JP2001198795A

JP2001198795A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2001198795A
Application number: JP2000004058A
Authority: JP
Inventors: Tatsunobu Kobayashi; 達宜小林; Hiroshi Tanaka; 弘志田中; Yasuyuki Ogata; 康行緒方
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2001-07-24

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨パッドを有効利用してランニングコスト
を低減した研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置１の基台１０５（研磨装置本
体）上に溝入れ装置２を設け、また研磨パッドとして厚
さｔが５ｍｍ以上の研磨パッド３を用いる。基台１０５
の上面にプラテン１０３を間に挟んだ位置に第一、第二
の取付台座４、５を固定的に設け、これら第一、第二の
取付台座４、５に溝入れ装置２を着脱可能にして取り付
ける。溝入れ装置２として、切刃であるカッター６と、
回転駆動されるプラテン１０３上でカッター６をプラテ
ン１０３の回転中心Ｃを通る直線上を移動させて、研磨
パッド３上に閉曲線状または螺旋状の溝を形成するスラ
イドウェイ７（切刃移動装置）とを設ける。研磨パッド
３の厚さｔを１５ｍｍとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハな
どのウェーハ表面を研磨する研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造装置の高集積化に伴う
パターンの微細化が進んでおり、特に多層構造の微細な
パターンの形成が容易かつ確実に行われるために、パタ
ーンが形成される半導体ウェーハ自体及びパターンを形
成する過程における半導体ウェーハの表面を極力平坦化
させることが重要となってきている。その場合、半導体
ウェーハ（以下、単にウェーハという）の表面を研磨す
るために平坦化の度合いが高い化学的機械的研磨法（Ｃ
ＭＰ法）が脚光を浴びている。

【０００３】ＣＭＰ法とは、砥粒剤としてＳｉＯ₂を用
いたアルカリ溶液やＳｅＯ₂を用いた中性溶液、あるい
はＡｌ₂Ｏ₃を用いた酸性溶液等のスラリーを用いて化学
的・機械的にウェーハ表面を研磨し、平坦化する方法で
ある。そして、ＣＭＰ法を用いてウェーハの表面を研磨
する装置としては、例えば図４の正面図に示されるもの
が知られている。

【０００４】図４において、研磨装置１００は、研磨す
べきウェーハＷを保持したウェーハ保持ヘッド１０１
と、円盤状に形成されたプラテン１０３上面に全面にわ
たって貼付された研磨パッド１０２とを備えている。こ
のうちウェーハ保持ヘッド１０１は、ヘッド駆動機構で
あるカルーセル１０４下部に複数取り付けられたもので
あり、スピンドル１１１によって回転可能に支持され、
研磨パッド１０２上で遊星回転されるようになってい
る。なおこの場合、プラテン１０３の中心位置とウェー
ハ保持ヘッド１０１の公転中心とを偏心させて設置する
ことも可能である。

【０００５】プラテン１０３は、基台１０５の中央に水
平に配置されており、この基台１０５内に設けられたプ
ラテン駆動機構（図示せず）により軸線まわりに回転さ
れるようになっている。基台１０５の側方には支柱１０
７が設けられているとともに、支柱１０７の間には、カ
ルーセル駆動機構１１０を支持する上側取付板１０９が
配置されている。カルーセル駆動機構１１０は、下方に
設けられたカルーセル１０４を軸線まわりに回転させる
機能を有している。

【０００６】基台１０５からは、突き合わせ部１１２が
上方に突出するように配置されており、突き合わせ部１
１２の上端には間隔調整機構１１３が設けられている。
一方、突き合わせ部１１２の上方には係止部１１４が対
向配置されている。この係止部１１４は上側取付板１０
９に固定されているとともに上側取付板１０９から下方
に突出する構成となっている。そして、この間隔調整機
構１１３を調節し、突き合わせ部１１２と係止部１１４
とを当接させることにより、ウェーハ保持ヘッド１０１
と研磨パッド１０２との距離寸法を適切なものとしてい
る。そして、ウェーハ保持ヘッド１０１に保持されたウ
ェーハＷと研磨パッド１０２表面とを当接させるととも
に、カルーセル１０４、ウェーハ保持ヘッド１０１及び
プラテン１０３を回転させることによってウェーハＷは
研磨される。

【０００７】ここで、ウェーハＷの研磨を終えてウェー
ハＷを研磨パッド１０２上から搬出しようとウェーハ保
持ヘッド１０１を上昇させた際にウェーハＷが研磨パッ
ド１０２の表面に張り付いて研磨パッド１０２上に取り
残されてしまうことのないよう、研磨パッド１０２の表
面には、ウェーハＷと研磨パッド１０２との間に空気が
入りやすくなるように予め溝が形成されており、これに
よってウェーハＷが研磨パッド１０２に吸着することを
防止して研磨が適正に行われるようにしてある。この溝
は、深さ約０．５ｍｍ程度のものであって、この他にも
研磨に用いるスラリーを研磨パッド１０２上に保持し、
また研磨時に生じた研磨屑等を溝内に取り込んでウェー
ハ表面のスクラッチの発生を防止する効果も有してい
る。ここで、研磨パッド１０２は、通常一回研磨を行う
毎にその表面状態の調整を行って、研磨能力が適正範囲
内になるように調整している（この作業をドレッシング
という）。ドレッシングは、例えばリング状の研磨材
を、研磨パッド１０２の表面に当接させた状態で研磨パ
ッド１０２の表面と略平行な平面上で相対移動させるこ
とで研磨パッド１０２の表面を厚さ約１〜２μｍ程度削
り取り、適度な粗さの新しい表面を形成することで行っ
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、研磨パッド
１０２はドレッシングの度に表面が削り取られるために
次第に溝が浅くなってゆく。溝が浅くなるとその効果が
低下するため、研磨パッド１０２は溝がある程度まで浅
くなった時点で寿命とみなして交換される。このように
研磨パッド１０２は消耗品であって、その寿命は溝の残
りの深さによって決定される。そして、研磨パッド１０
２にかかる費用は研磨装置のランニングコストにおいて
大きな割合を占めているので、ウェーハの製造コストの
削減のために、研磨パッド１０２の寿命を延長すること
が望まれていた。

【０００９】しかし、溝が深すぎると、溝の底面に対す
る研磨パッド１０２の表面の相対的な突出量が大きくな
って研磨パッド１０２の表面が弾性変形しやすくなるの
で、研磨パッド１０２とウェーハＷとの接触状態が変わ
り、ウェーハＷの研磨条件が変わってしまう。このよう
に、溝の深さには制限があるので、研磨パッド１０２の
寿命を延長することはできないのが現状である。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、研磨パッドを有効利用してランニングコスト
を低減した研磨装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、表面に研磨パッドが貼付
されたプラテンと、研磨すべきウェーハを保持して前記
研磨パッドに前記ウェーハの一面を当接させるウェーハ
保持ヘッドとを具備し、該ウェーハ保持ヘッドと前記プ
ラテンとをそれぞれ回転させることで前記ウェーハの研
磨を行う研磨装置であって、前記研磨パッド上で切刃を
移動させることで前記研磨パッドに溝入れ加工を施す溝
入れ装置を備えていることを特徴とする。

【００１２】このように構成される研磨装置において
は、研磨装置の機上で研磨パッドに溝入れ加工を施すこ
とができるので、ドレッシングによって研磨パッドの溝
が浅くなっても、再度溝を入れて研磨パッドの寿命を延
長することができる。また、溝がある程度浅くなってき
た時点で再度研磨パッドに溝を形成することで、溝の深
さを適正範囲に保つことができる。ここで、研磨パッド
に形成される溝は、一般的に底面側よりも開口部側が幅
広となる断面形状（例えば断面視略台形または略Ｖ字
形）とされており、溝が浅くなるにつれて溝の幅も狭く
なってしまうが、溝を適宜時期に再加工することで、溝
の幅も適正範囲に保つことができる。

【００１３】請求項２記載の研磨装置においては、前記
溝入れ装置が、回転駆動される前記プラテン上で前記切
刃を前記プラテンの回転中心を通る直線上を移動させる
ことで前記研磨パッド上に閉曲線状または螺旋状の溝を
形成する切刃移動装置を備えていることを特徴とする。
このように構成される研磨装置においては、溝入れ装置
を簡単な構成としながら、研磨パッドに効果的に溝を形
成することができる。ここで、溝は、要求される研磨条
件に応じて、円または楕円を含む任意の閉曲線状または
螺旋状に形成することができる。また、切刃として例え
ばバイトの切刃を用い、切刃移動装置によってバイトが
研磨パッドから受ける外力に従ってプラテンの回転中心
を通る直線上を移動可能とすれば、研磨パッドの溝にバ
イトを差込んだ状態で研磨パッドを回転させることで、
バイトを溝によって案内させて、もとあった溝に沿って
溝入れ加工を行うことができる。

【００１４】請求項３記載の研磨装置においては、前記
溝入れ装置が、研磨装置本体に着脱可能に設けられてい
ることを特徴とする。このように構成される研磨装置に
おいては、ウェーハの研磨時などには溝入れ装置を取り
外して、研磨パッド上のスペースを有効活用することが
できる。

【００１５】請求項４記載の研磨装置においては、研磨
パッドの厚みｔが５ｍｍ以上とされていることを特徴と
する。このように構成される研磨装置においては、研磨
パッドの厚みｔが５ｍｍ以上とされるので、通常用いら
れる厚さ約２〜４ｍｍ程度の研磨パッドに比べて溝入れ
装置による溝入れ加工が可能な回数が増え、研磨パッド
の寿命を長くすることができる。また、従来の研磨パッ
ドでは、もとの厚さを例えば４ｍｍとし、溝入れ装置に
よる溝入れ加工を行わない場合では、最大でも溝の深さ
（０．５ｍｍ）と同じ厚さ、すなわちもとの厚さの１
２．５％しか使用できないのに対し、本発明の研磨パッ
ドにおいてもとの厚さを例えば２０ｍｍとすると、溝入
れ加工を繰り返して例えば残厚５ｍｍまで使用した場
合、もとの厚さの７５％まで使用可能となり、研磨パッ
ドを有効利用することができる。また、厚みを増すこと
によって研磨パッドの強度も確保されるので、研磨パッ
ドの表面積に占める溝の割合を高めることができる。こ
れによってスクラッチの原因となる研磨屑等をすみやか
に溝内に取り込むことができ、また研磨パッドとウェー
ハとの接触面積を少なくすることができる。そして、研
磨パッドとウェーハとの接触面積を少なくすることで、
例えばウェーハＷの変形を抑えるためにウェーハを研磨
パッドに押圧する圧力を下げても、研磨パッドにおいて
ウェーハに当接する部分に圧力を集中させて研磨圧力を
確保し、加工能率の低下を軽減することができる。ここ
で、研磨パッドの表面積に占める溝の割合は２０％以上
であることが好ましい。また、研磨パッドとして例えば
無発泡体または発泡率が２０％以下の微発泡体を用いる
ことで、研磨パッドの厚み方向の均一性を向上させて使
用可能な範囲を増加させることができ、また、研磨パッ
ドが硬質となるので、研磨時におけるウェーハの研磨パ
ッドに対する沈み込みを少なくして、ウェーハにふちだ
れを生じにくくすることができる。ここで、溝の深さを
調節して研磨パッドの表面の弾性変形量を調節すること
で、研磨パッドの表面とウェーハとの接触状態を調節す
ることもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
研磨装置について図面を参照して説明する。本発明の研
磨装置は、例えば従来の研磨装置１０１において、基台
１０５（研磨装置本体）上に溝入れ装置を設け、また研
磨パッドとして厚さｔが５ｍｍ以上の研磨パッドを用い
たものであり、研磨装置１０１と同じ構成の部材につい
ては同じ符号を用いて説明する。図１は本発明の研磨装
置１における溝入れ装置２の構造及び溝入れ装置２の基
台１０５の上面への装着構造を示す一部破断平面図、図
２は図１におけるＡ−Ａ矢視拡大断面図、図３は研磨装
置１に用いる研磨パッド３の形状を示す概念図であっ
て、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正断面図であ
る。

【００１７】図１及び図２に示すように、基台１０５の
上面には、第一、第二の取付台座４、５が、プラテン１
０３を間に挟んだ位置に固定的に設けられており、これ
ら第一、第二の取付台座４、５には、これら取付台座に
またがって、溝入れ装置２が着脱可能にして取り付けら
れている。第一、第二の取付台座４、５は、大略直方体
形状をなしており、それぞれ溝入れ装置２の長手方向に
略直交する方向に延在して設けられている。図２に示す
ように、第一の取付台座４の上部において、第二の取付
台座５側には、取付基準面として略水平となる水平基準
面Ｓｈ１が形成されている。また、第一の取り付け台座
４の上部の、第二の取付台座５とは反対側には、その長
手方向に沿って突出段部４ａが設けられている。そし
て、突出段部４ａの第二の取付台座５に向く面には、略
垂直に屹立する垂直基準面Ｓｖ１が形成されている。そ
して、第二の取付台座５の上面は、略水平面となる水平
基準面Ｓｈ２とされている。ここで、水平基準面Ｓｈ
１、Ｓｈ２は同一平面上に位置しており、またそれぞれ
長手方向の両端近傍にはボルト穴ｄが形成されており、
溝入れ装置２の第一、第二の脚部８、９がボルトＢ１に
よって固定されるようになっている。

【００１８】図１及び図２に示すように、溝入れ装置２
は、切刃であるカッター６と、回転駆動されるプラテン
１０３上でカッター６をプラテン１０３の回転中心Ｃを
通る直線上を移動させて、研磨パッド３上に閉曲線状ま
たは螺旋状の溝を形成するスライドウェイ７（切刃移動
装置）とを備えている。スライドウェイ７は、長手方向
の両端をそれぞれ第一、第二の脚部８、９を介して第
一、第二の取付台座４、５に取り付けられる大略中空四
角柱形状のフレーム１１を有している。フレーム１１に
は、カッター６が取り付けられてカッター６とともにフ
レーム１１の側方でその長手方向に沿って移動可能に設
けられるツールポスト１２と、ツールポスト１２をプラ
テン１０３の回転に合わせてフレーム１１に沿って移動
させる駆動装置１３とが設けられている。ここでフレー
ム１１は、プラテン１０３回転中心Ｃから所定距離離間
した位置に取り付けられており、これによってフレーム
１１の側方でツールポスト１２に取り付けられるカッタ
ー６は回転中心Ｃを通る直線上を移動される。

【００１９】第一、第二の脚部８、９は、大略直方体形
状をなしており、それぞれフレーム１１の長手方向の両
端下面において、その長手方向の両端をフレーム１１の
両側方に突出させて設けられている。第一の脚部８の下
面は取付平面Ｓ１、第二の脚部９の下面は取付平面Ｓ２
とされ、これら取付平面Ｓ１、Ｓ２は同一平面上に設け
られている。そしてこれら取付平面Ｓ１、Ｓ２をそれぞ
れ第一、第二の取付台座４、５の水平基準面Ｓｈ１、Ｓ
ｈ２に当接させることで、フレーム１１がプラテン１０
３上で略水平となるように位置決めされるようになって
いる。また、第一の脚部８において第二の脚部９とは反
対側を向く側面には、フレーム１１の長手方向に略直交
させて、取付平面Ｓ１に対して略直交する取付平面Ｓ３
が設けられており、この取付平面Ｓ３を第一の取付台座
４の垂直基準面Ｓｖ１と面接触させることで、フレーム
１１の向きが位置決めされるようになっている。このよ
うに第一の脚部８は、第一の取付台座４に対し二面を基
準として位置決めされる。

【００２０】これら第一、第二の脚部８、９の長手方向
の両端には、上面から下面まで達するボルト挿通孔ｅが
形成されており、これら第一、第二の脚部８、９は、ボ
ルト挿通孔ｅにボルトＢ１を挿通して第一、第二の取付
台座４、５のボルト穴ｄにそれぞれ螺着することによっ
て、第一、第二の取付台座４、５に対して着脱可能に取
り付けられる。ここで、これらボルト穴ｄ及びボルト挿
通孔ｅの他に、第一の取付台座４の上面に挿入穴を設
け、第一の脚部８に上下面に貫通して連通孔を設け、連
通孔を通じて挿入穴にノックピンを打ち込むことで、こ
れら第一の取付台座４と第一の脚部８との位置決めをさ
らに正確に行うようにしてもよい。

【００２１】フレーム１１内には、フレーム１１の長手
方向に沿って延在しかつ両端を回転を許容された状態で
フレーム１１に支持されるねじ軸１６ａと、ねじ軸１６
ａの外周に形成されるねじ溝１６ｃに鋼球を介して螺着
されるナット部材１６ｂとによって構成されたボールね
じ機構１６が設けられている。ここで、ナット部材１６
は、フレーム１１の内面に支持されてねじ軸１６ａとの
一体的な回転を規制されている。また、フレーム１１の
第一の脚部８側の端部には、回転軸をねじ軸１６ａに接
続されるねじ軸駆動モータ１７が設けられており、ねじ
軸駆動モータ１７によってねじ軸１６ａを回転駆動する
ことで、ナット部材１６ｂをねじ軸１６ａの軸線方向に
移動させるようになっている。これらボールねじ機構１
６とねじ軸駆動モータ１７は駆動装置１３を構成するも
のであって、ねじ軸駆動モータ１７は図示せぬ制御装置
によってその動作を制御される。ここで、制御装置によ
るねじ軸駆動モータ１７の制御は、手動による制御また
はプラテン１０３の回転に合わせた自動制御のどちらで
行ってもよい。そして、フレーム１１において、プラテ
ン１０３の回転中心Ｃ側に向く側面には、長手方向に沿
って長穴１１ａが形成されており、この長穴１１ａを通
じて、ツールポスト１２がボールねじ機構１６のナット
部材１６ｂに接続されている。また、長穴１１ａの上下
には、長穴１１ａの長手方向に沿ってツールポスト１２
を案内するガイドレール１１ｂ、１１ｃが設けられてい
る。

【００２２】ツールポスト１２は、ボールねじ機構１６
のナット部材１６ｂと接続されるとともにガイドレール
１１ｂ、１１ｃに上下端が係合される基部１２ａと、基
部１２ａの下端からフレーム１１の側方に突出して設け
られる切刃取付部１２ｂとを備えている。切刃取付部１
２ｂの下面には、切刃昇降装置１２ｃを介して切刃駆動
モータ１８が設けられ、駆動軸１８ａには、駆動軸１８
ａに略直交させて略円盤状のカッター６が取り付けられ
ている。切刃昇降装置１２ｃは、図示せぬ制御装置によ
って動作を制御されて、切刃駆動モータ１８ごとカッタ
ー６を昇降するものであって、例えば油圧または空気圧
を利用して上下方向に伸縮するよう駆動されるアクチュ
エータが用いられる。切刃駆動モータ１８は、駆動軸１
８ａをフレーム１１の長手方向と平行にして設けられて
おり、これによってカッター６はプラテン１０３上の研
磨パッド３の表面に略直交し、かつツールポスト１２の
移動方向に略直交する面上で回転駆動される。

【００２３】研磨パッド３としては、例えば厚さ約１５
ｍｍの略円盤形状のポリウレタン製のものが用いられ、
また研磨パッド３は無発泡体または発泡率が２０％以下
の微発泡体とされてその硬度が確保されている。また、
研磨パッド３の表面には、図３（ａ）に示すように、予
め研磨パッド３の回転中心Ｃを中心とする同心円状に複
数の溝Ｇが形成されている。この溝Ｇは、例えば図３
（ｂ）に示すように、底面側よりも開口部側が幅広とな
る断面視略台形形状とされる。ここで、この溝Ｇが研磨
パッド３の表面積に占める割合は２０％以上であること
が好ましい。そして、研磨パッド３は、図１に示すよう
に、ウェーハＷの研磨に使用されない外周縁にボルト穴
３ａが複数設けられており、ボルト穴３ａに挿通される
ボルトＢ２によってプラテン１０３の上面に対してボル
ト止めによって固定される。ここで、ボルトＢ２の頭部
はボルト穴３ａ内に、研磨パッド３の上面から所定の深
さに位置して収容されており、研磨パッド３の厚みがド
レッシングによって薄くなっても、ドレッサその他の部
材に干渉しないようになっている。

【００２４】このように構成される研磨装置１におい
て、溝入れ装置２による研磨パッド３の溝Ｇの再加工
は、次のようにして行われる。ここで、ウェーハＷの研
磨時には、溝入れ装置２は基台１０５上から取り外して
あるので、基台１０５上に溝入れ装置２を取り付けるこ
とから始める。まず、研磨装置１において、上側取付板
１０９を上昇させて、プラテン１０３とウェーハ保持ヘ
ッド１０１との間に溝入れ装置２を設置する空間を確保
する。そして、研磨装置１の基台１０５上に設けられる
第一、第二の取付台座４、５上に、それぞれ溝入れ装置
２の第一、第二の脚部８、９を位置決め固定して、溝入
れ装置２を基台１０５上に取り付ける。

【００２５】これら第一、第二の取付台座４、５に対す
る第一、第二の脚部８、９の位置決め固定は、次のよう
にして行われる。まず、第一の取付台座４の上面に設け
られる水平基準面Ｓｈ１に第一の脚部８の下面である取
付平面Ｓ１を面接触させ、第二の取付台座５の上面に設
けられる水平基準面Ｓｈ２に第二の脚部９の下面である
取付平面Ｓ２を面接触させる。これによって溝入れ装置
２のフレーム１１が、プラテン１０３上で長手方向を略
水平にして支持される。次に、第一の取付台座４の垂直
基準面Ｓｖ１に第一の脚部８の取付平面Ｓ３を面接触さ
せる。これによってフレーム１１の側方にツールポスト
１２を介して保持されるカッター６がプラテン１０３の
回転中心Ｃを通る直線上で移動されるよう、フレーム１
１の向きが位置決めされる。そしてこの状態で、これら
第一、第二の脚部８、９に設けられるボルト挿通孔ｅに
ボルトＢ１を挿通し、このボルトＢ１をそれぞれ第一、
第二の取付台座４、５の水平基準面Ｓｈ１、Ｓｈ２に設
けられるボルト穴ｄに螺着することで、これら第一、第
二の脚部８、９をそれぞれ第一、第二の取付台座４、５
に固定する。

【００２６】次に、駆動装置１３によってツールポスト
１２をフレーム１１に沿って移動させ、ツールポスト１
２に取り付けられるカッター６を、プラテン１０３上の
研磨パッド３の溝Ｇのうちのいずれかの上方に位置させ
る。そして、プラテン１０３を回転駆動し、切刃駆動モ
ータ１８によってカッター６を回転駆動しながら、切刃
昇降装置１２ｃによってカッター６を降下させて研磨パ
ッド３に当接させることで、研磨パッド３に溝の再加工
を行う。

【００２７】駆動装置１３によるツールポスト１２の移
動は次のようにして行われる。ねじ軸駆動モータ１７に
よってボールねじ機構１６のねじ軸１６ａを回転駆動す
ると、ナット部材１６ｂはフレーム１１によってねじ軸
１６ａとの一体回転を規制されているために、ねじ軸１
６ａの長手方向に沿って移動される。これによってナッ
ト部材１６ｂに取り付けられるツールポスト１２がフレ
ーム１１の長手方向に沿って移動される。

【００２８】そして、切刃昇降装置１２ｃによって切刃
駆動モータ１８ごとカッター６を降下させて、カッター
６を研磨パッド３の表面に所定の深さ、例えば深さ０．
５ｍｍ程度切り込ませる。この状態で研磨パッド３が回
転中心Ｃを中心として回転されるので、カッター６が研
磨パッド３の溝Ｇに沿って溝入れ加工を行うこととな
り、溝Ｇが再び０．５ｍｍ程度の深さに再加工される。
また、このとき溝Ｇの断面形状も再びもとの形状に再形
成されるので、研磨パッド３の表面積にしめる溝Ｇの割
合ももとの割合に戻される。

【００２９】このようにして一つの溝Ｇを再加工した
後、切刃昇降装置１２ｃによってカッター６を上昇させ
て研磨パッド３の表面から離間させる。そして、ツール
ポスト１２を研磨パッド３の内周側または外周側に所定
距離移動させてカッター６を他の溝Ｇの上方に位置さ
せ、上記手順と同様にして溝Ｇの再加工を行う。この操
作を研磨パッド３の各溝Ｇのそれぞれについて行うこと
で、研磨パッド３の全ての溝Ｇの再加工を行う。そし
て、研磨パッド３に溝入れ加工を施した後は、図示せぬ
ドレッサーによって研磨パッド３のコンディショニング
を行うことで、溝入れ加工時に生じた研磨パッド３のバ
リや削り屑を取り除いて研磨パッド３の表面の状態を整
えた後、ウェーハの研磨作業を再開する。ここで、研磨
パッド３はドレッシングで削り取られることで表面の高
さが次第に低くなるが、カッター６が研磨パッド３の表
面に所定深さ切り込むように、切刃昇降装置１２ｃによ
ってカッター６の高さを調節する。

【００３０】一方、研磨パッド３の溝Ｇがプラテン１０
３の回転中心Ｃのまわりに螺旋状に形成されている場
合、溝Ｇの再加工は次のようにして行われる。まず、ツ
ールポスト１２を移動させて、カッター６を研磨パッド
３の溝Ｇの最内周部分または最外周部分に位置させる。
次に、プラテン１０３を回転させて、溝Ｇの最内周側の
端部または最外周側の端部をカッター６の直下に位置さ
せる。そして、カッター９を研磨パッド３の表面に所定
深さ切り込ませた状態で、プラテン１０３を回転させる
とともに、ツールポスト１２を移動させてカッター６を
プラテン１０３の回転中心Ｃを通る直線上を移動させ
る。このとき、ツールポスト１２の移動速度またはプラ
テン１０３の回転速度は、図示せぬ制御装置によってカ
ッター６が溝Ｇを正確になぞるように調節される。そし
て、溝Ｇの再加工が終わった後は、前記したように、研
磨パッド３のコンディショニングを行って研磨パッド３
の表面の状態を整えた後、ウェーハの研磨作業を再開す
る。ここで、本発明の研磨装置によれば、上記の手順と
同様の手順によって溝Ｇが形成されていない研磨パッド
に溝入れ加工を施すこともできる。このとき研磨パッド
２に形成できる溝の形状は、前述した再加工時における
溝形状と同様の形状であって、その溝間の間隔等は任意
に設定することができる。

【００３１】このように構成される研磨装置によれば、
研磨装置１の機上で研磨パッド３に溝入れ加工を施すこ
とができるので、ドレッシングによって研磨パッド３の
溝Ｇが浅くなっても再度溝Ｇを入れて研磨パッド３の寿
命を延長することができる。また、溝Ｇがある程度浅く
なってきた時点で再度研磨パッド３に溝Ｇを形成するこ
とで、溝Ｇの深さを適正範囲に保つことができる。ここ
で、研磨パッド３に形成される溝Ｇは、底面側よりも開
口部側が幅広となる断面視略台形とされており、溝が浅
くなるにつれて溝の幅も狭くなってしまうが、溝を適宜
時期に再加工することで、溝の幅も適正範囲に保つこと
ができる。

【００３２】また、溝入れ装置２を簡単な構成としなが
ら、研磨パッド３に効果的に溝Ｇを形成することができ
る。ここで、溝Ｇの形状は、要求される研磨条件に応じ
て、円または楕円を含む任意の閉曲線状または螺旋状と
することができる。また、ウェーハＷの研磨時などには
溝入れ装置２を取り外して、研磨パッド３上のスペース
を有効活用することができる。

【００３３】また、研磨パッド３の厚みｔが１５ｍｍと
されているので、通常用いられる厚さ約２〜４ｍｍ程度
の研磨パッドに比べて溝入れ装置２による溝入れ加工が
可能な回数が増え、研磨パッドの寿命を長くすることが
できる。また、従来の研磨パッドでは、もとの厚さを例
えば４ｍｍとし、溝入れ装置２による溝入れ加工を行わ
ない場合では、最大でも溝の深さ（０．５ｍｍ）と同じ
厚さ、すなわちもとの厚さの１２．５％しか使用できな
いのに対し、研磨パッド３において溝入れ加工を繰り返
して例えば残厚５ｍｍまで使用した場合、もとの厚さ
（１５ｍｍ）のうち７５％まで使用可能となり、研磨パ
ッドを有効利用することができる。また、厚みを増すこ
とによって研磨パッドの強度も確保されるので、研磨パ
ッド３の表面積に占める溝Ｇの割合を、例えば２０％と
高めることができる。これによってスクラッチの原因と
なる研磨屑等をすみやかに溝Ｇ内に取り込むことがで
き、また研磨パッド３とウェーハＷとの接触面積を少な
くすることができる。

【００３４】そして、研磨パッド３とウェーハＷとの接
触面積を少なくすることで、例えばウェーハＷの変形を
抑えるためにウェーハＷを研磨パッド３に押圧する圧力
を下げても、研磨パッド３においてウェーハＷに当接す
る部分に圧力を集中させて研磨圧力を確保し、加工能率
の低下を軽減することができる。また、研磨パッド３と
して例えば無発泡体または発泡率が２０％以下の微発泡
体を用いることで、研磨パッド３の厚み方向の均一性を
向上させて使用可能な範囲を増加させることができ、ま
た、研磨パッド３が硬質となるので、研磨時におけるウ
ェーハＷの研磨パッド３に対する沈み込みを少なくし
て、ウェーハＷにふちだれを生じにくくすることができ
る。ここで、溝Ｇの深さを調節して研磨パッド３の表面
の弾性変形量を調節することで、研磨パッド３の表面と
ウェーハＷとの接触状態を調節することもできる。

【００３５】ここで、上記実施の形態では、切刃移動装
置の駆動装置１３として、フレーム１１内に収容される
ねじ軸１２ａとナット部１２ｂからなるボールねじ機構
１２と、ねじ軸１２ａを回転駆動するねじ軸駆動モータ
１７とを用いた。しかし、これに限られることなく、フ
レーム１１の長手方向に沿ってラックを設け、ツールポ
スト１２に、ラックに噛み合わされるピニオンギア及び
ピニオンギアを回転駆動するモータを設けてこれらラッ
ク、ピニオンギア、モータによって駆動装置１３を構成
し、モータによってラックに噛み合うピニオンギアを回
転駆動することで、ツールポスト１２をフレーム１１に
沿って移動させるようにしてもよい。このように、切刃
移動装置は、切刃であるカッターの位置を制御可能なも
のであれば任意の構造の装置を用いても構わない。

【００３６】また、上記実施の形態では、溝入れ装置２
を基台１０５（研磨装置本体）から着脱自在であるとし
た。しかし、これに限られることなく、例えば溝入れ装
置２の一端を回転軸を介して基台１０５に取り付け、溝
入れ装置２をこの回転軸を軸にして他端を略水平方向に
旋回させることで研磨パッド上に進退可能としてもよ
い。また、溝入れ装置２の脚部にローラを設け、基台１
０５上にローラを案内するレールを設けて溝入れ装置２
をレールに沿って移動可能にすることで、溝入れ装置２
を研磨パッド上に進退可能に設けてもよい。また、上記
実施の形態では、切刃として切刃駆動モータ１８によっ
て回転駆動される円盤状のカッター６を用いたが、これ
に限られることなく、切刃駆動モータ１８によって回転
駆動される略円盤形状の砥石を用いても構わない。ま
た、上記実施の形態では、フレーム１３の脚部を支持す
る第一の取付台座４において、第二の取付台座５とは反
対側に段部４ａを設け、段部４ａの第二の取付台座５側
の面を垂直基準面Ｓｖ３としたが、これに限られること
なく、段部４ａを第一の取付台座４において第二の取付
台座５側に設けて、垂直基準面Ｓ３を第二の取付台座５
とは反対側に向けても構わない。

【００３７】

【発明の効果】本発明の研磨装置は、以下のような効果
を有するものである。請求項１に記載の研磨装置によれ
ば、機上で研磨パッドに溝入れ加工することで研磨パッ
ドの寿命を延長することができる。また、溝がある程度
浅くなってきた時点で再度研磨パッドに溝を形成するこ
とで、溝の深さ及び幅を適正範囲に保って溝の効果を維
持することができる。

【００３８】請求項２記載の研磨装置によれば、溝入れ
装置を簡単な構成としながら、研磨パッドに効果的に溝
を形成することができる。

【００３９】請求項３記載の研磨装置によれば、ウェー
ハの研磨時などには溝入れ装置を取り外して、研磨パッ
ド上のスペースを有効活用することができる。

【００４０】請求項４記載の研磨装置によれば、通常用
いられる厚さ約２〜４ｍｍ程度の研磨パッドに比べて溝
入れ装置による溝入れ可能な回数が増加し、寿命を長く
することができる。また、研磨パッドの表面積に占める
溝の割合を高めることで、全体としてウェーハの研磨圧
力を下げても、研磨に寄与する領域、すなわちウェーハ
に当接する部分における研磨圧力は確保され、加工能率
の低下を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における研磨装置の構成
を示す一部破断平面図である。

【図２】本発明の実施の形態における研磨装置の構成
を示す図であって、図１におけるＡ−Ａ矢視拡大断面図
である。

【図３】本発明の実施の形態における研磨装置に用い
る研磨パッドの形状を示す概念図であって、図３（ａ）
は平面図、図３（ｂ）は一部拡大断面図である。

【図４】従来の研磨装置の構成及び構造を示す正面図
である。

【符号の説明】

１研磨装置２溝入れ
装置３研磨パッド６カッタ
ー（切刃）７スライドウェイ（切刃移動装置）１０１ウ
ェーハ保持ヘッド１０３プラテン１０５基
台（研磨装置本体）Ｇ溝Ｗウェー
ハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者緒方康行埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA19 AC01 BC02 CB03 CB05 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
と、研磨すべきウェーハを保持して前記研磨パッドに前
記ウェーハの一面を当接させるウェーハ保持ヘッドとを
具備し、該ウェーハ保持ヘッドと前記プラテンとをそれ
ぞれ回転させることで前記ウェーハの研磨を行う研磨装
置であって、前記研磨パッド上で切刃を移動させることで前記研磨パ
ッドに溝入れ加工を施す溝入れ装置を備えていることを
特徴とする研磨装置。
【請求項２】前記溝入れ装置が、回転駆動される前記
プラテン上で前記切刃を前記プラテンの回転中心を通る
直線上を移動させることで前記研磨パッド上に閉曲線状
または螺旋状の溝を形成する切刃移動装置を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】前記溝入れ装置が、研磨装置本体に着脱
可能に設けられていることを特徴とする請求項１または
２記載の研磨装置。
【請求項４】研磨パッドの厚みｔが５ｍｍ以上とされ
ていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
載の研磨装置。