JP2015150635A

JP2015150635A - 研磨布および研磨布の製造方法

Info

Publication number: JP2015150635A
Application number: JP2014025523A
Authority: JP
Inventors: 川口　徹; Toru Kawaguchi; 徹川口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-08-24
Also published as: US20150224622A1

Abstract

【課題】研磨面に形成された凹部に異物が残りにくい研磨布および研磨布の製造方法を提供する。
【解決手段】本実施形態の研磨布は、研磨対象物と接する研磨面に凹部を有する研磨布であって、前記凹部の少なくとも底面に、撥水性および撥油性の材料がコーティングされている。本実施形態の研磨布の製造方法は、研磨対象物と接する研磨面に凹部を有する研磨布を製造する方法であって、前記凹部を含む前記研磨面の全体に撥水性および撥油性の材料をコーティングし、その後、前記研磨面のうち前記凹部以外の領域のコーティングを除去することにより、前記凹部の少なくとも底面に撥水性および撥油性の材料がコーティングされている研磨布を製造する。
【選択図】図２

Description

本実施形態は、研磨布および研磨布の製造方法に関する。

化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）は、半導体装置の製造において欠くことのできない技術である。一般に、ロータリー式のＣＭＰ装置は、スラリーを研磨布上に供給しながら研磨対象物であるウェハを研磨布に接触させ、研磨ヘッド及びテーブルを同時に回転させながら研磨対象物を研磨する。研磨布の研磨面には、多数の穴や溝といった凹部が設けられている。そのため、研磨するウェハの枚数が増えることに伴い、研磨面の凹部に、例えばスラリーに含まれる砥粒や薬液成分、研磨屑や研磨残渣などからなる異物が凝集し残留する。このように残留する異物は、例えばウェハに付着したり、あるいは、ウェハを傷つけるといった不具合を発生させるおそれがあり、ウェハの研磨性能に悪影響を及ぼす。

特開２００６−１５９３８０号公報

本実施形態は、研磨面に形成された凹部に異物が残りにくい研磨布および研磨布の製造方法を提供する。

本実施形態の研磨布は、研磨対象物と接する研磨面に凹部を有する研磨布であって、前記凹部の少なくとも底面に、撥水性および撥油性の材料がコーティングされている。
本実施形態の研磨布の製造方法は、研磨対象物と接する研磨面に凹部を有する研磨布を製造する方法であって、前記凹部を含む前記研磨面の全体に撥水性および撥油性の材料をコーティングし、その後、前記研磨面のうち前記凹部以外の領域のコーティングを除去することにより、前記凹部の少なくとも底面に撥水性および撥油性の材料がコーティングされている研磨布を製造する。

一実施形態に係る研磨布を示す斜視図一実施形態に係る研磨布の一部を拡大して示す縦断側面図一実施形態に係る研磨布の製造方法の一例を示す図一実施形態に係る研磨布の穴および溝の周辺部分を示す縦断側面図

以下、研磨布および研磨布の製造方法に係る一実施形態を図面に基づいて説明する。例えば図１に示す研磨布１０は、図示しないロータリー式のＣＭＰ装置に取り付けられるものであり、研磨層１１とサブパッド層１２とを備え、全体としてほぼ円板形状をなしている。なお、詳細な説明は省略するが、ＣＭＰ装置は、周知の通り、研磨布１０が取り付けられる回転テーブル、研磨布１０の研磨面１３上にスラリーを供給するスラリー供給機構部、研磨布１０の研磨面１３の目立てを行うドレシング機構部などを備える。

研磨層１１は、例えば発泡ポリウレタンといった発泡性の樹脂材料で構成されており、内部に多数の空孔を含み、また、表面にも多数の空孔が存在する構成である。そして、研磨面１３は、この研磨層１１の上面に設けられている。研磨面１３は、ＣＭＰ装置による研磨処理時において、研磨対象物の一例であるウェハと接する面である。研磨面１３には、多数の穴１４および溝１５が形成されている。これら穴１４および溝１５は凹部の一例である。ＣＭＰ装置による研磨処理時において、研磨面１３上には、図示しないスラリー供給機構部からスラリーが供給される。このスラリーは、研磨剤である砥粒や薬液成分などを含むが、その殆どが水で構成されている。サブパッド層１２は、例えば不織布などで構成され、研磨層１１の下面、つまり研磨面１３とは反対側の面に密着している。

例えば図２に示すように、穴１４の内面である底面および側面には、撥水性および撥油性を有する材料によるコーティングＣが施されている。また、溝１５の内面である底面および側面には、撥水性および撥油性を有する材料によるコーティングＣが施されている。この場合、コーティングＣの膜厚は、数十ｎｍ〜数μｍの厚さとなっている。撥水性および撥油性を有する材料（以下、「撥水性および撥油性の材料」と称する）としては、種々の有機系樹脂が考えられるが、特に、フッ素系樹脂を採用するとよい。研磨布１０は、穴１４および溝１５に撥水性および撥油性の材料によるコーティングＣが施されていることにより、これら穴１４内および溝１５内における流体つまり大部分が水で構成されるスラリーの接触角が高くなっている。

なお、穴１４および溝１５におけるスラリーの接触角は、極力高いほうがよく、少なくとも１００°以上となるように構成するとよい。即ち、穴１４および溝１５におけるスラリーの接触角がより高くなる材料を選定してコーティングＣを形成するとよく、例えば１５０°以上といった極めて高い接触角を実現するコーティングＣを形成してもよい。さらに、例えば１８０°といった限界に近い極めて高い接触角を実現するコーティングＣを形成してもよい。即ち、本実施形態において「接触角が高い」とは、接触角が１００°から１８０°の範囲、つまり１００°以上１８０°以下の範囲に含まれる何れかの数値であることをいう。また、研磨布１０は、穴１４および溝１５に撥水性および撥油性の材料によるコーティングＣが施されていることにより、これら穴１４内および溝１５内における摩擦係数が小さくなっている。

また、研磨布１０は、溝１５に撥水性および撥油性の材料によるコーティングＣが施されていることにより、この溝１５内におけるスラリーの排出性能が高くなっている。即ち、この溝１５は、研磨処理時において研磨布１０が回転されることに伴い、遠心力によりスラリーを研磨布１０の外部に排出する機能を発揮する。そして、この溝１５に撥水性および撥油性の高いコーティングＣが施されていることにより、研磨布１０は、溝１５によるスラリーつまり大部分が水で構成される流体の排出性能が高くなっている。

次に、研磨布１０の製造方法の一例について図３を参照しながら説明する。この製造方法は、この場合、コーティング工程とドレシング工程とからなる。
コーティング工程では、撥水性および撥油性の材料を溶かした溶液に、成型された研磨布１０を浸漬することにより、または、撥水性および撥油性の材料をガス化して、成型された研磨布１０に成膜させることにより、例えば図３（ａ）に示すように、穴１４および溝１５を含む研磨面１３の全体に撥水性および撥油性の材料によるコーティングＣを形成する。なお、撥水性および撥油性の材料をガス化して研磨布１０に成膜させる手法としては、例えば、周知のＰＶＤ法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）あるいはＣＶＤ法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）などを採用することができる。

次に、ドレシング工程では、撥水性および撥油性の材料によるコーティングＣが形成された研磨面１３のうち穴１４および溝１５以外の領域を、例えば図３（ｂ）に示すように、図示しないドレシング機構部によりドレシングする。これにより、例えば図３（ｂ）に示す破線よりも上の部分が除去され、これに伴い、研磨面１３のうち穴１４および溝１５以外の領域に形成されたコーティングＣが除去される。以上の工程を実施することにより、例えば図３（ｃ）に示すように、穴１４および溝１５の底面および側面に撥水性および撥油性の材料によるコーティングＣが残った研磨布１０が製造される。なお、研磨面１３のうち穴１４および溝１５以外の領域、つまりドレシング工程によりドレシングされた領域は、撥水性および撥油性の材料がコーティングされていない非コーティング領域Ｄとして構成される。そして、この非コーティング領域Ｄは、研磨処理時においてウェハに接触する領域となり、つまり、ウェハの研磨に寄与する領域となる。

このように製造された研磨布１０によれば、穴１４においては、コーティングＣによる撥水効果および撥油効果により、スラリーが穴１４内に残りにくくなる。また、溝１５においては、コーティングＣによる撥水効果および撥油効果、さらには研磨布１０の回転に伴う遠心力による効果により、スラリーが研磨布１０の外部に排出されやすくなる。そのため、穴１４内および溝１５内に異物が残りにくくなる。また、仮に穴１４内あるいは溝１５内に異物が残ったとしても、その残った異物を速やかに排出することができる。よって、穴１４内あるいは溝１５内にて異物が残存し、その残存する異物が成長して肥大化するといった不具合の発生も抑えられる。

例えば図４には、研磨処理時において穴１４内および溝１５内がウェハＷによって閉じられた状態の一例を模式的に示している。即ち、穴１４内および溝１５内においては、その底面に撥水性および撥油性を備えるコーティングＣが施されている。そのため、例えば矢印Ａで示すように、穴１４内および溝１５内のスラリーは、下方には向かいにくく、上方に向かうようになる。また、穴１４内および溝１５内においては、その側面に撥水性および撥油性を備えるコーティングＣが施されている。そのため、例えば矢印Ｂで示すように、穴１４内および溝１５内のスラリーは、外方には向かいにくく、内方に向かうようになる。このように穴１４内および溝１５内のスラリーに例えば矢印Ａ，Ｂで示すような流れが生じることにより、穴１４内および溝１５内におけるスラリーの対流が増強される。これにより、ウェハＷに対するスラリーの接触率が高まり、研磨レートの向上を図ることができる。

本実施形態によれば、ウェハと接する研磨面１３に穴１４および溝１５を有する研磨布１０は、穴１４および溝１５の底面および側面に撥水性および撥油性の材料によるコーティングＣが施されている。この研磨布１０によれば、研磨面１３に形成された穴１４および溝１５に異物が残りにくい構成を実現することができる。

また、本実施形態によれば、研磨布１０は、研磨面１３のうち穴１４および溝１５以外の領域が、撥水性および撥油性の材料がコーティングされていない非コーティング領域Ｄとして構成されている。即ち、研磨布１０は、研磨処理時においてウェハに接触する領域、つまりウェハの研磨に寄与する領域にはコーティングＣが施されていない。そのため、コーティングＣにより研磨性能が損なわれてしまうといった不具合が生じない。

また、本実施形態によれば、研磨布１０は、研磨層１１が発泡による多数の空孔を有している構成である。従って、この研磨層１１に形成される穴１４の底面や側面、および、溝１５の底面や側面にも多数の空孔が存在している。しかし、研磨布１０によれば、穴１４の底面や側面、および、溝１５の底面や側面にコーティングＣが施されており、つまり、穴１４および溝１５の表面に存在する空孔がコーティングＣによって覆われた構成となっている。そのため、穴１４および溝１５の表面に存在する空孔に異物が蓄積することを抑えることができる。

以上に説明した通り、本実施形態によれば、研磨面に形成された凹部に異物が残りにくい研磨布を提供することができる。また、本実施形態によれば、その研磨布の製造に最適な製造方法を提供することができる。

なお、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、研磨布は、研磨面の凹部の少なくとも底面に、撥水性および撥油性の材料がコーティングされた構成としてもよい。

図面中、１０は研磨布、１１は研磨層、１３は研磨面、１４は穴（凹部）、１５は溝（凹部）を示す。

Claims

研磨対象物と接する研磨面に凹部を有する研磨布であって、
前記凹部の少なくとも底面に、撥水性および撥油性の材料がコーティングされている研磨布。
前記凹部の側面にも、撥水性および撥油性の材料がコーティングされている請求項１に記載の研磨布。
前記研磨面のうち前記凹部以外の領域は、撥水性および撥油性の材料がコーティングされていない非コーティング領域として構成されている請求項１または２に記載の研磨布。
前記凹部における流体の接触角が高くなっており、その接触角が１００°から１８０°の範囲に含まれる何れかの数値となっている請求項１から３の何れか１項に記載の研磨布。
前記研磨面を有する研磨層は、発泡による空孔を有している請求項１から４の何れか１項に記載の研磨布。
研磨対象物と接する研磨面に凹部を有する研磨布を製造する方法であって、
前記凹部を含む前記研磨面の全体に撥水性および撥油性の材料をコーティングし、その後、前記研磨面のうち前記凹部以外の領域のコーティングを除去することにより、前記凹部の少なくとも底面に撥水性および撥油性の材料がコーティングされている研磨布を製造する研磨布の製造方法。