JP4456335B2

JP4456335B2 - 研磨装置

Info

Publication number: JP4456335B2
Application number: JP2003117241A
Authority: JP
Inventors: 健一安在; 進一松村
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP2004322232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＨＤ、ＦＰＤに用いられるガラス、半導体、集積回路等において、平坦化加工を行うのに使用される研磨装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程の一つである半導体ウェハ表面の平坦化工程では、研磨パッドによる表面研磨が行われている。この研磨パッドを使用した研磨装置としては、ターンテーブル式の研磨装置等が使用されている。この研磨装置は、研磨パッドを表面に貼着した研磨プレートを回転させながら、研磨パッドの表面に研磨剤を供給して被研磨物の研磨が行われる。このような研磨プレートに貼着される研磨パッドは、通常、継ぎ目のない一枚の研磨パッドが使用されるが、表面積が大きい研磨プレートを使用する場合には、複数の研磨パッド片を並べて貼着して研磨パッドを形成している。
【０００３】
このような研磨パッドにおいては、研磨時に研磨パッドの表面から被研磨物や研磨パッドの削り屑、研磨剤等が排出されるように、研磨パッド片自体に排出溝を形成すると共に、隣接する研磨パッド片間に隙間を設けている。
【０００４】
しかしながら、このような隙間を設けた場合、この隙間の底面では研磨プレートが露出しているため、研磨時に研磨プレートから金属成分等の不純物が流出し、被研磨物に悪影響を与えるという問題がある。また、研磨パッド片を研磨プレートに貼着するための粘着テープ等の粘着層に研磨液等が浸透して接着力が低下し、研磨パッド片が剥離しやすくなるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、貼着した研磨パッド片間の隙間から金属成分等の不純物が流出するのを防止し、かつ研磨パッド片の剥離を防止した研磨装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる研磨装置は、研磨プレートの表面に、表面に溝が形成された複数の研磨パッド片を並べて貼着したものであって、研磨パッド片を隙間をあけて貼着し、この隙間から露出する前記研磨プレートの表面と、前記研磨パッド片の端面に露出する貼着部とを樹脂で被覆したものである。
かかる本発明の研磨装置によれば、研磨パッド片間の隙間の底面が樹脂により被覆されているので、底面の研磨プレートから金属成分等の不純物が流出して被研磨物が汚染されるのを防ぎ、かつ研磨パッド片を研磨プレートに貼着するための粘着テープに研磨液等が浸透するのを防止して研磨パッド片の剥離を防止することができる。
【０００７】
前記樹脂は研磨パッド片端面における溝を塞がない厚さで構成されているのが好ましく、これにより、研磨パッド片の溝から隙間を経て被研磨物や研磨パッド片の削り屑などを効率よく排出することができる。
本発明の研磨パッドは、表面に溝が形成されかつ前記表面と反対の底面に貼着部が形成された複数の研磨パッド片から構成され、前記貼着部を介して研磨プレートの表面に貼着されるものであって、複数の前記研磨パッド片間には隙間が形成されており、この隙間の底部には、前記研磨パッド片の端面に露出する貼着部を被覆しかつ前記研磨プレート側に位置する貼着部の表面と実質的に同じ高さになるよう樹脂が充填されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかる研磨装置１を図１，２に従って説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる研磨装置１を示す平面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図である。図１に示すように、この研磨装置１は、図示しない回転駆動源により回転する研磨プレート２と、この研磨プレートの表面に並んで貼着された研磨パッド片３，３とから構成されており、この研磨パッド片３，３の間には隙間４が形成され、隙間４の底面には樹脂５が被覆されている。研磨プレート２はステンレス鋼などの金属材からなる。
【０００９】
研磨パッド片３の材質としては、一般に熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂が使用され、これらの樹脂を硬化剤などの添加物と共にモールド中に充填し、所定の温度で加熱して形成する。得られた成形物を必要に応じてスライスすることにより、所望の厚み（０．５〜３ｍｍ）の研磨パッド片３が得られる。前記樹脂としては、例えば硬質の発泡ポリウレタンなどが挙げられる。
【００１０】
この研磨パッド片３の底面には、研磨パッド片３を研磨プレート２に貼着するための粘着テープ６が貼着されている。この粘着テープ６の厚さは約５０〜２００μｍであるのが好ましい。なお、粘着テープ６に代えて、接着剤にて接着するようにしてもよい。
【００１１】
隙間４は、研磨パッド片３，３をそれぞれ間隔をあけて研磨プレート２の表面に貼着することにより形成される。この隙間４の幅としては、０．５〜５ｍｍ程度、好ましくは１〜２ｍｍであるのがよい。この幅がこれを下回ると、被研磨物や研磨パッド片３の削り屑などの排出や通気性に支障がでるおそれがある。
【００１２】
樹脂５は、隙間４に注射器等にて充填し、固化または硬化させる。これによって、隙間４の底面に露出した研磨プレート２の表面および研磨パッド片３，３の端面３ａ，３ａに露出した粘着テープ６を被覆する。樹脂５としては、研磨時に使用される薬品による劣化を抑えるため、耐薬品性の高いものが好ましい。特に、半導体ウェハー等の被研磨物を研磨する際に使用される研磨剤スラリーは、一般にシリカ粒子などの粉末をＫＯＨなどのアルカリ水溶液に分散させたものなどが使用されるため、耐アルカリ性の良好な樹脂５がより好ましい。
【００１３】
このような樹脂５としては、例えばポリウレタン（湿式ポリウレタン等）、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられ、さらにゴム系材料も使用可能である。樹脂５の厚さの上限としては、研磨パッド片３の表面に形成された溝７を塞がない程度、すなわち、研磨プレート２の表面から溝７の底部までの厚さ（図２に矢印Ａで示す）と略同じかそれ以下であるのが好ましい。樹脂５の厚さがこれを上回ると、溝７から隙間４へ被研磨物や研磨パッド片の削り屑などが排出されず、隙間４および溝７の被研磨物や研磨パッド片の削り屑などの排出や通気性に支障がでる。
【００１４】
溝７は、研磨パッド片３の表面に連続して形成されており、被研磨物や研磨パッド片の削り屑等を排出するために両端が外周部または隙間４で開放されている。この溝７は、研磨パッド片３の表面を回転刃等で加工することにより形成される。各溝７は、ＸＹ方向に直交して形成されている。溝７の幅は約０．５〜５ｍｍ、好ましくは約１〜２ｍｍであるのがよい。また、この溝７の溝深さの下限は０．８ｍｍ程度であるのが好ましく、これを下回ると、被研磨物や研磨パッド片の削り屑などの排出や通気性に支障がでるおそれがある。
【００１５】
溝７の形状としては、特に限定されるものではなく、格子状、同心状や放射状など、用途、工程によって適宜使い分けることができる。同心状の溝を形成した場合、少なくともその一端部が隙間４または外部に開放されるように、溝同士を連結するのが好ましい。
【００１６】
この研磨装置１は、隙間４を形成しながら研磨パッド片３，３を、図示しない回転駆動源を備えた研磨プレート２上に貼り合わせ、次いで隙間４にシリンジ等で溝７を塞がない厚さで樹脂５を充填させ、隙間４の底面に露出した研磨プレート２の表面を被覆することにより製造される。
【００１７】
この実施形態にかかる研磨装置１を使用して半導体ウェハーの研磨を行うには、図１に示すような研磨パッド片３，３が貼着された研磨プレート２の上面に半導体ウェハー（被研磨物）を押し当て、研磨パッド片３の上面に研磨剤スラリーを供給しながら研磨プレート２を図示しない回転駆動源により回転させてウェハーを研磨して表面を平坦化する。
【００１８】
なお、上記実施形態では、研磨パッド片３の表面に溝７の形成されたものを使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被研磨物の研磨を行うことができる限りは、溝のない平坦な研磨パッド片を使用してもよい。
【００１９】
また、上記実施形態では、研磨プレート２の表面に２つの半月形研磨パッド片３を貼着したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図３に示すように、複数枚の研磨パッド片１２を研磨プレート１１の表面に貼着してもよい。
【００２０】
また、上記実施形態では、研磨装置１のようなターンテーブル式研磨装置を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エンドレスベルトを備えたコンベヤ式の研磨装置にも使用可能である。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明の研磨装置を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
図１に示すように、ステンレス鋼材からなる研磨プレート２（直径２０００ｍｍ）の上面に、格子状の溝７（溝深さ０．８ｍｍ、幅１．５ｍｍ）が表面に形成され、底面に厚さ１４０μｍの粘着テープ６を貼着された厚さ１．２７ｍｍの半月形研磨パッド片３，３を、研磨パッド片３，３間に幅１．５ｍｍの隙間４を形成しながら貼着した。次いで、隙間４に研磨パッド片３の端面３ａと接する部分の厚さが０．４７ｍｍとなるように注射器にて樹脂（湿式ポリウレタン）５を充填して硬化させ、隙間４の底面に露出した研磨プレート２の表面を被覆した。
【００２３】
比較例１
隙間４に樹脂５を充填しなかった以外は実施例１と同様にして研磨装置を形成した。
【００２４】
実施例１および比較例１で得た各ターンテーブル式研磨装置を用いて半導体ウェハの研磨を行った。研磨剤スラリーとしてロデール・ニッタ（株）製ＮＰ６２０８を用い、このスラリーを１００ｍｌ／分の流量で供給した。研磨条件は研磨圧力３００ｇ／ｃｍ²、定盤回転数４０ｒｐｍ、ウェハ１枚あたりの研磨時間３０分とした。その結果、比較例１はウェハ５０枚研磨で研磨パッド片３の剥離が見られたが、実施例１では５０枚研磨でも剥離が見られなかった。
【００２５】
また、隙間４から排出された研磨液を採取し、金属成分等の不純物の流出量を測定した。その結果、比較例１の研磨装置から排出された研磨液からは３００ｐｐｂの金属成分（Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ等）の流出が確認されたが、実施例１の研磨装置から排出された研磨液からは金属成分の流出は確認されなかった。なお、金属成分等の不純物の流出は横河アナリティカルシステム（株）製のＩＣＰ−ＭＳ／ＨＰ４５００により確認した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明にかかる研磨装置によれば、研磨プレートの表面に貼着した研磨パッド片の隙間の底面を樹脂で被覆することにより、研磨時に研磨プレートから金属成分等の不純物が流出するのを防止して被研磨物が汚染されるのを防ぎ、かつ研磨パッド片を研磨プレートに貼着するための粘着テープに研磨液等が浸透して研磨パッド片が剥離するのを防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる研磨装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す研磨装置のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる研磨装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１研磨装置
２研磨プレート
３研磨パッド片
４隙間
５樹脂
６粘着テープ
７溝

Claims

研磨プレートの表面に、表面に溝が形成された複数の研磨パッド片を並べて貼着した研磨装置であって、前記複数の研磨パッド片を隙間をあけて貼着し、この隙間から露出する前記研磨プレートの表面と、前記研磨パッド片の端面に露出する貼着部とを樹脂で被覆したことを特徴とする研磨装置。
前記樹脂が前記研磨パッド片の端面における溝を塞がない厚さで構成されている請求項１記載の研磨装置。
表面に溝が形成されかつ前記表面と反対の底面に貼着部が形成された複数の研磨パッド片から構成され、前記貼着部を介して研磨プレートの表面に貼着される研磨パッドであって、複数の前記研磨パッド片間には隙間が形成されており、この隙間の底部には、前記研磨パッド片の端面に露出する貼着部を被覆しかつ前記研磨プレート側に位置する貼着部の表面と実質的に同じ高さになるよう樹脂が充填されていることを特徴とする研磨パッド。