JP2006346798A - Polishing pad - Google Patents
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Description
本発明は、シリコンウエハ等の半導体基板、ガラス、アルミディスク等の被研磨物の研磨に使用する研磨パッドに関する。 The present invention relates to a polishing pad used for polishing an object to be polished such as a semiconductor substrate such as a silicon wafer, glass or an aluminum disk.
半導体ウエハの精密研磨に用いられる研磨パッドとしては不織布にウレタン樹脂を含浸し、湿式凝固させて製造される多孔質ウレタンパッド、ウレタン樹脂を発泡させて得られる発泡ポリウレタンパッド、微小中空球体をウレタン樹脂に含有させた硬質ポリウレタンパッドが知られている。多孔質ウレタンパッドとしてはニッタ・ハース社製のSUBAシリーズ等があり、独立発泡ポリウレタンパッドとしてはニッタ・ハース社製のMHシリーズがあり、また、硬質ウレタンパッドとしてはニッタ・ハース社製のICシリーズ等がある。 Polishing pads used for precision polishing of semiconductor wafers include porous urethane pads that are manufactured by impregnating urethane resin into a non-woven fabric and wet coagulating, foamed polyurethane pads obtained by foaming urethane resin, and micro hollow spheres made of urethane resin. Hard polyurethane pads contained in are known. Porous urethane pads include SUBA series manufactured by Nita Haas, etc., independent foamed polyurethane pads include MH series manufactured by Nitta Haas, and hard urethane pads as IC series manufactured by Nitta Haas. Etc.
これらの研磨パッドにおいては、溝加工や孔加工を施して、研磨レートを向上させることや、研磨加工を行う際の研磨スラリーの保持性能を高めることや、過剰の研磨スラリーを排除することが多くなされている。 In these polishing pads, groove processing and hole processing are performed to improve the polishing rate, to increase the holding performance of the polishing slurry during polishing processing, and to eliminate excessive polishing slurry in many cases. Has been made.
孔加工を施した研磨パッドの例としては特許文献1が知られている。特許文献1の研磨パッドは外周に近い第1の領域と外周から離れた第2の領域とからなっており、後者は前者に比べて複数の開口部もしくはそれより大きい平均気孔を有することを特徴とする。その目的は基材の研磨均一性を改善することにある。また、複数のスラリー導入用の貫通孔と複数のスラリー供給用の貫通孔とを設けた上層研磨パッドと、スラリー導入部とスラリー通路用溝部を設けた下層研磨パッドとを積層した積層研磨パッドを用いてCMP(化学的機械研磨)を行う例が特許文献2で知られている。特許文献2では、その目的はスクラッチの原因となるスラリーの凝固を防ぎ被加工物の面内均一性を向上させることにある。さらに、研磨パッドに長孔の貫通孔を複数設けることにより、研磨後に被加工物を取り除くことを容易にすると共に、研磨パッドが摩耗しても従来知られている溝加工を施したパッドと比較して長孔がなくなることが無いのでパッド寿命が延びる、その結果製造コストを低減できるとしている例も特許文献3で知られている。
以上のように研磨パッドに孔加工を施した例はいくつか知られているが、その孔の形は貫通孔であり数及び配列については示されているが、孔形状に関して特に開示されたものは見当たらないる。また、その孔は研磨面に対して垂直な孔形状であるために、半導体ウエハやガラスの研磨工程において、そのような孔加工を施した研磨パッドを使用した場合、その先鋭なエッジ部分により被研磨物にスクラッチ(研磨傷)が発生し易いという課題がある。 As described above, several examples of drilling a polishing pad are known, but the shape of the hole is a through hole and the number and arrangement are shown, but those disclosed specifically with respect to the hole shape Is missing. Further, since the hole has a shape perpendicular to the polishing surface, when a polishing pad subjected to such hole processing is used in the polishing process of a semiconductor wafer or glass, the sharp edge portion covers the hole. There is a problem that scratches (polishing scratches) are likely to occur in the polished article.
このスクラッチに関して、孔は溝とは異なった課題がある。溝は、研磨スラリーの供給・排出性に優れているため、研磨スラリーの排出と共に研磨屑も排出され、研磨レートがある程度高く、また、スクラッチも少なめであり、バランスが取れた表面加工が可能である。 With regard to this scratch, the hole has a different problem from the groove. The groove is excellent in supplying and discharging the polishing slurry, so that polishing scraps are discharged together with the polishing slurry, the polishing rate is high to a certain extent, and there are few scratches, enabling a balanced surface treatment. is there.
しかしながら、孔は溝とは異なり、互いに独立しているために、研磨スラリーを十分量確保することができるのであるが、その反面、孔に一旦入った研磨スラリーは容易に孔から排出されにくいという特有の課題がある構造のために、研磨レートは高いものの、スクラッチが溝と比較して多めである、という溝とは全く相違した課題が存在している。
本発明は、研磨面に開口した孔を有する研磨パッドにおいて、スクラッチ低減と研磨レート向上とを両立可能としたものである。 The present invention makes it possible to achieve both reduction of scratches and improvement of the polishing rate in a polishing pad having holes opened in the polishing surface.
本発明による研磨パッドは、研磨面に開口した孔を有する研磨パッドにおいて、少なくともその孔の開口のエッジ部にその全周にわたり傾斜が付けられていることを特徴とするものである。 The polishing pad according to the present invention is characterized in that, in a polishing pad having a hole opened in the polishing surface, at least an edge portion of the opening of the hole is inclined over the entire circumference.
上記孔は貫通孔も非貫通孔も含むことができる。 The holes can include both through holes and non-through holes.
本発明によると、孔の開口のエッジ部が先鋭ではなく傾斜が付けられているので、被研磨物表面を研磨する際、スクラッチを低減することができる。このスクラッチの低減においては、溝とは異なり、孔のエッジ部にその全周にわたり傾斜が付けられているので、被研磨物と研磨パッドとがどのように接触しても被研磨物表面の研磨を行う際にスクラッチの発生を抑制することができる。したがって、本発明によるときは、孔の特徴である研磨スラリーの高い保持性能による高研磨レートを維持しつつこれとトレードオフの関係であるスクラッチの発生を抑制することができる。 According to the present invention, since the edge portion of the opening of the hole is not sharp but is inclined, scratches can be reduced when polishing the surface of the workpiece. In reducing this scratch, unlike the groove, the edge of the hole is inclined over the entire circumference, so the surface of the object to be polished can be polished no matter how the object contacts the polishing pad. The generation of scratches can be suppressed when performing. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of scratches which are in a trade-off relationship with this while maintaining a high polishing rate due to the high holding performance of the polishing slurry, which is a feature of the holes.
本発明はまた、孔開口のエッジ部にその全周にわたり傾斜が付けられているので、溝のように被研磨物表面の研磨に方向性があるものとは異なって、被研磨物表面の研磨に際して研磨方向のいかんにかかわらず高研磨レートを維持しつつスクラッチ発生を抑制することができるという優れた効果を発揮することができるものである。 In the present invention, since the edge portion of the hole opening is inclined over the entire circumference, the surface of the object to be polished is different from that having a directionality for polishing the surface of the object to be polished like a groove. At this time, it is possible to exhibit an excellent effect that the generation of scratches can be suppressed while maintaining a high polishing rate regardless of the polishing direction.
特に本発明の場合、孔が研磨面側に広がる傾斜面を開口エッジ部に備えたことにより、被研磨物が孔の上を通過するときの研磨布の変形に起因するポンプ効果により、孔内外の研磨スラリーの入れ替わりが大きくなる。そのために、孔内部に蓄積された研磨スラリーが入れ替わって、新しい研磨スラリーが研磨に使用されるとともに、孔に捕捉されていた研磨屑が排出されることになり、研磨レートが向上し、さらにスクラッチも低減されるようになる。 In particular, in the case of the present invention, since the opening edge portion is provided with an inclined surface in which the hole spreads toward the polishing surface side, the pump effect resulting from deformation of the polishing cloth when the object to be polished passes over the hole causes the inside and outside of the hole to be The replacement of the polishing slurry becomes larger. Therefore, the polishing slurry accumulated inside the hole is replaced, and a new polishing slurry is used for polishing, and the polishing debris trapped in the hole is discharged, so that the polishing rate is improved and the scratch is further improved. Will also be reduced.
上記傾斜角度は、孔が表面から裏面全体にかけて傾斜している場合、孔外側で裏面と孔内壁面とで挟む角度が90°未満に傾斜しているとよい。孔が表面から裏面までの途中までが傾斜している場合、孔外側でその途中部を裏面に対して平行に通る線(基準線)と孔内壁面とで挟む角度が90°未満で傾斜しているとよい。90°以上であると、研磨レートが低下し、スクラッチの発生も低減しにくくなる。 When the hole is inclined from the front surface to the entire back surface, the inclination angle between the back surface and the inner wall surface of the hole is preferably less than 90 °. When the hole is inclined halfway from the front surface to the back surface, the angle sandwiched between the line (reference line) passing through the middle portion of the hole parallel to the back surface and the inner wall surface of the hole is inclined at less than 90 °. It is good to have. When it is 90 ° or more, the polishing rate is lowered, and the occurrence of scratches is difficult to reduce.
本発明の研磨パッドは、不織布タイプまたは発泡樹脂タイプまたは硬質樹脂タイプのいずれかであることが好ましい。 The polishing pad of the present invention is preferably either a nonwoven fabric type, a foamed resin type or a hard resin type.
上記孔は、当該研磨パッドの表面から裏面にかけて直線状または曲線状に傾斜していることが好ましい。厚みが薄く研磨パッドのライフがその厚みのほぼ全体までの場合、そのライフに至るまで被研磨物表面の研磨に際してのスクラッチの発生を低減することができる。 The holes are preferably inclined linearly or curvedly from the front surface to the back surface of the polishing pad. When the thickness is thin and the life of the polishing pad is up to almost the entire thickness, the generation of scratches during polishing of the surface of the object to be polished can be reduced until the life is reached.
上記孔は、当該研磨パッドのライフとされる厚みまでが上記所定の傾斜角度で傾斜していることが好ましい。厚みが厚く研磨パッドのライフに至る厚みまでは被研磨物の表面の研磨に際してスクラッチの発生を低減することができる。 It is preferable that the hole is inclined at the predetermined inclination angle up to the thickness assumed to be the life of the polishing pad. The generation of scratches during polishing of the surface of the object to be polished can be reduced up to a thickness that is thick and reaches the life of the polishing pad.
孔は、その内部途中部から当該研磨パッド表面方向に広がる第1孔形状とし、また、その内部途中部から当該研磨パッド裏面方向に広がる第2孔形状であることが好ましい。第1孔形状に至るまでは被研磨物表面の研磨を行うに際してスクラッチの発生を低減することができる一方で、第2孔形状においては研磨スラリーを保持することができる。そのため、第1孔形状だけにおいては研磨面側開口のエッジ部の傾斜角度を小さくしてスクラッチの発生抑制効果が高まるとともに、それに応じて研磨スラリーの保持性能が低下するというトレードオフの関係が発生するが、第2孔形状において研磨スラリーの保持性能を高くすることができるので、当該孔全体としては、スクラッチの発生を大きく抑制することができる傾斜角度に設定すると同時に、研磨スラリーの保持性能を十分に高く維持して研磨レートの向上を図ることができるという極めて性能に優れた研磨パッドを得ることができる。 It is preferable that the hole has a first hole shape that extends from the inner middle portion toward the polishing pad surface and a second hole shape that extends from the inner middle portion toward the polishing pad back surface. Until the first hole shape is reached, the generation of scratches can be reduced when polishing the surface of the object to be polished, while the polishing slurry can be held in the second hole shape. Therefore, in the first hole shape alone, there is a trade-off relationship that the effect of suppressing the generation of scratches is increased by reducing the inclination angle of the edge portion of the opening on the polishing surface side, and the holding performance of the polishing slurry is lowered accordingly. However, since the holding performance of the polishing slurry can be enhanced in the second hole shape, the entire hole is set at an inclination angle that can largely suppress the generation of scratches, and at the same time, the holding performance of the polishing slurry is increased. It is possible to obtain a polishing pad excellent in performance that can be maintained sufficiently high to improve the polishing rate.
なお、本発明の研磨パッドは単層に限定されるものでは何等なく、多層構造の研磨パッドにも及ぶものであり、上層に本発明の研磨パッドを配置したものはすべて本発明に含むことができる。 Note that the polishing pad of the present invention is not limited to a single layer, and extends to a polishing pad having a multilayer structure, and all the polishing pads according to the present invention disposed in the upper layer are included in the present invention. it can.
本発明においては、被研磨物表面の研磨に際してのスクラッチ量低減と研磨レート向上とを達成することができる。 In the present invention, it is possible to reduce the scratch amount and improve the polishing rate when polishing the surface of the workpiece.
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係る研磨パッドを詳細に説明する。 Hereinafter, a polishing pad according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1および図2は実施の形態1に係る研磨パッドを示す。図1は研磨パッドの要部断面図、図2は図1の研磨パッドの要部平面図である。これらの図において、1は実施の形態1の研磨パッドを示す。この研磨パッド1は、不織布タイプである。実施形態の研磨パッド1は独立発泡ウレタンタイプでも、硬質ウレタンタイプでもよい。
1 and 2 show a polishing pad according to Embodiment 1. FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part of the polishing pad, and FIG. 2 is a plan view of the main part of the polishing pad of FIG. In these drawings,
2は研磨パッド1の表面である研磨面、3は研磨パッド1の裏面、4は孔である。この孔4の研磨面側開口のエッジ部5は、その全周にわたり、孔4の外側で裏面3と孔内壁面とで挟む角度(傾斜角度)がαに傾斜している。この場合の孔4の内壁面6は研磨面2から裏面3の全体にかけて直線状に傾斜している。
2 is a polishing surface which is the surface of the
実施の形態1の研磨パッド1によると、孔4の開口エッジ部5の全周にわたり傾斜(テーパー)が付いているので、この研磨パッド1を用いて被研磨物を研磨した場合、被研磨物表面のスクラッチを低減することができる。そのため、孔4の特徴である高研磨レートを維持しつつスクラッチの発生を低減することができるようになる。また、溝に傾斜を付ける場合とは異なり、孔4の全周にわたり傾斜を付けているので、スクラッチの低減に方向性が無くなり、被研磨物表面の研磨に際して、研磨パッド1表面と被研磨物表面との接触関係がどのようになっていても、被研磨物表面の研磨に際して研磨レートを向上させつつ該被研磨物表面のスクラッチの発生を抑制ないしは低減することができるようになる。
According to the
なお、上記傾斜角度αは、研磨パッド1が不織布タイプの場合も独立発泡ウレタンタイプの場合も硬質ウレタンタイプも、スクラッチ低減、研磨レート向上において、90°未満であればよい。
The inclination angle α may be less than 90 ° in reducing scratches and improving the polishing rate in both the case where the
図3および図4は実施の形態2に係る研磨パッドを示す。図3(a)(b)は研磨パッドの要部断面図と要部平面図、図4(a)(b)は別の研磨パッドの要部断面図、要部平面図である。これらの図において、図1および図2と対応する部分には同一の符号を付している。実施の形態2の研磨パッド1においては、図3(a)(b)で示す孔4はその開口エッジ部5から内部途中部7aまでの孔深さが浅く、図4(a)(b)で示す孔4はその開口エッジ部5から内部途中部7bまでの孔深さが深くしてある。これは、研磨パッド1のライフとされる厚みまで、すなわち、内部途中部7a,7bまで研磨パッド1が磨耗した後は寿命として研磨パッド1が交換されるのでこの厚み以下の孔4の形状は該傾斜部分は必ずしも必要ではなく孔内部途中部7a,7bより深い孔内部の内壁面6は垂直孔としている。実施の形態2の研磨パッドも、高研磨レートを維持しつつスクラッチの発生を低減することができる。実施の形態2の場合の傾斜角度αは、孔外側で孔内部途中部7a,7bを裏面3に平行に通る線(基準線)と孔内壁面とで挟む角度である。
3 and 4 show a polishing pad according to the second embodiment. 3A and 3B are a cross-sectional view and a main part plan view of a main part of the polishing pad, and FIGS. 4A and 4B are a main part cross-sectional view and a main part plan view of another polishing pad. In these drawings, portions corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the
図5および図6は実施の形態3に係る研磨パッドを示す。図5(a)(b)は研磨パッドの要部断面図と要部平面図、図6(a)(b)は別の研磨パッドの要部断面図、要部平面図である。これらの図において、図1および図2と対応する部分には同一の符号を付している。実施の形態3の研磨パッド1において、図5(a)(b)で示す孔4はその開口エッジ部5から内部途中部7aまでの孔形状は曲線状であり、図6(a)(b)で示す孔4は図5(a)(b)で示す孔4よりもその開口エッジ部5から内部途中部7bまで深い位置までが曲線状である。これは、研磨パッド1のライフとされる厚みまで、すなわち、内部途中部7a,7bまで研磨パッド1が磨耗した後は寿命として研磨パッド1が交換されるのでこの厚み以下の孔4の形状は該傾斜部分は必ずしも必要ではなく孔内部途中部7a,7bより深い孔内部の内壁面6は垂直孔としている。これに加えて、孔4の開口エッジ部5から内部途中部7aまでの孔形状を曲線状として、被研磨物の研磨に際してスクラッチの発生をより一層抑制することができるようにしている。実施の形態3の研磨パッドも、高研磨レートを維持しつつスクラッチの発生を低減することができる。実施の形態3の場合の傾斜角度αは孔内部途中部7a,7bを裏面3に平行に通る線(基準線)と孔内壁面とで挟む角度である。
5 and 6 show a polishing pad according to the third embodiment. FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view and a main part plan view of the main part of the polishing pad, and FIGS. 6A and 6B are a cross-sectional view and a main part plan view of the main part of another polishing pad. In these drawings, portions corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the
図7および図8は実施の形態4に係る研磨パッドを示す。図7は研磨パッドの要部断面図、図8は図6の研磨パッドの要部平面図である。これらの図において、図1および図2と対応する部分には同一の符号を付している。実施の形態4の研磨パッド1においては、孔4の形状をその内部途中部7から研磨面2方向に広がる孔形状4aとし、また、その内部途中部7から裏面3方向に広がる孔形状4bになっている。孔形状4aにおいては傾斜角度αによりエッジ部5に傾斜を付けて被研磨物の研磨に際してスクラッチの発生を抑制し、孔形状4bにおいては研磨スラリーを貯留し研磨レートの向上を図ることができる。実施の形態4の研磨パッドは、特に、研磨レートの向上とスクラッチの低減とが可能となる。なお、第1孔形状の傾斜角度αは孔内部途中部7を裏面3に平行に通る線(基準線)と孔内壁面とで挟む角度である。
7 and 8 show a polishing pad according to the fourth embodiment. 7 is a cross-sectional view of the main part of the polishing pad, and FIG. 8 is a plan view of the main part of the polishing pad of FIG. In these drawings, portions corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the
不織布タイプの研磨パッド(ニッタ・ハース(株)製SUBA)と独立発泡ウレタンタイプの研磨パッド(ニッタ・ハース(株)製MH)に対して、ポンチで任意の大きさの孔を開けた後、三次元加工機械(NCルーター)によって設定角度専用の刃物で面取りを行い、孔の開口の壁面に傾斜を付けて、図9に示す傾斜角付きの孔を有する研磨パッドとした。図9は、不織布タイプの研磨パッドと、独立発泡ウレタンタイプの研磨パッドとを共用して示す。そして、両タイプの研磨パッドは、その孔の傾斜角度を8種類(20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°)に変え、各傾斜角度の孔を有する研磨パッドそれぞれを、1つずつ、片面研磨機(G&P社製Poly−500)の下定盤に両面粘着テープを介して貼付し、その表面にこれと対向するキャリァーヘッドに保持された被研磨物であるウエハを押し付けながらその界面に研磨スラリーを供給しつつ研磨を行って、ウエハのスクラッチ量をウエハ表面検査装置(日立ハイテク電子エンジニアリング(株)製LS6600)を用いて測定した。 After opening a hole of any size with a punch for a non-woven type polishing pad (Nitta Haas Co., Ltd. SUBA) and an independent foam type polishing pad (Nitta Haas Co., Ltd. MH), A three-dimensional processing machine (NC router) was used to chamfer with a blade for a set angle, and the wall surface of the hole opening was inclined to obtain a polishing pad having holes with inclined angles as shown in FIG. FIG. 9 shows a non-woven fabric type polishing pad and a closed foam urethane type polishing pad in common. Both types of polishing pads change the inclination angle of the holes into 8 types (20 °, 30 °, 40 °, 50 °, 60 °, 70 °, 80 °, 90 °), and the holes at each inclination angle. Each of the polishing pads having a surface is affixed to a lower surface plate of a single-side polishing machine (Poly-500 manufactured by G & P Co.) via a double-sided adhesive tape, and an object to be polished held on the surface of the carrier head facing the surface. Polishing was performed while supplying a polishing slurry to the interface while pressing the wafer, and the scratch amount of the wafer was measured using a wafer surface inspection device (LS6600, manufactured by Hitachi High-Tech Electronics Engineering Co., Ltd.).
以上の測定結果を表1に示す。 The above measurement results are shown in Table 1.
詳細には、スクラッチに関しては90°を1(単位表面領域当たりのスクラッチ量(例えばスクラッチ本数)を1)とすると、不織布タイプの場合、傾斜角度αが小さくなるほど、スクラッチが低減し80°以下、20°以上で0.98から0.73まで低減し、独立発泡ウレタンタイプの場合も傾斜角度αが小さくなるほど、スクラッチが低減し、80°以下、20°以上で0.93から0.63まで低減した。 Specifically, regarding the scratch, when 90 ° is 1 (the scratch amount per unit surface area (for example, the number of scratches) is 1), in the case of the nonwoven fabric type, the smaller the inclination angle α, the lower the scratch is 80 ° or less. Reduced from 0.98 to 0.73 at 20 ° or more, and in the case of closed-cell foamed urethane type, the smaller the inclination angle α, the smaller the scratch, and 80 ° or less, from 0.93 to 0.63 at 20 ° or more. Reduced.
また、研磨レートに関しては90°を1とすると、不織布タイプの場合、傾斜角度αが小さくなるほど、研磨レートが向上し80°以下、20°以上で1.00から1.08に向上し、独立発泡ウレタンタイプの場合も、傾斜角度αが小さくなるほど、研磨レートが向上し、80°以下、20°以上で1.02から1.09に向上した。 As for the polishing rate, assuming that 90 ° is 1, in the case of the nonwoven fabric type, the smaller the inclination angle α, the higher the polishing rate and the improvement from 1.00 to 1.08 at 80 ° or less and 20 ° or more. In the case of the urethane foam type as well, the polishing rate improved as the inclination angle α decreased, and improved from 1.02 to 1.09 at 80 ° or less and 20 ° or more.
なお、測定データは傾斜角度αを8種類変えて行なったものであり、傾斜角度αが90°未満であればよく、上記8種類に限定されない。 Note that the measurement data is obtained by changing eight types of inclination angles α, and the inclination data α is not limited to the above eight types as long as the inclination angle α is less than 90 °.
1 研磨パッド
2 研磨面(表面)
3 裏面
4 孔
5 開口エッジ部
1
3 Back 4
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