(57)【要約】【課題】研磨パッドの剥離を防止した研磨部材の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る研磨部材の製造方法は、複数の凸部２８，２８，…が設けられる位置に対応して形成された複数の抜き穴３２，３２，…を有する薄板状の第１研磨パッド部材３１をプレート部材２６に貼り付ける第１の工程と、基端側が抜き穴３２とほぼ同じ断面形状を有するとともに先端側が凸部２８と同じ形状を有する第１研磨パッド部材３１よりも厚い複数の第２研磨パッド部材３３をそれぞれ、第１の工程でプレート部材２６に貼り付けた第１研磨パッド部材３１の抜き穴３２に第２研磨パッド部材３３の基端側を挿入するようにしてプレート部材２６に貼り付け、第１研磨パッド部材３１および第２研磨パッド部材３３から複数の凸部２８，２８，…を有する研磨パッド２７を形成する第２の工程とを有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に並んだ複数の凸部を有して被研磨物を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが貼り付けられた基材とを備えて構成される研磨部材の製造方法であって、
前記複数の凸部が設けられる位置に対応して形成された複数の抜き穴を有する薄板状の第１研磨パッド部材を前記基材に貼り付ける第１の工程と、
基端側が前記抜き穴とほぼ同じ断面形状を有するとともに先端側が前記凸部と同じ形状を有する前記第１研磨パッド部材よりも厚い複数の第２研磨パッド部材をそれぞれ、前記第１の工程で前記基材に貼り付けた前記第１研磨パッド部材の前記抜き穴に前記第２研磨パッド部材の基端側を挿入するようにして前記基材に貼り付け、前記第１研磨パッド部材および第２研磨パッド部材から前記複数の凸部を有する前記研磨パッドを形成する第２の工程とを有することを特徴とする研磨部材の製造方法。
【請求項２】
同一平面上に並んだ複数の凸部を有して被研磨物を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが貼り付けられた基材とを備えて構成される研磨部材の製造方法であって、
薄板状の研磨パッド部材をプレス加工することで前記複数の凸部を有する前記研磨パッドを形成するプレス工程を有することを特徴とする研磨部材の製造方法。
【請求項３】
被研磨物を保持する保持装置と、前記保持装置に保持された前記被研磨物を研磨可能な研磨部材とを備え、前記研磨部材を前記被研磨物に当接させながら相対移動させて前記被研磨物の研磨を行うように構成された研磨装置において、
前記研磨部材は、同一平面上に並んだ複数の凸部を有して前記被研磨物を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが貼り付けられた基材とを有し、請求項１もしくは請求項２に記載の研磨部材の製造方法により製造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、半導体ウェハやガラス基板等の被研磨物を研磨する研磨部材の製造方法および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ（以下、ウェハと称する）やガラス基板等といった被研磨物の表面を平坦化する研磨装置として、例えば、ウェハをその被研磨面が露出する状態で保持するウェハ保持装置と、このウェハ保持装置に保持されたウェハの被研磨面と対向する研磨パッドが貼り付けられた研磨部材を保持する研磨ヘッドとを備え、これら双方を回転させた状態で研磨パッドをウェハの被研磨面に押し付け、且つ研磨部材を両者の接触面内方向に揺動させてウェハを研磨する構成のものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、このような機械的研磨に加え、研磨パッドとウェハとの接触面に研磨剤（スラリー）を供給して研磨剤の化学的作用により上記研磨を促進させる化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ）を行うＣＭＰ装置も知られている。
【０００３】
このような構成の研磨装置を用いたウェハの研磨加工は、研磨ヘッドとともに研磨パッドを回転させながらウェハ保持装置に回転保持されたウェハの被研磨面に当接させて行われ、このとき、研磨パッドは回転しながらウェハに対して水平方向へ往復運動をすることで、ウェハの全表面が均一に研磨加工される。なおこのとき、研磨パッドにスラリーを定着させるため、研磨パッドの表面に縦横（ＸＹ方向）に延びる溝を所定の幅および深さで形成しているが、研磨パッドを揺動させずに研磨パッドおよび被研磨物の回転だけで研磨を行う研磨方式では、小さなペレット状（円柱状）に形成した複数の研磨パッドを研磨部材の基材に貼り付けた構成の方が、スラリー定着には有効であることが知られている。
【特許文献１】特許第２９６８７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなペレット状の研磨パッドを研磨部材の基材に直接貼り付けた場合、研磨パッド部材が研磨中の回転運動等により生じる剪断応力で剥離するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、研磨パッドの剥離を防止した研磨部材の製造方法および研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、第１の発明に係る研磨部材の製造方法は、同一平面上に並んだ複数の凸部を有して被研磨物を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが貼り付けられた基材とを備えて構成される研磨部材の製造方法であって、前記複数の凸部が設けられる位置に対応して形成された複数の抜き穴を有する薄板状の第１研磨パッド部材を前記基材に貼り付ける第１の工程と、基端側が前記抜き穴とほぼ同じ断面形状を有するとともに先端側が前記凸部と同じ形状を有する前記第１研磨パッド部材よりも厚い複数の第２研磨パッド部材をそれぞれ、前記第１の工程で前記基材に貼り付けた前記第１研磨パッド部材の前記抜き穴に前記第２研磨パッド部材の基端側を挿入するようにして前記基材に貼り付け、前記第１研磨パッド部材および第２研磨パッド部材から前記複数の凸部を有する前記研磨パッドを形成する第２の工程とを有している。
【０００７】
また、第２の発明に係る研磨部材の製造方法は、同一平面上に並んだ複数の凸部を有して被研磨物を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが貼り付けられた基材とを備えて構成される研磨部材の製造方法であって、薄板状の研磨パッド部材をプレス加工することで前記複数の凸部を有する前記研磨パッドを形成するプレス工程を有している。
【０００８】
また、本発明に係る研磨装置は、被研磨物を保持する保持装置と、前記保持装置に保持された前記被研磨物を研磨可能な研磨部材とを備え、前記研磨部材を前記被研磨物に当接させながら相対移動させて前記被研磨物の研磨を行うように構成された研磨装置において、前記研磨部材は、同一平面上に並んだ複数の凸部を有して前記被研磨物を研磨する研磨パッドと、前記研磨パッドが貼り付けられた基材とを有し、請求項１もしくは請求項２に記載の研磨部材の製造方法により製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、研磨パッドの剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る研磨装置の代表例であるＣＭＰ装置（化学的機械的研磨装置）の一部を図１に示している。このＣＭＰ装置Ｃは、その研磨工程に従って、カセットインデックス部、洗浄部、および研磨部から構成され、また研磨部は、４分割されたインデックステーブルのそれぞれの区画に設けられる３つの研磨室と１つの搬送室とから構成されるが、本実施形態では、そのうちの１つの研磨室について説明を行う。
【００１１】
搬送室からガラス基板等のワークＷが搬入される研磨室１には、４分割されてステッピングモータ等の作動により９０度毎に回動送りされるインデックステーブル２と、研磨アーム３と、ドレッシング装置４と、パッド交換台５と、表面形状測定装置６とが配設されている。インデックステーブル２のそれぞれの区画には、被研磨物である正方形板状のワークＷを裏面から吸着保持する保持装置１０が配設されており、ワークＷを吸着保持して研磨室１に移動させる。この保持装置１０は、インデックステーブル２に水平面内で回転自在に支持されており、インデックステーブル２の内部に配設された図示しない電動モータやエアモータ等の駆動手段により高速回転される。
【００１２】
研磨アーム３は、インデックステーブル２に対して水平方向に旋回可能で、且つ、鉛直方向に上下動可能に構成されている。この研磨アーム３の揺動端部には研磨ヘッド２０が回転自在に取り付けられており、この研磨ヘッド２０は、図２に示すように、パッドプレート２５が取り付けられたキャリア部材２１を着脱可能に保持するようになっている。キャリア部材２１は円盤形に形成されており、ピン部材等を用いた嵌合により研磨ヘッド２０の下端部に着脱可能に装着される。
【００１３】
キャリア部材２１の下側には、パッドプレート２５の形状に合わせた嵌合穴部（図示せず）が形成され、この嵌合穴部にＯリング等を用いてパッドプレート２５を嵌合させることにより、パッドプレート２５がキャリア部材２１に着脱可能に取り付けられる。また、キャリア部材２１の内部には、図示しない真空源と繋がる吸着穴（図示せず）が形成されており、真空源を用いて吸着穴に負圧を作用させることで、キャリア部材２１の嵌合穴部に取り付けられたパッドプレート２５を吸着保持できるようになっている。
【００１４】
パッドプレート２５は、樹脂製のプレート部材２６と、プレート部材２６の表面側（下面側）に貼り付けられた研磨パッド２７とを有して構成され、前述したように、キャリア部材２１の嵌合穴部に着脱可能に取り付けられる。また、パッドプレート２５は、樹脂製のプレート部材２６を用いた使い捨ての研磨部材であり、このような使い捨ての研磨部材を用いることで、キャリア部材２１に対するパッドプレート２５の着脱交換作業を容易にしている。
【００１５】
プレート部材２６は、ＰＥＴ（ポリエチレン−テレフタラート）等の樹脂材料を用いて円盤形に形成され、ワークＷの表面（被研磨面）を平坦に研磨可能な研磨パッド２７が両面接着テープ等（接着剤を用いてもよい）を用いてプレート部材２６の表面側（下面側）に貼り付けられている。なお、プレート部材２６の材質は、研磨液に浸食されないものであれば問題ないが、手軽に入手でき加工がし易く、かつ廃棄するときに公害上の問題を起こしにくいものとしてＰＥＴが好ましい。
【００１６】
研磨パッド２７は、図３に示すように、発泡ポリウレタン等の樹脂材料を用いてプレート部材２６とほぼ同じ外径を有するドーナツ円盤形に形成され、プレート部材２６の表面側（下面側）における中心部近傍が研磨パッド２７に覆われずに露出するようになっている。研磨パッド２７の表面側（下面側）には、同一平面上に並んだ複数の円柱状の凸部２８，２８，…が形成され、各凸部２８，２８，…の先端表面（下端面）にワークＷの表面（被研磨面）に当接して研磨を行う研磨面２９が形成される。そして、各凸部２８，２８，…同士の間に形成された溝部により、研磨加工の際に研磨剤（スラリー）の拡散が促進されるようになっている。
【００１７】
このような研磨ヘッド２０は、研磨アーム３内に配設された図示しない回転駆動機構により回転駆動されて、水平面内で高速回転自在に構成される。また、研磨ヘッド２０は、上述の保持装置１０の回転方向と逆方向に回転駆動され、研磨パッド２７（パッドプレート２５）をワークＷに当接させながら高速に相対回転させることにより、ワークＷの表面（被研磨面）が平坦に研磨される。さらに、研磨ヘッド２０は、図１に示すように、研磨アーム３の回動により、保持装置１０、ドレッシング装置４、パッド交換台５、および表面形状測定装置６の上方にそれぞれ移動することができるようになっている。
【００１８】
なお、図１で示されるドレッシング装置４は、ワークＷを研磨加工することによって研磨パッド２７に生じた目詰まりや目の不揃いを修正（ドレッシング、目立て）する装置であり、詳細図示を省略するが、表面にダイヤモンド砥粒等が固着されて回転自在なディスクと、ドレッシングされた研磨パッドの表面に純水を噴射して研磨パッドを純水洗浄する洗浄ノズルを有している。また、パッド交換台５は使用後の研磨パッド２７を新品のものに交換するための装置であり、表面形状測定装置６は研磨パッド２７の表面形状を測定するための装置である。
【００１９】
このような構成のＣＭＰ装置Ｃを用いたワークＷの研磨加工は、研磨ヘッド２０とともに研磨パッド２７（パッドプレート２５）を回転させながら、研磨パッド２７の研磨面２３を保持装置１０に回転保持されたワークＷの表面（被研磨面）に当接させて行われ、研磨アーム３により研磨ヘッド２０（パッドプレート２５）を揺動させてワークＷに対する研磨位置を移動させていくことで、ワークＷの全表面が平坦に研磨加工される。なおこのとき、研磨パッド２７とワークＷとの間に研磨剤（スラリー）が供給される。
【００２０】
ワークＷの研磨が所定回数終了すると、研磨アーム３の作動により、研磨ヘッド２０が保持装置１０の上方からドレッシング装置４の上方に移動し、そこで研磨パッド２７のドレッシングが行われる。ドレッシング終了後、研磨アーム３の作動により、研磨ヘッド２０がドレッシング装置４の上方から表面形状測定装置６の上方に移動し、そこで研磨パッド２７の表面形状（溝深さやパッド厚さ等）が測定される。
【００２１】
パッド厚さや溝深さが規定の値未満となっていた場合には、研磨ヘッド２０をパッド交換台５の上方に移動させて研磨パッド２７（パッドプレート２５）の交換を行い、さらに研磨ヘッド２０を保持装置１０の上方に移動させて新しくワークＷの研磨を行う。一方、パッド厚さや溝深さが規定の値以上である場合には、研磨ヘッド２０を保持装置１０の上方に戻して新しいワークＷの研磨を開始する。
【００２２】
さて、このようにワークＷの研磨加工を行う研磨部材（パッドプレート２５）の製造方法について、図４に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。まず、プレート部材２６および研磨パッド２７を、射出成形等によりそれぞれ製造する（ステップＳ１０１）。この部品製造工程において、研磨パッド２７については、図５（ｂ）に示すように、薄いドーナツ円盤形（薄板状）の第１研磨パッド部材３１および、第１研磨パッド部材よりも厚い円柱状（ペレット状）の第２研磨パッド部材３３をそれぞれ製造する。
【００２３】
第１研磨パッド部材３１には、前述した研磨パッド２７の凸部２８，２８，…が設けられる位置に対応して複数の抜き穴３２，３２，…が形成され、抜き穴３２，３２，…（凸部２８，２８，…）の数に対応して複数の第２研磨パッド部材３３が形成されることになる。また、抜き穴３２の径は、第２研磨パッド部材３３の径よりも僅かに大きい径を有しており、これにより第２研磨パッド部材３３の基端側が抜き穴３２とほぼ同じ断面形状となって、第２研磨パッド部材３３の基端側を抜き穴３２に挿入（嵌入）することができる。また、第２研磨パッド部材３３は、先端側の形状が凸部２８と同じ形状となるように円柱状に形成される。
【００２４】
プレート部材２６および研磨パッド２７（第１研磨パッド部材３１および第２研磨パッド部材３３）をそれぞれ製造すると、第１研磨パッド部材３１をプレート部材２６の表面（平面）に貼り付ける（ステップＳ１０２）。この第１組立工程においては、図５（ａ）に示すように、両面接着テープ等を用いて、第１研磨パッド部材３１をプレート部材２６の表面に貼り付ける。
【００２５】
そして、第１研磨パッド部材３１をプレート部材２６の表面に貼り付けると、第２研磨パッド部材３３を第１研磨パッド部材３１の抜き穴３２からプレート部材２６の表面に貼り付ける（ステップＳ１０３）。この第２組立工程においては、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、第１組立工程でプレート部材２６に貼り付けた第１研磨パッド部材３１の抜き穴３２に、両面接着テープ等を用いて、第２研磨パッド部材３３の基端側を挿入（嵌入）するようにしてプレート部材２６に貼り付ける。このように、第１研磨パッド部材３１および第２研磨パッド部材３３から、複数の凸部２８，２８，…を有する研磨パッド２７を形成し、プレート部材２６に研磨パッド２７が貼り付けられたパッドプレート２５が完成する。
【００２６】
これにより、第２研磨パッド部材３３の基端側を第１研磨パッド部材３１の抜き穴３２に挿入（嵌入）するようにしてプレート部材２６に貼り付けることで、第２研磨パッド部材３３の基端部側方が第１研磨パッド部材３１に支持されるため、研磨中の回転運動等により生じる剪断応力に対して、研磨パッド２７の凸部２８，２８，…（基端側）の強度が向上する。そのため、本実施形態による研磨部材（パッドプレート２５）の製造方法によれば、研磨パッド２７の剥離を防止することが可能になる。
【００２７】
特に、本実施形態のようなＣＭＰ装置Ｃを構成する研磨部材（パッドプレート２５）に本発明を適用することで、高い効果を得ることができる。また、第１研磨パッド部材３１のプレート部材２６に対する位置決めを正確に行うことにより、プレート部材２６（および第１研磨パッド部材３１）を基準として抜き穴３２の位置を決めることが可能になるため、第２研磨パッド部材３３の貼り付け誤差を低減させることができる。
【００２８】
次に、研磨部材（パッドプレート２５）の製造方法における変形例について、図６に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。変形例に係る研磨部材（パッドプレート２５）の製造方法では、まず、プレート部材２６および研磨パッド２７を、射出成形等によりそれぞれ製造する（ステップＳ２０１）。この部品製造工程において、研磨パッド２７については、薄いドーナツ円盤形（薄板状）の研磨パッド部材４１を射出成形により成形する工程と、図７（ａ）〜（ｃ）に順に示すように、当該研磨パッド部材４１を上下の金型４６，４７を有するプレス加工機４５によりプレス加工（圧縮成形）することで、複数の凸部２８，２８，…を有する研磨パッド２７を形成するプレス工程とを有している。
【００２９】
そして、プレート部材２６および研磨パッド２７をそれぞれ製造すると、研磨パッド２７をプレート部材２６の表面（平面）に貼り付ける（ステップＳ２０２）。この組立工程においては、両面接着テープ等を用いて、研磨パッド２７をプレート部材２６の表面に貼り付ける。このように、薄いドーナツ円盤形（薄板状）の研磨パッド部材４１から、プレス加工により複数の凸部２８，２８，…を有する研磨パッド２７を形成し、プレート部材２６に研磨パッド２７を貼り付けてパッドプレート２５が完成する。
【００３０】
これにより、各凸部２８，２８，…の基端側が研磨パッド２７の薄板部分に繋がっているため、研磨中の回転運動等により生じる剪断応力に対して、研磨パッド２７の凸部２８，２８，…（基端側）の強度が向上する。そのため、変形例に係る研磨部材（パッドプレート２５）の製造方法によっても、研磨パッド２７の剥離を防止することが可能になる。また、プレス加工により複数の凸部２８，２８，…を有する研磨パッド２７を形成することで、上下の金型４６，４７に形成された凸部等の形状が研磨パッド部材４１に転写されるため、凸部等の形状（凸部の径、凸部間の溝幅、溝深さ等）を一定にすることができ、また、研磨パッド２７の生産性が向上する。
【００３１】
なお、上述の実施形態において、研磨部材（パッドプレート２５）の下方において保持装置１０によりワークＷが吸着保持される研磨装置について説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、研磨部材の上方において保持装置によりワークが吸着保持される構成の研磨装置にも用いることができる。
【００３２】
また、上述の実施形態において、被研磨物であるワークＷが、ガラス基板のように正方形板状に形成されているが、これに限られるものではなく、半導体ウェハのように円盤状に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る研磨装置の一例であるＣＭＰ装置の平面図である。
【図２】研磨ヘッドの側面図である。
【図３】研磨部材（パッドプレート）の平面図である。
【図４】研磨部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】プレート部材に第１および第２研磨パッド部材を貼り付ける様子を示す模式図である。
【図６】変形例に係る研磨部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】プレス加工により研磨パッドを形成する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｃ  ＣＭＰ装置（研磨装置）              Ｗ  ワーク（被研磨物）
１０  保持装置
２５  パッドプレート（研磨部材）        ２６  プレート部材（基材）
２７  研磨パッド                        ２８  凸部
２９  研磨面
３１  第１研磨パッド部材                ３２  抜き穴
３３  第２研磨パッド部材
４１  研磨パッド部材（変形例）
【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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