JP2002144227A - パッドコンディショナおよびコンディショニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨パッド上の塵埃やダイヤモンドディスク
から脱落したダイヤモンド粒等の研磨パッド上における
残留量を低減する。 【解決手段】 表面にダイヤモンド粒８を固着してなる
ダイヤモンドディスク９を取り付けるヘッド３と、該ヘ
ッド３を回転させる回転駆動機構１５とを具備し、研磨
パッド２の表面に接触させた前記ダイヤモンドディスク
９を回転させることにより、研磨パッド２を研削するパ
ッドコンディショナ１において、ヘッド３に、ダイヤモ
ンドディスク９と研磨パッド２との間に洗浄液を供給す
る洗浄液供給手段６と、ダイヤモンドディスク９と研磨
パッド２との間を通過させられた洗浄液を回収する洗浄
液回収手段７とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、研磨パッド用パ
ッドコンディショナおよびコンディショニング方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】研磨装置は、水平回転させられるプラテ
ン上に貼着した研磨パッドに対し、同じく水平回転させ
られるウェハを押し付けるとともに、研磨パッドとウェ
ハとの間にスラリーを供給することにより、ウェハの表
面を研磨する。しかし、この研磨作業を一定時間繰り返
すと、研磨パッドの研磨面はウェハとの相互作用によっ
て撫で付けられて滑らかになり、研磨能力が低下するこ
とが知られている。

【０００３】そこで、このようにして低下した研磨能力
を回復するために、定期的に、あるいは、ウェハの研磨
作業を行いながら、研磨パッドのコンディショニングを
行う必要がある。また、ウェハの研磨作業の結果、研磨
パッドに不均一な摩耗が生ずるので、これを均一に補修
することも必要である。

【０００４】従来の研磨パッド用のパッドコンディショ
ナは、水平回転させられるヘッドを先端に取り付けた揺
動アームを水平方向に揺動させながら、ヘッドの下面に
取り付けたダイヤモンドを研磨パッドの表面に接触させ
ることにより、パッドの高い部分を研削して補修し、か
つ、摩耗した研磨パッドを粗く戻すようにしている。こ
の場合において、コンディショニング作業に際しては、
研磨パッドに入り込んだウェハの削り屑や、スラリー、
および、コンディショニング作業の際に生成される研磨
パッドの研削屑等を洗い流す必要から、ヘッド外部から
別の供給装置により、洗浄液、例えば、純水を研磨パッ
ドの表面に放出する。

【０００５】研磨パッド上に供給された洗浄液は、遠心
力によって、研磨パッドの半径方向外方に向かって流動
し、研磨パッドの外周部から外に向かって排出される際
に、上記塵埃を持ち去るようになっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研磨パ
ッドの繊維の中に入り込んだ塵埃は、研磨パッドの遠心
力のみによっては完全に洗い流すことができずに、研磨
パッド上に残留することがある。また、一般に、コンデ
ィショニング作業に用いられるダイヤモンドディスク
は、円板状の台金の全面にわたって、ダイヤモンド粒
を、例えば、ニッケル電着あるいはチタン電着等の電着
方法によって取り付けることにより構成されているが、
研磨面を目立てして粗さを回復するコンディショニング
作業に際しては、各ダイヤモンド粒が研磨パッドから大
きな外力を受け、台金から脱落する場合がある。

【０００７】これらの場合に、研磨パッド上にダイヤモ
ンド粒や塵埃が残留した状態でウェハの研磨作業が行わ
れると、ウェハの研磨面にマイクロスクラッチを生じ、
ウェハの品質が低下するという問題がある。

【０００８】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たものであって、研磨パッド上の塵埃やダイヤモンドデ
ィスクから脱落したダイヤモンド粒等の研磨パッド上に
おける残留量を低減し、研磨作業において、ウェハの表
面に生ずるマイクロスクラッチを抑制することができる
パッドコンディショナおよびコンディショニング方法を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、表面にダイヤモンド粒を固着してなるダ
イヤモンドディスクを取り付けるヘッドと、該ヘッドを
回転させる回転駆動機構とを具備し、研磨パッドの表面
に接触させた前記ダイヤモンドディスクを回転させるこ
とにより、研磨パッドを研削するパッドコンディショナ
であって、前記ヘッドに、前記ダイヤモンドディスクと
研磨パッドとの間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段
と、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通
過させられた洗浄液を回収する洗浄液回収手段とが設け
られているパッドコンディショナを提案している。

【００１０】上記パッドコンディショナにおいて、洗浄
液供給手段が、前記ダイヤモンドディスクの中心から、
洗浄液を放出し、前記洗浄液回収手段が、前記ダイヤモ
ンドディスクの半径方向外方において洗浄液を回収する
こととすれば効果的である。

【００１１】また、前記洗浄液供給手段が、前記ヘッド
の回転中心に沿って配される洗浄液供給路と、前記ダイ
ヤモンドディスクの中心に配置され、前記洗浄液供給路
が接続された洗浄液供給口とを具備し、前記洗浄液回収
手段が、前記ダイヤモンドディスクの半径方向外方に、
開口形成された洗浄液回収口と、該洗浄液回収口に接続
され、前記ヘッドの回転中心に沿って配された洗浄液回
収路とを具備するとしてもよい。

【００１２】この場合に、前記洗浄液回収口が、ダイヤ
モンドディスクの周方向に間隔を開けて複数設けられて
いることとすれば効果的である。また、前記洗浄液回収
口を前記洗浄液回収路に接続するスイベルジョイントを
具備することとしてもよい。

【００１３】さらに、この発明は、表面にダイヤモンド
粒を固着してなるダイヤモンドディスクを取り付けたヘ
ッドを回転させることにより、前記ダイヤモンドディス
クを研磨パッドの表面に接触させながら回転させるとと
もに、前記ヘッドにおいて、前記ダイヤモンドディスク
と研磨パッドとの間に洗浄液を供給し、かつ、前記ダイ
ヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた
洗浄液を回収するコンディショニング方法をも提案して
いる。

【００１４】

【作用】この発明に係るパッドコンディショナによれ
ば、ダイヤモンド粒を固着したダイヤモンドディスクを
回転駆動機構の作動により、研磨パッドの表面で回転さ
せることにより、研磨パッドのコンディショニングが行
われる。この際に、洗浄液供給手段の作動により、ダイ
ヤモンドディスクと研磨パッドとの間に洗浄液が供給さ
れ、研磨パッド上の塵埃およびコンディショニング作業
によって生じた塵埃が洗浄液によって洗い流される。

【００１５】また、洗浄液回収手段の作動により、ダイ
ヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた
洗浄液が回収されるので、洗い流された上記塵埃ととも
に、ダイヤモンドディスクから脱落したダイヤモンド粒
も洗浄液とともに回収することが可能となる。この洗浄
液回収手段は、ヘッドに設けられているので、ダイヤモ
ンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた直後
に洗浄液並びに塵埃を回収することができ、塵埃が研磨
パッド上に残留することを確実に防止することが可能と
なる。

【００１６】特に、洗浄液供給手段がダイヤモンドディ
スクの中心から洗浄液を放出し、洗浄液回収手段がダイ
ヤモンドディスクの半径方向外方において洗浄液を回収
するので、洗浄液をダイヤモンドディスクと研磨パッド
との間に十分に拡散させて塵埃を洗い流し、かつ、効率
的に回収することが可能となる。

【００１７】また、洗浄液供給路と洗浄液回収路とをヘ
ッドの回転中心に沿って配することにより、ヘッドの回
転にかかわらず、これらの供給・回収路を固定状態に配
することが可能である。この場合に、洗浄液回収口をダ
イヤモンドディスクの周方向に間隔を開けて複数設ける
こととすれば、ダイヤモンドディスクの全面にわたって
拡散する洗浄水を該洗浄液回収口から確実に回収するこ
とができる。また、洗浄液回収口を洗浄液回収路にスイ
ベルジョイントを介して接続することにより、洗浄液回
収手段をより簡素に構成することができる。

【００１８】また、本発明に係るコンディショニング方
法によれば、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間
への洗浄液の供給、および、ダイヤモンドディスクと研
磨パッドとの間を通過した洗浄液の回収の両方をヘッド
において行うので、塵埃を含んだ洗浄水がヘッドと研磨
パッドとの間から流れ出る前に回収され、研磨パッド上
に塵埃が残留することを確実に防止することが可能とな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るパッドコンデ
ィショナおよびコンディショニング方法の一実施形態に
ついて、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態に
係るパッドコンディショナ１は、図１に概略的に示され
るように、水平回転させられる研磨パッド２上に配置さ
れるヘッド３と該ヘッド３を支持する揺動アーム４と、
該揺動アーム４を水平方向に揺動させ、前記ヘッド３を
水平回転させる駆動機構５と、前記ヘッド３に洗浄液を
供給する洗浄液供給手段６と、ヘッド３から洗浄液を回
収する洗浄液回収手段７とを具備している。

【００２０】前記ヘッド３は、図２に示されるように、
円板状の台金の表面にダイヤモンド粒８を電着してなる
ダイヤモンドディスク９を、図１に示されるように、ダ
イヤモンド粒８側を下に向けて、下面に装着するように
構成されている。このため、ダイヤモンドディスク９の
台金は、磁性材料からなり、ヘッド３の下面には、該ダ
イヤモンドディスク９を磁着するためのマグネット（図
示略）が装備されている。

【００２１】ヘッド３の中心には、図３に示されるよう
に、該ヘッド３を上下に貫通する中心孔１０が設けられ
ているとともに、ヘッド３の周縁近傍の下面には、後述
する洗浄液回収手段７の一部を構成する複数の洗浄液吸
引孔１１が周方向に間隔を開けて設けられている。ま
た、前記ダイヤモンドディスク９には、その中心に前記
ヘッド３の中心孔１０に連通する貫通孔１２が設けられ
ている。

【００２２】図１および図３において、ヘッド３は、説
明の便宜上、図面を簡略化する目的で、その上方の回転
軸１３と一体に構成されているように示されているが、
現実には、この部分に、ヘッド３を上下動させることに
より、研磨パッド２への押し付け力を発生させる機構が
設けられている。また、図中においては、図面を簡略に
するために、ベアリング等の機械要素を省略して示して
いる。

【００２３】前記駆動機構５は、揺動アーム４を揺動さ
せる揺動駆動機構１４と、前記ヘッド３を揺動アーム４
の先端で水平回転させる回転駆動機構１５とを具備して
いる。前記揺動駆動機構１４はベース１６に固定される
第１の減速機１７と、該減速機１７の入力軸１８にギア
１９，２０を介して接続される第１のモータ２１とから
構成されている。減速機１７の出力軸１７ａには前記揺
動アーム４の基端が固定されており、第１のモータ２１
の作動によって、揺動アーム４が水平面内で、予め設定
された角度範囲にわたって揺動させられるようになって
いる。

【００２４】前記回転駆動機構１５は、ヘッド３に固定
された中空の回転軸１３と、前記減速機１７の中心孔を
貫通して配置される中空の駆動軸２２と、これら駆動軸
２２および回転軸１３に取り付けられたプーリ２３，２
４と、該プーリ２３，２４に掛け渡されるベルト２５
と、前記駆動軸２２に取り付けられたギア２６に噛合す
る出力ギア２７と、該出力ギア２７を有する第２の減速
機２８と、該減速機２８に回転駆動力を入力する第２の
モータ２９とを具備している。

【００２５】前記洗浄液供給手段６は、前記回転軸１３
および前記駆動軸２２を中空軸とすることにより形成さ
れた通路内および揺動アーム４のカバー３０内を通って
配される洗浄液供給管３１を具備している。この洗浄液
供給管３１は、前記ヘッド３に設けた中心孔１０を貫通
して、該ヘッド３の下面に取り付けられているダイヤモ
ンドディスク９の貫通孔１２に開口している。洗浄液
は、例えば、純水であり、図示しない洗浄液供給源から
供給されるようになっている。

【００２６】前記洗浄液回収手段７は、前記洗浄液供給
管３１と同様に、中空の駆動軸２２からアーム４のカバ
ー３０内を通って配される第１の洗浄液回収管３２と、
前記中空の回転軸１３を通し、ヘッド３の回転中心に沿
って、前記洗浄液供給管３１の外部に二重管状に配され
る第２の洗浄液回収管３３と、該第２の洗浄液回収管３
３と前記ヘッド３とに取り付けられ、前記ヘッド３の洗
浄液吸引孔１１から吸入された洗浄液を前記第２の洗浄
液回収管３３に引き渡すスイベルジョイント３４とを具
備している。前記第１の洗浄液回収管３２の先端は、図
示しない吸引ポンプに接続されている。

【００２７】このように構成された本実施形態に係るパ
ッドコンディショナ１の作用について、以下に説明す
る。まず、第２のモータ２９を作動させることにより、
減速機２８、ギア２７，２６、駆動軸２２、プーリ２
３，２４、ベルト２５および回転軸１３を介して、揺動
アーム４の先端に配されているヘッド３を水平旋回させ
る。また、第１のモータ２１を作動させることにより、
ギア１９，２０、減速機１７を介して、予め設定された
角度範囲にわたって揺動アーム４を水平方向に揺動させ
る。

【００２８】この状態で、ヘッド３の下面に取り付けた
ダイヤモンドディスク９のダイヤモンド粒８を、水平回
転している研磨パッド２に接触させることにより、研磨
パッド２の表面が研削され、コンディショニングが行わ
れる。この際に、洗浄液供給手段６を作動させ、純水
を、洗浄液供給源から洗浄液供給管３１を介してヘッド
３に供給し、図３の矢印Ａで示されるように、ヘッド３
の中心孔１０およびダイヤモンドディスク９の貫通孔１
２を通して、研磨パッド２とダイヤモンドディスク９と
の間に純水を供給する。同時に、洗浄液回収手段７を作
動させる。

【００２９】この場合において、ダイヤモンドディスク
９の貫通孔１２から供給された純水は、研磨パッド２の
回転移動およびダイヤモンドディスク９の回転によって
ダイヤモンドディスク９の半径方向外方に向かって流動
し、その流動の間に研磨パッド２に付着しているスラリ
ーやウェハの削り屑あるいはダイヤモンドディスク９か
ら脱落したダイヤモンド粒を押し流す。

【００３０】ヘッド３には、ダイヤモンドディスク９の
半径方向外方に配される複数の洗浄液吸引孔１１が設け
られており、該洗浄液吸引孔１１には、スイベルジョイ
ント３４、第２の洗浄液回収管３３、第１の洗浄液回収
管３２を介して吸引ポンプが接続されているので、ダイ
ヤモンドディスク９の中心から半径方向に流動して、ダ
イヤモンドディスク９の半径方向外方に流れた純水は、
ヘッド３の洗浄液吸引孔１１から吸引され、回収される
ことになる。

【００３１】この場合に、洗浄液吸引孔１１は、ヘッド
３の周縁近傍に周方向に間隔を開けて複数設けられてい
るので、研磨パッド２とダイヤモンドディスク９との間
を流動した純水は、図３の矢印Ｂで示されるように、い
ずれかの洗浄液吸引孔１１からヘッド３内に吸引される
ことになる。すなわち、研磨パッド２とダイヤモンドデ
ィスク９との間に供給された純水は、ヘッド３の半径方
向外方に漏れることなく、実質的にその全部が洗浄液吸
引孔１１から回収されるので、研磨パッド２に残留して
いたスラリーやウェハの削り屑等が回収されるととも
に、コンディショニング作業に伴って、ダイヤモンドデ
ィスクから脱落したダイヤモンド粒８も研磨パッド２上
に残留させることなく回収することができる。

【００３２】また、本実施形態に係るコンディショニン
グ方法は、上述したパッドコンディショナ１を用いるこ
とにより、ヘッド３において、ダイヤモンドディスク９
と研磨パッド２との間に洗浄液を供給し、かつ、ダイヤ
モンドディスク９と研磨パッド２との間を通過させられ
た洗浄液を回収しながらダイヤモンドディスク９によっ
て研磨パッド２を研削するので、洗い流した塵埃を迅速
に回収することが可能となる。すなわち、研磨パッド２
上に供給された洗浄液は、研磨パッド２全体に拡散する
前に回収されるので、より効果的に塵埃を回収すること
ができる。

【００３３】このように、本実施形態に係るパッドコン
ディショナ１およびコンディショニング方法によれば、
塵埃を含んだ洗浄液を研磨パッド２の遠心力によって研
磨パッド２の外部に流し出す従来のパッドコンディショ
ナとは異なり、ヘッド３の洗浄液吸引孔１１から強制的
に回収するので、コンディショニング作業終了後に研磨
パッド２上に残留する塵埃を低減することができ、その
後に実施される研磨作業において、ウェハの表面におけ
るマイクロスクラッチの発生を大幅に低減することがで
きるという効果がある。

【００３４】なお、上記実施形態においては、回転駆動
機構５として、プーリ２３，２４・ベルト２５を有する
ものを一例として説明したが、これに限定されるもので
はなく、これと等価な任意の駆動機構を採用してもよい
ことは言うまでもない。また、洗浄液として純水を使用
したが、これに代えて、他の任意の洗浄液を使用するこ
とにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るパッ
ドコンディショナおよびコンディショニング方法によれ
ば、ダイヤモンド粒を取り付けてなるダイヤモンドディ
スクをヘッドに取り付けて回転させながら研磨パッドに
接触させる際に、ダイヤモンドディスクと研磨パッドと
の間に洗浄液を供給するとともに、ダイヤモンドディス
クと研磨パッドとの間を流通させられた洗浄液をヘッド
において回収するので、コンディショニング作業におい
て生じた塵埃を洗浄液とともに確実に回収することがで
きる。その結果、研磨パッド上に残留する塵埃の量を大
幅に低減し、その後の研磨作業においてウェハの表面に
マイクロスクラッチが生ずることを抑制することができ
るという効果がある。

【００３６】また、ダイヤモンドディスクの中心から洗
浄液を放出し、ダイヤモンドディスクの半径方向外方に
おいて洗浄液を回収することとすれば、コンディショニ
ング作業において生じた塵埃を最も効率的に、かつ、迅
速に回収することができるという効果がある。

【００３７】さらに、洗浄液供給路および洗浄液回収路
をヘッドの回転中心に沿って配することにより、回転さ
せられるヘッドとは切り離して、洗浄液供給路および洗
浄液回収路を固定構造部材として構成することができ、
構造を簡易なものとすることができるという効果があ
る。

【００３８】また、洗浄液回収口をダイヤモンドディス
クの周方向に間隔を開けて複数設けることにより、ヘッ
ドが回転しても、いずれかの洗浄液回収口から洗浄後の
洗浄液を回収することができるので、研磨パッド上から
の塵埃除去を確実に行うことができる。さらに、洗浄液
回収口を洗浄液回収路に接続するスイベルジョイントを
具備する構成とすれば、回転する洗浄液回収口と固定構
造部材としての洗浄液回収路とを連結して、洗浄後の洗
浄液を円滑に回収することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るパッドコンディショナの一実
施形態を示す概略縦断面図である。

【図２】 図１のパッドコンディショナのヘッド下面を
示す図である。

【図３】 図１のパッドコンディショナのヘッド部分を
詳細に示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ パッドコンディショナ ２ 研磨パッド ３ ヘッド ６ 洗浄液供給手段 ７ 洗浄液回収手段 ８ ダイヤモンド粒 ９ ダイヤモンドディスク １１ 洗浄液吸引孔（洗浄液回収口） １２ 貫通孔（洗浄液供給口） １５ 回転駆動機構 ３１ 洗浄液供給管（洗浄液供給路） ３２，３３ 洗浄液回収管（洗浄液回収路） ３４ スイベルジョイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 秀紀 千葉県成田市新泉14−３ 野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 3C047 AA15 AA21 AA34 FF08 FF17 FF19 3C058 AA07 AA19 CB01 DA17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にダイヤモンド粒を固着してなるダ
   イヤモンドディスクを取り付けるヘッドと、該ヘッドを
   回転させる回転駆動機構とを具備し、研磨パッドの表面
   に接触させた前記ダイヤモンドディスクを回転させるこ
   とにより、研磨パッドを研削するパッドコンディショナ
   であって、 前記ヘッドに、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッド
   との間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記ダイ
   ヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた
   洗浄液を回収する洗浄液回収手段とが設けられているこ
   とを特徴とするパッドコンディショナ。
2. 【請求項２】 前記洗浄液供給手段が、前記ダイヤモン
   ドディスクの中心から、洗浄液を放出し、前記洗浄液回
   収手段が、前記ダイヤモンドディスクの半径方向外方に
   おいて洗浄液を回収することを特徴とする請求項１記載
   のパッドコンディショナ。
3. 【請求項３】 前記洗浄液供給手段が、前記ヘッドの回
   転中心に沿って配される洗浄液供給路と、前記ダイヤモ
   ンドディスクの中心に配置され、前記洗浄液供給路が接
   続された洗浄液供給口とを具備し、 前記洗浄液回収手段が、前記ダイヤモンドディスクの半
   径方向外方に、開口形成された洗浄液回収口と、該洗浄
   液回収口に接続され、前記ヘッドの回転中心に沿って配
   された洗浄液回収路とを具備することを特徴とする請求
   項１または請求項２記載のパッドコンディショナ。
4. 【請求項４】 前記洗浄液回収口が、ダイヤモンドディ
   スクの周方向に間隔を開けて複数設けられていることを
   特徴とする請求項３記載のパッドコンディショナ。
5. 【請求項５】 前記洗浄液回収口を前記洗浄液回収路に
   接続するスイベルジョイントを具備することを特徴とす
   る請求項３または請求項４記載のパッドコンディショ
   ナ。
6. 【請求項６】 表面にダイヤモンド粒を固着してなるダ
   イヤモンドディスクを取り付けたヘッドを回転させるこ
   とにより、前記ダイヤモンドディスクを研磨パッドの表
   面に接触させながら回転させるとともに、前記ヘッドに
   おいて、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間
   に洗浄液を供給し、かつ、前記ダイヤモンドディスクと
   研磨パッドとの間を通過させられた洗浄液を回収するこ
   とを特徴とするコンディショニング方法。