JP5706178B2 - 研磨パッド - Google Patents
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Description
このような平坦化への要求に応じるべく、従来は、一般的に、発泡ポリウレタンからなる比較的硬質の研磨パッドが採用されている。
先ず、研磨パッド表面に溝を形成した構成、とりわけ、その溝の形成パターンが同心円状である場合には、研磨パッド表面での研磨スラリーの流動性が低いために、新しい研磨スラリーを均一に供給できず、ウェハの各地点同士の間の研磨均一性(ウェハの各地点の磨耗速度にバラツキがない性能を示すウェハの各地点において研磨速度にバラツキを生じさせない性質)が低下する傾向がある。
また、同心円状の溝の場合には、研磨屑の排出性が低いためにウェハ表面にスクラッチが発生しやすく、これを抑制するために低圧高速回転の条件で研磨を行うと、パッドとウェハとの間が流体潤滑となりやすく、研磨速度が低下したり、研磨均一性がさらに低下したりし易い。
一方、格子状単独の溝や放射状単独の溝では、研磨パッド表面での研磨スラリーの流動性は高いものの、排出性も高いため、ウェハ表面に十分な量の研磨スラリーを供給することが困難となり、研磨速度や研磨均一性が低下し易い。これを改善するために研磨スラリーの供給量を増やすと、ランニングコストが高くなってしまう。また、研磨速度を改善するために研磨パッドの回転数を上げた場合には、研磨スラリーの排出性も高くなってしまい、研磨速度がかえって低下することもある。
一方、研磨パッド表面に穴を形成した場合は、同心円状の溝の場合と同様に、研磨パッド上での研磨スラリーの流動性が劣るため、ウェハ表面への研磨スラリーの供給性が低下して研磨速度や研磨均一性が低下し易い。その上、研磨屑の排出性が低いためウェハ表面にスクラッチが発生し易い。
特許文献2に記載の発明では、同心円状の溝と放射状の溝とによって区切られた扇形を
した凸部の一辺の最大長さを10mm以下としているため、放射溝の本数や面積が多くなって研磨スラリーの排出性が高過ぎるために、ウェハ表面への研磨スラリーの供給性が不足し、研磨速度や研磨均一性が低下し易い。
特許文献3および4に記載の発明では、好ましい範囲や実施例として記載されている溝では、研磨層における溝の面積の割合や同心円溝と放射溝の割合が必ずしも適切でなく、例えば、実施例に記載されている放射溝では、研磨スラリーの排出性が高過ぎるために、ウェハ表面への研磨スラリーの供給性が不足し、研磨速度や研磨均一性が低下し易い。
特許文献6および7では、それら文献の実施例において、パターンが無いウエハに対して良好な研磨特性を示すことが記載されているが、パターンを有するウエハの研磨に対しては必ずしも最適な溝形状ではない。特に研磨層が無発泡構造である場合にはスラリーを保持する気孔が存在しないため、特許文献6および7の実施例に記載の溝形状では、パッドとウエハの間の潤滑状態の制御が比較的困難であり、良好な研磨特性、とりわけ平坦化性能を発現しにくい。
〔1〕少なくとも研磨層を有する研磨パッドであって、
研磨層の研磨側表面には、放射溝と同心円溝とが、中心を共有しかつ互いに交差するように開口しており、
放射溝と同心円溝との交差部分が放射溝に属するものであるとして、これら放射溝と同心円溝とが、下記条件(A)および(B)を満たすことを特徴とする研磨パッド。
(A)研磨側表面において、放射溝の面積(s1)と同心円溝の面積(s2)との和(s1+s2)に占める、放射溝の面積(s1)の割合が、8〜17%である。
(B)研磨側表面において、該研磨側表面の面積(S)に占める、放射溝の面積(s1)と同心円溝の面積(s2)との和(s1+s2)の割合が、18〜25%である。
〔2〕放射溝の幅が0.2〜1.5mmであり、同心円溝の幅が0.2〜3.5mmである、上記〔1〕に記載の研磨パッド。
〔3〕隣接する同心円溝同士の間に同心円状に存在する凸部の、上面の半径方向の長さが、2〜10mmである、上記〔1〕または〔2〕に記載の研磨パッド。
〔4〕研磨層が無発泡構造である、上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の研磨パッド。〔5〕上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の研磨パッドを用い、半導体基板上に形成された絶縁膜および配線材料のいずれか一方または両方を研磨することを特徴とする、研磨方法。
〔6〕半導体基板上に形成された絶縁膜および配線材料のいずれか一方または両方を、研
磨パッド上に研磨スラリーを流しながら研磨し、その際に、
研磨スラリーの流量(f)と、研磨パッドの研磨層に形成された放射溝の溝内容積(v)との比(f/v)が下記式(C)を満たす、上記〔5〕に記載の研磨方法。
(C)20≦(f/v)≦100
(ただし、上記式(C)における、fの単位は〔cm3/min〕であり、vの単位は〔cm3〕である。)
先ず、当該研磨パッドは、少なくとも研磨層を有してなる。即ち、当該研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であってもよいし、例えば、後述のように、クッション層や支持体層などの他の層と研磨層とを積層した2層以上の積層体であってもよい。
図1は本願発明の具体的な態様の一例を模式的に示した図であって、研磨層の研磨側表面を見せており、図2(a)は、研磨側表面の周辺部分をさらに拡大した図である。
図2(b)、(c)に示すように、研磨側表面1aは、研磨層1の主面の1つであって、研磨すべき対象物に接して該対象物を磨耗させるための面である。図1、図2に示すように、研磨層1の研磨側表面には、放射溝2と同心円溝3とが設けられ、開口している。
放射溝2は、所定の中心点から外側へと複数の溝が放射状に配置されてなる溝の集合体である。また、同心円溝3は、前記の中心点の周りに、複数の円環状溝が同心状に配置されてなる溝の集合体である。図1に示すように、放射溝2と同心円溝3とは、中心点を共有しており、放射溝2は、同心円溝3と交差しながら、外側へと広がっている。
また、通常の好ましい態様では、これら放射の中心点と、同心の中心点は、研磨側表面の中心点(研磨側表面の外周形状が円であれば該円の中心点であり、円以外の形状であれば、その形状の図心)と一致している。
ここで、当該研磨パッドの重要な特徴は、これら放射溝2と同心円溝3が、下記条件(A)および(B)を満たすように形成されていることである。該条件を満たすことによって、当該研磨パッドは、上記効果を示す。
(A)研磨側表面において、放射溝の面積(s1)と同心円溝の面積(s2)との和(s1+s2)に占める、放射溝の面積(s1)の割合が、8〜17%である。
即ち、s1÷(s1+s2)×100=8〜17〔%〕である。
(B)研磨側表面において、該研磨側表面の面積(S)に占める、放射溝の面積(s1)と同心円溝の面積(s2)との和(s1+s2)の割合が、18〜25%である。即ち、(s1+s2)÷S×100=18〜25%である。
ここで、上記条件(A)および(B)において、「研磨側表面の面積」とは、該研磨側表面の外周縁の形状によって規定される面積であって、該研磨側表面に放射溝および同心円溝が形成されていない場合の、該研磨側表面全体の面積である。
また、「放射溝の面積」および「同心円溝の面積」とは、「研磨側表面において」という条件のとおり、研磨側表面という平面内におけるそれぞれの溝の開口の面積であって、溝内の壁面や底面の面積は含まれない。
また、図3に示すように、放射溝2と同心円溝3とは交差しているので、その交差部分(ハッチングを施した部分)23において両溝の面積が重複しないように、放射溝2と同心円溝3との交差部分23は、放射溝2に属するものとして、それぞれの溝の面積を計算する。
一方、前記割合{s1÷(s1+s2)×100}が17%を超えると、研磨スラリーの排出性が高過ぎるためにウェハ表面への研磨スラリーの供給が不足し、研磨速度や研磨均一性が低下し易い。さらに、平坦化性能も低下する傾向がある。
前記割合{s1÷(s1+s2)×100}は、9〜16%が好ましく、10〜15%であることがより好ましい。
上記条件(B)における割合{(s1+s2)÷S×100}は、10〜36%であれば比較的好ましい作用効果が得られるが、さらに範囲を限定し、{(s1+s2)÷S×100}=18〜25%とすることによって、本発明の目的が十分に達成される。
上記条件(B)における割合{(s1+s2)÷S×100}が18%未満の場合、研磨層表面と研磨対象物(例えば、ウェハ)との間の潤滑状態が流体潤滑となりやすく、研磨速度が低下したり、研磨均一性がさらに低下したりし易くなる。
一方、前記割合{(s1+s2)÷S×100}が25%を超えると、研磨スラリーが溝に流入し易くなり過ぎるため、研磨層表面と研磨対象物との間に充分な研磨スラリーが存在し難くなり、研磨速度や研磨均一性が低下し易い。さらに、平坦化性能も低下する傾向がある。
前記割合{(s1+s2)÷S×100}は、19〜24%がより好ましい。
図3に例示する各溝2、3のそれぞれの幅W2、W3は、研磨側表面において測定した開口の幅である。溝の内壁面と研磨側表面とが交わるエッジ部分(いわゆる、開口の口元)に、微小な丸みや面取りが設けられている場合には、溝の実体的な作用を重視する面から、溝の内壁面と研磨側表面とが交わる架空の線をもって溝幅を規定する。
放射溝の実際の幅は、0.3〜1.3mmがより好ましく、0.4〜1.1mmがさらに好ましい。
同心円溝の幅は、0.3〜3.0mmがより好ましく、0.4〜2.5mmがさらに好ましい。
また、放射溝の一端部が、研磨側表面の外周縁に達していることが好ましく、このとき、該放射溝と該外周縁との交差部分の数(n)と、研磨側表面の外周形状である円の半径(r)との比(n/r)、即ち、nをrで除した値が、0.4≦(n/r)≦2.4を満たしていることが好ましい。ただし、rの単位は〔cm〕である。記号「/」は、除算を示す記号「÷」と同義である。
上記比(n/r)が0.4より小さい場合には、研磨スラリーの排出性が低いために、研磨パッド上での研磨スラリーの流動性が不足し、研磨均一性が低下し易い。また、研磨屑の排出性も低いため、ウェハ表面にスクラッチが発生し易い。
一方、比(n/r)が2.4より大きい場合には、研磨スラリーの排出性が高過ぎるためにウェハ表面への研磨スラリーの供給が不足し、研磨速度や研磨均一性、平坦化性能が低下し易い。
前記比(n/r)の値は、0.6≦(n/r)≦2.2がより好ましく、0.8≦(n/r)≦2.0がさらに好ましい。
実際の研磨パッドの製作では、放射溝の幅が0.2〜1.5mmの範囲にあり、同心円溝の幅が0.2〜3.5mmの範囲にあって、上記条件(A)、(B)を満たし、かつ、0.4≦(n/r)≦2.4を満たしているとき、本発明の作用効果はさらに顕著となり、本発明の目的はさらに高度に達成される。
研磨側表面の外周形状が円であって、円の中心点と放射溝の放射の中心点とが一致しており、放射溝の端部を中心点から離す場合、該円の中心点と、放射溝の中心点側の端部との間の距離xは、下記式を満たすことが好ましい。
r/50≦x≦r/5
上記式中、rは該円の半径(=研磨側表面の半径=当該研磨パッドの半径)を表し、xおよびrの単位は、〔cm〕である。
また、放射溝の端部と中心点との距離xを複数種類とし、大小交互に混在させることで、中心点の近傍において、隣り合った放射溝同士の間の凸部の幅が、過度に狭くならないようにすることができる。図1の態様では、放射溝の端部と中心点との距離xには(小、中、大)の3種類が存在し、距離xが小さい2条の放射溝2S同士の間の中間に、距離xが中程度の1条の放射溝2Mが配置され、さらにそれぞれの放射溝2Sと放射溝2Mとの間の中間に、距離xが大きい1条の放射溝2Lが配置されたパターンとなっている。
一方、隣接する同心円溝同士の間の間隔(図3において、2つの同心円溝3の間に残された凸部の上面の半径方向の長さW12)は、上記条件(A)および(B)を満たすためには、2〜10mmが好ましく、3〜9mmがより好ましく、4〜8mmがさらに好ましい。
放射溝と同心円溝の深さは、互いに同じであっても、異なっていても良い。
剤のいずれを使用してもよい。鎖伸長剤としては、イソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する分子量350以下の低分子化合物を使用することが好ましく、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール(1,4−シクロヘキサンジメタノール等)、ビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレート、1,9−ノナンジオール、スピログリコール等のジオール類;エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ヒドラジン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジン、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル等のジアミン類などが挙げられる。これらの鎖伸長剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、1,4−ブタンジオールおよび/または1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
上記割合が0.95モル未満であると、得られる熱可塑性ポリウレタンからなる研磨層の機械的強度および耐摩耗性が低下する傾向があり、1.3モルを超えると熱可塑性ポリウレタンの生産性や保存安定性が低下する傾向がある。
得られる研磨層の機械的強度や耐摩耗性および熱可塑性ポリウレタンの生産性や保存安定性の観点から、高分子ジオールおよび鎖伸長剤に含まれる活性水素原子1モルに対して、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が0.96〜1.1モルとなる割合で各成分を使用することがより好ましく、0.97〜1.05モルとなる割合で各成分を使用することがさらに好ましい。
研磨層における上記他の成分の含有量は50質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。
該シートは、上記高分子または高分子組成物を押出機により押出して製造することができ、具体的には、例えば、T−ダイを装着した押出機を使用して、上記高分子または高分子組成物を溶融押出する方法を採用することができる。
押出機としては、単軸押出機、二軸押出機等を使用することができる。また上記シートは、上記した高分子または高分子組成物からなるブロックを予め製造しておき、これをスライスして製造することもできる。
得られたシートは、必要に応じて、裁断、打ち抜き、切削等により所望の寸法、形状に加工したり、研削等により所望の厚さに加工して研磨層とすることができる。
上記のシートを切削加工することにより溝を形成する方法;
上記のシートに、加熱された金型や金属線を接触させたり、レーザー光等の光線を照射したりして、その部分を溶解または分解・揮散させることにより溝を形成する方法;
溝を形成するための凸部を有する金型を使用し、これに上記高分子もしくは高分子組成物の溶融物を流し込んだ後に固化させるか、または、未硬化の高分子原料を流し込んだ後に硬化させるなどして、予め溝が形成されたシートを製造する方法;
などが挙げられる。
研磨層とクッション層との積層は、公知の粘着剤あるいは接着剤を用いて行うことができる。クッション層のA硬度は30〜90であることが好ましい。クッション層の素材は特に限定されないが、例えば、無発泡構造または発泡構造のエラストマーや、不織布に樹脂を含浸させたものを用いることができる。
また、本発明の研磨パッドは、研磨層側表面に開口する溝の深さを研磨層の厚さの30〜90%とすると、下層にクッション層を積層した場合において、研磨均一性と平坦化性能を両立させることができることから好ましい。溝の深さが研磨層の厚さの35〜85%であることがより好ましく、40〜80%であることがさらに好ましい。
研磨に際しては、公知の研磨スラリーを用いて、化学的機械的研磨を行うことができる。
研磨スラリーは、例えば、水やオイル等の液状媒体;シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤;塩基、酸、酸化剤、界面活性剤、キレート剤などの成分を含有している。また、化学的機械的研磨を行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーとともに、潤滑油、冷却剤等を併用してもよい。
研磨前や研磨中には、ダイヤモンドドレッサー等のドレッサーを使用して研磨パッドをコンディショニングし、研磨パッドの表面を整えることが好ましい。
シリコンや炭化ケイ素、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、酸化亜鉛、サファイヤ、ゲルマニウム、ダイヤモンドなどの半導体基板;
半導体基板上に形成された、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、low−k膜などの絶縁膜や、銅、アルミニウム、タングステンなどの配線材料;
ガラス、水晶、光学基板、ハードディスク等;
が挙げられる。とりわけ、本発明の研磨パッドは、半導体基板上に形成された絶縁膜や配線材料を研磨する用途に好ましく使用することができる。特に、8インチ以上、さらには12インチ以上の直径を有する半導体基板は、従来の研磨パッドでは、研磨時に研磨パッドとの相対速度が速くなりやすく、また大面積のため研磨性能の制御が困難となりやすいが、本発明の研磨パッドによれば、優れた研磨性能を有するとともに長寿命であることから、このような半導体基板上に形成された絶縁膜や配線材料であっても、好ましく研磨することができる。
(C)20≦(f/v)≦100
(ただし、上記式(C)において、fはスラリーの流量を表し、単位はcm3/minであり、vは放射溝の体積を表し、単位はcm3である。)
f/vが20より小さい場合には、放射溝からの研磨スラリーの排出に対して研磨スラリーの供給が不足し、研磨速度や研磨均一性が低下し易い。一方、f/vが100より大きい場合には、研磨スラリーが必要以上に供給されており、コスト的に無駄である。
f/vは、22〜90の範囲であることがより好ましい。
本実施例では、本発明による研磨パッドの各部の寸法や構成を本発明の範囲内において種々変更した実施例サンプルを作製し、また、本発明に該当しない構成を有する研磨パッドを作製して比較例サンプルとし、これらのサンプルを用いて、次の4種類の研磨性能を評価する実験を行った。
(i)平坦な絶縁膜を研磨対象とした、研磨速度と研磨均一性とを評価する実験
(ii)パターン形成された酸化膜を研磨対象とした、平坦化能力を評価する実験
(iii)平坦な銅膜を研磨対象とした、研磨速度と研磨均一性とを評価する実験
(iv)パターン形成された銅膜を研磨対象とした、平坦化能力を評価する実験
これらの実験の詳細な手順を次に示す。
(i)平坦な絶縁膜を研磨対象とした、研磨速度と研磨均一性とを評価する実験の手順
表面に絶縁膜としてPETEOS(プラズマ促進テトラエチルオキシシラン)膜が形成された直径8インチのシリコンウェハを用意し、該PETEOS膜に対する研磨性能を確認した。前記PETEOS膜は、パターニングされていない平坦な膜であって、膜厚は1
000nmである。
先ず、当該研磨パッドを、アプライドマテリアルズ社製研磨装置「MIRRA」に設置し、旭ダイヤモンド工業株式会社製ダイヤモンドドレッサー(ダイヤ番手#140)を用い、超純水を200mL/分の速度で流しながらドレッサー回転数120rpm、研磨パッド回転数50rpm、ドレッサー荷重18Nにて、30分間研磨パッド表面を研磨した。以下、研磨側表面に対して、当該研磨表面上の凹凸や削りカスを取り除くためにドレッサーを回転させて当該研磨側表面を研磨する工程を「コンディショニング」と称する。
次に、ドレッサー回転数120rpm、研磨パッド回転数80rpm、ウェハ回転数70rpm、研磨圧力24kPa、ドレッサー荷重18Nの条件において、研磨スラリー(日立化成工業株式会社製研磨スラリー「HS−8005」、日立化成工業株式会社製添加剤「HS−7303」、及び超純水を1:1:8の比率で混合したもの)を200mL/分の速度で供給しつつ、PETEOS膜を60秒間研磨した。尚、研磨に際しては、回転する研磨側表面のうち、ウェハに占有されていない領域に対してコンディショニングを行なうことによって、コンディショニングをしながら同時に研磨を行うこととした。
その後、ウェハを交換してコンディショニングと研磨とを繰り返し、計10枚のウェハのそれぞれのPETEOS膜を研磨した。
線状の凸部と凹部がストライプ状に交互に繰り返し並んだ凹凸パターンのある酸化膜を表面に有する直径8インチのシリコンウェハ(株式会社アドバンテック製「CMP464−H6000」)を1枚研磨した。
該パターンの凸部と凹部の初期段差は約500nmであり、パターン凸部はシリコンウェハ上に膜厚150nmの窒化ケイ素膜、さらにその上に膜厚600nmのHDP(高密度プラズマ)酸化膜を積層した構造であり、パターン凹部はシリコンウェハを350nmエッチングして溝を形成した後に膜厚600nmのHDP酸化膜を形成した構造である。
ウェハ中心から約50mmの位置にある凸部幅100μm、凹部幅100μmのパターンにおいて、パターン凸部のHDP酸化膜が完全に除去されて窒化ケイ素膜が表面に露出するまで研磨を行った。
上記(i)の実験で研磨を行った、パターンのないPETEOS膜を表面に有する10枚のウェハのうち、10枚目に研磨した試料について、研磨前および研磨後のPETEOS膜の膜厚をウェハ面内で各49点測定し、各点での研磨速度を求めた。
49点の研磨速度の平均値を研磨速度(R)とし、研磨均一性は、次式により求めた不均一性により評価した。
不均一性(%)=(σ/R)×100
(ただし、σは49点の研磨速度の標準偏差、Rは49点の研磨速度の平均値を表す。)
不均一性の値が小さいほど、ウェハ面内でPETEOS膜が均一に研磨されており研磨均一性が優れている。
上記(ii)の実験で研磨を行った、パターンのあるHDP酸化膜を有するウェハについて、ウェハ中心から約10mm、約50mm、約90mmの位置にある凸部幅100μm、凹部幅100μmのパターンの段差を測定した。
段差が小さいほど、ウェハ表面が平坦化されているため好ましい。
(iii)平坦な銅膜を研磨対象とした、研磨速度と研磨均一性とを評価する実験の手順
研磨パッドを前述の方法でコンディショニングした後、研磨パッド回転数80rpm、ウェハ回転数70rpm、研磨圧力20kPaの条件において、研磨スラリー(株式会社
フジミインコーポレーテッド製研磨スラリー「PL−7105」、超純水、31%濃度の過酸化水素水を1:2:0.09の比率で混合したもの)を200mL/分の速度で供給しつつ、膜厚が1000nmでパターンのない銅膜を表面に有する直径8インチのシリコンウェハを60秒間研磨した。
その後、超純水を200mL/分の速度で流しながらドレッサー回転数120rpm、研磨パッド回転数80rpm、ドレッサー荷重26Nにて30秒間コンディショニングを行った。
その後、ウェハを交換して再度研磨およびコンディショニングを交互に繰り返し、計10枚のウェハを研磨した。
線状の凸部と凹部が交互に繰り返し並んだ凹凸パターンのある膜厚約1100nmの銅膜を表面に有する直径8インチのシリコンウェハ(ATDF社製「854CMP000」)を1枚研磨した。
該パターンの凸部と凹部の初期段差は約500nmであり、研磨装置付属の光学式終点検出で銅膜が除去されたと判定されるまで研磨を行った。
上記(iii)の実験で研磨を行った、10枚目に研磨したパターンのない銅膜を表面に
有するウェハについて、研磨前および研磨後の銅膜の膜厚をウェハ面内で各49点測定し、各点での研磨速度を求めた。
49点の研磨速度の平均値を研磨速度(R)とし、研磨均一性は、上記(i)の実験の評価と同様に、〔不均一性(%)=(σ/R)×100〕の式によって求めた不均一性により評価した。
不均一性の値が小さいほど、ウェハ面内で銅膜が均一に研磨されており研磨均一性が優れている。
上記(iv)の実験で研磨を行った、パターンのある銅膜を有するウェハについて、ウェハ中心から約10mm、約50mm、約90mmの位置にある凸部幅100μm、凹部幅100μmのパターンの段差を測定した。
段差が小さいほど、ウェハ表面が平坦化されているため好ましい。
〔研磨層の材料である熱可塑性ポリウレタンの製造〕
数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール[略号:PTMG]、
数平均分子量2000のポリ(2−メチル−1,8−オクタメチレン−co−ノナメチレン アジペート)ジオール[略号:PNOA;ノナメチレン単位と2−メチル−1,8−オクタメチレン単位とのモル比=7対3]、
1,4−シクロヘキサンジメタノール[略号:CHDM]、1,4−ブタンジオール[略号:BD]、および、
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート[略号:MDI]を、
PTMG:PNOA:CHDM:BD:MDIの質量比が24.5:10.5:5.0:12.5:47.5となるような割合で用いて、定量ポンプにより、同軸で回転する2軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。
生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物を、ストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断してペレットを得た。このペレットを70℃で20時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタンを製造した。
上記で得られた熱可塑性ポリウレタンを単軸押出成形機に仕込み、T−ダイより押出して厚さ2mmのシートを成形した後、得られたシートの表面を研削して厚さ0.9mmの均一なシートとした。JIS K 7311に準じて、測定温度25℃の条件で測定したD硬度は63であった。
次いで、このシートを直径51cmの円形状に切り抜き、その一方の表面に溝幅2.0mm、溝深さ0.6mm、溝間の凸部の幅が7.0mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を、切削加工することにより形成した。
さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点から研磨側表面の外周縁まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を30°間隔で計12本を形成し、隣り合った放射溝同士の間の中間に、中心から30mmの地点から研磨側表面の外周縁まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を30°間隔で計12本を形成した。
従って、放射溝は15°間隔で計24本形成されている。なお、放射溝の間隔は、隣接した放射溝を研磨層中心まで延長した際に形成される鋭角の角度で示している。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
条件(A):溝の総面積(s1+s2)に占める放射溝の面積(s1)の割合、
条件(B):研磨側表面の面積(S)に占める、溝の総面積(s1+s2)の割合、
交差部分の数(n)と円の半径(r)との比(n/r)、
をも、下記表1に示す。rの単位はcmである。
また、上記(i)、(ii)の実験により絶縁膜、酸化膜に対する研磨性能を評価した結果を下記表2に示す。また、表2には、放射溝の溝内容積(v)を示し、スラリーの流量(f)を(v)で割った値(f/v)をも示す。fの単位は、cm3/minである。
以下に示す実施例2〜6、及び、比較例1〜12における各部の値、および上記(i)〜(iv)の実験によってそれらの研磨性能を評価した結果についても、表1〜表3にまとめて記載する。
本実施例では、研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は9%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は24%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は24であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は0.94である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は2.7cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は75であった。
実施例1と同様にして、厚さ0.9mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に、同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。該同心円状の溝の、溝幅は、1.5mm、溝深さは、0.6mm、溝間の凸部の幅は6.0mmである。
さらに、該同心円状の溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本形成した。従って、放射溝は10°間隔で計36本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は9%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は22%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は36であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.41である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は2.5cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は80であった。
実施例1と同様にして厚さ1.4mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅1.0mm、溝深さ1.0mm、溝間の凸部の幅が4.5mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ1.0mmの放射溝(断面形状は長方形)を24°間隔で計15本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ1.0mmの放射溝(断面形状は長方形)を24°間隔で計15本形成した。従って、放射溝は12°間隔で計30本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は13%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は20%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は30であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.18である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は5.6cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は36であった。
実施例1と同様にして、厚さ1.4mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に、溝幅1.0mm、溝深さ1.0mm、溝間の凸部の幅が5.0mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を、切削加工することにより形成した。
さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ1.0mmの放射溝(断面形状は長方形)を、切削加工することにより20°間隔で計18本形成し、隣り合った放射溝同士の間の中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ1.0mmの放射溝(断面形状は長方形)を、切削加工することにより20°間隔で計18本形成した。従って、放射溝は10°間隔で計36本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は11%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は18%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は36であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.41である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は4.2cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は48であった。
放射溝の本数を変更すること以外は、実施例1と同様にして、積層構造の研磨パッドを作製した。放射溝は、研磨層の中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を30°間隔で計12本形成した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は5%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は23%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は12であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は0.47である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は1.4cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は145であった。
放射溝の本数を変更すること以外は、実施例2と同様にして、積層構造の研磨パッドを作製した。放射溝は、研磨層の中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を8°間隔で計45本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を8°間隔で計45本形成した。従って、放射溝は4°間隔で計90本形成されている。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は21%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は24%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は90であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は3.53である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は6.3cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は32であった。
実施例1と同様にして厚さ0.9mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅0.8mm、溝深さ0.6mm、溝間の凸部の幅が5.0mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を24°間隔で計15本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を24°間隔で計15本形成した。従って、放射溝は12°間隔で計30本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は12%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は15%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は30であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.18である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は2.2cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は93であった。
実施例1と同様にして厚さ0.9mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅0.8mm、溝深さ0.6mm、溝間の凸部の幅が2.0mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。
さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本形成した。従って、放射溝は10°間隔で計36本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は11%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は31%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は36であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.41である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は4.0cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は50であった。
放射溝を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は0%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は22%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は0であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は0である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝は形成されていないため、放射溝の体積(V)は0cm3であった。
実施例1と同様にして厚さ0.9mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に、中心から25mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅2.0mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を8°間隔で計45本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から50mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅2.0mm、溝深さ0.6mmの放射溝(断面形状は長方形)を8°間隔で計45本形成した。従って、放射溝は4°間隔で計90本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は100%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は19%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は90であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は3.53である。
上記した方法により絶縁膜の研磨性能を評価した結果、下記の表2に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は23.5cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は9であった。
実施例1と同様にして厚さ1.2mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅1.0mm、溝深さ0.5mm、溝間の凸部の幅が4.5mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本形成した。従って、放射溝は10°間隔で計36本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は16%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は21%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は36であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.41である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は3.3cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は60であった。
放射溝の本数を変更すること以外は、実施例5と同様にして、積層構造の研磨パッドを作製した。放射溝は、研磨層の中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を18°間隔で計20本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を18°間隔で計20本形成した。従って、放射溝は9°間隔で計40本形成されている。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は12%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は19%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は40であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.57である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は2.3cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は87であった。
実施例5と同様にして厚さ1.6mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅0.8mm、溝深さ1.1mm、溝間の凸部の幅が4.0mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ1.1mmの放射溝(断面形状は長方形)を15°間隔で計24本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ1.1mmの放射溝(断面形状は長方形)を15°間隔で計24本形成した。従って、放射溝は7.5°間隔で計48本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は14%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は19%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は48であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.88である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は6.1cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は33であった。
実施例5と同様にして、厚さ1.2mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅1.0mm、溝深さ0.5mm、溝間の凸部の幅が5.0mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を、切削加工することにより形成した。
さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を、切削加工することにより15°間隔で計24本形成し、隣り合った放射溝同士の間の中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を、切削加工することにより15°間隔で計24本形成した。従って、放射溝は7.5°間隔で計48本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は14%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は19%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は48であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.88である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能に優れていた。なお、放射溝の体積(V)は2.8cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は71であった。
放射溝の本数を変更すること以外は、実施例4と同様にして、積層構造の研磨パッドを作製した。放射溝は、研磨層の中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を36°間隔で計10本形成した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は5%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は19%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は10であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は0.39である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は1.0cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は208であった。
放射溝の本数を変更すること以外は、実施例4と同様にして、積層構造の研磨パッドを作製した。放射溝は、研磨層の中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を12°間隔で計30本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を12°間隔で計30本形成した。従って、放射溝は6°間隔で計60本形成されている。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は24%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は23%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は60であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は2.35である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は5.6cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は36であった。
実施例4と同様にして厚さ1.2mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅0.5mm、溝深さ0.5mm、溝間の凸部の幅が4.0mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を20°間隔で計18本形成した。従って、放射溝は10°間隔で計36本形成されている。
次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は16%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は13%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は36であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.41である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は2.1cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は96であった。
実施例4と同様にして厚さ1.2mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に溝幅0.5mm、溝深さ0.5mm、溝間の凸部の幅が1.5mmの同心円状の溝(断面形状は長方形)を形成した。さらに、同心円溝を形成した表面と同じ側の面に、中心から15mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を15°間隔で計24本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から30mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅0.8mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を15°間隔で計24本形成した。従って、放射溝は7.5°間隔で計48本形成されている。次に、放射溝および同心円溝を形成した表面とは反対側の面に、厚さ1.2mmの発泡ポリウレタンシート(A硬度46)を粘着テープにより貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は15%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は28%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は48であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は1.88である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は4.5cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は45であった。
放射溝を形成しないこと以外は、実施例4と同様にして、積層構造の研磨パッドを作製した。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は0%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は18%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は0であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は0である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝は形成されていないため、放射溝の体積(V)は0cm3であった。
実施例1と同様にして厚さ1.2mm、直径51cmの円形状のシートを得た後、その一方の表面に、中心から25mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅1.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を6°間隔で計60本と、該放射溝のそれぞれの中間に、中心から50mmの地点からパッド外周まで直線状に延びた、溝幅1.5mm、溝深さ0.5mmの放射溝(断面形状は長方形)を6°間隔で計60本形成した。従って、放射溝は3°間隔で計120本形成されている。
研磨パッド研磨層の研磨側表面における溝の総面積に占める、放射溝の面積の割合は100%であり、該研磨層の研磨側表面の面積に占める、溝の総面積の割合は19%である。また、放射溝と研磨パッド外周との交点の数(n)は120であり、パッド半径の数値(r,単位はcm)で割った値(n/r)は4.71である。
上記した方法により銅膜の研磨性能を評価した結果、下記の表3に示すように、研磨速度、研磨均一性および平坦化性能が劣る結果であった。なお、放射溝の体積(V)は19.6cm3であり、スラリー流量の数値(f,単位はcm3/min)をVで割った値(f/v)は10であった。
2 放射溝
3 同心円溝
Claims (6)
- 少なくとも研磨層を有する研磨パッドであって、
研磨層の研磨側表面には、放射溝と同心円溝とが、中心を共有しかつ互いに交差するように開口しており、
放射溝と同心円溝との交差部分が放射溝に属するものであるとして、これら放射溝と同心円溝とが、下記条件(A)および(B)を満たすことを特徴とする研磨パッド。
(A)研磨側表面において、放射溝の面積(s1)と同心円溝の面積(s2)との和(s1+s2)に占める、放射溝の面積(s1)の割合が、8〜17%である。
(B)研磨側表面において、該研磨側表面の面積(S)に占める、放射溝の面積(s1)と同心円溝の面積(s2)との和(s1+s2)の割合が、18〜25%である。 - 放射溝の幅が0.2〜1.5mmであり、同心円溝の幅が0.2〜3.5mmである、請求項1に記載の研磨パッド。
- 隣接する同心円溝同士の間に同心円状に存在する凸部の、上面の半径方向の長さが、2〜10mmである、請求項1または2に記載の研磨パッド。
- 研磨層が無発泡構造である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨パッド。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨パッドを用い、半導体基板上に形成された絶縁膜および配線材料のいずれか一方または両方を研磨することを特徴とする、研磨方法。
- 半導体基板上に形成された絶縁膜および配線材料のいずれか一方または両方を、研磨パッド上に研磨スラリーを流しながら研磨し、その際に、
研磨スラリーの流量(f)と、研磨パッドの研磨層に形成された放射溝の溝内容積(v)との比(f/v)が下記式(C)を満たす請求項5に記載の研磨方法。
(C)20≦(f/v)≦100
(ただし、上記式(C)における、fの単位は〔cm3/min〕であり、vの単位は〔cm3〕である。)
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