JP4695386B2 - 研磨パッド、研磨方法ならびに半導体デバイスの製造方法および半導体デバイス - Google Patents
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Description
(a)互いに交差しない複数の閉じた形状を有する溝、および
(b)該閉じた形状を有する溝と少なくとも1点で交わる複数の研磨屑排出溝
を有するケミカルメカニカルポリッシングに用いられる研磨パッドであって、
該閉じた形状を有する溝の深さ(D1)と該研磨屑排出溝の深さ(D2)が以下の式:
D1<D2
で表される関係を満足することを特徴とする研磨パッドである。
上記閉じた形状を有する溝の幅(W1)と該研磨屑排出溝の幅(W2)が以下の式:
W1<W2
で表される関係を満足し;
上記閉じた形状を有する溝が、研磨面の中心に対して同心の溝であり;
上記閉じた形状を有する溝のすべてと交わるような前記研磨屑排出溝を少なくとも1本は有し;
上記研磨屑排出溝が直線であり;
上記研磨屑排出溝が、研磨面の中心に対して、点対称に配置されている;
ことが好ましい。
(a)互いに交差しない複数の閉じた形状を有する溝、および
(b)上記閉じた形状を有する溝と少なくとも1点で交わる複数の研磨屑排出溝
を形成した研磨パッドであって、上記閉じた形状を有する溝の深さ(D1)と研磨屑排出溝の深さ(D2)が以下の式:
D1<D2
で表される関係を満足するように形成したものである。上記閉じた形状を有する溝と研磨屑排出溝とが同一深度を有する、または上記閉じた形状を有する溝の方が深いような関係の上記溝を研磨パッド面内に形成したものでは本発明の効果は同時に得ることができない。
(a)互いに交差しない複数の閉じた形状を有する溝(1)、および
(b)上記閉じた形状を有する溝と少なくとも1点で交わる複数の研磨屑排出溝(2)
を有するものである。本発明において、上記閉じた形状を有する溝(1)は、互いに交差しない限り、どのような形状であっても、どのように配置されていてもよいが、研磨面内で均一に研磨スラリを保持する観点で、研磨面の中心に対して同心の溝であることが好ましい。本明細書中で「閉じた形状」とは、円形、矩形、多角形等であってもよいが、通常、研磨パッドの形状が円形であるため、研磨スラリを均一に保持できることから円形が好ましい。
D1<D2
で表される関係を満足すること要件とする。上記D1がD2以上となると、閉じられた溝から排出溝へスラリが流れ込む際、排出溝底部と閉じられた溝底部の間に段差ができ抵抗となり、溝の底部付近を流れるスラリに関して、閉じられた溝底部から排出溝底部への有効なスラリの流れができず、スラリの堆積を招く。
W1<W2
で表される関係を満足することが好ましい。上記W1がW2以上となると、広い閉じられた溝から狭い排出溝内にスラリが流れることとなり、交わる部分で乱流を起こし、滞留するスラリが増え有効なスラリの流れができず、スラリの堆積を招く。
JIS Z8807−1976に準拠して行った。4cm×8.5cmの短冊状(厚み:任意)に切り出したもの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もの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。
直径7mmの円(厚み:任意)に切り出したものを圧縮率・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。また、圧縮率と圧縮回復率の計算式は以下の通りである。
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以下の研磨特性の評価を行った。
(1)研磨レート
研磨レートは、直径8インチ(20.3cm)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、スラリとしてシリカスラリ(SS12、キャボットマイクロエレクトロニクス社製)を研磨中に150ミリリットル/分添加した。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。また、研磨パッドの研磨層表面をドレッシングしながら研磨を行った。ドレッシング条件としては、#100ドレッサーを用い、ドレッサー回転数35rpm、ドレッサー荷重80g/cm2とした。
面内均一性は、ウエハの任意25点の膜厚測定値より下記式により算出した。なお、面内均一性の値が小さいほどウエハ表面の均一性が高いことを表す。
溝詰まり割合は、直径8インチ(20.3cm)のダミーウエハを研磨ヘッドに装着し、アルカリ性スラリとしてシリカスラリ(SS12、キャボットマイクロエレクトロニクス社製)を研磨中に150ミリリットル/分にて添加した。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。また、研磨パッドの研磨層表面をドレッシングしながら研磨を行った。ドレッシング条件としては、#100ドレッサーを用い、ドレッサー回転数35rpm、ドレッサー荷重80g/cm2とした。10時間後、加工溝部分の詰まりの割合を以下の式により算出した。
トルエンジイソシアネート(2,4−体/2,6−体=80/20の混合物)14790重量部、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート3930重量部、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量:1006、分子量分布:1.7)25150重量部、およびジエチレングリコール2756重量部を混合し、80℃で120分間、加熱攪拌してイソシアネート末端プレポリマー(イソシアネート当量:2.1meq/g)を得た。反応容器内に、フィルタリングした上記プレポリマー100重量部、およびフィルタリングしたシリコーン系ノニオン性界面活性剤(東レ・ダウシリコーン社製、SH192)3重量部を混合し、反応温度を80℃に調整した。攪拌翼を備えた攪拌機を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように約4分間激しく攪拌を行った。そこへ予め120℃で溶融させ、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。約1分間攪拌を続けた後、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。この反応溶液に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)を使用してスライスし、ポリウレタン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)。得られたシートの比重は0.86、硬度は53、貯蔵弾性率は275MPa、圧縮率は1.0%、圧縮回復率は65%であった。
XY格子溝の溝深さを0.3mmに変更した以外は、実施例1と同様にして研磨パッドを作製した。
XY格子溝の溝深さを0.5mmに変更した以外は、実施例1と同様にして研磨パッドを作製した。
厚み精度を整えた厚み2.00mmの研磨シートを用い、同心円溝の溝幅0.4mm、溝ピッチ3.1mm、溝深さ0.76mmおよびXY格子溝の溝深さを1.0mmに変更した以外は、実施例1と同様にして研磨パッドを作製した。
XY格子溝の溝深さを0.4mmに変更した以外は、実施例1と同様にして研磨パッドを作製した。
XY格子溝の溝深さを0.6mmに変更した以外は、実施例3と同様にして研磨パッドを作製した。
XY格子溝を加工しない以外は、実施例1と同様にして研磨パッドを作製した。
XY格子溝を加工しない以外は、実施例3と同様にして研磨パッドを作製した。
2・・・研磨屑排出溝
3・・・研磨パッド
Claims (8)
- 研磨面内に
(a)互いに交差しない複数の閉じた形状を有する溝、および
(b)該閉じた形状を有する溝と少なくとも1点で交わる複数の研磨屑排出溝
を有するケミカルメカニカルポリッシングに用いられる研磨パッドであって、
該閉じた形状を有する溝の深さ(D1)と該研磨屑排出溝の深さ(D2)が以下の式:
D1<D2
で表される関係を満足し、
該D1が研磨層厚さの1/10〜4/10であり、該D2が研磨層厚さの1/2以下であり、該研磨層厚さが0.5〜5.0mmであることを特徴とする研磨パッド。 - 前記閉じた形状を有する溝の幅(W1)と該研磨屑排出溝の幅(W2)が以下の式:
W1<W2
で表される関係を満足し、
該W1が0.2〜2.0mmであり、該W2が5.0mm以下である請求項1記載の研磨パッド。 - 前記閉じた形状を有する溝が、研磨面の中心に対して同心の溝である請求項1または2記載の研磨パッド。
- 前記閉じた形状を有する溝のすべてと交わるような前記研磨屑排出溝を少なくとも1本は有する請求項1〜3のいずれか1項記載の研磨パッド。
- 前記研磨屑排出溝が直線である請求項1〜4のいずれか1項記載の研磨パッド。
- 前記研磨屑排出溝が、研磨面の中心に対して、点対称に配置されている請求項1〜5のいずれか1項記載の研磨パッド。
- 請求項1〜6記載の研磨パッドを用いて被研磨体を研磨することを特徴とする研磨方法。
- 請求項7記載の研磨方法を用いて製造することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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