JP2001246550A

JP2001246550A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2001246550A
Application number: JP2000057188A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Miyazaki; 充宮崎; Seiji Katsuoka; 誠司勝岡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が簡単で、ドレッサープレートの研磨パ
ッド又は研磨プレートの追従性がよく、ドレッサープレ
ートの押圧力の低荷重化が可能で研磨パッド又は研磨プ
レートの消耗量の少ないドレッシングが実行できる研磨
装置を提供すること。【解決手段】上面に研磨パッド２を設けたターンテー
ブル１と、被研磨基板を保持するトップリングと、研磨
パッド２の研磨面をドレッシングするドレッサー６を具
備する研磨装置において、ドレッサー６はターンテーブ
ル１上の研磨パッド２の研磨面に当接するドレッサープ
レート７と、該ドレーサープレート７を回転保持するド
レッサーシャフト１５を具備すると共に、該ドレッサー
シャフト１５の下端にベローズ１４又はダイヤフラム１
８又はハウジング１９を介して該ドレッサープレート７
を取付け、該ベローズ１４又はダイヤフラム１８又はハ
ウジング１９内の気体圧力を調整してドレッサープレー
ト７の研磨面への押圧力を調整する押圧力調整手段を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ等の基
板を研磨する研磨装置に関し、ターンテーブル上に配置
された研磨パッド又は砥粒を含む研磨プレートの研磨面
を削って目立て等再生・修整（以下、「ドレッシング」
と称する）を行うドレッサーの構成に特徴を有する研磨
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の研磨装置は図１に示すよ
うに、上面に研磨パッド（研磨布）２を設けたターンテ
ーブル１と半導体ウエハ等の被研磨基板（図示せず）を
保持するトップリング３を具備し、該トップリング３の
下面に保持した被研磨基板をターンテーブル１上面の研
磨パッド２の研磨面に押圧すると共に、該研磨面に砥液
を供給し、ターンテーブル１を矢印Ａ方向に回転し、ト
ップリング３を矢印Ｂ方向に回転し、研磨パッド２と被
研磨基板の相対運動により、該被研磨基板を平坦且つ鏡
面に研磨している。なお、研磨パッド２に替え砥粒を含
んだ研磨プレートを設ける場合もある。なお、図中、４
はターンテーブル駆動モータ、５は減速機である。

【０００３】上記構成の研磨装置において、何枚かの被
研磨基板を研磨すると、研磨パッド２の研磨面が経時変
化や目詰まり等を起こして研磨効率が低下するという問
題がある。そこで、通常は所定枚数の被研磨基板を研磨
したら、或いは目詰まり等で研磨効率が低下した場合、
ドレッサー６により研磨パッド２の研磨面を削って、ド
レッシングを行っている。

【０００４】上記ドレッサー６はドレッサープレート７
と該ドレッサープレート７を支持するドレッサーシャフ
ト８を具備し、該ドレッサーシャフト８は図示しない回
転機構で矢印Ｃ方向に回転するようドレッサー旋回アー
ム１０に回転支持されている。ドレッサー旋回アーム１
０は旋回モータ１１により矢印Ｄ方向に旋回するように
なっており、該旋回モータ１１を含むドレッサー旋回ア
ーム１０はエアシリンダ１２で矢印Ｅ方向に上下動でき
るようになっている。ドレッサーシャフト８の回転力は
回転力伝達ピン９でドレッサープレート７に伝達され
る。

【０００５】また、ドレッサープレート７はエアシリン
ダ１２により、ドレッサーシャフト８を介して研磨パッ
ド２上に押圧されるようになっている。ドレッサープレ
ート７の下面にはダイヤモンド粒を埋め込んだ部材（ダ
イヤモンドペレット等）又はセラミック材等の硬質材か
らなる環状突起７ａ又はペレットが設けられている。ド
レッサーシャフト８とターンテーブル１の回転によるド
レッサープレート７と研磨パッド２の相対運動により、
該研磨パッド２の研磨面は削られ、ドレッシングが行わ
れる。

【０００６】研磨パッド２のドレッシングに際して、研
磨面の削り量はドレッサープレート７の押圧力に比例す
るから、押圧力を大きくすれば研磨パッド２の削り量、
即ち研磨パッド２の消耗量が大きくなる。そこで研磨パ
ッド２の消耗量の少ないドレッシングを行うにはドレッ
サープレート７の押圧力を小さくすること、即ち押圧力
の低荷重化が必要である。しかしながら、上記構成の研
磨装置のように、エアシリンダ１２で旋回モータ１１、
ドレッサー旋回アーム１０を含むドレッサー６を上下動
させる構成では、ドレッサープレート７の押圧力の低荷
重化を精度良く実現することは困難となる。

【０００７】また、ドレッサープレート７の研磨パッド
に対する追従性も悪く、更にドレッサー６はドレッサー
プレート７を傾動自在に支持するため、ボール軸受１３
又は自動調芯コロ軸受を必要とする等構造が複雑になる
という問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、構造が簡単で、ドレッサープレー
トの研磨パッド又は研磨プレートの追従性がよく、ドレ
ッサープレートの押圧力の低荷重化が可能で研磨パッド
又は研磨プレートの消耗量の少ないドレッシングが実行
できる研磨装置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】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、研磨面を有するターンテーブ
ルと、被研磨基板を保持する基板保持機構と、ターンテ
ーブルの研磨面をドレッシングするドレッサーを具備
し、基板保持機構で保持した被研磨基板をターンテーブ
ルの研磨面に押圧し、該被研磨基板と該研磨面の相対運
動により被研磨基板を研磨すると共に、ドレッサーで研
磨面をドレッシングする研磨装置において、ドレッサー
はターンテーブルの研磨面に当接するドレッサー材と、
該ドレッサー材を回転保持するドレッサーシャフトを具
備すると共に、該ドレッサーシャフトの下端にベローズ
又はダイヤフラムを介して該ドレッサー材を取付け、該
ベローズ又はダイヤフラム内の圧力を調整してドレッサ
ー材の研磨面への押圧力を調整する押圧力調整手段を設
けたことを特徴とする。

【００１０】上記のように、ドレッサーシャフトの下端
にベローズ又はダイヤフラムを介して該ドレッサープレ
ートを取付け、押圧力調整手段でベローズ又はダイヤフ
ラム内の圧力を調整してドレッサープレートの研磨面へ
の押圧力を調整するので、構造が簡単で、ドレッサープ
レートの押圧力を大幅に調整でき押圧力の低荷重化が実
現できると共に、ドレッサープレートの研磨パッド又は
研磨プレートに対する追従性がよいドレッサーを具備す
る研磨装置を提供できる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の研磨装置において、押圧力調整手段は、ベロー
ズ又はダイヤフラム内に加圧気体を供給して該ベローズ
又はダイヤフラム内の圧力を調整することを特徴とす
る。

【００１２】上記のように、ベローズ又はダイヤフラム
内の圧力調整を加圧気体を供給して行うので、ドレッサ
ープレートの研磨面への押圧力調整が容易なドレッサー
を具備する研磨装置を提供できる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の研磨装置において、ドレッサーシャフトは中空
のシャフトであり、ベローズ又はダイヤフラム内に供給
する加圧気体は該ドレッサーシャフトの中空部を通して
供給されることを特徴とする。

【００１４】上記のようにベローズ又はダイヤフラム内
に供給する加圧気体をドレッサーシャフトの中空部を通
して行うので、加圧気体の供給系を簡素化することが可
能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基いて説明する。図２は本発明に係る研磨装置に用
いるドレッサーの構成例を示す図である。なお、本発明
に係る研磨装置のドレッサーを除く部分は図１の研磨装
置と略同一であるのでその説明は省略する。

【００１６】本ドレッサー６は図２に示すように、中空
のドレッサーシャフト１５の下端にベローズ１４を介し
てドレッサープレート７を取付けた構成である。また、
ドレッサーシャフト１５の中空部１５ａにはロータリー
ジョイント１６を介して加圧空気源（図示せず）から加
圧空気１７が供給されるようになっている。ドレッサー
シャフト１５は図１に示す研磨装置のドレッサー旋回ア
ーム１０に回転自在に支持され、回転機構により矢印Ｃ
方向に回転できるようになっている。

【００１７】上記のようにドレッサーシャフト１５の下
端にベローズ１４を介してドレッサープレート７を取付
けた構成のドレッサー６を具備する研磨装置において、
ドレッサー旋回アーム１０を旋回させ、ドレッサー６を
ターンテーブル１上の研磨パッド２上のドレッシング位
置まで移動させ、更にエアシリンダ１２でドレッサー旋
回アーム１０と共にドレッサー６を下降（ドレッサープ
レート７の環状突起７ａ又はペレットの下面と研磨パッ
ド２の上面の間に若干の間隙が生じる程度に下降）させ
る。

【００１８】上記状態から、ベローズ１４の内部にロー
タリージョイント１６及びドレッサーシャフト１５の中
空部１５ａを通して加圧空気１７を供給することによ
り、該ベローズ１４は下降し、ドレッサープレート７を
研磨パッド２に押圧する。この時の押圧力はベローズ１
４の内部に供給する加圧空気１７の量で設定されるか
ら、押圧力を０から任意の値に設定することが極めて容
易となり、押圧力の低荷重化も容易となる。

【００１９】また、ドレッサープレート７の背面を上下
に伸縮自在で傾動自在なベローズ１４で支持し押圧する
ことになるので、ドレッサープレート７の研磨パッド２
面に対する追従性が極めて良好となる。また、ドレッサ
ー６の構成をドレッサーシャフト１５の下限にベローズ
１４を介してドレッサープレート７を取り付ける構成と
することにより、従来構造のドレッサーに比較しその構
造が極めて簡単になる。なお、ベローズ１４は伸縮傾動
自在で且つ回転方向に剛性のあるものであれば、格別の
限定はない。

【００２０】なお、上記例では、ベローズ１４の内部に
加圧空気１７を供給し、ドレッサープレート７の押圧力
を調整するようにした例を示したが、例えば予め所定の
押圧力になるように加圧空気１７を供給しておき、この
所定の押圧力からベローズ１４の内部圧力を増減して押
圧力を調整するようにしてもよい。また、上記例ではド
レッサーシャフト１５の中空部１５ａを通して加圧空気
１７をベローズ１４の内部に供給するように構成してい
るが、ベローズ１４の内部に加圧空気１７を供給する方
法はこれに限定されるものではなく、例えば加圧空気１
７を供給するための管を別途設け、該管を通してベロー
ズ１４内に加圧空気１７を供給するようにしてもよい。
また、加圧空気に限定されるものではなく、例えば加圧
窒素ガス等の加圧気体でもよいことは当然である。

【００２１】図３は本発明に係る研磨装置に用いるドレ
ッサーの構成例を示す図である。本ドレッサー６は図示
するように、中空のドレッサーシャフト１５の下端にダ
イヤフラム１８を介してドレッサープレート７を取付け
た構成である。ドレッサーシャフト１５は図１に示す研
磨装置のドレッサー旋回アーム１０に回転自在に支持さ
れ、ロータリージョイント１６及びドレッサーシャフト
１５の中空部１５ａを通してダイヤフラム１８の内部に
加圧空気源（図示せず）から加圧空気が供給されるよう
になっている。

【００２２】ドレッサープレート７の上面には複数の回
転力伝達ピン９が設けられており、該回転力伝達ピン９
は、ドレッサーシャフト１５の下端のフランジ１５ｂに
形成された貫通穴を通して上方に突出し、その上部にス
トッパーとなる鍔部９ａを設けている。

【００２３】上記のようにドレッサーシャフト１５の下
端にダイヤフラム１８を介してドレッサープレート７を
取付けた構成のドレッサー６を具備する研磨装置におい
て、上記と同様、ドレッサー旋回アーム１０を旋回さ
せ、ドレッサー６をターンテーブル１上の研磨パッド２
のドレッシング位置まで移動させ、更にエアシリンダ１
２でドレッサー旋回アーム１０と共にドレッサー６を下
降（ドレッサープレート７の環状突起７ａ又はペレット
の下面と研磨パッド２の上面の間に若干の間隙が生じる
程度に下降）させる。

【００２４】上記状態から、ダイヤフラム１８の内部に
ロータリージョイント１６及びドレッサーシャフト１５
の中空部１５ａを通して加圧空気１７を供給することに
より、該ダイヤフラム１８は下降し、ドレッサープレー
ト７を研磨パッド２に押圧する。この時の押圧力はダイ
ヤフラム１８の内部に供給する加圧空気１７の量で設定
されるから、押圧力を０から任意の値に設定することが
極めて容易となり、押圧力の低荷重化も容易となる。

【００２５】また、ドレッサープレート７の背面を上下
に伸縮自在で傾動自在なダイヤフラム１８で押圧するこ
とになるので、ドレッサープレート７の研磨パッド２面
に対する追従性が極めて良好となる。また、ドレッサー
６の構成をドレッサーシャフト１５の下限にダイヤフラ
ム１８を介してドレッサープレート７を取り付ける構成
とすることにより、従来構造のドレッサーに比較し構造
が極めて簡単になる。なお、ドレッサーシャフト１５の
回転力は回転力伝達ピン９を介して、ドレッサープレー
ト７に伝達されるので、ダイヤフラム１８は伸縮傾動自
在であれば、格別の限定はない。

【００２６】なお、上記例では、ダイヤフラム１８の内
部に加圧空気１７を供給し、ドレッサープレート７の押
圧力を調整するようにする場合を例に示したが、例えば
予め所定の押圧力になるように加圧空気１７を供給して
おき、この所定の押圧力からダイヤフラム１８の内部圧
力を増減して押圧力を調整するようにしてもよい。ま
た、上記例ではドレッサーシャフト１５の中空部１５ａ
を通して加圧空気１７をダイヤフラム１８の内部に供給
するように構成しているが、ダイヤフラム１８の内部に
加圧空気１７を供給する方法はこれに限定されるもので
はない。また、加圧空気に限定されるものではなく、例
えば加圧窒素ガス等の加圧気体でもよいことは当然であ
る。

【００２７】図４は本発明に係る研磨装置に用いるドレ
ッサーの構成例を示す図である。本ドレッサー６は図示
するように中空のドレッサーシャフト１５の下端にハウ
ジング１９を設け、その下面にドレッサープレート７を
取付けた構成である。ドレッサーシャフト１５は図１に
示す研磨装置のドレッサー旋回アーム１０に回転自在に
支持され、ロータリージョイント１６及びドレッサーシ
ャフト１５の中空部１５ａを通してハウジング１９の内
部に加圧空気源（図示せず）から加圧空気が供給される
ようになっている。なお、この場合、ドレッサープレー
ト７はＳＵＳ又は合成樹脂性の部材からなる構成とする
ことによって、ドレッサープレート７がダイヤフラムと
して機能するようにする。

【００２８】上記のようにドレッサーシャフト１５の下
端にハウジング１９を設け、その下面にドレッサープレ
ート７を取付けた構成のドレッサー６を具備する研磨装
置において、上記と同様、ドレッサー旋回アーム１０を
旋回させ、ドレッサー６をターンテーブル１上の研磨パ
ッド２のドレッシング位置まで移動させ、更にエアシリ
ンダ１２でドレッサー旋回アーム１０と共にドレッサー
６を下降（ドレッサープレート７の環状突起７ａ又はペ
レットの下面と研磨パッド２の上面の間に若干の隙間が
生じる程度に下降）させる。

【００２９】上記状態から、ハウジング１９の内部にロ
ータリージョイント１６及びドレッサーシャフト１５の
中空部１５ａを通して加圧空気１７を供給することによ
り、図５に示すようにドレッサープレート７は膨張し、
環状突起７ａ又はペレットを研磨パッドに押圧する。こ
の時の押圧力はハウジング１９の内部に供給する加圧空
気１７の量で設定されるから、押圧力を０から任意の値
に設定することが極めて容易となり、押圧力の低荷重化
も容易となる。

【００３０】また、ドレッサープレート７そのものが上
下に伸縮自在で傾動自在なダイヤフラムとして機能する
ので、ドレッサープレート７の研磨パッド２面に対する
追従性が極めて良好となる。また、ドレッサー６の構成
をドレッサーシャフト１５の下限にハウジング１９を介
してドレッサープレート７を取付ける構成とすることに
より、従来構造のドレッサーに比較し構造が極めて簡単
となる。

【００３１】なお、上記例では、ハウジング１９の内部
に加圧空気１７を供給し、ドレッサープレート７の押圧
力を調整するようにする場合を例に示したが、例えば予
め所定の押圧力になるように加圧空気１７を供給してお
き、この所定の押圧力からハウジング１９の内部圧力を
増減して押圧力を調整するようにしてもよい。また、上
記例ではドレッサーシャフト１５の中空部１５ａを通し
て加圧空気１７をハウジング１９の内部に供給するよう
に構成しているが、ハウジング１９の内部に加圧空気１
７を供給する方法はこれに限定されるものではない。ま
た、加圧空気に限定されるものではなく、例えば加圧窒
素ガス等の加圧気体でもよいことは当然である。

【００３２】上記ベローズ１４又はダイヤフラム１８又
はハウジング１９の内部圧力を調整する方法としては、
コントローラを設け、該コントローラにドレッサープレ
ート７の押圧力を設定する圧力設定手段を設け、コント
ローラは該設定された押圧力に応じた加圧気体１７を加
圧気体源からベローズ１４又はダイヤフラム１８又はハ
ウジング１９の内部に供給できるように構成するとよ
い。

【００３３】なお、上記例では、ターンテーブル１の上
面に研磨パッド２を設けた研磨装置を例に説明したが、
該研磨パッド２に替えて砥粒を含んだ研磨プレート（砥
石板）を設けたものでもよい。

【００３４】また、上記例では、ドレッサープレートの
下面に環状突起７ａ又はペレットが設けられたドレッサ
ー６を例に説明したが、環状突起７ａ又はペレットに替
えてブラシドレッサを設けたものでも良い。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように各請求項に記載の
発明によれば下記のような優れた効果が得られる。

【００３６】請求項１に記載の発明によれば、ドレッサ
ーシャフトの下端にベローズ又はダイヤフラムを介して
該ドレッサープレートを取付け、押圧力調整手段でベロ
ーズ又はダイヤフラム内の圧力を調整してドレッサープ
レートの研磨面への押圧力を調整するので、構造が簡単
で、ドレッサープレートの押圧力を大幅に調整でき押圧
力の低荷重化が実現できると共に、ドレッサープレート
の研磨パッド又は研磨プレートの追従性がよいドレッサ
ーを具備する研磨装置を提供できる。

【００３７】また、請求項２に記載の発明によれば、ベ
ローズ又はダイヤフラム内の圧力調整を加圧気体を供給
して行うので、ドレッサープレートの研磨面への押圧力
調整が容易なドレッサーを具備する研磨装置を提供でき
る。

【００３８】また、請求項３に記載の発明によれば、ベ
ローズ又はダイヤフラム内に供給する加圧気体はドレッ
サーシャフトの中空部を通して供給されるので、加圧気
体の供給系の簡素化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の研磨装置の概略構成を示す図である。

【図２】本発明に係る研磨装置に用いるドレッサーの構
成例を示す図である。

【図３】本発明に係る研磨装置に用いるドレッサーの構
成例を示す図である。

【図４】本発明に係る研磨装置に用いるドレッサーの構
成例を示す図である。

【図５】図４に示す構成のドレッサーの動作を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ターンテーブル２研磨パッド３トップリング４ターンテーブル駆動モータ５減速機６ドレッサー７ドレッサープレート８ドレッサーシャフト９回転力伝達ピン１０ドレッサー旋回アーム１１旋回モータ１２エアシリンダ１３ボール軸受１４ベローズ１５ドレッサーシャフト１６ロータリージョイント１７加圧空気１８ダイヤフラム１９ハウジング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨面を有するターンテーブルと、被研
磨基板を保持する基板保持機構と、前記ターンテーブル
の研磨面をドレッシングするドレッサーを具備し、前記
基板保持機構で保持した被研磨基板を前記ターンテーブ
ルの研磨面に押圧し、該被研磨基板と該研磨面の相対運
動により被研磨基板を研磨すると共に、前記ドレッサー
で研磨面をドレッシングする研磨装置において、前記ドレッサーは前記ターンテーブルの研磨面に当接す
るドレッサー材と、該ドレッサー材を回転保持するドレ
ッサーシャフトを具備すると共に、該ドレッサーシャフ
トの下端にベローズ又はダイヤフラムを介して該ドレッ
サー材を取付け、該ベローズ又はダイヤフラム内の圧力
を調整して前記ドレッサー材の前記研磨面への押圧力を
調整する押圧力調整手段を設けたことを特徴とする研磨
装置。
【請求項２】請求項１に記載の研磨装置において、前記押圧力調整手段は、前記ベローズ又はダイヤフラム
内に加圧気体を供給して該ベローズ又はダイヤフラム内
の圧力を調整することを特徴とする研磨装置。
【請求項３】請求項２に記載の研磨装置において、前記ドレッサーシャフトは中空のシャフトであり、前記
ベローズ又はダイヤフラム内に供給する加圧気体は該ド
レッサーシャフトの中空部を通して供給されることを特
徴とする研磨装置。