JP4845347B2 - 研磨パッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
上記固体高分子の主鎖または側鎖の少なくとも1部分に親水性を有する基を含有し;
上記光反応性化合物の主鎖または側鎖の少なくとも1部分に親水性を有する基を含有し;
表面に凹凸部を有するパターンが形成され;
裏面に更に他の層を設けてあり;
光変性後の研磨パッド用シートが、400〜700nmの波長領域の光に対して、1mmの厚みに換算した透過率20〜100%を有し;
研磨の対象物が半導体用ウエハ、ハードディスク用ウエハ、ガラス板、MEMS素子である;ことが好ましい。
(b)支持体上に該研磨パッド用組成物の層を形成して研磨パッド用シートを形成する工程、
(c)該研磨パッド用シートの上に放射線透過部と非透過部とを有するフィルムを載せて、放射線を照射して光変性を行う工程、
(d)溶剤による選択的除去を行って、該研磨パッド用シートの表面に凹凸部を有するパターンを形成する工程、
(e)乾燥する工程
を含む、研磨パッドの製造方法がある。
上記研磨パッド用シートを形成する工程(b)が、
(i)溶剤を含有する研磨パッド用組成物を支持体上に塗布する工程、および
(ii)該溶剤を除去する工程
を含み;
上記研磨パッド用シートを形成する工程(b)が、放射線透過性を有する2つの支持体の間に前記研磨パッド用組成物の層を形成して行われる;
ことが好ましい。
アクリル酸、メタアクリル酸、2‐メタクリロイロキシエチルコハク酸や2‐メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2‐アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸などのカルボキシル基含有化合物;
2‐ヒドロキシエチルアクリレート、2‐ヒドロキシブチルアクリレートや2‐ヒドロキシプロピルアクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類、グリセリンジメタクリレート、2‐ヒドロキシ‐3‐アクリロイロキシプロピルメタクリレート、3‐クロロ‐2‐ヒドロキシプロピルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどの水酸基含有化合物;
メトキシジエチレングリコールメタクリレートやメトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート等のポリエチレングリコール(メタ)アクリレート類、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、PEG#200ジ(メタ)アクリレート、PEG#400ジメタクリレート、PEG#600ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA系アルキレンオキサイド付加物のアクリレート、ノニルフェノールタイプエチレンオキサイド付加物のアクリレート、アルキレングリコールタイプアクリル酸変性物などのエーテル基含有化合物;
ジメチルアミノエチルメタクリレートやその4級化物;
2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェートなどのリン酸基含有化合物;
エチレングリコールジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物のような、アルコールのグリシジルエーテル変性物の(メタ)アクリル酸付加物などのエポキシアクリレートエーテル基と水酸基含有化合物;
ウレタンアクリレートのようなウレタン基含有化合物;等が挙げられる。
(a)上記研磨パッド用感光性樹脂組成物を提供する工程、
(b)支持体上に上記研磨パッド用組成物の層を形成して研磨パッド用シートを形成する工程、
(c)上記研磨パッド用シートの上に放射線透過部と非透過部とを有するフィルムを載せて、放射線を照射して光変性を行う工程、
(d)溶剤による選択的除去を行って、上記研磨パッド用シートの表面に凹凸部を有するパターンを形成する工程、
(e)乾燥する工程
を含むことを要件とする。
2cm×6cm(厚み:任意)の大きさに切り出した光硬化後のシートを透過率測定用試料とした。分光光度計(日立製 U−3210 Spectro Photometer)を用いて、測定波長域400〜700nmで測定した。これらの透過率の結果を、Lambert−Beerの法則を用いて、厚み1mmの透過率に換算して決定した。
JIS K6253−1997に準拠して行った。研磨領域に用いられる研磨層を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。
研磨領域に用いられる研磨層を直径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を下記に示す。
JIS K7198−1991に準拠して行った。研磨領域に用いられる研磨層を3mm×40mmの短冊状(厚み;任意)に切り出したもの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。
測定温度;40℃
印加歪 ;0.03%
初期荷重;20g
周波数 ;1Hz
研磨パッド用感光性樹脂組成物をポリエステルフィルム(厚み125μm)の間に挟み、プレス機にて100℃、10気圧でプレスし、シート状成形体を得た。この成形体に表裏10分間ずつ、紫外線照射(高圧水銀灯、オーク社製)を行い完全硬化させた。表裏のポリエステルフィルムを剥離し、感光性シートを接触角計(協和界面科学社製)の試料台に測定試料を水平に固定した。テフロン(登録商標)製の針先にできた直径1.8mmの水滴を測定試料面に近づけ、試料面と水滴を接触させ、水滴を試料面に付着させた時の接触角を測定した。
研磨装置として、NF300(ナノファクター社製)を用い、作製した研磨パッドを定盤(プラテン)に貼り付け、研磨速度の評価を行った。研磨速度は3インチ(76mm)のシリコンウエハ上に熱酸化膜を1μm成膜したものを、所定時間研磨して、ウエハ表面を乾かさないようにし、純水を流しながらウエハ表面をPVA製のスポンジで洗浄し、エアを吹き付け乾燥させた。その後、ウエハの膜厚を測定し算出した。酸化膜の膜厚測定には、光干渉型膜厚測定装置(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25cc/分にて添加した。研磨荷重としては140g/cm2、定盤回転数75rpm、ウエハ回転数35rpmとした。ドレス条件として、#270ドレッサーを使用し、ドレス荷重70g/cm2、定盤回転数75rpm、ドレッサー回転数35rpm、純水の流量25cc/分で行った。
研磨速度評価時の研磨条件で1分間研磨した。研磨したウエハ表面を乾かさないようにし、純水を流しながらウエハ表面をPVA製のスポンジで洗浄した。さらに、ウエハを5%フッ酸水溶液(23℃)10分間浸漬した。膜厚約3000Åエッチングし、ダストの除去及びスクラッチ部の拡大を行った。20倍の光学顕微鏡でウエハ全面をスキャンニングし、0.5μm以上のスクラッチ個数をカウントした。
ウエハの膜圧の光学的検出評価は以下のような手法で行った。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、研磨層(1.27mm)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400〜700nm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、光透過領域の膜厚検出を以下のような基準で評価した。
評価基準
○:再現性が良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
ポリアミド樹脂(ε‐カプロラクタム/N,N’‐ビス(γ‐アミノプロピル)ピペラジンアジペート/1,3‐ビスアミノメチルシクロヘキサンアジペートの重合体)55.0部、N‐メチルトルエンスルホン酸アミド7.7部、1,4‐ナフトキノン0.02部、メタノール50.0部、水10部を撹拌機付き加熱溶解釜中で60℃、2時間混合してポリマーを完全溶解してから、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルのアクリル酸付加物30.1部、メタクリル酸3.1部、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.1部、亜硫酸アンモニウム0.3部とベンジルジメチルケタール1.0部を混ぜて30分間溶解した。次に、徐々に昇温してメタノールと水を留出させ、固体の感光性樹脂組成物を得た。この組成物を125μm厚みのポリエステルフィルムと厚み2μmのポリビニルアルコール(AH‐24、日本合成化学社製)の被膜をコートした125μm厚みのポリエステルフィルムとの間に、被膜が感光性樹脂に接するように挟み、プレス機にて100℃、10気圧でプレスし、樹脂厚み1.27mmの研磨パッド用シート(シート状成形体)を得た。ポリビニルアルコールを被膜したポリエステルフィルムのみを剥離し、ポリビニルアルコールの被膜された研磨パッド用シート上に、ネガフィルム(円柱と同心円溝の複合形状を形状として得ることができるパターンをパッドの所定直径に配置させたもの)を真空密着させ、紫外線照射を60秒間行った。次にブラシ式ウォッシャー(日本電子精機社製)で23℃、120秒間、ブラッシングを行い、紫外線の照射させていない未露光部を除去した。現像液には超純水(比抵抗値10MΩ・cm以上)を使用した。更に、60℃で30分間、温風乾燥した後に、紫外線照射を10分間行い、研磨パッド用シートを完全硬化し、直径20cmの研磨パッド用シートを得た。このシートの溝加工面と反対の面(研磨面)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、更に、クッション層としては、表面をバフがけ、コロナ処理をしたポリエチレンフォーム(東レ社製 トーレペフ)(厚み0.80mm)をラミ機を使用して貼り合わせ、クッション層の貼り合わせた面と反対の面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせ、研磨パッドを作製した。研磨層の各物性を以下の表1〜2に示す。
N‐メチルトルエンスルホン酸アミドを添加しない以外は、実施例1と同様に行い研磨パッドを作製した。研磨層の各物性を以下の表1〜2に示す。
メタクリル酸をイタコン酸に変更する以外は、実施例2と同様に行い研磨パッドを作製した。研磨層の各物性を以下の表1〜2に示す。
ポリウレタン樹脂(バイロンUR‐1400 東洋紡株式会社製)200g、トリメチロールプロパントリメタクリレート40g、ベンジルジメチルケタール1gをニーダーを用いて撹拌混合し、溶剤を除去し、固体の感光性組成物を得た。この組成物をフィルムに挟み、プレス機にて100℃、10気圧でプレスし、樹脂厚み1.27mmの研磨パッド用シート(シート状成形体)を得た。この研磨パッド用シートに所定時間、紫外線照射を行い、更に、反対側の面に所望のパターンを描いたフィルムをのせ、紫外線照射を行い、フィルムをはがし現像を行った。60℃で30分間、温風乾燥した後に、紫外線照射を10分間行い、研磨パッド用シートを完全硬化し、直径20cmの研磨パッド用シートを得た。
以下は、実施例1と同様にして研磨パッドを作製した。研磨層の各物性を以下の表1〜2に示す。
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、及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前記プレポリマー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。攪拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように約4分間激しく攪拌を行った。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。約1分間攪拌を続け、その後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)。
2 … 定盤(プラテン)
3 … 研磨剤(スラリー)
4 … 被研磨対象物(ウエハ)
5 … 被研磨対象物支持台(研磨ヘッド)
6、7 … 回転軸
Claims (9)
- 固体高分子、光反応性化合物および光重合開始剤を含有する研磨パッド用感光性樹脂組成物を光重合して得られ、かつ該固体高分子または該光反応性化合物の主鎖または側鎖の少なくとも1部分に親水性を有する基を含有させることによって水に対する接触角が34〜63度であることを特徴とする、砥粒を含まない無発泡の研磨パッド。
- 表面に凹凸部を有するパターンが形成された請求項1記載の研磨パッド。
- 裏面に更に他の層を設けた請求項1記載の研磨パッド。
- (a)固体高分子、光反応性化合物および光重合開始剤を含有する研磨パッド用感光性樹脂組成物を提供する工程、
(b)支持体上に該研磨パッド用組成物の層を形成して研磨パッド用シートを形成する工程、
(c)該研磨パッド用シートの上に放射線透過部と非透過部とを有するフィルムを載せて、放射線を照射して光変性を行う工程、
(d)溶剤による選択的除去を行って、該研磨パッド用シートの表面に凹凸部を有するパターンを形成する工程、
(e)乾燥する工程
を含み、
該固体高分子または該光反応性化合物の主鎖または側鎖の少なくとも1部分に親水性を有する基を含有させることによって水に対する接触角が34〜63度であることを特徴とする、砥粒を含まない無発泡の研磨パッドの製造方法。 - 前記研磨パッド用シートを形成する工程(b)が、
(i)溶剤を含有する研磨パッド用組成物を支持体上に塗布する工程、および
(ii)該溶剤を除去する工程
を含む請求項4記載の製造方法。 - 前記研磨パッド用シートを形成する工程(b)が、放射線透過性を有する2つの支持体の間に前記研磨パッド用組成物の層を形成して行われる請求項4記載の製造方法。
- 前記光変性後の研磨パッド用シートが、400〜700nmの波長領域の光に対して、1mmの厚みに換算した透過率20〜100%を有する請求項1記載の研磨パッド。
- 研磨の対象物が半導体用ウエハ、ハードディスク用ウエハ、ガラス板、MEMS素子である請求項1記載の研磨パッド。
- 請求項1〜3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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