WO2007132855A1 - 研磨パッド - Google Patents

研磨パッド Download PDF

Info

Publication number
WO2007132855A1
WO2007132855A1 PCT/JP2007/059970 JP2007059970W WO2007132855A1 WO 2007132855 A1 WO2007132855 A1 WO 2007132855A1 JP 2007059970 W JP2007059970 W JP 2007059970W WO 2007132855 A1 WO2007132855 A1 WO 2007132855A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polishing
polishing pad
region
light transmission
transmission region
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/059970
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takeshi Fukuda
Junji Hirose
Yoshiyuki Nakai
Tsuyoshi Kimura
Original Assignee
Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. filed Critical Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.
Priority to US12/294,391 priority Critical patent/US7927183B2/en
Priority to CN2007800179946A priority patent/CN101448607B/zh
Publication of WO2007132855A1 publication Critical patent/WO2007132855A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/205—Lapping pads for working plane surfaces provided with a window for inspecting the surface of the work being lapped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to optical materials such as lenses and reflecting mirrors, silicon wafers, glass substrates for hard disks, aluminum substrates, and materials that require high surface flatness such as general metal polishing.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a polishing pad that can perform the crystallization process stably and with high polishing efficiency.
  • the polishing pad obtained by the production method of the present invention is a silicon wafer and a device on which an oxide layer, a metal layer, etc. are formed, and these oxide layers and metal layers are laminated and formed. It is preferably used in the step of flattening before performing.
  • a conductive film is formed on the wafer surface and a wiring layer is formed by photolithography, etching, etc., and an interlayer insulating film is formed on the wiring layer. These steps cause irregularities such as metal conductors and insulators on the wafer surface.
  • the power of miniaturization of wiring and multilayer wiring for the purpose of increasing the density of semiconductor integrated circuits has been accompanied by the importance of a technique for flattening the unevenness of the wafer surface.
  • CMP chemical mechanical force polishing
  • a polishing apparatus generally used in CMP includes a polishing surface plate 2 that supports a polishing pad 1 and a support table (polishing) that supports a material to be polished (semiconductor wafer) 4.
  • the polishing pad 1 is attached to the polishing surface plate 2 by attaching it with a double-sided tape, for example.
  • the polishing surface plate 2 and the support base 5 are arranged so that the polishing pad 1 and the material to be polished 4 that are supported respectively face each other, and are provided with rotating shafts 6 and 7, respectively. Also, press the workpiece 4 against the polishing pad 1 on the support 5 side.
  • a pressure mechanism is provided for this purpose.
  • the optical detection means refers to an end point of polishing by irradiating a wafer with a light beam through a window (light transmission region) through a polishing pad and monitoring an interference signal generated by the reflection. Is a method of detecting
  • the end point is determined by monitoring the change in the thickness of the surface layer of the wafer and knowing the approximate depth of the surface irregularities.
  • the CMP process is terminated when the thickness change becomes equal to the depth of the unevenness.
  • Various methods have been proposed for detecting the end point of polishing using such optical means and for the polishing pad used in the method.
  • a polishing pad having at least a part of a transparent polymer sheet that transmits solid and homogeneous light having a wavelength of 190 nm to 3500 nm is disclosed (Patent Document 1). Further, a polishing pad in which a stepped transparent plug is inserted is disclosed (Patent Document 2). Further, a polishing pad having a transparent plug that is flush with the polishing surface is disclosed (Patent Document). [0011] Also disclosed is a polishing pad comprising a light-transmitting region made of a polyurethane resin not containing an aromatic polyamine and having a light transmittance of 50% or more in the entire region having a wavelength of 400 to 700 nm. (Patent Document 4).
  • Patent Document 5 a polishing pad having a window member having a transmittance of 30% or more in a wavelength region of 450 to 850 nm is disclosed.
  • white light using a halogen lamp is used as the light beam.
  • white light when white light is used, light of various wavelengths can be applied to the wafer, There is an advantage that a profile of the wafer surface can be obtained.
  • this white light is used as an optical beam, it is necessary to improve detection accuracy over a wide wavelength range.
  • a conventional polishing pad having a window has a problem in that the detection accuracy on the short wavelength side (ultraviolet region) is very bad, and the optical end point detection malfunctions.
  • the wiring width of integrated circuits is expected to become increasingly smaller, and in that case, highly accurate optical end point detection will be required.
  • Conventional endpoint detection windows do not have sufficient accuracy over a wide wavelength range (especially on the short wavelength side).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 11 512977
  • Patent Document 2 JP-A-9 7985
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 10-83977
  • Patent Document 4 Patent No. 3582790 Specification
  • Patent Document 5 Special Table 2003-48151
  • An object of the present invention is to provide a polishing pad that is excellent in optical detection accuracy over a wide wavelength range (especially on the short wavelength side). It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device including a step of polishing the surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.
  • the polishing pad having a polishing layer including a polishing region and a light transmission region the light transmission region is made of polyurethane resin having an aromatic ring concentration of 2% by weight or less, and the light
  • the present invention relates to a polishing pad characterized by having a light transmittance of 30% or more in the entire wavelength range of 300 to 400 nm.
  • the intensity of light passing through the light transmission region is less attenuated! / ⁇ , so that the detection accuracy of the polishing end point and the measurement accuracy of the film thickness can be improved.
  • the degree of light transmittance at the wavelength of the measurement light to be used is important in determining the detection accuracy of the polishing end point and the measurement accuracy of the film thickness.
  • the light transmission region of the present invention can maintain high detection accuracy particularly in a wide wavelength range where the attenuation of light transmittance on the short wavelength side is small.
  • the film thickness measuring apparatus generally used as described above uses a laser having a transmission wavelength in the vicinity of 300 to 800 nm, the light transmission particularly on the short wavelength side (300 to 400 nm). If the light transmittance in the excess region is 30% or more, high reflected light can be obtained, and the end point detection accuracy and film thickness detection accuracy can be greatly improved.
  • the light transmittance of the light transmission region on the short wavelength side is preferably 40% or more.
  • the light transmittance in the present invention is a value when the thickness of the light transmission region is lmm, or a value when converted to a thickness of lmm. In general, the light transmittance varies with the thickness of an object according to Lambert-Beer's law. Since the light transmittance decreases as the thickness increases, it is necessary to calculate the light transmittance when the thickness is constant.
  • the light transmission region preferably has a light transmittance change rate of 70% or less at a wavelength of 300 to 400 nm represented by the following formula.
  • Rate of change (%) ⁇ (maximum light transmittance at 300 to 400 nm, minimum light transmittance at 300 to 400 nm) maximum light transmittance at Z 300 to 400 nm ⁇ X 100
  • the rate of change of the light transmittance exceeds 70%, the attenuation of the intensity of light passing through the light transmission region on the shortest wavelength side increases, and the amplitude of the interference light decreases, so that the polishing end point is detected.
  • the accuracy and the measurement accuracy of the film thickness tend to decrease. More preferably, the rate of change of light transmittance is 40% or less!
  • the light transmission region is formed from a polyurethane resin having an aromatic ring concentration of 2% by weight or less.
  • the aromatic ring concentration refers to the weight ratio of the aromatic ring in the polyurethane resin.
  • the aromatic ring concentration is preferably 1% by weight or less.
  • the polyurethane resin is preferably a reaction cured product of an aliphatic and Z- or alicyclic isocyanate-terminated prepolymer and a chain extender.
  • the isocyanate component strength of the polyurethane resin is at least one selected from the group consisting of 1,6-hexamethylene diisocyanate, 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate, and isophorone diisocyanate. Preferred to be a seed.
  • Polyurethane resin containing the above prepolymer or isocyanate component is suitable as a material for the light transmission region because of its low aromatic ring concentration.
  • the material for forming the light transmission region is preferably a non-foamed material. If it is a non-foamed body, light scattering can be suppressed, so that an accurate reflectance can be detected and the detection accuracy of the polishing optical end point can be increased.
  • the polishing surface of the light transmission region does not have an uneven structure for holding and updating the polishing liquid. If there are macroscopic surface irregularities on the polished surface of the light transmission region, slurry containing additives such as gun particles accumulates in the recesses, causing light scattering and absorption, which tends to affect detection accuracy. Furthermore, it is preferable that the other surface side surface of the light transmission region does not have macro unevenness. This is because macroscopic surface irregularities may cause light scattering and immediately affect detection accuracy.
  • the material for forming the polishing region is a fine foam.
  • the average cell diameter of the fine foam is preferably 70 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less. If the average bubble diameter is 70 ⁇ m or less, the planarity will be good.
  • the specific gravity of the fine foam is preferably 0.5 to 1, more preferably 0.7 to 0.9.
  • the specific gravity is less than 0.5, the strength of the surface of the polishing area is reduced and the planarity of the material to be polished is reduced.
  • the specific gravity is greater than 1, the number of fine bubbles on the surface of the polishing area is reduced and the planarity is good.
  • the polishing rate tends to decrease.
  • the Asker D hardness of the fine foam is preferably 40 to 70 degrees, more preferably 45 to 60 degrees. Asker D Hardness When the strength is less than 0 degrees, the planarity of the material to be polished is reduced. When the hardness is greater than 70 degrees, the planarity is good, but the uniformity of the material to be polished is good. It tends to decrease.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device, including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional polishing apparatus used in CMP polishing.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing another example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing another example of the polishing pad of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a CMP polishing apparatus having an end point detection apparatus according to the present invention.
  • the light transmission region of the present invention is made of polyurethane resin having an aromatic ring concentration of 2% by weight or less, and the light transmittance is 30% or more over the entire wavelength range of 300 to 400 nm.
  • Polyurethane resin is a suitable material because it has high wear resistance and can suppress light scattering in the light transmission region due to dressing marks during polishing.
  • the polyurethane resin also has an isocyanate component, a polyol component (high molecular weight polyol, low molecular weight polyol, etc.), and chain extender power.
  • the isocyanate component includes 2,4 toluene diisocyanate, 2,6 toluene diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenol-methanemethane isocyanate, 4,4'-diphenyl. -Nolemethane diisocyanate, 1,5 naphthalene diisocyanate, p phenylene diisocyanate, m phenylene diisocyanate, p xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, etc.
  • Aromatic diisocyanates such as ethylene diisocyanate, 2, 2, 4 trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate; 1,4-cyclohexane diisocyanate 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, norbornane diisocyanate Alicyclic Jiisoshianeto Nate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic diisocyanate and Z or alicyclic diisocyanate to reduce the aromatic ring concentration to 2% by weight or less, particularly 1,6 hexamethylene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexyl It is preferred to use at least one diisocyanate selected from the group consisting of methane diisocyanate and isophorone diisocyanate! /.
  • Examples of the high molecular weight polyol include a polyether polyol typified by polytetramethylene ether glycol, a polyester polyol typified by polybutylene adipate, a polyglycol prolatatone polyol, and a polyester glycol such as polystroxyprolatatone and alkylene.
  • Polyester polycarbonate polyol exemplified by a reaction product with carbonate, etc., polyester polycarbonate polyol obtained by reacting ethylene carbonate with a polyhydric alcohol, and then reacting the resulting reaction mixture with an organic dicarboxylic acid, and a polyhydroxyl compound.
  • Strength obtained by transesterification of products with aryl carbonate -Bonate polyol and the like may be used alone or in combination of two or more.
  • ethylene glycol 1,2 propylene glycol, 1,3 propylene glycol, 1,4 butanediol, 1,6 hexanediol, neopentyl glycol
  • Low molecular weight polyols such as 1,4-cyclohexanedimethanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, and triethylene glycol may be used in combination.
  • low molecular weight polyamines such as ethylenediamine and diethylenetriamine may be used.
  • aromatic ring concentration 2% by weight or less, it is preferable to use a low molecular weight polyol or a low molecular weight polyamine having no aromatic ring.
  • Examples of the chain extender include the above low molecular weight polyol, the above low molecular weight polyamine, or 4, 4, monomethylene bis (o chloroa-rin) (MOCA), 2, 6 dichloro-p-phenylenediamine, 4, 4 '—Methylenebis (2,3 dichloroa-line), 3,5 bis (methylthio) -1,2,4 toluenediamine, 3,5 bis (methylthio) 2,6 toluenediamine, 3,5 dimethyltoluene-1,2,4 diamine, 3, 5 Jetyltoluene 2,6 Diamine, Trimethylene glycol 1 Dione p-Aminobenzoate, 1,2-bis (2-aminophenolthio) ethane, 4,4'-Diamino-3,3, Jetyl-5,5 , -Dimethyldiphenylmethane, N, N, -disec butyl- 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-jetyl-4,4,
  • Isocyanate component, polyol component, and chain extender in the polyurethane resin The ratio can be changed as appropriate depending on the molecular weight of each and the desired physical properties of the light transmission region produced therefrom.
  • the polyurethane resin can be manufactured by applying a known urethane resin technology such as a melting method or a solution method, but is preferably manufactured by a melting method in consideration of cost, working environment, and the like. .
  • a force that can be obtained by either a pre-polymer method or a one-shot method An isocyanate component and a polyol component force are synthesized in advance, and a chain extender is added to this.
  • the prebolimer method for reaction is preferred.
  • the method for producing the light transmission region is not particularly limited, and can be produced by a known method.
  • a polyurethane resin block manufactured by the above method is made to have a predetermined thickness using a band saw type or canna type slicer, a method of pouring the resin into a mold having a predetermined thickness of cavity, a method of coating, Examples include a method using sheet forming technology.
  • stirring blade type mixer it is preferable to stir at a rotation speed of lOOrpm or less so that bubbles are not mixed in the stirring step after mixing. Further, the stirring step is preferably performed under reduced pressure. Furthermore, since the air revolving and mixing type mixer is difficult for bubbles to be mixed even at high rotation, stirring and defoaming using the mixer is also a preferable method.
  • the shape and size of the light transmission region are not particularly limited, but it is preferable to have the same shape and size as the opening of the polishing region.
  • the light transmission region has the same thickness or less than the thickness of the polishing region. If the light transmission region is thicker than the polishing region, the wafer may be damaged by the protruding portion during polishing. On the other hand, if it is too thin, the durability will be insufficient.
  • the light transmission region is preferably equal to or less than the grindability of the polishing region. Light transmission area If it is difficult to grind from the polishing area, the wafer may be damaged by the protruding part during polishing.
  • the material for forming the polishing region can be used without particular limitation as long as it is usually used as a material for the polishing layer, but in the present invention, it is preferable to use a fine foam.
  • a fine foam By using a fine foam, the slurry can be held in the bubble portion on the surface, and the polishing rate can be increased.
  • polishing region for example, polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, polycarbonate resin, halogen-based resin (polysalt resin, polytetrafluorocarbon). Ethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), polystyrene, polyolefin resin (polyethylene, polypropylene, etc.), epoxy resin, and photosensitive resin. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Polyurethane resin is excellent in abrasion resistance, and a polymer having desired physical properties can be easily obtained by changing the raw material composition. Therefore, it is particularly preferable as a material for forming a polishing region.
  • the raw materials for polyurethane resin are the same as described above.
  • the number average molecular weight of the high-molecular-weight polyol is such that the strength of the resulting polyurethane, such as the elastic properties, is also 500 to 2000, preferably S, more preferably 500 to 1000.
  • the number average molecular weight is less than 500, the polyurethane using the number average molecular weight does not have sufficient elastic properties and becomes a brittle polymer. For this reason, the polishing pad with which this polyurethane force is also produced becomes too hard, causing scratches on the polishing surface of the object to be polished. Moreover, since it becomes easy to wear, the viewpoint power of the pad life is not preferable.
  • the number average molecular weight exceeds 2000 the polyurethane using the same becomes soft, so that the polishing pad produced with this polyurethane force tends to have inferior flatness characteristics.
  • the polyurethane resin can be produced by the same method as described above.
  • the method of finely foaming the polyurethane resin is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a hollow bead, a method of foaming by a mechanical foaming method, a chemical foaming method, and the like. . Each method may be used in combination, but a mechanical foaming method using a silicon surfactant which is a copolymer of polyalkylsiloxane and polymer is particularly preferable.
  • the silicon surfactants include SH-192, L-5340 (Toray Dow Corning (Made of silicone) and the like is exemplified as a suitable compound.
  • a powerful polyurethane foam manufacturing method has the following steps.
  • a silicon-based surfactant is added to isocyanate-terminated polymer and stirred in the presence of a non-reactive gas to disperse the non-reactive gas as fine bubbles to obtain a bubble dispersion. If the prepolymer is solid at room temperature, preheat to an appropriate temperature, melt and use
  • a chain extender is added to the bubble dispersion, mixed and stirred to obtain a foaming reaction solution.
  • the foaming reaction liquid is poured into a mold.
  • the foaming reaction liquid poured into the mold is heated and reaction-cured.
  • the non-reactive gas used to form the fine bubbles is preferably non-flammable. Specifically, nitrogen, oxygen, carbon dioxide gas, rare gases such as helium and argon, and these A gas mixture is exemplified, and the use of air that has been dried to remove moisture is most preferable in terms of cost.
  • a known stirring device can be used without particular limitation as a stirring device for dispersing non-reactive gas in the form of fine bubbles and dispersing it in the isocyanate end prepolymer containing the silicon-based surfactant.
  • Examples include a homogenizer, a dissolver, and a two-axis planetary mixer (a planetary mixer).
  • the shape of the stirring blade of the stirring device is not particularly limited, but it is preferable because fine bubbles can be obtained by using a Whisper type stirring blade.
  • the stirring in the mixing step is preferably an agitator that does not introduce large bubbles, even if it does not form bubbles.
  • a stirring device a planetary mixer One is preferred. It is also preferable to adjust the stirring conditions such as adjusting the rotation speed of the stirring blades as necessary, even if the same stirring device is used as the stirring device for the stirring step and the mixing step.
  • a known catalyst for promoting a polyurethane reaction such as tertiary amine or organotin may be used.
  • the type and addition amount of the catalyst are selected in consideration of the flow time for pouring into a mold having a predetermined shape after the mixing step.
  • the polyurethane foam is manufactured by a batch method in which each component is weighed and put into a container and stirred, or each component and a non-reactive gas are continuously supplied to a stirring device. It may be a continuous production method in which a molded product is produced by stirring and sending out the cell dispersion.
  • the polishing region is produced by cutting the polyurethane foam produced as described above into a predetermined size.
  • a groove for holding and renewing the slurry is provided on the polishing side surface in contact with the material to be polished. Since the polishing region is formed of a fine foam, it has a large number of openings on the polishing surface and has a function of holding the slurry. However, in order to efficiently further maintain the slurry and renew the slurry. Also, in order to prevent destruction of the material to be polished due to adsorption with the material to be polished, it is preferable to have a groove on the surface on the polishing side.
  • the groove is not particularly limited as long as it has a surface shape that holds and renews the slurry.
  • XY lattice groove concentric circular groove, through hole, non-through hole, polygonal column, circular column, spiral groove , Eccentric circular grooves, radial grooves, and combinations of these grooves.
  • the groove pitch, groove width, groove depth and the like are not particularly limited and are appropriately selected and formed.
  • these grooves are generally regular, but the groove pitch, groove width, groove depth, etc. may be changed for each range to make the slurry retention and renewability desirable. Is possible.
  • the method of forming the groove is not particularly limited.
  • a method of machine cutting using a jig such as a tool of a predetermined size, a resin having a predetermined surface shape, A method of casting and curing, a method of pressing and forming a resin with a press plate having a predetermined surface shape, a method of forming using photolithography, a method of forming using a printing method, a carbon dioxide gas laser, etc.
  • the method of forming by the laser beam using is mentioned.
  • the thickness of the polishing region is not particularly limited, but is usually about 0.8 to 4 mm, preferably 1 to 2 mm.
  • the polyurethane foam block is made to have a predetermined thickness using a band saw type or canna type slicer, and the resin is poured into a mold having a predetermined thickness of cavity. Examples include a curing method and a method using a coating technique or a sheet molding technique.
  • a method for producing a polishing pad having a polishing layer including a polishing region and a light transmission region is not particularly limited, and various methods can be considered. Specific examples will be described below. In the following specific examples, a polishing pad provided with a cushion layer is described. However, a cushion layer may not be provided! /, Or a polishing pad may be used! / ⁇ .
  • the polishing area 9 opened to a predetermined size is bonded to the double-sided tape 10, and the lower area is aligned with the opening of the polishing area 9 as shown in FIG. Then, the cushion layer 11 opened to a predetermined size is bonded together. Next, the double-sided tape 12 with the release paper 13 is bonded to the cushion layer 11, and the light transmission region 8 is fitted into the opening of the polishing region 9 and bonded.
  • a polishing region 9 opened to a predetermined size is bonded to a double-sided tape 10, and a cushion layer 11 is bonded to the bottom. Thereafter, the double-sided tape 10 and the cushion layer 11 are opened to a predetermined size so as to match the opening of the polishing region 9. Next, the double-sided tape 12 with the release paper 13 is attached to the cushion layer 11, and the light transmission region 8 is fitted into the opening of the polishing region 9, and then bonded.
  • a polishing region 9 opened to a predetermined size is bonded to a double-sided tape 10, and a cushion layer 11 is bonded thereto.
  • a double-sided tape 12 with release paper 13 is attached to the opposite side of the cushion layer 11, and then the polishing area. Open from the double-sided tape 10 to the release paper 13 to a predetermined size so as to match the opening of the area 9.
  • the light transmission region 8 is fitted into the opening of the polishing region 9 and bonded.
  • a member 14 that closes it since the opposite side of the light transmission region 8 is open and dust or the like may accumulate, it is preferable to attach a member 14 that closes it.
  • a cushion layer 11 to which a double-sided tape 12 with a release paper 13 is attached is opened to a predetermined size.
  • the polishing area 9 opened to a predetermined size is bonded to the double-sided tape 10, and these are bonded so that the openings match.
  • the light transmission region 8 is fitted into the opening of the polishing region 9 and bonded.
  • the opposite side of the polishing region is open and dust or the like may accumulate, it is preferable to attach a member 14 that closes it.
  • means for opening the polishing region, the cushion layer, etc. is not particularly limited.
  • a tool having a cutting ability is pressed and opened.
  • the size of the opening in the polishing region is not particularly limited.
  • the shape of the opening in the polishing region is not particularly limited.
  • the cushion layer supplements the characteristics of the polishing region (polishing layer).
  • the cushion layer is necessary to achieve both trade-off planarity and formality in CMP.
  • Planarity refers to the flatness of the pattern portion when the object to be polished having minute concaves and convexes generated during pattern formation is polished
  • formality refers to the uniformity of the entire object to be polished. Planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the formality is improved by the characteristics of the cushion layer.
  • the material for forming the cushion layer is not particularly limited.
  • fiber nonwoven fabrics such as polyester nonwoven fabric, nylon nonwoven fabric, and acrylic nonwoven fabric
  • resin-impregnated nonwoven fabric such as polyester nonwoven fabric impregnated with polyurethane, polyurethane foam, polyethylene foam
  • examples thereof include polymer resin foams, rubber resins such as butadiene rubber and isoprene rubber, and photosensitive resins.
  • Examples of means for bonding the polishing layer used in the polishing region 9 and the cushion layer 11 together include For example, a method of laminating a polishing region and a cushion layer via a double-sided tape and pressing it may be mentioned.
  • the double-sided tape has a general configuration in which an adhesive layer is provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film. In consideration of preventing the slurry from penetrating into the cushion layer, it is preferable to use a film for the substrate. Further, examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. In consideration of the metal ion content, an talyl-based adhesive is preferable because it has a low metal ion content. In addition, since the composition of the polishing region and the cushion layer may be different, the composition of each adhesive layer of the double-sided tape can be made different so that the adhesive strength of each layer can be optimized.
  • Examples of means for attaching the cushion layer 11 and the double-sided tape 12 include a method of pressing and adhering the double-sided tape to the cushion layer.
  • the double-sided tape has a general configuration in which an adhesive layer is provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film, as described above.
  • a substrate such as a nonwoven fabric or a film
  • the composition of the adhesive layer is the same as described above.
  • the member 14 is not particularly limited as long as it closes the opening. However, when polishing, it must be peelable.
  • the semiconductor device is manufactured through a step of polishing the surface of the semiconductor wafer using the polishing pad.
  • a semiconductor wafer is generally a laminate of a wiring metal and an oxide film on a silicon wafer.
  • the method and apparatus for polishing a semiconductor wafer are not particularly limited.
  • a polishing surface plate 2 that supports a polishing pad 1
  • a support table (polishing head) 5 that supports a semiconductor wafer 4
  • a wafer It is carried out using a backing material for performing uniform pressurization and a polishing apparatus equipped with a polishing agent 3 supply mechanism.
  • the polishing pad 1 is attached to the polishing surface plate 2 by attaching it with a double-sided tape, for example.
  • the polishing surface plate 2 and the support base 5 are arranged so that the polishing pad 1 and the semiconductor wafer 4 supported on each of the polishing surface plate 2 and the support table 5 face each other, and are provided with rotating shafts 6 and 7, respectively. Further, a pressure mechanism for pressing the semiconductor wafer 4 against the polishing pad 1 is provided on the support base 5 side. During polishing, the semiconductor wafer 4 is pressed against the polishing pad 1 while rotating the polishing platen 2 and the support base 5, and the slurry is Polishing while supplying one.
  • the slurry flow rate, polishing load, polishing platen rotation speed, and wafer rotation speed are not particularly limited, and are adjusted as appropriate.
  • semiconductor devices are manufactured by dicing, bonding, knocking, and the like.
  • the semiconductor device is used for an arithmetic processing device, a memory, and the like.
  • the produced light transmission region was cut into a size of 10 mm ⁇ 50 mm (thickness: 1.25 mm) to obtain a sample for measuring light transmittance.
  • the sample was placed in a glass cell filled with ultrapure water (optical path length 10 mm X optical path width lOmm X height 45 mm, manufactured by Mutual Riken Glass Manufacturing Co., Ltd.), and using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-1600PC) Measurement was performed in a measurement wavelength range of 300 to 400 nm.
  • the obtained measurement result of light transmittance was converted to light transmittance of lmm thickness using Lambert-Beer's law.
  • Table 3 shows the light transmittance at 300 nm and 400 nm, the maximum light transmittance and the minimum light transmittance in the measurement wavelength range of 300 to 40 Onm.
  • the polished area cut out in parallel with a microtome cutter as thin as about 1 mm in thickness was used as a sample for measuring average bubble diameter.
  • the sample is fixed on a glass slide, and using an image processing device (Image Analyzer V10, manufactured by Toyobo Co., Ltd.), the total bubble diameter is measured within an arbitrary 0.2 mm X O. 2 mm range, and the average bubble diameter is calculated. did.
  • Optical detection evaluation of the film thickness of the wafer was performed by the following method.
  • a wafer As a wafer, an 8-inch silicon wafer formed with a thermal oxide film: m was formed, and a light transmission region member having a thickness of 1.27 mm was installed thereon.
  • an interference type film thickness measuring device manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • film thickness measurement was performed several times in the wavelength region of 300 to 400 nm.
  • the calculated film thickness results and the state of peaks and valleys of interference light at each wavelength were confirmed, and the detection was evaluated based on the following criteria. Table 3 shows the measurement results.
  • a film thickness that is extremely reproducible is measured.
  • ⁇ A film thickness that can be reproduced is measured.
  • Terminal prepolymer A was obtained.
  • 6 parts by weight of 1,3-butanediol, 10 parts by weight of trimethylolpropane, and 0.3 part by weight of an amine catalyst (Kao, Kao No. 25) were mixed to prepare a mixed solution, and the mixture was mixed.
  • a polyether-based polymer manufactured by Du Royal, Adiprene L-32 5.
  • NCO concentration 2.2 22 meqZg
  • a silicon surfactant manufactured by Toray Dow Corning Silicone, SH192
  • the mixture was vigorously stirred for about 4 minutes so that bubbles were taken into the reaction system at a rotation speed of 900 rpm.
  • Thereto was added 26 parts by weight of 4,4,1-methylenebis (o-chloroa-line) (Ihalacamine MT, manufactured by Ihara Chemical Co.) previously melted at 120 ° C.
  • reaction solution was poured into a pan-shaped open mold.
  • reaction solution lost its fluidity, it was placed in an oven and post-cured at 110 ° C. for 6 hours to obtain a polyurethane foam block.
  • This polyurethane foam block was sliced using a band saw type slicer (manufactured by Fetsuken) to obtain a polyurethane foam sheet.
  • this sheet was puffed to a predetermined thickness using a puffing machine (made by Amitech) to obtain a sheet with an adjusted thickness accuracy (sheet thickness: 1.27 mm).
  • Sheets are punched out to a diameter of 6 lcm, and concentric groove force with a groove width of 0.25 mm, groove pitch of 1.50 mm, and groove depth of 0.40 mm on the surface using a groove processing machine (manufactured by Toho Steel Machine Co.) I went there.
  • a groove processing machine manufactured by Toho Steel Machine Co.
  • Using a laminator on the surface opposite to the grooved surface of this sheet apply double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double-tack tape), and then place a light transmission area at a predetermined position on this grooved sheet.
  • a polishing area with double-sided tape was made by punching out the hole (57.5mmX19.5mm) for fitting.
  • the physical properties of the prepared polishing region were an average bubble diameter of 48 m, a specific gravity of 0.86, and a Asker's D hardness of 53 degrees.
  • double-sided tape which is made of a cushioned layer made of polyethylene foam (Torayen clay, TORAYPEF, 0.8 mm thick) with a puffed surface.
  • double-sided tape was bonded to the cushion layer surface. After that, the cushion layer was punched out with a size of 51 mm ⁇ 13 mm out of the hole punched out to fit the light transmission region of the polishing region, and the hole was penetrated. Thereafter, the produced light transmitting region was fitted, and a polishing pad was produced.
  • a light transmission region was prepared in the same manner as in Example 1 at the blending ratios in Tables 1 and 2.
  • a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 using the light transmitting region.
  • Table 1 shows the light transmission. It is a blending ratio of isocyanate-terminated prepolymers which are raw materials in the excess region.
  • Table 2 shows the blending ratio of the light transmission region forming composition. The compounds listed in Tables 1 and 2 are as follows.
  • PTMG-650 Polytetramethylene ether glycol with a number average molecular weight of 650
  • PTMG-1000 Polytetramethylene ether glycol with a number average molecular weight of 1000
  • HMDI 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate
  • IPDI Isophorone diisocyanate
  • Ecure 100 (Albemarle): 3, 5 Jetyl-mixture of 2,4 toluene diamine and 3, 5 Jetyl 2, 6 toluene diamine
  • MOCA 4,4'-methylenebis (o chloroa-line)
  • Example 2 72.6 95.6 96.0 72.6 24.4 ®
  • Example 3 67.4 91.8 91.8 67.4 26.6 @ Actual 4 62.9 93.7 93.7 62.9 32,9 ⁇
  • Comparative Example 1 0 76.2 78.2 0 100
  • the end point of the wafer can be detected with good reproducibility by using a light transmission region having a light transmittance of 30% or more at a wavelength of 300 to 400 nm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

　広い波長範囲（特に短波長側）で光学的検知精度に優れる研磨パッドを提供することを目的とする。また、該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を提供することを目的とする。研磨領域及び光透過領域を含む研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記光透過領域は、芳香環濃度が２重量％以下のポリウレタン樹脂からなり、かつ前記光透過領域の光透過率は、波長３００～４００ｎｍの全範囲で３０％以上であることを特徴とする研磨パッド。

Description

明 細 書
研磨パッド
技術分野
[0001] 本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエノ、、ハードディスク用のガ ラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求さ れる材料の平坦化加工を安定、かつ高 、研磨効率で行うことが可能な研磨パッドの 製造方法に関するものである。本発明の製造方法によって得られる研磨パッドは、特 にシリコンウェハ並びにその上に酸ィ匕物層、金属層等が形成されたデバイスを、さら にこれらの酸化物層や金属層を積層'形成する前に平坦化する工程に好適に使用さ れる。
背景技術
[0002] 半導体装置を製造する際には、ウェハ表面に導電性膜を形成し、フォトリソグラフィ 一、エッチング等をすることにより配線層を形成する形成する工程や、配線層の上に 層間絶縁膜を形成する工程等が行われ、これらの工程によってウェハ表面に金属等 の導電体や絶縁体力 なる凹凸が生じる。近年、半導体集積回路の高密度化を目 的として配線の微細化や多層配線ィ匕が進んでいる力 これに伴い、ウェハ表面の凹 凸を平坦ィ匕する技術が重要となってきた。
[0003] ウェハ表面の凹凸を平坦ィ匕する方法としては、一般的にケミカルメカ-力ルポリシン グ（以下、 CMPという）が採用されている。 CMPは、ウェハの被研磨面を研磨パッド の研磨面に押し付けた状態で、砲粒が分散されたスラリー状の研磨剤（以下、スラリ 一という）を用いて研磨する技術である。 CMPで一般的に使用する研磨装置は、例 えば、図 1に示すように、研磨パッド 1を支持する研磨定盤 2と、被研磨材 (半導体ゥ ェハ） 4を支持する支持台（ポリシングヘッド） 5とウェハの均一加圧を行うためのバッ キング材と、研磨剤の供給機構を備えている。研磨パッド 1は、例えば、両面テープ で貼り付けることにより、研磨定盤 2に装着される。研磨定盤 2と支持台 5とは、それぞ れに支持された研磨パッド 1と被研磨材 4が対向するように配置され、それぞれに回 転軸 6、 7を備えている。また、支持台 5側には、被研磨材 4を研磨パッド 1に押し付け るための加圧機構が設けてある。
[0004] CMPを行う上で、ウェハ表面の平坦度の判定の問題がある。すなわち、希望の表 面特性や平面状態に到達した時点を検知する必要がある。従来、酸化膜の膜厚や 研磨速度等に関しては、テストウェハを定期的に処理し、結果を確認してから製品と なるウェハを研磨処理することが行われてきた。
[0005] しかし、この方法では、テストウェハを処理する時間とコストが無駄になり、また、あら 力じめ加工が全く施されて ヽな 、テストウェハと製品ウェハでは、 CMP特有のローデ イング効果により、研磨結果が異なり、製品ウェハを実際に加工してみないと、加工 結果の正確な予想が困難である。
[0006] そのため、最近では上記の問題点を解消するために、 CMPプロセス時に、その場 で、希望の表面特性や厚さが得られた時点を検出できる方法が望まれている。このよ うな検知にっ 、ては様々な方法が用いられて 、るが、測定精度や非接触測定にお ける空間分解能の点から光学的検知手段が主流となりつつある。
[0007] 光学的検知手段とは、具体的には光ビームを窓 (光透過領域)を通して研磨パッド 越しにウェハに照射して、その反射によって発生する干渉信号をモニターすることに よって研磨の終点を検知する方法である。
[0008] 現在、光ビームとしては、 300〜800nmに波長光を持つハロゲンランプを使用した 白色光が一般的に用いられている。
[0009] このような方法では、ウェハの表面層の厚さの変化をモニターして、表面凹凸の近 似的な深さを知ることによって終点が決定される。このような厚さの変化が凹凸の深さ に等しくなつた時点で、 CMPプロセスを終了させる。また、このような光学的手段によ る研磨の終点検知法およびその方法に用いられる研磨パッドについては様々なもの が提案されてきた。
[0010] 例えば、固体で均質な 190nmから 3500nmの波長光を透過する透明なポリマー シートを少なくとも一部分に有する研磨パッドが開示されている (特許文献 1)。また、 段付の透明プラグが挿入された研磨パッドが開示されている (特許文献 2)。また、ポ リシング面と同一面である透明プラグを有する研磨パッドが開示されて 、る（特許文 [0011] また、芳香族ポリアミンを含有しないポリウレタン榭脂からなり、かつ波長 400〜700 nmの全領域における光透過率が 50%以上である光透過領域を有する研磨パッドが 開示されて!ヽる (特許文献 4)。
[0012] また、透過度が波長 450〜850nmの領域において 30%以上である窓部材を有す る研磨パッドが開示されている (特許文献 5)。
[0013] 前記のように、光ビームとしてはハロゲンランプを使用した白色光などが用いられて いるが、白色光を用いた場合にはさまざまな波長光をウェハに上に当てることができ 、多くのウェハ表面のプロファイルが得られるという利点がある。この白色光を光ビー ムとして用いる場合には、広い波長範囲で検出精度を高める必要がある。しかしなが ら、従来の窓 (光透過領域)を有する研磨パッドは、短波長側 (紫外領域)での検出 精度が非常に悪ぐ光学的終点検出に誤作動が生じるという問題があった。今後、半 導体製造における高集積化'超小型化において、集積回路の配線幅はますます小さ くなつていくことが予想され、その際には高精度の光学的終点検知が必要となるが、 従来の終点検知用の窓は広い波長範囲 (特に短波長側)で十分満足できるほどの 精度を有していない。
[0014] 特許文献 1 :特表平 11 512977号公報
特許文献 2：特開平 9 7985号公報
特許文献 3 :特開平 10— 83977号公報
特許文献 4：特許第 3582790号明細書
特許文献 5 :特表 2003— 48151号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0015] 本発明は、広 、波長範囲 (特に短波長側)で光学的検知精度に優れる研磨パッド を提供することを目的とする。また、該研磨パッドを用いて半導体ウェハの表面を研 磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0016] 本発明者は、上述のような現状に鑑み鋭意研究を重ねた結果、研磨パッド用の光 透過領域として、下記の光透過領域を用いることにより、上記課題を解決できることを 見出した。
[0017] すなわち本発明は、研磨領域及び光透過領域を含む研磨層を有する研磨パッドに おいて、前記光透過領域は、芳香環濃度が 2重量％以下のポリウレタン榭脂からなり 、かつ前記光透過領域の光透過率は、波長 300〜400nmの全範囲で 30%以上で あることを特徴とする研磨パッド、に関する。
[0018] 光透過領域を通過する光の強度の減衰が少な!/ヽほど研磨終点の検出精や膜厚の 測定精度を高めることができる。そのため、使用する測定光の波長における光透過 率の度合いは、研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度を決定づけるため重要とな る。本発明の光透過領域は、特に短波長側での光透過率の減衰が小さぐ広い波長 範囲で検出精度を高く維持することが可能である。
[0019] 上記のように一般的に用いられている膜厚測定装置は、 300〜800nm付近に発 信波長を持つレーザーを用いているため、特に短波長側（300〜400nm)での光透 過領域の光透過率が 30%以上であれば高い反射光が得られ、終点検出精度や膜 厚検出精度を格段に向上させることができる。該短波長側での光透過領域の光透過 率は 40%以上であることが好ましい。なお、本発明における光透過率は、光透過領 域の厚みが lmmの場合の値、又は lmmの厚みに換算した場合の値である。一般に 、光透過率は、 Lambert— Beerの法則より、物体の厚みによって変化する。厚みが 大きいほど、光透過率は低下するため、厚みを一定にした時の光透過率を算出する 必要がある。
[0020] 前記光透過領域は、下記式で表される波長 300〜400nmにおける光透過率の変 化率が 70%以下であることが好ましい。
[0021] 変化率（％) = { (300〜400nmにおける最大光透過率 300〜400nmにおける 最小光透過率） Z300〜400nmにおける最大光透過率 } X 100
[0022] 光透過率の変化率が 70%を超える場合には、最短波長側での光透過領域を通過 する光の強度の減衰が大きくなり、干渉光の振幅が小さくなるため研磨終点の検出 精度や膜厚の測定精度が低下する傾向にある。光透過率の変化率は 40%以下であ ることがより好まし!/、。
[0023] 光透過領域は、芳香環濃度が 2重量％以下のポリウレタン榭脂から形成される。該 ポリウレタン榭脂を用いることにより波長 300〜400nmの全範囲における光透過領 域の光透過率を 30%以上に調整することができる。ここで、芳香環濃度とは、ポリウ レタン樹脂中の芳香環の重量割合をいう。芳香環濃度は 1重量％以下であることが 好ましい。
[0024] 前記ポリウレタン榭脂は、脂肪族系及び Z又は脂環族系イソシァネート末端プレボ リマーと鎖延長剤との反応硬化物であることが好ましい。また、前記ポリウレタン榭脂 のイソシァネート成分力 1, 6—へキサメチレンジイソシァネート、 4, 4，ージシクロへ キシルメタンジイソシァネート、及びイソホロンジイソシァネートからなる群より選択され る少なくとも 1種であることが好まし 、。上記プレボリマー又はイソシァネート成分を含 むポリウレタン榭脂は、芳香環濃度が小さ!ヽため光透過領域の材料として好適である
[0025] 本発明にお 、て、光透過領域の形成材料は無発泡体であることが好ま 、。無発 泡体であれば光の散乱を抑制することができるため、正確な反射率を検出することが でき、研磨の光学終点の検出精度を高めることができる。
[0026] また、光透過領域の研磨側表面に研磨液を保持，更新する凹凸構造を有しないこ とが好ましい。光透過領域の研磨側表面にマクロな表面凹凸があると、凹部に砲粒 等の添加剤を含有したスラリーが溜まり、光の散乱 ·吸収が起こり、検出精度に影響 を及ぼす傾向にある。さらに、光透過領域の他面側表面もマクロな表面凹凸を有しな いことが好ましい。マクロな表面凹凸があると、光の散乱が起こりやすぐ検出精度に 影響を及ぼすおそれがあるからである。
[0027] 本発明にお 、ては、研磨領域の形成材料が微細発泡体であることが好ま 、。
[0028] また、前記微細発泡体の平均気泡径は、 70 μ m以下であることが好ましぐさらに 好ましくは 50 μ m以下である。平均気泡径が 70 μ m以下であれば、プラナリティ（平 坦性）が良好となる。
[0029] また、前記微細発泡体の比重は、 0. 5〜1であることが好ましぐより好ましくは 0. 7 〜0. 9である。比重が 0. 5未満の場合、研磨領域表面の強度が低下し、被研磨材の プラナリティが低下し、 1より大きい場合は、研磨領域表面の微細気泡の数が少なく なり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が小さくなる傾向にある。 [0030] また、前記微細発泡体のァスカー D硬度は、 40〜70度であることが好ましぐより好 ましくは 45〜60度である。ァスカー D硬度力 0度未満の場合には、被研磨材のプラ ナリティが低下し、 70度より大きい場合には、プラナリティは良好であるが、被研磨材 のュ-フォーミティ (均一性）が低下する傾向にある。
[0031] また、本発明は、前記研磨パッドを用いて半導体ウェ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、に関する。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]CMP研磨で使用する従来の研磨装置の一例を示す概略構成図
[図 2]本発明の研磨パッドの一例を示す概略断面図
[図 3]本発明の研磨パッドの他の一例を示す概略断面図
[図 4]本発明の研磨パッドの他の一例を示す概略断面図
[図 5]本発明の研磨パッドの他の一例を示す概略断面図
[図 6]本発明の終点検出装置を有する CMP研磨装置の一例を示す概略構成図 符号の説明
[0033] 1:研磨パッド
2:定盤
3:研磨剤 (スラリー）
4:被研磨対象物 (ウェハ）
5：被研磨対象物（ウェハ)支持台（ポリシングヘッド）
6、 7:回転軸
8:光透過領域
9:研磨領域
10、 12:両面テープ
11:クッション層
13:離型紙 (フィルム）
14:開口部を塞ぐ部材
15:レーザー干渉計
16:レーザービーム 発明を実施するための最良の形態
[0034] 本発明の光透過領域は、芳香環濃度が 2重量％以下のポリウレタン榭脂からなり、 かつその光透過率は、波長 300〜400nmの全範囲で 30%以上である。
[0035] ポリウレタン榭脂は耐摩耗性が高ぐ研磨中のドレッシング痕による光透過領域の 光散乱を抑制できるため好適な材料である。
[0036] 前記ポリウレタン榭脂は、イソシァネート成分、ポリオール成分 (高分子量ポリオ一 ル、低分子量ポリオールなど）、及び鎖延長剤力もなるものである。
[0037] イソシァネート成分としては、 2, 4 トルエンジイソシァネート、 2, 6 トルエンジイソ シァネート、 2, 2'ージフエ-ルメタンジイソシァネート、 2, 4'ージフエ-ノレメタンジィ ソシァネート、 4, 4'ージフエ-ノレメタンジイソシァネート、 1, 5 ナフタレンジイソシァ ネート、 p フエ二レンジイソシァネート、 m フエ二レンジイソシァネート、 p キシリレ ンジイソシァネート、 m—キシリレンジイソシァネ一ト等の芳香族ジイソシァネート；ェ チレンジイソシァネート、 2, 2, 4 トリメチルへキサメチレンジイソシァネート、 1, 6— へキサメチレンジイソシァネート等の脂肪族ジイソシァネート； 1, 4ーシクロへキサン ジイソシァネート、 4, 4'ージシクロへキシルメタンジイソシァネート、イソホロンジイソ シァネート、ノルボルナンジイソシァネート等の脂環式ジイソシァネートが挙げられる。 これらは 1種で用いても、 2種以上を混合しても差し支えない。芳香環濃度を 2重量％ 以下にするために脂肪族ジイソシァネート及び Z又は脂環式ジイソシァネートを用い ることが好ましぐ特に 1, 6 へキサメチレンジイソシァネート、 4, 4'ージシクロへキ シルメタンジイソシァネート、及びイソホロンジイソシァネートからなる群より選択される 少なくとも 1種のジイソシァネートを用いることが好まし!/、。
[0038] 高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポ リエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、 ポリ力プロラタトンポリオール、ポリ力プロラタトンのようなポリエステルグリコールとアル キレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオ ール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合 物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、及びポ リヒドキシルイ匕合物とァリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリ力 ーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよぐ 2種以上を併 用してもよい。これらのうち、芳香環濃度を 2重量％以下にするために、芳香環を持た ない高分子量ポリオールを用いることが好ましい。また、光透過率を向上させるため に、長い共鳴構造を持たない高分子量ポリオールや、電子吸引性'電子供与性の高 V、骨格構造をあまり持たな!、高分子量ポリオールを用いることが好ま U、。
[0039] また、ポリオール成分として上述した高分子量ポリオールの他に、エチレングリコー ル、 1, 2 プロピレングリコール、 1, 3 プロピレングリコール、 1, 4 ブタンジォー ル、 1, 6 へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、 1, 4ーシクロへキサンジメタ ノール、 3—メチルー 1, 5 ペンタンジオール、ジエチレングリコール、及びトリエチレ ングリコール等の低分子量ポリオールを併用してもよい。また、エチレンジァミン、及 びジエチレントリァミン等の低分子量ポリアミンを用いてもょ 、。芳香環濃度を 2重量 %以下にするために、芳香環を持たな 、低分子量ポリオールや低分子量ポリアミン を用いることが好ましい。
[0040] 鎖延長剤としては、上記低分子量ポリオール、上記低分子量ポリアミン、あるいは 4 , 4，一メチレンビス（o クロロア-リン）（MOCA)、 2, 6 ジクロロ一 p フエ-レンジ ァミン、 4, 4'—メチレンビス（2, 3 ジクロロア-リン）、 3, 5 ビス（メチルチオ）一 2, 4 トルエンジァミン、 3, 5 ビス（メチルチオ） 2, 6 トルエンジァミン、 3, 5 ジ ェチルトルエン一 2, 4 ジァミン、 3, 5 ジェチルトルエン一 2, 6 ジァミン、トリメチ レングリコール一ジ一 p ァミノべンゾエート、 1, 2—ビス（2—ァミノフエ-ルチオ）ェ タン、 4, 4'ージアミノー 3, 3，一ジェチルー 5, 5，ージメチルジフエニルメタン、 N, N ，ージ sec ブチルー 4, 4'ージアミノジフエニルメタン、 3, 3'—ジェチルー 4, 4， ージアミノジフエ二ノレメタン、 m キシリレンジァミン、 N, N，ージ sec ブチノレー p フエ二レンジァミン、 m フエ二レンジァミン、及び p キシリレンジァミン等に例示さ れる芳香族ポリアミンを挙げることができる。これらは 1種で用いても、 2種以上を混合 しても差し支えない。ただし、ポリウレタン榭脂の芳香環濃度を 2重量％以下にするた めに、前記芳香族ポリアミンは、使用しないことが好ましいが、上記芳香環濃度の範 囲内で配合してもよい。
[0041] 前記ポリウレタン榭脂におけるイソシァネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤 の比は、各々の分子量やこれらから製造される光透過領域の所望物性などにより適 宜変更できる。
[0042] 前記ポリウレタン榭脂は、溶融法、溶液法など公知のウレタンィ匕技術を応用して製 造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造すること が好ましい。
[0043] 前記ポリウレタン榭脂の重合手順としては、プレボリマー法、ワンショット法のどちら でも可能である力 事前にイソシァネート成分とポリオール成分力 イソシァネート末 端プレボリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレボリマー法が好ま しい。
[0044] 光透過領域の作製方法は特に制限されず、公知の方法により作製できる。例えば 、前記方法により製造したポリウレタン榭脂のブロックをバンドソー方式やカンナ方式 のスライサーを用いて所定厚みにする方法、所定厚みのキヤビティーを持った金型 に榭脂を流し込み硬化させる方法、コーティング技術やシート成形技術を用いた方 法などが挙げられる。なお、光透過領域に気泡がある場合には、光の散乱により反射 光の減衰が大きくなり研磨終点検出精度や膜厚測定精度が低下する傾向にある。し たがって、このような気泡を除去するために前記材料を混合する前に lOTorr以下に 減圧することにより材料中に含まれる気体を十分に除去することが好ましい。また、混 合後の撹拌工程にぉ 、ては気泡が混入しな 、ように、通常用いられる撹拌翼式ミキ サ一の場合には、回転数 lOOrpm以下で撹拌することが好ましい。また、撹拌工程に おいても減圧下で行うことが好ましい。さら〖こ、自転公転式混合機は、高回転でも気 泡が混入しにくいため、該混合機を用いて撹拌、脱泡を行うことも好ましい方法であ る。
[0045] 光透過領域の形状、大きさは特に制限されるものではな 、が、研磨領域の開口部 と同様の形状、大きさにすることが好ましい。
[0046] 光透過領域は、研磨領域の厚みと同一厚さ又はそれ以下にすることが好ま 、。光 透過領域が研磨領域より厚い場合には、研磨中に突き出た部分によりウェハを傷つ けるおそれがある。一方、薄すぎる場合には耐久性が不十分になる。また、光透過領 域は、研磨領域の研削性と同等又はそれ以下にすることが好ましい。光透過領域が 研磨領域より研削されにくい場合には、研磨中に突き出た部分によりウェハを傷つけ るおそれがある。
[0047] 研磨領域の形成材料は、研磨層の材料として通常用いられるものであれば特に制 限なく使用できるが、本発明においては微細発泡体を用いることが好ましい。微細発 泡体とすることにより表面にある気泡部分にスラリーを保持することができ、研磨速度 を大きくすることができる。
[0048] 研磨領域の形成材料としては、例えば、ポリウレタン榭脂、ポリエステル榭脂、ポリア ミド榭脂、アクリル榭脂、ポリカーボネート榭脂、ハロゲン系榭脂 (ポリ塩ィ匕ビュル、ポリ テトラフルォロエチレン、ポリフッ化ビ-リデンなど）、ポリスチレン、ォレフィン系榭脂（ ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ榭脂、及び感光性榭脂などが挙げられ る。これらは単独で使用してもよぐ 2種以上を併用してもよい。
[0049] ポリウレタン榭脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性 を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨領域の形成材料として特に好 ま 、材料である。ポリウレタン榭脂の原料は前記と同様である。
[0050] 高分子量ポリオールの数平均分子量は、得られるポリウレタンの弾性特性等の観点 力も 500〜2000であること力 S好ましく、より好ましくは 500〜 1000である。数平均分 子量が 500未満であると、これを用いたポリウレタンは十分な弾性特性を有さず、脆 いポリマーとなる。そのためこのポリウレタン力も製造される研磨パッドは硬くなりすぎ 、被研磨対象物の研磨面のスクラッチの原因となる。また、摩耗しやすくなるため、パ ッド寿命の観点力 も好ましくない。一方、数平均分子量が 2000を超えると、これを 用いたポリウレタンは軟ら力べなるため、このポリウレタン力も製造される研磨パッドは 平坦ィ匕特性に劣る傾向にある。
[0051] 前記ポリウレタン榭脂は、前記方法と同様の方法により製造することができる。
[0052] 前記ポリウレタン榭脂を微細発泡させる方法は特に制限されな 、が、例えば中空ビ ーズを添加する方法、機械的発泡法、及び化学的発泡法等により発泡させる方法な どが挙げられる。なお、各方法を併用してもよいが、特にポリアルキルシロキサンとポ リエ一テルとの共重合体であるシリコン系界面活性剤を使用した機械的発泡法が好 ましい。該シリコン系界面活性剤としては、 SH— 192、 L— 5340 (東レダウコーニン グシリコーン製)等が好適な化合物として例示される。
[0053] 研磨領域に用いられる独立気泡タイプのポリウレタン発泡体を製造する方法の例に ついて以下に説明する。力かるポリウレタン発泡体の製造方法は、以下の工程を有 する。
1)イソシァネート末端プレボリマーの気泡分散液を作製する発泡工程
イソシァネート末端プレボリマーにシリコン系界面活性剤を添加し、非反応性気体 の存在下で撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。 前記プレボリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する
2)硬化剤 (鎖延長剤)混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤を添加、混合、撹拌して発泡反応液とする。
3)注型工程
上記の発泡反応液をモールドに流し込む。
4)硬化工程
モールドに流し込まれた発泡反応液を加熱し、反応硬化させる。
[0054] 微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないもの が好ましぐ具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれ らの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好 ましい。
[0055] 非反応性気体を微細気泡状にしてシリコン系界面活性剤を含むイソシァネート末 端プレボリマーに分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置を特に限定なく使 用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、 2軸遊星型ミキサー（ブラ ネタリーミキサー)等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されな ヽが 、ホイツパー型の撹拌翼を使用すると微細気泡が得られるため好まし 、。
[0056] なお、撹拌工程にぉ ヽて気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長 剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ま U、態様である 。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよぐ大きな気泡を卷 き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサ 一が好適である。撹拌工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても 支障はなぐ必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行 つて使用することも好適である。
[0057] 前記ポリウレタン発泡体の製造方法においては、発泡反応液を型に流し込んで流 動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的 特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に発泡反応液を流し込んで 直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよぐそのような条件 下でもすぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬 化反応は、常圧で行うと気泡形状が安定するため好ましい。
[0058] 前記ポリウレタン榭脂の製造において、第 3級ァミン系、有機スズ系等の公知のポリ ウレタン反応を促進する触媒を使用してもカゝまわない。触媒の種類、添加量は、混合 工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。
[0059] 前記ポリウレタン発泡体の製造は、容器に各成分を計量して投入し、撹拌するバッ チ方式であっても、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌 し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよ 、。
[0060] 研磨領域は、以上のようにして作製されたポリウレタン発泡体を、所定のサイズに裁 断して製造される。
[0061] 微細発泡体力もなる研磨領域は、被研磨材と接触する研磨側表面に、スラリーを保 持-更新するための溝が設けられていることが好ましい。該研磨領域は、微細発泡体 により形成されているため研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持する働きを持 つているが、更なるスラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、また被研磨 材との吸着による被研磨材の破壊を防ぐためにも、研磨側表面に溝を有することが 好ましい。溝は、スラリーを保持 ·更新する表面形状であれば特に限定されるもので はなぐ例えば、 XY格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円 柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げ られる。また、溝ピッチ、溝幅、溝深さ等も特に制限されず適宜選択して形成される。 さらに、これらの溝は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持'更新性を 望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも 可能である。
[0062] 前記溝の形成方法は特に限定されるものではな 、が、例えば、所定サイズのバイト のような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に榭脂を流し こみ硬化させる方法、所定の表面形状を有したプレス板で榭脂をプレスして形成する 方法、フォトリソグラフィを用いて形成する方法、印刷手法を用いて形成する方法、及 び炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光により形成する方法などが挙げられる。
[0063] 研磨領域の厚みは特に限定されるものではないが、通常 0. 8〜4mm程度であり、 好ましくは l〜2mmである。前記厚みの研磨領域を作製する方法としては、前記ポリ ウレタン発泡体のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定 厚みにする方法、所定厚みのキヤビティーを持った金型に榭脂を流し込み硬化させ る方法、及びコーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが挙げられる。
[0064] 研磨領域及び光透過領域を含む研磨層を有する研磨パッドの製造方法は特に制 限されず、種々の方法が考えられるが、具体的な例を以下に説明する。なお、下記 具体例ではクッション層を設けた研磨パッドにっ 、て記載して 、るが、クッション層を 設けな!/、研磨パッドであってもよ!/ヽ。
[0065] まず 1つめの例は、図 2に示すように、所定の大きさに開口した研磨領域 9を両面テ ープ 10と貼り合わせ、その下に研磨領域 9の開口部に合わせるように、所定の大きさ に開口したクッション層 11を貼り合わせる。次に、クッション層 11に離型紙 13のつい た両面テープ 12を貼りあわせ、研磨領域 9の開口部に光透過領域 8をはめ込み、貼 り合わせる方法である。
[0066] 2つめの具体例としては、図 3に示すように、所定の大きさに開口した研磨領域 9を 両面テープ 10と貼り合わせ、その下にクッション層 11を貼り合わせる。その後、研磨 領域 9の開口部に合わせるように、両面テープ 10、及びクッション層 11を所定の大き さに開口する。次に、クッション層 11に離型紙 13のついた両面テープ 12を貼りあわ せ、研磨領域 9の開口部に光透過領域 8をはめ込み、貼り合わせる方法である。
[0067] 3つめの具体例としては、図 4に示すように、所定の大きさに開口した研磨領域 9を 両面テープ 10と貼り合わせ、その下にクッション層 11を貼り合わせる。次に、クッショ ン層 11の反対面に離型紙 13のついた両面テープ 12を貼りあわせ、その後、研磨領 域 9の開口部に合わせるように、両面テープ 10から離型紙 13まで所定の大きさに開 口する。研磨領域 9の開口部に光透過領域 8をはめ込み、貼り合わせる方法である。 なおこの場合、光透過領域 8の反対側が開放された状態になり、埃等がたまる可能 性があるため、それを塞ぐ部材 14を取り付けることが好ま 、。
[0068] 4つめの具体例としては、図 5に示すように、離型紙 13のついた両面テープ 12を貼 り合わせたクッション層 11を所定の大きさに開口する。次に所定の大きさに開口した 研磨領域 9を両面テープ 10と貼り合わせ、これらを開口部が合うように貼りあわせる。 そして研磨領域 9の開口部に光透過領域 8をはめ込み、貼り合わせる方法である。な おこの場合、研磨領域の反対側が開放された状態になり、埃等がたまる可能性があ るため、それを塞ぐ部材 14を取り付けることが好ましい。
[0069] 前記研磨パッドの作成方法にお!、て、研磨領域やクッション層などを開口する手段 は特に制限されるものではないが、例えば、切削能力をもつ治具をプレスして開口す る方法、炭酸レーザーなどによるレーザーを利用する方法、及びバイトのような治具 にて研削する方法などが挙げられる。なお、研磨領域の開口部の大きさは特に制限 されない。また、研磨領域の開口部の形状も特に制限されない。
[0070] 前記クッション層は、研磨領域 (研磨層）の特性を補うものである。クッション層は、 C MPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリテイとュ-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。プラナリテイとは、パターン形成時に発生する微小凹 凸のある被研磨対象物を研磨した時のパターン部の平坦性を 、、ュ-フォーミティ とは、被研磨対象物全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改 善し、クッション層の特性によってュ-フォーミティを改善することを行う。本発明の研 磨パッドにお 、ては、クッション層は研磨層より柔らカ 、ものを用いることが好まし!/、。
[0071] 前記クッション層の形成材料は特に制限されないが、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、ポリウレタンを含浸したポリエス テル不織布のような榭脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームな どの高分子榭脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性榭脂、及び感 光性榭脂などが挙げられる。
[0072] 研磨領域 9に用いられる研磨層とクッション層 11とを貼り合わせる手段としては、例 えば、研磨領域とクッション層を両面テープを介して積層し、プレスする方法が挙げら れる。
[0073] 両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成 を有するものである。クッション層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材 にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接 着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アタリ ル系接着剤は金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨領域とクッション 層は組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、 各層の接着力を適正化することも可能である。
[0074] クッション層 11と両面テープ 12とを貼り合わせる手段としては、クッション層に両面 テープをプレスして接着する方法が挙げられる。
[0075] 該両面テープは、上述と同様に不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設け た一般的な構成を有するものである。研磨パッドの使用後に、プラテンから剥がすこ とを考慮すると、基材にフィルムを用いるとテープ残り等を解消することができるため 好ましい。また、接着層の組成は、上述と同様である。
[0076] 前記部材 14は、開口部を塞ぐものであれば特に制限されるものではな 、。但し、研 磨を行う際には、剥離可能なものでなければならない。
[0077] 半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウェハの表面を研磨する工程 を経て製造される。半導体ウェハとは、一般にシリコンウェハ上に配線金属及び酸化 膜を積層したものである。半導体ウェハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、 例えば、図 1に示すように研磨パッド 1を支持する研磨定盤 2と、半導体ウェハ 4を支 持する支持台（ポリシングヘッド） 5とウェハへの均一加圧を行うためのバッキング材と 、研磨剤 3の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド 1は、例 えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤 2に装着される。研磨定盤 2と支 持台 5とは、それぞれに支持された研磨パッド 1と半導体ウエノ、 4が対向するように配 置され、それぞれに回転軸 6、 7を備えている。また、支持台 5側には、半導体ウェハ 4を研磨パッド 1に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨 定盤 2と支持台 5とを回転させつつ半導体ウェハ 4を研磨パッド 1に押し付け、スラリ 一を供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びゥ ェハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。
[0078] これにより半導体ウェハ 4の表面の突出した部分が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、ノ 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。
実施例
[0079] 以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実 施例等における評価項目は下記のようにして測定した。
[0080] (光透過率測定）
作製した光透過領域を 10mm X 50mm (厚み： 1. 25mm)の大きさに切り出して光 透過率測定用試料とした。該試料を超純水が充填されたガラスセル (光路長 10mm X光路幅 lOmm X高さ 45mm、相互理化学硝子製作所製）に入れ、分光光度計（ 島津製作所製、 UV— 1600PC)を用いて、測定波長域 300〜400nmで測定した。 得られた光透過率の測定結果を Lambert— Beerの法則を用いて、厚み lmmの光 透過率に換算した。 300nm及び 400nm〖こおける光透過率、測定波長域 300〜40 Onmにおける最大光透過率及び最小光透過率を表 3に示す。
[0081] (平均気泡径測定）
厚み lmm程度になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出した研磨領域を 平均気泡径測定用試料とした。試料をスライドガラス上に固定し、画像処理装置 (東 洋紡社製、 Image Analyzer V10)を用いて、任意の 0. 2mm X O. 2mm範囲の 全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。
[0082] (比重測定）
JIS Z8807— 1976に準拠して行った。 4cm X 8. 5cmの短冊状（厚み：任意）に 切り出した研磨領域を比重測定用試料とし、温度 23°C± 2°C、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、比重を測定した。
[0083] (ァスカー D硬度測定）
JIS K6253— 1997に準拠して行った。 2cm X 2cm (厚み：任意）の大きさに切り 出した研磨領域を硬度測定用試料とし、温度 23°C± 2°C、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、ァスカー D型硬度計)を用い、硬度を測定した。
[0084] (膜厚検出評価）
ウェハの膜厚の光学的検出評価は以下のような手法で行った。ウェハとして、 8イン チのシリコンウェハに熱酸ィ匕膜を: m製膜したものを用い、その上に、厚み 1. 27m mの光透過領域部材を設置した。干渉式膜厚測定装置 (大塚電子社製)を用い、波 長領域 300〜400nm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、以下のような基準で検出評価した。 測定結果を表 3に示す。
◎:極めて再現よぐ膜厚が測定されている。
〇：再現よぐ膜厚が測定されている。
X：再現性が悪ぐ検出精度が不十分である。
[0085] 実施例 1
〔光透過領域の作製〕
容器にへキサメチレンジイソシァネート 625重量部、数平均分子量 650のポリテトラ メチレンエーテルグリコール 242重量部、及び 1, 3—ブタンジオール 134重量部を 入れ、 80°Cで 2時間加熱撹拌してイソシァネート末端プレボリマー Aを得た。次に、 1 , 3—ブタンジオール 6重量部、トリメチロールプロパン 10重量部、及びアミン触媒（花 王製、 Kao No. 25) 0. 35重量部を混合して混合液を調製し、該混合液にイソシァ ネート末端プレポリマー A100重量部をカ卩え、ハイブリッドミキサー（キーエンス製）で 十分に撹拌し、脱泡して光透過領域形成組成物を得た。その後、光透過領域形成 組成物を離型処理済のモールド上に滴下し、その上面に離型処理済の PETフィル ムを被せ、 -ップロールにて厚みを 1. 25mmに調整した。その後、該モールドをォ ーブン内に入れ、 100°Cで 16時間キュアを行ってポリウレタン榭脂シートを得た。該 ポリウレタン榭脂シートをトムソン刃で打ち抜いて光透過領域（57mm X 19mm、厚さ 1. 25mm)を作製した。
[0086] 〔研磨領域の作製〕
反応容器内に、ポリエーテル系プレボリマー（ュ-ロイヤル社製、アジプレン L— 32 5、NCO濃度： 2. 22meqZg) 100重量部，及びシリコン系界面活性剤 (東レダウコ 一-ングシリコーン製、 SH192) 3重量部を混合し、温度を 80°Cに調整した。撹拌翼 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分間激しく撹拌を 行った。そこへ予め 120°Cで溶融した 4, 4，一メチレンビス（o—クロロア-リン）（ィハ ラケミカル社製、ィハラキュアミン MT) 26重量部を添加した。その後、約 1分間撹拌 を続けて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°Cで 6時間ポストキュアを行い、ポリウ レタン発泡体ブロックを得た。このポリウレタン発泡体ブロックをバンドソータイプのス ライサー (フェツケン社製)を用いてスライスし、ポリウレタン発泡体シートを得た。次に このシートをパフ機 (アミテック社製)を使用して、所定の厚さに表面パフをし、厚み精 度を整えたシートとした（シート厚み： 1. 27mm) oこのパフ処理をしたシートを直径 6 lcmの大きさで打ち抜き、溝加工機 (東邦鋼機社製)を用いて表面に溝幅 0. 25mm 、溝ピッチ 1. 50mm,溝深さ 0. 40mmの同心円状の溝力卩ェを行った。このシートの 溝加工面と反対側の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、その後、この溝加工したシートの所定位置に光透過領域をは め込むための穴（57. 5mmX 19. 5mm)を打ち抜いて両面テープ付き研磨領域を 作製した。作製した研磨領域の各物性は、平均気泡径 48 m、比重 0. 86、ァスカ 一 D硬度 53度であった。
[0087] 〔研磨パッドの作製〕
表面をパフがけし、コロナ処理したポリエチレンフォーム (東レネ土製、トーレぺフ、厚 さ 0. 8mm)からなるクッション層を作製した両面テープ付き研磨領域の粘着面に、ラ ミ機を用いて貼り合わせた。さらにクッション層表面に両面テープを貼り合わせた。そ の後、研磨領域の光透過領域をはめ込むために打ち抜いた穴部分のうち、 51mm X 13mmの大きさでクッション層を打ち抜き、穴を貫通させた。その後、作製した光透 過領域をはめ込み、研磨パッドを作製した。
[0088] 実施例 2〜7及び比較例 1
表 1及び 2の配合割合で実施例 1と同様の方法で光透過領域を作製した。該光透 過領域を用いて実施例 1と同様の方法で研磨パッドを作製した。なお、表 1は、光透 過領域の原料であるイソシァネート末端プレボリマーの配合割合である。表 2は、光 透過領域形成組成物の配合割合である。表 1及び 2に記載の化合物は以下の通りで める。
PTMG -650:数平均分子量 650のポリテトラメチレンエーテルグリコール
PTMG-1000：数平均分子量 1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール
1.3- BG:l, 3 ブタンジオール
1.4- BG:l, 4 ブタンジオール
DEG：ジエチレングリコーノレ
TMP：トリメチロールプロパン
HDI:1， 6 へキサメチレンジイソシァネート
HMDI:4, 4'ージシクロへキシルメタンジイソシァネート
IPDI:イソホロンジイソシァネート
TDI：トルエンジイソシァネート
エタキュア 100 (アルべマール社製）： 3， 5 ジェチル— 2, 4 トルエンジァミンと 3, 5 ジェチルー 2, 6 トルエンジァミンとの混合物
MOCA:4， 4'—メチレンビス（o クロロア-リン）
[表 1]
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000022_0001
光透適率（％) 最大光透過率 最小光透過率 変化率
膜厚検出
300nm 400nm (%) (%) (%) 実施例 1 65.8 93.2 93.2 65.8 29.4 ◎
実施例 2 72.6 95.6 96.0 72.6 24.4 ® 実施例 3 67.4 91.8 91.8 67.4 26.6 @ 実細 4 62.9 93.7 93.7 62.9 32,9 ◎
実施例 S 40.6 92.1 92.1 40.6 55.9 o 実施例 6 35.6 94.6 94.6 35.6 62.4 o 実施例 7 63.7 91.9 92.1 63.7 30.8 ◎
比較例 1 0 76.2 78.2 0 100 表 3から明らかなように、波長 300〜400nmにおける光透過率が 30%以上である 光透過領域を用いることにより、再現性よくウェハの終点検出を行うことができる

Claims

請求の範囲
[1] 研磨領域及び光透過領域を含む研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記光透過 領域は、芳香環濃度が 2重量％以下のポリウレタン榭脂からなり、かつ前記光透過領 域の光透過率は、波長 300〜400nmの全範囲で 30%以上であることを特徴とする 研磨ノッド、。
[2] 下記式で表される光透過領域の波長 300〜400nmにおける光透過率の変化率が 7 0%以下であることを特徴とする請求項 1記載の研磨パッド。
変化率（％) = { (300〜400nmにおける最大光透過率 300〜400nmにおける 最小光透過率） Z300〜400nmにおける最大光透過率 } X 100
[3] 前記ポリウレタン榭脂は、脂肪族系及び Z又は脂環族系イソシァネート末端プレポリ マーと鎖延長剤との反応硬化物である請求項 1記載の研磨パッド。
[4] 前記ポリウレタン榭脂のイソシァネート成分が、 1, 6 へキサメチレンジイソシァネー ト、 4, 4，一ジシクロへキシルメタンジイソシァネート、及びイソホロンジイソシァネート 力 なる群より選択される少なくとも 1種である請求項 1記載の研磨パッド。
[5] 請求項 1〜4のいずれかに記載の研磨パッドを用いて半導体ウェハの表面を研磨す る工程を含む半導体デバイスの製造方法。
PCT/JP2007/059970 2006-05-17 2007-05-15 研磨パッド WO2007132855A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/294,391 US7927183B2 (en) 2006-05-17 2007-05-15 Polishing pad
CN2007800179946A CN101448607B (zh) 2006-05-17 2007-05-15 抛光垫

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-137356 2006-05-17
JP2006137356A JP2007307639A (ja) 2006-05-17 2006-05-17 研磨パッド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007132855A1 true WO2007132855A1 (ja) 2007-11-22

Family

ID=38693944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/059970 WO2007132855A1 (ja) 2006-05-17 2007-05-15 研磨パッド

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7927183B2 (ja)
JP (1) JP2007307639A (ja)
KR (1) KR101120533B1 (ja)
CN (1) CN101448607B (ja)
TW (1) TW200804034A (ja)
WO (1) WO2007132855A1 (ja)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100960585B1 (ko) * 2005-07-15 2010-06-03 도요 고무 고교 가부시키가이샤 적층 시트 및 그 제조 방법
JP4884726B2 (ja) * 2005-08-30 2012-02-29 東洋ゴム工業株式会社 積層研磨パッドの製造方法
KR101177781B1 (ko) * 2006-09-08 2012-08-30 도요 고무 고교 가부시키가이샤 연마 패드의 제조 방법
US8257153B2 (en) 2007-01-15 2012-09-04 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Polishing pad and a method for manufacturing the same
JP4593643B2 (ja) * 2008-03-12 2010-12-08 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
US9017140B2 (en) * 2010-01-13 2015-04-28 Nexplanar Corporation CMP pad with local area transparency
US9156124B2 (en) * 2010-07-08 2015-10-13 Nexplanar Corporation Soft polishing pad for polishing a semiconductor substrate
US8257545B2 (en) * 2010-09-29 2012-09-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with light stable polymeric endpoint detection window and method of polishing therewith
JP5453507B1 (ja) * 2012-10-31 2014-03-26 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド及びその製造方法
US9446497B2 (en) 2013-03-07 2016-09-20 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Broad spectrum, endpoint detection monophase olefin copolymer window with specific composition in multilayer chemical mechanical polishing pad
US9186772B2 (en) 2013-03-07 2015-11-17 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with broad spectrum, endpoint detection window and method of polishing therewith
US8961266B2 (en) 2013-03-15 2015-02-24 Applied Materials, Inc. Polishing pad with secondary window seal
US9216489B2 (en) 2014-03-28 2015-12-22 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with endpoint detection window
US9064806B1 (en) 2014-03-28 2015-06-23 Rohm and Haas Electronics Materials CMP Holdings, Inc. Soft and conditionable chemical mechanical polishing pad with window
US9259820B2 (en) 2014-03-28 2016-02-16 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with polishing layer and window
US9333620B2 (en) 2014-04-29 2016-05-10 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with clear endpoint detection window
US9314897B2 (en) 2014-04-29 2016-04-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad with endpoint detection window
US9475168B2 (en) 2015-03-26 2016-10-25 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad window
US9868185B2 (en) * 2015-11-03 2018-01-16 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with foundation layer and window attached thereto
US20180169827A1 (en) * 2016-12-16 2018-06-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Methods for making chemical mechanical planarization (cmp) polishing pads having integral windows
US10293456B2 (en) 2017-04-19 2019-05-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Aliphatic polyurethane optical endpoint detection windows and CMP polishing pads containing them
US10207388B2 (en) 2017-04-19 2019-02-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Aliphatic polyurethane optical endpoint detection windows and CMP polishing pads containing them
IL270416B2 (en) * 2017-05-12 2023-11-01 Kuraray Co Polyurethane for the polishing layer, the polishing layer including polyurethane and a modification method for the polishing layer, the polishing pad and the polishing method
US10569383B2 (en) 2017-09-15 2020-02-25 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Flanged optical endpoint detection windows and CMP polishing pads containing them
US10465097B2 (en) 2017-11-16 2019-11-05 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Aliphatic UV cured polyurethane optical endpoint detection windows with high UV transparency for CMP polishing pads
JP7220130B2 (ja) * 2019-07-11 2023-02-09 株式会社クラレ 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
KR102421208B1 (ko) * 2020-09-10 2022-07-14 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마 패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004297061A (ja) * 2003-03-11 2004-10-21 Toyobo Co Ltd 研磨パッドおよび半導体デバイスの製造方法
JP2005322790A (ja) * 2004-05-10 2005-11-17 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
JP2006045523A (ja) * 2004-06-28 2006-02-16 Canon Inc 光カチオン重合性エポキシ樹脂組成物、これを用いた微細構造体、および該微細構造体の製造方法
JP2006102940A (ja) * 2006-01-10 2006-04-20 Nihon Micro Coating Co Ltd 研磨パッド及びその製造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3859241B2 (ja) 1992-09-29 2006-12-20 旭化成ケミカルズ株式会社 ポリテトラメチレンカーボネートジオールを用いた熱可塑性ポリウレタン及びポリテトラメチレンカーボネートジオールの製造法
WO1994007934A1 (en) 1992-09-29 1994-04-14 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Thermoplastic polyurethane derived from polytetramethylene carbonate diol
EP0738561B1 (en) 1995-03-28 2002-01-23 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for in-situ endpoint detection and monitoring for chemical mechanical polishing operations
US5893796A (en) 1995-03-28 1999-04-13 Applied Materials, Inc. Forming a transparent window in a polishing pad for a chemical mechanical polishing apparatus
US5605760A (en) 1995-08-21 1997-02-25 Rodel, Inc. Polishing pads
JP2002001647A (ja) * 2000-06-19 2002-01-08 Rodel Nitta Co 研磨パッド
KR100858392B1 (ko) * 2001-04-25 2008-09-11 제이에스알 가부시끼가이샤 반도체 웨이퍼용 연마 패드와, 이를 구비한 반도체웨이퍼용 연마 적층체와, 반도체 웨이퍼의 연마 방법
JP3904854B2 (ja) * 2001-06-28 2007-04-11 セントラル硝子株式会社 含フッ素脂環式ジカルボン酸化合物の製造方法
JP2003048151A (ja) 2001-08-08 2003-02-18 Rodel Nitta Co 研磨パッド
KR100467765B1 (ko) 2002-02-04 2005-01-24 에스케이씨 주식회사 고경도 및 우수한 내마모성을 갖는 폴리우레탄 탄성체제조용 조성물
US7435165B2 (en) * 2002-10-28 2008-10-14 Cabot Microelectronics Corporation Transparent microporous materials for CMP
JP3582790B2 (ja) 2002-11-27 2004-10-27 東洋紡績株式会社 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
CN100349267C (zh) * 2002-11-27 2007-11-14 东洋橡胶工业株式会社 研磨垫及半导体器件的制造方法
WO2004049417A1 (ja) 2002-11-27 2004-06-10 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
US6960120B2 (en) * 2003-02-10 2005-11-01 Cabot Microelectronics Corporation CMP pad with composite transparent window
US6832947B2 (en) * 2003-02-10 2004-12-21 Cabot Microelectronics Corporation CMP pad with composite transparent window
JP2004259728A (ja) 2003-02-24 2004-09-16 Toray Ind Inc 研磨パッド
US7238097B2 (en) * 2003-04-11 2007-07-03 Nihon Microcoating Co., Ltd. Polishing pad and method of producing same
KR20040093402A (ko) * 2003-04-22 2004-11-05 제이에스알 가부시끼가이샤 연마 패드 및 반도체 웨이퍼의 연마 방법
JP2005001059A (ja) 2003-06-12 2005-01-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用積層体
US7195539B2 (en) * 2003-09-19 2007-03-27 Cabot Microelectronics Coporation Polishing pad with recessed window
US6984163B2 (en) * 2003-11-25 2006-01-10 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with high optical transmission window
TWI450911B (zh) 2004-03-11 2014-09-01 Toyo Tire & Rubber Co Production method of polishing pad and semiconductor device (1)
US7871685B2 (en) * 2004-04-08 2011-01-18 Tdk Corporation Methods for producing optical recording medium and optical recording medium
WO2006001518A2 (en) 2004-06-28 2006-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Cationic photopolymerizable epoxy resin composition, minute structural member using the same and method for manufacturing minute structural member
JP2006110686A (ja) * 2004-10-15 2006-04-27 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド
US7764377B2 (en) * 2005-08-22 2010-07-27 Applied Materials, Inc. Spectrum based endpointing for chemical mechanical polishing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004297061A (ja) * 2003-03-11 2004-10-21 Toyobo Co Ltd 研磨パッドおよび半導体デバイスの製造方法
JP2005322790A (ja) * 2004-05-10 2005-11-17 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
JP2006045523A (ja) * 2004-06-28 2006-02-16 Canon Inc 光カチオン重合性エポキシ樹脂組成物、これを用いた微細構造体、および該微細構造体の製造方法
JP2006102940A (ja) * 2006-01-10 2006-04-20 Nihon Micro Coating Co Ltd 研磨パッド及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI330571B (ja) 2010-09-21
CN101448607A (zh) 2009-06-03
TW200804034A (en) 2008-01-16
JP2007307639A (ja) 2007-11-29
CN101448607B (zh) 2011-09-14
US7927183B2 (en) 2011-04-19
KR20080093059A (ko) 2008-10-17
US20090137188A1 (en) 2009-05-28
KR101120533B1 (ko) 2012-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007132855A1 (ja) 研磨パッド
JP5110677B2 (ja) 研磨パッド
TWI450911B (zh) Production method of polishing pad and semiconductor device (1)
KR101475767B1 (ko) 연마 패드의 제조 방법
JP3754436B2 (ja) 研磨パッドおよびそれを使用する半導体デバイスの製造方法
WO2013089240A1 (ja) 研磨パッド
WO2014080729A1 (ja) 研磨パッド
JP2006297582A (ja) 研磨パッド
JP4813209B2 (ja) 研磨パッド
JP5274798B2 (ja) 研磨パッド及びその製造方法
JP4859110B2 (ja) 研磨パッド
KR101633745B1 (ko) 연마 패드
JP5288715B2 (ja) 研磨パッド
JP2006110686A (ja) 研磨パッド
JP5044763B2 (ja) 研磨パッド
JP2006187837A (ja) 研磨パッド
JP4859093B2 (ja) 積層研磨パッド及びその製造方法
JP4744087B2 (ja) 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
JP4726108B2 (ja) 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
JP4849587B2 (ja) 研磨パッドおよび半導体デバイスの製造方法
JP4890744B2 (ja) 研磨パッドおよび半導体デバイスの製造方法
JP3582790B2 (ja) 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
JP2006128563A (ja) 半導体ウエハ研磨用研磨パッドおよび半導体デバイスの製造方法
JP4941735B2 (ja) 研磨パッドの製造方法
WO2016052155A1 (ja) 研磨パッド

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780017994.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07743405

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020087020466

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12294391

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07743405

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1