JP2014124718A - 積層研磨パッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円形研磨シート8に同心円溝10及び前記同心円溝10の溝ピッチの1/2以上の外周領域9を形成する工程、前記円形研磨シート8と支持層とを接着部材を介して貼り合わせて積層研磨シートを作製する工程を含む積層円形研磨パッドの製造方法。
【選択図】図2
Description
円形研磨シートは、微細気泡を有する発泡体であれば特に限定されるものではない。例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂(ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど)、ポリスチレン、オレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、エポキシ樹脂、感光性樹脂などの1種または2種以上の混合物が挙げられる。ポリウレタン樹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、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。以下、前記発泡体を代表してポリウレタン樹脂について説明する。
円形研磨シートに同心円溝を形成する方法は特に限定されるものではないが、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樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。
<支持層>
支持層は、研磨層の特性を補うものである。支持層としては、研磨層より弾性率が低い層(クッション層)を用いてもよく、研磨層より弾性率が高い層(高弾性層)を用いてもよい。クッション層は、CMPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニ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。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある被研磨材を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、被研磨材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ユニフォーミティを改善する。高弾性層は、CMPにおいて、スクラッチの発生を抑制するために柔らかい研磨層を用いた場合に、研磨パッドの平坦化特性を向上させるために用いられる。また、高弾性層を用いることにより、被研磨材のエッジ部の削り過ぎを抑制することが可能である。
前記円形研磨シートと支持層とを接着層を介して貼り合わせる方法は、前記円形研磨シートと支持層とを押さえて貼りあわせる方法であれば特に制限されず、例えば、ホットメルト接着剤シートを支持層(又は前記円形研磨シート)上に積層し、ヒーターにより接着剤を加熱溶融させ、その後、溶融した接着剤上に前記円形研磨シート(又は支持層)を積層してプレスする方法が挙げられる。プレス圧力は特に制限されないが、0.1〜1.0MPa程度である。
半導体デバイスは、前記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経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、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、半導体ウエハ4を支持する支持台(ポリシングヘッド)5とウエ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と半導体ウエハ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、半導体ウエハ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エハ4を研磨パッド1に押し付け、スラリー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、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。
(数平均分子量)
数平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ)にて測定し、標準ポリスチレンにより換算した。
GPC装置:島津製作所製、LC−10A
カラム:Polymer Laboratories社製、(PLgel、5μm、500Å)、(PLgel、5μm、100Å)、及び(PLgel、5μm、50Å)の3つのカラムを連結して使用
流量:1.0ml/min
濃度:1.0g/l
注入量:40μl
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
作製したポリウレタン発泡体を厚み1mm以下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もの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、SEM(S−3500N、日立サイエンスシステムズ(株))を用いて100倍で観察した。得られた画像を画像解析ソフト(WinRoof、三谷商事(株))を用いて、任意範囲の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。
JIS Z8807−1976に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を4cm×8.5cmの短冊状(厚み:任意)に切り出したものを比重測定用試料とし、温度23℃±2℃、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。
JIS K6253−1997に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を2cm×2cm(厚み:任意)の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度23℃±2℃、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、アスカーD型硬度計)を用い、硬度を測定した。
作製した積層研磨パッドを用いて、8000Åの膜厚のタングステンウエハを下記研磨条件にて60時間研磨を行い、その後、積層研磨パッドを目視にて観察し、層間に浮き又は剥離が発生したか否かを確認した。研磨装置としてSPP600S(岡本工作機械社製)を用いた。研磨条件としては、スラリーとして、W2000(キャボット社製)を超純水で2倍に希釈した希釈液に過酸化水素水を2重量%添加した水溶液を用い、当該水溶液を研磨中に流量150ml/minにて添加した。研磨荷重は5psi、研磨定盤回転数は120rpm、ウエハ回転数は120rpmとした。また、ドレッサー(旭ダイヤ社製、M100タイプ)を用い、ドレス荷重50g/cm2、ドレッサー回転数15rpm、プラテン回転数30rpmの条件にて、所定間隔で20秒間研磨層の表面をドレス処理した。
○:浮き又は剥離は見られない。
×:浮き又は剥離が見られる。
ポリエーテル系プレポリマー(ユニロイヤル社製、アジプレンL−325、NCO濃度:2.22meq/g)100重量部、及びシリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニングシリコーン社製、SH−192)3重量部を重合容器内に加えて混合し、80℃に調整して減圧脱泡した。その後、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激しく約4分間撹拌を行った。そこへ予め120℃で溶融した4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(イハラケミカル社製、イハラキュアミン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、80℃で12時間ポストキュアを行い、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。約80℃に加熱した前記ポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライサー(アミテック社製、VGW−125)を使用してスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シート(平均気泡径:50μm、比重:0.86、硬度:52度)を得た。次に、バフ機(アミテック社製)を使用して、厚さ1.27mmになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えたシートとした。このバフ処理をしたシートに溝加工機(テクノ社製)を用いて表面に溝幅0.25mm、溝ピッチ1.5mm、溝深さ0.45mmの同心円の溝加工を行い、最外周部の凸部が表1に記載の幅になるよう外周をカットし外径約61cmの研磨層を作製した。
(実施例1)
前記研磨層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、#5782PGW−A2、基材:ポリエステル系不織布、接着層:アクリル系接着剤、厚さ60μm、せん断応力:750kPa)を貼りつけた。更に、コロナ処理をしたクッションシート(東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み0.8mm)の表面をバフ処理し、それをラミ機を使用して前記両面テープに貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して前記両面テープを貼り合わせ、研磨層以外の層(両面テープ+クッションシート+両面テープ)を研磨層の大きさに合わせて切断し、積層研磨パッドを作製した。
積層研磨パッドの最外周部の凸部の幅を表1に記載の幅に変更したこと以外は実施例1と同様に行った。
積層研磨パッドの最外周部の形状が凹状であること以外は実施例1と同様に行った。
2:研磨定盤
3:研磨剤(スラリー)
4:被研磨材(半導体ウエハ)
5:支持台(ポリシングヘッド)
6、7:回転軸
8:円形研磨シート
9:最外周部の凸部
10:溝(凹部)
Claims (4)
- 円形研磨シートに同心円溝及び前記同心円溝の溝ピッチの1/2以上の幅の外周領域を形成する工程、
前記円形研磨シートと支持層とを接着部材を介して貼り合わせて積層研磨シートを作製する工程を含む積層円形研磨パッドの製造方法。 - 請求項1に記載の積層円形研磨パッドの製造方法によって製造された積層円形研磨パッド。
- 円形研磨層と支持層とが接着剤部材を介して積層されている積層円形研磨パッドにおいて、
前記研磨層には同心円溝が形成されており、
前記研磨層は前記同心円溝が形成されていない外周領域を有しており、
前記外周領域の幅は前記同心円溝の溝ピッチの1/2以上であることを特徴とする積層円形研磨パッド。 - 請求項2又は3に記載の積層円形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。
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