(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割された研磨パッドどうしの突合せ部分の隙間に、ウレタン樹脂と溶剤との混合物であり前記溶剤が水と置換して前記ウレタン樹脂を硬化させる隙間充填剤を充填する工程と、
前記隙間充填剤の表面に水をかけることで前記溶剤と置換させて前記ウレタン樹脂を硬化させる工程とを含む研磨パッド用隙間充填剤の充填方法。
【請求項２】
前記溶剤が、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、またはＮ−メチルピロリドンである請求項１の研磨パッド用隙間充填剤の充填方法。
【請求項３】
前記隙間充填剤の粘度が５０００〜２００００cpsである請求項２の研磨パッド用隙間充填剤の充填方法。
【請求項４】
前記隙間充填材の粘度が９０００〜１８０００cpsである請求項２の研磨パッド用隙間充填剤の充填方法。
【請求項５】
前記隙間充填剤中のウレタン樹脂の割合が１５〜３０ｗｔ％である請求項２の研磨パッド用隙間充填剤の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェハ、半導体デバイス、ガラス、その他の精密研磨の用途で使用する研磨パッド用隙間充填剤の充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を用いて、従来からあるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によるシリコンウェハの研磨装置について説明する。
【０００３】
図１において、１は定盤、２は定盤１の表面に粘着材７にて貼り付けた研磨パッド、３はシリコンウェハ（被研磨物）、４は研磨ヘッドである。定盤１は矢印５方向に回転駆動され、研磨ヘッド４は矢印５方向とは逆向きの矢印６方向に回転駆動される。
【０００４】
そして、定盤１に設置した研磨パッド２に、研磨ヘッド４にて保持したウェハ３を押し付け、ノズル（図示せず）よりスラリーを供給しながら、定盤１と研磨ヘッド４を矢印５，６方向に回転することで、ウェハ３が研磨パッド２によって研磨される。
【０００５】
ＣＭＰに使用される研磨パッド２は、通常、継ぎ目のない一枚ものの研磨パッドが使用される。しかし、近年のウェハ３の大型化に伴い、大きな研磨パッド２が求められ、製造上、運搬上の問題から、このような大型の一枚ものの研磨パッドは供給が困難となっている。
【０００６】
そこで、大型の研磨パッドを、半円である１／２や１／４等の大きさに分割して製作し、それら複数枚の研磨パッドを定盤表面に並べて貼り付けることが行われている。
【特許文献１】特開平８−２９５８６６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
分割された研磨パッドを定盤表面へ貼り合わせる際には、研磨パッドどうしの突合せ部分において、隙間なく慎重に貼り付けることが必要である。
【０００８】
これは、研磨パッドの突合せ部分において隙間が生じた場合、定盤表面に直接スラリーが触れることとなるため、定盤表面の腐食や研磨中の削り屑による汚染（以降、コンタミネーションと称する）の原因となるからである。
【０００９】
また、隙間から浸入したスラリーにより研磨パッドを定盤表面に貼り付けている粘着材がダメージを受け、突合せ部分から剥離を生じるという問題もあった。
【００１０】
このように、研磨パッドどうしの突合せ部分に隙間が生じることなく貼り付けることが必要であったが、隙間が生じたからといって貼り直しをすることは、粘着材の不均一化によって研磨パッド自身の平坦性が損なわれることから行えなかった。
【００１１】
さらに、例えば特許文献１に開示のように、有機系の２溶剤を混合して硬化させるタイプの充填剤を用いて隙間を充填する方法が考えられるが、充填作業時に硬化速度や粘度の調整が困難であり、扱い難いことから作業性に劣ると問題が生じます。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の研磨パッド用隙間充填剤の充填方法は、分割された研磨パッドどうしの突合せ部分の隙間に、ウレタン樹脂と溶剤との混合物であり前記溶剤が水と置換して前記ウレタン樹脂を硬化させる隙間充填剤を充填する工程と、前記隙間充填剤の表面に水をかけることで前記溶剤と置換させて前記ウレタン樹脂を硬化させる工程とを含むものである。
前記溶剤は、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、またはＮ−メチルピロリドンであるのが好ましい。
前記隙間充填剤の粘度は、５０００〜２００００cpsであるのが好ましく、９０００〜１８０００cpsであるのがより好ましい。
前記隙間充填剤中のウレタン樹脂の割合が１５〜３０ｗｔ％であるのが好ましい。
【００１７】
本発明の研磨パッド用隙間充填剤の充填方法によると、大型の研磨パッドを分割して定盤表面に貼り付けた際に研磨パッドどうしの突合せ部分に生じた隙間に隙間充填剤を充填するので、隙間の底面に露出した定盤表面や研磨パッドと定盤の貼り付け部分が隙間充填剤で被覆され、定盤表面の腐食や研磨中のコンタミネーションを防ぎ、かつ、研磨パッドの剥離も防ぐことができる。
【００１８】
また、隙間充填剤は、ウレタン樹脂と溶剤との混合物であり、溶剤が水と置換してウレタン樹脂を硬化させるものであり、例えば有機系の２溶剤を混合して硬化させるタイプに比べ、水を用いて硬化させるので、硬化速度や粘度の調整が容易で扱い易いことから作業性に優れる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の研磨パッド用隙間充填剤の充填方法によれば、定盤表面に分割された研磨パッドを貼り付ける場合に、定盤表面の腐食や研磨中のコンタミネーションを防ぎ、かつ、研磨パッドの剥離も防ぐことができる。また充填に際して、硬化速度や粘度の調整が容易で扱い易いことから作業性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態について、図１〜４を参照しながら説明する。
【００２１】
本実施形態の研磨装置は、図１に示したＣＭＰによるシリコンウェハの研磨装置に関するものである。
【００２２】
図２に定盤表面に分割された研磨パッドを貼り付けた状態の平面図、図３に図２のIII-III断面図、図４に隙間充填剤の充填の様子を示す部分拡大断面図を示す。
【００２３】
図２，３において、ステンレス鋼などの金属材からなる定盤１の表面には、１／２に分割した研磨パッド２，２が並べて貼り付けてある。研磨パッド２，２を貼り付ける際には、研磨パッド２，２どうしの突合せ部分に隙間が生じないようにすることが好ましい。しかし、隙間が生じないように研磨パッド２，２を精度よく位置決めすることは困難であり、図に示すように突合せ部分に隙間８が生じてしまう。この隙間８には隙間充填剤９が充填される。
【００２４】
研磨パッド２としては、不織布に樹脂を含浸させた構造の研磨パッド、または気泡を内包するバルク構造の研磨パッド、または気泡を内包しないバルク構造の研磨パッドが挙げられる。
【００２５】
研磨パッド２の裏面には、研磨パッド２を定盤１の表面に貼り付けるための粘着材となる粘着テープ７が貼着されている。粘着テープ７の厚さは約５０〜２００μｍであるのが好ましい。なお、粘着テープ７に代えて、接着剤にて接着するようにしてもよい。
【００２６】
次に、隙間８に充填する隙間充填剤９について説明する。
【００２７】
隙間充填剤９は、ウレタン樹脂と溶剤との混合物であり、溶剤が水と置換してウレタン樹脂を硬化させるものである。
【００２８】
溶剤としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ：Dimethyl formamide）、またはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ：Dimethyl Sulfoxide）、またはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ：Tetra Hydro Furan）、またはＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ：N-Methyl Pyrrolidone）が挙げられる。
【００２９】
隙間充填剤９は液状であり、水と馴染ませることにより溶剤が溶出し、体積が減少しながらウレタン樹脂が硬化する。すなわち、溶剤が水と置換することによりウレタン樹脂が硬化し、このとき体積が減少する。
【００３０】
表１に、隙間充填剤９を隙間８に充填する際の扱い易さを、隙間充填剤９の粘度別に比較した結果を示す。
【００３１】
【表１】
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なお、隙間充填剤９としては、大日本インキ製のＬＱ−４５０にＤＭＦでもって分散エマルジョンウレタンにしたものを用いた。なお、大日本インキ製のＬＱ−６６０にＤＭＦでもって分散エマルジョンウレタンにしたものにおいても同様の結果が得られた。
【００３２】
表１中、充填剤中のウレタン含有率は、重量（ｗｔ）％であって、充填剤中のウレタン樹脂の割合を示しており、このウレンタ含有率に応じて粘度が変化する。すなわち、ウレタン樹脂の割合が多くなれば粘度が高くなり、逆にウレタン樹脂の割合が少なくなれば粘度は低くなる。
【００３３】
表１より、隙間充填剤９の扱い易さは、粘度が５０００〜２００００cps、好ましくは９０００〜１８０００cpsの範囲で良好であった。この範囲においては、隙間充填剤９を隙間８に充填可能となる。
【００３４】
粘度５００００cps、ウレタン含有率５０％の場合、粘度が高過ぎるため、シリンジで隙間充填剤９を隙間８に充填する際に、シリンジの針穴を隙間充填剤９が通らなくなり射出できなかった。
【００３５】
また、粘度１０００cps、ウレタン含有率１０％の場合、粘度が低過ぎるため、隙間８から流れ出してしまった。具体的には、定盤に対して下方より研磨パッドを貼り付けたものにおいて、同様に下方より研磨パッドどうしの突合せ部分の隙間にシリンジにて隙間充填剤９を充填したもので、粘度が低過ぎるため隙間充填剤９が隙間より垂れてしまい、充填ができなかった。
【００３６】
次に、隙間充填剤９の充填について、図４を用いて説明する。
【００３７】
定盤１の表面には、１／２に分割した研磨パッド２，２を並べて貼り付ける。研磨パッド２，２どうしの突合せ部分に生じた隙間８にシリンジ等で隙間充填剤９を充填する。隙間充填剤９は上述によるものであって、一例としてウレタン樹脂とＤＭＦとの混合物で、その粘度は表１に示した扱い性が良好な範囲のものを使用する。
【００３８】
隙間充填剤９の充填量は、一例として隙間８が完全に埋まるように、研磨パッド２の研磨面２ｂと略面一となる部位まで充填する（図４（ａ）参照）。なお、充填量は研磨パッド２の厚み等によって適宜変更可能であって、隙間８の深さ方向途中部位まで充填するものであってもよい。
【００３９】
次に、隙間８に充填した隙間充填剤９の表面に、手作業もしくは機械を用いて水（純水）をかける。隙間充填剤９の表面側において、ＤＭＦが水と置換することによりウレタン樹脂が硬化する（一次硬化）。このとき、隙間充填剤９の体積が水と馴染ませた表面側から減少する（図４（ｂ）参照）。
【００４０】
次に、研磨開始時のドレッシング作業で、研磨パッド２の表面を純水にて洗浄する際に、隙間８に充填した隙間充填剤９の表面にも水がかかり、隙間充填剤９の表面側において、ＤＭＦが水と置換することによりウレタン樹脂がさらに硬化する（二次硬化）。このとき、隙間充填剤９の体積が水と馴染ませた表面側からさらに減少する（図４（ｃ）参照）。
【００４１】
ウェハ３の研磨は、定盤１に研磨パッド２，２を貼り付けて上記隙間充填作業を施した後、研磨パッド２，２の研磨面２ｂに、研磨ヘッド４にて保持したウェハ３を押し付け、スラリーを供給しながら、定盤１と研磨ヘッド４を逆向きに回転することで、ウェハ３が研磨パッド２，２によって研磨されて表面が平坦化される。
【００４２】
このように構成された研磨パッド用隙間充填剤とその充填方法によると、研磨パッド２，２どうしの突合せ部分に生じた隙間８に隙間充填剤９が充填され、隙間８の底面に露出した定盤１の表面および研磨パッド２，２の端面２ａ，２ａに露出した粘着テープ７が隙間充填剤９によって被覆される。
【００４３】
このように、定盤１の表面に分割された研磨パッド２，２を大まかに位置決めして貼り付け、研磨パッド２，２どうしの突合せ部分に隙間８が生じても、その隙間８に隙間充填剤９を充填することで、定盤１の表面が被覆されることで、定盤表面の腐食や研磨中のコンタミネーションを防ぐことができ、かつ、研磨パッド２の端面２ａに露出した粘着テープ７も被覆されることで、研磨パッド２の剥離も防ぐことができる。
【００４４】
また、ＤＭＦが水と置換することによりウレタン樹脂が硬化するものであって、有機系の２溶剤を混合して硬化させるタイプに比べ、水を用いて硬化させるので研磨パッド２に対するダメージがなく、また扱い易いことから充填作業性にも優れる。
【００４５】
また、図４（ｃ）に示すように、隙間充填剤９の表面と研磨パッド２，２の端面２ａ，２ａとで囲まれた溝１０が生じるが、この溝１０を利用して、研磨時に発生する被研磨物や研磨パッドの削り屑、研磨剤等を溝１０の端面から排出でき、研磨が効率よく行える。しかも、溝１０はＤＭＦが水と置換して体積が減少することによって自動的に形成されるものであり、あえて溝１０の形成のための工程も不要となる。なお、削り屑等を排出する溝１０を積極的に形成する必要はなく、隙間充填剤９そもそもの目的である、突合せ部分における段差をなくすために隙間８の充填が確実に行われているものであればよい。
【００４６】
なお、上記実施形態では、定盤１の表面に２つの１／２に分割した研磨パッド２，２を貼り付けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すように、１／４やそれ以上に分割した研磨パッド２，２を貼り付けるものでもよく、その場合も研磨パッド２，２どうしの突合せ部分の隙間８に隙間充填剤９を充填する。
【００４７】
また、上記実施形態では、ターンテーブル式研磨装置を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エンドレスベルトを備えたコンベヤ式の研磨装置にも使用可能である。
【００４８】
さらに、図６，７に示すように、研磨パッド２の研磨面２ｂに、研磨時に発生する被研磨物や研磨パッドの削り屑、研磨剤等を排出する溝１１が格子状に形成されている研磨パッド２を使用してもよい。隙間充填剤９の充填に際しては、溝１１の隙間８側の開口端を塞がないような厚さでもって隙間８に充填し、定盤１の表面や粘着テープ７の端面を被覆する。なお、隙間充填剤９を充填した箇所は、研磨パッド２の研磨面２ｂの溝１１と類似した状態で存在し、研磨への影響はない。これにより、定盤表面の腐食や研磨中のコンタミネーションを防ぎ、かつ、研磨パッドの剥離も防ぐことができるとともに、研磨時に発生する被研磨物や研磨パッドの削り屑、研磨剤等を溝１１から溝１０を通して排出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、平坦化ＣＭＰにおけるシリコンウェハの研磨装置に用いる研磨パッド用隙間充填剤の充填方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＣＭＰによるシリコンウェハの研磨装置の概略図
【図２】OLE_LINK5本発明の実施形態における定盤表面に分割された研磨パッドを貼り合わせた状態のOLE_LINK5平面図
【図３】図２のIII-III断面図
【図４】本発明の実施形態における隙間充填剤の充填の様子を示す部分拡大断面図
【図５】本発明の変形例における定盤表面に分割された研磨パッドを貼り合わせた状態の平面図
【図６】本発明のさらに他の変形例における定盤表面に分割された研磨パッドを貼り合わせた状態の平面図
【図７】図６のVII-VII断面図
【符号の説明】
【００５１】
１  定盤
２  研磨パッド
３  シリコンウェハ（被研磨物）
４  研磨ヘッド
７  粘着テープ（粘着材）
８  隙間
９  隙間充填剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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