CMP用研磨垫片、使用它的基板的研磨方法及CMP用研磨垫片的制造方法技术

在平坦化半导体元件制造工序中的层间绝缘膜、ＢＰＳＧ膜、浅槽分离用绝缘膜等的ＣＭＰ技术中，通过使用在接触被研磨物的表面上有机纤维处于露出状态的研磨垫片，有效并高速进行氧化硅膜等被研磨物的凹凸平坦化，同时减少基板上研磨损伤的发生。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在用于半导体元件制造技术的化学机械研磨(CMP)方法、以及硬盘制造技术中的研磨方法等中使用的CMP用研磨垫片、使用该研磨垫片的基板的研磨方法及研磨垫片的制造方法。
技术介绍
目前的超大规模集成电路中，趋向于提高实装密度，各种各样的微细加工技术正在被研究和开发。设计尺寸已达到次半(サブハ-フ)微米级。为满足这种严格的微细化的要求而开发的技术之一就是CMP(化学机械研磨，Chemical Mechanical Polishing)技术。由于该技术在半导体装置的制造工序中，可完全平坦化施加曝光的层，减轻曝光技术的负担，稳定成品率，因此，是在进行例如层间绝缘膜、BPSG膜的平坦化、浅槽分离(シヤロ一·トレンチ)等时必须的技术。以往，在半导体装置的制造工序中，作为平坦化由等离子体-CVD(Chemical Vapor Deposition，化学蒸镀法)、低压-CVD等方法形成的氧化硅绝缘膜等无机绝缘膜层的研磨方法，是把形成有研磨膜的基板接触到研磨垫片进行加压，边在研磨膜和研磨垫片之间供给研磨剂，边活动基板或研磨垫片。此时，作为研磨垫片通常使用发泡聚氨酯系，但在无机绝缘膜的研磨中不具有充分的研磨速度，并且，同时研磨过程中由研磨粒子等引起的氧化膜表面研磨损伤的发生也是大问题。通常使用的发泡或非发泡树脂垫片，降低了垫片表面硬度，有效减少了研磨损伤，但是采用硬度低的材料时，在高效率地进行为制作半导体装置的凹凸平坦化方面存在问题。因此，为了减少研磨损伤和提高平坦性，垫片材料采用了权衡两者的硬度的材质，但还是无法充分消除研磨损伤。
技术实现思路
本专利技术提供平坦化在半导体元件制造工序中的层间绝缘膜、BPSG膜、浅槽分离用绝缘膜等的CMP技术中，可以有效并高速地进行氧化硅膜等被研磨物的凹凸平坦化，同时减少基板上研磨损伤发生的研磨垫片及基板的研磨方法。另外，本专利技术提供上述研磨垫片的制造方法。本专利技术是发现在弹性体表面具有极薄的纤维层的CMP研磨剂用垫片可在平坦化层间绝缘膜、BPSG膜、浅槽分离用绝缘膜等的CMP技术中高速地进行氧化硅膜的研磨并且能够减少研磨损伤发生而进行的。即，本专利技术涉及一种研磨垫片，其用于研磨基板或在基板上形成的薄膜，其特征为，在该研磨垫片的表面上有机纤维处于露出的状态。另外，本专利技术涉及在上述研磨垫片之上层积不同弹性率的层，制成多层结构的研磨垫片。另外，本专利技术涉及适合用于制造本专利技术研磨垫片的研磨垫片材料，其特征在于，由纤维被树脂固定的板状体构成，至少一侧的表层是由有机纤维被树脂固定而实质上并非多孔质的层构成。另外，本专利技术涉及有利于构成上述研磨垫片的制造研磨垫片的方法。即，本专利技术涉及研磨垫片的制造方法(第一制造方法)，其特征在于，使用由纤维被树脂固定的板状体构成，至少一侧的表层是由有机纤维被树脂固定而实质上并非多孔质的层构成的研磨垫片材料，通过机械研磨该表层的表面，使有机纤维以露出的状态存在于该表层的表面上。另外，本专利技术涉及研磨垫片的制造方法(第二制造方法)，其特征在于，使用浸渍树脂片状纤维基材和未浸渍树脂片状纤维基材，层积上述基材，使至少一侧的表面上配置有未浸渍树脂片状纤维基材，使上述表面的未浸渍树脂片状纤维基材由有机纤维构成，通过加热加压成型使其一体化。这样，使有机纤维以露出的状态存在于研磨垫片的至少一侧的表面上。另外，本专利技术涉及研磨垫片的制造方法(第三制造方法)，其特征在于，使用浸渍树脂片状纤维基材和未浸渍树脂片状纤维基材，层积上述基材，使至少一侧的表面上配置有未浸渍树脂片状纤维基材，使上述表面的未浸渍树脂片状纤维基材由有机纤维构成，通过加热加压成型使其一体化，形成在表面上未露出有机纤维的研磨垫片材料，机械研磨该研磨垫片材料的配置有未浸渍树脂片状纤维基材一侧的表面，使有机纤维露出。另外，本专利技术涉及基板的研磨方法，其特征在于，把给定基板接触到研磨垫片的有机纤维露出的表面，边在基板和研磨垫片之间供给研磨剂，边相对滑动基板和研磨垫片进行研磨。若使用本专利技术的在表面上形成有机纤维的纤维露出层的研磨垫片研磨半导体基板，可实现在高研磨速度下进行平坦化以及降低研磨损伤。其原因推断如下。研磨速度高被认为是由于研磨粒子有效保持在垫片表面的纤维间及纤维表面上，提高了与被研磨面的接触频率。另外，被研磨物损伤发生的降低被推测是因为当被认为是损伤发生的主要原因的杂质或研磨粒子中的极大物质夹在被研磨物表面和有机纤维露出层之间时，这些杂质或粒子沉入到纤维束之间，避免了与被研磨物的高应力接触。由本专利技术第二制造方法制造的研磨垫片是通过把未浸渍树脂的片状纤维基材(由有机纤维构成)配置在表面来成型，因此，虽然在表面上保持一部分成型时从下层渗出的树脂，但是表面的树脂含量少，从而使表面能够设有有机纤维良好的露出层。渗出到上述表面的树脂确实地固定有机纤维的基部，长期维持有机纤维的露出层。附图说明图1为本专利技术一个方案的研磨垫片的剖面图。具体实施例方式本专利技术中，在研磨垫片表面上有机纤维露出的状态是指从由弹性体等构成的底层的至少一侧的表面有机纤维突出露出的状态。使用图1对本专利技术一个方案的在弹性体表面上形成极薄的纤维露出层的垫片进行说明。图1为表示该本专利技术研磨垫片的剖面的模式图。有机纤维在由树脂或FRP(纤维强化塑料)构成的弹性体层1上露出，形成极薄的纤维露出层2。本专利技术研磨垫片的结构只要是至少在使用时与被研磨物接触的表面上有机纤维露出，则不做特别限制。例如，优选由含有有机纤维的树脂构成的结构。可以使用在表面露出的有机纤维长度小于等于1cm的，但优选小于等于3mm。例如，有机纤维在表面上露出的部分的纤维长度优选10μm～1cm，更优选10μm～3mm，进一步优选50～500μm。另外，在表面上露出的有机纤维的纤维直径优选小于等于1mm，例如优选1μm～1mm，更优选10～50μm。研磨垫片的总厚度优选0.1～5mm，更优选0.5～2mm。对于研磨垫片表面的有机纤维的露出程度，优选露出上述长度的有机纤维在垫片表面上以大于等于平均1根/mm2而存在，越多越好。另外，露出长度超过上述优选的露出长度的纤维即使在研磨垫片表面上混杂少量例如小于等于平均1根/cm2程度也没有问题。在表面露出的有机纤维的直径由后述材料的有机纤维直径决定，但也可以是进一步集结有机纤维的纤维束绽开而以更细的状态存在。有机纤维是芳纶、聚酯、聚酰亚胺等材质的有机纤维。当研磨垫片是由含有有机纤维的树脂构成的结构时，底层中可以是把有机纤维的单纤维切断成规定长度的碎块或打浆碎块的浆粕以单个独立的状态存在于树脂中，也可以是以织物或无纺布形态存在于树脂中。但是，研磨垫片的至少一侧的表面需要有机纤维从底层突出露出。无纺布形态的有机纤维由树脂牢固地固定，在表面上露出的部分在研磨垫片表面呈良好的毛绒状态。优选在研磨垫片表面上不显现纹路。有机纤维优选芳纶纤维(单独使用或作为主要纤维使用)。这是因为，芳纶纤维比一般的有机纤维剪切强度高，在对研磨垫片材料表面进行机械研磨时容易得到良好的纤维露出状态。并且，拉伸强度高，能够提高研磨垫片的耐久性，延长使用寿命。进而，芳纶纤维有对位系和间位系，对位芳纶纤维与间位芳纶纤维相比，纤维自身的力学物性值(拉伸强度等)高，因此，从抑制研磨垫片的摩耗消耗延长寿命的角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨垫片，其用于研磨基板或在基板上形成的薄膜，其特征在于：该研磨垫片的表面上有机纤维处于露出的状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2001-10-9 311410/2001;JP 2002-1-29 20236/20021.一种研磨垫片，其用于研磨基板或在基板上形成的薄膜，其特征在于该研磨垫片的表面上有机纤维处于露出的状态。2.根据权利要求1所述的研磨垫片，其特征在于在研磨垫片表面上露出的纤维的长度小于等于1cm。3.根据权利要求1所述的研磨垫片，其特征在于在研磨垫片表面上露出的纤维的直径小于等于1mm。4.根据权利要求1所述的研磨垫片，其特征在于有机纤维为对位芳纶纤维或其主要成分为对位芳纶纤维。5.根据权利要求4所述的研磨垫片，其特征在于对位芳纶纤维为聚对苯(撑)二苯醚对苯二甲酰胺纤维。6.根据权利要求1所述的研磨垫片，其特征在于有机纤维为间位芳纶纤维或其主要成分为间位芳纶纤维。7.根据权利要求1所述的研磨垫片，其特征在于研磨垫片是使用由含有有机纤维的树脂构成的研磨垫片材料制造的，在研磨垫片表面上露出有机纤维的状态是通过机械研磨该研磨垫片材料的表面，使有机纤维露出。8.根据权利要求7所述的研磨垫片，其特征在于在研磨垫片表面上露出有机纤维的状态是通过使用研磨装置附属的修整器，机械研磨研磨垫片材料的表面，使有机纤维露出。9.根据权利要求1所述的研磨垫片，其特征在于研磨垫片是通过加热加压含有有机纤维和树脂的成型材料制造的，在研磨垫片表面上露出有机纤维的状态是在研磨垫片加热加压成型时构成。10.一种研磨垫片，其特征在于在权利要求1～9的任意一项中记载的研磨垫片上层积弹性率不同的层，制成多层结构。11.一种研磨垫片材料，其特征在于由纤维被树脂固定的板状体构成，至少一侧的表层是由有机纤维被树脂固定而实质上并非多孔质的层构成。12.一种研磨垫片的制造方法，其特征在于通过机械研磨权利要求11记载的研磨垫片材料的、由有机纤维被树脂固定而实质上并非多孔质的层构成的表层的表面，使有机纤维在该表层表面上以露出状态存在。13.根据权利要求12所述的研磨垫片的制造方法，其特征在于研磨垫片材料的表层中的有机纤维是以无纺布状态存在。14.根据权利要求12所述的研磨垫片的制造方法，其特征在于有机纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：西山雅也，羽广昌信，岩月保仁，平冈宏一，
申请(专利权)人：日立化成工业株式会社，新神户电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]