(57)【要約】【課題】研磨性能の低下を抑制できると同時に、研磨スラリーの排出を促進できる研磨パッドを提供することを課題とする。【解決手段】表面に研磨スラリーが供給され回転しながら被研磨物を研磨可能な研磨パッドであって、一面が被研磨物を研磨可能に構成されている研磨層と、該研磨層の他面に積層される下地層とを備え、前記研磨層は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有しており、前記下地層は、前記研磨層と積層される一面に開口し前記貫通孔と連通する溝部を有しており、前記溝部は、周縁端の側面に開口する端部開口部を有している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に研磨スラリーが供給され回転しながら被研磨物を研磨可能な研磨パッドであって、
一面が被研磨物を研磨可能に構成されている研磨層と、該研磨層の他面に積層される下地層とを備え、
前記研磨層は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有しており、
前記下地層は、前記研磨層と積層される一面に開口し前記貫通孔と連通する溝部を有しており、
前記溝部は、周縁端の側面に開口する端部開口部を有している研磨パッド。
【請求項２】
前記溝部は、前記下地層の上面の中心部から周縁端に向かって伸び且つ回転方向の同方向に突状となるような円弧形状となるように構成されている請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記溝部は、幅が前記貫通孔の内径よりも大となるように構成されている請求項１または２に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被研磨物を研磨する研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の被研磨物を研磨する方法としては、定盤に研磨面として構成されている表面が上向きになるように研磨パッドを装着し、該研磨パッドにキャリアに保持された被研磨物を押圧して、定盤及びキャリアを回転させると共に、スラリー供給装置のノズルから研磨パッド表面に研磨スラリーを供給しながら被研磨物の表面を研磨する方法がある。
【０００３】
かかる方法において研磨パッド表面に研磨スラリーを供給する場合、研磨パッドの中心部に研磨スラリーを滴下する。研磨パッド上に滴下された研磨スラリーを被研磨物に接触する機会を増やすために、表面に孔や溝部が形成された研磨パッドが知られている。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、研磨層の全面に孔が形成されており、該孔に研磨スラリーを保持させることができる研磨パッドが記載されている。
【０００４】
一方、研磨をするにつれて、研磨パッド表面が削れて生じる研磨屑や、研磨スラリー中の砥粒が凝集して生じる凝集体等の粒子が研磨スラリーに含まれる場合がある。かかる粒子は被研磨物表面のスクラッチ等の研磨不良の原因となるため、古い研磨スラリーを速やかに研磨パッドから排出し、新鮮な研磨スラリーを研磨パッド表面に存在させることが好ましい。
上述のような孔が形成されている研磨パッドでは、研磨スラリーを保持することができても、古い研磨スラリーを研磨パッド表面から排出しにくいという問題がある。
【０００５】
特許文献２には、貫通孔が形成された研磨層の下面に多孔質状シートを配置して、研磨スラリーを貫通孔から多孔質状シートに流入させ一時的に保持させることが記載されている。かかる保持された研磨スラリーは、研磨圧力が研磨層にかかった場合に多孔質状シートから再度貫通孔を通じて研磨層に研磨スラリーを供給することで、新鮮な研磨スラリーを研磨層に供給することができることが特許文献２には記載されている。しかし、かかる多孔質状シートに古い研磨スラリーが保持された場合には研磨層に古い研磨スラリーが供給されてしまうため、古い研磨スラリーを研磨パッドの外側に排出することは困難である。
【０００６】
特許文献３には、研磨層に溝部を備え、該溝部に研磨スラリーを保持させることができる研磨パッドが記載されている。かかる溝部が形成されている研磨パッドの場合、研磨パッドの回転による遠心力によって、溝部内を流れる研磨スラリーが周縁端側に速やかに移動するため、溝部の周縁端側の端部から研磨スラリーを研磨パッドの外側に排出することができ、研磨パッド表面に常に新鮮な研磨スラリーを保持することができる。
【０００７】
しかし、研磨パッドの被研磨物が接触する研磨層の表面に溝部が形成されている場合、押圧されつつ被研磨物が研磨パッド表面上を移動する際に、溝部の開口のエッジ部が被研磨物に当たり、被研磨物に異常な圧がかかる場合がある。かかる圧を受ける箇所においては部分的に研磨レートが高くなり、フチだれが生じたりする等研磨性能が低下するという問題がある。かかる溝部のエッジ部による被研磨物への圧を低減するために、例えば、特許文献３には、溝部のエッジ部をテーパー形状に形成した研磨パッドが記載されている。かかる研磨パッドではエッジ部からの圧をある程度は低減できるものの、研磨層に溝部の長さ分のエッジ部は存在するため、圧の低減は充分ではなく、研磨性能の低下を充分に抑制することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３０４２５９３号公報
【特許文献２】特開平９−５７６０８号公報
【特許文献３】特開平１１−３３３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題を鑑みて、研磨性能の低下を抑制しうると同時に、研磨スラリーの排出を促進できる研磨パッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る研磨パッドは、表面に研磨スラリーが供給され回転しながら被研磨物を研磨可能な研磨パッドであって、一面が被研磨物を研磨可能に構成されている研磨層と、該研磨層の他面に積層される下地層とを備え、前記研磨層は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有しており、前記下地層は、前記研磨層と積層される一面に開口し前記貫通孔と連通する溝部を有しており、前記溝部は、周縁端の側面に開口する端部開口部を有している。
【００１１】
本発明に係る研磨パッドによれば、まず、回転する研磨パッドの表面に配置された研磨層に研磨スラリーが供給されると、研磨スラリーは回転の遠心力により中心部から研磨層の周縁端に向かって流れていくが、研磨層は厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有しているため、研磨層に過剰に存在する研磨スラリーは該貫通孔を通過して、研磨層の他面に積層された下地層側に流入する。下地層は、研磨層と積層される一面に開口し前記貫通孔と連通する溝部を有しているため、研磨スラリーは貫通孔から溝部に流入する。さらに、該溝部は周縁端の側面に開口する端部開口部を有しているため、溝部に流入した研磨スラリーは、遠心力により研磨スラリーは下地層の周縁端側に向かって流れ、周縁端の側面に開口する端部開口部から研磨パッドの外側に排出される。
従って、研磨層の表面に溝部のような比較的長いエッジ部を有する凹部を形成することなく研磨スラリーの排出を促進できる。
【００１２】
本発明において、前記溝部は、前記下地層の上面の中心部から周縁端に向かって伸び且つ回転方向の同方向に突状となるような円弧形状となるように構成されていてもよい。
【００１３】
溝部が、前記下地層の上面の中心部から周縁端に向かって伸び且つ回転方向の同方向に突状となるような円弧形状となるように構成されている場合には、研磨スラリーは溝部において、遠心力と溝部の円弧形状との相互作用で、より周縁端側への流れが促進される。よって、研磨スラリーを端部開口部からより排出しやすくすることができる。
【００１４】
本発明において、前記溝部は、幅が前記貫通孔の内径よりも大となるように構成されていてもよい。
【００１５】
前記溝部の幅は、前記貫通孔の内径よりも大となるように構成されている場合には、溝部内の研磨スラリーが貫通孔を通じて研磨層へ戻ることが抑制できる。よって、古い研磨スラリーを研磨層からより排出しやすくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、研磨性能の低下を抑制できると同時に、研磨スラリーの排出を促進できる研磨パッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態の研磨パッドを示す平面図。
【図２】一実施形態の下地層を示す平面図。
【図３】一実施形態の研磨パッドを示す一部拡大正面図。
【図４】一実施形態の研磨パッドの溝部及び貫通孔の断面形状を示す一部拡大断面図。
【図５】研磨パッドの使用状態を示す概略正面図。
【図６】研磨パッドの使用状態を示す概略斜視図。
【図７】研磨後のスクラッチ数をカウントした結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明に係る研磨パッドの実施形態について説明する。尚、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
本実施形態の研磨パッド１０は、図１乃至４に示すように、表面に研磨スラリーが供給され回転しながら被研磨物を研磨可能な研磨パッド１０であって、一面が被研磨物を研磨可能に構成されている研磨層１と、該研磨層１の他面に積層される下地層２とを備え、前記研磨層１は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔１ａを有しており、前記下地層２は、前記研磨層１と積層される一面に開口し前記貫通孔１ａと連通する溝部３を有しており、前記溝部３は、周縁端の側面に開口する端部開口部３ａを有している。
【００２０】
本実施形態の研磨パッド１０は、研磨層１の一面を上から見た場合（以下、上面視ともいう。）において正円形状のシート体である。かかる研磨パッドは、例えば、半導体装置の製造工程において実施される化学機械研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）法で使用される研磨パッド等である。
【００２１】
本実施形態の研磨パッド１０は、研磨層１と下地層２とを備えている。
前記研磨層１の一面は被研磨物が研磨可能である研磨面として構成されており、下地層２は前記研磨層１の他面に積層されている。本実施形態の研磨パッド１０は、さらに、クッション層４を備えており、該クッション層４は下地層２の下面に積層されている。
尚、本実施形態において各層の上面、下面とは、研磨パッド１０を研磨層１の一面(研磨可能な面)が上になるように配置した場合に、上側に配置される面を上面、下側に配置される面を下面という。すなわち、研磨層１の一面は上面ともいい、研磨層１の他面は下面ともいう。
【００２２】
研磨層１を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂が挙げられる。研磨層１としては前記樹脂を発泡させた発泡シートが好ましく、より好ましくは、発泡性ポリウレタン樹脂シートが挙げられる。
【００２３】
下地層２を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記研磨層１と同様の材質が挙げられる。下地層２を構成する材質は、研磨層１を構成する材質と同じ材質であってもよく、或いは異なる材質であってもよい。研磨層１と下地層２とが同じ材質である場合には、研磨層１と下地層２との貼り合わせ強度を高くしやすいという利点がある。
【００２４】
研磨層１には、厚み方向に貫通する貫通孔１ａが複数備えられている。本実施形態の研磨パッド１０において、研磨層１の全面に均等に貫通孔１ａが形成されている。貫通孔１ａの数、サイズは特に限定されるものではないが、通常のパーフォレーション加工で形成可能な開口形状が円形状の貫通孔が挙げられる。具体的には、内径Ｄが１ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上２ｍｍ以下等が挙げられる。また、貫通孔１ａのピッチは、２．０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下、好ましくは、２．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下等が挙げられる。
尚、貫通孔１ａのピッチとは、貫通孔１ａの上面視が円形状である場合に、隣り合う貫通孔１ａの中心点同士の距離をいう。
【００２５】
下地層２の上面、すなわち、研磨層１の下面に接する面には、前記貫通孔１ａの下面に配置される溝部３が備えられている。
具体的には、溝部３は、図２に示すように、下地層２の上面の中心点Ｃから周縁端に向かって放射状に伸びた複数本（本実施形態では６本）の溝であって、各溝部３は回転方向と同方向に突状となるような円弧形状となるように構成されている。
【００２６】
尚、本実施形態において研磨層１及び下地層２の中心部とは、正円形状のシートからなる研磨層１及び下地層２の上面における周端縁より内側の部分をいう。
また、中心点とは、研磨層１及び下地層２の周縁端によって描かれる正円の中心点をいう。
【００２７】
本実施形態の溝部３は下地層２の周縁端に開口する端部開口部３ａを有している。具体的には、６本の円弧形状の溝部３の周縁端側の端部はそれぞれ下地層２の周縁端に到達するように配置されている。よって、図３に示すように、研磨パッド１０の側面には端部開口部３ａが開口されており、溝部３の内部と研磨パッド１０の外部空間とが端部開口部３ａを介して連通されている。
【００２８】
溝部３の厚み方向の深さ、及び上面視における幅等は特に限定されるものではないが、例えば、溝部３の厚み方向の深さＨは、０．２５ｍｍ以上０．７５ｍ以下、好ましくは０．３５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下等であることが挙げられる。また、溝部３の幅Ｗは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、さらに好ましくは、１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、最も好ましくは３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。
【００２９】
本実施形態の溝部３は、前記研磨層１の貫通孔１ａの下方に配置されている。本実施形態の研磨層１には複数の貫通孔１ａが形成されているが、すべての貫通孔１ａの下方に溝部３が配置される必要はない。
本実施形態の溝部３は、上述のような形状に構成された６本の湾曲線であり、貫通孔１ａは、研磨層１の全面に均等に貫通孔１ａが形成されている。従って、溝部３の配置されていない位置に対応する研磨層１の位置に形成された貫通孔１ａは、研磨スラリーを研磨層１表面に保持する凹部としての機能を発揮しうる。
【００３０】
また、本実施形態の溝部３は幅Ｗが前記貫通孔１ａの内径Ｄよりも大となるように構成されている。この場合、図４に示すように、溝部３が貫通孔１ａの下方に配置された際に、貫通孔１ａの内径Ｄよりも溝部３の幅Ｗが広いため貫通孔１ａの開口が溝部３の開口内に収まるように貫通孔１ａと溝部３とを配置することができる。
尚、本実施形態において、貫通孔１ａの内径Ｄとは貫通孔の内径のうち最も大きい値をいう。また、溝部３の幅Ｗとは、溝部の内側の幅のうち最も大きい箇所の幅をいう。
【００３１】
本実施形態の研磨パッド１０は、クッション層４をさらに備えている。クッション層４は、研磨層１及び下地層２のクッションとなるような材質から構成されていれば、特に限定されるものではなく通常の研磨パッドのクッション層として用いられるものが採用できる。例えば、ポリウレタン等が挙げられる。
【００３２】
本実施形態の研磨パッド１０は、研磨層１、下地層２及びクッション層４が接着剤等を介して積層されて構成されている。
本実施形態の下地層２とクッション層４とは全面が接触するように積層されるため、例えば、下地層２とクッション層４とが異なる材質から構成されている層であっても、接着面積が大きいため接着強度が低下することが抑制できる。
【００３３】
次に、上述のような本実施形態の研磨パッド１０を被研磨物の研磨に使用する場合について説明する。
研磨パッド１０は、例えば、図５に示すような半導体装置１００を用いてウエハ（被研磨物）Ｏを研磨する際に用いられる。
使用方法の例としては、回転可能な定盤１０１上に研磨パッド１０を研磨層１が上側になるように装着し、上方から回転可能なキャリア１０２に保持されたウエハＯを研磨パッド１０の研磨層１の表面に接触させる。そして、研磨層１の中心部に研磨スラリーＳを供給ノズル１０３から供給する。一方、キャリア１０２から研磨パッド１０へ荷重を与えながらキャリア１０２及び定盤１０１を回転させる。かかる状態でウエハＯと研磨層１との間に研磨スラリーＳを流入させて被研磨物としてのウエハＯを研磨する。
【００３４】
研磨パッド１０の研磨層１の中心部に供給された研磨スラリーＳは、研磨パッド１０が回転しているため、図６に示すように、遠心力によって中心部から周縁端へ向かって流れ（Ｆ１）、一部の研磨スラリーは研磨層１とウエハＯ表面との間に流入する。一方、研磨層１には複数の貫通孔１ａが形成されているため、一部の研磨スラリーは貫通孔１ａを通過して、下地層２側に流入する（Ｆ２）。
下地層２の上面には溝部３が形成されており、該溝部３が貫通孔１ａの下方に配置されている場合には、該溝部３内に研磨スラリーが流入する。
【００３５】
尚、図６は、研磨層１と下地層２との間で研磨スラリーがどのように流れるかを示すために、模式的に研磨層１と下地層２とが分離された状態で両者を示しているが、実際は、研磨層１の下面と下地層２の上面とは接着され密着された状態である。また、貫通孔１ａも模式的に二箇所のみ示し、大きさ等も実際とは異なる比率で示している。
【００３６】
下地層２の溝部３内に流入した研磨スラリーは、図２及び図６に示すように、研磨パッド１０の回転による遠心力によって、中心部から周縁端へ向かって流れる（Ｆ３）。本実施形態では溝部３は回転方向の同方向に突状となるような円弧形状となるように構成されているため、遠心力と溝部３の円弧形状との相互作用で、より周縁端側へ速やかな流れが生じる。溝部３には周端縁の側面に開口する端部開口部３が備えられているため、研磨スラリーＳは溝部３を流れた後にすみやかに該端部開口部３ａから排出される。
【００３７】
また、古い研磨スラリー中には砥粒凝集体や研磨屑が存在する場合がある。これらの砥粒凝集体や研磨屑等の粒子は溝部３内で沈殿する粒子として存在するが、本実施形態の溝部３は、幅Ｗが前記貫通孔１ａの内径Ｄよりも大となるように構成されているため、溝部３内から貫通孔１ａへ研磨スラリーが戻るようなことがあったとしても、沈殿した粒子は貫通孔１ａを通過しにくくなり研磨スラリーＳと共に研磨層１側へ流出しにくい。
【００３８】
一方、研磨層１の表面には貫通孔１ａが開口しており、溝部３と連通しない位置に配置された貫通孔１ａは下地層２によって有底の凹部として存在するため、研磨スラリーＳを研磨層１表面に保持することができる。よって、研磨層１とウエハＯ表面との間に充分に研磨スラリーＳを供給することができる。
さらに、研磨層１の表面には、上述のように微細な円形状に開口する貫通孔１ａが形成されているため、ウエハＯが研磨層１上を移動する際に開口の縁であるエッジ部から受ける圧は比較的低い。従って、研磨レートのばらつき、フチダレ等が生じにくい。
【００３９】
また、本実施形態の研磨パッド１０は、被研磨物と接触する研磨層１の表面には溝部を形成する必要がないため、研磨層１の厚みが部分的に薄くなる箇所を少なくでき、研磨層１の厚みを均一にしやすい。
その結果、ウエハ表面への圧力分布を均一にしやすくなり研磨性能が良好に維持しうる。また同時に、使用するにつれて研磨性能が低下することを抑制しうる。
【００４０】
尚、本実施形態の研磨パッド１０は、研磨層１の全面に複数の貫通孔１ａを備えるものとしたが、貫通孔１ａは研磨層１の全面に形成されることには限定されるものではない。
例えば、研磨層１の中心部には貫通孔１ａが形成されていない非貫通部を備えた研磨層１であってもよい。この場合、被研磨物を研磨する位置よりも外側に存在する研磨に使用された後の研磨スラリーを下地層２へ流入させやすくできるため、古い研磨スラリーを研磨パッド１０の外に排出することがよりしやすくなる。
【００４１】
本実施形態の下地層２に形成された溝部３は、下地層２の上面の中心部Ｃから周縁端に向かって伸び且つ回転方向の同方向に突状となるような円弧形状となるように構成されているが、溝部３が描く円弧形状、溝部３の長さ、幅、本数等は上記実施形態に限定されるものではなく、研磨パッド１０の大きさ、研磨位置、回転速度等によって適宜調整することができる。
例えば、下地層の中心点から放射状に伸びる直線状の溝部、直線状の溝部が平行に配置された溝部、あるいは直線状の溝部が交差するように配置された格子状の溝部であってもよく、要は、研磨パッドの回転による遠心力によって研磨スラリーが中心部から周縁端へ流れ、溝部の端部開口部から研磨パッドの外部空間に研磨スラリーを排出できるように構成された溝部であればよい。
【００４２】
また、本実施形態の研磨層１には貫通孔１ａのみ開口しているが、研磨層１の表面にさらに溝部が形成されていてもよい。
さらに、貫通孔１ａの開口の形状は円形状に限定されるものではない。
研磨層１に配置される貫通孔１ａあるいは溝部は、開口のエッジ部によって被研磨物への圧が研磨特性を低下させにくいように構成されていればよい。
【００４３】
本実施形態にかかる研磨パッドは以上のとおりであるが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４５】
《スクラッチ測定試験》
下記のような研磨パッドＡ及びＢを用いて、被研磨物（表面に厚さ１μｍのＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）膜を形成した直径２００ｍｍのシリコンウエハ）を研磨した。研磨条件は以下のとおりである。
〔研磨パッドＡ〕
研磨層：材質ポリウレタン製、貫通孔（径１．９５ｍｍ）４個／ｃｍ２、厚さ１．２７ｍｍ、直径５０８ｍｍ
下地層：材質ポリウレタン製、図２に示す円弧形状の溝部（深さ０．５ｍｍ、幅２ｍｍ）、厚さ１．２７ｍｍ、直径５０８ｍｍ
クッション層：材質ポリウレタン製、厚さ１．４ｍｍ、直径５０８ｍｍ
〔研磨パッドＢ〕
研磨層：材質ポリウレタン製、貫通孔（径１．９５ｍｍ）４個／ｃｍ２、厚さ１．２７ｍｍ、直径５０８ｍｍ
クッション層：材質ポリウレタン製、厚さ１．４ｍｍ、直径５０８ｍｍ
尚、研磨パッドＡ及びＢの各層の貼り合わせには両面テープ（東洋インキ製、ＰＳＡ−６）を用いた。
【００４６】
〔研磨条件〕
研磨装置：ＥＰＯ２２２（荏原製作所社製）
定盤回転数：６０ｒｐｍ
ヘッド回転数：４１ｒｐｍ
研磨荷重：３５ｋＰａ
研磨用組成物の流量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓ
研磨スラリー：ＩＬＤ３２２５（ニッタ・ハース社製）２倍希釈
【００４７】
〔スクラッチカウント〕
研磨後の被研磨物のスクラッチ数を、ＬＳ６６００（日立ハイテクノロジー製）を以下の条件で使用して測定した。結果を図７に示す。
レーザー波長：４８８ｎｍ（アルゴンレーザー）
ウエハの回転速度：４，０００ｒｐｍ
スキャン速度（送りピッチ）：１００ｕｍ
測定モード：スクラッチ分離モード
検出閾値：０．５μｍ以上
【００４８】
図７のグラフに示すとおり、下地層を備えた研磨パッドＡを用いて研磨した被研磨物は下地層のない研磨パッドＢを用いて研磨した被研磨物に比べてスクラッチが少なかった。
【符号の説明】
【００４９】
１：研磨層、１ａ：貫通孔、２：下地層、３：溝部、３ａ：端部開口部、４：クッション層、１０：研磨パッド
【図１】
2016159395.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016159395.tif 000005
【図４】
2016159395.tif 000006
【図５】
2016159395.tif 000007
【図６】
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【図７】
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