(57)【要約】【課題】  ＣＭＰ装置における研磨パッドの貼り付け及び剥離を容易にすることを目的とする。【解決手段】  研磨パッド5が貼り付けられるプラテン1と、記プラテンを回転しながら、研磨パッドにウエハを押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構7とを備える化学機械研磨装置で、プラテン1に研磨パッド5を貼り付ける研磨パッド貼り付け方法であって、研磨パッド5は透明であり、研磨パッド5をプラテン1に貼り付ける粘着剤は、紫外線硬化型粘着剤である。【選択図】      図３
2005347473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドが貼り付けられるプラテンと、
前記プラテンを回転しながら、前記研磨パッドにウエハを押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備える化学機械研磨装置で、前記プラテンに前記研磨パッドを貼り付ける研磨パッド貼り付け方法であって、
前記研磨パッドは透明であり、
前記研磨パッドを前記プラテンに貼り付ける粘着剤は、紫外線硬化型粘着剤であることを特徴とする研磨パッド貼り付け方法。
【請求項２】
研磨パッドが貼り付けられるプラテンと、
前記プラテンを回転しながら、前記研磨パッドにウエハを押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備える化学機械研磨装置で、前記プラテンに前記研磨パッドを貼り付ける研磨パッド貼り付け方法であって、
前記研磨パッドを前記プラテンに貼り付ける粘着剤は、温度に応じて粘着度が変化する感温性粘着剤であることを特徴とする研磨パッド貼り付け方法。
【請求項３】
研磨パッドが貼り付けられるプラテンと、
前記プラテンを回転しながら、前記研磨パッドにウエハを押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備える化学機械研磨装置で、前記プラテンに貼り付けた前記研磨パッドを剥離する研磨パッド剥離方法であって、
前記研磨パッドは透明であり、
前記研磨パッドを前記プラテンに貼り付ける粘着剤は、紫外線硬化型粘着剤であり、
前記研磨パッドを前記プラテンから剥離する時には、前記研磨パッドを通して前記粘着剤に紫外線を照射して前記粘着剤の粘着度を低下させてから、前記研磨パッドを前記プラテンから剥離することを特徴とする研磨パッド剥離方法。
【請求項４】
研磨パッドが貼り付けられるプラテンと、
前記プラテンを回転しながら、前記研磨パッドにウエハを押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備える化学機械研磨装置で、前記プラテンに貼り付けた前記研磨パッドを剥離する研磨パッド剥離方法であって、
前記研磨パッドを前記プラテンに貼り付ける粘着剤は、温度に応じて粘着度が変化する感温性粘着剤であり、
前記研磨パッドを前記プラテンから剥離する時には、前記プラテン又は前記研磨パッドを前記粘着剤の粘着度が低下する温度にしてから、前記研磨パッドを前記プラテンから剥離することを特徴とする研磨パッド剥離方法。
【請求項５】
透明な研磨パッドが表面に貼り付けられるプラテンと、
前記プラテンを回転しながら、前記研磨パッドにウエハを押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備える化学機械研磨装置であって、
貼り付けられた前記研磨パッドを通して前記研磨パッドと前記プラテンの間の部分に紫外線を照射する紫外線源を備えることを特徴とする化学機械研磨装置。
【請求項６】
研磨パッドが表面に貼り付けられるプラテンと、
前記プラテンを回転しながら、前記研磨パッドにウエハを押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備える化学機械研磨装置であって、
前記研磨パッドは、温度に応じて粘着度が変化する感温性粘着剤で前記プラテンに貼り付けられ、
前記プラテンの温度を調整する温度調整機構と、
前記温度調整機構を制御する温度制御ユニットとを備え、
前記温度制御ユニットは、研磨中は前記感温性粘着剤の粘着度が大きくなって前記研磨パッドが前記プラテンに大きな強度で貼り付けられるように、前記研磨パッドを前記プラテンから剥離する時には、前記感温性粘着剤の粘着度が小さくなって前記研磨パッドが前記プラテンから剥離しやすくなるように、前記プラテンの温度を制御することをことを特徴とする化学機械研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスで、ウエハ上に形成された層の表面を化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing: CMP)する化学機械研磨（ＣＭＰ）装置で使用する研磨パッドの貼り付け方法、剥離方法及びＣＭＰ装置に関し、特に研磨パッドをプラテンから容易に剥離できるようにする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセスにおいては、ＣＭＰ装置を使用してプロセスの途中のウエハの表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）することが行われており、特許文献１などに説明されている。まず、従来のＣＭＰ装置の概略構成を簡単に説明する。
【０００３】
図１は、従来のＣＭＰ装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、ＣＭＰ装置では、研磨パッド５を貼り付けたプラテン１回転させ、スラリー供給器２から研磨パッド上にスラリー３を供給しながら、ウエハ保持機構８に保持されたウエハ７を回転しながら研磨パッド５押し付けて研磨を行う。
【０００４】
一般に、研磨パッド５は、ポリウレタン製の上層と、発泡ポリウレタン製の下層を貼り合せた構造であり、表面には研磨面へのスラリーの供給を容易にするための溝が設けられるのが一般的である。研磨パッド５は、比較的平滑であり、そのまま使用したのでは、たとえスラリーを供給しても研磨が行えない。そこで、プラテン１に貼り付けた後、ドレッサー９を使用して研磨パッド５に対してドレッシングと呼ばれる処理を行う。ドレッサー９はニッケル中にダイヤモンド砥粒を分散させた砥石などを有し、砥石面を回転しながら研磨パッド５の表面に押し付けることにより研磨パッド５の表面に微細な凹凸を形成する。更に、ドレッシングを行った研磨パッド５でも、研磨中にスラリーにより目詰まりが発生して研磨が行えなくなるので、研磨中にも随時ドレッシングを行う必要がある。このドレッシングは、研磨を中断して行う場合も、研磨中に行う場合もある。
【０００５】
通常、研磨パッド５は、裏面に粘着剤と塗布したり粘着性両面テープを貼り付けた後、プラテン１の上面に貼り付けられる。研磨パッド５は、研磨やドレッシングに伴って摩耗し、徐々に薄くなる。そのため、ある程度薄くなると、プラテン１から研磨パッド５を剥離して、新しい研磨パッド５を貼り付ける。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２３５５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２は、プラテン１から研磨パッド５を剥離する様子を示す。プラテン１に貼り付けられた研磨パッド５は研磨中にプラテン１から剥離してはならないので、研磨パッド５は研磨による力が加えられてもプラテン１から剥離しないように貼り付けられていることが必要である。そのため、研磨パッド５をプラテン１に貼り付ける粘着剤（粘着性両面テープを含む。以下同じ）は十分な粘着性を有するものが使用される。
【０００８】
一方、粘着剤の粘着度が大きいと、研磨パッド５をプラテン１から剥離するのが難しくなる。特に、研磨パッド５及びプラテン１の直径は、１ｍ以上にもなるので、粘着部分の面積が大きく、研磨パッド５の剥離作業は多大な困難を伴っていた。そのため、剥離作業に要する時間が長くなり、剥離作業コストが大きくなるだけでなく、剥離作業の間ＣＭＰ装置が使用できないのでスループットが低下するという問題を生じる。
【０００９】
また、研磨パッド５はプラテン１上に位置合わせして貼り付ける必要があるが、粘着剤の粘着性が大きいと位置合せなどの作業が難しいという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、剥離及び貼り付け作業の容易な研磨パッドの貼り付け方法、剥離方法及びＣＭＰ装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を実現するため、本発明は、紫外線硬化型粘着剤又は感温性粘着剤を使用して研磨パッドをプラテンに貼り付け、剥離する時には、紫外線を照射することにより粘着度が低下させるか、又はプラテンの温度を調整して粘着度を低下させた上で剥離する。粘着剤に紫外線を照射する場合には、紫外線に対して透明な研磨パッドを使用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、研磨パッドをプラテンに貼り付けている粘着剤の粘着度が低下するので、研磨パッドをプラテンから容易に剥離できる。これにより、研磨パッド交換の作業性が向上し、交換が短時間に行えるようになるので、作業コストが低減されるだけでなく、ＣＭＰ装置のスループットも向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図３は、本発明の第１実施例のＣＭＰ装置の概略構成を示す図である。第１実施例のＣＭＰ装置は、透明な研磨パッド５を使用し、研磨パッド５の上側に紫外線（ＵＶ）照射装置１１を設けた点が、従来のＣＭＰ装置と異なり、他の部分は同じである。したがって、図示していないが、ウエハ保持装置やスラリー供給器も設けられており、研磨中及び研磨パッドのドレッシング中にはスラリーがスラリー供給器から研磨パッド５上に供給され、ウエハ保持機構に保持されたウエハを回転しながら研磨パッド５押し付けて研磨を行う。
【００１４】
研磨パッド５は、光透過性ポリウレタンエラストマー製であり、全体が紫外線に対して透明である。粘着剤は、アクリル系の粘着ポリマー、ＵＶオリゴマー及び反応開始剤からなる。粘着剤は、テープの両面に粘着剤を塗布した両面テープの形態で使用されるが、これに限定されず、直接粘着剤を塗布することも可能である。
【００１５】
紫外線（ＵＶ）照射装置１１は、高圧水銀灯やメタルハライドランプなどの紫外線源を有する。研磨パッド５の全面に紫外線を照射するには大きな装置が必要になるので、図示していないが、ここでは照射面積の小さな紫外線照射装置１１を回転軸から半径方向に移動する移動機構を設け、プラテン１（研磨パッド５）を回転しながら紫外線照射装置１１を移動して紫外線の照射を行う。これにより研磨パッド５の全面に紫外線が照射できる。紫外線照射装置１１は、非使用時には、外側に退避していることが望ましい。また、研磨パッド５の剥離及び貼り付け作業を行う時には、ウエハ保持装置及びスラリー供給器を退避することが作業を行う上で望ましい。
【００１６】
研磨パッド５をプラテン１上に貼り付ける時には、研磨パッド５の裏面又はプラテン１の表面に上記の粘着剤を塗布した両面テープを貼り付けた上で、研磨パッド５をプラテン１貼り付ける。研磨パッド５をプラテン１から剥離する時には、紫外線照射装置１１により研磨パッド５の全面に紫外線を照射する。これによる硬化プロセスは次のようである。
【００１７】
波長２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの紫外線が研磨パッド５を通って粘着剤に到達して反応開始剤に吸収され、反応開始剤が活性化する。活性化された反応開始剤がＵＶオリゴマーに作用してＵＶオリゴマー同士の反応が生じる。そして、ＵＶオリゴマーが連鎖反応により、三次元網状化することで、粘着ポリマーの粘着性が低下する。以上のように、紫外線を照射することにより粘着性が低下するので、研磨パッド５はプラテン１から容易に剥離できる。研磨パッド５を剥離したプラテン１の表面を清掃した後、新しい研磨パッド５を貼り付ける。
【００１８】
図４は、本発明の第２実施例のＣＭＰ装置のプラテンの構成を示す図である。第２実施例のＣＭＰ装置は、プラテン１が温度調整機構を有し、研磨パッド５をプラテン１に貼り付ける粘着剤として感温性粘着剤を使用する点が、従来のＣＭＰ装置と異なり、他の部分は同じである。
【００１９】
粘着剤は、冷やすと剥がれ易くなる（粘着性がなくなる）クールオフタイプと、暖めると剥がれ易くなるウォームオフタイプの２種類があり、いずれを使用してもよいが、ここではウォームオフタイプを使用するとして説明する。感温性粘着剤は、非粘着−粘着の境となる温度（スイッチング温度）を有し、スイッチング温度の前後±１０°Ｃの温度差があると粘着力は急激に変化する。すなわち、ウォームオフタイプのタイプの場合には、スイッチング温度より約１０°Ｃ低い温度では粘着性はほとんどないが、スイッチング温度より約１０°Ｃ高い温度では大きな粘着性を示す。
【００２０】
プラテン１は、ベース２２にボールベアリング２３を介して回転自在に保持されており、図示していない駆動機構により回転駆動される。プラテン１の内部には、液体が循環する経路２１が設けられている。プラテン１とは別の位置に設けられた温度制御ユニット２７は、冷却器２８と加熱器２９を有し、外部に供給する液体を所望の温度にする。温度制御ユニット２７は、この温度調整された液体を供給導管２５及びロータリージョイント（回転継手）２４を介してプラテン１内の経路２１に供給する。経路２１を循環する液体はプラテン１を所定の温度にするように働いた後、再びロータリージョイント２４に戻り、回収導管２６を介して温度制御ユニット２７に回収される。以上のようにして、プラテン１を所定の温度に制御することができる。
【００２１】
研磨パッド５をプラテン１に貼り付ける時には、研磨パッド５の裏面又はプラテン１の表面に上記の感温性粘着剤を塗布した両面テープを貼り付けた上で、研磨パッド５をプラテン１貼り付ける。この際プラテン１はスイッチング温度より低い温度とし、研磨パッド５のプラテン１に対する位置を調整した後、プラテン１の温度をスイッチング温度より高くして粘着性を増加させる。研磨パッド５を貼り付けた後、ドレッシングを行い、ウエハの研磨を行う。この間、プラテン１の温度はスイッチング温度より高く保持され、研磨パッド５は十分な粘着力でプラテン１に貼り付けられた状態が維持される。研磨パッド５が摩耗して交換する場合には、プラテン１の温度はスイッチング温度より低くして粘着剤の粘着性を十分に低下させた上で研磨パッド５をプラテン１から剥離する。そして、新しい研磨パッド５を貼り付ける。
【００２２】
以上、本発明の実施例を説明したが、研磨パッドの材料、ＵＶ光源の種類、プラテンの温度調整機構、及び粘着剤の種類などは各種の変形例が可能であり、本発明は上記の実施例に限定されないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、半導体装置の製造全般でＣＭＰ処理を伴うに場合に適用可能であり、研磨パッドの貼り替え作業を容易にして、スループット及び製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＣＭＰ装置の従来例の概略構成を示す図である。
【図２】ＣＭＰ装置における研磨パッドの剥離方法を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施例のＣＭＰ装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例のＣＭＰ装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…プラテン
５…研磨パッド
７…ウエハ
８…ウエハ保持機構
９…ドレッサー
１１…紫外線（ＵＶ）照射装置
２１…プラテン温度調整機構
２４…ロータリージョイント
２７…温度制御ユニット
【図１】
2005347473.tif 000003
【図２】
2005347473.tif 000004
【図３】
2005347473.tif 000005
【図４】
2005347473.tif 000006