JP2009076758A

JP2009076758A - 導電性パッド

Info

Publication number: JP2009076758A
Application number: JP2007245680A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Nakajima; 佐知子中島; Takashi Oga; 隆史大賀; Satoshi Maruyama; 覚史丸山; Hiroyuki Okumura; 廣行奥村; Shinji Shimizu; 紳司清水
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度が大きい導電性パッドを提供する。
【解決手段】錫シート１１の片面に樹脂層１４が積層されている積層シート２を少なくとも含み、前記積層シート２は、錫シート１１及び樹脂層１４を貫く多数の貫通孔Ａ１９を有しており、前記貫通孔Ａ１９と錫シート１１との間にポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｘ２０が形成されていることを特徴とする導電性パッド１。
【選択図】図４

Description

本発明は、導電性パッドに関し、該導電性パッドは、ウエハ上に金属膜が形成された半導体デバイスを平坦化して金属配線パターンを形成する工程（エレクトロケミカルメカニカルポリッシング：ＥＣＭＰ）において好適に使用される。

高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路（ＩＣ、ＬＳＩ）を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、ＩＣ、ＬＳＩ等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物膜や金属膜を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。

配線用の金属膜としては、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕなどがある。近年、このような金属膜を研磨する方法として、エレクトロケミカルメカニカルポリッシング（ＥＣＭＰ）が注目されている。ＥＣＭＰは、陽極であるウエハと、陰極であるプラテンとの間に電解液を介して直流電流を通電し、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去する方法である。

ＥＣＭＰで使用される研磨パッドとしては、例えば以下のものが提案されている。

特許文献１には、熱可塑性又は熱硬化性材料でできおり、研磨面に溝が形成された研磨パッドであって、該溝の中に導電層が形成されているものが開示されている。

特許文献２には、絶縁層の表面に導電性表層を裏面に導電性パッドを積層した導電性研磨パッドが開示されている。導電性表層の材質としては、導電性繊維からなる不織布、織布などの導電性を有する非金属シート、又はこれらに熱硬化性樹脂やエラストマーを含浸させたものが挙げられている。

特許文献３には、ウレタン樹脂等の弾性材により形成されており、導電粒子を含有する研磨パッドが開示されている。前記導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等からなる金属膜で被覆された球状のシリコンが記載されている。

特許文献４には、導電性を有する樹脂、樹脂に導電性材料を分散したもの、又は導電性繊維を原料とする導電性研磨パッドが開示されている。導電性を有する樹脂としては、ポリピロール、ポリアセチレンが記載されている。また、樹脂に導電性材料を分散したものについて、樹脂としては、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、天然ゴム、エラストマーなどが記載されており、導電性材料としては、カーボンブラック、金属粉末、金属酸化物粉末、カーボンナノチューブなどが記載されている。

特許文献５には、導電性基材の上に重なる厚さ１．５ｍｍ未満の多孔性ポリマー層を含むエレクトロケミカルメカニカルポリッシング用の研磨パッドが記載されている。

特許文献６には、ファブリック層と、前記ファブリック層上に配置される導電層とを備える研磨機器が記載されている。導電層は、金、錫、パラジウム、パラジウム錫合金等の軟質金属を備えることが記載されている。

ここで、Ｃｕは低抵抗化が図れること、高いエレクトロマイグレーション耐性があることなどの利点があり、次世代配線材料として期待されている。Ｃｕ配線パターンは通常ダマシン法により形成されているが、Ｃｕ膜を研磨する際に配線パターンやの密度や寸法によって配線部のオーバー加工が生じる箇所が発生する（いわゆる「シニング」）という問題を有していた。また、配線部のオーバー加工でも主として研磨パッドの弾性とスラリーの化学的効果に起因して、配線部の中央部が速く加工が進行し凹みが生じる（いわゆる「ディッシング」）という問題も有していた。

前記シニングやディッシングは、研磨層を高弾性化することによりある程度は改善できる。また、無発泡系の硬い研磨パッドを用いることも有効である。しかし、このような硬いパッドを用いた場合、Ｃｕ膜は絶縁膜に比べて柔らかいため、Ｃｕ膜面にスクラッチ（傷）が発生しやすい。

また、金属膜を研磨するための研磨パッドの研磨特性としては、平坦化特性に優れ、電気抵抗が小さく、研磨速度が大きいことが要求される。

しかしながら、従来の研磨パッドは、上記問題や要求を解決できていない。

特開２００５−１０１５８５号公報特開２００５−１３９４８０号公報特開２００２−９３７５８号公報特開２００４−１１１９４０号公報特開２００５−３３５０６２号公報特表２００６−５２７４８３号公報

本発明は、平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度が大きい導電性パッドを提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す導電性パッドにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、錫シートの片面に樹脂層が積層されている積層シートを少なくとも含み、前記積層シートは、錫シート及び樹脂層を貫く多数の貫通孔Ａを有しており、前記貫通孔Ａと錫シートとの間にポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｘが形成されていることを特徴とする導電性パッド、に関する。

本発明の導電性パッドは、錫シートと、電解液を保持する多数の貫通孔Ａとにより導電ネットワークが緻密に形成されており、該構造により導電性パッドの表面電気抵抗を小さくすることができる。それにより通電量が大きくなり、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすくなるため研磨速度が大きくなる。

また、本発明の導電性パッドは、貫通孔Ａと錫シートとの間にポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｘを有することを特徴としている。該樹脂領域Ｘは、電解液を保持する孔を錫シートに形成する際に生じる金属粉が、研磨中に貫通孔Ａ内の電解液に混入しないように、貫通孔Ａの周囲を保護するための部材である。金属粉が貫通孔Ａ内の電解液に混入すると、該金属粉によりウエハ表面の金属膜にスクラッチが発生しやすくなるが、樹脂領域Ｘを設けておくことにより金属粉の混入を効果的に防止することができる。また、樹脂領域Ｘによって、ウエハ表面の金属膜を機械的に研磨することができるため研磨速度がより大きくなる。さらに、錫シートのみで電解研磨すると金属膜表面が粗くなる傾向にあるが、錫シート中に樹脂領域Ｘを設けて機械的研磨を同時に行うことにより金属膜表面の粗さを小さくすることができる。

前記樹脂層は、薄く強度の低い錫シートを保護するために設けられており、錫シートの破断等を防止するとともに導電性パッドに柔軟性を付与するために必要な部材である。また、前記樹脂層は、絶縁層としての役割も兼ねる。

前記積層シートは、前記貫通孔Ａ及び樹脂領域Ｘ以外の部分に錫シートを貫く多数の凹部を有しており、前記凹部内にはポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｚが形成されていることが好ましい。該樹脂領域Ｚによって、ウエハ表面の金属膜を機械的に研磨することができるため研磨速度がより大きくなる。また、錫シートのみで電解研磨すると金属膜表面が粗くなる傾向にあるが、錫シート中に樹脂領域Ｚを設けて機械的研磨を同時に行うことにより金属膜表面の粗さを小さくすることができる。

前記樹脂領域Ｚは、研磨表面から突出していてもよい。樹脂領域Ｚを研磨表面（錫シート表面）から突出させることにより、機械的な研磨効率が向上し、研磨速度がより大きくなる。

また、錫シート及び樹脂領域Ｘ、Ｚは、配線用の金属膜の材料であるＣｕなどより柔らかいため、スクラッチの発生を抑制することができる。

前記樹脂層は、熱硬化性ポリウレタン樹脂又は熱可塑性ポリウレタン樹脂を含むものであることが好ましい。ポリウレタン樹脂は、柔軟性及び強度に優れるため好ましい材料である。

前記貫通孔Ａは、直径が１〜５０ｍｍであることが好ましい。直径が１ｍｍ未満の場合には、電解液が十分に供給されないため研磨速度が低下し、５０ｍｍを超える場合には導電性パッドの機械的強度が低下する傾向にある。

前記凹部は、直径が０．３〜１０ｍｍであることが好ましい。凹部の直径が０．３ｍｍ未満の場合には、機械的研磨の効果が十分に得られず、研磨速度をより向上させることが困難になる。また、凹部内に樹脂領域Ｚを隙間なく形成することが困難になる。一方、凹部の直径が１０ｍｍを超える場合には、機械的研磨の効果は十分に得られるが、導電性パッドの導電部の面積が小さくなってウエハ表面の金属膜を電気化学的に除去しにくくなるため研磨速度が低下する傾向にある。

また、本発明は、前記導電性パッドを用いて半導体ウエハ表面の金属膜を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。

本発明の導電性パッドは、錫シートの片面に樹脂層が積層されている積層シートを少なくとも含む。

錫シートは、原料成分として錫又は錫合金を含む。錫合金としては、例えば、錫−銅合金、錫−銀合金、錫−ニッケル合金、錫−アルミ合金、錫−ビスマス合金、錫−鉛合金、及び錫−亜鉛合金などが挙げられる。合金中の錫は８０重量％以上であることが好ましく、より好ましくは９０重量％以上、特に好ましくは９５重量％以上である。

錫シートの厚さは特に制限されないが、５０〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜５００μｍである。厚さが５０μｍ未満の場合には、強度不足により研磨中に破断しやすくなり、厚さが１０００μｍを超える場合には、導電性パッドの柔軟性が低下するため好ましくない。

一枚の錫シートの大きさが目的とする導電性パッドの大きさより小さい場合には、適宜な方法で複数の錫シートを貼り合わせて使用してもよい。

樹脂層の形成材料は特に制限されず、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及び熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、及びアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂；ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、及びオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、及びオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＢＳ）、及びスチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロックコポリマー（ＳＥＰＳ）などのポリスチレン系熱可塑性エラストマー；ブレンド型、インプラント化、及び動的加硫型などのポリオレフィン系熱可塑性エラストマー；シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン系、トランス１，４−ポリイソプレン系、及び天然ゴム系などのポリジエン系熱可塑性エラストマー；ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、及びフッ素系などのエンプラ系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これらのエラストマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

これらのうち、柔軟性及び強度の観点から、熱硬化性ポリウレタン樹脂又は熱可塑性ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。

樹脂層の厚さは特に制限されないが、柔軟性及び強度の観点から、通常０．０１〜１０ｍｍであり、好ましくは０．２〜５ｍｍである。

以下、本発明の導電性パッドの製造方法について、図１〜３を参照しつつ説明する。本発明の導電性パッドは、導電性シートのみであってもよく、導電性シートと他の層（例えば、接着剤層、陰極層、クッション層、絶縁層、導電層など）との積層体であってもよい。

工程（ａ）は、錫シート１１に多数の孔（１２）を形成する工程である。錫シート１１に樹脂領域Ｚを形成する場合には、孔（１３）も形成する。錫シート１１に孔（１２）及び孔（１３）を形成する方法としては、例えば、トムソン型又は雄雌型のプレス機で打ち抜く方法、ウォーターカッター又はレーザーを用いる加工方法などが挙げられるがこれらに限定されない。孔加工過程で生じる金属粉、孔（１２）及び孔（１３）の周りの「ばり」は、スクラッチの発生原因になるため除去しておくことが好ましい。「ばり」を除去する方法としては、錫シートをプレスする方法、錫シートをローラーに通す方法、及び錫シートをバフィングする方法などが挙げられる。また、錫シートの「ばり」のある面を樹脂層との積層面にしてもよい。

孔（１２）及び孔（１３）の表面形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、四角形、及び多角形などが挙げられる。スクラッチ抑制の観点から円形又は楕円形であることが好ましい。円形の場合、孔（１２）の直径は１〜５０ｍｍ程度であり、好ましくは３〜２０ｍｍであり、孔（１３）の直径は０．３〜１０ｍｍ程度であり、好ましくは０．５〜５ｍｍである。

孔（１２）及び孔（１３）の断面形状は特に制限されず、例えば、正方形、長方形、及び台形などが挙げられる。

孔（１２）及び孔（１３）の形成パターンとしては、例えば、同心円状、放射状、螺旋状、及び碁盤目状などが挙げられる。均一な機械的研磨を行うために、孔（１２）及び孔（１３）は、錫シート１１の表面に均一に分散して形成することが好ましい。特に、図２に示すように、錫シート１１の複数の縦軸と複数の横軸との交点に孔（１２）及び孔（１３）をそれぞれ形成し、均一な碁盤目状に形成することが好ましい。碁盤目状に形成する場合、隣り合う孔（１２）間の距離は３〜１００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０ｍｍであり、隣り合う孔（１３）間の距離は２〜１００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは３〜５０ｍｍである。

工程（ｂ）は、孔（１２）及び孔（１３）を形成した錫シート１１の片面に樹脂層１４を積層し、孔（１２）内に樹脂領域Ｙ（１６）、及び孔（１３）内に樹脂領域Ｚ（１７）を形成して積層シート１５を得る工程である。

樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）は、耐摩耗性に優れる観点から、ポリウレタン樹脂で形成されていることが必要であり、具体的には、熱硬化性ポリウレタン樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどが形成材料として用いられる。

詳しくは、以下の方法により積層シート１５を作製することができる。

ケース１（樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を一工程で一体形成する方法）

（Ａ）樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を熱硬化性ポリウレタン樹脂で形成する場合、型内に孔（１２）及び孔（１３）を形成した錫シート１１を設置し、該錫シート１１上、孔（１２）及び孔（１３）内にポリウレタン樹脂原料を流し込み、その後、該原料を加熱して反応硬化させて樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を一体形成する。

型はオープンモールドでもよく、クローズモールドでもよいが、その後のバフ掛け工程を省くためにクローズモールドを用いることが好ましい。また、研磨表面１８側へのポリウレタン樹脂原料の浸入を防止するために、型内に錫シート１１を設置する前に研磨表面１８上に剥離性粘着シート又は剥離性両面テープを積層しておくことが好ましい。剥離性両面テープは、錫シート１１を型内に固定できるため特に好ましく用いられる。また、前記剥離性粘着シート及び剥離性両面テープは、薄く強度が低い錫シート１１を保護する役割も果たす。ポリウレタン樹脂原料を流し込む際には、吐出口を固定して流し込んでもよく、トラバースしながら流し込んでもよい。また、錫シート１１と樹脂層１４との接着性を向上させるために、錫シート１１の樹脂層１４と接着する面に予め、ブラスト加工、プラズマ処理、コロナ処理、接着剤塗布、又はプライマー処理を施しておくことが好ましい。なお、これら処理は組み合わせて行ってもよい。

樹脂領域Ｚ（１７）は、研磨表面１８と同じ高さであってもよく、研磨表面１８から突出していてもよい。突出している場合、研磨表面１８からの突出高さは１０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５００μｍ以下である。突出高さが１０００μｍを超える場合にはウエハと研磨表面１８との間隔が大きくなりすぎて通電しにくくなる。樹脂領域Ｚ（１７）を研磨表面１８から突出させる方法としては、例えば、錫シートの孔（１３）に対応する部分に凹部を有する底面を備えた型を用いる方法が挙げられる。また、孔（１２）及び孔（１３）を形成した錫シート１１の片面に剥離性粘着シート又は剥離性両面テープを積層し、孔（１３）に対応する部分の剥離性粘着シート又は剥離性両面テープを打ち抜き等により除去し、その後前記と同様の方法でモールド成型して突出した樹脂領域Ｚ（１７）を形成してもよい。なお、剥離性粘着シート又は剥離性両面テープの厚さは、樹脂領域Ｚ（１７）の突出高さを考慮して適宜調整する。

樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）は、発泡体にしてもよく無発泡体にしてもよい。発泡体の場合には、平均気泡径は２００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１００μｍ以下である。

熱硬化性ポリウレタン樹脂で形成された樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）のＤ硬度は、８０度以下であることが好ましい。

樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を形成した後に、厚み精度を高めるため、又は研磨表面１８上に形成された不要なポリウレタン樹脂を除去するためにバフ掛け等の表面処理を行ってもよい。

また、前記モールド成型法の代わりに、孔（１２）及び孔（１３）を形成した錫シート１１をコンベア上で移動させつつ、該錫シート１１上、孔（１２）及び孔（１３）内にポリウレタン樹脂原料を吐出（塗布）し、その後ポリウレタン樹脂原料を加熱、反応硬化させて樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を形成する連続生産法、又は反応射出成型法（ＲＩＭ）を採用してもよい。連続生産法及び反応射出成型法の場合でも、前記と同様の方法で突出した樹脂領域Ｚ（１７）を形成することができる。また、前記モールド成型法で記載した任意の工程は、連続生産法及び反応射出成型法でも必要により採用してもよい。

（Ｂ）樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーで形成する場合、型内に孔（１２）及び孔（１３）を形成した錫シート１１を設置し、該錫シート１１上に熱可塑性ポリウレタン樹脂シート又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーシートを積層し、その後、該樹脂シートを熱プレスして溶融させて樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を形成する。また、前記樹脂シートの代わりに、ペレットを用いてもよい。

また、前記モールド成型法の代わりに、熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーをシート状に溶融状態で押出しつつ、該溶融シートを、孔（１２）及び孔（１３）を形成した錫シート１１にラミネートして樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を形成する連続生産法、又は射出成型法を採用してもよい。

前記（Ａ）方法で記載した、突出した樹脂領域Ｚ（１７）を形成する方法は、前記（Ｂ）方法でも採用することができる。また、前記（Ａ）方法で記載した任意の工程は、前記（Ｂ）方法でも必要により採用してもよい。

樹脂層１４、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーで形成する場合、これらのＤ硬度は８０度以下であることが好ましい。

ケース２（樹脂層１４と、樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）とを別工程でそれぞれ形成する方法）

（Ｃ）孔（１２）及び孔（１３）を形成した錫シート１１と樹脂層１４とを接着剤層又は両面テープ等で貼り合わせ、その後、孔（１２）及び孔（１３）内に熱硬化性ポリウレタン樹脂原料を注入し、該原料を加熱して反応硬化させて樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を形成する。また、孔（１２）及び孔（１３）内に熱可塑性ポリウレタン樹脂又はポリウレタン系熱可塑性エラストマーのペレットを充填し、該ペレットを溶融させて樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を形成してもよい。一方、先に錫シート１１の孔（１２）及び孔（１３）内に樹脂領域Ｙ（１６）及び樹脂領域Ｚ（１７）を形成し、その後、樹脂層１４を錫シート１１に貼り合わせて積層シート１５を作製してもよい。樹脂層１４を錫シート１１に貼り合わせる代わりに、前記連続生産法又は射出成型法にて樹脂層１４を形成して積層シート１５を作製してもよい。

前記（Ａ）方法で記載した、突出した樹脂領域Ｚ（１７）を形成する方法は、前記（Ｃ）方法でも採用することができる。また、前記（Ａ）方法で記載した任意の工程は、前記（Ｃ）方法でも必要により採用してもよい。

工程（ｃ）は、任意工程であり、樹脂層１４の片面に接着剤層（両面テープ）５を設ける工程である。接着剤層５は導電性パッドを陰極層に貼り合わせるために設けられる。接着剤層５は、積層シート１５に多数の貫通孔Ａを形成した後に設けてもよいが、製造工程上、貫通孔Ａを形成する前に設けておくことが好ましい。

工程（ｄ）は、樹脂領域Ｙ（１６）の内部に貫通孔Ａ（１９）を形成し、導電性シート２を作製する工程である。樹脂領域Ｙ（１６）の内部に貫通孔Ａ（１９）を形成することにより、該貫通孔Ａ（１９）と錫シート１１との間に樹脂領域Ｘ（２０）が形成される（図３参照）。

樹脂領域Ｙ（１６）の内部に貫通孔Ａ（１９）を形成する方法としては、例えば、トムソン型又は雄雌型のプレス機で打ち抜く方法、ウォーターカッター又はレーザーを用いる加工方法などが挙げられる。導電性シート２と陰極層とを接着剤層５を用いて積層して導電性パッドを作製する場合には、陽極である導電性シート２と、陰極層との間に電解液を介して直流電流を通電させるために、積層シート１５だけでなく接着剤層５にも貫通孔Ａ（１９）を設ける必要がある。

貫通孔Ａ（１９）の表面形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、四角形、及び多角形などが挙げられるが、円形であることが好ましい。円形の場合、直径は１〜５０ｍｍ程度である。

貫通孔Ａ（１９）の断面形状は特に制限されず、例えば、正方形、長方形、及び台形などが挙げられる。

貫通孔Ａ（１９）の合計表面積は、導電性シート２の表面積に対して５〜８０％であることが好ましく、より好ましくは１０〜６０％である。貫通孔Ａ（１９）の合計表面積が５％未満の場合には電解液が十分に供給されないため研磨速度が低下し、８０％を超える場合には導電性シートの機械的強度が低下する傾向にある。

樹脂領域Ｘ（２０）及び樹脂領域Ｚ（１７）の合計表面積は、導電性シート２の表面積に対して１〜５０％であることが好ましい。樹脂領域Ｘ（２０）及び樹脂領域Ｚ（１７）の合計表面積が１％未満の場合には機械的な研磨が不十分となり、５０％を超える場合には導電性シートの導電部の面積が小さくなってウエハ表面の金属膜を電気化学的に除去しにくくなるため研磨速度が低下する傾向にある。

導電性シート２の厚みバラツキは１００μｍ以下であることが好ましい。厚みバラツキが１００μｍを越えるものは、導電性シートが大きなうねりを持ったものとなり、金属膜に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、導電性シートの厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に導電性シート表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものはドレッシング時間が長くなり、生産効率が低下する。

導電性シート２の厚みバラツキを抑える方法としては、錫シート１１の表面をバフ掛けする方法が挙げられる。バフ掛けする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。

導電性シート２の表面電気抵抗は、５．０×１０^−２Ω以下であることが好ましい。表面電気抵抗が高いと電解研磨の際に発熱が起こるため好ましくない。

導電性シート２は、数ｍ程度の長尺状であってもよく、７〜９０ｃｍ程度の円形状であってもよい。また、導電性シート２の厚さは、０．３〜５ｍｍ程度である。

導電性シート２の研磨表面には、エンボス加工、又は溝加工を施してもよい。

図４に記載のように、本発明の導電性パッド１は、前記導電性シート２と陰極層３とクッション層４を貼り合わせたものであってもよい。導電性シート２には、通常陽極線が設けられる。陽極線は、導電性シート２を形成した後又は形成する途中に別途設けてもよく、錫シート１１の一部をその形成材料として導電性シート２と一体形成してもよい。

陰極層３としては、例えば、銅メッシュ、銅箔、ニッケル箔、樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム等）に銅箔又はニッケル箔をラミネートした複合シート、ナイロン又はＰＥＴ等からなる織布（布巾）に銅又はニッケルをコーティング（メッキ）した複合材などが挙げられる。

前記クッション層は、導電性シートの特性を補うものである。クッション層は、ＥＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。導電性シートの特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の導電性パッドにおいては、クッション層は導電性シートより柔らかいものを用いることが好ましい。

前記クッション層としては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。

導電性シート２、陰極層３、及びクッション層４を貼り合わせる手段としては、例えば、接着剤層（両面テープ）５で挟んでプレスする方法、ホットメルト系接着剤を用いる方法などが挙げられる。また、樹脂層１４が熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーで形成されている場合には、熱溶着により導電性シート２と陰極層３とを貼り合わせてもよい。

また、本発明の導電性パッド１は、プラテンと接着する面に接着剤層（両面テープ）５が設けられていてもよい。

図５は、ＥＣＭＰで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図である。ＥＣＭＰにおいては、一般的に導電性パッド１はプラテンと呼ばれる回転可能な研磨定盤６に固着され、半導体ウエハ等の被研磨材７は支持台（ポリシングヘッド）８に固着される。そして、双方の運動により研磨定盤６と支持台８との間に相対速度を発生させ、さらに、電圧印加部９から導電性シート２と陰極層３との間に電圧を印加しつつ、電解液１０を導電性パッド１上に連続供給することにより研磨操作が実行される。

これにより半導体ウエハ表面の金属膜の突出部分が電気化学的に溶解、除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［測定、評価方法］
（研磨特性の評価）
研磨装置としてApplied Reflexion LK ECMP（Applied Materials社製）を用い、作製した導電性パッドを用いて研磨特性の評価を行った。
平坦化特性の評価は、８インチシリコンウエハにＣｕ膜を０．５μｍ堆積させた後、Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）＝２５μｍ／５μｍ及び、Ｌ／Ｓ＝５μｍ／２５μｍのパターンニングを行い、さらにＣｕ膜を１μｍ堆積させて、初期段差０．５μｍのパターン付きＣｕウエハを製作した。このＣｕウエハを下記条件にて電解研磨を行って、グローバル段差が２０００Å以下になる時の、２５μｍスペースの底部分の削れ量を測定することで評価した。平坦化特性は削れ量の値が小さいほど優れており、削れ量が５００Å以下の場合を平坦化特性○、５００Åを超える場合を平坦化特性×とした。Ｃｕ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、電解液（ＡＭＡＴ社製、ＥＰ３．１）を研磨中に流量２００ｍｌ／ｍｉｎ添加し、研磨荷重０．５〜１ｐｓｉ、研磨定盤回転数２１ｒｐｍ、ウエハ回転数２０ｒｐｍとした。

実施例１
錫シート（幅４００ｍｍ、長さ８００ｍｍ、厚み０．２５ｍｍ）の片面にブラスト加工及びプライマー処理を施し、その後、孔加工機を用いて、縦横１２ｍｍ間隔で孔（直径８ｍｍ）を形成した。孔加工した錫シートの他面に剥離性粘着シートを空気が入らないように貼り合わせて積層体を作製した。その後、該積層体をオープンモールド（厚み２ｍｍ、縦８１０ｍｍ、横８１０ｍｍ）内に、錫シート側を上にして２枚並べて設置した。

イソシアネート末端プレポリマーであるアジプレンＬ−１００（ユニロイヤル社製）１００重量部、及び鎖延長剤である４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）１１．９重量部を混合し、攪拌及び脱泡して熱硬化性ポリウレタン樹脂原料を調製した。該熱硬化性ポリウレタン樹脂原料を前記オープンモールド内に流し込み、真空含浸処理を行った後、１００℃で１２時間加熱し硬化させて、錫シートの片面にポリウレタン樹脂層及び孔内にポリウレタン樹脂領域Ｙ（Ｄ硬度：４０）を有する積層シートを作製した。その後、該積層シートから剥離性粘着シートを剥離した。

作製した積層シートのポリウレタン樹脂層表面をバフ掛けし、該ポリウレタン樹脂層に両面テープを貼り付けた。そして、孔加工機を用いて、ポリウレタン樹脂領域Ｙ内に貫通孔Ａ（直径：６ｍｍ）を形成し、それにより該貫通孔Ａと錫シートとの間にポリウレタン樹脂領域Ｘを形成した。その後、積層シート及び両面テープを直径約６１ｃｍ（２４インチ）の大きさで打ち抜いて、両面テープ付き導電性シートを作製した。導電性シートの厚さは、約２ｍｍ、表面電気抵抗は５．６×１０^−１Ωであった。なお、電気抵抗は、ＤＩＧＩＴＡＬＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ（ＹＯＫＯＧＡＷＡ製、７５５２）で測定した。また、ポリウレタン樹脂領域Ｘの合計表面積は、導電性シートの表面積に対して約１５％であり、貫通孔Ａの合計表面積は、導電性シートの表面積に対して約２０％であった。

その後、両面テープ付き導電性シートに陰極層であるＣｕメッシュ（メッシュ製、厚さ：０．１４ｍｍ）をラミ機を用いて貼り合わせた。そして、ラミ機を使用して、両面テープをＣｕメッシュに貼り合わせた。そして、クッション層（ＲｏｇｅｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＰＯＲＯＮ、厚さ：４ｍｍ）をラミ機を使用して前記両面テープに貼り合わせた。さらに、ラミ機を使用して、両面テープを該クッション層に貼り合わせて導電性パッドを作製した。該導電性パッドの平坦化特性は○であった。

比較例１
５００ｃｃ用容器にＤＭＦ１９０ｇ、ＫＢ（ＬＩＯＮ製、ケッチェンブラック）１０ｇ、２ｍｍφボール３５０ｇを仕込み、４００ｒｐｍで２０分間ボールミルにて混合した。得られた１次混合液に、熱可塑性ポリウレタン樹脂を２０重量％含有するＤＭＦ溶液１１６．６ｇを加え、さらに４００ｒｐｍで２０分間ボールミルにて混合した。得られた２次混合液をステンレスバットに移し変え、１００℃の真空乾燥機中でＤＭＦを除去した。得られたシートを１分間熱プレス（温度：１９０℃、圧力：１０ＭＰａ）して導電性シート（厚さ：１．９５ｍｍ、電気抵抗：１．５０×１０^２Ω）を得た。ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム（積水化学工業製、７５μｍ）を該導電性シートに貼り合わせて両面テープ付き導電性シートを得た。そして、孔加工機を用いて貫通孔（直径：６ｍｍ）を研磨表面の約２０％形成した。その後、両面テープ付き導電性シートを直径約６１ｃｍ（２４インチ）の大きさで打ち抜いた。

その後、前記導電性シートのマイラーフィルム側に陰極層であるＣｕメッシュ（メッシュ製、厚さ：０．１４ｍｍ）をラミ機を用いて貼り合わせた。そして、ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム（積水化学工業製、７５μｍ）をＣｕメッシュに貼り合わせた。そして、クッション層（ＲｏｇｅｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＰＯＲＯＮ、厚さ：４ｍｍ）をラミ機を使用して前記マイラーフィルムに貼り合わせた。さらに、ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム（積水化学工業製、７５μｍ）を該クッション層に貼り合わせて導電性パッドを作製した。該導電性パッドの平坦化特性は×であった。

上記結果より、本発明の導電性パッドは、平坦化特性に優れることがわかる。また、本発明の導電性パッドは、１）表面電気抵抗が極めて小さく、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすいため、また機械的研磨を併用できるため研磨速度が非常に大きい、２）スクラッチの発生を効果的に抑制できるという特徴がある。

本発明の導電性パッドの製造方法の一例を示す概略工程図孔（１２）及び孔（１３）を有する錫シートの一例を示す概略表面図本発明の導電性パッドの一例を示す概略表面図本発明の導電性パッドの一例を示す概略断面図ＥＣＭＰで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図

符号の説明

１：導電性パッド
２：導電性シート
３：陰極層（銅メッシュ）
４：クッション層
５：接着剤層（両面テープ）
６：研磨定盤
７：被研磨材（半導体ウエハ）
８：支持台（ポリシングヘッド）
９：電圧印加部
１０：電解液
１１：錫シート
１２、１３：孔
１４：樹脂層
１５：積層シート
１６：樹脂領域Ｙ
１７：樹脂領域Ｚ
１８：研磨表面
１９：貫通孔Ａ
２０：樹脂領域Ｘ

Claims

錫シートの片面に樹脂層が積層されている積層シートを少なくとも含み、前記積層シートは、錫シート及び樹脂層を貫く多数の貫通孔Ａを有しており、前記貫通孔Ａと錫シートとの間にポリウレタン樹脂を含む樹脂領域Ｘが形成されていることを特徴とする導電性パッド。
樹脂層は、熱硬化性ポリウレタン樹脂又は熱可塑性ポリウレタン樹脂を含む請求項１記載の導電性パッド。
請求項１又は２記載の導電性パッドを用いて半導体ウエハ表面の金属膜を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。