(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨テーブルのコーティングを剥がれにくくし、これにより、研磨パッドの貼り替え作業を容易に行うことができる、研磨テーブルを提供する。【解決手段】基板を研磨するための研磨パッドを支持する支持面を有する研磨テーブル１１０であって、多孔質層１３０と非多孔質層１４０との積層体を備えており、多孔質層１３０は開放気孔１３０ａが開口する表面を有しており、開放気孔内に樹脂系塗料１５０が含まれており、樹脂系塗料１５０が、支持面の少なくとも一部を形成する、研磨テーブル１１０。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨するための研磨パッドを支持する支持面を有する研磨テーブルであって、
多孔質層と非多孔質層との積層体を備えており、
前記多孔質層は、開放気孔が開口する表面を有しており、前記開放気孔内に樹脂系塗料が含まれており、
前記樹脂系塗料が、前記支持面の少なくとも一部を形成する、研磨テーブル。
【請求項２】
前記樹脂系塗料が、前記多孔質層の前記表面の全体を覆うように配置される、請求項１に記載の研磨テーブル。
【請求項３】
前記多孔質層における、前記開放気孔の外側の前記表面が露出されており、前記支持面は、前記外側の表面及び前記樹脂系塗料によって形成される、請求項１に記載の研磨テーブル。
【請求項４】
前記多孔質層は、セラミック材料を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨テーブル。
【請求項５】
前記非多孔質層は、前記研磨テーブル内に冷却液を通すための流路を含んでおり、前記流路は、前記多孔質層と前記非多孔質層との接合面から離れた位置に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨テーブル。
【請求項６】
基板を研磨する研磨装置であって、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨テーブルを備える、研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨テーブル及びこれを備える研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、研磨テーブルを備えており、研磨テーブルは、基板を研磨するための研磨パッドを支持する支持面を有する。支持面に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とができる。
【０００３】
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、作業員の手作業によって行われるのが一般的である。
【０００４】
図４Aは、従来の研磨テーブル４１０における、研磨パッド４０８と研磨テーブル４１０との接着状態の一例を示す断面図である。図４Aに示すように、研磨パッド４０８は、研磨対象である基板（図示せず）が押圧される研磨面４０８aを有している。研磨パッド４０８における、研磨面４０８aの反対側の裏面４０８ｂには、粘着面を形成するように、予め、粘着剤の層４０９が設けられている。研磨パッド４０８を研磨テーブル４１０へ貼り付ける貼り付け工程では、作業員の手作業により、研磨パッド４０８の粘着層４０９が研磨テーブル４１０の上面４１０aに貼り付けられる。このように、研磨テーブル４１０の上面４１０aは、研磨パッド４０８を支持する支持面を形成する。
【０００５】
研磨パッド４０８は、基板を研磨する際に研磨パッド４０８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４１０の上面４１０aに貼り付けられる。従って、研磨パッド４０８を研磨テーブル４１０から剥がす剥離工程では、研磨パッド４０８を剥がし難く、剥離作業に時間がかかる。
【０００６】
また、貼り付け工程において、研磨パッド４０８と研磨テーブル４１０との間に空気が入って空気溜まりが発生すると、基板のプロファイル（換言すれば、断面輪郭）に影響を及ぼすおそれがある。この点、研磨パッド４０８が研磨テーブル４１０に強力に接着していると、研磨パッド４０８を一旦剥がして再度研磨テーブル４１０に貼り付けることが難しい。したがって、研磨パッド４０８と研磨テーブル４１０との間に空気溜まりが発生した場合は、この研磨パッド４０８を剥がして、新しい研磨パッド４０８を貼り直すことが行われる。しかし、これは経済性の面で好ましくない。
【０００７】
そこで、図４Bに示すように、研磨テーブル４１０に貼り付けられた研磨パッド４０８を研磨テーブル４１０から容易に剥がすことができるように、研磨テーブル４１０の上面４１０aと研磨パッド４０８の粘着層４０９との間に、フッ素系樹脂またはシリコーンの層４１１を介在させることが提案されている。層４１１は、研磨テーブル４１０の上面４１０aにコーティングにより接着される。コーティングは、例えば、１０±５μｍ程度の厚みに形成される。この場合、フッ素系樹脂またはシリコーンの層４１１の上面４１１aが、研磨パッド４０８を支持する支持面を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２３８３７５号公報
【特許文献２】特開２０1４−１７６９５０号公報
【０００９】
しかし、上記したように、消耗品である研磨パッド４０８は定期的に貼り替えられる必要がある。貼り替えのために研磨パッド４０８が繰り返し剥がされるうちに、研磨テーブル４１０のコーティング層４１１に剥がれが生じる。コーティング層４１１が剥がれた箇所では、コーティング層４１１の上面４１１aと研磨テーブル４１０の上面４１０aとの間に段差が生じる。これにより、新しく貼り付けられた研磨パッド４０８の研磨面４０８aにも段差が生じる。研磨面４０８aに段差が生じることは、研磨面４０８aに押し付けられて研磨される基板のプロファイルに影響するので、好ましくない。
【００１０】
コーティング層４１１の剥がれを防止するため、コーティング層４１１が形成される研磨テーブル４１０の上面４１０aを、予め、所望の表面粗さに加工することが行われている。これにより、研磨テーブル４１０の上面４１０aとコーティング層４１１との間の接着面積を大きくすることができる。これにより、いわゆるアンカー効果によって、研磨パッド４０８が研磨テーブル４１０から剥がされる際のコーティング層４１１の剥がれを防止するようにしている。
【００１１】
ところで、研磨テーブル４１０は、一般に、炭化ケイ素等の高い硬度を有する材料で形成される。研磨テーブル４１０の硬い上面４１０aを、所望の表面粗さに精度よく機械加工することは困難である。また、上面４１０aの平面度が基板のプロファイルに影響することから、上面４１０aの表面粗さを大きくすることには限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、研磨テーブルのコーティングを剥がれにくくし、これにより、研磨パッドの貼り替え作業を容易に行うことができる、研磨テーブルを提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、上記の研磨テーブルを備える研磨装置を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、基板を研磨するための研磨パッドを支持する支持面を有する研磨テーブルであって、多孔質層と非多孔質層との積層体を備えており、多孔質層は開放気孔が開口する表面を有しており、開放気孔中に樹脂系塗料が含浸されており、樹脂系塗料が、支持面の少なくとも一部を形成する、研磨テーブルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による研磨装置の全体構成の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による研磨テーブルを示す概略断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態による研磨テーブルを示す概略断面図である。
【図４Ａ】従来技術の一例を示す図である。
【図４Ｂ】従来技術の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、以下の説明において、「上」「下」等の方向を示す用語は、図１に示す研磨テーブルの設置状態について用いられる。また、以下の実施形態は、研磨装置の一例として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨装置を説明するが、本発明の実施形態による研磨装置はこれに限られない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による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、を備えることができる。
【００１７】
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、を備えることができる。
【００１８】
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。後述するように、研磨テーブル１１０の内部には、研磨テーブル１１０を冷却する冷却液を供給する流路が形成されている。研磨工程中に研磨パッド１０８の上面で発生し、研磨テーブル１１０内を伝わる熱は、流路を流れる冷却液によって研磨装置１００の外部に放出される。研磨テーブル１１０の回転軸１１３の内部には、研磨テーブル１１０内の流路に連通する冷却液の供給路及び排出路が形成されている。
【００１９】
図２は、研磨テーブル１１０の部分断面図であり、本実施形態の要部を示す図である。理解の容易のため、図１の研磨パッド１０８は図示を省略されている。
【００２０】
図示の研磨テーブル１１０は多孔質層１３０と非多孔質層１４０との積層体を備えている。多孔質層１３０は、研磨テーブル１１０の上層を形成し、非多孔質層（換言すれば、緻密質層）１４０は、研磨テーブル１１０の下層を形成するように、多孔質層１３０の下面に接合される。尚、図示の例では、非多孔質層１４０は、２層の非多孔質層、具体的には、第１の非多孔質層１４１と第１の非多孔質層１４１の下面に接合される第２の非多孔質層１４２の積層体の形態を備えている。しかし、非多孔質層１４０は単一の層を形成してもよいし、互いに接合される複数の層から形成されていてもよい。非多孔質層１４０を形成する層の数は特に限られない。また、多孔質層１３０を複数の層から形成することもできる。
【００２１】
本実施形態において、非多孔質層１４０は、従来の研磨装置の研磨テーブルに関して既知の種々の材料を含むことができる。例えば、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）などの材料のうち少なくとも１つを含むことができる。
【００２２】
本実施形態において、多孔質層１３０は、セラミック材料及び／または金属材料であってよい。セラミック材料の例として、例えば、炭化ケイ素（SiC）を挙げることができる。金属材料として、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）を挙げることができる。これらの材料の多孔質体は、従来既知の方法で製造することができる。
【００２３】
本実施形態において、多孔質層１３０の気孔率は、例えば、約５０％〜約８０％にすることができる。多孔質層１３０の気孔率は、多孔質層１３０の寸法及び重量から算出された密度と、多孔質層１３０を構成する材料の理論密度との比率から算出することができる。例えば、多孔質層１３０を構成する材料が炭化ケイ素である場合には、炭化ケイ素の理論密度が３．２ｇ／ｃｍ３であることから、多孔質層１３０の気孔率は、計算式
気孔率（％）＝（１−（多孔質層１３０の密度）÷３．２））ｘ１００
により求めることができる。
【００２４】
本実施形態において、多孔質層１３０は、多孔質層１３０の上面１３４で開口する開放気孔１３０aを含んでいる。尚、本明細書において「開放気孔」は、多孔質層１３０の表面で開口する気孔を意味し、隣接する気孔どうしが連結して形成される連通気孔（例えば、１３０a―１）、または、多孔質層１３０の上面１３４から多孔質層１３０の側面または下面１３５までつながる貫通気孔（例えば、１３０a―２）の形態を有していてもよい。開放気孔１３０aは、多孔質層１３０の表面で開口していない閉鎖気孔１３０ｂとは区別される。
【００２５】
本実施形態では、多孔質層１３０に樹脂系塗料１５０を含浸させている。樹脂系塗料１５０として、例えば、フッ素系樹脂またはシリコーン樹脂を使用することができる。
【００２６】
含浸のための方法は特に限られないが、図２の例では、樹脂系塗料１５０は、多孔質層１３０の上面１３４にコーティングされている。コーティングされた樹脂系塗料１５０が、多孔質層１３０の上面１３４に形成された開放気孔１３０aに浸入する。コーティングは、ハケ塗り、ローラー塗り、吹付塗装、スプレー塗装など、種々の方法で行うことができる。また、樹脂系塗料１５０は、含浸後に熱処理されてもよい。例えば、樹脂系塗料１５０としてシリコーン樹脂が使用される場合には、研磨テーブル１１０とシリコーン樹脂とをまとめて、例えば約１５０℃〜約２００℃程度に熱処理することができる。樹脂系塗料１５０としてフッ素系樹脂を使用する場合には、研磨テーブル１１０とフッ素系樹脂とをまとめて、例えば約３００℃〜約４００℃程度に熱処理することができる。
【００２７】
また、樹脂系塗料１５０の含浸は、多孔質層１３０と非多孔質層１４０の接合後に行われてもよいし、多孔質層１３０と非多孔質層１４０の接合前に行われてもよい。
【００２８】
多孔質層１３０に樹脂系塗料１５０を含浸させることにより、図２に示すように、多孔質層１３０の開放気孔１３０aの内部に樹脂系塗料１５０が含まれる。本実施形態では、樹脂系塗料１５０は、多孔質層１３０の上面１３４の全体にわたってコーティングされている。従って、樹脂系塗料１５０は、開放気孔１３０aの内部だけでなく、開放気孔１３０aの外側にも配置されている。従って、本実施形態の研磨テーブル１１０において、樹脂系塗料１５０のコーティングの上面１５４が、研磨パッド１０８を支持する支持面を形成する。
【００２９】
尚、図２の例では、多孔質層１３０の上面１３４で開口する各開放気孔１３０aは、樹脂系塗料１５０によって完全に満たされている。換言すれば、樹脂系塗料１５０が各開放気孔１３０aの最深部まで達している。しかし、本実施形態はこれに限られない。樹脂系塗料１５０は、実質的に平坦な支持面を形成する程度に開放気孔１３０aの上部を埋めていればよい。換言すれば、本実施形態では、上面１３４を含む多孔質層１３０の上部に樹脂系塗料１５０を含浸させていればよく、必ずしも多孔質層１３０の全体に樹脂系塗料１５０を含浸させる必要はない。
【００３０】
含浸によって樹脂系塗料１５０が開放気孔１３０aに浸入する深さ（換言すれば、多孔質層１３０の上面１３４からの距離）は、例えば、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度にすることができる。尚、多孔質層１３０の厚みは、例えば、研磨テーブル１１０の厚みが１０ｍｍ程度である場合、５ｍｍ程度にすることができる。
【００３１】
こうして、本実施形態によれば、多孔質層１３０の上面１３４の全体を覆う樹脂系塗料１５０の上面１５４が、研磨パッド１０８を支持する支持面を形成する。樹脂系塗料１５
０は、多孔質層１３０の上面１３４を覆うと共に、上面１３４に形成された開放気孔１３０aの内部に浸入し、開放気孔１３０a内の多孔質層１３０の表面に接着する。これにより、多孔質層１３０と樹脂系塗料１５０との間の接着面積を大きくすることができる。従って、いわゆるアンカー効果によって、研磨パッド１０８を剥離する際に樹脂系塗料１５０が多孔質層１３０から剥がれることを防止することができる。従って、従来技術と異なり、硬い研磨テーブルの表面を粗くするための機械加工を行う必要がない。また、機械加工と比較して、大きな接着面積を得るために研磨テーブルの支持面の平面度を大きく低下させることもない。
【００３２】
また、上記したように、本実施形態では、研磨テーブル１１０の内部に、研磨テーブル１１０を冷却する冷却液を供給するための流路を形成する溝１６０が、非多孔質層１４０の内部に所定のパターンで形成されている。図２では、回転軸１１３の内部に形成された、溝１６０に連通する冷却液の供給路１１３a及び排出路１１３ｂも示されている。供給路１１３a及び排出路１１３ｂは、それぞれ、非多孔質層１４０に形成された貫通流路１４０a、１４０ｂを介して溝１６０に連通する。
【００３３】
図２の例では、第２の非多孔質層１４２の上面に溝１６０が形成され、第２の非多孔質層１４２が第１の非多孔質層１４１を介して多孔質層１３０に接合される。従って、溝１６０は、多孔質層１３０と非多孔質層１４０との接合面（図示の例では、多孔質層１３０と第１の非多孔質層１４１との境界面）から離れた位置に形成される。
【００３４】
これにより、多孔質層１３０が非多孔質層１４０に接合された状態で、多孔質層１３０に樹脂系塗料１５０をコーティングすることができる。仮に溝１６０が、第１の非多孔質層１４１の上面に形成されていると、溝１６０が、多孔質層１３０の開放気孔１３０aと連通する可能性がある。この場合、開放気孔１３０aに浸入した樹脂系塗料１５０が溝１６０に浸入し、溝１６０を塞ぐおそれがある。本実施形態では、溝１６０は、多孔質層１３０と非多孔質層１４０との接合面から離れた位置に形成されている。従って、開放気孔１３０aに浸入した樹脂系塗料１５０が溝１６０に入ることを防止することができる。
【００３５】
尚、溝１６０は、多孔質層１３０と非多孔質層１４０との接合面から離れた位置に形成されていればよく、その具体的な位置は、図２のものに限られない。例えば、下側に開口する溝１６０が、第１の非多孔質層１４１の下面に形成されてもよい。この場合でも、溝１６０の底面が多孔質層１３０の下面１３５から離れているので、開放気孔１３０aに浸入した樹脂系塗料１５０が溝１６０に入ることを防止することができる。
【００３６】
また、樹脂系塗料１５０の含浸深さを制御することにより、下側に開口する溝１６０を多孔質層１３０の下面１３５に形成することも可能である。
【００３７】
尚、本実施形態において、溝１６０は、必ずしも形成されていなくてよい。
【００３８】
図２に示す実施形態では、樹脂系塗料１５０は、多孔質層１３０の上面１３４の全体を覆うように配置されている。しかし、他の実施形態では、図３に示すように、樹脂系塗料１５０は、開放気孔１３０a内にのみ配置されていてもよい。図３の研磨テーブル１１０Aでは、多孔質層１３０の上面１３４における、開放気孔１３０aの外側の部分が露出されている。従って、図３の実施形態では、多孔質層１３０の上面１３４における、開放気孔１３０aの外側の部分及び樹脂系塗料１５０の上面１５４が、共に、研磨テーブル１１０Aの支持面を形成する。この場合も、開放気孔１３０a内の樹脂系塗料１５０と多孔質層１３０との間の接着面積によって、研磨パッドを剥離する際に樹脂系塗料１５０が多孔質層１３０から剥がれることを防止することができる。従って、従来のように硬い研磨テーブルの表面を粗くする機械加工を行う必要がない。また、機械加工と比較して、大きな接着
面積を得るために研磨テーブルの支持面の平面度を大きく低下させることもない。
【００３９】
尚、図３に示す研磨テーブル１１０Aの支持面は、例えば、上記した種々の方法で多孔質層１３０の上面１３４に樹脂系塗料１５０を含浸させた後、樹脂系塗料１５０の上面１５４または多孔質層１３０の上面１３４をラップ仕上げ（換言すれば、研磨加工）することにより形成することができる。これにより、研磨テーブル１１０Aの支持面に関して、より高い平面度を実現することができる。また、開放気孔１３０a内の樹脂系塗料１５０の上面１５４によって、研磨テーブル１１０Aからの研磨パッド１０８の剥離を容易にするという樹脂系塗料１５０の本来の効果も維持できる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【００４１】
本発明は、以下の態様を含む。
１．基板を研磨するための研磨パッドを支持する支持面を有する研磨テーブルであって、多孔質層と非多孔質層との積層体を備えており、
多孔質層は開放気孔が開口する表面を有しており、開放気孔内に樹脂系塗料が含まれており、
樹脂系塗料が、支持面の少なくとも一部を形成する、研磨テーブル。
２．樹脂系塗料が、多孔質層の表面の全体を覆うように配置される、１に記載の研磨テーブル。
３．多孔質層における、開放気孔の外側の表面が露出されており、支持面は、外側の表面及び樹脂系塗料によって形成される、１に記載の研磨テーブル。
４．多孔質層は、セラミック材料を含む、１〜３のいずれかに記載の研磨テーブル。
５．非多孔質層は、研磨テーブル内に冷却液を通すための流路を含んでおり、流路は、多孔質層と非多孔質層との接合面から離れた位置に形成されている、１〜４のいずれかに記載の研磨テーブル。
６．基板を研磨する研磨装置であって、１〜５のいずれかに記載の研磨テーブルを備える、研磨装置。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、基板を研磨する研磨テーブル及び研磨テーブルを備える研磨装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００  研磨装置
１０２  基板
１０８  研磨パッド
１１０、１１０A  研磨テーブル
１１２  第１の電動モータ
１１３  回転軸
１１３a  供給路
１１３ｂ  排出路
１１６  トップリング
１１８  第２の電動モータ
１２０  スラリーライン
１２２  ドレッサ―ディスク
１２４  ドレッサーユニット
１３０  多孔質層
１３０a  開放気孔
１３０a−１  連通気孔
１３０a−２  貫通気孔
１３０ｂ  閉鎖気孔
１３４  多孔質層の上面
１３５  多孔質層の下面
１４０  非多孔質層
１４０a、１４０ｂ  貫通流路
１４１  第１の非多孔質層
１４２  第２の非多孔質層
１５０  樹脂系塗料
１５４  樹脂系塗料の上面
１６０  溝
４０８  研磨パッド
４０８a  上面
４０８ｂ  裏面
４０９  粘着層
４１０  研磨テーブル
４１０a  研磨テーブルの上面
４１１  コーティング層
４１１a  コーティング層の上面
【図１】
2018202562.tif 000003
【図２】
2018202562.tif 000004
【図３】
2018202562.tif 000005
【図４Ａ】
2018202562.tif 000006
【図４Ｂ】
2018202562.tif 000007