專利名稱：化學(xué)研磨墊、其制造方法及半導(dǎo)體晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)研磨墊、其制造方法及半導(dǎo)體晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨方法。
更詳細(xì)地說(shuō)，涉及不降低研磨性能就可使光透過的化學(xué)研磨墊及其制造方法和半導(dǎo)體晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨方法。
本發(fā)明可用于使用了光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置的半導(dǎo)體晶圓的研磨等。
背景技術(shù)：
對(duì)于半導(dǎo)體晶圓的研磨，可以以憑經(jīng)驗(yàn)得到的時(shí)間為基準(zhǔn)來(lái)達(dá)成研磨的目的、決定結(jié)束其研磨的研磨終點(diǎn)。但是，構(gòu)成被研磨面的材質(zhì)各種各樣，不同的材質(zhì)研磨時(shí)間均不相同。另外，構(gòu)成被研磨面的材質(zhì)今后也會(huì)有各種變化。而且，研磨所使用的漿料和研磨裝置也相同。因此，對(duì)于各種不同的研磨一一憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲得研磨時(shí)間效率是非常差的。對(duì)此，近年來(lái)開展了關(guān)于使用可直接觀測(cè)被研磨面的狀態(tài)的光學(xué)方法的光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置及方法的研究(特開平9-7985號(hào)公報(bào)及特開2000-326220號(hào)公報(bào))。
在該光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置及方法中，一般在研磨墊上形成由可透過終點(diǎn)檢測(cè)用光的硬質(zhì)且均勻的樹脂構(gòu)成的、不具有漿料物質(zhì)的吸收和輸送這些本質(zhì)能力的窗口，僅通過該窗口來(lái)觀測(cè)被研磨面(參照特表平11-512977號(hào)公報(bào))。
但是，對(duì)于上述研磨墊，設(shè)置窗口可能會(huì)導(dǎo)致研磨墊的研磨性能的低下和不均勻，而且，為此來(lái)增大窗口或增加窗口的數(shù)量難于形成可確實(shí)地進(jìn)行利用光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置的終點(diǎn)檢測(cè)的窗口，且難于得到無(wú)損研磨性能的研磨墊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠解決上述問題的、在半導(dǎo)體晶圓的研磨中不降低研磨性能也可使終點(diǎn)檢測(cè)用光透過的研磨墊及其制造方法、研磨墊制造鍛模、多層研磨墊以及半導(dǎo)體晶圓的研磨方法。
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的其他目的及優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的上述目的，第一，通過一種化學(xué)機(jī)械研磨墊來(lái)達(dá)到，其特征在于，包括具有研磨面的研磨基體及熔合在該研磨基體上的透光性構(gòu)件，且以平行于研磨面的面切斷該透光性構(gòu)件時(shí)的剖面形狀為長(zhǎng)徑除以短徑的值大于1的橢圓形。
另外，本發(fā)明的上述目的，第二，通過上述化學(xué)機(jī)械用研磨墊的制造方法來(lái)達(dá)到，其特征在于，在嵌件成形用鍛模中進(jìn)行研磨基體和透光性構(gòu)件的熔合。
進(jìn)而，本發(fā)明的上述目的，第三，通過一種半導(dǎo)體晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨方法來(lái)達(dá)到，該方法用化學(xué)機(jī)械研磨墊來(lái)化學(xué)機(jī)械研磨半導(dǎo)體晶圓，其特征在于，使用上述化學(xué)機(jī)械研磨墊，通過本發(fā)明的上述化學(xué)機(jī)械研磨墊的透光性構(gòu)件利用光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)化學(xué)機(jī)械研磨的終點(diǎn)。


圖1是顯示透光性構(gòu)件的平面形狀的一例的模式圖。
圖2是顯示透光性構(gòu)件的平面形狀的一例的模式圖。
圖3是顯示本發(fā)明的研磨墊的剖面形狀的一例的模式圖。
圖4是顯示本發(fā)明的研磨墊的剖面形狀的一例的模式圖。
圖5是顯示本發(fā)明的研磨墊的一例的平面模式圖。
圖6是顯示本發(fā)明的研磨墊的一例的平面模式圖。
圖7是顯示研磨墊成形用鍛模的一例的部分模式剖面圖。
圖8是顯示研磨墊成形用鍛模的一例的部分模式剖面圖。
圖9是顯示研磨墊成形用鍛模的一例的部分模式剖面圖。
圖10是說(shuō)明使用本發(fā)明的研磨墊的研磨方法的模式圖。
圖11是被研磨材料的一例的模式剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
化學(xué)機(jī)械研磨墊本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨墊具有研磨基體及熔合在該研磨基體上的透光性構(gòu)件。而且，以平行于研磨面的面切斷該透光性構(gòu)件時(shí)的剖面形狀為長(zhǎng)徑除以短徑的值(長(zhǎng)寬比)大于1的橢圓形。
研磨基體構(gòu)成本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨墊的研磨機(jī)體的平面形狀無(wú)特別限定，例如，可以為圓盤狀或多棱柱狀、例如四棱柱等。另外，其大小無(wú)特別限定。但是，優(yōu)選適合裝有本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨墊而使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的模座(定盤)的形狀及大小。厚度例如可以為超過0.1mm且在100mm以下，特別優(yōu)選1～10mm。
作為構(gòu)成研磨基體的材料，只要能夠發(fā)揮作為研磨墊的機(jī)能，可以由任何原料構(gòu)成。在作為研磨墊的機(jī)能中，特別優(yōu)選至研磨時(shí)為止形成的孔具有研磨時(shí)保持漿料、使研磨屑臨時(shí)滯留等機(jī)能。因此，優(yōu)選由水溶性粒子和分散有水溶性粒子的非水溶性基質(zhì)(matrix)構(gòu)成的原料，或由空洞和分散有空洞的非水溶性基質(zhì)材料構(gòu)成的原料，例如由發(fā)泡體等構(gòu)成。
其中，前者的原料的水溶性粒子在研磨時(shí)與含有水性介質(zhì)和固形分的漿料的水性介質(zhì)相接觸，溶解或膨潤(rùn)而脫離，于是，可在由脫離而形成的孔中保持漿料。另一方面，后者的原料可在作為空洞事先形成的孔中保持漿料。
構(gòu)成上述非水溶性基質(zhì)的材料無(wú)特別限定，但考慮到容易成形為規(guī)定的形狀及性狀、可賦予適度的硬度、適度的彈性等，優(yōu)選使用有機(jī)材料。作為有機(jī)材料，可單獨(dú)或組合使用例如熱塑性樹脂、彈性體、橡膠、例如交聯(lián)橡膠及固化樹脂、例如熱固性樹脂、光固化性樹脂等、受熱、光等固化而形成的樹脂等。
其中，作為熱塑性樹脂，例如可列舉出1，2-聚丁二烯樹脂、聚乙烯等聚烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚丙烯酸樹脂例如(甲基)丙烯酸酯樹脂等、乙烯基酯樹脂(丙烯酸樹脂除外)、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚偏二氟乙烯等氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚縮醛樹脂等。
作為彈性體，例如可列舉出1，2-聚丁二烯等二烯彈性體、聚烯烴彈性體(TPO)、苯乙烯-丁二烯-彈性體嵌段共聚物(SBS)、其加氫嵌段共聚物(SEBS)等苯乙烯類彈性體、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、熱塑性聚酯彈性體(TPEE)、聚氨基彈性體(TPAE)等熱塑性彈性體、有機(jī)硅樹脂彈性體、氟樹脂彈性體等。作為橡膠，例如可列舉出丁二烯橡膠、例如高順式丁二烯橡膠、低順式丁二烯橡膠等，異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、苯乙烯-異戊二烯橡膠等共軛二烯橡膠，丙烯腈-丁二烯橡膠等腈橡膠，丙烯酸橡膠，苯乙烯-戊二烯橡膠、苯乙烯-戊二烯-二烯橡膠等苯乙烯-α-烯烴橡膠及丁基橡膠、有機(jī)硅橡膠、氟橡膠等其他橡膠。
作為固化樹脂，例如可列舉出聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯-尿烷樹脂、尿烷樹脂、硅樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等。
另外，這些有機(jī)材料也可以為經(jīng)酸酐基、羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基等變性而成的有機(jī)材料。通過變性可調(diào)節(jié)與后述的水溶性粒子、漿料的親和性。
這些有機(jī)材料可以僅使用一種，也可以并用兩種以上。
而且，這些有機(jī)材料的一部分或全部可以為交聯(lián)了的交聯(lián)聚合物，也可以為非交聯(lián)聚合物，但優(yōu)選僅由交聯(lián)聚合物構(gòu)成、或由交聯(lián)聚合物和非交聯(lián)聚合物的混合物構(gòu)成。通過含有交聯(lián)聚合物，可以賦予非水溶性基質(zhì)彈性恢復(fù)力，可將研磨時(shí)施加在研磨墊上的摩擦應(yīng)力引起的錯(cuò)位抑制至較小。另外，可有效地抑制下述現(xiàn)象研磨時(shí)及表面修飾時(shí)非水溶性基質(zhì)被過度拉伸并塑性變形從而掩埋孔，進(jìn)而，研磨墊表面過度起刺等。因此，在表面修飾時(shí)也可高效地形成孔，可防止研磨時(shí)的漿料保持性的降低，進(jìn)而，起刺少而不會(huì)妨害研磨平坦性。
進(jìn)行上述交聯(lián)的方法無(wú)特別限定，例如可利用使用有機(jī)過氧化物、硫、硫化物等的化學(xué)交聯(lián)、利用電子射線照射等的放射線交聯(lián)等進(jìn)行。
作為該交聯(lián)聚合物，可使用上述有機(jī)材料中的交聯(lián)橡膠、固化樹脂、交聯(lián)了的熱塑性樹脂及交聯(lián)了的彈性體等。進(jìn)而，考慮到對(duì)大量漿料中所含有的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿穩(wěn)定、且由于吸水引起的軟化少，尤其優(yōu)選含有選自交聯(lián)彈性體及聚氨酯中的至少一種。另外，交聯(lián)熱塑性樹脂及交聯(lián)彈性體中，特別優(yōu)選使用有機(jī)過氧化物進(jìn)行交聯(lián)的物質(zhì)，而且進(jìn)一步優(yōu)選交聯(lián)1，2-聚丁二烯。
這些交聯(lián)聚合物的含量無(wú)特別限定，優(yōu)選為非水溶性基質(zhì)全體的30體積％以上，更優(yōu)選50體積％以上，進(jìn)一步優(yōu)選70體積％以上，也可以為100體積％。非水溶性中的交聯(lián)聚合物的含量不足30體積％時(shí)，可能無(wú)法充分發(fā)揮含有交聯(lián)聚合物的效果。
對(duì)于含有交聯(lián)聚合物的非水溶性基質(zhì)，根據(jù)JIS K 6251在80℃下斷裂由非水溶性基質(zhì)構(gòu)成的試驗(yàn)片時(shí)，可以使斷裂后殘留的伸長(zhǎng)度(下面簡(jiǎn)稱為“斷裂殘留伸長(zhǎng)度”)為100％以下。即，斷裂后的標(biāo)線間合計(jì)距離為斷裂前的標(biāo)線間距離的2倍以下。該斷裂殘留伸長(zhǎng)度優(yōu)選30％以下，進(jìn)一步優(yōu)選10％以下，特別優(yōu)選5％以下，通常更優(yōu)選0％以上。如果斷裂殘留伸長(zhǎng)度超過100％，則有研磨時(shí)及面更新時(shí)由研磨墊表面刮下或拉長(zhǎng)的微細(xì)片易于塞住孔的傾向，因此為非優(yōu)選。該“斷裂殘留伸長(zhǎng)度”是指，根據(jù)JIS K 6251“加硫橡膠的拉伸實(shí)驗(yàn)方法”，在試驗(yàn)片形狀為啞鈴狀3號(hào)形、拉伸速度500mm/分、試驗(yàn)溫度80℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，斷裂試驗(yàn)片時(shí)，由自斷裂而分割的試驗(yàn)片的各個(gè)標(biāo)線至斷裂部的合計(jì)距離減去試驗(yàn)前的標(biāo)線間距離的伸長(zhǎng)度。另外，在實(shí)際研磨中，由于滑動(dòng)引起發(fā)熱，因此試驗(yàn)溫度為80℃。
上述“水溶性粒子”是在研磨墊中通過與化學(xué)機(jī)械用水性分散體相接觸，自水溶性材料脫離的粒子?？梢酝ㄟ^與水性分散體中含有的水等相接觸來(lái)溶解而發(fā)生該脫離，也可以通過含有該水等并膨潤(rùn)、成為凝膠狀來(lái)發(fā)生該脫離。而且，該溶解或膨潤(rùn)不僅是由水引起的，也可以通過與含有甲醇等醇類溶劑的水性混合介質(zhì)相接觸來(lái)引發(fā)。
除形成孔的效果以外，該水溶性粒子還具有在研磨墊中增大研磨墊的壓痕硬度的效果。例如，通過含有水溶性粒子可以使本發(fā)明的研磨墊的肖氏D硬度，優(yōu)選為35以上，更優(yōu)選為50～90，進(jìn)一步優(yōu)選60～85，通常為100以下。若肖氏D硬度超過35，可增大可負(fù)荷在被研磨體上的壓力，隨之可提高研磨速度。而且，可得到高研磨平坦性。因此，該水溶性粒子特別優(yōu)選為在研磨墊中可確保充分的壓痕硬度的實(shí)心體。
構(gòu)成該水溶性粒子的材料無(wú)特別限定，例如可列舉出有機(jī)水溶性粒子及無(wú)機(jī)水溶性粒子。作為有機(jī)水溶性粒子的原料，例如可列舉出糖類，例如淀粉、糊精及環(huán)糊精等多糖類、乳糖、甘露糖醇等，纖維素類、例如羥丙基纖維素、甲基纖維素等，蛋白質(zhì)，聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯烷酮，聚丙烯酸，聚氧乙烯，水溶性的感光性樹脂，磺化聚異戊二烯，磺化聚異戊二烯共聚物等。作為無(wú)機(jī)水溶性粒子的原料，可以列舉出例如醋酸鉀、硝酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、氯化鉀、溴化鉀、磷酸鉀、硝酸鎂等。這些水溶性粒子可以單獨(dú)或組合2種以上使用上述各原料。而且，即可以是由規(guī)定的原料構(gòu)成的1種水溶性粒子，也可以是由不同原料構(gòu)成的2種以上的水溶性粒子。
另外，水溶性粒子的平均粒徑優(yōu)選0.1～500μm，更優(yōu)選0.5～100μm?？状笮?yōu)選0.1～500μm，更優(yōu)選0.5～100μm。水溶性粒子的平均粒徑不足0.1μm時(shí)，形成的孔的大小小于磨料，因此有難于獲得可充分保持漿料的研磨墊的傾向。另一方面，若超過500μm，則形成的孔過大，得到的研磨墊的機(jī)械強(qiáng)度及研磨速度有降低的傾向。
對(duì)于該水溶性粒子的含量，在將水溶性材料和水溶性粒子合計(jì)為100體積％時(shí)，水溶性粒子優(yōu)選1～60體積％，更優(yōu)選1～40體積％，進(jìn)一步優(yōu)選2～30體積％。通過使含量處于該范圍，具有易于獲得高研磨速度、和硬度及機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良的研磨墊的優(yōu)點(diǎn)。
另外，優(yōu)選水溶性粒子在研磨墊內(nèi)僅在露出表層時(shí)溶解于水，在研磨墊內(nèi)部吸濕而不膨潤(rùn)。為此，水溶性粒子可在最外部分的至少一部分上具備抑制吸濕的外殼。該外殼可物理性地吸附在水溶性粒子上，也可化學(xué)鍵合在水溶性粒子上，還可以物理及化學(xué)性地與水溶性粒子相連。作為形成這種外殼的材料，例如可列舉出環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺、聚硅酸鹽等。應(yīng)注意的是，該外殼即使只形成于水溶性粒子的一部分上，也可以充分地獲得上述效果。
另一方面，作為分散并形成有后者的空洞的非水溶性基質(zhì)材料、例如構(gòu)成具備發(fā)泡體等的研磨墊的非水溶性粒子基質(zhì)材料，例如可列舉出聚氨酯、蜜胺樹脂、聚酯、聚砜、聚醋酸乙烯酯等。
分散于這種非水溶性基質(zhì)材料中的空洞大小的平均值，優(yōu)選為0.1～500μm，更優(yōu)選0.5～100μm。
制造上述水溶性粒子時(shí)分散于基質(zhì)材料中的方法無(wú)特別限定。例如，混煉基質(zhì)材料、水溶性粒子、以及根據(jù)需要的其他添加劑，得到分散體。得到的分散體的形狀無(wú)特別限定。例如，可得到微球、柱狀、粉末等形狀。在該混煉中，優(yōu)選加熱混煉以使基質(zhì)材料易加工，但優(yōu)選在此溫度下水溶性粒子為固體。
由于它們?yōu)楣腆w，水溶性粒子呈前述優(yōu)選的平均粒徑的狀態(tài)變得易分散。因此，優(yōu)選根據(jù)使用的基質(zhì)材料的加工溫度來(lái)選擇水溶性粒子的種類。
透光性構(gòu)件透光性構(gòu)件是指為了在研磨墊的一部分上形成例如研磨基體的研磨面和共同面而形成設(shè)置了具有透光性部位的構(gòu)件。
以平行于研磨面的面切斷該透光性構(gòu)件時(shí)的剖面形狀為用其長(zhǎng)徑除以短徑的值(長(zhǎng)寬比)超過1的橢圓形。在此，“橢圓形”除了例如圖1的數(shù)學(xué)上的橢圓形之外，還包括圖2的雞蛋形等的變形的略橢圓形。上述的長(zhǎng)寬比優(yōu)選超過1但20以下，更優(yōu)選1.5～10，進(jìn)一步優(yōu)選1.5～5?；瘜W(xué)機(jī)械研磨墊的剖面形狀為圓形時(shí)，優(yōu)選透光性構(gòu)件的長(zhǎng)徑方向與研磨面的直徑方向平行。
該透光性構(gòu)件與上述研磨基體熔合而成為一體。
在此，“熔合”是指不使用接合劑，使透光性構(gòu)件或者研磨基體的雙方或一方的至少接合面熔融或溶解而接合的狀態(tài)。制造時(shí)，不僅是接合面，可以使整個(gè)透光性構(gòu)件熔融而接合，也可以使整個(gè)研磨基體熔融而接合。
具體的熔合方法無(wú)特別限定。例如，可列舉(1)后述的在鑄模中保持透光性構(gòu)件或研磨基體的一方，將其他的構(gòu)件裝入使之熔合的嵌件成形方法，(2)在將透光性構(gòu)件及研磨基體制成規(guī)定的形狀后，使它們嵌合，通過紅外線焊接、高頻焊接、微波焊接及超聲波焊接等使接觸面熔融并接合的方法，(3)在欲使透光性構(gòu)件及研磨基體接合的表面上使用溶劑來(lái)接合的方法等。
由于本發(fā)明的研磨墊的透光性構(gòu)件與研磨基體熔合，在透光性構(gòu)件和研磨基體之間沒有間隙，為此，漿料不會(huì)在研磨墊的背面一側(cè)漏出。
圖3及圖4示出了通過透光性構(gòu)件、且以垂直于研磨面的面切斷本發(fā)明的研磨墊時(shí)的部分剖面圖。上述透光性構(gòu)件12可以如圖3所示、同研磨基體13一般厚，也可以如圖4所示、比研磨基體13薄。
該透光性構(gòu)件的數(shù)量無(wú)特別限定，可以為1個(gè)，也可以為2個(gè)。另外，其配置也無(wú)特別限定，應(yīng)該配置在研磨墊上的位置上，其中，所述位置可以使上述透光性構(gòu)件位于裝有本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨墊來(lái)使用的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的終點(diǎn)檢測(cè)用光通過的部分上。
透光性構(gòu)件面積占研磨面總面積的比例，優(yōu)選10％以下，更優(yōu)選0.005～10％，進(jìn)一步優(yōu)選0.005～5％，特別優(yōu)選0.01～1％。使面積位于該范圍可以實(shí)現(xiàn)確實(shí)地檢測(cè)出終點(diǎn)和高研磨性能。
在圖5及圖6中示出了本發(fā)明的研磨墊的透光性構(gòu)件在研磨面上所占位置的例子。
透光性構(gòu)件具有的透光性，通常在透光性構(gòu)件的厚度為2mm時(shí)，優(yōu)選波長(zhǎng)100～3,000nm間的任一波長(zhǎng)下的透光率為0.1％以上，或波長(zhǎng)100～3,000nm間的任一波長(zhǎng)區(qū)域下的累計(jì)透光率為0.1％以上。該透光率或累計(jì)透光率優(yōu)選為1％以上、更優(yōu)選2％以上、進(jìn)一步優(yōu)選3％以上、特別優(yōu)選4％以上。但是，該透光率或累計(jì)透光率沒必要高于所需，例如，可以為50％以下，也可以為30％以下，特別還可以為20％以下。
對(duì)于使用了光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置進(jìn)行研磨所使用的研磨墊，特別優(yōu)選位于作為終點(diǎn)檢測(cè)用光的使用頻率高的區(qū)域的400～800nm下的透光率高。為此，優(yōu)選波長(zhǎng)400～800nm下的透光率滿足上述要件。
該透光率為使用可以測(cè)量2mm厚的試驗(yàn)片在規(guī)定的波長(zhǎng)下的吸光度的UV分光光度計(jì)等裝置，測(cè)定各波長(zhǎng)時(shí)下的透光率時(shí)的值。對(duì)于累計(jì)透光率，也可以累計(jì)求出同樣測(cè)定的規(guī)定波長(zhǎng)區(qū)域下的透光率。
上述透光性構(gòu)件由非水溶性基質(zhì)材料、和根據(jù)需要添加的水溶性粒子構(gòu)成。添加水溶性粒子的情況下，該水溶性粒子優(yōu)選分散在非水溶性基質(zhì)材料中。
構(gòu)成上述透光性構(gòu)件的非水溶性基質(zhì)材料(下面也簡(jiǎn)稱為“基質(zhì)材料”)優(yōu)選單獨(dú)或組合使用可賦予透光性的熱塑性樹脂、熱固化性樹脂、彈性體及橡膠等。該基質(zhì)材料只要具有透光性(并不意味著只透過可見光)，其本身沒必要為透明或半透明，但優(yōu)選透光性更高，更優(yōu)選為透明。
可賦予透光性的熱塑性樹脂、熱固化性樹脂、彈性體及橡膠等可以使用與前述的研磨基體所使用的非水溶性基質(zhì)材料中說(shuō)明的物質(zhì)相同的物質(zhì)?？梢越M合使用2種以上這些基質(zhì)材料。而且，該非水溶性基質(zhì)材料如前述研磨基體所述，可以為具有官能團(tuán)的聚合物和不具有官能團(tuán)的聚合物的混合物。
基質(zhì)材料為交聯(lián)聚合物還是非交聯(lián)聚合物這沒有特別限定。優(yōu)選基質(zhì)材料的至少一部分為交聯(lián)聚合物。例如可列舉出基質(zhì)材料由2種以上的材料的混合物構(gòu)成、其至少1種的至少1部分為交聯(lián)聚合物的情況，和基質(zhì)材料由1種材料構(gòu)成、其至少1部分為交聯(lián)聚合物的情況。
基質(zhì)材料的至少一部分具有交聯(lián)構(gòu)造，這可以賦予基質(zhì)材料彈性恢復(fù)力。因此，可將研磨時(shí)施加在研磨墊上的摩擦應(yīng)力引起的錯(cuò)位抑制至較小，另外，可有效地抑制下述現(xiàn)象研磨時(shí)及表面修飾時(shí)非水溶性基質(zhì)被過度拉伸并塑性變形從而掩埋孔，進(jìn)而，研磨墊表面過度起刺等。因此，研磨時(shí)的漿料的保持性好，表面裝飾引起的漿料的保持性的恢復(fù)也容易，還可防止刮痕的產(chǎn)生。
這些交聯(lián)聚合物可以使用與前述研磨基體的說(shuō)明中已經(jīng)詳述的物質(zhì)相同的物質(zhì)。
這些交聯(lián)聚合物中，由于可賦予充分的透光性，對(duì)大量的漿料中含有的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿穩(wěn)定，而且吸水引起的軟化少，特別優(yōu)選使用交聯(lián)的1，2-聚丁二烯或聚氨酯，可以將該交聯(lián)的1，2-聚丁二烯與丁二烯橡膠或異戊二烯橡膠等其它的橡膠混合使用。另外，也可以將1，2-聚丁二烯作為基質(zhì)材料來(lái)單獨(dú)使用。
作為這種至少一部分為交聯(lián)聚合物的基質(zhì)材料，基于JIS K 6251在80℃下斷裂由基質(zhì)材料構(gòu)成的試驗(yàn)片時(shí)，可以使斷裂后殘留的伸長(zhǎng)度(下面簡(jiǎn)稱為“斷裂殘留伸長(zhǎng)度”)為100％以下。即，是斷裂后的標(biāo)線間合計(jì)距離為斷裂前的標(biāo)線間距離的2倍以下的基質(zhì)材料。該斷裂殘留伸長(zhǎng)度優(yōu)選30％以下，進(jìn)一步優(yōu)選10％以下，特別優(yōu)選5％以下。隨著斷裂殘留伸長(zhǎng)度超過100％，則有研磨時(shí)及面更新時(shí)由研磨墊表面刮下或拉長(zhǎng)的微細(xì)片易于塞住孔的傾向。
在此，斷裂殘留伸長(zhǎng)度是指，根據(jù)JIS K 6251“加硫橡膠的拉伸實(shí)驗(yàn)方法”，在試驗(yàn)片形狀為啞鈴狀3號(hào)形、拉伸速度500mm/分、試驗(yàn)溫度80℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，斷裂試驗(yàn)片時(shí)，由自斷裂而分割的試驗(yàn)片的各個(gè)標(biāo)線至斷裂部的合計(jì)距離減去試驗(yàn)前的標(biāo)線間距離的伸長(zhǎng)度。另外，在實(shí)際研磨中，由于滑動(dòng)所達(dá)到的溫度為80℃左右，因此試驗(yàn)溫度為80℃。
上述水溶性粒子分散在透光性構(gòu)件中。而且，如前所述，為可以通過與研磨時(shí)由外部供給的水性介質(zhì)的接觸而形成空孔的物質(zhì)。
該水溶性粒子的形狀、大小、透光性構(gòu)件中的含量及材料可以與前述研磨基體中詳述的水溶性粒子相同。
優(yōu)選的水溶性粒子是僅僅在露出透光性構(gòu)件表面時(shí)在水中溶解或膨潤(rùn)，而不露出地存在于透光性構(gòu)件內(nèi)部時(shí)不吸濕及膨潤(rùn)。因此，可在水溶性粒子外表面的至少一部分上形成由抑制吸濕的環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺及聚硅酸鹽等構(gòu)成的外殼。
除形成空孔的機(jī)能以外，該水溶性粒子還具有將透光性構(gòu)件的壓痕硬度與研磨墊的其他部分整合的機(jī)能。為了增加研磨時(shí)附加的壓力、提高研磨速度、獲得高平坦性，對(duì)于整個(gè)研磨墊，優(yōu)選肖氏D硬度為35～100。但是，很多時(shí)候僅僅由基質(zhì)材料的材質(zhì)獲得肖氏D硬度是困難的，這時(shí)，通過含有水溶性粒子來(lái)形成空孔以外，可與研磨墊的其他部分同等程度地提高肖氏D硬度。因此，水溶性粒子優(yōu)選為在研磨墊中可確保充分的壓痕硬度的實(shí)心體。
制造時(shí)在基質(zhì)材料中分散前述水溶性粒子的方法可使用與前述研磨基體中所述方法相同的方法。
本發(fā)明的研磨墊可以在與研磨面相對(duì)一面的背面一側(cè)具有用于研磨研磨墊時(shí)固定在研磨裝置上的固定用層。固定用層只要能夠固定研磨墊本身就無(wú)特別限定。
作為該固定用層，例如可以列舉出使用兩面膠帶形成的層、例如具有接合劑層和在其外表面上形成有剝離層的層、和通過涂布接合劑等形成的接合劑層?？梢栽谕ㄟ^涂布接合劑形成的接合劑層的外表面上設(shè)置剝離層。
構(gòu)成這些固定用層的接合材料無(wú)特別限定。例如可以使用熱塑型、熱固化型、或者光固化型的丙烯酸接合劑或合成橡膠接合劑。作為市售品，可以列舉出例如3M公司制造的#442、積水化學(xué)(株)公司制造的#5511及積水化學(xué)(株)公司制的#5516等。
在這些固定用層中，用兩面膠帶形成的層優(yōu)選預(yù)先具有剝離層。另外，不論是哪個(gè)固定用層通過具有剝離層，可保護(hù)接合層至使用時(shí)，通過使用時(shí)剝離該層可容易地將研磨墊固定在研磨裝置上。
另外，固定用層對(duì)于構(gòu)成固定用層的材料本身的透光性無(wú)特別限定。構(gòu)成固定用層的材料無(wú)透光性時(shí)、或透光性低時(shí)，可在透光性構(gòu)件的相應(yīng)部位設(shè)置貫通孔等。該貫通孔可以比透光性構(gòu)件的面積大或小，也可以一樣大。
也可以采用如下方式通過在固定用層上設(shè)置貫通孔，不在透過光的通路上形成固定用層。
另外，形成由兩面膠帶形成的固定用層時(shí)，可預(yù)先在兩面膠帶的規(guī)定位置上設(shè)置貫通孔。形成該貫通孔的方法無(wú)特別限定，例如可列舉使用激光切割機(jī)的方法、或用沖孔刀沖孔的方法等。利用激光切割機(jī)的方法可在通過兩面膠帶設(shè)置固定用層后設(shè)置貫通孔。
化學(xué)機(jī)械用研磨墊的制造方法本發(fā)明的研磨墊的制造方法無(wú)特別限定，優(yōu)選主要利用以下的嵌件成形鍛模的制造方法進(jìn)行制造。
嵌件成形用鍛?？稍诒景l(fā)明的研磨墊的制造方法中使用的嵌件成形用鍛模具有用于決定事先成形的透光性構(gòu)件或研磨基體的位置的凸部和/或凹部。
用于決定該透光性構(gòu)件或研磨基體的位置的凸部和/或凹部的位置、形狀、大小和數(shù)量等只要能夠決定研磨基體的位置即可，無(wú)特別限定。
作為定位透光性構(gòu)件的凸部，可列舉出如下配置了的凸部例如如圖7所示，(1)將多個(gè)、例如3或4個(gè)斑狀、點(diǎn)狀及長(zhǎng)尺狀等的突起721配置在下部鍛模72中以包圍透光性構(gòu)件，(2)配置上述突起以嵌合在預(yù)先設(shè)置在透光性構(gòu)件的底部中央的坑中，或(3)為了嵌合于底部圓形或四方形等的透光性構(gòu)件，用環(huán)狀突起、一部分環(huán)狀的突起或四方形等突起例如長(zhǎng)尺狀的突起將整個(gè)透光性構(gòu)件圍住，如此進(jìn)行配置，配置它們?nèi)w所形成的環(huán)狀或四方形。應(yīng)注意的是，71為上部鍛模。
另外，作為定位研磨基體的凸部，可列舉出如下配置了的凸部例如如圖8所示，為了嵌合在研磨基體的透光性構(gòu)件安裝用的洞中，在下部鍛模72上配置圓盤狀、薄的四棱柱上的突起物721；或配置用于嵌合在預(yù)先設(shè)置在研磨基體上的坑中的斑狀、點(diǎn)狀及長(zhǎng)尺狀等的突起等。
另外，固定該研磨基體的凸部面為形成透光性構(gòu)件的表層的面，因此出于提高透光性構(gòu)件透光性的目的優(yōu)選凸部表面的平滑性優(yōu)良。特別優(yōu)選鏡面加工。
另一方面，作為定位透光性構(gòu)件的凹部，可列舉出如下配置了的凹部例如如圖9所示，為了嵌合透光性構(gòu)件，在下部鍛模72上設(shè)置圓形、四方形的坑722；或配置坑用來(lái)嵌合在預(yù)先設(shè)置在透光性構(gòu)件上的斑狀、點(diǎn)狀及長(zhǎng)尺狀等的多個(gè)突起。
而且，作為定位研磨基體的凹部，可列舉出如下配置了的凹部例如，配置坑等以嵌合在預(yù)先設(shè)置在研磨基體低部的斑狀、點(diǎn)狀及長(zhǎng)尺狀等多個(gè)突起等。
研磨墊制造方法本發(fā)明的研磨墊制造方法，只要可以在鍛模內(nèi)保持透光性構(gòu)件或研磨基體并可以在模穴內(nèi)裝入透光性構(gòu)件或研磨基體的構(gòu)成材料，就無(wú)特別限定。為了易于制造本發(fā)明的研磨墊，優(yōu)選使用前述的嵌件成形鍛模。
該制造方法特別優(yōu)選例如以下的(1)和(2)的方法。
(1)利用預(yù)混煉用于構(gòu)成透光性構(gòu)件的基質(zhì)和水溶性物質(zhì)等的方法等得到分散體。在具有成形用模穴的鍛模內(nèi)成形該得到的分散體，制造透光性構(gòu)件。
然后，在具有模穴的鍛模內(nèi)安置該透光性構(gòu)件，之后加入構(gòu)成利用混煉等得到的研磨基體的分散體來(lái)成形，由此得到研磨墊的方法。
更加具體地說(shuō)，在具有可定位的凸部(參照?qǐng)D7)的嵌件成形鍛模的該凸部，保持預(yù)先成形的透光性構(gòu)件。之后，關(guān)閉鍛模，由注入口加入構(gòu)成利用混煉等得到的研磨基體的分散體。之后，冷卻、固化，可成形研磨墊。另外，在關(guān)閉上述鍛模前，也可以直接加入構(gòu)成研磨基體的分散體，然后關(guān)閉上述鍛模來(lái)成形。
(2)成形加工開有用于預(yù)先嵌入透光性構(gòu)件的洞的研磨基體，然后將該研磨基體置于具有模穴的鍛模內(nèi)，在研磨基體的洞中加入用于構(gòu)成利用混煉等得到的透光性構(gòu)件的分散體，在鍛模內(nèi)成形來(lái)制造透光性構(gòu)件，由此得到研磨墊。上述洞為有底和無(wú)底的貫通孔均可，優(yōu)選使用具有貫通孔的研磨基體。
更具體地說(shuō)，在具有可定位的凸部(參照?qǐng)D8)的嵌件成形鍛模的該凸部，保持預(yù)先成形為規(guī)定形狀的研磨基體。之后，關(guān)閉鍛模，由注入口加入構(gòu)成利用混煉等得到的透光性構(gòu)件的分散體即可成形。另外，在關(guān)閉上述鍛模前，也可以直接加入構(gòu)成透光性構(gòu)件的分散體，然后關(guān)閉上述鍛模來(lái)成形。
上述(1)及(2)的方法中，嵌件用鍛模內(nèi)的溫度優(yōu)選30～300℃、更優(yōu)選40～250℃、進(jìn)一步優(yōu)選50～200℃。
透光性構(gòu)件的高度和研磨基體的厚度沒有必要基本相同。可以進(jìn)一步在成形后通過使用研磨紙等來(lái)磨削，由此，在提高研磨面的平坦性的同時(shí)將墊加工成所需的厚度。
在本發(fā)明的研磨墊的研磨面上可以出于提高用過的漿料的排出性的目的等，根據(jù)需要以規(guī)定的形狀形成溝及斑點(diǎn)圖案。需要這種溝及斑點(diǎn)圖案的情況下，也可以通過在表面一側(cè)形成由于薄層化上述透光性構(gòu)件而生成的研磨墊上的凹陷來(lái)獲得。
研磨多層體本發(fā)明的研磨墊也可以作為具有在其背面上層壓了支持層的研磨多層體來(lái)提供。
上述“支持層”是在與研磨墊的研磨面相反一側(cè)的背面上層壓的層。不管支持層是否有透光性，通過使用由具有與透光性構(gòu)件的透光性同等或超過其透光性的材料構(gòu)成的支持體，可以確保研磨多層體的透光性。這時(shí)，支持體中，可以在相當(dāng)于透光性構(gòu)件的地方形成貫通孔，也可以沒有貫通孔。
另一方面，在使用沒有透光性的支持體的情況下，通過在相當(dāng)于透光性構(gòu)件的地方形成貫通孔，可以確保研磨多層體的透光性。
支持層的形狀無(wú)特別限定，其平面形狀，例如可以為方形例如四方形等或圓形等。還可以為薄板狀。優(yōu)選該支持層具有與研磨墊相同的平面形狀。
構(gòu)成支持層的材料無(wú)特別限定，可使用各種材料，考慮到易于成形為規(guī)定形狀及性狀、可賦予適度的彈性等，優(yōu)選使用有機(jī)材料。作為該有機(jī)材料，可使用與作為構(gòu)成前述透光性構(gòu)件的基質(zhì)材料來(lái)使用的各種材料相同的材料。構(gòu)成支持層的材料可以與構(gòu)成透光性構(gòu)件和/或研磨基體的基質(zhì)材料的材料相同，也可以不同。
支持層的數(shù)目無(wú)限定，可以為1層，也可以為2層。而且，層壓2層以上的支持層時(shí)，各層可以相同，也可以不同。另外，該支持層的硬度也無(wú)特別限定，優(yōu)選比研磨墊軟。由此，作為整個(gè)研磨多層體，可以具有充分的柔軟性，具備對(duì)被研磨面凹凸適當(dāng)?shù)母胶托浴?br> 本發(fā)明的研磨墊為研磨多層體時(shí)，可設(shè)置與研磨墊時(shí)同樣的固定用層。在此，優(yōu)選在支持層的背面上、即研磨面的對(duì)立面上形成多層體中的固定用層。作為該固定用層，可與前述研磨墊中說(shuō)明的固定用層相同。
半導(dǎo)體晶圓的研磨方法本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓的研磨方法為使用本發(fā)明的研磨墊的半導(dǎo)體晶圓的研磨方法，其特征在于，使用光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置來(lái)進(jìn)行該半導(dǎo)體晶圓的研磨終點(diǎn)的檢測(cè)。
上述光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置為通過透光性構(gòu)件使光由研磨墊的背面一側(cè)透過至研磨面一側(cè)，可以由被研磨體表面反射的光來(lái)檢測(cè)被研磨面的研磨終點(diǎn)的裝置。對(duì)于其它的測(cè)定原理，無(wú)特別限定。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓的研磨方法，可以不降低研磨性能地進(jìn)行終點(diǎn)檢測(cè)。例如，研磨墊或研磨多層體為圓盤狀時(shí)，以該圓盤的中心為同心圓，環(huán)狀地設(shè)置透光性構(gòu)件，由此可邊經(jīng)常觀測(cè)研磨終點(diǎn)，邊進(jìn)行研磨。因此，可在最佳研磨終點(diǎn)確實(shí)地結(jié)束研磨。
作為本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓的研磨方法，例如，可使用如圖10所示的研磨裝置。該裝置具有可旋轉(zhuǎn)的模座2、可旋轉(zhuǎn)及橫豎移動(dòng)的加壓頭3、可在單位時(shí)間內(nèi)每次定量地在模座上滴加漿料的漿料供給部5、和設(shè)置于模座下方的光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)部6。
在該研磨裝置中，在模座2上固定本發(fā)明的研磨墊(包括研磨多層體)1，另一方面，在加壓頭的下端面上固定半導(dǎo)體晶圓4，一邊用規(guī)定的壓力將該半導(dǎo)體晶圓擠壓在研磨墊上，一邊擠住。然后，一邊由漿料供給部在模座上每隔規(guī)定量地滴加漿料，一邊旋轉(zhuǎn)模座及加壓頭，由此滑動(dòng)半導(dǎo)體晶圓和研磨墊來(lái)進(jìn)行研磨。
進(jìn)行該研磨時(shí)，由光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)部6，經(jīng)模座的下方穿過透光性構(gòu)件12向半導(dǎo)體晶圓4的被研磨面上照射規(guī)定的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)域的終點(diǎn)檢測(cè)用光R1。即，通過模座自身具有透光性、或切掉一部分，可透過終點(diǎn)檢測(cè)用光。然后，用光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)部6捕捉該終點(diǎn)檢測(cè)用光R1在半導(dǎo)體晶圓4的被研磨面所反射的反射光R2。
作為本發(fā)明的研磨方法優(yōu)選的被研磨材料，具體地可列舉出具有如圖11所示的結(jié)構(gòu)的層壓基板。例如，在由硅等構(gòu)成的基板上依次形成有由硅氧化物等構(gòu)成的第1絕緣膜、具有溝的第2絕緣膜(作為絕緣材料的TEOS類氧化膜、例如以四乙氧基硅烷為原料并用化學(xué)氣相生長(zhǎng)法成膜的氧化硅類絕緣膜、低介電常數(shù)的絕緣膜(例如，倍半硅氧烷(Silsesquioxane)、添加氟的SiO2、聚酰亞胺類樹脂、苯并環(huán)丁烯等)等)、塑料膜覆面金屬(barrier metal)膜、作為布線材料的金屬膜(純銅膜、純鎢膜、純鋁膜、合金膜等)的層壓基板等。
另外，作為被研磨體，例如可列舉出帶有埋入材料的被研磨體和不帶有埋入材料的被研磨體等。
帶有埋入材料的被研磨體，例如，為在作為至少其表面上具有溝的半導(dǎo)體狀體的基板(通常具有至少晶圓和在該晶圓表面形成的絕緣膜。而且，在絕緣膜表面可具有成為研磨時(shí)的制動(dòng)器的制動(dòng)層。)的至少該溝內(nèi)，通過CVD等堆積所需的材料以埋入所需的材料，由此形成的層壓體等。研磨該被研磨體時(shí)，使用本發(fā)明的研磨墊研磨除去剩余的被堆積等的埋入材料，可進(jìn)行平坦化其表面的研磨。被研磨體在埋入材料的下層具有制動(dòng)層時(shí)，制動(dòng)層的研磨也可以在研磨后期同時(shí)進(jìn)行。
埋入材料，例如可列舉出，(1)STI(微細(xì)元件分離)工序中使用的絕緣材料、(2)由大馬士革工序中使用的Al、Cu等中的至少1種構(gòu)成的金屬布線用材料、(3)由塞孔形成工序中使用的W、Al、Cu等中的至少1種構(gòu)成的塞孔用材料、(4)層間絕緣膜形成工序中使用的絕緣材料等。
作為構(gòu)成上述制動(dòng)層的制動(dòng)材料，可列舉出Si3N4、TaN及TiN等氮化物類材料，鉭、鈦、鎢等金屬類材料等。
作為上述絕緣材料，可列舉出氧化硅(SiO2)膜、在SiO2膜中添加了少量的硼及磷的硼磷硅酸鹽膜(BPSG膜)、SiO2中摻雜了氟的被稱作FSG(Fluorine doped silicate glass)的絕緣膜、低介電常數(shù)的氧化硅類絕緣膜等。
作為氧化硅膜，例如可列舉出熱氧化膜、PETEOS膜(PlasmaEnhanced-TEOS膜)、HDP膜(High Density Plasma Enhanced-TEOS膜)、利用熱CVD法得到的氧化硅膜等。
將加熱到高溫下的硅暴露于氧化性氣氛中，使硅和氧或硅和水分起化學(xué)反應(yīng)，由此可形成上述熱氧化膜。
以四乙基原硅酸鹽(TEOS)為原料，利用高密度等離子作為促進(jìn)條件，利用化學(xué)氣相生長(zhǎng)，可成膜上述PETEOS膜。
以四乙基原硅酸鹽(TEOS)為原料，利用高密度等離子作為促進(jìn)條件，利用化學(xué)氣相生長(zhǎng)，可成膜上述HDP膜。
利用常壓CVD法(AP-CVD法)或減壓CVD法(LP-CVD法)可得到利用上述熱CVD法得到的氧化硅膜。
利用常壓CVD法(AP-CVD法)或減壓CVD法(LP-CVD法)可得到利用上述硼磷硅酸鹽膜(BPSG膜)。
另外，利用高密度等離子作為促進(jìn)條件，利用化學(xué)氣相生長(zhǎng)，可成膜上述被稱為FSG的絕緣膜。
而且，利用旋轉(zhuǎn)涂布法等在基體上涂布原料后，在氧化性氣氛下加熱可得到上述低介電常數(shù)的氧化硅類絕緣膜，例如，可列舉出以三乙氧基硅烷為原料的HSQ膜(Hydrogen Silsesquioxane膜)、四乙氧基硅烷，還有作為部分原料而含有甲基三甲氧基硅烷的MSQ膜(Methyl Silsesquioxane膜)等。
另外，可列舉出以聚芳烯類聚合物、聚亞芳基醚類聚合物、聚酰亞胺類聚合物、苯并環(huán)丁烯聚合物等有機(jī)聚合物為原料的低介電常數(shù)的絕緣膜等。
例如，此埋入型層壓體如圖11所示。即，層壓基板9具有由硅等構(gòu)成的基板91、由在該硅基板91上形成有硅氧化物等構(gòu)成的絕緣膜92、由在該絕緣膜92之上形成有硅氮化物等構(gòu)成的絕緣膜93、由為了在該絕緣膜93上設(shè)置溝而形成的PTEOS(以四乙氧基硅烷為原料利用CVD法合成的原料)等構(gòu)成的絕緣膜94、由為了覆蓋該絕緣膜94及上述溝而形成的鉭等構(gòu)成的塑料膜覆面金屬膜95、和由填充上述溝且在上述塑料膜覆面金屬膜95上形成的金屬銅等布線材料構(gòu)成的膜96(表面形成有溝，形成凹凸面)。
另一方面，作為不具有埋入材料的被研磨體，可列舉出多晶硅及裸硅(bare silicon)等。
實(shí)施例實(shí)施例11.研磨墊的制造1-1.經(jīng)表面處理的β-環(huán)糊精的制造將100質(zhì)量份作為水溶性粒子的β-環(huán)糊精((株)橫濱國(guó)際生物研究所制、商品名“デキシパ一ルβ-100”、平均粒徑20μm)放入混合攪拌器中(KAWATA(株)制“Super Mixer SMZ-3SP”)，一邊在400rpm下攪拌，一邊使用噴霧噴射來(lái)噴霧0.5質(zhì)量份的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(日本UNICA(株)制、商品名“A-1100”)5分鐘，一邊混合，然后再在400rpm下繼續(xù)攪拌2分鐘。之后，在設(shè)定在130℃的真空干燥機(jī)中加熱干燥取出的粒子，使粒子的含水率為5000ppm以下，得到經(jīng)表面處理的β-環(huán)糊精。
1-2.具有橢圓形洞的研磨基體的制造使用加熱至160℃的刻紋機(jī)混煉后來(lái)經(jīng)交聯(lián)成為基質(zhì)材料的1，2-聚丁二烯(JSR(株)制、商品名“JSR RB830”)66.5體積％和聚苯乙烯((株)PS JAPAN制、商品名“HF-55”)28.5體積％、以及作為水溶性物質(zhì)的上面制造的經(jīng)表面處理的β-環(huán)糊精5體積％。然后，添加以1，2-聚丁二烯和聚苯乙烯的總量為100質(zhì)量份換算的0.4質(zhì)量份的Percumyl D 40(商品名，日本油脂(株)制。含有40質(zhì)量％的過氧化二異丙苯。)，進(jìn)一步混煉后，在沖壓模內(nèi)160℃下交聯(lián)反應(yīng)7分鐘，得到直徑為790mm、厚3.2mm的圓盤狀的成形體。然后，使用(株)加藤機(jī)械制造的立銑刀以距預(yù)研磨基體中心195mm處為中心，使長(zhǎng)徑方向成為研磨基體的直徑方向地形成長(zhǎng)徑為58mm、短徑為22mm的橢圓形的洞(長(zhǎng)寬比為2.64)，制造具有橢圓形洞的研磨基體。
1-3.透光性構(gòu)件組合物的制造使用加熱至160℃的刻紋機(jī)混煉后來(lái)經(jīng)交聯(lián)成為透光性構(gòu)件的1，2-聚丁二烯(商品名“JSR RB830”)98體積％及作為水溶性物質(zhì)的上述1-1制造的經(jīng)表面處理的β-環(huán)糊精2體積％。然后，添加以1，2-聚丁二烯為100質(zhì)量份換算的0.4質(zhì)量份(換算成過氧化二異丙苯的純品，相當(dāng)于0.16質(zhì)量份。)的Percumyl D 40，進(jìn)一步混煉后，制造了透光性構(gòu)件組合物。
1-4.研磨墊的制造然后，再在將上面制造的研磨基體置于沖壓模內(nèi)，在形成的橢圓形的洞部，填充上述透光性構(gòu)件組合物，180℃下交聯(lián)反應(yīng)8分鐘，成形，得到直徑790mm、厚3.2mm的圓盤形成形體。將該成形體固定于寬帶砂光機(jī)((株)名南制作所制)的插入口，一邊在500rpm下旋轉(zhuǎn)輥，一邊以0.1m/秒的速度移動(dòng)成形體，依次用粒度目數(shù)為#120、#150、#220、#320的砂紙(Novatec公司制造)對(duì)成形體的表面及背面進(jìn)行磨削，其中每種粒度磨削0.08mm(總磨削量為0.32mm)。然后，進(jìn)一步用#600的砂紙(Novatec公司制造)在與上述同樣的，輥轉(zhuǎn)數(shù)及成形體移動(dòng)速度下僅僅磨削背面0.06mm。進(jìn)而，使用(株)加藤機(jī)械制造的溝加工機(jī)，在研磨面一側(cè)，在距墊研磨面中心20mm處的外側(cè)部分上形成溝寬0.5mm、節(jié)距2mm、溝深1mm的同心圓狀溝(溝的剖面形狀為矩形)，由此制造了研磨墊。
得到的墊厚度為2.5mm。應(yīng)注意的是，使用Lasertec公司制造的1LM21P測(cè)定透光性構(gòu)件的背面的輪廓算術(shù)平均偏差，結(jié)果為2.2μm，溝內(nèi)部的輪廓算術(shù)平均偏差為6.2μm。另外，在石英杯中與水一起置入與上述同樣制造的研磨墊的透光性構(gòu)件，使用UV分光光度計(jì)((株)日立制作所制，型號(hào)“U-2010”，測(cè)定650nm下的透光率，結(jié)果5次的平均累計(jì)透光率為25％。
2.研磨性能的試驗(yàn)2-1.帶有圖案的晶圓的研磨試驗(yàn)在上述制造的研磨墊的背面，層壓3M公司制造的兩面膠帶“#422”后，裝上Applied Materials公司制造的化學(xué)機(jī)械研磨裝置“Applied Reflexion”，將12英寸帶有圖案的晶圓(商品名“SEMATECH-754)作為被研磨體，在下面的條件下進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。
模座轉(zhuǎn)數(shù)120rpm研磨墊轉(zhuǎn)數(shù)36rpm研磨壓力擋圈壓力7.5psiZone 1壓力6.0psi
Zone 2壓力3.0psiZone 3壓力3.5psi研磨機(jī)械研磨用水性分散體以1∶1∶2(質(zhì)量比)混合CMS7401、CMS7452(以上均為商品名，JSR(株)制造)及水而形成。
化學(xué)機(jī)械研磨用水性分散提供給量300mL/分上述研磨墊可沒有問題地檢測(cè)終點(diǎn)。而且，對(duì)于研磨后的被研磨體的被研磨面，使用KLA-Tencor公司制造的surfscan SP1測(cè)定了刮痕數(shù)，結(jié)果整個(gè)晶圓上為0。
2-2.帶有銅膜無(wú)圖案的晶圓的研磨試驗(yàn)使用與上述“1.化學(xué)機(jī)械研磨墊的制造”同樣制造的研磨墊，將直徑12英寸的帶有銅膜無(wú)圖案的晶圓作為被研磨體，研磨時(shí)間為1分鐘，其他與上述“2-1.帶有圖案的晶圓的研磨試驗(yàn)”同樣，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。
對(duì)于被研磨體，在直徑方向上，自兩端分別除去5mm的范圍，取33個(gè)點(diǎn)，測(cè)定研磨前后的銅膜的厚度，由該測(cè)定結(jié)果，根據(jù)下式，計(jì)算研磨速度及面內(nèi)均一性。
研磨量＝研磨前的銅膜厚度-研磨后的銅膜厚度研磨速度＝膜厚量的平均值÷研磨時(shí)間面內(nèi)均一性＝(研磨量的標(biāo)準(zhǔn)偏差÷研磨量的平均值)×100(％)其結(jié)果，研磨速度為8550/分，面內(nèi)均一性為3.0％。應(yīng)注意的是，面內(nèi)均一性的值為5％以下時(shí)，可以說(shuō)面內(nèi)均一性良好。
實(shí)施例2研磨墊的制造使用加熱至160℃的刻紋機(jī)混煉后來(lái)經(jīng)交聯(lián)成為基質(zhì)材料的1，2-聚丁二烯(JSR(株)制、商品名“JSR RB830”)64體積％、及苯乙烯-丁二烯彈性體(JSR(株)制造，商品名“JSR TR2827”16體積％、和作為水溶性物質(zhì)的實(shí)施例1的“1-1.”中制造的經(jīng)表面處理的β-環(huán)糊精20體積％。然后，添加以1，2-聚丁二烯和苯乙烯-丁二烯彈性體的總量為100質(zhì)量份換算的0.4質(zhì)量份(換算為過氧化二異丙苯的純品相當(dāng)于0.16質(zhì)量份。)的Percumyl D 40(商品名，日本油脂(株)制造。含有40質(zhì)量％的過氧化二異丙苯)，進(jìn)一步混煉后，在沖壓模內(nèi)160℃下交聯(lián)反應(yīng)7分鐘，得到直徑為790mm、厚3.2mm的圓盤狀的成形體。然后，使用(株)加藤機(jī)械制造的立銑刀以距預(yù)研磨基體中心195mm處為中心，使長(zhǎng)徑方向成為研磨基體的直徑方向地形成長(zhǎng)徑為50mm、短徑為48mm的橢圓柱形的洞(長(zhǎng)寬比為1.04)，制造具有橢圓形洞的研磨基體。
作為具有橢圓形洞的研磨基體，除使用上面制造的東西以外，其他與實(shí)施例1相同地制造了研磨墊。
研磨性能的試驗(yàn)除使用上面制造的研磨墊之外，其他與實(shí)施例1的“2.研磨性能的試驗(yàn)”相同地進(jìn)行了研磨試驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例3研磨墊的制造使用加熱至160℃的刻紋機(jī)混煉后來(lái)經(jīng)交聯(lián)成為基質(zhì)材料的1，2-聚丁二烯(JSR(株)制、商品名“JSR RB830”)80體積％以及作為水溶性物質(zhì)的實(shí)施例1的“1-1.”中制造的經(jīng)表面處理的β-環(huán)糊精20體積％。然后，添加以1，2-聚丁二烯為100質(zhì)量份換算的0.8質(zhì)量份(換算為過氧化二異丙苯的純品相當(dāng)于0.32質(zhì)量份。)的PercumylD 40，進(jìn)一步混煉后，在沖壓模內(nèi)160℃下交聯(lián)反應(yīng)7分鐘，得到直徑為790mm、厚3.2mm的圓盤狀的成形體。然后，使用(株)加藤機(jī)械制造的立銑刀以距預(yù)研磨基體中心195mm處為中心，使長(zhǎng)徑方向成為研磨基體的直徑方向地形成長(zhǎng)徑為70mm、短徑為7mm的橢圓柱形的洞(長(zhǎng)寬比為10)，制造具有橢圓形洞的研磨基體。
作為具有橢圓形洞的研磨基體，除使用上面制造的東西以外，其他與實(shí)施例1相同地制造了研磨墊。
研磨性能的試驗(yàn)除使用上面制造的研磨墊之外，其他與實(shí)施例1的“2.研磨性能的試驗(yàn)”相同地進(jìn)行了研磨試驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例4研磨墊的制造(1)透光性構(gòu)件的制造在容器中加入100重量份預(yù)聚物(Uniroyal Chemical公司制造，商品名“バイブラセンB670”，邊在80℃下攪拌，邊加入實(shí)施例1的“1-1.”中制造的經(jīng)表面處理的β-環(huán)糊精3重量份，進(jìn)而加入三羥甲基丙烷10.8重量份，攪拌3分鐘。在具有180mm×180mm×3mm的矩形空洞的鍛模內(nèi)注入上述混合物，110℃下，保持30分鐘進(jìn)行反應(yīng)后，脫模得到成形體。對(duì)于該成形體，使用橢圓形的沖裁機(jī)進(jìn)行沖裁，得到長(zhǎng)徑為120mm、短徑為6mm的橢圓形(長(zhǎng)寬比為20)的、厚3mm的透光性構(gòu)件。
(2)研磨基體用組合物的準(zhǔn)備在反應(yīng)容器中加入4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(Sumika BayerUrethane(株)制造，商品名“Sumidule 44S”58重量份，邊在60℃下攪拌，邊加入在分子的兩末端具有2個(gè)羥基的數(shù)均分子量為650的聚四亞甲基二醇(三菱化學(xué)(株)制造，商品名“PTMG650”)5.1重量份和數(shù)均分子量250的聚四亞甲基二醇(三菱化學(xué)(株)制造，商品名“PTMG250”)17.3重量份，邊攪拌邊在90℃下保溫2小時(shí)使之反應(yīng)，之后冷卻，得到末端異氰酸酯預(yù)聚物。應(yīng)注意的是，該末端異氰酸酯預(yù)聚物中含有21％未反應(yīng)的4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯，其余的79％重量％為兩末端異氰酸酯預(yù)聚物的混合物。
在攪拌容器中加入上面得到的異氰酸酯預(yù)聚物80.4重量份，90℃下保溫，邊在200rpm下攪拌，邊在其中添加上面得到的經(jīng)表面硅烷偶聯(lián)處理的水溶性粒子14.5重量份，混合分散1小時(shí)后進(jìn)行減壓脫泡，得到分散有水溶性粒子的異氰酸酯預(yù)聚物。
在攪拌容器中、120℃下加溫2小時(shí)，使末端具有2個(gè)羥基的1，4-雙(β-羥基乙氧基)苯(三井化學(xué)フアイン(株)制造，商品名“BHEB”)12.6重量份，之后邊攪拌邊加入具有3個(gè)羥基的三羥甲基丙烷(BASF日本(株)制造，商品名“TMP”)7重量份，混合溶解10分鐘，得到鏈增長(zhǎng)劑。
在AJITER混合機(jī)中，邊加溫至90℃并攪拌分散有上面得到的水溶性粒子的末端異氰酸酯預(yù)聚物94.9重量份，邊加入加溫至120℃在上面得到的鏈增長(zhǎng)劑混合物19.6重量份，混合1分鐘，得到研磨基體用組合物。
(3)研磨墊的制造在具有直徑為600mm、厚3mm的圓盤形空洞的鍛模內(nèi)，以距圓盤中心100mm的位置為中心，使橢圓形的長(zhǎng)徑方向?yàn)閳A盤的直徑方向地配置上述(2)中得到的透光性構(gòu)件。之后，以充滿鍛模內(nèi)其余空洞的量注入上述(3)中制造的研磨基體用組合物，110℃下保持30分鐘，進(jìn)行聚氨酯化反應(yīng)，之后脫模。熱風(fēng)爐(ギヤ一オ一プン)中110℃下后烘焙16小時(shí)，得到具有橢圓形窗部、分散有水溶性粒子的直徑600mm、厚3mm的聚氨酯片。
之后，與實(shí)施例1的“1-4.研磨墊的制造”的記載相同地，進(jìn)行利用砂紙的磨削和形成同心圓狀的溝，制造了研磨墊。應(yīng)注意的是，得到的墊厚度為2.3mm。
研磨性能的試驗(yàn)除使用上面制造的研磨墊外，與實(shí)施例1的“2.研磨性能的試驗(yàn)”同樣地進(jìn)行研磨試驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例5使用在相當(dāng)于實(shí)施例1“1-4.研磨墊的制造”中的研磨基體的橢圓形的洞部的部分上，具有平面形狀和大小與洞相同、且高0.78mm的凸部的鍛模，除此之外與實(shí)施例1同樣地實(shí)施，制造研磨墊。該研磨墊的透光性區(qū)域的背面為比研磨基體的背面還凹陷0.7mm的凹部。
使用該研磨墊，與實(shí)施例1的“2.研磨性能的試驗(yàn)”同樣地進(jìn)行研磨試驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。
比較例1與實(shí)施例1的“1-2.具有橢圓形洞的研磨基體的制造”相同地制造具有橢圓形洞的研磨基體。
與其不同，180℃下加熱10分鐘成形與實(shí)施例1的“1-3.透光性構(gòu)件組合物的制造”相同地制造的透光性構(gòu)件，將其切割以具有與上述橢圓形洞相同的形狀、且微微小于洞的尺寸，制造了透光性構(gòu)件。應(yīng)注意的是，對(duì)該透光性構(gòu)件，與實(shí)施例1相同地測(cè)定了透光率，結(jié)果5次的平均累計(jì)透光率為25％。
在整個(gè)上述研磨基體的背面層壓3M公司制造的兩面膠帶“#422”后，在研磨基體的洞部插入上面制造的透光性部，制造了研磨墊。
研磨性能的試驗(yàn)除使用上面制造的研磨墊外，其他與實(shí)施例1的“2.研磨性能的試驗(yàn)”同樣地進(jìn)行研磨試驗(yàn)。結(jié)果如表1所示。
表1

權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于，包括具有研磨面的研磨基體及熔合在該研磨基體上的透光性構(gòu)件，且以平行于研磨面的面切斷該透光性構(gòu)件時(shí)的剖面形狀為長(zhǎng)徑除以短徑的值大于1的橢圓形。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其中，透光性構(gòu)件由非水溶性材料、和分散在該非水溶性材料中的水溶性粒子構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其中，上述非水溶性材料的至少一部分為交聯(lián)聚合物。
4.如權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其中，上述交聯(lián)聚合物為1，2-聚丁二烯。
5.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊的制造方法，其特征在于，在嵌件成形用鍛模中進(jìn)行研磨基體和透光性構(gòu)件的熔合。
6.一種半導(dǎo)體晶圓的化學(xué)機(jī)械研磨方法，其為用化學(xué)機(jī)械研磨墊來(lái)化學(xué)機(jī)械研磨半導(dǎo)體晶圓的方法，其特征在于，通過權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊的透光性構(gòu)件利用光學(xué)式終點(diǎn)檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)化學(xué)機(jī)械研磨的終點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，其包括具有研磨面的研磨基體及熔合在該研磨基體上的透光性構(gòu)件，且以平行于研磨面的面切斷該透光性構(gòu)件時(shí)的剖面形狀為長(zhǎng)徑除以短徑的值大于1的橢圓形。該研磨墊對(duì)于半導(dǎo)體晶圓的研磨面，可不降低研磨性能地透過終點(diǎn)檢測(cè)用光。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1689758SQ20051006847
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者保坂幸生, 志保浩司, 宮內(nèi)裕之, 岡本隆浩, 長(zhǎng)谷川亨, 川橋信夫 申請(qǐng)人:Jsr株式會(huì)社