JP2014128858A

JP2014128858A - 研磨パッド

Info

Publication number: JP2014128858A
Application number: JP2012288510A
Authority: JP
Inventors: Akiko Sato; 章子佐藤
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: JP6168335B2

Abstract

【課題】スラリーの凝集物が溝内に溜まるのを防止することにより、被研磨物にスクラッチが生じるのを抑制することができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨面９に複数の溝１１が形成された研磨パッド７であって、溝１１の表面の流体抵抗を低減させる流体抵抗低減構造を備えている。流体抵抗低減構造は、リブレット構造１３又はディンプル構造１５を有していることが好ましい。このような流体抵抗低減構造により、スラリーの凝集物が溝内に溜まるのを防止することができ、被研磨物にスクラッチが生じるのを抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、研磨パッドに関し、特に、研磨面に複数の溝が設けられた研磨パッドに関する。

従来から、半導体ウェハや液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板等の被研磨物の表面を研磨して平坦化する方法として、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）が用いられている。ＣＭＰ法を用いて被研磨物を研磨する研磨装置は、研磨パッドと、被研磨物を保持する保持パッドとを備えており、研磨パッドを被研磨物に押し当て、両者の間に研磨スラリーを供給しながら研磨パッドと被研磨物とを回転させる。研磨スラリーは、研磨パッドの回転に伴う遠心力によって、中心側から外側に向かって流れ、最終的には研磨パッドの外部に排出される。また、研磨装置は、研磨パッドの研磨面をドレッシングするドレッサを備えており、ドレッサにより、研磨パッドの研磨面に目詰まりした研磨スラリーの凝集物、及び研磨屑を除去している。また、多くのＣＭＰ装置は、研磨パッドの研磨面を洗い流すための低圧シャワーを備えており、低圧シャワーによって、ドレッシング時に排出された研磨スラリーの凝集物、及び研磨屑を研磨パッドの表面から洗い流すように構成されている。

特許第４６２１０１４号公報

ところで、近年では、研磨スラリーを被研磨物の表面に均等かつ十分に行き渡らせて被研磨物を一様で高精度に平坦化すること、高価な研磨スラリーの消費を抑えること、及びスクラッチの原因となる研磨屑を効率的に排出することを達成するために、研磨パッドの表面に様々な形状の溝を形成して研磨スラリーの流れをコントロールすることが一般的に行われている。そして溝内の研磨スラリーの流れをコントロールすることによって、被研磨物の表面に均等かつ十分に研磨スラリーを行き渡らせたり、研磨スラリーの消費を抑制したり、研磨屑を効率的に研磨面と被研磨物との間から排出したりできるようにしている。

このように研磨面に溝が設けられた研磨パッドでは、ドレッシング時に排出された研磨スラリーの凝集物が溝内に溜まってしまい、ドレッサを用いたドレッシングや低圧シャワーによっては溝内に溜まった研磨スラリーの凝集物を十分に除去することが困難である。そして研磨スラリーの凝集物の除去が不十分であると、研磨スラリーの凝集物が加工中に研磨パッド表面へ出て、被研磨物にスクラッチが発生してしまうという問題があった。

このような問題を解決するための手段として、特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１では、研磨パッドの研磨面の溝表面に親水性樹脂コーティングを施すことによって溝の内面の親水性を向上させて、溝表面における水の接触角を８０度以下にするようにしている。

しかしながら、ドレッシングを行うと、同じく親水化処理された研磨パッドの表面の磨耗屑が発生してしまうが、この研磨パッドの磨耗屑が親水化処理された溝の表面に付着してしまう。そして研磨パッドの磨耗屑が溝の表面に付着し、堆積すると、研磨の際に被研磨物にスクラッチを生じさせてしまう。従って特許文献１に記載された研磨パッドでは、スクラッチの問題を解消することができない。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、特許文献１に記載された研磨パッドとは異なる方法でスラリーの凝集物が溝内に溜まるのを防止することにより、被研磨物にスクラッチが生じるのを抑制することができる研磨パッドを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、研磨面に複数の溝が形成された研磨パッドであって、溝の表面の流体抵抗を低減させる流体抵抗低減構造を備えていることを特徴としている。

一般的に、溝の表面の流体抵抗が大きいと溝内での研磨スラリーの流速が低下する。そして流速が低下するとスラリーの凝集物が溝内に沈殿し易くなる。そこで、本発明によれば、溝内の流体抵抗を減らし、溝内での研磨スラリーの流速の低下を防止することにより、スラリーの凝集物が溝内に沈殿するのを抑制することができる。これにより、スラリーの凝集物が溝内で目詰まりを起こすのを防止することができ、一般的に行われているドレッシングのみによって研磨スラリーの凝集物を研磨面の溝内から取り除くことができる。

また、本発明において、好ましくは、流体抵抗低減構造は、溝の延伸方向に沿って延びるリブレット構造である。

このように構成された本発明によれば、溝内に設けられたリブレット構造により、溝内のスラリー流れを層流化して流体抵抗を低減することができる。そしてこれにより、溝内での研磨スラリーの流速の低下を抑制することができる。

また、本発明において、好ましくは、流体抵抗低減構造は、溝の表面に形成されたディンプル構造である。

このように構成された本発明によれば、溝の表面に設けられたディンプル構造により、溝内のスラリー流れの乱流を促進して流れの剥離を防止し、溝表面の流体抵抗を低減することができる。そしてこれにより、溝内での研磨スラリーの流速の低下を抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、スラリーの凝集物が溝内に溜まるのを防止することにより、被研磨物にスクラッチが生じるのを抑制することができる。

本発明の実施形態による研磨パッドを備える研磨装置を示す断面図である。本発明の実施形態による研磨パッドの研磨面を示す上面図である。図２のIII-III断面に沿った断面図である。図２のIV-IV断面に沿った断面図である。本発明の実施形態の変形例を示す図であり、図２のV-Vで示す領域の概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による研磨パッドについて説明する。図１は、本発明による研磨パッドを備える研磨装置を示す断面図である。

先ず、図１に示すように、研磨装置１は、ＣＭＰ法により被研磨物３の面を平坦化するものである。研磨装置１は、回転軸周りに回転する研磨定盤５と、研磨定盤５の上面に固定された研磨パッド７と、研磨パッド７の研磨面９を目立てするためのドレッサ３１と、被研磨物３を保持するための保持具３３と、研磨スラリーを研磨面９に供給するための研磨スラリー供給装置３５とを備えている。

このような研磨装置１は、研磨スラリー供給装置３５から研磨パッド７の研磨面９に研磨スラリーを供給しながら、研磨定盤５及び保持具３３を回転させることによって、保持具３３に保持された被研磨物３の表面を平坦化するようになっている。

図２は、研磨パッドの研磨面を示す上面図である。
研磨パッド７は、発泡性ポリウレタンで形成されており、その研磨面９には、研磨スラリーを流すための複数の溝１１が形成されている。溝１１は、研磨面９の中心から径方向に直線状に、研磨パッド７の外周まで延びている。図２に示す例では、研磨パッド７の研磨面９に１６本の溝が、研磨面９の中心から直線放射状に延びている。そして例えば、溝１１の深さは、０．１〜１．０ｍｍであり、幅は、０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。

研磨スラリー供給装置３５の供給部は、研磨面９の中心の真上に配置されており、研磨スラリー供給装置３５から供給された研磨スラリーは、研磨面９の中心に供給される。そして供給された研磨スラリーの一部は、研磨面９の中心から溝１１内に入り、研磨面９の中心付近から研磨パッド７の外周に向けて流れる。即ち、溝１１は、研磨スラリーを研磨面９の中心付近から研磨パッド７の外周まで流すための流路を形成しており、この流路は、研磨面９の中心付近が上流となり、研磨パッド７の外周付近が下流となっている。

複数の溝１１は、例えば旋盤やマシニングセンタ等の従来使用される旋削溝加工用工具によって形成されている。

図３は、図２のIII-III断面に沿った断面図であり、図４は、図２のIV-IV断面に沿った断面図である。III-III断面は、研磨面９に形成された溝１１に沿った断面であり、IV-IV断面は、III-III断面に直交する断面である。

図３及び図４に示すように、溝内１１には、溝の表面の流体抵抗を低減させる流体抵抗低減構造としてのリブレット構造１３が設けられている。

リブレット構造１３は、複数の微小な三角柱状体を備えており、溝１１の底面に形成されている。複数の三角柱状体は、溝１１の延伸方向に沿って溝１１の端から端まで延びており、その全長にわたってほぼ同一の断面形状を有している。また、隣接する三角柱状体同士は、断面の底辺の頂点同士が接触するように、溝１１の底面に配列されている。三角柱状体の溝１１底面からの最大高さは、１０μ〜１００μｍであることが好ましく、おおよそ溝１１の深さの１／１０〜１／１００程度である。また、各々の三角柱状体は、断面の頂点のピッチが１０μｍ〜２００μｍとなるように配置されており、１本の溝１１内におおよそ３個〜９９個配列されている。

リブレット構造１３は、上述した方法で研磨面９に溝１１を切削した後に、溝１１の底面を加工することで形成される。リブレット構造１３を形成するためには、例えばエンドミル等を用いた切削法、所定のパターンが付与されたローラーを溝１１の底面に押し当てる転写法、所定のパターンが付与された加工シートを溝の底面に接着する接着法などを用いることができる。また、柱状体の断面形状は三角形に限らず、矩形断面等を用いても良いし、リブレット構造の溝の断面を半円形状にしても良い。

上述のように、溝１１内にリブレット構造１３を設けることにより、溝１１の底面の摩擦抵抗を低減させ、溝１１内の流体抵抗を低減させることができる。これにより溝１１内での研磨スラリーの流速の低下を防止することができ、研磨スラリーの凝集物が溝内に沈殿するのを抑制することができる。

図５は、図２のV-Vで示す領域の概略図である。
図５に示すように、流体抵抗低減構造の変形例として溝１１の底面にディンプル構造１５を形成してもよい。ディンプル構造１５は、溝１１の底面に形成された複数の凹部を有している。複数の凹部は、溝１１の全長にわたって、溝１１の底面に均一に分散して配置されている。凹部の開口の形状としては、円形、四角形、六角形等を用いることができる。このようなディンプル構造１５も、上述したリブレット構造１３と同様に、エンドミル等を用いた切削法、所定のパターンが付与されたローラーを溝１１の底面に押し当てる転写法、所定のパターンが付与された加工シートを溝の底面に接着する接着法などを用いて形成することができる。

そして溝１１の底面にディンプル構造１５を形成することにより、溝１１の底面を流れる研磨スラリーの剥離現象を抑制することができ、これにより、溝１１内での研磨スラリーの流速の低下を抑制することができる。

なお、上述の実施形態では、放射溝１１に流体抵抗低減構造としてのリブレット構造１３またはディンプル構造１５を設けることとしたが、格子溝、螺旋溝、同心円状の溝の底面に流体抵抗低減構造を形成してもよい。また、溝１１の全長にわたって流体抵抗低減構造を設けても良いし、遠心力の作用が比較的弱く研磨スラリーの流速が遅い研磨面９の中心付近だけに設けても良い。また、流体抵抗低減構造は、溝１１の底面だけではなく、溝１１の側面に設けても良い。

７研磨パッド
９研磨面
１１溝
１３リブレット構造
１５ディンプル構造

Claims

研磨面に複数の溝が形成された研磨パッドであって、
溝の表面の流体抵抗を低減させる流体抵抗低減構造を備えていることを特徴とする研磨パッド。
前記流体抵抗低減構造は、溝の延伸方向に沿って延びるリブレット構造である、請求項１に記載の研磨パッド。
前記流体抵抗低減構造は、溝の表面に形成されたディンプル構造である、請求項１に記載の研磨パッド。