(57)【要約】研磨工具は半導体ウェハ等の研磨対象物（１３）を平坦かつ鏡面状に研磨するために用いられる。研磨工具は、研磨テーブル（１０）と、該研磨テーブル（１０）上面に固定された研磨パッド（１１）を有する。該研磨パッド（１１）は、該研磨テーブル（１０）に固定した複数の研磨パッド片（１１１）を有する。研磨対象物（１３）の研磨面内の研磨性能の調整と、研磨パッド（１０）の交換を容易にすることができる。
2006520273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象物を研磨する研磨工具であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドであって、前記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドと、
を備えた、研磨工具。
【請求項２】
前記研磨テーブルは、前記複数の研磨パッド片を収容する複数の凹部を有する、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項３】
前記複数の凹部は、前記複数の研磨パッド片と同一の形状を有する、請求項２に記載の研磨工具。
【請求項４】
前記研磨テーブルは、前記複数の研磨パッド片を収容する複数の貫通穴を有する保持プレートを含む、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項５】
前記複数の貫通穴は、前記複数の研磨パッド片と同一の形状を有する、請求項４に記載の研磨工具。
【請求項６】
前記研磨パッド片の少なくとも１つは、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する感熱型接着剤により前記研磨テーブルに固定されている、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項７】
前記感熱型接着剤は、液晶材料またはホットメルト接着剤である、請求項６に記載の研磨工具。
【請求項８】
前記研磨テーブルの前記感熱型接着剤が塗布される面は粗面である、請求項６または７に記載の研磨工具。
【請求項９】
研磨対象物を研磨する研磨工具であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、
前記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドと、
を備えた、研磨工具。
【請求項１０】
前記研磨テーブルは、前記複数の台座を収容する複数の凹部を有する、請求項９に記載の研磨工具。
【請求項１１】
前記複数の凹部は、前記複数の台座と同一の形状を有する、請求項１０に記載の研磨工具。
【請求項１２】
前記研磨テーブルは、前記複数の台座を収容する複数の貫通穴を有する保持プレートを含む、請求項９に記載の研磨工具。
【請求項１３】
前記複数の貫通穴は、前記複数の台座と同一の形状を有する、請求項１２に記載の研磨工具。
【請求項１４】
前記台座の少なくとも１つは、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する感熱型接着剤により前記研磨テーブルに固定されている、請求項９から１３のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項１５】
前記感熱型接着剤は、液晶材料またはホットメルト接着剤である、請求項１４に記載の研磨工具。
【請求項１６】
前記台座の前記感熱型接着剤が塗布される面は粗面である、請求項１４または１５に記載の研磨工具。
【請求項１７】
前記複数の台座は、真空吸着により前記研磨テーブルに固定されている、請求項９から１３のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項１８】
前記研磨テーブルは熱伝導性の高い材料で構成され、
前記複数の台座は熱伝導性の低い材料で構成される、請求項９から１７のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項１９】
前記研磨パッド片は、隣接する研磨パッド片の間に隙間を形成するように配置される、請求項１から１８のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項２０】
前記隙間に配置される少なくとも１つの堰をさらに備えた、請求項１９に記載の研磨工具。
【請求項２１】
前記研磨パッド片は、それぞれ前記研磨対象物よりも寸法が小さい、請求項１から２０のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項２２】
前記研磨パッド片は、同一の材料物性および表面形状を有する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項２３】
前記複数の研磨パッド片は、
少なくとも１つの第１の研磨パッド片と、
前記少なくとも１つの第１の研磨パッド片の材料物性または表面形状とは異なる材料物性または表面形状を有する少なくとも１つの第２の研磨パッド片と、
を備えた、請求項１から２１のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項２４】
研磨対象物を研磨する方法であって、
前記研磨対象物を請求項１から２３のいずれか一項に記載の研磨工具に押圧し、
前記研磨工具の上面に研磨液を供給し、
前記研磨工具と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する、方法。
【請求項２５】
研磨テーブルに研磨パッドを固定する方法であって、
高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する感熱型接着剤を前記研磨テーブルと前記研磨パッドとの間に塗布し、
前記研磨パッドが前記研磨テーブル上に配置されたときに前記感熱型接着剤を加熱し、
前記加熱後に前記感熱型接着剤を冷却して前記研磨パッドを前記研磨テーブルに接着する、方法。
【請求項２６】
前記研磨パッドは、前記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記加熱は、温度調整された加熱媒体を前記研磨テーブル内部に導入することを含む、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記冷却は、温度調整された冷却媒体を前記研磨テーブル内部に導入することを含む、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記加熱は、前記研磨パッドの非接着面近傍に設けられた加熱装置により前記感熱型接着剤を加熱することを含む、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記冷却は、前記研磨パッドの非接着面近傍に設けられた冷却装置により前記感熱型接着剤を冷却することを含む、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項３１】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドであって、前記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルに設けられ、隣接する研磨パッド片の間に形成された開口を通して前記研磨対象物の表面に光を照射する光源と、
前記研磨テーブルに設けられ、前記研磨対象物から反射した光を受光する受光部と、
を備えた、研磨装置。
【請求項３２】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、
前記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルに設けられ、隣接する研磨パッド片の間に形成された開口を通して前記研磨対象物の表面に光を照射する光源と、
前記研磨テーブルに設けられ、前記研磨対象物から反射した光を受光する受光部と、
を備えた、研磨装置。
【請求項３３】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドであって、少なくとも１つの光透過片と前記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片とを有する研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルに設けられ、前記少なくとも１つの光透過片を通して前記研磨対象物の表面に光を照射する光源と、
前記研磨テーブルに設けられ、前記研磨対象物から反射した光を受光する受光部と、
を備えた、研磨装置。
【請求項３４】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、
少なくとも１つの光透過片と前記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルに設けられ、前記少なくとも１つの光透過片を通して前記研磨対象物の表面に光を照射する光源と、
前記研磨テーブルに設けられ、前記研磨対象物から反射した光を受光する受光部と、
を備えた、研磨装置。
【請求項３５】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドであって、前記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルに設けられ、前記複数の研磨パッド片のうち少なくとも１つに形成された少なくとも１つの貫通孔を通して前記研磨対象物の表面に光を照射する光源と、
前記研磨テーブルに設けられ、前記研磨対象物から反射した光を受光する受光部と、
前記少なくとも１つの貫通孔に位置合わせされた、測定流体を供給する流体供給路と、
前記少なくとも１つの貫通孔に位置合わせされた、前記測定流体を排出する流体排出路と、
を備えた、研磨装置。
【請求項３６】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、
前記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
前記研磨テーブルに設けられ、前記複数の研磨パッド片のうち少なくとも１つに形成された少なくとも１つの貫通孔と前記複数の台座のうち少なくとも１つに形成された少なくとも１つの貫通孔とを通して前記研磨対象物の表面に光を照射する光源と、
前記研磨テーブルに設けられ、前記研磨対象物から反射した光を受光する受光部と、
前記複数の研磨パッド片のうち少なくとも１つに形成された少なくとも１つの貫通孔と前記複数の台座のうち少なくとも１つに形成された少なくとも１つの貫通孔とに位置合わせされた、測定流体を供給する流体供給路と、
前記複数の研磨パッド片のうち少なくとも１つに形成された少なくとも１つの貫通孔と前記複数の台座のうち少なくとも１つに形成された少なくとも１つの貫通孔とに位置合わせされた、前記測定流体を排出する流体排出路と、
を備えた、研磨装置。
【請求項３７】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドであって、
研磨液を流通させるための前記研磨パッドの上面の溝と、
前記研磨液の流れを阻害する、前記溝に設けられた堰と、
を含む研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
を備えた、研磨装置。
【請求項３８】
研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨テーブルと、
液晶材料からなる接着剤により前記研磨テーブルの上面に接着された研磨パッドと、
前記研磨対象物を前記研磨パッドに押圧するトップリングと、
を備えた、研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨工具に係り、特に半導体ウェハなどの研磨対象物を平坦かつ鏡面状に研磨する研磨工具に関するものである。また、本発明は、そのような研磨工具を有する研磨装置およびそのような研磨装置を用いて研磨対象物を研磨する方法に関するものである。さらに、本発明は、研磨パッドを研磨テーブルに固定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に、０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。そのような半導体ウェハの表面を平坦化するために、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行う研磨装置が用いられている。
【０００３】
この種の研磨装置は、上面に研磨パッド（研磨布）を貼り付けた研磨テーブルと、半導体ウェハなどの研磨対象物を保持するトップリングとを備えている。研磨テーブルとトップリングとは各々独立した回転数で回転する。トップリングは、一定の圧力で研磨対象物を研磨パッド上に押圧する。研磨パッドの上面に研磨液供給ノズルから研磨液が供給される。このようにして、研磨対象物の表面が平坦かつ鏡面に研磨される。
【０００４】
上記研磨装置において、研磨テーブルの上面に貼り付ける研磨パッドには、主に発泡ポリウレタン製のものが用いられる。一般にこの研磨パッドは、モールド成型で得たブロック状の成形体から切り出して得られる。研磨パッドの研磨性能に影響する物性は、硬度、架橋密度および発泡密度である。硬度はプレポリマーと硬化剤の配合比で、架橋密度は配合後のキュア温度をコントロールすることで、発泡密度は高分子の微小材料の配合比率でそれぞれ決まる。
【０００５】
研磨性能にとって特に重要なのは架橋密度と発泡密度である。例えば架橋密度が低いと研磨対象物が研磨される研磨速度は速い傾向があり、研磨された面の平坦性も良い。また、発泡密度の大きいほうが研磨速度が速い。これらの物性値が一定の範囲に入る研磨パッドを用いれば安定した研磨性能が得られる。しかしながら、モールド成形工程において成形体中の配合物質を均一に分散させたり、成形体内部の温度を均一に制御することが難しいため、架橋密度と発泡密度が均質である研磨パッドを作るのは容易ではない。
【０００６】
例えば、加熱成形中の成形体では中心部と外部で温度勾配が発生するので、中心部と外部で架橋密度に差異が生じる。その結果、得られたブロック状成形体内の架橋密度や発泡密度に疎密が発生する。そのような成形体から切り出された研磨パッドを用いて研磨を行うと、研磨対象物の研磨面内の研磨速度が不均一でかつ研磨性能も不安定となる。また、成形体の切り出す場所によって研磨パッドの研磨性能が異なるため、研磨パッドを交換するたびに研磨性能が変化する可能性もある。
【０００７】
この点を解決するために、モールドする成形体内部の配合物の均一性確保や加熱成型時の内部の温度分布を均一に保つための工夫がなされてきた。
【０００８】
しかしながら、一般に８インチウェハ用の研磨パッドの直径は６００ｍｍ程度あり、１２インチウェハ用の研磨、パッドになると７００ｍｍ以上の直径となる。これに従いブロック状成形体も大きくなるため、成形体内部の物性の不均一を抑えることは益々困難となっている。このように、安定した研磨性能を実現し、研磨対象物の表面全体にわたって研磨性能を調整することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものである。本発明の第１の目的は、安定した研磨性能を実現し、研磨対象物の表面内の研磨性能の調整と研磨パッドの交換を容易にする研磨工具を提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、安定した研磨性能を実現する、研磨対象物の研磨方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の第３の目的は、研磨対象物の表面内の研磨性能の調整と研磨パッドの交換を容易にする、研磨パッドを研磨テーブルに固定する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第４の目的は、安定した研磨性能を実現し、研磨対象物の表面内の研磨性能の調整と研磨パッドの交換を容易にする研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した第１の目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨工具が提供される。研磨工具は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドとを備える。研磨パッドは、上記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有する。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨工具が提供される。研磨工具は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、上記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドとを備える。
【００１５】
物性の均一な研磨パッドを得るためには、成形体中で物性の均一な特定の場所（領域）からのみ研磨パッドを切り出すのが望ましい。ただし、切り出す研磨パッドの面積が大きいと、研磨パッドの面内で物性に疎密が出てくるので、切り出す面積は小さいほど良い。このようにして得た小型の研磨パッド（以下、研磨パッド片という）を１つの研磨テーブル上に貼り合わせ、これを用いて半導体ウェハなどの研磨対象物を研磨すれば、研磨対象物の表面をより均一に研磨でき、かつ研磨性能を安定させることもできる。
【００１６】
また、上述したように、成形体寸法が大きいと、内部物性が不均一になりやすい。したがって、モールドする成形体自体を小さくする方法も有効である。成形体の大きさが小さければ、成形体の中心部と外部の温度勾配が小さくなるので、成形体内で物性の疎密は生じにくく、均一な物性の研磨パッドが得られる。この成形体から切り出される小型の研磨パッドを１つのテーブル上に貼り合わせ、これを用いて研磨対象物を研磨すれば、研磨対象物の表面をより均一に研磨でき、かつ研磨性能を安定させることもできる。
【００１７】
実際に研磨に使用する半導体ウェハの表面に形成される膜の厚さは不均一な場合がある。このような半導体ウェハを研磨する場合には、膜厚の厚い領域を高い研磨速度で、膜厚の薄い領域を低い研磨速度で研磨して、研磨後の残膜厚を均一に揃える必要がある。このような要求に対しては、小型研磨パッドの各々の物性や研磨パッドの表面形状を揃えるのではなく、ウェハが通過する領域に存在する各々の小型研磨パッドの物性や表面形状を変えることが望ましい。すなわち、研磨パッドをできるだけ細かく分割した研磨パッド片とし、半導体ウェハの表面内の研磨性能を正確に調整できることが望ましい。
【００１８】
本発明によれば、複数の研磨パッド片の発泡密度、架橋密度、硬度などの材料物性および溝や穴などのパッド表面形状を同一とすることにより、研磨対象物の研磨面内で研磨速度を均一にすることができる。一方、研磨パッド片に発泡密度、架橋密度、硬度などの材料物性または溝や穴などの表面形状のいずれかが異なる研磨パッド片を少なくとも１つ以上含まることにより、研磨対象物の研磨面内での研磨速度分布を調整することができる。
【００１９】
本発明の好ましい一態様によれば、上記研磨テーブルは、上記複数の研磨パッド片または上記複数の台座を収容する複数の凹部を有する。上記複数の凹部は、上記複数の研磨パッド片または上記複数の台座と同一の形状を有することが好ましい。このような構成により、研磨パッド片または台座を研磨テーブルに固定するときの研磨パッド片または台座の位置決めが容易になる。
【００２０】
本発明の好ましい一態様によれば、上記研磨テーブルは、上記複数の研磨パッド片または上記複数の台座を収容する複数の貫通穴を有する保持プレートを含む。上記複数の貫通穴は、上記複数の研磨パッド片または上記複数の台座と同一の形状を有することが好ましい。このような構成により、研磨テーブル上面に複数の研磨パッド片または複数の台座を収容する凹部を形成しておく必要がない。保持プレートを変えることにより貫通穴の形状および配置を自由に選択できる。
【００２１】
本発明の好ましい一態様によれば、上記研磨パッド片の少なくとも１つまたは上記台座の少なくとも１つは、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する感熱型接着剤により上記研磨テーブルに固定されている。
【００２２】
小型の研磨パッドを研磨テーブル上面に貼り付けるにはかなりの時間を要する。一般に研磨パッドの接着面には接着剤が事前に貼付されている。強力な接着剤を使用しているため、一度研磨パッドを研磨テーブルの上面に接着すると剥がすのは困難である。一方、一度研磨パッドを研磨テーブルから剥がしてしまうと、その研磨パッドを再度研磨テーブルに接着することはできない。そのため、従来の接着剤を貼付した研磨パッドを複数に分割した研磨パッド片を用いれば、位置決めをしながら１枚ずつ慎重に貼り付けていく必要がある。そのため、研磨パッド交換作業にかなりの時間を要することになる。パッド交換作業の間は研磨装置を停止させることになるため、装置の単位時間あたりの生産ロット数が低下する。生産ロット数の低下を改善するためには、小型の研磨パッドを１枚ずつ貼り付けていくのではなく、一括して同時に貼り付けることが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、研磨パッド片または台座の一部または全部が感熱型接着剤により研磨テーブルに接着されるので、研磨パッド片または台座の一部または全部を研磨テーブルの上面に容易に固定でき、研磨テーブルから容易に剥離することができる。
【００２４】
接着剤に感熱型接着剤を用いる場合には、研磨パッド片または台座は、以下のようにして研磨テーブルに接着される。研磨パッド片または台座と研磨テーブルとの間に感熱型接着剤を塗布し、軟化して接着力が低下するように加熱する。そのときに、研磨パッド片または台座と研磨テーブルとの間に気泡が発生しないように、研磨パッド片または台座を研磨テーブルの上面に押圧する。その後、感熱型接着剤層を常温まで冷却して研磨パッド片または台座を研磨テーブルに接着する。研磨パッド片または台座は、以下のようにして研磨テーブルから着脱または剥離させることができる。軟化して接着力が低下するように感熱型接着剤を加熱する。そのときに、研磨パッド片または台座を研磨テーブルから着脱または剥離することができる。
【００２５】
上記感熱型接着剤は、液晶材料またはホットメルト接着剤であることが好ましい。液晶材料またはホットメルト接着剤は高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する性質を有する。このため、液晶材料またはホットメルト接着剤により、研磨パッド片または台座を研磨テーブルに接着し、研磨パッド片または台座を研磨テーブルから脱着することができる。
【００２６】
上記研磨テーブルの上記感熱型接着剤が塗布される面は粗面であってもよい。上記台座の上記感熱型接着剤が塗布される面は粗面であってもよい。すなわち、上記感熱型接着剤が塗布される面をサンドブラスト法等により粗面化して粗面を形成してもよい。そのような粗面により、接着剤の接着力を向上させることができる。
【００２７】
本発明の好ましい一態様によれば、上記複数の台座は、真空吸着により上記研磨テーブルに固定されている。このように、台座は、真空吸着により上記研磨テーブルに固定されていてもよい。この場合において、真空引きを停止し、大気開放することで、台座を研磨テーブルから脱着または離間できる。
【００２８】
本発明の好ましい一態様によれば、上記研磨パッド片は、隣接する研磨パッド片の間に隙間を形成するように配置される。このような構成により、研磨液を均一に供給できるので、研磨対象物面内の研磨速度分布を均一に保つのに効果があり、該研磨速度分布を任意に変化させることも可能となる。また、研磨液を研磨界面、すなわち研磨パッドと研磨対象物の間に効率よく導入できるため、高価な研磨液の供給量を低減でき運転コスト削減を図ることができる。
【００２９】
研磨工具は、上記隙間に配置される少なくとも１つの堰をさらに備えることが好ましい。このような堰により、研磨液の流れが隙間内で阻害され、隙間から堰を越えてオーバフローした研磨液を研磨界面、すなわち研磨パッドと研磨対象物の間に効率よく導入できるため、研磨液の供給量をより低減することができる。
【００３０】
上記研磨パッド片は、それぞれ上記研磨対象物よりも寸法が小さいことが好ましい。それぞれの研磨パッド片が研磨対象物よりも寸法が小さいので、そのような研磨パッド片は、均一な材料物性および表面形状を有することができる。このため、研磨対象物の研磨面内での研磨速度の均一化または研磨対象物の研磨面内での研磨速度分布の調整を容易にすることができる。
【００３１】
本発明の好ましい一態様によれば、上記研磨パッド片は、同一の材料物性および表面形状を有する。このような構成により、複数の研磨パッド片が、発泡密度、架橋密度、硬度等の材料物性および溝や穴等のパッド表面形状が同一となるので、研磨対象物をその表面内で均一な研磨速度で研磨することができる。
【００３２】
本発明の他の好ましい一態様によれば、上記複数の研磨パッド片は、少なくとも１つの第１の研磨パッド片と、上記少なくとも１つの第１の研磨パッド片の材料物性または表面形状とは異なる材料物性または表面形状を有する少なくとも１つの第２の研磨パッド片とを備える。このような構成により、複数の研磨パッド片は、発泡密度、架橋密度、硬度等の材料物性および溝や穴等のパッド表面形状が異なる研磨パッド片を少なくとも１つ含むので、研磨対象物の研磨面内での研磨速度を調整することが可能となる。
【００３３】
本発明の好ましい一態様によれば、上記研磨テーブルは熱伝導性の高い材料で構成され、上記複数の台座は熱伝導性の低い材料で構成される。このように、研磨テーブルを例えばＳｉＣなどの熱伝導性の高い材料で構成し、また台座を例えば樹脂などの熱伝導性の低い材料で構成することができる。これにより、研磨パッド片および台座を研磨テーブルに効果的に固定し、研磨テーブルから効果的に脱着することができる。
【００３４】
上記第２の目的を達成するために、本発明の第３の態様によれば、研磨対象物を研磨する方法が提供される。この方法によれば、上記研磨対象物が上述した研磨工具に押圧される。そのときに、上記研磨工具の上面に研磨液が供給され、上記研磨工具と上記研磨対象物とが相対運動されて上記研磨対象物が研磨される。この方法により、研磨工具に関連して述べた上述と同一の効果が得られる。
【００３５】
上記第３の目的を達成するために、本発明の第４の態様によれば、研磨テーブルに研磨パッドを固定する方法が提供される。この方法によれば、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する感熱型接着剤が上記研磨テーブルと上記研磨パッドとの間に塗布される。上記研磨パッドが上記研磨テーブル上に配置されたときに上記感熱型接着剤が加熱される。その後、上記感熱型接着剤を冷却して上記研磨パッドが上記研磨テーブルに接着される。上記研磨パッドは、上記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有していてもよい。
【００３６】
温度調整された加熱媒体を上記研磨テーブル内部に導入して上記感熱型接着剤を加熱してもよい。あるいは、上記研磨パッドの非接着面近傍に設けられた加熱装置により上記感熱型接着剤を加熱してもよい。温度調整された冷却媒体を上記研磨テーブル内部に導入して上記感熱型接着剤を冷却してもよい。あるいは、上記研磨パッドの非接着面近傍に設けられた冷却装置により上記感熱型接着剤を冷却してもよい。
【００３７】
この方法により、研磨パッド片の一部または全部を短時間でかつ容易に固定することができる。研磨パッドが物性変化を起こすのを避けるため、加熱温度は２００℃以下とするのが好ましく、より好ましくは１００℃以下とする。
【００３８】
上記第４の目的を達成するために、本発明の第５の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドと、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングとを備えている。研磨パッドは、上記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有する。研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、隣接する研磨パッド片の間に形成された開口を通して上記研磨対象物の表面に光を照射する光源を含む。また、研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記研磨対象物から反射した光を受光する受光部を含む。
【００３９】
本発明の第６の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、上記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドとを備える。また、研磨装置は、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングを備える。研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、隣接する研磨パッド片の間に形成された開口を通して上記研磨対象物の表面に光を照射する光源を含む。また、研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記研磨対象物から反射した光を受光する受光部を含む。
【００４０】
本発明の第７の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドとを備える。また、研磨装置は、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングを備える。研磨パッドは、少なくとも１つの光透過片と上記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片とを有する。また、研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記少なくとも１つの光透過片を通して上記研磨対象物の表面に光を照射する光源を含む。また、研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記研磨対象物から反射した光を受光する受光部を含む。
【００４１】
本発明の第８の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、少なくとも１つの光透過片と上記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドとを備える。また、研磨装置は、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングを備える。研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記少なくとも１つの光透過片を通して上記研磨対象物の表面に光を照射する光源を含む。また、研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記研磨対象物から反射した光を受光する受光部を含む。
【００４２】
このような構成により、研磨テーブルから研磨対象物の表面に、隣接する研磨パッド片の間に形成される開口を通して、または少なくとも１つの光透過片を通して光を照射することができる。研磨対象物で反射した光は、研磨テーブル内で受光される。このため、研磨中に研磨対象物の表面の膜厚測定や研磨工程の終点検出が可能となる。したがって、研磨の過不足を制御するように研磨工程を調整できる。この結果、生産性の向上を図ることができる。
【００４３】
本発明の第９の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドと、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングとを備える。研磨パッドは、上記研磨テーブルに固定される複数の研磨パッド片を有する。上記研磨パッド片のうち少なくとも１つは、少なくとも１つの貫通孔を有する。研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記貫通孔を通して上記研磨対象物の表面に光を照射する光源と、上記研磨テーブルに設けられ、上記研磨対象物から反射した光を受光する受光部とを含む。また、研磨装置は、上記少なくとも１つの貫通孔に位置合わせされた、測定流体を供給する流体供給路と、上記少なくとも１つの貫通孔に位置合わせされた、上記測定流体を排出する流体排出路とを含む。
【００４４】
本発明の第１０の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される複数の台座と、上記複数の台座に固定される複数の研磨パッド片を有する研磨パッドとを備える。研磨装置は、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングを含む。上記研磨パッド片のうち少なくとも１つには、少なくとも１つの貫通孔が形成される。上記台座のうち少なくとも１つには、少なくとも１つの貫通孔が形成される。また、研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記少なくとも１つの研磨パッド片および上記少なくとも１つの台座に形成された貫通孔を通して上記研磨対象物の表面に光を照射する光源を含む。研磨装置は、上記研磨テーブルに設けられ、上記研磨対象物から反射した光を受光する受光部を含む。また、研磨装置は、測定流体を供給する流体供給路と、上記測定流体を排出する流体排出路とを含む。上記流体供給路は、上記少なくとも１つの研磨パッド片および上記少なくとも１つの台座に形成された貫通孔に位置合わせされる。上記流体排出路は、上記少なくとも１つの研磨パッド片および上記少なくとも１つの台座に形成された貫通孔に位置合わせされる。
【００４５】
本発明の第１１の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、上記研磨テーブルの上面に固定される研磨パッドとを備える。また、研磨装置は、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングを備える。研磨パッドは、研磨液を流通させるための上記研磨パッドの上面の溝と、上記研磨液の流れを阻害する、上記溝に設けられた堰とを含む。
【００４６】
このように研磨パッドの上面に溝を形成することにより、研磨液を研磨界面、すなわち研磨対象物と研磨パッドの間に効率よく導入できるため、高価な研磨液の供給量を低減でき、運転コスト削減を図ることができる。溝に研磨液の流れを阻害する堰を設けることにより、溝を流れる研磨液の流れがこの堰で阻害されるので、研磨液を研磨界面にさらに効率よく導入できる。
【００４７】
本発明の第１２の態様によれば、研磨対象物を研磨する研磨装置が提供される。研磨装置は、研磨テーブルと、液晶材料からなる接着剤により上記研磨テーブルの上面に接着された研磨パッドとを備える。また、研磨装置は、上記研磨対象物を上記研磨パッドに押圧するトップリングを備える。
【００４８】
上述したように、液晶材料は高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する性質を有するから、研磨パッドを研磨テーブルに容易に接着し、研磨パッドを研磨テーブルから容易に脱着することができる。
【００４９】
本発明の上述した目的ならびにその他の目的および効果は、本発明の好ましい実施形態を一例として図示した添付図面と照らし合わせれば、以下に述べる説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の実施形態を図１Ａから図２１Ｂを参照して説明する。なお、同一または相当する構成要素には、図面を通して同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５１】
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す側面図であり、図１Ｂは図１Ａの平面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、この研磨装置は、上面に研磨パッド１１（研磨布）を貼り付けた研磨テーブル１０と、半導体ウェハなどの研磨対象物１３を保持するトップリング１２とを備えている。研磨テーブル１０とトップリング１２とは各々独立した回転数で回転する。トップリング１２は、一定の圧力で研磨対象物１３を研磨パッド１１上に押圧する。研磨パッド１１の上面に研磨液供給ノズル１４から研磨液Ｑが供給される。このようにして、研磨対象物１３の表面が平坦かつ鏡面に研磨される。
【００５２】
一般には研磨テーブル１０の上面には、該研磨テーブル１０と略同じ大きさの研磨パッド１１を１枚貼り付ける。研磨パッド１１の裏面には接着固定用の粘着シートが貼り付けられている。粘着シート面は保護膜で保護されている。使用時には、保護膜をはがし粘着シート面を露出させた上で、この面を研磨テーブル１０の上面に押し付けながら貼り付ける。その際空気が入り込まないように慎重に作業を行う必要がある。空気が入り込むとその箇所が浮いた状態になるためその箇所の研磨面圧が不良となる。また、接着力が強いので貼り付けてしまうと引き剥がすのは難しく、一旦引き剥がしてしまうと再接着は不可能である。したがって、貼り付けの位置決めに注意を要する。
【００５３】
図２Ａは、図１Ａに示される研磨装置内の研磨パッド１１を示す平面図である。図２Ａに示すように、研磨パッド１１は、複数の研磨パッド片１１１に分割されている。密度や硬度などの研磨パッドの物性が均一な研磨パッド１１を得るためには、できるだけ同じ物性の研磨パッド片１１１を選びこれを用いるのが望ましい。各々の研磨パッド片１１１の大きさは図示のものに限定されるものではない。例えば、図２Ｂに示すように、研磨パッド１１を、図２Ａに示す研磨パッド片の寸法よりも大きい寸法を有する複数の研磨パッド片１１１に分割してもよい。これらの場合において、半導体ウェハ等の研磨対象物１３よりも小さいことが望ましい。研磨パッド片１１１の面積が大きいと、その面内で研磨パッド片１１１の物性に疎密が出やすいので、研磨パッド片１１１の面積は小さいほどよい。研磨パッド片１１１の大きさが研磨対象物１３の大きさよりも小さければ、研磨対象物１３の研磨面内をより均一に研磨できるため、研磨対象物１３の研磨面内での研磨性能均一性を確保できる。
【００５４】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、各研磨パッド片１１１の形状は、円形の研磨テーブル１０の上面に余分の隙間なく効率よく小型の研磨パッド片１１１を配置する観点から正六角形が望ましいが、研磨パッド片１１１の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図３Ａに示すように、円形の研磨パッド２１を同心円状に分割しさらに放射線状に分割した形状の円弧状帯形状片２１１としてもよいし、あるいは、図３Ｂに示すように、円形の研磨パッド３１を矩形状片３１１に分割してもよい。また、図示しないが、正六角形と四角形など異なる形状の研磨パッド片同士を組み合わせて構成してもよい。
【００５５】
図４Ａは、本発明のさらに他の実施形態に係る研磨パッド４１を示す平面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡの部分を示す拡大図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、研磨パッド４１は研磨パッド片４１１に分割されている。各研磨パッド片４１１は、個別に着脱が可能なので、研磨パッド片４１１の材料物性や表面形状を任意に選択できるようになっている。
【００５６】
図５Ａは、本発明のさらに他の実施形態に係る研磨パッド５１を示す平面図である。研磨パッド５１は、発泡密度、架橋密度、硬度などの材料物性および溝や穴などのパッド表面形状が同一な研磨パッド片５１１に分割されている。研磨パッド片５１１は小さいものほど、研磨パッド片５１１の物性が均一になるので、それぞれの研磨パッド片５１１の大きさを半導体ウェハ等の研磨対象物１３の径よりも小さくし、かつ研磨対象物１３と同じ材料物性や表面形状とすれば、研磨対象物１３の研磨面内の研磨速度分布がより均一となる。
【００５７】
図５Ｂは、本発明のさらに他の実施形態に係る研磨パッド６１を示す平面図である。研磨パッド６１は、研磨パッド片６１１と、発泡密度、架橋密度、硬度などの材料物性または溝や穴などの表面形状が研磨パッド片６１１と異なる研磨パッド片６１２とを含んでいる。本実施形態では、研磨対象物１３の外周側の研磨速度は、研磨対象物１３中心領域の研磨速度と異なっている。研磨対象物１３の研磨面内に形成される膜の膜厚は不均一な場合がある。例えば、研磨対象物１３の外周が厚く、中心域が薄い場合がある。研磨後の膜厚は均一に揃える必要があるので、このような研磨対象物１３を研磨する場合には研磨対象物１３の外周領域を高い研磨速度で研磨する必要がある。
【００５８】
このために、図５Ｂに示すように、研磨パッド片６１１よりも研磨速度が高い特性を持つ研磨パッド片６１２を研磨テーブル１０の中心に配置する。研磨テーブル１０の中心付近に配置された研磨パッド片６１２は研磨対象物１３の外周部にのみに作用する。このように構成した研磨パッド６１を用いれば、膜厚の厚い研磨対象物１３の外周領域を高い研磨速度で研磨できるので、研磨後の研磨対象物１３の研磨面内の膜厚をより均一にすることができる。
【００５９】
材料物性や表面形状が異なる研磨パッド片６１２と研磨パッド片６１１の配置は、図示したものに限られない。研磨パッド片６１２と研磨パッド片６１１は、目的や研磨パッド６１の形状に応じて様々な方法により配置することができる。例えば、材料物性や表面形状の異なる研磨パッド片を研磨テーブル１０の外周部に配置してもよい。あるいは、材料物性や表面形状の異なる研磨パッド片を研磨テーブル１０上面で研磨対象物１３の中心が通過する領域に配置してもよい。
【００６０】
図６Ａは、本発明の一実施形態に係る研磨工具の固定構造を示す断面図である。図６Ａに示すように、研磨テーブル１０は、上面に複数の凹部１０１を有している。凹部は、研磨テーブル１０の上面に各々の研磨パッド片７１１を容易に位置決めできるように、該研磨パッド片７１１の形状と同一形状を有している。典型的には、それぞれの研磨パッド片７１１の裏面には接着剤層１５１が形成される。凹部１０１なしに研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の上面に接着固定する場合、接着剤層１５１が粘性を有するため、各々の研磨パッド片７１１の位置がずれる場合がある。ひとつひとつの研磨パッド片７１１を慎重に位置決めしていくと、研磨パッド片７１１の数が多くなると、貼り付けにかなりの時間を要する。本実施形態では、図６Ａに示すように、研磨テーブル１０は上面に凹部１０１を有するので、各々の研磨パッド片７１１をズレなく適切に位置決めすることができる。このため、研磨パッド片７１１を容易に短時間で研磨テーブル１０の上面に取り付けることができる。
【００６１】
図６Ｂは、本発明の他の実施形態に係る研磨工具の固定構造を示す断面図である。図６Ｂに示すように、図６Ａの凹部１０１に代えて、研磨テーブル１０は、凹部１０１と同様の目的で保持プレート７６を有している。すなわち、保持プレート７６は、研磨パッド片７１１と同じ形状の複数の貫通穴７６１を有している。保持プレート７６は、研磨テーブル１０の上面に載置される。保持プレート７６の貫通穴７６１に各々の研磨パッド片７１１を配置して位置決めする。このようにして、研磨パッド片７１１が研磨テーブル１０に接着固定される。この方法によれば、図６Ａに示すように、研磨テーブル１０にあらかじめ凹部１０１を形成する必要がない。保持プレート７６を変えるだけで貫通穴７６１の形状や配置を自由に選択できる。
【００６２】
図７Ａは、本発明の他の実施形態に係る研磨パッド８１の一部分を示す平面図である。図７Ａに示すように、研磨パッド８１は、六角形状の研磨パッド片８１１を有し、隣接する研磨パッド片８１１と８１１の間には隙間８７が形成されている。隙間８７どうしを連結させて研磨液が矢印８８に示すように流れる溝を形成している。多数の研磨パッド片８１１をこのように配置することで、研磨液が隙間８７で構成される溝を通して流通しやすくなり、研磨対象物と研磨パッド８１の間の研磨界面に研磨液を効率よく供給することができる。その結果、高価な研磨液を節約でき、運転コストの削減を図ることができる。
【００６３】
図７Ｂは、本発明のさらに他の実施形態に係る研磨パッド９１の一部分を示す平面図である。図７Ｂに示すように、研磨パッド９１は、矩形状の研磨パッド片９１１を有し、隣接する研磨パッド片９１１と９１１の間には隙間９７が形成されている。隙間９７どうしを連結させて研磨液が矢印９８に示すように流れる溝を形成している。多数の研磨パッド片９１１をこのように配置することで、研磨液が隙間９７で構成される溝を通して流通しやすくなり、研磨対象物と研磨パッド９１の間の研磨界面に研磨液を効率よく供給することができる。その結果、高価な研磨液を節約でき、運転コストの削減を図ることができる。
【００６４】
溝が深い場合は、研磨液が溝から溢れ出ずそのまま外部へ流出する場合もあり得る。これを防止するためには、図７Ａに示すように、屈折した溝を形成することが好ましい。このようにすれば、流通する研磨液が溝の屈折部で溝の壁面に当たり、研磨液が壁を乗り越えて研磨界面に供給されることになる。この作用をより高めるには、図８Ａに示すように、溝８７内に堰８９を設けるのが好ましい。このように堰８９を設けることにより、研磨液が溝８７を流れるときに、図８Ｂの矢印８８に示すように堰８９を乗り越えるので、研磨液を研磨界面に効率よく供給することができる。このような堰８９は、研磨面側に溝が形成されている研磨パッドにも適用できる。
【００６５】
堰８９の材質は、研磨パッド片８１１と同じ材料、または研磨パッド片８１１よりも摩耗しやすい材料で構成するのが望ましい。なお、形成される溝のパターンや堰８９の配置は、図示したものに限定されず、様々なパターンで溝を形成することができ、様々な方法により堰８９を配置することができる。例えば、すべての溝どうしが連結されている必要はなく一部が遮断されていてもよい。溝の幅は異なっていてもよい。すなわち、研磨パッド片８１１と８１１の間の一部には隙間８７を形成しなくてもよい。
【００６６】
図９Ａは、本発明の他の実施形態に係る研磨パッド１０１の一部分を示す平面図であり、図９Ｂは、図９Ａの部分断面図である。図９Ａに示すように、研磨パッド１０１は、六角形状の研磨パッド片１０１１を有し、隣接する研磨パッド片１０１１と１０１１の間には隙間１０７が形成されている。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、研磨テーブル１００は、研磨パッド片１０１１と１０１１との間の溝に、研磨テーブル１００を貫通する開口１１０を有している。研磨テーブル１００に設けた光源１１２から研磨対象物１３の研磨面１３ａに開口１１０を通して光１１４が照射される。研磨テーブル１００に設けた受光部２３でその反射光１１５が受光される。図９Ａは、研磨パッド片１０１１と１０１１との間の隙間１０７に開口１１０が形成された場合を示しているが、図９Ｃに示すように、小さい研磨パッド片１０１２と研磨パッド片１０１１との間のスペースに開口１１０を配置してもよい。いずれの場合も、研磨テーブル１００は、研磨テーブル１００を貫通する開口１１０のスペースを有している。したがって、研磨テーブル１００から研磨対象物１３の研磨面１３ａに対して光１１４を照射し、研磨テーブル１０でその反射光１１５を受光することができる。
【００６７】
図９Ｂに示すように、透光板１１１を研磨テーブル１００の上面に設けて、研磨テーブル１００の内部へ研磨液の侵入を防止してもよい。透光板は、図１０Ａに示すように平板形状１１１ａを有していてもよいし、図１０Ｂまたは図１０Ｃに示すように、研磨対象物に対向する曲面形状１１１ｂまたは１１１ｃを有していてもよい。透光板の上面が曲面であれば、その頂上部に研磨液が溜まりにくい。このような場合には、透光性が低下することがない。
【００６８】
図１１Ａは、本発明の他の実施形態に係る研磨パッド１２１の一部分を示す平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの部分断面図である。図１１Ａに示すように、研磨パッド１２１は、少なくとも１つの光透過片１２０を含む研磨パッド片１２１１を有している。図１１Ｂに示すように、研磨テーブル１０に設けた光源１１２から光透過片１２０を通って光１１４が照射され、研磨テーブル１０に設けた受光部１１３でその反射光１１５が受光される。光透過片３０の上面は研磨パッド片１２１１の上面と同じ面に位置することが好ましい。
【００６９】
光透過片１２０の材質は特に限定されるものではないが、３００ｎｍ以上の波長の光を透過する材料であることが望ましい。例えば、光透過片１２０は、研磨パッド片１２１１と同じ材質、例えばポリウレタンを含んでいてもよい。あるいは、光透過片１２０は、研磨パッド片１２１１と同等若しくはこれよりも摩耗しやすい材質のもの、石英ガラス、または液晶材料を含んでいてもよい。さらに、光透過片１２０は、これらの材料を２つ以上組み合わせてこれを重ねて構成したものでもよい。
【００７０】
開口１１０の形成方法や光透過片１２０の配置方法は図示のものに限られない。様々な方法により開口１１０を形成してもよく、様々な方法により光透過片１２０を配置してもよい。例えば、すべての研磨パッド片１２１１を光透過片１２０で構成してもよい。図１１Ｃは、図１１Ａに示す研磨パッド１２１の他の変形例を示す。
【００７１】
上記のように構成すれば、研磨中の研磨対象物１３の状態、例えば膜厚や異種材質の露出などをモニタすることができるので、研磨工程の終点検出が容易となる。したがって、研磨の過不足を制御するように研磨工程を調整できる。この結果、生産性の向上を図ることができる。
【００７２】
上述した目的で基板測定装置として水流タイプの測定装置を用いることができる。水流タイプの測定装置は、研磨テーブル内に水供給路と水排出路とを備える。流体供給路の供給ポートと流体排出路の排出ポートを研磨テーブルに設ける。研磨パッド片の１つ、または研磨パッド片の１つおよび台座の１つは、流体供給路の供給ポートおよび流体排出路の排出ポートに位置合わせされている。流体排出路および貫通孔または貫通孔を通って純水が基板に向けて噴射される。純水の水流中に２つの光ファイバが配置される。これらの光ファイバは、光源と受光部に接続される。光ファイバの一方を通して測定光が光源から基板に照射され、基板からの反射光が光ファイバの他方を通して受光部により受光される。このようにして、反射光に基づいて膜厚または異種材質の露出などをモニタすることができる。
【００７３】
このような構成により、純水のような測定流体が流体排出路を通って供給され、流体排出路を通って排出される。したがって、貫通孔は透明な純水で満たされ、研磨スラリが貫通孔に浸入することが防止され、これにより伝達光を用いた測定が可能となる。
【００７４】
図１２Ａから図１２Ｃは、本発明の他の実施形態に係る研磨工具を示す断面図である。図１２Ａから図１２Ｃに示すように、研磨パッド片７１１が、研磨テーブル１０の上面に貼り付けられている。図１２Ａにおいて、研磨パッド片７１１は、感熱型接着剤層１５１により研磨テーブル１０の凹部１０１に直接貼り付けられている。すなわち、接着剤層１５１は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する。
【００７５】
図１２Ｂにおいて、研磨パッド片７１１は、上側感熱型接着剤層１５１、台座２５１、下側感熱型接着剤層１５２により研磨テーブル１０の凹部１０１に貼り付けられている。すなわち、上側および下側感熱型接着剤層１５１および１５２は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する。それぞれの研磨パッド片７１１は、それぞれの台座２５１に貼り付けられ、それぞれの台座２５１は研磨テーブル１０の凹部１０１に下側感熱型接着剤層１５２によって貼り付けられる。
【００７６】
図１２Ｃにおいて、研磨パッド片７１１は、上側感熱型接着剤層１５１、台座２６１、下側感熱型接着剤層１５２により研磨テーブル１０の凹部１０２に貼り付けられている。すなわち、複数の研磨パッド片７１１は台座２６１に貼り付けられ、台座２６１は研磨テーブル１０の凹部１０２に下側感熱型接着剤層１５２によって貼り付けられる。
【００７７】
図１２Ａから図１２Ｃにおいて、各々の研磨パッド片７１１や台座２５１、２６１の位置決めを容易にするために、研磨テーブル１０に凹部１０１、１０２が形成されているが、研磨テーブル１０の上面に凹部１０１、１０２を設けずに、図６Ｂに示すような保持プレート７６を用いて位置決めしてもよい。また、感熱型接着剤として、液晶材料やホットメルト型接着剤を用いてもよい。
【００７８】
なお、ここでいう液晶材料とは、以下のような有機材料をいう。液晶材料は、分子の位置に関する長距離秩序が存在せず流体的である。しかしながら、配向に関しては長距離秩序（主として一軸性配向）をもち、弾性体的である液晶状態を有する。液晶材料には、結晶と等方性液体との中間状態として液晶状態を示す、サーモトロピック液晶と、溶液状態で配向の秩序をもつライオトロピック液晶とがあるが、ここで接着剤として用いるのは、サーモトロピック液晶である。
【００７９】
また、ホットメルト型接着剤とは、樹脂材、ワックス、可塑剤、粘着付与剤、酸化防止剤、充填剤からなる接着剤をいう。ホットメルト型接着剤の樹脂材として、エチレンと酢酸ビニルの共重合体が主体となった樹脂、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステルのいずれかを含む樹脂が好ましい。感熱型接着剤は、軟化・溶融温度が研磨パッド片７１１の物性に変化を与えない温度以下である２００℃以下であるものが好ましい。より具体的には、感熱型接着剤は、軟化・溶融温度が１００℃以下、さらに好ましくは７０℃以下であるものがよい。
【００８０】
図１３Ａから図１３Ｄは、本発明の一実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブル１０への固定方法を示す概略図である。図１３Ａから図１３Ｄは、研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の凹部１０１に直接貼り付ける手順を示す。図１３Ａに示すように、複数の研磨パッド片７１１の裏面に接着剤を塗布して接着剤層１５１を形成し、図１３Ｂに示すように、研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の凹部１０１内に配置する。接着剤層１５１の反対側の面である研磨パッド片７１１の非接着面を装置１２７により加圧する。このとき、装置１２７により接着剤層１５１を加熱して高温（２００℃以下、好ましくは１００℃、さらに好ましくは７０℃以下の高温）にして研磨パッド片７１１を凹部１０１の底面に接合する。その後、研磨パッド片７１１を常温まで冷却する。これにより、図１３Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を凹部１０１に直接貼り付ける。
【００８１】
あるいは、研磨パッド片７１１の非接着面を加圧する加圧装置１２８と、接着剤層１５１を研磨テーブル１０内から加熱および冷却する加熱・冷却装置１２９とを用いてもよい。すなわち、図１３Ａに示すように、複数の研磨パッド片７１１の裏面に接着剤を塗布して接着剤層１５１を形成し、図１３Ｄに示すように、研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の凹部１０１に配置する。研磨パッド片７１１を加圧装置１２８で加圧しつつ、研磨テーブル１０内に設けられた加熱・冷却装置１２９により接着剤層１５１を加熱して高温（２００℃以下、好ましくは１００℃、さらに好ましくは７０℃以下の高温）にして研磨パッド片７１１を凹部１０１の底面に接合する。その後、研磨パッド片７１１を常温まで冷却する。これにより、図１３Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を凹部１０１に直接貼り付ける。
【００８２】
例えば、装置１２７は、温度調整された高温流体またはその他の熱媒体を用いて研磨パッド片７１１を加熱し、温度調整された低温流体またはその他の冷却媒体を用いて研磨パッド片７１１を冷却する。例えば、加熱・冷却装置１２９は、研磨テーブル１０の内部に温度調整された高温流体またはその他の熱媒体を導入することにより研磨パッド片７１１を加熱し、また、研磨テーブル１０の内部に温度調整された低温流体またはその他の冷却媒体を導入することにより研磨パッド片７１１を冷却する。
【００８３】
図１３Ａから図１３Ｄに示すような手順を採用することにより、一度に複数の研磨パッド片７１１を直接研磨テーブル１０の上面に形成された複数の凹部１０１のそれぞれに貼り付けることができる。
【００８４】
図１４Ａから図１４Ｄは、本発明の別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブル１０への固定方法を示す概略図である。図１４Ａから図１４Ｄは、研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の凹部１０１に台座２５１を介して貼り付ける手順を示す。図１４Ａに示すように、研磨テーブル１０の複数の凹部１０１のそれぞれに台座２５１が接着剤層１５２を介して貼り付けられている。複数の研磨パッド片７１１の裏面に接着剤を塗布して接着剤層１５１を形成する。ここで、接着剤層１５１には上記高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤を用いる。接着剤層１５２には通常の接着剤を用いる。図１４Ｂに示すように、研磨パッド７１１を台座２５１に載置する。装置１２７により研磨パッド片７１１を加圧しながら、装置１２７により接着剤層１５１を加熱して高温（２００℃以下、好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは７０℃以下の高温）にして研磨パッド片７１１を台座２５１の上面に接合する。その後、研磨パッド片７１１を常温まで冷却する。これにより、図１４Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を凹部１０１に台座２５１を介して貼り付ける。
【００８５】
図１５Ａから図１５Ｃは、本発明のさらに別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブル１０への固定方法を示す概略図である。図１５Ａから図１５Ｃは、研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の凹部１０１に台座２５１を介して貼り付ける手順を示す。図１５Ａに示すように、研磨パッド片７１１の裏面に接着剤層１５１を介して台座２５１が貼り付けられている。台座２５１の裏面に接着剤を塗布して接着剤層１５２を形成する。ここで、接着剤層１５２には上記高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を増す性質を有する接着剤を用いるが、接着剤層１５１に通常の接着剤を用いる。図１５Ｂに示すように、加圧装置１２８により研磨パッド片７１１を加圧しながら、研磨テーブル１０の内部から加熱・冷却装置１２９により接着剤層１５２を加熱して高温（２００℃以下、好ましくは１００℃以下、さらに好ましくは７０℃以下の高温）にして台座２５１を凹部１０１の底面に接合する。その後、台座２５１を常温まで冷却する。これにより、図１５Ｃに示すように、台座２５１を介して研磨パッド片７１１を凹部１０１に貼り付ける。
【００８６】
図１５Ａから図１５Ｃに示すような手順を採用することにより、一度に複数の研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の上面に形成された複数の凹部１０１に台座２５１を介して貼り付けることができる。
【００８７】
図１６Ａから図１６Ｄは、本発明の一実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブル１０からの着脱方法を示す概略図である。図１６Ａから図１６Ｄは、研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の凹部１０１から剥がす手順を示す。図１６Ａに示すように、研磨パッド片７１１は、研磨テーブル１０の凹部１０１に接着剤層１５１により貼り付けられている。図１６Ｂに示すように、研磨パッド片７１１の非接着面近傍に設けられた加熱装置１３１により接着剤層１５１を加熱し高温にして接着剤層１５１の接着力を低減させる。そして、図１６Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を凹部１０１から脱着（剥離）する。あるいは、図１６Ｄに示すように、研磨テーブル１０の内部に設けられた加熱装置１３２により接着剤層１５１を加熱し高温にして接着剤層１５１の接着力を低減させる。そして、図１６Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を凹部１０１から脱着（剥離）してもよい。
【００８８】
図１７Ａから図１７Ｃは、本発明の別の実施形態に係る研磨パッド１０の研磨テーブルからの着脱方法を示す概略図である。図１７Ａから図１７Ｃは、台座２５１を介して凹部１０１に貼り付けた研磨パッド片７１１を台座２５１から剥がす手順を示す。図１７Ａに示すように、研磨パッド片７１１は研磨テーブル１０の凹部１０１に台座２５１を介して貼り付けられている。研磨パッド片７１１と台座２５１の間の接着剤層１５１は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤からなり、台座２５１と凹部１０１の間の接着剤層１５−２は通常の接着剤である。
【００８９】
図１７Ｂに示すように、研磨パッド片７１１の非接着面近傍に設けられた加熱装置１３１により接着剤層１５１を加熱し高温にして接着剤層１５１の接着力を低減させる。そして、図１７Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を台座２５１から脱着（剥離）する。
【００９０】
図１８Ａから図１８Ｃは、本発明のさらに別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブル１０からの着脱方法を示す概略図である。図１８Ａから図１８Ｃは、台座２５１を介して凹部１０１に貼り付けた研磨パッド片７１１を研磨テーブル１０の凹部１０１から台座２５１ごと剥がす手順を示す。図１８Ａに示すように、研磨パッド片７１１は、研磨テーブル１０の凹部１０１に台座２５１を介して貼り付けられている。研磨パッド片７１１と台座２５１の間の接着剤層１５１は通常の接着剤であり、台座２５１と凹部１０１の間の接着剤層１５２は高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤である。
【００９１】
図１８Ｂに示すように、研磨テーブル１０の内部に設けられた加熱装置１３２により接着剤層１５２を加熱し高温にして接着剤層１５２の接着力を低減させる。そして、図１８Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を研磨パッド片７１１の裏面に貼り付けられた台座２５１とともに凹部１０１から脱着（剥離）する。
【００９２】
図１９Ａから図１９Ｃは、本発明のさらに別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブル１０からの着脱方法を示す概略図である。図１９Ａから図１９Ｃは、台座２５１に接着剤層１５１を介して貼り付けた研磨パッド片７１１の一部を、研磨テーブル１０の凹部１０１に接着剤層１５２を介して接着した台座２５１から脱着するための手順を示す。図１９Ａに示すように、研磨パッド片７１１は、研磨テーブル１０の凹部１０１に接着された台座２５１に貼り付けられている。研磨パッド片７１１と台座２５１の間の接着剤層１５１は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤である。図１９Ｂに示すように、研磨パッド片７１１の非接着面近傍に設けられた加熱装置１３１により、研磨パッド片７１１の一部の接着剤層１５１を加熱し高温にすることにより、接着剤層１５１の接着力を低減させる。そして、図１９Ｃに示すように、研磨パッド片７１１を台座２５１から脱着（剥離）する。
【００９３】
図２０Ａから図２０Ｄは、本発明の実施形態に係る研磨工具を示す断面図である。図２０Ａから図２０Ｄは、研磨パッド片７１１および台座２５１の接着構成の例を示す。図２０Ａでは、研磨テーブル１０の凹部の底面をサンドブラスト法等により粗面化し、粗面１０１ａを形成している。粗面１０１ａと研磨パッド片７１１の間に接着剤層１５１を塗布し、研磨パッド片７１１を凹部１０１に貼り付ける。接着剤層１５１は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤である。このような構成により、接着剤層１５１の接着力が向上する。
【００９４】
また、図２０Ｂでは、通常の接着剤からなる接着剤層１５２により台座２５１が研磨テーブル１０の凹部１０１に貼り付けられている。台座２５１の上面をサンドブラスト法等により粗面化し、粗面２５１ａを形成している。粗面２５１ａと研磨パッド片７１１の間に接着剤層１５１を塗布し、研磨パッド片７１１を台座２５１に貼り付ける。接着剤層１５１は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤である。このような構成により、接着剤層１５１の接着力が向上する。
【００９５】
また、図２０Ｃでは、研磨テーブル１０の凹部１０１の底面をサンドブラスト法等により粗面化し、粗面１０１ａを形成している。粗面１０１ａと台座２５１との間に接着剤層１５２を塗布し、台座２５１を凹部１０１に貼り付ける。接着剤層１５２は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤である。研磨パッド片７１１は、通常の接着剤からなる接着剤層１５１により台座２５１の上面に貼り付けられる。このような構成により、接着剤層１５２の接着力が向上する。
【００９６】
また、図２０Ｄでは、研磨テーブル１０の凹部１０１の底面をサンドブラスト法等により粗面化し、粗面１０１ａを形成している。粗面１０１ａと台座２５１との間に接着剤層１５２を塗布し、台座２５１を凹部１０１に貼り付ける。接着剤層１５２は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤である。台座２５１の上面をサンドブラスト法等により粗面化し、粗面２５１ａを形成している。粗面２５１ａと研磨パッド片７１１の間に接着剤層１５２を塗布し、研磨パッド片７１１を台座２５１に貼り付ける。接着剤層１５２は、高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力を発現する性質を有する接着剤である。
【００９７】
上述したように、研磨パッド片７１１を貼り付ける凹部１０１の底面（図２０Ａ）、研磨パッド片７１１を貼り付ける台座２５１の上面（図２０Ｂ）、台座２５１が貼り付けられる凹部１０１の底面（図２０Ｃ）、台座２５１が貼り付けられる凹部１０１の底面と研磨パッド片７１１を貼り付ける台座２５１の上面（図２０Ｄ）をサンドブラスト法等により粗面化して粗面を形成する。これらの場合においては、接着剤の接着力を増すことができる。
【００９８】
なお、上述した例では、研磨パッド片７１１が貼り付けられる台座２５１を研磨テーブル１０に接着するために接着剤を用いたが、種々の方法により台座２５１を研磨テーブル１０に接着してもよい。例えば、台座２５１を真空吸着して研磨テーブル１０に固定してもよい。図２１Ａおよび図２１Ｂは、それぞれ研磨パッド片１１１１，１１１２，１１１３が貼り付けられた台座２５１１，２５１２，２５１３が真空吸着により研磨テーブル１０に固定された例を示す。図２１Ａおよび図２１Ｂに示すように、真空用バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３が真空ラインに設けられ、大気開放用バルブＶ２１，Ｖ２２，Ｖ２３が真空ラインに設けられている。バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３は、真空ライン１３３を介して真空源１３４に接続されている。
【００９９】
図２１Ａに示すように、バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を開放し、バルブＶ２１，Ｖ２２，Ｖ２３を閉じて、個々の台座１５１１，１５１２，１５１３を吸着して研磨パッド片１１１１，１１１２，１１１３を研磨テーブル１０に固定する。この状態で、図２１Ｂに示すように、バルブＶ１２を閉じ、バルブＶ２２を開き（または大気開放し）、バルブＶ１１，Ｖ１３を開き、バルブＶ２１，Ｖ２３を閉じる。その結果、研磨パッド片１１１２が取り付けられた台座２５１２のみを研磨テーブル１０から着脱または剥離できる。研磨パッド片１１１２を有する台座２５１２を研磨テーブルに再度取り付ける場合には、バルブ２２を閉じ、バルブＶ１２を開ける。
【０１００】
バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３は、特定のタイプのバルブに限られるものではないが、電気信号により開閉可能な電磁式バルブが好ましい。図２１Ａおよび図２１Ｂに示す例では、台座２５１１，２５１２，２５１３が研磨テーブル１０に個々に取り付けられ、研磨テーブル１０から個々に着脱されているが、台座２５１１，２５１２，２５１３の取付および着脱はこの例に限られない。例えば、複数の台座２５１１，２５１２，２５１３を同時に真空引きを解除した上で同時に交換し、同時に真空吸着してもよい。あるいは、複数の台座を同時に真空引きを解除した後、一部の台座を同時に交換し、その後真空吸着を行ってもよい。
【０１０１】
例えば、研磨テーブル１０はＳｉＣなどの熱伝導性の高い材料で構成し、また、台座２５１１，２５１２，２５１３を樹脂材などの熱伝導性の低い材料で構成してもよい。これにより、研磨パッド片１１１１，１１１２，１１１３および台座２５１１，２５１２，２５１３を効果的に研磨テーブル１０に取り付け、研磨テーブル１０から着脱することができる。
【０１０２】
本発明に係る研磨装置においては、研磨テーブルの上面に貼り付け固定する研磨パッドの上面に研磨液を流通させるための溝を形成してもよい。さらに、溝に研磨液の流れを阻害する堰を設けてもよい。これにより、研磨液を研磨界面、すなわち研磨対象物と研磨パッドの間に効率よく導入できるため、高価な研磨液の供給量を低減でき、運転コストの削減を図ることができる。また、溝部に研磨液の流れを阻害する堰を設けることにより、研磨液を研磨界面にさらに効率よく導入できる。
【０１０３】
本発明に係る研磨装置においては、１枚の研磨パッドを液晶材料からなる接着剤により研磨テーブル上面に接着固定する。上述したように、液晶材料は、研磨パッドの物性が変質しない温度範囲の高温で軟化して接着力が低下し、常温で硬化して接着力が発現する性質を有するから、研磨パッドを研磨テーブルに容易に接着でき、研磨テーブルから容易に剥離できる。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態を図示および説明したが、特許請求の範囲に記載された範囲内において種々の変形および改良が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、半導体ウェハ等の研磨対象物を平坦かつ鏡面状に研磨する研磨工具に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】図１Ａは本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す側面図であり、図１Ｂは図１Ａの平面図である。
【図２】図２Ａは図１Ａに示される研磨装置内の研磨パッドを示す平面図であり、図２Ｂは図２Ａの示される研磨パッドの変形例を示す平面図である。
【図３】図３Ａは本発明の他の実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図３Ｂは本発明のさらに他の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図４】図４Ａは本発明のさらに他の実施形態に係る研磨パッドを示す平面図であり、図４Ｂは図４ＡのＡの部分を示す拡大図である。
【図５】図５Ａは本発明の他の実施形態に係る研磨パッドを示す平面図であり、図５Ｂは本発明のさらに他の実施形態に係る研磨パッドを示す平面図である。
【図６】図６Ａは本発明の一実施形態に係る研磨工具の固定構造を示す断面図であり、図６Ｂは本発明の他の実施形態に係る研磨工具の固定構造を示す断面図である。
【図７】図７Ａは本発明の他の実施形態に係る研磨パッドの一部分を示す平面図であり、図７Ｂは本発明のさらに他の実施形態に係る研磨パッドの一部分を示す平面図である。
【図８】図８Ａは図７Ａに示される研磨パッドの改良例を示す平面図であり、図８Ｂは図８Ａの断面図である。
【図９】図９Ａは本発明の他の実施形態に係る研磨パッドの一部分を示す平面図であり、図９Ｂは図９Ａの部分断面図であり、図９Ｃは図９Ａに示される研磨パッドの変形例を示す平面図である。
【図１０】図１０Ａから図１０Ｃは図９Ｂに示される透光板の例を示す断面図である。
【図１１】図１１Ａは本発明の他の実施形態に係る研磨パッドの一部分を示す平面図であり、図１１Ｂは図１１Ａの部分断面図であり、図１１Ｃは図１１Ａの示される研磨パッドの変形例を示す平面図である。
【図１２】図１２Ａから図１２Ｃは本発明の他の実施形態に係る研磨工具を示す断面図である。
【図１３】図１３Ａから図１３Ｄは本発明の一実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブルへの固定方法を示す概略図である。
【図１４】図１４Ａから図１４Ｄは本発明の別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブルへの固定方法を示す概略図である。
【図１５】図１５Ａから図１５Ｃは本発明のさらに別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブルへの固定方法を示す概略図である。
【図１６】図１６Ａから図１６Ｄは本発明の一実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブルからの着脱方法を示す概略図である。
【図１７】図１７Ａから図１７Ｃは本発明の別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブルからの着脱方法を示す概略図である。
【図１８】図１８Ａから図１８Ｃは本発明のさらに別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブルからの着脱方法を示す概略図である。
【図１９】図１９Ａから図１９Ｃは本発明のさらに別の実施形態に係る研磨パッドの研磨テーブルからの着脱方法を示す概略図である。
【図２０】図２０Ａから図２０Ｄは本発明の実施形態に係る研磨工具を示す断面図である。
【図２１】図２１Ａから図２１Ｂは本発明に係る研磨パッドを示す断面図である。
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【国際調査報告】
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