(57)【要約】【課題】ダミーウエハを用いた前処理工程を削減可能として、研磨の作業効率を高めること。【解決手段】本発明の研磨パッド１は、研磨面の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．１μｍ以上３．７μｍ以下に設定した研磨パッドとして、ダミーウエハを用いた前処理工程を不要化している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．１μｍ以上３．７μｍ以下に設定した、ことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
上記研磨面を有する上層と、該上層を支持する支持層とを少なくとも有する多層構造である、ことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
上記研磨面に、研磨スラリーを保持する溝を形成してある、ことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
上記研磨面を有する上層を、発泡体樹脂で構成してある、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項５】
上記研磨面を有する上層を、ウレタン樹脂で構成してある、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハなどを研磨処理するのに用いられる研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化を図るため、シリコン基板上に回路を積み上げる多層形成技術が導入されている。多層形成では、基板上の回路形成面となる絶縁層の上面に凹凸が生じやすく、その凹凸によりフォトリソグラフィ工程において光の焦点が結びにくくなるため、回路形成面を平坦化する必要がある。この回路形成面の平坦化にＣＭＰ（化学的機械的研磨）法による基板表面の研磨処理が提案されている。ＣＭＰ法は、周知されるごとく、研磨スラリー（研磨剤の水性分散体）によって基板表面を研磨パッドを用いて化学的および機械的に研磨し、回路形成面の平坦化を図る技術である（特許文献１参照）。
【０００３】
従来、ＣＭＰ等による半導体ウエハの研磨に供する研磨パッドは、予めその研磨面を粗く目立てした後、ダミーウエハを所定時間研磨して研磨パッドの研磨面の表面粗さを低下させる前処理工程を経た上で、実際の研磨用に供していた。
【０００４】
しかしながら、そのようにして提供された研磨パッドであっても、研磨面の表面粗さが十分管理されておらず比較的大きな表面粗さを有した状態で、半導体ウエハの研磨処理に供されるおそれがあった。そのため、例えば、図５（ａ）に示すように、表面粗さが大きい研磨パッドでは、該研磨パッドの研磨面と半導体ウエハの表面（被研磨面）との接触箇所が少ないので、各接触箇所で研磨パッドから半導体ウエハにかかる接触圧力が高い。そのため、研磨スラリーの研磨粉が半導体ウエハに比較的強く擦るように接触する結果、半導体ウエハの被研磨面にスクラッチが形成されやすいものであった。なお、図５（ｂ）のように、逆に表面粗さが小さい研磨パッドでは、該研磨パッドの研磨面と半導体ウエハの被研磨面との接触箇所が多くなり、各接触箇所で研磨パッドから半導体ウエハにかかる接触圧力は低くなるので、半導体ウエハの表面への研磨粉の接触力が比較的小さくなるものと考えられる。したがって、スクラッチの発生が多いことが判明した場合、その研磨パッドの表面粗さを低くするためのダミーウエハを用いた上記前処理工程が必要となり、作業効率が悪い。
【特許文献１】特開２００１−２６０００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体ウエハの被研磨面の研磨に対して、研磨パッドの表面粗さを低くするためのダミーウエハを用いた前処理工程を削減可能にして、該研磨の作業効率を高めることを解決すべき課題とする。                                                      
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による研磨パッドは、研磨面の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．１μｍ以上３．７μｍ以下に設定したことを特徴とするものである。この算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（１９９４）に準処している。
【０００７】
本発明の研磨パッドによれば、表面粗さが上記算術平均粗さＲａに設定されているから、研磨パッドを実際に半導体ウエハの研磨に供する際に、ダミーウエハ等の研磨を行って表面粗さを低下させる前処理を行わなくても済み、定盤に研磨パッドを貼り付けた後、ただちに実際の研磨を行う作業を行える。したがって、前処理工程を短縮あるいは不要にできる研磨パッドであるから、研磨作業に要する作業時間を短くでき、作業効率を高めることができる。また、研磨された対象物の被研磨面におけるスクラッチなどの欠陥発生が所要限界以下に抑制され、被研磨物の不良率軽減に貢献できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、研磨パッドの表面粗さを低くするためのダミーウエハを用いた前処理工程を短縮あるいは不要にできるから、研磨作業に要する作業時間の短縮化が可能となり、作業効率を大きく高めることができる。本発明によればまた、研磨された対象物の被研磨面にスクラッチなどの欠陥の発生を所要限界以下に抑制することができ、被研磨物の不良率を大きく低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る研磨パッドを図１ないし図３に示して説明する。図１は、研磨パッドの側面図（ａ）と平面図（ｂ）、図２は、図１の研磨パッドの表面粗さを設定する装置を示す側面図、図３は、図１の研磨パッドを用いて半導体ウエハの研磨を行う研磨装置の側面図である。
【００１０】
図１を参照して、１は、本発明の形態に係る研磨パッドを示す。研磨パッド１は、上層部２と下層部３とを備えるとともに、両層２，３を接着剤層４を介して接着して構成されている。上層部２は、ポリウレタンなどの発泡性樹脂を発泡硬化させて得られる硬質層（樹脂層）により構成されている。下層部３は、支持部として、例えばナイロンなどの不織布にウレタン樹脂を含浸させた不織布パッドタイプのものや、あるいは樹脂剤を発泡させたフォームタイプのものなど、上層部２よりも圧縮率の大きい軟質層により構成されている。なお、上層部２として、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの非発泡樹脂タイプのものを用いてもよい。
【００１１】
上層部２のウレタン重合体としては、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリエステルエーテル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂のいずれも使用することができる。それぞれのウレタン樹脂の製造に使用されるポリオール成分としては、例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリエチレンアジペート、ポリオキシテトラメチレンアジペート等が挙げられる。また、イソシアネート成分としては、例えば、４−４´−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
【００１２】
下層部３の不織布タイプとしては、例えば、ウレタン重合体と、ジメチルホルムアミドとを含有する組成物を用いることにより発泡体組成物を湿式凝固法により形成することができる。あるいは、ウレタン重合体と、塩化ビニル重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール三元共重合体と、ジメチルホルムアミドとを含有する組成物を用いることにより発泡体組成物を、湿式凝固法により形成することができる。この発泡体の表面部、特にその表面に形成されたスキン層はバフ処理されて、表面に発泡構造が現れるようにすることが好ましい。
【００１３】
研磨パッド１においては、研磨面に研磨スラリーを保持するための溝を形成してもよい。なお、図示しないが、その溝は、平面視で研磨パッド１の中心から周縁まで放射状に複数本形成された溝でもよいし、平面視で研磨パッド１の中心に対して同心となる複数の円形を描く溝でもよいし、平面視で碁盤目状に形成される溝でもよい。
【００１４】
そして、研磨パッド１の研磨面である上層部２の表面粗さは、算術平均粗さＲａ（例えばＪＩＳ−Ｂ０６０１に準拠）において、０．１μｍ以上３．７μｍ以下に設定された状態で、研磨装置に供される。
【００１５】
図２に、研磨パッド１の研磨面の表面粗さを上記範囲に制御するためのドレッシング装置５を示す。このドレッシング装置５は、研磨パッド１を貼り付ける定盤６と、その研磨パッド１の表面をドレッシングするダイヤモンドドレッサ７とを備えている。
【００１６】
表面粗さの調整処理を行っていない研磨パッド１をドレッシング装置５の定盤６に貼り付けた後、ダイヤモンドドレッサ７の押圧力、そのヘッドの回転数（回転速度）などの予め設定された最適ドレッシングの条件に従って、ドレッシングする。この最適ドレッシングの条件は、研磨パッド１の研磨面の表面粗さが０．１μｍ以上で３．７μｍ以下の範囲となる研磨パッド１が得られるときの条件であって、それぞれの条件に関して予め実験を行った結果に基づいて設定される。したがって、この条件に従ってドレッシングされた研磨パッド１は、その表面粗さが０．１μｍ以上で３．７μｍ以下の範囲となっている。
【００１７】
図３を参照して、上記ドレッシング処理が済んだ研磨パッド１は、研磨装置８の定盤９に貼り付けられ、研磨ヘッド１０に保持された半導体ウエハなどの被研磨物１１に対する研磨処理を行う。図中、１２は研磨パッド１へ研磨スラリー１３を供給する研磨スラリー供給部である。なお、上記ドレッシング装置５と研磨装置８とが、定盤６，９を共通とする単一の装置であれば、研磨パッド１の貼り替えを行わなくてもよい。
【００１８】
上記研磨パッド１によって研磨処理を行うと、その研磨面の表面粗さが０．１μｍ以上で３．７μｍ以下の範囲となっていることにより、被研磨物１１の表面に発生したスクラッチ数が良品として許容される所要スクラッチ数よりも少ないものとなり、被研磨物１１の不良率を著しく低下させるものとなった。また、従来のようにダミー基板などによる研磨作業を行って研磨パッド表面の表面粗さを低くする作業を別途行わなくても良いものにできたので、作業効率を向上できるものとなった。
【００１９】
なお、未使用の研磨パッドの研磨面の表面粗さ０．１μｍ以上３．７μｍ以下の範囲とするためのドレッシングは、ダイヤモンドドレッシングに限定されるものでなく、各種方法を採用できる。
【００２０】
また、未使用の研磨パッドに対して上記ドレッシングを行った後、表面粗さを測定する工程を経て、より確実に研磨パッドの研磨面の表面粗さ０．１μｍ以上３．７μｍ以下の範囲とした研磨パッドを選び出すようにしてもよい。このような工程を経た研磨パッドも本発明に含まれる。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明に係る研磨パッドの実施例について説明する。
【００２２】
図２に示したドレッシング装置５を用いて、未使用の研磨パッドをドレッシングした。
【００２３】
そのドレッシングを行った研磨パッドは、ロデールニッタ社製ＩＣ１４００Ｋ−グルーブ  ２４″である。
【００２４】
そのドレッシングは、スピードファム社製の研磨機ＳＨ−２４を用いて、ヘッド回転数２８ｒｐｍ、ヘッド押圧力１８ｋｇｆ、定盤回転数６０ｒｐｍ、ドレッシング時間１２分、ダイヤモンドドレッサの砥粒粒径＃１００の条件で行ったものである。
【００２５】
上記ドレッシング処理された研磨パッドの研磨面における表面粗さを測定した。その表面粗さの測定装置として、東京精密社製のサーフコムを用いた。その測定用の針は１０μｍ（先端半径）の材質ダイヤモンドを用いた。測定長は５ｍｍであり、その測定速度は０．３ｍｍ／ｓｅｃである。
【００２６】
上記ドレッシングにより得られた本発明の実施例に係る複数の研磨パッドや、従来方法による目立て後ダミー基板に対する研磨を行った比較例としての研磨パッドについて、研磨装置にて８インチ半導体ウエハの表面研磨を行った。
【００２７】
研磨装置としては、スピードファム社製のＳＨ−２４を用いた。研磨条件は、半導体ウエハが１００００オングストロームのＴＥＯＳ膜付きのシリコン半導体ウエハであり、研磨荷重が７ｐｓｉ、定盤回転数が６０ｒｐｍ、半導体ウエハ側のヘッドの回転数が４１ｒｐｍ、研磨スラリーの流量が１００ｍｌ／ｍｉｎである。研磨スラリーとしては、ロデールニッタ社製ＩＬＤ３２２５を用いた。研磨時間は、１分である。
【００２８】
上記条件で研磨処理した後の、８インチ半導体ウエハの被研磨面に発生した幅が０．２μｍよりも大のスクラッチ数を、日立電子エンジニアリング社製の半導体ウエハ表面検査装置ＬＳ６６００を用いて測定した。
【００２９】
上記スクラッチ数の測定を行ったところ、図４のグラフに示す結果が得られた。このグラフにおいて、横軸は、研磨パッドの研磨面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）であり、縦軸は、８インチ半導体ウエハの被研磨面に発生した幅が０．２μｍよりも大のスクラッチ数である。黒四角は、測定箇所を示し、この測定箇所は５個である。なお、この測定では、研磨パッドの表面粗さは算術平均粗さＲａで３．４μｍ以上４．０μｍ以下の範囲で示され、この範囲のうち、３．７μｍ以下では、８インチ半導体ウエハの被研磨面に発生したスクラッチ数が良品の範囲と判断される基準値である３００個以下であり、３．８μｍ以上ではスクラッチ数が良品の範囲と判断される３００個より多いものとなった。なお、上記測定では、研磨パッドの表面粗さは算術平均粗さＲａで３．４μｍ以上の範囲で示されているが、本発明は、この範囲に限定されるものではなく、算術平均粗さＲａで０．１μｍ以上３．７μｍ以下の範囲を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一形態に係る研磨パッドの側面図（ａ）と平面図（ｂ）
【図２】図１の研磨パッドの表面粗さを設定する装置の側面図
【図３】図１の研磨パッドを用いて半導体ウエハの研磨を行う研磨装置の側面図
【図４】本発明の研磨パッドの実施例と比較例とに関するもので研磨パッドの表面粗さと、該研磨パッドで研磨処理した半導体ウエハの被研磨面上のスクラッチとの関係を示す図
【図５】半導体ウエハの被研磨面を研磨する研磨パッドの表面粗さの大小の違いを示す概念図（ａ），（ｂ）
【符号の説明】
【００３１】
１…研磨パッド、２…上層部、３…下層部
【図１】
2005271172.tif 000003
【図２】
2005271172.tif 000004
【図３】
2005271172.tif 000005
【図４】
2005271172.tif 000006
【図５】
2005271172.tif 000007