JP2016068194A - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

【解決手段】 半導体ウエハ等の被研磨物を研磨する研磨面４ａ、４ｂを有する研磨パッド１ａ、１ｂに関する。上記研磨面４ａ、４ｂに、撥水処理された第１の領域である撥水性パターンＰ１と親水処理された親水性パターンＰ１’との少なくもいずれか一方が設けられており、上記パターン以外の部分は親水性の異なる第２の領域Ｐ０となっている。上記パターンは、放射状、同心状、又は格子状であってもよい。
【効果】 上記研磨面に親水性の異なる第１の領域としての撥水性パターンＰ１又は親水性パターンＰ１’と第２の領域Ｐ０とが設けられているので、撥水性パターンの撥水性や親水性パターンの親水性とによってスラリの保持性や排出性を制御することが可能となり、研磨面におけるスラリ分布の制御や、研磨レート向上の効果を得ることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は研磨パッドに関し、より詳しくは、半導体ウエハやハードディスク用ガラス基板およびアルミニウム基板等の表面を化学的機械研磨法（ＣＭＰ）によって研磨するのに好適な研磨パッドに関する。

従来、半導体ウエハやハードディスク用ガラス基板およびアルミニウム基板等の被研磨物を研磨する研磨パッドは周知である。
この種の研磨パッドにおいては、研磨パッドの研磨面にスラリの保持性や排出性を制御するために、様々な形状の溝が形成されている（特許文献１）

特開平１１−２６７９６１号公報

上記溝の形状を種々の形状に設定することにより、スラリの保持性を高めたり、或は排出性を高めたりすることができるが、その反面、溝を形成することによる凹凸面によっては被研磨物の平坦性に悪影響を及ぼすことがあった。
本発明はそのような事情に鑑み、被研磨物の平坦性に悪影響を及ぼすことを防止しながら、スラリの保持性や排出性を制御することが可能な研磨パッドを提供するものである。

本発明は、被研磨物を研磨するための研磨面を有する研磨シートを備えた研磨パッドにおいて、上記研磨面に、親水性の異なる第１の領域および第２の領域を有し、且つ、上記第１の領域がパターン状に形成されていることを特徴とするものである。
上記第１の領域は、撥水処理により形成されていてもよく、親水処理により形成されていても良い。また、第１の領域は上記研磨シートの研磨面側から厚み方向に少なくとも１／２以上形成されていてもよく、研磨シートは、上記研磨面から研磨面と反対面側まで立体網目状に連通する気泡を有してもよい。さらに研磨面に設けられた上記パターンは、放射状、同心状、又は格子状であってもよい。

本発明によれば、上記研磨面に親水性の異なる第１の領域および第２の領域を有し、且つ、上記第１の領域がパターン状に形成されているので、そのパターンによってスラリの保持性や排出性を制御することが可能となり、研磨面におけるスラリ分布の制御や、研磨レート向上の効果を得ることができる。
さらに、従来の溝を設けることなくスラリの保持性や排出性を制御することができるため、溝由来の凹凸による被研磨物の平坦性の低減を抑制することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施例を示す断面図。 本発明の第１実施例の撥水性パターンＰ１と第２実施例の親水性パターンＰ１’とを示す平面図。 本発明の第３実施例の撥水性パターンＰ２と第４実施例の親水性パターンＰ２’とを示す平面図。 本発明の第５実施例の撥水性パターンＰ３と第６実施例の親水性パターンＰ３’とを示す平面図。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１（ａ）において、本発明に係る研磨パッド１ａは、その厚さ方向に縦長の多数の気泡２ａが形成された研磨シート３ａを備えており、該研磨シート３ａの一方の表面が図示しない被研磨物を研磨する研磨面４ａとなっている。
また研磨シート３ａの他方の表面には剛性を有する基材５ａが設けられ、基材５ａの研磨シート３ａとの反対側の面には両面テープ６ａが設けられている。研磨パッド１ａはこの両面テープ６ａによって、図示しない研磨装置の研磨定盤に接着固定されるようになっている。
そして上記研磨面４ａによって被研磨物を研磨する際には、図示しないスラリ供給装置によって、研磨面４ａと被研磨物の被研磨面との間にスラリが供給され、両者が相対的に反対方向に回転することで研磨加工を行うことができる。
また、図１（ｂ）における本発明に関わる研磨パッド１ｂは、内部に多数の気泡２ｂが形成された研磨シート３ｂを備えており、該研磨シート３ｂの一方の表面が図示しない被研磨物を研磨する研磨面４ｂとなっており、その他の構成は図１（ａ）と同様になっている。

上記研磨面４ａ、４ｂには、図２に示すように、撥水処理された第１の領域としての撥水性パターンＰ１が設けられており、図示実施例では上記撥水性パターンＰ１は４５度間隔の放射状に形成されている。他方、放射状に形成された上記撥水性パターンＰ１以外の研磨面４ａ、４ｂは、上記第１の領域とは親水性の異なる第２の領域Ｐ０となっている。
なお、上記研磨シート３ａ、３ｂは例えば図１（ａ）、図１（ｂ）に記載したようなポリウレタンシート等の軟質ウレタンシートを使用することができ、また上記撥水性パターンＰ１は撥水剤を使用することができる。撥水剤は特に限定されないがフッ素系やシリコン系の撥水剤を用いることができる。このため上述の構成により本実施例では、第１の領域である撥水性パターンＰ１の親水性は、第２の領域Ｐ０の親水性よりも小となるように設定することができる。

また上記気泡２ａ、２ｂは、上記研磨面４ａ、４ｂから研磨面と反対面側まで立体網目状に連通しているので、上記撥水剤は気泡２ａ、２ｂ内の厚み方向に浸透することができる。これにより上記撥水性パターンＰ１は研磨シート３ａ、３ｂの厚さ方向に形成可能であり、上記研磨面４ａ、４ｂが摩耗されても撥水性パターンＰ１を維持することができるため、発明の効果を持続させることができる。
また、研磨シート３ａ、３ｂは、研磨面と反対面側まで立体網目状に連通しているので必然的に研磨シートの厚み方向と垂直な方向に対しても連通している。このため研磨シート３ａ、３ｂ内部に浸透したスラリは研磨シート３ａ、３ｂの厚み方向と垂直な方向にも移動することができる。このとき、撥水性パターンＰ１が研磨シート厚み方向に浸透しているため、研磨シート３ａ、３ｂ内部に浸透したスラリはその撥水性パターンによって移動が制御される。この結果、研磨シート３ａ、３ｂ内部においてスラリの保持性や排出性を制御することができる。これにより研磨面のみに親水性パターンＰ１’が形成されている場合と比較して、スラリの保持性や排出性の効果が高まり好ましい。
このとき、撥水性パターンＰ１は上記研磨シート３ａ、３ｂの研磨面４ａ、４ｂ側から厚み方向に少なくとも１／２以上形成されていることが望ましい。

上述した第１実施例では撥水性パターンＰ１が放射状に形成されているため、研磨面４ａ、４ｂと被研磨物との間に供給されたスラリは、研磨面４ａ、４ｂの回転に伴う遠心力により撥水パターンＰ１の放射状の線上に接近すると、撥水パターンＰ１を伝って研磨パッド１ａ、１ｂの半径方向外方に排出されやすくなる。つまり、撥水パターンＰ１が撥水性を有するため、スラリがその線上を乗り越えて隣接するより親水性の領域に移動することが難しく、放射状の線を伝ってスラリが円の半径方向に排出される。
このスラリの排出性の大小については、撥水性パターンＰ１を形成する放射方向の形成角度つまり形成本数や線幅の大小による撥水剤の塗布面積、或は撥水性パターンＰ１を形成するための撥水剤の種類等を適宜調整することにより、制御することが可能となり、これにより研磨面におけるスラリ分布を制御することができる。
なお、上記スラリの排出性の制御は、研磨面４ａ、４ｂに形成された溝によるものではないため、研磨面４ａ、４ｂに溝由来の凹凸が存在しない。したがって凹凸による平坦性の低減を抑制することが可能となる。

上述した第１実施例においては、研磨面４ａ、４ｂに撥水性を有する放射状の撥水性パターンＰ１を第１の領域として設けているが、その代わりに、同一形状の親水処理された親水性パターンＰ１’を第１の領域として設けてもよい。つまり第２実施例では、第１の領域である親水性パターンＰ１’の親水性は、第２の領域Ｐ０の親水性よりも大となるように設定されている。
第２実施例においては、上記親水性パターンＰ１’を形成するための親水剤として、例えばカルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、燐酸エステル塩、アルキルカルボン酸、アミン塩、第４級アンモニウム塩、親水性のエステル系、エーテル系、エステル・エーテル系、アミド系等の化合物等の親水性化合物を用いることができるが、特に静電相互作用や水素結合により水分子と相互作用する非水溶性の親水性化合物が好ましい。非水溶性の親水性化合物であればスラリの主成分である水に溶解し難いため、親水剤がスラリに溶解して研磨面４ａ、４ｂから排出されることを抑制でき、発明の効果が長時間維持できるため好ましい。
上記第２実施例においても、上記研磨シート３ａ、３ｂは気泡２ａ、２ｂが上記研磨面４ａ、４ｂから研磨面と反対面側まで立体網目状に連通しているので、上記親水剤は研磨シートの厚み方向に浸透することができる。これにより研磨加工によって研磨面４ａ、４ｂが摩耗しても親水性パターンＰ１’を維持することができるため、発明の効果を長時間持続させることができる。
また、研磨シート３ａ、３ｂは、研磨面と反対面側まで立体網目状に連通しているので必然的に研磨シートの厚み方向と垂直な方向に対しても連通している。これにより研磨シート３ａ、３ｂ内部に浸透したスラリは研磨シート３ａ、３ｂの厚み方向と垂直な方向にも移動することができる。このとき、親水性パターンＰ１’が研磨シート厚み方向に浸透しているため、研磨シート３ａ、３ｂ内部に浸透したスラリは親水性パターンＰ１’によって移動が制御される。この結果、研磨シート３ａ、３ｂ内部においてスラリの保持性や排出性を制御することができる。これにより、研磨面のみに親水性パターンＰ１’が形成されている場合と比較して、スラリの保持性や排出性の効果が高まり好ましい。

上記第２実施例では親水性パターンＰ１’は親水剤により形成されているので、研磨面４ａ、４ｂと被研磨物との間に供給されたスラリは、定盤の回転に伴う遠心力により親水性パターンＰ１’の放射状の線上に接近すると、水を主成分とするスラリはその親和性から放射状の線上に留まりやすい。このため、親水性パターンＰ１’を形成しない場合に比較して、スラリが研磨パッド１ａ、１ｂの外部に排出され難くなり、保持性が高まる。
このスラリの保持性の大小については、親水性パターンＰ１’を形成する放射方向の形成本数やその線幅の大小による親水剤の塗布面積、或は親水性パターンＰ１’を形成するための親水剤の種類等を適宜調整することによって、制御することが可能となる。これにより研磨面４ａ、４ｂにおけるスラリ分布の制御や、研磨レート向上の効果を得ることができる。
また第２実施例においても、スラリの保持性の制御は研磨面に形成された溝によるものではないため、研磨面４ａ、４ｂに溝由来の凹凸が存在しない。したがって凹凸による平坦性の低減を抑制することができる。

なお、上記撥水性パターンＰ１を有する研磨パット１ａ、１ｂも親水性パターンＰ１’を有する研磨パッド１ａ、１ｂも、同様な製造方法によって製造することができる。
製造方法の概略を述べれば、先ず従来公知の湿式凝固法によって軟質ウレタンのシートを作成する。
すなわち、平坦な基材上にジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を含む、ポリウレタン樹脂溶液を塗布し、ポリウレタン樹脂溶液が塗布された基材を、水を主成分とする凝固液に浸漬させる。そしてポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させた後、残留しているポリウレタン樹脂溶液内のＤＭＦの脱溶媒を行う。次いで、乾燥機を用いてウレタン樹脂内に含まれる水分蒸発させることで乾燥を行う。そして樹脂の空間内の水分が蒸発すると、樹脂内に厚み方向に図１（ａ）のような縦長の多数の気泡２ａが形成され、且つ、気泡２ａが厚み方向に立体網目状に連通した軟質ウレタンシート製の研磨シート３ａを得ることができる。
また、ポリウレタン樹脂溶液に酢酸エチル等の水に対する溶解度がＤＭＦより小さい有機溶媒を５質量％〜２５質量％添加させると、図１（ｂ）に記載の多数の微細孔２ｂが形成され、且つ、気泡２ｂが厚み方向に立体網目状に連通した軟質ウレタンシート製の研磨シート３ｂを得ることができる。
次に、研磨シート３ａ、３ｂ上に上記パターンが形成されたＰＥＴ製のマスクを乗せ、その上から撥水性溶剤又は親水性溶剤をスプレーで塗布する。
その後、上記ＰＥＴ製のマスクを取り除き、軟質ウレタンシートを８０〜１５０℃の環境下において乾燥させて撥水剤又は親水剤を固着させる。さらに軟質ウレタンシートの撥水剤の塗布面と反対面側に接着剤を介して基材を貼り付け、ＰＥＴ基材の軟質ウレタンシートと反対面側に研磨定盤に研磨パッドを固定するための両面テープを貼り合わせて研磨パッド１ａ、１ｂを作製する。

図３は本発明の第３実施例と第４実施例を示したもので、第３実施例においては撥水処理された第１の領域としての撥水性パターンＰ２が研磨面４ａ、４ｂに設けられており、第４実施例においては親水処理された第１の領域としての親水性パターンＰ２’が研磨面４ａ、４ｂに設けられている。上記第３実施例と第４実施例のいずれのものにおいても、上記パターンＰ２、Ｐ２’以外の研磨面４ａ、４ｂは、上記第１の領域とは親水性の異なる第２の領域Ｐ０となっている。
上記第３実施例、第４実施例と第１実施例、第２実施例との相違点は、各パターンを放射状とするか同心状とするかであって、第３実施例、第４実施例におけるその他の構成は、第１実施例、第２実施例と同様に構成してある。
第３実施例の撥水性パターンＰ２によれば、撥水性パターンＰ２が同心状に形成されているため、研磨面４ａ、４ｂと被研磨物との間に供給されたスラリは、定盤の回転に伴う遠心力により同心状の撥水性パターンＰ２を構成する円形の線に接近すると、線の内周部分で滞留し易くなる。つまり、撥水パターンＰ２が撥水性を有するため、スラリがその同心状の線上を乗り越えて隣接するより親水性の高い領域に流れることが阻害されるため、研磨面の外周にスラリが流出しにくく、スラリの保持性が高まる。この結果、研磨面４ａ、４ｂにおけるスラリ分布の制御や、研磨レート向上の効果を得ることができる。
他方、第４実施例の親水性パターンＰ２’によれば、親水性パターンＰ２’は親水剤により形成されているため、研磨面４ａ、４ｂと被研磨物との間に供給されたスラリは、定盤の回転に伴う遠心力により同心状の親水性パターンＰ２’ の同心状の線上に接近すると水を主成分とするスラリはその親和性から同心状の線上に留まりやすい。このため、親水性パターンＰ２’を形成しない場合に比較して、スラリが留まりやすい。このため、親水性パターンＰ１’を形成しない場合に比較して、研磨面の外周にスラリが流出し難くなり、スラリの保持性が高まる。
この結果、研磨面４ａ、４ｂにおけるスラリ分布の制御や、研磨レート向上の効果を得ることができる。

図４は本発明の第５実施例と第６実施例を示したもので、第５実施例においては撥水処理された第１の領域としての撥水性パターンＰ３が研磨面４ａ、４ｂに設けられており、第６実施例においては親水処理された第１の領域としての親水性パターンＰ３’が研磨面４ａ、４ｂに設けられている。
これら第５実施例、第６実施例においても、上記パターンＰ３、Ｐ３’以外の研磨面４ａ、４ｂは、上記第１の領域とは親水性の異なる第２の領域Ｐ０となっており、これらパターンＰ３、Ｐ３’以外の構成は、上述した実施例と同様に構成してある。
いずれの実施例においても、各パターンＰ３、Ｐ３’を格子状に形成してあり、第５実施例の撥水性パターンＰ３によれば、撥水性パターンＰ３が同心状に形成されているため、研磨面４ａ、４ｂと被研磨物との間に供給されたスラリは、定盤の回転に伴う遠心力により格子状の撥水性パターンＰ２を構成する格子状の線に接近すると、格子状で区画された領域内部に戻り、区画内で滞留しやすくなる。つまり、格子状の撥水性パターンＰ３においては、それを構成する区画に囲まれた領域を超えて隣接するより親水性の高い領域に流出されることが阻害されるので、研磨面の外周にスラリが流出しにくく、スラリの保持性が高まり、研磨面におけるスラリ分布の制御や、研磨レート向上の効果を得ることができる。
また第６実施例の親水性パターンＰ３’によれば、親水性パターンＰ３’は親水剤により形成されているため、研磨面４ａ、４ｂと被研磨物との間に供給されたスラリは、定盤の回転に伴う遠心力により格子状の線上に接近すると水を主成分とするスラリは線上に留まりやすく、研磨面の外周にスラリが流出し難くなる。これにより、スラリの保持性が高まり、研磨面におけるスラリ分布の制御や、研磨レート向上の効果を得ることができる。

上述した各実施例から理解されるように、撥水性パターンＰ１〜Ｐ３や親水性パターンＰ１’〜Ｐ３’によってスラリの排水性や保持性を得ることができるので、各パターンの形状や形成位置、形成本数、線幅、或は撥水剤や親水剤の種類などに基づく親水性の大小を適宜に設定することによって、好適な排水性或は保持性を有する研磨パッド１ａ、１ｂを製造することができる。
なお、上記パターンは図示したものに限定されるものではなく、渦巻き状やＳ字状など種々の形状としたり、不規則なパターンとしてもよく、さらには撥水性パターンと親水性パターンとを組み合わせてもよいことは勿論である。
いずれにしても本発明においては、上記研磨面４ａ、４ｂに、親水性の異なる第１の領域および第２の領域を有し、且つ、上記第１の領域がパターン状に形成されていればよい。
また、上記実施例では研磨面４ａ、４ｂに溝を形成していないが、必ずしも溝を形成してはいけないのではなく、溝による悪影響がでない範囲で上記各パターンと溝とを併用してもよい。
なお、研磨面４ａ、４ｂへの撥水剤および親水剤への塗布方法については、実施例ではスプレーによる方法を記載したが、これに限定されない。スクリーン印刷機やグラビア印刷を用いたコーティング方法でも良い。

１ａ、１ｂ 研磨パッド ２ａ、２ｂ 気泡
３ａ、３ｂ 研磨シート ４ａ、４ｂ 研磨面
Ｐ０ 第２の領域
Ｐ１〜Ｐ３ 撥水性パターン（第１の領域）
Ｐ１’〜Ｐ３’ 親水性パターン（第１の領域）

Claims (7)

1. 被研磨物を研磨するための研磨面を有する研磨シートを備えた研磨パッドにおいて、
   上記研磨面に、親水性の異なる第１の領域および第２の領域を有し、且つ、上記第１の領域がパターン状に形成されていることを特徴とする研磨パッド。
2. 上記第１の領域が撥水処理により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
3. 上記第１の領域が親水処理により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
4. 上記第１の領域は撥水処理により形成された部分と親水処理により形成された部分とを備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
5. 上記第1の領域は上記研磨シートの研磨面側から厚み方向に少なくとも１／２以上形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の研磨パッド。
6. 上記研磨シートは、上記研磨面から研磨面と反対面側まで立体網目状に連通していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の研磨パッド。
7. 上記研磨面に設けられた上記パターンは、放射状、同心状、又は格子状であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の研磨パッド。

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