JP2009066717A - Gap filler for polishing pad and method for filling the same - Google Patents
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Description
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とその充填方法に関する。 The present invention relates to a gap filler for a polishing pad used in silicon wafers, semiconductor devices, glass, and other precision polishing applications, and a filling method thereof.
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。 A conventional silicon wafer polishing apparatus using CMP (Chemical Mechanical Polishing) will be described with reference to FIG.
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。
In FIG. 1, 1 is a surface plate, 2 is a polishing pad affixed to the surface of the
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。
Then, the
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。
As the
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。
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。 When the divided polishing pads are bonded to the surface of the surface plate, it is necessary to carefully bond the polishing pads without any gaps at the abutting portions of the polishing pads.
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。 This is because, when a gap occurs in the abutting portion of the polishing pad, the slurry directly touches the surface of the surface plate, so that the surface plate surface is corroded or contaminated by shavings during polishing (hereinafter referred to as contamination). It is a cause.
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。 In addition, there is a problem in that the adhesive material, which has adhered the polishing pad to the surface of the surface plate, is damaged by the slurry that has entered from the gap, and peeling occurs from the butt portion.
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。 In this way, it was necessary to apply the gap between the polishing pads without any gaps. However, if the gap was created, it would be necessary to re-paste the polishing pads themselves due to the non-uniformity of the adhesive material. This was not possible because the flatness of the glass was impaired.
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。
Furthermore, as disclosed in
本発明の研磨パッド用隙間充填剤は、分割された研磨パッドどうしの突合せ部分の隙間に充填する隙間充填剤であって、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ことを特徴とするものである。 The gap filler for polishing pads of the present invention is a gap filler that fills the gaps between the butt portions of the divided polishing pads, and is a mixture of a urethane resin and a solvent, and the solvent is replaced with water. The urethane resin is cured.
前記溶剤には、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−メチルピロリドンを用いる。 As the solvent, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, or N-methylpyrrolidone is used.
粘度は5000〜20000cpsである。好ましくは、粘度は9000〜18000cpsである。 The viscosity is 5000-20000 cps. Preferably, the viscosity is 9000-18000 cps.
充填剤中のウレタン樹脂の割合は15〜30wt%である。 The ratio of the urethane resin in the filler is 15 to 30 wt%.
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。 The method for filling the gap filler for polishing pads of the present invention is a mixture of urethane resin and solvent in the gap between the butt portions of the divided polishing pads, and the solvent replaces water and cures the urethane resin. It includes a step of filling the gap filler, and a step of applying water to the surface of the gap filler to replace the solvent and curing the urethane resin.
本発明の研磨パッド用隙間充填剤とそ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。 According to the gap filler for polishing pads and the filling method of the present invention, when a large polishing pad is divided and attached to the surface of the surface plate, the gap filler is filled in the gap generated at the abutting portion between the polishing pads. Therefore, the surface of the surface plate exposed on the bottom surface of the gap and the part where the polishing pad and the surface plate are attached are covered with a gap filler, preventing corrosion of the surface plate surface and contamination during polishing, and also peeling of the polishing pad. Can be prevented.
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。 Further, the gap filler is a mixture of a urethane resin and a solvent, and the solvent is substituted with water to cure the urethane resin. For example, compared to a type in which two organic solvents are mixed and cured, Since it is cured using, the workability is excellent because the curing speed and viscosity can be easily adjusted and handled easily.
本発明の研磨パッド用隙間充填剤とそ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。 According to the gap filler for polishing pad and the filling method of the present invention, when a polishing pad divided on the surface plate surface is applied, corrosion of the surface plate surface and contamination during polishing are prevented, and the polishing pad is used. Can also be prevented. Further, at the time of filling, adjustment of the curing speed and viscosity is easy and easy to handle, so that workability is excellent.
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。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
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。 The polishing apparatus of this embodiment relates to a silicon wafer polishing apparatus by CMP shown in FIG.
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。 FIG. 2 is a plan view showing a state where a polishing pad divided on the surface of the surface plate is attached, FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2, and FIG. Show.
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。
2 and 3,
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。
Examples of the
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。
On the back surface of the
次に、隙間8に充填する隙間充填剤9について説明する。
Next, the
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。
The
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。 Examples of the solvent include dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), or N-methylpyrrolidone (NMP).
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。
The
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。
Table 1 shows the results of comparing the ease of handling when filling the
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。 In Table 1, the urethane content in the filler is weight (wt)%, and indicates the ratio of the urethane resin in the filler, and the viscosity changes according to the urethane content. That is, the viscosity increases as the proportion of the urethane resin increases, and conversely, the viscosity decreases as the proportion of the urethane resin decreases.
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。
From Table 1, the ease of handling of the
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。
When the viscosity was 50000 cps and the urethane content was 50%, the viscosity was too high, so when filling the
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。
Further, when the viscosity was 1000 cps and the urethane content was 10%, the viscosity was too low and the liquid flowed out from the
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。
Next, filling of the
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。
On the surface of the
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。
For example, the
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)。
Next, water (pure water) is poured onto the surface of the
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)。
Next, when the surface of the
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。
For polishing the
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。
According to the gap filler for the polishing pad and the filling method thus configured, the
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。
Thus, even if the
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。
In addition, urethane resin is cured by replacing DMF with water, and compared with a type in which two organic solvents are mixed and cured, there is no damage to the
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。
Further, as shown in FIG. 4C, a
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。
In the above embodiment, the
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。 Moreover, in the said embodiment, although the turntable type polishing apparatus was used, this invention is not limited to this, It can be used also for the conveyor type polishing apparatus provided with the endless belt.
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。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7,
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とその充填方法として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a polishing pad gap filler used in a silicon wafer polishing apparatus in planarization CMP and a filling method thereof.
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
1
4
8
Claims (6)
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ことを特徴とする研磨パッド用隙間充填剤。 A gap filler that fills the gaps between the butted parts of the divided polishing pads,
A gap filler for a polishing pad, which is a mixture of a urethane resin and a solvent, and the solvent replaces water to cure the urethane resin.
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。 Filling the gap between the butt portions of the divided polishing pads with a gap filler that is a mixture of a urethane resin and a solvent and that cures the urethane resin by replacing the solvent with water;
A method of filling a gap filler for a polishing pad, comprising a step of applying water to the surface of the gap filler to replace the solvent and curing the urethane resin.
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