JP2001274123A - 基板研磨装置及び基板研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の研磨装置及び研磨方法において、基板
のキャリアや研磨部材のドレッサーに付着した研磨剤を
良好に洗浄して、基板に研磨剤や研磨屑等のパーティク
ルが付着したり、マイクロスクラッチが発生することを
防止する。 【解決手段】 基板１をキャリア２で保持しながら、基
板１を研磨定盤８の上で研磨する。研磨後、基板１を保
持したキャリア２をキャリア移載部６によりキャリア洗
浄装置１０へ移載し、このキャリア洗浄装置１０によ
り、キャリア２及び基板１の各表面に付着した研磨剤を
洗浄槽１２内に浸漬しながら洗浄機構１１で洗浄する。
その後、キャリア２から基板１を開放し、キャリア２の
基板接触面を洗浄する。研磨布７をドレスするドレッサ
ー１８についても、ドレス洗浄装置１９を用い、ドレス
後は、ドレッサー１８を洗浄槽２１内に浸漬しながら洗
浄機構２０で洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板や液晶
基板等などの上に形成された素子表面を平坦化処理する
ための化学機械研磨（ＣＭＰ）を行う場合の、基板研磨
方法及び基板研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路に搭載される素子
の高密度化及び微細化に伴い、種々の微細加工技術が研
究開発されている。その中でも、化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）は、多層配線の層間絶縁膜の平坦化、タングクステ
ンなどのプラグ形成、埋め込み素子分離、及び埋め込み
配線形成を行うための必須技術である。

【０００３】ＣＭＰによる半導体基板の高精度な研磨方
法として、従来より、種々の方式が提案されており、半
導体基板の裏面を加圧空気で加圧しながら研磨する方式
が多数を占めている。半導体基板の研磨均一性を更に向
上せしめるために、本出願人は、先に、特開平８−３３
９９７９号公報（特許２７５８１５２号）において、流
体加圧による研磨方法とキャリアに関する技術を提案し
た。

【０００４】図４は、前記公報において、基板を装着す
るキャリアの断面図を示す。図４において、８は平坦な
表面を持つ剛体よりなる回転可能な研磨定盤である。こ
の研磨定盤８の上には、弾性を有する研磨布７が貼付さ
れている。研磨定盤８の上方には、半導体基板１を保持
するキャリア２が配置されいる。このキャリア２は、回
転軸２８と、回転軸２８の下端に一体的に設けられた円
盤状の基板保持ヘッド２９と、基板保持ヘッド２９の下
面周辺部に固定されたシリコンゴム等の弾性体よりなる
リング状のシール部材２４と、基板保持ヘッド２９の下
面周辺部に固定されたリング状のガイド部材２５と、加
圧流体である空気を半導体基板１の裏側へ流出させる流
体通路２７とを備えている。３０、３１はシール部材２
４による半導体基板１と基板保持ヘッド２９との間にで
きる空間部である。また、流体通路２６はガイド部材に
放射状に設けた凹状の溝であって、空間部３０から加圧
流体を外部へ導く流体通路である。

【０００５】基板の研磨方法としては、キャリア２によ
り半導体基板１を保持した状態で、この基板１を研磨布
７の上に載置した後、回転軸２８に対して下向きの押し
圧力を加える。次に、流体通路２７から加圧空気や加圧
窒素等のような加圧流体を空間部３０へ供給する。この
状態で、砥粒を含んだ研磨剤を研磨布７上に滴下しなが
ら、研磨定盤８と基板保持ヘッド２９とを回転させ、キ
ャリヤ２の回転との相対速度を与える。これにより、半
導体基板１の研磨面は研磨布７と摺接するので、半導体
基板１の表面の凹凸は緩和されて、平坦化される。ガイ
ド部材２５は回転に伴う遠心力によって半導体基板１が
外側に飛び出る事態を防止して、半導体基板１を所定の
位置に保持している。

【０００６】ここで、加圧流体の圧力が空間部３０に加
わると、半導体基板１を裏面から研磨布７に向かって押
し付ける力が発生するが、同時に基板保持ヘッド２９を
押し上げる力が発生する。この時、半導体基板１はシー
ル部材２４に物理的に接着されていないので、シール部
材２４は半導体基板１から浮き上がることがあり、研磨
時の回転状態や半導体基板１の裏面の凹凸状態によって
は、加圧流体は半導体基板１とシール部材２４とのすき
間から空間部３１へ漏れることになる。すなわち、加圧
流体の圧力による基板保持ヘッド２９の上方への押し上
げ力が、基板保持ヘッド２９の下向きの押し力を上回っ
て、加圧流体が半導体基板１とシール部材２４とのすき
間より外部に漏れることにより、自動的に空間部３０の
圧力が低下する。こうして、基板保持ヘッド２９の上方
への押し上げ力も低下して、半導体基板１とシール部材
２４とは再び接着するようになり、ガイド部材２５によ
って研磨中の半導体基板１の飛び出し、抜けを防ぐこと
ができる。

【０００７】この方法によれば、半導体基板の裏面より
過剰な圧力の加圧流体を流出し、半導体基板１の全面を
研磨布面へ強制的に押し付けることにより、半導体基板
の面内に働く圧力分布を均一化し、その結果として、半
導体基板の研磨の均一化を高度に実現している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記技
術の検討を進める中で、特に加圧流体として、安価な加
圧空気を採用した場合に、以下の課題が発生することが
判った。

【０００９】前記研磨方法では、既に述べたように、半
導体基板１を流体加圧するために加圧空気を流体通路２
７を介して空間部３０へ導入する。従って、加圧空気は
半導体基板１を研磨布７に押し付けると共に、基板保持
ヘッド２９を押し上げて、研磨中に半導体基板１とシー
ル部材２４とのすき間３２から空気が漏れ、漏れた空気
は空間部３１及び流体通路２６を通ってキャリア２の外
部へ排気されるので、空間部３１の圧力上昇に起因して
基板保持ヘッド２９を押し上げることが防止されて、半
導体基板１がガイド部材２５からはずれて飛び出すこと
がないよう配慮されている。

【００１０】しかしながら、 一方で、研磨中に空間部
３０、３１に研磨剤が入ることは、キャリア２の構成
上、避けられないため、図４のすきま３２の周辺から漏
れた空気によりシール部材２４の周辺及びガイド部材２
５の内面に研磨剤が乾燥し、固着する。研磨を繰り返す
毎に、残った研磨剤がガイド部材２５の内周及びシール
部材２４の周辺に固着し、そのままの状態が維持される
と、半導体基板１の裏面接触部分を汚染する。

【００１１】図５は、前記公報の流体加圧方法を用いて
半導体基板１を研磨したときの半導体基板裏面のパーテ
ィクル付着状況を示す図である。同図から判るように、
特にシール部材２４の周りに固着した研磨剤が半導体基
板裏面に転写されている。また、図６は、前記公報の流
体加圧方法による研磨時間に対する半導体基板裏面のパ
ーティクル個数推移を示している。同図から、研磨時間
（研磨基板枚数に相当）が増加する程、パーティクル数
が増加することが判る。

【００１２】また、ガイド部材２５の内面に固着した固
着物が研磨中に脱落すると、半導体基板１の表面に回り
込んで、マイクロスクラッチを発生させる原因ともな
り、歩留り低下を引き起こす。

【００１３】更に、シール部材２４の周辺に研磨剤が固
着した影響で、シール部材２４と半導体基板１との間に
研磨剤の固着物がかみ込むと、キャリア２の荷重が、固
着物のかみ込んだ半導体基板１裏面上の箇所へ集中する
ために、局所的な研磨異常圧力が加わり、研磨の均一性
悪化の原因ともなり得る。

【００１４】一方、前記公報を含む従来の研磨方法で
は、研磨を行う毎に研磨布７は研磨剤による目詰まりを
引き起こし、研磨レートが低下してくる。従って、研磨
定盤８の設置場所とは別の近い場所に、１００ｕｍから
２５０ｕｍの大きさのダイヤモンド粒を接着したドレッ
サーを設け、半導体基板１バッチの研磨毎に研磨布７へ
ドレス処理を行い、目詰まりを解消している。

【００１５】しかしながら、ドレッサーにおいても、研
磨剤の乾燥による研磨剤の固着が発生し、特に、ドレッ
サーに接着されたダイヤモンドの周辺やドレッサーの下
面への固着が著しい。このような研磨剤のドレッサーへ
の固着は、ダイヤモンドの研磨布切削能力を低下させる
ため、ドレス性能の劣化を引き起こし、最終的には研磨
布７の研磨特性劣化の原因となる。更に、ダイヤモンド
粒を接着したドレッサーの面を下に向けて使用するため
に、ドレス下面から剥がれ落ちたスラリー固形物が研磨
パッド上に付着することにより、半導体基板１の表面の
マイクロスクラッチやパーティクルの増加原因にもなる
という問題があった。

【００１６】従来では、半導体基板の研磨や研磨布のド
レスを繰り返す毎に、単にキャリアやドレッサーに対し
て純水を噴射することにより、キャリヤに付着した研磨
剤を除去したり、目詰まりを起こした研磨布の研磨剤や
研磨屑を除去するようにしていたが、その研磨剤の除去
などはその除去状態が不完全なものであった。

【００１７】本発明の目的は、従来の流体加圧方式の基
板研磨方法又は、そうでない通常の方式の基板研磨方法
においても研磨剤の汚れを完全に除去し、半導体基板を
研磨剤で汚染せず、研磨の再現性、均一性を保った基板
研磨装置及び基板研磨方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、本発明では、キャリアやドレッサーを浸漬する洗浄
槽を設け、半導体基板の研磨や研磨部材のドレス後は、
キャリアやドレッサーを前記洗浄槽に移送して、これら
を良好に洗浄することとする。

【００１９】すなわち、請求項１記載の発明の基板研磨
装置は、基板を保持するキャリアと、研磨定盤上に貼り
付けられ、研磨粒子を含む研磨剤を用いて前記基板を研
磨する研磨部材と、前記キャリアを浸漬する洗浄槽を含
んで前記キャリヤを洗浄する洗浄手段と、前記キャリヤ
を前記洗浄手段へ移送する水平及び垂直移動機構とを備
えたことを特徴とする。

【００２０】請求項２記載の発明の基板研磨装置は、基
板を保持するキャリアと、研磨定盤上に貼り付けられ、
研磨粒子を含む研磨剤を用いて前記基板を研磨する研磨
部材と、前記研磨部材をドレスするドレッサーと、前記
ドレッサーを浸漬する洗浄槽を含んで前記ドレッサーを
洗浄する洗浄手段と、前記ドレッサーを前記洗浄手段へ
移送する水平及び垂直移動機構とを備えたことを特徴と
する。

【００２１】請求項３記載の発明は、前記請求項１又は
２記載の基板研磨装置において、前記キャリアは、基板
の研磨の際に、前記基板の裏面から前記基板表面を流体
により前記研磨定盤に押圧する押圧機構を備えると共
に、前記流体のシール部材を介して前記基板を接触保持
することを特徴とする。

【００２２】請求項４記載の発明は、前記請求項１記載
の基板研磨装置において、前記洗浄手段は、超純水又は
洗浄薬液を貯溜する前記洗浄槽と、前記洗浄槽内におい
て、前記キャリアの基板保持部周りを清浄化する清浄手
段とを備えたことを特徴とする。

【００２３】請求項５記載の発明は、前記請求項２記載
の基板研磨装置において、前記洗浄手段は、超純水又は
洗浄薬液を貯溜する洗浄槽と、前記洗浄槽内において、
前記ドレッサーの研磨部材接触部周りを清浄化する清浄
手段とを備えたことを特徴とする。

【００２４】請求項６記載の発明は、前記請求項４又は
５記載の基板研磨装置において、前記洗浄薬液は、超純
水に界面活性剤又は前記研磨粒子の分散機能を有する薬
剤を添加し、調製されたものであることを特徴とする。

【００２５】請求項７記載の発明は、前記請求項６記載
の基板研磨装置において、前記洗浄薬液は、前記研磨剤
と同一のＰＨに調製されていることを特徴とする。

【００２６】請求項８記載の発明は、前記請求項４又は
５記載の基板研磨装置において、前記清浄手段は、前記
洗浄槽内に配置されたナイロンブラシ又はＰＶＡブラ
シ、及びこれらブラシの回転機構を含むことを特徴とす
る。

【００２７】請求項９記載の発明は、前記請求項４又は
５記載の基板研磨装置において、前記清浄手段は、前記
洗浄槽内に配置された超音波発振機構、又は、前記洗浄
槽内壁部に設けられた微細孔、及び前記微細孔に圧縮気
体を送入する送入機構を含むことを特徴とする。

【００２８】請求項１０記載の発明の基板研磨方法は、
基板をキャリアに保持し、研磨粒子を含む研磨剤と研磨
定盤に貼付された研磨部材とにより前記基板を研磨する
研磨工程と、前記キャリヤを、超純水又は洗浄薬液を貯
留する洗浄槽内で洗浄する洗浄工程とを有することを特
徴とする。

【００２９】請求項１１記載の発明の基板研磨方法は、
基板をキャリアに保持し、研磨粒子を含む研磨剤と研磨
定盤に貼付された研磨部材とにより前記基板を研磨する
研磨工程と、前記研磨部材をドレッサーでドレスするド
レス工程と、前記ドレッサーを、超純水又は洗浄薬液を
貯留する洗浄槽内で洗浄する洗浄工程とを有することを
特徴とする。

【００３０】請求項１２記載の発明は、前記請求項１０
記載の基板研磨方法において、前記キャリアの洗浄が終
了した後、前記キャリアを湿潤状態で保持する保持工程
を含むことを特徴とする。

【００３１】請求項１３記載の発明は、前記請求項１１
記載の基板研磨方法において、前記ドレッサーの洗浄が
終了した後、前記ドレッサーを湿潤状態で保持する保持
工程を含むことを特徴とする。

【００３２】以上により、請求項１ないし請求項１３記
載の発明によれば、基板研磨中や研磨部材のドレス中
は、キャリアの半導体基板保持部やドレッサーのダイヤ
モンド接着面は研磨剤が付着するものの、これら研磨剤
が乾燥しないうちに、前記キャリアやドレッサーが洗浄
槽を用いて良く洗浄される。従って、その後の基板研磨
時や研磨部材のドレス時に、半導体基板の裏面が研磨剤
で汚染されたり、研磨剤の固着物が半導体基板の表面に
回り込んで基板の均一な研磨を阻害したり、基板表面に
マイクロスクラッチが発生することが少なくなる。

【００３３】特に、請求項１２及び１３記載の発明で
は、キャリアやドレッサーの洗浄後は、これらキャリ
ア、ドレッサーが湿潤状態で保持されるので、雰囲気中
の研磨剤がこれら基板保持部や研磨部材接触部に付着し
たり、固着することが有効に防止される。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態を示
す基板研磨装置の概略を示す。

【００３５】同図において、研磨定盤８は、回転軸９を
中心に定速回転できる。この研磨定盤８の上面には、研
磨布（研磨部材）７が貼り付けされている。前記研磨定
盤８の上方には、半導体基板や液晶基板などの基板（以
下、半導体基板で代表する）１を保持するキャリア２が
配置されている。

【００３６】前記キャリア２は、モータなどからなる回
転機構４によって回転軸３を中心として定速回転できる
ようになっている。また、前記キャリア２は、その下面
で半導体基板１を吸引方式などにより保持できるように
なっている。そして、前記キャリア２は、油圧又は空圧
シリンダなどを駆動源とする押圧機構５によって、研磨
定盤８上で昇降可能な状態に支持されており、研磨を行
う研磨工程では、半導体基板１を保持しているキャリア
２を介して半導体基板１の裏面より研磨定盤８に向けて
圧力を加え、半導体基板１の被研磨面を研磨布７に対し
て押圧できるように構成されている。このとき、加圧空
気による研磨方式を採用する装置では、半導体基板１全
体を均一に加圧するため、半導体基板１へ流体加圧する
機構５を備えており、この加圧機構５としては前記公報
で使用される加圧機構（図４参照）が採用される。ま
た、研磨定盤８の上方には、研磨剤供給装置２３が設置
されている。この研磨剤供給装置２３は、研磨布７の回
転中心の近傍に吐出口があり、研磨布７に対して均一に
研磨剤を供給できるようになっている。

【００３７】研磨定盤８の近傍には、研磨した半導体基
板１の予備洗浄とキャリア２の完全な洗浄を行うため
に、キャリア洗浄装置（洗浄手段）１０が設置されてい
る。キャリア洗浄装置１０は、キャリア２を浸漬するキ
ャリア洗浄槽（洗浄槽）１２と、キャリア２を洗浄する
キャリア洗浄機構（清浄手段）１１と、洗浄液供給機構
１３から構成されている。

【００３８】加圧機構５はキャリア移載部６に支持され
ていて、キャリア２の洗浄を行う際、及び、半導体基板
１を収納しているカセット３５からロボット３４により
取り出した半導体基板１を待機位置３３から研磨定盤８
上へ搬送する際に、各々使用される。半導体基板１を研
磨した後、半導体基板１を保持したキャリア２は、研磨
定盤８上で加圧機構５によって上昇させられ、キャリア
移載部（水平及び垂直移動機構）６によってキャリア洗
浄装置１０へ移動され、加圧機構５によって下降させら
れ、その後半導体基板１及びキャリア２の洗浄が行われ
る。

【００３９】キャリア２の洗浄は、超純水又は洗浄薬液
で満たされたキャリア洗浄層１２の中で、キャリア洗浄
機構１１によって行われる。例えば、純水に界面活性剤
又は研磨粒子の分散機能を有する薬剤を添加して洗浄薬
液を調製し、更に洗浄薬液を研磨剤のＰＨとほぼ同一の
ＰＨに調製して、この洗浄薬液をキャリア洗浄層１２に
満たした後、キャリア洗浄機構１１として洗浄槽１２の
中に圧縮空気を送り込み、バブリングの手段によって半
導体基板１とキャリア２との洗浄を行う。キャリア２及
び半導体基板１の洗浄後、キャリア２をキャリア洗浄装
置１０の上方に上昇させて、キャリア移載部６によって
待機位置３３へ移動し、加圧機構５によって下降した状
態で、半導体基板１をキャリヤ２から開放する。半導体
基板１を開放した後、再びキャリア２をキャリア洗浄装
置１０の上方に移動し、キャリア洗浄装置１０へ下降さ
せ、キャリア洗浄装置１０によってキャリア２の半導体
基板１を保持していた基板保持部周りを同じく圧縮空気
のバブリングによって完全に洗浄する（洗浄工程）。

【００４０】一方、開放された半導体基板１は、待機位
置３３からロボット３４によりカセット３５へ収納され
る。

【００４１】キャリア２の完全な洗浄を終えると、再
び、ロボット３４により、研磨すべき次の半導体基板１
をカセット３５から待機位置３３へ取り出し、キャリア
２により研磨定盤８上へ半導体基板１を移載して、再び
半導体基板１の研磨を実施する。そして、半導体基板１
枚毎に前記工程を繰り返す。

【００４２】研磨装置が運転中は、以上述べてきたよう
に半導体基板１の研磨とキャリヤ２の洗浄とを繰り返し
行い、複数枚の半導体基板１で構成するロットの最後の
半導体基板１を研磨し終えてキャリア２の洗浄が行われ
た後、次のロットの研磨処理が開始されるまで、キャリ
ア２はキャリア洗浄層１２の洗浄液中に保管される。研
磨装置が停止状態である間、キャリア２は常にキャリア
洗浄装置１０の中、又は、その直上方に位置付けられる
（保持工程）。従って、キャリア２の半導体基板１を保
持する基板保持面、図４のシール部材２４及びガイド部
材２５は、常に湿潤状態に保たれ、研磨剤が固着するこ
とがなく、また、研磨装置内の雰囲気からキャリア２の
基板保持面に研磨剤が再付着することをも防止できる。
このように、本実施の形態の基板研磨装置及び研磨方法
では、研磨剤の固着がないので、半導体基板１裏面への
パーティクル付着、半導体基板１の表面に発生するマイ
クロスクラッチ、シール部材２４への研磨剤挟み込みに
よる研磨の不均一性をなくすことができる。

【００４３】図２は、本実施の形態のの研磨装置を使用
した場合の半導体基板１裏面へ付着したパーティクル個
数の研磨時間（基板処理枚数に対応する）に関する推移
を示したものである。図の点線より左側は、従来のよう
にキャリヤ２の洗浄無しに研磨を続けた際のパーティク
ル個数の時間変化を示しており、ある時点で個数が増加
している。しかし、この後、図の点線の右側で示される
ように、本実施の形態のキャリヤ洗浄工程を入れた研磨
工程に切り替えたところ、パーティクル数は約１／４に
減少し、キャリア洗浄装置１０を利用した効果が顕著に
現れていることが判る。

【００４４】次に、研磨布７を検討すると、半導体基板
１の研磨を行うことにより研磨布７に研磨剤による目詰
まりが生じ、所望の研磨特性が得られなくなる。これを
防止するために、研磨定盤８に近接して、ドレッサー１
８が設けられている。このドレッサー１８は、モータな
どからなる回転機構１４によって回転軸１７を回転中心
として定速回転できるようになっている。また、このド
レッサー１８は、その下面にダイヤモンド粒などの切削
材料が接着されている。ドレッサー１８の駆動には、油
圧又は空圧シリンダなどが用いられ、ドレス加圧機構１
５によって研磨定盤８上で昇降可能な状態であり、これ
ら全体はドレス移載機構１６によって支持されている。

【００４５】ドレッサー１８は、半導体基板１の研磨中
は、研磨定盤８とは別の近傍に待機しているが、半導体
基板１の研磨を終了し、キャリア２が研磨定盤８上から
キャリア洗浄装置１０上へ移動されると同時に又は移動
された後に、ドレス移載機構１６によって研磨定盤８上
に移動され、ドレス加圧機構１５によって研磨定盤８に
向けて圧力を加えられ、研磨布７に対して押圧される。
これと同時に、ドレッサー１８と研磨定盤８とをそれぞ
れの回転軸９、１７を中心として回転させ、研磨布７を
ドレス切削する。当然、ドレス切削を行った後のドレッ
サー１８は、研磨布７に付着していた研磨剤、研磨布７
自体の屑によって非常に汚れた状態である。

【００４６】そこで、研磨定盤８の近傍には、ドレッサ
ー１８の洗浄を行うために、ドレス洗浄装置（洗浄手
段）１９が設置されている。ドレス洗浄装置１９は、ド
レッサー１８を浸漬するドレス洗浄槽（洗浄槽）２１
と、ドレス洗浄機構（清浄手段）２０と、超純水又はキ
ャリア洗浄薬液と同様の洗浄薬液を前記ドレス洗浄槽２
１に供給する洗浄液供給機構２２から構成されている。

【００４７】ドレス工程でドレス切削を行った後は、ド
レス移載機構（水平及び垂直移動機構）１６を用いて、
ドレッサー１８を研磨定盤８上方に上昇させ、ドレス洗
浄装置１９の上部へ移動する。次に、ドレス加圧機構１
５によりドレス洗浄装置１９中内へドレッサー１８を下
降させる。ドレッサー１８は、洗浄液で満たされたドレ
ス洗浄槽２１の中でドレス洗浄機構２０を用いて洗浄さ
れる（洗浄工程）。例えば、ドレス洗浄槽２１の中に圧
縮空気を送り込み、バブリングによって、ドレッサー１
８に付着した研磨剤や研磨布の屑を洗浄する。

【００４８】次に、研磨すべき半導体基板１をキャリア
２に装着して研磨している間に、ドレッサー１８の研磨
部材接触部周りが洗浄される。研磨装置が１ロット分の
半導体基板を研磨する工程にある間は、半導体基板１枚
毎に研磨とドレス洗浄とが繰り返し行われ、ロットの最
後の半導体基板１を研磨し終えてドレッサー１８に対し
て最後の洗浄が行われた後、次の研磨処理ロットが来る
まで、ドレッサー１８はドレス洗浄槽２１の洗浄液中に
浸漬、保管される（保持工程）。つまり、研磨装置が停
止状態である間、ドレッサー１８は常にドレス洗浄装置
１９の中に保管される。従って、ドレッサー１８の少な
くともダイヤモンドが接着された下面は、常に清浄かつ
湿潤状態に保たれ、研磨布７上にあった研磨剤がダイヤ
モンドの周辺やドレッサーの下面へ固着することがな
く、また、研磨装置内の雰囲気からの研磨剤再付着をも
防止できる。従って、ドレッサー１８の研磨布７切削能
力が低下せず、更に、ドレス下面から剥がれ落ちた研磨
剤固形物によって半導体基板１の表面に生じるマイクロ
スクラッチや、パーティクルの付着を防止することがで
きる。

【００４９】既述した本実施の形態の基板研磨方法と、
従来の基板研磨方法との違いを明示するために、研磨方
法の比較図を図３（ａ）及び（ｂ）に示す。すなわち、
同図（ａ）に示す従来の方法では、研磨布のドレス及び
基板の研磨を繰り返す毎に単にドレッサー１８及びキャ
リア２に純水を噴射して、目詰まりを起こした研磨布の
研磨剤や研磨屑の除去、又はキャリヤ２に付着した研磨
剤を除去するのみであったため、その除去状態が不完全
なものであった。これに対し、同図（ｂ）に示す本発明
の洗浄方法では、ドレッサー１８及びキャリア２を各々
洗浄槽１２、２１の洗浄液中に完全に浸漬し、積極的に
洗浄するので、良好な洗浄が確保されて、基板の研磨を
繰り返しても、その研磨性能を良好に確保することがで
きる。

【００５０】更に、研磨装置が停止状態の際、従来で
は、キャリアやドレッサーは乾燥状態で待機していたの
に対し、本実施の形態では、研磨装置に付属する洗浄装
置の洗浄槽１２、２１内で待機する。従って、キャリア
２の基板保持面及びドレッサー１８の下面は、各々、常
に清浄かつ湿潤状態であり、研磨剤の乾燥によるキャリ
ア２やドレッサー１８への研磨剤固着を防ぐことができ
る。

【００５１】前記キャリア２及びドレッサー１８の洗浄
液としては、例えば、超純水又は超純水中に界面活性剤
を添加したもの、又は超純水中に分散剤を添加したも
の、更には超純水中にアルカリ性溶液、又は酸性溶液を
添加して、使用する研磨剤のｐＨと同じｐＨに調整した
ものを用いることができる。

【００５２】また、キャリア２、ドレッサー１８の洗浄
機構１１、２０としては、固定のナイロンブラシ又はＰ
ＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）ブラシな
どと、前記ブラシを回転させるモータなどの回転機構に
より構成される。更に、この洗浄機構１１、２０を、洗
浄漕１２、２１の内壁部に形成する多数の微細孔と、こ
れら微細孔から圧縮空気を送り込む送入機構とで構成し
て、バブリングによる洗浄を行ったり、超音波発振機構
を洗浄漕に組み込んで、洗浄液中で超音波洗浄を行った
り、磁気処理装置を組み込んで洗浄液中で磁気処理を行
ってもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１３記載の発明によれば、キャリアの基板保持部や
ドレッサーのダイヤモンド接着面を、基板研磨中に付着
した研磨剤が乾燥しないうちに、洗浄槽を用いて良く洗
浄したので、基板の裏面が研磨剤で汚染されることを有
効に防止できると共に、基板の均一な研磨を確保でき、
更には研磨剤固着物による基板表面のマイクロスクラッ
チを有効に低減でき、歩留まりを改善できる。

【００５４】特に、請求項１２及び１３記載の発明で
は、キャリアやドレッサーの洗浄後も、これらキャリ
ア、ドレッサーを湿潤状態で保持したので、雰囲気中の
研磨剤がこれら基板保持部や研磨部材接触部に付着した
り、固着することを有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるＣＭＰ研磨装置の全
体概略構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態における研磨でのパーティ
クル発生個数の研磨時間依存性を示す図である。

【図３】研磨方法の従来方法と本発明方法との比較図で
ある。

【図４】研磨装置におけるキャリアの構成の拡大図であ
る。

【図５】従来の研磨装置及び研磨方法を使用した場合に
おける基板裏面でのパーティクル付着の様子を示す図で
ある。

【図６】従来の研磨方法による研磨でのパーティクル発
生個数の研磨時間依存性を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板（基板） ２ キャリア ５ キャリア押圧機構（押圧機構） ６ キャリア移載部（水平及び垂直移動機構） ７ 研磨布（研磨部材） ８ 研磨定盤 １０ キャリア洗浄装置（洗浄手段） １１ キャリア洗浄機構（清浄手段） １２ キャリア洗浄槽（洗浄槽） １３ 洗浄液供給機構 １５ ドレス押圧機構 １６ ドレス移載機構（水平及び垂直移動機構） １８ ドレッサー １９ ドレス洗浄装置（洗浄手段） ２０ ドレス洗浄機構（清浄手段） ２１ キャリア洗浄槽（洗浄槽） ２２ 洗浄液供給装置 ２３ 研磨剤供給装置 ２４ シール部材 ２５ ガイド部材 ２９ 基板保持ヘッド ３０ 空間部 ３１ 空間部 ３３ 待機位置 ３４ ロボット ３５ カセット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｂ 55/06 Ｂ２４Ｂ 55/06 (72)発明者 杉本 一利 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 田上 明浩 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 3C047 BB01 FF08 FF19 HH11 3C058 AA07 AA09 AA19 AB03 AB04 AC04 AC05 CA01 CB03 CB06 DA12 DA17

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を保持するキャリアと、 研磨定盤上に貼り付けられ、研磨粒子を含む研磨剤を用
   いて前記基板を研磨する研磨部材と、 前記キャリアを浸漬する洗浄槽を含んで前記キャリヤを
   洗浄する洗浄手段と、 前記キャリヤを前記洗浄手段へ移送する水平及び垂直移
   動機構とを備えたことを特徴とする基板研磨装置。
2. 【請求項２】 基板を保持するキャリアと、 研磨定盤上に貼り付けられ、研磨粒子を含む研磨剤を用
   いて前記基板を研磨する研磨部材と、 前記研磨部材をドレスするドレッサーと、 前記ドレッサーを浸漬する洗浄槽を含んで前記ドレッサ
   ーを洗浄する洗浄手段と、 前記ドレッサーを前記洗浄手段へ移送する水平及び垂直
   移動機構とを備えたことを特徴とする基板研磨装置。
3. 【請求項３】 前記キャリアは、 基板の研磨の際に、前記基板の裏面から前記基板表面を
   流体により前記研磨定盤に押圧する押圧機構を備えると
   共に、 前記流体のシール部材を介して前記基板を接触保持する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の基板研磨装置。
4. 【請求項４】 前記洗浄手段は、 超純水又は洗浄薬液を貯溜する前記洗浄槽と、 前記洗浄槽内において、前記キャリアの基板保持部周り
   を清浄化する清浄手段とを備えたことを特徴とする請求
   項１記載の基板研磨装置。
5. 【請求項５】 前記洗浄手段は、 超純水又は洗浄薬液を貯溜する洗浄槽と、 前記洗浄槽内において、前記ドレッサーの研磨部材接触
   部周りを清浄化する清浄手段とを備えたことを特徴とす
   る請求項２記載の基板研磨装置。
6. 【請求項６】 前記洗浄薬液は、 超純水に界面活性剤又は前記研磨粒子の分散機能を有す
   る薬剤を添加し、調製されたものであることを特徴とす
   る請求項４又は５記載の基板研磨装置。
7. 【請求項７】 前記洗浄薬液は、 前記研磨剤と同一のＰＨに調製されていることを特徴と
   する請求項６記載の基板研磨装置。
8. 【請求項８】 前記清浄手段は、 前記洗浄槽内に配置されたナイロンブラシ又はＰＶＡブ
   ラシ、及びこれらブラシの回転機構を含むことを特徴と
   する請求項４又は５記載の基板研磨装置。
9. 【請求項９】 前記清浄手段は、 前記洗浄槽内に配置された超音波発振機構、又は、 前記洗浄槽内壁部に設けられた微細孔、及び前記微細孔
   に圧縮気体を送入する送入機構を含むことを特徴とする
   請求項４又は５記載の基板研磨装置。
10. 【請求項１０】 基板をキャリアに保持し、研磨粒子を
    含む研磨剤と研磨定盤に貼付された研磨部材とにより前
    記基板を研磨する研磨工程と、 前記キャリヤを、超純水又は洗浄薬液を貯留する洗浄槽
    内で洗浄する洗浄工程とを有することを特徴とする基板
    研磨方法。
11. 【請求項１１】 基板をキャリアに保持し、研磨粒子を
    含む研磨剤と研磨定盤に貼付された研磨部材とにより前
    記基板を研磨する研磨工程と、 前記研磨部材をドレッサーでドレスするドレス工程と、 前記ドレッサーを、超純水又は洗浄薬液を貯留する洗浄
    槽内で洗浄する洗浄工程とを有することを特徴とする基
    板研磨方法。
12. 【請求項１２】 前記キャリアの洗浄が終了した後、前
    記キャリアを湿潤状態で保持する保持工程を含むことを
    特徴とする請求項１０記載の基板研磨方法。
13. 【請求項１３】 前記ドレッサーの洗浄が終了した後、
    前記ドレッサーを湿潤状態で保持する保持工程を含むこ
    とを特徴とする請求項１１記載の基板研磨方法。