[发明专利]研磨垫

说明书

技术领域

本发明涉及通过化学机械研磨(CMP)使半导体晶片等被研磨体 表面的凹凸平坦化时使用的研磨垫，具体而言，涉及具有用于通过光 学手段来检测研磨状况等的孔的研磨垫以及使用该研磨垫的半导体器 件的制造方法。

背景技术

制造半导体装置时，进行：在半导体晶片(以下也称为晶片)表 面形成导电膜并通过光刻法、蚀刻等形成布线层的工序、在布线层上 形成层间绝缘膜的工序等，通过这些工序而在晶片表面上产生由金属 等导体或绝缘体构成的凹凸。近年来，为了实现半导体集成电路的高 密度化而进行布线的微细化和多层布线化，与此相伴，使晶片表面凹 凸的平坦化成为重要技术。

作为使晶片表面凹凸的平坦化方法，一般采用CMP法。CMP是 在将晶片的被研磨面按压到研磨垫的研磨面上的状态下、使用分散有 磨粒的浆状研磨剂(以下称为浆料)进行研磨的技术。

CMP中通常使用的研磨装置，例如，如图1所示，具有：支撑研 磨垫1的研磨平台2、支撑被研磨体(晶片等)4的支撑台(研磨头) 5、用于进行晶片的均匀加压的背衬材料、及研磨剂3的供给机构。研 磨垫1例如通过用双面胶带粘贴而安装到研磨平台2上。研磨平台2 和支撑台5以各自支撑的研磨垫1和被研磨体4相对的方式进行设置， 其各自具有旋转轴6、7。另外，在支撑台5一侧设置用于将被研磨体 4按压到研磨垫1上的加压机构。

进行这样的CMP时，存在晶片表面平坦度判断的问题。即，需要 检测达到所希望的表面特性或平面状态的时刻。以往，关于氧化膜的 膜厚和研磨速度等，定期对试验晶片进行处理，确认结果后对成为制 品的晶片进行研磨处理。

但是，该方法中，处理试验晶片的时间和成本成为浪费，另外， 完全不进行预加工的试验晶片与制品晶片中，由于CMP特有的加载效 果而研磨结果不同，如果不尝试实际地加工制品晶片，则难以正确预 计加工结果。

因此，最近为了解决上述问题，期待在CMP工艺时、在该情况下 能够检测得到所希望的表面特性和厚度的时刻的方法。关于这样的检 测使用各种各样的方法，从测定精度和非接触测定中的空间分辨能力 的观点考虑，光学检测手段正在成为主流。

光学检测手段，具体是指使光束通过孔(透光区域)而穿过研磨 垫向晶片照射、通过监控由其反射而产生的干涉信号来检测研磨终点 的方法。

该方法中，通过监控晶片表面层的厚度变化，并且了解表面凹凸 的近似深度，来确定终点。在这样的厚度变化等于凹凸深度的时刻使 CMP工艺结束。另外，关于通过这样的光学手段检测研磨终点的方法 以及该方法中使用的研磨垫，提出了各种方案。

例如，公开了一种研磨垫，其中至少一部分具有固体、均质并且 透过190nm至350nm波长光的透明聚合物片(专利文献1)。另外， 公开了一种研磨垫，其中插入有阶梯的透明塞(专利文献2、3)。

另外，公开了一种研磨垫，其中透光性构件含有非水溶性基质材 料和在该非水溶性基质材料中分散的水溶性粒子，且400～800nm的光 线透过率为0.1％以上(专利文献4、专利文献5)。均作为终点检测用 孔而公开。

但是，现有的带孔研磨垫，使用时由于砂轮修整机或浆料而使孔 表面产生损伤，具有透光率逐渐降低的倾向。因此，如果通过与初期 透光率(光反射率)对应的程序来进行终点检测，则具有从研磨垫的 使用中期至末期随透光率的下降而产生终点检测误差的问题。

专利文献1：日本特表平11-512977号公报

专利文献2：日本特开平9-7985号公报

专利文献3：日本特开平10-83977号公报

专利文献4：日本特开2002-324769号公报

专利文献5：日本特开2002-324770号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供从使用初 期至末期不会随着透光率的下降而产生终点检测误差的研磨垫；以及 提供使用该研磨垫的半导体器件的制造方法。

本发明人鉴于以上现状进行了反复研究，结果发现，通过使用下 述的透光区域作为研磨垫用的透光区域，可以解决上述问题。

即，本发明涉及一种研磨垫，具有包含研磨区域及透光区域的研 磨层，其特征在于，所述透光区域的研磨面侧的表面经粗糙化处理， 并且所述透光区域使用前的在波长600nm下的透光率为40～60％。