JP2022148596A - 研磨パッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】終点検出窓を有する研磨パッドをより簡易に製造することのできる製造方法を提供する。【解決手段】終点検出窓付き研磨層を備える研磨パッドの製造方法であって、金型２０内に終点検出窓用部材１０を固定し、該終点検出窓用部材１０と接触した状態で硬化性樹脂３０を硬化して、終点検出窓用部材１０が組み込まれた樹脂シートを形成する硬化工程と、前記樹脂シートをスライスして研磨層を形成するスライス工程と、を有し、前記硬化工程において、前記終点検出窓用部材１０が、前記金型２０上部に設置した位置固定治具２１により吊り下げられて固定される、研磨パッドの製造方法。【選択図】図４

Description

本発明は、研磨パッドの製造方法に関する。

半導体製造工程においては、絶縁膜成膜後の平坦化や金属配線の形成過程で化学機械研磨（ＣＭＰ）が使用される。化学機械研磨に要求される重要な技術の一つとして、研磨プロセスが完了したかどうかを検出する研磨終点検出がある。例えば、目標とする研磨終点に対する過研磨や研磨不足は製品不良に直結する。そのため、化学機械研磨では、研磨終点検出により研磨量を厳しく管理する必要がある。

化学機械研磨は複雑なプロセスであり、研磨装置の運転状態や消耗品（スラリー、研磨パッド、ドレッサー等）の品質や研磨過程における経時的な状態のばらつきの影響によって、研磨速度（研磨レート）が変化する。さらに、近年半導体製造工程で求められる残膜厚の精度、面内均一性はますます厳しくなっている。このような事情から、十分な精度の研磨終点検出はより困難となってきている。

研磨終点検出の主な方法としては、光学式終点検出方式、トルク終点検出方式、渦電流終点検出方式などが知られており、光学式終点検出方式では、研磨パッド上に設けた透明な窓部材を通してウエハに光を照射し、反射光をモニタすることで終点検出を行う。

このような光学式終点検出方式を用いる研磨パッドの製造方法として、例えば、特許文献１には、金型の底面にライナーを設けて窓用ブロックを固定して、その後硬化性材料を金型に充填して、硬化させる研磨パッドの製造方法が開示されている。

特開2013-197597号公報

しかしながら、特許文献１のように金型の底面で窓用ブロックを固定する方法では、硬化の際の熱によってライナーが変形すると、金型に窓用ブロックを垂直に固定できないという問題が生じる。また、ライナーには窓用ブロックが直接固定されているため、再使用することが難しく、製造コストに問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、終点検出窓を有する研磨パッドをより簡易に製造することのできる製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔１〕
終点検出窓付き研磨層を備える研磨パッドの製造方法であって、
金型内に終点検出窓用部材を固定し、該終点検出窓用部材と接触した状態で硬化性樹脂を硬化して、終点検出窓用部材が組み込まれた樹脂シートを形成する硬化工程と、
前記樹脂シートをスライスして研磨層を形成するスライス工程と、を有し、
前記硬化工程において、前記終点検出窓用部材が、前記金型上部に設置した位置固定治具により吊り下げられて固定される、
研磨パッドの製造方法。
〔２〕
前記硬化工程において、前記金型内に硬化性樹脂を充填してから、前記終点検出窓用部材を前記硬化性樹脂に接触させて、前記硬化性樹脂を硬化する、
〔１〕に記載の研磨パッドの製造方法。
〔３〕
前記硬化工程において、前記金型内に前記終点検出窓用部材を固定してから、硬化性樹脂を充填して硬化する、
〔１〕に記載の研磨パッドの製造方法。
〔４〕
前記終点検出窓用部材は、終点検出窓となる柱状部と、前記終点検出窓用部材を前記位置固定治具に固定するための台座部と、を有する、
〔１〕～〔３〕のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
〔５〕
前記位置固定治具が、前記金型上部と嵌合する第１嵌合部を有する、
〔１〕～〔４〕のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
〔６〕
前記金型が、前記位置固定治具と嵌合する第２嵌合部を有する、
〔１〕～〔５〕のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
〔７〕
前記位置固定治具が、前記終点検出窓用部材を位置決めして固定する位置決め部を有する、
〔１〕～〔６〕のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
〔８〕
前記研磨層の研磨面に溝加工を施す溝形成工程を有し、
前記溝形成工程の前に前記終点検出窓用部材の露出している部分には、溝加工を行わない、
〔１〕～〔７〕のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
〔９〕
前記研磨層の研磨面と反対側の面に、基材層及び／又はクッション層を積層する積層工程を有する、
〔１〕～〔８〕のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。

本発明によれば、終点検出窓を有する研磨パッドをより簡易に製造することのできる製造方法を提供することができる。

本実施形態の終点検出窓用部材の一態様を示す斜視図である。 本実施形態において用いる樹脂シートを作製するための金型の一態様を示す上面図である。 図２に記載の金型の硬化性樹脂を注入する前のＡ－Ａ’断面を示す断面図である。 図２に記載の金型の硬化性樹脂を注入した後のＡ－Ａ’断面を示す断面図である。 硬化工程後により得られた樹脂シートを示す上面図である。 硬化工程後により得られた樹脂シートの終点検出窓付近の断面図である。 本実施形態の研磨パッドの概略斜視図である。 本実施形態の研磨パッドの終点検出窓部分の概略断面図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。又上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

１．研磨パッドの製造方法
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、金型内に終点検出窓用部材を固定し、該終点検出窓用部材と接触した状態で硬化性樹脂を硬化して、終点検出窓用部材が組み込まれた樹脂シートを形成する硬化工程と、樹脂シートをスライスして研磨層を形成するスライス工程と、を有し、硬化工程において、終点検出窓用部材が、金型上部に設置した位置固定治具により吊り下げられて固定されることで、終点検出窓付き研磨層を備える研磨パッドを製造する方法である。

このように、終点検出窓用部材を金型上部に設置した位置固定治具により吊り下げて固定することで、終点検出窓用部材と位置固定治具の接触部分を幅広に成形した場合でも、その部分が硬化性樹脂に触れることなく、樹脂シートを成型することができる。そのため、得られた樹脂シートから不要な部分を除く必要がない。また、金型ではなく位置固定治具に終点検出窓用部材を取り付けるため、金型自体は加工する必要がなく、従来のものをそのまま使用することができる。さらに、位置固定治具も何度でも使用可能であるため、ライナーのように使い捨てにする必要はない。

その上、終点検出窓用部材を金型上部に設置した位置固定治具により吊り下げて固定することで、硬化性樹脂が硬化するまでは、終点検出窓用部材の埋設位置を微調整することができるため、そのような微調整により製品歩留まりを向上することもできる。

１．１．硬化工程
硬化工程は、金型内に終点検出窓用部材を固定し、該終点検出窓用部材と接触した状態で硬化性樹脂を硬化して、終点検出窓用部材が組み込まれた樹脂シートを形成する工程である。

１．１．１．終点検出窓用部材
まず、硬化工程に先立って終点検出窓用部材を用意する。終点検出窓用部材１０は、図１に示すように、例えば、柱状部１１と台座部１２とを有するものとすることができる。ここで、柱状部１１は硬化工程後において、樹脂シート４０に埋設されて終点検出窓４１となる。また、台座部１２は、終点検出窓用部材１０を位置固定治具２１に固定するための部分となる。

このように柱状部１１と台座部１２とを有する形状とすることで、柱状部１１は終点検出窓として必要な範囲で比較的小さくしつつ、台座部１２により位置固定治具２１との密着性を確保することができる。これにより、硬化工程において注入された樹脂や硬化中の樹脂によって、終点検出窓用部材１０の位置がずれたり、終点検出窓用部材１０が斜めになったりすることが抑制される傾向にある。また、柱状部１１を終点検出窓として必要な範囲で比較的小さく構成できるため、終点検出窓を埋設したことによる研磨パッドの研磨特性への影響をより小さくすることができる。

なお、終点検出窓用部材１０の形状は図１に限定されず、柱状部１１のみを有するものであってもよい。

終点検出窓用部材１０は、特に限定されないが、例えば、金型（不図示）に樹脂を注入して硬化することで作製することができる。金型から取り出した終点検出窓用部材１０は、柱状部１１の側面を、サンドペーパーで処理したり溶剤で処理したりすることが好ましい。これにより、終点検出窓用部材１０に離型剤が付着している場合には離型剤を除去することができ、また、サンドペーパーで側面が粗面化されることによって、樹脂シート４０に終点検出窓用部材１０を埋設したときに、樹脂シート４０と終点検出窓用部材１０（終点検出窓４１）との密着性がより向上する傾向にある。

１．１．２．位置固定治具
硬化工程において、終点検出窓用部材１０は、金型２０上部に設置した位置固定治具２１により吊り下げられて固定される。図２に、樹脂シートを作製するための金型２０の上面図を示す。図２においては、位置固定治具２１が金型２０の上部に設置されており、位置固定治具２１から、鉛直下向きに終点検出窓用部材１０が固定されている。なお、図２は金型２０の上面図であるため、終点検出窓用部材１０の固定箇所は破線で示している。

金型２０と位置固定治具２１と終点検出窓用部材１０との位置関係をより詳細に説明するために、図３を示す。図３は、金型２０に硬化性樹脂を注入する前の図２におけるＡ－Ａ’の断面図である。図２と図３からわかるように、金型２０は、樹脂シートを形成するための扁平な金型となっており、位置固定治具２１は、その金型２０の凹部を覆うように側壁２２に接して固定されている。

位置固定治具２１の金型２０と接触する場所は、金型２０の上部と嵌合可能な凹凸形状（第１嵌合部）を有していてもよい。また、金型２０の位置固定治具２１と接触する場所も、位置固定治具２１と嵌合可能な凹凸形状（第２嵌合部）を有していてもよい。これにより、金型２０に位置固定治具２１を設置する際において、位置固定治具２１の位置決めが容易になり、硬化工程ごとに終点検出窓用部材１０の埋設位置がずれたりすることを抑制できる傾向にある。

さらに、終点検出窓用部材１０は、位置固定治具２１の下側に、吊り下げられて固定され、柱状部１１が鉛直方向下方を向く。この際、終点検出窓用部材１０は、台座部１２によって位置固定治具２１に固定されていてもよい。この固定には、任意の接着剤や両面テープなどを用いることができる。

さらに、位置固定治具２１は、終点検出窓用部材１０を位置決めして固定する位置決め部を有していてもよい。ここで、位置決め部は、位置固定治具２１と台座部１２とが接触する場所に形成された、位置固定治具２１と台座部１２とが嵌合可能な凹凸形状とすることができる。これにより、硬化工程ごとに終点検出窓用部材１０の埋設位置がずれたりすることを抑制できる傾向にある。

また、終点検出窓用部材１０を位置固定治具２１に吊り下げることにより、例えば金型２０の底面に終点検出窓用部材１０を固定する場合と比較すると、終点検出窓用部材１０の個数や位置を変更しやすくなる。また、金型２０自体に終点検出窓用部材１０を固定するための変更を施す必要がなく、金型２０としては従来のものをそのまま用いることもできる。

１．１．３．硬化性樹脂
硬化工程では、上記のように金型２０内に終点検出窓用部材１０を固定し、該終点検出窓用部材１０と接触した状態で硬化性樹脂３０を硬化して、終点検出窓用部材１０（終点検出窓４１）が組み込まれた樹脂シート４０を形成する。図４に、金型２０に硬化性樹脂を注入した後の図２におけるＡ－Ａ’の断面図を示す。

本実施形態においては、終点検出窓用部材１０と接触した状態で硬化性樹脂３０を硬化する態様であれば特に限定されず、図３のように金型２０に終点検出窓用部材１０を固定してから、金型２０に硬化性樹脂３０を充填して硬化性樹脂３０を硬化させてもよいし、金型２０に硬化性樹脂３０を充填してから、終点検出窓用部材１０を固定した位置固定治具２１を金型２０に固定し、その後に硬化性樹脂３０を硬化させてもよい。

また、図４においては、柱状部１１のみが硬化性樹脂３０と接触する態様としているが、台座部１２が硬化性樹脂３０と接触してもよい。

硬化性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、及びポリカーボネート系ポリウレタン樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。このようなポリウレタン樹脂としては、ポリイソシアネートとポリオールにより合成することができる。

１．２．スライス工程
スライス工程は、樹脂シートをスライスして研磨層を形成する工程である。図５～６に、硬化工程後に、金型２０から外して、台座部１２を除去して得られた樹脂シート４０の上面図と断面図を示す。図５～６に示されるように、樹脂シートは終点検出窓用部材が埋設されたものである。

スライス方法は、特に限定されないが、例えば、図５～６に示すような樹脂シートを、面方向に切断し、任意の厚さの研磨パッドとする方法が挙げられる。また、図５に示すように四角形上の研磨パッドは、円形状に切り出してもよい。

１．３．溝形成工程
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、必要に応じて、研磨層の研磨面に溝加工を施す溝形成工程を有していてもよい（図８参照）。なお、光学終点検出に支障があるため、溝加工は、終点検出窓用部材の露出している部分には行わないことが好ましい。

１．４．その他の工程
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、必要に応じて、研磨層の研磨面と反対側の面に、基材層及び／又はクッション層を積層する積層工程を有していてもよい。

図７に、本実施形態の研磨パッドの概略斜視図を示し、図８に、図７における終点検出窓４１の周辺の断面図を示す。図７に示すように、本実施形態の研磨パッドは、樹脂シート４０（研磨層）と、終点検出窓４１と、を有し、必要に応じて、研磨面４０ａとは反対側に、クッション層４２を有していてもよい。

図８に示すように、樹脂シート４０（研磨層）とクッション層４２の間には、接着層４３が設けられていてもよく、また、クッション層４２の表面には、接着層４４が設けられていてもよい。本実施形態の研磨パッドの研磨面４０ａは、平坦の場合の他、図８に示すように、溝４５が形成された凹凸状であってもよい。

本発明の研磨パッドの製造方法は、光学式の終点検出法に適した研磨パッドの効率的な製造方法として、産業上の利用可能性を有する。

１０…終点検出窓用部材、１１…柱状部、１２…台座部、２０…金型、２１…位置固定治具、２２…側壁、３０…硬化性樹脂、４０…樹脂シート、４０ａ…研磨面、４１…終点検出窓、４２…クッション層、４３…接着層、４４…接着層、４５…溝

Claims (9)

1. 終点検出窓付き研磨層を備える研磨パッドの製造方法であって、
   金型内に終点検出窓用部材を固定し、該終点検出窓用部材と接触した状態で硬化性樹脂を硬化して、終点検出窓用部材が組み込まれた樹脂シートを形成する硬化工程と、
   前記樹脂シートをスライスして研磨層を形成するスライス工程と、を有し、
   前記硬化工程において、前記終点検出窓用部材が、前記金型上部に設置した位置固定治具により吊り下げられて固定される、
   研磨パッドの製造方法。
2. 前記硬化工程において、前記金型内に硬化性樹脂を充填してから、前記終点検出窓用部材を前記硬化性樹脂に接触させて、前記硬化性樹脂を硬化する、
   請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
3. 前記硬化工程において、前記金型内に前記終点検出窓用部材を固定してから、硬化性樹脂を充填して硬化する、
   請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
4. 前記終点検出窓用部材は、終点検出窓となる柱状部と、前記終点検出窓用部材を前記位置固定治具に固定するための台座部と、を有する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
5. 前記位置固定治具が、前記金型上部と嵌合する第１嵌合部を有する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
6. 前記金型が、前記位置固定治具と嵌合する第２嵌合部を有する、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
7. 前記位置固定治具が、前記終点検出窓用部材を位置決めして固定する位置決め部を有する、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
8. 前記研磨層の研磨面に溝加工を施す溝形成工程を有し、
   前記溝形成工程の前に前記終点検出窓用部材の露出している部分には、溝加工を行わない、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。
9. 前記研磨層の研磨面と反対側の面に、基材層及び／又はクッション層を積層する積層工程を有する、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の研磨パッドの製造方法。

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