JP2014176950A - 研磨装置、及び研磨パッド貼り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッドの貼り替え作業を容易に行い、かつ、研磨テーブルに熱ダメージが発生するのを抑制できる研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨装置は、基板を研磨するための研磨パッド１０８が貼り付けられる貼り付け面１１０ａを有する研磨テーブル１１０を備える。また、研磨装置は、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａ上に設けられ、研磨テーブル１１０と研磨パッド１０８との間に介在するシリコーン層１１１を備える。シリコーン層１１１を介在させることによって、研磨パッド１０８を容易に剥離・貼り付けすることができる。また、シリコーン層１１１を研磨テーブル１１０へコーティングする熱処理は比較的低い温度で行われるので、熱処理に起因して研磨テーブル１１０に熱ダメージが発生するのを抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨装置、及び研磨パッド貼り付け方法に関するものである。

近年、半導体ウェーハなどの基板の表面を研磨するために、研磨装置が用いられている。研磨装置は、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルを回転させながら、トップリングで保持した基板を研磨パッドに押し付けることによって、基板の表面を研磨する。

この種の研磨装置では、研磨パッドは消耗品として扱われ、定期的に研磨パッドの貼り替えが行われる。研磨パッドの貼り替えは、作業員の人手によって行われるのが一般的である。

研磨パッドを研磨テーブルへ貼り付ける貼り付け工程では、裏面が粘着面になっている研磨パッドが作業員の人手で研磨テーブルへ貼り付けられる。研磨パッドは、基板を研磨する際にパッドがずれないようにある程度強力な粘着力で研磨テーブルに貼り付けられるので、研磨パッドを研磨テーブルから剥がす剥離工程では、研磨パッドを剥がし難く、剥離作業に時間がかかる。

また、貼り付け工程において、研磨パッドと研磨テーブルとの間に空気が入って空気溜まりが発生すると、基板の研磨性能プロファイルに影響を及ぼすおそれがある。この点、研磨パッドが研磨テーブルに強力に接着していると、研磨パッドを一旦剥がして再使用するのが難しい。したがって、研磨パッドと研磨テーブルとの間に空気溜まりが発生した場合は、この研磨パッドを剥がして、新しい研磨パッドを貼り直す場合があり、経済性の面で好ましくなかった。

これに対して従来技術では、研磨テーブルと研磨パッドの粘着面との間に、フッ素系樹脂の層を介在させることが知られている。これによれば、研磨テーブルに貼り付けられた研磨パッドを、研磨テーブルから容易に剥がすことができるとされている。

特開２００８−２３８３７５号公報

しかしながら、従来技術は、研磨パッドを研磨テーブルへ貼り付ける際の熱処理に起因して研磨テーブルに熱ダメージが発生するおそれがある点については考慮されていない。

すなわち、従来技術は、研磨テーブルと研磨パッドの粘着面との間にフッ素系樹脂の層を介在されるものであるが、フッ素系樹脂を研磨テーブルにコーティングするためには、例えば３００℃〜４００℃といった比較的高い温度で熱処理を行う必要があると考えられる。

これに対して、研磨テーブルは様々な材質で形成し得るが、例えば樹脂など、耐熱温度が比較的低い材質で研磨テーブルを形成した場合には、フッ素系樹脂のコーティングのための熱処理によって研磨テーブルに変形等の熱ダメージが生じるおそれがある。

本発明は上述の課題を鑑みてなされたもので、研磨パッドの貼り替え作業を容易に行うことができ、かつ、研磨テーブルに熱ダメージが発生するのを抑制することができる研磨装置、及び研磨パッド貼り付け方法を実現することを課題とする。

本願発明の研磨装置は、上記課題に鑑みなされたもので、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる貼り付け面を有する研磨テーブルと、前記研磨テーブルの貼り付け面上に設けられ、前記研磨テーブルと前記研磨パッドとの間に介在するシリコーン層と、を備えることを特徴とする。

また、前記シリコーン層は、前記貼り付け面に塗布された、シリコーン樹脂を含有する粘着剤、又は、前記貼り付け面に貼り付けられた、シリコーン樹脂を含有する粘着シートを含むことができる。

また、前記シリコーン層は、前記貼り付け面に塗布された、シリコーンにセラミックを混合した樹脂系塗料を含むことができる。

また、前記研磨テーブルは、炭化ケイ素、ステンレス鋼、樹脂、及び酸化アルミニウムの少なくとも１つを含んで形成することができる。

また、前記シリコーン層と前記研磨パッドとの間に介在する研磨パッドの粘着剤をさらに備える、ことができる。

また、本願発明の研磨パッドの貼り付け方法は、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる貼り付け面を有する研磨テーブルの前記貼り付け面にシリコーン層を設け、前記貼り付け面に設けられたシリコーン層を熱処理し、前記熱処理が行われたシリコーン層の上に前記研磨パッドを貼り付けることを特徴とする。

かかる本願発明によれば、研磨パッドの貼り替え作業を容易に行うことができ、かつ、研磨テーブルに熱ダメージが発生するのを抑制することができる。

図１は、研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。 図２は、研磨パッドと研磨テーブルとの接着態様を示す図である。 図３は、研磨パッドの貼り付け工程と研磨工程の処理フローを示す図である。

以下、本願発明の一実施形態に係る研磨装置、及び、研磨パッド貼り替え方法を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、一例として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨装置を説明するが、これには限られない。

図１は、研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、研磨装置１００は、半導体ウェーハなどの基板１０２を研磨するための研磨パッド１０８を上面に取付け可能な研磨テーブル１１０と、研磨テーブル１１０を回転駆動する第１の電動モータ１１２と、基板１０２を保持可能なトップリング１１６と、トップリング１１６を回転駆動する第２の電動モータ１１８と、を備える。

また、研磨装置１００は、研磨パッド１０８の上面に研磨材を含む研磨砥液を供給するスラリーライン１２０と、研磨パッド１０８のコンディショニング（目立て）を行うドレッサーディスク１２２を備えるドレッサーユニット１２４と、を備える。

基板１０２を研磨するときは、研磨材を含む研磨砥液をスラリーライン１２０から研磨パッド１０８の上面に供給し、第１の電動モータ１１２によって研磨テーブル１１０を回転駆動する。そして、トップリング１１６を、研磨テーブル１１０の回転軸とは偏心した回転軸回りに回転した状態で、トップリング１１６に保持された基板１０２を研磨パッド１０８に押圧する。これにより、基板１０２は研磨パッド１０８によって研磨され、平坦化される。

次に、研磨パッド１０８と研磨テーブル１１０との接着態様について説明する。図２は、研磨パッドと研磨テーブルとの接着態様を示す図である。図２に示すように、本実施形態では、研磨パッド１０８の研磨面１０８ａの反対側の裏面１０８ｂには、研磨パッドの粘着剤を含有する粘着面１０９が形成されている。また、研磨テーブル１１０における研磨パッド１０８を貼り付ける貼り付け面１１０ａ上には、シリコーン層１１１が設けられている。言い換えれば、シリコーン層１１１は、研磨テーブル１１０と研磨パッド１０８との間に介在しており、粘着面１０９は、シリコーン層１１１と研磨パッド１０８との間に介在している。

シリコーン層１１１は、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａに塗布された、シリコーン樹脂を含有する粘着剤を含むことができる。この場合、シリコーン樹脂を含有する粘着剤は、ハケ塗り、ローラー塗り、吹付塗装、スプレー塗装など、種々の方法で、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａに塗布することができる。

また、シリコーン層１１１は、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａに貼り付けられた、シリコーン樹脂を含有する粘着シートを含むこともできる。

また、シリコーン層１１１は、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａに塗布された、シリコーンにセラミック（例えば、セラミック粉末）を混合した樹脂系塗料を含むことができる。この場合、シリコーンにセラミックを混合した樹脂系塗料は、ハケ塗り、ローラー塗り、吹付塗装、スプレー塗装など、種々の方法で、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａに塗布することができる。シリコーンにセラミックを混合することによって、シリコーン層１１１の硬度が高くなり、シリコーン層１１１の耐久性を向上させることができる。

また、研磨テーブル１１０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、樹脂、及び酸化アルミニウム（アルミナ）などの材料の少なくとも１つを含んで形成することができる。

次に、本実施形態の研磨パッドの貼り付け工程と研磨工程について説明する。図３は、研磨パッドの貼り付け工程と研磨工程の処理フローを示す図である。図３は、シリコーン層１１１の一態様として、シリコーン樹脂粘着剤を用いる場合を例に挙げて説明する。

図３に示すように、貼り付け工程は、まず、研磨テーブル１１０の表面（貼り付け面１１０ａ）にシリコーン粘着剤を塗布する（ステップＳ１０１）。続いて、貼り付け工程は、研磨テーブル１１０に塗布されたシリコーン粘着剤を熱処理する（ステップＳ１０２）。この熱処理は、例えば、研磨テーブル１１０とシリコーン粘着剤とをまとめて、例えば約１５０℃〜約２００℃程度の熱をかける処理である。この熱処理によって、シリコーン粘着剤は、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａに良好にコーティングされる。

続いて、貼り付け工程は、熱処理されたシリコーン粘着剤上に、研磨パッド１０８を貼り付ける（ステップＳ１０３）。なお、研磨パッド１０８の裏面１０８ｂにはあらかじめ粘着面１０９が塗布されており、ステップＳ１０３では、研磨パッド１０８の粘着面１０９をシリコーン粘着剤の上に貼り付ける。これによって、研磨パッド１０８の貼り付け工程が終了する。

続いて、研磨工程は、第１の電動モータ１１２を回転する（ステップＳ１０４）ことによって、研磨テーブル１１０を回転させる。続いて、研磨工程は、第２の電動モータ１１８を回転する（ステップＳ１０５）ことによって、トップリング１１６を回転させる。

続いて、研磨工程は、トップリング１１６に保持した基板１０２を研磨パッド１０８の研磨面１０８ａに押し付けて、基板１０２の表面を研磨する（ステップＳ１０６）。続いて、研磨工程は、基板１０２の研磨が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。基板１０２の研磨が終了したか否かの判定は、例えば、第１の電動モータ１１２又は第２の電動モータ１１８のトルク電流の変化に基づいて行うことができる。

研磨工程は、基板１０２の研磨が終了していないと判定したら（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、研磨が終了したと判定されるまで、研磨処理を繰り返す。一方、研磨工程は、基板１０２の研磨が終了したと判定したら（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、処理を終了する。

以上、本実施形態によれば、研磨パッド１０８の貼り替え作業を容易に行うことができ、かつ、研磨テーブル１１０に熱ダメージが発生するのを抑制することができる。

すなわち、本実施形態は、研磨テーブル１１０の貼り付け面１１０ａと研磨パッド１０８（或いは粘着面１０９）との間に、シリコーン層１１１を介在させている。これによって、貼り付け面１１０ａに直交する方向に対しては、研磨パッド１０８（粘着面１０９）の研磨テーブル１１０に対する粘着性が弱くなる。

したがって、例えば研磨パッド１０８の剥離工程において、貼り付け面１１０ａに直交する方向に研磨パッド１０８を剥がすと、研磨パッド１０８を容易に剥がすことができる。これに加えて、シリコーン層１１１を介在させて研磨テーブル１１０と研磨パッド１０８とを貼り付けることによって、研磨パッド１０８のせん断方向（貼り付け面１１０ａに沿った方向）での粘着力は強く保たれる。その結果、基板１０２の研磨中に研磨パッド１０８が剥がれたり、位置ずれしたりすることを抑制することができる。

また、研磨パッド１０８の貼り付け工程において、仮に研磨テーブル１１０と研磨パッド１０８との間に空気溜まりが発生した場合でも、この研磨パッド１０８を容易に剥がすことができるので、一旦研磨パッド１０８を剥がして再度貼り直しを容易に行うことができる。

また、本実施形態によれば、シリコーン層１１１を用いているため、シリコーン層１１１の熱処理によって研磨テーブル１１０に変形等の熱ダメージが生じるのを抑制することができる。

すなわち、比較例として、フッ素系樹脂の層を研磨テーブルと研磨パッドとの間に介在する場合を考えると、フッ素系樹脂を研磨テーブルにコーティングするためには、例えば３００℃〜４００℃といった、比較的高い温度でフッ素系樹脂を熱処理する必要があると考えられる。このような比較的高い温度で熱処理を行うと、例えば樹脂など、耐熱温度が比較的低い材質で研磨テーブルを形成した場合に、研磨テーブルの変形等の熱ダメージが
発生するおそれがある。

これに対して、本実施形態によれば、シリコーン層１１１を研磨テーブル１１０と研磨パッド１０８との間に介在しているため、研磨テーブル１１０にシリコーン層１１１をコーティングするための熱処理を、例えば約１５０℃〜約２００℃といった比較的低い温度で行うことができる。このため、例えば樹脂など、耐熱温度が比較的低い材質で研磨テーブル１１０を形成した場合であっても、熱処理によって研磨テーブル１１０に変形等の熱ダメージが生じるのを抑制することができる。また、本実施形態によれば、約１５０℃〜約２００℃といった比較的低い温度でシリコーン層１１１を熱処理した場合であっても、例えば３００℃〜４００℃といった比較的高い温度でフッ素系樹脂を熱処理した場合と同等の研磨パッド１０８の剥離強度（剥がれ易さ）を得ることができる。

さらに、シリコーン層１１１は、耐薬品性及び耐熱性に優れているため、研磨中にスラリーライン１２０から供給される研磨砥液の温度上昇や、研磨中の研磨テーブル１１０の温度上昇にも対応することができる。

また、研磨テーブル１１０の平面度は、基板１０２の研磨プロセス性能に影響を及ぼすが、この点、シリコーン層１１１は、例えば１０±５μｍ程度に薄くコーティングすることができるので、研磨テーブル１１０の平面度を保つことができる。

また、シリコーンにセラミックを混合した樹脂系塗料を用いてシリコーン層１１１を形成した場合、シリコーンにセラミックを混合することによってシリコーン層１１１の硬度を高くすることができ、その結果、シリコーン層１１１の耐久性を向上させることができる。

１００ 研磨装置
１０２ 基板
１０８ 研磨パッド
１０８ａ 研磨面
１０８ｂ 裏面
１０９ 粘着面
１１０ 研磨テーブル
１１０ａ 貼り付け面
１１１ シリコーン層

Claims (6)

1. 基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる貼り付け面を有する研磨テーブルと、
   前記研磨テーブルの貼り付け面上に設けられ、前記研磨テーブルと前記研磨パッドとの間に介在するシリコーン層と、
   を備えることを特徴とする研磨装置。
2. 請求項１の研磨装置において、
   前記シリコーン層は、前記貼り付け面に塗布された、シリコーン樹脂を含有する粘着剤、又は、前記貼り付け面に貼り付けられた、シリコーン樹脂を含有する粘着シートを含む、
   ことを特徴とする研磨装置。
3. 請求項１又は２の研磨装置において、
   前記シリコーン層は、前記貼り付け面に塗布された、シリコーンにセラミックを混合した樹脂系塗料を含む、
   ことを特徴とする研磨装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項の研磨装置において、
   前記研磨テーブルは、炭化ケイ素、ステンレス鋼、樹脂、及び酸化アルミニウムの少なくとも１つを含んで形成される、
   ことを特徴とする研磨装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項の研磨装置において、
   前記シリコーン層と前記研磨パッドとの間に介在する研磨パッドの粘着剤をさらに備える、
   ことを特徴とする研磨装置。
6. 基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる貼り付け面を有する研磨テーブルの前記貼り付け面にシリコーン層を設け、
   前記貼り付け面に設けられたシリコーン層を熱処理し、
   前記熱処理が行われたシリコーン層の上に前記研磨パッドを貼り付ける
   ことを特徴とする研磨パッドの貼り付け方法。