JP2003285259A - 研磨パッド、研磨装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積
回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨用パッド
及び本研磨パッドを備えた研磨装置及び本研磨装置を用
いた半導体デバイスの製造方法において、基板表面にス
クラッチが少なく、研磨中に研磨状態を光学的に良好に
測定できる研磨パッド及び研磨装置及び半導体デバイス
の製造方法を提供する。 【解決手段】 研磨層１と、該研磨層の一部に一体に形
成された研磨状態を光学的に測定するための一つ以上の
透光窓部材と、を有する研磨パッドであって、該透光窓
部材が研磨層表面側にあるマイクロゴムＡ硬度が６０度
以下の軟質透光層とその下にあるマイクロゴムＡ硬度が
８０度以上の硬質透光層からなる事を特徴とする研磨パ
ッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、誘電／金
属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用さ
れる研磨用パッド及び本研磨パッドを備えた研磨装置及
び本研磨装置を用いた半導体デバイスの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスが高密度化するにつれ、
多層配線と、これに伴う層間絶縁膜形成や、プラグ、ダ
マシンなどの電極形成等の技術が重要度を増している。
これに伴い、これら層間絶縁膜や電極の金属膜の平坦化
プロセスの重要度は増しており、この平坦化プロセスの
ための効率的な技術として、ＣＭＰ（ChemicalMechanic
al Polishing）と呼ばれる研磨技術が普及している。
このＣＭＰ技術を用いた研磨装置において、特開平９−
７９８５に紹介されている様に、ウェハ等の基板を研磨
しながら、研磨パッドの裏側（定盤側）から、レーザー
光または可視光を基板の被研磨面に照射して、研磨状態
を測定する装置が、重要な技術として注目を集めてい
る。本研磨装置に用いられる研磨パッドとして、特表平
１１−５１２９７７には、集積回路搭載ウェハの研磨に
有用なパッドであって、少なくともその一部分はスラリ
ー粒子の吸収、輸送という本質的な能力を持たない硬質
均一樹脂シートからなり、この樹脂シートは１９０−３
５００ナノメーターの範囲の波長を光線が透過する研磨
パッドが紹介されている。この研磨パッドは、研磨層
と、該研磨層に両面接着テープ等を介して積層されたク
ッション層とを有し、該研磨パッドの所定位置に開口部
が形成され、該開口部に透明な硬質均一樹脂よりなる窓
部材がはめ込まれている。しかしながら、この様な透明
な硬質均一樹脂を窓部材とした研磨パッドでは、窓部材
が被研磨面である基板表面に接触することから、基板表
面にスクラッチが生じやすいという問題点があった。ま
た、窓部材が被研磨面である基板表面に均一に接触しな
いので、スラリーが窓部材と基板表面との間に介在する
ことによって、基板表面で反射してきた光が散乱して、
十分な測定精度が得られないという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガラ
ス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面
を形成するのに使用される研磨用パッド及び本研磨パッ
ドを備えた研磨装置及び本研磨装置を用いた半導体デバ
イスの製造方法において、基板表面にスクラッチが少な
く、研磨中に研磨状態を光学的に良好に測定できる研磨
パッド及び研磨装置及び半導体デバイスの製造方法を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段として、本発明は以下の構成からなる。

【０００５】（１）研磨層と、該研磨層の一部に一体に
形成された研磨状態を光学的に測定するための一つ以上
の透光窓部材と、を有する研磨パッドであって、該透光
窓部材は、マイクロゴムＡ硬度６０度以下の軟質透光層
とマイクロゴムＡ硬度が８０度以上の硬質透光層が少な
くとも積層され、かつ、前記軟質透光層は研磨面側の最
表層に位置する事を特徴とする研磨パッド。

【０００６】（２）透光窓部材の軟質透光層の表面の一
部が研磨層表面より上に位置する事を特徴とする（１）
記載の研磨パッド。

【０００７】（３）軟質透光層がゲルであることを特徴
とする（１）または（２）記載の研磨パッド。

【０００８】（４）ゲルがオルガノゲルであることを特
徴とする（３）記載の研磨パッド。

【０００９】（５）オルガノゲルがシリコーンゲルであ
ることを特徴とする（４）記載の研磨パッド。

【００１０】（６）軟質透光層がゴムであることを特徴
とする（１）または（２）記載の研磨パッド。

【００１１】（７）硬質透光層が硬質透明高分子である
ことを特徴とする（１）または（２）または（３）記載
の研磨パッド。

【００１２】（８）硬質透光層が無機透明材料であるこ
とを特徴とする（１）または（２）または（３）記載の
研磨パッド。

【００１３】（９）透光窓部材において、研磨面の反対
側の面に反射防止層を有することを特徴とする（１）〜
（８）いずれか記載の研磨パッド。

【００１４】（１０）（１）〜（９）いずれか記載の研
磨パッドと光学的に研磨状態を測定する測定装置とを備
え、該研磨パッドと基板との間にスラリーを介在させた
状態で、該研磨パッドと該基板との間に荷重を加え、か
つ該基板と該研磨パッドとを相対移動させることにより
該基板を研磨し、かつ該基板に光を照射することにより
該基板の研磨状態を光学的に測定することを特徴とする
研磨装置。

【００１５】（１１）（１０）記載の研磨装置を用いて
少なくとも表面を研磨するプロセスを含む半導体デバイ
スの製造方法。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
説明する。

【００１７】まず本発明でいう研磨パッドは、研磨層単
独と接着テープとを有する構造または研磨層とクッショ
ン層と接着テープからなる積層構造を指し示す。

【００１８】研磨層としては、スラリーを保持して研磨
機能を有する層であれば特に限定されないが、例えば、
特表平８−５００６２２やＷＯ００／１２２６２号など
に記載されている独立気泡を有する硬質の発泡構造研磨
層や、特表平８−５１１２１０に記載されている表面に
スラリーの細かい流路を設けた無発泡構造研磨層や、不
織布にポリウレタンを含浸して得られる連続孔を有する
発泡構造研磨層などを挙げることができる。該研磨層の
一部に一体に形成された研磨状態を光学的に測定するた
めの一つ以上の透光窓部材とを有する研磨パッドとは、
図１および図２および図３に示すように、研磨パッド４
が研磨層２と該研磨層の一部に一体に形成された透光窓
部材２とを有する。

【００１９】透光窓部材とは、被研磨面である基板を測
定する光の波長に対して曇価が９０％以下、好ましくは
７０％以下、さらに好ましくは５０％以下である透明性
の窓である。曇価（％）＝拡散光線透過率／全光線透過
率であり、曇価が小さい程、より光線が透過しやすいこ
とを表し、基板への光の照射量が大きくできるので好ま
しい。透光窓部材を研磨層に一体化させる方法として
は、研磨層を透光窓部材とほぼ同一の大きさで窓を開口
させ、接着テープを研磨層底面に貼り合わせた後、窓開
口部の接着テープ部分を窓部材より少し小さくくり抜い
て、研磨層窓開口部に窓部材をはめ込み、接着テープの
肩部分に接着させて一体化させる方法や、手段として、
研磨層を窓部材とほぼ同一の大きさで窓を開口させ、接
着テープを介してクッション層を研磨層底面に貼り合わ
せた後、窓開口部の接着テープ／クッション層部分を窓
部材より少し小さくくり抜いて、研磨層窓開口部に窓部
材をはめ込み、接着テープ／クッション層の肩部分に接
着させて一体化させる方法等がある。クッション層は、
不織布にポリウレタンを含浸して得られる連続孔を有す
る発泡構造のシートや、独立気泡を有する発泡ゴムや無
発泡ゴムを用いることができる。

【００２０】本発明に用いる透光窓部材は、研磨層表面
側にあるマイクロゴムＡ硬度が６０度以下の軟質透光層
とマイクロゴムＡ硬度が８０度以上の硬質透光層が少な
くとも積層された構造を有する。

【００２１】本発明でいうマイクロゴムＡ硬度について
説明する。この硬度は高分子計器（株）製マイクロゴム
硬度計ＭＤ−１で評価した値をさす。マイクロゴム硬度
計ＭＤ−１は、従来の硬度計では測定が困難であった薄
物・小物の試料の硬さ測定を実現するもので、スプリン
グ式ゴム硬度計（デュロメータ）Ａ型の約１／５の縮小
モデルとして、設計・製作されているためその測定値
は、スプリング式ゴム硬度計Ａ型の硬度と一致した値が
得られる。マイクロゴム硬度計ＭＤ−１は、押針寸法が
直径０．１６ｍｍ円柱形で高さが０．５ｍｍの大きさの
ものである。荷重方式は、片持ばり形板バネで、ばね荷
重は、０ポイントで２．２４ｍＮ、１００ポイントで３
３．８５ｍＮである。針の降下速度は１０〜３０ｍｍ／
ｓｅｃの範囲をステッピングモータで制御して測定す
る。軟質透光層および硬質透光層は厚みが５ｍｍを切る
ので、スプリング式ゴム硬度計Ａ型では薄すぎる為に評
価できないので、該マイクロゴム硬度計ＭＤ−１で評価
できる。

【００２２】本発明の軟質透光層は、マイクロゴムＡ硬
度が６０度以下、好ましくは５０度以下、さらに好まし
くは４０度以下である。軟質透光層は、基板へ接触した
際に柔らかいので、基板表面で変形して軟質透光層表面
が広い範囲で基板表面に接触し、その間に介在している
スラリーを接触表面外に排出しやすい為に、スラリーに
よる測定光の散乱が生じにくいので、良好な研磨状態の
測定が可能となる。また、柔らかいので、基板表面のス
クラッチが少ないので好ましい。マイクロゴムＡ硬度が
６０度を越える場合は、基板にスクラッチが入りやす
く、軟質透光層表面での変形が小さいのでスラリーが介
在しやすく光の散乱が生じやすいので好ましくない。本
発明の軟質透光層の下にはマイクロゴムＡ硬度が８０度
以上の硬質透光層が配置されている。マイクロゴムＡ硬
度が８０度以上の硬質透光層を配置する事によって、軟
質透光層が基板に接触した際に、軟質透光層が硬質透光
層に裏面から支持されているので基板表面により押さえ
つけられやすくなり、軟質透光層表面が変形して、基板
表面により広い範囲で接触するために、介在しているス
ラリーが接触表面外に排出されやすいので、光の散乱が
生じにくく、より良好な測定が可能となる。軟質透光層
の具体例として、透明なゴムや透明なゲルを挙げること
ができるが、基板に接触した際に軟質透光層表面の変形
が非常に速くおこなわれるためスラリーの排出が効率的
におこなわれるので好ましい。透明なゴムの具体例とし
て、シリコーンゴムや軟質ポリウレタンゴムを挙げるこ
とができる。シリコーンゴムは、ポリジメチルシロキサ
ン骨格の主鎖をシラン系の架橋剤等で反応させてゴムに
することができるが、主鎖の分子量と架橋剤の添加量に
よってマイクロゴムＡ硬度を自由にコントロールする事
ができ、容易にマイクロゴムＡ硬度が６０度以下の軟質
透光層を硬質透光層の上に形成する事が可能である。ポ
リウレタンゴムは、ポリエチレングリコール等の末端に
カルビノールを有するポリエーテルとイソシアネート系
の架橋剤を反応させてゴムにすることができる。ポリエ
ーテルの分子量と架橋剤の量をコントロールすることに
より、比較的容易にマイクロゴムＡ硬度が６０度以下の
軟質透光層を硬質透光層の上に形成することが可能であ
る。ゲルとは、あらゆる液体に不溶の三次元網目構造を
もつ高分子及びその膨潤体と定義されているが、水に膨
潤しているハイドロゲルと有機溶媒や有機オリゴマーに
膨潤しているオルガノゲルに分類される。ハイドロゲル
の具体例として、ポリビニルアルコールの三次元架橋
体、ポリヒドロキシエチルメタクリレートの三次元架橋
体、ポリアクリル酸の三次元架橋体、ポリアクリル酸ソ
ーダの三次元架橋体等の合成高分子ゲルや寒天、ゼラチ
ン、アガロース、カラギーナ等の天然高分子ゲルを挙げ
ることができる。オルガノゲルの具体例としてシリコー
ンゴムにシリコーンオリゴマーを膨潤させたシリコーン
ゲルやポリウレタンゴムにエチレングリコールオリゴマ
ー等を膨潤させたポリウレタンゲルを挙げることができ
る。このゲルの中で、比較的容易に硬質透光層の上に軟
質透光層を形成できるので、シリコーンゲルが好まし
い。マイクロゴムＡ硬度が８０度以上の硬質透光層とし
て、硬質ポリウレタン、ポリメチルメタアクリレート、
ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、透明ＡＢ
Ｓ、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエー
テルサルホン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリビニルアルコール等の硬質透明高分子やガ
ラス、水晶、透明酸化アルミニウム、インジウムチタン
オキサイド等の無機透明材料を挙げることができる。軟
質透光層と硬質透光層とは、接着層を介さずに接合でき
ることが、透光性を損なわないので好ましい。軟質透光
層の材質と硬質透光層の材質の組み合わせは、それぞれ
の材質の接着性を考慮して選択することが好ましい。例
えば、硬質透光層にガラスを選択した場合は、軟質透光
層としては、軟質ポリウレタンゴムやシリコーンゴムや
シリコーンゲルやポリウレタンゲル等が接着性が良好で
あるので好ましい。硬質透光層に硬質ポリウレタンを選
択した場合は、軟質透光層として軟質ポリウレタンゴム
やポリウレタンゲル等が接着性が良好であるので好まし
い。硬質透光層にナイロンを選択した場合は、ポリビニ
ルアルコールの三次元架橋体やポリヒドロキシエチルメ
タクリレートの三次元架橋体等の合成高分子ゲルが接着
性が良好であるので好ましい。透光窓部材の軟質透光層
の表面の一部は、基板に接触しない時に研磨層の表面よ
り上に位置することで、基板への接触時に軟質透光層が
広い範囲で接触して、スラリーが接触面外に排出されや
すいので好ましい。軟質透光層表面全面が研磨層の表面
より下に位置している場合は、基板に軟質透光層表面が
接触せずに、スラリーが介在するために好ましくない。
透光窓部材の軟質透光層表面には、研磨表面に接触して
相対運動をしながら接近してくる基板表面の端から接触
するので、例えば、透光窓部材の軟質透光層の端部（研
磨層に一番近い部分）が研磨層表面より上に位置してい
ると基板表面の端が接触した時に衝撃がかかるので、図
４の様に透光窓部材の軟質透光層表面の中央部は研磨層
表面の上に位置し、軟質透光層の端部は、研磨層表面の
下に位置する様な形状にすると、基板が透光窓部材に接
触する際に衝撃が非常に少なく、かつ光線が透過する中
央部での軟質透光層表面の基板への接触面積が広くとれ
るので、良好な研磨と良好な測定ができるので好まし
い。透光窓部材の厚みは、取り付ける位置と研磨層表面
との相対的な位置関を考慮して決めることができる。こ
の際、軟質透光層の厚みは０．１ｍｍ以上あることが、
基板表面に軟質透光層表面が十分大きい接触面積で接触
できることと基板へのスクラッチがはいりにくので好ま
しい。硬質透光層の厚みは０．１ｍｍ以上あることが軟
質透光層表面が十分大きい接触面積で接触できるように
支持できるので好ましい。透光窓部材の大きさは、ウェ
ハー等の基板を研磨しながら、研磨パッドの裏側（定盤
側）から、レーザー光または可視光を基板の被研磨面に
照射して、研磨状態を測定する装置に応じて決めること
ができる。

【００２３】本発明の透光窓部材の硬質透光層の裏面に
は、定盤裏面からの測定光が直接反射しないように、光
散乱層か反射防止層を設けることが、良好な測定ができ
るので好ましい。光散乱層の形成方法としては、硬質透
光層裏面をサンドブラストや薬品によるエッチング等で
粗面化する方法や粒径が１〜３０μｍ程度のシリカゾル
を含んだ溶液をコーテイングして光散乱層を設ける方法
などが挙げられる。反射防止層の形成方法としては、例
えば、硬質透光層より低屈折率の被膜を光学的膜厚が光
波長の１／４ないしはその奇数倍になるように、ウェッ
トコーティングあるいは真空蒸着のドライコーティング
等で形成することによって極小の反射率すなわち極大の
透過率を与える方法が挙げられる。ここで光学的膜厚と
は、被膜の屈折率と該被膜の膜厚の積で与えられるもの
である。反射防止膜は、単層であっても多層であっても
良く、硬質透光層の屈折率と反射防止性と接着性を考慮
して、最適な組み合わせが決定される。反射防止層を形
成する方が、正確な測定を期することができ、精度の高
い加工を可能たらしめるため好ましい。

【００２４】本発明の透光窓部材の作成方法として、硬
質透光層としてマイクロゴムＡ硬度が８０度以上の透明
な材質で板を作成し、該硬質透光層の板上にマイクロゴ
ムＡ硬度が６０度以下の軟質透光層を形成する様な粘性
液状前駆物質をコーテイングして、該硬質透光層上で反
応せしめて軟質透光層層を形成し、所望の大きさに切断
するという方法や所望の形状の鋳型に該軟質透光層を形
成する様な粘性液状前駆物質を流し込んで、該硬質透光
層を形成する板を鋳型の開口部から接触させて反応せし
めて形成する方法等を挙げることができる。

【００２５】本発明の研磨パッドと光学的に研磨状態を
測定する測定装置とを備え、該研磨パッドと基板との間
にスラリーを介在させた状態で、該研磨パッドと該基板
との間に荷重を加え、かつ該基板と該研磨パッドとを相
対移動させることにより該基板を研磨し、かつ該基板に
光を照射することにより該基板の研磨状態を光学的に測
定することを特徴とする研磨装置は、図５に示すような
構成の装置である。定盤８にはホール１１が形成され、
該研磨パッドの透光窓部材２がホール１１の上に位置す
るように設置されている。定盤８が回転している一部の
間、研磨ヘッド１０に保持されるウェハ９から見えるよ
うに、このホール１１の位置が決められる。光源１３
は、定盤８の下にあって、ホール１１がウェハ９に近接
した時には、光源１３から発進した入射光１５が定盤８
のホール１１、窓部材２を通過してその上にあるウェハ
９の表面に当たるような位置に固定される。ウェハ９の
表面での反射光１６は、ビームスプリッター１２で光検
出部１４に導かれ、光検出部１４で検出された光の強度
の波形を分析する事によって、ウェハ表面の研磨状態を
測定することができる。

【００２６】本発明の研磨パッドを用いて、スラリーと
してシリカ系スラリー、酸化アルミニウム系スラリー、
酸化セリウム系スラリー等を用いて半導体ウェハ上での
絶縁膜の凹凸や金属配線の凹凸を局所的に平坦化するこ
とができたり、グローバル段差を小さくしたり、ディッ
シングを抑えたりできる。スラリーの具体例として、キ
ャッボ社製のＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＥＳＥ Ｓ
Ｃ−１、ＣＭＰ用ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ ＳＣ−１
１２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＡＭ１００、
ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ ＡＭ１００Ｃ、ＣＭ
Ｐ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ １２、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ
−ＳＰＥＲＳＥ ２５、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳ
Ｅ Ｗ２０００、ＣＭＰ用ＳＥＭＩ−ＳＰＥＲＳＥ Ｗ
−Ａ４００等を挙げることができるが、これらに限られ
るわけではない。

【００２７】本発明の研磨パッドの対象は、例えば半導
体ウェハの上に形成された絶縁層または金属配線の表面
であるが、絶縁層としては、金属配線の層間絶縁膜や金
属配線の下層絶縁膜や素子分離に使用されるシャロート
レンチアイソレーションを挙げることができ、金属配線
としては、アルミ、タングステン、銅等であり、構造的
にダマシン、デュアルダマシン、プラグなどがある。銅
を金属配線とした場合には、窒化珪素等のバリアメタル
も研磨対象となる。絶縁膜は、現在酸化シリコンが主流
であるが、遅延時間の問題で低誘電率絶縁膜が用いられ
る様になる。本発明の研磨パッドでは、スクラッチがは
いりにくい状態で研磨しながら研磨状態を良好に測定す
ることが可能である。半導体ウェハ以外に磁気ヘッド、
ハードディスク、サファイヤ等の研磨に用いることもで
きる。

【００２８】本発明の研磨パッドの研磨層表面にはは、
ハイドロプレーン現象を抑える為に、溝切り形状、ディ
ンプル形状、スパイラル形状、同心円形状等、通常の研
磨パッドがとり得る形状にして使用される。

【００２９】本発明の研磨パッドは、研磨前または研磨
中に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着で取り付けた
コンディショナーでドレッシングすることが通常をおこ
なわれる。ドレッシングの仕方として、研磨前におこな
うバッチドレッシングと研磨と同時におこなうインサイ
チュウドレッシングのどちらでおこなうことも可能であ
る。ドレッシンの際に、本発明の透光窓部材の軟質透光
層もコンディショナーに接触して研削されていくが、研
磨層と同じ研削性かまたは研削されにくい材質を選定す
ることが、軟質透光層表面の一部が研磨層表面より常に
上に位置して、基板表面に接触することができるので好
ましい。

【００３０】本発明の目的は、ガラス、半導体、誘電／
金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用
される研磨用パッド及び本研磨パッドを備えた研磨装置
及び本研磨装置を用いた半導体デバイスの製造方法にお
いて、基板表面にスクラッチが少なく、研磨中に研磨状
態を光学的に良好に測定できる研磨パッド及び研磨装置
及び半導体デバイスの製造方法を提供するものである。

【００３１】

【実施例】以下、実施例にそってさらに本発明の詳細を
説明する。本実施例において各特性は以下の方法で測定
した。

【００３２】１．マイクロゴムＡ硬度：高分子計器
（株）（所在地：京都市上京区下立売室町西入）のマイ
クロゴム硬度計“ＭＤ−１”で測定する。

【００３３】マイクロゴム硬度計“ＭＤ−１”の構成は
下記のとおりである。 １．１センサ部 （１）荷重方式：片持ばり形板バネ （２）ばね荷重：０ポイント／２．２４ｇｆ。１００ポ
イント／３３．８５ｇｆ （３）ばね荷重誤差：±０．３２ｇｆ （４）押針寸法：直径：０．１６ｍｍ円柱形。 高さ
０．５ｍｍ （５）変位検出方式：歪ゲージ式 （６）加圧脚寸法：外径４ｍｍ 内径１．５ｍｍ １．２センサ駆動部 （１）駆動方式：ステッピングモータによる上下駆動。
エアダンパによる降下速度制御 （２）上下動ストローク：１２ｍｍ （３）降下速度：１０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ （４）高さ調整範囲：０〜６７ｍｍ（試料テーブルとセ
ンサ加圧面の距離） １．３試料台 （１）試料台寸法：直径 ８０ｍｍ （２）微動機構：ＸＹテーブルおよびマイクロメータヘ
ッドによる微動。ストローク：Ｘ軸、Ｙ軸とも１５ｍｍ （３）レベル調整器：レベル調整用本体脚および丸型水
準器。

【００３４】２．スクラッチ評価用テストウェハ：酸化
膜付き６インチシリコンウェハ（酸化膜厚：１μｍ）を
使用する。

【００３５】３．スクラッチの評価：図５の研磨装置を
使用して、定盤径：５１（ｃｍ）、定盤回転数：６０
（ｒｐｍ）、研磨ヘッド回転数：６０（ｒｐｍ）、研磨
圧力：０．０５（ＭＰａ）の研磨条件とし、旭ダイヤモ
ンド工業（株）のコンディショナー（”ＣＭＰ−Ｍ”）
を用い、押しつけ圧力０．０４（ＭＰａ）、コンディシ
ョナー回転数２５ｒｐｍでインサイチュウドレッシング
しながら、スラリーとしてキャボット社製ＳＣ−１を２
００（ｃｃ／分）供給して、２分研磨をおこなった。研
磨した酸化膜付き６インチシリコンウェハを良く洗浄し
た後、トップコン社製ゴミ検査装置ＷＭ−３で０．５μ
ｍ以上のスクラッチを測定した。

【００３６】４．研磨パッドの透光窓部材がどれだけ良
好に研磨状態を測定できるか調べる方法：図５のウェハ
研磨装置を使用し、レーザー光５３２ｎｍを用い、定盤
径：５１（ｃｍ）、定盤回転数：６０（ｒｐｍ）、研磨
ヘッド回転数：６０（ｒｐｍ）、研磨圧力：０．０５
（ＭＰａ）の研磨条件とし、旭ダイヤモンド工業（株）
のコンディショナー（”ＣＭＰ−Ｍ”）を用い、押しつ
け圧力０．０４（ＭＰａ）、コンディショナー回転数２
５ｒｐｍでインサイチュウドレッシングしながら研磨を
おこなった。透明な溶液で粘度がスラリーとほぼ同じで
あるキサンタンガム（多糖類）の９０ｐｐｍ水溶液を２
００（ｃｃ／分）供給しながら、上記研磨条件で研磨し
た時のレーザー光の反射光を光検出部で検出した反射光
強度を測定し、入射光強度との比をブランク反射率とし
た。スラリーとしてキャボット社製ＳＣ−１を２００
（ｃｃ／分）供給しながら、上記研磨条件で研磨した時
のレーザー光の反射光を光検出部で検出した反射光強度
を測定し入射光強度との比をスラリー供給時反射率とし
た。スラリー供給時反射率がブランク反射率に比べてど
の程度維持しているかで、透光窓部材がどれだけ良好に
研磨状態を測定できるかの指標とした。スラリーが窓部
材表面と基板表面に介在している程、低下が大きくな
る。

【００３７】５．透光窓部材付き研磨パッドの作成方
法：ロデール社製ＩＣ−１０００研磨層（厚み１．２５
ｍｍ、直径５１ｃｍの円形）に、幅２．０ｍｍ、深さ
０．５ｍｍ、ピッチ４５ｍｍのいわゆるＸ−Ｙグルーブ
加工（格子状溝加工）を施した。該研磨層の所定の位置
に１９×５７ｍｍの長方形の開口部をくり抜く。１ｍｍ
のゴムシートを該研磨層と両面接着テープで貼り合わ
せ、さらにゴム裏面側に両面接着テープを貼り合わせ
る。その後、該研磨層の開口部のゴムシート部に１３×
５０ｍｍの長方形でくり抜きを与える。あらかじめ下記
実施例に記載の透光窓部材を作成しておき、該研磨層側
から開口部にはめ込み、ゴムシートの肩部分にある両面
接着テープで接合して固定し、透光窓部材付き研磨パッ
ドを作成する。作成された該透光窓部材付き研磨パッド
は、図５の研磨装置の定盤に、定盤のホールと研磨パッ
ドの透光窓部材が一致するように固定する。

【００３８】実施例１ ポリエーテル系ウレタンポリマーであるユニローヤルア
ジプレンＬ−３２５を３００ｇと４，４’−メチレン−
ビス２−クロロアニリン７６ｇを混合して、鋳型に注型
して、厚み０．５ｍｍの硬質ポリウレタンの板を作成す
る。該硬質ポリウレタン板のマイクロゴムＡ硬度は９５
度であった。日本ポリウレタン工業（株）製ニッポラン
１４３を５０ｇとトリレンジイソシアネート３．７５ｇ
を混合して、図６の鋳型に溢れる程度に流し込み、該硬
質ポリウレタン板を鋳型開口部を覆う様に押しつけて、
１２０℃で２時間静置し、その後脱型する。得られた積
層体の硬質ポリウレタン板部分を１８×５６ｍｍの大き
さで切り出して、図７の形の透光窓部材を作成した。軟
質透光層のマイクロゴムＡ硬度は２５度であった。該透
光窓部材を使用して、透光窓部材付き研磨パッドを作成
し、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこな
った。スクラッチ数は５個と少なかった。キサンタンガ
ム水溶液での研磨中のブランク反射率は５０％であり、
スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は４０％で
低下が少ない事から、スラリーが透光窓部材とウェハの
間にほとんど介在せず、良好に観測できることがわかっ
た。

【００３９】実施例２ ポリエーテル系ウレタンポリマーであるユニローヤルア
ジプレンＬ−３２５を３００ｇと４，４’−メチレン−
ビス２−クロロアニリン４０ｇを混合して、厚み０．５
ｍｍの硬質ポリウレタンの板を作成する。該硬質ポリウ
レタン板のマイクロゴムＡ硬度は８２度であった。日本
ポリウレタン工業（株）製ニッポラン１４３を５０ｇと
トリレンジイソシアネート５ｇを混合して、図６の鋳型
に溢れる程度に流し込み、該硬質ポリウレタン板を鋳型
開口部を覆う様に押しつけて、１２０℃で２時間静置
し、その後脱型する。得られた積層体の硬質ポリウレタ
ン板部分を１８×５６ｍｍの大きさで切り出して、図７
の形の透光窓部材を作成した。軟質透光層のマイクロゴ
ムＡ硬度は５０度であった。該透光窓部材を使用して、
透光窓部材付き研磨パッドを作成し、６インチ酸化膜付
きシリコンウェハの研磨をおこなった。スクラッチ数は
１２個と少なかった。キサンタンガム水溶液での研磨中
のブランク反射率は５２％であり、スラリーでの研磨中
のスラリー供給時反射率は３７％で低下が少ない事か
ら、スラリーが透光窓部材とウェハの間にほとんど介在
せず、良好に観測できることがわかった。

【００４０】実施例３ ０．５ｍｍ厚みのガラス板を用意する。ガラス板の裏面
には、フッ化マグネシウムを蒸着処理して単層の反射防
止膜を設ける。ガラス板のマイクロゴムＡ硬度は１００
度であった。東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）
製の２液型シリコーンＪＣＲ６１２７を図６の鋳型に溢
れる程度に流し込み、該ガラス板の表面が接触する様に
して、鋳型開口部を覆って押しつける。１５０℃で１時
間静置し、その後脱型する。得られた積層体のガラス板
部分を１８×５６ｍｍの大きさにダイアモンドカッター
で切り出して、図７の形の透光窓部材を作成した。軟質
透光層のマイクロゴムＡ硬度は１８度であった。該透光
窓部材を使用して、透光窓部材付き研磨パッドを作成
し、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこな
った。スクラッチ数は１０個と少なかった。キサンタン
ガム水溶液での研磨中のブランク反射率は６０％であ
り、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は４８
％で低下が少ない事から、スラリーが透光窓部材とウェ
ハの間にほとんど介在せず、良好に観測できることがわ
かった。

【００４１】実施例４ ０．５ｍｍ厚みのガラス板を用意する。ガラス板の裏面
には、フッ化マグネシウムを蒸着処理して単層の反射防
止膜を設ける。ガラス板のマイクロゴムＡ硬度は１００
度であった。東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）
製の２液型シリコーンゲルＳＥ１８８５Ａ／ＢＧＥＬを
図６の鋳型に溢れる程度に流し込み、該ガラス板の表面
が接触する様にして、鋳型開口部を覆って押しつける。
７０℃で３０分静置し、その後脱型する。得られた積層
体のガラス板部分を１８×５６ｍｍの大きさにダイアモ
ンドカッターで切り出して、図７の形の透光窓部材を作
成した。軟質透光層のマイクロゴムＡ硬度は５度であっ
た。該透光窓部材を使用して、透光窓部材付き研磨パッ
ドを作成し、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨
をおこなった。スクラッチ数は５個と少なかった。キサ
ンタンガム水溶液での研磨中のブランク反射率は６５％
であり、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は
５４％で低下が少ない事から、スラリーが透光窓部材と
ウェハの間にほとんど介在せず、良好に観測できること
がわかった。

【００４２】実施例５ ナイロンの厚み０．５ｍｍの板を用意する。該ナイロン
板のマイクロゴムＡ硬度は９７度であった。ヒドロキシ
エチルメタクリレート３０ｇとエチレングリコールジメ
タクリレート３ｇとアゾビスイソブチロニトリル０．０
６６ｇを混合して、図６の鋳型に溢れる程度の流し込
み、該ナイロン板を鋳型開口部を覆って押しつける。７
０℃の温水浴中で８時間加熱して重合をおこなう。その
後脱型して、得られた積層体のナイロン板部分を１８×
５６ｍｍの大きさに切り出して、図７の形の透光窓部材
を作成した。この透光窓部材を水に１時間浸漬してハイ
ドロゲルの軟質透光層を作成した。該軟質透光層のマイ
クロゴムＡ硬度は８度であった。該透光窓部材を使用し
て、透光窓部材付き研磨パッドを作成し、６インチ酸化
膜付きシリコンウェハの研磨をおこなった。スクラッチ
数は１０個と少なかった。キサンタンガム水溶液での研
磨中のブランク反射率は６２％であり、スラリーでの研
磨中のスラリー供給時反射率は５０％で低下が少ない事
から、スラリーが透光窓部材とウェハの間にほとんど介
在せず、良好に観測できることがわかった。

【００４３】比較例１ ポリエーテル系ウレタンポリマーであるユニローヤルア
ジプレンＬ−３２５を３００ｇと４，４’−メチレン−
ビス２−クロロアニリン７６ｇを混合して、鋳型に注型
して、厚み１．２５ｍｍの硬質ポリウレタンの板を作成
する。該硬質ポリウレタン板のマイクロゴムＡ硬度は９
５度であった。該硬質ポリウレタン板を１８×５６ｍｍ
に切り出して透光窓部材とし、透光窓部材付き研磨パッ
ドを作成した。該透光窓部材パッドを使用して、６イン
チ酸化膜付きシリコンウェハの研磨をおこなった。スク
ラッチ数は１１０個と多かった。キサンタンガム水溶液
での研磨中のブランク反射率は５５％であり、スラリー
での研磨中のスラリー供給時反射率は１５％で低下が大
きく、スラリーが透光窓部材とウェハの間に多く介在し
て、良好に観測できないことがわかった。

【００４４】比較例２ ナイロンの１．２５ｍｍの板を用意する。該ナイロン板
のマイクロゴムＡ硬度は９７度であった。該ナイロン板
を１８×５６ｍｍに切り出して透光窓部材とし、透光窓
部材付き研磨パッドを作成した。該透光窓部材パッドを
使用して、６インチ酸化膜付きシリコンウェハの研磨を
おこなった。スクラッチ数は２５０個と多かった。キサ
ンタンガム水溶液での研磨中のブランク反射率は５０％
であり、スラリーでの研磨中のスラリー供給時反射率は
１０％で低下が大きく、スラリーが透光窓部材とウェハ
の間に多く介在して、良好に観測できないことがわかっ
た。

【００４５】

【発明の効果】本発明では、ガラス、半導体、誘電／金
属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用さ
れる研磨用パッド及び本研磨パッドを備えた研磨装置及
び本研磨装置を用いた半導体デバイスの製造方法におい
て、基板表面にスクラッチが少なく、研磨中に研磨状態
を光学的に良好に測定できる研磨パッド及び研磨装置及
び半導体デバイスの製造方法を提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 透光窓部材を有する単層研磨パッドの断面図

【図２】 透光窓部材を有する積層研磨パッドの断面図

【図３】 透光窓部材を有する研磨パッドの上面図

【図４】 本発明の透光窓部材の一実施態様

【図５】 研磨状態を光学的に測定することが可能な研
磨装置

【図６】 軟質透光層を形成する為の鋳型の一例

【図７】 本発明の透光窓部材の形状の一例

【符号の説明】

１ 研磨層 ２ 透光窓部材 ３ 接着層 ４ 研磨パッド ５ クッション層 ６ 軟質透光層 ７ 硬質透光層 ８ 定盤 ９ ウェハ １０ 研磨ヘッド １１ ホール １２ ビームスプリッター １３ 光源 １４ 光検出部 １５ 入射光 １６ 反射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB03 CC19 DD04 FF23 FF41 FF46 GG04 HH04 HH13 JJ01 JJ09 JJ15 LL37 QQ25 3C058 AA07 AA09 AC02 CB02 DA17

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨層と、該研磨層の一部に一体に形成
   された研磨状態を光学的に測定するための一つ以上の透
   光窓部材と、を有する研磨パッドであって、該透光窓部
   材は、マイクロゴムＡ硬度６０度以下の軟質透光層とマ
   イクロゴムＡ硬度が８０度以上の硬質透光層が少なくと
   も積層され、かつ、前記軟質透光層は研磨面側の最表層
   に位置する事を特徴とする研磨パッド。
2. 【請求項２】 透光窓部材の軟質透光層の表面の一部が
   研磨層表面より上に位置する事を特徴とする請求項１記
   載の研磨パッド。
3. 【請求項３】 軟質透光層がゲルであることを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の研磨パッド。
4. 【請求項４】 ゲルがオルガノゲルであることを特徴と
   する請求項３記載の研磨パッド。
5. 【請求項５】 オルガノゲルがシリコーンゲルであるこ
   とを特徴とする請求項４記載の研磨パッド。
6. 【請求項６】 軟質透光層がゴムであることを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の研磨パッド。
7. 【請求項７】 硬質透光層が硬質透明高分子であること
   を特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記
   載の研磨パッド。
8. 【請求項８】 硬質透光層が無機透明材料であることを
   特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載
   の研磨パッド。
9. 【請求項９】 透光窓部材において、研磨面の反対側の
   面に反射防止層を有することを特徴とする請求項１〜８
   いずれか記載の研磨パッド。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９いずれか記載の研磨パッ
    ドと光学的に研磨状態を測定する測定装置とを備え、該
    研磨パッドと基板との間にスラリーを介在させた状態
    で、該研磨パッドと該基板との間に荷重を加え、かつ該
    基板と該研磨パッドとを相対移動させることにより該基
    板を研磨し、かつ該基板に光を照射することにより該基
    板の研磨状態を光学的に測定することを特徴とする研磨
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の研磨装置を用いて少
    なくとも表面を研磨するプロセスを含む半導体デバイス
    の製造方法。