(57)【要約】【課題】研磨パッドを定盤に短時間に精度良く固定できるとともに、生産性を低下させることなく容易に交換可能な研磨パッドの固定機構を提供する。【解決手段】本発明の研磨パッドの固定機構１は、研磨パッド２を両面テープ３を介して固定する支持台４と、支持台４を固定する定盤５から構成される。支持台４の上面端部には、研磨パッド２を位置決めするためのガイドリング６が設けられ、支持台４の下面には、定盤５を位置決めするための複数のガイドピン７が設けられている。また、定盤５の上面には、支持台４のガイドピン７をはめ込んで固定するための凹溝８が、ガイドピン７と同数だけ設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの回路素子を形成するデバイス面を平坦化するＣＭＰ（化学的機械研磨）装置に用いる研磨パッドの固定機構において、前記固定機構が前記研磨パッドを固定する支持台と、前記支持台を固定する定盤からなることを特徴とする研磨パッドの固定機構。
【請求項２】
前記支持台の上面に研磨パッド用位置決め手段が、下面に定盤用位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の研磨パッドの固定機構。
【請求項３】
前記支持台の前記研磨パッド用位置決め手段として研磨パッド周縁部を位置決めする着脱可能なガイドリングが設けられ、前記定盤用位置決め手段として定盤に固定する複数のガイドピンが設けられるとともに、前記定盤の上面に、前記支持台のガイドピンを固定する複数の凹溝が設けられていることを特徴とする請求項２記載の研磨パッドの固定機構。
【請求項４】
前記定盤の凹溝内部に前記ガイドピンの先端位置を検知するための位置センサが設けられていることを特徴とする請求項３記載の研磨パッドの固定機構。
【請求項５】
前記定盤の凹溝内部に吸引孔が設けられていることを特徴とする請求項３記載の研磨パッドの固定機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ（以下、ウェーハと言う）の表面に形成された回路素子を平坦化するＣＭＰ（化学的機械研磨）装置に用いる研磨パッドの固定機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの微細化、高集積度化のため、ウェーハ表面を高精度に平坦化する技術が要求されている。このようなウェーハの平坦化技術の一つにＣＭＰ（化学的機械的研磨）装置がある。ＣＭＰ装置は、パターニングされたウェーハのパターニング側主面の凹凸を化学反応と機械的な研削により、平坦化する装置である。例えば、ウェーハに配線層を形成した後、絶縁膜を堆積すると、絶縁膜は配線の形状を反映した凹凸（段差）ができる。この段差をＣＭＰ装置で平坦化することにより、何層もパターンを積み上げても、平坦な状態で露光できるのでパターンの解像が良くなる。そのため、研磨量あるいはマージンはサブミクロン単位であり、研磨後の表面平坦度は１００Å以下が求められる。
【０００３】
このような技術は、例えば、特開２００１−２１９３６２号公報に開示されている。図６は、従来のＣＭＰ装置４１を示す要部拡大斜視図である。従来のＣＭＰ研磨装置４１は、ウェーハ４２を研磨するものであって、中心軸４３に取付けられた円盤状の定盤４４上に、例えば硬質ウレタンからなる研磨パッド４５が設けられ、この研磨パッド４５に対向して自転可能なウェーハ研磨用ヘッド４６が配設されているものである。
【０００４】
このＣＭＰ装置４１では、ウェーハ４２の研磨に際して、研磨剤４７が研磨パッド４５に供給され、この研磨剤４７がウェーハ研磨用ヘッド４６に保持されたウェーハ４２と研磨パッド４５との間に流動する。さらに、ウェーハ研磨用ヘッド４６に保持されたウェーハ４２が自転し、同時に研磨パッド４５が中心軸４３を中心として回転するために、ウェーハ４２の研磨面が圧力及び相対速度を受けて研磨パッド４５により研磨される。
【０００５】
図７は、従来のＣＭＰ装置４１に用いられる研磨パッド４５の定盤４４への固定方法を示す要部拡大断面図である。先ず、図７（ａ）に示すように、研磨パッド４５の下面に設けられた両面テープ４８の保護シール４９を剥がす。次に、図７（ｂ）に示すように、研磨パッド４５を一方から、少しずつ定盤４４に貼り付ける。次に、図７（ｃ）に示すように、両面テープ４８を定盤４４に密着させた状態で、ばれんなどの押付け治具５０を用いて研磨パッド４５と定盤４４との間の気泡を押し出す。このとき、研磨パッド４５と定盤４４との間に残った気泡は、針等で研磨パッド４５の気泡が位置する部分に微小の孔を開けて外へ逃がすようにし、研磨パッド４５を定盤４４に均一に密着させる。
【０００６】
また、図８に示すように、研磨パッド４５の上面４５ａから両面テープ４８の下面４８ａまで通じる貫通孔５１を形成すれば、この貫通孔５１を通じて気泡を外部に効果的に追い出すことができ、精度のよい研磨を行なうことができる。
【０００７】
また、研磨作業を繰り返し行なうことにより、研磨屑や研磨剤が研磨パッド４５の微細な穴に入り込んで目詰まりを起こし、研磨レートが徐々に低下するので、研磨終了後の研磨パッド４５はドレッシング、洗浄され、研磨パッドの目立て（修復）が行なわれる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２００１−２１９３６２号公報（第２，３頁、０００３段落〜０００４段落，００１４段落〜００１５段落、図１，図４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のＣＭＰ装置４１における研磨パッド４５の定盤４４への固定方法は、ＣＭＰ装置４１を操作する作業者が、研磨パッド４５の中央と定盤４４の中央が一致するように目合わせにより調整していたので、作業者の熟練度に大きく左右され、不慣れな作業者の場合、固定に要する作業時間が長くなって生産性が低下するという問題があった。
【００１０】
また、作業性が悪いため、研磨パッド４５と定盤４４に固定する際に位置ずれが発生しやすく、研磨パッド４５に凹凸が生じて研磨レートがばらつき、研磨精度が低下するという問題もあった。この位置ずれを調整するために、研磨パッド４５を剥がして再び固定すると、両面テープ４８の粘着力が低下して、研磨パッド４５と定盤４４の間に気泡や研磨剤が侵入しやすくなって、同様に研磨精度が低下するという問題もあった。
【００１１】
また、研磨作業を繰り返し行なうことにより研磨パッド４５の表面が磨耗すると、研磨レートが徐々に低下するので、研磨パッド４５の交換が行なわれるが、交換作業は研磨パッド４５を定盤４４から取外すので、ＣＭＰ装置４１を停止させる必要があり、これによっても生産性が低下するという問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するために考えられたもので、研磨パッドを定盤に短時間に精度良く固定できるとともに、生産性を低下させることなく容易に交換可能な研磨パッドの固定機構を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の研磨パッドの固定機構は、半導体ウェーハの回路素子を形成するデバイス面を平坦化するＣＭＰ（化学的機械研磨）装置に用いる研磨パッドの固定機構において、前記固定機構が前記研磨パッドを固定する支持台と、前記支持台を固定する定盤からなることを特徴とする。この構成によれば、支持台を介して研磨パッドを定盤に固定するので、研磨パッドを直接定盤に固定するよりも容易に固定することができる。また、取外しも容易になる。
【００１４】
また、請求項２記載の研磨パッドの固定機構は、請求項１記載の研磨パッドの固定機構であって、前記支持台の上面に研磨パッド用位置決め手段が、下面に定盤用位置決め手段が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、支持台に研磨パッド及び定盤を短時間に精度良く固定できる。
【００１５】
また、請求項３記載の研磨パッドの固定機構は、請求項２記載の研磨パッドの固定機構であって、前記支持台の前記研磨パッド用位置決め手段として研磨パッド周縁部を位置決めする着脱可能なガイドリングが設けられ、前記定盤用位置決め手段として定盤に固定する複数のガイドピンが設けられるとともに、前記定盤の上面に、前記支持台のガイドピンを固定する複数の凹溝が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、支持台のガイドリングに研磨パッド周辺部を当接して固定し、支持台のガイドピンを定盤の凹溝にはめ込んで固定するので、支持台を介して、研磨パッドを定盤に位置ずれすることなく、短時間で精度良く固定することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の研磨パッドの固定機構は、請求項３記載の研磨パッドの固定機構であって、前記定盤の凹溝内部に前記ガイドピンの先端位置を検知するための位置センサが設けられていることを特徴とする。この構成によれば、支持台の定盤への固定状態を電気信号により確認できるので、支持台が傾いて平行度が悪くなる等のトラブルがなくなる。
【００１７】
また、請求項５記載の研磨パッドの取付け機構は、請求項３記載の研磨パッドの固定機構であって、前記定盤の凹溝内部に吸引孔が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、定盤の凹溝に異物があっても吸引孔から吸引除去できるとともに、支持台をより強固に定盤に固定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例の研磨パッドの固定機構１の構成を示す要部拡大断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の研磨パッドの固定機構１は、研磨パッド２を両面テープ３を介して固定する支持台４と、支持台４を固定する定盤５から構成される。支持台４の上面端部には、研磨パッド２を位置決めするためのガイドリング６が設けられ、このガイドリング６は取外しが可能になっている。また、支持台４の下面には、定盤５を位置決めするための複数のガイドピン７が設けられている。また、定盤５の上面には、支持台４のガイドピン７をはめ込んで固定するための凹溝８が、ガイドピン７と同数だけ設けられている。ガイドリング６は、研磨パッド２を支持台４上の正しい位置に貼り付ける役割を果たし、ガイドピン７は支持台４を定盤５上の正しい位置に固定する役割を果たす。
【００２０】
次に、本発明の研磨パッドの固定機構１による固定方法について、図２の要部拡大断面図を参照しながら説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、支持台４の上面端部にガイドリング６を取付けるとともに、研磨パッド２の下面に設けられた両面テープ３の保護シール９を剥がす。次に、図２（ｂ）に示すように、研磨パッド２の周縁部２ａをガイドリング６に当接させて、研磨パッド２を一方から少しずつ支持台４に貼付ける。次に、図２（ｃ）に示すように、支持台４からガイドリング６を取外し、両面テープ３を支持台４に密着させた状態で、ローラ１０を用いて研磨パッド２と支持台４との間の気泡を押し出し、均一に密着させて固定する。このとき、モータ等の駆動機構（図示せず）を用いて、ローラ１０を加圧しながら水平方向に移動させるようにすれば、研磨パッド２を均一な力で押えることができ、安定して支持台４に固定することができる。次に、図２（ｄ）に示すように、支持台４の下面に設けたガイドピン７を定盤５の上面に設けられた凹溝８にはめ込むことにより、図２（ｅ）に示す支持台４を定盤５に固定することができる。この後、パターニングされたウェーハの研磨作業を行なう。
【００２１】
本実施例では、支持台４下面に凸状のガイドピン７を設け、定盤５上面にガイドピン７に嵌合する凹溝８を設けたが、例えば、図３（ａ）に示すように、支持台４下面に先端をテーパ状にしたガイドピン１１を設け、定盤５上面にガイドピン１１に嵌合するＶ溝１２を設けるようにしてもよい。このようにすれば、支持台４を定盤５に、より容易に固定することができる。また、例えば、図３（ｂ）に示すように、支持台４下面に凹溝１３を形成し、定盤５上面に凹溝１３に嵌合するガイドピン１４を設けるようにして、両者を位置決めするように構成してもよい。
【００２２】
上述した本実施例の研磨パッドの固定機構１によれば、作業者の熟練度によらず、研磨パッド２を支持台４を介して定盤５に簡単に短時間に、かつ精度良く固定することができる。また、予め研磨パッド２を固定した支持台４を複数用意しておけば、磨耗した研磨パッド２を交換するときも、ＣＭＰ装置を停止させる必要がなくなる。その結果、ＣＭＰ装置の稼動率が上がり、生産性が大幅に向上する。
【００２３】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図４は、本発明の第２実施例の研磨パッドの固定機構２１の要部拡大断面図である。なお、図４において第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
この実施例において前述した第１実施例と相違するところは、定盤５上面に設けた凹溝８内部に近接センサや光電センサ等の位置センサー２２を設けて、支持台４のガイドピン７の先端７ａが、正確に定盤５の凹溝８の底部８ａに当接しているかどうかを電気信号により確認できるようにしたことである。凹溝８内部に設けた位置センサー２２が全て正常に動作してから、ウェーハの研磨作業を行なうようにする。このようにすれば、支持台４が傾いて平行度が悪くなった状態でウェーハの研磨作業が行なわれ、研磨精度が低下する等のトラブルを回避することができる。なお、異常時には、ブザーやランプにより作業者に知らせるようにしてもよい。また、位置センサ２２は、支持台４のガイドピン７の先端７ａに設けるようにしてもよい。
【００２５】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を参照して説明する。図５は、本発明の第３実施例の研磨パッドの固定機構３１の要部拡大断面図である。なお、図５において第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
この実施例において前述した第１実施例と相違するところは、定盤５上面に設けた凹溝８内部に吸引孔３２を設けて、研磨屑等の異物を吸引して除去するようにしたことである。このようにすれば、定盤５の凹溝８に異物があっても吸引孔３２から吸引除去できるので、異物により支持台４が傾いて平行度が悪くなった状態でウェーハの研磨作業が行なわれ、研磨精度が低下する等のトラブルを回避することができるとともに、支持台４をより強固に定盤５に固定することができる。また、ＣＭＰ装置のクリーニング頻度も減少して、生産性を向上させる効果もある。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の研磨パッドの固定機構によれば、支持台の上面に研磨パッド用位置決め手段を、下面に定盤用位置決め手段を設けたので、支持台を介して研磨パッドを定盤に短時間に精度良く固定することができる。これにより、作業者の熟練度に左右されることなく、固定時間を大幅に短縮できるので、生産性が向上する。また、研磨パッドの固定の際に位置ずれが発生しないので、研磨精度も向上する。
【００２８】
また、予め、研磨パッドを固定した支持台を複数用意しておけば、磨耗した研磨パッドを交換するときも、ＣＭＰ装置を停止させる必要がない。その結果、ＣＭＰ装置の稼動率が上がり、生産性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の研磨パッドの固定機構を示す要部拡大断面図
【図２】本発明の第１実施例の研磨パッドの固定機構による固定方法を示す要部拡大断面図
【図３】本発明の第１実施例の変形例の研磨パッドの固定機構を示す要部拡大断面図
【図４】本発明の第２実施例の研磨パッドの固定機構を示す要部拡大断面図
【図５】本発明の第３実施例の研磨パッドの固定機構を示す要部拡大断面図
【図６】従来のＣＭＰ装置を示す要部拡大斜視図
【図７】従来の研磨パッドの定盤への固定方法を示す要部拡大断面図
【図８】従来の他の研磨パッドを示す要部拡大断面図
【符号の説明】
１  本発明の第１実施例の研磨パッドの固定機構
２  研磨パッド
３  両面テープ
４  支持台
５  定盤
６  ガイドリング
７  ガイドピン
８  凹溝
９  保護シール
１０  ローラ
１１  ガイドピン
１２  Ｖ溝
１３  凹溝
１４  ガイドピン
２１  本発明の第２実施例の研磨パッドの固定機構
２２  位置センサ
３１  本発明の第３実施例の研磨パッドの固定機構
３２  吸引孔
４１  従来のＣＭＰ装置
４２  ウェーハ
４３  中心軸
４４  定盤
４５  研磨パッド
４５ａ  研磨パッドの上面
４６  ウェーハ研磨用ヘッド
４７  研磨剤
４８  両面テープ
４８ａ  両面テープの下面
４９  保護シール
５０  押付け治具
５１  貫通孔
【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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【図７】
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【図８】
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