(57)【要約】【課題】研磨層の厚さを簡便に測定することができる研磨パッドを提供すること。【解決手段】研磨層と、研磨層に積層した導電層とを有し、導電層の２０℃における体積抵抗率が２００×１０−８Ω・ｍ以下である研磨パッド。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨層と、
研磨層に積層した導電層と
を有し、
導電層の２０℃における体積抵抗率が２００×１０−８Ω・ｍ以下である研磨パッド。
【請求項２】
導電層が、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロムおよびステンレスからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
さらに弾性層を有し、
研磨層、導電層および弾性層がこの順で積層されている、請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
渦電流変位センサーを用いる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッドの研磨層の厚さの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や集積回路等の被研磨体の表面を平坦化するのに有用な研磨パッド、該研磨パッドの研磨層の厚さの測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体メモリに代表される大規模集積回路（ＬＳＩ）は、集積化や微細化が年々進行し、それに伴いその製造技術はより高度の高密度化に対応する必要が生じ、その製造工程も複雑化している。半導体デバイスの積層数も増加してきており、従来では問題とならなかった半導体デバイス製造時における絶縁膜や導電体膜等のウェハ表面の凹凸が、半導体デバイスの多層化により、断線や抵抗値のバラツキを引き起こす一因となっている。そのため、ウェハ表面の一層の平坦化が求められている。
また、ＬＳＩを製造する際に、ウェハ表面にマスクのパターンを形成する技術としてリソグラフィ（投光露光）が行われているが、半導体集積回路の微細化に伴い、露光波長が短くなり露光の焦点深度が非常に浅くなっている。ウェハ表面に凹凸が存在するとマスクのパターンの解像度が低下してしまうため、この点からもウェハ表面の一層の平坦化が求められている。
【０００３】
ウェハ表面の平坦化は、通常、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）によって行われる。ＣＭＰ中では、研磨パッドの研磨層の厚さや溝の深さが変化し、その研磨特性が経時変化する。研磨パッドの使用限界を見極める方法としては、例えば、使用時間で研磨パッドを管理する方法、研磨特性の変化で研磨パッドを管理する方法、厚さで研磨パッドを管理する方法等が挙げられる。これらの中では研磨層の厚さで研磨パッドを管理する方法が最も簡便である。
【０００４】
研磨層の厚さで研磨パッドを管理する方法としては、例えば特許文献１にはコンディショニング装置に距離を測定するためのレーザーセンサーを取り付けて基準面からのパッド表面位置の変化からパッドの厚さを測定する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０７５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では装置の大幅な改造が必要であり、装置の形状や仕様によってはレーザーセンサーが設置できない等の問題があった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、研磨層の厚さを簡便に測定できる研磨パッド、該研磨パッドの研磨層の厚さの測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は
［１］  研磨層と、
研磨層に積層した導電層と
を有し、
導電層の２０℃における体積抵抗率が２００×１０−８Ω・ｍ以下である研磨パッド；
［２］  導電層が、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロムおよびステンレスからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を含む、上記［１］の研磨パッド；
［３］  さらに弾性層を有し、
研磨層、導電層および弾性層がこの順で積層されている、上記［１］または［２］の研磨パッド；
［４］  渦電流変位センサーを用いる、上記[１]〜[３]のいずれかの研磨パッドの研磨層の厚さの測定方法；
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
特許文献１に記載された方法では装置の大幅な改造が必要であり、装置の形状や仕様によってはレーザーセンサーが設置できない等の問題があった。これに対して、本発明の研磨パッドを用いれば、装置を改造することなく渦電流変異センサーを用いるだけで、その研磨層の厚さを簡便に測定することができ、その交換時期等を容易に把握することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の研磨パッドは、研磨層の後面に導電層を積層していることを特徴とする。ここで研磨層の前面とは、被研磨体と接触する面（研磨面）を意味し、後面とは、前面の反対側の面を意味する。研磨層の後面に導電層を積層することによって、渦電流変位センサーを用いて、研磨層の厚さを簡便に測定することができる。
【００１０】
ここで渦電流変位センサーとは、センサーヘッド内部のコイルに高周波電流を流し、発生した高周波磁界の電磁誘導作用によって導電性材料の表面に生じる渦電流によるインピーダンス変化を測定するセンサーである。この渦電流変位センサーを研磨層の前面に接触させることによって（即ち、渦電流変位センサー／研磨層／導電層のように配置することによって）、渦電流変位センサーと導電層との距離（即ち、研磨層の厚さ）を測定することができる。渦電流変位センサーとしては、市販品（例えば、（株）キーエンス製の渦電流変位センサーＥＸ−５００等）を使用できる。
【００１１】
本発明において、導電層の２０℃における体積抵抗率が２００×１０−８Ω・ｍ以下であることが必要である。導電層の２０℃における体積抵抗率が２００×１０−８Ω・ｍを超える場合は、渦電流変位センサーによる測定が困難となる。導電層の２０℃における体積抵抗率は１００×１０−８Ω・ｍ以下であることが好ましく、７０×１０−８Ω・ｍ以下であることがより好ましい。導電層の体積抵抗率は、ＪＩＳ  Ｈ０５０５：１９７５に従い、導電層に一定電流を流し、一定距離の電極間の電位差を測定することにより算出できる。
【００１２】
導電層は、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロムおよびステンレスからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。例えば、導電層を、金属粉（例えば、鉄粉、銅粉等）およびゴムからなる導電性材料から形成することができる。導電層は、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロムおよびステンレスからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属からなることがより好ましい。金属からなる導電層は、簡便に形成することができる。例えば、金属箔を接着剤または両面テープ等によって研磨層に接着させる方法、スパッタリングまたは蒸着によって研磨層に金属膜を形成する方法、電解めっきによって研磨層に金属めっきを形成する方法等が挙げられる。
【００１３】
導電層の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましく、１５μｍ以上であることがより好ましい。導電層の厚さが１０μｍ未満であると、渦電流変位センサーによって研磨層の厚さを正確に測れないことがある。一方、導電層の厚さは２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましい。特に金属からなる導電層の厚さが２００μｍを超える場合は、研磨パッド全体の柔軟性が損なわれ、被研磨体を均一に研磨できない場合がある。
【００１４】
研磨層に用いられる材質に特に限定は無く、例えば熱可塑性ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンイミン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミドの熱可塑性樹脂；熱硬化性ポリウレタン、フェノール樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらは１種のみを使用してもよく、２種以上を併用してもよい。中でも、耐摩耗性に優れるという観点から、熱可塑性ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタンまたはこれらの混合物を使用することが好ましい。その他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの場合においても、発泡構造が有っても無くても良い。さらに、ポリエステル製不織布に熱可塑性ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタンまたはこれらの混合物を含浸させた研磨布タイプのものを使用することもできる。
【００１５】
研磨層は、例えば、（１）押出成形等の公知の成形方法で熱可塑性樹脂からシートを製造するか、または熱硬化性樹脂を加熱硬化させてシートを製造し、（２）得られたシートを、必要に応じて、裁断、打ち抜き、切削、研削等により所望の寸法、形状、厚さに加工することで製造できる。また研磨層に、必要に応じて、格子状溝、同心円状溝、螺旋状溝等の溝；貫通孔等の孔；等を形成してもよい。
【００１６】
研磨層の厚さは０．７ｍｍ〜２．５ｍｍであることが好ましく、０．９ｍｍ〜２．３ｍｍであることがより好ましく、１．１ｍｍ〜２．１ｍｍであることがさらに好ましい。研磨層の厚さが０．７ｍｍより薄いと、研磨均一性が低下する場合がある。研磨層の厚さが２．５ｍｍより厚いと、弾性層を積層しても、被研磨体全体の反りやうねりに対する弾性層の追従効果が充分に発揮されない場合がある。
【００１７】
研磨層のショアＤ硬度（ＪＩＳ  Ｋ７３１１：１９８７）は、被研磨体の平坦性の確保およびスクラッチの発生抑制の観点から、５５以上であることが好ましく、６０〜８０であることがより好ましく、６５〜７５がさらに好ましい。
【００１８】
本発明の研磨パッドでは、導電層の後面に別の層をさらに積層させてもよい。ここで導電層の前面とは、研磨層がある側の面を意味し、後面とは、前面の反対側の面を意味する。別の層としては、例えば、研磨層よりも硬度の低い弾性層が挙げられる。研磨層よりも硬度の低い弾性層を積層させることにより、被研磨体全体の反りやうねりに対して研磨パッドが追従することができ、被研磨体をより均一且つ平坦に研磨することができる。
【００１９】
弾性層の材質としては、現在汎用されているポリウレタンを含浸させた不織布（例えば、ニッタ・ハース株式会社製「Ｓｕｂａ４００」等）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴム；ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー；発泡プラスチック；ポリウレタン；等を採用することができる。弾性層に必要な柔軟性を有し、また容易に発泡構造が得られることから、ポリウレタンが好ましい。
【００２０】
弾性層のＪＩＳ−Ｃ硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１：１９７５）は、被研磨体の平坦性の確保および研磨の安定性の観点から、２０〜８０であることが好ましく、３０〜７０がより好ましく、４０〜６５がさらに好ましい。
【００２１】
弾性層の厚さは、０．５〜３ｍｍであることが好ましい。弾性層の厚さが０．５ｍｍ未満の場合には、被研磨体全体の反りやうねりに対する追従効果が低下する場合があり、一方３ｍｍを越える場合には、研磨パッド全体が柔らかくなりすぎるため、研磨パッドを研磨台（プラテン）に貼り付けて研磨を行う際に、研磨台（プラテン）の回転を研磨層に充分に伝えることができず安定した研磨を行うことができなくなる場合がある。弾性層の厚さは１〜２．５ｍｍであることがより好ましい。
【００２２】
弾性層を有する本発明の研磨パッドでは、弾性層の前面（即ち、導電層および弾性層の間）および／または弾性層の後面に別の層をさらに積層させてもよい。ここで弾性層の前面とは導電層がある側の面を意味し、後面とは、前面の反対側の面を意味する。
【００２３】
本発明の研磨パッドは、化学的機械的研磨に使用することができる。化学的機械的研磨に使用する研磨スラリーは、例えば、水、オイル等の液状媒体；酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤；塩基、酸、界面活性剤等の他の成分；を含有する。化学的機械的研磨の際に、必要に応じ、研磨スラリーと共に冷却剤等を用いてもよい。
【００２４】
本発明の研磨パッドを用いた化学的機械的研磨は、公知の化学的機械的研磨用装置を使用して、研磨スラリーを介して、被研磨体と研磨パッドを、加圧下、一定速度で一定時間接触させることによって行うことができる。被研磨体としては、特に限定はないが、例えば、水晶、シリコン、ガラス、光学基板、電子回路基板、多層配線基板、ハードディスク等が挙げられる。被研磨体は、シリコンウェハまたは半導体ウェハであることが好ましい。半導体ウェハとしては、例えば、表面に、酸化シリコン、酸化フッ化シリコン、有機ポリマー等の絶縁膜；銅、アルミニウム、タングステン等の金属膜（導電膜）；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタン等のバリアメタル膜；等を有するウェハが挙げられる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、導電層の２０℃における体積抵抗率はＪＩＳ  Ｈ０５０５：１９７５に従って測定した。また、渦電流変位センサーとして、（株）キーエンス製の渦電流変位センサーＥＸ−５００を用いた。
【００２６】
［実施例１］
数平均分子量２０００のポリ（テトラメチレングリコール）［略号：ＰＴＭＧ２０００］、１，４−ブタンジオール［略号：ＢＤ］、３−メチル−１,５−ペンタンジオール［略号：ＭＰＤ］および４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート［略号：ＭＤＩ］を、ＰＴＭＧ２０００：ＢＤ：ＭＰＤ：ＭＤＩの質量比が３２．２：１２．４：５．４：５０．０（イソシアネート基由来の窒素原子の含有率：５．６質量％）となる割合で用い、且つそれらの合計供給量が３００ｇ／分になるようにして、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６、シリンダー温度：７５〜２６０℃）に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−１という）を製造した。
【００２７】
得られたＰＵ−１を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてリップ幅２．０ｍｍのＴ−ダイより速度４０ｃｍ／分で下向きに押出し、厚さ１．５ｍｍのシートを作製した。
上記シートの表面を研削して厚さが１．８ｍｍで均一なシートを作製し、直径５１０ｍｍの円盤状に切り出した。さらに、得られた円盤状シートの片面に幅１．０ｍｍ、深さ１．３ｍｍ、ピッチが６．５ｍｍの同心円状の溝を形成させ、研磨層を作製した。
【００２８】
得られた研磨層の後面に、（株）寺岡製作所製アルミ箔両面粘着テープＮｏ．７９１（アルミ箔厚さ０．０２ｍｍ、両面に導電性アクリル系粘着剤を塗布）を貼り付け、研磨パッドを製造した。導電層（アルミ箔）の２０℃における体積抵抗率は２．８×１０−８Ω・ｍであった。得られた研磨パッドは、渦電流変位センサーにより研磨層の厚さを測定することができた。
【００２９】
［実施例２］
実施例１において得られた研磨層の後面に、マクセルスリオンテック（株）製ステンレススチール製テープＮo.８８２４（ステンレススチール箔厚さ０．０４ｍｍ、両面にアクリル系粘着剤を塗布）を貼り付けた以外は実施例１と同様の操作により研磨パッドを製造した。導電層（ステンレススチール箔）の２０℃における体積抵抗率は６２．２×１０−８Ω・ｍであった。得られた研磨パッドは、渦電流変位センサーにより研磨層の厚さを測定することができた。
【００３０】
［実施例３］
実施例１で製造した研磨パッドの導電層（アルミ箔）の後面に、弾性層としてニッタ・ハース株式会社製「ｓｕｂａ４００」（厚さ１．２７ｍｍ）を貼り付けて研磨パッドを製造した。得られた研磨パッドは、渦電流変位センサーにより研磨層の厚さを測定することができた。
【００３１】
［比較例１］
実施例１において得られた研磨層の後面に、（株）日本カーボン製ニカフィルムＦＬ３００（厚さ０．８ｍｍの黒鉛シート、両面にアクリル系粘着剤を塗布）を貼り付けた以外は実施例１と同様の操作により研磨パッドを製造した。導電層（黒鉛）の２０℃における体積抵抗率は３４００×１０−８Ω・ｍであった。得られた研磨パッドは、渦電流変位センサーにより研磨層の厚さを測定することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の研磨パッドを用いれば、その研磨層の厚さを簡便に測定することができ、研磨パッドの寿命管理が容易になる。そのため、本発明の研磨パッドは、シリコンウェハまたは半導体ウェハ等の化学的機械的研磨に有用である。