JP2016159416A - Polishing pad - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーハ等の板状物を研磨する際に使用される研磨パッドに関する。 The present invention relates to a polishing pad used when polishing a plate-like object such as a wafer.
IC、LSI等に代表される半導体デバイスの製造工程では、シリコン等の半導体材料でなる半導体ウェーハを化学的機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)等によって平坦化することがある。CMP等の研磨技術では、一般に、不織布や高分子発泡体でなる研磨パッド(例えば、特許文献1参照)を装着した研磨装置が用いられる。 In a manufacturing process of a semiconductor device typified by IC, LSI, etc., a semiconductor wafer made of a semiconductor material such as silicon may be planarized by chemical mechanical polishing (CMP) or the like. In polishing techniques such as CMP, a polishing apparatus equipped with a polishing pad (for example, see Patent Document 1) made of a nonwoven fabric or a polymer foam is generally used.
近年では、半導体デバイスの生産性を高めるために、半導体ウェーハの大型化が進められている。一方、半導体ウェーハを大型化すると、従来の研磨パッドでは半導体ウェーハの全面を均一に研磨できなくなる。そこで、研磨層の硬さを領域毎に異ならせた研磨パッドが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In recent years, semiconductor wafers have been increased in size in order to increase the productivity of semiconductor devices. On the other hand, when the semiconductor wafer is enlarged, the entire surface of the semiconductor wafer cannot be uniformly polished with the conventional polishing pad. Therefore, a polishing pad is proposed in which the hardness of the polishing layer varies from region to region (see, for example, Patent Document 2).
上述の研磨パッドを用いれば、大型化された半導体ウェーハの全面を均一に研磨して平坦性を高めることができる。しかしながら、この研磨パッドは、硬さの異なる複数の研磨層が一体に固定されてなるので、例えば、研磨の結果等に応じて研磨パッドの仕様を変更したい場合には、別の研磨パッドを新たに製造しなくてはならなかった。 If the above-described polishing pad is used, the entire surface of the enlarged semiconductor wafer can be uniformly polished to improve the flatness. However, this polishing pad is formed by integrally fixing a plurality of polishing layers having different hardness. For example, when it is desired to change the specification of the polishing pad according to the result of polishing, another polishing pad is newly added. Had to be manufactured.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易に仕様を変更可能な汎用性の高い研磨パッドを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a highly versatile polishing pad whose specifications can be easily changed.
本発明によれば、板状物を研磨する研磨装置の回転軸に連結した円盤状の基台に装着される研磨パッドであって、該研磨装置の該基台に装着される下地部材と、該下地部材に対してそれぞれ固定され、該下地部材に固定される側とは反対側にそれぞれ研磨布が接着された径の異なる複数の環状部材と、を備え、一部の該環状部材には、他の一部の該環状部材とは異なる種類の研磨布が接着されており、複数の該環状部材は、隣接する2個の該環状部材の内側の該環状部材の外周面に外側の該環状部材の内周面が接触して全ての該環状部材が同心状に配置されるように、該下地部材に対してそれぞれ着脱自在に固定されることを特徴とする研磨パッドが提供される。 According to the present invention, a polishing pad attached to a disk-like base connected to a rotating shaft of a polishing apparatus for polishing a plate-like object, a base member attached to the base of the polishing apparatus; A plurality of annular members having different diameters, each of which is fixed to the base member and having a polishing cloth bonded to the side opposite to the side fixed to the base member. A polishing cloth of a different type from that of the other part of the annular member is bonded, and the plurality of annular members are arranged on the outer peripheral surface of the annular member inside the two adjacent annular members. A polishing pad is provided that is detachably fixed to the base member such that all the annular members are arranged concentrically by contacting the inner peripheral surface of the annular member.
本発明において、複数の該環状部材は、それぞれ雌螺子部を有し、雄螺子を用いて該下地部材に固定されることが好ましい。 In the present invention, each of the plurality of annular members preferably has a female screw portion and is fixed to the base member using a male screw.
本発明に係る研磨パッドは、基台に装着される下地部材と、それぞれ研磨布が接着された径の異なる複数の環状部材と、を備え、複数の環状部材は、下地部材に対してそれぞれ着脱自在に固定されるので、任意の環状部材を研磨布の種類が異なる別の環状部材に交換することで、研磨パッドの仕様を容易に変更できる。このように、本発明によれば、容易に仕様を変更可能な汎用性の高い研磨パッドを提供できる。 A polishing pad according to the present invention includes a base member mounted on a base and a plurality of annular members having different diameters to which a polishing cloth is bonded, and the plurality of annular members are attached to and detached from the base member, respectively. Since it is fixed freely, the specification of the polishing pad can be easily changed by replacing an arbitrary annular member with another annular member having a different type of polishing cloth. Thus, according to the present invention, it is possible to provide a highly versatile polishing pad whose specifications can be easily changed.
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る研磨パッドの構成例を模式的に示す斜視図であり、図2は、研磨パッドの構成例を模式的に示す分解斜視図である。図1及び図2に示すように、研磨パッド1は、所定の剛性を有する下地部材(プラテン)3を備えている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a configuration example of a polishing pad according to the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration example of a polishing pad. As shown in FIGS. 1 and 2, the
下地部材3は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK:Poly Ether Ether Ketone)等の樹脂を用いて円盤状に形成されており、略平坦な第1面3aと第2面3bとを有している。下地部材3の第1面3a側は、後述する研磨装置2(図6参照)が備える円盤状のマウンタ(基台)40に装着される。
The
一方、下地部材3の第2面3b側の中央領域には、平面視で円形に形成された円盤状部材5が固定されている。図3は、円盤状部材5の構成例を模式的に示す斜視図である。図3に示すように、円盤状部材5は、円盤状のプレート7を含んでいる。
On the other hand, a disc-
プレート7は、例えば、下地部材3と同様の樹脂を用いて、下地部材3より小径に形成されており、略平坦な第1面7aと第2面7bとを有している。このプレート7の第1面7a側には、凹部の内周面に螺子(螺子溝)が切られた複数(本実施形態では8個)の雌螺子部7cが形成されている。また、プレート7の中央部には、研磨液の流路となる貫通穴7dが形成されている。
The plate 7 is formed with a diameter smaller than that of the
プレート7の第2面7b側には、プレート7と同様の円盤状に形成された研磨布9が接着されている。この研磨布9は、例えば、粘着テープを用いてプレート7に接着されており、研磨の際に対象の板状物21(図7参照)と接触する。なお、研磨布9は、任意の接着剤を用いてプレート7に接着されても良い。また、研磨布9の中央部には、プレート7の貫通穴7dに対応する貫通穴9aが形成されている(図5参照)。
On the
研磨布9としては、不織布型、高分子発泡体型のいずれを用いることもできる。例えば、シリコン等の半導体材料でなる板状物を研磨する場合には、不織布型のSUBA(登録商標)シリーズや、発泡ポリウレタンでなる高分子発泡体型のIC1000(登録商標)等を単層で、又は2層以上に積層して用いると良い。
As the
なお、研磨布9を積層構造(代表的には、SUBA(登録商標)400とIC1000(登録商標)との積層構造)とする場合には、研磨布9が撓み易くなるので、研磨装置2側にゴム等の緩衝材を設けなくても板状物21と研磨布9とを適切に接触させることができる。
In addition, when the
図1及び図2に示すように、下地部材3においてプレート7の雌螺子部7cに対応する位置には、下地部材3を第1面3a側から第2面3b側まで貫通する複数(本実施形態では8個)の貫通穴3cが形成されている。この貫通穴3cを通じて雄螺子11をプレート7の雌螺子部7cに締め込むことで、円盤状部材5は下地部材3の第2面3b側に着脱可能に固定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
なお、下地部材3の中央には、プレート7の貫通穴7dに対応する貫通穴3dが形成されている。マウンタ40側から供給される研磨液は、貫通穴3d,7d,9aを通じて板状物21の上面に導かれる。
A through
また、下地部材3の第2面3b側には、平面視で円環状に形成された径の異なる複数の環状部材13が円盤状部材5を囲む同心状に固定されている。図4は、環状部材13の構成例を模式的に示す斜視図である。図4に示すように、環状部材13は、円環状のプレート15を含んでいる。
Further, on the
プレート15は、例えば、下地部材3と同様の樹脂を用いて、円盤状部材5のプレート7より大径に形成されており、略平坦な第1面15aと第2面15bとを有している。このプレート15の第1面15a側には、凹部の内周面に螺子(螺子溝)が切られた複数(本実施形態では8個)の雌螺子部15cが形成されている。
The
プレート15の第2面15b側には、プレート15と同様の円環状に形成された研磨布17が接着されている。この研磨布17は、例えば、粘着テープを用いてプレート15に接着されており、研磨の際に板状物21と接触する。なお、研磨布17は、任意の接着剤を用いてプレート15に接着されても良い。
On the
研磨布17の材質等は、円盤状部材5の研磨布9の材質等と同様である。ただし、円盤状部材5及び複数の環状部材15の少なくともいずれかには、他のいずれかとは異なる種類の研磨布が接着される。すなわち、研磨パッド1は、2種類以上の異なる研磨布を含んで構成される。ここで、種類が異なる、とは、材質や硬さ等の研磨能力に寄与する特徴が異なっていることをいう。
The material and the like of the
図1及び図2に示すように、下地部材3においてプレート15の雌螺子部15cに対応する位置には、下地部材3を第1面3a側から第2面3b側まで貫通する複数(本実施形態では8個)の貫通穴3eが形成されている。この貫通穴3eを通じて雄螺子19をプレート15の雌螺子部15cに締め込むことで、環状部材13は下地部材3の第2面3b側に固定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
図5は、研磨パッド1を研磨布9,17側から見た図である。円盤状部材5の径は、隣接する環状部材13の内径に等しくなっており、上述のように円盤状部材5及び複数の環状部材13を下地部材3に固定すると、図5に示すように、円盤状部材5の外周面5aには、隣接する環状部材13の内周面13aが接触する。
FIG. 5 is a view of the
また、隣接する2個の環状部材13において、内側の環状部材13の外径は、外側の環状部材13の内径に等しくなっており、図5に示すように、内側の環状部材13の外周面13bには、外側の環状部材13の内周面13aが接触する。すなわち、研磨パッド1には、円盤状部材5及び複数の環状部材13が同心状(年輪状)に隙間なく配置されている。
Further, in the two adjacent
このように構成された本実施形態に係る研磨パッド1では、円盤状部材5又は環状部材13毎に研磨布9,17を選択できるので、所望の仕様を満たす研磨パッド1を容易に形成できる。仕様の一例としては、図5に示すような4つの領域A1,A2,A3,A4のそれぞれに異なる種類の研磨布9,17を採用したものが挙げられる。もちろん、研磨パッド1の仕様はこれに限定されず、任意に設定、変更できる。
In the
また、本実施形態に係る研磨パッド1では、下地部材3に対して円盤状部材5及び環状部材13が雄螺子11,19で着脱自在に固定されている。そのため、円盤状部材5や環状部材13を組み替えることで、研磨の結果等に応じて研磨パッド1の仕様を迅速に変更できる。
Further, in the
なお、本実施形態に係る研磨パッド1の性質上、円盤状部材5及び環状部材13を下地部材3に固定しただけでは、研磨布9,17側の平坦性を十分に確保できないことがある。そのような場合には、板状物21を研磨する前に、研磨パッド1の研磨布9,17側をドレッシングして平坦化することが好ましい。
In addition, due to the properties of the
次に、本実施の形態に係る研磨パッド1が使用される研磨装置の例について説明する。図6は、研磨パッド1が使用される研磨装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図4に示すように、研磨装置2は、各構造を支持する基台4を備えている。
Next, an example of a polishing apparatus in which the
基台4の上面前端側には、開口4aが形成されており、この開口4a内には、研磨対象の板状物21を搬送する搬送機構6が設けられている。また、開口4aのさらに前方の領域には、板状物21を収容可能なカセット8a,8bが載置されている。板状物21は、例えば、円盤状に形成された半導体ウェーハや樹脂基板、セラミック基板等である。ただし、板状物21は、必ずしもこれらに限定されない。
An
カセット8aが載置される載置領域及び開口4aの後方には、板状物21の位置合わせを行う位置合わせ機構10が設けられている。位置合わせ機構10は、例えば、カセット8aから搬送機構6で搬送され、位置合わせ機構10に載置された板状物21の位置合わせを行う。
An
位置合わせ機構10の後方には、板状物21を吸引保持して旋回可能な搬入機構12が設けられている。搬入機構12の後方には、開口4bが形成されている。この開口4b内には、X軸移動テーブル14、X軸移動テーブル14をX軸方向(前後方向)に移動させるX軸移動機構(不図示)、及びX軸移動機構を覆う防塵防滴カバー16が設けられている。
Behind the
X軸移動機構は、X軸方向に平行な一対のX軸ガイドレール(不図示)を備えており、X軸ガイドレールには、X軸移動テーブル14がスライド可能に設置されている。X軸移動テーブル14の下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレールと平行なX軸ボールネジ(不図示)が螺合されている。 The X-axis movement mechanism includes a pair of X-axis guide rails (not shown) parallel to the X-axis direction, and an X-axis movement table 14 is slidably installed on the X-axis guide rails. A nut portion (not shown) is provided on the lower surface side of the X-axis moving table 14, and an X-axis ball screw (not shown) parallel to the X-axis guide rail is screwed to the nut portion.
X軸ボールネジの一端部には、X軸パルスモータ(不図示)が連結されている。X軸パルスモータでX軸ボールネジを回転させることで、X軸移動テーブル14はX軸ガイドレールに沿ってX軸方向に移動する。 An X-axis pulse motor (not shown) is connected to one end of the X-axis ball screw. By rotating the X-axis ball screw with the X-axis pulse motor, the X-axis moving table 14 moves in the X-axis direction along the X-axis guide rail.
X軸移動テーブル14上には、板状物21を吸引保持するチャックテーブル18が設けられている。チャックテーブル18は、モータ等の回転駆動源(不図示)と連結されており、鉛直方向(Z軸方向)に延びる回転軸の周りに回転する。
A chuck table 18 that sucks and holds the plate-
チャックテーブル18の上面は、板状物21を吸引保持する保持面18aとなっている。この保持面18aは、チャックテーブル18の内部に形成された流路(不図示)を通じて吸引源(不図示)と接続されている。搬入機構12で搬入された板状物21は、保持面18aに作用する吸引源の負圧でチャックテーブル18に吸引保持される。
The upper surface of the chuck table 18 is a holding
開口4bの後方には、柱状の支持構造20が略鉛直に立てられている。支持構造20の前面側には、Z軸移動機構22が設けられている。Z軸移動機構22は、支持構造20の前面に配置されZ軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール24を備えている。Z軸ガイドレール24には、Z軸移動プレート26がスライド可能に設置されている。
A
Z軸移動プレート26の後面側(裏面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール24と平行なZ軸ボールネジ28が螺合されている。Z軸ボールネジ28の一端部には、Z軸パルスモータ30が連結されている。Z軸パルスモータ30でZ軸ボールネジ28を回転させることで、Z軸移動プレート26はZ軸ガイドレール24に沿ってZ軸方向に移動する。
A nut portion (not shown) is provided on the rear surface side (back surface side) of the Z-
Z軸移動プレート26の前面(表面)には、支持具32が固定されている。この支持具32には、板状物21を研磨する研磨ユニット(研磨手段)34が支持されている。研磨ユニット34は、支持具32に固定されたスピンドルハウジング36を含む。スピンドルハウジング36には、Z軸方向に略平行な回転軸を構成するスピンドル(回転軸)38が収容されている。
A
スピンドルの下端部には、円盤状のマウンタ40が設けられている。マウンタ40の下面は、研磨パッド1の下地部材3側を吸引保持する保持面となっている。この保持面は、マウンタ40の内部に形成された流路(不図示)を通じて吸引源(不図示)と接続されている。研磨パッド1は、保持面に作用する吸引源の負圧でマウンタ40に吸引保持される。なお、研磨パッド1は、螺子等の固定具を用いてマウンタ40に固定されても良い。
A disc-shaped
図7は、板状物21が研磨される様子を模式的に示す側面図である。図7に示すように、スピンドル38には、配管42を介してスラリー等の研磨液を供給する研磨液供給源44が接続されている。スピンドル38及びマウンタ40の内部には、供給路38a,40aがそれぞれ形成されており、研磨液供給源44からの研磨液は、配管42、供給路38a,40a等を通じて研磨パッド1の貫通穴3d,7d,9aに供給される。
FIG. 7 is a side view schematically showing how the plate-
図7に示すように、板状物21をチャックテーブル18に吸引保持させた状態でチャックテーブル18と研磨パッド1とを相互に回転させて、研磨液を供給しながら板状物21の上面に研磨パッド1を接触させれば、板状物21を研磨できる。この研磨は、例えば、研磨ユニット34に隣接する非接触型の厚み測定器46で板状物21の厚みをリアルタイムに測定しながら行われる。
As shown in FIG. 7, while the plate-
図8は、研磨パッド1と板状物21との位置関係を模式的に示す図である。図7及び図8に示すように、研磨パッド1の回転軸と板状物21(チャックテーブル18)の回転軸とは一致しておらず、また、それぞれの中央部分と外周部分とで回転による速度も異なる。これにより、研磨パッド1と板状物21との接触頻度は、板状物21の全面において等しくならない。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the positional relationship between the
そのため、例えば、単一の研磨布で構成された研磨パッドを用いると、板状物には研磨の斑が発生し易くなる。具体的には、板状物の回転数が研磨パッドの回転数よりも大きい場合や、研磨パッドの回転数が被加工物の回転数よりも大きい場合には、外周部分の研磨が進み易く、研磨後の板状物は凸状になってしまう。 Therefore, for example, when a polishing pad composed of a single polishing cloth is used, polishing spots are likely to occur on the plate-like material. Specifically, when the rotational speed of the plate-like object is larger than the rotational speed of the polishing pad, or when the rotational speed of the polishing pad is larger than the rotational speed of the workpiece, polishing of the outer peripheral portion is easy to proceed, The plate-like product after polishing becomes convex.
一方、板状物の回転数と研磨パッドの回転数とが等しい場合には、一部の領域で研磨パッドと板状物との速度差がなくなり、研磨が進み難くなる。特に、外周部分で研磨が進み難いので、研磨後の板状物は凹状になってしまう。 On the other hand, when the rotational speed of the plate-like object is equal to the rotational speed of the polishing pad, there is no speed difference between the polishing pad and the plate-like object in a part of the region, and polishing is difficult to proceed. In particular, since polishing is difficult to proceed at the outer peripheral portion, the plate-like object after polishing becomes concave.
これに対して、本実施形態に係る研磨パッド1では、研磨レートを領域毎に設定できるので、上述のような研磨の斑を低減して板状物21を平坦化できる。また、板状物21との接触頻度に起因して研磨パッド1の摩耗量も領域毎に異なってくるが、本実施形態に係る研磨パッド1では、摩耗した領域毎に研磨布9,17(円盤状部材5、環状部材13)を適宜交換できる。
On the other hand, in the
なお、チャックテーブル18と研磨パッド1との回転数は、それぞれ、100rpm〜800rpm、好ましくは200rpm〜500rpmに制御される。ただし、チャックテーブル18の回転と研磨パッド1の回転とが同期すると、上述のように板状物21の研磨が進み難くなるので、チャックテーブル18の回転数と研磨パッド1の回転数とは僅かに異なっていることが好ましい。
In addition, the rotation speeds of the chuck table 18 and the
研磨ユニット34の近傍には、研磨パッド1の研磨布9,17側を洗浄する第1洗浄ノズル48、及びチャックテーブル18の保持面18aを洗浄する第2洗浄ノズル50が設けられている。第1洗浄ノズル48及び第2洗浄ノズル50によって、研磨パッド1及びチャックテーブル18は清浄な状態に保たれる。
In the vicinity of the polishing
搬入機構12と隣接する位置には、研磨後の板状物21を吸引保持して旋回可能な搬出機構52が設けられている。搬出機構52の前方、且つ開口4aの後方には、研磨後の板状物21を洗浄する洗浄ユニット54が設けられている。洗浄ユニット54で洗浄された板状物21は、搬送機構6で搬送され、例えば、カセット8bに収容される。
At a position adjacent to the carry-in
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、CMP等に使用可能な研磨装置2を例示しているが、本発明に係る研磨パッドは、研磨液を用いないドライポリッシュ等にも使用できる。 In addition, this invention is not limited to description of the said embodiment, A various change can be implemented. For example, in the above embodiment, the polishing apparatus 2 that can be used for CMP or the like is illustrated, but the polishing pad according to the present invention can also be used for dry polishing or the like that does not use a polishing liquid.
その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。 In addition, the configurations, methods, and the like according to the above-described embodiments can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the object of the present invention.
1 研磨パッド
3 下地部材(プラテン)
3a 第1面
3b 第2面
3c,3d,3e 貫通穴
5 円盤状部材
5a 外周面
7 プレート
7a 第1面
7b 第2面
7c 雌螺子部
7d 貫通穴
9 研磨布
9a 貫通穴
11 雄螺子
13 環状部材
13a 内周面
13b 外周面
15 プレート
15a 第1面
15b 第2面
15c 雌螺子部
17 研磨布
19 雄螺子
21 板状物
2 研磨装置
4 基台
4a,4b 開口
6 搬送機構
8a,8b カセット
10 位置合わせ機構
12 搬入機構
14 X軸移動テーブル
16 防塵防滴カバー
18 チャックテーブル
18a 保持面
20 支持構造
22 Z軸移動機構
24 Z軸ガイドレール
26 Z軸移動プレート
28 Z軸ボールネジ
30 Z軸パルスモータ
32 支持具
34 研磨ユニット(研磨手段)
36 スピンドルハウジング
38 スピンドル(回転軸)
38a 供給路
40 マウンタ(基台)
40a 供給路
42 配管
44 研磨液供給源
46 厚み測定器
48 第1洗浄ノズル
50 第2洗浄ノズル
52 搬出機構
54 洗浄ユニット
1
36
Claims (2)
該研磨装置の該基台に装着される下地部材と、
該下地部材に対してそれぞれ固定され、該下地部材に固定される側とは反対側にそれぞれ研磨布が接着された径の異なる複数の環状部材と、を備え、
一部の該環状部材には、他の一部の該環状部材とは異なる種類の研磨布が接着されており、
複数の該環状部材は、隣接する2個の該環状部材の内側の該環状部材の外周面に外側の該環状部材の内周面が接触して全ての該環状部材が同心状に配置されるように、該下地部材に対してそれぞれ着脱自在に固定されることを特徴とする研磨パッド。 A polishing pad attached to a disk-shaped base connected to a rotating shaft of a polishing apparatus for polishing a plate-like object,
A base member mounted on the base of the polishing apparatus;
A plurality of annular members having different diameters, each fixed to the base member, and each having an abrasive cloth bonded to the side opposite to the side fixed to the base member;
A part of the annular member is bonded with a different kind of polishing cloth from the other part of the annular member,
The plurality of annular members are arranged concentrically with the outer peripheral surface of the annular member inside the two adjacent annular members contacting the inner peripheral surface of the outer annular member. As described above, the polishing pad is detachably fixed to the base member.
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