[发明专利]层叠研磨垫及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在通过化学机械抛光(CMP)使半导体晶片等被研磨材料表面的凹凸平坦化时使用的层叠研磨垫及其制造方法，具体而言，涉及具有用于通过光学手段来检测研磨情况等的窗口(透光区域)的层叠研磨垫、及其制造方法。

背景技术

在制造半导体装置时，进行在半导体晶片(以下称为晶片)的表面形成导电膜，通过光刻、蚀刻等形成布线层的步骤，和在布线层上形成层间绝缘膜的步骤等，这些步骤在晶片表面产生由金属等导电体或绝缘体组成的凹凸。近年来，为了实现半导体集成电路的高密度化，正在进行布线微细化或多层布线化，与此同时，使晶片表面的凹凸平坦化的技术变得重要。

作为使晶片表面凹凸平坦化的方法，通常采用CMP法。CMP是在将晶片的被研磨面压在研磨垫的研磨面上的状态下，使用分散了磨粒的浆料状研磨剂(以下称为浆料)进行研磨的技术。

CMP通常使用的研磨装置，例如，如图1所示，具有支撑研磨垫1的研磨压盘2、支撑被研磨材料(晶片等)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、和研磨剂3的供给机构。研磨垫1例如通过用双面胶带贴附而安装于研磨压盘2上。研磨压盘2和支撑台5以与各自支撑的研磨垫1和被研磨材料4相对的方式配置，并分别具有旋转轴6、7。此外，在支撑台5的一侧，还设置有用于将被研磨材料4压在研磨垫1上的加压机构。

在进行这类CMP时，存在晶片表面平坦度的判定问题。即，需要检测出达到希望的表面特性或平面状态的时间点。现有技术中，关于氧化膜的膜厚或研磨速度等，定期处理试验晶片并确认结果后才对成品晶片进行研磨处理。

然而，这种方法中，会浪费处理试验晶片的时间和成本，此外，对于完全未进行预加工的试验晶片和成品晶片，根据CMP特有的加载效果，研磨效果也不同，如果不对成品晶片进行实际加工，则难以正确预测加工结果。

因此，最近为了解决上述问题点，希望一种在进行CMP过程时可当场检测出获得希望的表面特性或厚度的时间点的方法。关于这种检测，可使用各种各样的方法，但因为测定精度或非接触测定的空间分辨率方面，光学检测手段正在成为主流。

光学检测手段，具体而言，是指通过窗口(透光区域)越过研磨垫向晶片照射光束，通过监测由其反射产生的干涉信号来检测研磨终点的方法。

关于这类根据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，已经提出了各种各样的方案。

另外，作为用于高精度研磨的研磨垫，一般使用聚氨酯树脂发泡体片。但是，虽然聚氨酯树脂发泡体片局部平坦化能力优异，但由于缓冲性不足，难以在晶片整个表面施加均匀的压力。因此，通常在聚氨酯树脂发泡体片的背面另设置柔软的缓冲层，作为层叠研磨垫用于研磨加工。

但是，一直以来的层叠研磨垫，一般用双面胶带贴合研磨层和缓冲层，存在研磨中浆料侵入研磨层和缓冲层之间而使双面胶带的耐久性降低，从而研磨层和缓冲层变得容易剥离的问题。

作为解决上述问题的方法，例如，提出了以下技术。

在专利文献1中，公开了使用反应性热熔粘接剂粘接塑料薄膜和研磨垫。

在专利文献2中，公开了通过热熔粘接剂层粘接基体层和研磨层的研磨垫。

在专利文献3中，公开了一种通过双面胶带粘接研磨层和基底层的研磨垫的技术，其中在研磨层的背面和双面胶带之间，设置包含热熔粘接剂、且隔断研磨浆料的止水层。

在专利文献4中，公开了一种通过包含EVA的热熔粘接剂接合研磨层和下层的研磨垫。

只要使用热熔粘接剂即可防止层间剥离。但是，如果在制造具有透光区域的层叠研磨垫时使用热熔粘接剂，则有(1)制造步骤复杂，(2)难以将透光区域设置在给定位置，(3)在制造层叠研磨垫过程中在透光区域产生伤痕，或者在透光区域的下面侧设置的粘接剂层或树脂薄膜等产生伤痕，或附着异物，从而光学检测精度降低的问题。

现有技术文献

专利文献1：特开2002-224944号公报

专利文献2：特开2005-167200号公报

专利文献3：特开2009-95945号公报

专利文献4：特表2010-525956号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种简易地制造层叠研磨垫的方法，所述层叠研磨垫即使在长时间研磨而变成高温的情况下，研磨层与支撑层或中间层之间也不容易剥离，且具有优异的光学检测精度。

解决问题的手段