JPH11285961A - 研磨パッド及び研磨方法 - Google Patents
研磨パッド及び研磨方法Info
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- JPH11285961A JPH11285961A JP9164098A JP9164098A JPH11285961A JP H11285961 A JPH11285961 A JP H11285961A JP 9164098 A JP9164098 A JP 9164098A JP 9164098 A JP9164098 A JP 9164098A JP H11285961 A JPH11285961 A JP H11285961A
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- polishing
- polishing pad
- microballoons
- microcapsules
- pad
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、半導体基板上の半導体デバイス表面
を平坦化するための研磨パッドとして、段差解消度、研
磨速度、製造の容易さ、パッド修正の容易さの全てに満
足できるものはなかった。 【解決手段】硬質の高分子材料の母材中に酸性、中性、
アルカリ性研磨剤に可溶性のマイクロカプセルまたはマ
イクロバルーンの両方または片方を含有させた材料から
形成することによって、ダイヤモンド砥粒による簡単な
ドレッシングで研磨剤の保持性と流動性を高める多孔質
状表面を容易に再生可能とした。
を平坦化するための研磨パッドとして、段差解消度、研
磨速度、製造の容易さ、パッド修正の容易さの全てに満
足できるものはなかった。 【解決手段】硬質の高分子材料の母材中に酸性、中性、
アルカリ性研磨剤に可溶性のマイクロカプセルまたはマ
イクロバルーンの両方または片方を含有させた材料から
形成することによって、ダイヤモンド砥粒による簡単な
ドレッシングで研磨剤の保持性と流動性を高める多孔質
状表面を容易に再生可能とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】半導体プロセスに於いて、ウ
ェハ上の半導体デバイスの平坦化のための研磨装置に用
いられる研磨パッドに関するものである。
ェハ上の半導体デバイスの平坦化のための研磨装置に用
いられる研磨パッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ウェハ上に半導体デバイスを形成する半
導体プロセスでは、パターン形成された電極層、電極層
の層間絶縁膜としての誘電体層が積層されるので、表面
層には必ず下部パターン層の影響である段差を生じ、こ
の段差の存在は続く露光工程、等の半導体プロセスの障
害となるので、この段差を平坦化する要求は高い。さら
に、金属電極層の埋め込みであるいわゆる象嵌（プラ
グ、ダマシン）の要求も高く、この場合、金属層の積層
後の余分な金属層の除去及び平坦化が不可欠な工程とな
る。
導体プロセスでは、パターン形成された電極層、電極層
の層間絶縁膜としての誘電体層が積層されるので、表面
層には必ず下部パターン層の影響である段差を生じ、こ
の段差の存在は続く露光工程、等の半導体プロセスの障
害となるので、この段差を平坦化する要求は高い。さら
に、金属電極層の埋め込みであるいわゆる象嵌（プラ
グ、ダマシン）の要求も高く、この場合、金属層の積層
後の余分な金属層の除去及び平坦化が不可欠な工程とな
る。
【０００３】半導体デバイス表面を平坦化する方法とし
ては、化学的機械的研磨（ChemicalMechanical Polishi
ng 又はChemical Mechanical Planarization ）（以後
ＣＭＰと呼ぶ）技術が有望な方法と考えられている。Ｃ
ＭＰの一般的な方法は、研磨定盤の上に研磨布または高
分子材料を有する研磨パッドを貼り付け、スラリー状の
研磨剤を滴下しながら研磨定盤と被研磨物であるウェハ
を保持した研磨ヘッドを回転、揺動させ、半導体デバイ
ス表面を研磨する方法であった。
ては、化学的機械的研磨（ChemicalMechanical Polishi
ng 又はChemical Mechanical Planarization ）（以後
ＣＭＰと呼ぶ）技術が有望な方法と考えられている。Ｃ
ＭＰの一般的な方法は、研磨定盤の上に研磨布または高
分子材料を有する研磨パッドを貼り付け、スラリー状の
研磨剤を滴下しながら研磨定盤と被研磨物であるウェハ
を保持した研磨ヘッドを回転、揺動させ、半導体デバイ
ス表面を研磨する方法であった。
【０００４】研磨パッドとしては軟質研磨パッド、硬質
研磨パッドがあり、軟質研磨パッドは半導体ウェハ全面
の均一研磨には向いているが、デバイスパターンの段差
解消には硬質研磨パッドが優れているとされている。Ｃ
ＭＰに於いてはパターンの段差を解消するために必要な
研磨量の少なさ（段差解消度）と研磨速度の速さとウエ
ハ全面に渡る均一研磨性とを共に満足する研磨パッドが
望まれている。
研磨パッドがあり、軟質研磨パッドは半導体ウェハ全面
の均一研磨には向いているが、デバイスパターンの段差
解消には硬質研磨パッドが優れているとされている。Ｃ
ＭＰに於いてはパターンの段差を解消するために必要な
研磨量の少なさ（段差解消度）と研磨速度の速さとウエ
ハ全面に渡る均一研磨性とを共に満足する研磨パッドが
望まれている。
【０００５】現在使われている研磨パッドとしては、ロ
デール社製のＩＣ−１０００（硬質パッド）とＳｕｂａ
４００（軟質パッド）の２層構造の研磨パッドに代表さ
れる、下層が軟質の不織布、上層が硬質の微細孔の発泡
ポリウレタンよりなる２層構造のフェルト状シートの
他、がある。これらの研磨パッドは段差解消度とウェハ
全面に渡る均一研磨性とに於いて満足できるものではな
かった。更にウェハヘッド部のウェハの保持方法の改善
によってもこの研磨パッドでは段差解消を行うためには
研磨量を多く取らなければならないために段差解消度が
低いばかりでなく、ディッシングにより段差を完全にゼ
ロにすることは困難であった。
デール社製のＩＣ−１０００（硬質パッド）とＳｕｂａ
４００（軟質パッド）の２層構造の研磨パッドに代表さ
れる、下層が軟質の不織布、上層が硬質の微細孔の発泡
ポリウレタンよりなる２層構造のフェルト状シートの
他、がある。これらの研磨パッドは段差解消度とウェハ
全面に渡る均一研磨性とに於いて満足できるものではな
かった。更にウェハヘッド部のウェハの保持方法の改善
によってもこの研磨パッドでは段差解消を行うためには
研磨量を多く取らなければならないために段差解消度が
低いばかりでなく、ディッシングにより段差を完全にゼ
ロにすることは困難であった。
【０００６】これら以外にも高分子材料をベースとした
ＣＥＰ（Carbon Epoxy Polisher ）の表面に溝を形成し
た研磨パッドやフルオロカーボンの表面に溝を形成した
研磨パッドが検討されてきた。これらの技術については
特開平７−２９５７０６、特開平６−１７９１５９、特
願平８−１１５７９４に開示されている。これらの研磨
パッドは段差解消度に優れているが、溝入れ工程を行う
必要があるという製造上の困難さ、更に長期間の研磨過
程で生じる研磨パッド表面の変形の修正が困難という問
題があった。
ＣＥＰ（Carbon Epoxy Polisher ）の表面に溝を形成し
た研磨パッドやフルオロカーボンの表面に溝を形成した
研磨パッドが検討されてきた。これらの技術については
特開平７−２９５７０６、特開平６−１７９１５９、特
願平８−１１５７９４に開示されている。これらの研磨
パッドは段差解消度に優れているが、溝入れ工程を行う
必要があるという製造上の困難さ、更に長期間の研磨過
程で生じる研磨パッド表面の変形の修正が困難という問
題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基材、特に
半導体基板上の半導体デバイス表面を平坦化するための
研磨パッドに於いて、従来の研磨パッドが持っていた段
差解消度の悪さ、製造の難しさ、パッド修正の困難さの
問題を解決し、段差解消度が高く、溝入れ工程を最小限
にし、長期間の研磨過程で生じる研磨パッド表面の変形
があっても容易に修正可能な研磨パッドを提供すること
を目的とする。
半導体基板上の半導体デバイス表面を平坦化するための
研磨パッドに於いて、従来の研磨パッドが持っていた段
差解消度の悪さ、製造の難しさ、パッド修正の困難さの
問題を解決し、段差解消度が高く、溝入れ工程を最小限
にし、長期間の研磨過程で生じる研磨パッド表面の変形
があっても容易に修正可能な研磨パッドを提供すること
を目的とする。
【０００８】
【発明を解決するための手段】上記問題を解決し、段差
解消度と研磨速度を向上させるため、本発明の研磨パッ
ドは、その材質を基本的には硬質にし、研磨パッドの表
面のスラリー状研磨剤（以下単に研磨剤と呼ぶ）に対す
る保持性と流動性を高めるために研磨パッドの表面が容
易に多孔質状化される性質を持たせるようにした。
解消度と研磨速度を向上させるため、本発明の研磨パッ
ドは、その材質を基本的には硬質にし、研磨パッドの表
面のスラリー状研磨剤（以下単に研磨剤と呼ぶ）に対す
る保持性と流動性を高めるために研磨パッドの表面が容
易に多孔質状化される性質を持たせるようにした。
【０００９】そのため本発明は第一に、「基材表面を研
磨するための研磨パッドに於いて、前記研磨パッドがマ
イクロカプセルまたはマイクロバルーンの両方または片
方を含有する高分子材料から成ることを特徴とする研磨
パッド（請求項１）」を提供する。第二に、「前記高分
子材料がエポキシ樹脂、またはカーボン粒子を含有する
エポキシ樹脂、またはフルオロカーボン樹脂、またはカ
ーボン粒子を含有するフルオロカーボン樹脂、またはア
クリル樹脂から成り、且つ前記マイクロカプセルまたは
マイクロバルーンがポリビニールアルコール樹脂または
塩化ビニリデン樹脂から成ることを特徴とする請求項１
記載の研磨パッド（請求項２）」を提供する。
磨するための研磨パッドに於いて、前記研磨パッドがマ
イクロカプセルまたはマイクロバルーンの両方または片
方を含有する高分子材料から成ることを特徴とする研磨
パッド（請求項１）」を提供する。第二に、「前記高分
子材料がエポキシ樹脂、またはカーボン粒子を含有する
エポキシ樹脂、またはフルオロカーボン樹脂、またはカ
ーボン粒子を含有するフルオロカーボン樹脂、またはア
クリル樹脂から成り、且つ前記マイクロカプセルまたは
マイクロバルーンがポリビニールアルコール樹脂または
塩化ビニリデン樹脂から成ることを特徴とする請求項１
記載の研磨パッド（請求項２）」を提供する。
【００１０】第三に、「前記マイクロカプセルまたはマ
イクロバルーンのサイズが直径３．０〜１００μｍであ
り、前記高分子材料に対して０．１０〜２０％の重量比
で含有していることを特徴とする請求項１、２何れか１
項記載の研磨パッド（請求項３）」を提供する。第四
に、「前記マイクロカプセルまたはマイクロバルーンが
中空状であることを特徴とする請求項１〜３何れか１項
記載の研磨パッド（請求項４）」を提供する。
イクロバルーンのサイズが直径３．０〜１００μｍであ
り、前記高分子材料に対して０．１０〜２０％の重量比
で含有していることを特徴とする請求項１、２何れか１
項記載の研磨パッド（請求項３）」を提供する。第四
に、「前記マイクロカプセルまたはマイクロバルーンが
中空状であることを特徴とする請求項１〜３何れか１項
記載の研磨パッド（請求項４）」を提供する。
【００１１】第五に、「請求項１〜４何れか１項記載の
研磨パッドがシート状に形成され、且つ前記研磨パッド
上に積層状に接着された不織布を具えることを特徴とす
る研磨パッド（請求項５）」を提供する。第六に、「前
記基材が半導体ウェハであることを特徴とする請求項１
〜５何れか１項記載の研磨パッド（請求項６）」を提供
する。
研磨パッドがシート状に形成され、且つ前記研磨パッド
上に積層状に接着された不織布を具えることを特徴とす
る研磨パッド（請求項５）」を提供する。第六に、「前
記基材が半導体ウェハであることを特徴とする請求項１
〜５何れか１項記載の研磨パッド（請求項６）」を提供
する。
【００１２】第七に、「請求項１〜６何れか１項記載の
研磨パッドを用いた研磨方法であって、前記研磨パッド
の表面を多孔質状にするためのドレッシング段階を有す
ることを特徴とする研磨方法（請求項７）」を提供す
る。
研磨パッドを用いた研磨方法であって、前記研磨パッド
の表面を多孔質状にするためのドレッシング段階を有す
ることを特徴とする研磨方法（請求項７）」を提供す
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１、図２を
用いて説明する。本発明になる研磨パッド４は基本的に
は硬質の高分子材料２を母材とし、この母材となる高分
子材料中に中空の複数のマイクロカプセルあるいはマイ
クロバルーン１を均一に分散させた材料から構成され
る。この材料を用いて作製した研磨パッドはその表面を
ダイヤモンド砥粒、等でドレッシングすることにより母
材中に埋もれていた中空の複数のマイクロカプセルある
いはマイクロバルーンが表面に露出し、且つ部分的に削
り取られる。するとマイクロカプセルあるいはマイクロ
バルーンは内部が中空なので、その内部の中空の空間
（以下孔と呼ぶ）が多孔質状表面９の一部として研磨パ
ッドの表面に顔を出す。研磨剤はこれら複数の孔に保持
され、且つ次々と隣の孔に移って行き、研磨剤の保持性
と流動性が増すのである。また、マイクロカプセルまた
はマイクロバルーンがスラリー状研磨剤（以下単に研磨
剤と呼ぶ）に含まれる溶液成分に溶解性の場合、ドレッ
シング後に複数のマイクロカプセルあるいはマイクロバ
ルーンが研磨パッド表面に露出するので、研磨パッド表
面を研磨剤に単に接触させることにより、マイクロカプ
セル材料またはマイクロバルーン材料が研磨剤に接触し
溶け出すため、溶け出し終わった後、研磨パッド表面に
は表面に露出していた複数のマイクロカプセルまたはマ
イクロバルーンが母材内に埋め込まれていた空間全体が
多孔質状表面層を形成する複数の孔として残る。研磨剤
はこれら複数の孔に保持され、且つ次々と隣の孔に移っ
て行き、研磨剤の保持性と流動性が増すのである。
用いて説明する。本発明になる研磨パッド４は基本的に
は硬質の高分子材料２を母材とし、この母材となる高分
子材料中に中空の複数のマイクロカプセルあるいはマイ
クロバルーン１を均一に分散させた材料から構成され
る。この材料を用いて作製した研磨パッドはその表面を
ダイヤモンド砥粒、等でドレッシングすることにより母
材中に埋もれていた中空の複数のマイクロカプセルある
いはマイクロバルーンが表面に露出し、且つ部分的に削
り取られる。するとマイクロカプセルあるいはマイクロ
バルーンは内部が中空なので、その内部の中空の空間
（以下孔と呼ぶ）が多孔質状表面９の一部として研磨パ
ッドの表面に顔を出す。研磨剤はこれら複数の孔に保持
され、且つ次々と隣の孔に移って行き、研磨剤の保持性
と流動性が増すのである。また、マイクロカプセルまた
はマイクロバルーンがスラリー状研磨剤（以下単に研磨
剤と呼ぶ）に含まれる溶液成分に溶解性の場合、ドレッ
シング後に複数のマイクロカプセルあるいはマイクロバ
ルーンが研磨パッド表面に露出するので、研磨パッド表
面を研磨剤に単に接触させることにより、マイクロカプ
セル材料またはマイクロバルーン材料が研磨剤に接触し
溶け出すため、溶け出し終わった後、研磨パッド表面に
は表面に露出していた複数のマイクロカプセルまたはマ
イクロバルーンが母材内に埋め込まれていた空間全体が
多孔質状表面層を形成する複数の孔として残る。研磨剤
はこれら複数の孔に保持され、且つ次々と隣の孔に移っ
て行き、研磨剤の保持性と流動性が増すのである。
【００１４】以下研磨パッドに用いる材料について述べ
る。研磨パッドの母材としては硬質の、エポキシ樹脂、
またはカーボン粒子、等を含有するエポキシ樹脂、また
はフルオロカーボン樹脂、またはカーボン粒子、等を含
有するフルオロカーボン樹脂、またはアクリル樹脂から
成る高分子材料が好ましく使われるが、パターンの段差
解消のために適度な硬度を有し、製造が容易な材料であ
れば上記の材料に限定されない。カーボン粒子は母材の
硬度調整のために好ましく添加されるが、硬度調整に適
した材料であれば、添加する粒子が母材の硬度調整に役
立てば、含有させる粒子はカーボン粒子に限定されな
い。
る。研磨パッドの母材としては硬質の、エポキシ樹脂、
またはカーボン粒子、等を含有するエポキシ樹脂、また
はフルオロカーボン樹脂、またはカーボン粒子、等を含
有するフルオロカーボン樹脂、またはアクリル樹脂から
成る高分子材料が好ましく使われるが、パターンの段差
解消のために適度な硬度を有し、製造が容易な材料であ
れば上記の材料に限定されない。カーボン粒子は母材の
硬度調整のために好ましく添加されるが、硬度調整に適
した材料であれば、添加する粒子が母材の硬度調整に役
立てば、含有させる粒子はカーボン粒子に限定されな
い。
【００１５】含有させるマイクロカプセルまたはマイク
ロバルーンとしてはポリビニールアルコール樹脂または
塩化ビニリデン樹脂が好ましいが、研磨剤に対し可溶性
の材料であるか、中空性の材料であればこれらに限定さ
れない。研磨パッドはモールド工程、等を含むを工程に
て製造される。このようにして形成された研磨パッドは
適当なドレッシング工程、または研磨剤との接触によっ
て多孔質状表面が形成される。多孔質状表面の形態及び
硬度は母材の高分子材料に添加されるマイクロカプセル
またはマイクロバルーンのサイズと混入する重量比で決
まる。サイズが大き過ぎると多孔質状表面の形態は粗面
になる。そうすると研磨パッド表面の研磨剤の保持性と
流動性が向上し、研磨速度が向上するが、被研磨面が粗
面化し、デバイス面にダメージを与え、また段差解消度
が低下する。また、サイズが小さ過ぎると、多孔質状表
面の形態は滑らかになる。そうすると被研磨面が滑らか
になり、また段差解消度が向上するが、研磨パッド面の
研磨剤の保持性と流動性が低下し、研磨速度が低下す
る。
ロバルーンとしてはポリビニールアルコール樹脂または
塩化ビニリデン樹脂が好ましいが、研磨剤に対し可溶性
の材料であるか、中空性の材料であればこれらに限定さ
れない。研磨パッドはモールド工程、等を含むを工程に
て製造される。このようにして形成された研磨パッドは
適当なドレッシング工程、または研磨剤との接触によっ
て多孔質状表面が形成される。多孔質状表面の形態及び
硬度は母材の高分子材料に添加されるマイクロカプセル
またはマイクロバルーンのサイズと混入する重量比で決
まる。サイズが大き過ぎると多孔質状表面の形態は粗面
になる。そうすると研磨パッド表面の研磨剤の保持性と
流動性が向上し、研磨速度が向上するが、被研磨面が粗
面化し、デバイス面にダメージを与え、また段差解消度
が低下する。また、サイズが小さ過ぎると、多孔質状表
面の形態は滑らかになる。そうすると被研磨面が滑らか
になり、また段差解消度が向上するが、研磨パッド面の
研磨剤の保持性と流動性が低下し、研磨速度が低下す
る。
【００１６】マイクロカプセルまたはマイクロバルーン
の硬度はこれらの母材よりも一般に硬度が低い。従って
混入する重量比が多過ぎると研磨パッドの多孔質状の表
面の孔の数の孔密度が増加するため、研磨剤の保持性と
流動性が増大し、研磨速度が向上するが、研磨パッド全
体としての硬度がパターンの段差解消のために適度な硬
度以下に低下するので、被研磨面の段差解消度は低下す
る。その重量比が少な過ぎると研磨パッド全体としての
硬度が上がるためパターンの段差解消度は向上するが、
研磨パッドの多孔質状の表面の孔の数の孔密度が低下す
るため、研磨剤の保持性と流動性が低減し、研磨速度が
低下する。
の硬度はこれらの母材よりも一般に硬度が低い。従って
混入する重量比が多過ぎると研磨パッドの多孔質状の表
面の孔の数の孔密度が増加するため、研磨剤の保持性と
流動性が増大し、研磨速度が向上するが、研磨パッド全
体としての硬度がパターンの段差解消のために適度な硬
度以下に低下するので、被研磨面の段差解消度は低下す
る。その重量比が少な過ぎると研磨パッド全体としての
硬度が上がるためパターンの段差解消度は向上するが、
研磨パッドの多孔質状の表面の孔の数の孔密度が低下す
るため、研磨剤の保持性と流動性が低減し、研磨速度が
低下する。
【００１７】マイクロカプセルまたはマイクロバルーン
の直径と混入する重量比は以上の傾向から最適な範囲が
決まり、その直径は好ましくは３．０〜１００ミクロン
であり、より好ましくは１０〜５０ミクロンである。ま
たその混入する重量比は好ましくは０．１０〜２０％で
あり、より好ましくは０．１０〜１０％である。研磨パ
ッドを研磨に使用するに先立って、研磨パッドは研磨定
盤に両面テープ、等の方法で固定され、事前にその表面
をダイヤモンド砥粒、等でドレッシングすることにより
母材中に埋もれていた中空の複数のマイクロカプセルあ
るいはマイクロバルーンが研磨パッドの表面に露出され
る。この表面がさらに研磨剤に触れることにより適度な
多孔質状表面が形成されるのである。
の直径と混入する重量比は以上の傾向から最適な範囲が
決まり、その直径は好ましくは３．０〜１００ミクロン
であり、より好ましくは１０〜５０ミクロンである。ま
たその混入する重量比は好ましくは０．１０〜２０％で
あり、より好ましくは０．１０〜１０％である。研磨パ
ッドを研磨に使用するに先立って、研磨パッドは研磨定
盤に両面テープ、等の方法で固定され、事前にその表面
をダイヤモンド砥粒、等でドレッシングすることにより
母材中に埋もれていた中空の複数のマイクロカプセルあ
るいはマイクロバルーンが研磨パッドの表面に露出され
る。この表面がさらに研磨剤に触れることにより適度な
多孔質状表面が形成されるのである。
【００１８】本発明の研磨パッドは、従来の２層研磨パ
ッドに比べ高寿命ではあるが、研磨時間が長期間に及ぶ
と、研磨パッドの表面が摩耗し研磨性能が低下すること
は避けることができない。この時も研磨パッドの表面を
極短時間ドレッシングしさえすれば研磨パッドの表面が
再生し、研磨性能が回復する。ドレッシングはダイヤモ
ンドの固定砥粒または遊離砥粒で好ましく行われる。
ッドに比べ高寿命ではあるが、研磨時間が長期間に及ぶ
と、研磨パッドの表面が摩耗し研磨性能が低下すること
は避けることができない。この時も研磨パッドの表面を
極短時間ドレッシングしさえすれば研磨パッドの表面が
再生し、研磨性能が回復する。ドレッシングはダイヤモ
ンドの固定砥粒または遊離砥粒で好ましく行われる。
【００１９】以上の研磨パッドの多孔質状の形成するた
めに本発明ではマイクロカプセルまたはマイクロバルー
ンを母材に含有させたが、これらの替わりに、母材のエ
ポキシ樹脂の攪拌時に空気あるいは炭酸を注入すること
でも同じ効果が得られる。
めに本発明ではマイクロカプセルまたはマイクロバルー
ンを母材に含有させたが、これらの替わりに、母材のエ
ポキシ樹脂の攪拌時に空気あるいは炭酸を注入すること
でも同じ効果が得られる。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例について図を用いて説明す
る。 ［実施例１］マイクロバルーンとして塩化ビニリデンか
ら成る直径３０〜５０μｍのエキスパンセル社のExpanc
el４６１をエポキシ樹脂に混合した。混合比は重量％で
１．０％と５．０％で行った。母材となる高分子材料と
してエポキシ樹脂にカーボン粒子を３．０％含んでいる
ものとした。エポキシ樹脂としてはエクスパンセル社の
エピコート８２８、エピコート８７１をベースとして採
用した。
る。 ［実施例１］マイクロバルーンとして塩化ビニリデンか
ら成る直径３０〜５０μｍのエキスパンセル社のExpanc
el４６１をエポキシ樹脂に混合した。混合比は重量％で
１．０％と５．０％で行った。母材となる高分子材料と
してエポキシ樹脂にカーボン粒子を３．０％含んでいる
ものとした。エポキシ樹脂としてはエクスパンセル社の
エピコート８２８、エピコート８７１をベースとして採
用した。
【００２１】これらをモールド法で成型し、硬化させ
た。研磨パッドとしての樹脂硬度はマイクロバルーンの
混合比１．０％の研磨パッドがＡｓｋｅｒＣ硬度で９６
〜９９、混合比５．０％の研磨パッドがＡｓｋｅｒＤ硬
度で７０〜８０であった。マイクロバルーンは図１に概
略的に示すように母材内に分散するので、表面に存在す
るマイクロバルーンを母材の層と一緒にダイヤモンド砥
粒を用いて部分的に削り取り、生じたマイクロバルーン
の空隙内に研磨剤が入るようにして研磨が行われた。
た。研磨パッドとしての樹脂硬度はマイクロバルーンの
混合比１．０％の研磨パッドがＡｓｋｅｒＣ硬度で９６
〜９９、混合比５．０％の研磨パッドがＡｓｋｅｒＤ硬
度で７０〜８０であった。マイクロバルーンは図１に概
略的に示すように母材内に分散するので、表面に存在す
るマイクロバルーンを母材の層と一緒にダイヤモンド砥
粒を用いて部分的に削り取り、生じたマイクロバルーン
の空隙内に研磨剤が入るようにして研磨が行われた。
【００２２】研磨は以下のようにして行われた。実験に
用いた装置の主要部分の概要を図２に示す。先ずこの研
磨パッドを研磨機の研磨定盤に粘着テープで固定し、こ
の研磨パッドをダイヤモンド砥粒でドレッシングした。
研磨対象はシリコンウェハ上のＳｉＯ2 熱酸化膜であ
り、研磨ヘッドの回転数５０ｒｐｍ、且つ揺動を行い、
研磨定盤の回転数５０ｒｐｍ、荷重４００ｇ／ｃｍ
2 で、研磨剤としてＳＳ１２（Ｃａｂｏｔ社製）を用い
て研磨を行ったところ２００ｎｍ／分の研磨速度が得ら
れ、パターンの段差解消度も初期段差５００ｎｍの時、
総研磨量５００ｎｍでゼロになった。混合比１．０％の
ものと混合比５．０％のものとを比較すると、前者の方
が段差解消度が高く、後者の方が研磨膜厚の均一性が良
好だった。
用いた装置の主要部分の概要を図２に示す。先ずこの研
磨パッドを研磨機の研磨定盤に粘着テープで固定し、こ
の研磨パッドをダイヤモンド砥粒でドレッシングした。
研磨対象はシリコンウェハ上のＳｉＯ2 熱酸化膜であ
り、研磨ヘッドの回転数５０ｒｐｍ、且つ揺動を行い、
研磨定盤の回転数５０ｒｐｍ、荷重４００ｇ／ｃｍ
2 で、研磨剤としてＳＳ１２（Ｃａｂｏｔ社製）を用い
て研磨を行ったところ２００ｎｍ／分の研磨速度が得ら
れ、パターンの段差解消度も初期段差５００ｎｍの時、
総研磨量５００ｎｍでゼロになった。混合比１．０％の
ものと混合比５．０％のものとを比較すると、前者の方
が段差解消度が高く、後者の方が研磨膜厚の均一性が良
好だった。
【００２３】本研磨パッドは自己再生型ではあるが、長
期間研磨すると研磨剤が多孔質状のバルーンの空間内に
詰まり研磨性能が低下するので、シリコンウェハを50枚
研磨完了毎にドレッシングをダイヤモンド砥粒で行い、
母材の表面を削り取ると共にバルーンを割りまたは部分
的に削り取ることにより、適度な粗度と孔密度を有する
新しい多孔質状表面を研磨パッド表面に容易に再生する
ことができた。このようにして研磨パッドの研磨特性を
維持させる事が出来た。 ［実施例２]実施例１で用いたものと同じ母材と同じマ
イクロバルーンを同じ成分に調合し、成型し、２ｍｍ厚
のシート状の研磨パッドを作製し、この研磨パッドに不
織布としてＳｕｂａ４００のシートを接着剤で貼り付
け、定型に切断した。
期間研磨すると研磨剤が多孔質状のバルーンの空間内に
詰まり研磨性能が低下するので、シリコンウェハを50枚
研磨完了毎にドレッシングをダイヤモンド砥粒で行い、
母材の表面を削り取ると共にバルーンを割りまたは部分
的に削り取ることにより、適度な粗度と孔密度を有する
新しい多孔質状表面を研磨パッド表面に容易に再生する
ことができた。このようにして研磨パッドの研磨特性を
維持させる事が出来た。 ［実施例２]実施例１で用いたものと同じ母材と同じマ
イクロバルーンを同じ成分に調合し、成型し、２ｍｍ厚
のシート状の研磨パッドを作製し、この研磨パッドに不
織布としてＳｕｂａ４００のシートを接着剤で貼り付
け、定型に切断した。
【００２４】研磨は以下のようにして行われた。先ずこ
の研磨パッドを研磨機の研磨定盤に粘着テープで固定
し、この研磨パッドをダイヤモンド砥粒でドレッシング
した。研磨対象はシリコンウェハ上のＳｉＯ2 熱酸化膜
であり、研磨ヘッドの回転数５０ｒｐｍ、且つ揺動を行
い、研磨定盤の回転数５０ｒｐｍ、荷重４００ｇ／ｃｍ
2 で、研磨剤としてスラリーＳＳ１２（Ｃａｂｏｔ社
製）を用いて研磨を行ったところ研磨速度は２００ｎｍ
／分だった。研磨された膜厚の均一性はシリコンウェハ
全面で±３％であった。混合比１．０％のものと混合比
５．０％のものの結果を比較すると、前者の方が段差の
縁ダレが少なくエッジカット２ｍｍであり、後者はエッ
ジカット５ｍｍだった。 ［実施例３］エポキシ樹脂をベースとした高分子樹脂母
材にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）の粉末を分散させ
た。粉末のサイズは直径５０〜１００μｍであった。粉
末を母材に対して１０％で調合し、成型し、２ｍｍ厚の
シート状の研磨パッドを作製し、この研磨パッドを定型
に切断した。
の研磨パッドを研磨機の研磨定盤に粘着テープで固定
し、この研磨パッドをダイヤモンド砥粒でドレッシング
した。研磨対象はシリコンウェハ上のＳｉＯ2 熱酸化膜
であり、研磨ヘッドの回転数５０ｒｐｍ、且つ揺動を行
い、研磨定盤の回転数５０ｒｐｍ、荷重４００ｇ／ｃｍ
2 で、研磨剤としてスラリーＳＳ１２（Ｃａｂｏｔ社
製）を用いて研磨を行ったところ研磨速度は２００ｎｍ
／分だった。研磨された膜厚の均一性はシリコンウェハ
全面で±３％であった。混合比１．０％のものと混合比
５．０％のものの結果を比較すると、前者の方が段差の
縁ダレが少なくエッジカット２ｍｍであり、後者はエッ
ジカット５ｍｍだった。 ［実施例３］エポキシ樹脂をベースとした高分子樹脂母
材にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）の粉末を分散させ
た。粉末のサイズは直径５０〜１００μｍであった。粉
末を母材に対して１０％で調合し、成型し、２ｍｍ厚の
シート状の研磨パッドを作製し、この研磨パッドを定型
に切断した。
【００２５】研磨は以下のように行われた。先ずこの研
磨パッドを図２に示された研磨機の研磨定盤に粘着テー
プで固定した。研磨対象はシリコンウェハ上のＳｉＯ2
熱酸化膜であり、研磨ヘッドの回転数５０ｒｐｍ、且つ
揺動を行い、研磨定盤の回転数５０ｒｐｍ、荷重４００
ｇ／ｃｍ2 で研磨剤としてＳＳ１２（Ｃａｂｏｔ社製）
を用いた。この研磨パッドでは最初に一度ドレッシング
を行うだけで中途では行わず、研磨剤としてのスラリー
溶液でＰＶＡは容易に溶け、中空構造が出現するため、
時々、研磨パッド表面をブラッシングする事により、研
磨特性を維持する事が出来た。
磨パッドを図２に示された研磨機の研磨定盤に粘着テー
プで固定した。研磨対象はシリコンウェハ上のＳｉＯ2
熱酸化膜であり、研磨ヘッドの回転数５０ｒｐｍ、且つ
揺動を行い、研磨定盤の回転数５０ｒｐｍ、荷重４００
ｇ／ｃｍ2 で研磨剤としてＳＳ１２（Ｃａｂｏｔ社製）
を用いた。この研磨パッドでは最初に一度ドレッシング
を行うだけで中途では行わず、研磨剤としてのスラリー
溶液でＰＶＡは容易に溶け、中空構造が出現するため、
時々、研磨パッド表面をブラッシングする事により、研
磨特性を維持する事が出来た。
【００２６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の研磨
パッドは段差解消のために適度な硬度を有する硬質系高
分子材料を母材としているので、パターンの段差解消度
が高く且つ長寿命であり、またこの母材に中空構造を有
するマイクロカプセルまたはマイクロバルーンを分散さ
せているので、簡単なドレッシングをすると、マイクロ
カプセルまたはマイクロバルーンが部分的に削り取ら
れ、また破壊されることにより研磨液の保持性と移動性
が高い適度な粗度と孔密度を有する多孔質状表面を容易
に再生できるので、高い研磨速度が長期間維持でき、且
つ研磨パッドの再生費用が安い。
パッドは段差解消のために適度な硬度を有する硬質系高
分子材料を母材としているので、パターンの段差解消度
が高く且つ長寿命であり、またこの母材に中空構造を有
するマイクロカプセルまたはマイクロバルーンを分散さ
せているので、簡単なドレッシングをすると、マイクロ
カプセルまたはマイクロバルーンが部分的に削り取ら
れ、また破壊されることにより研磨液の保持性と移動性
が高い適度な粗度と孔密度を有する多孔質状表面を容易
に再生できるので、高い研磨速度が長期間維持でき、且
つ研磨パッドの再生費用が安い。
【００２７】従って、本研磨パッドを使用することによ
って半導体プロセスのＣＭＰ工程のスループットが大幅
に向上する。
って半導体プロセスのＣＭＰ工程のスループットが大幅
に向上する。
【図１】本発明の研磨パッドを説明する概略図
【図２】本発明の研磨パッドを用いた研磨装置の例の図
１ マイクロカプセルまたはマイクロバルーン ２ 母材となる高分子材料 ３ ダイヤモンド砥粒 ４ 本発明の研磨パッド ５ 研磨定盤 ６ ウェハ ７ 研磨剤 ８ 研磨ヘッド ９ 多孔質状表面 １０ 部分的に削り取られたマイクロバルーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮地 章 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内
Claims (7)
- 【請求項１】基材表面を研磨するための研磨パッドに於
いて、前記研磨パッドがマイクロカプセルまたはマイク
ロバルーンの両方または片方を含有する高分子材料から
成ることを特徴とする研磨パッド。 - 【請求項２】前記高分子材料がエポキシ樹脂、またはカ
ーボン粒子を含有するエポキシ樹脂、またはフルオロカ
ーボン樹脂、またはカーボン粒子を含有するフルオロカ
ーボン樹脂、またはアクリル樹脂から成り、且つ前記マ
イクロカプセルまたはマイクロバルーンがポリビニール
アルコール樹脂または塩化ビニリデン樹脂から成ること
を特徴とする請求項１記載の研磨パッド。 - 【請求項３】前記マイクロカプセルまたはマイクロバル
ーンのサイズが直径３．０〜１００μｍであり、前記高
分子材料に対して０．１０〜２０％の重量比で含有して
いることを特徴とする請求項１、２何れか１項記載の研
磨パッド。 - 【請求項４】前記マイクロカプセルまたはマイクロバル
ーンが中空状であることを特徴とする請求項１〜３何れ
か１項記載の研磨パッド。 - 【請求項５】請求項１〜４何れか１項記載の研磨パッド
がシート状に形成され、且つ前記研磨パッド上に積層状
に接着された不織布を具えることを特徴とする研磨パッ
ド。 - 【請求項６】前記基材が半導体ウェハであることを特徴
とする請求項１〜５何れか１項記載の研磨パッド。 - 【請求項７】請求項１〜６何れか１項記載の研磨パッド
を用いた研磨方法であって、前記研磨パッドの表面を多
孔質状にするためのドレッシング段階を有することを特
徴とする研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9164098A JPH11285961A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 研磨パッド及び研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9164098A JPH11285961A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 研磨パッド及び研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11285961A true JPH11285961A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=14032136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9164098A Pending JPH11285961A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 研磨パッド及び研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11285961A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000034416A (ja) * | 1998-05-15 | 2000-02-02 | Jsr Corp | 重合体組成物および研磨パッド |
| WO2003045631A1 (en) * | 2001-11-27 | 2003-06-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing pad comprising particles with a solid core and polymeric shell |
| KR100495404B1 (ko) * | 2002-09-17 | 2005-06-14 | 한국포리올 주식회사 | 임베디드 액상 미소요소를 함유하는 연마 패드 및 그 제조방법 |
| JP2007053384A (ja) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc | 研磨パッド及び製造方法 |
| JP2007531276A (ja) * | 2004-03-23 | 2007-11-01 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | 成分を満たした複数の孔を有するｃｍｐ多孔質パッド |
| CN100356516C (zh) * | 2004-05-05 | 2007-12-19 | 智胜科技股份有限公司 | 单层研磨垫及其制造方法 |
| WO2008013377A1 (en) * | 2006-07-24 | 2008-01-31 | Skc Co., Ltd. | Chemical mechanical polishing pads comprising liquid organic material core encapsulated in polymer shell and methods for producing the same |
| JP2008546167A (ja) * | 2005-02-18 | 2008-12-18 | ネオパッド テクノロジーズ コーポレイション | Ｃｍｐ用のカスタマイズされた研磨パッド、ならびにその製造方法および使用 |
| JP2009056585A (ja) * | 2007-08-15 | 2009-03-19 | Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc | ケミカルメカニカルポリッシングのための相互侵入ネットワーク |
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| JP2012121115A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Ritsumeikan | 研磨パッド |
| KR101355316B1 (ko) * | 2012-08-06 | 2014-01-23 | 인제대학교 산학협력단 | 앰플 따개 |
| JP2019108472A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 昭和電工株式会社 | 研磨パッド用研磨剤保持材、樹脂組成物、及び研磨パッド用研磨剤保持材の製造方法 |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP9164098A patent/JPH11285961A/ja active Pending
Cited By (16)
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| KR100804275B1 (ko) | 2006-07-24 | 2008-02-18 | 에스케이씨 주식회사 | 고분자 쉘로 둘러싸인 액상 유기물 코어를 포함하는 ｃｍｐ연마패드 및 그 제조방법 |
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