JP2001138233A - 研磨装置、研磨方法および研磨工具の洗浄方法 - Google Patents

研磨装置、研磨方法および研磨工具の洗浄方法

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JP2001138233A
JP2001138233A JP33000799A JP33000799A JP2001138233A JP 2001138233 A JP2001138233 A JP 2001138233A JP 33000799 A JP33000799 A JP 33000799A JP 33000799 A JP33000799 A JP 33000799A JP 2001138233 A JP2001138233 A JP 2001138233A
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    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
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    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Abstract

(57)【要約】 【課題】研磨装置の研磨工具に付着した固化した研磨剤
や不純物を確実に除去でき、被研磨対象物へのスクラッ
チの発生を抑制でき、被研磨対象物の被研磨面に存在す
る残留パーティクルを減少させることができる研磨装
置、研磨方法および研磨工具の洗浄方法を提供する。 【解決手段】回転自在に保持された研磨工具８を洗浄す
る研磨工具の洗浄方法であって、研磨工具８に対して、
研磨工具８の被洗浄面８ａ、８ｂとの間に隙間を形成す
る対向面３４、３３を備える洗浄用部材３２を配置し、
対向面３３、３４と被洗浄面８ａ、８ｂとの間に形成さ
れた隙間δ1 ，δ2 に洗浄液を供給して洗浄液膜を形成
し、前記研磨工具を回転させて前記被洗浄面を洗浄し、
被洗浄面８ａ、８ｂと対向面３３、３４との隙間への洗
浄液の供給は、洗浄用部材３２に形成され、対向面３
３、３４に開口した供給孔３６を通じて行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、半導体
ウェーハ上に形成された層間絶縁膜、金属膜、ポリシリ
コン膜等の各種の膜を化学機械研磨によって平坦化する
研磨装置、研磨方法、および、研磨装置に用いられる研
磨工具の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化、多層配線化が進
むにつれて、半導体装置の製造工程では、層間絶縁膜、
金属膜、ポリシリコン膜等の各種の膜の平坦化が重要と
なっている。平坦化のための技術としては、種々の手段
が提案されているが、近年、ＣＭＰ(Chemical Mechanic
al Polishing：化学的機械研磨）法が注目され、これを
利用して平坦化を図る研磨装置が開発されている。従来
のＣＭＰ法を用いた研磨装置の一例を図１１に示す。図
１１に示す研磨装置３０１は、研磨工具３０２を回転さ
せる主軸スピンドル３０３と、ウェーハＷを保持する回
転テーブル３０４とを有する。テーブル３０４は、レー
ル３０５に沿ってＸ軸方向に移動自在に設けられたスラ
イダ３０６の上に回転自在に装着してあり、たとえば、
モータ、プーリ、ベルト等によって構成される回転駆動
手段によって回転駆動される。主軸スピンドル３０３
は、Ｚ軸方向に移動自在に保持されており、図示しない
駆動機構によってＺ軸方向の目標位置に位置決めされ
る。上記構成の研磨装置３０１では、まず、ウェーハＷ
が所定の回転数で回転され、ウェーハＷ上に、研磨剤と
してのスラリーが図示しないスラリ供給装置からウェー
ハＷ上に連続的に供給される。スラリーは、たとえば、
酸化シリコン等の非常に細かい研磨砥粒を水酸化カリウ
ムの水溶液等の液体に混ぜたものである。
【０００３】次に、研磨工具３０２が所定の回転数で回
転され、研磨工具３０２がウェーハＷの外周部に接触す
る位置に位置するように、ウェーハＷおよび研磨工具３
０２がＸ軸およびＺ軸方向に位置決めされる。この状態
では、ウェーハＷの表面と研磨工具３０２の研磨面は略
平行な状態にある。研磨工具３０２はウェーハＷに対し
て所定の切り込み量となるようにＺ軸方向に位置決めさ
れ、これにより、研磨工具３０２とウェーハＷとの間に
は所定の加工圧力が発生する。この状態で、ウェーハＷ
が所定の速度パターンでＸ軸方向に移動し、研磨工具３
０２の研磨面とウェーハＷとの接触位置が移動すること
により、ウェーハＷ全面の研磨加工が行われウェーハＷ
が平坦化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の研磨
装置３０１では、ウェーハＷ上へのスラリーの吐出時や
ウェーハＷの加工時にスラリーが研磨工具３０２および
その取りつけ部周辺に付着し、その後凝着して固化する
ことがある。固化したスラリー等が加工中に研磨工具３
０２から脱落し、ウェーハＷの被研磨面と研磨工具３０
２の研磨面との間に侵入すると巨大な砥粒としての役目
を果たす。この状態で、加工圧が研磨工具３０２を通じ
てウェーハＷの被研磨面に加えられ加工動作が行われる
と、ウェーハＷの被加工面にスクラッチを生じさせた
り、パーティクルを付着させることになる。研磨加工後
のウェーハＷの被研磨面にスクラッチや残留パーティク
ル数が規定数以上発生すると、ウェーハＷは不良品にな
ってしまう。
【０００５】また、上記構成の研磨装置の研磨工具３０
２は、たとえば、発泡性ポリウレタン等の独立発泡体か
ら形成されており、このような材料からなる研磨工具３
０２の研磨面は、加工の際に生じる反応生成物や剥離し
た研磨工具３０２の構成物等が発泡体の内部に入り込
み、いわゆる目詰まり状態となりやすい。目詰まり状態
となると安定した加工を行うことができないため、研磨
工具３０２の目詰まり状態となった研磨面の表層を除去
するドレッシングを行って、研磨工具３０２の研磨面を
コンディショニングする必要がある。ドレッシングは、
たとえば、ダイヤモンド砥粒が固定されたドレッサーで
研磨工具３０２の研磨面を削ることにより行う。上記し
たドレッシングを行うと、研磨工具３０２から剥離した
研磨工具３０２の構成物の一部やドレッサーから剥離し
たドレッサーの構成物の一部が、研磨工具３０２に付着
することがあり、これらの付着物が上記したウェーハ表
面へのスクラッチの原因となることがある。
【０００６】上述したウェーハ表面のスクラッチの発生
を防ぐため、従来においては、たとえば、研磨加工前に
ウェーハＷの被研磨面面上に純水を吐出して滞留させて
おき、研磨工具３０２を回転させながらＺ軸方向に下降
させてウェーハＷ上に滞留している純水層に接触させ、
研磨工具３０２に付着したスラリーや不純物をある程度
取り除いていた。また、例えば、図１２に示すように、
Ｘ軸方向に移動自在となっているスライダ３０６上の研
磨工具３０２の直下近傍に吐出口が数カ所ある洗浄用ス
プレーノズル３０７を設置し、研磨加工動作直前や稼働
待機中に、研磨工具３０２を回転させながらスプレーノ
ズル３０７近傍まで下降させる。研磨工具３０２が所定
高さに到達した時点で、スプレーノズル３０７から純水
を吐出することにより、研磨工具３０２の表面を洗浄す
ることにより、研磨工具３０２に付着したスラリーや不
純物をある程度取り除いていた。しかしながら、スラリ
ーが研磨工具３０２の外周面や研磨工具３０２の取りつ
け部周辺に付着して凝着または固化している場合もあ
り、上述した各方法では、これらの固化した不純物を十
分に除去することが難しく、また、研磨工具３０２に付
着した固化したスラリーや不純物の除去が十分でない場
合もあった。
【０００７】また、研磨工具３０２に直接接触する洗浄
用ブラシを設置し、研磨工具３０２の洗浄を行う方法も
存在するが、固化したスラリーや不純物が洗浄用ブラシ
内外に滞留してしまい、これらの固化したスラリーや不
純物が次回以降の洗浄時に研磨工具３０２に再付着して
しまうことがあるという不利益が存在した。また、洗浄
用ブラシを研磨工具３０２の表面に直接接触させると、
研磨工具３０２の研磨面の形状を変化させたり、洗浄用
ブラシの劣化も徐々に発生する。さらに、研磨工具３０
２の表面には適度な量のスラリーを含有させておくほう
が加工効率を向上させる上で有利であるが、洗浄用ブラ
シを研磨工具３０２の表面に直接接触させ洗浄すると、
研磨工具３０２に含有した有用なスラリーまで掻き出さ
れてしまうという不利益も存在した。
【０００８】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、研磨装置の研磨工具に付着した固化した
研磨剤や不純物を確実に除去でき、被研磨対象物へのス
クラッチの発生を抑制でき、被研磨対象物の被研磨面に
存在する残留パーティクルを減少させることができる研
磨装置、研磨方法および研磨工具の洗浄方法を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨工具の洗浄
方法は、回転自在に保持された研磨工具を洗浄する研磨
工具の洗浄方法であって、前記研磨工具に対して、当該
研磨工具の被洗浄面との間に隙間を形成する対向面を備
える洗浄用部材を配置し、前記対向面と前記被洗浄面と
の間に形成された隙間に洗浄液を供給して洗浄液膜を形
成し、前記研磨工具を回転させて前記被洗浄面を洗浄す
る。
【００１０】好ましくは、前記洗浄用部材は、前記研磨
工具の被洗浄面に部分的に対向する対向面を備えてお
り、前記洗浄用部材の対向面に対する前記研磨工具の被
洗浄面の移動により前記被洗浄面の全面を洗浄する。
【００１１】好ましくは、前記隙間への洗浄液の供給
は、前記洗浄用部材に形成され、前記対向面に開口した
供給孔を通じて行う。
【００１２】また、本発明の研磨工具の洗浄方法は、回
転自在に保持された研磨工具を洗浄する研磨工具の洗浄
方法であって、前記研磨工具の研磨面に対して、当該研
磨面を修正する修正工具を接触可能な位置に位置させる
とともに、当該研磨工具の少なくとも研磨面の一部との
間に隙間を形成する対向面を備える洗浄用部材を位置さ
せ、前記対向面と前記被洗浄面との間に形成された隙間
に洗浄液を供給して洗浄液膜を形成し、前記研磨工具を
回転させて前記被洗浄面を洗浄しながら前記研磨面を修
正する。
【００１３】本発明の研磨方法は、回転する被研磨対象
物の被研磨面に回転する研磨工具の研磨面を対向させ、
前記被研磨対象物と前記研磨工具とを所定平面に沿って
相対移動させ当該被研磨対象物を平坦化する研磨方法で
あって、前記研磨工具を、当該研磨工具の被洗浄面との
間に隙間を形成する対向面を備える洗浄用部材に対して
所定位置に位置させ、前記対向面と前記被洗浄面との間
に形成された隙間に洗浄液を供給して洗浄液膜を形成
し、前記研磨工具を回転させて前記被洗浄面を洗浄する
洗浄工程と、前記洗浄された研磨工具を用いて前記被研
磨対象物の研磨加工を行う研磨工程とを有する。
【００１４】本発明の研磨装置は、回転する研磨工具に
よって被研磨対象を平坦化する研磨手段と、前記研磨工
具の表面を洗浄する研磨工具洗浄手段とを備え、前記研
磨工具洗浄手段は、回転する前記研磨工具の被洗浄面と
の間に洗浄液の膜を形成するための隙間を形成する対向
面を備える洗浄用部材と、前記研磨工具の表面と前記洗
浄用部材の対向面との間に形成される隙間に洗浄液を供
給する洗浄液供給手段とを有する。
【００１５】好適には、前記研磨工具の洗浄と同時に前
記研磨工具の研磨面を修正可能な研磨工具修正手段をさ
らに有する。
【００１６】本発明では、研磨工具の被洗浄面と洗浄用
部材の対向面との間に形成された隙間に洗浄液を供給す
ると、被洗浄面と対向面との間には、洗浄液の膜が形成
される。この状態で、研磨工具を回転させると、研磨工
具の被洗浄面と洗浄用部材の対向面とが相対移動し、洗
浄液の膜には研磨工具の被洗浄面および洗浄用部材の対
向面との間の抵抗により、せん断力が作用し、この洗浄
液の膜に作用するせん断力によって、研磨工具の被洗浄
面に付着した固化した研磨剤や不純物が効率良く除去さ
れる。さらに、研磨工具の被洗浄面に対して洗浄用部材
の対向面を部分的に対向させることで、研磨工具の被洗
浄面から除去されて洗浄液に含まれる固化した研磨剤や
不純物は、研磨工具の被洗浄面と洗浄用部材の対向面と
の間に形成される隙間から洗浄液とともに外部に放出さ
れ、研磨工具の被洗浄面に再付着することがない。ま
た、本発明では、研磨工具の洗浄とともに、修正工具に
よって研磨工具の研磨面の修正を同時に行うことで、研
磨工具の研磨面に付着した洗浄液が修正工具をも洗浄す
る。また、本発明では、研磨工具の被洗浄面と洗浄用部
材の対向面との間に形成された隙間への洗浄液の供給を
洗浄用部材の対向面に開口した供給孔を通じて行うこと
により、研磨工具の被洗浄面と洗浄用部材の対向面との
間に形成された隙間へ十分な量の洗浄液が安定して供給
され、洗浄液の膜が安定して形成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。第１実施形態 図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成を示
す構成図である。図１に示す研磨装置１は、図示しない
基準面上に立設された門型のコラム２に保持された研磨
ヘッド４と、研磨ヘッド４に回転自在に保持された研磨
工具８と、研磨工具８のＺ軸方向下方に設けられたＸ軸
テーブル５５と、Ｘ軸テーブル５５上に設けられたウェ
ーハＷを保持する回転テーブル６１と、Ｘ軸テーブル５
５上に設けられた研磨工具洗浄部３１と、Ｘ軸テーブル
５５上に設けられた研磨工具修正装置５１とを有する。
【００１８】コラム２は、研磨工具８を保持する研磨ヘ
ッド４をＺ軸方向、すなわち、研磨工具８がウェーハＷ
に対向する方向に移動させる図示しないＺ軸移動機構を
内蔵しており、研磨ヘッド４をＺ軸方向の任意の位置に
移動位置決め可能となっている。なお、図示しないＺ軸
移動機構は、研磨工具８を被研磨対象物としてのウェー
ハＷに対向する方向に相対移動させる移動手段である。
【００１９】研磨ヘッド４は、主軸６を回転自在に保持
する保持装置と、主軸６を回転させる主軸モータとを内
蔵しており、主軸６の下端部には、研磨工具８が固着保
持されている。これにより、研磨ヘッド４は、研磨工具
８を所望の回転数で回転させる。また、研磨ヘッド４に
は、被研磨対象物としてのウェーハＷ上に研磨剤として
のスラリーを供給する研磨剤供給手段としてのスラリー
供給ノズル９を備えており、このスラリー供給ノズル９
は図示しないスラリー供給装置から供給されるスラリー
をウェーハＷの被研磨面上に供給可能となっている。ま
た、スラリー供給ノズル９から供給されるスラリーは、
特に限定されないが、たとえば、酸化膜用として、シリ
カ系のヒュームドシリカと高純度セリアを水酸化カリウ
ムをベースとした水溶液に懸濁させたものや、配線メタ
ル用として、アルミナを研磨砥粒とした加工液に酸化力
のある溶剤を混ぜたもの等を使用することができる。ま
た、スラリー供給ノズル９は、ウェーハＷ上に純水も供
給可能となっている。
【００２０】研磨工具８は、たとえば、円筒体からな
り、一端面にリング状の研磨面を備えている。研磨工具
８には、たとえば、発泡性ポリウレタン等の樹脂からな
る独立発泡体から形成されたもの等が使用される。
【００２１】回転テーブル６１は、ウェーハＷを回転自
在に保持しており、内蔵された駆動手段によってウェー
ハＷを所望の回転数で回転させる。回転テーブル６１の
回転軸と研磨ヘッド４の回転軸とは略平行となってお
り、ウェーハＷの被研磨面と研磨工具８の研磨面とは略
平行になっている。回転テーブル６１は、Ｘ軸テーブル
５５上に設けられており、このＸ軸テーブル５５はウェ
ーハＷの被研磨面をＸ軸方向に移動させる。すなわち、
Ｘ軸テーブル５５は、ウェーハＷを研磨工具８に対して
水平面に沿って相対移動させる移動手段である。
【００２２】回転テーブル６１に、たとえば、真空吸着
等のチャッキング手段によって固定保持されたウェーハ
Ｗは、たとえば、シリコンからなる基板上に層間絶縁
膜、金属膜、ポリシリコン膜等の各種の膜形成されてお
り、これら各種の膜が本実施形態の研磨装置によって平
坦化研磨される。なお、上記の研磨ヘッド４、Ｚ軸移動
機構、研磨工具８、回転テーブル６１、Ｘ軸テーブル５
５等によって本発明の研磨手段が構成されている。
【００２３】研磨工具洗浄部３１は、Ｘ軸テーブル５５
上に設けられており、洗浄液供給装置４１から供給され
る洗浄液によって研磨工具８の表面を洗浄する。この研
磨工具洗浄部３１は、Ｘ軸テーブル５５の移動によっ
て、研磨工具８の下方の所定の位置に移動可能となって
いる。また、研磨工具８の下方の所定の位置に位置決め
された研磨工具洗浄部３１に対して、研磨工具８は、コ
ラム２に内蔵された図示しないＺ軸移動機構によってＺ
軸方向の所定の位置に位置決めされる。
【００２４】研磨工具修正装置５１は、Ｘ軸テーブル５
５上に研磨工具洗浄部３１に隣接して設けられている。
この研磨工具修正装置５１は、上端に研磨工具８の研磨
面を修正するための修正工具５２を備えており、回転す
る研磨工具８の研磨面を修正工具５２の修正面に接触さ
せることにより、研磨工具８の研磨面を修正する。修正
工具５２の修正面は、たとえば、水平面に沿って配置さ
れており、これに回転する研磨工具８の研磨面を接触さ
せることにより、研磨工具８の研磨面が修正される。修
正工具５２は、たとえば、セラミック製の円板の一方面
に凹凸によって研磨面を形成したものや、ダイアモンド
砥粒をステンレス製の円板の一方面に電着したもの等を
用いることができる。研磨工具８の研磨面の修正には、
たとえば、研磨工具８の研磨面の形状を真の形状、寸法
に成形するツルーイング(Truing)と、研磨工具８の研磨
面を切れの良い表面状態に修正するドレッシング(Dress
ing)とがある。ツルーイングは、主に、研磨工具８の交
換時や研磨工具８を長期間使用しなかった場合に行わ
れ、研磨工具８の初期成形誤差や組付け誤差などを機上
で完全になくすため、たとえば、０．１ｍｍ〜０．３ｍ
ｍ程度の比較的大きい除去量が必要になる。ドレッシン
グは、たとえば、ウェーハＷの枚葉毎、あるいは１０枚
毎、２５枚毎、１００枚毎に行われ、２〜１０μｍ程度
の除去量で研磨工具８の研磨面の目詰まり、摩滅を起こ
した層を除去する。
【００２５】次に、上記研磨装置の基本的な研磨動作に
ついて説明する。図２は、上記研磨装置１による研磨加
工時のウェーハＷと研磨工具８との関係の一例を示す図
である。まず、ウェーハＷの裏面を回転テーブル６１の
上面に固定し、回転テーブル６１を回転させた状態に
し、また、図２に示すように、スラリーＳＬをウェーハ
Ｗ上に一定量吐出させておく。なお、スラリーＳＬは研
磨加工時にも必要量だけ常時補充する。
【００２６】次いで、研磨ヘッド４に保持された研磨工
具８をＺ軸方向に下降させ、図２に示すように、ウェー
ハＷの外周縁部の加工開始点Ｐ１と研磨工具８の外周縁
部をオーバーラップさせた状態とする。この状態から、
図１に示す加工圧ＦをウェーハＷの被研磨面に垂直な方
向に加えながら、ウェーハＷと研磨工具８の研磨面とが
略平行な状態で回転接触させて加工を開始する。
【００２７】ウェーハＷの回転方向Ｒ２と研磨工具８の
回転方向Ｒ１は互いに逆向きとなっており、ウェーハＷ
は加工開始点Ｐ１から、ウェーハＷと研磨工具８のオー
バーラップ量が相対的に増大する矢印Ｃの方向に所定の
速度パターンで移動される。これにより、ウェーハＷの
被研磨面は、矢印Ｄの方向に向かって研磨加工が進行
し、ウェーハＷの加工終了点Ｐ２まで研磨工具８の外周
縁部が移動したら、ウェーハＷの被研磨面の加工を終了
する。
【００２８】次に、上記の研磨工具洗浄部３１の具体的
構成について説明する。図３は図１の研磨工具洗浄部３
１を上方（Ｚ軸方向）から見た図であり、図４は研磨工
具洗浄部３１を図３の矢印Ｅ方向から見た図であり、図
５は研磨工具洗浄部３１をドレッシング装置５１側から
見た側面図である。図３〜図５に示すように、研磨工具
洗浄部３１は、複数（２個）の洗浄用部材３２を有して
おり、これら洗浄用部材３２は、Ｘ軸に関して対称な位
置に配置されている。また、洗浄用部材３２は、研磨工
具８の研磨面８ａに対向する対向面３４と、研磨工具８
の外周面８ｂに対向する対向面３３とを備えている。な
お、洗浄用部材３２の対向面３４，３３が研磨工具８の
研磨面８ａ，外周面８ｂに対向するのは、図４において
点線で示すように、研磨工具８を研磨工具洗浄部３１に
対して所定の位置に位置決めした状態、すなわち、Ｘ軸
テーブル５５をＸ軸方向の所定の位置に位置決めし、お
よび、研磨工具８をＺ軸方向の所定の位置に位置決めし
た状態である。
【００２９】洗浄用部材３２の対向面３４，３３は、研
磨工具８の研磨面８ａおよび外周面８ｂを部分的に覆う
ように形成されており、洗浄用部材３２の対向面３４，
３３と研磨工具８の研磨面８ａおよび外周面８ｂとの間
には、所定の隙間が形成される。洗浄用部材３２の対向
面３４，３３と研磨工具８の研磨面８ａおよび外周面８
ｂとの間の隙間は、たとえば、２ｍｍ以下程度の比較的
微小な隙間である。洗浄用部材３２の対向面３４は、研
磨工具８の研磨面８ａに略平行となる平面状の面であ
り、対向面３３は、研磨工具８の外周面８ｂに沿った湾
曲した面である。さらに、対向面３３，３４は、たとえ
ば、エッチング加工等によって粗面に形成されているこ
とが好ましい。なお、研磨工具８の外周面８ｂは、円弧
形状なので、対向面３３も円弧または、円弧に近似した
形状である。さらに、洗浄用部材３２の対向面３４と対
向面３３とは垂直の位置関係にあり、かつ、連続してい
る。さらに、洗浄用部材３２の対向面３４は研磨工具８
の研磨面８ａの半径方向の幅と略等しい幅を有してお
り、対向面３３は研磨工具８の回転軸方向の高さと略等
しい高さを有している。
【００３０】洗浄用部材３２には、複数の洗浄液供給孔
３６が形成されており、これら洗浄液供給孔３６はそれ
ぞれ対向面３４および対向面３３に開口している。洗浄
液供給孔３６は、上記した洗浄液供給装置４１と接続さ
れており、洗浄液供給装置４１から供給される洗浄液
は、洗浄液供給孔３６を通じて対向面３４および対向面
３３から吐出される。洗浄液供給孔３６の数は特に限定
されないが、ある程度の数を対向面３４および対向面３
３に分散的に配置することが、対向面３４および対向面
３３と研磨工具８の研磨面８ａおよび外周面８ｂとの間
に安定した洗浄液の膜を形成する観点からは好ましい。
なお、洗浄液供給装置４１は、洗浄液として、たとえ
ば、純水を供給する。
【００３１】一方、Ｘ軸テーブル３２上の２つの洗浄用
部材３２の非配置領域には、上記した修正装置５１が配
置されており、修正装置５１の修正工具５２は、その修
正面が研磨工具８を研磨工具洗浄部３１に対して所定の
位置に位置決めされた状態で研磨工具８の研磨面８ａに
接触可能な位置に配置されている。
【００３２】次に、上記した研磨工具洗浄部における研
磨工具の洗浄動作の一例について説明する。ウェーハＷ
を研磨加工した後の研磨工具８には、たとえば、スラリ
ーＳＬが含有した状態にあり、また、固化したスラリー
ＳＬや、ウェーハＷから研磨除去した不純物等が付着し
ている場合がある。このような状態の研磨工具８を高速
回転させた状態で、ウェーハＷの表面からＺ軸方向に上
昇させ、次いで、Ｘ軸テーブル５５を移動させ、研磨工
具洗浄部３１を研磨工具８の下方に所定の位置に位置決
めする。そして、研磨工具８をＺ軸方向に下降させて、
たとえば、図６に示すように、研磨工具洗浄部３１の洗
浄用部材３２の対向面３４と研磨工具８の研磨面８ａと
の間に所定の隙間δ2 が形成される位置に位置決めす
る。この状態では、回転する研磨工具８の外周面８ｂと
洗浄用部材３２の対向面３３との間にも所定の隙間δ1
が形成された状態にある。
【００３３】この状態において、洗浄用部材３２の各対
向面３４，３３の洗浄液供給孔３６から、隙間δ1 、δ
2 に純水を供給する。ここで、図７は図６の円Ｋ内を拡
大して示す断面図である。図７に示すように、研磨工具
８の研磨面８ａ、外周面８ｂと洗浄用部材３２の対向面
３４，３３との間に形成された隙間δ1 、δ2 には、各
洗浄液供給孔３６を通じて純水ＰＷが供給される。この
とき、純水ＰＷの表面張力が比較的大きいこと、およ
び、隙間δ1 、δ2 は比較的微小であるため、研磨工具
８の研磨面８ａ、外周面８ｂと洗浄用部材３２の対向面
３４，３３との間に純水膜ＷＦが形成される。この純水
膜ＷＦは、研磨工具８の研磨面８ａ、外周面８ｂの全面
ではなく部分的に形成されている。なお、本実施形態で
は、研磨工具８を回転させた状態で純水ＰＷを供給する
構成としたが、純水ＰＷの吐出時には、研磨工具８は回
転していなくてもかまわない。また、純水ＰＷを洗浄用
部材３２の各対向面３４，３３の洗浄液供給孔３６から
吐出させた状態で、研磨工具洗浄部３１に研磨工具８を
位置決めする構成としてもよい。
【００３４】研磨工具８の研磨面８ａ、外周面８ｂと洗
浄用部材３２の対向面３４，３３との間に形成された純
水膜ＷＦには、研磨工具８の研磨面８ａ、外周面８ｂお
よび洗浄用部材３２の各対向面３４，３３との間の抵抗
により、せん断力が作用する。この純水膜ＷＦに作用す
るせん断力は、洗浄用部材３２の各対向面３４，３３が
粗面に形成されているため平滑面の場合と比較して増加
している。
【００３５】このせん断力が作用した純水膜ＷＦによっ
て、研磨工具８の研磨面８ａや外周面８ｂに付着した固
化したスラリーＳＬや不純物が剥離し、純水膜ＷＦ中に
巻き込まれる。この作用によって、研磨工具８の研磨面
８ａや外周面８ｂに付着した固化したスラリーＳＬや不
純物が効率良く除去される。本実施形態では、洗浄用部
材３２の対向面３４，３３は、研磨工具８の研磨面８
ａ、外周面８ｂの全面ではなく部分的に設けられている
ため、研磨工具８の研磨面８ａ、外周面８ｂにまとわり
ついて固化したスラリーＳＬや不純物を含む純水ＰＷ
は、洗浄用部材３２の対向面３４，３３の途切れた位
置、すなわち、洗浄用部材３２の端部、すなわち、洗浄
用部材３２の対向面３４，３３の研磨工具８の回転方向
前方側の端部や、対向面３４の内周側端部から流れ落ち
る。このため、純水膜ＷＦ中の固化したスラリーＳＬや
不純物が研磨工具８の研磨面８ａ、外周面８ｂに再度付
着することがない。
【００３６】一方、回転する研磨工具８の研磨面８ａに
は、研磨工具修正装置５１の修正工具５２の修正面が接
触しており、研磨工具８の研磨面８ａはコンディショニ
ングされる。このとき、修正工具５２による研磨工具８
の研磨面８ａの修正によって、研磨工具８の構成物や修
正工具５２の構成物からなる不純物が発生するが、これ
らの不純物は、回転する研磨工具８にまとわりついた純
水ＰＷによって流され、研磨工具８の研磨面８ａ、外周
面８ｂに再度付着しない。研磨工具８は、上記のように
して洗浄され、かつ、研磨面８ａが修正された後、上記
したウェーハＷの研磨加工に使用される。
【００３７】上記のように洗浄され、かつ、研磨面８ａ
が修正された研磨工具８によってウェーハＷの研磨加工
を行うことにより、ウェーハＷの被研磨面に発生するス
クラッチを抑制できるとともに、残留パーティクル数が
減少し、製品歩留まりが向上する。結果的に、スラリー
ＳＬに含まれる研磨砥粒の粒径、濃度等の管理が的確に
行えるので加工品質も大幅に向上する。さらに、本実施
形態によれば、研磨工具８の研磨面８ａが修正されてい
るため、安定して良好な加工を行うことができる。ま
た、本実施形態によれば、研磨工具８を修正する修正工
具５２の洗浄も同時に行えるので、ウェーハＷの被研磨
面に発生するスクラッチを抑制できるとともに、残留パ
ーティクル数が減少し、製品歩留まりが向上する。
【００３８】以上のように、本実施形態によれば、研磨
工具８の表面と対向面との間に純水膜ＷＦを形成し、研
磨工具８の回転によって純水膜ＷＦにせん断力を作用さ
せることにより、せん断力が作用する純水膜ＷＦによっ
て研磨工具８の表面に付着した付着物を効率的に洗浄す
ることができる。さらに、本実施形態によれば、研磨工
具８の表面の洗浄したい被洗浄面の一部に洗浄用部材３
２の対向面を配置し、研磨工具８を回転させて被洗浄面
の全面を洗浄するため、研磨工具８の表面から剥離した
付着物が含まれる洗浄液である純水ＰＷは、研磨工具８
と洗浄用部材３２との隙間から排出されるとともに新鮮
な純水ＰＷが継続して研磨工具８と洗浄用部材３２との
隙間に供給されるため、研磨工具８に不純物が再付着せ
ず、研磨工具８の表面の清浄度が高い。また、本実施形
態によれば、研磨工具８の表面の洗浄したい被洗浄面の
一部に洗浄用部材３２の対向面を配置し、研磨工具８を
回転させて被洗浄面の全面を洗浄するとともに、研磨工
具８の表面と洗浄用部材３２の対向面との隙間は比較的
微小であるため、少量の純水ＰＷの供給で効率的な洗浄
が可能となる。
【００３９】また、たとえば、独立発泡体から形成され
た研磨工具８は、研磨加工によってスラリーＳＬが含有
した状態にあり、研磨工具８の表層部には適度な量のス
ラリーを含有させておくほうが加工効率の観点からは有
利であるが、本実施形態では、研磨工具８の表面にブラ
シ等を直接接触させて洗浄するのではなく、純水ＰＷに
よって研磨工具８の表面のみを洗浄するため、研磨工具
８の内部にしみ込んだスラリーＳＬまで除去されること
なく、研磨工具８の内部に保持される。また、研磨工具
８の表面にブラシ等を直接接触させないため、研磨工具
８の表面の変形、変質を抑制することができる。
【００４０】さらに、本実施形態では、研磨工具８を用
いて研磨加工を行った後に研磨工具８を純水で洗浄する
ので、研磨工具８に付着したスラリー等の不純物が凝縮
して固化するのを防ぐことができる。このため、研磨工
具８には、凝縮して固化した不純物が付着しておらず、
ブラシ等の手段で物理的に直接不純物を掻きださなくて
も十分な洗浄効果が得られる。
【００４１】なお、上述した実施形態では、研磨工具８
の内周面に対して洗浄用部材３２の対向面を配置してい
ないが、研磨工具８の内周面に対しても外周面と同様の
湾曲した対向面を配置することで研磨工具８の内周面の
洗浄も可能である。また、上述した実施形態では、研磨
工具８の洗浄とともに、研磨面８ａの修正も行う場合に
ついて説明したが、研磨面８ａの修正は行わず、研磨工
具８の洗浄のみを行ったのちに、ウェーハＷの研磨加工
を行ってもよい。
【００４２】さらに、上述した実施形態では、洗浄用部
材３２の対向面３４，３３のいずれにも複数の洗浄液供
給孔３６を設けた構成としたが、対向面３４，３３のい
ずれか一方のみに設ける構成としてもよい。対向面３
４，３３の一方のみに複数の洗浄液供給孔３６を設けた
場合にも、対向面３４，３３は連続した面であり、研磨
工具８の研磨面８ａおよび外周面８ｂと対向面３４，３
３との隙間は微小であるため、研磨工具８の研磨面８ａ
および外周面８ｂと対向面３４，３３との間のいずれに
も純水膜を形成することが可能である。
【００４３】さらに、上述した実施形態では、研磨工具
８の周方向に沿って複数の洗浄用部材３２を離隔して配
置、すなわち、非連続的に配置することにより、研磨工
具８の表面と洗浄用部材３２の対向面３４，３３との間
の隙間に供給された純水ＰＷを各洗浄用部材３２の端部
から排出する構成としたが、本発明はこの構成に限定さ
れない。
【００４４】また、上述した実施形態では、洗浄用部材
３２に形成され、対向面３４，３３に開口した洗浄液供
給孔３６から洗浄液を研磨工具８の表面と対向面３４，
３３との間の隙間に供給する構成としたが、たとえば、
洗浄液を供給するノズルを洗浄用部材３２とは別に設け
て、洗浄用部材３２の外部から対向面３４，３３と研磨
工具８の表面との間の隙間に向けて洗浄液を供給する構
成とすることも可能である。さらに、洗浄用部材３２に
形成され、対向面３４，３３に開口した洗浄液供給孔３
６から洗浄液を研磨工具８の表面と対向面３４，３３と
の間の隙間に供給するとともに、洗浄液を供給するノズ
ルを洗浄用部材３２とは別に設けて、洗浄用部材３２の
外部から対向面３４，３３と研磨工具８の表面との間の
隙間に向けて洗浄液を供給する構成とすることも可能で
ある。
【００４５】研磨工具８の表面と洗浄用部材３２の対向
面３４，３３との間の隙間に供給された純水ＰＷを排出
する機能としては、たとえば、図８〜図１０に示すよう
な構成を採用することも可能である。図８は洗浄用部材
の他の例を示す上面図であり、図９は図８に示す洗浄用
部材の側面図であり、図１０は図８に示す２つの洗浄用
部材のうちの一方の洗浄用部材を示す側面図である。図
８〜図１０に示す２つの洗浄用部材８２，８６のうち、
洗浄用部材８２は、研磨工具８の研磨面８ａに対向する
対向面８２ａのみを備えており、研磨工具８の外周面８
ｂに対向する対向面は備えていない。また、図８に示す
ように、洗浄用部材８２は、対向面８２ａに開口した複
数の洗浄液供給孔８３を備えている。洗浄液供給孔８３
からは、たとえば、純水等の洗浄液が吐出される。
【００４６】洗浄用部材８６は、研磨工具８の研磨面８
ａに対向する対向面８６ａと、研磨工具８の外周面８ｂ
に対向する対向面８６ｂを備えている。また、洗浄用部
材８６は、対向面８６ａおよび対向面８６ｂに開口した
複数の洗浄液供給孔８７を備えている。洗浄液供給孔８
７からは、たとえば、純水等の洗浄液が吐出される。さ
らに、洗浄用部材８６の対向面８６ｂを構成する壁部
は、洗浄液供給孔８７の形成部分以外に切欠部８８が形
成されている。
【００４７】洗浄用部材８２は、研磨工具８の外周面８
ｂに対向する対向面を備えていないので、研磨工具８の
外周面８ｂの洗浄は行えないが、研磨面８ａと対向面８
２ａとの間に供給された洗浄液の排出が容易となる。
【００４８】洗浄用部材８６は、研磨工具８の研磨面８
ａ、外周面８ｂのいずれも洗浄可能であり、かつ、研磨
工具８の外周面８ｂと対向面８６ａとの間に供給された
洗浄液は、切欠部８８からも外部に排出されるため、研
磨工具８の外周面８ｂと洗浄用部材８６の対向面８６ｂ
との間に供給された洗浄液が外部に排出されやすくな
る。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、被研磨対象物の被研磨
面のスクラッチや残留パーティクル数が減少し、製品歩
留まりを向上させることができる。また、本発明によれ
ば、研磨工具の洗浄とともに、修正工具の洗浄も同時に
行うことができ、被研磨対象物の被研磨面のスクラッチ
や残留パーティクル数が減少し、製品歩留まりを向上さ
せることができる。さらに、研磨工具の洗浄とともに修
正工具の洗浄を副次的に行うことができ、コストメリッ
トも高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成を示
す構成図である。
【図２】研磨加工時のウェーハと研磨工具との関係を示
す図である。
【図３】図１の研磨工具洗浄部３１を上方（Ｚ軸方向）
から見た図である。
【図４】研磨工具洗浄部３１を図３の矢印Ｅ方向から見
た図である。
【図５】研磨工具洗浄部３１を研磨工具修正装置５１側
から見た側面図である。
【図６】研磨工具の洗浄および修正時の状態を示す図で
ある。
【図７】図６の円Ｋ内を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明に係る洗浄用部材の変形例を示す上面図
である。
【図９】図８に示す洗浄用部材の側面図である。
【図１０】図８に示す洗浄用部材の一方の側面図であ
る。
【図１１】研磨装置の一例を示す構成図である。
【図１２】従来の研磨工具の洗浄方法の一例を示す図で
ある。
【符号の説明】
１…研磨装置、２…コラム、４…研磨ヘッド、６…主
軸、８…研磨工具、８ａ…研磨面、８ｂ…外周面、９…
スラリー供給ノズル、３１…研磨工具洗浄部、３２…洗
浄用部材、３３，３４…対向面、３６…洗浄液供給孔、
５１…研磨工具修正装置、５２…修正工具。

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転自在に保持された研磨工具を洗浄する
    研磨工具の洗浄方法であって、 前記研磨工具に対して、当該研磨工具の被洗浄面との間
    に隙間を形成する対向面を備える洗浄用部材を配置し、 前記対向面と前記被洗浄面との間に形成された隙間に洗
    浄液を供給して洗浄液膜を形成し、前記研磨工具を回転
    させて前記被洗浄面を洗浄する研磨工具の洗浄方法。
  2. 【請求項２】前記洗浄用部材は、前記研磨工具の被洗浄
    面に部分的に対向する対向面を備えており、 前記洗浄用部材の対向面に対する前記研磨工具の被洗浄
    面の移動により前記被洗浄面の全面を洗浄する請求項１
    に記載の研磨工具の洗浄方法。
  3. 【請求項３】前記研磨工具は、回転軸方向の一端面に研
    磨面を有する円筒体からなり、 前記研磨工具の研磨面に対向する平面状の対向面と、前
    記研磨工具の周面に対向する湾曲した対向面を備えた洗
    浄用部材を前記研磨工具に対して配置し、前記研磨工具
    の研磨面および周面を洗浄する請求項１に記載の研磨工
    具の洗浄方法。
  4. 【請求項４】前記洗浄用部材を前記研磨工具の周方向の
    離隔した位置に複数配置して前記研磨工具の洗浄を行う
    請求項３に記載の研磨工具の洗浄方法。
  5. 【請求項５】前記隙間への洗浄液の供給は、前記洗浄用
    部材に形成され、前記対向面に開口した供給孔を通じて
    行う請求項１に記載の研磨工具の洗浄方法。
  6. 【請求項６】前記洗浄液に純水を用いる請求項１に記載
    の研磨工具の洗浄方法。
  7. 【請求項７】前記研磨工具は、回転する当該研磨工具の
    研磨面を回転する被研磨対象物の被研磨面に対向させ、
    当該被研磨面と研磨面の間に研磨剤を介在させた状態
    で、前記被研磨対象物と前記研磨工具とを所定平面に沿
    って相対移動させ当該被研磨対象物を平坦化する研磨に
    用いられる請求項１に記載の研磨工具の洗浄方法。
  8. 【請求項８】回転自在に保持された研磨工具を洗浄する
    研磨工具の洗浄方法であって、 前記研磨工具の研磨面に対して、当該研磨面を修正する
    修正工具を接触可能な位置に位置させるとともに、当該
    研磨工具の少なくとも研磨面の一部との間に隙間を形成
    する対向面を備える洗浄用部材を配置し、 前記対向面と前記被洗浄面との間に形成された隙間に洗
    浄液を供給して洗浄液膜を形成し、前記研磨工具を回転
    させて前記研磨面を洗浄しながら前記研磨面を修正する
    研磨工具の洗浄方法。
  9. 【請求項９】前記修正工具は、前記研磨工具の研磨面に
    接触する修正面を備えており、 前記研磨工具の研磨面に付着した洗浄液によって前記修
    正工具の修正面も同時に洗浄する請求項８に記載の研磨
    工具の洗浄方法。
  10. 【請求項１０】回転する被研磨対象物の被研磨面に回転
    する研磨工具の研磨面を対向させ、前記被研磨対象物と
    前記研磨工具とを所定平面に沿って相対移動させ当該被
    研磨対象物を平坦化する研磨方法であって、 前記研磨工具を、当該研磨工具の被洗浄面との間に隙間
    を形成する対向面を備える洗浄用部材に対して所定位置
    に位置させ、前記対向面と前記被洗浄面との間に形成さ
    れた隙間に洗浄液を供給して洗浄液膜を形成し、前記研
    磨工具を回転させて前記被洗浄面を洗浄する洗浄工程
    と、 前記洗浄された研磨工具を用いて前記被研磨対象物の研
    磨加工を行う研磨工程とを有する研磨方法。
  11. 【請求項１１】前記研磨工程は、前記被研磨面と研磨面
    の間に研磨剤を介在させて行い、 前記洗浄工程は、前記研磨剤が含有した状態の前記研磨
    工具に対して行う請求項１０に記載の研磨方法。
  12. 【請求項１２】前記研磨工具は、独立発泡体から形成さ
    れている請求項１１に記載の研磨方法。
  13. 【請求項１３】回転する研磨工具によって被研磨対象を
    平坦化する研磨手段と、 前記研磨工具の表面を洗浄する研磨工具洗浄手段とを備
    え、 前記研磨工具洗浄手段は、回転する前記研磨工具の被洗
    浄面との間に洗浄液の膜を形成するための隙間を形成す
    る対向面を備える洗浄用部材と、 前記研磨工具の表面と前記洗浄用部材の対向面との間に
    形成される隙間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを
    有する研磨装置。
  14. 【請求項１４】前記研磨手段は、回転する前記研磨工具
    の研磨面を回転する前記被研磨対象物の被研磨面に対向
    させ、前記被研磨対象物と前記研磨工具とを所定平面に
    沿って相対移動させ当該被研磨対象物を平坦化する請求
    項１３に記載の研磨装置。
  15. 【請求項１５】前記研磨手段は、前記被研磨対象物の被
    研磨面と前記研磨工具の研磨面との間に介在させる研磨
    剤を供給する研磨剤供給手段を有する請求項１４に記載
    の研磨装置。
  16. 【請求項１６】前記研磨工具は、回転軸方向の一端面に
    研磨面を有する円筒体からなり、 前記洗浄用部材は、前記研磨工具の研磨面に対向する平
    面状の対向面および前記研磨工具の周面に対向する湾曲
    した対向面の少なくとも一方を備えている請求項１３に
    記載の研磨装置。
  17. 【請求項１７】前記洗浄用部材の平面状の対向面と湾曲
    した対向面とは連続している請求項１６に記載の研磨装
    置。
  18. 【請求項１８】前記洗浄用部材は、前記研磨工具の周方
    向に沿って互いに離隔して複数配置されている請求項１
    ６に記載の研磨装置。
  19. 【請求項１９】前記研磨工具を前記洗浄手段に対して移
    動位置決めする移動手段をさらに有する請求項１３に記
    載の研磨装置。
  20. 【請求項２０】前記移動手段は、前記被研磨対象物を前
    記研磨工具に対して前記所定の平面に沿って相対移動さ
    せる平面方向の移動手段と、 前記研磨工具を前記被研磨対象物に対向する方向に相対
    移動させる対向方向の移動手段とを有する請求項１９に
    記載の研磨装置。
  21. 【請求項２１】前記洗浄液供給手段は、前記洗浄用部材
    に形成され、前記対向面に開口した前記洗浄液を供給す
    る洗浄液供給孔と、 前記洗浄液供給孔を通じて前記研磨工具と前記対向面と
    の隙間に洗浄液を供給する洗浄液供給装置とを有する請
    求項１３に記載の研磨装置。
  22. 【請求項２２】前記洗浄用部材は、前記洗浄液供給孔を
    複数備えている請求項２１に記載の研磨装置。
  23. 【請求項２３】前記研磨工具の洗浄と同時に前記研磨工
    具の研磨面を修正可能な研磨工具修正手段をさらに有す
    る請求項１３に記載の研磨装置。
  24. 【請求項２４】前記研磨工具修正手段は、前記洗浄用部
    材の非配置領域に、回転する研磨工具の研磨面に接触可
    能に配置された修正工具を有する請求項２３に記載の研
    磨装置。
  25. 【請求項２５】前記洗浄用部材の対向面は粗面に形成さ
    れている請求項１３に記載の研磨装置。
  26. 【請求項２６】前記研磨工具は、独立発泡体から形成さ
    れている請求項１３に記載の研磨装置。
  27. 【請求項２７】前記洗浄液は、純水である請求項１３に
    記載の研磨装置。
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