JP2022017062A - 片面研磨装置及び片面研磨方法、並びに研磨パッド - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエーハの片面研磨(特には真空吸着式の脱着可能な研磨定盤を用いる片面研磨)において、研磨後にウエーハのNT品質が悪化するのを抑制することができる片面研磨装置を提供する。【解決手段】真空吸着用の溝有するベース定盤と、真空吸着で固定された脱着可能な研磨定盤と、研磨パッドと、ウエーハを保持する研磨ヘッドを有しており、研磨ヘッドに保持されたウエーハの表面を研磨パッドに摺接させて研磨する片面研磨装置であって、研磨パッドは、ウエーハの表面を研磨する研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、研磨パッドの圧縮率が16%以上のものである片面研磨装置。【選択図】図1
Description
本発明は片面研磨装置及び片面研磨方法、並びに研磨パッドに関するものであり、特には、研磨後のウエーハのナノトポグラフィ(Nanotopography:以下、NTとも言う)の悪化を抑制する片面研磨装置及び片面研磨方法、並びに研磨パッドに関する。
半導体ウェーハの研磨で使用されている片面研磨(CMP)(例えば特許文献1)は、研磨パッド交換の立ち上げ研磨による装置稼働率低下を懸念して、加工装置(研磨装置)とは別の装置で研磨パッドの立ち上げを行い、定盤ごと装置に入れ替える方法が実施されている。
この定盤を脱着する方式は、装置のベース定盤(例えばセラミクス製)の上に脱着可能な研磨定盤(以下、脱着定盤とも言う)を真空吸着で固定する方式が取られている。真空吸着方式は、ベース定盤側に同心円状や放射状の溝路が形成されており、該溝の上に脱着定盤を載せて真空吸着するものである。この真空吸着方式での問題は、脱着定盤の厚さが20mm以下では真空吸着による変形が発生する事が分かっている。現在、脱着定盤は20mm以上30mm以下の定盤厚さのものを適用していた。
この定盤を脱着する方式は、装置のベース定盤(例えばセラミクス製)の上に脱着可能な研磨定盤(以下、脱着定盤とも言う)を真空吸着で固定する方式が取られている。真空吸着方式は、ベース定盤側に同心円状や放射状の溝路が形成されており、該溝の上に脱着定盤を載せて真空吸着するものである。この真空吸着方式での問題は、脱着定盤の厚さが20mm以下では真空吸着による変形が発生する事が分かっている。現在、脱着定盤は20mm以上30mm以下の定盤厚さのものを適用していた。
その際、脱着定盤には硬度(アスカーC)60、圧縮率18%、厚さ1.3mmの研磨パッド(不織布タイプ)で、加工原料のNT品質レベルがNT(SQMM)_2mmが6nm、NT(SQMM)_10mmが13nm程度では、定盤真空吸着時の影響は問題無かった。
近年フラットネス品質向上のため研磨パッド表層でのクリープ変形を抑制する為に、研磨パッドの硬質化を図り、厚さ0.8mm以下で硬度(アスカーC)63、圧縮率12%で実施しており、また、他工程でのNT品質の改善が進み、片面研磨に供給される原料のNT品質が、NT(SQMM)_2mmが3.5nm以下、NT(SQMM)_10mmが12.0nm以下と良くなった。このような場合において、研磨後のウエーハのNTの悪化が目立つようになってきた。
近年フラットネス品質向上のため研磨パッド表層でのクリープ変形を抑制する為に、研磨パッドの硬質化を図り、厚さ0.8mm以下で硬度(アスカーC)63、圧縮率12%で実施しており、また、他工程でのNT品質の改善が進み、片面研磨に供給される原料のNT品質が、NT(SQMM)_2mmが3.5nm以下、NT(SQMM)_10mmが12.0nm以下と良くなった。このような場合において、研磨後のウエーハのNTの悪化が目立つようになってきた。
上記の研磨パッドの硬質化や研磨加工前の原料(ウエーハ)のNT品質の向上により、ウェーハを研磨する面の凹凸がウェーハ表面に転写されて、NTが悪化してしまう問題が発生した。すなわち、脱着定盤がベース定盤の溝に倣うように変形が起こり、脱着定盤の変形が研磨パッド表層に微弱に影響を及ぼし、その変形がウェーハ表面に転写され、表面のNT品質が向上したウエーハにおいてはその影響力が強くなってきた。例えば上記NT品質のものを研磨加工することで、研磨前に比べて研磨後のNTが1~2nm程度悪化していた。
このように、近年、NTの改善が進んでSQMMモードで2mmでは3.5nm以下,10mmでは12.0nm以下の品質レベルが良くなった原料が投入されることも有り、ウェーハ表面の凹凸転写が見えやすくなった。
このように、近年、NTの改善が進んでSQMMモードで2mmでは3.5nm以下,10mmでは12.0nm以下の品質レベルが良くなった原料が投入されることも有り、ウェーハ表面の凹凸転写が見えやすくなった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ウエーハの片面研磨(特には真空吸着式の脱着可能な研磨定盤を用いる片面研磨)において、研磨後にウエーハのNT品質が悪化するのを抑制することができる片面研磨装置及び片面研磨方法、並びに研磨パッドを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、真空吸着用の溝を上面に有するベース定盤と、該ベース定盤の上面に真空吸着で固定された脱着可能な研磨定盤と、該研磨定盤に貼付された研磨パッドと、ウエーハを保持する研磨ヘッドを有しており、前記研磨ヘッドに保持された前記ウエーハの表面を前記研磨パッドに摺接させて研磨する片面研磨装置であって、
前記研磨パッドは、前記ウエーハの表面を研磨する研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、前記研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、
前記研磨パッドの圧縮率が16%以上のものであることを特徴とする片面研磨装置を提供する。
前記研磨パッドは、前記ウエーハの表面を研磨する研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、前記研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、
前記研磨パッドの圧縮率が16%以上のものであることを特徴とする片面研磨装置を提供する。
このように、特にはPETシート層と弾性層を設け、かつ、研磨パッドの全体における圧縮率が16%以上のものであれば、真空吸着によって、ベース定盤の真空吸着用の溝に倣う様に、研磨定盤や研磨パッドが微弱に変形した状態となっても、その変形を研磨パッドの弾性層により吸収し、PETシート層で平坦な基準面(研磨パッドにおいてウエーハに接する研磨加工面)を維持することができ、研磨パッドの凹凸を解消することが可能になる。研磨パッドの研磨加工面の凹凸が解消されることで、従来生じていた、真空吸着用の溝を起因とする研磨後のウエーハのNT悪化を抑制することができる。
このとき、前記弾性層は、PET基材と、該PET基材上にシリコーン樹脂が熱架橋してなるシリコーンシートを有しており、
前記第二粘着層側に前記PET基材が位置しており、前記第三粘着層側に前記シリコーンシートが位置しているものであり、
前記シリコーンシートは、厚さが30μm以上500μm以下のものとすることができる。
前記第二粘着層側に前記PET基材が位置しており、前記第三粘着層側に前記シリコーンシートが位置しているものであり、
前記シリコーンシートは、厚さが30μm以上500μm以下のものとすることができる。
弾性層が上記材質であれば、より効果的に、上記の真空吸着用の溝を起因とする変形を吸収することができる。
またシリコーンシートの厚さが30μm以上であれば、シリコーンシートの厚さむらがより小さいものとすることができる。また、500μm以下であれば、シリコーンシートのフラットネス(特に外周部)が悪化するのを抑制することができる。このように上記数値範囲内であれば、厚さむらやフラットネスの面で好ましく、ウエーハ研磨に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
またシリコーンシートの厚さが30μm以上であれば、シリコーンシートの厚さむらがより小さいものとすることができる。また、500μm以下であれば、シリコーンシートのフラットネス(特に外周部)が悪化するのを抑制することができる。このように上記数値範囲内であれば、厚さむらやフラットネスの面で好ましく、ウエーハ研磨に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
また、前記PETシート層は、厚さが100μm以上350μm以下のものとすることができる。
このようにPETシート層の厚さが100μm以上であれば、より効果的に、平坦な基準面を維持することができる。また、350μm以下であれば、1枚のPET製のシートにより簡便にこの層を形成することができる。
また本発明は、ベース定盤と、該ベース定盤に真空吸着で固定された研磨定盤と、該研磨定盤に貼付された研磨パッドと、ウエーハを保持する研磨ヘッドを有する片面研磨装置を用いて、前記研磨ヘッドに保持された前記ウエーハの表面を前記研磨パッドに摺接させて研磨する片面研磨方法であって、
前記片面研磨装置として、上記本発明の片面研磨装置を用いて研磨することを特徴とする片面研磨方法を提供する。
前記片面研磨装置として、上記本発明の片面研磨装置を用いて研磨することを特徴とする片面研磨方法を提供する。
このような片面研磨方法であれば、研磨パッドの弾性層によって上記の真空吸着用の溝を起因とする変形を吸収し、PETシート層で平坦な基準面を維持して研磨パッドの凹凸を解消しつつ研磨することができる。その結果、研磨パッドの研磨加工面の凹凸が解消され、研磨後のウエーハのNT悪化を抑制することができる。
また本発明は、片面研磨装置の研磨定盤に貼付され、ウエーハの表面を研磨するための研磨パッドであって、
前記研磨パッドは、前記ウエーハの表面を研磨する研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、前記研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、
前記研磨パッドの圧縮率が16%以上のものであることを特徴とする研磨パッドを提供する。
前記研磨パッドは、前記ウエーハの表面を研磨する研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、前記研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、
前記研磨パッドの圧縮率が16%以上のものであることを特徴とする研磨パッドを提供する。
このような研磨パッドであれば、特には、ベース定盤の真空吸着用の溝を有する上面に真空吸着で固定された脱着可能な研磨定盤に貼付してウエーハを研磨する場合に極めて有効であり、真空吸着用の溝を起因とする研磨後のウエーハのNT悪化を抑制することができる研磨パッドとなる。
以上のように、本発明の片面研磨装置及び片面研磨方法、並びに研磨パッドであれば、ウエーハの片面研磨において、研磨後にウエーハのNT品質が悪化するのを抑制することができる。
前述したように、真空吸着方式の脱着可能な研磨定盤を用いて片面研磨を行った場合、ベース定盤の真空吸着用の溝を起因とする研磨定盤や研磨パッドに変形が生じる。近年のウエーハ表面のNT品質の向上に伴い、その変形によるNT品質への影響力が大きくなってきた。そこで本発明者らが鋭意研究を行ったところ、研磨定盤に貼付する研磨パッドが、研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、この研磨パッドの圧縮率が16%以上のものであれば、弾性層で上記真空吸着用の溝を起因とする変形を吸収するとともに、PETシート層により平坦な研磨加工面を維持することができ、研磨パッドの凹凸を解消可能であり、研磨後のウエーハのNT品質の悪化を防止できることを見出し、本発明を完成させた。
以下、本発明について図面を参照して実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に本発明の片面研磨装置の一例の概略を示す。なお、ウエーハの研磨工程は、例えば、一次研磨工程(両面研磨装置)、二次研磨工程(片面研磨装置:不織布タイプの研磨パッド)、仕上げ研磨工程(片面研磨装置:スエードタイプの研磨パッド)からなるが、本発明の片面研磨装置は、二次研磨工程で使用されるものに好適である。ただし、この研磨に限定されるものではない。そして図1に示すように、この片面研磨装置1は、真空吸着用の溝2を上面に有するベース定盤3と、該ベース定盤3の上面に真空吸着で固定された脱着可能な研磨定盤4(例えば厚さが30mm以下のもの)と、該研磨定盤4に貼付された本発明の研磨パッド5と、ウエーハWを保持する研磨ヘッド6、研磨パッド5上にスラリーを供給するノズル7を有している。
ベース定盤3は、溝2を介してその上面に研磨定盤4を真空吸着できるようになっている。またベース定盤3は回転可能であり、真空吸着された研磨定盤4も一体となって回転可能になっている。また、研磨ヘッド6は、研磨時、ウエーハWを保持して研磨パッド5にウエーハWの表面を摺接させて研磨するためのものである。ベース定盤3、研磨定盤4、研磨ヘッド6、ノズル7自体は特に限定されるものではなく、例えば従来と同様のものを用いることができる。
図1に本発明の片面研磨装置の一例の概略を示す。なお、ウエーハの研磨工程は、例えば、一次研磨工程(両面研磨装置)、二次研磨工程(片面研磨装置:不織布タイプの研磨パッド)、仕上げ研磨工程(片面研磨装置:スエードタイプの研磨パッド)からなるが、本発明の片面研磨装置は、二次研磨工程で使用されるものに好適である。ただし、この研磨に限定されるものではない。そして図1に示すように、この片面研磨装置1は、真空吸着用の溝2を上面に有するベース定盤3と、該ベース定盤3の上面に真空吸着で固定された脱着可能な研磨定盤4(例えば厚さが30mm以下のもの)と、該研磨定盤4に貼付された本発明の研磨パッド5と、ウエーハWを保持する研磨ヘッド6、研磨パッド5上にスラリーを供給するノズル7を有している。
ベース定盤3は、溝2を介してその上面に研磨定盤4を真空吸着できるようになっている。またベース定盤3は回転可能であり、真空吸着された研磨定盤4も一体となって回転可能になっている。また、研磨ヘッド6は、研磨時、ウエーハWを保持して研磨パッド5にウエーハWの表面を摺接させて研磨するためのものである。ベース定盤3、研磨定盤4、研磨ヘッド6、ノズル7自体は特に限定されるものではなく、例えば従来と同様のものを用いることができる。
なお、ベース定盤3の真空吸着用の溝2の一例を図2の上面図に示す。図2に示す例では、複数の同心円状の複数の溝と放射状に延びる複数の溝とが組み合わさって形成されている。しかし、これに限定されず、同心円状の複数の溝のみ、または放射状に延びる複数の溝のみとすることもできるし、あるいはさらに別の形状の溝とすることもできる。本数やその深さも特に限定されず、研磨定盤4を適切に真空吸着できるものであれば良い。
図3に本発明の研磨パッド5の一例を示す。なお、層の位置関係が分かりやすいように、定盤(ベース定盤3と研磨定盤4)も併せて図示している。
研磨パッド5は、その表面側(研磨加工面であり、研磨対象のウエーハWと接する側)から研磨定盤4側に向かって順に、研磨層8と、第一粘着層9と、PET(ポリエチレンテレフタレート)シート層10と、第二粘着層11と、弾性層12と、第三粘着層13とからなっている。
研磨層8はウエーハWを研磨することができればよく、特に限定されないが、例えば不織布からなるものとすることができる。材質としては、綿、麻、絹、毛などの天然繊維や、レーヨン、キュプラ、リヨセル、アセテート、トリアセテート、ポリエステル、ナイロン、アクリル、ビニロン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィドなどの化学繊維などが挙げられる。好ましくはナイロン繊維にポリウレタンを含浸した不織布で、バフィングにより厚さを0.8~1.5mm程度とすることができる。
研磨パッド5は、その表面側(研磨加工面であり、研磨対象のウエーハWと接する側)から研磨定盤4側に向かって順に、研磨層8と、第一粘着層9と、PET(ポリエチレンテレフタレート)シート層10と、第二粘着層11と、弾性層12と、第三粘着層13とからなっている。
研磨層8はウエーハWを研磨することができればよく、特に限定されないが、例えば不織布からなるものとすることができる。材質としては、綿、麻、絹、毛などの天然繊維や、レーヨン、キュプラ、リヨセル、アセテート、トリアセテート、ポリエステル、ナイロン、アクリル、ビニロン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィドなどの化学繊維などが挙げられる。好ましくはナイロン繊維にポリウレタンを含浸した不織布で、バフィングにより厚さを0.8~1.5mm程度とすることができる。
第一粘着層9、第二粘着層11、第三粘着層13としては、各々の上下の層または定盤を互いに接着して固定できるものであればよく、特に限定されないが、例えば材質が天然ゴム系またはアクリル系からなるものとすることができる。第一粘着層9、第二粘着層11、第三粘着層13の厚さとしては、それぞれ、30~50μm、30~50μm、10~30μm程度とすることができる。
またPETシート層10は、例えば市販されているような材質がPETのシート状のものとすることができ、その厚さは特に限定されないが、例えば100μm以上350μm以下とすることができる。100μm以上であれば、平坦な研磨加工面をより効果的に維持することができる。また、複数枚のシートを重ねて構成してPETシート層10を厚く形成することも可能であるが、350μm程度の厚さもあれば研磨加工面の平坦性の維持の点でも十分であり、しかもその厚さであれば1枚のシートで足りるため簡便である。好ましくは188±10%(170μm~207μm)程度の厚さとすることができる。
またその厚さむらも特に限定されないが、例えば2~8%程度の範囲のものとすることができる。厚さむらが少ないほど、研磨加工面の平坦性の維持としてはより好ましい。
またその厚さむらも特に限定されないが、例えば2~8%程度の範囲のものとすることができる。厚さむらが少ないほど、研磨加工面の平坦性の維持としてはより好ましい。
また弾性層12は、真空吸着用の溝2を起因とする変形を十分に吸収しやすい弾性体のものであればよく特に限定されないが、好ましくは、PET基材14と、その表面にシリコーン樹脂が熱架橋してなるシリコーンシート15を有するものとすることができる。第二粘着層11側にPET基材14が位置し、第三粘着層13側にシリコーンシート15が位置している。一例としては、25μmの厚さのPET基材14にポリオルガノシロキサンから成るシリコーン樹脂(分子量5000~30000)を含有する塗工液を塗布し、150℃で焼成して架橋させたシリコーンシート15(厚さが30μm~500μm)とすることができる。このような材質のものであれば、溝2が起因の変形を一層効果的に吸収しやすい。また、シリコーンシート15の厚さが30μm以上であれば、その厚さむらがより小さいものを用意しやすい。そして500μm以下であれば、そのフラットネス(特に外周部)が悪化するのを抑制することができるので、より好ましい。
上記例ではシリコーン樹脂を熱架橋してなるものを挙げたが、シリコーンスポンジなどでもよい。
上記例ではシリコーン樹脂を熱架橋してなるものを挙げたが、シリコーンスポンジなどでもよい。
そして特にPETシート層10と弾性層12を有する本発明の研磨パッド5は、その厚さ方向における全体の圧縮率が16%以上のものである。圧縮率の上限値は特に限定されないが、例えば30%もあれば十分である。研磨時の研磨加工面の平坦性の維持を考慮すると、その程度を上限値とするのがより好ましい。
圧縮率が16%未満であると、研磨時に溝2が起因の変形を十分に吸収することができず、研磨パッドの表面に凹凸が生じ、研磨後のウエーハのNT品質を悪化させてしまう。一方で本発明の研磨パッド5であれば、上記変形を効果的に吸収することができるとともに表面の平坦性を維持して凹凸を抑制することができ、研磨後のウエーハのNT品質の悪化を防ぐことができる。
圧縮率が16%未満であると、研磨時に溝2が起因の変形を十分に吸収することができず、研磨パッドの表面に凹凸が生じ、研磨後のウエーハのNT品質を悪化させてしまう。一方で本発明の研磨パッド5であれば、上記変形を効果的に吸収することができるとともに表面の平坦性を維持して凹凸を抑制することができ、研磨後のウエーハのNT品質の悪化を防ぐことができる。
例えば図8に示すような従来品の場合、その研磨パッド105は、ベース定盤103(真空吸着用の溝102)に真空吸着された研磨定盤104上に、研磨層108(0.8mm)、第一粘着層109(40μm)、PETシート層110(25μm)、第二粘着層111(40μm)が積層してなっている。この従来品では圧縮率は12%程度であり、図9に示すように溝102が起因の変形が研磨パッド105で吸収しきれず、その表面に凹凸として生じる。この凹凸が研磨対象のウエーハの表面に転写されて、NT品質に悪影響を及ぼしてしまう。
一方で本発明の研磨パッド5は、図4に示す例では、研磨層8(0.8mm)、第一粘着層9(40μm)、PETシート層10(188μm)と、第二粘着層11(40μm)、弾性層12(25μmのPET基材14と30μmのシリコーンシート15)、第三粘着層13(10μm)が積層してなっており、圧縮率は16%である。このような本発明品では、溝2が起因の変形を研磨パッド5が十分に吸収して平坦な研磨加工面を維持することができ、研磨後のウエーハのNT品質の悪化を抑制することができる。
なお、本発明でいう圧縮率とはJIS L-1096によるものである。圧縮率の測定方法としては、まず、試験片(研磨パッド)を3枚重ねて、初期荷重W0(50gf/cm2)を負荷し1分後の厚さT1を読む。同時に荷重W1(300gf/cm2)に増し、1分後の厚さT2を読む。そして次式より圧縮率を求める。
なお、厚さの測定機として、インテック社製のSE-15を用いた。
なお、厚さの測定機として、インテック社製のSE-15を用いた。
ここで、本発明者らが圧縮率16%という基準を見出すに至った実験について説明する。
研磨パッドの圧縮率を振る為に、弾性層の樹脂(シリコーンシート)厚さとPETシート層の厚さを変えたものを作り、ウエーハに二次研磨加工のみ実施して加工後のNTの悪化量をWS2(KLA社製 WaferSight2)により測定し、研磨パッド圧縮率とNT品質(SQMMモード:2mm/10mm)の関係を調べた。
研磨パッドの圧縮率を振る為に、弾性層の樹脂(シリコーンシート)厚さとPETシート層の厚さを変えたものを作り、ウエーハに二次研磨加工のみ実施して加工後のNTの悪化量をWS2(KLA社製 WaferSight2)により測定し、研磨パッド圧縮率とNT品質(SQMMモード:2mm/10mm)の関係を調べた。
PETシート層厚さは厚さむら5%以下のシートを25、50、188、350μmの4水準準備し、弾性層のシリコーンシート厚さは、25μmのPET基材にシリコーン樹脂(分子量30000)を含有する塗工液の塗布量を変えて10、30、100、500μmの厚さになる様に焼成し架橋させた。研磨層(不織布で、厚さは0.8mm)+第一粘着層(40μm)+PETシート層+第二粘着層(40μm)+弾性層(25μmのPET基材+シリコーンシート)+第三粘着層(10μm)で構成された研磨パッドに対して圧縮率を調べ、12、14、15、16、18、20%に振った。なお、圧縮率が12%の場合は、図8と同様の構成で、研磨層+第一粘着層(40μm)+PETシート層(25μm)+第二粘着層(40μm)である。
圧縮率を振った研磨パッドを研磨定盤に貼り、ウエーハに対して研磨加工を行った後、NTを測定した。研磨加工としては、コロイダルシリカ入りのスラリを用い、直径300mmウエーハ(P-品で面方位<100>、かつ、一次研磨終了後のものでNT(SQMM)_2mm=3.5nm以下、NT(SQMM)_10mm=12.0nm以下)の片面研磨を行った。
圧縮率を振った研磨パッドを研磨定盤に貼り、ウエーハに対して研磨加工を行った後、NTを測定した。研磨加工としては、コロイダルシリカ入りのスラリを用い、直径300mmウエーハ(P-品で面方位<100>、かつ、一次研磨終了後のものでNT(SQMM)_2mm=3.5nm以下、NT(SQMM)_10mm=12.0nm以下)の片面研磨を行った。
研磨パッドの圧縮率、PETシート層厚さ、弾性層の樹脂(シリコーンシート)厚さ、NT悪化量(各々、ウエーハ3枚の平均値)、NT悪化の良し悪しの項目を表1にまとめた。なお、NT悪化の良し悪しについては、NTがSQMMモードで2mmでの悪化量が平均で1.0nm未満、10mmでの悪化量が平均で1.4nm未満の場合を合格(○)とし、逆に、各々、1.0nm以上、1.4nm以上を不合格(×)とした。
また研磨パッドの圧縮率、NT悪化量の関係を図5に示す。●がSQMMモードで2mmの場合、×がSQMMモードで10mmの場合である。
また研磨パッドの圧縮率、NT悪化量の関係を図5に示す。●がSQMMモードで2mmの場合、×がSQMMモードで10mmの場合である。
従来品の圧縮率12~15%は加工前後のNT悪化量が大きいが、圧縮率16%以上の本発明品では悪化量が小さい傾向を確認した。これは、弾性層とPETシート層を有し、16%以上もの圧縮率を有する本発明の研磨パッドによって、研磨定盤を真空吸着する溝で発生した微弱な変形を吸収するとともに研磨加工面を維持することができたためと考えられる。
なお、圧縮率が16%、PETシート層厚さが100μm、弾性層の樹脂厚さが30μmの場合も同様にしてNT悪化の良し悪しを調査したところ、合格であった。
このような実験をもとに、本発明者らは16%という研磨パッドの圧縮率の臨界値を見出した。
なお、圧縮率が16%、PETシート層厚さが100μm、弾性層の樹脂厚さが30μmの場合も同様にしてNT悪化の良し悪しを調査したところ、合格であった。
このような実験をもとに、本発明者らは16%という研磨パッドの圧縮率の臨界値を見出した。
また、本発明の片面研磨方法においては、図1、3に示すような本発明の研磨パッド5を有する本発明の片面研磨装置1を用いてウエーハWの表面を研磨する。すなわち、ベース定盤3の上面に研磨定盤4を載せ、溝2を介して研磨定盤4を真空吸着して固定する。研磨定盤4の上面には研磨パッド5を貼付しておく。一方、研磨ヘッド6にはウエーハWを保持する。ノズル7からスラリを供給しつつ、研磨ヘッド6と、ベース定盤3(および研磨定盤4)を各々回転させてウエーハWの表面を研磨パッド5に摺接させて研磨加工を行う。
上記のように溝2が起因の変形を研磨パッド5が吸収して研磨加工面の平坦に維持することができるので、研磨後のウエーハのNTの悪化を抑制することが可能である。
上記のように溝2が起因の変形を研磨パッド5が吸収して研磨加工面の平坦に維持することができるので、研磨後のウエーハのNTの悪化を抑制することが可能である。
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
図1、3に示すような本発明の研磨パッドを有する本発明の片面研磨装置を用いてウエーハの研磨加工を行った。研磨パッドは、研磨層(不織布で、厚さは0.8mm)+第一粘着層(40μm)+PETシート層(188μm)+第二粘着層(40μm)+弾性層(25μmのPET基材+30μmのシリコーンシート)+第三粘着層(10μm)の構成で、圧縮率が16%のものとした。
セラミクス製の脱着定盤(研磨定盤)に研磨パッドを貼り付け、研磨パッドの立ち上げを実施後にベース定盤に真空吸着で取り付け、研磨加工を行った。研磨はコロイダルシリカタイプのKOHベース研磨剤(スラリ)を用いた。加工原料は直径300mm、P-品で面方位<100>、一次研磨終了後のウェーハでNT(SQMM)_2mm=3.5nm以下、NT(SQMM)_10mm=12.0nm以下のものとした。
WaferSight2を用いて加工前後にNTの測定をし、研磨後のNT悪化量を算出し、その平均値を求めた。
図1、3に示すような本発明の研磨パッドを有する本発明の片面研磨装置を用いてウエーハの研磨加工を行った。研磨パッドは、研磨層(不織布で、厚さは0.8mm)+第一粘着層(40μm)+PETシート層(188μm)+第二粘着層(40μm)+弾性層(25μmのPET基材+30μmのシリコーンシート)+第三粘着層(10μm)の構成で、圧縮率が16%のものとした。
セラミクス製の脱着定盤(研磨定盤)に研磨パッドを貼り付け、研磨パッドの立ち上げを実施後にベース定盤に真空吸着で取り付け、研磨加工を行った。研磨はコロイダルシリカタイプのKOHベース研磨剤(スラリ)を用いた。加工原料は直径300mm、P-品で面方位<100>、一次研磨終了後のウェーハでNT(SQMM)_2mm=3.5nm以下、NT(SQMM)_10mm=12.0nm以下のものとした。
WaferSight2を用いて加工前後にNTの測定をし、研磨後のNT悪化量を算出し、その平均値を求めた。
(比較例)
図8に示すような従来の研磨パッドを有する従来の片面研磨装置を用いてウエーハの研磨加工を行った。研磨パッドは、研磨層(不織布で、厚さは0.8mm)+第一粘着層(40μm)+PETシート層(25μm)+第二粘着層(40μm)の構成で、圧縮率が12%のものとした。
それ以外は実施例と同様にして、研磨加工、加工前後のNTの測定、研磨後のNT悪化量(平均値)の算出を行った。
図8に示すような従来の研磨パッドを有する従来の片面研磨装置を用いてウエーハの研磨加工を行った。研磨パッドは、研磨層(不織布で、厚さは0.8mm)+第一粘着層(40μm)+PETシート層(25μm)+第二粘着層(40μm)の構成で、圧縮率が12%のものとした。
それ以外は実施例と同様にして、研磨加工、加工前後のNTの測定、研磨後のNT悪化量(平均値)の算出を行った。
実施例および比較例における、NT(SQMM_2nm)の悪化量(加工前後の差)とその相対度数の関係を図6、悪化量の平均値を表2に示す。また、NT(SQMM_10nm)の場合の関係を図7、悪化量の平均値を表3に示す。
NT悪化量の比較から、従来品の研磨パッド(片面研磨装置)で加工した場合に比べて本発明の研磨パッド(片面研磨装置)で加工した方がNTの悪化量が小さい。NT(SQMM_2nm)の悪化量(平均)では、本発明の場合は1.0nm未満である0.7nm程度であるのに対し、従来品では1.0nm以上である。またNT(SQMM_10nm)の悪化量(平均)では、本発明の場合は1.4nm未満である1.3nm程度であるのに対し、従来品では1.4nm以上である。このように加工前のNTレベルが良い状態であり、溝起因の変形が生じやすい原料(ウエーハ)であっても、NT品質の悪化を抑制し、加工前と同等のレベルに近い状態で維持することが可能であることを確認した。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…本発明の片面研磨装置、 2…真空吸着用の溝、 3…ベース定盤、
4…研磨定盤、 5…本発明の研磨パッド、 6…研磨ヘッド、 7…ノズル、
8…研磨層、 9…第一粘着層、 10…PETシート層、 11…第二粘着層、
12…弾性層、 13…第三粘着層、 14…PET基材、
15…シリコーンシート、 W…ウエーハ。
4…研磨定盤、 5…本発明の研磨パッド、 6…研磨ヘッド、 7…ノズル、
8…研磨層、 9…第一粘着層、 10…PETシート層、 11…第二粘着層、
12…弾性層、 13…第三粘着層、 14…PET基材、
15…シリコーンシート、 W…ウエーハ。
Claims (5)
- 真空吸着用の溝を上面に有するベース定盤と、該ベース定盤の上面に真空吸着で固定された脱着可能な研磨定盤と、該研磨定盤に貼付された研磨パッドと、ウエーハを保持する研磨ヘッドを有しており、前記研磨ヘッドに保持された前記ウエーハの表面を前記研磨パッドに摺接させて研磨する片面研磨装置であって、
前記研磨パッドは、前記ウエーハの表面を研磨する研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、前記研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、
前記研磨パッドの圧縮率が16%以上のものであることを特徴とする片面研磨装置。 - 前記弾性層は、PET基材と、該PET基材上にシリコーン樹脂が熱架橋してなるシリコーンシートを有しており、
前記第二粘着層側に前記PET基材が位置しており、前記第三粘着層側に前記シリコーンシートが位置しているものであり、
前記シリコーンシートは、厚さが30μm以上500μm以下のものであることを特徴とする請求項1に記載の片面研磨装置。 - 前記PETシート層は、厚さが100μm以上350μm以下のものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の片面研磨装置。
- ベース定盤と、該ベース定盤に真空吸着で固定された研磨定盤と、該研磨定盤に貼付された研磨パッドと、ウエーハを保持する研磨ヘッドを有する片面研磨装置を用いて、前記研磨ヘッドに保持された前記ウエーハの表面を前記研磨パッドに摺接させて研磨する片面研磨方法であって、
前記片面研磨装置として、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の片面研磨装置を用いて研磨することを特徴とする片面研磨方法。 - 片面研磨装置の研磨定盤に貼付され、ウエーハの表面を研磨するための研磨パッドであって、
前記研磨パッドは、前記ウエーハの表面を研磨する研磨層と、第一粘着層と、PETシート層と、第二粘着層と、弾性層と、前記研磨定盤に貼付するための第三粘着層とが順に積層されているものであり、
前記研磨パッドの圧縮率が16%以上のものであることを特徴とする研磨パッド。
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