特許 6068230 研磨パッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6068230

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】研磨パッド

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/26 20120101AFI20170116BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20170116BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/26

   H01L21/304 622F

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-71938(P2013-71938)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-195840(P2014-195840A)

(43)【公開日】2014年10月16日

【審査請求日】2016年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005359

【氏名又は名称】富士紡ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103609

【弁理士】

【氏名又は名称】井野 砂里

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100157185

【弁理士】

【氏名又は名称】吉野 亮平

(72)【発明者】

【氏名】糸山 光紀

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第４０３７３６７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７８２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０７４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２００５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０６０８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／２６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円形をなす研磨面を有する研磨パッドであって、
楕円形状を描く複数の環状溝を備え、
前記環状溝は、その短軸が前記研磨面の径方向に配置され、かつ短軸の一端が円形をなす前記研磨面の周に重なるように配置されていることを特徴とする、研磨パッド。

【請求項2】

前記複数の環状溝は、それぞれ、短軸の一端から他端の間で延びる曲線部分において、他の環状溝と連結される連結部を有しており、この連結部の数が４個以下であることを特徴とする、請求項１に記載の研磨パッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研磨パッドに関し、特に、化学的機械的研磨法によって被研磨物を研磨するときに使用される研磨パッドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体ウェハや液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板等の被研磨物の表面を研磨して平坦化する方法として、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）が用いられている。ＣＭＰ法を用いて被研磨物を研磨する際は、研磨パッドを被研磨物に押し当て、両者の間に研磨スラリーを供給しながら研磨パッドと被研磨物とを回転させる。研磨スラリーは、研磨パッドの回転に伴う遠心力によって、中心側から外側に向かって流れ、最終的には研磨パッドの外部に排出される。また、近年では、研磨スラリーを被研磨物の表面に均等かつ十分に行き渡らせて被研磨物を一様で高精度に平坦化すること、高価な研磨スラリーの消費を抑えること、及びスクラッチの原因となる研磨屑を効率的に排出することを達成するために、研磨パッドの研磨面に同心円形状、螺旋形状、講師形状を含む様々な形状の溝を形成する技術が多用されており、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５１２４２１２号公報

【0004】

特許文献１に記載された研磨パッドは、逆向きに旋回する２つの螺旋形状を重ね合わせた溝を有している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された研磨パッドは、逆向きに旋回する２つの螺旋状の溝を有していることから、研磨面において溝が占める割合、即ち溝密度が高くなってしまう。そして研磨時は、基本的には、全ての溝を研磨スラリーで満たしておく必要があるが、特許文献１に記載された研磨パッドのように溝密度が高いと、研磨面全体に研磨スラリーを行き渡らせ、かつ溝内を研磨スラリーで満たすためには大量の研磨スラリーが必要となる。従って特許文献１に記載された研磨パッドを使用した場合、高価な研磨スラリーの消費量が増加してしまう、という問題があった。特に研磨時には、被研磨物と接触せず研磨に寄与していない領域にある溝も研磨スラリーで満たしておくこととなるが、研磨に寄与していない領域にある溝を常時研磨スラリーで満たしておくと、大量の研磨スラリーが未使用のまま溝から排出されてしまう。

【0006】

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、研磨スラリーの消費量を抑制することができる研磨パッドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために、本発明は、円形をなす研磨面を有する研磨パッドであって、楕円形状からなる複数の環状溝を備え、環状溝は、その短軸が研磨面の径方向に配置され、かつ短軸の一端が円形をなす研磨面の周に重なるように配置されている。

【0008】

このように構成された本発明によれば、楕円形状を描き、円形の研磨面の周と接するように配置された複数の環状溝を有する研磨パッドを提供することができる。そしてこのような研磨パッドの環状溝は、好適に研磨液を排出し、且つ保持することができる。即ち、楕円形状を描く環状溝は、弧状に延びる２つの半環状溝によって構成されることとなる。そしてこのような２つの半環状溝を有する研磨パッドを回転させた場合、一方の半環状溝は、回転方向下流側に向けて凸となって研磨パッドの中心と研磨パッドの側壁との間に研磨液を分散させることができ、他方の半環状溝は、回転方向上流側に向けて凸となって研磨液を研磨パッドの中心方向に戻すことができる。従って、このように構成された本発明によれば、溝の本数を増やして不必要に溝密度を上げることなく、好適に研磨スラリーを保持することがき、これにより高価な研磨スラリーの消費量を抑制することができる。

【0009】

この場合において、複数の環状溝は、それぞれ、短軸の一端から他端の間で延びる曲線部分において、他の環状溝と連結される連結部を有しており、この連結部の数が４個以下であることが好ましい。

【0010】

また、特許文献１に記載された研磨パッドでは、逆向きに旋回する２つの螺旋状の溝が形成されていることから溝の間のランド研磨面部分が鋭利な形状となってしまう。そして鋭利なランド研磨面部分は幅研磨パッドの摺動方向に対して変形し易いため、特許文献１に記載された研磨パッドは、研磨面の平坦性を保つことができない、という問題があった。

【0011】

さらに、特許文献１に記載された研磨パッドでは、溝同士の交点の数が非常に多いため、溝同士の交点で研磨スラリーの流動性が低下し、その結果、研磨スラリーを十分に分散させることができないという問題があり、遠心力の弱い研磨パッド中心領域においてその問題が顕著であった。

【0012】

これに対して本発明によれば、楕円形状でかつ連結部を４個以下に限ることで、鋭利な形状の研磨面部分の数を少なくすることができる。これにより、研磨面の平坦性を保つことができる。また、連結部の数を４個以下とすることで、研磨スラリーの流動性が低下する箇所を減らすことができ、これにより、研磨スラリーの流動性が低下するのを抑制することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明によれば、研磨スラリーの消費量を抑制することができ、研磨面の平坦性を維持し、かつ研磨スラリーの分散性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態による研磨パッドが適用されている片面研磨装置を示す断面図である。

【図2】本発明の実施形態による研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。

【図3】図２の領域IIIの拡大図である。

【図4】本発明の実施形態の変形例による研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。

【図5】本発明の実施形態の変形例による研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。

【図6】本発明の実施形態の変形例による研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。

【図7】本発明の実施形態の変形例による研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。

【図8】本発明の実施形態の変形例による研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による研磨パッドについて説明する。図１は、本発明の実施形態による研磨パッドが適用されている片面研磨装置を示す断面図である。

【0016】

先ず、図１に示すように、片面研磨装置１は、ＣＭＰ法により被研磨物３の面を平坦化するものである。片面研磨装置１は、回転軸周りに回転する研磨定盤５と、研磨定盤５の上面に固定された研磨パッド７と、研磨パッド７の研磨面９をコンディショニングするためのドレッサ１１と、被研磨物３を保持するための保持定盤１３と、研磨スラリーを研磨面９に供給するための研磨スラリー供給装置１５とを備えている。

【0017】

このような片面研磨装置１は、研磨スラリー供給装置１５から研磨パッド７の研磨面９の中心近傍に研磨スラリーを供給しながら、研磨定盤５及び保持定盤１３を回転させることによって保持定盤１３に保持された被研磨物３の表面を平坦化するようになっている。

【0018】

研磨定盤５は、金属製であり、円板形状を有している。研磨定盤５の一方の面は、研磨パッド７が貼り付けられる貼付面を構成しており、この貼付面は、実質的に平らである。

【0019】

保持定盤１３は、金属製であり、研磨定盤５よりも径が小さい円板形状を有している。保持定盤１３の一方の面は、保持パッド１７が貼り付けられる貼付面を構成しており、この貼付面は実質的に平らである。

【0020】

研磨パッド７は、例えばイソシアネート基含有化合物を含むプレポリマーと硬化剤との反応により硬化して成形される乾式法により製造される硬質ポリウレタン製のパッドであり、研磨定盤５とほぼ同一の径の円板状とされる。そして円板状の研磨パッド７の一方の円形状面が研磨面９を構成している。また、研磨パッド７は、研磨定盤５に対して着脱可能に貼り付けられている。なお、本明細書及び特許請求の範囲における「円板状」及び「円形状」の研磨パッドとは、円形の他に中心部近傍がくり抜かれたドーナツ状の研磨パッドも含むことを意味している。

【0021】

保持パッド１７は、例えば軟質プラスチック製のパッドであり、保持定盤７とほぼ同一の径の円板状とされる。保持パッド１７は、保持定盤１３に対して着脱可能に貼り付けられている。

【0022】

図２は、研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。研磨パッド７の研磨面９には、複数の環状溝１９が形成されている。環状溝１９は、研磨パッドを矢印Ａ方向に回転させたときに、研磨スラリーを保持し分散させるために形成されている。環状溝１９は、楕円形状であり、その短軸Ｓが円をなす研磨面９の半径と重なるように配置されている。また、環状溝１９の短軸Ｓの一端は、研磨面９の外周と重なっており、他端は、研磨面９の中央近傍に位置決めされている。環状溝１９の断面形状としては、Ｖ字、矩形、半円形等、公知のあらゆる断面形状を採用することができる。

【0023】

なお、本明細書において「楕円形状」とは、二次元直交座標系上で表される標準形の楕円のみならず、周上の２点を結んだときに最も長くなる長径と、周上の２点を結んだときに最も短くなる短径とが直交するあらゆる曲線を含む。

【0024】

楕円形状は、は２つの定点からの距離の和が一定であるような標準形の楕円であることが好ましく、この場合、楕円率（短軸/長軸）が０．３〜０．８５の範囲が好ましく、０．５〜０．７の範囲がより好ましい。

【0025】

複数の環状溝１９は、各々同一の形状を有し、研磨面９の中心を取り囲むように配置されており、図２に示す例では、３個の環状溝１９を等角度間隔で配置した研磨パッド７を示している。複数の環状溝１９は、互いに連結されており、研磨スラリーが或る環状溝から他の環状溝に流れ込めるように構成されている。環状溝１９を連結するための態様としては、図２に示すように環状溝１９が接するように配置され環状溝１９同士が連通している態様がある。

【0026】

環状溝１９の個数は、３個乃至８個の範囲で適宜選択可能である。これは、環状溝１９の数が２個だと、研磨面９の中心から半径方向の直線を引いたときに環状溝１９と交差しない部分が出来てしまうので好ましくない。また、環状溝１９の数が８個よりも多いと、環状溝１９同士が交差する部分の数が増えてしまい、研磨スラリーの流動性が低下してしまうため好ましくない。

【0027】

図３は、図２の領域IIIの拡大図である。図３に示すように環状溝１９は、円をなす研磨面９の周と接するように配置されている。ここで、環状溝１９が円をなす研磨面９の周と接する、とは、環状溝１９の溝幅の両端の間で研磨面９の周と接していることにより、環状溝１９が研磨パッド７の側面において研磨パッド７の径方向外方に向けて開口していることをいう。

【0028】

また、図２に示すように、環状溝１９を楕円形状とすることにより、環状溝１９を、実質的に２つの半環状溝１９ａ，１９ｂによって構成されたものとみなすことができる。各半環状溝１９ａ，１９ｂは、短軸Ｓの一端から他端まで延びる二次曲線により構成されている。各半環状溝１９ａ，１９ｂの一端は、円形をなす研磨面９の周において研磨パッド７の周壁に向けて開口しており、他端は、研磨面９の中心付近まで延びている。半環状溝１９ａは、研磨パッド７を矢印Ａ方向に回転させたときに回転方向下流側に位置し、回転方向下流側に向けて凸となって研磨スラリーを分散させる。一方で、半環状溝１９ｂは、研磨パッド７を矢印Ａ方向に回転させたときに回転方向上流側に位置し、回転方向上流側に向けて凸となって研磨スラリーを中心方向に戻す。

【0029】

図２に示すように研磨パッド７を矢印Ａ方向に回転させながら被研磨物３を研磨すると、研磨スラリー供給装置１５から研磨面９の中心付近に滴下された研磨スラリーは、遠心力によって研磨面９の径方向に拡散して被研磨物３と研磨面９との間を流れる。環状溝１９内に流入した研磨スラリーは、回転方向下流側に凸な半環状溝１９ａ内に流れ込み、遠心力によって、半環状溝１９ａに沿って研磨面９の外径方向に流れ排出される。このとき回転方向上流側にある半環状溝１９ｂ近傍の研磨面より半環状溝１９ｂ内に入った研磨スラリーは、遠心力によって、半環状溝１９ｂに沿って研磨面９の中心方向に戻る。環状溝１９が研磨面９の周と接するように配置されているため、研磨パッド外周と半環状溝１９ｂの間の角度が小さくなり、研磨パッド７の外周付近から半環状溝１９ｂに流れ込んだスラリーが中心方向へ移動しやすいものとなる。

【0030】

このように、研磨面９に楕円形状の環状溝１９を形成し、半環状溝１９ａによって研磨スラリーを排出させ、半環状溝１９ｂによって研磨スラリーを研磨面９の中心方向に戻すことができる。これにより研磨パッド７による研磨スラリーの保持性を向上させることができ、且つ研磨スラリーの消費量を抑制することができる。

【0031】

また、楕円形状に延びる環状溝１９を研磨面９上に敷き詰めるように配置することによって、少ない本数の環状溝１９で十分な量の研磨スラリーを研磨面９上に供給することができる。また、研磨面９上には、３個の環状溝１９が形成されているだけなので、研磨面９を平面視したときの環状溝１９の割合が比較的少ないため、環状溝１９を研磨スラリーで満たすために大量の研磨スラリーを供給する必要がない。

【0032】

また、上述のように、３個の環状溝１９が互いに接するように研磨面９上に配置した場合、一つの環状溝１９の半環状溝１９ａ又は半環状溝１９ｂは、一箇所において他の環状溝の半環状溝１９ｂ又は半環状溝１９ａと連結することとなる。これにより、環状溝１９同士の連結部の数を少なくすることができる。そして研磨スラリーの流動性が低下し易い溝の連結部の数を少なくすることにより、研磨スラリーの流動性が低下するのを抑制することができる。

【0033】

複数の環状溝１９は同一形状である方が、研磨パッド７上のスラリー分布にバラツキが少なくなり、被研磨物を安定した研磨速度で加工できるため好ましい。

【0034】

次に、本発明の実施形態の変形例について説明する。

【0035】

図４乃至図８は、それぞれ、変形例による研磨パッドを研磨面側から見た平面図である。なお、変形例の説明では、説明の便宜上、上述した実施形態で用いた符号と同一の符号を用いることとする。

【0036】

図４は、４個の環状溝１９を、互いに接するように研磨面９上に配置した例である。この変形例では、一つの半環状溝１９ａ，１９ｂにおいて、他の半環状溝１９ａ，１９ｂとの連結部が１個ある。

【0037】

図５は、図４に示す例と同様に、４個の環状溝１９を有する研磨パッドを示す。この例では、４個の環状溝１９が、研磨面９の中央まで延びており、隣接する環状溝１９同士が二箇所で交差している。従って、この例では、一つの半環状溝１９ａ，１９ｂにおいて、他の半環状溝１９ａ，１９ｂとの連結部が２個ある。

【0038】

図６は、８個の環状溝１９を、４５度の角度間隔で研磨面９上に配置した例である。この変形例では、一つの半環状溝１９ａ，１９ｂにおいて、他の半環状溝１９ａ，１９ｂとの連結部が３個ある。

【0039】

図７は、ドーナツ状の研磨面９に、８個の環状溝１９を４５度の角度間隔で配置した例である。この例では、図６に示す研磨パッドの研磨面中心付近を研磨装置の形状に合うようにくり抜き、環状溝１９が研磨面９の中心の開口部に向けて開口するようにしている。この例では、一つの半環状溝１９ａ，１９ｂにおいて、他の半環状溝１９ａ，１９ｂとの連結部が２個ある。

【0040】

図８は、ドーナツ状の研磨面９に、８個の環状溝１９を４５度の角度間隔で配置した例である。この例では、環状溝１９が研磨面９の中心付近で交差するように配置し、その後、研磨パッドの中心付近をくり抜いてドーナツ状の研磨面９を形成している。この例でも、環状溝１９は、研磨面９の中心の開口部に向けて開口している。そしてこの例では、一つの半環状溝１９ａにおいて、他の半環状溝１９ａ，１９ｂとの連結部が２個ある。

【0041】

このように変形例による研磨パッドでも、研磨パッド７による研磨スラリーの保持性を向上させることができ、且つ研磨スラリーの消費量を抑制することができる。また、半環状溝１９ａ，１９ｂ同士の連結部の数を少なくすることにより、研磨スラリーの流動性が低下するのを抑制することができる。

【0042】

また、変形例による研磨パッドでも、研磨パッド７による研磨スラリーの保持性を向上させることができ、且つ研磨スラリーの消費量を抑制することができる。なお、連結部の個数について、研磨面全体に対する研磨スラリーの分散性を優先して、連結部の数を増すことも考えられるが、連結部を過剰に設けると研磨面の平坦性悪化や、研磨スラリーの流動性を低下させる恐れがある。このため、半環状溝１９ａ，１９ｂ同士の連結部の数を４以下とすることにより、研磨スラリーの分散性を確保しながら、研磨スラリーの流動性が低下するのを抑制することができる。

【符号の説明】

【0043】

７ 研磨パッド
９ 研磨面
１９ 環状溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】