(57)【要約】      （修正有）【課題】バッキング材及びテンプレートを容易に交換できる研磨装置を提供する。【解決手段】ワーク１１を保持する研磨ヘッド２０と、表面に研磨パッドが貼付された定盤と、研磨ヘッド２０と定盤とを相対的に回転させる回転機構とを備え、研磨ヘッド２０は、保持プレート２６と、保持プレート２６に保持されるテンプレートアセンブリ３２とを含み、テンプレートアセンブリ３２は、ワーク１１に当接してワーク１１を研磨パッドの研磨面へ押圧するバッキング材３４と、バッキング材３４のワーク１１に当接する面側でバッキング材３４に固定されワーク１１の周囲を囲んで保持する環状のテンプレート３６とを有し、保持プレート２６に密着フィルム３０を介して着脱自在に固定される構成とした。【選択図】図２
2016049606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持する研磨ヘッドと、表面に研磨パッドが貼付された定盤と、前記研磨ヘッドと前記定盤とを相対的に回転させる回転機構とを備え、
前記研磨ヘッドは、保持プレートと、前記保持プレートに保持されるテンプレートアセンブリとを含み、
前記テンプレートアセンブリは、ワークに当接して前記ワークを前記研磨パッドの研磨面へ押圧するバッキング材と、前記バッキング材の前記ワークに当接する面側で前記バッキング材に固定され前記ワークの周囲を囲んで保持する環状のテンプレートとを有し、前記保持プレートに密着フィルムを介して着脱自在に固定されることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
ワークを保持する研磨ヘッドと、表面に研磨パッドが貼付された定盤と、前記研磨ヘッドと前記定盤とを相対的に回転させる回転機構とを備え、
前記研磨ヘッドは、保持プレートと、前記保持プレートに保持されるテンプレートアセンブリとを含み、
前記テンプレートアセンブリは、ワークに当接して前記ワークを前記研磨パッドの研磨面へ押圧するバッキング材と、前記バッキング材の外周縁に配置され前記ワークの周囲を囲んで保持する環状のテンプレートとを有し、前記保持プレートに密着フィルムを介して着脱自在に固定されることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等のワークを研磨する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層化が進められており、半導体ウェーハの表面を高い精度で平坦化することが重要になっている。半導体ウェーハ等のワークを平坦化する方法としては、機械的研磨による平坦化効果を化学的作用で増大させるＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing：化学的機械的研磨）が広く知られている。
【０００３】
ＣＭＰでは、砥粒を分散させた研磨液を供給しながら、ワークを研磨パッドの研磨面に押し付けて研磨する。このＣＭＰには、例えば、研磨パッドが貼付された定盤と、ワークを保持する保持プレートを含む研磨ヘッドと、研磨液を供給する研磨液供給機構とを備える研磨装置が使用される。
【０００４】
上述した研磨装置において、保持プレートの下面には、ワークを均一に加圧するためのバッキング材と、ワークの形状に対応した環状のテンプレートとが固定されている（例えば、特許文献１参照）。バッキング材の表面をワークに接触させて、テンプレートでワークの外周を保持することで、研磨中の横ずれによるワークの飛び出しを防ぎ、また、ワークの外周部に掛かる圧力を緩和して過剰な研磨を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−３５３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した研磨装置では、ワークのサイズや形状を変更する度に、バッキング材やテンプレートを交換する必要がある。ところが、バッキング材及びテンプレートは、両面テープや接着剤で保持プレートに固定されているので、例えば、多品種少量の生産を行う場合等には、交換に要する時間が相対的に長くなって十分な生産性を維持できないという問題があった。また、バッキング材及びテンプレートを、本来の寿命まで使っていないのにも拘わらず破棄しなければならないという無駄が発生していた。
【０００７】
これに対し、テンプレートを用いずに密着性の高いフィルムでワークを保持する方式の研磨装置も検討されている。この方式では、密着性の高いフィルムによって、サイズや形状の異なる様々なワークを保持できるので、多品種少量の生産を行う場合にも、上述のような生産性の低下や無駄の発生を防ぐことができる。
【０００８】
しかしながら、この方式では、テンプレートを用いる方式のようにワークの外周部に掛かる圧力を緩和できないので、ワークの外周部が過剰に研磨されるいわゆる縁だれ現象が発生してしまう。また、ワークとフィルムとの密着性が高くなり過ぎて、ワークの取り外しに長い時間を要してしまうことがある。さらに、ワークとフィルムとの間に研磨液が染み込んで密着性が低下し、加工精度を維持できなくなるという問題も発生していた。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッキング材及びテンプレートを容易に交換できる研磨装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、ワークを保持する研磨ヘッドと、表面に研磨パッドが貼付された定盤と、前記研磨ヘッドと前記定盤とを相対的に回転させる回転機構とを備え、前記研磨ヘッドは、保持プレートと、前記保持プレートに保持されるテンプレートアセンブリとを含み、前記テンプレートアセンブリは、ワークに当接して前記ワークを前記定盤の研磨面へ押圧するバッキング材と、前記バッキング材の前記ワークに当接する面側で前記バッキング材に固定され前記ワークの周囲を囲んで保持する環状のテンプレートとを有し、前記保持プレートに密着フィルムを介して着脱自在に固定されることを特徴とする研磨装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、ワークを保持する研磨ヘッドと、表面に研磨パッドが貼付された定盤と、前記研磨ヘッドと前記定盤とを相対的に回転させる回転機構とを備え、前記研磨ヘッドは、保持プレートと、前記保持プレートに保持されるテンプレートアセンブリとを含み、前記テンプレートアセンブリは、ワークに当接して前記ワークを前記研磨パッドの研磨面へ押圧するバッキング材と、前記バッキング材の外周縁に配置され前記ワークの周囲を囲んで保持する環状のテンプレートとを有し、前記保持プレートに密着フィルムを介して着脱自在に固定されることを特徴とする研磨装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る研磨装置では、バッキング材と環状のテンプレートとを有するテンプレートアセンブリが密着フィルムを介して保持プレートに固定されるので、両面テープや接着剤等で固定される場合に比べて、テンプレートアセンブリ（バッキング材及びテンプレート）を容易に交換できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】研磨装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】ワークを保持した状態の研磨ヘッドを模式的に示す断面図である。
【図３】テンプレートアセンブリを取り外した研磨ヘッドを模式的に示す分解断面図である。
【図４】第１変形例に係る研磨ヘッドを模式的に示す分解断面図である。
【図５】第２変形例に係る研磨ヘッドを模式的に示す分解断面図である。
【図６】第３変形例に係る研磨ヘッドを模式的に示す分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、半導体ウェーハに代表される板状のワーク１１を研磨する研磨装置２を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の研磨装置２は、テーブル状の研磨パッド固定ユニット４を備えている。
【００１５】
研磨パッド固定ユニット４は、ステンレスやセラミックス等の材料でなる円盤状の定盤６を含む。定盤６の下面には、スピンドル８を介してモータ等の回転機構１０が連結されており、定盤６は、回転機構１０から伝達される回転力によって、スピンドル８の周りの回転方向Ａに所定の速度で回転する。定盤６の上面（表面）には、発泡硬質ポリウレタン等でなる研磨パッド１２が貼付されている。
【００１６】
研磨パッド固定ユニット４の上方には、研磨液供給機構１４が配置されている。研磨液供給機構１４は、研磨液供給源（不図示）に接続された供給ノズル１６を含み、研磨パッド１２の上面（研磨面）に研磨液１３を供給する。研磨液１３としては、例えば、砥粒が分散されたスラリーや砥粒を含まないアルカリ溶液が使用される。
【００１７】
また、研磨液供給機構１４と干渉しない位置には、ワーク保持ユニット１８が配置されている。ワーク保持ユニット１８は、ワーク１１を保持する円盤状の研磨ヘッド２０を含む。研磨ヘッド２０の上部には、スピンドル２２を介して駆動機構２４が連結されている。
【００１８】
駆動機構２４は、モータ等の回転機構及びシリンダ等の加圧機構を含む。研磨ヘッド２０は、加圧機構（駆動機構２４）によって、研磨パッド１２に押圧され、回転機構（駆動機構２４）から伝達される回転力で、スピンドル２２の周りの回転方向Ｂに所定の速度で回転する。
【００１９】
図２は、ワーク１１を保持した状態の研磨ヘッド２０を模式的に示す断面図である。図２に示すように、研磨ヘッド２０は、ステンレスやセラミックス等の材料でなる円盤状の保持プレート２６を含む。保持プレート２６の下面には、アクリル系又は天然ゴム系の接着剤２８を介して密着フィルム３０が貼着されている。ただし、接着剤２８の材質は特に限定されず、任意に変更できる。
【００２０】
密着フィルム３０の下面には、ワーク１１を保持するテンプレートアセンブリ３２が配置されている。テンプレートアセンブリ３２は、ワーク１１の上面（この場合、研磨されない面）が当接する円形のバッキング材３４と、バッキング材３４の下面（ワーク１１に当接する面）側に固定されたテンプレート３６とを含む。このバッキング材３４の上面（後述する基材の平滑面）を密着フィルム３０（後述する密着層３０ｂ）の下面に密着させることで、テンプレートアセンブリ３２は保持プレート２６に固定（保持）される。
【００２１】
密着フィルム３０は、ＰＥＴ等でなる板状の基材３０ａを含んでいる。基材３０ａの下面側には、密着層３０ｂが設けられている。密着層３０ｂは、例えば、シリコーンゴム、ウレタン等の低硬度材料で形成されており、バッキング材３４（基材の平滑面）に対して密着性を示すが、接着性を示さない。また、密着層３０ｂの厚みは、例えば、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度とすることが好ましい。このような密着フィルム３０を用いることで、保持プレート２６に対してテンプレートアセンブリ３２を着脱可能に固定できる。
【００２２】
バッキング材３４は、例えば、ＰＥＴ等でなり、少なくとも一方側に平滑面を有する基材と、この基材の他方側の面に成長させたスエード調のウレタンフォーム等でなるバッキングフィルムとを含み、ワーク１１より大径に形成されている。ワーク１１を水で湿らせたバッキングフィルムに密着させることで、ワーク１１はバッキング材３４に固定される。このバッキング材３４により、ワーク１１を略均等な圧力で研磨パッド１２に押圧できる。
【００２３】
テンプレート３６は、ガラスエポキシ等の材料を用いてワーク１１の外周を囲む環状に形成されており、バッキング材３４に固定されたワーク１１の周囲を囲んで保持する。このテンプレート３６によって、ワーク１１の外周部に掛かる圧力を緩和し、ワーク１１の外周部の過剰な研磨を防ぐことができる。
【００２４】
このように構成された研磨装置２では、テンプレートアセンブリ３２が密着フィルム３０を介して保持プレート２６に固定されるので、両面テープや接着剤等で固定される場合に比べてテンプレートアセンブリ３２を容易に交換できる。図３は、テンプレートアセンブリ３２を取り外した研磨ヘッド２０を模式的に示す分解断面図である。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態の研磨装置２では、テンプレートアセンブリ３２が保持プレート２６に接着されておらず、密着しているだけなので、テンプレートアセンブリ３２に下向きの力を加えることで、密着フィルム３０（密着層３０ｂ）とバッキング材３４の基材との界面でテンプレートアセンブリ３２を容易に取り外すことができる。
【００２６】
一方、密着フィルム３０（密着層３０ｂ）にテンプレートアセンブリ３２を当接させて保持プレート２６に向かう上向きの力を加えれば、テンプレートアセンブリ３２を保持プレート２６に固定できる。研磨工程では、加圧機構（駆動機構２４）でワーク１１を研磨パッド１２の上面に押圧するので、反作用でバッキング材３４は密着フィルム３０に押圧される。
【００２７】
そのため、回転機構１０及び駆動機構２４（回転機構）で定盤６及び研磨ヘッド２０を相互に回転させても、保持プレート２６からテンプレートアセンブリ３２がずれることはない。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態とは異なる態様で研磨ヘッドを構成しても良い。図４は、第１変形例に係る研磨ヘッド４０を模式的に示す分解断面図である。なお、図４では、図２及び図３と同等の部材に共通の符号を付している。
【００２９】
図４に示すように、第１変形例に係る研磨ヘッド４０は、保持プレート２６を含んでいる。保持プレート２６の下面には、密着フィルム３０、接着剤２８、及びテンプレートアセンブリ３２がこの順序で配置されている。具体的には、テンプレートアセンブリ３２を構成するバッキング材３４の上面（基材が露出する面）に、密着フィルム３０の基材３０ａ側が接着されている。
【００３０】
基材３０ａの上面側には、上述した密着層３０ｂが設けられている。密着層３０ｂは、保持プレート２６に対して密着性を示すが、接着性を示さない。この密着フィルム３０の上面（密着層３０ｂ）を保持プレート２６の下面に密着させることで、テンプレートアセンブリ３２を保持プレート２６に固定できる。
【００３１】
第１変形例に係る研磨ヘッド４０でも、テンプレートアセンブリ３２が密着フィルム３０を介して保持プレート２６に固定されるので、両面テープや接着剤等で固定される場合に比べてテンプレートアセンブリ３２を容易に交換できる。
【００３２】
具体的には、テンプレートアセンブリ３２に下向きの力を加えることで、保持プレート２６と密着フィルム３０との界面でテンプレートアセンブリ３２を容易に取り外すことができる。
【００３３】
図５は、第２変形例に係る研磨ヘッド５０を模式的に示す分解断面図である。なお、図５では、図２〜図４と同等の部材に共通の符号を付している。図５に示すように、第２変形例に係る研磨ヘッド５０の構成は、第１変形例に係る研磨ヘッド４０の構成に類似している。具体的には、保持プレート２６の下面に、密着フィルム３０、接着剤２８、及びテンプレートアセンブリ３２がこの順序で配置されている。
【００３４】
ただし、第１変形例では、バッキング材３４の下面外周部分にテンプレート３６が固定されたテンプレートアセンブリ３２を用いているが、第２変形例では、バッキング材３４の外周縁にテンプレート３６が配置されたテンプレートアセンブリ３２を用いている。
【００３５】
すなわち、第１変形例では、環状のテンプレート３６の内径がバッキング材３４の径より小さくなっているが、第２変形例では、環状のテンプレート３６の内径がバッキング材３４の径と略等しくなっている。第２変形例に係る研磨ヘッド５０でも、上述の効果を得ることができる。
【００３６】
図６は、第３変形例に係る研磨ヘッド６０を模式的に示す分解断面図である。なお、図６では、図２〜図５と同等の部材に共通の符号を付している。図６に示すように、第３変形例に係る研磨ヘッド６０では、保持プレート２６の下面に、密着フィルム３０、及びテンプレートアセンブリ３２がこの順序で配置されている。
【００３７】
例えば、第１変形例では、ＰＥＴ等でなる基材と、ウレタンフォーム等でなるバッキングフィルムとを含むバッキング材３４を用いているが、第３変形例では、バッキングフィルムのみでなるバッキング材３８を用いる。
【００３８】
図６に示すように、第３変形例に係るバッキング材３８は、密着フィルム３０の基材３０ａ側に、バッキングフィルムを形成することで実現される。すなわち、密着フィルム３０の基材３０ａは、バッキング材３８の基材としても機能する。
【００３９】
第３変形例に係る研磨ヘッド６０でも、上述の効果を得ることができる。また、この第３変形例では、接着剤２８とバッキング材３８の基材とを省略できるので、低コスト化も可能である。
【００４０】
その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００４１】
２  研磨装置
４  研磨パッド固定ユニット
６  定盤
８  スピンドル
１０  回転機構
１２  研磨パッド
１４  研磨液供給機構
１６  供給ノズル
１８  ワーク保持ユニット
２０，４０，５０，６０  研磨ヘッド
２２  スピンドル
２４  駆動機構（回転機構）
２６  保持プレート
２８  接着剤
３０  密着フィルム
３０ａ  基材
３０ｂ  密着層
３２  テンプレートアセンブリ
３４，３８  バッキング材
３６  テンプレート
１１  ワーク
１３  研磨液
【図１】
2016049606.tif 000003
【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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