JP6653514B1 - ポリッシングパッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

任意のサイズを設定でき、かつ、研磨装置への取り付けが容易なポリッシングパッドを提供する。ポリッシングパッド（１）は、複数のパッド片（３ａ〜３ｆ）と、複数の接合部と、複数の溝部（２）とを有する。パッド片（３ａ〜３ｆ）は、ポリッシングパッド（１）を複数の領域に分割した面形状をそれぞれが有し、これらを組み合わせることによって、全体として研磨層を構成する。接合部は、パッド片（３ａ〜３ｆ）の接合境界（Ｂ）に沿って設けられ、隣り合ったパッド片の端面同士を一体不可分に接合する。複数の溝部（２）は、研磨層の表面に筋状に陥没して設けられ、少なくとも一部が、接合境界（Ｂ）（接合部）と位置的に対応している。

Description

本発明は、被研磨物を研磨するために用いられるポリッシングパッドの製造方法に関する。

従来、インゴットより切り出された半導体ウェハや液晶パネルのガラス基板といった、製造過程で生成される中間品を研磨するために、ポリッシングパッドと呼ばれるシート状の研磨体が広く用いられている。被研磨物であるワークの大型化が進んでいる昨今、ポリッシングパッドに対する要求の一つとして、より大きな研磨面を確保することが求められている。このような要求を満たすべく、ポリッシングパッドを複数のパッド片に分割し、これらを研磨装置に個別に取り付けることによって、全体としてポリッシングパッドを大径化する手法が知られている。

例えば、特許文献１には、図１２に示すように、研磨装置１０が備える研磨プレート１２の表面に、間隔１４を空けて個別に装着される複数の研磨パッド１３が開示されている。それぞれ研磨パッド１３は、半円または四分円の形状を有し、これらを研磨プレート１２上に配置することによって、全体として、一つの円盤形状が形成される。また、研磨ブレート１２上において、隣り合った研磨パッド１３の隙間１４には樹脂１５が流し込まれ、この隙間１４の底面が樹脂１５で被覆される。樹脂１５は、研磨パッド１３の端面に形成された溝１７を塞がない程度の厚さを有しており、この溝１７を介して、研磨液が効率よく排出される。

また、特許文献２には、図１３に示すように、円形のパッド部４０ａと、リング状のパッド部４０ｂとを組み合わせた研磨装置用研磨パッド４０が開示されている。パッド部４０ｂは、パッド部４０ａの周囲に配置されており、パッド部４０ａと分離・分割することが可能である。かかる構成によれば、ＣＭＰ装置のプラテン上に貼り付けられた円盤状の研磨パッド４０が摩耗した場合、摩耗したパッド部４０ａ，４０ｂだけを個別に交換することで、全体の消費量を抑えることができる。

特開２００４−３２２２３２号公報 特開２０１２−１５７９３６号公報

しかしながら、形状的に分割された複数のパッド片を位置決めをしながら、研磨装置にその都度個別に取り付ける作業は、煩雑であり、ユーザの作業負担が大きい。かかる問題は、ポリッシングパッドの素材となる原反を提供するメーカが、より大きなサイズの原反を提供すれば解消できるが、この場合、製造設備の改修や入れ替えが必要になるため、その対応は容易ではない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、任意のサイズを設定でき、かつ、研磨装置への取り付けが容易なポリッシングパッドの製造方法を提供することである。

かかる課題を解決すべく、本発明は、以下のステップを有するポリッシングパッドの製造方法を提供する。第１のステップでは、複数のパッド片の端面に接着剤を塗布した上で、隣り合ったパッド片の端面同士を接合境界に沿って一体不可分に接合することによって、複数のパッド片の組み合わせであり、かつ、全体として研磨層を構成する接合体を生成する。第２のステップでは、この生成された接合体の上面を研磨することによって、平坦化された研磨面を形成する。第３のステップでは、研磨面が平坦化された接合体を裏返す。第４のステップでは、裏返された接合体における研磨面とは反対側の裏面を研磨することによって、平坦化された裏面を形成する。第５のステップでは、平坦化された裏面に粘着層を形成する。

ここで、本発明において、粘着層が形成された接合体の研磨面に筋状に陥没して設けられ、少なくとも一部が、接合境界と位置的に対応した複数の溝部を形成する第６のステップを設けてもよい。

本発明において、上記第６のステップは、縦および横の一方の方向にそれぞれが延在し、かつ、一方の方向とは直交する他方の方向において第１のピッチで並んだ複数の第１の溝部を形成するステップを有していてもよい。この場合、上記第１のピッチは、一方の方向にそれぞれが延在し、かつ、他方の方向おいて隣り合った接合境界の間隔の１／ｍ倍（ｍは整数）であることが好ましい。

本発明において、上記第６のステップは、他方の方向にそれぞれが延在し、かつ、一方の方向において第２のピッチで並んだ複数の第２の溝部を形成するステップを有していてもよい。この場合、上記第２のピッチは、他方の方向にそれぞれが延在し、かつ、一方の方向において隣り合った接合境界の間隔の１／ｎ倍（ｎは整数）であることが好ましい。

本発明において、複数の溝部が形成された接合体の研磨面に仕上げ研磨を施す第７のステップを設けてもよい。

本発明によれば、複数のパッド片を組み合わせることで、大型化を含めて、任意のサイズのポリッシングパッドを高い自由度で形成できる。また、ポリッシングパッドとして全体が一体化されているので、個々のパッド片が独立している場合と比較して、研磨装置への取り付けが容易であり、ユーザの作業負担の軽減を図ることができる。

特に、接合境界と溝部とを位置的に対応させた場合、研磨面に対して接合部が自ずと陥没するため、被研磨物の研磨に際して、接合部による影響を有効に回避できる。

ポリッシングパッドの外観斜視図 ポリッシングパッドの上面図 ポリッシングパッドの断面図 パッド片の接合工程の説明図 縦横のピッチを考慮したパッド片の縦横の長さの説明図 接合体の成形工程の説明図 研磨工程の説明図 粘着層および剥離シートの形成工程の説明図 溝部の形成工程の説明図 一定の横ピッチＰ１で形成された複数の縦溝部の上面図 一定の縦ピッチＰ２で形成された複数の横溝部の上面図 従来技術の説明図 従来技術の説明図

図１は、本実施形態に係るポリッシングパッドの外観斜視図である。このポリッシングパッド１は、研磨装置が備える研磨プレートに取り付けられ、被研磨物（ワーク）の表面を研磨するために用いられる。被研磨物としては、典型的には、インゴットより切り出された半導体ウェハや液晶パネルのガラス基板といった、製造過程で生成される中間品が想定される。本実施形態に係るポリッシングパッド１は、一般に入手可能な市販品よりも大きなサイズを有し、一例として、直径が２ｍ程度の円盤形状を有する。

ポリッシングパッド１の表面（研磨面）には、筋状に陥没した複数の溝部２が設けられている。本実施形態では、溝部２として、縦溝部２ａと、横溝部２ｂとが存在する。複数の縦溝部２ａは、それぞれが縦方向に直線状に延在しており、これと直交する横方向において、一定の横ピッチＰ１で並んでいる。また、複数の横溝部２ｂは、それぞれが横方向に直線状に延在しており、これと直交する縦方向において、一定の縦ピッチＰ２で並んでいる。なお、溝部２としては、縦溝部２ａおよび横溝部２ｂのいずれか一方のみであってもよい。

図２は、ポリッシングパッド１の上面図である。ポリッシングパッド１は、複数のパッド片３ａ〜３ｆを寄せ木状に組み合わせたものであり、これらの接合境界Ｂを介して一体不可分に接合されている。それぞれのパッド片３ａ〜３ｆは、ポリッシングパッド１を複数の領域に分割した面形状を有する。一例として、２つのパッド片３ａ，３ｄは矩形形状を有し、これらの周囲に配置された４つのパッド片３ｂ，３ｃ，３ｅ，３ｆは弓形状を有する。そして、これらを組み合わせることによって、全体として、厚さが均一で、かつ、研磨面が面一な研磨層を備えた円盤形状のポリッシングパッド１が構成される。また、パッド片３ａ〜３ｆは、その材質、弾性、厚さ、配合されている研磨材、弾性などは同一であって、同一の研磨特性を有している。なお、組み合わせられるパッド片３ａ〜３ｆのそれぞれの大きさ、形状、使用する個数などは任意であり、これらを適切に設計することで、ポリッシングパッド１として、その素材となる原反（例えば、縦７７０ｍｍ、横１５２０ｍｍ）よりも大径化することを含めて、任意の形状および任意のサイズを実現できる。

図３は、図２に示したＡ−Ａ断面におけるポリッシングパッド１の断面図である。ポリッシングパッド１は、研磨層３と、粘着層５と、剥離シート６とを主体とした積層構造を有する。研磨層３は、同一層に存在する連続したパッド片３ａ〜３ｃによって構成されており、その上面（研磨面）は全体として平坦化されている。同図の左側において互いに隣り合ったパッド片３ａ，３ｂは、その端面同士、すなわち、厚みのあるパッド片３ａ，３ｂを裁断したときにできる切り口の面同士が、左側の接合部４を介して、一体不可分に接合されている。また、同図の右側において互いに隣り合ったパッド片３ａ，３ｃの端面同士は、右側の接合部４を介して、一体不可分に接合されている。これらの接合部４は、パッド片３ａ〜３ｆを組み合わせた際に出現する接合境界Ｂ（すなわち、図２に破線で示したように、接合すべき端面が延在することによって形成されるライン）に沿って存在する。接合部４は、パッド片３ａ〜３ｃの端面に塗布された接着剤の固化部分、または、これに由来した研磨層３の変質部分として特定される。

溝部２（Ａ−Ａ断面では縦溝部２ａ）は、少なくとも一部が、接合境界Ｂ（接合部４）と位置的に対応している。これにより、接合部４は、研磨面から陥没して、換言すると、研磨面よりも奥まって位置する。これにより、被研磨物を研磨する際、接合部４を形成する接着剤に由来した要因（成分や硬度など）が被研磨物に悪影響を及ぼすことを有効に回避することができる。

研磨層３の下面（研磨面とは反対の面）には、その全面に亘って、粘着テープなどによって構成された粘着層５が設けられている。また、粘着層５の下面は、剥離可能な剥離シート６によって全体が覆われている。ポリッシングパッド１を使用する際は、剥離シート６を剥がして粘着層５を露出させた上で、研磨装置が備える研磨プレートにポリッシングパッド１が貼着される。

以下、図４から図９を参照しつつ、ポリッシングパッド１の製造方法について説明する。まず、図４に示すように、ポリッシングパッド１の主材となる矩形状のパッド片３ａ〜３ｆを用意し、これらを寄せ木状に組み合わせる。パッド片３ａ〜３ｆは、成形時に除去される余白部分を含んでおり、それゆえに、成形されるポリッシングパッド１よりも大きな面積を有する。

パッド片３ａ〜３ｆの接合は、所望の接着強度が得られる適切な接着剤を用いて行われる。具体的には、パッド片３ａ〜３ｆにおける所定の端面に接着剤を塗布した上で、隣り合った端面同士が接着される。このような接着剤としては、例えば、三洋化成工業株式会社が販売する一液湿気硬化型ポリウレタン樹脂型の接着剤（製品名：ユーノフレックス）を用いることができる。十分な硬化時間を経ることで、組み合わせられたパッド片３ａ〜３ｆが接着剤によって一体不可分に接合され、これによって、接合体７が生成される。

ここで、矩形状のパット３ａ〜３ｆの縦横の長さについては、対応する方向に関する溝部２のピッチＰ１，Ｐ２の整数倍に設定することが好ましい。図５は、縦横のピッチＰ１，Ｐ２を考慮したパッド片の縦横の長さの説明図である。同図に示した破線は、後の成形工程によって形成される最終的なポリッシングパッド１の形状を示す。同図の組み合わせでは、ポリッシングパッド１において、縦方向に延在する接合境界Ｂがとして２本の縦ラインＶ１，Ｖ２、これと直交する横方向に延在する接合境界Ｂとして３本の横ラインＨ１〜Ｈ３が、それぞれ出現する。

２本の縦ラインＶ１，Ｖ２の横間隔を規定するのは、４つのパッド片３ａ，３ｄ〜３ｆであり、これらの横方向長によって、縦ラインＶ１，Ｖ２の横間隔が決定される。この横間隔を横ピッチＰ１のｍ倍（ｍは整数）で揃えるために、パッド片３ａ，３ｄ〜３ｆの横方向長は、横ピッチＰ１のｍ倍として設定される。その他のパッド片３ｂ，３ｃについては、縦ラインＶ１，Ｖ２の横間隔には関与しないので、横方向長に関する制約はない。

また、３本の横ラインＨ１〜Ｈ３の縦間隔を規定するのは、２つのパッド片３ａ，３ｄ，３ｅである。具体的には、パッド片３ａの縦方向長によって横ラインＨ１，Ｈ２の縦間隔が決定され、パッド片３ｄの縦方向長によって横ラインＨ２，Ｈ３の縦間隔が決定される。これらの縦間隔を縦ピッチＰ２のｎ倍（ｎは整数）で揃えるために、パッド片３ａ，３ｄの縦方向長は、縦ピッチＰ２のｎ倍として設定される。ただし、パッド片３ａ，３ｄの縦方向長は同一である必要はなく、ｎの値が異なっていても構わない。その他のパッド片３ｂ，３ｃ，３ｅ，３ｆについては、横ラインＨ１〜Ｈ３の縦間隔には関与しないので、縦方向長に関する制約はない。

つぎに、図６に示すように、パッド片３ａ〜３ｆを組み合わせた接合体７の周囲、すなわち、余白部分がカッターによって切り取られる。これによって、接合体７が円盤状に成形される。

つぎに、図７に示すように、成形された接合体７の表面（研磨面）が研削機によって研磨され、表面の平坦化が行われる。これにより、パッド片３ａ〜３ｆ間における微妙な厚みの差異や接合ズレに起因した段差が解消されると共に、接合部４における表面から隆起した部分が取り除かれる。その結果、研磨層３の全体として面一な研磨面が形成される。また、接合体７を裏返した上で、接合体７の裏面に対しても同様の平坦化が行われる。

つぎに、図８に示すように、接合体７における研磨層３の下面に、粘着テープの貼着などによって、粘着層５が形成される。そして、粘着層５の下面全体を覆うように、剥離シート６が取り付けられる。

そして、図９に示すように、接合体７の表面（研磨面）に複数の溝部２が形成される。上述したように、溝部２は、接合体７の表面に筋状に陥没して設けられ、少なくとも一部が、接合境界Ｂ（接合部４）と位置的に対応している。溝部２の形成手法としては、カッターを用いた切削法、微細な研磨剤を吹き付けるサンドブラスト法などを含めて、周知の手法を適用することができる。また、本出願人が日本特許第６３２４６３７号として取得済である凹部形成方法を用いてもよい。この方法では、まず、ポリッシングパッド１の表面に形成すべき凹部の形状に対応した凸形状を有する治具を作業面上に配置する。つぎに、接合体７を治具が配置された作業面上に配置する。そして、作業面に露出した多数の吸引孔を介して接合体７を裏面より吸引し、治具の突出部によって浮き上がった状態で支持された接合体７を撓ませながら、治具の凸形状に応じて隆起した表面を厚さ方向に部分的に除去する。これによって、接合体７の表面に凹部としての溝部２が形成される。

最後に、接合体７の表面に仕上げ研磨を施すことによって、ポリッシングパッド１が完成する。

図１０は、一定の横ピッチＰ１で形成された複数の縦溝部２ａの上面図である。上述したように、隣り合った縦ラインＶ１，Ｖ２の横間隔は、縦溝部２ａの横ピッチＰ１のｍ倍に設定されている。換言すれば、縦溝部２ａを形成する際、隣り合った縦ラインＶ１，Ｖ２の間隔の１／ｍ倍で、横ピッチＰ１が設定される。これにより、縦溝部２ａのピッチ調整を要することなく、一定の横ピッチＰ１を維持したままで、縦ラインＶ１，Ｖ２上に縦溝部２ａが位置すること、すなわち、接合部４が陥没した部位に存在することを保証できる。

図１１は、一定の縦ピッチＰ２で形成された複数の横溝部２ｂの上面図である。上述したように、互いに隣り合った横ラインＨ１，Ｈ２（またはＨ２，Ｈ３）の縦間隔は、横溝部２ｂの縦ピッチＰ２のｎ倍に設定されている。換言すれば、横溝部２ｂを形成する際、隣り合った横ラインＨ１，Ｈ２（またはＨ２，Ｈ３）の間隔の１／ｎ倍で、縦ピッチＰ２が設定される。これにより、横溝部２ｂのピッチ調整を要することなく、一定の横ピッチＰ２を維持したままで、横ラインＨ１〜Ｈ３上に横溝部２ｂが位置すること、すなわち、接合部４が陥没した部位に存在することを保証できる。

このように、本実施形態によれば、複数のパッド片３ａ〜３ｆを組み合わせて一体化することで、ポリッシングパッド１の大型化を含めて、任意のサイズのポリッシングパッド１を高い自由度で形成できる。また、ポリッシングパッド１として全体が一体化されているので、個々のパッド片３ａ〜３ｆが独立している場合と比較して、研磨装置への取り付けが容易であり、ユーザの作業負担の軽減を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ポリッシングパッド１において、隣り合ったパッド片の端面同士を接合する接合部４（接合境界Ｂ）と、筋状の溝部２とを位置的に対応させることで、研磨面に対して接合部４が自ずと陥没した状態になる。これにより、接合部４が被研磨物の研磨に及ぼす影響を有効に低減できる。

さらに、本実施形態によれば、接合境界となるラインＶ１，Ｖ２（またはＨ１〜Ｈ３）の間隔を、ピッチＰ１（またはＰ２）の整数倍に設定する。これにより、溝部２のピッチ調整を要することなく、一定のピッチを維持したままで、研磨面に対して接合部４を自ずと陥没させることができる。

１ ポリッシングパッド
２ 溝部
２ａ 縦溝部
２ｂ 横溝部
３ 研磨層
３ａ〜３ｆ パッド片
３’ 接合体
４ 接合部
５ 粘着層
６ 剥離シート
７ 接合体

Claims (5)

1. ポリッシングパッドの製造方法において、
   複数のパッド片の端面に接着剤を塗布した上で、隣り合ったパッド片の端面同士を接合境界に沿って一体不可分に接合することによって、前記複数のパッド片の組み合わせであり、かつ、全体として研磨層を構成する接合体を生成する第１のステップと、
   前記生成された接合体の上面を研磨することによって、平坦化された研磨面を形成する第２のステップと、
   前記研磨面が平坦化された前記接合体を裏返す第３のステップと、
   前記裏返された接合体における前記研磨面とは反対側の裏面を研磨することによって、平坦化された裏面を形成する第４のステップと、
   前記平坦化された裏面に粘着層を形成する第５のステップと
   を有することを特徴とするポリッシングパッドの製造方法。
2. 前記粘着層が形成された前記接合体の前記研磨面に筋状に陥没して設けられ、少なくとも一部が、前記接合境界と位置的に対応した複数の溝部を形成する第６のステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載されたポリッシングパッドの製造方法。
3. 前記第６のステップは、
   縦および横の一方の方向にそれぞれが延在し、かつ、前記一方の方向とは直交する他方の方向において第１のピッチで並んだ複数の第１の溝部を形成するステップを有し、
   前記第１のピッチは、前記一方の方向にそれぞれが延在し、かつ、前記他方の方向おいて隣り合った前記接合境界の間隔の１／ｍ倍（ｍは整数）であることを特徴とする請求項２に記載されたポリッシングパッドの製造方法。
4. 前記第６のステップは、
   前記他方の方向にそれぞれが延在し、かつ、前記一方の方向において第２のピッチで並んだ複数の第２の溝部を形成するステップを有し、
   前記第２のピッチは、前記他方の方向にそれぞれが延在し、かつ、前記一方の方向において隣り合った前記接合境界の間隔の１／ｎ倍（ｎは整数）であることを特徴とする請求項３に記載されたポリッシングパッドの製造方法。
5. 前記複数の溝部が形成された前記接合体の前記研磨面に仕上げ研磨を施す第７のステップをさらに有することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載されたポリッシングパッドの製造方法。

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