(57)【要約】【課題】  パッドプレートの管理が容易であるようなパッドプレートを提供する。【解決手段】  擬似回転プラテン６には、ボルト等によりアダプタ７が取り付けられており、これらの中心には孔８が設けられている。又、真空吸着用孔９が設けられている。使い捨て研磨パッドプレート１は、アダプタ７に真空吸着されて固定されるようになっている。そして、グラインダ１１により、使い捨て研磨パッドプレート１の研磨パッド３を、ＣＭＰ研磨に必要な精度に研削する。その際、グラインダ１１の研削面は、アダプタ７の表面と必要な精度の平行度が保たれたものであり、ジンバル機構を有しないものであることが好ましい。これにより、研削される研磨パッド３の表面が、アダプタ７と十分な平行度を有するものとなり、よって、実際に使用されるときに、ＣＭＰ研磨装置のアダプタの表面と十分な平行度を保つものとなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のプレートに研磨パッドが貼り付けられた、ＣＭＰ研磨装置に使用される使い捨て研磨パッドプレートであって、実際に使用されるＣＭＰ装置とは別の加工装置により、前記研磨パッドの研削調整が行われたものであることを特徴とする使い捨て研磨パッドプレート。
【請求項２】
前記別の加工装置は、実際に使用されるＣＭＰ装置と同一表面形状の保持装置により前記使い捨て研磨パッドプレートを保持して、研削調整を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の使い捨て研磨パッドプレート。
【請求項３】
前記別の加工装置の研削工具は、前記使い捨て研磨パッドプレートを保持する保持面に対して平行な研削面を有するものであり、ジンバル機構を有しないものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の使い捨て研磨パッドプレート。
【請求項４】
研削加工された前記研磨パッド面の平面度がピーク・トゥー・ピークで１μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の使い捨て研磨パッドプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰ研磨装置に使用される使い捨て研磨パッドプレートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、半導体製造プロセスの工程は、増加し複雑になってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は、必ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの表面に於ける段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵抗の増大などを招き、断線や電気容量の低下をもたらす。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつながる。
【０００３】
このような半導体デバイスの表面を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical PolishingまたはChemical Mechanical Planarization、以下ではＣＭＰと称す）技術が広く行われている。現在、ＣＭＰ技術はウエハの全面を平坦化できる唯一の方法である。
【０００４】
ＣＭＰはウエハの鏡面研磨法を基に発展しており、図５に示すようなＣＭＰ装置を用いて行われている。図５において、２１は研磨対象物であるウエハ２２を保持しながら回転を与えるウエハホルダであり回転駆動機構２３を有している。このウエハホルダ２１に対面して研磨パッド２４が貼り付けられた回転プラテン２５及びその回転駆動機構２６があり、これら研磨パッド２４、回転プラテン２５、回転駆動機構２６は、回転式揺動アーム２７により揺動を与えられると共に、上下方向に駆動される。
【０００５】
このようなＣＭＰ研磨装置を使用して研磨を行う際には、ウエハ２２及び研磨パッド２４を高速回転させ、回転式揺動アーム２７を図示されていない上下駆動機構により下降させて、研磨パッド２４によりウエハ２２を加圧する。そして、研磨パッド２４とウエハ２２間に研磨液であるスラリーを供給する。さらに、回転式揺動アーム２７を、図示されていない揺動駆動機構により破線矢印で示す如く揺動する。すると、研磨パッド２４とウエハ２２の相対回転及び揺動により、ウエハ２２の研磨が行われ、表面が平坦化される。すなわち、研磨パッド２４とウエハ２２の相対運動による機械的研磨と、スラリーによる化学的研磨の相乗作用により、良好な研磨が行われる。
【０００６】
上記のようなＣＭＰ研磨装置における回転プラテン２５と研磨パッド２４に関する部分の、より詳細な断面図を図６に示す。図６に示すように回転プラテン２５には、真空吸着機構（図示せず）によって、パッドプレート（研磨パッドプレート）２８が吸着されている。研磨パッド２４は、パッドプレート２８に両面接着テープにより接着されている。回転プラテン２５、パッドプレート２８、研磨パッド２４の中心部には孔２９が設けられており、ここから研磨液が供給されるようになっている。
【０００７】
研磨パッド２４は、その使用につれて摩耗と目詰まりを起こすため、その表面を研磨して（ドレッシングと称する）再使用する。これによって、使用時間の経過と共に厚さが薄くなるので、所定厚さとなった時点で交換を行う。この交換作業は、通常１日に１回又は２日に１回程度のペースで行われる。
【０００８】
交換の方法には大別して二種類の方法がある。第１の方法は、パッドプレート２８の口径が大きい場合（研磨パッドの径が、研磨対象物に比べて大きい場合）に多く用いられる方法であり、ＣＭＰ研磨装置を止めて、パッドプレート２８を回転プラテン２５から取り外し、古くなった研磨パッド２４を剥がして、貼り付け面に残っている両面テープやスラリーを除去し、その上で、新しい研磨パッド２４を貼り付けて、再びパッドプレート２８を回転プラテン２５に取り付け、研削装置により研磨パッドの表面を所定の形状に研削して、その後に使用を開始する方法である。
【０００９】
第２の方法は、パッドプレート２８の口径が小さい場合（研磨パッドの径が、研磨対象物に比べて小さい場合）に多く用いられる方法であり、パッドプレート２８を複数用意しておき、使用済みの研磨パッド２４が貼り付けられたパッドプレート２８を回転プラテン２５から取り外した後、すぐに新しい研磨パッド２４が貼り付けられたパッドプレート２８を回転プラテン２５に取り付ける方法である。
【００１０】
この方法では、取り外したパッドプレート２８については、古くなった研磨パッド２４を剥がして、貼り付け面に残っている両面テープやスラリーを除去し、その上で、新しい研磨パッド２４を貼り付ける。そして、それを使用するＣＭＰ研磨装置に付属している研削装置とは別の研削装置により、研磨パッド２４の表面を所定形状に研削して、次の使用のためにストックしておく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記第１の方法を使用する場合、パッドプレートを回転プラテン２５から取り外してから、再び取り付け、研磨パッドの研削を終了するまで、ＣＭＰ装置を停止しなければならないという問題点がある。
【００１２】
前記第２の方法を使用する場合には、パッドプレートの交換に伴うダウンタイムを大幅に短縮することができる。又、時間の制約が緩やかなので、パッドプレートの清掃と新しい研磨パッドの取り付けに際しては、丁寧な作業を行うことができるという利点がある。
【００１３】
しかしながら、この第２の方法にも、さらに解決すべき問題点がある。その第１は、パッドプレートの管理が困難であることである。すなわち、研磨パッドの張り替え作業は、各ユーザが独自で行う場合の他、ＣＭＰ装置のメーカ又は専門の張り替え業者に委託して行う場合があり、その際、ＣＭＰ装置のメーカ又は張り替え業者は、種々の研磨パッドの張り替えを行わなければならず、顧客から送られてきたパッドプレートを管理するのが容易でない。
【００１４】
第２は、研磨パッドの張り替えが終了したパッドプレートをＣＭＰ装置の回転プラテンに取り付ける作業の際に、作業者が研磨パッドに手を触れたり、研磨パッドをＣＭＰ装置に当てたりして傷を付けたり変形させたりすることがあるということである。研磨パッドを変形させると、回転プラテンに取り付けた状態での再研削が必要となり、その分ＣＭＰ装置のダウンタイムが長くなると言う問題点がある。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、パッドプレートの管理が容易であるようなパッドプレートを提供すること課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するための第１の手段は、樹脂製のプレートに研磨パッドが貼り付けられた、ＣＭＰ研磨装置に使用される使い捨て研磨パッドプレートであって、実際に使用されるＣＭＰ装置とは別の加工装置により、前記研磨パッドの研削調整が行われたものであることを特徴とする使い捨て研磨パッドプレートである。
【００１７】
本手段の特徴としては、まず、今まで繰り返し使用していたパッドプレート（研磨パッドプレート）を使い捨てにしたことである。そして、金属（主としてアルミニウム）でできていたパッドプレートを樹脂製に変えて、軽量化と低価格化を図っている。本手段においては、研磨パッドの張り替え作業を必要としないので、パッドプレートのクリーニング作業が不要となる。更に、研磨パッド交換のためのパッドプレートの管理作業が無くなる。又、単に樹脂製のプレートに研磨パッドを貼り付けるだけなので、必要に応じて自動化することも可能となる。又、研削調整を、実際に使い捨て研磨パッドプレートが使用されるＣＭＰ装置とは別の加工装置で行うので、ＣＭＰ加工装置が複数台あるような場合でも、例えば同じ工場内に置いてある加工装置を例えば１台で研削調整を済ますことができ、かつ、ＣＭＰ加工装置のダウンタイムを少なくすることができる。なお、本手段は、実際に使い捨て研磨パッドプレートを使用するＣＭＰ装置で、微調整のための追加研削調整を行うものを排除するものではない。
【００１８】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記別の加工装置は、実際に使用されるＣＭＰ装置と同一表面形状の保持装置により前記使い捨て研磨パッドプレートを保持して、研削調整を行うものであることを特徴とするものである。
【００１９】
研磨パッド表面の形状は、研磨パッドプレートが保持される保持装置の表面形状によって変化する。特に、研磨パッドプレートを保持装置に真空吸着で保持する場合、真空吸着用の穴や溝の形状が研磨パッド表面の形状に影響を与える。よって、実際に使用されるＣＭＰ装置と同一表面形状の保持装置により使い捨て研磨パッドプレートを保持して、研削調整を行うようにすれば、使い捨てパッドプレートを実際に使用されるＣＭＰ装置に装着したとき、研磨パッドの表面形状が、研削調整した形状に近いものとなる。
【００２０】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記別の加工装置の研削工具は、前記使い捨て研磨パッドプレートを保持する保持面に対して平行な研削面を有するものであり、ジンバル機構を有しないものであることを特徴とするものである。
【００２１】
通常のＣＭＰ装置に付属してる加工装置の研削工具はジンバル機構を有し、これによりドレス（研削加工）位置を変えることで、研磨パッドの表面のグローバルな凹凸の差の修正が可能なようになっている。しかしながら、別の加工装置の研削工具は、使い捨て研磨パッドプレートを保持する保持面に対して平行な研削面を有するものとし、ジンバル機構を有しないものにした方が、正確な研削加工が可能である。
【００２２】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、研削加工された前記研磨パッド面の平面度がピーク・トゥー・ピークで１μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２３】
研削加工された研磨パッド面の平面度がピーク・トゥー・ピークで１μｍ以内であれば、確実に、実際に使用されるＣＭＰ装置に装着した場合に、研磨パッド面の平面度を必要な精度に保つことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、パッドプレートの管理が容易であるようなパッドプレートを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である使い捨て研磨パッドプレートの構造を示す図である。使い捨て研磨パッドプレート１は、樹脂製プレート２に、研磨パッド３をクッション材４を介して貼り付けたものである。これら、樹脂製プレート２、研磨パッド３、クッション材４の中心部には、ＣＭＰ研磨中に、研磨面に研磨液を供給するための穴部５が形成されている。樹脂製プレート２を構成する樹脂は、研磨液に侵されないものであれば特に制限無く使用できるが、手軽に入手でき加工がし易く、かつ、廃棄するときに公害上の問題を起こしにくいものとしてＰＥＴが望ましく、この実施の形態ではＰＥＴを使用している。
【００２６】
このような使い捨て研磨パッドプレート１は、ＣＭＰ研磨に要求される精度から考えると、全体として上下に湾曲していたりうねりがあったりする。又、樹脂製プレート２、研磨パッド３、クッション材４の厚さも一様ではない。よって、このような使い捨て研磨パッドプレート１をＣＭＰ研磨装置の回転プラテン（通常回転プラテンの表面は、ＣＭＰ研磨に必要な精度に精密に平坦化されている）に装着した場合、これらの湾曲やうねりが修正されると共に、樹脂製プレート２、研磨パッド３、クッション材４の厚さむらが、研磨パッド面の平坦度の不均一となって現れる。よって、使い捨て研磨パッドプレート１は、実際にＣＭＰ研磨装置に装着されたときに、研磨パッド３の表面の平坦度や傾きが、ＣＭＰ研磨に必要な精度となるように、あるいは、少なくとも少量の補助研磨で、ＣＭＰ研磨に必要な精度となるようにしておく必要がある。
【００２７】
本発明の実施の形態である使い捨て研磨パッドプレート１は、このような目的のために、実際に使用されるＣＭＰ装置とは別の加工装置により、研磨パッド３の表面の研削調整が予め行われ、それにより、実際に使用されるＣＭＰ装置に装着された時点において、研磨パッド３の表面の平坦度や傾きが、ＣＭＰ研磨に必要な精度となるように、あるいは、少なくとも少量の補助研磨で、ＣＭＰ研磨に必要な精度となるようにされている。
【００２８】
図２は、使い捨て研磨パッドプレート１を、このような加工装置に装着して、研磨パッド３の表面の研削調整を行う様子を示す図である。以下の図において、本欄における前出の図に示された構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【００２９】
擬似回転プラテン６には、ボルト等によりアダプタ７が取り付けられており、これらの中心には孔８が設けられている。又、真空吸着用孔９が設けられている。使い捨て研磨パッドプレート１は、アダプタ７に真空吸着されて固定されるようになっている。アダプタ７は、なるべく樹脂製プレート２の厚さを薄くするためと、薄く形成された樹脂製プレート２を有する使い捨て研磨パッドプレート１を、従来のＣＭＰ研磨装置に取り付ける際に発生する高さ方向のストロークのアンマッチを防ぐために、実際に使い捨て研磨パッドプレート１が使用されるＣＭＰ研磨装置において使用されるアダプタに対応して使用されるものである。実際のＣＭＰ研磨装置において使用されるアダプタは、剛性の高いものであり、かつ、研磨液によって侵されないものであればよい。この実施の形態においてはアルミナセラミックスが使用されることを想定して、アダプタ７もアルミナセラミックスを使用している。
【００３０】
アダプタ７に樹脂製プレート２を密着させた状態で、真空吸着用孔９から排気を行うことで、使い捨て研磨パッドプレート１をアダプタ７に真空吸着して固定する。
【００３１】
そして、グラインダ１１により、使い捨て研磨パッドプレート１の研磨パッド３を、ＣＭＰ研磨に必要な精度に研削する。その際、グラインダ１１の研削面は、アダプタ７の表面と必要な精度の平行度が保たれたものであり、ジンバル機構を有しないものであることが好ましい。これにより、研削される研磨パッド３の表面が、アダプタ７と十分な平行度を有するものとなり、よって、実際に使用されるときに、ＣＭＰ研磨装置のアダプタの表面と十分な平行度を保つものとなる。
【００３２】
研削が終了し、真空吸着が解かれて、使い捨て研磨パッドプレート１がアダプタ７から離脱すると、応力のため、使い捨て研磨パッドプレート１の反りやうねり、及び、樹脂製プレート２、研磨パッド３、クッション材４の厚さむらが元に戻り、研磨パッド３の表面の平坦度は悪化する。しかし、実際に使用されるＣＭＰ研磨装置に装着されたとき、研磨パッド３の表面の平坦度は研削されたときの状態に復帰し、そのままＣＭＰ研磨に使用したり、少なくとも、少量の補助研削によりＣＭＰ研磨に使用することができるようになる。研削により実現される平面度（平坦度と平行度）がピーク・トゥー・ピークで１μｍ以内であれば、確実にこのようなことを実現可能である。
【００３３】
アダプタ７は、研磨パッド３の研削加工を、なるべく実際のＣＭＰ研磨に使用される状態に近い状態で加工するためのもので、擬似回転プラテン６の寸法とその表面形状が、実際のＣＭＰ研磨に使用されるアダプタ７の寸法と表面形状と同じものであれば必ずしも必要がない。しかし、アダプタ７を交換することにより、一つの加工装置で、種々のＣＭＰ研磨装置に使用される使い捨て研磨パッドプレート１を研削調整することができるので好ましい。図３は、アダプタ７を使用しないで研磨パッド３の研削調整を行う状態を示したものであり、使い捨て研磨パッドプレート１を、直接擬似回転プラテン６に真空吸着させて、グラインダ１１により研削加工を行う。
【００３４】
図４は、図１に示す使い捨て研磨パッドプレート１の変形例であり、この使い捨て研磨パッドプレート１においては、中央部を補強するために、樹脂製プレート２の中央部分が厚くされている。
【００３５】
図２におけるアダプタ７、図３における擬似回転プラテン６の表面の平坦度は、実際のＣＭＰ装置と同じように高精度に実現されている。しかし、図２、図３を見ると分かるように、真空吸着用孔９がその表面まで達している。図示を省略するが、実際には、図２におけるアダプタ７、図３における擬似回転プラテン６の表面には、同心円上の溝が設けられており、真空吸着用孔９がこの溝に連通して、同心円上の溝部分を真空とし、それにより、樹脂製プレート２を吸着するようになっている。これは、実際に使用されるＣＭＰ研磨装置においても同じである。
【００３６】
完全な平面に吸着する場合と異なり、溝のある面に吸着する場合には、溝の影響により、使い捨て研磨パッドプレート１の変形が発生し、これにより研磨パッド３の表面の形状が変わる。よって、使い捨て研磨パッドプレート１を加工装置により研削調整する場合には、そのとき使用される図２におけるアダプタ７、図３における擬似回転プラテン６の形状を、使い捨て研磨パッドプレート１が実際に使用されるＣＭＰ研磨装置に使用されるアダプタ、回転プラテンの形状と同一にしておくことが好ましい。特に、その表面形状、その中でも特に溝の形状を同一にしておくことが特に好ましい。このようにすると、研削調整を行う状態と実際に使用される状態における使い捨て研磨パッドプレート１の変形がほぼ同じとなり、研削調整を行ったときとほぼ同じ使い捨て研磨パッドプレート１の変形状態で、使い捨て研磨パッドプレート１を使用することができ、研磨パッド３の平面度を研削調整を行ったときの状態にほぼ一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の１例である使い捨て研磨パッドプレートの構造を示す図である。
【図２】使い捨て研磨パッドプレートを、加工装置に装着して、研磨パッドの表面の研削調整を行う様子を示す図である。
【図３】アダプタを使用しないで研磨パッドの研削調整を行う状態を示した図である。
【図４】図１に示す使い捨て研磨パッドプレートの変形例を示す図である。
【図５】ＣＭＰ装置の概要を示す図である。
【図６】ＣＭＰ研磨装置における回転プラテンと研磨パッドに関する部分を、より詳細に示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…使い捨て研磨パッドプレート、２…樹脂製プレート、３…研磨パッド、４…クッション材、５…穴部、６…擬似回転プラテン、７…アダプタ、８…孔、９…真空吸着用孔、１１…グラインダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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