KR100737201B1 - 화학 기계 연마 패드, 그 제조 방법 및 반도체 웨이퍼의화학 기계 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
연마면을 갖는 연마 기체 및 상기 연마 기체에 융착하고 있는 투광성 부재를 가지고, 또한 상기 투광성 부재를 연마면에 평행한 면으로 절단한 경우의 단면 형상이, 장경을 단경으로 나눈 값이 1을 초과하는 값의 타원 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 패드. 상기 연마 패드는 반도체 웨이퍼의 연마면에 있어서 연마 성능을 저하시키지 않고 종점 검출광을 투과시킬 수 있다.
Description
본 발명은, 화학 기계 연마 패드, 그의 제조 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 방법에 관한 것이다.
더욱 자세하게는 연마 성능을 저하시키는 일 없이, 광을 투과시킬 수 있는 화학 기계 연마 패드 및 그의 제조 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 광학식 종점 검출 장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마 등에 사용된다.
반도체 웨이퍼의 연마에 있어서, 연마의 목적이 달성되고, 그 연마를 종료하는 연마 종점의 결정은 경험적으로 얻어진 시간을 기준으로서 행할 수 있다. 그러나 피연마면을 구성하는 재질은 다양하고, 이들에 따라 연마 시간은 모두 다르다. 또한, 피연마면을 구성하는 재질은 앞으로 여러가지 변화하는 것도 생각할 수 있다. 또한, 연마에 사용하는 슬러리나 연마 장치에 있어서도 마찬가지다. 이 때문에 여러가지 다른 연마에 있어서 각각으로부터 전부 경험적으로 연마 시간을 얻는 것은 매우 효율이 나쁘다. 이에 대하여 최근, 피연마면의 상태를 직접 관측할 수 있는 광학적인 방법을 사용한 광학식 종점 검출 장치 및 방법에 대해서 연구가 진행되고 있다 (일본 특허 공개 평9-7985호 공보 및 일본 특허 공개 2000-326220호 공보 참조).
이 광학식 종점 검출 장치 및 방법으로서는 일반적으로 종점 검출용의 광이 투과할 수 있는 경질이고 균일한 수지를 포함하고 슬러리 물질의 흡수, 수송이라는 본질적인 능력을 갖지 않는 창을 연마 패드에 형성하고, 이 창만을 통하여 피연마면을 관측하고 있다 (일본 특허 공표 평11-512977호 공보 참조).
그러나, 상기한 연마 패드로서는, 창을 설치하는 것에 의하여 연마 패드의 연마 성능의 저하나 불균일화를 생기는 것이 염려되고, 또한, 그 때문에 창을 크게 하거나 창의 수를 늘리는 것으로써, 광학식 종점 검출 장치에 의한 종점 검출을 확실하게 행할 수 있는 창이 형성됨과 동시에 연마 성능을 손상하지 않는 연마 패드를 얻는 것은 곤란하였다.
[문헌1] 일본 특허 공개 평9-7985호 공보
[문헌2] 일본 특허 공개 2000-326220호 공보
[문헌3] 일본 특허 공표 평 11-512977호 공보
본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하는 것이고, 반도체 웨이퍼의 연마에 있어서, 연마 성능을 저하시키는 일 없이, 종점 검출용 광을 투과시킬 수 있는 연마 패드 및 그의 제조 방법, 연마 패드 제조 금형, 복층 연마 패드 및 반도체 웨이퍼의 연마 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명에 의하면 본 발명의 상기 목적은 첫째로 연마면을 갖는 연마 기체(基體) 및 상기 연마 기체에 융착하고 있는 투광성 부재를 가지고, 또한 상기 투광성 부재를 연마면에 평행한 면으로 절단한 경우의 단면 형상이, 장경을 단경으로 나눈 값이 1을 초과하는 값의 타원 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 패드에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 둘째로 연마 기체와 투광성 부재와의 융착을, 인서트 성형용 금형 내에서 행하는 것을 특징으로 하는 상기 화학 기계용 연마 패드의 제조 방법에 의해서 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 셋째로 반도체 웨이퍼를 화학 기계 연마 패드로 화학 기계 연마하는 방법으로서, 상기 화학 기계 연마 패드를 사용하고, 화학 기계 연마의 종점을, 본 발명의 상기 화학 기계 연마 패드의 투광성 부재를 통하여 광학식 종점 검출 장치에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 화학 기계 연마 방법에 의해서 달성된다.
<발명이 바람직한 실시 양태>
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
화학 기계 연마 패드
본 발명의 화학 기계 연마 패드는 연마 기체 및 상기 연마 기체에 융착하고 있는 투광성 부재를 갖는다. 또한, 상기 투광성 부재를 연마면에 평행한 면으로 절단한 경우의 단면 형상이, 장경을 단경으로 나눈 값 (종횡비)가 1을 초과하는 타원 형상이다.
연마 기체
본 발명의 화학 기계 연마 패드를 구성하는 연마 기체의 평면 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 원반상이나 다각 기둥상, 예를 들면 사각 기둥 등으로 할 수 있다. 또한, 그 크기는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 본 발명의 화학 기계 연마 패드를 장착하여 사용하는 화학 기계 연마 장치의 정반에 적합한 것과 같은 형상 및 크기로 하는 것이 바람직하다. 두께는, 예를 들면 O.1 mm를 초과하고 또한 1OO mm 이하, 바람직하게는 특히 1 내지 1O mm로 할 수 있다.
연마 기체를 구성하는 재료로서는, 연마 패드로서의 기능을 발휘할 수 있는 것이면 어떠한 소재로 구성될 수도 있다. 연마 패드로서의 기능 중에서도, 특히 연마 시에 슬러리를 유지하고, 연마 찌꺼기를 일시적으로 체류시키는 등의 기능을 갖는 포아가 연마 시까지 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 때문에, 수용성 입자 및 수용성 입자가 분산된 비수용성 매트릭스를 포함하는 소재나, 또는 공동 (空洞) 및 공동이 분산된 비수용성 매트릭스재를 포함하는 소재, 예를 들면 발포체 등을 포함하는 것이 바람직하다.
이 중, 전자의 소재는, 수용성 입자가 연마 시에 수계 매체와 고형분을 함유하는 슬러리의 수계 매체와 접촉하고, 용해 또는 팽윤 이탈하고, 그리고 이탈에 의해 형성된 포아에 슬러리를 유지할 수 있다. 한편, 후자의 소재는 공동으로서 미리 형성된 포아에 슬러리를 유지할 수 있다.
상기 비수용성 매트릭스를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만 소정의 형상 및 성상으로의 성형이 용이하고, 적절한 경도나 적절한 탄성 등을 부여할 수 있는 점에서 유기 재료가 바람직하게 사용된다. 유기 재료로서는 예를 들면 열가소성 수지, 엘라스토머, 고무 (예를 들면 가교 고무) 및 경화 수지 (예를 들면 열경화성 수지, 광경화성 수지 등, 열, 광 등에 의해 경화된 수지 등)를 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.
이 중, 열가소성 수지로서는, 예를 들면 1,2-폴리부타디엔 수지, 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아크릴 수지, 예를 들면 (메트)아크릴레이트계 수지 등, 비닐에스테르 수지 (아크릴 수지를 제외한다), 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리불화 비닐리덴과 같은 불소 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리아세탈 수지 등을 들 수 있다.
엘라스토머로서는, 예를 들면 1,2-폴리부타디엔과 같은 디엔엘라스토머, 폴리올레핀엘라스토머 (TPO), 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체 (SBS), 그 수소 첨가 블럭 공중합체 (SEBS)와 같은 스티렌계 엘라스토머, 열가소성 폴리우레탄엘라스토머 (TPU), 열가소성 폴리에스테르엘라스토머 (TPEE), 폴리아미드엘라스토머 (TPAE)와 같은 열가소성 엘라스토머, 실리콘 수지 엘라스토머, 불소 수지 엘라스토머 등을 들 수 있다. 고무로서는, 예를 들면 부타디엔 고무 (예를 들면 고-시스부타디엔고무, 저-시스부타디엔고무 등), 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무와 같은 공액 디엔 고무, 아크릴로니트릴부타디엔 고무와 같은 니트릴 고무, 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무와 같은 에틸렌-α-올레핀 고무 및 부틸 고무나 실리콘 고무, 불소 고무와 같은 그 밖의 고무를 들 수 있다.
경화 수지로서는, 예를 들면 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄-우레아 수지, 우레아 수지, 규소 수지, 페놀 수지, 비닐에스테르 수지 등을 들 수 있다.
또한, 이러한 유기 재료는 산 무수물기, 카르복실기, 히드록실기, 에폭시기, 아미노기 등에 의해 변성된 것일 수도 있다. 변성에 의해 후술하는 수용성 입자나 슬러리와의 친화성을 조절할 수가 있다.
이러한 유기 재료는 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
또한, 이러한 유기 재료는, 그 일부 또는 전부가 가교된 가교 중합체일 수도 있고, 비가교 중합체일 수도 있지만 가교 중합체만을 포함하거나 또는 가교 중합체와 비가교 중합체의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다. 가교 중합체를 함유함으로써 비수용성 매트릭스에 탄성 회복력이 부여되고, 연마 시에 연마 패드에 가해지는 전단 응력에 의한 변위를 작게 억제할 수 있다. 또한, 연마 시 및 드레싱 시에 비수용성 매트릭스가 과도하게 신장되고 소성 변형하여 포아가 메워지는 것, 또는 연마 패드 표면이 과도하게 보풀이 이는 것 등을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 드레싱 시에도 포아가 효율적으로 형성되고, 연마 시의 슬러리의 유지성의 저하를 방지할 수 있고, 또한 보풀이 적어 연마 평탄성을 저해하지 않는다.
상기 가교를 행하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 유기 과산화물, 유황, 유황 화합물 등을 사용한 화학 가교, 전자선 조사 등에 의한 방사선 가교 등에 의해 행할 수 있다.
이 가교 중합체로서는, 상기 유기 재료 중에서도 가교 고무, 경화 수지, 가교된 열가소성 수지 및 가교된 엘라스토머 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 중에서도 많은 슬러리 중에 함유되는 강산이나 강알칼리에 대하여 안정하고, 또한 흡수에 의한 연화가 적은 점에서 가교 열가소성 수지, 가교 엘라스토머 및 폴리우레탄으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 가교 열가소성 수지 및 가교 엘라스토머 중에서도 유기 과산화물을 사용하고 가교된 것이 특히 바람직하고, 또한 가교 1,2-폴리부타디엔이 보다 바람직하다.
이들 가교 중합체의 함유량은 특별히 한정되지 않지만 바람직하게는 비수용성 매트릭스 전체의 30 체적％ 이상, 보다 바람직하게는 50 체적％ 이상, 더욱 바람직하게는 70 체적％ 이상이고, 100 체적％일 수도 있다. 비수용성 매트릭스 중의 가교 중합체의 함유량이 30 체적％ 미만이면 충분히 가교 중합체를 함유하는 효과를 발휘시킬 수 없는 경우가 있다.
가교 중합체를 함유하는 비수용성 매트릭스는 JIS K 6251에 준하여 비수용성 매트릭스를 포함하는 시험편을 80 ℃에서 파단시킨 경우에, 파단 후에 잔류하는 신장(이하, 단순히 「파단 잔류 신장」이라 한다)을 100 ％ 이하로 할 수 있다. 즉, 파단한 후의 표선 사이 합계 거리가 파단 전의 표선 사이 거리의 2 배 이하가 된다. 이 파단 잔류 신장은 바람직하게는 30 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ％ 이하, 특히 바람직하게는 5 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 파단 잔류 신장이 100 ％를 초과하면 연마 시 및 면 갱신 시에 연마 패드 표면에서 긁혀진 또는 인장된 미세편이 포아를 막기 쉬워지는 경향이 있어 바람직하지 않다. 이 「파단 잔류 신장」이란 JIS K 6251 「가황 고무의 인장 시험 방법」에 준하여, 시험편 형상 덤벨상 3호형, 인장 속도 500 mm/분, 시험 온도 80 ℃으로 인장 시험에서 시험편을 파단시킨 경우에, 파단하여 분할된 시험편의 각각의 표선으로부터 파단부까지의 합계 거리에서, 시험 전의 표선 사이 거리를 뺀 신장이다. 또한, 실제의 연마에 있어서는 미끄럼 이동에 의해 발열하기 때문에 온도 80 ℃에서의 시험이다.
상기 「수용성 입자」는 연마 패드 중에 있어 화학 기계용 수계 분산체와 접촉함으로써 비수용성 재료로부터 이탈하는 입자이다. 이 이탈은, 수계 분산체 내에 함유되는 물 등과의 접촉에 의해 용해하는 것으로 생길 수도 있고, 이 물 등을 함유하여 팽윤하여, 겔상이 되는 것으로 생기는 것일 수도 있다. 또한, 이 용해 또는 팽윤은 물에 의한 것 뿐만 아니라 메탄올 등의 알코올계 용제를 함유하는 수계 혼합 매체와의 접촉에 의한 것일 수도 있다.
이 수용성 입자는, 포아를 형성하는 효과 이외에도, 연마 패드 중에 있어서는, 연마 패드의 압입 경도를 크게 하는 효과를 갖는다. 예를 들면 수용성 입자를 함유함으로써 본 발명의 연마 패드의 쇼어 D 경도를, 바람직하게는 35 이상, 보다 바람직하게는 50 내지 90, 더욱 바람직하게는 60 내지 85, 통상 100 이하로 할 수 있다. 쇼어 D 경도가 35를 초과하면 피연마체에 부하할 수 있는 압력을 크게 할 수 있고, 이에 따라 연마 속도를 향상시킬 수 있다. 덧붙여 높은 연마 평탄성이 얻어진다. 따라서, 이 수용성 입자는 연마 패드에 있어서 충분한 압입 경도를 확보할 수 있는 중실체인 것이 특히 바람직하다.
이 수용성 입자를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 유기 수용성 입자 및 무기 수용성 입자를 들 수 있다. 유기 수용성 입자의 소재로서는 예를 들면 당류 (예를 들면 전분, 덱스트린 및 시클로덱스트린과 같은 다당류, 젖당, 맨니트 등), 셀룰로오스류 (예를 들면 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등), 단백질, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥시드, 수용성의 감광성 수지, 술폰화폴리이소프렌, 술폰화 폴리이소프렌 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 무기 수용성 입자의 소재로서는, 예를 들면 아세트산칼륨, 질산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨, 인산칼륨, 질산마그네슘 등을 들 수 있다. 이러한 수용성 입자는 상기 각 소재를 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 소정의 소재를 포함하는 1종의 수용성 입자일 수도 있고, 다른 소재를 포함하는 2종 이상의 수용성 입자일 수도 있다.
또한, 수용성 입자의 평균 입경은 바람직하게는 0.1 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 100 ㎛이다. 포아의 크기는 바람직하게는 0.1 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 100 ㎛이다. 수용성 입자의 평균 입경이 O.1 ㎛ 미만이면 형성되는 포아의 크기가 사용하는 슬러리 입자보다 작아지기 때문에 슬러리를 충분히 유지할 수 있는 연마 패드를 얻기 어려워지는 경향이 있다. 한편, 500 ㎛를 초과하면 형성되는 포아의 크기가 과대해지고 얻어지는 연마 패드의 기계적 강도 및 연마 속도가 저하되는 경향이 있다.
이 수용성 입자의 함유량은 비수용성 재료와 수용성 입자의 합계를 100 체적％로 한 경우에, 수용성 입자는 바람직하게는 1 내지 60 체적％, 보다 바람직하게는 1 내지 40 체적％, 더욱 바람직하게는 2 내지 30 체적％이다. 이 범위의 함유량으로, 높은 연마 속도와, 경도 및 기계적 강도가 우수한 연마 패드가 얻기 쉬워진다는 이점이 있다.
또한 수용성 입자는 연마 패드 내에서 표층에 노출한 경우에만 물에 용해하고, 연마 패드 내부에서는 더이상 흡습하여 팽윤되지 않는 것이 바람직하다. 이 때문에 수용성 입자는 최외부의 적어도 일부에 흡습을 억제하는 외피를 구비할 수 있다. 이 외피는 수용성 입자에 물리적으로 흡착할 수도 있고, 수용성 입자와 화학 결합할 수도 있고, 또한 이 양쪽에 의해 수용성 입자에 접할 수도 있다. 이러한 외피를 형성하는 재료로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리실리케이트 등을 들 수 있다. 또한 이 외피는 수용성 입자의 일부에만 형성되어 있어도 충분히 상기 효과를 얻을 수 있다.
한편, 후자의 공동이 분산하여 형성된 비수용성 매트릭스재, 예를 들면 발포체 등을 구비하는 연마 패드를 구성하는 비수용성 매트릭스재로서는, 예를 들면 폴리우레탄, 멜라민 수지, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리비닐아세테이트 등을 들 수 있다.
이러한 비수용성 매트릭스재 중에 분산하는 공동의 크기는, 평균치로, 바람직하게는 0.1 내지 500 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 100 ㎛이다.
상기 수용성 입자를 제조시에 매트릭스재 중에 분산시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 매트릭스재, 수용성 입자, 필요에 따라서 그 밖의 첨가제를 혼련하여 분산체를 얻는다. 얻어지는 분산체의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 펠릿, 쿠람, 분말 등의 형상으로 얻어진다. 이 혼련에 있어서는 매트릭스재가 가공하기 쉽고, 바람직하게는 가열되어 혼련되지만 이 때의 온도에서 수용성 입자는 고체인 것이 바람직하다.
이들이 고체인 것에 의해, 수용성 입자는 상술한 바람직한 평균 입경을 나타내는 상태로 분산되기 쉽다. 따라서, 사용하는 매트릭스재의 가공 온도에 의해, 수용성 입자의 종류를 선택하는 것이 바람직하다.
투광성
부재
투광성 부재는, 연마 패드의 일부에, 예를 들면 연마 기체의 연마면과 공통면을 형성하도록 설치된 투광성을 갖는 부위를 형성하는 부재를 말한다.
이 투광성 부재를 연마면에 평행한 면에서 절단한 경우의 단면 형상은 그 장경을 단경으로 나눈 값 (종횡비)가 1을 초과하는 타원 형상이다. 여기서, 「타원 형상」이란 예를 들면 도 1과 같은 수학적인 타원형 외, 도 2와 같은 계란형 등의 변형된 대략적인 타원 형상을 포함하는 개념이다. 상기 종횡비는, 바람직하게는 1을 초과하고 20 이하이고, 보다 바람직하게는 1.5 내지 10이고, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 5이다. 화학 기계 연마 패드의 단면 형상이 원형인 경우, 투광성 부재는 그 장경 방향이, 연마 면의 직경 방향으로 평행하게 위치하는 것이 바람직하다.
이 투광성 부재와 상기한 연마 기체와는 융착하여 일체화되어 있다.
여기서, 「융착」이란 접착제를 사용하지 않고, 투광성 부재 또는 연마 기체의 양방 또는 일방의 적어도 접합면을 용융 또는 용해시켜 접합한 상태를 말한다. 제조에 있어서는, 접합면 뿐만 아니라 투광성 부재의 전체를 용융하여 접합시킬 수도 있고, 연마 기체의 전체를 용융하여 접합시킬 수도 있다.
구체적인 융착 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 (1) 후술하는 바와 같이 투광성 부재 또는 연마 기체의 한편을 금형에 유지시켜, 다른 쪽의 부재를 넣고 융착시키는 인서트 성형 방법, (2) 투광성 부재 및 연마 기체를 소정의 형상으로 제조한 후, 꼭 맞추고, 접촉면을 적외선 용접, 고주파 용접, 마이크로파 용접 및 초음파 용접 등에 의해 용융시켜 접합시키는 방법, (3) 투광성 부재 및 연마 기체의 접합하고자 하는 표면에 용제를 사용하여 접합시키는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 연마 패드는 투광성 부재와 연마 기체가 융착되어 있기 때문에 투광성 부재와 연마 기체와의 사이에 간극을 갖지 않고, 그 때문에, 슬러리가 연마 패드의 이면측에 누출되는 경우는 없다.
도 3 및 4에, 본 발명의 연마 패드를 투광성 부재를 통과하게 하고, 또한 연마면에 수직인 면으로 절단한 경우의 단면도의 일부를 나타내었다. 상기 투광성 부재 (12)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 연마 기체 (13)과 동일 두께일 수도 있고, 도 4에 나타낸 바와 같이 연마 기체 (13)의 두께보다도 얇을 수도 있다.
이 투광성 부재의 수는 특별히 한정되지 않고, 1 개일 수도, 2 개 이상일 수도 있다. 또한, 그 배치도 특별히 한정되지 않지만 본 발명의 화학 기계 연마 패드를 장착하여 사용하는 화학 기계 연마 장치의 종점 검출용의 광이 통과하는 부분에, 상기 투광성 부재를 위치시킬 수 있는 것과 같은 연마 패드 상의 위치에 배치되어야 한다.
연마면의 총 면적에 차지하는 투광성 부재의 면적의 비율은, 바람직하게는 10 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.005 내지 10 ％이고, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 5 ％이고, 특히 바람직하게는 0.01 내지 1 ％이다. 이 범위의 면적으로써, 확실한 종점 검출과 높은 연마 성능을 실현할 수가 있다.
도 5 및 6에, 본 발명의 연마 패드의 투광성 부재가 연마면 상에 차지하는 위치의 예를 나타내었다.
투광성 부재가 갖는 투광성은, 통상 투광성 부재의 두께를 2 mm으로 한 경우에, 파장 100 내지 3,000 nm 중의 어느 하나의 파장에 있어서의 투과율이 0.1 ％ 이상이거나 또는 파장 100 내지 3,000 nm 중의 임의의 파장 영역에 있어서의 적산 투과율이 0.1 ％ 이상인 것이 바람직하다. 이 투과율 또는 적산 투과율은 1 ％ 이상인 것이 바람직하고, 2 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 3 ％ 이상이 더욱더 바람직하고, 4 ％ 이상이 특히 바람직하다. 단, 이 투과율 또는 적산 투과율은 필요 이상으로 높을 필요는 없고, 예를 들면 50 ％ 이하이고, 추가로는 30 ％ 이하일 수도 있고, 특히 20 ％ 이하일 수도 있다.
광학식 종점 검출 장치를 사용한 연마에 사용하는 연마 패드에 있어서는, 특히 종점 검출용 광으로서의 사용 빈도가 높은 영역인 400 내지 800 nm에서의 투과율이 높은 것이 보다 바람직하다. 이 때문에 파장 400 내지 800 nm의 광에 대한 투과율이 상기한 요건을 만족시키는 것이 바람직하다.
이 투과율은 두께 2 mm의 시험편에 소정의 파장에서의 흡광도가 측정할 수 있는 UV 흡광도계 등의 장치를 사용하고, 각 파장에서의 투과율을 측정하였을 때의 값이다. 적산 투과율에 대해서도 마찬가지로 측정한 소정의 파장 영역에서의 투과율을 적산하여 구할 수가 있다.
상기 투광성 부재는, 비수용성 매트릭스재, 및 필요에 따라서 첨가되는 수용성 입자로 구성된다. 수용성 입자를 첨가할 경우에는, 이 수용성 입자는 비수용성 매트릭스재 중에 분산되는 것이 바람직하다.
상기 투광성 부재를 구성하는 비수용성 매트릭스재 (이하, 단순히 「매트릭스재」라고 함)로서는, 투광성을 부여할 수 있는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 엘라스토머 및 고무 등을 단독 또는 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 매트릭스재는 투광성 (가시광만의 투과를 의미하지 않는다)를 가지면 그것 자체가 투명 또는 반투명할 필요는 없지만, 투광성은 보다 높은 것이 바람직하고, 또한 투명한 것이 보다 바람직하다.
투광성을 부여할 수 있는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 엘라스토머 및 고무 등은, 상술한 연마 기체로 사용하는 비수용성 매트릭스재에서 설명한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 이러한 매트릭스재는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 이 비수용성 매트릭스재는, 상기 연마 기체로 상술한 바와 같이, 관능기를 갖는 중합체와 관능기를 갖지 않는 중합체의 혼합물일 수도 있다.
매트릭스재는 가교 중합체이거나 또는 비가교 중합체인지는 특별히 한정되지 않는다. 매트릭스재의 적어도 일부는 가교 중합체인 것이 바람직하다. 예를 들면 매트릭스재가 2종 이상의 재료의 혼합물로 이루어지고, 그 적어도 1종의 적어도 1부가 가교 중합체인 경우, 및 매트릭스재가 1종의 재료를 포함하고 그 적어도 1부가 가교중합체인 경우를 들 수 있다.
매트릭스재의 적어도 일부가 가교 구조를 갖는 것에 의해 매트릭스재에 탄성 회복력을 부여할 수가 있다. 따라서, 연마시에 연마 패드에 가해지는 전단 응력에 의한 변위를 작게 억제할 수 있고, 또한 연마시간 및 드레싱시에 매트릭스재가 과도하게 신장되고 소성 변형에 의해 공공하게 메워지는 것을 방지할 수 있다. 또한 연마 패드 표면이 과도하게 보풀이 이는 것도 방지할 수 있다. 이 때문에, 연마시의 슬러리의 유지성이 좋고, 드레싱에 의한 슬러리의 유지성의 회복도 용이하고, 또한, 스크래치의 발생도 방지할 수 있다.
이러한 가교 중합체는, 상기 연마 기체의 설명으로 이미 상술한 바와 같은 것이 적용할 수 있다.
이러한 가교 중합체 중에서도, 충분한 투광성을 부여할 수 있고, 많은 슬러리에 함유되는 강산이나 강알칼리에 대하여 안정하고, 또한 흡수(吸水)에 의한 연화도 적은 점에서 가교된 1,2-폴리부타디엔이나 폴리우레탄을 사용하는 것이 특히 바람직하고, 이 가교된 1,2-폴리부타디엔을 부타디엔 고무나 이소프렌 고무 등의 다른 고무와 블렌딩하여 사용할 수가 있다. 또한 매트릭스재로서 1,2-폴리부타디엔을 단독으로 사용할 수 있다.
이러한 적어도 일부가 가교 중합체인 매트릭스재로서는, JIS K6251에 준하여 매트릭스재를 포함하는 시험편을 80 ℃에서 파단시킨 경우에, 파단 후에 잔류하는 신장 (이하, 단순히 「파단 잔류 신장」이라함)을 100 ％ 이하로 할 수 있다. 즉, 파단한 후의 시험편의 표선 사이 합계 거리가 파단 전의 표선 사이 거리의 2배 이하인 매트릭스재이다. 이 파단 잔류 신장은 30 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ％ 이하, 특히 바람직하게는 5 ％ 이하, 예를 들면 0 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 파단 잔류 신장이 100 ％를 초과하여 커짐에 따라서 연마 시 및 면 갱신시에 연마 패드 표면에서 긁혀진 또는 인장된 미세편이 빈 기공을 막기 쉬워지는 경향이 있다.
여기서, 파단 잔류 신장이란 JIS K 6251 「가황 고무의 인장 시험 방법」에 준하여 시험편 형상 덤벨형 3호형, 인장 속도 500 mm/분, 시험 온도 80 ℃으로 장력 시험에서 시험편을 파단시킨 경우에, 파단하여 분할된 시험편의 각각의 표선으로부터 파단부까지의 합계 거리에서, 시험 전의 표선 사이 거리를 뺀 신장이다. 시험 온도는, 실제의 연마에 있어서 미끄럼 이동에 의해 도달하는 온도가 80 ℃ 정도이기 때문에, 80 ℃이다.
상기 수용성 입자는, 투광성 부재 중에 분산되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이 연마 시에 외부에서 공급되는 수계 매체와의 접촉에 의해 빈 기공을 형성할 수가 있는 물질이다.
이 수용성 입자의 형상, 크기, 투광성 부재중의 함유량 및 재료는, 상기 연마 기체로 상술한 수용성 입자와 같은 것을 적용할 수 있다.
수용성 입자는, 투광성 부재의 표면에 노출한 것만이 물에 용해 또는 팽윤하고, 표출되는 일 없이 투광성 부재 내에 존재하는 것은 흡습 및 팽윤하지 않는 것이 바람직하다. 이 때문에, 수용성 입자에는 외표면의 적어도 일부 상에 흡습을 억제하는 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리실리케이트 등으로부터 구성되는 외피를 형성할 수가 있다.
이 수용성 입자는, 빈 기공을 형성하는 기능 이외에도, 투광성 부재의 압입 경도를, 연마 패드의 다른 부와 정합시키는 기능을 갖는다. 연마 패드는 연마 시에 부가하는 압력을 크게 하고 연마 속도를 향상시켜 높은 평탄성을 얻기 위해서, 쇼어 D 경도를 연마 패드의 전체에 있어서 35 내지 100으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 원하는 쇼어 D 경도를 매트릭스재의 재질로부터만 얻는 것은 곤란한 경우도 많고, 이러한 경우는, 수용성 입자를 함유시키는 것으로 빈 기공을 형성하는 것 이외에 쇼어 D 경도를 연마 패드의 다른 부와 같은 정도로 향상시키는 것이 가능해진다. 이러한 이유로부터 수용성 입자는, 연마 패드 내에서 충분한 압입 경도를 확보할 수 있는 중실체인 것이 바람직하다.
상기 수용성 입자를 제조시에 매트릭스재 중에 분산시키는 방법은, 상기 연마 기체로 진술한 방법과 동일 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 연마 패드에는, 연마면과는 반대면의 이면측에, 연마시에 연마 패드를 연마 장치에 고정하기 위한 고정용층을 구비할 수 있다. 고정용층은, 연마 패드 스스로를 고정할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
이 고정용층으로서는, 예를 들면 양면 테이프를 사용하여 형성된 층, 예를 들면 접착제층과 그 외표면 상에 형성된 박리층을 구비한 층 및 접착제의 도포 등에 의해 형성된 접착제층 등을 들 수 있다. 접착제의 도포에 의해 형성된 접착제층의 외표면 상에는 박리층을 설치할 수 있다.
이러한 고정용층을 구성하는 접착 재료는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 열가소성형, 열경화형, 또는 광경화형의 아크릴 접착제 또는 합성 고무 접착제를 사용할 수 있다. 시판되어 있는 것으로서는 예를 들면 3M사 제조 #442, 세끼스이 가가꾸(주)사 제조 #5511 및 세끼스이 가가꾸(주)사 제조 #5516 등을 들 수 있다.
이들 고정용층 중에서도 양면 테이프를 사용하여 형성된 층은, 미리 박리층을 갖기 때문에 바람직하다. 또한, 어느 고정용층으로도 박리층을 구비하는 것으로, 사용 시간까지 접착층을 보호할 수 있고, 사용 시에는 이 층을 박리하는 것으로 연마 패드를 연마 장치에 쉽게 고정할 수 있다.
또한, 고정용층은, 고정용층을 구성하는 재료 자체의 투광성은 특별히 한정되지 않는다. 고정용층을 구성하는 재료가 투광성을 갖지 않는 경우나, 투광성이 낮은 경우에는, 투광성 부재에 대응하는 부위에 관통 구멍 등을 설치할 수 있다. 이 관통 구멍은 투광성 부재의 면적보다 클 수도 있고, 작을 수도 있고, 또한 동일 면적일 수도 있다.
고정용층에 관통 구멍을 설치함으로써 투과광의 통과로에는 고정용층이 형성되지 않은 형태일 수도 있다.
또한, 양면 테이프로부터 형성된 고정용층을 형성하는 경우는, 미리 양면 테이프의 소정 위치에 관통 구멍을 설치하여 둘 수 있다. 이 관통공을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 레이저 커터를 사용하는 방법이나, 펀칭 칼로 펀칭하는 방법 등을 들 수 있다. 레이저 커터를 사용하는 방법으로서는, 양면테이프에 의해 고정용층을 설치한 후에 관통공을 설치할 수도 있다.
화학 기계용 연마 패드의 제조 방법
본 발명의 연마 패드의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만 주로 이하의 인서트 성형 금형을 사용한 제조 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.
인서트 성형용 금형
본 발명의 연마 패드의 제조 방법에 사용할 수 있는 인서트 성형용 금형은, 미리 성형된 투광성 부재 또는 연마 기체의 위치 결정을 하기 위한 볼록부 및(또는) 오목부를 갖는다.
이 투광성 부재 또는 연마 기체의 위치 결정을 하기 위한 볼록부 및(또는) 오목부의 위치, 형상, 크기 및 갯수 등은 투광성 부재 또는 연마 기체의 위치 결정을 할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다.
투광성 부재를 위치 결정하기 위한 볼록부로서는, 예를 들면 도 7에 표시된 바와 같이, (1) 도트상, 점상 및 장척상 등의 돌기(721)를 투광성 부재를 둘러 싸 도록 복수 예를 들면 3 개 또는 4 개로 하부 금형(72)에 배치한 것, (2) 투광성 부재의 바닥부 중앙에 미리 설치된 오목부에 꼭 맞도록 상기 돌기를 배치한 것, 또는 (3) 바닥부 원형상 또는 사각형 등의 투광성 부재에 고합하도록 링상의 돌기, 일부가 링상인 돌기 또는 사각상 등의 돌기, 예를 들면 장척상의 돌기로 전체로서 투광성 부재를 둘러 싸도록 배치시켜, 이들 전체로 링상 또는 사각상이 된 것을 배치한 것을 들 수 있다. 또한, (71)은 상부 금형이다.
또한, 연마 기체를 위치 결정하기 위한 볼록부로서는, 예를 들면 도 8에 표시되어 있는 바와 같이, 연마 기체의 투광성 부재 장착용의 구멍에 꼭 맞도록, 하부 금형(72)에 원반상, 얇은 사각 기둥 상의 돌기물(721)을 배치하는 것, 또는 연마 기체에 미리 설치된 오목부에 꼭 맞는 도트상, 점상 및 장척상의 돌기 등을 배치하는 것을 들 수 있다.
또한, 이 연마 기체를 고정하는 볼록부면은 투광성 부재의 표층을 형성하는 면이 되기 때문에 투광성 부재의 투광성을 향상시킬 목적으로 볼록부 표면은 평활성이 우수한 쪽이 바람직하다. 특히 경면 마무리가 바람직하다.
한편, 투광성 부재를 위치 결정하기 위한 오목부로서는, 예를 들면 도 9에 나타낸 바와 같이 투광성 부재가 꼭 맞도록 하부 금형(72)에, 원형상, 사각 형상의 오목부(722)를 설치한 것, 또는 투광성 부재에 미리 설치된 도트상, 점상 및 장척상 등의 복수의 돌기가 꼭 맞는 오목부를 배치하는 것을 들 수 있다.
또한, 연마 기체를 위치 결정하기 위한 오목부로서는, 예를 들면 연마 기체의 저부에 미리 설치된 도트상, 점상 및 장척상 등의 복수의 돌기와 꼭 맞도록 오목부 등을 배치하는 것을 들 수 있다.
연마 패드 제조 방법
본 발명의 연마 패드 제조 방법은, 금형 내에 투광성 부재 또는 연마 기체를 유지할 수 있고 캐비티 내에 투광성 부재 또는 연마 기체의 구성 재료를 투입할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 연마 패드를 쉽게 제조하기 위해서는 상기한 인서트 성형 금형을 사용하는 것이 바람직하다.
이 제조 방법에는, 예를 들면 이하의 (1) 및 (2)의 방법이 바람직하다.
(1) 투광성 부재를 구성하기 위한 매트릭스와 수용성 물질 등을 미리 혼련 등으로 처리하여 분산체를 얻는다. 이 얻어진 분산체를 성형용 캐비티를 갖는 금형 내에서 성형하여 투광성 부재를 제조한다.
계속해서 이 투광성 부재를 캐비티를 갖는 금형 내에 셋트하고, 그 후 혼련 등으로 처리하여 얻어진 연마 기체를 구성하는 분산체를 투입하여 성형함으로써 연마 패드를 얻는 방법.
보다 구체적으로는, 위치 결정을 할 수 있는 볼록부 (도 7 참조)를 갖는 인서트 성형 금형의 상기 볼록부에, 미리 성형된 투광성 부재를 유지한다. 그 후, 금형을 죄어, 그 후 금형 내의 나머지의 공간에, 혼련 등에 의해 얻어진 연마 기체를 구성하는 분산체를 주입구로부터 투입한다. 그 후, 냉각, 고화하여, 연마 패드를 성형할 수가 있다. 또한, 상기 금형을 닫기 전에, 연마 기체를 구성하는 분산체를 직접 투입하고 그 후 상기 금형을 죄어 성형할 수도 있다.
(2) 미리 투광성 부재를 인서트하기 위한 구멍이 난 연마 기체를 성형 가공하고, 계속해서 이 연마 기체를 캐비티를 갖는 금형 내에 셋트하고, 연마 기체의 구멍 속에, 혼련 등에 의해 얻어진 투광성 부재를 구성하기 위한 분산체를 투입하고, 금형 내에서 성형하여 투광성 부재를 제조함으로써 연마 패드를 얻는다. 상기 구멍은, 바닥부가 있는 것 및 바닥부가 없는 관통 구멍의 어느 것일 수 있지만 관통 구멍을 구비하는 연마 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 위치 결정할 수 있는 볼록부 (도 8 참조)를 갖는 인서트 성형 금형의 상기 볼록부에, 미리 소정의 형상으로 성형된 연마 기체를 유지한다. 그 후, 금형을 죄어, 그 후 혼련 등에 의해 얻어진 투광성 부재를 구성하는 분산체를 주입구로부터 투입하여 성형할 수가 있다. 또한, 상기 금형을 닫기 전에, 투광성 부재를 구성하는 분산체를 직접 투입하고 그 후 상기 금형을 죄어 성형할 수도 있다.
상기 (1) 및 (2)의 방법에 있어서, 인서트용 금형 내의 온도는, 바람직하게는 30 내지 300 ℃이고, 보다 바람직하게는 40 내지 250 ℃, 더욱 바람직하게는 50내지 200 ℃이다.
투광성 부재의 높이와 연마 기체의 두께는 기본적으로 동일할 필요는 없다. 또한, 성형 후에 연마지 등을 사용하여 연삭함으로써, 연마면의 평탄성을 향상시킴 과 동시에, 패드를 원하는 두께로 가공할 수도 있다.
본 발명의 연마 패드의 연마면에는 사용 종료된 슬러리의 배출성을 향상시킬 목적 등으로 필요에 따라서 홈 및 도트 패턴을 소정의 형상으로 형성할 수가 있다. 이러한 홈 및 도트 패턴을 필요로 하는 경우는, 상기한 투광성 부재의 박육화에 의해 생기는 연마 패드로부터의 오목부를 표면측에 형성함으로써 얻을 수 있다.
연마
복층체
본 발명의 연마 패드는, 그 이면 상에 적층되는 지지층을 구비하는 연마 복층체로서 제공할 수 있다.
상기 「지지층」은, 연마 패드의 연마면과는 반대측의 이면 상에 적층된 층이다. 지지층의 투광성의 유무는 묻지 않지만, 투광성 부재의 투광성과 동등하거나 또는 그것을 상회하는 투광성을 갖는 재료를 포함하는 지지체를 사용하는 것으로 연마 복층체에 있어서의 투광성을 확보할 수가 있다. 이 경우, 지지체 중, 투광성 부재에 상당하는 장소에 관통 구멍을 형성할 수도 있지만 없을 수도 있다.
한편, 투광성을 갖지 않는 지지체를 사용할 경우에는, 투광성 부재에 상당하는 장소에 관통 구멍을 형성함으로써 연마 복층체의 투광성을 확보할 수 있다.
지지층의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 그 평면 형상은, 예를 들면 방형, 예를 들면 사각형 등이나 원형 등으로 할 수 있다. 또한, 박판상으로 할 수 있다. 이 지지층은 연마 패드와 동일 평면 형상으로 하는 것이 바람직하다.
지지층을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않고, 여러가지 재료를 사용할 수 있지만, 소정의 형상 및 성상으로의 성형이 용이하고, 적절한 탄력성을 부여할 수 있는 것 등에서 유기 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이 유기 재료로서는 상술한 투광성 부재를 구성하는 매트릭스재로서 적용되는 여러가지 재료와 동일 재료를 사용할 수 있다. 지지층을 구성하는 재료와, 투광성 부재 및(또는) 연마 기체의 매트릭스재를 구성하는 재료와는 동일 또는 상이할 수 있다.
지지층의 수는 한정되지 않고, 1층일 수도, 2층 이상일 수도 있다. 또한 2층 이상의 지지층을 적층할 경우에는 각 층은 동일한 것일 수도 상이한 것일 수도 있다. 또한, 이 지지층의 경도도 특별히 한정되지 않지만 연마 패드보다도 연질인 것이 바람직하다. 이에 따라, 연마 복층체 전체로서, 충분한 유연성을 가지고, 피연마면의 요철에 대한 적절한 추수성을 구비할 수 있다.
본 발명의 연마 패드가 연마 복층체인 경우에는, 연마 패드의 경우와 마찬가지의 고정용층을 설치할 수 있다. 여기서, 복층체에 있어서의 고정용층은, 지지층의 이면상 즉 연마면과는 반대면 상에 형성되는 것이 바람직하다. 이 고정용층으로서는 상기 연마 패드로 설명한 것과 동일한 것을 적용할 수 있다.
반도체 웨이퍼의 연마 방법
본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마 방법은, 본 발명의 연마 패드를 사용하는 반도체 웨이퍼의 연마 방법으로서, 이 반도체 웨이퍼의 연마 종점의 검출을 광학식종점 검출 장치를 사용하여 행하는 것을 특징으로 한다.
상기 광학식 종점 검출 장치는, 연마 패드의 이면측에서 투광성 부재를 통해서 연마면측으로 광을 투과시켜, 피연마체 표면에서 반사된 광으로부터 피연마면의 연마 종점을 검출할 수가 있는 장치이다. 그 밖의 측정 원리에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마 방법에 의하면 연마 성능을 저하시키는 일없이 종점 검출을 행할 수 있다. 예를 들면, 연마 패드 또는 연마 복층체가 원반상인 경우에 이 원반의 중심과 동심원상으로 투광성 부재를 환상으로 설치함으로써 연마 종점을 항상 관측하면서 연마할 수도 있다. 따라서, 최적인 연마 종점에서 확실하게 연마를 끝낼 수가 있다.
본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마 방법으로서는, 예를 들면 도 10에 나타낸 바와 같은 연마 장치를 사용할 수 있다. 회전 가능한 정반(2), 회전 및 종횡으로의 이동이 가능한 가압 헤드(3), 슬러리를 단위 시간에 일정량씩 정반 상에 적하할 수 있는 슬러리 공급부(5), 및 정반의 아래쪽으로 설치된 광학식 종점 검출부(6)를 구비하는 장치이다.
이 연마 장치로는 정반(2) 상에 본 발명의 연마 패드 (연마 복층체를 포함한다)(1)을 고정하고, 한편, 가압 헤드의 하단면에 반도체 웨이퍼(4)를 고정하여, 이 반도체 웨이퍼를 연마 패드에 소정의 압력으로 가압하면서 압박한다. 그리고, 슬러리 공급부에서 슬러리를 소정량씩 정반 상으로 적하하면서 정반 및 가압 헤드를 회전시킴으로써 반도체 웨이퍼와 연마 패드를 미끄럼 이동시켜 연마를 행한다.
이 연마 시에 있어서는, 광학식 종점 검출부(6)로부터 소정의 파장 또는 파장 영역의 종점 검출용 광 R1을, 정반의 하측에서 투광성 부재 (12)를 투과시켜 반도체 웨이퍼(4)의 피연마면을 향하여 조사한다. 즉, 정반은 자체가 투광성을 갖거나, 또는 일부가 절결됨으로써 종점 검출용 광을 투과할 수 있다. 그리고, 이 종점 검출용 광 R1이 반도체 웨이퍼(4)의 피연마면에서 반사된 반사광 R2를 광학식 종점 검출부(6)에서 포착하고, 이 반사광으로부터 피연마면의 상황을 관측하면서 연마를 행할 수가 있다.
본 발명의 연마 방법에 바람직한 피연마 재료로서는, 구체적으로는 도 11에 나타낸 바와 같은 구조를 갖는 적층 기판을 들 수 있다. 예를 들면, 실리콘 등을 포함하는 기판에, 실리콘 산화물 등을 포함하는 제1 절연막, 홈을 갖는 제2 절연막 (절연 재료로서는 TEOS계 산화막, 예를 들면 테트라에톡시실란을 원료로 하고, 화학 기상 성장법으로 막을 제조한 산화 규소계 절연막, 저유전율의 절연막 (예를 들면 실세스퀴옥산, 불소 첨가 SiO2, 폴리이미드계 수지, 벤조시클로부텐 등) 등), 배리어 메탈막, 배선 재료가 되는 금속막 (순 구리막, 순 텅스텐막, 순 알루미늄막, 합금막 등)이 차례로 형성된 적층 기판 등을 들 수 있다.
또한, 피연마체로서는, 예를 들면 매입 재료를 수반하는 피연마체 및 매입 재료를 수반하지 않는 피연마체 등을 들 수 있다.
매입 재료를 수반하는 피연마체는, 예를 들면 적어도 그 표면 상에 홈을 구비하는 반도체 장치가 되는 기판 (통상 적어도 웨이퍼와 이 웨이퍼의 표면에 형성된 절연막을 구비한다. 또한 절연막 표면에 연마 시의 스토퍼가 되는 스토퍼층을 구비할 수 있다)의 적어도 상기 홈 내에, 원하는 재료가 매입되도록 원하는 재료를 CVD 등에 의해 퇴적한 적층체 등이다. 이 피연마체의 연마에 있어서는, 잉여로 퇴적 등이 된 매입 재료를 본 발명의 연마 패드를 사용하여 연마에 의해 제거하고, 그 표면을 평탄화하는 연마를 행할 수 있다. 피연마체가 매입 재료의 하층에 스토퍼층을 구비하는 경우에는 스토퍼층의 연마도 연마의 후기에는 동시에 행할 수가 있다.
매입 재료는, 예를 들면 (1) STI (미세 소자 분리) 공정에 사용되는 절연 재료, (2) 다마신 공정에 사용되는 Al, Cu 등 중의 1종 이상을 포함하는 금속 배선용 재료, (3) 비어플러그 형성 공정에 사용되는 W, Al, Cu 등 중의 1종 이상을 포함하는 비어플러그용 재료, (4) 층간 절연막 형성 공정에 사용되는 절연 재료 등을 들 수 있다.
상기 스토퍼층을 구성하는 스토퍼 재료로서는 Si3N4, TaN 및 TiN 등의 질화물계 재료, 탄탈, 티탄, 텅스텐 등의 금속계 재료 등을 들 수 있다.
상기 절연 재료로서는 산화 실리콘 (SiO2)막, SiO2 중에 소량의 붕소 및 인을 첨가한 붕소 인실리케이트막 (BPSG막), SiO2에 불소를 도핑한 FSG (Fluorine doped silicate glass)라고 불리는 절연막, 저유전율의 산화 실리콘계 절연막 등을 들 수 있다.
산화 실리콘막으로서는, 예를 들면 열산화막, PETEOS막 (Plasma Enhanced-TEOS막), HDP막 (High Density Plasma Enhanced-TEOS막), 열 CVD법에 의해 얻어지는 산화 실리콘막 등을 들 수 있다.
상기 열산화막은, 고온의 실리콘을 산화성 분위기에 노출하고 실리콘과 산소 또는 실리콘과 수분을 화학 반응시킴으로써 형성할 수가 있다.
상기 PETEOS막은, 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS)를 원료로 하여, 촉진 조건으로서 플라즈마를 사용하여 화학 기상 성장으로 막 형성할 수가 있다.
상기 HDP막은 테트라에틸오르토실리케이트 (TEOS)를 원료로 하여, 촉진 조건으로서 고밀도 플라즈마를 사용하여 화학 기상 성장으로 막 형성할 수가 있다.
상기 열 CVD법에 의해 얻어지는 산화 실리콘막은, 상압 CVD법 (AP-CVD법) 또는 감압 CVD법 (LP-CVD법)에 의해 얻을 수 있다.
상기 붕소-인-실리케이트막 (BPSG막)은, 상압 CVD법 (AP-CVD법) 또는 감압 CVD법 (LP-CVD법)에 의해 얻을 수 있다.
또한, 상기 FSG라고 불리는 절연막은, 촉진 조건으로서 고밀도 플라즈마를 사용하여 화학 기상 성장으로 막 형성할 수가 있다.
또한, 상기 저유전율의 산화 실리콘계 절연막은, 원료를 회전 도포법 등에 의해서 기체 상에 도포한 후, 산화성 분위기하애서 가열하여 얻을 수 있고, 예를 들면 트리에톡시실란을 원료로 하는 HSQ막 (Hydrogen Silsesquioxane막)이나, 테트라에톡시실란에 더하여 메틸트리메톡시실란을 원료의 일부로서 포함하는 MSQ막 (Methyl Silsesquioxane막) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리아릴렌계 중합체, 폴리아릴렌에테르계 중합체, 폴리이미드계 중합체, 벤조시클로부텐 중합체 등의 유기 중합체를 원료로 하는 저유전율의 절연막 등을 들 수 있다.
예를 들면 이 매입형 적층체는 도 11에 표시된다. 즉, 적층 기판(9)은 실리콘 등을 포함하는 기판(91), 이 실리콘 기판(91) 상에 형성된 실리콘 산화물 등을 포함하는 절연막(92), 이 절연막(92)의 위에 형성된 실리콘 질화물 등을 포함하는 절연막(93), 이 절연막(93)의 위에 홈을 설치하도록 형성된 PTEOS (테트라에톡시실란을 원료로 하여 CVD법으로 합성된 재료) 등을 포함하는 절연막(94), 이 절연막(94) 및 상기 홈을 덮도록 형성된 탄탈 등을 포함하는 배리어 메탈막 (95), 및 상기 홈을 충전하고 동시에 상기 배리어 메탈막 (95)의 위에 형성된 금속 구리 등의 배선 재료를 포함하는 막(96) (표면에는 홈이 형성되어 있고, 요철면으로 되어있다)를 구비한다.
한편, 매입 재료를 수반하지 않는 피연마체로서는, 폴리 실리콘 및 베어 실리콘 등을 들 수 있다.
<실시예>
<실시예 1>
1. 연마 패드의 제조
1-1. 표면 처리한 β-시클로덱스트린의 제조
수용성 입자인 β-시클로덱스트린 ((주)요꼬하마 고꾸사이 바이오 연구소 제조, 품명 「덱시시팔 100」, 평균 입경 20 ㎛) 100 중량부를 혼합 믹서 (가와따(주)제조 「수퍼 믹서 SMZ-3SP」) 중에 투입하고, 400 rpm에서 교반하면서 분무 스프레이를 사용하고 γ-아미노프로필트리에톡시실란 (닛본 유니까(주) 제조, 품명 「A-1100」) 0.5 중량부를 5 분간에 걸쳐 분무하면서 혼합하여, 그 후 추가로 2 분간400 rpm에서 교반을 계속하였다. 그 후, 꺼낸 입자를 130 ℃로 설정된 진공 건조기 중에서 입자의 수분 함유율이 5000 ppm 이하가 될 때까지 가열 건조를 행하여, 표면 처리한 β-시클로덱스트린을 얻었다.
1-2. 타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체의 제조
후에 가교되어 매트릭스재가 되는 1,2-폴리부타디엔 (JSR(주)제조, 품명 「JSR RB830」) 66.5 체적％ 및 폴리스티렌 ((주) PS저팬 제조, 품명「HF-55」) 28.5체적％, 및 수용성 물질로서 상기에서 제조한 표면 처리한 β-시클로덱스트린 5 체적％를, 160 ℃로 가열된 루다로써 혼련하였다. 그 후, 퍼쿠밀 D40 (상품명, 니혼유시(주) 제조. 디쿠밀퍼옥시드를 40 질량％ 함유한다)를, 1,2-폴리부타디엔과 폴리스티렌과의 합계를 100 질량부로서 환산한 0.4 질량부 (디쿠밀퍼옥시드의 순품으로 환산하여 0.16 질량부에 상당한다)를 첨가하여 또한 혼련한 후, 프레스 금형 내에서 160 ℃에서 7 분간 가교 반응시키고, 직경 790 mm, 두께 3.2 mm의 원반형의 성형체를 얻었다. 계속해서 (주)가또 기까이 제조, 엔드밀을 사용하여 프리 연마 기체의 중심에서 195 mm의 부분을 중심으로 하고, 장경 방향이 연마 기체의 직경 방향이 되도록, 장경 58 mm, 단경 22 mm의 타원 형상의 구멍 (종횡비 2.64)를 형성하여 타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체를 제조하였다.
1-3. 투광성 부재 조성물의 제조
후에 가교되어 투광성 부재가 되는 1,2-폴리부타디엔 (품명 「JSR RB830」) 98 체적％ 및 수용성 물질로서 상기 1-1에서 제조한 표면 처리한 β-시클로덱스트린 2 체적％를, 160 ℃로 가열된 루더로써 혼련하였다. 그 후, 퍼쿠밀 D40을, 1,2-폴리부타디엔을 100 질량부로서 환산한 0.4 질량부 (디쿠밀퍼옥시드의 순품에 환산하고 0.16 질량부에 상당한다)를 첨가하여, 추가로 혼련함으로써, 투광성 부재 조성물을 제조하였다.
1-4. 연마 패드의 제조
이어서, 상기에서 제조한 연마 기체를 프레스 금형 내에 다시 셋트하여, 형성한 타원형의 구멍부에, 상기 투광성 부재 조성물을 충전하여 180 ℃에서 8 분간 가교 반응시켜 성형하고, 직경 790 mm, 두께 3.2 mm의 원반 형상의 성형체를 얻었다. 이 성형체를 와이드벨트 선더 기기 ((주)메이난 세이사꾸쇼 제조)의 삽입구에 셋트하고, 롤러를 500 rpm로 회전시키면서 성형체의 표면 및 이면에 입도 메쉬#120, #150, #220, #320의 샌드 페이퍼 (노바텍사 제조)를 순차로 사용하고, 성형체를 O.1 m/초의 빠르기로 움직이면서, 각 메쉬당 0.08 mm 씩 연삭하였다 (총연삭량 0.32 mm). 계속해서, 이면만 추가로 #600의 샌드 페이퍼 (노바텍사 제조)를 사용하여 상기와 마찬가지의 롤러 회전수 및 성형체 이동 속도로 0.06 mm 연삭하였다. 또한, (주)가또 기까이 제조의 홈 가공기를 사용하고, 연마면측에 홈폭 0.5 mm, 피치 2 mm, 홈 깊이 1 mm의 동심 원형의 홈 (홈의 단면 형상은 직사각형이다)를, 패드 연마면의 중심에서 2O mm 떨어진 곳에서 외측의 부분에 형성함으로써 연마 패드를 제조하였다.
얻어진 패드의 두께는 2.5 mm였다. 또한 레자테크사 제조 1LM21P를 사용하여 투광성 부재의 이면의 산술 표면 조도를 측정하였더니 2.2 ㎛, 홈 내부의 산술 표면 조도는 6.2 ㎛였다. 또한, 석영 셀의 중에, 상기와 같이 하여 제조한 연마 패드의 투광성 부재의 일부를, 물과 함께 셋트하여, UV 흡광도계 ((주)히타치 세이사꾸쇼 제조, 형식 「U-2010」)을 사용하여 650 nm에서의 투과율을 측정한 결과, 5회의 평균 적산 투과율은 25 ％였다.
2. 연마 성능의 시험
2-1. 패턴부착 웨이퍼의 연마 시험
상기에서 제조한 연마 패드의 이면에, 3M사 제조 양면 테이프 「#422」를 적층한 후, 어플라이드 마테리얼사 제조 화학 기계 연마 장치 「Applied Reflexion」에 장착하고, 12 인치 패턴부 웨이퍼 (품명 「SEMATECH-754」)를 피연마체로서 이하의 조건으로써 화학 기계 연마를 행하였다.
정반 회전수: 120 rpm
연마 헤드 회전수: 36 rpm
연마 압력:
리테나링압: 7.5 psi
Zone 1압: 6.0 psi
Zone 2압: 3.0 psi
Zone 3압: 3.5 psi
연마 기계 연마용 수계 분산체: CMS7401, CMS7452 (이상, 모두 상품명, JSR (주) 제조) 및 물을 1:1:2 (질량비)로 혼합한 것.
화학 기계 연마용 수계 분산체 공급량: 300 mL/분
상기한 연마에 있어서는, 문제없게 종점 검출을 할 수 있었다. 또한, 연마 후의 피연마체의 피연마면에 대하여 케이 엘 에이ㆍ텐콜사 제조, 서프스캔 SP1을 사용하여 스크래치수를 측정하였더니 웨이퍼 전체 면 당 0 개였다.
2-2. 구리막 부착 패턴 없는 웨이퍼의 연마 시험
상기 「1. 화학 기계 연마 패드의 제조」와 같이 하여 제조한 연마 패드를 사용하여, 직경 12 인치의 구리막 부착 패턴없는 웨이퍼를 피연마체로 하여, 연마 시간을 1 분으로 한 것 이외에는 상기 「2-1. 패턴 부착 웨이퍼의 연마 시험」과 동일하게 하여 화학 기계 연마를 행하였다.
피연마체에 관하여, 직경 방향으로, 양단으로부터 각각 5 mm의 범위를 제외하고 균등하게 잡은 점(33)에 대해서 연마 전후의 구리막의 두께를 측정하여, 이 측정 결과로부터, 하기 수학식에 의해, 연마 속도 및 면내 균일성을 계산하였다.
연마량 = 연마 전의 구리막의 두께 - 연마 후의 구리 막의 두께
연마 속도 = 막 두께량의 평균치 ÷ 연마 시간
면내 균일성 = (연마량의 표준편차÷연마량의 평균치)×100 (％)
그 결과, 연마 속도는 8550 Å/분이고, 면내 균일성은 3.0 ％였다. 또한, 면내 균일성의 값이 5 ％ 이하일 때, 면내 균일성은 양호하다고 할 수 있다.
<실시예 2>
연마 패드의 제조
후에 가교되어 매트릭스재가 되는 1,2-폴리부타디엔 (JSR(주) 제조, 품명 「JSR RB830」) 64 체적％ 및 스티렌-부타디엔엘라스토머 (JSR(주)제조, 품명「JSR TR2827」) 16 체적％, 및 수용성 물질로서 실시예 1의 「1-1.」에서 제조한 표면 처리한 β-시클로덱스트린 20 체적％를, 160 ℃로 가열된 루더로써 혼련하였다. 그 후, 퍼쿠밀 D40 (상품명, 니혼 유시(주) 제조. 디쿠밀퍼옥시드를 40 질량％ 함유한다)를, 1,2-폴리부타디엔과 스티렌-부타디엔엘라스토머와의 합계를 100 질량부로서 환산한 0.4 질량부 (디쿠밀퍼옥시드의 순품에 환산하여 0.16 질량부에 상당한다)를 첨가하여 추가로 혼련한 후, 프레스 금형 내에서 160 ℃에서 7 분간 가교 반응시키고, 직경 790 mm, 두께 3.2 mm의 원반형의 성형체를 얻었다. 계속해서 (주)가또 기까이제조 엔드밀을 사용하여 프리 연마 기체의 중심에서 195 mm인 부분을 중심으로 하고, 장경 방향이 연마 기체의 직경 방향이 되도록 장경 50 mm, 단경 48 mm의 타원 기둥상의 구멍 (종횡비 1.04)을 형성하여, 타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체를 제조하였다.
타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체로서, 상기에서 제조한 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 연마 패드를 제조하였다.
연마
성능의 시험
상기에서 제조한 연마 패드를 사용한 것 이외는 실시예 1의 「2. 연마 성능의 시험」과 동일하게 하여, 연마 시험을 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 3>
연마 패드의 제조
후에 가교되어 매트릭스재가 되는 1,2-폴리부타디엔 (JSR(주)제조, 품명 「JSR RB 830」) 80 체적％ 및 수용성 물질로서 실시예 1의 「1-1.」로 제조한 표면 처리한 β-시클로덱스트린 2O 체적％를, 160 ℃로 가온된 루더로 혼련하였다. 그 후, 퍼쿠밀 D40을, 1,2-폴리부타디엔을 100 질량부로서 환산한 0.8 질량부 (디쿠밀퍼옥시드의 순품으로 환산하여 0.32 질량부에 상당한다)를 첨가하여 추가로 혼련한 후, 프레스 금형 내에서 160 ℃에서 7 분간 가교 반응시키고, 직경 790 mm, 두께 3.2 mm의 원반형의 성형체를 얻었다. 계속해서 (주)가또 기까이 제조 엔드밀을 사용하여 프리 연마 기체의 중심에서 195 mm인 부분을 중심으로 하여, 장경 방향이 연마 기체의 직경 방향이 되도록, 장경 70 mm, 단경 7 mm의 타원 기둥상의 구멍 (종횡비 10)을 형성하여, 타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체를 제조하였다.
타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체로서, 상기에서 제조한 것을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 연마 패드를 제조하였다.
연마
성능의 시험
상기로 제조한 연마 패드를 사용한 것 이외는 실시예 1의 「2. 연마 성능의 시험」과 동일하게 하여, 연마 시험을 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<실시예 4>
연마 패드의 제조
(1) 투광성 부재의 제조
예비중합체 (유니로열 케미칼사 제조, 품명 「바이브라센 B670」 100 중량부를 용기 중에 투입하고 80 ℃에서 교반하면서, 실시예 1의 「1-1.」에서 제조한 표면 처리한 β-시클로덱스트린 3 중량부를 가하고, 추가로 트리메틸올프로판 10.8중량부를 가하여 3 분간 교반하였다. 180 mm×180 mm×3 mm의 구형 공동을 갖는 금형 내에 상기 혼합물을 주입하고, 110 ℃, 30 분간 유지하여 반응을 행한 후, 탈형시켜 성형체를 얻었다. 이 성형체에 대하여 타원 형상의 펀칭기를 사용하여 펀칭을 행하여, 장경 120 mm, 단경 6 mm의 타원 형상 (종횡비 20)이고, 두께 3 mm의 투광성 부재를 얻었다.
(2) 연마 기체용 조성물의 준비
4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 (스미까 바이엘 우레탄(주)제조, 품명 「스미줄 44S」) 58 중량부를 반응 용기 중에 투입하고, 60 ℃에서 교반하면서 분자의 양 말단에 2 개의 수산기를 갖는 수평균 분자량 650의 폴리테트라메틸렌글리콜 (미쯔비시 가가꾸(주) 제조, 품명 「PTMG650」) 5.1 중량부와 수평균 분자량 250의 폴리테트라메틸렌글리콜 (미쯔비시 가가꾸(주) 제조, 품명 「PTMG250」) 17.3 중량부를 가하고, 교반하면서 90 ℃에서 2 시간 보온하여 반응시켜, 그 후 냉각하여 말단 이소시아네이트 예비중합체를 얻었다. 또한, 이 말단 이소시아네이트 예비 중합체에는 21 중량％의 미반응의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를 포함하고, 잔기의 79 중량％가 양 말단 이소시아네이트 예비중합체인 혼합물이었다.
상기에서 얻어진 말단 이소시아네이트 예비중합체 80.4 중량부를 교반 용기에 넣어 90 ℃로 보온하고, 200 rpm에서 교반하면서 여기에 상기에서 얻어진 표면실란 커플링 처리된 수용성 입자 14.5 중량부를 가하여 1 시간 혼합 분산시킨 후에 감압 탈포하여, 수용성 입자가 분산된 말단 이소시아네이트 예비중합체를 얻었다.
말단에 2개의 수산기를 갖는 1,4-비스(β-히드록시에톡시)벤젠 (미쓰이 가까이 파인(주) 제조, 품명 「BHEB」) 12.6 중량부를 교반 용기 중 120 ℃에서 2 시간 가온하여 융해시킨 후, 3 개의 수산기를 갖는 트리메틸올프로판 (BASF 저팬(주) 제조, 품명 「TMP」) 7 중량부를 교반시키면서 가하여 10 분간 혼합 용해시켜 쇄연장제의 혼합물을 얻었다.
상기에 얻어진 수용성 입자가 분산된 말단 이소시아네이트 예비중합체 94.9중량부를 어지터 혼합기 중에서 90 ℃로 가온 및 교반하면서, 120 ℃로 가온한 상기에서 얻어진 쇄연장제 혼합물 19.6 중량부를 가하고 1 분간 혼합하여 연마 기체용 조성물을 얻었다.
(3) 연마 패드의 제조
직경 600 mm, 두께 3 mm의 원반형 공동을 갖는 금형 내에, 원반의 중심에서 1OO mm인 위치를 중심으로 하고, 타원 형상의 장경 방향이 원반의 직경 방향으로 되도록, 상기 (2)에서 얻은 투광성 부재를 배치하였다. 그 후, 상기 (3)에서 제조한 연마 기체용 조성물을, 금형 내의 나머지의 공동을 채우는 양을 주입하여, 110 ℃에서 30 분간 유지하여 폴리우레탄화 반응을 행하여, 그 후 탈형하였다. 추가로기어 오븐 중 110 ℃에서 16 시간 포스트 경화를 행하여, 타원 형상의 창부를 가지고 수용성 입자가 분산된 직경 600 mm, 두께 3 mm의 폴리우레탄 시트를 얻었다.
그 후, 실시예 1의 「1-4. 연마 패드의 제조」의 기재와 같이 하여, 샌드 페이퍼에 의한 연삭 및 동심 원상의 홈의 형성하여, 연마 패드를 제조하였다. 또한, 얻어진 패드의 두께는 2.3 mm이었다.
연마 성능의 시험
상기에서 제조한 연마 패드를 사용한 것 이외는, 실시예 1의 「2. 연마 성능의 시험」과 같이 하여, 연마 시험을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 5
실시예 1에 있어서, 「1-4.연마 패드의 제조」에서 연마 기체의 타원 형상의 구멍부에 상당하는 부분에 평면 형상 및 크기가 구멍과 동일하고 높이가 0.78 mm인 볼록부를 갖는 금형을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 연마 패드를 제조하였다. 이 연마 패드는, 투광성 영역의 이면이 연마 기체의 이면보다도 0.7 mm 오목한 오목부가 되어 있었다.
이 연마 패드를 사용하고, 실시예 1의 「2. 연마 성능의 시험」과 동일하게 하여 연마 시험을 실시하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1>
연마 패드의 제조
실시예 1의 「1-2. 타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체의 제조」와 동일하게 하여, 타원 형상의 구멍을 갖는 연마 기체를 제조하였다.
이와는 별도로, 실시예 1의 「1-3. 투광성 부재 조성물의 제조」와 동일하게 하여 제조한 투광성 부재 조성물을 180 ℃에서 10 분간 가열하고 성형하여, 이것을 상기 타원 형상의 구멍과 동일 형상임과 동시에 구멍의 크기보다도 약간 작아지도록 절단하여, 투광성부를 제조하였다. 또한 이 투광성부에 대하여 실시예 1과 동일하게 하여 투과율을 측정한 결과, 5회의 평균 적산 투과율은 25 ％였다.
상기 연마 기체의 이면의 전체 면에, 3M사 제조 양면 테이프 「#422」를 적층한 후, 연마 기체의 구멍부에 상기에서 제조한 투광성부를 삽입하고, 연마 패드를 제조하였다.
연마 성능의 시험
상기에서 제조한 연마 패드를 사용한 것 이외는 실시예 1의 「2. 연마 성능의 시험」과 동일하게 하여, 연마 시험을 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
본 발명에 의해서 반도체 웨이퍼의 연마에 있어서, 연마 성능을 저하시키는 일 없이, 종점 검출용 광을 투과시킬 수 있는 연마 패드 및 그의 제조 방법, 연마 패드 제조 금형, 복층 연마 패드 및 반도체 웨이퍼의 연마 방법이 제공되었다.
도 1은 투광성 부재의 평면 형상의 일례를 나타낸 모식도.
도 2는 투광성 부재의 평면 형상의 일례를 나타낸 모식도.
도 3은 본 발명의 연마 패드의 단면 형상의 일례를 나타낸 일부 모식도.
도 4는 본 발명의 연마 패드의 단면 형상의 일례를 나타낸 일부 모식도.
도 5는 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타낸 평면 모식도.
도 6은 본 발명의 연마 패드의 일례를 나타낸 평면 모식도.
도 7은 연마 패드 성형용 금형의 일례를 나타낸 일부 모식 단면도.
도 8은 연마 패드 성형용 금형의 일례를 나타낸 일부 모식 단면도.
도 9는 연마 패드 성형용 금형의 일례를 나타낸 일부 모식 단면도.
도 10은 본 발명의 연마 패드를 사용하는 연마 방법을 해설하는 모식도.
도 11은 피연마재료의 일례의 모식 단면도.
Claims (6)
- 연마면을 갖는 연마 기체(基體) 및 상기 연마 기체에 융착하고 있는 투광성 부재를 포함하고, 또한 상기 투광성 부재를 연마 면에 평행한 면에서 절단한 경우의 단면형상이 장경을 단경으로 나눈 값이 1.5 내지 5인 타원 형상인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 패드.
- 제1항에 있어서, 투광성 부재가, 비수용성 재료 및 상기 비수용성 재료 중에 분산되어 있는 수용성 입자를 포함하는 화학 기계 연마 패드.
- 제2항에 있어서, 상기 비수용성 재료의 적어도 일부가 가교 중합체인 화학 기계 연마 패드.
- 제3항에 있어서, 상기 가교 중합체가 1,2-폴리부타디엔인 화학 기계 연마 패드.
- 연마 기체와 투광성 부재와의 융착을 인서트 성형용 금형 내에서 행하는 것을 특징으로 하는 제1항 기재의 화학 기계용 연마 패드의 제조 방법.
- 제1항의 화학 기계 연마 패드를 사용하여 화학 기계 연마의 종점을 제1항에 기재된 화학 기계 연마 패드의 투광성 부재를 통해서 광학식 종점 검출 장치에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼를 화학 기계 연마 패드로 화학 기계 연마하는 반도체 웨이퍼의 화학 기계 연마 방법.
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| JP5347524B2 (ja) * | 2008-01-24 | 2013-11-20 | Ｊｓｒ株式会社 | 化学機械研磨パッドの研磨層形成用組成物、化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法 |
| TWI396602B (zh) * | 2009-12-31 | 2013-05-21 | Iv Technologies Co Ltd | 具有偵測窗之研磨墊的製造方法及具有偵測窗之研磨墊 |
| US9017140B2 (en) | 2010-01-13 | 2015-04-28 | Nexplanar Corporation | CMP pad with local area transparency |
| JP5484145B2 (ja) * | 2010-03-24 | 2014-05-07 | 東洋ゴム工業株式会社 | 研磨パッド |
| US9156124B2 (en) * | 2010-07-08 | 2015-10-13 | Nexplanar Corporation | Soft polishing pad for polishing a semiconductor substrate |
| US10090207B2 (en) * | 2012-11-28 | 2018-10-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Multi-point chemical mechanical polishing end point detection system and method of using |
| JP2016004903A (ja) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | 株式会社東芝 | 研磨装置、研磨方法、及び半導体装置の製造方法 |
| US9748090B2 (en) * | 2015-01-22 | 2017-08-29 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
| TWI650202B (zh) * | 2017-08-22 | 2019-02-11 | 智勝科技股份有限公司 | 研磨墊、研磨墊的製造方法及研磨方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002324769A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Jsr Corp | 半導体ウエハ用研磨パッド及びこれを備える半導体ウエハ用研磨複層体並びに半導体ウエハの研磨方法 |
| JP2002324770A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Jsr Corp | 半導体ウエハ用研磨パッド及びこれを備える半導体ウエハ用研磨複層体並びに半導体ウエハの研磨方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US203320A (en) * | 1878-05-07 | Improvement in horse-powers | ||
| US6337280B1 (en) * | 1998-05-11 | 2002-01-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Polishing cloth and method of manufacturing semiconductor device using the same |
| US20040082271A1 (en) * | 1999-01-25 | 2004-04-29 | Wiswesser Andreas Norbert | Polishing pad with window |
| US6146242A (en) * | 1999-06-11 | 2000-11-14 | Strasbaugh, Inc. | Optical view port for chemical mechanical planarization endpoint detection |
| US6171181B1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-01-09 | Rodel Holdings, Inc. | Molded polishing pad having integral window |
| JP2002001647A (ja) * | 2000-06-19 | 2002-01-08 | Rodel Nitta Co | 研磨パッド |
| EP1252973B1 (en) * | 2001-04-25 | 2008-09-10 | JSR Corporation | Polishing pad for a semiconductor wafer which has light transmitting properties |
| US6722249B2 (en) * | 2001-11-06 | 2004-04-20 | Rodel Holdings, Inc | Method of fabricating a polishing pad having an optical window |
| US6752690B1 (en) * | 2002-06-12 | 2004-06-22 | Clinton O. Fruitman | Method of making polishing pad for planarization of semiconductor wafers |
| US6960120B2 (en) * | 2003-02-10 | 2005-11-01 | Cabot Microelectronics Corporation | CMP pad with composite transparent window |
| EP1466699A1 (en) * | 2003-04-09 | 2004-10-13 | JSR Corporation | Abrasive pad, method and metal mold for manufacturing the same, and semiconductor wafer polishing method |
-
2005
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002324769A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Jsr Corp | 半導体ウエハ用研磨パッド及びこれを備える半導体ウエハ用研磨複層体並びに半導体ウエハの研磨方法 |
| JP2002324770A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Jsr Corp | 半導体ウエハ用研磨パッド及びこれを備える半導体ウエハ用研磨複層体並びに半導体ウエハの研磨方法 |
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