TW200530378A - Polishing pad and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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200530378 九、發明說明： 【明戶斤屬4^.彳4員】 技術領域 本發明係有關於-種藉由化學機械磨光(CMp)使晶圓 5表面之凹凸平坦時所使用之研磨塾，更詳而言之，係有關 於一種具有在使用驗性漿液或酸性漿液之CMp中藉由光學 方法檢測研磨狀況等之窗孔之研磨墊，以及使用該研磨墊 之半導體裝置之製造方法。 10 背景技術 於製造半導體裝置時，係進行於晶圓表面形成導電性 膜且藉由微影成像、蝕刻等形成配線層之程序，或者是於 配線層上形成層間絕緣膜之程序等，且藉由前述程序，於 晶圓表©會產生由金屬等之導電體或絕緣體所構成之凹 15凸。近年來，以半導體積體電路之高密度化為目的而進行 配線之微細化或多層配線化，使晶圓表面之凹凸平坦之技 術隨之變得重要。 使晶圓表面之凹凸平坦之方法_般係採用CMP法。 CMP係於將晶圓之被研磨面抵壓於研磨墊之研磨面之狀熊 20下使用分散有磨料之漿液狀研磨劑（以下亦稱作漿液）進行 研磨之技術。 舉例言之’如第1圖所示，C M P中—般所使用之研磨裝 置包含有：研磨定盤2 ’係用以支持研磨塾】者；支持台（磨 光頭)5，係用以支持被研磨對象物（晶圓）4者；襯墊材料， 200530378 係^以進行晶圓之均一加廢者；及研磨劑之供給機構。舉 例言之，研磨墊！係藉由以雙面膠黏貼而安裝於研磨定盤 2。研磨定盤2與支持台5係分別配置為與受支持之 及被研磨對象物4相對，且分別具有旋轉軸6、7。又，於支 5持台5設有用以將被研磨對象物4抵壓於研磨塾^之加壓機 構。 在進行此種CMP時，會有晶圓表面平坦度判定之問 題，即，必須檢測到達所希望之表面特性或平面狀態之時 間點。以往，有關氧化膜之膜厚或研磨速度等方面係定期 1〇地處理測試晶圓，且在確認結果後對構成製品之晶圓進行 研磨處理。 ^而，該方法卻浪費處理測試晶圓之時間與成本，又， 在完全未預先加工之測試晶圓與製品晶圓中，研磨結果會 特有之負荷效應而有所不同，且在實際加工製品晶 15圓時將難以正確預測加工結果。 口 ^最近為了解決前述問題，要求一種於⑽？處理時 可於當下檢測出可得到所希望之表面特性或厚度之時間點 的方法。此種檢測可使用各種方法。 目前所揭示之檢測方法可列舉如下： 20 ⑴以晶圓保持頭或定盤之旋轉力矩之變化檢測晶圓 ”墊之間之摩擦係數之力矩檢測法(專利文獻1); (2)仏測殘留於晶圓上之絕緣膜厚度之靜電容法(專利 文獻2); ⑶於㈣定盤内裝入利肖雷射光之膜厚監測器機構 200530378 之光學方法（專利文獻3、專利文獻4); (4) 分析安裝於頭部或轉軸之振動或得自加速感測器 之頻譜之振動分析方法； (5) 内建於頭部内之差動變壓器應用檢測法； 5 (6)利用紅外線放射溫度計來計測晶圓與研磨墊間之 摩擦熱或漿液與被研磨對象物間之反應熱之方法（專利文 獻5)， (7)藉由測定超音波之傳播時間測定被研磨對象物之 厚度之方法（專利文獻6、專利文獻7); 10 (8)計測晶圓表面金屬膜片阻力之方法（專利文獻g)等。 目前大多使用方法（1)，然而，若由測定精度或於非接 觸測定中之空間分析能力之觀點來看則以方法(3)為主流。 具體而言，方法(3)之光學檢測方法係使光束通過窗孔 (透光領域)並越過研磨墊而照射於晶圓上，且藉由監測因該 15反射所產生之干涉信號而檢測研磨終點之方法。 一般而言，光束現在係利用具有接近6〇〇11111之波長光 之He —Ne雷射光或使用於38〇〜8〇〇nm具有波長光之 燈之白色光。 μ 此種方法係藉由監測晶圓表面層之厚度變化以得知表 20面凹凸之近似深度而決定終點，且在此種厚度之變化與凹 凸之深度相等時結束CMp處理。此外，亦有各種關於利用 此種光學方法來檢測之研磨終點檢測法及該方法所使用之 研磨墊。 舉例5之，目前有一種研磨墊，該研磨墊係至少一部 200530378 分具有為固體且均質並可透過190nm至3500nm之波長光的 透明聚合物片（專利文獻9、專利文獻13)。又，另有—種插 入階狀透明塞之研磨墊（專利文獻3)，尚有一種具有與磨光 面為同一面之透明塞之研磨墊（專利文獻1〇)，更有一種研磨 5墊，該研磨墊係透光性構件具有非水溶性基材與分散於該 非水溶性基材中之水溶性粒子，且400〜800nm之光線透射 率為0.1 %以上者(專利文獻U、專利文獻12)。前述任一者皆 揭示有使用終點檢測用之窗孔。 如鈾所述’光束係利用He — Ne雷射光或使用鹵素燈之 10白色光等，在使用白色光時，優點是可使各種波長光碰觸 到晶圓上，且可得到多數晶圓表面之輪廓。使用該白色光 作為光束時，必須於廣波長範圍中提高檢測精度。 又’今後’於半導體製造之高積體化、超小型化時， 可預料到的是積體電路之配線寬度會愈來愈小，此時必須 15有高精度之光學終點檢測，然而，習知終點檢測用之窗孔 部未具有於廣波長範圍中可充分滿足之精度。特別是即使 在研磨墊開始使用時可得到能滿足一定程度之檢測精度， 於使用驗性研磨漿液或酸性研磨漿液進行研磨時也會有透 光領域緩慢地白濁或劣化而使終點檢測精度降低之問題， 故，習知窗孔在開始使用至結束使用時之長時間内並無法 持續維持高精度之光學終點檢測。 專利文獻1 :美國專利第5069002號說明書 專利文獻2:美國專利第5〇81421號說明書 專利文獻3 ··日本專利公開公報特開平9一7985號公報 200530378 5 10 15 專利文獻4 :特開平9 —36072號公報 專利文獻5 :美國專利第5196353號說明書 專利文獻6 :特開昭55 — 106769號公報 專利文獻7 :特開平7— 135190號公報 專利文獻8 :美國專利第5559428號說明書 專利文獻9 :特表平11 —512977號公報 專利文獻10 :特開平10—83977號公報 專利文獻11 ··特開2002 —324769號公報 專利文獻12 :特開2002—324770號公報 專利文獻13 :特開2003 —48151號公報 【發明内容】 發明之揭示 發明所欲解決之課題 本發明係用以解決前述問題而完成者，目的在提供一 種即使於使用鹼性漿液或酸性漿液進行研磨時亦可在開始 使用至結束使用時之長時間内持續維持高精度之光學終點 檢測的研磨墊，以及使用該研磨墊之半導體裝置之製造方 法0 解決課題之手段 20 發明人有鑑於前述現狀反覆銳意研究之結果，發現藉 由使用下述透光領域來作為研磨墊用透光領域，可解決前 述問題。 即，本發明係有關於一種研磨墊，該研磨墊係用於化 學機械磨光且具有研磨領域及透光領域者，又，前述透光 200530378 領域於測定波長400〜700mn之全範圍内，於PH11之KOH水 溶液浸潰24小時後之測定波長λ之透光率丁1(%)與浸潰前之 測定波長λ之透光率τ〇(%)之差△TXATcTo —T】)(％)為 10(%)以内。 5 又’另一本發明係有關於一種研磨墊，該研磨墊係用 於化學機械磨光且具有研磨領域及透光領域者，又，前述 透光領域於測定波長400〜700nm之全範圍内，於pH4之 H2〇2水溶液浸潰24小時後之測定波長λ之透光率丁1(%)與浸 潰前之測定波長λ之透光率TG(%)之差ΛίχΑΤ = TQ- ΤΜ%) 10 為10(%)以内。 通過研磨墊之透光領域之光強度衰減愈少，則愈可提 高研磨終點之檢測精度或膜厚之測定精度，故，由於所使 用測定光之波長中之透光率程度會決定研磨終點之檢測精 度或膜厚之測定精度，因此變得重要。 15 本發明之透光領域係由於在前述KOH水溶液中浸潰前 後之透光率差ΔΤ(%)〔ΛΤ=(浸潰前之透光率Tg)—(浸潰後 之透光率乃）〕於測定波長400〜700nm之全範圍内為1〇(%) 以内且耐驗性優異，因此可充分承受研磨時所使用之驗性 聚液的反覆使用。故’透光領域不會緩慢地白濁或劣化， 20 且在開始使用至結束使用時之長時間内可持續維持高精度 之光學終點檢測。前述ΔΤ(%)宜為9(%)以内，at(%)大於 1〇(%)時，由於透光領域之透明性會因與鹼性漿液之接觸而 緩慢地降低，因此無法長期地持續維持高精度之光學終點 檢測。 10 200530378 又，本發明之其他透光領域係由於在前述H202水溶液 中浸潰前後之透光率差Αΐχ%)〔 ΔΤ=(浸潰前之透光率τ0) —(浸潰後之透光率TO〕於測定波長400〜700nm之全範圍 内為10(%)以内且耐酸性優異，因此可充分承受研磨時所使 5 用之酸性漿液的反覆使用。故，透光領域不會緩慢地白濁 或劣化’且在開始使用至結束使用時之長時間内可持續維 持高精度之光學終點檢測。前述Ατ(%)宜為9(%)以内，特 別是以5(%)以内為佳。ar%)大於10(%)時，由於透光領域 之透明性會因與酸性漿液之接觸而緩慢地降低，因此無法 1〇長期地持續維持高精度之光學終點檢測。 另’本發明中透光領域之透光率係透光領域之厚度為 1mm時之值或換算成lmm之厚度時之值。一般而言，透光 率係藉由Lambert—Beer之法則依據透光領域之厚度而變 化。由於厚度愈大透光率愈低，因此必須算出固定厚度時 15 之透光率。 於本發明中，前述透光領域之形成材料宜為無發泡 體。若為無發泡體，則可抑制光之散射，因此可檢測出正 確之反射率，且可提高研磨之光學終點檢測精度。 又’於前述透光領域之研磨側表面不宜具有用以保 2〇持、更新研磨液之凹凸結構。若透光領域之研磨側表面具 有巨觀之表面凹凸，則含有磨料等添加劑之漿液會滯留於 凹部並產生光之散射、吸收，且有對檢測精度造成影響之 傾向。再者，透光領域之其他面側表面亦不宜具有巨觀之 表面凹凸，此係由於若具有巨觀之表面凹凸，則容易產生 200530378 光之散射且有對檢測精度造成影響之虞 於本發明中，

刖述研磨領域之形成材料宜為微細發泡 又’於可述研磨領域之研磨側表面宜設有溝。 5 以50μιη以下為佳。 (平坦性）良好。 又’前述微細發泡體之平均氣泡程宜為7一以下，且 若平均氣泡徑為7〇μηι以下，則可平面性 又，前述微細發泡體之比重宜為以^ 〇，且以〇 7〜 0.9為佳。若比重小於〇.5，則研磨領域之表面強度降低且被 !〇研磨對象物之可平面性降低，又，若大於1〇，則雖然研磨 領域表面之微細氣泡數減少且可平面性良好，然而卻有研 磨速度降低之傾向。 又，前述微細發泡體之硬度以亞斯卡(ASKER)D硬度宜 為35〜65度，且以35〜60度為佳。若亞斯卡D硬度小於％ 15度，則被研磨對象物之可平面性降低，若大於65度，則雖 然可平面性良好，但卻有被研磨對象物之一致性（均一性） 降低之傾向。 又’前述微細發泡體之壓縮率宜為〇·5〜5.0%，且以〇.5 〜3.0%為佳。若壓縮率位於前述範圍内，則可充分兼顧可 20 平面性與一致性。另，壓縮率係利用下式所算出之值。 壓縮率（％)二{(T1 一 Τ2)/Τ1 }χ100 ΤΙ :微細發泡體自無負荷狀態至保持30kPa(300g/cm2) 之應力之負荷6 0秒時之微細發泡體厚度 T2 :自T1狀態至保持180kPa(1800g/cm2)之應力之負荷 12 200530378 60秒時之微細發泡體厚度 又，前述微細發泡體之壓縮復原率宜為50〜100%，且 以60〜100%為佳。若小於50%，則隨著研磨中反覆負載作 用於研磨領域，研磨領域之厚度會顯現巨大變化，且研磨 5特性之安定性有降低之傾向。另，壓縮復原率係利用下式 所算出之值。 壓縮復原率（％)= {(T3 —Τ2)/(Τ1-Τ2)}χ100 τι :微細發泡體自無負荷狀態至保持30kPa(300g/cm2) 之應力之負荷6 0秒時之微細發泡體厚度 10 Τ2 ·自丁1狀態至保持180kPa(1800g/cm2)之應力之負荷 60秒時之微細發泡體厚度 T3 :自T2狀態以無負荷狀態保持6〇秒，然後保持 30KPa(300g/cm2)之應力之負荷60秒時之微細發泡體厚度 又，前述微細發泡體於40°C、1Hz之儲存模數宜為 15 150MPa以上，且以250MPa以上為佳。若儲存模數小於 150MPa，則研磨領域之表面強度降低，且有被研磨對象物 之可平面性降低之傾向。另，所謂儲存模數係指利用動黏 彈性測定裝置並使用拉伸試驗用工模對微細發泡體施加正 弦波振動所測定之彈性係數。 2〇 又’本發明係有關於一種包含有使用前述研磨墊研磨 半導體晶圓表面之程序之半導體裝置之製造方法。 圖式簡單說明 第1圖係顯示習知CMP研磨中所使用之研磨裝置之一 例之概觀構造圖。 13 200530378 第2圖係顯示本發明研磨墊之一例之概觀截面圖。 第3圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。 第4圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。 第5圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。 弟6圖係顯示具有本發明終點檢測裝置之cmp研磨裳 置之一例之概觀構造圖。 I：實施方式3 發明之較佳實施形態 本發明之研磨墊至少具有研磨領域及透光領域。 10 透光領域於測定波長400〜70〇nm之全範圍内，於pH11 之KOH水溶液浸潰24小時後之測定波長χ之透光率I〗(％)與 浸潰前之測定波長λ之透光率Τ0(%)之差△ τ(^ T = Τ。一 τ!)(%)必須為10(%)以内。 其他透光領域於測定波長400〜700nm之全範圍内，於 15 PH4之H2〇2水溶液浸潰24小時後之測定波長人之透光率 τι(%)與浸潰前之測定波長λ之透光率τ0(%)之差ΛΤ(ΔΤ = To —丁〗)(％)必須為10(%)以内。 透光領域之形成材料係只要是可顯現前述特性之材料 則無特殊之限制，舉例言之，可列舉如··聚胺基甲酸酯樹 20脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、 鹵素系樹脂（聚氣乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯）、聚苯乙 烯、烯烴系樹脂（聚乙烯、聚丙烯等）及環氧樹脂等，前述樹 脂可單獨使用，亦可併用2種以上。 一般認為縮小於pHll之KOH水溶液或pH4之H2〇2水溶 200530378 液/又㊉4後之透光率變化之方法係提高透光領域中使用之 材料對祕水溶液或酸性水紐之耐久性。❹對驗性水 溶液或酸性水溶液之耐久性低讀_，劣化會從材料表 面進行，且會使透光率降低。 又 又，宜使用研磨領域中所使用之形成材料或與研磨領 域之物性類似之材料，特別是宜為可抑制因研磨中之修整 痕量所造成透光領域之光散射的耐磨損性高之聚胺基甲酸 酯樹脂。 10 15

、前述聚胺基甲酸醋樹脂係由有機異氰酸醋、多元醇（違 分子篁多70醇、低分子量多元醇)及鏈延伸劑所構成。 有機異氮酸醋可列舉如：2,4-甲苯二異氰酸g旨、2，< —甲本-異氰酸S旨、2,2，-二苯甲烧二異氰酸_、2,4，—二 苯甲烷二異氰酸酯、4,4，-二笨甲烷二異氰酸酯、1，5一筹 /、氰酉夂酉曰P—伸苯_異氰酸酉旨、m_伸苯二異氰酸酿、】 :苯二甲二異氰酸酯…苯二甲二異氰酸酯、六亞甲二莫 氰酉夂S曰、1，4-環己烧二異氰酸酯、4,4，_二環己基甲燒二

^氛酸_、異佛爾_二異氰_旨等。前述有機異氰酸Μ 單獨使用，亦可併用2種以上。 有機異氰酸醋除了前述二異氛酸醋化合物外，亦可使 用3 Β此以上之多官能聚異⑽㉜化合物。多官能異氛酸醋 化合物有市售之反模組(以衫—Ν(拜耳公司繁） 或杜拉聶特厅'二μ一卜）(旭化成工業公司製）等-系列 之二異氰酸酿加成物化合物。若單獨使用前述3官能以上之 聚異氰酸醋化合物，則由於在預聚合物合成時容易凝膠 15 200530378 化，因此宜添加在二異氰酸酯化合物中使用。 高分子量多元醇宜為聚四亞甲基醚乙二醇所代表之聚 醚多元醇；聚丁烯己二酸酯所代表之聚酯多元醇；聚己内 酯多元醇；以如聚己内酯之聚酯二元醇與碳酸亞烴酯之反 5 應物等為例之聚酯聚碳酸酯多元醇；使碳酸次乙酯與多元 醇反應，接著使所得到之反應混合物與有機二羧酸反應之 聚酯聚碳酸酯多元醇；及藉由聚羥基化合物與芳基碳酸酯 間之酯置換反應而得之聚碳酸酯多元醇等。特別是為了提 昇對驗性水溶液或酸性水溶液之而才久性，宜使用聚醚多元 10 醇、聚己内酯多元醇、聚酯聚碳酸酯多元醇等。使用亞甲 基鏈短之乙二醇己二酸酯系時，宜與芳香族系之酸共聚 合。又，為了提昇透光率，宜使用不具有長共振結構之高 分子量多元醇或不太具有電子吸引性、電子給予性高之骨 架結構之高分子量多元醇。前述多元醇可單獨使用，亦可 15 併用2種以上。 又，多元醇除了前述高分子量多元醇外，亦可併用乙 二醇、1,2—丙二醇、1，3_ 丙二醇、1，4一 丁二醇、1，6_ 己 二醇、新戊二醇、1，4一環己烷二甲醇、3 —曱基一 1,5 —戊 二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、1，4一雙(2—羥乙氧 20 基）苯等低分子量多元醇。 鏈延伸劑可列舉如：乙二醇、1,2—丙二醇、1,3 —丙二 醇、1，4—丁二醇、1,6 —己二醇、新戊二醇、1，4—環己烷 二甲醇、3—甲基一1,5—戊二醇、一縮二乙二醇、二縮三 乙二醇、1，4—雙(2—羥乙氧基)苯等低分子量多元醇類，或 16 200530378 以2,4一甲笨二胺、2,6—甲苯二胺、3,5 —二乙基一2,4一甲 苯二胺、4,4’一二一 sec—丁基—二胺基二苯甲烷、4,4,一二 胺基二苯甲烷、3,3’ —二氯一 4,4,一二胺基二苯甲烷、 2,2，3,3 —四氣—4,4’〜二胺基二苯甲烷、4,4，一二胺基一 5 3,3’一二乙基一5,5,一二甲基二苯甲烷、3,3,一二乙基一4,4, 一二胺基二苯甲烷、4,4,〜亞甲基一雙一鄰胺苯甲酸甲酯、 4,4’_亞甲基一雙—鄰胺苯甲酸、4,4，_二胺二苯颯、N，N， 一二一sec—丁基一p_笨二胺、4,4，_亞甲基一雙(3一氯一 2,6—二乙胺）、3,3’一 二氣一4,4，_ 二胺基一5,5，—二乙基二 10苯甲烷、雙(2—胺笨基硫）乙烷、三甲二醇一二一 p 一 胺基苯甲酸酯、3,5 —雙（甲硫基）一2,4_甲苯二胺等為例之 聚胺類。前述鏈延伸劑可單獨使用，亦可混合2種以上。然 而’由於聚胺類本身會著色，或者使用該等聚胺類所構成 之樹脂亦常有著色之情形，因此宜於不損害物性或透光性 15之範圍内摻合。又，若使用具有芳香族烴基之化合物，則 由於在短波長側之透光率有降低之傾向，因此特別是不宜 使用此種化合物。又，由於鹵素基或硫基等電子給予性基 或電子吸引性基與芳香環等鍵結之化合物會有透光率降低 之傾向，因此特別是不宜使用此種化合物，然而，亦可於 20 不會損害短波長側所要求之透光性之範圍内摻合。 於前述聚胺基甲酸酯樹脂中之有機異氰酸酯、多元醇 及鏈延伸劑之比可依照各自之分子量或由這些化合物所努 造之透光領域之期望物性等適當地加以變更。為了使透& 領域得到前述特性，有機異氰酸酯之異氰酸酯基數相對於 17 200530378 多元醇與鏈延伸劑之合計官能基（羥基+胺基）數宜為〇·95 〜1·15，且以0.99〜U〇為佳。 前述聚胺基甲酸酯樹脂玎應用熔融法、溶液法等公知 胺基甲酸酯化技術來製造，然而，若考慮成本、作業環境 5 等時，則宜藉由熔融法來製造。 前述聚胺基甲酸酯樹脂之聚合順序可採用預聚合物 法、一次形成法中之任一者，但宜為預先由有機異氰酸酯 與多元醇合成異氰酸酯末端預聚合物且使鏈延伸劑與其反 應之預聚合物法。另，目前市售有由有機異氰酸酯與多元 10醇所製造之異氰酸酯末端預聚合物，然而，若為適合於本 發明者’則亦可加以利用且藉由預聚合物法來合成聚胺基 甲酸酯樹脂。 透光領域之製作方法並無特殊之限制，可藉由公知方 法來製作，舉例言之，可列舉如：使用帶鋸式或鉋式切片 15機將藉由前述方法所製造之聚胺基甲酸酯樹脂塊作成預定 厚度之方法，使樹脂流入具有預定厚度之模孔之模具並使 其硬化之方法；使用塗布技術或全張成形技術之方法等。 另’透光領域有氣泡時’反射光之衣減會因光之散射而增 加’且研磨終點檢測精度或膜厚測定精度有降低之傾向， 20 故，為了除去此種氣泡，且於混合前述材料前藉由減壓至 lOTorr以下而充分除去材料中所含有之氣體。又，於混合後 之攪拌程序中，為了不摻雜氣泡，於一般所使用之攪拌翼 式混合器時，宜以旋轉數100rPm以下來攪拌。又，攪拌程 序亦宜於減壓下進行。再者，由於自轉公轉式混合機在高 18 200530378 旋轉下亦不易接雜氣泡，因此使用該混合機進行授掉、脫 泡亦為理想之方法。 透光領域之形狀、大小並無特殊之限制，然而宜構成 與研磨領域之開口部相同之形狀、大^〗、。 5 透光領域之厚度宜為〇·5〜4職，且以0.6〜3.5mm為 佳。透光領域宜構成與研磨領域之厚度相同之厚度或小於 該厚度者。透光領域比研磨領域厚時，會有研磨中因突出 之部分而損傷晶圓之虞，另-方面，若過薄射久性不足。 又，由於一般所使用之研磨裝置係使用於5〇〇〜7〇〇nm 1〇附近具有發#波長之雷射，因此於該波長領域之透光率宜 為80%以上，此時，可得到高反射光並提昇終點檢測精度 或膜厚檢測精度。於該波長領域之透光率以9〇%以上更為 理想。 將前述透光領域於波長500〜70〇nm之全領域之透光 15率構成80%以上的方法宜為使前述各樹脂之結構不具有對 波長500〜700nm之光具有吸收帶之骨架，或者是在不會損 害所要求之透光性之範圍内摻合。又，減少各樹脂中電子 朝分子鏈方向之流動之共振長度亦為方法之一，原因是即 使構成樹脂之各單體之骨架於前述波長領域未具有大幅之 20吸收，藉由聚合各單體，亦可使電子朝分子鏈方向之流動 之共振結構發達’且若該共振結構發達，則樹脂之光吸收 贡谷易朝長波長側位移之故，因此，於分子内插入可切斷 共振結構之骨架等是理想的方法。再者，降低分子間之電 荷移動亦為方法之一，故，宜使用由具有撓曲性之高分子 19 200530378 鍵、具有大型g能基之南分子鍵或未含有大量電子吸引性 或電子給予性高之骨架之高分子鏈等所構成之樹脂。 七述透光領域在浸潰前以下式表示之於測定波長4〇〇 〜7〇Omn之透光率的變化率宜為50(%)以下，且以25(%)以下 5 為佳。 變化率（％) = {(於400〜7〇〇nm之最大透光率—於4〇〇〜 700nm之敢小透光率）/於4〇〇〜7〇〇nm之最大透光率}χι〇〇 若透光率之變化率大於50(%)，則通過於短波長側之透 光領域之光強度之衰減增加且干涉光之振幅縮小，因此會 10有研磨終點檢測精度或膜厚測定精度降低之傾向。 又’前述透光領域於浸潰前在測定波長4〇〇nm之透光 率宜為20%以上，且以50%以上為佳。若於波長4〇〇nm之透 光率為20%以上，則可使用於4〇〇〜7〇〇nm附近具有發信波 長之雷射，且可得到更多的晶圓表面之輪廓，因此可進一 15步提高研磨終點檢測精度或膜厚測定精度。 又’前述透光領域於浸潰前在測定波長5〇〇〜7〇〇ηπι之 各透光率之差宜為5(%)以内，且以3(%)以内為佳。若於各 波長之透光率之差為5(%)以内，則在分光分析晶圓之膜厚 時可於晶圓上照射一定之入射光，且可算出正確之反射 20率，因此可提高檢測精度。 又’透光領域之厚度誤差宜為100μιη以下，且以50μιη 以下為佳。若厚度誤差大於ΙΟΟμηι，則會構成具有大幅起 伏之透光領域’且產生對晶圓之接觸狀態相異之部分，因 此會有對研磨特性造成影響之傾向。 20 200530378 抑制厚度誤差之方法可列舉如將構成預定厚度之片表 面進行磨光之方法。磨光宜使用粒度等相異之研磨片階段 [生地進行。另’將透光領域磨光時，表面粗度愈小愈好。 表面粗度大時’由於入射光會在透光領域表面亂反射，因 5此透光率會降低，度有降低之傾向。 研磨領域之形成材料若為通常作為研磨層材料使用者 胃1無特殊之限制而可加以使用，然而，本發明中宜使用微 I /包體。藉由構成微細發泡體，位於表面之氣泡部分可 保持漿液且可增加研磨速度。 10 15 ^研磨摘之形成材料可列舉> :聚胺基甲義樹脂、 聚^树月日聚酿胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸_樹脂、齒 素系_日（聚氯乙稀、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯）、聚苯乙稀、 聚乙烯、聚丙烯等）、環氧樹脂及感光性樹脂 月’m樹脂可單獨使用，亦可併用2種以上。另，研磨領 :之形成材料:為與透光領域相同之組成，亦可為相異之 且使用與透光領域所使用之形成材料相同種 組成 然而 類的材料

變更各種原ΓΓΓίη具有優異之耐磨損性，且可藉由 分子量多元醇、低二：係二有機異氰酸醋、多元醇(高 可：:有機…：特之， 了列舉如珂述有機異氰酸醋。 “歹“之， 21 200530378 所使用之高分子量多㈣並無特殊之限制，舉例言 之，可列舉如所述高分子量多元醇。另，前述高分子量多 元醇之數量平均分子量並無特殊之限制，然而，若由所得 到之聚胺基甲酸酉旨之彈性特性等觀點來看，則以5〇〇 〜2000 5為佳。若數量平·子量小於·，敎⑽多元醇之聚胺 基甲酸醋未具有充分之彈性特性而變成易脆之聚合物，因 此，由该聚胺基甲酸酯所製造之研磨墊會變得過硬且成為 晶圓表面刮傷之原因。又，由於變得容易磨損，因此，若 從研磨墊之使用壽命之觀點來看亦不理想。另一方面，若 10數量平均分子量大於2000，則使用該多元醇之聚胺基曱酸 酯會變得過軟，因此，由該聚胺基甲酸酯所製造之研磨墊 會有平坦化特性劣化之傾向。 又’多元醇除了前述高分子量多元醇外，亦可併用前 述低分子量多元醇。 15 又，多元醇中高分子量多元醇與低分子量多元醇之比 可依照從該等多元醇製造之研磨領域所要求之特性來決 定。 鏈延伸劑可列舉如：以4,4’一亞甲基雙(〇一氣苯胺）、 2,6—二氣一p—苯二胺、4,4’一亞甲基雙(2,3_二氣苯胺）等 20為例之聚胺類’或前述低分子量多元醇。前述鏈延伸劑可 使用1種，亦可併用2種以上。 於前述聚胺基曱酸酯樹脂中之有機異氰酸酯、多元醇 及鏈延伸劑之比可依照各自之分子量或由這些化合物所製 造之研磨領域之期望物性寺作各種變更而得。為了得到研 22 200530378 磨特性優異之研磨領域，有機異氰酸酯之異氰酸酯基數相 對於多元醇與鏈延伸劑之合計官能基（羥基+胺基)數宜為 0.95〜1.15，且以0.99〜1.10為佳。 前述聚胺基甲酸酯樹脂可藉由與前述方法相同之方法 5 來製造。另，依需要亦可於聚胺基甲酸酯樹脂中添加抗氧 化劑等之安定劑、界面活性劑、潤滑劑、顏料、填充劑、 去靜電劑、其他添加劑。 使前述聚胺基甲酸酯樹脂微細發泡之方法並無特殊之 限制，舉例言之，可列舉如：添加空心顆粒之方法；藉由 10 機械發泡法及化學發泡法等來使其發泡之方法等。另，亦 可併用各種方法，特別是以使用為聚烷基矽氧烷與聚醚之 共聚物且未具有活性羥基之聚矽氧系界面活性劑之機械發 泡法為佳。該聚矽氧系界面活性劑可列舉如：SH—192(東 連（東卜夂夕口一二製）等適當之化合物。 15 以下說明製造研磨領域所使用之獨立氣泡式聚胺基甲 酸酯發泡體之方法之例子。前述聚胺基甲酸酯發泡體之製 造方法包含有以下程序。 1) 製作異氰酸酯末端預聚合物之氣泡分散液之攪拌程序 於異氰酸酯末端預聚合物中添加聚矽氧系界面活性 20劑，然後與非反應性氣體攪拌且使非反應性氣體構成微細 氣泡並分散且作成氣泡分散液。異氰酸酯末端預聚合物於 常溫下為固體時，預熱至適當溫度且熔融後使用。 2) 硬化劑(鏈延伸劑）混合程序 於前述氣泡分散液中添加鏈延伸劑並混合攪拌。 200530378 3)硬化程序 、將混合有鏈延伸劑之異氰酸酿末端預聚合物堯注成型 並使其加熱硬化。 用以形成微細氣泡之非反應性氣體宜為非可燃性者， 具體而言，可列舉如：t、氧、二氧化碳、氦或氬右 氣體或該等氣體之混合氣體，成本上最為理想的是使用乾 燥並已除去水分之空氣。 "將非反應性氣體作成微細氣泡狀並使其分散於含有聚 石夕乳系界面活性劑之異氰酸g旨末端預聚合物之擾摔裝置並 10無特殊之限制，可使用公知擾拌裝置，具體而言，刊舉 如·南速養n、溶解n、雙軸遊星型混合器（行星混合器) 等。攪拌裝置之攪拌翼形狀亦無特殊之限制，然而，°若°使 用發泡1§型攪拌翼，則由於可得到微細氣泡，因此較為理 想。 ”、 另，攪拌程序中作成氣泡分散液之攪拌與混合程序中 添加鏈延伸劑並混合之攪拌使用不同之授拌裝置亦為理想 之實施怨樣，特別是混合程序中之攪拌亦可不是形成氣泡 之授拌，且宜使用不會捲入大氣泡之攪拌裝置。此種鮮 裝置宜為遊星型混合器。攪拌程序與混合程序之攪拌裝置 20使用相同之攪拌裝置亦不成問題，且亦宜依需要進行調整 攪拌翼旋轉速度等攪拌條件之調整後使用。 於前述聚胺基甲酸酯微細發泡體之製造方法中，將使 乳泡分散液流入模具並反應至不會流動為止之發泡體進行 加熱、後固化者具有提昇發泡體之物理特性之效果且非常 24 200530378 適合。又，亦可構成使氣泡分散液流入模具後直接放入加 熱烘爐中並進行後固化之條件，由於在此種條件下熱亦不 會立刻傳送至反應成分，因此氣泡徑不會變大。若硬化反 應於大氣壓力下進行，則由於氣泡形狀安定，因此較為理 5 想。 於前述聚胺基曱酸酯樹脂之製造中，亦可使用第三 胺、有機錫系等公知之促進聚胺基曱g㈣反應之觸媒。觸 媒之種類、添加㈣於混合程序後考慮流人就形狀之模 具之流動時間後再加以選擇。 10 15 20

前述聚胺基甲酸酯發泡體之製造可為於容器中計量、 投入各成分並進行攪拌之分批作業方式，X，亦可為於授 拌裝置中連續供給減分與歧舰氣體後進㈣摔且送 出氣泡分散液並製造成形品之連續生產方式。 構成研磨層之研磨領域係將依前述所製作之聚胺羞 酸酯發泡體裁切為預定尺寸來製造。

本發明之研磨領域宜於與晶圓接觸之研磨側表面言; 用以保持、更新漿液之溝。研磨領域藉由微細發泡體來 成時，μ在研磨表面具有許多開σ且具有保㈣液之 用，然而’為了更有效率地進賴液之保祕轉液之 新，且亦為了防止因與晶圓之吸附所造成之晶圓之破壞 故宜於研磨側表面具有溝。溝只要是 」保持、更新襞液 表面形狀則無特殊之限制，舉例古夕 _ 牛之，可列舉如：χγ格 溝、同心圓狀溝、貫通孔、未貫通 L、多角柱、圓柱 螺旋狀溝、偏心圓狀溝、放射狀溝及 久則述溝之組合。又 25 200530378 5 10 15 20 溝間距/冓見度、溝深度等亦無特殊之限制，可適當地選 擇來形成。再者’前述溝-般為具有規則性者，然而，為 了構成具有理想之漿液保持、更新性者，亦可一定範 圍内《賴距、敎度、溝深度等。 〕述冓之ι成方法並無特殊之限制舉例#之，可列 舉如：使用預定尺寸之如切削刀之工模並進行減切削之 方法;使娜“具有預絲面職之模具並使其硬化之 方去-有預&表面形狀之加壓板加壓樹脂來形成之方 法|利賴景彡成像㈣成之方法；_印刷法來形成之方 法’及措域用二氧化料射等雷射料形紅方法等。 、、研磨領域之厚度並無特殊之限制為〇.8〜4随。製作前 述厚度2研磨輯之方法可縣如：使料料或飽式切 片機將财述微細發泡體塊作成預定厚度之方法；使樹脂流 入具有預定厚度之模孔之模具並使其硬化之方法；及使用 塗布技術或全張成形技術之方法等。 研磨錢之厚度誤差宜為咖帅以下，特別是以 50μηι以下為佳。厚度誤罢士 、差大於ΙΟΟμηχ時，研磨領域會構成 具有大幅起伏者，且產生對晶圓之接觸狀態相異之部分， 並有對研磨特性造成不良影響之傾向。又，為了消除 領域之厚度誤差，-般而言，係、於研磨初期利用使鑽石磨 枓電沈積祕合之修整轉整研磨領域之表面，# 大於前述範圍，則修整時間會增加且 :右 抑制厚度誤差之方法亦包含將構成預定厚度=:’ 面進行磨先之方法。磨先時宜藉峰度等相異之研磨^

26 200530378 段性地進行。 具有研磨領域及透光領域之研磨墊之製作方法並無特 殊之限制，可考慮各種方法，以下說明具體例。另，下述 具體例中揭示有關設置有緩衝層之研磨塾，但亦可為未設 5 置緩衝層之研磨塾。 首先，如第2圖所示，第1例係使開口為預定大小之研 磨領域9與雙面膠1〇黏合，並於雙面膠1〇之下方以對準研磨 領域9之開口部來黏合開口為預定大小之緩衝層11，其次， 將具有脫模紙13之雙面膠12黏合於緩衝層η，且將透光領 10 域8肷入研磨領域9之開口部並黏合之方法。 如第3圖所示，第2具體例係使開口為預定大小之研磨 領域9與雙面膠10黏合，並於雙面膠1〇之下方黏合緩衝層 11 ’然後，使雙面膠10及緩衝層η開口為預定大小，以對 準研磨領域9之開口部，其次，將具有脫模紙13之雙面膠12 15黏合於緩衝層11 ’且將透光領域8嵌入研磨領域9之開口部 並黏合之方法。 如第4圖所示，第3具體例係使開口為預定大小之研磨 領域9與雙面膠1〇黏合，並於雙面膠1〇之下方黏合緩衝層 11 ’其次，使具有脫模紙13之雙面膠12黏合於緩衝層丨丄之 20相對面，然後，從雙面膠10至脫模紙13皆開口為預定大小， 以對準研磨領域9之開口部，又，將透光領域8嵌入研磨領 域9之開口部並黏合之方法。另，此時，由於透光領域8之 相對側呈開放狀態且有可能會積落塵土，因此宜安裝用來 阻塞之構件14。 27 200530378 5 10 15 如第5圖所不’第4具體例係使黏合有具脫模紙i3之雙 面膠12之緩衝層11開口為預定大小，其次，使開口為預定 大小之研磨領域9與雙面膠_合，並以對準開η部來黏 合，接著，將透光領域8嵌入研磨領域9之開口部並黏合之 方法。另，此時，由於研磨領域之相對側呈開放狀態且有 可月t會積落塵土 ’因此宜安|用來阻塞之構件… 於則述研磨塾之製作方法中，使研磨領域或緩衝層等 開口之方法並無特殊之限制，舉例言之，可列舉如：加壓 能力之工模後開口之方法；利用藉由碳酸雷射等 之雷射之方法；及利用如切削刀之卫模來磨削之方法等。 另，:磨領域開口部之大小及形狀並無特殊之限制。 係CMl>t緩制係彌補研磨領域(研磨層）之雜者。緩衝層 必肖以兼顧為互償關係之可平面性與—致性兩者所 之微胃可平面性係指研磨過具有圖案形成時所產生 圓全體之均之Γ時的圖案部平坦性，所謂—致性則指晶 照緩衝層之㈣。依照研磨狀特性改善可平面性，且依 層宜使用比研;J善—致性。於本發明之研磨塾中，緩衝 ^匕研磨層更為柔軟者。 可列緩衝層之形成材料並無特殊之限制，舉例言之， 維不織布.：醋不織布、尼龍不織布、内烯酸不織布等纖 潰不織布、:Γ聚胺基甲㈣之_不織布之樹脂浸 發泡體、丁 甲酸醋泡體、聚乙烯泡體等高分子樹脂 性樹脂等—喊膠、異戊二稀橡膠等橡膠性樹脂及感光 20 200530378 黏合研磨領域9所使用之研磨層與緩衝層^之方法可 列舉如··以雙面膠挾住研磨領域與緩衝層並加壓之方法。 雙面膠係具有於不織布或臈等基材之雙面上設置接著 層之-般構造。若考慮防止漿液滲入緩衝層等，則基材宜 5使用膜。又，接著層之組成可列舉如橡膠系接著劑或丙歸 酸系接著劑等。若考慮金屬離子之含量，則由於丙稀㈣ 接著劑之金屬離子含量少’因此較為理想。又由於有時 研磨領域與缓衝層之組成亦會不同，因此亦可將雙面膠之 各接著層組減餘餘成’且使各層之接著力適切化。 1〇 黏合緩衝層U與雙面膠12之方法可列舉如將雙面膠加 壓接著於緩衝層之方法。 15 20

與前述相同’雙面膠係具有於不織布或臈等基材之蝕 面上投置歸狀—般構造。於研磨墊個後，若考奸 ，板剝下者，則由於⑽制膜時可解決殘餘膠帶^ 碭’：此較為理想。又’接著層之組成與前述相同。

=構件_只要可阻塞開口部者則無特殊之限制， 一仃研磨時必須為可剝離者。 半導體裝置係經由使用前述研磨塾 表面之程序而萝诰… 卞等體曰曰囡之 層有配線Μ、 般而言，半導體晶圓係矽晶圓上積 二有配線金屬及氧化膜者。半導、 裝置並盔牲硅+师& 万去、研磨 、f㈣ 制，舉例言之，如第i圖所示，可使用下 述研磨裝置蓉氺 >1使用下 用以支持研魏仃，該研磨裝置包含有：研磨定盤2,係 、研磨墊丨者；支持台5(磨光頭），制 29 200530378 磨劑3之供給機構。舉例言之，研磨墊丨係藉由以雙面膠黏 貼而安裝於研磨定盤2。研磨定盤2與支持台5係分別配置為 與受支持之研磨墊1與半導體晶圓4相對，且分別具有旋轉 軸6、7。又，於支持台5側設有用以將半導體晶圓4抵壓於 5研磨墊1之加壓機構。研磨時，使研磨定盤2與支持台5旋轉 並將半導體晶圓4抵壓於研磨墊1，且一面供給鹼性漿液一 面進行研磨。漿液之流量、研磨負載、研磨定盤旋轉數及 晶圓旋轉數並無特殊之限制，可適當地調整後進行。 藉此，除去半導體晶圓4表面突出之部分並研磨成平坦 1〇狀，然後，藉由切粒、接合、封裝等來製造半導體裴置。 半導體裝置係用於演算處理裝置或記憶體等。 實施例 以下說明具體顯示本發明構造與效果之實施例等。 另，實施例等中之評價項目係如下述來測定。 15 (浸潰前之透光率之測定） 將所製作之透光領域構件切出2crnx6cm(厚度：任咅） 之大小並作成透光率測定用試料。使用分光光度計（日立製 作所製，U—3210 Spectro Photometer)，並於測定波長領域 400〜700nm進行測定。利用Lambert_Beer法則，將該等透 20光率之測定結果換算為厚度1mm之透光率。 (於pHll之K0H水溶液或pH4之氏〇2水溶液浸潰24小時後 之透光率之測定） 將所製作之透光領域構件切出2cmx6cm(厚度：任意） 之大小並得到透光率測定用試料，且將該試料浸潰在業已 30 200530378 調整為pHll之KOH水溶液(50m卜60°C)或業已調整為pH4 之氏〇2水溶液(50ml，60°C)中24小時，然後，取出試料並 擦去表面之水溶液，且利用前述分光光度計於剛定波長領 域400〜700nm進行測定。利用Lambert—Beer法則，將兮等 5 透光率之測定結果換算為厚度1mm之透光率。 (浸潰前後之透光率差ΛΤ(%)之計算） 自於pH 11之ΚΟΗ水溶液或ρΗ4之出〇2水溶液浸潰24小 時後之測定波長λ之透光率ΤΚ%)與浸潰前之測定波長入之 透光率τ0(%)算出ΛΤ(%)。測定波長範圍係40〇〜7〇〇nm， 10且使用測定波長λ為700、600、500及400之各透光率進行評 價。 △ Τ(%) =(浸潰前之透光率τ〇) —（浸潰後之透光率t) (平均氣泡徑測定） 將利用切片機盡量削薄為厚度1mm而平行切出之研磨 15領域作成平均氣泡徑測定用試料。將試料固定於載玻片 上，並利用圖像處理裝置（東洋紡織公司製，Image Analyzer

Vio)測定任意〇 2mmx〇.2mm範圍之全氣泡徑，且算出平均 氣泡徑。 (比重測定） 2〇 依據JIS Z8807- 1976來進行。將切出4cmx8 5cm之長 方塊狀(厚度：任意）研磨領域作成比重測定用試料，且於溫 度23°C±2t：、溼度50%±5%之環境下靜置16小時。測定係使 用比重計（賽多利斯(SARTORIUS)公司製)並測定比重。 (亞斯卡D硬度測定） 31 200530378 依據JIS K6253- 1997來進行。將切出2cmx2cm(厚度·· 任意）之大小之研磨領域作成硬度測定用試料，且於溫度23 °C±2°C、溼度50%±5%之環境下靜置16小時。測定時疊合試 料並構成厚度6mm以上。又，使用硬度計（高分子計器公司 5製’亞斯卡D型硬度計)並測定硬度。 (壓縮率及壓縮復原率測定） 將切出直桎7mm之圓（厚度：任意）之研磨領域(研磨層） 作成壓縮率及壓縮復原率測定用試料，並於溫度23〇c±2 °C、渔度50%±5%之環境下靜置40小時。測定係使用熱分析 10 測定器 TMA(SEIKO INSTRUMENTS製，SS6000)，並測定 壓縮率與壓縮復原率。又，以下顯示壓縮率與壓縮復原率 之算式。 壓縮率（％)= {(Tl-T2)/Tl}xl〇〇 Τ1 :研磨層自無負荷狀態至保持3〇kPa(3〇〇g/cm2)之應 15 力之負荷60秒時之研磨層厚度 T2 :自T1狀態至保持l80kPa(1800g/cm2)之應力之負荷 60秒時之研磨層厚度 壓縮復原率（％) = {(T3 - T2)/(T 1 - T2)} X100 Τ1 :研磨層自無負荷狀態至保持3〇kPa(300g/cm2)之應 2〇 力之負荷60秒時之研磨層厚度 T2 :自T1狀態至保持180kPa(1800g/cm2)之應力之負荷 60秒時之研磨層厚度 T3 :自T2狀態以無負荷狀態保持60秒，然後保持 30KPa(300g/cm2)之應力之負荷60秒時之研磨層厚度 32 200530378 (儲存模數測定) 依據JIS K7198— 1991來進行。將切 方塊狀(厚度：任意)研磨領域作 X4Gmm之長 於23r夕η… 成動黏弹性測定用試料，且 於23(:之料條件下在放有二氧切_之容 曰。切出後各片的正確寬度及厚度 月 i隹并、目丨—# k 冲/則係稭由測微計來 黏彈性光譜儀(岩本製作所製· 叙儲存模數Ε，。以下顯示該時 <測定條件> t Τ

測定溫度：4〇。(： 施加應變·· 0.03% 初期負載·· 2〇g 頻率·· 1Hz (膜厚檢測評價A) 晶圓之膜厚光學檢測評價A係藉由下述方法來進行。晶 15圓係使用於味寸之石夕晶圓上成膜Ιμπι熱氧化膜者，且首先

於其上設置雨述浸漬前之透光領域(厚度：1.25mm)。使用 干涉式膜厚測定裝置（大塚電子公司製），並於波長領域400 〜7〇Onm進行數次膜厚測定。確認所算出之膜厚結果及於各 波長之干涉光之波峰與波谷狀況，並藉由後述基準評價浸 20 >責Η之透光領域之職厚檢測，然後，設置前述浸潰後之透 光領域’且進行相同之測定。又，與浸潰前之結果比較， 並藉由後述基準評價於ΚΟΗ水溶液或Η202水溶液浸潰前後 之膜厚檢測變化。 浸潰前評價 33 200530378 〇再現性非常良好且可測定膜厚。 △:再現性良好且可測定膜厚。 X ··再現性差且檢測精度不足。 浸潰前後評價 5〇··於浸潰前後再現性良好且可測定膜厚。 X:於浸潰前後再難差，且目KGH水料或崎水溶液之 浸潰使膜厚檢測精度降低。 (膜厚檢測評價B) 晶圓之臈厚光學檢測評價B係藉由下述方法來進行。晶 1〇圓係使用於8英寸之矽晶圓上成膜_熱氧化膜者，且首先 於其上设置珂述浸潰前之透光領域(厚度：125m^。使用 利用He — Ne雷射之干涉式膜厚測定裝置，並於波長633nm 進行數次膜厚測定。確認所算出之膜厚結果及於各波長之 干/歩光之波峰與波谷狀況，並藉由下述基準評價浸潰前之 15透光領域之膜厚檢測，然後，設置前述浸潰後之透光領域， 且進行相同之測定。又，與浸潰前之結果比較，並藉由下 述基準評價於KOH水溶液或h202水溶液浸潰前後之膜厚檢 測變化。 浸潰前評價 20 〇：再現性良好且可測定膜厚。 X:再現性差且檢測精度不足。 浸潰前後評價 〇：於浸潰前後再現性良好且可測定膜厚。 X:於浸潰前後再現性差，且因KOH水溶液或H202水溶液之 200530378 浸潰使膜厚檢測精度降低。 (研磨特性之評價） 10

研厝裝置使用Spp600S(岡本工作機械公司製），且使用 所製作之研雜進行研純性之評價。研麵係將於8則 之石夕晶圓_L成膜1μ讀氧化膜者研磨約〇 5帅後從此時之 時間所算出。氧化叙膜厚駭錢用干涉切厚測^ 置（大塚電子公司製）。研磨條件係於研磨中以流. 150ml/min來添加二氧化矽漿液(SS12,克伯特（年亇求 公司製）以作為驗性漿液。研磨負载為35Gg/em2，研磨^ 旋轉數為35哪，晶圓旋轉數為3Grpm。面内均—性之評損 係測定28點之如前述進行研磨之晶圓之面内膜厚，且藉由 下式求取面内均-性。另，面内均—性之值愈小則^一 性愈優異。

面内均-性{(最大膜厚—最小膜厚)/(最大膜厚+最 15 小膜厚）} xlOO 〔研磨領域之製作〕

混合14790重量份之甲苯二異氰酸酯（2,4—形態/2,6一 形態= 80/20之混合物）、393〇重量份之4,4，一二環己基曱烷 一異氰酸酯、25150重量份之聚四亞甲基二醇（數量平均分 2〇子量：1006，分子量分布·· 1.7)及2756重量份之一縮二乙二 醇，且以80°C加熱攪拌12〇分鐘，得到異氰酸酯末端預聚合 物（異氰酸酯當量：2.1meq/g)。於反應容器内混合1〇〇重量 份業經過濾之前述預聚合物及3重量份業經過濾之聚矽氧 系非離子界面活性劑（東連公司製，SH192)，且將溫度調整 35 200530378 為80C。使用攪拌翼，以旋轉數9〇〇rpm激烈地攪拌約々分 鐘，使氣泡取入反應系統内。又，於其中添加預先以i2〇c?c 熔融且業已過濾之4,4，一亞甲基雙(〇_氯苯胺）(井原（彳八 y)化學公司製，井原卩胺撾丁)％重量份。持續攪拌約 5鐘，然後，使反應溶液流入塗布平鍋型敞模中。於該反應 溶液之流動性消失時放入烘爐内，並以11〇〇C進行6小時之 後固化，得到聚胺基甲酸酯樹脂發泡體塊。使用帶鋸式切 片機（費建（7工公司製），將該聚胺基甲酸酯樹脂發 泡體塊切片，得到聚胺基甲酸酯樹脂發泡體片。其次，使 10用磨光機（亞米特克（了 S亍V夕）公司製），以預定厚度將該 片進行表面磨光，並作成調整過厚度精度之片（片厚度： 1.27mm)。將該進行過磨光處理之片穿通為預定直徑 (61cm)，並利用溝加工機（東邦鋼機公司製），於表面進行溝 寬度0.25mm、溝間距1.50mm、溝深度〇.40mm之同心圓狀 15 之溝加工。使用層壓機，將雙面膠(積水化學工業公司製， 雙袤勝帶)黏於與該片之溝加工面相對側之面，然後，於該 溝加工之片之預定位置穿通用以嵌入透光領域之孔（厚度 1.27mm，57.5mmxl9.5mm)，並製作具有雙面膠之研磨領 域。所製作之研磨領域之各物性係平均氣泡徑45μηι、比重 20 〇·86、亞斯卡D硬度53度、壓縮率1.0%、壓縮復原率65.0%、 儲存模數275MPa。 〈發明A:财驗性> 〔透光領域之製作〕 製造例A — 1 36 200530378 混合128重量份之由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之 聚酯多元醇（數量平均分子量2400)及30重量份之M〜丁一 醇，且調温至70°c。於該混合液中加入1〇〇重量份預先調、、西 至70°c之4,4’一二苯曱烷二異氰酸酯，且攪拌約1分鐘。接 5 著，使該混合液流入保溫為100°C之容器中，並以 行8小時之後固化後，製作聚胺基甲酸酯樹脂。使用所製作 之聚胺基曱酸酯樹脂，並藉由射出成型製作透光領域(長度 57mm、寬度19mm、厚度L25mm)。 製造例A — 2 10 於製造例A—1中，除了變更為89重量份之由己二酸、 己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇（數量平均分子量 2000)及31重量份之1，4一 丁二醇外，藉由與製造例A—1相 同之方法，製作透光領域（長度57mm、寬度19mm、厚度 1·25mm) 〇 15製造例A—3 於製造例A—1中，除了使用75重量份之聚四亞甲基二 醇(數量平均分子量890)以取代聚酯多元醇，以及將1，4一丁 二醇之添加量變更為28重量份外，藉由與製造例A—1相同 之方法，製作透光領域（長度57mm、寬度19mm、厚度 20 1.25mm)。 製造例A — 4 於製造例A— 1中，除了變更為120重量份之聚己内酯多 元醇（數量平均分子量2000)以取代聚酯多元酵及31重量份 之I，4〜丁二醇外，藉由與製造例A—i相同之方法，製作透 37 200530378 光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。 製造例A—5 於反應容器内放入14790重量份之甲苯二異氰酸崎（2 4 一形態/2,6—形態= 80/20之混合物）、3930重量份之4,4，_ 5 二環己基甲烷二異氰酸酯、25150重量份之聚四亞甲基二醇 (數量平均分子量：1006，分子量分布：1/7)及2756重量份 之一縮二乙二醇，且以肋它加熱攪拌12〇分鐘，得到異氰酸 酯末端預聚合物（異氰酸酯當量：2.lmeq/g)。於減壓槽計量 100重ϊ份之該預聚合物，並藉由減壓（約10T〇rr)使殘存於 10預聚合物中之氣體脫泡。於業已脫泡之前述預聚合物中添 加29重置份之預先以120°c熔融之4,4,一亞甲基雙(〇〜氣苯 胺）’並使用自轉公轉式混合機（新鍵年一）公司製），以 旋轉數800rpm攪拌約3分鐘。接著，使該混合物流入模具， 且於1HTC之烘爐中進行9小時後固化，_聚胺基甲酸醋 15樹脂片，然後，將該聚胺基甲酸酯樹脂片之雙面進行磨光 研磨，且製作透光領域（長度57mm、寬度19rnm、厚度 1.25mm) 〇 製造例A—6 於製造例A-1中’除了變更為⑽重量份之由己二酸與 20乙-醇所構成之聚s旨多元醇(數量平均分子量2()⑻)以取代 由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚龍多元醇，以及31 重ϊ份之1，4—丁二醇外，藉由與製造例八一丨相同之方法， 氣作透光領域（長度57mm、寬度19mm、厚度丨25mm)。 製造例A—7 38 200530378 於製造例A — 5中，除了將4,4’一二環己基甲烷二異氰 酸酯變更為4,4’一二異氰酸酯二苯醚3778重量份外，藉由與 製造例A — 5相同之方法，製作透光領域(長度57rnm、寬度 19mm、厚度 1.25mm)。 5 〔研磨墊之製作〕 實施例A— 1 利用層壓機，將表面進行磨光且業經電暈處理之聚乙 烯泡體（東連公司製，東連沛夫（卜一 厚度：〇.8mm) 所構成之緩衝層黏合於前述所製作具有雙面膠之研磨領域 10之黏著面，再者，於緩衝層表面黏合雙面膠，然後，於研 磨領域用以嵌入透光領域所穿通之孔部分中，以 51mmxl3mm之大小穿通緩衝層妓使孔貫通，然後，嵌入製 造例A— 1中所製作之透光領域並製作研磨墊。表1顯示所製 作之研磨塾之研磨特性等。 15 實施例A — 2 使用製造例A~2中所製作之透光領域，並藉由與實施 例A—1相同之方法製作研磨墊。表丨顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 實施例A — 3 20 使用製造例A—3中所製作之透光領域，並藉由與實施 例A—1相同之方法製作研磨墊。表丨顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 實施例A — 4 使用製造例A — 4中所製作之透光領域，並藉由與實施 39 200530378 例A— 1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 蒼考例A — 1 使用製造例A— 5中所製作之透光領域，並藉由與實施 5 例A— 1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 比較例A — 1

使用製造例A—6中所製作之透光領域，並藉由與實施 例A—1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之 10 研磨特性等。 參考例A — 2 使用製造例A—7中所製作之透光領域，並藉由與實施 例A—1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 15 〔表 1〕

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參考例A—2 40.2 m 29.9 00 37.8 33.8 26.9 1 寸 (N m 3.0 40.2 00 75.6 X 〇 X 〇 2350 σ\ 比較例A — 1 95.3 94.8 00 83.5 82.5 1 _____ _ ! 81.0 68.3 VO 12.8 13.8 16.8 95.4 yn 00 10.8 〇 X 〇 X 2300 σ\ 參考例A _ 1 93.6 ON 89.2 27.3 89.5 90.6 84.5 22.4 1 寸· oi 4.7 4.9 93.9 27.5 70.7 <] 〇 〇 〇 2300 00 實施例A—4 93.4 ON 93.5 71.2 d Gs 1 90.5 90.2 66.4 m m cn cn m 00 寸· 94.1 71.2 24.3 〇 〇 〇 〇 2300 ON 實施例A—3 93.2 94.0 93.7 51.4 85.9 | 87.6 87.3 42.5 m 卜· 寸 \D 寸 Os 00 94.9 49.9 47.4 〇 〇 〇 〇 2350 00 實施例A—2 94.8 94.8 75.9 86.5 Γ ΟΟ 85.6 73.9 VO 一 00 卜 od o (N 95.0 75.8 20.0 〇 〇 〇 〇 2350 〇 實施例A — 1 94.2 95.0 94.9 (T) 00 00 87.0 86.9 78.8 od o od 8.0 m 95.6 83.3 12.9 〇 〇 〇 〇 2300 _i 〇\ 700nm 600nm 1 500nm 400nm 7〇〇nm 600nm 500nm 400nm 700nm 600nm 500nm 400nm 於400〜700nm之最大透光率（％) 於400〜700nm之最小透光率（％) 透光率之變化率（％) 浸潰前 浸潰前後 浸潰前 浸潰前後 ε 面内均一性（％) KOH水溶液浸潰前 之透光率（％) o △ T(%) 膜厚檢測評價A 1 膜厚檢測評價B 41 200530378 由表1可知，若ΔΤ為10%以内（實施例A—1〜A —4、參 考例A — 1)，則即使使用鹼性漿液進行研磨亦可長期地持續 維持咼精度之光學終點檢測，若Δτ大於1〇%(比較例A一 1) ’則使祕性漿液進行研磨時無法長期地持續維持高精 5度之光學終點檢測。若於波長500〜700nm之全領域之透光 率小於80%(參考例a一2)，則膜厚檢測精度不足。 <發明B :耐酸性> 〔透光領域之製作〕 製造例B—1 10 混合128重量份之由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之 聚酯多元醇(數量平均分子量2050)及3〇重量份之M—丁二 醇，且調溫至70 C。於該混合液中加入1〇〇重量份預先調溫 至70°C之4,4’一二苯甲烷二異氰酸酯，且攪拌約i分鐘。接 著，使該混合液流入保溫為1〇〇〇c之容器中，並以1〇〇。(：進 15行8小時之後固化後，製作聚胺基甲酸酯樹脂。使用所製作 之聚胺基甲酸酯樹脂，並藉由射出成型製作透光領域(長度 57mm、寬度 19mm、厚度！ 25mm)。 製造例B — 2 於製造例B—1中，除了變更為89重量份之由己二酸、 20己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇（數量平均分子量 1720)及31重量份之1，4一丁二醇外，藉由與製造例b一 1相 同之方法’製作透光領域（長度57mm、寬度19mm、厚度 1.25mm) 0 製造例B — 3 42 200530378 於製造例Β—l中，除了使用75重量份之聚四亞甲基二 醇(數量平均分子量890)以取代聚酯多元醇，以及將1，4 — 丁 二醇之添加量變更為28重量份外，藉由與製造例Β—l相同 之方法，製作透光領域（長度57mm、寬度19mm、厚度 5 1.25mm) 〇 製造例B — 4 於製造例B—1中，除了變更為120重量份之聚己内酯多 元醇（數量平均分子量2000)以取代聚酯多元醇及31重量份 之1，4_ 丁二醇外，藉由與製造例B_1相同之方法，製作透 ® 10 光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。 製造例B — 5 於反應容器内放入14790重量份之甲苯二異氰酸酿（2,4 —形態/2,6 —形態=80/20之混合物）、3930重量份之4,4,一 二環己基甲烷二異氰酸酯、25150重量份之聚四亞甲基二醇 15 (數量平均分子量：1〇〇6，分子量分布：1.7)及2756重量份 之一縮二乙二醇，且以8〇。〇加熱攪拌120分鐘，得到異氰酸 醋末端預聚合物（異氰酸酯當量：2.1meq/g)。於減壓槽計量 _ 1〇〇重里伤之邊預聚合物’並藉由減壓（約i〇T〇rr)使殘存於 預聚合物中之氣體脫泡。於業已脫泡之前述預聚合物中添 20加29重量份之預先以120°C熔融之4,4，一亞甲基雙(〇_氯笨 胺），並使用自轉公轉式混合機（新鍵公司製），以旋轉數 - 800rpm攪拌約3分鐘。接著，使該混合物流入模具，且於 C之烘爐中進行9小時後固化，得到聚胺基曱酸酯樹脂片， ;、、〈、後將ϋ亥聚胺基曱酸S旨樹脂片之雙面進行磨光研磨，且 43 200530378 製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。 製造例B—6 於製造例B—1中，除了變更為120重量份之由己二酸與 乙二醇所構成之聚酯多元醇（數量平均分子量2000)以取代 5由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇，以及31 重量份之1，4一丁二醇外，藉由與製造例b—i相同之方法， 製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。 製造例B — 7 於製造例B — 5中，除了變更為4,4，一二異氰酸酯二笨 〇 10醚3778重量份以取代4,4, _二環己基甲烷二異氰酸酯外，藉 由與製造例B —5相同之方法，製作透光領域(長度57mm、 寬度 19mm、厚度l.25mm)。 〔研磨墊之製作〕 實施例B — 1 15 利用層壓機，將表面進行磨光且業經電暈處理之聚乙 晞泡體(東連公司製，東連沛夫，厚度：〇.8mm)所構成之緩 0 衝層黏合於前述所製作具有雙面膠之研磨領域之黏著面， 再者’於緩衝層表面黏合雙面膠，然後，於研磨領域用以 嵌入透光領域所穿通之孔部分中，以51mmxl3mm之大小穿 2〇 通緩衝層並使孔貫通，然後，嵌入製造例B — 1中所製作之 ‘ 透光領域並製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特 性等。 實施例B — 2 使用製造例B —2中所製作之透光領域，並藉由與實施 44 200530378 例B — 1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 實施例B — 3 使用製造例B —3中所製作之透光領域，並藉由與實施 5 例B — 1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 實施例B—4 使用製造例B — 4中所製作之透光領域，並藉由與實施 例B—1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之 10 研磨特性等。 參考例B — 1 使用製造例B — 5中所製作之透光領域，並藉由與實施 例B—1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 15 比較例B—1 使用製造例B —6中所製作之透光領域，並藉由與實施 例B — 1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 參考例B — 2 20 使用製造例B — 7中所製作之透光領域，並藉由與實施 例B—1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之 研磨特性等。 〔表2〕 45 200530378

參考例B — 2 40.2 r-H 29.9 00 〇\ 38.9 36.2 28.9 r- a\ d o 40.2 00 a\ 75.6 X 〇 X 〇 3250 〇 比較例B — 1 Os 95.3 94.8 t-H in 00 00 84.5 82.7 72.0 10.0 10.8 (N 13.1 95.4 V-H un 00 10.8 〇 X 〇 X 3300 ON 參考例B_ 1 93.6 89.2 27.3 92.5 92.4 ί_ 88.1 23.3 卜 d 4.0 cn On 27.3 70.7 < 〇 〇 〇 3300 00 實施例B_4 93.4 r-H G\ 93.5 71.2 92.5 ^Η cn On 92.3 69.4 ON d o (N 00 71.2 24.3 〇 〇 〇 〇 3200 Os 實施例B—3 93.2 94.0 93.7 51.4 92.2 92.2 91.9 42.4 q 00 00 9.0 94.5 51.4 45.6 〇 〇 〇 〇 3300 as 實施例B _ 2 寸· ON 94.8 94.8 75.9 92.3 93.0 93.4 67.9 00 00 T-H 寸 〇 od 94.8 75.9 19.9 〇 〇 〇 〇 3250 00 實施例B— 1 94.2 95.0 94.9 00 90.6 91.4 92.4 80.6 VO (T) m <N un (N ON 00 12.6 〇 〇 〇 〇 3300 ο 700nm 600nm 500nm 400nm 700nm 600nm 500nm 400nm 700nm 600nm 500nm 400nm 於400〜700nm之最大透光率（％) 於400〜700nm之最小透光率（％) 透光率之變化率（％) 浸潰前 浸潰前後 浸潰前 浸潰前後 研磨速度（人/min) 面内均一性（％) h2o2水溶液浸潰前 之透光率（％) h2o2水溶液浸潰後 之透光率（％) △ T(%) 膜厚檢測評價A 膜厚檢測評價B

J 46 200530378 ϋ 若△丁為10%以内（實施例Β—1〜Β —4、參 考例，則即使使用酸性漿液進行研磨亦可長期地持續 、隹持门精度之光學終點檢測，若ΔΤ大於1G%(比較例Β — )J吏用m漿液進行研磨時無法長期地持續維持高精 度之光子、，、點檢測。若於波長50〇〜7〇〇nm之全領域之透光 率小於8〇%(參考例B〜2)，則膜厚檢測精度不足。 產業上之可利用性 X月之研磨墊係於藉由化學機械磨光(CMP)使晶圓 表面之凹凸平坦時所使用者，更詳而言之，係為了於使用 驗ί±水液或I性漿液之CMp中藉由光學方法檢測研磨狀況 等時所使用者。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示習知CMP研磨中所使用之研磨裝置之一 例之概觀構造圖。 15 第2圖係顯示本發明研磨墊之一例之概觀截面圖。 第3圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。 第4圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。 第5圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。 第6圖係顯示具有本發明終點檢測裝置之CMp研磨裝 20置之一例之概觀構造圖。 【主要元件符號說明】 1···研磨墊 2···定盤 3···研磨劑(聚液) 4 · · ·被研磨對象物(晶圓） 5 ···被研磨對象物(晶圓)支持台 (磨光頭） 47 200530378 6，7…旋轉轴 8.. .透光領域 9.. .研磨領域 10，12...雙面膠 11.. .緩衝層 13···脫模紙(膜） 14…阻塞開口部之構件 15.. .雷射干涉計 16.. .雷射束 48

Claims (1)

1. 200530378 十、申請專利範圍： 1· 一種研磨墊，係用於化學機械磨光且具有研磨領域及透 光領域者’又，前述透光領域於測定波長4〇〇〜700ηηι 之全範圍内，於pHll之KOH水溶液浸潰24小時後之測 疋波長λ之透光率丁!(％)與浸潰前之測定波長\之透光率 Τ〇(%)之差△ΤΧΔΤ^Το-^)(%)為 10(%)以内。 2· —種研磨墊，係用於化學機械磨光且具有研磨領域及透 光領域者’又，前述透光領域於測定波長400〜700nm 之全範圍内，於PH4之氏〇2水溶液浸潰24小時後之測定 波長人之透光率τι(%)與浸潰前之測定波長λ之透光率 丁 〇(%)之差Τ〇 — !"])(%)為 1〇(%)以内。 3 •如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述透光領域 之形成材料係無發泡體。 •如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述研磨領域 <形成材料係微細發泡體。 5 女申凊專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述透光領域 在研磨側表面並未具有用以保持、更新研磨液之凹凸結 構。 •如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述研磨領域 在研磨側表面設置有溝。 7· _ 種半導體裝置之製造方法，包含有使用如申請專利範 圍第1至6項中任一項之研磨墊研磨半導體晶圓之表面 之裎序。 49