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公開番号2024152644
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2024055095
出願日2024-03-28
発明の名称塩素含有量が調整された研磨パッドおよびこれを用いる半導体素子の製造方法
出願人エスケーエンパルスカンパニーリミテッド,SK enpulse Co.,Ltd.
代理人SK弁理士法人,個人,個人
主分類B24B 37/24 20120101AFI20241018BHJP(研削;研磨)
要約【課題】塩素含有量を特定の範囲内に調整することにより、研磨パッドの諸物性と性能を優れた状態で保ちながらもデブリの大きさを縮小して、CMP工程の際に欠陥およびスクラッチの発生を最小化することができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨層と支持層とを含む研磨パッドであって、前記研磨層は、ウレタン系プレポリマー、発泡剤および硬化剤を含み、前記研磨層をIEC62321-3-2規格に基づいて分析した塩素(Cl)含有量が10000ppm以下である、研磨パッド。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
研磨層と支持層とを含む研磨パッドであって、
前記研磨層は、ウレタン系プレポリマー、発泡剤および硬化剤を含み、
前記研磨層をＩＥＣ６２３２１－３－２規格に基づいて分析した塩素（Ｃｌ）含有量が１００００ｐｐｍ以下である、研磨パッド。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記研磨層をＩＥＣ６２３２１－３－２規格に基づいて分析した塩素（Ｃｌ）含有量が１０ｐｐｍ～１０００ｐｐｍである、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記発泡剤は固相発泡剤を含み、
前記固相発泡剤は、アクリロニトリル系共重合体、メチルメタクリレート系共重合体、メタクリロニトリル系共重合体、およびアクリル系共重合体からなる群より選択される１種以上を含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記硬化剤は、
ジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）、３，５－ジメチルチオ－２，６－ジアミノトルエン（ＤＭＴＤＡ）、１，３－プロパンジオールビス（４－アミノベンゾエート）（ＰＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ'－ビス（ｓｅｃ－ブチルアミノ）ジフェニルメタン、２，６－ビス（メチルチオ）－４－メチル－１，３－ベンゼンジアミン、４－（４－アミノベンゾイル）オキシフェニル４－アミノベンゾエート、４－（４－アミノベンゾイル）オキシブチル４－アミノベンゾエート、４－［４－（４－アミノベンゾイル）オキシ－３－メチルブトキシ］ブチル４－アミノベンゾエート、およびメチレンビス－メチルアントラニレート（ＭＢＮＡ）からなる群より選択される１種以上を含む、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記研磨層は、
５０ショアＤ～６５ショアＤの硬度と、
１５Ｎ／ｍｍ
２
～２５Ｎ／ｍｍ
２
の引張強度と、
９０％～１３０％の伸び率とを有する、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記研磨層をコンディショニングして得られたデブリ（debris）を０．０１重量％の濃度で含有するｐＨ５．５水溶液のゼータ電位値が－１０ｍＶ～３０ｍＶである、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記研磨パッドを、プラテン速度９３ｒｐｍ、コンディショナー荷重９ｌｂ、コンディショナー速度６４ｒｐｍ、掃引１９回／分の条件で、脱イオン水３００ｃｃ／分を供給しながらコンディショニングする際に得られる研磨パッドデブリのＤ５０粒径が３０μｍ以下である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記研磨パッドを用いて、セリアスラリーにおいてシリコンウェーハのシリコンオキサイド層を研磨する際に、下記数学式１による研磨率が２２００Å／分～２６００Å／分である、請求項１に記載の研磨パッド：
［数１］
研磨率（Å／分）＝シリコンウェーハの研磨厚さ（Å）／研磨時間（分）。
【請求項９】
ウレタン系プレポリマー、発泡剤および硬化剤を含む研磨パッド組成物を調製する段階と、
前記研磨パッド組成物をモールド内に注入し硬化して、研磨層を製造する段階と、
前記研磨層を支持層と貼り合わせる段階と、を含み、
前記発泡剤は固相発泡剤を含み、前記固相発泡剤は、アクリロニトリル系共重合体、メチルメタクリレート系共重合体、メタクリロニトリル系共重合体、およびアクリル系共重合体からなる群より選択される１種以上を含み、
前記硬化剤は、ジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）、３，５－ジメチルチオ－２，６－ジアミノトルエン（ＤＭＴＤＡ）、１，３－プロパンジオールビス（４－アミノベンゾエート）（ＰＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ'－ビス（ｓｅｃ－ブチルアミノ）ジフェニルメタン、２，６－ビス（メチルチオ）－４－メチル－１，３－ベンゼンジアミン、４－（４－アミノベンゾイル）オキシフェニル４－アミノベンゾエート、４－（４－アミノベンゾイル）オキシブチル４－アミノベンゾエート、４－［４－（４－アミノベンゾイル）オキシ－３－メチルブトキシ］ブチル４－アミノベンゾエート、およびメチレンビス－メチルアントラニレート（ＭＢＮＡ）からなる群より選択される１種以上を含む、請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の研磨パッドを用いて、半導体基板の表面を研磨する段階を含む、半導体素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実現例は、塩素含有量が調整され、化学機械的平坦化(ＣＭＰ)工程の際に欠陥およびスクラッチ発生を低減させ得る研磨パッドおよびこれを用いる半導体素子の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程のうち、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）工程は、ウェーハのような半導体基板をヘッドに付着してプラテン（platen）上に形成された研磨パッドの表面に接触するようにした状態で、スラリーを供給して半導体基板表面を化学的に反応させながらプラテンとヘッドとを相対運動させて、機械的に半導体基板表面の凹凸部分を平坦化する工程である。
【０００３】
研磨パッドは、このようなＣＭＰ工程において重要な役割を担う必須の部品として、通常、ポリウレタン樹脂からなり、表面にスラリーの大きな流動を担う溝（groove）と微細な流動をサポートする気孔（pore）とを備える。
【０００４】
前記研磨パッドの製造のために、ジイソシアネートとポリオールとを反応させてプレポリマーを得た後、前記プレポリマーに硬化剤と発泡剤とを混合し硬化させて、ポリウレタン発泡体シートを得る。その後、前記ポリウレタン発泡体シートを所望の厚さに合わせて上下面をスライスして上部パッドを得て、上部パッドの表面にチップ（tip）等を用いて特定形状に溝を掘ってグルーブを形成した後、ポリウレタン系下部パッドと接着して研磨パッドを完成する。
【０００５】
ＣＭＰ工程は、半導体素子の製造過程において複数で適用され得る。半導体素子の場合、複数の層を含み、各層ごとに複雑で微細な回路パターンを含む。また、近年、半導体素子は個々のチップサイズは縮小し、各層のパターンはより複雑で微細になる方向に進化している。これにより、半導体素子を製造する過程において、回路配線の平坦化目的だけでなく、回路配線の分離および配線表面改善の応用などにＣＭＰ工程の目的が拡大しており、その結果、より精巧で信頼性を有するＣＭＰ性能が求められている。
【０００６】
このような研磨パッドのＣＭＰ工程の中で、研磨面と半導体基板との摩擦、またはコンディショニングのためのダイヤモンドディスクによる研磨面の切削時にデブリ（debris）が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
韓国特許公開第２０１６－００２７０７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
研磨パッドのＣＭＰ工程中に、研磨面と半導体基板との摩擦過程、またはコンディショニングのためのダイヤモンドディスクによる研磨面の切削時にデブリが発生し、このようなデブリはＣＭＰ工程の際、研磨面に欠陥およびスクラッチを誘発することとなる。
【０００９】
そこで、本発明者らが研究した結果、研磨パッド内の塩素（Ｃｌ）含有量が研磨パッドのコンディショニング時に発生するデブリの大きさと表面特性に影響を及ぼすことを見出し、塩素含有量を特定の範囲内に調整することにより、研磨パッドの諸物性と性能を優れた状態で保ちながらもデブリの大きさを縮小して、ＣＭＰ工程の際に欠陥およびスクラッチの発生を最小化することができた。
【００１０】
したがって、実現例の課題は、塩素含有量が一定の範囲に調整された研磨パッドおよびそれを用いた半導体素子の製造方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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