JP2006187837A - 研磨パッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 研磨領域9及び光透過領域8を有する研磨パッドであって、光透過領域の圧縮率が研磨領域の圧縮率よりも大きいことを特徴とする研磨パッド。
【選択図】 図2
Description
(1)ウエハとパッド間の摩擦係数をウエハ保持ヘッドや定盤の回転トルクの変化として検出するトルク検出法(特許文献1)
(2)ウエハ上に残る絶縁膜の厚さを検出する静電容量法(特許文献2)
(3)回転定盤内にレーザー光による膜厚モニター機構を組み込んだ光学的方法(特許文献3、特許文献4)
(4)ヘッドあるいはスピンドルに取り付けた振動や加速センサーから得る周波数スペクトルを解析する振動解析方法
(5)ヘッド内に内蔵した差動トランス応用検出法
(6)ウエハと研磨パッドとの摩擦熱やスラリーと被研磨対象物との反応熱を赤外線放射温度計で計測する方法(特許文献5)
(7)超音波の伝播時間を測定することにより被研磨対象物の厚みを測定する方法(特許文献6、特許文献7)
(8)ウエハ表面の金属膜のシート抵抗を計測する方法(特許文献8)
などが挙げられる。現在、(1)の方法が多く用いられているが、測定精度や非接触測定における空間分解能の点から(3)の方法が主流となりつつある。
T1:微細発泡体に無負荷状態から30kPa(300g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の微細発泡体の厚み。
T2:T1の状態から180kPa(1800g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の微細発泡体の厚み。
T3:T2の状態から無負荷状態で60秒間保持し、その後、30kPa(300g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の微細発泡体の厚み。
1)イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する撹拌工程
イソシアネート末端プレポリマーにシリコーン系界面活性剤を添加し、非反応性気体と撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。イソシアネート末端プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
2)硬化剤(鎖延長剤)混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤を添加し、混合撹拌する。
3)硬化工程
鎖延長剤を混合したイソシアネート末端プレポリマーを注型し、加熱硬化させる。
直径7mmの円(厚み:任意)に切り出した研磨領域又は光透過領域を圧縮率、圧縮回復率測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で40時間静置した。測定には熱分析測定器TMA(SEIKO INSTRUMENTS製、SS6000)を用い、圧縮率と圧縮回復率を測定した。表1に測定結果を示す。また、圧縮率と圧縮回復率の計算式を下記に示す。
T1:試料に無負荷状態から30kPa(300g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の試料厚み。
T2:T1の状態から180kPa(1800g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の試料厚み。
T1:試料に無負荷状態から30kPa(300g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の試料厚み。
T2:T1の状態から180kPa(1800g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の試料厚み。
T3:T2の状態から無負荷状態で60秒間保持し、その後、30kPa(300g/cm2 )の応力の負荷を60秒間保持した時の試料厚み。
作製した光透過領域部材を2cm×6cm(厚み:1.25mm)の大きさに切り出して光透過率測定用試料とした。分光光度計(日立製作所製、U−3210 Spectro Photometer)を用いて、測定波長域400〜700nmで測定した。
厚み1mm程度になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出した研磨領域を平均気泡径測定用試料とした。試料をスライドガラス上に固定し、画像処理装置(東洋紡社製、Image Analyzer V10)を用いて、任意の0.2mm×0.2mm範囲の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。
JIS Z8807−1976に準拠して行った。4cm×8.5cmの短冊状(厚み:任意)に切り出した研磨領域を比重測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定には比重計(ザルトリウス社製)を用い、比重を測定した。
JIS K6253−1997に準拠して行った。2cm×2cm(厚み:任意)の大きさに切り出した研磨領域および光透過領域を硬度測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み6mm以上とした。硬度計(高分子計器社製、アスカーA型硬度計)を用い、硬度を測定した。
JIS K6253−1997に準拠して行った。2cm×2cm(厚み:任意)の大きさに切り出した研磨領域を硬度測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み6mm以上とした。硬度計(高分子計器社製、アスカーD型硬度計)を用い、硬度を測定した。
JIS K7198−1991に準拠して行った。3mm×40mmの短冊状(厚み;任意)に切り出した研磨領域を動的粘弾性測定用試料とし、23℃の環境条件で、シリカゲルを入れた容器内に4日間静置した。切り出した後の各シートの正確な幅および厚みの計測は、マイクロメータにて行った。測定には動的粘弾性スペクトロメーター(岩本製作所製、現アイエス技研)を用い、貯蔵弾性率E’を測定した。その際の測定条件を下記に示す。
<測定条件>
測定温度 : 40℃
印加歪 : 0.03%
初期荷重 : 20g
周波数 : 1Hz
(研磨特性の評価)
研磨装置としてSPP600S(岡本工作機械社製)を用い、作製した研磨パッドを用いて、研磨特性の評価を行った。表1に研磨速度と面内均一性の評価結果を示す。研磨速度は、8インチのシリコンウエハに熱酸化膜を1μm製膜したものを、約0.5μm研磨して、このときの時間から算出した。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置(大塚電子社製)を用いた。研磨条件としては、スラリーとしてシリカスラリー(SS12、キャボット社製)を研磨中に流量150ml/minにて添加した。研磨荷重としては350g/cm2 、研磨定盤回転数35rpm、ウエハ回転数30rpmとした。
(スクラッチ数の測定)
研磨装置としてSPP600S(岡本工作機械社製)を使用し、作製した研磨パッドを用いて、8インチのシリコンウエハに熱酸化膜を1μm製膜したものを約0.5μm研磨した。研磨条件としては、研磨スラリーとしてシリカスラリー(SS12、キャボット社製)を研磨中に流量150ml/minにて添加した。研磨荷重としては350g/cm2 、研磨定盤回転数35rpm、ウエハ回転数30rpmとした。研磨後、トプコン社製のウエハ表面検査装置(WM2500)を用いて、ウエハ上に0.2μm以上の条痕がいくつあるかを測定した。表1に測定結果を示す。
ウエハの膜厚の光学的検出評価は以下のような手法で行った。ウエハとして、8インチのシリコンウエハに熱酸化膜を1μm製膜したものを用い、その上に、前記方法でシリコンウエハを1000枚研磨した後の研磨パッドを設置した。干渉式膜厚測定装置(大塚電子社製)を用い、波長領域500〜700nmにおいて膜厚測定を数回行った。算出される膜厚結果、及び各波長での干渉光の山と谷の状況確認を行い、以下のような基準で検出評価した。表1に評価結果を示す。なお、光透過領域に傷が多いほど、膜厚検出の再現性が悪くなると考えられる。
○:再現性よく、膜厚が測定されている。
×:再現性が悪く、検出精度が不十分である。
〔研磨領域の作製〕
フッ素コーティングした反応容器内に、フィルタリングしたポリエーテル系プレポリマー(ユニロイヤル社製、アジプレンL−325、NCO濃度:2.22meq/g)100重量部,及びフィルタリングしたシリコーン系ノニオン界面活性剤(東レ・ダウシリコーン社製、SH192)3重量部を混合し、温度を80℃に調整した。フッ素コーティングした撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように約4分間激しく撹拌を行った。そこへ予め120℃で溶融し、フィルタリングした4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(イハラケミカル社製、イハラキュアミンMT)26重量部を添加した。その後、約1分間撹拌を続けてフッ素コーティングしたパン型のオープンモールドへ反応溶液を流し込んだ。この反応溶液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、110℃で6時間ポストキュアを行いポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。このポリウレタン樹脂発泡体ブロックをバンドソータイプのスライサー(フェッケン社製)を用いてスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シートを得た。次にこのシートをバフ機(アミテック社製)を使用して、所定の厚さに表面バフをし、厚み精度を整えたシートとした(シート厚み:1.27mm)。このバフ処理をしたシートを所定の直径(61cm)に打ち抜き、溝加工機(東邦鋼機社製)を用いて表面に溝幅0.25mm、溝ピッチ1.50mm、溝深さ0.40mmの同心円状の溝加工を行った。このシートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ(積水化学工業社製、ダブルタックテープ)を貼り、その後、この溝加工したシートの所定位置に光透過領域をはめ込むための穴(厚み1.27mm、57.5mm×19.5mm)を打ち抜いて両面テープ付き研磨領域を作製した。作製した研磨領域の各物性は、平均気泡径45μm、比重0.86、アスカーD硬度53度、アスカーA硬度95度、圧縮率1%、圧縮回復率65%、貯蔵弾性率275MPaであった。
〔研磨パッドの作製〕
表面をバフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム(東レ社製、トーレペフ、厚さ:0.8mm)からなるクッション層を前記作製した両面テープ付き研磨領域の粘着面に、ラミ機を用いて貼り合わせた。さらにクッション層表面に両面テープを貼り合わせた。その後、研磨領域の光透過領域をはめ込むために打ち抜いた穴部分のうち、51mm×13mmの大きさでクッション層を打ち抜いて穴を貫通させた。
〔研磨パッドの作製〕
シリコーン系ノニオン界面活性剤を使用せず、反応系内に気泡を取り込まなかった以外は製造例1と同様の方法でポリウレタン樹脂無発泡体シートを得た。該ポリウレタン樹脂シートを切断して光透過領域(縦57mm、横19mm、厚さ1.25mm)を得た。該光透過領域の圧縮率は0.5%、アスカーA硬度は95度であった。これを光透過領域をはめ込むための穴にはめ込み研磨パッドを作製した。光透過率は、400nmで21.2%、500nmで64.4%、600nmで73.5%、及び700nmで76.8%であった。
2:定盤
3:研磨剤(スラリー)
4:被研磨対象物(ウエハ)
5:被研磨対象物(ウエハ)支持台(ポリシングヘッド)
6、7:回転軸
8:光透過領域
9:研磨領域
10、12:両面テープ
11:クッション層
13:離型紙(フィルム)
14:開口部を塞ぐ部材
15:レーザー干渉計
16:レーザービーム
Claims (5)
- 研磨領域及び光透過領域を有する研磨パッドであって、光透過領域の圧縮率が研磨領域の圧縮率よりも大きいことを特徴とする研磨パッド。
- 光透過領域の圧縮率が1.5〜10%である請求項1記載の研磨パッド。
- 研磨領域の圧縮率が0.5〜5%である請求項1又は2記載の研磨パッド。
- 光透過領域は、波長500〜700nmの全領域における光透過率が80%以上である請求項1〜3のいずれかに記載の研磨パッド。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。
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