(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨装置に用いられ、研磨パッドが貼り付けられるプラテンにおいて、
アルミニウム合金からなるプラテン本体と、
前記プラテン本体の少なくとも研磨パッド貼付領域における表面に陽極酸化処理により形成された酸化膜と、
前記研磨パッド貼付領域における前記酸化膜の表面に設けられたフッ素樹脂被膜と
を備える化学機械研磨装置用のプラテン。
【請求項２】
前記フッ素樹脂被膜の表面の表面粗さは、前記研磨パッドを貼り付けるために使用される粘着剤の前記フッ素樹脂被膜に対する密着力が所望値以上となる値である請求項１に記載の化学機械研磨装置用のプラテン。
【請求項３】
前記表面粗さが、十点平均粗さＲｚで１．６μｍ以下である請求項２に記載の化学機械研磨装置用のプラテン。
【請求項４】
化学機械研磨装置に用いられ、研磨パッドが貼り付けられるプラテンを製造する製造方法において、
アルミニウム合金からなり且つ少なくとも研磨パッド貼付領域における表面に陽極酸化処理によって酸化膜が形成されたプラテン本体の、前記研磨パッド貼付領域における前記酸化膜の表面に、フッ素樹脂をコーティングしてフッ素樹脂被膜を形成するステップを含む化学機械研磨装置用のプラテンの製造方法。
【請求項５】
前記フッ素樹脂被膜の表面の表面粗さを、前記研磨パッドを貼り付けるために使用される粘着剤の前記フッ素樹脂被膜に対する密着力が所望値以上となる値に調整するステップを含む請求項４に記載の化学機械研磨装置用のプラテンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造等に用いられる化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ。以下「ＣＭＰ」という）装置に関し、特に研磨パッドが貼り付けられるプラテンと、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェハ表面の凹凸を平坦化する装置としてＣＭＰ装置が知られているが、従来一般のＣＭＰ装置としては、例えば下記の特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１に開示されているＣＭＰ装置は、上面に研磨パッドが貼り付けられたプラテンと称される回転台と、下面にて半導体ウェハを支持する研磨ヘッドと、研磨ヘッドを回転可能に取り付けるスピンドルとを備えている。このようなＣＭＰ装置を用いて半導体ウェハの表面を研磨する場合、プラテン上の研磨パッドに研磨液を供給しながら、プラテンを回転させると共に、研磨ヘッドにより支持された半導体ウェハを研磨パッドに接触させて研磨ヘッドを回転させる。これにより、ウェハの表面は化学的に且つ機械的に研磨されるのである。
【０００３】
ところで、プラテンは、軽量で取扱い易く、安価に作製することができるよう、アルミニウム合金を母材としたものが知られている。アルミニウム合金は、硬度が比較的低いため、アルミニウム合金製のプラテンは、その表面の硬度を高めるべく、陽極酸化処理が施されているのが一般的である。
【０００４】
また、プラテンに対する研磨パッドの貼付けは、例えばアクリル系粘着剤が塗布された両面テープを用いて行うこととしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−７９７５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなアルミニウム合金製のプラテンは、１年以上使用していると、研磨パッドが剥がれやすくなり、使用不能になる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、長期にわたって使用しても研磨パッドの貼付け状態が良好に維持されるアルミニウム合金製のプラテン、及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は鋭意検討した結果、従来のプラテンにおける研磨パッドが剥離し易くなるという問題点は、陽極酸化処理による表面の酸化膜が多孔性であり、長期にわたる使用によって酸化膜の孔に研磨液や洗浄液等が浸入し、腐食が生じることが原因であることを見出した。
【０００９】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、ＣＭＰ装置に用いられ、研磨パッドが貼り付けられるプラテンにおいて、アルミニウム合金からなるプラテン本体と、プラテン本体の少なくとも研磨パッド貼付領域における表面に陽極酸化処理により形成された酸化膜と、研磨パッド貼付領域における酸化膜の表面に設けられたフッ素樹脂被膜とを備えることを特徴としている。
【００１０】
この構成においては、多孔性の酸化膜の表面がフッ素樹脂被膜により覆われることで、酸化膜と研磨液等との接触を防止し、プラテン本体の腐食を防止し、ひいては研磨パッドの貼付け状態を維持することが可能となっている。
【００１１】
一方、フッ素樹脂を単にコーティングしたのみでは、研磨パッド貼付け当初から研磨パッドが剥がれ易くなる場合が少なからずあることが分かった。本発明者は、その原因がフッ素樹脂被膜の表面状態によっては、研磨パッドとプラテンとの間の接着性ないしは密着性（研磨パッドの貼付けに使用される両面テープに塗布されている粘着剤の密着力）に差異が生ずることを見出した。
【００１２】
そこで、本発明は、プラテン上のフッ素樹脂被膜の表面の表面粗さを、研磨パッドを貼り付けるために使用される粘着剤のフッ素樹脂被膜に対する密着力ないしは粘着力が所望値以上となる値としたことを特徴としている。これにより、フッ素樹脂被膜に対する研磨パッドの密着性ないしは接着性を十分なものとすることができる。表面粗さを、十点平均粗さＲｚで１．６μｍ以下とした場合、所望の密着力（例えば１．５ｋｇｆ／ｃｍ）が得られる。
【００１３】
また、本発明によるプラテンの製造方法は、アルミニウム合金からなり且つ少なくとも研磨パッド貼付領域における表面に陽極酸化処理によって酸化膜が形成されたプラテン本体の、前記研磨パッド貼付領域における酸化膜の表面に、フッ素樹脂をコーティングしてフッ素樹脂被膜を形成するステップを含むことを特徴としている。
【００１４】
更に、本発明によるプラテン製造方法は、研磨パッドを貼り付けるために使用される粘着剤の前記フッ素樹脂被膜に対する密着力が所望値以上となる値に調整するステップを含むことが好ましい。この表面粗さを調整する手段としては、フッ素樹脂のコーティングの際に、フッ素樹脂コーティング液にその延展性を向上させる添加剤を添加する手段や、フッ素樹皮被膜の表面を研磨する手段等が考えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるプラテンが適用されたＣＭＰ装置の外観を示す斜視図である。図１において、ＣＭＰ装置１０は、装置本体部１２と、この装置本体部１２の上方に配置されているスピンドル１４とを備えている。装置本体部１２は、上面部に研磨テーブル１６を有し、この研磨テーブル１６には、複数（例えば３つ）のプラテン１８が回転可能に取り付けられており、その上面（研磨パッド貼付領域）に研磨パッド２０が貼り付けられている。また、研磨テーブル１６には、研磨パッド２０の表面に研磨液（スラリ）を供給するための研磨液供給パイプ２２が設けられている。スピンドル１４は装置本体に対して回転可能に支持されている。このスピンドル１４は、複数本（例えば３本）の垂直方向に延びる回転シャフト２６を備えており、各回転シャフト２６の下端には研磨ヘッド２８が取り付けられている。この研磨ヘッド２８は、半導体ウェハＷを保持して研磨パッド２０に押し付けるものである。
【００１７】
このような構成のＣＭＰ装置１０を用いる場合、研磨液供給パイプ２２を通して研磨液をプラテン１８上の研磨パッド２０に供給すると共に、プラテン１８を回転駆動する。そして、回転シャフト２６を回転駆動し、研磨ヘッド２８を研磨パッド２０に近づけて、研磨ヘッド２８の下面に支持されている半導体ウェハＷを研磨パッド２０に接触させる。その結果、半導体ウェハＷの表面が研磨液中の砥粒や化学成分によって機械的に且つ化学的に研磨されることとなる。
【００１８】
かかるＣＭＰ装置１０において、研磨パッド２０は消耗品であるため、研磨パッド２０の交換が可能であることが必要となる。そのため、プラテン１８と研磨パッド２０とは、図２に明示するように、両面テープ３０を介して接着されており、研磨パッド２０をプラテン１８から剥離可能としている。両面テープ３０は、従来一般に使用されてきた例えばアクリル系の粘着剤が塗布されたものが好ましい。
【００１９】
また、プラテン１８は、その本体３２がアルミニウム合金から作られている。アルミニウム合金は、軽量で取扱いが容易であり、また安価に作製することができるからであり、例えばＪＩＳの合金番号６０６１−Ｔ６のものが好適である。このアルミニウム合金製のプラテン本体３２は、その表面が陽極酸化処理が行われており、研磨パッド２０の支持台としてその表面硬度が高められている。陽極酸化処理としては、例えばＭＩＬ−Ａ−８６２５（ＴＹＰ−ＩＩＩ、ＣＬＡＳＳ１）による硬質陽極酸化処理に従って５０μｍ程度の厚さで酸化膜３４を形成するものが好ましい。
【００２０】
更に、このプラテン本体３２の少なくとも上面、すなわち研磨パッド２０が貼り付けられる領域における表面には、フッ素樹脂によりコーティングが施されている。フッ素樹脂としては米国デュポン社により販売されているテフロン（米国デュポン社の登録商標）を使用することができる。本実施形態では、フッ素樹脂コーティングは２層となっており、下側のフッ素樹脂被膜３６は、例えば製品番号４２０−７０３のテフロンＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）を用い、上側のフッ素樹脂被膜３８は、例えば製品番号５３２−５０１０のテフロンＰＦＡを用いることが好適である。異なる種類のフッ素樹脂を用いて２層にコーティングするのは、下地となる酸化膜３４に対するフッ素樹脂の密着性や表面の耐食性等を考慮したものである。
【００２１】
これらのフッ素樹脂被膜３６，３８の厚さの総計は、酸化膜３４に形成される小孔の深さ、すなわち酸化膜３４の厚さよりも僅かに大きいことが好ましい。なお、前述したように、酸化膜３４の厚さが５０μｍとした場合、下側のフッ素樹脂被膜３６の厚さは１０〜１５μｍ程度、上側のフッ素樹脂被膜３８の厚さは６０〜９０μｍ程度とすることが有効である。
【００２２】
フッ素樹脂のコーティング方法には種々の方法があるが、一般的には、フッ素樹脂を含むコーティング液をプラテン本体３２の上面に塗布、乾燥させた後、焼成するという方法による。特にフッ素樹脂被膜３８を形成する際、コーティング液に延展性を向上させる添加剤を混入してもよい。このような添加剤が添加されたコーティング液を使用することで、フッ素樹脂被膜３８の表面の平滑度はより高められ、複数のプラテン１８を製造する場合には同一の方法を用いることにより、一定の平滑度、すなわち一定の表面粗さが得られる。
【００２３】
このように構成されたプラテン１８に、両面テープ３０を使用して研磨パッド２０を貼り付けた場合には、フッ素樹脂被膜３６，３８が存在するにも拘わらず、研磨パッド２０の接着力ないしは密着力は高く、従来のように酸化膜３４に研磨パッド２０を貼り付けた場合と同程度の接着性、密着性が貼付け当初から得られる。これは、フッ素樹脂被膜３８の表面の粗さが減じられた結果と考えられる。また、本実施形態では、フッ素樹脂被膜３８の表面の粗さを所定値以下で且つ一定としているため、研磨パッド２０の接着性ないしは密着性は所望以上の良好なもので、一定となる。
【００２４】
表面粗さの具体的な数値については、実験等を通して求める必要がある。図３は、研磨パッド２０をプラテン１８に貼り付けるために従来から用いられているアクリル系両面テープ３０を用いて、プラテン１８におけるフッ素樹脂被膜３８の表面粗さと、両面テープのプラテンに対する密着力との関係を求めた実験結果のグラフであり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１．６μｍ以下において、密着力が所望値（１．５ｋｇｆ／ｃｍ）以上に急激に上昇していることが、この図３から分かる。なお、両面テープと研磨パッドとの間の密着性は極めて高いので、この実験結果はプラテンと研磨パッドとの間の密着力と等価となる。また、この実験における密着力は、ＪＩＳの「粘着テープ・粘着シート試験方法Ｚ０２３７−１９９１」における「９０°引きはがし法」に基づいて求めたものである。
【００２５】
プラテン本体３２の上面の酸化膜３４はフッ素樹脂被膜３６，３８によりカバーされているため、長期にわたりプラテン１８をＣＭＰ装置１０において使用し、たとえ両面テープ３０とプラテン１８との間に研磨液や洗浄液が浸入しても、研磨パッド貼付領域における多孔性の酸化膜３４には達することはなく、プラテン本体３２の腐食が防止される。従って、プラテン本体３２の腐食により研磨パッド２０が剥離し易くなるという問題も生じない。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限られないことはいうまでもない。
【００２７】
例えば、フッ素樹脂被膜の表面粗さを調整する手法として、コーティング液に添加剤を添加して延展性を向上させてもよいし、研磨等による方法を採用してもよい。
【００２８】
また、フッ素樹脂被膜は２層構造とする必要はなく、１層又は３層以上としてもよい。
【００２９】
更に、研磨パッドを貼り付けるために、必ずしも両面テープを用いる必要はなく、例えば粘着剤を研磨パッドの裏面に塗布し、プラテン上に貼り付けることとしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、アルミニウム合金製のプラテン本体の表面、特に研磨パッド貼付領域における表面にフッ素樹脂の被膜を形成しているので、プラテン本体の表面の陽極酸化膜の腐食が防止される。これによって、長年使用したとしても、研磨パッドの貼付け状態は殆ど変化せず、剥離し易くなるという問題が低減される。その結果、研磨パッドの交換頻度が減じられ、ＣＭＰ装置全体のメンテナンスの手間、コストが削減される。
【００３０】
また、フッ素樹脂被膜と研磨パッドとの間の接着性ないしは密着性、すなわち粘着剤のフッ素樹脂皮膜に対する密着力ないしは粘着力も、フッ素樹脂被膜の表面の表面粗さを調整することで、一定以上の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラテンが適用可能なＣＭＰ装置を概略的に示す斜視分解図であり、装置本体部については斜め上方から見た状態、スピンドルについては斜め下方から見た状態で示した図である。
【図２】本発明によるプラテンの一実施形態を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明によるプラテンにおけるフッ素樹脂被膜の表面粗さと両面テープの密着力との間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…ＣＭＰ装置、１８…プラテン、２０…研磨パッド、３０…両面テープ、３２…プラテン本体、３４…酸化膜、３６，３８…フッ素樹脂被膜。
【図１】
0003630670.tif 000002
【図２】
0003630670.tif 000003
【図３】
0003630670.tif 000004