JP2002001647A - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窓部材上にスラリーが溜まるのを抑えて、研
磨レートの検出精度を上げることができる研磨パッドを
提供すること。研磨時のドレッシングにおいて、窓部材
のみが本体部より突出するのを防止し、研磨特性に悪影
響を及ぼさない研磨パッドを提供する。 【解決手段】 研磨パッドＰは、パッド本体１０と、パ
ッド本体１０に一体に形成された透明な窓部材２とを有
する。窓部材２の材質はパッド本体１０の材質に比べて
研削性が高い。また、パッド本体１０の表面には窓部材
２の表面を除いて多数の溝が形成されている。パッド本
体１０の表面から、窓部材２の表面は凹んでおり、かつ
パッド本体１０の表面には窓部材２の表面を除いて多数
の溝が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、電子部品
等の被研磨部材の研磨加工に使用される研磨パッドに関
し、特にＣＭＰ（ケミカル−メカニカル ポリシング）
技術を用いた研磨装置において、ウエハの研磨をしなが
らウエハ表面の研磨レートを測定するために、レーザー
光又は可視光が通過するための透明な窓部材が一部に設
けられた研磨パッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】多層集積回路の製造中に、半導体ウエハ
の形態において、集積回路構造の平坦化をすることが望
ましい。

【０００３】平坦化は、通常ＣＭＰ技術、すなわち、ケ
ミカル−メカニカル ポリシングにより、研磨パッドを
装着した円形の回転板を有する下側定盤と、該研磨パッ
ド上にウエハを押し付ける上側定盤と、研磨パッドの上
にスラリーを供給する手段とを有する研磨装置を用いて
行われる。

【０００４】このＣＭＰ技術を用いた研磨装置におい
て、ウエハの研磨をしながら、ウエハの研磨レートを測
定する方式がとられている。その測定方法は、研磨パッ
ドの裏側（定盤側）から、レーザー光を被研磨面に照射
して行うため、研磨パッドの一部にレーザー光が通過す
るための透明な窓部材が必要となる。

【０００５】従来のパッドは、パッド本体と、該パッド
本体に感圧接着剤層を介して積層されたフォーム層とを
有し、該パッド本体の所定位置に開口部が形成され、該
開口部に透明樹脂よりなる窓部材がはめ込まれている。

【０００６】従来、このような研磨パッドの一部分に窓
部材を設けるには、以下のようにして行われていた。

【０００７】（１）パッド本体に窓部材となる穴を打ち
抜き、そこへ、透明板をはめ込み窓部材を作成する。

【０００８】しかし、この方法では、以下に示す問題点
が指摘されていた。

【０００９】(i)パッド本体と窓部材を継ぎ合わせてい
る部分に隙間が生じ、その隙間にスラリーが流れ込んで
窓部材を曇らせ、レーザー光の通過が妨げられるといっ
た致命的な不具合を生じる。

【００１０】(ii)窓部材が反り等の変形をして、不良を
生じることがある。

【００１１】(iii)パッド本体に対して、窓部材の厚み
が設定されているが、その厚み規格に公差が与えられて
いるために、パッド本体の厚みと窓部材の厚みが同じに
なることがある。この場合、窓部材のはめ込み方次第
で、窓部材がパッド本体表面から突出することがある。

【００１２】(iv)窓部材は、その端部に３．０〜４．０
mm部分を両面粘着テープでフォーム層に粘着固定されて
いるのみであるので、剥がれやすい。

【００１３】そこで、これらの問題を解消するために、
以下のような窓部を形成する方法が検討された。

【００１４】（２）パッド本体の注型前に、後に窓部材
となる透明樹脂板を予め所定の位置に固定しておき、そ
こへパッド本体を形成する樹脂を注型することで、樹脂
のケーキを作る。このケーキをスライスすることで、透
明板との間に継ぎ目のないパッドを得る。

【００１５】この窓部材とパッド本体とを一体化する方
法は、上記した(i)、(ii)、(iv)の問題に関しては構造
上問題とならない。

【００１６】しかし、このような方法によって得られた
研磨パッドにおいても以下に示す欠点があった。

【００１７】（１）一般に、パッド本体の表面にはスラ
リーの分散を良くするために、微細な断面形状の溝が前
面にわたって形成されている。）窓部材に溝を設ける
と、その溝部分にスラリーがたまり、透過光を減衰させ
るため、被検出物の種類によっては検出不能となる。

【００１８】（２）パッド本体と窓部材は同一面となっ
ているが、窓部材は一般に密度が高く、本体より被切削
性が劣るので、研磨を通じて徐々に窓部が突出してく
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の実状に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、窓部材の溝内にスラリーが溜まるのを抑えて、研磨
レートの検出精度を上げることができる研磨パッドを提
供することにある。

【００２０】本発明の他の目的は、研磨時のドレッシン
グによって窓部材が徐々に本体部よりも突出することを
防止して、研磨特性に悪影響を及ぼさない研磨パッドを
提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の研磨パッ
ドは、パッド本体と、該パッド本体の一部に一体に形成
された透明な窓部材と、を有する研磨パッドであって、
該窓部材の材質が、該パッド本体の材質に比べて研削性
の高いことを特徴とし、そのことにより上記目的が達成
される。

【００２２】請求項２記載の研磨パッドは、パッド本体
と、該パッド本体の一部に一体に形成された透明な窓部
材と、を有する研磨パッドであって、該パッド本体の表
面には、窓部材の表面を除いて、多数の溝が形成されて
おり、そのことにより上記目的が達成される。

【００２３】請求項３記載の研磨パッドは、パッド本体
と、該パッド本体の一部に一体に形成された透明な窓部
材と、を有する研磨パッドであって、該パッド本体の表
面から、該窓部材の表面は凹んでおり、かつ該パッド本
体の表面には、窓部材の表面を除いて、多数の溝が形成
されており、そのことにより上記目的が達成される。

【００２４】一つの実施態様では、型内に窓部材又はそ
のブロックを配置し、型内に前記パッド本体を構成する
樹脂を注入して成形することにより、パッド本体と窓部
材とが一体に形成されている。

【００２５】一つの実施態様では、前記窓部材および窓
部材を構成する樹脂ブロックがそれぞれウレタン樹脂を
含む透明樹脂にて形成されている。

【００２６】本発明の作用は次の通りである。

【００２７】請求項１記載の研磨パッドでは、窓部材の
材質がパッド本体の材質に比べて研削性が高いことによ
り、前処理（シーズニング）時において窓部材がパッド
本体よりも優先的に研削され、従来のように、窓部材が
パッド表面から突出して研磨特性に悪影響を及ぼすこと
がない。

【００２８】請求項２記載の研磨パッドでは、パッド本
体の表面には窓部材の表面を除いて、多数の溝が形成さ
れていることにより、パッド本体の表面に形成されてい
る溝によってスラリーの巡りを良くすると同時に窓部材
には溝が形成されていないので、窓部材の表面にスラリ
ーが溜まることを抑えることができる。

【００２９】請求項３記載の研磨パッドでは、該パッド
本体の表面から、該窓部材の表面は凹んでおり、かつ該
パッド本体の表面には、窓部材の表面を除いて、多数の
溝が形成されていることにより、パッド本体の表面に形
成されている溝によってスラリーの巡りを良くすると同
時にに窓部材には溝が形成されていないので、窓部材の
表面にスラリーが溜まることを抑えることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。
（実施形態１）図１および図２に示すように、研磨パッ
ドＰは、パッド本体１０と、該パッド本体１０の一部に
一体に形成された透明な窓部材２とを有する。

【００３１】パッド本体１０は、通常は微細な気泡を有
する樹脂層にて形成され、パッド本体１０の裏面に感圧
接着剤層１２を介して発泡層等からなる下地層１３が積
層されている。さらに、この下地層１３の裏面に感圧接
着剤層１４を介して離型シート（図示せず）が積層され
る。離型シートを剥がして、感圧接着剤層１４を定盤に
貼付けることにより研磨パッドＰは使用される。

【００３２】パッド本体１０は、ウレタン樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル
等の一種または２種以上から、公知の注型法、押し出し
成形法等によって製造することができる。通常は、熱可
塑性樹脂を用い、注型法、押し出し成形法によって製造
されるが、熱硬化性樹脂を用いて加熱硬化させることで
製造して得てもよい。

【００３３】得られた樹脂の成形物をスライスしてパッ
ドシートが得られる。さらに具体的に説明すると、窓部
材２を形成する透明部材のブロックをモールドの中に配
置し、モールドの中にパッド本体１０を形成する不透明
樹脂を注入成型して成型物を得た後、スライスしてパッ
ドシートが得られる。このパッドシートに感圧接着剤層
１２、下地層１３、感圧接着剤層１４、離型シートを順
次積層して研磨パッドＰが作成される。なお、上記下地
層１３には、窓部材２に相当する位置において開口部１
１が形成されている。

【００３４】この方法によれば、上記したように、窓部
材２とパッド本体１０とが一体となり、両者の間に隙間
等ができたり、窓部材２がパッド本体１０表面から突出
する等の不都合がない。

【００３５】パッド本体１０の表面には複数の溝が形成
されている。溝の形状やサイズあるいはパターンは目的
に応じて変更することができる。例えば、同心円状の複
数の溝であり得る。

【００３６】窓部材２を形成する樹脂としては、上記し
たパッド本体１０を形成する樹脂に加えて、ポリ塩化ビ
ニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルサルホン、
ポリスチレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチ
レンなどの透明樹脂を使用することができる。これらを
注型あるいは押し出し成形し、所望とするサイズや厚さ
にカットすることによって窓部材２を形成することがで
きる。なお、窓部材２の具体的寸法としては、図３中、
Ｌ１は約５７mm、Ｌ２は約５０mm、Ｌ３は約１２mm、Ｌ
４は約１４mmである。

【００３７】本実施形態においては、窓部材２の材質が
パッド本体１０を構成する材質に比べて研削性が高いも
のである。窓部材２の材質を研削性の高いものとするこ
とで、研磨時に窓部材２をパッド本体１０に比較して常
に凹ませることができる。従って、従来のように、窓部
材２がパッド表面から突出して、研磨特性に悪影響を及
ぼすことがない。

【００３８】窓部材２の材質がパッド本体１０の材質に
比べて研削性が高くなるようにするには、窓部材２を形
成する、例えば、ウレタンブロック（透明部材）をウレ
タンプレポリマーから重合させる際の、主剤および硬化
剤の配合割合を変化させることにより、研削性の高いウ
レタンブロックを作成することができる。

【００３９】例えば、ウレタンプレポリマーを含む主剤
量を１１０％（通常比）とし、硬化剤量を１００％（通
常比）とすることができる。この場合、通常硬化条件を
高温（１００℃以上）で行うことができる。

【００４０】このようにすれば、窓部材２がパッド本体
１０に比べて研削性が高いために、研磨によって、窓部
材２の表面が常に他の部分（パッド本体１０）の表面よ
りも低くなり、窓部材２がパッド表面から突出して研磨
特性に悪影響を及ぼすことがない。

【００４１】（実施形態２）研磨パッドＰは、パッド本
体１０の表面には、窓部材２の表面を除いて、多数の溝
が形成されている。

【００４２】パッド本体１０、窓部材２を構成する材料
は上記実施例１と同様である。また、パッド本体１０表
面に形成されている溝についても同様である。

【００４３】研磨パッドＰにおいて、窓部材２のみ溝加
工を施さないことにより、研磨の際に、スラリーによる
ノイズを防止することができる。すなわち、従来のよう
に窓部材２表面に溝を設けると、その溝部分にスラリー
がたまり透過光を減衰させるため、被検出物の種類によ
っては検出不能となる。

【００４４】このような研磨パッドＰは以下のようにし
て製造される。

【００４５】図４および図５に、曲線溝加工機の定盤１
７部分の図を示す。この定盤１７の表面にパッドシート
を吸引固定し、定盤１７を回転させながらパッドシート
の表面に切削刃１９（図８参照）を押し付けることで溝
が形成される。定盤１７の回転軸２０には、吸引装置に
接続された吸引孔２１が形成され、定盤１７内には吸引
路２２が形成され、定盤１７の表面に吸引口２３が多数
開口している。図中、符号１６は定盤１７の表面に形成
されたリング溝である。

【００４６】そして、研磨パッドの窓部材２を形成する
部分においては、定盤１７表面に凹部２４が形成されて
いる。この凹部２４は、図６および図７に示すように、
定盤１７の表面からやや凹んだ平坦部２５と、該平坦部
２５から定盤１７表面にかけて傾斜したテーパ部２６と
を有し、平坦部２５にも吸引口２３が複数開口してい
る。この吸引口２３は、上記したように吸引路２２を介
して吸引孔２１に連通している。

【００４７】上記平坦部２５の幅および長さ寸法は、窓
部材２の幅および長さと同寸法あるいはそれ以上とする
のが好ましく、例えば凹部２４の幅、長さＬ５は窓部材
２の大きさよりも５〜１０mm大きくするのがよく、窓部
材２の幅Ｌ４および長さより４mm程度大きくするとさら
によい。また、テーパー部２６の幅は１．０〜２．０mm
が好ましく、平坦部２６の深さは５００μm以上、特に
５００〜６００μmが好ましい。上記吸着真空到達度は
０〜２５０torrが好ましい。

【００４８】この定盤１７にパッド本体１０を吸引固定
すると、定盤１７の表面に沿ってパッド本体１０が固定
されるために、窓部材２において凹んだ状態となる。従
って、溝を形成するための切削刃１９の先端が定盤１７
上のパッド本体１０には届いて溝が形成されるが、凹部
２４上の窓部材２表面には切削刃１９の先端が届かない
ために窓部材２表面に溝が形成されることがない。

【００４９】また、図８に示すように、定盤１７の表面
に凹部２４を形成する代わりに、治具２７を用いてもよ
い。この治具２７は厚み０．５mm程度の金属板あるいは
樹脂板からなる板２８に窓部材２に相当する部分に開口
２９を形成したものである。開口２９の幅Ｌ１１及び長
さＬ１０は、図９に示すように、窓部材２の幅および長
さ以上がよく、例えば、６〜８mm長くするのがよい。治
具２７には通孔３０が多数形成されている。この治具２
７を定盤１７上に重ね合わせて固定し、凹部２４を形成
する代わりに、前述のように窓部材２の表面に溝を形成
しない加工手段として用いることができる。 （実施形態３）実施形態３の研磨パッドＰは、パッド本
体１０の表面に比べて窓部材２の表面は凹んでおり、か
つ該パッド本体１０の表面には、窓部材２の表面を除い
て、多数の溝が形成されているものである。

【００５０】従来の窓部材を有する研磨パッドは、パッ
ド本体と窓部材が同一面となっているため、研磨時のド
レッシングによって窓部材に傷を生じて、ノイズが検出
されることがあるが、本実施例の研磨パッドはそのよう
な傷防止に有効である。

【００５１】溝を研磨パッドの表面前面に形成する場合
においても、窓部材２を凹部加工することにより、窓部
材２表面に溝が形成されることがなく、スラリーによる
ノイズを防止することができる。

【００５２】さらに、窓部材２のドレッシング残りが生
じないため、多種間の置き換えが可能となる。つまり、
窓部材２の研削性が良好でなくてもよいため、多様な材
料の選定が可能となる。例えば、高透明性の観点から材
料を選択することができる。

【００５３】さらに、窓部材２が凹部になっているた
め、窓部材２と被研磨物との間に隙間ができることによ
り、研磨時のスラリー搬送を助長する（スラリーの巡り
が良好となる）。また、スクラッチの原因とならない。

【００５４】製造方法は以下の通りである。

【００５５】窓部材２を有するパッド本体１０を作成
後、窓部材２に相当する位置においてパッド本体１０と
窓部材２の表面を後加工により研削して凹部を形成す
る。パッド表面の凹部の研削深さは４００〜５００μm
が好ましい。また、パッド表面の凹部の幅、長さは、窓
部材２の大きさより５〜１０mm大きくするのがよい。溝
加工パッドの窓部材２のみ溝加工を施さないことによ
り、スラリーによるノイズを防止することができる。

【００５６】なお、上記した本発明の研磨パッドはポリ
ウレタン組成物から、いわゆるプレポリマー法やワンシ
ョット法で製造することができる。

【００５７】プレポリマー法とは、ポリオール成分とイ
ソシアネート成分との反応物であるウレタンプレポリマ
ーを用い、ジアミン類又はジオール類、発泡剤、触媒を
添加混合して得られるウレタン組成物を硬化させる方法
である。ワンショット法とは、ポリオール成分、イソシ
アネート成分、ジアミン類又はジオール類、そして発泡
剤、触媒等を混合して得られるウレタン組成物を硬化さ
せる方法である。

【００５８】上記ウレタンプレポリマーとしては、ポリ
エーテル系ウレタンプレポリマー、ポリエステル系ウレ
タンプレポリマー、ポリエステルエーテル系ウレタンプ
レポリマーのいずれも使用することができる。

【００５９】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）３２９７ｇのユニローヤルアジプレンＬ−
３２５(Uniroyal Adiprene L-325)ポリエーテル系ウレ
タンプレポリマーと、８２４ｇの硬化剤（ＭＯＣＡ）と
混合して、窓部材用組成物を調製した。この窓部材用組
成物をモールド内に注入して、約１５０°Ｆで１５分間
放置した。このようにして窓部材を形成するブロックを
得た。

【００６０】３２９７ｇのユニローヤルアジプレンＬ−
３２５(Uniroyal Adiprene L-325)ポリエーテル系ウレ
タンプレポリマーと、７４９ｇの硬化剤（ＭＯＣＡ）と
混合して、パッド用組成物を調製した。

【００６１】上記窓部材を形成する樹脂ブロックをモー
ルド内に配置し、パッド用組成物をモールド内に注入し
て、約１５０°Ｆで１５分間放置した。このようにして
パッドの成形物を得た。その後、所定厚みにスライスし
て研磨パッドを得た。

【００６２】得られた研磨パッドの研削性を研磨機（Ｓ
ｔｒａｓｂａｕｇｈ・６ＣＡ 定盤直径２０インチ）で
測定した。研削条件は、シーズニング圧力０．１Ｋｇｆ
／ｃｍ²、定盤回転数８９ｒｐｍ、キャリア回転数６０
ｒｐｍ、純水供給量３０００ｃｍ³／ｍｉｎであり、シ
ーズニングツールはＲ＃８０（株式会社藤森技術研究所
製）を用いた。

【００６３】その結果を図１０に示す。図中、窓部とは
窓部材での合計削れ量を示し、入口とは研磨パッドの図
２において、窓部材からＶ切り欠き部を見て左側パッド
部の合計削れ量を示し、出口とは研磨パッドの図２にお
いて、窓部材からＶ切り欠き部を見て右側パッド部の合
計削れ量を示す。定盤の回転に伴い、常に入口、窓部、
出口の順にシーズニングツールにより研磨される。外周
とは研磨パッドの外周部の合計削れ量を示し、内周とは
研磨パッドの内周の合計削れ量を示す。 （比較例１）実施例１で用いた窓部材用組成物の代わり
に、実施例１で用いたパッド用組成物と同じ組成で窓部
材用組成物を調製したこと以外は、実施例１と同様にし
て研磨パッドを得た。

【００６４】この研磨パッドについて実施例１と同様に
研削試験を行ったところ図１１に示す通りであった。

【００６５】次に、従来品でシリコンウエハを研磨して
いる条件で、上記実施例１および比較例１の研磨パッド
を用いて研磨試験を行った。

【００６６】その結果、比較例１のものでは窓部材に形
成された溝がノイズの原因となったが、実施例１の研磨
パッドでは、窓部材に形成された溝がノイズの原因にな
ることはなかった。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基
板、ガラス、ハードデイスク、ＬＣＤ基板等の研磨にお
いて、窓部材にスラリーがたまることが抑制されるた
め、従来のように透過光を減衰させることがなく、検出
精度を高めることができる。また、窓部材がパッド本体
から凹んでいるので、研磨時のドレッシングによって窓
部材に傷を生じることがなくノイズが検出されにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨パッドの一実施形態の断面図であ
る。

【図２】図１で示す研磨パッドの平面図である。

【図３】図１で示す研磨パッドの窓部材部分の拡大図で
ある。

【図４】（ａ）は定盤の図４（ｂ）のＸ-Ｘ線断面図、
(ｂ)は定盤の平面図である。

【図５】（ａ）は定盤の図４（ｂ）のＹ-Ｙ線断面図、
(ｂ)は定盤の平面図である。

【図６】（ａ）は定盤の窓部材部分の断面図、(ｂ)は定
盤の窓部材部分の平面図である。

【図７】定盤の凹部の説明図である。

【図８】定盤の他の例の斜視図である。

【図９】図８で示す治具の開口部の説明図である。

【図１０】実施例１の研磨パッドの研削性を示すグラフ
である。

【図１１】比較例１の研磨パッドの研削性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

２ 窓部材 １０ パッド本体 Ｐ 研磨パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 孝一 三重県員弁郡藤原町藤ヶ丘８−３ ロデー ル・ニッタ株式会社三重工場内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CA01 CB01 CB03 DA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッド本体と、該パッド本体の一部に一
   体に形成された透明な窓部材と、を有する研磨パッドで
   あって、 該窓部材の材質が、該パッド本体の材質に比べて研削性
   の高いことを特徴とする研磨パッド。
2. 【請求項２】 パッド本体と、該パッド本体の一部に一
   体に形成された透明な窓部材と、を有する研磨パッドで
   あって、 該パッド本体の表面には、窓部材の表面を除いて、多数
   の溝が形成されていることを特徴とする研磨パッド。
3. 【請求項３】 パッド本体と、該パッド本体の一部に一
   体に形成された透明な窓部材と、を有する研磨パッドで
   あって、 該窓部材の表面は該パッド本体の表面から凹んでおり、
   及び／又は該パッド本体の表面には、窓部材の表面を除
   いて、多数の溝が形成されていることを特徴とする研磨
   パッド。
4. 【請求項４】 型内に前記窓部材又は窓部材を構成する
   樹脂ブロックを配置し、型内に前記パッド本体を構成す
   る樹脂を注入して成形することにより、パッド本体と窓
   部材とが一体に形成されている請求項１〜３のいずれか
   に記載の研磨パッド。
5. 【請求項５】 前記窓部材および窓部材を構成する樹脂
   ブロックがそれぞれウレタン樹脂を含む透明樹脂にて形
   成されている請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッ
   ド。