JP2000216121A - 研磨パッドおよび研磨装置 - Google Patents
研磨パッドおよび研磨装置Info
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- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
属配線等の凹凸のある表面を研磨によって平滑化する平
坦化で使用するための研磨パッドまたは研磨装置におい
て、研磨層は研磨を行っていくと、研磨層の微細孔部分
に、研磨屑やスラリー等が堆積し目詰まりを生じるた
め、研磨特性が安定していないと言う問題点が指摘され
ている。 【解決手段】導電性微粒子を含有したシンタクチックフ
ォームからなる研磨層を有する研磨パッド。
Description
に詳しくは凹凸を有する半導体ウェハの平坦化用研磨パ
ッド、およびそれを用いた研磨装置および研磨方法に関
する。
路(LSI)は、年々集積化が進んでおり、それに伴い
大規模集積回路の製造技術も高密度化が進んでいる。さ
らに、この高密度化に伴い、半導体デバイス製造箇所の
積層数も増加している。その積層数の増加により、従来
は問題とならなかった積層にすることによって生ずる半
導体ウェハー主面の凹凸が問題となっている。該凹凸に
起因する露光時の焦点深度不足を補う目的で、あるいは
スルーホール部の平坦化による配線密度を向上させる目
的で、化学的機械研磨すなわちCMP(Chemica
l Mechanical Polishing)技術
を用いた半導体ウェハの平坦化が検討されている。
体ウェハを保持する研磨ヘッド、被処理物の研磨処理を
おこなうための研磨パッド、前記研磨パッドを保持する
研磨定盤から構成されている。そして、半導体ウェハの
研磨処理は研磨剤と薬液からなるスラリーを用いて、半
導体ウェハと研磨パッドを相対運動させることにより、
半導体ウェハ表面の層の突出した部分が除去されて基板
表面の層を滑らかにするものである。
化と半導体ウェハ全面に対して均一な研磨量とを両立さ
せるため多くの場合、半導体ウェハをスラリーを介して
研磨するための研磨層と、半導体ウェハのうねりに追随
するためのクッション層との二層構造を有している。ま
た、スラリーの保持や、研磨時の摩擦係数を減じるため
に当該研磨層は微細孔あるいは溝を有した構造をとって
いる。
微細孔部分に、研磨屑やスラリー等が堆積し目詰まりを
生じる。この目詰まり等を回復させる目的でドレッシン
グを行いながら、半導体ウェハの研磨を行っていく。し
かしながら、かかるドレッシング等を施しても、目詰ま
りの回復の仕方が必ずしも毎回同じではなく、従来の研
磨パッドの研磨層に関しては、ドレッシング等を行って
も研磨特性が安定していないと言う問題点が指摘されて
いる。
術の欠点を解決せんとするものであり、新規な研磨層を
提供するものである。本発明は上記従来技術の欠点に鑑
み、研磨特性の不安定性を解決することを課題とするも
のである。
決するために以下の構成を有するものである。すなわち
「導電性微粒子を含有したシンタクチックフォームから
なる研磨層を有する研磨パッド。」、「研磨ヘッド、研
磨ヘッドに対峙して前記の研磨パッド、研磨パッドを固
定する研磨定盤、ならびに研磨ヘッド、研磨定盤もしく
はその双方を回転させる駆動装置を具備した研磨装
置。」ならびに「半導体基板を研磨ヘッドに固定し、研
磨定盤に、前記研磨パッドを前記半導体基板に押し当て
た状態で前記研磨ヘッドもしくは研磨定盤またはその双
方を回転させて前記半導体基板を研磨することを特徴と
する半導体基板の研磨方法。」を提供せんとするもので
ある。
は導電性微粒子を含有したシンタクチックフォームから
なる研磨層を有するものであり、半導体ウェハの研磨の
際に、研磨装置の研磨定盤に半導体ウェハのうねりに追
随するためクッション層を介して二層構成で使用するこ
とができる。
研磨層を有する研磨パッドにおいて、シンタクチックフ
ォームとは、ガラス、プラスチックス材料などからなる
中空の微小球をプラスチックマトリクス中に分散させた
もの(例えば昭和48年日刊工業新聞社刊 「プラスチ
ックフォームハンドブック」212ページに掲載。)であ
る。
スチックマトリクスとしては種々のものが使用できる
が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹
脂、ポリウレタン、シリコーンなどの熱硬化性樹脂、ポ
リエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどの付加
重合体、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリ
エステル、ナイロン6やナイロン66に代表されるポリ
アミドなどの熱可塑性樹脂などを用いることができる。
樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、
ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルなどの材料から
なるものが使用できる。中空の微小球の添加量は平坦性
と研磨レートとの観点から好ましくはシンタクチックフ
ォームに対して0.1〜10重量%、さらには0.2〜
5.0重量%である。
使用するプラスチックマトリクスによって若干異なる
が、プラスチックフォームの専門書等に記載の従来の技
術で作製することができる。
れる。導電性微粒子とは電気抵抗の低い材料が好ましく
使用できる。導電性微粒子の添加量としては、シンタク
チックフォームに対して0.01〜10重量部が好まし
い。導電性微粒子としては特に限定するものではない
が、種々の金属微粒子および炭素質材料が使用できる。
導電性微粒子としては、半導体ウェハの研磨用途には、
半導体素子への不純物の混入は好まれないことから、金
属製微粒子よりも炭素を主とするものが好ましく使用さ
れる。炭素質材料としては特に限定されるものではな
く、一般に有機物を焼成したものが使用できる。また、
結晶性、非晶性のどちらであっても差し支えない。形態
も特に限定ざれるものではない。具体的には、人造ある
いは天然の黒鉛粉末、難黒鉛性炭素粉末、易黒鉛性炭素
粉末等が挙げられる。特に好ましい導電剤としては、各
種カーボンブラックが挙げられる。
ブラック、オイルブラック、アセチレンブラック等が挙
げられる。カーボンブラックの中でも、水素分が著しく
小さく、炭素含有量の大きいアセチレンブラックまたは
ケッチェンブラックが、導電性の観点から好ましく使用
される。
チックフォームの製造方法は、以下の方法が代表的であ
る。例えばエポキシ樹脂の場合、硬化前エポキシ樹脂に
硬化剤を入れて混合する。次いで高速度で攪拌、混合し
ながら徐々に中空の微小球と、本発明の特徴である導電
性微粒子とを加えていく。それぞれの微粒子が十分に混
合され、全体がパテ状になったら所定の成型金型等に流
し込んで、室温、低圧で硬化させる。なお、さらに温度
を上げると短時間で硬化させることができる。
は、種々の製法があるが、研磨パッド用途では研磨層の
高硬度化が要望されるためPPG(ポリプロピレングリ
コール)型、アジプレン型、アジペート型等種々のプレ
ポリマーを用いる製法が好ましい。アジプレン型プレポ
リマーを用いた一例について下記に示す。アジプレン型
プレポリマーとしては目標の硬度に合わせて種々選択が
可能であり、各社から原料の−NCO含量の異なった銘
柄が製品化されている。該アジプレンと架橋剤(硬化
剤)である芳香族ジアミンを入れて混合する。次いで高
速度で攪拌、混合しながら徐々に中空の微小球と、本発
明の特徴である導電性微粒子とを加えていく。それぞれ
の微粒子が十分に混合され、全体がパテ状になったら所
定の成型金型等に流し込んで、所望の温度、圧力、例え
ば室温、低圧で硬化させてシンタクチックフォームから
なる成形品を得る。なお、さらに温度を上げると短時間
で硬化させることができる。
はデュポン(株)製のMOCA(4−4´−メチレン−
ビス(2−クロロアニリン))が使用できる。また近年
は各社からMOCA代替品が開発されており、いずれも
使用することが可能である。
粒子とを加えていく工程においては気泡をかみ込まない
ようにするため、減圧下で攪拌、混合を行うなど従来の
脱泡技術を応用することが望ましい。
ま、または所望の大きさに調整することにより研磨パッ
ドの研磨層とすることができる。この研磨層はそのまま
で研磨パッドとしても使用できるが、研磨面と反対の側
となる面に種々の材料を積層して研磨パッドとすること
もできる。
であることから、その使用方法の観点から、175cm
2 以上の面積を有するものであることが好ましい。上記
研磨パッドは、研磨ヘッド、研磨ヘッドに対峙して研磨
パッドを設け、研磨パッドを固定する研磨定盤、ならび
に研磨ヘッド、研磨定盤もしくはその双方を回転させる
駆動装置を具備した研磨装置に使用できる。
研磨に使用する場合には、半導体基板を研磨ヘッドに固
定し、研磨定盤にパッドを半導体基板に押し当てた状態
で研磨ヘッドもしくは研磨定盤またはその双方を回転さ
せてることにより研磨することが可能である。
的に説明する。
0重量部と、MOCA 22.6重量部とを65℃の温
度で高速攪拌させ混合しながら、架橋アクリルから成る
中空の微小球の“マツモトマイクロスフェアーM−35
0” 1.3重量部および導電剤であるデンカ工業
(株)製デンカブラック(アセチレンブラック)0.2
重量部を少量ずつ添加していく。全体がパテ状になった
ところで成型金型に流し込み、100℃のオーブン中で
およそ1時間キュアする。除冷した後、金型から取り出
し、再び100℃のオーブン中で16時間ポストキュア
を行う。以上のようにして成型したブロックを厚さ1.
25mmにスライスし、直径30cmの円盤に打ち抜いた
後、断面がV字状の溝を該円盤の表面に格子状に形成し
研磨層を得る。
ン層を設け、さらに上記研磨層を設けて、4インチベア
シリコンウェハを被研磨対象として下記研磨条件にて研
磨評価を行った。なお研磨評価においては、研磨評価最
初にドレッシングを行った後、ウェハ研磨3回に1回の
割合でドレッシングを施した。ウェハ研磨数は90枚と
した。本発明の研磨層では研磨レートは初回から最後ま
で安定しており、研磨レートの変動率は±7%の範囲で
あった。
率145MPa)
で、但し、導電剤を添加することなく円盤状の研磨層を
得た。なおこの研磨層についても、実施例1と同様にス
ライスし、直径30cmの円盤に打ち抜いた後、断面が
V字状の溝を該円盤の表面にマトリクス状に形成し比較
例1の研磨層を得た。この比較例の研磨層を使用した他
はCMP研磨装置にて実施例1と同一研磨条件にて4イ
ンチベアシリコンウェハを被研磨対象として研磨評価を
行った。
まで、研磨レートの変動率は±15%の範囲で変動し、
非常に不安定なものであった。
研磨層について、該研磨層の気泡外のζ電位を測定した
ところ、−70Vであった。気泡部分に関しては中空の
微粒子が存在するため電気二重層を形成している可能性
があり、正電位である可能性がある。スラリーのζ電位
は負電位であり、導電剤材を含有していない従来のパッ
ドはスラリーを吸引しやすく、従って目詰まりをおこし
やすい可能性がある。本発明の研磨層では導電剤材を含
有しているため気泡外部分のζ電位が小さく、従って気
泡部分についても電気的に中性に近いため目詰まりを起
こしにくいものと推定される。また、目詰まりを起こし
てもドレッシング等で容易に除去されているらしいこと
が推定される。
磨方法によれば、複数枚研磨しても研磨速度が安定して
得られる。
Claims (4)
- 【請求項1】導電性微粒子を含有したシンタクチックフ
ォームからなる研磨層を有する研磨パッド。 - 【請求項2】研磨層がポリウレタンを主成分とする請求
項1記載の研磨パッド。 - 【請求項3】研磨ヘッド、研磨ヘッドに対峙して請求項
1または2記載の研磨パッド、研磨パッドを固定する研
磨定盤、ならびに研磨ヘッド、研磨定盤もしくはその双
方を回転させる駆動装置を具備した研磨装置。 - 【請求項4】半導体基板を研磨ヘッドに固定し、研磨定
盤に、請求項1または2記載の研磨パッドを前記半導体
基板に押し当てた状態で前記研磨ヘッドもしくは研磨定
盤またはその双方を回転させて前記半導体基板を研磨す
ることを特徴とする半導体基板の研磨方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1216299A JP2000216121A (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 研磨パッドおよび研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1216299A JP2000216121A (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 研磨パッドおよび研磨装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000216121A true JP2000216121A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11797758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1216299A Pending JP2000216121A (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 研磨パッドおよび研磨装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000216121A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100699522B1 (ko) | 2005-06-30 | 2007-03-27 | (주)제이티앤씨 | 웨이퍼용 연마패드의 제조방법 및 그 연마패드 |
WO2007072943A1 (ja) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Roki Techno Co., Ltd. | ウエハ研磨用の接触導電体、半導体デバイスウエハ用の研磨パッド及び半導体の製造方法 |
JP2007258735A (ja) * | 2001-07-30 | 2007-10-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1999
- 1999-01-20 JP JP1216299A patent/JP2000216121A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007258735A (ja) * | 2001-07-30 | 2007-10-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
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WO2007072943A1 (ja) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Roki Techno Co., Ltd. | ウエハ研磨用の接触導電体、半導体デバイスウエハ用の研磨パッド及び半導体の製造方法 |
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