特許7386979ウエハー研磨ヘッド、ウエハー研磨ヘッドの製造方法及びそれを備えたウエハー研磨装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-16
(45)【発行日】2023-11-27
(54)【発明の名称】ウエハー研磨ヘッド、ウエハー研磨ヘッドの製造方法及びそれを備えたウエハー研磨装置
(51)【国際特許分類】
B24B 37/32 20120101AFI20231117BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20231117BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20231117BHJP
【ＦＩ】
B24B37/32 Z
B24B37/10
H01L21/304 622G
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022520590
(86)(22)【出願日】2019-10-23
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-12
(86)【国際出願番号】 KR2019013927
(87)【国際公開番号】W WO2021066242
(87)【国際公開日】2021-04-08
【審査請求日】2022-04-27
(31)【優先権主張番号】10-2019-0121299
(32)【優先日】2019-10-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】517354250
【氏名又は名称】エスケイ・シルトロン・カンパニー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】スン，ジェ・チェル
【審査官】須中 栄治
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１３－５０７７６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２８７１５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０６９３５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０６８３５１２５（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ１／００－５７／０４
Ｈ０１Ｌ２１／３０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベース基板、前記ベース基板の縁部に配置されるガイドリング、前記ガイドリングと前記ベース基板を接合する接着物質、前記ガイドリングの外側面に形成されたラウンド面、及び前記ベース基板の一面に塗布された接着剤を含むテンプレートアセンブリーと、前記ラウンド面にコーティングされる第１コーティング層と、
前記ベース基板を固定し、前記テンプレートアセンブリーを支持するラバーチャックと、
前記接着剤及び前記接着物質の外周面にコーティングされる第２コーティング層とを含み、
前記第１コーティング層は、２ｍｍ～５ｍｍの厚さと、前記ガイドリングのラウンド加工された部分の幅よりも大きい幅とを有する、ウエハー研磨ヘッド。
【請求項2】
前記第１及び第２コーティング層はエポキシコーティング層である、請求項１に記載のウエハー研磨ヘッド。
【請求項3】
前記第１及び第２コーティング層はエポキシとポリマーを２：１～４：１の質量比で含む、請求項１に記載のウエハー研磨ヘッド。
【請求項4】
前記第２コーティング層の厚さは前記第１コーティング層の厚さと同じかそれより小さい厚さを有する、請求項１に記載のウエハー研磨ヘッド。
【請求項5】
前記第２コーティング層は１ｍｍ～５ｍｍの厚さを有する、請求項４に記載のウエハー研磨ヘッド。
【請求項6】
前記第２コーティング層は前記ラバーチャックから前記第１コーティング層までの長さを有する、請求項１に記載のウエハー研磨ヘッド。
【請求項7】
ベース基板の縁部に複数の層からなるガイドリングを結合する段階と、前記ガイドリングの縁部をラウンド加工する段階と、
前記ガイドリングのラウンド面に第１コーティング層をコーティングする段階と、
前記ベース基板とラバーチャックを固定する段階と、
前記ラバーチャックから前記第１コーティング層まで接着剤及び接着物質の外周面に第２コーティング層をコーティングする段階とを含み、
前記第１コーティング層は、２ｍｍ～５ｍｍの厚さと、前記ガイドリングの前記ラウンド加工された部分の幅よりも大きい幅とを有するようにコーティングされる、ウエハー研磨ヘッドの製造方法。
【請求項8】
前記第２コーティング層は、エポキシとポリマーを２：１～４：１の比で含む材料を塗布して乾燥させる、請求項７に記載のウエハー研磨ヘッドの製造方法。
【請求項9】
前記乾燥は、４５℃以上で１次乾燥させ、常温で２次乾燥させる、請求項８に記載のウエハー研磨ヘッドの製造方法。
【請求項10】
前記第２コーティング層は、エポキシとポリマーを含む材料を１ｍｍ～５ｍｍの厚さに塗布する、請求項７に記載のウエハー研磨ヘッドの製造方法。
【請求項11】
請求項１～６のいずれか一項に記載のウエハー研磨ヘッドと、研磨パッドが付着され、前記ウエハー研磨ヘッドの下に配置される研磨テーブルとを含む、ウエハー研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はウエハー研磨装置に関し、より詳しくはウエハー研磨に用いられる研磨ヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンウエハーの製造工程は、単結晶インゴット（Ｉｎｇｏｔ）を製造するための単結晶成長（Ｇｒｏｗｉｎｇ）工程と、単結晶インゴットをスライシング（Ｓｌｉｃｉｎｇ）して薄板状のウエハーを収得するスライシング（Ｓｌｉｃｉｎｇ）工程と、スライシング工程によって収得されたウエハーの破断や歪みを防止するためにそのエッジを加工するエッジグラインディング（Ｅｄｇｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程と、ウエハーに残存する機械的加工による損傷（Ｄａｍａｇｅ）を除去するラッピング（Ｌａｐｐｉｎｇ）工程と、ウエハーを鏡面化する研磨（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程と、研磨されたウエハーに付着された研磨剤や異物を除去する洗浄（Ｃｌｅａｎｉｎｇ）工程とからなる。
【0003】
このうち、ウエハー研磨工程は、１次研磨、２次研磨、３次研磨などの多くの段階によって遂行することができ、ウエハー研磨装置によって遂行することができる。
【0004】
一般的なウエハー研磨装置は、研磨パッドが付着された定盤と、ウエハーを取り囲み、定盤上で回転する研磨ヘッド（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｈｅａｄ）と、研磨パッドにスラリーを供給するスラリー噴射ノズルとを含んでなることができる。
【0005】
研磨工程のうち、定盤は定盤回転軸によって回転することができ、研磨ヘッドはヘッド回転軸によって研磨パッドと密着した状態で回転することができる。ここで、スラリー噴射ノズルによって供給されたスラリーは研磨ヘッドに位置するウエハーに浸透しながら研磨パッドと接触するウエハーを研磨することができる。
【0006】
一方、最後の研磨工程であるＦＰ（Ｆｉｎａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程では、ラバーチャック（Ｒｕｂｂｅｒ ｃｈｕｃｋ）と、ラバーチャックに付着され、ウエハーを固定させるテンプレートアセンブリー（Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とを備える研磨ヘッドを用いる。
【0007】
図１はテンプレートアセンブリーの平面図、図２ａは図１の線ＩＩ－ＩＩ’についての断面図であり、テンプレートアセンブリー及びラバーチャックを示し、図２ｂは図１のテンプレートアセンブリーとラバーチャックが結合された研磨ヘッドにウエハーが装着された状態を示す。
【0008】
図１及び図２に示すように、テンプレートアセンブリー１０は、バックマテリアル（Ｂａｃｋ Ｍａｔｅｒｉａｌ）とも呼ばれる円盤状フィルム２０と、円盤状フィルム２０の上面外周部にホットメルトシート（Ｈｏｔ－ｍｅｌｔ Ｓｈｅｅｔ）３０ａを介して接着されたガイドリング（Ｇｕｉｄｅ Ｒｉｎｇ）３０とを含むことができる。
【0009】
ガイドリング３０は円盤状フィルム２０に着座されたウエハーＷ（図２ｂ）を取り囲むように円形の内周面を有することができる。ガイドリング３０は多数枚のエポキシガラス（ｅｐｏｘｙ ｇｌａｓｓ）を圧着してその厚さを調整することができる。
【0010】
ここで、テンプレートアセンブリー１０は消耗材であり、ラバーチャック５０に着脱できるように構成される。したがって、テンプレートアセンブリー１０の下端にはラバーチャック５０との結合のための両面接着剤２０ａが塗布され、両面接着剤２０ａは離型紙２０ｂによって覆われている。
【0011】
テンプレートアセンブリー１０の付着過程は、まずラバーチャック５０を予熱（Ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ）し、その表面をメタノールで洗浄（ｃｌｅａｎｉｎｇ）する。次いで、テンプレートアセンブリー１０をラバーチャック５０に位置させ、離型紙２０ｂを徐々に剥ぎ取りながら両面テープ２０ａが位置する円盤状フィルム２０をラバーチャック５０に付着させる。
【0012】
図２ｂに示すように、テンプレートアセンブリー１０がラバーチャック５０に付着されれば、ラバーチャック５０はテンプレートアセンブリー１０が下側に位置するように研磨ヘッドに装着される。そして、テンプレートアセンブリー１０のガイドリング３０の内側にはウエハーＷが装着され、テンプレートアセンブリー１０は研磨パッドと接することになる。
【0013】
一方、研磨工程を遂行しているうち、研磨ヘッドと研磨パッドとの間にはスラリーを供給しながらウエハーの研磨を遂行する。ところで、研磨の際に発生する熱によってラバーチャックとテンプレートアセンブリーに含まれた粘着層（接着剤）がスラリーに溶出すれば、ウエハーを汚染させてウエハーの平坦度品質を低下させるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
したがって、本発明は、研磨工程を遂行しているうち、ラバーチャックとテンプレートアセンブリーに含まれた粘着層がスラリーに溶出することを防止してウエハーの平坦度品質を向上させることができるウエハー研磨装置用研磨パッド及びそれを備えたウエハー研磨装置を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は、ベース基板、前記ベース基板の縁部に配置されるガイドリング、及び前記ガイドリングと前記ベース基板を接合する接着物質を有するテンプレートアセンブリーと、前記接着物質の外周面及び前記ガイドリングの外周面にコーティングされる第２コーティング層とを含むウエハー研磨ヘッドを提供する。
【0016】
前記第２コーティング層はエポキシコーティング層であってもよい。
【0017】
前記第２コーティング層はエポキシとポリマーを２：１～４：１の質量比で含むことができる。
【0018】
前記第２コーティング層は１ｍｍ～５ｍｍの厚さを有することができる。
【0019】
一方、本発明は、ベース基板、前記ベース基板の縁部に配置されるガイドリング、前記ガイドリングと前記ベース基板を接合する接着物質、前記ガイドリングの外側面に形成されたラウンド面、及び前記ベース基板の一面に塗布された接着剤を含むテンプレートアセンブリーと、前記ラウンド面にコーティングされる第１コーティング層と、前記ベース基板を固定し、前記テンプレートアセンブリーを支持するラバーチャックと、前記接着剤及び前記接着物質の外周面にコーティングされる第２コーティング層とを含むウエハー研磨ヘッドを提供する。
【0020】
前記第１及び第２コーティング層はエポキシコーティング層であってもよい。
【0021】
前記第１及び第２コーティング層はエポキシとポリマーを２：１～４：１の質量比で含むことができる。
【0022】
前記第２コーティング層の厚さは前記第１コーティング層の厚さと同じかそれより小さい厚さを有することができる。
【0023】
前記第２コーティング層は１ｍｍ～５ｍｍの厚さを有することができる。
【0024】
前記第２コーティング層は前記ラバーチャックから前記第１コーティング層までの長さを有することができる。
【0025】
一方、本発明は、ベース基板の縁部に複数の層からなるガイドリングを結合する段階と、前記ガイドリングの縁部をラウンド加工する段階と、前記ガイドリングのラウンド面に第１コーティング層をコーティングする段階と、前記ベース基板とラバーチャックを固定する段階と、前記ラバーチャックから前記第１コーティング層まで前記接着剤及び前記接着物質の外周面に第２コーティング層をコーティングする段階とを含むウエハー研磨ヘッドの製造方法を提供する。
【0026】
前記第２コーティング層は、エポキシとポリマーを２：１～４：１の比で含む材料を塗布して乾燥させることができる。
【0027】
前記乾燥は、４５℃以上で１次乾燥させ、常温で２次乾燥させることができる。
【0028】
前記第２コーティング層は、前記エポキシとポリマーを含む材料を１ｍｍ～５ｍｍの厚さに塗布することができる。
【0029】
一方、本発明は、前述したいずれか一形態のウエハー研磨ヘッドと、研磨パッドが付着され、前記ウエハー研磨ヘッドの下に配置される研磨テーブルとを含むウエハー研磨装置を提供する。
【発明の効果】
【0030】
このように、本発明のウエハー研磨ヘッド及びそれを備えたウエハー研磨装置は、研磨工程を遂行しているうち、ラバーチャックとテンプレートアセンブリーに含まれた粘着層が第２コーティング層によって覆われているので、スラリーに溶出するおそれがなく、ウエハーの平坦度品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】テンプレートアセンブリーの平面図である。
【0032】
【0033】
【0034】
【図3】本発明の実施例によるウエハー研磨ヘッドを示す図である。
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【図8】比較例として互いに異なるテンプレートアセンブリーを有する研磨ヘッドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、本発明は添付図面及び実施例についての説明によって明らかになるであろう。実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパターンの「上（ｏｎ）」にまたは「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものとして記載される場合、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「他の層を介して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成されるものの全部を含む。また、各層の上または下に対する基準は図面を基準に説明する。
【0040】
図面で、大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張または省略されるかまたは概略的に示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさをそのまま反映するものではない。また、同じ参照番号は図面の説明で同じ要素を指す。以下、添付図面に基づいて実施例を説明する。
【0041】
図３は本発明の実施例によるウエハー研磨ヘッドを示す図である。
【0042】
図３に示すように、本実施例のウエハー研磨装置１は、大別して、ウエハー研磨ヘッド５と、研磨テーブル７とを含むことができる。研磨テーブル７は定盤と呼ばれることができ、上面には研磨パッド８が装着されることができる。
【0043】
ウエハー研磨ヘッド５は、ボディー５００、バックプレート５１０、ラバーチャック５２０などを含んでなることができる。
【0044】
ボディー５００は研磨ヘッド５の主体を成し、昇降可能に構成されることができる。ボディー５００はセラミックまたはステンレススチールなどからなり、圧縮空気が流入することができる空圧ライン６００が設けられることができる。空圧ライン６００を通してボディー５００の内部には圧縮空気が流入して、バックプレート５１０とラバーチャック５２０との間には膨張空間５３０が形成されることができる。膨張空間５３０は圧縮空気によって容積が変化することができる。
【0045】
バックプレート５１０はボディー５００の下側に配置され、ラバーチャック５２０が装着されることができる。バックプレート５１０はボディー５００にボルトなどで固定されることができる。詳細に示されてはいないが、バックプレート５１０の内部には、上述した空圧ライン６００を介して圧縮空気が流動することができる空気流入路が形成されることができる。
【0046】
ラバーチャック５２０はバックプレート５１０の下側に配置され、バックプレート５１０の外周面を取り囲むようにバックプレート５１０に結合される。ラバーチャック５２０は圧縮空気によって厚さが可変し、膨張しながらウエハーＷを押圧することができる。
【0047】
ラバーチャック５２０はゴム材からなることができ、ラバーチャック５２０の縁部は固定手段によって固定されることができる。また、ラバーチャック５２０は縁部の膨張に不利であることがあるので、ラバーチャック５２０の縁部を中央部より薄く形成することができる。
【0048】
ラバーチャック５２０の下部にはテンプレートアセンブリー１００が装着される。ラバーチャック５２０は研磨工程のうちに下方に膨張しながらテンプレートアセンブリー１００を押圧して、ウエハーＷが研磨パッド８と密着するようにすることができる。テンプレートアセンブリー１００はラバーチャック５２０と接しながらウエハーＷを固定的に支持することができる。
【0049】
テンプレートアセンブリー１００は、バックマテリアル（Ｂａｃｋ Ｍａｔｅｒｉａｌ）とも呼ばれるベース基板１２０と、ベース基板１２０の上面外周部にホットメルトシート（Ｈｏｔ－ｍｅｌｔ Ｓｈｅｅｔ）１３５（図４参照）を介して接着されたガイドリング（Ｇｕｉｄｅ Ｒｉｎｇ）１３０とを含むことができる。
【0050】
ここで、ベース基板１２０は円盤状フィルムと呼ばれることができる。ガイドリング１３０はベース基板１２０に着座されたウエハーＷを取り囲むように円形の内周面を有することができる。ガイドリング１３０は、多数枚のエポキシガラス（ｅｐｏｘｙ ｇｌａｓｓ）を圧着してその厚さを調整することができる。ガイドリングはウエハーＷを支持するので、支持部と呼ばれることができる。
【0051】
参考までに、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）またはエポキシ樹脂は熱硬化性プラスチックの１種であり、水と天気の変化によく耐え、早く固まり、接着力が強い。接着剤、強化プラスチック、鋳型、保護用コーティングなどに使用する。エポキシは、機械的強度、耐水性、電気的特性などに優れるが、その他に硬化の際に収縮しないことと接着性が非常に大きいという点で、注型品や積層板としてかつ接着剤として使われている。
【0052】
ここで、テンプレートアセンブリー１００は消耗材であり、ラバーチャック５２０に着脱可能に構成される。したがって、テンプレートアセンブリー１００の一面にはラバーチャック５２０との結合のための両面接着剤１２０ａが塗布されることができる。ラバーチャック５２０との結合に先立ち、両面接着剤１２０ａの一面はテンプレートアセンブリー１００に付着され、他面は離型紙（図示せず、図２ａの２０ｂ参照）によって覆われられている。図３には、離型紙が除去されたテンプレートアセンブリー１００がラバーチャック５２０に装着された状態が示されている。
【0053】
上述したように、テンプレートアセンブリー１００には、ベース基板１２０とガイドリング１３０との接着、ベース基板１２０とラバーチャック５２０との付着のために、接着剤または接着物質などの粘着層が存在する。このような粘着層は、ウエハー研磨工程のうち、スラリーとの接触や高温環境によってスラリーに溶出すれば、ウエハーを汚染させてウエハーの平坦度品質を低下させるおそれがある。
【0054】
したがって、本発明はこのような問題を予め防止することができるテンプレートアセンブリー及びラバーチャックを備えるウエハー研磨ヘッド及びその製造方法を提供することができる。
【0055】
【0056】
【0057】
まず、図４の（ａ）に示すように、ベース基板１２０を準備する。ベース基板１２０は、ウエハー研磨工程の際にウエハーＷの一面と接触したままでウエハーＷを押圧する役割を果たす。研磨ヘッド５にテンプレートアセンブリー１００を付着するために、ベース基板１２０の第１面には接着剤１２０ａを付着することができる。例えば、接着剤１２０ａとして両面接着剤を使うことができる。接着剤１２０ａの一面には離型紙（図示せず）が付着されることができる。
【0058】
ベース基板１２０の一面には上述した接着剤１２０ａが付着され、他面の外周部にはガイドリング１３０が付着されることができる。ガイドリング１３０の内側とベース基板１２０の他面にはウエハーＷが置かれる。
【0059】
ベース基板１２０は、ウエハーＷの形状に対応するように、円盤状を有することができる。したがって、前述したように、ベース基板１２０は円盤状フィルムと呼ばれることができる。ベース基板１２０の直径はウエハーＷの直径より大きくなることができる。
【0060】
次いで、図４の（ｂ）に示すように、ベース基板１２０の縁部にガイドリング１３０を積層する。ガイドリング１３０は、ウエハーＷの研磨工程の際、研磨ヘッド５でウエハーＷをガイドしながら支持する役割を果たす。ガイドリング１３０の内周面は、ウエハーＷを収容することができるほどに十分な直径を有しなければならない。
【0061】
このために、ガイドリング１３０はベース基板１２０の外周面に所定の厚さに接着されることができる。ガイドリング１３０は、複数の層１３１、１３２、１３３、１３４が積層されて所望の厚さを得ることができる。例えば、ガイドリング１３０はエポキシガラス（ｅｐｏｘｙ ｇｌａｓｓ）などからなることができる。
【0062】
ガイドリング１３０は接着物質１３５を介してベース基板１２０上に固定されることができる。例えば、接着物質１３５はホットメルトシート（ｈｏｔ ｍｅｌｔ ｓｈｅｅｔ）などを使うことができ、粘着層を成す。
【0063】
ガイドリング１３０が接着物質１３５によってベース基板１２０に接着された後には、図５の（ａ）に示すように、ガイドリング１３０の縁部をラウンド加工することができる。例えば、ベース基板１２０上に積層されたガイドリング１３０の上層の外側面をラウンド形に柔らかに加工することができる（以下、ラウンド面１３０ａという）。ここで、外側面はウエハーＷと接触することができる部分の反対方向を意味する。
【0064】
以下、ガイドリング１３０にラウンド面１３０ａを形成するラウンド加工過程を詳細に説明すれば次のようである。
【0065】
まず、ガイドリング１３０の上層の外側面をサンドペーパー（ｓａｎｄ ｐａｐｅｒ）などでラウンド状を有するように１次研磨する。この際、マスク（図示せず）などを使うことにより、加工しようとする部分を除いた残りの部分のガイドリング１３０を保護することができる。
【0066】
１次研磨の後には、エアクリーニング（ａｉｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ）などの工程によって、残っているサンド（ｓａｎｄ）などを除去する。ガイドリング１３０のラウンド加工された部位は粗い面が残存するので、ラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）などの方法で２次研磨する。
【0067】
１次研磨工程によってガイドリング１３０の縁部をラウンド加工した後、２次研磨工程でガイドリング１３０の表面を滑らかに加工してラウンド面１３０ａを完成することができる。ラウンド面１３０ａが完成された後、ガイドリング１３０の表面の残存物などはＤＩＷクリーニングなどの洗浄工程で十分に除去することができる。
【0068】
次いで、図５の（ｂ）に示すように、ガイドリング１３０のラウンド面１３０ａにコーティングを遂行することができる（以下、第１コーティング層２００という）。
【0069】
第１コーティング層２００は、１次及び２次研磨、エアクリーニング及びＤＩＷクリーニング工程の後にガイドリング１３０上に微量が残っていることがあり得る不純物及び食刻物を除去し、ラウンド面１３０ａの粗い部分を柔らかにして研磨パッド８の損傷を予め防止することができる効果がある。
【0070】
例えば、第１コーティング層２００は複数のガイドリング１３０の中で最上端のレイヤー（ｌａｙｅｒ）に主にコーティングされることができる。もちろん、第１コーティング層２００は、ラウンド面１３０ａの曲率または形状によって、複数のガイドリング１３０の中で１個または数個のレイヤーにコーティングされることもできる。
【0071】
ここで、第１コーティング層２００を成すコーティング材料としてはエポキシなどを使うことができる。コーティング材料は、一定の比で混合したエポキシをラウンド面１３０ａに塗布しなければならなく、特定の条件で硬化及び乾燥しなければならない。仮に、一定の比で配合しなければ、第１コーティング層２００が一定水準以上の硬度に硬化しないことがあり、乾燥方式によって第１コーティング層２００の流下または気泡が発生することがある。
【0072】
コーティング工程を具体的に説明すれば次のようである。
【0073】
まず、コーティング材料を準備する。コーティング材料としては、エポキシとポリマーを１０：３の質量比で含む材料を使うことができる。エポキシとポリマーの比は、エポキシ対ポリマーの質量比が２：１～４：１の範囲であれば、上述した第１コーティング層２００の材料として十分である。
【0074】
コーティング材料を塗布した後、コーティング材料から有機物などを除去する。本実施例では、ドーピングされたコーティング材料を４５℃以上の温度で１次乾燥させ、常温で２次乾燥させる。１次乾燥過程で主に焼成されることにより、コーティング材料内の有機物などが除去され、２次乾燥過程ではコーティング材料が硬化することができる。
【0075】
ここで、あまりにも低い温度で乾燥させればエポキシを充分に硬化させることができなく、あまりにも高い温度で乾燥させれば接着物質１３５の短絡を引き起こすことがある。
【0076】
このように、実施例のテンプレートアセンブリー１００は、ベース基板１２０と、ベース基板１２０の縁部に配置されるガイドリング１３０と、ガイドリング１３０とベース基板１２０とを接合する接着物質１３５と、ガイドリング１３０の外側面に形成されたラウンド面１３０ａと、ラウンド面１３０ａにコーティングされた第１コーティング層２００と、ベース基板１２０の一面に塗布された接着剤１２０ａとを含んでなることができる。
【0077】
【0078】
【0079】
より詳細には、テンプレートアセンブリー１００はベース基板１２０の一面に塗布された接着剤１２０ａまたは両面テープを介してラバーチャック５２０に結合されることができる。
【0080】
上述したように、テンプレートアセンブリー１００には、ベース基板１２０とガイドリング１３０の接着、及びベース基板１２０とラバーチャック５２０の付着のために接着物質１３５または接着剤１２０ａなどの粘着層が存在することになる。ウエハー研磨ヘッド５はこのような粘着層を含むので、ウエハー研磨工程のうち、スラリーとの接触または高温の環境によってスラリーに溶出するおそれがある。したがって、本実施例は、このような問題を予め防止するように、第２コーティング層３００をさらに含んでなることができる。
【0081】
【0082】
ここで、第２コーティング層３００を成すコーティング材料としては、エポキシなどを使うことができる。コーティング材料は、一定の比で混合したエポキシを噴射方式で塗布した後、特定の条件で硬化及び乾燥させることができる。
【0083】
コーティング過程は、テンプレートアセンブリー１００とラバーチャック５２０が結合した状態で遂行する。コーティング材料としては、エポキシとポリマーを１０：３の質量比で含む材料を使うことができる。エポキシとポリマーの比は、エポキシ対ポリマーの質量比が２：１～４：１の範囲であれば、上述した第２コーティング層３００の材料として十分である。
【0084】
コーティング材料を塗布した後、コーティング材料から有機物などを除去することができる。本実施例では、ドーピングされたコーティング材料を４５℃以上の温度で１次乾燥させ、常温で２次乾燥させる。１次乾燥過程で主に焼成されることにより、コーティング材料内の有機物などが除去され、２次乾燥過程ではコーティング材料が硬化することができる。
【0085】
ここで、あまりにも低い温度で乾燥させればエポキシを充分に硬化させることができなく、あまりにも高い温度で乾燥させれば接着物質１３５の短絡を引き起こすことがある。
【0086】
上述した第１コーティング層２００はガイドリング１３０のラウンド面１３０ａに形成され、第２コーティング層３００は、図７に示すように、ラバーチャック５２０から第１コーティング層２００までの長さＬを有することができる。もちろん、第２コーティング層３００の長さはテンプレートアセンブリー１００とラバーチャック５２０に含まれた粘着層が外部に漏出することを防止することができる領域にのみ最小限に塗布されることもできる。
【0087】
一方、第１コーティング層２００の厚さＴ１は２ｍｍ～５ｍｍの厚さを有するように積層されることができる。仮に、第１コーティング層２００の厚さＴ１が２ｍｍ以下であればウエハーＷの研磨工程中に第１コーティング層２００が損傷されることがあり、第１コーティング層２００の厚さＴ２が５ｍｍ以上であれば縁部の圧力が不均一になり、ウエハーＷの研磨中にウエハーＷがテンプレートアセンブリー１００の外部に離脱することがある。
【0088】
第１コーティング層２００の幅Ｗ２はガイドリング１３０のうちラウンド加工された部分の幅Ｗ１より広く形成されることができる。すなわち、ガイドリング１３０のうちラウンド加工された部分の全体を保護するためには、第１コーティング層２００をより広く形成しなければならない。
【0089】
ガイドリング１３０のうちラウンド加工された部分の幅Ｗ１は３０ｍｍ程度であり、１０％以下の誤差を有する幅に加工されることができる。そして、ラウンド加工されたエポキシガラスの幅Ｗ１と第１コーティング層２００の幅Ｗ２の比は１：１４～１：１６であることができる。
【0090】
また、第１コーティング層２００の厚さはガイドリング１３０の内部より外部で厚い。これは、乾燥及び硬化の前、塗布されたエポキシなどの材料が外部に流れることがあるからである。
【0091】
一方、第２コーティング層３００の厚さＴ２は１ｍｍ～５ｍｍであることができる。第２コーティング層３００は、第１コーティング層２００とは違い、研磨パッド８（図３参照）と接触しない。したがって、第１コーティング層２００の厚さＴ１よりは小さくてもかまわない。
【0092】
しかし、第１コーティング層２００との均衡、製作時の便宜性などのために、第２コーティング層３００の厚さＴ２と第１コーティング層Ｔ１の厚さとは同じに形成することができる。
【0093】
以下、上述したウエハー研磨ヘッドの製造方法を段階別に略述する。
【0094】
まず、ベース基板１２０を準備する。ベース基板１２０の一面には接着剤１２０ａが覆われていることができる。次いで、ベース基板１２０の他面の縁部に複数の層１３１、１３２、１３３、１３４からなるガイドリング１３０を結合する段階を遂行する。
【0095】
ガイドリング１３０は接着物質１３５を介してベース基板１２０に付着されることができる。ガイドリング１３０がベース基板１２０に付着されれば、ガイドリング１３０の縁部をラウンド加工する。ラウンド加工によって、ガイドリング１３０の外側面にはラウンド面１３０ａが形成される。ラウンド面１３０ａは研磨及び洗浄過程を受けることができる。
【0096】
次いで、ガイドリング１３０のラウンド面１３０ａに第１コーティング層２００をコーティングする段階を遂行する。第１コーティング層２００は、エポキシとポリマーを２：１～４：１で含む材料を塗布して乾燥させることができる。第１コーティング層２００の厚さは２ｍｍ～５ｍｍを有することができる。
【0097】
ここで、第１コーティング層２００を塗布した後、４５℃以上で１次乾燥させ、常温で２次乾燥させることができる。
【0098】
上述したような方式でテンプレートアセンブリー１００を製造した後、テンプレートアセンブリー１００のベース基板１２０とラバーチャック５２０を固定する段階を遂行することができる。ここで、ベース基板１２０の一面に付着された接着剤１２０ａを介してテンプレートアセンブリー１００をラバーチャック５２０に固定することができる。
【0099】
次いで、ラバーチャックから第１コーティング層２００まで接着剤と接着物質の外周面が露出されないように、第２コーティング層３００をコーティングする段階を遂行する。
【0100】
第２コーティング層３００は、エポキシとポリマーを２：１～４：１の比で含む材料を塗布して乾燥させることができる。第２コーティング層３００の厚さは第１コーティング層２００の厚さより小さいか同じ１ｍｍ～５ｍｍを有することができる。ここで、第２コーティング層３００を塗布した後、４５℃以上で１次乾燥させ、常温で２次乾燥させることができる。
【0101】
このように、本発明のウエハー研磨ヘッド及びそれを備えたウエハー研磨装置は、研磨工程を遂行しているうち、ラバーチャックとテンプレートアセンブリーに含まれた粘着層が第２コーティング層によって覆われているので、スラリーに溶出するおそれがない。よって、ウエハーの平坦度品質を向上させることができる。
【0102】
一方、上述した構成を含む本実施例のウエハー研磨ヘッド及びそれを備えたウエハー研磨装置はすべての形態のテンプレートアセンブリーに適用することができるものではない。
【0103】
図８は比較例として互いに異なるテンプレートアセンブリーを有する研磨ヘッドを示す。
【0104】
【0105】
したがって、図８の（Ａ）に示すテンプレートアセンブリーのガイドリング３０は研磨パッド８（図３参照）と直接接触（Ｃｏｎｔａｃｔ）する構成であり、図８の（Ｂ）に示すテンプレートアセンブリーは、ガイドリング３０ｂが研磨パッド８と接触しなくなる。
【0106】
本実施例で適用された第１コーティング層２００または第２コーティング層３００は、図８の（Ａ）に示すように、ガイドリング３０を研磨パッド８と直接接触するテンプレートアセンブリーに適用することができる。
【0107】
一方、図８の（Ｂ）に示すテンプレートアセンブリーは、ガイドリング３０ｂが研磨パッド８と接触しないので、ウエハーＷとガイドリング３０ｂとの間に隙間Ｇが存在する。したがって、上述した形態は、隙間Ｇを補償するために、ハードウェア（Ｈ／Ｗ）タイプのリング形カバー部Ｃがガイドリング３０ｂの外側を覆うように設けられている。したがって、上述した形態には本発明を適用することができない。
【0108】
一方、前述した実施例で、テンプレートアセンブリーは、ラウンド面と、ラウンド面にコーティングされた第１コーティング層とを備える場合に第２コーティング層を一緒に備える実施例を説明したが、必要に応じて第２コーティング層はラウンド面及び第１コーティング層を備えない形態のテンプレートアセンブリーに適用することもできるであろう。
【0109】
以上の実施例で説明した特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも単一の実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組合せまたは変形して実施可能である。したがって、このような組合せ及び変形に係る内容は本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならないであろう。
【産業上の利用可能性】
【0110】
本発明のウエハー研磨ヘッド、ウエハー研磨ヘッドの製造方法及びそれを備えたウエハー研磨装置は半導体製造装置に適用可能である。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3】
【図4(a)】
【図4(b)】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図6(a)】
【図6(b)】
【図7】
【図8(A)】
【図8(B)】