CN104812530A

CN104812530A - 圆形状抛光垫

Info

Publication number: CN104812530A
Application number: CN201380061943.9A
Authority: CN
Inventors: 木村毅
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-07-29
Also published as: KR20150056817A; JP5620465B2; TW201429623A; US20150343596A1; WO2014103640A1; JP2014128853A; TWI490084B

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够有效地抑制被抛光材料表面的抛光不匀的圆形状抛光垫。就本发明的圆形状抛光垫而言，其包括在抛光表面具有XY格子槽的圆形状抛光层，圆形状抛光层的中心点在由以下3条虚拟直线A、B和C包围的区域Z内(包括虚拟直线上的部分)偏移。其中，虚拟直线A为连接如下点的直线：使X槽或Y槽上的点在与该X槽或Y槽垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点；虚拟直线B为连接如下点的直线：使XY格子槽的一条对角线D上的点在与该对角线D垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点；虚拟直线C为连接如下点的直线：使XY格子槽的另一条对角线E上的点在与该对角线E垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点。

Description

圆形状抛光垫

技术领域

本发明涉及一种对透镜、反射镜等光学材料、硅晶片、硬盘用玻璃基板、及铝基板等的表面进行抛光时所使用的抛光垫(粗抛光用或精抛光用)。

背景技术

制造半导体器件时，进行在晶片表面形成导电膜，并通过进行光刻、蚀刻等形成布线层的步骤、在布线层上形成层间绝缘膜的步骤等，由于这些步骤导致在晶片表面上产生由金属等导电体及绝缘体构成的凹凸。近年来，以半导体集成电路的高密度化为目的，进行布线的微细化或多层布线化，与此同时将晶片表面的凹凸平坦化的技术变得尤为重要。

作为将晶片表面的凹凸平坦化的方法，一般采用化学机械抛光法(以下，称为CMP)。CMP是在将晶片的被抛光面推压在抛光垫的抛光面上的状态下，使用磨粒分散的浆料状的抛光剂(以下称为浆料)进行抛光的技术。CMP中一般使用的抛光装置，例如，如图1所示，具有：用于支撑抛光垫1的抛光平板(2)、用于支撑被抛光材料(半导体晶片)(4)的支撑台(抛光头)(5)、用于对晶片进行均匀加压的背衬材料、及浆料的供应机构。对于抛光垫(1)，例如，通过用双面胶带粘贴而安装在抛光平板(2)处。抛光平板(2)和支撑台(5)以各自支撑的抛光垫(1)与被抛光材料(4)对置的方式配置，并分别具有旋转轴(6)、(7)。此外，在支撑台(5)侧设置有用于将被抛光材料(4)推压在抛光垫(1)上的加压机构。

通常，与抛光垫的被抛光材料接触的抛光表面具有用于保持并更新浆料的槽。作为现有的抛光垫的槽形状，可列举放射状、同心圆形、XY格子状、及螺旋形等。在进行CMP的过程中，通过由抛光垫的旋转产生的离心力，供应至抛光垫的中心部的浆料从中心沿着槽流向外侧，最终排出到抛光垫外。

通常，有规律地配置抛光表面的槽，以均匀地向抛光表面供应浆料。例如，在XY格子状的情况下，以X槽与Y槽的交点与抛光垫的中心点一致的方式配置。另外，在螺旋形的情况下，以螺旋的起点与抛光垫的中心点一致的方式配置。

但是，若有规律地配置抛光表面的槽，则可能会由于槽图案的影响导致在被抛光材料的表面产生抛光不匀(抛光痕)。以往，为了减少这种抛光不匀，使支撑台(抛光头)(5)在抛光平板(2)的半径方向上往复移动的同时进行CMP。这种往复移动一般称为“摆动”或“振荡”。

但是，使支撑台(5)往复移动时，容易使被抛光材料发生错位或受损。并且，必须使用具有振荡机构的昂贵的CMP装置。另外，根据所使用的CMP装置的不同，振荡机构存在差异，从而使振荡的调整繁杂。另外，在长时间进行CMP的情况下，仅通过振荡难以抑制抛光不匀。

为了抑制这种抛光不匀，专利文献1提出了一种抛光垫，其为圆形的抛光垫，就该圆形的抛光垫而言，在其表面具有螺旋形槽图案的槽，所述槽图案的中心点从该圆形的抛光垫的中心点偏离。

另外，专利文献2提出了一种槽图案的对称轴从抛光垫表面的中心点偏离的抛光垫。

但是，现有的抛光垫并不能达到充分抑制抛光不匀的效果。

现有技术文献：

专利文献

专利文献1：日本国特开2008-290197号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2009/0081932号说明书

发明内容

发明要解决的课题

本发明目的在于，提供一种能够有效地抑制被抛光材料表面的抛光不匀的圆形状抛光垫。

解决课题的方法

本发明者为了解决所述课题而反复进行锐意研究，结果发现，通过下述抛光垫可达成上述目的，从而完成了本发明。

即，本发明涉及一种圆形状抛光垫，其包括，在抛光表面具有XY格子槽的圆形状抛光层，其特征在于，

圆形状抛光层的中心点在由以下3条虚拟直线A、B及C包围的区域Z内(包括虚拟直线上的部分)偏移。

虚拟直线A为连接如下点的直线：使X槽上的点在与该X槽垂直相交的方向上移动槽间距的5％距离的点、或者使Y槽上的点在与该Y槽垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点；

虚拟直线B为连接如下点的直线：使XY格子槽的一条对角线D上的点在与该对角线D垂直相交的方向上移动槽间距的5％距离的点；

虚拟直线C连接如下点的直线：使XY格子槽的另一条对角线E上的点在与该对角线E垂直相交的方向上移动槽间距的5％距离的点。

就本发明而言，通过将圆形状抛光层的中心点在区域Z内(包括虚拟直线上的部分)偏移，在抛光时能够使被抛光面与槽的对置状态不均匀。由此，不会使被抛光面的特定部分总是与槽对置，被抛光面整个面被均匀地抛光，因此能够有效地抑制抛光不匀的发生。

圆形状抛光层的中心点配置于偏移区域Z外的情况下，具体地，以与X槽和Y槽的交点一致的方式配置的情况、配置于X槽或Y槽上的情况、配置于XY格子槽的对角线上的情况、或偏移的程度不足槽间距的5％距离的情况下，在抛光时，无法充分地使被抛光面与槽的对置状态不均匀。最终，被抛光面的特定部分总是与槽对置，被抛光面被不均匀地抛光，因此容易发生抛光不匀。特别是被抛光面的中心部分会被过度抛光或被抛光的程度不足，导致在被抛光面的中心部分容易发生抛光不匀现象。

另外本发明还涉及一种圆形状抛光垫的制造方法，其为制造所述圆形状抛光垫的方法，其包括：

在抛光片形成XY格子槽的步骤；及以在区域Z内偏移的中心点为基准将抛光片切割成圆形状，从而制作圆形状抛光层的步骤。

另外本发明还涉及一种半导体器件的制造方法，其包括使用所述圆形状抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤。

发明的效果

如上所述，就本发明的圆形状抛光垫而言，由于圆形状抛光层的中心点在特定的区域内偏移，因此能够有效地抑制被抛光材料表面的抛光不匀。

附图说明

图1是示出CMP抛光时使用的抛光装置的一例的示意结构图。

图2是示出本发明中的偏移区域Z的示意图。

图3是示出本发明中的偏移区域Z的优选范围的示意图。

图4是示出使用实施例1的圆形状抛光垫对晶片进行抛光后的被抛光面的状态的照片。

图5是示出使用比较例1的圆形状抛光垫对晶片进行抛光后的被抛光面的状态的照片。

具体实施方式

本发明的圆形状抛光层的材料没有特别限定，例如，可列举聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、卤素类树脂(聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等)、聚苯乙烯、烯烃类树脂(聚乙烯、聚丙烯等)、环氧树脂、感光性树脂等。就聚氨酯树脂而言，其耐磨损性优异，且通过对原料组成进行各种改变，能够容易地调整至所需的物性，因此其作为圆形状抛光层的材料是优选的。

圆形状抛光层可以是发泡体，也可以是非发泡体，但优选由聚氨酯树脂发泡体形成。

作为聚氨酯树脂发泡体的制造方法，可列举添加空心微珠的方法、机械发泡法、及化学发泡法等。

聚氨酯树脂发泡体的平均气泡直径优选为30-80μm，更优选为30-60μm。当脱离该范围时，存在抛光速度降低、或抛光后的被抛光材料(晶片)的平面性(平坦性)降低的倾向。

聚氨酯树脂发泡体的比重优选为0.5-1.3。当比重不足0.5时，存在圆形状抛光层的表面强度降低，被抛光材料的平面性降低的倾向。另外，当比重大于1.3时，虽然圆形状抛光层表面的气泡数变少，平面性良好，但存在抛光速度降低的倾向。

聚氨酯树脂发泡体的硬度优选为采用ASKER D硬度计测量时在45-70度的范围内。当ASKER D硬度不足45度时，被抛光材料的平面性降低，另外，当大于70度时，虽然平面性良好，但是存在被抛光材料的均匀性(均一性)降低的倾向。

圆形状抛光层的大小没有特别限定，通常直径为30-100cm左右。

可以在圆形状抛光层设有光学终点检测用窗(透光区域)。

圆形状抛光层的厚度没有特别限定，通常为0.8-4mm左右，优选为1.5-2.5mm。作为制作具有上述厚度的圆形状抛光层的方法，可列举使用带锯式或刨式切片机将发泡体块体切成规定厚度的方法、使树脂流入具有规定厚度的空腔的模具并使其硬化的方法、使用涂层技术的方法、及使用板材成形技术的方法等。

下面，对圆形状抛光层的中心点在区域Z内(包括虚拟直线上的部分)偏移的圆形状抛光垫详细地进行说明。

图2是示出本发明中的偏移区域Z的示意图。

如图2所示，偏移区域Z(8)为由下述3条虚拟直线A(9)、B(10)及C(11)包围的区域，在1个XY格子槽内存在4个偏移区域Z(8)。

其中，虚拟直线A(9)为连接如下点的直线：使X槽(12)的点在与该X槽(12)垂直相交的方向上移动槽间距的5％距离的点或者Y槽(13)上的点在与Y槽(13)垂直相交的方向上移动槽间距的5％距离的点；

虚拟直线B(10)为连接如下点的直线：使XY格子槽的一个对角线D(14)上的点在与该对角线(14)垂直相交的方向上移动槽间距的5％距离的点；

虚拟直线C(11)为连接如下点的直线：使XY格子槽的另一个对角线E(15)上的点在与该对角线(15)垂直相交的方向上移动槽间距的5％距离的点。

虚拟直线B(10)优选为连接如下点的直线：使XY格子槽的一条对角线D(14)上的点在与该对角线(14)垂直相交的方向上移动槽间距的10％距离的点，更优选为连接如下点的直线：使XY格子槽的一条对角线D(14)上的点在与该对角线(14)垂直相交的方向上移动槽间距的15％距离的点。

虚拟直线C(11)优选为连接如下点的直线：使XY格子槽的另一条对角线E(15)上的点在与该对角线(15)垂直相交的方向上移动槽间距的10％距离的点，更优选为连接如下点的直线：使XY格子槽的另一条对角线E(15)上的点在与该对角线(15)垂直相交的方向上移动槽间距的15％距离的点。

图3是示出本发明的偏移区域Z的优选范围的示意图。

如图3所示，偏移区域Z(8)为由3条虚拟直线A(9)、B(10)或C(11)、及F(16)包围的区域，1个XY格子槽内存在8个偏移区域Z(8)。虚拟直线F(16)为，使穿过相邻的2个X槽(12)或相邻的2个Y槽(13)的中央的中央线G(17)平行地移动槽间距的5％(优选10％，更优选15％)距离而成的直线。通过将圆形状抛光层的中心点在上述范围偏移，能够更有效地抑制被抛光材料表面的抛光不匀。

槽间距没有特别限定，通常为5-50mm，优选为10-45mm，更优选为15-40mm。

槽宽度也没有特别限定，通常为0.8-7mm，优选为1-4mm，更优选为1.2-2mm。

槽深度可根据圆形状抛光层的厚度进行适当地调整，通常为0.2-1.2mm，优选为0.4-1mm，更优选为0.5-0.8mm。

本发明的圆形状抛光层例如能够通过如下方式制造：在以规定厚度制成的抛光片上形成XY格子槽，然后，以在区域Z内偏移的中心点为基准将抛光片切割成圆形状。

本发明的圆形状抛光垫可以仅由所述圆形状抛光层构成，也可以是圆形状抛光层与其他层(例如，缓冲层、支撑膜、粘接层、及粘着层等)的层叠体。

缓冲层为完善圆形状抛光层特性的层。缓冲层是为了兼顾在CMP中处于权衡关系的平面性和均匀性两者而必要的层。平面性是指对具有图案形成时产生的微小凹凸的被抛光材料进行抛光时图案部的平坦性，均匀性是指被抛光材料整体的均一性。通过圆形状抛光层的特性来改善平面性，并通过缓冲层的特性来改善均匀性。在本发明的圆形状抛光垫中，缓冲层优选使用比圆形状抛光层更柔软的材料。

作为缓冲层，例如，可列举聚酯无纺布、尼龙无纺布、丙烯酸无纺布等纤维无纺布；或浸渍聚氨酯的聚酯无纺布等树脂浸渍无纺布；聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫等高分子树脂发泡体；丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶等橡胶性树脂；感光性树脂等。

作为将圆形状抛光层和缓冲层贴合的方法，例如，可列举用双面胶带夹住圆形状抛光层和缓冲层并对其施压的方法。

双面胶带是具有在无纺布或薄膜等基材的双面设置粘接层这一一般结构的胶带。若考虑到防止浆料向缓冲层渗透等，则基材优选使用薄膜。另外，作为粘接层的组成，例如，可列举橡胶类粘接剂或丙烯酸类粘接剂等。若考虑到金属离子的含量，则由于丙烯酸类粘接剂的金属离子含量少，因此优选使用丙烯酸类粘接剂。另外，由于还存在圆形状抛光层和缓冲层的组成不同的情况，因此也可以将双面胶带的各粘接层的组成设为不同组成，从而合理化各层的粘接力。

就本发明的圆形状抛光垫而言，可以在与压板粘接的面设置双面胶带。作为双面胶带，可以与上述同样地使用具有在基材的双面设置粘接层这一一般结构的胶带。作为基材，例如可列举无纺布或薄膜等。若考虑到使用圆形状抛光垫后要从压板剥离，则基材优选使用薄膜。另外，作为粘接层的组成，例如，可列举橡胶类粘接剂或丙烯酸类粘接剂等。若考虑到金属离子的含量，则由于丙烯酸类粘接剂的金属离子含量少，因此优选使用丙烯酸类粘接剂。

半导体器件通过使用所述圆形状抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤来制造。半导体晶片一般是指在硅晶片上层叠布线金属及氧化膜而成的材料。半导体晶片的抛光方法、抛光装置没有特别限定，例如，可以使用如图1所示的抛光装置等进行，所述抛光装置具有用于支撑圆形状抛光垫(圆形状抛光层)(1)的抛光平板(2)、用于支撑半导体晶片(4)的支撑台(抛光头)(5)、用于对晶片进行均匀加压的背衬材料、以及抛光剂3的供应机构。圆形状抛光垫(1)例如通过用双面胶带粘贴而安装在抛光平板(2)处。抛光平板(2)和支撑台(5)以各自支撑的圆形状抛光垫(1)和半导体晶片4对置的方式设置，并分别具有旋转轴(6)、(7)。此外，在支撑台(5)侧设置有用于将半导体晶片(4)推压在圆形状抛光垫(1)上的加压机构。进行抛光时，使抛光平板(2)和支撑台(5)旋转的同时将半导体晶片(4)推压在圆形状抛光垫(1)处，从而一边供应浆料一边进行抛光。浆料的流量、抛光载荷、抛光平板转速及晶片转速没有特别限定，可适当进行调整。

由此，将半导体晶片4表面的突出部分去除，从而抛光成平坦状。然后，通过切割、粘合、封装等操作制造半导体器件。半导体器件用于运算处理装置及存储器等。

【实施例】

以下，通过实施例说明本发明，但是，本发明不限定于这些实施例。

实施例1

将100重量份的聚醚类预聚物(Uniroyal公司制，ADIPRENE L-325，NCO浓度：2.22meq/g)、及3重量份的硅类表面活性剂(东丽道康宁有机硅公司制，SH-192)添加到聚合容器内并混合，将温度调整至80℃，并进行减压脱泡。然后，使用搅拌叶片，以转速900rpm进行大约4分钟剧烈搅拌，以将气泡带入反应体系内。之后，向其中添加26重量份的预先在120℃下熔融的4,4’-亚甲基双(邻氯苯氨)(IHARA CHEMICAL公司制、ihara cuamine MT)。然后，继续搅拌反应溶液约1分钟后，将其倒入平坦型敞模中。在反应溶液的流动性消失的阶段，将其放入烘箱中，在110℃下进行6小时的后固化，从而得到聚氨酯树脂发泡体块体。

使用切片机(AMITEQ公司制、VGW-125)对加热至约80℃的所述聚氨酯树脂发泡体块体进行切片，从而得到由聚氨酯树脂发泡体构成的抛光片(平均气泡直径：50μm，比重：0.86，硬度：52度)。然后，使用磨光机(AMITEQ公司制)，对抛光片表面进行磨光处理直至厚度为1.27mm，从而调节好厚度精度。然后，用槽加工机(TECHNO公司制)，对抛光片的表面进行槽宽度为2mm、槽间距为25mm、槽深度为0.6mm的XY格子状的槽加工。

然后，以X槽与Y槽的交点(将坐标设为(0mm，0mm))为基准，将坐标(2.5mm，10mm)的位置作为偏移中心点。然后，以偏移中心点为基准，将抛光片切割成直径为61cm的圆形状，从而制作圆形状抛光层。使用层合机，在圆形状抛光层的与槽加工面成相反侧的面上粘贴了双面胶带(积水化学工业公司制、双面粘性带)。然后，对经过电晕处理的缓冲片(Toray公司制、聚乙烯泡沫、Toraypef、厚度为0.8mm)的表面进行磨光处理，并使用层合机将其贴合于所述双面胶带，另外，使用层合机在缓冲片的另一面贴合双面胶带，从而制作圆形状抛光垫。

实施例2-5，比较例1-4

除了将槽间距及圆形状抛光层的中心点的坐标更改为表1中的值以外，以与实施例1同样的方法制作圆形状抛光垫。

〔评价方法〕

(对于抛光不匀的评价)

使用SPP600S(冈本工作机械公司制)作为抛光装置，使用制作好的圆形状抛光垫，对每个在8英寸的硅晶片上将热氧化膜制作成膜的晶片进行2分钟抛光。然后，用肉眼观察晶片的被抛光面的抛光不匀，以下述标准进行评价。

○：没有同心圆状的条纹的不匀。

×：存在同心圆状的条纹的不匀。

此外，作为抛光条件，在抛光时以150ml/min的流量添加浆料，该浆料由将SS-25(卡博特公司制)用超纯水稀释至2倍而制得，将抛光载荷设为254g/cm²，将抛光平板转速设为90rpm，并将晶片转速设为91rpm。另外，在抛光前，使用修整器(旭金刚石公司制，M100型)，对圆形状抛光垫表面进行20秒钟修整处理。将修整条件设为，修整载荷为10g/cm²，抛光平板转速为30rpm，及修整器转速为15rpm。

【表1】

图4是示出使用实施例1的圆形状抛光垫对晶片进行抛光后的被抛光面的状态的照片。可知在实施例1中，被抛光面被均匀地抛光，没有同心圆状的抛光不匀现象。图5是示出使用比较例1的圆形状抛光垫对晶片进行抛光后的被抛光面的状态的照片。可知在被抛光面的中心部分存在同心圆状的抛光不匀现象。

产业上的可利用性

本发明的圆形状抛光垫能够稳定且以高抛光效率进行透镜、反射镜等光学材料、硅晶片、铝基板、及一般的金属抛光加工等要求高表面平坦性的材料的平坦化加工。本发明的圆形状抛光垫特别适用于对硅晶片及其上形成了酸化物层、金属层等的器件在进一步层叠和形成这些氧化物层及金属层之前进行平坦化的步骤中。

附图标记说明

1：抛光垫(圆形状抛光垫)

2：抛光平板

3：抛光剂(浆料)

4：被抛光材料(半导体晶片)

5：支撑台(抛光头)

6、7：旋转轴

8：偏移区域Z

9：虚拟直线A

10：虚拟直线B

11：虚拟直线C

12：X槽

13：Y槽

14：对角线D

15：对角线E

16：虚拟直线F

17：中央线G

18：X槽与Y槽的交点

Claims

1.一种圆形状抛光垫，其包括，在抛光表面具有XY格子槽的圆形状抛光层，其特征在于，

所述圆形状抛光层的中心点在由以下3条虚拟直线A、B及C包围的的区域Z内偏移，该区域Z包括虚拟直线上的部分，其中，

虚拟直线A为连接如下点的直线：使X槽上的点在与该X槽垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点、或者使Y槽上的点在与该Y槽垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点；

虚拟直线B为连接如下点的直线：使XY格子槽的一条对角线D上的点在与该对角线D垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点；

虚拟直线C为连接如下点的直线：使XY格子槽的另一条对角线E上的点在与该对角线E垂直相交的方向移动槽间距的5％距离的点。

2.一种圆形状抛光垫的制造方法，其为制造权利要求1所述的圆形状抛光垫的方法，其特征在于，

所述圆形状抛光垫的制造方法包括：在抛光片处形成XY格子槽的步骤；和以在区域Z内偏移的中心点为基准将抛光片切割成圆形状，从而制作圆形状抛光层的步骤。

3.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，

所述半导体器件的制造方法包括使用权利要求1所述的圆形状抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤。