(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨部材を保持するための保持層を有する保持パッドにおいて、
前記保持層は、表面に微小孔を有する発泡プラスチックフォームで構成されており、
前記保持層は、その表面上の一部に被研磨部材の横ズレ防止のためのテンプレートを固定するためのテンプレート固定部を有し、
前記保持層は、前記テンプレート固定部の表面のみに、テンプレートを着脱可能な状態で吸着固定するための吸着層を有し、
前記吸着層は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、末端にのみビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、及び末端及び側鎖にビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物からなるものであることを特徴とする保持パッド。
【請求項２】
吸着層が保持層の上に接着されてなる請求項１記載の保持パッド。
【請求項３】
吸着層の厚さは、２０〜５０μｍである請求項１又は請求項２記載の保持パッド。
【請求項４】
吸着層は、支持層を介して保持層に接着されており、
前記支持層は、引張弾性率が２６００〜４２００ＭＰａの有機樹脂材料からなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の保持パッド。
【請求項５】
支持層を構成する有機樹脂材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のいずれかである請求項４記載の保持パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、電子部品等に用いられるウエハやガラス等を被研磨部材とした研磨工程において、被研磨部材を保持・固定するための保持パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ、ディスプレイ用ガラス基板、ハードディスク用基板といった半導体部品、電子部品の製造プロセスにおいては、その表面の平坦化、鏡面化のための研磨工程が含まれる。研磨工程においては、一般に、被研磨部材（以下、「ワーク」と称するときがある。）を研磨装置の研磨ヘッドに保持し、研磨パッドを定盤に固定して、研磨スラリーを供給しながら、被研磨部材と研磨パッドを加圧した状態で相対的に摺動させることによって行われる。
【０００３】
この研磨工程では、ワークを研磨ヘッドに保持・固定する手段として最も一般的なのが保持パッドを使用する固定方法である。保持パッドとは、ワークとの接合面にポリウレタン発泡体等の表面に微小孔を有する軟質材からなる保持層を有するシートである。保持パッドの使用方法としては、研磨作業時に保持パッドとワークとの間に水を侵入させて、保持層表面の微小孔へ水を浸入させてその表面張力によりワークを吸着して固定している。
【０００４】
ところで、保持パッドを使用した研磨作業の際には、保持パッドにワークの横ズレ防止のための型枠材を接合・固定して作業することが多い。この型枠材は、テンプレート、リテーナーリング等のいくつかの名称のものが知られているが、ワークの形状に相似形の孔を有する板材からなる（以下、便宜のため本発明では、この型枠材をテンプレートと称することとする。）。テンプレートは、枠内にワークを挿入することでワークを横方向で拘束して研磨作業時のワークのズレを防止する。
【０００５】
このテンプレートは、上記のようにワークを横方向で拘束することを目的として保持パッドに固定されるものであるから、容易に剥がれるようでは意味をなさない。そこで、テンプレート付保持パッドの製造には様々な工夫がなされており、例えば、特許文献１のようにテンプレートとその接着のための接着剤との間にプライマー層を介在させる等してテンプレートの接合強度を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０６９２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにして製造される従来のテンプレート付の保持パッドは、テンプレートが強固に接合されており、任意に着脱することができない。これは研磨作業のコストを考慮すれば好ましいものではない。テンプレートは、ワークの形状、サイズに応じて使い分けが必要であるから、ワーク毎に複数セットの保持パッドを用意する必要がある。これではその入手・保管コストが嵩むこととなる。
【０００８】
また、従来のテンプレート付の保持パッドは、実質的に使い捨てになるので、できるだけ長期使用することが好ましい。この点、テンプレート及び保持パッドそのものは研磨作業によって磨耗・消耗するものではない。しかし、長期使用に伴い研磨砥粒が保持層表面とテンプレートとの接合界面に侵入し、やがて研磨焼け及びキズの要因となる。従って、磨耗の有無によらず、長期使用をすることが困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、保持パッドについて、テンプレートを使用する研磨作業に対し、フレキシブルに低コストで対応することができるものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は上記課題を解決することのできる保持パッドとして、テンプレートが着脱可能となる保持パッドの開発を検討した。テンプレートを着脱可能とすることで、研磨するワークの形状・寸法に合致したテンプレートが使用可能となり効率的な運用が可能となる。また、テンプレートを着脱可能とすると、保持層表面とテンプレートとの接合界面に侵入した砥粒を清掃しながら研磨作業ができ、研磨焼けやキズを防ぎながら長期安定的に研磨パッドを使用することができる。
【００１１】
一方、テンプレートを着脱可能とするにあたって、その接合方法を如何なるものにするかが問題となる。研磨作業時にワークが受ける横方向の応力は決して低いものではなく、横応力によるズレ防止のためのテンプレートは相応に強力に保持パッドと接合している必要がある。だが、テンプレートがあまりに強力に接合していると着脱可能という目的を達成できない。
【００１２】
本発明者等は、保持パッドにテンプレートを着脱可能な状態で接合する手法について検討を行った。その結果、テンプレートの取り付け部分に所定のシリコーンからなる吸着層を適用する本発明に想到した。
【００１３】
即ち、本発明は、被研磨部材を保持するための保持層を有する保持パッドにおいて、前記保持層は、その表面上の一部に被研磨部材の横ズレ防止のためのテンプレートを貼付けるためのテンプレート固定部を有し、前記テンプレート固定部は、テンプレートを吸着固定するための吸着層をその表面に有し、前記吸着層は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、末端にのみビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、及び末端及び側鎖にビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物からなるものであることを特徴とする保持パッドである。
【００１４】
上記の通り、本発明はテンプレートを固定するため、特定のシリコーン製の吸着材からなる吸着層が保持層上に形成された保持パッドである。以下、本発明に係る保持パッドの各構成について詳細に説明する。
【００１５】
まず、本発明のベースとなる保持層を有する保持パッドは、基本的に従来の保持パッドと同様のものとなる。保持パッドのワーク側の表層を構成する保持層は、表面に微小孔を有する軟質樹脂材からなり、該微小孔へ水を浸入させることで表面張力によりワークを吸着・固定可能なものである。保持層の構成材料として、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド等のポリマーからなる発泡プラスチックフォームが好適に用いられる。また、保持層は必要に応じて、不織布や有機樹脂材料等を単独又はそれらを組み合わせてなる基材シートと貼合わせて保持パッドとすることができる。更に、保持パッドの裏側（保持層の反対側）の最外層には、定盤固定のため適宜に接着剤が塗布されていても良い。
【００１６】
保持層上に形成されるテンプレート固定部について、その設定位置及び形状は、使用が想定されるテンプレートにより定められる。テンプレートはその外郭形状、及び、ワークを挿入する開口部形状を有し、それらによりテンプレート固定部の形状が定まる。本発明では、１種類のみのテンプレートの使用を想定したものの他、複数種のテンプレートの使用にも対応できる。即ち、テンプレート固定部の形状については、一のテンプレートの形状に略等しいものを設定しても良く、また、複数のテンプレートの形状を包含することのできる形状で設定しても良い。例えば、図１（ａ）のように、円盤状の保持パッドに対してリング状のテンプレート（リテーナーリングと称されることが多い）を１枚だけ適用する際、当該リング状のテンプレートと略等しい形状、寸法の領域をテンプレート固定部としても良い。また、図１（ｂ）のように、寸法の異なるリング状のテンプレートに対して対応するために各テンプレートの形状を包含する領域をテンプレート固定部として設定することもできる。また、図１（ｃ）のように寸法、形状が相違する複数のテンプレートに対応させることもできる。
【００１７】
テンプレートの開口部の形状（これに対応するテンプレート固定部の形状）についての制限は特にない。上記図１（ａ）のような、単一のワークに対応したリング状のテンプレート固定部の他、図２のような複数のワークを固定するための円形開口を複数有するテンプレートに対応した形状にしても良い。
【００１８】
そして、テンプレート固定部の表面には吸着層が接合されている。吸着層を構成する吸着材は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、末端にのみビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、及び末端及び側鎖にビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物を積層して形成されたものである。
【００１９】
上記のシリコーンは、ガラスや金属等の材質を問わずに吸着作用を有し、その保持力も良好である。この保持力については、特に、剪断力（横方向の固定強度）が高い一方で、剥離力（縦方向の固定強度）が低いという特性を有する。従って、研磨作業による横方向の応力に対してもテンプレートを横ズレさせることなく保持することができる。また、吸着層の吸着力は面内で均一であり、部分的な剥離、隙間が生じ難く、保持パッドとテンプレートとの間に研磨スラリーが侵入することもない。
【００２０】
そして、上述した剪断力と剥離力との関係からテンプレートの固定・脱着が容易となる。即ち、テンプレートの固定・脱着の際には、パッドに対してテンプレートを垂直方向に押圧すれば固定でき、垂直方向に引張るだけで剥がすことができる。尚、この吸着層について、剥離力が低いとはいっても、それは剪断力を基準とする相対的なものであり、研磨作業中にテンプレートが外れる又は隙間が生じると言う程弱い力ではない。
【００２１】
吸着層を構成するシリコーンの具体例としては、直鎖状ポリオルガノシロキサンの例として化１の化合物が挙げられる。また、分枝状ポリオルガノシロキサンの例として化２の化合物が挙げられる。
【００２２】
【化１】
0006393127.tif 000002
（式中Ｒは置換基、ｎは整数を表す）
【００２３】
【化２】
0006393127.tif 000003
（式中Ｒは置換基、ｍ、ｎは整数を表す）
【００２４】
化１、化２において置換基（Ｒ）の具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、等のアリール基、又はこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基等で置換した同種又は異種の非置換又は置換の脂肪族不飽和基を除く１価炭化水素基が挙げられる。好ましくは少なくとも５０モル％以上がメチル基であるものである。置換基は異種でも同種でもよい。また、このポリシロキサンは単独でも２種以上の混合物であってもよい。
【００２５】
また、吸着層を構成するシリコーンは、数平均分子量が３００００〜１０００００のものが好適な吸着作用を有する。但し、表面粗さの調整にあっては、適用するシリコーンの数平均分子量と製造段階における焼成温度が影響を及ぼす。好適な表面粗さを容易に発揮させるためシリコーンの数平均分子量は、３００００〜６００００のものが好ましい。
【００２６】
本発明に係る保持パッドでは、以上説明したシリコーン材からなる吸着層を用いてテンプレート固定部が形成される。吸着層の厚さは２０〜５０μｍとするのが好ましい。
【００２７】
吸着層を有するテンプレート固定部を形成する際には、予め目的の形状にした吸着層を保持パッドの保持層の上に接合すれば良い。このとき、直接吸着層であるシリコーン材を保持層に接合しても良いが、吸着層の下（保持パッド側）に吸着層を支持する支持層を重ね、この支持層を介して保持層に接合するのが好ましい。
【００２８】
この支持層は、吸着層と保持層との密着性を向上させるためのものである。吸着層となるシリコーン材は、薄い軟質材であるので保持層への密着性を確保し難い。そこで、硬めの支持層を両層の間に挟むことで密着性を確保することができる。また、このとき適度な硬さの支持層を設定することで、研磨作業時の微小振動によるワークの横ズレを吸収できる。
【００２９】
吸着層の支持層は、適度な硬さ・撓りを有する有機樹脂材料が好ましく、引張弾性率が２６００〜４２００ＭＰａ（乾燥時の測定値）の有機樹脂材料が好ましい。具体例としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ウレタン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等の樹脂である。好ましくは、ポリエステル系樹脂材料であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）であり、特に好ましいのはＰＥＴである。ＰＥＴは、強度的にも良好であり耐薬品性も有することから長期繰返しの研磨作業においても破断・侵食されることなく保持パッドの構成部材として機能できる。尚、この緩衝層は、単層でも良いが複数の樹脂で多層構造としても良い。支持層の厚さは、２０〜２００μｍとするのが好ましい。
【００３０】
本発明に係る保持パッドは、従来の保持パッドを用意し、その保持層の表面上に吸着層を接合することで製造できる。吸着層には予め支持層を接合したものを適用するのが好ましい。支持層上に吸着層を形成するには、支持層に吸着層の原料となるシリコーン成分を含有する塗工液を塗布して焼成することでポリオルガノシロキサンが架橋し吸着層が形成される。塗工液は、上記直鎖状又は分枝状ポリオルガノシロキサン化合物と架橋剤を含む。架橋剤は公知のもので良いが、例えば、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。オルガノハイドロジェンポリシロキサンは１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも３個有するものであるが、実用上からは分子中に２個の≡ＳｉＨ結合を有するものをその全量の５０重量％までとし、残余を分子中に少なくとも３個の≡ＳｉＨ結合を含むものとすることが好ましい。
【００３１】
塗工液は、架橋反応で用いる白金系触媒を含んでいても良い。白金系触媒は、公知のものが適用され、例えば、塩化第一白金酸、塩化第二白金酸等の塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、アルデヒド化合物あるいは塩化白金酸と各種オレフィンとの塩等が挙げられる。また、塗工液は、無溶剤型、溶剤型、エマルション型のいずれの形態でも良い。溶剤型塗工液を使用する場合、塗布後に乾燥し溶媒を除去することが好ましい。塗工液塗布後の焼成は、１２０〜１８０℃で６０〜１５０秒加熱するのが好ましい。
【００３２】
本発明に係る保持パッドの寸法は特に制限されない。ワークに対して略同じ形状・寸法のものとしても良いし、ワークよりも大径のものとしても良い。
【００３３】
また、本発明はテンプレートの使用を前提とするものであるが、テンプレートは保持パッドに一体的に接合されるものではない。本発明では、ワークの形状・寸法に応じて好適なテンプレートを使用可能である。テンプレートは、それ自体は従来品と同等のものが使用可能である。テンプレートは、ワークの形状に相似形の開口を有する型枠材であり、材質は、樹脂、例えば、ガラスエポキシ、ＰＥＥＫ、ポリイミド、ベークライト、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ等の有機樹脂材料やステンレス等の金属で構成され、厚さ２０μｍ〜１０ｍｍの薄板である。本発明に係る保持パッドの使用に際して、テンプレートは繰り返し使用可能であり、保持パッドを交換した場合でもテンプレートは再使用可能である。尚、既に述べたように、本発明においては、ワークの横ズレ防止のための開口を有する型枠材について「テンプレート」と総称している。この型枠材については、リテーナーリング等のいくつかの名称で称されることがあるが、それら名称が相違するものも本発明の「テンプレート」に含まれる概念である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る保持パッドは、従来は接着固定されていたテンプレートを着脱可能にするものである。本発明によれば、適宜にテンプレートを脱着しつつ好適な状態にすることができ、ワークの研磨ヤケや傷の発生を抑制することができる。また、保持パッドを交換する場合にテンプレートの再使用が可能であるので経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る保持パッドのテンプレート固定部の形態を説明する図。
【図２】本発明に係る保持パッドのテンプレート固定部他の形態を説明する図。
【図３】本実施形態で製造した保持パッドの断面図。
【図４】本実施形態で使用した研磨装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、図１（ａ）と同様のリング状のテンプレート固定部を有する保持パッドを製造した。図３は、その断面構成を概略説明するものである。
【００３７】
保持パッドの製造工程は、保持パッドのテンプレート固定部となる任意領域に吸着層を接合し製造した。そして、そのワーク保持性能、研磨特性に与える影響の有無を評価した。保持パッドの製造工程は以下の通りである。
【００３８】
保持パッドは、保持層として材質ポリウレタン発泡体の円形のシートであり（寸法：直径３５５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）、その裏面に接着剤が塗布された基材シート（ＰＥＴ製）が貼り付けられている。接着剤の面は剥離フィルムで保護ざれており、使用時に剥離フィルムを剥がして研磨ヘッドに固定できるようになっている。本実施形態で使用するテンプレートは、外径が保持パッドと同じ３５５ｍｍで、内径が３０１．５ｍｍのリング状のテンプレートである。本実施形態では、保持パッドの外周に沿ったテンプレートと同じ幅（２６．７５ｍｍ）のリング状帯領域をテンプレート固定部として設定した。
【００３９】
次に、テンプレート固定部に接合する吸着層を製造した。支持層となる有機樹脂材料としてＰＥＴシート（厚さ５０μｍ、寸法５００ｍｍ×５００ｍｍ）を用意した。このＰＥＴシートについては、予めその引張弾性率を測定したところ、２８００ＭＰａであった。そして、このＰＥＴシートに、吸着層の前駆体であるポリオルガノシロキサンからなるシリコーン成分を含有する塗工液を塗布した。塗工液は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン（分子量３００００）１００重量部に架橋剤０．６重量部、白金触媒２重量部を含む無溶剤型のシリコーン液である。この塗工液を有機樹脂材料に塗布した後、１５０℃で１００秒間焼成しシリコーンを架橋させて吸着層を形成した。架橋後の吸着層の厚さは２８μｍであった。吸着層の形成後、シートを型抜き加工してリング状の板材とした。
【００４０】
そして、上記で製造した吸着層を保持パッドに接合した。吸着層の接合は、支持層の裏面にアクリル系接着剤を塗布し、これを０．７５ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重で圧縮し、１時間加圧保持して吸着層の支持層を保持パッド上に接合した。
【００４１】
本実施形態で製造した保持パッドを用いた研磨試験を行った。この研磨試験では、図４で示す研磨装置の研磨ヘッドに保持パッドを粘着テープで貼付けた後、テンプレート保持部にテンプレートを位置決めしつつ吸着固定した。そして、テンプレートの開口部に被研磨部材であるシリコンウエハを固定した。
【００４２】
次に、定盤に研磨パッドを貼り付け、研磨スラリー（Ｇｌａｎｚｏｘ（株式会社フジミインコーポレーテッド製）を純水で３０倍に希釈したもの）を研磨層に滴下（流量１５０ｍｌ／ｍｉｎ）しつつ研磨作業を行った。その他の研磨条件は、下記の通りとした。
・研磨圧力：０．１６３ｋｇｆ／ｃｍ2 。
研磨パッドの回転速度：４５ｒｐｍ
被研磨部材の回転速度：４７ｒｐｍ。
・ヘッドの揺動速度：２５０ｍｍ／ｍｉｎ。
・研磨時間：３ｍｉｎ
【００４３】
研磨作業後、保持パッド上のウエハの固定位置を確認し、位置ずれが生じているか否かの確認を行い保持パッドの保持性能を確認した。この結果、ウエハ固定位置に変化はなく、保持パッドにより問題なく保持されていることが確認された。また、テンプレートにも位置ズレはみられなかった。
【００４４】
研磨試験後、ウエハの被研磨面を純水で洗浄し、無塵状態で乾燥させた。そして、研磨面の状態を確認し、端部の砥粒の固着の有無も観察したところ、傷の発生は見られず、端部に研磨焼けも見られなかった。
【００４５】
また、研磨試験後テンプレートは垂直方向に引っ張ることで容易に剥がすことができ、保持パッドの保持層のクリーニングができた。そして、クリーニング後に再度テンプレートを吸着固定できた。このテンプレートの着脱の容易性が本発明に係る保持パッドの特徴であり、テンプレートの着脱・クリーニングにより、従来品よりも長期間保持パッドを使用することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、これまで着想されなかった、テンプレートを着脱可能とする保持パッドを適用するものであり、これによりワークの固定・脱着における作業性を良好とする。また、研磨特性に影響を及ぼすこともない。本発明によれば、効率的な研磨作業が可能であり、半導体部品等の製造コストの低減を図ることができる。
【図１】
0006393127.tif 000004
【図２】
0006393127.tif 000005
【図３】
0006393127.tif 000006
【図４】
0006393127.tif 000007