JP2007222965A - 研磨テーブルの定盤製造方法、研磨テーブル、及び研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨面の温度調節効果を高めることができ、研磨面の全体で均一な平坦度を達成でき、且つ安価で軽量で丈夫な研磨テーブルの定盤製造方法を提供する。
【解決手段】共にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる、上面に研磨クロス貼付面１４を備えた第１定盤１０と、この第１定盤１０の下面に接合される第２定盤２０とを用意し、これらを摩擦攪拌接合により一体に接合して製造した定盤（上定盤）を、下定盤３０の基部３１の上面に取りけることで、研磨テーブル６０を製造する。また、第１定盤１０と第２定盤２０の接合面には、研磨面６２の温度を調節する冷却水等の熱媒体を流通させる熱媒体流路５０が形成され、該熱媒体流路５０の表面に防腐食処理としてのアルマイト処理又は樹脂による表面被覆処理が施されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被研磨基板を平坦且つ鏡面状に研磨する研磨テーブルに用いる定盤の製造方法、該定盤を備えた研磨テーブル、及び該研磨テーブルを用いた研磨装置に関するものである。

従来、研磨面を有する研磨テーブルと、半導体ウエハ等の被研磨基板を保持するトップリング（基板保持機構）とを備えた研磨装置がある。この研磨装置は、研磨テーブルの上面に貼り付けた研磨クロスの研磨面に、トップリングで保持する被研磨基板の被研磨面を押圧接触させ、研磨面にスラリーを供給しながら、研磨テーブルの回転とトップリングの回転による研磨面と被研磨面の相対運動により、被研磨面を平坦且つ鏡面状に研磨する化学機械研磨（Chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）を行う。

上記の研磨テーブルは、例えば特許文献１に示すように、上面に研磨クロスを貼り付ける第１定盤部材と、この第１定盤部材の下側に設置される第２定盤部材とで構成される定盤（上定盤）を備え、第１定盤部材と第２定盤部材を所定の接合手段で接合して構成されている。従来はこれら第１定盤部材と第２定盤部材がＳｉＣとステンレス鋼などで構成され、第１定盤部材と第２定盤部材の接合面が、接着剤による接着で接合されていた。

一方、この種の研磨装置では、被研磨基板の化学機械研磨の研磨速度は、研磨温度に大きく依存するため、研磨温度を詳細に制御する必要がある。そのため、特許文献１に示すように、研磨テーブルの第１定盤部材と第２定盤部材の間に、冷却水等の熱媒体を流通させる熱媒体流路を形成し、該熱媒体流路へ供給する熱媒体の温度・流量を調節することで、研磨面の温度を制御するように構成している。これにより、研磨の際に発生する摩擦熱を除去したり、研磨面の温度分布を均一にしたり所定の温度分布にするなどして、研磨温度を制御し、被研磨基板の研磨量が最適になるようにしている。
特開平１１−２１６６６４号公報

ところが、上記の研磨装置が備える研磨テーブルには、以下のような問題があった。
第１定盤部材がＳｉＣで構成された研磨テーブルは、定盤の熱伝導率が良いため研磨面の温度調節を迅速に行うことができ、研磨熱を効果的に吸収できる、という利点を有する反面、研磨テーブルの重量が重く、且つ値段が高価であった。

また、第１定盤部材をＳｉＣで構成すると、ＳｉＣは脆い性質を有するため、熱媒体流路内を流れる熱媒体の圧力に耐えられる強度を得るため、その厚みを所定以上に薄くすることができなかった。そのため、熱媒体流路から研磨面までの距離（第１定盤部材の厚さと研磨クロスの厚さを合計した厚さ寸法に相当）が大きくなって熱応答性が悪くなり、熱媒体流路に温度・流量が調節された熱媒体を流通させても、研磨面の迅速な温度調節ができず、研磨温度を適切に制御し難いという問題があった。

また、研磨テーブルの製造の際に、第１定盤部材と第２定盤部材の接合面を接着剤で接合すると、接着剤の塗布ムラにより研磨テーブルの固体差ができ易く、また、研磨テーブルは、通常その径が被研磨基板の径の２倍以上という大きな径寸法であるため、上面の全面を均一な平坦度にするのが困難であった。

従来の第１定盤部材と第２定盤部材の接合方法としては、接着剤による接合以外にも、第１定盤部材と第２定盤部材の接合面にＯリングを介在させて、これら第１定盤部材と第２定盤部材をクランプで挟持する接合方法も用いられているが、その方法で接合された研磨テーブルは、熱媒体流路を流れる熱媒体の圧力で、第１定盤部材に応力変形を生じてしまうおそれがあった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、研磨面の温度調節効果を高めることができ、研磨面の全体で均一な平坦度を達成でき、且つ安価で軽量で丈夫な研磨テーブルに用いる定盤の製造方法、研磨テーブル、及び該研磨テーブルを用いた研磨装置を提供することにある。

上記課題を解決するため本願の請求項１に記載の発明は、上面に研磨クロスを貼り付ける研磨クロス貼付面を有する第１定盤部材の下面に第２定盤部材を接合して研磨テーブルの定盤を製造する研磨テーブルの定盤製造方法であって、前記第１定盤部材と第２定盤部材の接合面を、摩擦攪拌接合により接合することを特徴とする。

本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、前記第１定盤部材と第２定盤部材を接合する前に、前記第１定盤部材と第２定盤部材の少なくともいずれかの前記接合面に熱媒体流路用の溝部を形成し、前記接合面の前記溝部が形成されていない部分を前記摩擦攪拌接合により接合し、前記第１定盤部材と第２定盤部材の間に熱媒体流路を形成することを特徴とする。

本願の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、前記第１定盤部材及び第２定盤部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする。

本願の請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、前記第１定盤部材と第２定盤部材の接合前又は接合後に、前記熱媒体流路の表面に防腐食処理を施すことを特徴とする。

本願の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、前記防腐食処理は、アルマイト処理又は樹脂による表面被覆処理であることを特徴とする。

本願の請求項６に記載の発明は、上面に研磨クロスを貼り付ける研磨クロス貼付面を有する第１定盤部材の下面に第２定盤部材を接合した構成の定盤を備えた研磨テーブルであって、前記定盤の第１定盤部材と第２定盤部材の接合面を、摩擦攪拌接合により接合したことを特徴とする。

本願の請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の研磨テーブルにおいて、前記定盤は、前記第１定盤部材と第２定盤部材の少なくともいずれかの前記接合面に熱媒体流路用の溝部を形成し、前記接合面の前記溝部が形成されていない部分を前記摩擦攪拌接合により接合し、前記第１定盤部材と第２定盤部材の間に熱媒体流路を形成してなることを特徴とする。

本願の請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の研磨テーブルにおいて、前記第１定盤部材及び第２定盤部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする。

本願の請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の研磨テーブルにおいて、前記熱媒体流路の表面に防腐食処理を施したことを特徴とする。

本願の請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の研磨テーブルにおいて、前記防腐食処理は、アルマイト処理又は樹脂による表面被覆処理であることを特徴とする。

本願の請求項１１に記載の発明は、研磨面を有する研磨テーブルと、被研磨基板を保持する基板保持機構とを備え、前記基板保持機構で保持する被研磨基板の被研磨面を前記研磨テーブルの研磨面に接触させ、該被研磨面と研磨面の相対運動により被研磨面を研磨する研磨装置において、前記研磨テーブルに、請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の研磨テーブルを用いたことを特徴とする。

本願の請求項１に記載の発明によれば、第１定盤部材と第２定盤部材の接合面を摩擦攪拌接合により接合するので、以下のような効果を有する。
（１）接合の際に生じる温度を低く（定盤部材の素材の融点以下の温度に）抑えることができるので、接合後の定盤に残留する残留応力や変形量が少なくて済む。したがって、接合後の定盤の表面を仕上げ加工する加工時間が短縮される。また、残留応力や変形量が少ないので、接合後の定盤の寸法精度が良くなる。また、残留応力や変形量が少ないことで、従来よりも厚さの薄い定盤部材を使用してこれらを接合することが可能となる。
（２）定盤部材同士の接合面やその裏面（接合面と反対の面）を平滑にすることが可能となる。したがって、それによっても接合後の定盤の表面を仕上げ加工する加工時間が短縮される。
（３）接合の際に気泡や割れ等の欠陥が生じない。したがって、接合の際に割れが生じる可能性のあった従来のＳｉＣ製の定盤等の製造と比較して、製品の歩留まりが向上する。
（４）難接合材である熱処理型アルミニウム合金などを用いた定盤部材の接合が可能となることで、定盤部材に高強度の材料が選定可能となる。

本願の請求項２に記載の発明によれば、第１定盤部材と第２定盤部材の間に熱媒体流路を形成するので、研磨クロスの研磨面を所望の温度に調節することが可能な研磨テーブルを製造できる。また、摩擦攪拌接合で接合することで、上記したように第１定盤部材に従来よりも厚さの薄い定盤部材を使用することができるため、熱媒体流路と研磨面の間の熱伝導が良好になる。したがって、研磨面の温度調節効果を高めることができ、所望の研磨量を容易に実現できる研磨テーブルを製造できる。

本願の請求項３に記載の発明によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金は熱伝導性に優れるので、第１定盤部材の熱伝導率を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金はＳｉＣ等と比較して粘り強い材料であり、割れに対して強いため第１定盤部材の厚さを従来よりも薄くできる。これらから、研磨クロス表面の研磨面の温度調節効果を高め所望の研磨量を容易に実現できる研磨テーブルを製造することが可能となる。また、従来のＳｉＣ製の定盤を備えた研磨テーブルと比較して、安価で軽量で丈夫な研磨テーブルを製造することが可能となる。

本願の請求項４に記載の発明によれば、熱媒体流路の表面に防腐食処理を施すので、熱媒体流路を流れる熱媒体によって第１定盤部材や第２定盤部材が腐食するおそれがなく、耐久性に優れた研磨テーブルとなる。

本願の請求項５に記載の発明によれば、防腐食処理は、アルマイト処理又は樹脂による表面被覆処理であるので、熱媒体流路の表面に効果的な防腐食処理を施すことが可能となり、第１定盤部材や第２定盤部材の腐食を確実に防ぐことができる研磨テーブルとなる。

本願の請求項６に記載の発明によれば、第１定盤部材と第２定盤部材の接合面を摩擦攪拌接合により接合したことで、上記したように、接合後の定盤に残留する残留応力や変形量が少なくて済むため、接合後の定盤の表面を仕上げ加工する加工時間を短縮できる研磨テーブルとなる。また、第１定盤部材を従来よりも薄く形成することができ、第１定盤部材の熱伝導率を高めることができるので、研磨クロスの研磨面の温度調節効果を高めることができ、所望の研磨量を容易に実現できる研磨テーブルとなる。

本願の請求項７に記載の発明によれば、第１定盤部材と第２定盤部材の間に熱媒体流路を形成したので、研磨クロスの研磨面を所望の温度に調節することが可能な研磨テーブルとなる。

本願の請求項８に記載の発明によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金は熱伝導性に優れるので、第１定盤部材の熱伝導率を高めることができる。また、アルミニウム又はアルミニウム合金はＳｉＣ等と比較して粘り強く割れにくい材料であるため第１定盤部材の厚さを従来よりも薄くできる。これらから、研磨クロス表面の研磨面の温度調節効果を高め所望の研磨量を容易に実現できる研磨テーブルとなる。また、従来のＳｉＣ製の定盤を備えた研磨テーブルと比較して、安価で軽量で丈夫な研磨テーブルとなる。

本願の請求項９に記載の発明によれば、熱媒体流路の表面に防腐食処理を施したので、熱媒体流路を流れる熱媒体によって第１定盤部材や第２定盤部材が腐食するおそれがなく、耐久性に優れた研磨テーブルとなる。

本願の請求項１０に記載の発明によれば、防腐食処理は、アルマイト処理又は樹脂による表面被覆処理であるので、熱媒体流路の表面に効果的な防腐食処理を施すことが可能となり、第１定盤部材や第２定盤部材の腐食を確実に防ぐことができる研磨テーブルとなる。

本願の請求項１１に記載の発明によれば、請求項６乃至１０のいずれかに記載の研磨テーブルを用いたことで、所望の研磨量を容易に実現でき、且つ取扱性に優れた研磨装置となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる研磨テーブルを備えた研磨装置を示す概略側面図である。同図に示す研磨テーブル６０は、いずれもアルミニウム又はアルミニウム合金製で円形平板状の第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を、摩擦攪拌接合により一体に接合してなる定盤（上定盤）を備え、この定盤を下定盤３０の上面に取り付けて構成されている。また、第１定盤部材１０に設けた研磨クロス貼付面１４に、研磨クロス６１が貼り付けられており、この研磨クロス６１の表面が研磨面６２になっている。一方、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０の間には、冷却水等の熱媒体を流通させる熱媒体流路５０が形成されている。

熱媒体流路５０は、下記に詳述する形状で、第１定盤部材１０の下面の略全面に渡って形成されている。またこの熱媒体流路５０の表面（熱媒体と接する面）には、アルマイト処理又はフッ素樹脂コーティング等の樹脂による表面被覆処理が施されている。あるいは、無電解ニッケルメッキ等のメッキ処理を施すことも可能である。そして、下定盤３０の軸部３２内に設けられた流入路３３が、熱媒体流路５０の流入口２３に連通し、流出路３４が流出口２４に連通している。流入路３３は、熱媒体を貯蔵するタンク等の熱媒体供給源６３に接続され、流出路３４は、排出路等の熱媒体回収部６４に接続されている。さらに、熱媒体供給源６３と流入路３３の間には、供給される熱媒体の温度を調節する冷却器やヒーター等の温度調節手段６５と、流量調節弁等の流量調節手段６６が設けられている。また軸部３２は、図示しないモーターと該モーターの回転を伝達する伝達機構などからなる回転駆動機構により回転駆動されるようになっており、研磨テーブル６０は軸部３２を中心に水平面内で回転するように構成されている。

一方、研磨テーブル６０の上方には、下端面に被研磨基板（以下「基板」という。）Ｗを保持するトップリング７０が設置されている。トップリング７０は、トップリング回転軸７１の下端に枢着され、トップリング回転軸７１は、トップリング揺動アーム７３を介して揺動軸７２に支持固定されている。揺動軸７２を回動することによりトップリング７０は、研磨テーブル６０上の研磨位置と、研磨テーブル６０の外側の基板受渡位置（図示せず）との間で揺動（旋回）できるようになっている。また揺動軸７２は、図示しない昇降手段により上下動可能になっており、下降することで基板Ｗを研磨面６２に所定の圧力で押圧接触させる一方、上昇することで基板Ｗを研磨面６２から離間させるようになっている。また、研磨テーブル６０の上方には、研磨面６２にスラリー等の砥液を供給する砥液供給ノズル７４が設置されている。

さらに、研磨テーブル６０には、基板Ｗの研磨中に基板Ｗの膜厚を測定する膜厚測定機構８０が設けられている。膜厚測定機構８０は、下定盤３０の開口部３６内に設置された水噴出用ノズル８１と、該水噴出用ノズル８１内に先端部が挿入配置された照射用ファイバ８２及び受光用ファイバ８３と、これら照射用ファイバ８２及び受光用ファイバ８３の測定データを入力して膜厚を測定する測定演算部８４とを備えて構成されている。また、第１定盤部材１０の水噴出用ノズル８１に対応する位置には開口部１１が設けられ、研磨クロス６１の開口部１１に対応する位置にも開口部６１ａが設けられている。

水噴出用ノズル８１は、基板Ｗの膜厚を測定する測定位置に向けて水流を噴出するもので、この水噴出用ノズル８１には、加圧水源８５に連通する加圧水流パイプ８６が接続されている。一方、水噴出用ノズル８１から噴出された水流は水受皿８７で受けられて、排水パイプ８８から排出されるように構成されている。なお図１では、水噴出用ノズル８１を実際よりも拡大して描いているが、水噴出用ノズル８１の実際の径は、基板Ｗの表面に微小な測定スポットを構築できるような小さな寸法（約０．４ｍｍ〜０．７ｍｍ）である。

次に、この研磨装置による基板Ｗの研磨工程を説明する。まず、回転駆動機構で、研磨テーブル６０を回転させる。一方、下端面に基板Ｗを保持したトップリング７０を、トップリング揺動アーム７３によって研磨テーブル６０上の研磨位置まで移動させ、トップリング回転軸７１を中心に回転させる。そして、砥液供給ノズル７４から研磨面６２にスラリーを供給しながら、昇降手段によりトップリング７０を下降させ、トップリング７０に保持された基板Ｗの被研磨面を、研磨テーブル６０の研磨面６２に押圧接触させて、被研磨面と研磨面６２の相対運動によって、基板Ｗの被研磨面を研磨する。

このとき、熱媒体供給源６３から供給する熱媒体（本実施形態では冷却用純水）を、温度調節手段６５で所定の温度に調節すると共に、流量調節手段６６で所定の流量に調節して、熱媒体流路５０内に循環させる。これにより、熱媒体と研磨面６２との間で熱交換を行わせて、研磨面６２を所望の温度に冷却でき、基板Ｗの研磨の際に発生する研磨熱を除去することができる。

また、加圧水流パイプ８６から水噴出用ノズル８１に加圧水を供給することで、水噴出用ノズル８１の先端から基板Ｗの測定面に向けて細い円柱状の水流を噴出し、基板Ｗの表面に測定スポットを形成する。この状態で、測定演算部８４から照射用ファイバ８２を通して水流内に光を送り、該測定面に照射する。測定面で反射された反射光は、水流及び受光用ファイバ８３を通って測定演算部８４に導かれる。これにより、測定演算部８４で研磨中の基板Ｗの膜厚を測定することができる。

次に、研磨テーブル６０の構成部品及びその製造方法について詳細に説明する。図２〜図４は、研磨テーブル６０の構成部品である第１定盤部材１０と第２定盤部材２０と下定盤３０とを示す図で、図２（ａ）は第１定盤部材１０の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図３（ａ）は第２定盤部材２０の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。また、図４は下定盤３０の概略一部側断面図である。

第１定盤部材１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金で、外周形状が円形の平板状に形成されている。この第１定盤部材１０は、研磨する基板Ｗの直径の２倍以上の径寸法（例えば、直径３００ｍｍの基板Ｗを研磨する研磨テーブルであれば、直径６００ｍｍ以上）に形成されている。一方、厚さ寸法は、従来のＳｉＣ製の定盤よりも薄い寸法に形成され、本実施形態では５ｍｍに形成されている。なお、さらに薄く形成して、厚さ寸法を５ｍｍ未満にしてもよいし、さらには３ｍｍ以下とすることも可能である。また、膜厚測定機構８０に対応する位置に、上下に貫通する円形の貫通穴からなる開口部１１が形成されている。なお、第１定盤部材１０の上面１２は、第１定盤部材１０が第２定盤部材２０と接合された後に研磨加工が施されて平坦状に加工され、研磨クロス６１（図１参照）を貼り付ける研磨クロス貼付面１４となる。本発明によれば、第１定盤部材１０を従来よりも薄い寸法に形成したことでその熱伝導率を高めることができるので、研磨面６２の温度調節効果を向上させることができ、所望の研磨量を容易に実現できる研磨テーブルとなる。

第２定盤部材２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金で、外周形状が第１定盤部材１０と同一寸法の円形の平板状に形成されている。また厚さ寸法は、第１定盤部材１０の厚さ寸法の数倍程度に形成され、本実施形態では３０ｍｍに形成されている。そしてこの第２定盤部材２０の上面（第１定盤部材１０との接合面）２１には、熱媒体流路５０用の溝部２２が形成されている。溝部２２は、図３（ａ）に示すように、上面２１の中心部に設けた流入口２３から径方向の略対向する両外側に向かってそれぞれ延伸する直線状部分２２ａ，２２ａの先に、径方向の中間部付近に帯状に配置された円弧状部分２２ｂ，２２ｂの一端が接続され、さらにこの円弧状部分２２ｂ，２２ｂが、該円弧状部分２２ｂ，２２ｂの内周側と外周側とにそれぞれ所定間隔で同心円状に並べて配置された複数の円弧状部分２２ｃ，２２ｃにそれぞれ接続され、これら径方向で隣接する円弧状部分２２ｃ，２２ｃの両端部同士が順次接続されて連通し、円弧状部分２２ｃ，２２ｃの終点がそれぞれ流入口２３の近傍に配置された流出口２４，２４に接続された形状になっている。この溝部２２は、全長に渡って一定の深さ・幅寸法を有している。以上のような形状の溝部２２が上面２１の略全面に渡って張り巡らされている。溝部２２をこのような形状とすることで、熱媒体を第１定盤部材１０の中心部からまず径方向の中間部付近に円弧状に流通させて、そこから順に径方向の内側と外側に向かって面状に拡散させ、全面に均等に行き渡らせることができる。これにより、熱媒体の供給によって研磨面６２の温度分布をその全体でほぼ均一にすることが可能となり、研磨温度の制御が効率良く行えるようになる。

また、図３（ｂ）に示すように、流入口２３と流出口２４は、第２定盤部材２０の内部で真下方向に延伸して下面２８に開口している。さらに、第２定盤部材２０の所定位置には、溝部２２がその周囲で折り返されることで、溝部２２が形成されていない部分があり、そこに膜厚測定機構８０を設置するための開口部２７が形成されている。開口部２７は、第２定盤部材２０の中心と外周の中間部付近に形成されていて、上下面に貫通する略矩形状の貫通穴からなり、上面２１側よりも下面２８側の方が大きな寸法に形成されている。

下定盤３０は、外周形状が第１定盤部材１０及び第２定盤部材２０の外周形状と同一寸法の円形の平板状に形成された基部３１と、基部３１の下面中央に一体に取り付けられた円柱状の軸部３２とを備えて構成されている。この下定盤３０は、熱媒体流路５０を流れる熱媒体の熱が研磨テーブル６０の下面側に漏れることを極力防止できるように、第１定盤部材１０や第２定盤部材２０よりも熱伝導率の低い材質で形成することが望ましく、本実施形態ではステンレス鋼で構成されている。また軸部３２内には、上下方向に延伸する流入路３３と流出路３４が形成されている。また膜厚測定機構８０を設置する位置には、開口部３６が設けられ、軸部３２から基部３１を通って開口部３６に通じる加圧水流パイプ８６を取り付けるための通路３５が設けられている。

次に、研磨テーブル６０を製造する手順を説明する。まず、アルミニウム又はアルミニウム合金製の材料を加工することで、上記した所定の径寸法及び厚さ寸法の円形平板状に形成された第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を作成する。そして、第２定盤部材２０の上面（接合面）２１に溝部２２を形成すると共に、第２定盤部材２０の所定位置に開口部２７を形成する。

ここで、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０の構成材料であるアルミニウム又はアルミニウム合金は、腐食性が高い金属であるため、第１定盤部材１０や第２定盤部材２０が熱媒体流路５０を流れる熱媒体と接触することによる腐食を防止する必要がある。そのため、予め熱媒体流路５０となる部分の表面（熱媒体と接触する部分）に、防腐食処理としてのアルマイト（陽極酸化）処理による表面改質処理を施す。即ち、第２定盤部材２０に形成した溝部２２の表面に、アルマイト処理を施して、酸化皮膜を形成する。また第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を接合させた際に、溝部２２に対向して熱媒体流路５０の表面の一部を構成することとなる第１定盤部材１０の下面１３の溝部２２に対応する位置にも、同様のアルマイト処理を施す。

次に、溝部２２が形成された第２定盤部材２０の上に、第１定盤部材１０をその外周を一致させた状態で重ね合わせ、第１定盤部材１０の下面１３と第２定盤部材２０の上面２１を密着させる。その状態で、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０の当接面（接合面）のうち溝部２２が形成されていない部分を、以下の手順によって行う摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding）で接合することで、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を一体に取り付ける。

摩擦攪拌接合は、図５に示すように、回転する軸状の本体部４１の下面中心に、この本体部４１よりも小さな直径に形成されたピン（凸部）４２を有してなる攪拌ロッド４０を備えた摩擦攪拌接合装置を用い、前記のピン４２を、接合しようとする部材４３，４４のつき合わせた接合面４３ａ，４４ａの隙間に侵入させて、ピン４２を回転させながら隙間を移動させることで、接合面４３ａ，４４ａに摩擦熱を加え、該接合面４３ａ，４４ａ及びその周囲に可塑化・粘性化した層を形成して、部材４３，４４を固層接合させる技術であり、アルミニウムや各種金属製の部材同士の接合や、異種材料からなる部材同士の接合に広く利用されている。この摩擦攪拌接合は、部材の接合の際に母材を溶かさないため、比較的低温（約４００℃）で接合を行うことができ、従来の溶接の際の高温加熱（５００℃以上）による部材の強度低下や熱歪みによる変形などを防止することができるものである。

図６は、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０をこの摩擦攪拌接合により接合して定盤を製造する手順を説明するための図で、重ね合わせた第１定盤部材１０と第２定盤部材２０の一部拡大側断面図である。ここでは、第１定盤部材１０の厚さ寸法と等しい長さ寸法を備えたピン４２を有する攪拌ロッド４０を用意し、第１定盤部材１０の上面１２の接合しようとする部分に、ピン４２を差し込んで、攪拌ロッド４０を該上面１２に沿って移動させながら摩擦攪拌接合を行う。これにより、第１定盤部材１０のピン４２が通過する部分Ｓが攪拌され、この部分で第１定盤部材１０と第２定盤部材２０が接合される。この際、摩擦攪拌接合を施す第１定盤部材１０上の位置に関する情報が予め入力された制御手段（図示せず）によってＮＣ制御された摩擦攪拌接合装置を用いることで、溝部２２が形成されていない部分（溝部２２の間の部分）に沿って攪拌ロッド４０を順次移動させて接合することができる。これにより、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０との当接面のうち、溝部２２が形成された部分以外の部分が接合されて、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０が一体に取り付けられ、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０の間に熱媒体流路５０が形成される。

以上の手順で第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を接合した後、第１定盤部材１０の上面１２を研磨加工することで、この上面１２を平坦状に加工し、摩擦攪拌接合が施された部分Ｓの表面にできた凹凸や、他の部分との段差を無くす。これにより、第１定盤部材１０の上面１２に、平坦状の研磨クロス貼付面１４が形成される。

また、先の手順で行った溝部２２の表面のアルマイト処理に代えて、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を接合した後に、熱媒体流路５０の開口端である流入口２３又は流出口２４からエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を流し込んで、これを熱媒体流路５０内で加熱硬化させることで、熱媒体流路５０の表面を樹脂層で覆う表面被覆処理を行うことも可能である。なお、これらアルマイト処理や表面被覆処理は、熱媒体流路５０の表面以外にも、第１定盤部材１０や第２定盤部材２０の外周部、あるいは開口部１１や開口部２７の内面など、他の腐食するおそれのある部分にも施すことが可能である。

次に、予め作成した下定盤３０の基部３１の上面３７に、接合された第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を重ね合わせ、第２定盤部材２０の下面２８と下定盤３０の上面３７とを所定の接合方法によって接合する。ここでは接合方法として、溶接等の手段を用いる。これにより、第２定盤部材２０に形成されている流入口２３、流出口２４と、下定盤３０に形成されている流入路３３、流出路３４の位置が一致してそれぞれが連通する。以上により、研磨テーブル６０が完成する。

以上説明した研磨テーブル６０では、第１定盤部材１０をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成したことにより、十分な強度を持たせながらその厚さ寸法を従来のＳｉＣ製の定盤部材よりも薄く形成できるので、研磨テーブル６０内の熱媒体流路５０と研磨面（研磨クロス６１の上面）６２との距離を短くでき、それらの間の熱伝導率を向上させて研磨面６２の温度応答性を高めることができる。したがって、冷却用の純水により研磨面６２が効果的に冷却され、基板Ｗの研磨の際に発生する研磨熱を効率良く除去することが可能となる。また、研磨面６２の温度を最適に制御することで、所望の研磨量を容易に実現できる。

また、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成したことにより、研磨テーブル６０を従来よりも軽量にできるので、その取扱性を向上させることができる。また、従来の研磨テーブルと比較して安価に製造することができる。

また、上記の研磨テーブル６０の定盤製造方法によれば、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０を摩擦攪拌接合で接合するので、接合による第１定盤部材１０や第２定盤部材２０の強度低下や熱歪みによる変形等を防ぐことができ、形状の精度が高く且つ丈夫な研磨テーブルの定盤を製造できる。また、摩擦攪拌接合によれば、接合後の材料の残留応力や変形量が少ないため、第１定盤部材１０に従来よりも厚さの薄い定盤部材を使用することが可能となるので、上記したように熱媒体流路５０から研磨面６２への熱伝導率を高くでき、研磨面６２の温度調節性能に優れた研磨テーブル６０の定盤を製造できる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施形態では、第１定盤部材１０及び第２定盤部材２０をいずれもアルミニウム又はアルミニウム合金で構成した場合を示したが、第１定盤部材１０や第２定盤部材２０は、十分な強度を備え、薄く形成でき、軽量、且つ熱伝導率に優れた材料であれば、これ以外の材料で構成することも可能である。また、第１定盤部材１０と第２定盤部材２０の形状や大きさや厚さの寸法は、上記実施形態に具体的に示すものには限定されない。

また、研磨テーブル６０のその他の部分の形状や構成も、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、膜厚測定機構８０は必ずしも設置されてなくてよい。また、熱媒体流路５０を構成する溝部２２の具体的な形状は、図３に示すものに限定されず、研磨面６２の温度調節を効率良く行える形状であれば、他の形状にすることもできる。また、熱媒体流路５０に流通させる熱媒体は、冷却用純水に限定されず、水以外にも、熱を媒介させる流体であれば、他の種類の液体や気体などを流通させることも可能である。

本発明の実施形態にかかる研磨テーブルを備えた研磨装置を示す概略側断面図である。 本発明の実施形態にかかる研磨テーブルを構成する第１定盤部材を示す図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態にかかる研磨テーブルを構成する第２定盤部材を示す図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態にかかる研磨テーブルを構成する下定盤を示す概略一部側断面図である。 摩擦攪拌接合を説明するための図である。 第１定盤部材と第２定盤部材を接合する手順を説明するための図である。

符号の説明

１０ 第１定盤部材
１４ 研磨クロス貼付面
２０ 第２定盤部材
２２ 溝部
２３ 流入口
２４ 流出口
２７ 開口部
３０ 下定盤
３１ 基部
３２ 軸部
３３ 流入路
３４ 流出路
３７ 上面
４０ 攪拌ロッド
４１ 本体部
４２ ピン（凸部）
４３，４４ 部材
４３ａ，４４ａ 接合面
５０ 熱媒体流路
６０ 研磨テーブル
６１ 研磨クロス
６２ 研磨面
６３ 熱媒体供給源
６４ 熱媒体回収部
６５ 温度調節手段
６６ 流量調節手段
７０ トップリング
７１ トップリング回転軸
７２ 揺動軸
７３ トップリング揺動アーム
７４ 砥液供給ノズル
８０ 膜厚測定機構
８１ 水噴出用ノズル
８２ 照射用ファイバ
８３ 受光用ファイバ
８４ 測定演算部
８５ 加圧水源
８６ 加圧水流パイプ
８７ 水受皿
８８ 排水パイプ

Claims (11)

1. 上面に研磨クロスを貼り付ける研磨クロス貼付面を有する第１定盤部材の下面に第２定盤部材を接合して研磨テーブルの定盤を製造する研磨テーブルの定盤製造方法であって、
   前記第１定盤部材と第２定盤部材の接合面を、摩擦攪拌接合により接合することを特徴とする研磨テーブルの定盤製造方法。
2. 請求項１に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、
   前記第１定盤部材と第２定盤部材を接合する前に、前記第１定盤部材と第２定盤部材の少なくともいずれかの前記接合面に熱媒体流路用の溝部を形成し、
   前記接合面の前記溝部が形成されていない部分を前記摩擦攪拌接合により接合し、前記第１定盤部材と第２定盤部材の間に熱媒体流路を形成することを特徴とする研磨テーブルの定盤製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、
   前記第１定盤部材及び第２定盤部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする研磨テーブルの定盤製造方法。
4. 請求項２又は３に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、
   前記第１定盤部材と第２定盤部材の接合前又は接合後に、前記熱媒体流路の表面に防腐食処理を施すことを特徴とする研磨テーブルの定盤製造方法。
5. 請求項４に記載の研磨テーブルの定盤製造方法において、
   前記防腐食処理は、アルマイト処理又は樹脂による表面被覆処理であることを特徴とする研磨テーブルの定盤製造方法。
6. 上面に研磨クロスを貼り付ける研磨クロス貼付面を有する第１定盤部材の下面に第２定盤部材を接合した構成の定盤を備えた研磨テーブルであって、
   前記定盤の第１定盤部材と第２定盤部材の接合面を、摩擦攪拌接合により接合したことを特徴とする研磨テーブル。
7. 請求項６に記載の研磨テーブルにおいて、
   前記定盤は、前記第１定盤部材と第２定盤部材の少なくともいずれかの前記接合面に熱媒体流路用の溝部を形成し、前記接合面の前記溝部が形成されていない部分を前記摩擦攪拌接合により接合し、前記第１定盤部材と第２定盤部材の間に熱媒体流路を形成してなることを特徴とする研磨テーブル。
8. 請求項６又は７に記載の研磨テーブルにおいて、
   前記第１定盤部材及び第２定盤部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする研磨テーブル。
9. 請求項７又は８に記載の研磨テーブルにおいて、
   前記熱媒体流路の表面に防腐食処理を施したことを特徴とする研磨テーブル。
10. 請求項９に記載の研磨テーブルにおいて、
    前記防腐食処理は、アルマイト処理又は樹脂による表面被覆処理であることを特徴とする研磨テーブル。
11. 研磨面を有する研磨テーブルと、被研磨基板を保持する基板保持機構とを備え、前記基板保持機構で保持する被研磨基板の被研磨面を前記研磨テーブルの研磨面に接触させ、該被研磨面と研磨面の相対運動により被研磨面を研磨する研磨装置において、
    前記研磨テーブルに、請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の研磨テーブルを用いたことを特徴とする研磨装置。

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