JP2001246552A

JP2001246552A - 研磨パッド

Info

Publication number: JP2001246552A
Application number: JP2000057816A
Authority: JP
Inventors: Koji Ito; 康二伊藤; Toru Hasegawa; 亨長谷川; Fumio Kurihara; 文夫栗原
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】スラリーの供給及び排出が確実にでき、更
に、スラリーの保持、供給及び排出を行う孔の数、大き
さ及び形状をほぼ完全に制御でき、また、研磨面の更新
の回数を減らすことのできる又は更新を必要としない研
磨パッドを提供することを目的とする。【解決手段】造形装置を用い光硬化性樹脂を厚さ１０
０μｍずつ硬化させながら順次２０層を積層し、研磨面
に開口する孔と、この孔の少なくとも一部に連通し、水
平方向に形成される管と、裏面に形成される溝と、を備
える研磨パッドを得る。この研磨パッドは、形成される
孔の形状、大きさ、孔数がほぼ完全に制御されており、
且つ、これはロットの異なる研磨パッドにおいても同様
である。このため、ウエハの研磨において均一性の極め
て高い研磨を行うことができる。特に、使用済みスラリ
ーの排出能力が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研磨パッドに関し、
半導体ウエハ等の表面を研磨する研磨パッドに好適に利
用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体ウエハの表面を研磨す
るためにＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａ
ｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）と称される方法が使用されて
いる。この研磨は、ウエハ等の被研磨面をポリウレタン
系発泡体等からなる盤状の研磨パッドに押圧しながら摺
動させ、同時に砥粒が分散されたスラリー（水分散体）
をこの研磨パッド上に流下させることにより行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高い圧力によ
り押圧されている被研磨面と研磨パッドの研磨面との間
に、上方から流下され供給されるスラリーを確実に供給
することは難しい。実際に機能する研磨剤は供給された
全量の１％に満たないともいわれている。更に、発泡ウ
レタン型のパッドでは目詰まりを起こし易く、ドレッシ
ングを必要とする。

【０００４】スラリーは研磨パッドが有する凹部に保持
され研磨に供される。この凹部とは、例えば、ウレタン
系発泡体からなる研磨パッドにおいては表面に開口する
気泡である。しかし、この開口気泡は、研磨が進むにつ
れて使用済みスラリーや、研磨屑等の不要物により充填
され、十分なスラリーの保持ができなくなり、研磨性能
が低下することとなる。このため面更新用研磨体により
研磨パッド表面を研磨し、新たな開口気泡が表面に形成
されるように研磨面を更新する作業を行う必要がある。

【０００５】このように、現在は、確実なスラリー供給
が行えないこと、研磨パッド上のスラリーを保持するた
めの凹部の数、大きさ、形等を制御できないこと、更
に、半導体ウエハの研磨を中止して研磨パッドの研磨面
の更新を行なわざるを得ないこと等の問題がある。

【０００６】本発明は上記問題を解決する新規な研磨パ
ッドに関し、スラリーを研磨面と被研磨面との間に供給
すること、及び使用済みのスラリーを排出することが確
実にできる研磨パッドを提供することを目的とする。更
に、スラリーの保持、供給及び排出を行う孔の数、大き
さ及び形状をほぼ完全に制御できる研磨パッドを提供す
ることを目的とする。また、研磨面の更新の回数を減ら
すことのできる又は更新を必要としない研磨パッドを提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本第１発明の研磨パッド
は、研磨面に開口する孔と、該孔の少なくとも一部に連
通し、水平方向に形成される管及び裏面に形成される溝
の少なくとも一方と、を備えることを特徴とする。

【０００８】上記「研磨面」とは研磨に供される面をい
う。また、研磨パッドを定盤に固定する側の面を上記
「裏面」とする。上記「孔」は有底であっても、貫通し
ていても、また、他の孔と内部に形成された管等により
連通されていてもよい。有底の孔はスラリーを保持する
孔として使用することができる。また、貫通孔等はスラ
リーの保持の他、スラリーの供給及び使用済みスラリー
の排出等に使用することができる。

【０００９】上記「管」とは、研磨パッド内に形成され
た中空路である。この管の研磨パッド内における経路は
限定されない。また、その管の数、断面径及び断面形状
等も限定されない。これらの管は孔と連通させることで
スラリーの供給及び使用済みスラリーの排出に使用する
ことができる。上記「溝」は、裏面に形成し、研磨面に
開口する孔と連通させることにより使用済みスラリーの
排出を行うことができる。これら溝の形状は特に限定さ
れず、格子形状、螺旋形状、放射形状等どのような形状
であってもよい。尚、孔と連通しない管及び／又は溝が
形成されていてもよい。

【００１０】また、溝は、裏面だけでなく研磨面に形成
してもよく、例えば、使用済みのスラリーを効率よく研
磨面外に排出するために使用できる。尚、研磨面に開口
する孔とは別に、研磨面に形成された溝の内部に形成さ
れ、研磨面側に開口する孔が形成されていてもよい。こ
の孔は使用済みスラリーの排出に使用することができ
る。

【００１１】孔の研磨面における開口径は特に限定され
ないが、１０μｍ〜１ｃｍとすることができる。特にス
ラリーの保持を目的とする孔は２０〜２００μｍ（より
好ましくは３０〜１５０μｍ、更に好ましくは５０〜１
００μｍ）とすることが好ましい。この範囲であればス
ラリーを十分保持することができる。また、スラリーの
供給及び使用済みスラリーの排出に使用する孔は、その
供給量及び排出量等により開口径を変えることができる
が、スラリー保持用の孔よりも大きく、０．０２ｍｍ〜
１０ｍｍの開口径とすることができる。尚、裏面におけ
る開口径は限定されない。

【００１２】また、例えば、使用済みスラリーを排出す
るための孔として、研磨面の開口径は裏面の開口径より
も小さく形成し、裏面に近づくに従い孔径が大きくなる
形状とすることで、目詰まりを防止できる孔とすること
ができる。このような孔により十分に使用済みスラリー
の排出を行うことで、研磨パッドの研磨面の更新を行う
必要が無くなる、又は研磨面の更新までの時間を長くす
ることができる。

【００１３】この孔の開口形状及び研磨パッド内におけ
る断面形状は特に限定されない、例えば、円形状、楕円
状、扇状、弧状、多角形状、Ｌ字状、Ｔ字状及び十字状
等、種々の形状とすることができる。更に、厚さ方向に
伸びる孔の角度も限定されない。即ち、例えば、研磨パ
ッドの周縁部側に向かって研磨面から裏面に傾斜する貫
通孔とすることができる。この貫通孔は遠心力を利用し
て使用済みスラリーの排出を効率よく行うことができ
る。

【００１４】本発明の研磨パッドはその内部にスラリー
を保持するための発泡気泡等を必要としないため、発泡
ウレタン系樹脂から形成する必要がない。このため、所
定の樹脂により形成することで硬さの大きな研磨パッド
を得ることができる。また、研磨パッドの厚さは特に限
定されないが、例えば、１ｍｍ〜５ｃｍと通常よりも厚
い研磨パッドとすることができる。このように厚い研磨
パッドであっても十分な硬さを有するものとすることが
できる。

【００１５】本第２発明の研磨パッドは、研磨面及び裏
面に開口し、貫通する孔を有し、研磨パッドを固定する
定盤から該裏面を離間させるための凸部を備えることを
特徴とする。

【００１６】上記「研磨面」は第１発明におけると同様
である。また、上記「貫通する孔」とは、研磨面に開口
する開口部と裏面に開口する開口部とが繋がっている孔
をいう。従って、研磨パッド内に形成された管に連通す
ることにより研磨面及び裏面に開口している孔であって
もよい。上記「凸部」は、どの様な形状及び大きさでも
よく、研磨パッドと定盤とを離間させることができれば
よい。定盤から離間させることにより形成される空間
は、使用済みスラリーの排出に使用することができる。
尚、凸部は、研磨パッドと一体に形成されていてもよ
く、また、研磨パッドと別体に形成された後、取り付け
られていてもよい。但し、通常凸部の裏面は定盤に接し
ており、凸部の裏面は研磨パッドの裏面に含まれない。
（図３参照）

【００１７】本第３発明の研磨パッドは、積層造形法に
より形成され、研磨面に開口する孔を備えることを特徴
とする。上記「積層造形法」とは、１０μｍ〜５ｍｍの
厚さの積み重ねにより構造物を造形する方法であり、こ
のような方法であればその具体的な造形方法は限定され
ない。この積層造形法としては、例えば、光硬化性樹脂
及び熱硬化性樹脂を、目的とする構造物の３次元データ
に従い所定の厚さずつ硬化させ、所望の形状の構造物を
得る方法、紙及び樹脂等の薄層を、目的とする構造物の
３次元データに従い切り抜き、これを積層することによ
り所望の構造物を得る方法等を挙げることができる。

【００１８】この積層造形法により形成される研磨パッ
ドとしては、第４発明のように、更に、孔の少なくとも
一部に連通し、水平方向に形成される管及び裏面に形成
される溝の少なくとも一方を備えることが好ましい。ま
た、第５発明のように孔の少なくとも一部は裏面にも開
口する貫通孔であり、研磨パッドを固定する定盤から裏
面を離間させるための凸部を備える研磨パッドとするこ
とができる。更に、孔の少なくとも一部に連通し、水平
方向に形成される管及び裏面に形成される溝の少なくと
も一方を備え、且つ、孔の少なくとも一部は裏面にも開
口する貫通孔であり、研磨パッドを固定する定盤から裏
面を離間させるための凸部を備える研磨パッドとするこ
とができる。

【００１９】これら第３発明、第４発明及び第５発明に
よると、極めて精度良く孔数が制御された研磨パッドを
得ることができる。具体的には、１枚の研磨パッドの研
磨面の相互に５ｃｍ以上離れた異なる５箇所における１
ｃｍ²当たりに開口する孔数のばらつきが５以下（更に
０．０５以下、特に０）の研磨パッドを得ることができ
る。更に、製造時のロットの異なる５枚の研磨パッドの
研磨面各々１箇所における１ｃｍ²当たりに開口する孔
数のばらつきが１０以下（更に５以下、特に２以下）の
研磨パッドを得ることができる。尚、本発明におけるば
らつきは下記一般式（１）により算出した値であるとす
る。但し、上記の孔数のばらつきにおいては、Ａは平均
孔数、ｍは実測孔数、Ｓはサンプル数である。分散＝｛Σ（Ａ−ｍ）²｝／Ｓ（１）

【００２０】更に、研磨面に開口する孔の孔径が極めて
精度良く制御された研磨パッドを得ることができる。具
体的には、研磨面に開口する孔であって、研磨面におい
て相互に５ｃｍ以上離れた異なる５個の孔の孔径（単位
はμｍで換算）のばらつきが５０以下（更に４０以下、
特に３０以下）である研磨パッドを得ることができる。
また、製造時のロットの各々異なる５枚の研磨パッドの
研磨面に開口する各々１個の孔の孔径（単位はμｍで換
算）のばらつきが５０以下（更に４０以下、特に３０以
下）の研磨パッドを得ることができる。これらのばらつ
きは、上記一般式（１）により算出した値であり、Ａは
平均孔径、ｍは実測孔径、Ｓはサンプル数である。ま
た、孔径とは最長の開口径であるとする。

【００２１】ロットの異なる５枚の研磨パッドの研磨面
各々１箇所における１ｃｍ²当たりに開口する孔数のば
らつきが大きいと、即ち、研磨パッドに開口する孔の孔
数が製造されたロットによって大きくばらつくと、使用
する研磨パッド毎の研磨速度が異なり、研磨速度にばら
つきを生じるため好ましくない。一方、相互に５ｃｍ以
上離れた異なる５個の孔の孔径のばらつきが１００以上
である場合、即ち、研磨パッド１枚において研磨面に開
口する孔の孔径のばらつきが大きいとウエハ面各部にお
ける研磨速度が異なり、ウエハ面内の均一性が劣り好ま
しくない。また、ロットの異なる５枚の研磨パッドの研
磨面に開口する各々１個の孔の孔径のばらつきが１００
以上である場合、即ち、研磨パッドに開口する孔の孔径
が製造されたロットによって大きくばらつくと、使用す
る研磨パッド毎の研磨速度が異なり、研磨速度にばらつ
きを生じるため好ましくない。

【００２２】従って、研磨面に開口する孔の孔数及び孔
径のばらつきが１枚の研磨パッド内、また、ロット間で
できるだけ小さいことが好ましい。本第３発明〜第５発
明のように積層造形法により形成された研磨パッドは、
特に、孔、管及び溝の形状、数、大きさのばらつきが前
記のように小さく研磨速度のばらつきが小さい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。（１）研磨パッドの作製造形装置（株式会社ディーメック社製、品名「ソリッド
クリエーションシステム」）を用い光硬化性樹脂（ジェ
イエスアール株式会社製、品名「デソライトＳＣＲ７０
１」）を厚さ１００μｍずつ硬化させながら順次２０層
を積層し、図１（研磨面、断面図）及び図２（裏面）に
示すような研磨パッドをＡ、Ｂ及びＣの３種類、各５枚
作製した。

【００２４】尚、研磨パッドＡでは、図１の斜線部に１
００μｍ四方の孔が１ｃｍ²当たり４００個形成される
ように造形装置を設定して作製した。また、研磨パッド
Ｂでは、図１の斜線部に２００μｍ四方の孔が１ｃｍ²
当たり１００個形成されるように造形装置を設定して作
製した。更に、研磨パッドＣでは、図１の斜線部に３０
０μｍ四方の孔が１ｃｍ²当たり１００個形成されるよ
うに造形装置を設定して作製した。

【００２５】（２）研磨パッドの形状図１及び図２を用いて、（１）で作製した研磨パッドの
形状を説明する。この研磨パッドは直径３００ｍｍ、厚
さ２ｍｍである。研磨面には図１に示す部分に均等に
（１）で設定した孔が形成されている。また、裏面から
研磨面方向に３００μｍの位置に断面が幅１３ｍｍ、高
さ３００μｍの長方形である管が、研磨パッド中心部か
ら端縁まで合計４本形成されている。この管はその一部
が裏面側では開放された溝となっている。更に、研磨面
全面（図１の斜線部以外も含む領域）には深さ１ｍｍ、
幅２ｍｍの溝が１３ｍｍ四方の凸部を残す格子状に形成
されている（図１〜３にこの溝は図示されていない）。

【００２６】（３）孔の数及び孔径のばらつきの評価（１）で得られた研磨パッドＡ５枚、及び、比較例の研
磨パッド（ロデールニッタ社製、品名「ＩＣ１０００／
ｓｕｂａ４００」、以下単に「ＩＣ１０００」という）
をもちいて、ばらつきの評価を行った。５枚の研磨パッ
ドＡのうち１枚と、ＩＣ１０００の１枚について、各々
相互に５ｃｍ以上離れた異なる５箇所の１ｃｍ²におい
て、開口する孔数を数えた。また、研磨パッドＡ及びＩ
Ｃ１０００の各々の５枚の中央部１箇所の１ｃｍ²当た
りに開口する孔数を数えた。更に、５枚の研磨パッドＡ
のうち１枚と、ＩＣ１０００の１枚について、各々相互
に５ｃｍ以上離れた異なる孔１個の孔径を測定した。ま
た、研磨パッドＡ及びＩＣ１０００の各々５枚の中央に
開口する孔の孔径を測定した。これらの結果より上記
（１）式をもちいて各ばらつきを算出した。これらの結
果を表１及び表２に示す。尚、測定には光学顕微鏡及び
投影機を用いた。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表１の結果より、積層造形法により形成さ
れた本実施例の研磨パッドＡの研磨面に開口する孔のロ
ット間でのばらつきは研磨パッドＡにおいて２．２４で
あるのに対して、ＩＣ１０００では３７４６５６００で
ある。即ち、積層造形法によると極めて精度良く孔数を
制御できることがわかる。また、表２の結果より、孔径
に関しても、研磨パッドＡ１枚内におけるの孔径のばら
つきは１０．７〜２６．２であるのに対して、ＩＣ１０
００ででは１３６〜３９４と非常に大きくなっている。
また、ロット間でのばらつきは研磨パッドＡにおいて１
７．６であるのに対して、ＩＣ１０００では２５０であ
る。即ち、積層造形法によると極めて精度良く孔径を制
御できることがわかる。

【００３０】（４）研磨パッドの性能比較スラリーの排出能力の比較（１）で得られた各研磨パッド、及びＩＣ１０００を研
磨装置（ラップマスターＳＦＴ社製、型式「ラップマス
ターＬＭ−１５」）の定盤に貼り付けた。この研磨パ
ッド上に、スラリー（キャボット社製、商品名「Ｗ−２
０００」）を５０ｃｃ／分の流量で供給しながら研磨を
行った。被研磨材としてタングステン膜が施されたウエ
ハを４×４ｃｍ角に切り出し、ウエハキャリアに固定し
た。研磨装置の定盤の回転数を６６ｒｐｍにして３分間
研磨を行った。この結果を表３に示す。表３における○
は使用済みスラリーが新たに供給されるスラリーと効率
よく入れ替わっている（即ち、スラリーの排出能力が高
い）ことに示す。一方、×は使用済みスラリーが長時間
研磨パッドとウエハ間に滞留する（即ち、スラリーの排
出能力が低い）ことを示す。

【００３１】

【表３】

【００３２】表３より、スラリーの排出能力は研磨パッ
ドＡ、Ｂ及びＣでは何れも良好であった。一方、これに
比べるとＩＣ１０００ではスラリーの排出能力はかなり
低かった。これは、ＩＣ１０００では、使用済みスラリ
ーの排出を、研磨パッド表面に形成された排出用の溝の
みによる。しかし、本発明の研磨パッドでは表面に形成
された溝に加え、表面に形成された孔から連通し、研磨
パッド裏面に開口する内部に水平に形成された管を通じ
て使用済みスラリーが排出されるため排出能力が高い。
この他、本発明の研磨パッドでは研磨面の面更新を行わ
なくても、上記の排出能力は長時間持続されたが、ＩＣ
１０００では次第に排出能力が低下し、面更新を行う必
要が生じた。

【００３３】

【発明の効果】第１発明及び第２発明によると、スラリ
ーを研磨面と被研磨面との間に供給すること、及び使用
済みのスラリーを排出することが確実にでき、研磨面の
更新を従来よりも少なくする又は無くすことのできる研
磨パッドを得ることができる。更に、第３発明、第４発
明及び第５発明によると、スラリーを研磨面と被研磨面
との間に供給すること、及び使用済みのスラリーを排出
することが確実にできることに加えて、スラリーの保
持、供給及び排出を行う孔の数、大きさ及び形状等がほ
ぼ完全に制御された研磨パッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例において作製した研磨パッドの正面図
及び断面図である。

【図２】本実施例において作製した研磨パッドの裏面図
である。

【図３】定盤から裏面を離間できる研磨パッドの裏面図
及び断面図である。

フロントページの続き (72)発明者栗原文夫東京都中央区築地２丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CB03 DA12 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨面に開口する孔と、該孔の少なくと
も一部に連通し、水平方向に形成される管及び裏面に形
成される溝の少なくとも一方と、を備えることを特徴と
する研磨パッド。
【請求項２】研磨面及び裏面に開口し、貫通する孔を
有し、研磨パッドを固定する定盤から該裏面を離間させ
るための凸部を備えることを特徴とする研磨パッド。
【請求項３】積層造形法により形成され、研磨面に開
口する孔を備えることを特徴とする研磨パッド。
【請求項４】更に、上記孔の少なくとも一部に連通
し、水平方向に形成される管及び裏面に形成される溝の
少なくとも一方を備える請求項３記載の研磨パッド。
【請求項５】上記孔の少なくとも一部は裏面にも開口
する貫通孔であり、研磨パッドを固定する定盤から該裏
面を離間させるための凸部を備える請求項３記載の研磨
パッド。