研磨パッド用組成物は、例えば、非水溶性マトリックス、水溶性粒子およびその他の添加剤等を混練して得ることができる。但し、通常、混練時には加工し易いように加熱して混練されるが、この時の温度において水溶性粒子は固体であることが好ましい。固体であることにより、非水溶性マトリックスとの相溶性の大きさに関わらず水溶性粒子を前記の好ましい平均粒径で分散させることができる。従って、使用する非水溶性マトリックスの加工温度により、水溶性粒子の種類を選択することが好ましい。
本発明の化学機械研磨パッドは、上記のような研磨基体のみからなるものであってもよいし、上記のような研磨基体の非研磨面側に支持層を備える多層型パッドであることもできる。
The polishing pad composition containing water-soluble particles for obtaining a polishing pad containing water-soluble particles can be obtained, for example, by kneading a water-insoluble matrix, water-soluble particles and other additives. However, it is usually kneaded by heating so that it is easy to process during kneading, but the water-soluble particles are preferably solid at this temperature. By being solid, water-soluble particles can be dispersed at the above-mentioned preferable average particle diameter regardless of the compatibility with the water-insoluble matrix. Therefore, it is preferable to select the type of water-soluble particles according to the processing temperature of the water-insoluble matrix used.
The chemical mechanical polishing pad of the present invention may be composed only of the above-mentioned polishing substrate, or may be a multilayer pad provided with a support layer on the non-polishing surface side of the above-mentioned polishing substrate. .

上記支持層は、研磨基体を研磨面の裏面側で支える層である。この支持層の特性は特に限定されないが、研磨基体に比べてより軟質であることが好ましい。より軟質な支持層を備えることにより、研磨基体の厚さが薄い場合例えば、1.0mm以下であっても、研磨時に研磨基体が浮き上がることや、研磨層の表面が湾曲すること等を防止でき、安定して研磨を行うことができる。この支持層の硬度は、研磨基体の硬度の90%以下が好ましく、さらに好ましくは50〜90%であり、特に好ましくは50〜80%であり、就中50〜70%が特に好ましい。   The support layer is a layer that supports the polishing substrate on the back side of the polishing surface. The characteristics of the support layer are not particularly limited, but are preferably softer than the polishing substrate. By providing a softer support layer, when the thickness of the polishing substrate is thin, for example, even when the thickness is 1.0 mm or less, it is possible to prevent the polishing substrate from floating during polishing and the surface of the polishing layer from being curved. Polishing can be performed stably. The hardness of the support layer is preferably 90% or less of the hardness of the polishing substrate, more preferably 50 to 90%, particularly preferably 50 to 80%, and particularly preferably 50 to 70%.

また、支持層は、多孔質体(発泡体)であっても、非多孔質体であってもよい。さらに、その平面形状は特に限定されず、研磨層と同じであっても異なっていてもよい。この支持層の平面形状としては、例えば、円形、多角形(四角形等)などとすることができる。また、その厚さも特に限定されないが、例えば、0.1〜5mmが好ましく、さらに好ましくは0.5〜2mmとすることができる。
支持層を構成する材料も特に限定されないが、所定の形状および性状への成形が容易であり、適度な弾性等を付与できることなどから有機材料を用いることが好ましい。
上記したような本発明の化学機械研磨パッドは、被研磨面のスクラッチの発生を抑制でき、高品位の被研磨面を与えるものである。
The support layer may be a porous body (foam) or a non-porous body. Furthermore, the planar shape is not particularly limited, and may be the same as or different from the polishing layer. The planar shape of the support layer can be, for example, a circle or a polygon (such as a quadrangle). Moreover, although the thickness is not specifically limited, for example, 0.1-5 mm is preferable, More preferably, it can be 0.5-2 mm.
The material constituting the support layer is not particularly limited, but it is preferable to use an organic material because it can be easily molded into a predetermined shape and properties and can be provided with appropriate elasticity.
The chemical mechanical polishing pad of the present invention as described above can suppress the generation of scratches on the surface to be polished and provide a high-quality surface to be polished.

本発明の化学機械研磨パッドは、市販の研磨装置に装着し、公知の方法により化学機械研磨工程に使用することができる。
本発明の化学機械研磨パッドは、半導体装置を製造するための広範囲な化学機械研磨工程に使用することができる。
本発明の化学機械研磨パッドを使用して化学機械研磨することのできる被研磨物としては、配線材料たる金属、バリアメタル、絶縁膜等を挙げることができる。上記金属としては、例えばタングステン、アルミニウム及び銅並びにこれらを含有する合金等を挙げることができる。上記バリアメタルとしては、例えばタンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、窒化タングステン等を挙げることができる。上記絶縁膜としては、化学蒸着法等の真空プロセスで形成された酸化シリコン膜(PETEOS膜(Plasma Enhanced−TEOS膜) 、HDP膜(High Density Plasma Enhanced−TEOS膜)、熱CVD法により得られる酸化シリコン膜など)、SiOに少量のホウ素およびリンを添加したホウ素リンシリケート膜(BPSG膜)、SiOにフッ素をドープしたFSG(Fluorine−doped silicate glass)と呼ばれる絶縁膜、SiON(Silicon oxynitride)と呼ばれる絶縁膜、Silicon nitride、低誘電率の絶縁膜等をあげることができる。
The chemical mechanical polishing pad of the present invention can be mounted on a commercially available polishing apparatus and used in the chemical mechanical polishing step by a known method.
The chemical mechanical polishing pad of the present invention can be used in a wide range of chemical mechanical polishing processes for manufacturing semiconductor devices.
Examples of the polishing object that can be subjected to chemical mechanical polishing using the chemical mechanical polishing pad of the present invention include a metal as a wiring material, a barrier metal, and an insulating film. Examples of the metal include tungsten, aluminum, copper, and alloys containing these. Examples of the barrier metal include tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride, and tungsten nitride. As the insulating film, a silicon oxide film (PETOS film (Plasma Enhanced-TEOS film), HDP film (High Density Plasma Enhanced-TEOS film)) formed by a vacuum process such as chemical vapor deposition, or an oxide obtained by a thermal CVD method is used. silicon film, etc.), a small amount of boron and phosphorus added boron phosphorus silicate film (BPSG film SiO 2), FSG fluorine-doped SiO 2 (fluorine-doped silicate glass ) and an insulating film called, SiON (silicon oxynitride) And an insulating film called silicon nitride, a low dielectric constant insulating film, and the like.

上記低誘電率の絶縁膜としては、例えば酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、HO、オゾン、アンモニアなどの存在下で、アルコキシシラン、シラン、アルキルシラン、アリールシラン、シロキサン、アルキルシロキサンなどの珪素含有化合物をプラズマ重合して得られる重合体からなる絶縁膜や、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリアリーレンエーテル、ポリベンゾオキサゾール、ポリイミド、シルセスキオキサン等からなる絶縁膜、低誘電率の酸化シリコン系絶縁膜を挙げることができる。 As the low dielectric constant insulating film, for example, in the presence of oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, argon, H 2 O, ozone, ammonia, alkoxysilane, silane, alkylsilane, arylsilane, siloxane, Insulating film made of polymer obtained by plasma polymerization of silicon-containing compounds such as alkylsiloxane, insulating film made of polysiloxane, polysilazane, polyarylene ether, polybenzoxazole, polyimide, silsesquioxane, etc., low dielectric constant The silicon oxide insulating film can be mentioned.

本発明の化学機械研磨パッドは、上記の通り、広範囲な化学機械研磨工程に使用することができるが、特に、銅を配線材料とするダマシン配線の形成工程に好適に使用することができる。銅を配線材料とするダマシン配線の形成工程は、配線となるべき部分に溝を形成した絶縁膜の溝部及び溝部以外の部分にバリアメタル層を形成した後、配線材料である銅を堆積したものを被研磨物とし、余剰の銅を除去する工程(第1研磨処理工程)、溝部位外のバリアメタルを除去する工程(第2研磨処理工程)及び絶縁膜部分も若干研磨する工程(第3研磨処理工程)を経ることにより平坦なダマシン配線を得るものである。本発明の化学機械研磨パッドは、上記第1〜第3研磨処理工程のいずれの工程に使用するための化学機械研磨工程にも使用することができる。
なお、上記「銅」とは、純銅の他、銅とアルミニウム、シリコン等との合金であって、銅の含有量が95質量%以上のものをも含む概念であると理解されるべきである。
As described above, the chemical mechanical polishing pad of the present invention can be used for a wide range of chemical mechanical polishing processes, and can be particularly preferably used for a damascene wiring forming process using copper as a wiring material. The process of forming damascene wiring using copper as the wiring material consists of depositing copper as the wiring material after forming the barrier metal layer in the groove portion of the insulating film in which the groove is to be formed in the portion to be the wiring and in the portion other than the groove portion And removing the excess copper (first polishing process), removing the barrier metal outside the groove part (second polishing process), and slightly polishing the insulating film portion (third) A flat damascene wiring is obtained through a polishing process. The chemical mechanical polishing pad of the present invention can also be used in a chemical mechanical polishing step for use in any of the first to third polishing treatment steps.
In addition, it should be understood that the above “copper” is an alloy of copper and aluminum, silicon, or the like other than pure copper, and includes a copper content of 95% by mass or more. .

実施例1
(1)化学機械研磨パッドの製造
(1−1)化学機械研磨パッド用組成物の調製
1,2−ポリブタジエン(JSR(株)製、商品名「JSR RB830」)72.2質量部及びβ−シクロデキストリン((株)横浜国際バイオ研究所製、商品名「デキシーパールβ−100」、平均粒径20μm)27.2質量部を、160℃に調温されたルーダーにより2分間混練した。次いで、「パークミルD40」(商品名、日本油脂(株)製。ジクミルパーオキシドを40質量%含有する。)を0.45質量部(1,2−ポリブタジエン100質量部あたりのジクミルパーオキシド量に換算して、0.25質量部に相当する。)加え、更に120℃にて60rpmで2分間混練し、化学機械研磨パッド用組成物のペレットを得た。
Example 1
(1) Manufacture of chemical mechanical polishing pad (1-1) Preparation of composition for chemical mechanical polishing pad 1,2-polybutadiene (manufactured by JSR Corporation, trade name “JSR RB830”) 72.2 parts by mass and β- 27.2 parts by mass of cyclodextrin (trade name “Dexy Pearl β-100”, average particle size 20 μm, manufactured by Yokohama International Bio-Laboratory Co., Ltd.) was kneaded for 2 minutes with a router adjusted to 160 ° C. Subsequently, 0.45 parts by mass of “Park Mill D40” (trade name, manufactured by NOF Corporation, containing 40% by mass of dicumyl peroxide) (dicumyl peroxide per 100 parts by mass of 1,2-polybutadiene) In addition, it corresponds to 0.25 parts by mass.) In addition, the mixture was further kneaded at 120 ° C. and 60 rpm for 2 minutes to obtain pellets of the chemical mechanical polishing pad composition.

(1−2)研磨基体の貯蔵弾性率の測定
このペレットを、金型内において170℃にて18分間加熱して、架橋させて直径600mm、厚さ2.5mmの円盤状の成形体を得た。これを(株)ダンベル製、平行移動カット装置(型式SDL−200STT)にて幅2.5mm×長さ30mm×厚さ1.0mmの短冊片に切断し、これを試験片として粘弾性測定装置(レオメトリック・サイエンティフィック社製、形式「RSAIII」)を使用し、30℃及び60℃において、初期負荷100g、最大歪み0.01%、周波数0.2Hzの条件下において引っ張りモードで貯蔵弾性率を測定した。その30℃における貯蔵弾性率は89MPa、60℃では23MPaであり、その比は3.9であった。
(1-2) Measurement of Storage Elastic Modulus of Polishing Substrate This pellet was heated in a mold at 170 ° C. for 18 minutes and crosslinked to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 600 mm and a thickness of 2.5 mm. It was. This is cut into strips of 2.5 mm in width, 30 mm in length, and 1.0 mm in thickness with a translational cutting device (model SDL-200STT) manufactured by Dumbbell Co., Ltd., and this is used as a test piece to measure the viscoelasticity. (Rheometric Scientific, type “RSAIII”), storage elasticity in tensile mode at 30 ° C. and 60 ° C. under initial load of 100 g, maximum strain of 0.01%, frequency of 0.2 Hz. The rate was measured. Its storage elastic modulus at 30 ° C. was 89 MPa, 60 ° C. was 23 MPa, and the ratio was 3.9.

(1−3)窓部用部材の調製
1,2−ポリブタジエン(JSR(株)製、商品名「JSR RB830」)97質量部及びβ−シクロデキストリン((株)横浜国際バイオ研究所製、商品名「デキシーパールβ−100」、平均粒径20μm)3質量部を、160℃に調温されたルーダーにより2分間混練した。次いで、「パークミルD40」(商品名、日本油脂(株)製。ジクミルパーオキシドを40質量%含有する。)を1.19質量部(1,2−ポリブタジエン100質量部あたりのジクミルパーオキシド量に換算して、0.5質量部に相当する。)加え、更に120℃にて60rpmで2分間混練し、化学機械研磨パッド用組成物のペレットを得た。このペレットを、金型内において170℃にて18分間加熱し、架橋させて直径600mm、厚さ2.4mmの円盤状の成形体を得た。さらに(株)ダンベル社製、ダンベル打ち抜き機(型式SDL−200)にて幅20mm×長さ58mm×厚さ2.4mmに打ち抜き窓部用部材を得た。この部材の波長670nmにおける透過率について、UV吸光度計((株)日立製作所製、型式U−2010)を用いて測定したところ、透過率は40%であった。
(1-3) Preparation of window member 97 parts by mass of 1,2-polybutadiene (manufactured by JSR Corporation, trade name “JSR RB830”) and β-cyclodextrin (manufactured by Yokohama International Bio-Laboratory Co., Ltd., commodity) 3 parts by mass (namely “Dexy Pearl β-100”, average particle size 20 μm) was kneaded for 2 minutes with a rudder adjusted to 160 ° C. Next, 1.19 parts by weight (dicumyl peroxide per 100 parts by weight of 1,2-polybutadiene) of “Park Mill D40” (trade name, manufactured by NOF Corporation, containing 40% by weight of dicumyl peroxide). In addition, this corresponds to 0.5 parts by mass.) In addition, the mixture was further kneaded at 120 ° C. and 60 rpm for 2 minutes to obtain a chemical mechanical polishing pad composition pellet. The pellet was heated in a mold at 170 ° C. for 18 minutes and crosslinked to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 600 mm and a thickness of 2.4 mm. Further, a dumbbell punching machine (model SDL-200) manufactured by Dumbbell Co., Ltd. was used to obtain a punching window member having a width of 20 mm, a length of 58 mm, and a thickness of 2.4 mm. The transmittance of this member at a wavelength of 670 nm was measured using a UV absorbance meter (manufactured by Hitachi, Ltd., model U-2010), and the transmittance was 40%.

(1−4)化学機械研磨パッドの製造
上記(1−2)と同様にして、直径600mm、厚さ2.5mmの円盤状の成形体を得た。次いで、市販の切削加工機を用いて、この成形体の研磨面側に幅が0.5mm、ピッチが2.0mm、深さが1.0mmの同心円状の溝(断面形状は矩形である。)を形成した。更に、成形体の中心部分から72mmのところに、幅21mm×長さ59mmの貫通孔をあけた。溝を形成しなかった面の全面に両面テープ(積水化学(株)社製、品名「ダブルタックテープ#512」)を貼り付け、上記貫通孔には(1−3)で調製した窓部用部材を挿入した。更に同心円状の溝に沿って直径508mmに切り出して化学機械研磨パッドを得た。
(1-4) Production of Chemical Mechanical Polishing Pad A disk-shaped molded body having a diameter of 600 mm and a thickness of 2.5 mm was obtained in the same manner as in (1-2) above. Next, using a commercially available cutting machine, concentric grooves having a width of 0.5 mm, a pitch of 2.0 mm, and a depth of 1.0 mm on the polished surface side of the molded body (the cross-sectional shape is rectangular). ) Was formed. Further, a through hole having a width of 21 mm and a length of 59 mm was formed at a position 72 mm from the center of the molded body. A double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., product name “Double Tack Tape # 512”) is pasted on the entire surface where the groove was not formed, and the window portion prepared in (1-3) is placed in the through hole. The member was inserted. Further, a chemical mechanical polishing pad was obtained by cutting into a diameter of 508 mm along the concentric grooves.

(2)化学機械研磨性能の評価
(2−1)銅及び低誘電率の絶縁膜からなるパターンを有するウェハを研磨した例
上記(1)のようにして製造した化学機械研磨パッドを、光学式終点検出器付き化学機械研磨装置「Mirra/Mesa」(Applied Materials社製)の定盤上に装着し、Sematech800BDM001(商品名、International SEMATECH製。シリコン基板上にシリコンカーバイド層を形成し、その上に配線となるべき箇所以外の部分に低誘電率の絶縁膜Black Diamond(商品名、Applied Materials社製)の層を形成し、更にその上にバリアメタルとしてのタンタル及び配線材料としての銅をこの順で堆積したテスト用ウェハである。)を被研磨体として、以下の条件で2段階で化学機械研磨した。
なお、第1段階研磨の研磨時間は、化学機械研磨装置の光学式終点検出器によってレーザ−光の反射率をモニターし、研磨開始から反射率の変わりきった時点(すなわち、バリアメタルが露出した時点)までにかかった時間の1.2倍とした。このようにして設定された本実施例の第一段階研磨の時間は150秒であった。
(2) Evaluation of chemical mechanical polishing performance (2-1) Example of polishing a wafer having a pattern made of copper and a low dielectric constant insulating film The chemical mechanical polishing pad manufactured as described in (1) above is optical Mounted on a surface plate of a chemical mechanical polishing apparatus “Mirra / Mesa” (Applied Materials) with an end point detector, Semitech 800BDM001 (trade name, manufactured by International SEMATECH) A silicon carbide layer is formed on the silicon substrate, A layer of an insulating film Black Diamond (trade name, manufactured by Applied Materials) of a low dielectric constant is formed in a portion other than a portion to be a wiring, and further, tantalum as a barrier metal and copper as a wiring material are further formed in this order. Test wafer deposited in step 1). To, and chemical mechanical polishing in two stages under the following conditions.
The polishing time of the first stage polishing is monitored by the laser-light reflectivity using an optical end point detector of the chemical mechanical polishing apparatus, and when the reflectivity changes completely from the start of polishing (that is, the barrier metal is exposed). The time taken up to (time) was set to 1.2 times. The first stage polishing time of this example set in this way was 150 seconds.

第1段階研磨の条件
化学機械研磨用水系分散体:iCue5003(商品名、Cabot Microelectronics社製。シリカを砥粒として含有する。)及び30質量%過酸化水素水を体積比で11:1にて混合したもの。
水系分散体供給量:300mL/分
定盤回転数:120rpm
ヘッド回転数:108rpm
ヘッド押しつけ圧
リテーナーリング圧:5.5psi
メンブレン圧:4.0psi
インナーチューブ圧:3.0psi
Conditions for the first stage polishing Chemical mechanical polishing aqueous dispersion: iCue5003 (trade name, manufactured by Cabot Microelectronics, Inc. containing silica as abrasive grains) and 30% by mass hydrogen peroxide solution at a volume ratio of 11: 1 Mixed one.
Aqueous dispersion supply amount: 300 mL / min Plate rotation speed: 120 rpm
Head rotation speed: 108 rpm
Head pressing pressure Retainer ring pressure: 5.5 psi
Membrane pressure: 4.0 psi
Inner tube pressure: 3.0 psi

第二段階研磨の条件
化学機械研磨用水系分散体:CMS−8301(商品名、JSR(株)製。)に、30質量%過酸化水素水を1質量%加えたもの。
水系分散体供給量:200mL/分
定盤回転数:60rpm
ヘッド回転数:54rpm
ヘッド押しつけ圧
リテーナーリング圧:5.5psi
メンブレン圧:3.0psi
インナーチューブ圧:0.0psi
研磨時間:100秒
研磨後のウェハ被研磨面の全面につき、ウェハ欠陥検査装置(KLA−Tencor社製、型式「KLA2351」)を使用して、発生したスクラッチを計測したところ、銅配線上に3個、低誘電率の絶縁膜上に3個であった。
Conditions for the second stage polishing Chemical mechanical polishing aqueous dispersion: CMS-8301 (trade name, manufactured by JSR Co., Ltd.) added with 1% by mass of 30% by mass hydrogen peroxide.
Aqueous dispersion supply amount: 200 mL / min Plate rotation speed: 60 rpm
Head rotation speed: 54 rpm
Head pressing pressure Retainer ring pressure: 5.5 psi
Membrane pressure: 3.0 psi
Inner tube pressure: 0.0 psi
Polishing time: 100 seconds Using the wafer defect inspection device (model “KLA2351” manufactured by KLA-Tencor, Inc.) on the entire polished surface of the wafer after polishing, the generated scratch was measured. 3 on the low dielectric constant insulating film.

KLA2351の測定条件
Spectrum mode:Visible
Pixel size:0.62μm
Threshold:50
Merge:100
Size Sieve:1μm
Measurement conditions for KLA2351 Spectrum mode: Visible
Pixel size: 0.62 μm
Threshold: 50
Merge: 100
Size Sieve: 1 μm 2

(3)低誘電率絶縁膜の外周剥がれの評価(低誘電率絶縁膜が被研磨面の場合)
(3−1)低誘電率絶縁膜の製造
(i)ポリシロキサンゾルの調製
101.5gのメチルトリメトキシシラン、276.8gのメトキシプロピオン酸メチルおよび9.7gのテトライソプロポキシチタン/アセト酢酸エチル錯体からなる溶液を60℃に加熱した。この溶液に、γ−ブチロラクトンと水との混合物(重量比で4.58:1)112.3gを1時間かけて滴下した。混合物の滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させ、ポリシロキサンを15質量%含有するポリシロキサンゾルを得た。
(3) Evaluation of outer peripheral peeling of the low dielectric constant insulating film (when the low dielectric constant insulating film is the polished surface)
(3-1) Production of low dielectric constant insulating film (i) Preparation of polysiloxane sol 101.5 g of methyltrimethoxysilane, 276.8 g of methyl methoxypropionate and 9.7 g of tetraisopropoxytitanium / ethyl acetoacetate The solution consisting of the complex was heated to 60 ° C. To this solution, 112.3 g of a mixture of γ-butyrolactone and water (weight ratio 4.58: 1) was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition of the mixture, the mixture was further reacted at 60 ° C. for 1 hour to obtain a polysiloxane sol containing 15% by mass of polysiloxane.

(ii)ポリスチレン粒子の製造
スチレン100質量部、アゾ系重合開始剤(和光純薬(株)製、商品名「V60」)2質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム0.5質量部、およびイオン交換水400質量部をフラスコに投入し、窒素ガス雰囲気下、攪拌しながら70℃に昇温し、この温度で6時間攪拌を継続した。反応混合物を濾過し、乾燥することにより、数平均粒子径150nmのポリスチレン粒子を得た。
(Ii) Production of polystyrene particles 100 parts by mass of styrene, 2 parts by mass of an azo polymerization initiator (trade name “V60”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.5 parts by mass of potassium dodecylbenzenesulfonate, and ion exchange 400 parts by mass of water was put into a flask, heated to 70 ° C. with stirring in a nitrogen gas atmosphere, and stirring was continued at this temperature for 6 hours. The reaction mixture was filtered and dried to obtain polystyrene particles having a number average particle diameter of 150 nm.

(iii)低誘電率の絶縁膜の製造
上記(i)で得られたポリシロキサンゾル15gと、上記(ii)で得られたポリスチレン粒子1gとを混合し、得られた混合物を直径8インチの熱酸化膜つきシリコン基板(旭日産業(株)製)上にスピンコート法によって塗布し、80℃で5分間加熱することにより、膜厚1.39μmの塗膜を形成した。その後、200℃で5分間加熱し、次いで、圧力5torrにて、340℃、360℃及び380℃の順でそれぞれ30分間ずつ加熱し、更に450℃で1時間加熱して無色透明の皮膜(膜厚2,000Å)を形成した。
この皮膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、微細な空孔が形成されていることが確認された。また、比誘電率は1.98、弾性率は3GPaであり、空隙率は15体積%であった。
(Iii) Production of low dielectric constant insulating film 15 g of the polysiloxane sol obtained in the above (i) and 1 g of the polystyrene particles obtained in the above (ii) are mixed, and the resulting mixture is 8 inches in diameter. The film was applied on a silicon substrate with a thermal oxide film (manufactured by Asahi Sangyo Co., Ltd.) by spin coating, and heated at 80 ° C. for 5 minutes to form a coating film having a thickness of 1.39 μm. Thereafter, heating was carried out at 200 ° C. for 5 minutes, then at 340 ° C., 360 ° C. and 380 ° C. in order of 30 minutes each at a pressure of 5 torr, and further heated at 450 ° C. for 1 hour to form a colorless transparent film (film A thickness of 2,000 mm) was formed.
When the cross section of this film was observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that fine pores were formed. The relative dielectric constant was 1.98, the elastic modulus was 3 GPa, and the porosity was 15% by volume.

(3−2)低誘電率絶縁膜の研磨
上記のようにして製造した低誘電率絶縁膜を被研磨面として、下記の条件にて化学機械研磨を行った。なお、下記の研磨試験は、低誘電率の絶縁膜に剥がれが起きやすい条件における加速試験である。

化学機械研磨装置:Mirra/Mesa(Applied Materials社製)
化学機械研磨用水系分散体種類:CMS−8301(商品名、JSR(株)製、砥粒としてコロイダルシリカを含有する。)
化学機械研磨用水系分散体供給速度:100mL/min
定盤回転数:60rpm
ヘッド回転数:54rpm
ヘッド押し付け圧
リテーナーリング圧:6.5psi
メンブレン圧:5.0psi
インナーチューブ圧:0psi
研磨時間:15秒
(3-2) Polishing of Low Dielectric Constant Insulating Film Chemical mechanical polishing was performed under the following conditions using the low dielectric constant insulating film produced as described above as the surface to be polished. Note that the following polishing test is an accelerated test under conditions where the insulating film having a low dielectric constant is easily peeled off.

Chemical mechanical polishing equipment: Mirra / Mesa (manufactured by Applied Materials)
Chemical mechanical polishing aqueous dispersion type: CMS-8301 (trade name, manufactured by JSR Corporation, containing colloidal silica as abrasive grains)
Chemical mechanical polishing aqueous dispersion supply rate: 100 mL / min
Plate rotation speed: 60rpm
Head rotation speed: 54 rpm
Head pressing pressure Retainer ring pressure: 6.5 psi
Membrane pressure: 5.0 psi
Inner tube pressure: 0 psi
Polishing time: 15 seconds

研磨後の被研磨面につき、光学顕微鏡を使用して、低誘電率絶縁膜外周部における剥がれの有無を観察した。
低誘電率絶縁膜の剥がれが発生している場合には、絶縁膜外周からの剥がれが発生した距離の最大値を表3に示す。なお、その最大値が0のときは剥がれが発生しなかったことを示している。
About the to-be-polished surface after grinding | polishing, the presence or absence of peeling in the low dielectric constant insulating film outer peripheral part was observed using the optical microscope.
When peeling of the low dielectric constant insulating film occurs, the maximum value of the distance at which peeling from the outer periphery of the insulating film occurs is shown in Table 3. When the maximum value is 0, it indicates that no peeling occurred.

(4)低誘電率絶縁膜の外周剥がれの評価(金属膜が被研磨面であり、低誘電率絶縁膜は下層である場合)
(4−1)化学機械研磨性能の評価
ATDF800LKD003(商品名、ATDF製。シリコン基板上にシリコンカーバイド層を形成し、その上に配線となるべき箇所以外の部分に低誘電率の絶縁膜LKD5109(商品名、JSR(株)製)の層を形成し、更にその上にバリアメタルとしてのタンタル及び配線材料としての銅をこの順で堆積したテスト用ウェハである。)を被研磨体として、以下の条件で化学機械研磨を行った。なお、下記の研磨試験は、低誘電率の絶縁膜に剥がれが起きやすい条件における加速試験である。

化学機械研磨装置:Mirra/Mesa(Applied Materials社製)
化学機械研磨用水系分散体:iCue5003(商品名、Cabot Microelectronics社製。シリカを砥粒として含有する。)及び30質量%過酸化水素水を体積比で11:1にて混合したもの。
水系分散体供給量:100mL/分
定盤回転数:120rpm
ヘッド回転数:108rpm
ヘッド押しつけ圧
リテーナーリング圧:6.5psi
メンブレン圧:5.0psi
インナーチューブ圧:4.0psi
研磨時間:15秒
(4) Evaluation of peeling of the outer periphery of the low dielectric constant insulating film (when the metal film is the surface to be polished and the low dielectric constant insulating film is the lower layer)
(4-1) Evaluation of chemical mechanical polishing performance ATDF800LKD003 (trade name, manufactured by ATDF. A silicon carbide layer is formed on a silicon substrate, and a low dielectric constant insulating film LKD5109 is formed on a portion other than the portion to be a wiring on the silicon substrate. (Trade name, manufactured by JSR Co., Ltd.), and a test wafer in which tantalum as a barrier metal and copper as a wiring material are further deposited in this order.) Chemical mechanical polishing was performed under the following conditions. Note that the following polishing test is an accelerated test under conditions where the insulating film having a low dielectric constant is easily peeled off.

Chemical mechanical polishing equipment: Mirra / Mesa (manufactured by Applied Materials)
Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing: A mixture of iCue5003 (trade name, manufactured by Cabot Microelectronics, Inc. containing silica as abrasive grains) and 30% by mass hydrogen peroxide water at a volume ratio of 11: 1.
Aqueous dispersion supply amount: 100 mL / min Plate rotation speed: 120 rpm
Head rotation speed: 108 rpm
Head pressing pressure Retainer ring pressure: 6.5 psi
Membrane pressure: 5.0 psi
Inner tube pressure: 4.0 psi
Polishing time: 15 seconds

研磨後の被研磨面につき、光学顕微鏡を使用して、下層の低誘電率絶縁膜外周部における剥がれの有無を観察した。
低誘電率絶縁膜の剥がれの有無、および剥がれが発生している場合には、絶縁膜外周からの剥がれが発生した距離の最大値を表3に示す。
With respect to the polished surface after polishing, the presence or absence of peeling at the outer peripheral portion of the lower low dielectric constant insulating film was observed using an optical microscope.
Table 3 shows the maximum value of the distance at which peeling from the outer periphery of the insulating film occurs when the low dielectric constant insulating film is peeled off or peeled off.

実施例2〜10
実施例1において、「(1−1)化学機械研磨パッド用組成物の調製」における各原料の種類及び使用量を表1のとおりとした他は、実施例1と同様にして実施した。評価結果は表2および表3に示した。
ただし、表1において使用した略称は、それぞれ以下を表す。また、表1における数値は質量部である。
RB830:1,2−ポリブタジエン(JSR(株)製、商品名「JSR RB830」)
RB810:1,2−ポリブタジエン(JSR(株)製、商品名「JSR RB810」)
TR2827:スチレン−ブタジエンブロック共重合体(JSRクレイトンエラストマー(株)製、商品名「TR2827」)
HF55:ポリスチレン(PSジャパン(株)製、商品名「HF55」)
β−CD:β−シクロデキストリン((株)横浜国際バイオ研究所製、商品名「デキシーパールβ−40」、平均粒径20μm)
D40:日本油脂(株)製、商品名「パークミルD40」、ジクミルパーオキシドを40質量%含有する。
PHR:非水溶性部材の原料100質量部あたりの有機過酸化物量(有機過酸化物純品に換算した質量部である。)。
Examples 2-10
In Example 1, it carried out like Example 1 except having made the kind and usage-amount of each raw material in "(1-1) Preparation of the composition for chemical mechanical polishing pads" as Table 1. FIG. The evaluation results are shown in Tables 2 and 3.
However, the abbreviations used in Table 1 represent the following, respectively. Moreover, the numerical value in Table 1 is a mass part.
RB830: 1,2-polybutadiene (manufactured by JSR Corporation, trade name “JSR RB830”)
RB810: 1,2-polybutadiene (manufactured by JSR Corporation, trade name “JSR RB810”)
TR2827: Styrene-butadiene block copolymer (manufactured by JSR Kraton Elastomer Co., Ltd., trade name “TR2827”)
HF55: Polystyrene (manufactured by PS Japan Ltd., trade name “HF55”)
β-CD: β-cyclodextrin (manufactured by Yokohama International Bio-Institute, trade name “Dexy Pearl β-40”, average particle size 20 μm)
D40: Nippon Oil & Fat Co., Ltd., trade name “Park Mill D40”, containing 40% by mass of dicumyl peroxide.
PHR: The amount of organic peroxide per 100 parts by mass of the raw material of the water-insoluble member (the mass is converted to a pure organic peroxide).

比較例1
化学機械研磨用パッドとして(株)ロデール・ニッタ製、品名「IC1000」を用いた他は、実施例1と同様にして化学機械研磨を行い評価した。結果を表2および3に示す。なお、「IC1000」は光学式終点検出器の検出光を通過させるための窓部がなく、光学式終点検出器が使用できないので、第1段階研磨の時間は実施例1に準じて150秒とした。
Comparative Example 1
Chemical mechanical polishing was performed and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the product name “IC1000” manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd. was used as the chemical mechanical polishing pad. The results are shown in Tables 2 and 3. Since “IC1000” does not have a window for allowing the detection light of the optical end point detector to pass through, and the optical end point detector cannot be used, the time for the first stage polishing is 150 seconds according to Example 1. did.

Figure 2006114885
Figure 2006114885

Figure 2006114885
Figure 2006114885

Figure 2006114885
Figure 2006114885

Claims (4)

下記条件
初期負荷:100g
最大歪み:0.01%
周波数:0.2Hz
において、研磨基体の30℃及び60℃における貯蔵弾性率を測定した場合、30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)が120MPa以下であり、かつ30℃における貯蔵弾性率E’(30℃)と60℃における貯蔵弾性率E’(60℃)の比(E’(30℃)/E’(60℃))が2.5以上であることを特徴とする、化学機械研磨パッド。
Following conditions initial load: 100g
Maximum strain: 0.01%
Frequency: 0.2Hz
When the storage elastic modulus at 30 ° C. and 60 ° C. of the polishing substrate was measured, the storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. was 120 MPa or less, and the storage elastic modulus E ′ (30 ° C.) at 30 ° C. And a storage elastic modulus E ′ (60 ° C.) ratio at 60 ° C. (E ′ (30 ° C.) / E ′ (60 ° C.)) of 2.5 or more.
研磨基体が非水溶性部材と非水溶性部材中に分散されている水溶性粒子からなり、上記非水溶性部材は、有機材料100質量部が架橋剤0.01〜0.6質量部で架橋されそして架橋された有機材料からなるかまたはそれと末架橋の有機材料からなる、請求項1に記載の化学機械研磨パッド。 The polishing substrate comprises a water-insoluble member and water-soluble particles dispersed in the water-insoluble member. The water-insoluble member is crosslinked with 100 parts by mass of an organic material and 0.01 to 0.6 parts by mass of a crosslinking agent. A chemical mechanical polishing pad according to claim 1, consisting of a crosslinked and cross-linked organic material or of a cross-linked organic material. 請求項1または2に記載の化学機械研磨パッドを使用して化学機械研磨工程を行うことを特徴とする、化学機械研磨方法。 A chemical mechanical polishing method comprising performing a chemical mechanical polishing step using the chemical mechanical polishing pad according to claim 1. 化学機械研磨工程が、銅を配線材料とするダマシン配線の形成工程である、請求項3に記載の化学機械研磨方法。
The chemical mechanical polishing method according to claim 3, wherein the chemical mechanical polishing step is a step of forming damascene wiring using copper as a wiring material.
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