(57)【要約】      （修正有）【課題】離層しにくく、低コストで製造可能で、かつ終点検知のための窓を有するケミカルメカニカルポリッシング用積層研磨パッドを提供する。【解決手段】ケミカルメカニカルポリッシングのための弾性の積層研磨パッドが開示される。研磨パッドは、ホットメルト接着剤によって接着されたベース層及び研磨層を含む。本発明のホットメルト接着剤は、３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッドのＴ型剥離強さを提供して、パッド離層を軽減する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドであって、
ベース層と、
前記ベース層の上にある研磨層と、
前記ベース層と前記研磨層との間に挿まれ、前記ベース層を前記研磨層に接着するホットメルト接着剤層と
を含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッド。
【請求項２】
ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドであって、
第一の開口を有するベース層と、
前記第一の開口よりも広い第二の開口を有し、前記ベース層の上にある研磨層と、
前記第二の開口中に形成された窓と、
前記ベース層、前記研磨層及び前記窓の間に挿まれ、前記ベース層を前記研磨層及び前記窓に接着するホットメルト接着剤層と
を含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッド。
【請求項３】
ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドであって、
第一の開口を有するポリマー含浸フェルトベース層と、
前記第一の開口よりも広い第二の開口を有し、前記ベース層の上にある充填剤入りポリマーシート研磨層と、
前記第二の開口中に形成された窓と、
前記ベース層、前記研磨層及び前記窓の間に挿まれ、前記ベース層を前記研磨層及び前記窓に接着するホットメルト接着剤層と
を含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッド。
【請求項４】
ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドを形成する方法であって、
ベース層を用意する工程と、
研磨層を用意する工程と、
ホットメルト接着剤を前記ベース層又は前記研磨層に付着させる工程と、
前記ホットメルト接着剤が硬化する前に前記ベース層を前記ホットメルト接着剤で前記研磨層に挿入する工程と、
前記ホットメルト接着剤を硬化させて前記ベース層を前記研磨層に接着する工程と
を含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材のケミカルメカニカルポリッシングのための研磨パッドに関し、特に、弾性の積層研磨パッド及びそのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及び他の電子素子の製造においては、導体、半導体及び絶縁体の多数の層を半導体ウェーハの表面に付着させたり同表面から除去したりする。導体、半導体及び絶縁体の薄い層は、多数の付着技術によって付着させることができる。最新の加工で一般的な付着技術は、スパッタリングとも知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法（ＥＣＰ）を含む。
【０００３】
材料層が逐次に付着され、除去されるにつれ、ウェーハの一番上の表面が非平坦になる。後続の半導体加工（たとえばメタライゼーション）はウェーハが平坦面を有することを要するため、ウェーハは平坦化されなければならない。望ましくない表面のトポグラフィー及び表面欠陥、たとえば粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層もしくは材料を除去する際にはプラナリゼーションが有用である。
【０００４】
ケミカルメカニカルプラナリゼーション又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような基材を平坦化するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰでは、ウェーハがキャリヤアセンブリに取り付けられ、ＣＭＰ装置中で研磨パッドと接する位置に配される。キャリヤアセンブリは、制御可能な圧をウェーハに供給して、ウェーハを研磨パッドに押し当てる。場合によっては外部駆動力によってパッドをウェーハに対して動かす（たとえば回転させる）。それと同時に、化学組成物又は他の流動媒体（「スラリー」）が研磨パッド上に流され、ウェーハと研磨パッドとの隙間に流れ込む。こうして、ウェーハ表面は、パッド表面及びスラリーの化学的かつ機械的作用によって研磨され、平坦化される。
【０００５】
Rutherfordらは、米国特許第６，００７，４０７号で、異なる材料の二つの層を積層することによって形成される、ＣＭＰを実施するための研磨パッドを開示している。典型的な２層研磨パッドは、研磨溶液（たとえばスラリー）の存在下で基材表面を研磨するのに適した、ポリウレタンのような材料で形成された上部の研磨層を含む。上部の研磨層は、研磨層を支持するのに適した材料で形成された下層又は「サブパッド」に取り付けられている。サブパッドは通常、研磨層よりも高い圧縮性及び低い剛性を有し、本質的に、研磨層のための支持「クッション」として働く。通常、二つの層は感圧接着剤（「ＰＳＡ」）で接着される。しかし、ＰＳＡは、接着強度が比較的低く、耐薬品性がぎりぎりである。その結果、ＰＳＡを使用する積層研磨パッドは、研磨中にサブパッドを上部の研磨層から、又は上部の研磨層をサブパッドから分離（「離層」）させる傾向を有し、パッドが使い物にならなくなり、研磨加工が妨げられる。
【０００６】
また、ＣＭＰを実施するための特定の研磨パッドは、その中に窓が形成されている。この窓は、インシチュその場での終点検出計測システムからの光が研磨されるウェーハに達して研磨加工をモニタすることを可能にする。パッドの窓はパッドに強く接着されなければならず、そうでなければ、サブパッド及び／又は研磨層から分離し、損傷を受け、パッド及び窓が使い物にならなくなるおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、要望されているものは、離層しにくく、費用効果的に製造される、窓を有する研磨パッドを含む、ケミカルメカニカルポリッシングのための研磨パッドである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ケミカルメカニカルポリッシングのための弾性の積層研磨パッドが開示される。研磨パッドは、ホットメルト接着剤によって接着されたベース層及び研磨層を含む。本発明のホットメルト接着剤は、３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッドのＴ型剥離強さを提供して、パッド離層を軽減する。
【０００９】
一つの態様で、本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドであって、ベース層と、ベース層の上にある研磨層と、ベース層と研磨層との間に挿まれ、ベース層を研磨層に接着するホットメルト接着剤層とを含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッドを提供する。
【００１０】
第二の態様で、本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドであって、第一の開口を有するベース層と、第一の開口よりも広い第二の開口を有し、ベース層の上にある研磨層と、第二の開口中に形成された窓と、ベース層、研磨層及び窓の間に挿まれ、ベース層を研磨層及び窓に接着するホットメルト接着剤層とを含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッドを提供する。
【００１１】
第三の態様で、本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドであって、第一の開口を有するポリマー含浸フェルトベース層と、第一の開口よりも広い第二の開口を有し、ベース層の上にある充填剤入りポリマーシート研磨層と、第二の開口中に形成された窓と、ベース層、研磨層及び窓の間に挿まれ、ベース層を研磨層及び窓に接着するホットメルト接着剤層とを含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える研磨パッドを提供する。
【００１２】
第四の態様で、本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドを形成する方法であって、ベース層を用意する工程と、研磨層を用意する工程と、ホットメルト接着剤をベース層又は研磨層に付着させる工程と、ホットメルト接着剤が硬化する前にベース層をホットメルト接着剤で研磨層に挿入する工程と、ホットメルト接着剤を硬化させてベース層を研磨層に接着する工程とを含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える方法を提供する。
【００１３】
第五の態様で、本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングのための積層研磨パッドを形成する方法であって、第一の開口を有するベース層を用意する工程と、第一の開口よりも広い第二の開口を有する研磨層を用意する工程と、ホットメルト接着剤をベース層に付着させる工程と、ホットメルト接着剤が硬化する前にベース層をホットメルト接着剤で研磨層に挿入する工程と、ホットメルト接着剤が硬化する前に第二の開口中及びホットメルト接着剤上に窓を形成する工程と、ホットメルト接着剤を硬化させてベース層を研磨層に接着する工程とを含み、接着のＴ型剥離強さが３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照すると、図１は、上面１３を有するベース層１２と、下面１５及び上研磨面１６を有する上部の研磨層１４とを含む研磨パッド１０を示す。ベース層１２は、たとえば、ポリマー含浸フェルト（たとえばRodel社（米デラウェア州Newark）のSuba  IV（商標））又は充填剤入りポリマーシート（filled polymer sheet）でできていることができる。さらに、典型的な実施態様では、上研磨層１４は、ポリマー含浸フェルト、微孔質材料、充填剤入りポリマーシート（たとえばRodel社（米デラウェア州Newark）のIC1000（商標））又は無充填テキスチャ付きポリマーでできていることができる。
【００１５】
研磨パッド１０はまた、ベース層１２を研磨層１４に接着するホットメルト接着剤層２０を含む。典型的な実施態様では、ホットメルト接着剤層２０は、廉価で入手しやすい熱可塑性又は熱硬化性材料である。特に、接着剤層２０は、以下の群のホットメルト接着剤、すなわちポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル（コポリマー）、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル及びエポキシ樹脂から選択される材料である。典型的な実施態様では、ホットメルト接着剤層２０は、厚さが約２．５４×１０-4cm〜約６．３５×１０-2cm（０．１ミル〜２５ミル）の範囲である。
【００１６】
研磨パッド１０は、ホットメルト接着剤層２０を上面１３又は下面１５に塗布することによって形成することができる。たとえばロールコータにホットメルト接着剤２０を充填したのち、ベース層１２又は研磨層１４をコータに通すことにより、ホットメルト接着剤２０を下面１５又は上面１３に付着させることができる。ホットメルト接着剤２０は、ベース層１２又は研磨層１４を損傷しない温度で塗布される。たとえば、接着剤２０は、約５０℃〜約１５０℃で塗布される。そして、ホットメルト接着剤２０が硬化する前にベース層１２及び研磨層１４を挿入し、押し合わせる。好ましくは、ホットメルト接着剤は、約１０秒〜約３分で凝固（硬化）してベース層１２と研磨層１４との速やかな接着を達成する接着剤である。この期間は、接着剤の「オープンタイム」といわれている。接着剤の「オープンタイム」は、使用される接着剤に依存して、相当に長め、たとえば約１時間〜３日であってもよい。いずれにしても、接着剤２０は、従来の感圧接着剤によって形成される接着よりもはるかに強い接着を提供する（以下さらに論じる）。
【００１７】
次に図２を参照すると、ホットメルト接着剤層を用いた本発明の研磨パッドと、ＰＳＡを用いた従来の研磨パッドとの、３０５mm/minで計測されたニュートン単位のＴ型剥離強さの一元配置分析の比較が示されている。この例で使用したホットメルト接着剤は、Rohm  and  Haasから市販されているMor-Melt（商標）R-5003である。Ｔ型剥離試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ１８７６に記載のようにして実施した。図２に示すように、本発明のホットメルト接着剤２０を使用した研磨パッドのＴ型剥離強さは、３０５mm/minで約６８ニュートン〜約１００ニュートンである。対照的に、従来のＰＳＡを使用した従来の研磨パッドのＴ型剥離強さは、３０５mm/minでわずか２５ニュートン〜４０ニュートンである。換言するならば、本発明のホットメルト接着剤２０を使用した研磨パッド１０の、ベース層１２と研磨層１４との接着のＴ型剥離強さは、３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える。
【００１８】
有利には、研磨パッド１０を形成する際のホットメルト接着剤層２０の使用は、従来からの感圧接着剤を使用して形成される従来技術のパッドよりも弾性の研磨パッドを提供する。特に、パッド１０は、研磨加工に伴う化学的かつ機械的作用に対してより弾性であり、３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える、ベース層１２と研磨層１４との接着のＴ型剥離強さを有している。
【００１９】
次に図３を参照すると、研磨層１４の開口２４中に配置された透明な窓１８を含む、本発明のもう一つの実施態様が示されている。透明な窓１８は、研磨パッド３０を使用して加工物を研磨する間、公知の光学機器又は装置（図示せず）からの光線が研磨パッド３０を通過することができるよう、光学的に透過性、すなわち光透過性の材料でできている。
【００２０】
開口２４が研磨層１４の厚さ方向に上研磨面１６から下面１５まで延び、透明な窓１８がこの厚さの範囲で開口２４中に位置している。開口２４は、ベース層１２の厚さ方向に延びる開口２２の上に軸方向に整合している。開口２２は開口２４よりも幅が狭い。開口２２の周囲のベース層１２が、透明な窓１８のための受け座として働く周縁２６を形成している。
【００２１】
ベース層１２は、ポリマー含浸フェルト（たとえばRodel社（米デラウェア州Newark）のSuba  IV（商標））又は充填剤入りポリマーシートでできていることができる。さらに、典型的な実施態様では、上研磨層１４は、ポリマー含浸フェルト、微孔質材料、充填剤入りポリマーシート（たとえばRodel社（米デラウェア州Newark）のIC1000（商標））又は無充填テキスチャ付きポリマーでできていることができる。
【００２２】
研磨パッド３０はまた、研磨層１４及び窓１８をベース層１２に接着するホットメルト接着剤層２０を含む。有利には、接着剤２０は、窓１８と接着シールを形成する。接着シールは、接着剤２０と窓１８との界面にある研磨媒体による湿潤に抵抗して、開口２２に入る研磨媒体による汚染を防ぐ。窓１８と研磨層１４との間の空間又は隙間は、説明のために示しただけであることに注意されたい。実際には、窓１８は、開口２４中に実質的にぴったり収まり、それにより、開口２２に入る研磨媒体による汚染を制限する。これに関して、接着剤２０が汚染に対するさらなる保護を提供する。さらには、本実施態様は、終点検出目的のための透明な窓１８に関して説明するが、研磨パッド１４そのもの全体が、同じ機能を果たすために光学的に透過性であってもよい。
【００２３】
ホットメルト接着剤層２０は、熱可塑性又は熱硬化性材料である。特に、接着剤層２０は、以下の群のホットメルト接着剤、すなわちポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル（コポリマー）、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル及びエポキシ樹脂から選択される材料である。典型的な実施態様では、ホットメルト接着剤層２０は、厚さが約２．５４×１０-4cm〜約６．３５×１０-2cm（０．１ミル〜２５ミル）の範囲である。
【００２４】
研磨パッド３０は、ホットメルト接着剤層２０を上面１３に塗布することによって形成することができる。ホットメルト接着剤２０は、ベース層１２又は研磨層１４を損傷しない温度で塗布される。たとえば、接着剤２０は、約５０℃〜約１５０℃で塗布される。そして、ホットメルト接着剤２０が硬化する前にベース層１２及び研磨パッド層１４を挿入し、押し合わせる。また、典型的な実施態様では、ホットメルト接着剤は、約１０秒〜約３分で凝固（硬化）して、ベース層１２と研磨層１４との速やかな接着を達成する。さらには、たとえば窓１８が、接着剤が硬化する前に研磨パッド層１４の開口２４中に嵌合され、接着剤２０に付される。先に論じたように、接着剤の「オープンタイム」は、使用される具体的な接着剤に依存して、数分ないし数日間であることができることに注意されたい。それにもかかわらず、研磨パッド３０のベース層１２と研磨層１４との接着は、３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超えるＴ型剥離強さを有する。
【００２５】
有利には、研磨パッド３０を形成する際のホットメルト接着剤２０の使用は、従来からの感圧接着剤を使用して形成される従来技術のパッドよりも弾性の研磨パッドを提供する。特に、パッド３０は、研磨加工に伴う化学的かつ機械的作用に対してより弾性であり、３０５mm/minで４０ニュートンを少なくとも超える、ベース層１２と研磨層１４との接着のＴ型剥離強さを有している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の積層研磨パッドの実施態様の断面図である。
【図２】本発明の積層研磨パッドのＴ型剥離強さの分析を示すグラフである。
【図３】本発明の積層研磨パッドのもう一つの実施態様の断面図である。
【図１】
2005167200.tif 000002
【図２】
2005167200.tif 000003
【図３】
2005167200.tif 000004
【外国語明細書】
1. Title of Invention
2005167200.tif 000005
2. Detailed Description of Invention
2005167200.tif 000006
2005167200.tif 000007
2005167200.tif 000008
2005167200.tif 000009
2005167200.tif 000010
2005167200.tif 000011
2005167200.tif 000012
3. Brief Description of Drawings
2005167200.tif 000013
1.Claims
2005167200.tif 000014
2005167200.tif 000015
1. Abstract
2005167200.tif 000016
2. Representative Drawing
None
2005167200.tif 000017
2005167200.tif 000018