JP2003200342A - ウェーハ加工装置用コンディショナー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ウェーハ加工装置の研磨部材や研削
部材を良好にドレッシングすることができるコンディシ
ョナー装置を提供する。 【解決手段】本発明のコンディショナー装置１０は、ま
ず、油圧シリンダ４０のピストン４２を伸長し、回転軸
２２を介してドレスプレート１８を下降移動させ、ドレ
ス用砥石２０を研磨布１４に押し付ける。次に、モータ
２８を駆動してドレス用砥石２０を回転させるとともに
定盤１２を回転させて研磨布１４のドレッシングを開始
する。この時のドレス用砥石２０を回転させるためのト
ルクは、トルク検出センサ３４によって検出されてお
り、このトルク情報はモニタ装置４６の制御部４７に出
力され、制御部４７によって監視される。研磨布１４の
ドレッシングが始まると、ドレッシングの進行に伴い、
研磨布１４から受けるドレス用砥石２０の回転抵抗は大
きくなりトルクは上昇していく。そのトルクの変動をモ
ニタ装置４６の制御部４７で監視し、トルクがドレッシ
ング完了トルクＴ１に到達した時に、ピストン４２を上
昇させてドレッシング作業を終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学的機械研磨法
（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）によって
半導体ウェーハを研磨する研磨布、又は半導体ウェーハ
を所定の厚さに研削する研削砥石をドレッシングするた
めのコンディショナー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＭＰによるウェーハの研磨は、ウェー
ハ吸着テーブルでウェーハを吸着保持し、このウェーハ
を回転する研磨布に所定の圧力で押し付け、研磨布とウ
ェーハとの間にメカノケミカル研磨剤を供給することに
より行われる。

【０００３】研磨布は、定期的に又はウェーハの研磨レ
ートが変動した時にドレッシングが施されるが、このド
レッシング作業は、ドレス用砥石（電着砥石）を研磨布
に押し付け、研磨布及びドレス用砥石を所定時間回転さ
せることにより行う。ドレッシングが終了すると、研磨
布にリンス水を供給し、ドレッシングで発生したドレス
屑（研磨布の屑）をリンス水で洗い流している。

【０００４】一方、半導体ウェーハの製造工程では、半
導体ウェーハのチップが形成されていない面を研削砥石
で所定量研削し、半導体ウェーハを所望の厚さに加工す
るバックグラインド工程と称される工程がある。このバ
ックグラインド工程で用いられるウェーハ研削装置の研
削砥石も、上記研磨布のドレッシング作業と略同様なド
レッシングが行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
研磨布や研削砥石のドレッシング装置は、時間管理でド
レッシング完了時を判断しているため、ドレッシングが
確実に完了する前に、ドレッシングが終了する場合があ
ることから、研磨布や研削砥石を良好にドレッシングで
きないという懸念があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウェーハ加工装置の研磨部材や研削部材を良
好にドレッシングすることができるウェーハ加工装置用
コンディショナー装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、ウェーハを研磨又は研削するウェーハ加
工装置に設けられるとともに、該ウェーハ加工装置のウ
ェーハ研磨部材又はウェーハ研削部材をドレッシングす
るコンディショナー装置において、該コンディショナー
装置は、装置本体と、該装置本体に設けられ、前記ウェ
ーハ研磨部材又はウェーハ研削部材に押し付けられると
ともに回転されてウェーハ研磨部材又はウェーハ研削部
材をドレッシングするドレス用砥石と、該ドレス用砥石
によるドレッシング時のドレス用砥石を回転させるため
のトルクを検出するトルク検出手段と、該トルク検出手
段で検出された前記トルクを監視するモニタ手段と、を
有することを特徴としている。

【０００８】請求項１に記載の発明によれば、ドレッシ
ング時のドレス用砥石を回転させるためのトルクをトル
ク検出手段で検出し、このトルクをモニタ手段で監視す
る。ウェーハ研磨手段やウェーハ研削手段に対するドレ
ッシングを開始すると、ドレッシングの進行に伴い、ウ
ェーハ研磨手段やウェーハ研削手段から受けるドレス用
砥石の回転抵抗は大きくなるので、前記トルクは上昇し
ていく。そのトルクの変動をモニタ手段で監視し、トル
クが所定のドレッシング完了トルクに到達した時にドレ
ッシング作業を終了する。すなわち、本発明は、従来の
時間管理に代えて、ドレッシング完了時を的確に判断で
きるトルク管理を採用したので、研磨部材や研削部材を
確実にドレッシングすることができる。また、モニタリ
ングされたトルクデータをログファイルとしてシステム
コンピュータに保管することによって、研磨・研削精度
に異常が生じた場合の故障判断に利用できる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、厚さ測定
手段によってウェーハ研磨部材又はウェーハ研削部材の
厚さを測定し、これをモニタ手段によって監視する。前
記厚さを監視することにより、ウェーハ研磨部材又はウ
ェーハ研削部材の状態を把握することができ、ウェーハ
研磨部材又はウェーハ研削部材の交換時期を容易に判断
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ加工装置用コンディショナー装置の好ましい
実施の形態について詳説する。

【００１１】図１に示すコンディショナー装置１０は、
ウェーハ研磨装置の定盤１２に設けられた研磨布（ウェ
ーハ研磨部材）１４をドレッシングする装置である。定
盤１２は、その下部中央部に回転軸１６が設けられ、こ
の回転軸１６は不図示のモータのスピンドルに連結され
ている。したがって、モータが駆動されると、定盤１２
は図１上で矢印Ａで示す方向に回転する。このモータ
は、ウェーハの研磨時はもとより、コンディショナー装
置１０による研磨布１４のドレス時においても駆動され
る。

【００１２】コンディショナー装置１０は、円盤状に形
成された剛体のドレスプレート１８を有し、このドレス
プレート１８の下面にドレス用砥石２０が設けられてい
る。また、ドレスプレート１８の上面中央部には、回転
軸２２が取り付けられ、この回転軸２２にはプーリ２４
が回転軸２２と同軸上に設けられている。プーリ２４に
は、無端状のタイミングベルト２６の一端側が掛けら
れ、タイミングベルト２６の他端側は、モータ２８のス
ピンドル３０に設けられたプーリ３２に掛けられてい
る。したがって、モータ２８が駆動されると、その回転
力がタイミングベルト２６を介してドレスプレート１８
側に伝達されるので、ドレス用砥石２０は図１上で矢印
Ｂで示す方向に回転される。なお、モータ２８は、ウェ
ーハ研磨装置の固定部材２９に固定されている。また、
実施の形態では、ドレス用砥石としてプレート状のドレ
ス用砥石２０を適用したが、これに限定されるものでは
なく、カップ型に形成されたドレス用砥石を適用しても
よい。

【００１３】一方、回転軸２２は、プーリ２４に貫通し
て配置されるとともに、略中央部の外周部に形成された
雄のスプライン２５が、プーリ２４の内周面に形成され
た雌のスプライン（不図示）に嵌合されている。これに
より、プーリ２４の回転力が雌と雄のスプライン２５を
介して回転軸２２に伝達される。また、雄のスプライン
２５及び雌のスプラインは、回転軸２２の軸方向に沿っ
て形成されているので、プーリ２４に対する回転軸２２
の上下方向の移動が許容されている。

【００１４】回転軸２２の上部には、トルク検出センサ
（トルク検出手段）３４が設けられる。トルク検出セン
サ３４は、モータ２８によってドレス用砥石２０を一定
回転数で回転させるためのトルクを検出するセンサであ
る。なお、このトルク検出センサ３４に代えて、モータ
２８に印加される電圧を測定し、この電圧値によって前
記トルクを換算し、取得するようにしてもよい。

【００１５】トルク検出センサ３４の上部には、ロータ
リージョイント３６が設けられ、このロータリージョイ
ント３６の上部には、油圧シリンダ４０のピストン４２
が連結されている。したがって、油圧シリンダ４０でピ
ストン４２を伸長すると、回転軸２２がプーリ２４を介
して下降移動され、これによって、ドレス用砥石２０が
研磨布２０に押し付けられる。油圧シリンダ４０による
ピストン４２の伸長量は、研磨布１４に対するドレス用
砥石２０の押圧力が研磨布１４のドレッシングに最適な
値になるように、制御されている。なお、油圧シリンダ
４０は、ウェーハ研磨装置の固定部材４３に固定されて
いる。

【００１６】トルク検出センサ３４で検出されたトルク
を示す情報は、トルク検出センサ３４からロータリージ
ョイント３６を介して配設されたケーブル４４に伝送さ
れ、モニタ装置（モニタ手段）４６に出力される。モニ
タ装置４６はディスプレイ４８を有し、ディスプレイ４
８に図２に示すトルク変動グラフが表示される。

【００１７】このトルク変動グラフは、縦軸にトルクＴ
が示され、横軸にドレッシング経過時間ｔが示されてい
る。同グラフによれば、ドレッシング時間の経過ととも
に、研磨布１４が目立てされることから、ドレス用砥石
２０の回転抵抗が大きくなり、トルクが増加していくこ
とが分かる。

【００１８】また、図１に示したモニタ装置４６の制御
部４７には、研磨布１４が完全にドレッシングされたこ
とを示すトルク値Ｔ１（図２参照）が、その記憶部（Ｒ
ＡＭ）に予め記憶されている。トルク検出センサ３４で
検出されたトルクが前記Ｔ１に到達すると、制御部４７
が油圧ポンプ５０等を制御し、油圧シリンダ４０のピス
トン４２を上昇させる。すなわち、制御部４７は、トル
クがＴ１に到達した時間ｔ１で、ドレッシング作業を停
止するようにコンディショナー装置１０を制御する。

【００１９】また、制御部４７の記憶部には、磨耗等に
よるドレス用砥石２０の交換時期を判断するための時間
ｔ２（ｔ２＞ｔ１）が予め記憶されている。この時間ｔ
２までにトルクがＴ１に到達しない場合には、制御部４
７は、ドレス用砥石２０の交換時期であることをモニタ
装置４６のディスプレイ４８に文字表示させたり、モニ
タ装置４６のスピーカ（不図示）からアラームを発生さ
せたりする。

【００２０】ドレスプレート１８の上方には、ドレスプ
レート１８の上下位置を非接触で検出する、例えば渦電
流センサ等の非接触式センサ（厚さ測定手段）５２が配
置されている。非接触式センサ５２からのドレスプレー
ト１８の上下位置情報は、モニタ装置４６の制御部４７
に出力される。

【００２１】制御部４７の記憶部には、非接触式センサ
５２から定盤１２の表面までの距離データＬ、ドレスプ
レート１８の厚さデータＢ、ドレス用砥石２０の厚さデ
ータＣが予め記憶されている。制御部４７は、これらの
データＬ、Ｂ、Ｃと、非接触式センサ５２によって検出
した、非接触式センサ５２からドレスプレート１８まで
の距離情報Ｄとに基づき、研磨布１４の厚さＥを下記の
式にて算出する。

【００２２】［式］ Ｅ＝Ｌ−（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ） 制御部４７の記憶部には、研磨布１４の交換時期を示す
厚さＥ１データが予め記憶されている。制御部４７は、
算出した前記厚さＥがＥ１に到達すると、研磨布１４の
交換時期であることをモニタ装置４６のディスプレイ４
８に文字表示させたり、モニタ装置４６のスピーカ（不
図示）からアラームを発生させたりする。なお、実施の
形態では、研磨布１４の厚さＥをドレスプレート１８の
厚さ、及びドレス用砥石２０の厚さに基づいて算出した
が、これに限定されるものではなく、非接触式センサ５
２から研磨布１４までの距離を直接取得できる位置に非
接触式センサ５２を配置し、その直接取得した前記距離
を前記Ｌから減算することによって研磨布１４の厚さＥ
を算出してもよい。この非接触式センサ５２もウェーハ
研磨装置の固定部材５３に固定されている。

【００２３】次に、前記の如く構成された研磨布用コン
ディショナー装置１０の作用について説明する。

【００２４】ドレス用砥石２０が研磨布１４に対して上
方に退避したドレス待機状態において、まず、油圧シリ
ンダ４０のピストン４２を伸長し、回転軸２２を介して
ドレスプレート１８を下降移動させ、ドレス用砥石２０
を研磨布１４に押し付ける。この時の押圧力は、研磨布
１４のドレスに最適な値に設定される。

【００２５】次に、モータ２８を駆動してドレス用砥石
２０を回転させるとともに定盤１２を回転させて研磨布
１４のドレッシングを開始する。

【００２６】このドレッシング時のドレス用砥石２０を
回転させるためのトルクは、トルク検出センサ３４によ
って検出されており、このトルクを示す情報はモニタ装
置４６の制御部４７に出力され、制御部４７によって監
視されている。また、前記トルクを示す情報は、モニタ
装置４６のデスプレイ４８にグラフ表示されることによ
り、オペレータによっても監視されている。

【００２７】研磨布１４のドレッシングを開始すると、
図２の如くドレッシングの進行に伴い、研磨布１４から
受けるドレス用砥石２０の回転抵抗は大きくなるので、
トルクは上昇していく。そのトルクの変動をモニタ装置
４６の制御部４７で監視し、トルクがドレッシング完了
トルクＴ１に到達した時に、ピストン４２を上昇させて
ドレッシング作業を終了する。

【００２８】すなわち、実施の形態のコンディショナー
装置１０は、従来の時間管理に代えて、ドレッシング完
了時を的確に判断できるトルク管理を採用したので、研
磨布１４を確実にドレッシングすることができる。ま
た、モニタリングされたトルクデータをログファイルと
してシステムコンピュータに保管することによって、研
磨精度に異常が生じた場合に故障判断に利用できる。

【００２９】更に、コンディショナー装置１０は、非接
触式センサ５２によって研磨布１４の厚さを測定し、こ
れをモニタ装置４６によって監視している。このように
研磨布１４の厚さを監視することによって、研磨布１４
の状態を把握することができ、これにより、研磨布１４
の交換時期を容易に判断できる。

【００３０】実施の形態では、研磨布１４を有するウェ
ーハ研磨装置に適用したコンディショナー装置１０につ
いて説明したが、ウェーハ研削砥石（ウェーハ研削部
材）を有するウェーハ研削装置にも適用できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ加工装置用コンディショナー装置によれば、従来の時
間管理に代えて、ドレッシング完了時を的確に判断でき
るトルク管理を採用したので、研磨部材や研削部材を確
実にドレッシングすることができる。また、モニタリン
グされたトルクデータをログファイルとしてシステムコ
ンピュータに保管することによって、研磨・研削精度に
異常が生じた場合に故障判断に利用できる。

【００３２】また、本発明によれば、厚さ測定手段によ
ってウェーハ研磨部材又はウェーハ研削部材の厚さを測
定し、これをモニタ手段によって監視しているので、ウ
ェーハ研磨部材又はウェーハ研削部材の交換時期を容易
に判断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】研磨布をドレッシングするウェーハ加工装置用
コンディショナー装置の構造を示す説明図

【図２】研磨布ドレッシング時におけるドレス用砥石の
トルクとドレッシング時間との関係を示す図

【符号の説明】

１０…コンディショナー装置、１２…定盤、１４…研磨
布、１８…ドレスプレート、２０…ドレス用砥石、２８
…モータ、３４…トルク検出センサ、３６…ロータリー
ジョイント、４０…油圧シリンダ、４６…モニタ装置、
４７…制御部、４８…ディスプレイ、５０…油圧ポン
プ、５２…非接触式センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを研磨又は研削するウェーハ加
   工装置に設けられるとともに、該ウェーハ加工装置のウ
   ェーハ研磨部材又はウェーハ研削部材をドレッシングす
   るウェーハ加工装置用コンディショナー装置において、 該コンディショナー装置は、 装置本体と、 該装置本体に設けられ、前記ウェーハ研磨部材又はウェ
   ーハ研削部材に押し付けられるとともに回転されてウェ
   ーハ研磨部材又はウェーハ研削部材をドレッシングする
   ドレス用砥石と、 該ドレス用砥石によるドレッシング時のドレス用砥石を
   回転させるためのトルクを検出するトルク検出手段と、 該トルク検出手段で検出された前記トルクを監視するモ
   ニタ手段と、 を有することを特徴とするウェーハ加工装置用コンディ
   ショナー装置。
2. 【請求項２】 前記コンディショナー装置には、前記ウ
   ェーハ研磨部材又はウェーハ研削部材の厚さを測定する
   厚さ測定手段が設けられ、該厚さ測定手段で測定された
   前記厚さは、モニタ手段によって監視されていることを
   特徴とする請求項１に記載のウェーハ加工装置用コンデ
   ィショナー装置。