JP2003225862A - ポリッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨面を均一にドレッシングすることがで
き、研磨後の研磨対象物の面内均一性を向上させること
ができるポリッシング装置を提供する。 【解決手段】 ポリッシング装置は、研磨面１０を有す
る研磨テーブル１１と研磨面１０の目立てを行うドレッ
サー３３とを有し、研磨面１０に半導体ウェハＷを押圧
して研磨する。ドレッサー３３は、研磨面１０に対して
相対的に上下動可能なフランジ部３５と、研磨面１０の
ドレッシングを行う複数のドレッシング部材３４と、ド
レッシング部材３４をフランジ部３５に対して相対的に
上下動可能に保持する保持機構３６とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨対象物を研磨
するポリッシング装置に係り、特に、表面に薄膜が形成
された半導体ウェハ等の研磨対象物を平坦かつ鏡面状に
研磨するポリッシング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラ
フィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像
面の平坦度を必要とする。このような半導体ウェハの表
面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）
を行うポリッシング装置が知られている。

【０００３】この種のポリッシング装置は、図１４に示
すように、上面に研磨布（研磨パッド）３００を貼付し
て研磨面を構成する研磨テーブル３０２と、研磨対象物
である半導体ウェハ等の基板Ｗをその被研磨面を研磨テ
ーブル３０２に向けて保持するトップリング３０４とを
備えている。このようなポリッシング装置を用いて半導
体ウェハＷの研磨処理を行う場合には、研磨テーブル３
０２とトップリング３０４とをそれぞれ自転させ、研磨
テーブル３０２の上方に設置された砥液ノズル３０６よ
り砥液を供給しつつ、トップリング３０４により半導体
ウェハＷを一定の圧力で研磨テーブル３０２の研磨布３
００に押圧する。砥液ノズル３０６から供給される砥液
は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥
粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作
用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である化
学的・機械的研磨によって半導体ウェハＷが平坦かつ鏡
面状に研磨される。最近では、研磨布に代えて、酸化セ
リウム（ＣｅＯ_２）等の砥粒をバインダを用いて固定し
た固定砥粒を用いることも行われている。

【０００４】このようなポリッシング装置を用いて研磨
作業を継続すると研磨布３００の研磨面の研磨力が低下
するが、この研磨力を回復させるために、下面にドレッ
シング部材３１０を有するドレッサー３０８を設け、こ
のドレッサー３０８によって、研磨する半導体ウェハＷ
の交換時などに研磨布３００の目立て（ドレッシング）
が行われている。このドレッシング処理においては、ド
レッサー３０８のドレッシング部材３１０を研磨テーブ
ル３０２の研磨布３００に押圧しつつ、これらを自転さ
せることで、研磨面に付着した砥液や切削屑を除去する
と共に、研磨面の平坦化及び目立てが行われ、研磨面が
再生される。このドレッシングはコンディショニングと
も呼ばれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば、研磨面として
固定砥粒を用いた場合には、固定砥粒が研磨布よりも硬
質であるため、固定砥粒の表面がドレッサー３０８のド
レッシング部材３１０の接触面に追従した変形をしにく
い。この結果、ドレッシング部材３１０が研磨面に対し
て全面で接触せずに、ドレッシング部材３１０の一部し
か研磨面と接触しない。特に、ドレッシング部材３１０
の底面の面積が大きいと、ドレッシング部材３１０と研
磨面との接触面積が著しく小さくなってしまう。このよ
うな場合には、研磨面に対して均一なドレッシングを行
うことができず、半導体ウェハＷの面内均一性や研磨の
安定性が損なわれる。

【０００６】また、このような場合には、ドレッシング
部材３１０が研磨面に接触している部分に局所的に大き
な荷重が加わりやすくなり、サイズの大きなディフェク
トが発生する原因となると共にドレッシング部材３１０
の寿命も短くなってしまう。上述した現象は、ドレッシ
ング部材の平面度及びドレッシング部材３１０の組立精
度、取付精度に依存して生じるが、特にドレッサー３０
８に加える荷重が小さい場合に顕著となる。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、研磨面を均一にドレッシングす
ることができ、研磨後の研磨対象物の面内均一性を向上
させることができるポリッシング装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような従来技術にお
ける問題点を解決するために、本発明の第１の態様は、
研磨面を有する研磨テーブルと上記研磨面の目立てを行
うドレッサーとを有し、上記研磨テーブルの研磨面に研
磨対象物を押圧して該研磨対象物を研磨するポリッシン
グ装置において、上記ドレッサーは、上記研磨面に対し
て相対的に上下動可能なフランジ部と、上記研磨面のド
レッシングを行う複数のドレッシング部材と、上記ドレ
ッシング部材を上記フランジ部に対して相対的に上下動
可能に保持する保持機構とを備えたことを特徴とするポ
リッシング装置である。

【０００９】このような構成により、底面の面積が小さ
い複数のドレッシング部材を個々にフランジ部に対して
相対的に上下動させて、ドレッシング部材と研磨面との
接触面積を積極的に増やすことができるので、研磨面の
均一なドレッシングが可能となる。上記研磨面は、固定
砥粒や研磨布などにより構成することができるが、特に
本発明は硬質な（弾性変形の少ない）研磨工具に好適な
ものである。

【００１０】本発明の好ましい一態様は、上記ドレッサ
ーが、個々のドレッシング部材を上記フランジ部に対し
て相対的に上下動させて、該ドレッシング部材を上記研
磨面に追従させる追従機構を更に備えたことを特徴とし
ている。

【００１１】このような構成により、個々のドレッシン
グ部材を独立して研磨面に押圧して各ドレッシング部材
を研磨面に追従させることができるので、より均一な研
磨面のドレッシングが可能となる。また、各ドレッシン
グ部材の押圧力を調整することができるので、研磨面に
対して適切なドレッシングを実現することができ、研磨
後の研磨対象物における面内均一性を向上させることが
できる。この結果、歩留まりの向上を図ることができ
る。

【００１２】この場合において、所定の重量の錘や、流
体の供給により上記ドレッシング部材を上下動させる機
構により上記追従機構を構成することができる。

【００１３】本発明の好ましい一態様は、上記複数のド
レッシング部材が、複数の種類のドレッシング部材から
なることを特徴としている。この場合において、上記追
従機構は、上記複数の種類のドレッシング部材の種類ご
とに上記ドレッシング部材を上下動させることが好まし
い。

【００１４】このような構成により、複数の種類のドレ
ッシング部材を用途に応じて使い分けることができるの
で、研磨面をより適切にドレッシングすることができ
る。従って、ディフェクトの発生を低減することがで
き、スループットの向上を図ることができる。

【００１５】本発明の第２の態様は、研磨面を有する研
磨テーブルと上記研磨面のドレッシングを行うドレッサ
ーとを有し、上記研磨テーブルの研磨面に研磨対象物を
押圧して該研磨対象物を研磨するポリッシング装置にお
いて、上記ドレッサーは、上記研磨面に対して相対的に
上下動可能なフランジ部と、上記研磨面のドレッシング
を行うドレッシング部材と、上記ドレッシング部材を上
記フランジ部に対して相対的に上下動可能に保持する保
持機構と、上記フランジ部の上下方向の位置を制御する
機械的上下動機構とを備えたことを特徴とするポリッシ
ング装置である。このような機械的機構により、フラン
ジ部の上下方向の位置制御を単純な装置構成で行うこと
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリッシング
装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明す
る。なお、図１乃至図１３において、同一又は相当する
構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略
する。

【００１７】図１は、本発明の第１の実施形態における
ポリッシング装置を模式的に示す平面図である。図１に
示すように、ポリッシング装置には、全体が長方形をな
す床上のスペースの一端側に一対の研磨部１ａ，１ｂが
左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ半導体ウェ
ハ収納用カセット２ａ，２ｂを載置する一対のロード・
アンロードユニットが配置されている。研磨部１ａ，１
ｂとロード・アンロードユニットとを結ぶ線上には、半
導体ウェハを搬送する搬送ロボット４ａ，４ｂが２台配
置されて搬送ラインが形成されている。この搬送ライン
の両側には、それぞれ１台の反転機５，６とこの反転機
５，６を挟んで２台の洗浄機７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂと
が配置されている。

【００１８】２つの研磨部１ａ，１ｂは、基本的に同一
の仕様の装置が搬送ラインに対称に配置されており、そ
れぞれ、上面に研磨面を有する研磨テーブル１１と、研
磨対象物である半導体ウェハを真空吸着により保持し、
これを研磨テーブル１１上の研磨面に押圧して研磨する
トップリングユニット１２と、研磨テーブル１１上の研
磨面の目立て（ドレッシング）を行うドレッシングユニ
ット１３とを備えている。また、研磨部１ａ，１ｂに
は、それぞれの搬送ライン側に、半導体ウェハをトップ
リングユニット１２との間で授受するプッシャー１４が
設けられている。

【００１９】搬送ロボット４ａ，４ｂは、水平面内で屈
折自在な関節アームを有しており、それぞれ上下に２つ
の把持部をドライフィンガーとウェットフィンガーとし
て使い分けている。本実施形態では２台のロボットが使
用されるので、基本的に第１ロボット４ａは反転機５，
６よりカセット２ａ，２ｂ側の領域を、第２ロボット４
ｂは反転機５，６より研磨部１ａ，１ｂ側の領域を受け
持つ。

【００２０】反転機５，６は半導体ウェハの上下を反転
させるもので、搬送ロボット４ａ，４ｂのハンドが到達
可能な位置に配置されている。本実施形態では、２つの
反転機５，６をドライ基板を扱うものと、ウエット基板
を扱うものとに使い分けている。

【００２１】各洗浄機７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂの形式は
任意であるが、例えば、研磨部１ａ，１ｂ側はスポンジ
付きのローラで半導体ウェハの表裏両面を拭う形式の洗
浄機７ａ，７ｂであり、カセット２ａ，２ｂ側は半導体
ウェハのエッジを把持して水平面内で回転させながら洗
浄液を供給する形式の洗浄機８ａ，８ｂである。後者
は、遠心脱水して乾燥させる乾燥機としての機能をも備
える。洗浄機７ａ，７ｂにおいて、半導体ウェハの１次
洗浄を行うことができ、洗浄機８ａ，８ｂにおいて１次
洗浄後の半導体ウェハの２次洗浄を行うことができる。

【００２２】次に、上述した研磨部の詳細を説明する。
図２は、図１に示す研磨部１ａ又は１ｂの要部を示す概
略図である。なお、以下では、研磨部１ａについてのみ
説明するが、研磨部１ｂについても研磨部１ａと同様に
考えることができる。

【００２３】図２に示すように、研磨部１ａは、上面に
研磨面１０を有する研磨テーブル１１と、研磨対象物で
ある半導体ウェハＷを真空吸着により保持し、これを研
磨テーブル１１に押圧して研磨するトップリングユニッ
ト１２と、研磨テーブル１１上の研磨面１０の目立て
（ドレッシング）を行うドレッシングユニット１３とを
備えている。研磨テーブル１１は、テーブル軸１１ａを
介してその下方に配置されるモータ（図示せず）に連結
されており、研磨テーブル１１は、図２の矢印Ｃで示す
ようにそのテーブル軸１１ａ周りに回転可能になってい
る。

【００２４】本実施形態においては、半導体ウェハＷを
研磨する研磨面は、砥粒と気孔又は気孔剤とがバインダ
（樹脂）により結合された固定砥粒により構成されてい
る。固定砥粒には、例えば砥粒として酸化セリウム、バ
インダとして熱可塑性樹脂を用いる。なお、固定砥粒に
限られず、研磨布により研磨面を形成することとしても
よい。ここで、研磨布とは、内部に砥粒を含まない発泡
ポリウレタンや不織布を指す。

【００２５】研磨テーブル１１の上方には研磨液供給ノ
ズル１５及び水供給ノズル１６が配置されており、研磨
液供給ノズル１５からは純水や薬液などの研磨液が、水
供給ノズル１６からはドレッシングに使用するドレッシ
ング液（例えば、水）が、それぞれ研磨テーブル１１上
の研磨面１０上に供給される。また、これら研磨液と水
を回収する枠体１７が研磨テーブル１１の周囲に設けら
れており、この枠体の下部に樋１７ａが形成されてい
る。

【００２６】トップリングユニット１２は、回転可能な
支軸２０と、支軸２０の上端に連結される揺動アーム２
１と、揺動アーム２１の自由端から垂下するトップリン
グシャフト２２と、トップリングシャフト２２の下端に
連結される略円盤状のトップリング２３とから構成され
ている。トップリング２３は、支軸２０の回転による揺
動アーム２１の揺動と共に水平方向に移動し、図１の矢
印Ａで示すように、プッシャー１４と研磨面１０上の研
磨位置との間での往復運動が可能となっている。また、
トップリング２３は、トップリングシャフト２２を介し
て揺動アーム２１の内部に設けられた図示しないモータ
（回転機構）及び昇降シリンダに連結されており、これ
により、図２の矢印Ｄ，Ｅに示すように昇降可能かつト
ップリングシャフト２２周りに回転可能となっている。
また、研磨対象である半導体ウェハＷは、トップリング
２３の下端面に真空等によって吸着、保持されている。
これらの機構により、トップリング２３は自転しなが
ら、その下面に保持した半導体ウェハＷを研磨面１０に
対して任意の圧力で押圧することができる。

【００２７】ドレッシングユニット１３は、研磨を行っ
て劣化した研磨面１０の表面を再生するもので、研磨テ
ーブル１１の中心に対してトップリングユニット１２と
は反対側に配置されている。ドレッシングユニット１３
は、上記トップリングユニット１２と同様に、回転可能
な支軸３０と、支軸３０の上端に連結される揺動アーム
３１と、揺動アーム３１の自由端から垂下するドレッサ
ーシャフト３２と、ドレッサーシャフト３２の下端に連
結されるドレッサー３３とから構成されている。ドレッ
サー３３は、支軸３０の回転による揺動アーム３１の揺
動と共に水平方向に移動し、図１の矢印Ｂで示すよう
に、研磨面１０上のドレッシング位置と研磨テーブル１
１の外側の待機位置との間で往復運動が可能となってい
る。

【００２８】図３は図２に示すドレッサー３３を示す概
略図、図４は図２に示すドレッサー３３の底面図であ
る。図３及び図４に示すように、ドレッサー３３の下面
には、研磨面１０に摺接して研磨面１０のドレッシング
を行う複数のドレッシング部材３４が配置されている。
ドレッサー３３は、このドレッシング部材３４を研磨面
１０に対して任意の圧力で押圧し、自転することで研磨
面のドレッシング（目立て）を行う。また、ドレッサー
３３は、ドレッサーシャフト３２の下端に連結された略
円盤状のフランジ部３５を備えており、このフランジ部
３５の外周部に上述したドレッシング部材３４が取付け
られる。本実施形態では、ドレッシング部材３４とし
て、ダイヤモンド粒子等の粒状物を円板に電着により付
着させたダイヤモンドペレットが用いられ、図４に示す
ように２０個のドレッシング部材３４がドレッサー３３
の円周方向に所定の間隔で配置されている。

【００２９】図５は、図３に示すドレッサー３３の外周
部の拡大断面図である。図５に示すように、各ドレッシ
ング部材３４は保持軸３７の下端に取付けられており、
この保持軸３７は、ドレッサー３３のフランジ部３５の
外周部に設けられた軸受３６によって支持されている。
これにより、ドレッシング部材３４はフランジ部３５に
対して相対的に上下動可能となっている。即ち、保持軸
３７と軸受３６とにより、ドレッシング部材３４をフラ
ンジ部３５に対して相対的に上下動可能に保持する保持
機構が構成されている。また、保持軸３７の上端には所
定の重量の錘３８が取付けられている。なお、このよう
な保持機構としては、リニアガイドやスプラインシャフ
トなどの直動機構を用いることができる。

【００３０】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図３に示す
ドレッサー３３の上下動を説明する図である。図６
（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ドレッサーシャフ
ト３２の上端は、揺動アーム３１の内部に収容されたエ
アシリンダ４０に連結されており、エアシリンダ４０の
駆動によりドレッサー３３が図２の矢印Ｆに示すように
研磨面１０に対して相対的に上下動するようになってい
る。また、ドレッサーシャフト３２は、揺動アーム３１
の内部に収容されたモータ（図示せず）に連結されてお
り、これにより、ドレッサー３３が図２の矢印Ｇに示す
ようにドレッサーシャフト３２周りに回転可能となって
いる。

【００３１】また、揺動アーム３１には、所定の高さに
ストッパ４１（図２において図示せず）が固定されてお
り、このストッパ４１に対応して、ドレッサーシャフト
３２に係合部４２が設けられている。従って、ドレッサ
ー３３が上昇している状態（図６（ａ）参照）からエア
シリンダ４０の駆動によりドレッサー３３を下降させる
と、図６（ｂ）に示すように、ドレッサーシャフト３２
の係合部４２がストッパ４１に係合してドレッサー３３
の上下方向の位置決めがなされる。このように、本実施
形態では、エアシリンダ４０、ドレッサーシャフト３２
の係合部４２、及びストッパ４１により、ドレッサー３
３（フランジ部３５）の上下方向の位置を制御する機械
的上下動機構が構成されている。なお、好ましくは、こ
の位置決めされた位置にドレッサー３３をロックするロ
ック機構を設けるのがよい。

【００３２】図６（ａ）に示す状態では、錘３８の重量
（及び保持軸３７とドレッシング部材３４の自重）によ
り錘３８がフランジ部３５の上面に接触し、ドレッシン
グ部材３４がフランジ部３５の下方に垂下した状態とな
る。このときのドレッシング部材３４の下面からフラン
ジ部３５の下面までの高さｈ１は、ドレッサーシャフト
３２の係合部４２がストッパ４１に係合したとき（図６
（ｂ）参照）の研磨面１０からフランジ部３５の下面ま
での高さｈ２よりも大きくなるように設定されている。
従って、ドレッシング部材３４が研磨面１０に接触した
後、更にドレッサー３３を下降させると、保持軸３７及
び錘３８がフランジ部３５に対して上方に移動されるこ
ととなる。この結果、ドレッシング部材３４は錘３８の
重量（及び保持軸３７とドレッシング部材３４の自重）
で研磨面１０に押圧される。従って、対応する錘３８の
重量を調整することで、各ドレッシング部材３４による
押圧力を調整することが可能となり、各ドレッシング部
材３４による押圧力を調整することにより、ドレッシン
グ部材３４と研磨面１０との接触面積を積極的に増やす
と共にドレッシング部材３４を研磨面に追従させること
ができる。このように、本実施形態では、所定の重量の
錘３８により、個々のドレッシング部材３４をフランジ
部３５に対して上下動させて、このドレッシング部材３
４を研磨面に追従させる追従機構が構成されている。

【００３３】次に、上述した構成のポリッシング装置を
用いて、半導体ウェハＷの研磨処理及びドレッシングを
行う場合の動作について説明する。研磨部１ａ，１ｂに
おいて半導体ウェハＷの研磨処理を行う場合には、トッ
プリング２３及び研磨テーブル１１をそれぞれ独立に自
転させつつ、トップリング２３に保持された半導体ウェ
ハＷと研磨テーブル１１とを相対運動させて、トップリ
ング２３の下面に保持された半導体ウェハＷを研磨テー
ブル１１上の研磨面１０に押圧する。このとき、同時に
研磨液供給ノズル１５から研磨面１０の上面に研磨液を
供給する。なお、この研磨液は、研磨テーブル１１の回
転による遠心力を受けて研磨テーブル１１の外方に飛散
し、枠体１７の下部の樋１７ａにより回収される。

【００３４】所定の研磨量だけ半導体ウェハＷを研磨し
た時点で研磨処理が終了するが、この研磨作業の終了時
点では、研磨によって研磨面１０の特性が変化し、次に
行う研磨の研磨性能が低下しているので、ドレッシング
ユニット１３により研磨面１０のドレッシングを行う。
ドレッシングは、ドレッサー３３及び研磨テーブル１１
をそれぞれ独立に自転させつつ、ドレッシング部材３４
を所定の押圧力で研磨面１０に当接させる。このとき、
ドレッシング部材３４が研磨面１０に接触するのと同時
又は接触する前に、水供給ノズル１６から研磨面１０の
上面に水を供給し、研磨面１０に残留している使用済み
の研磨液を洗い流す。ドレッシング終了後のドレッサー
３３は、揺動アーム３１の駆動により待機位置に戻さ
れ、この待機位置に設置されたドレッサー洗浄装置１８
（図１参照）によって洗浄される。

【００３５】上述したように、このドレッシングにおい
ては、各ドレッシング部材３４ごとに錘３８の重量を調
整することで、ドレッシング部材３４による押圧力を調
整することができる。従って、各ドレッシング部材３４
による押圧力を調整することにより、ドレッシング部材
３４と研磨面１０との接触面積を積極的に増やすと共に
ドレッシング部材３４を研磨面に追従させることができ
るので、研磨面に対して均一なドレッシングを行うこと
ができる。また、ドレッシング部材３４による押圧力を
調整することができるので、研磨面に対して適切なドレ
ッシングを実現することができ、研磨後の半導体ウェハ
における残膜の面内均一性を向上させることができる。
この結果、歩留まりの向上を図ることができる。なお、
ドレッシング中にドレッシングユニット１３の揺動アー
ム３１を揺動すれば、より均一なドレッシングが可能と
なる。

【００３６】ダイヤモンド粒子を電着させた直径２０ｍ
ｍの円柱状のドレッシング部材を２０個使用し、ドレッ
シング時にドレッシング部材に加える荷重を合計１０Ｎ
として、実際にドレッシングを行った。この結果、従来
のプレート状のドレッシング部材を使用した場合と比べ
て半導体ウェハの面内均一性が約２０％から約６％に向
上した。

【００３７】なお、本実施形態においては、所定の重量
の錘３８によって追従機構を構成した例を説明したが、
錘を別部材として設けずに、ドレッシング部材３４及び
保持軸３７の自重を調整することによって、ドレッシン
グ部材３４及び保持軸３７自体に錘の役割を持たせるこ
ともできる。

【００３８】本実施形態においては、エアシリンダ４０
の駆動によりドレッサー３３を上下動させた例を説明し
たが、これに限られるものではない。例えば、図７に示
すように、モータ５０に取付けられたシャフトねじ５１
にボールねじ５２を螺合させ、このボールねじ５２にド
レッサーシャフト３２の上端を連結してもよい。このよ
うにすれば、モータ５０を駆動することによって、ボー
ルねじ５２を介してドレッサー３３を上下動させること
ができる。また、上述したドレッサー３３の上下方向の
位置決めは、例えばモータ５０のパルス制御により行う
ことができる。このように、モータ５０、シャフトねじ
５１、ボールねじ５２によって機械的上下動機構を構成
してもよい。

【００３９】図８は、本発明の第２の実施形態における
ドレッサーを示す概略図である。上述した第１の実施形
態では、所定の重量の錘により追従機構を構成した例を
説明したが、本実施形態では、流体の供給によりドレッ
シング部材を上下動させるエアシリンダにより追従機構
を構成している。即ち、図８に示すように、本実施形態
におけるドレッサー３３の各保持軸３７の上端にはエア
シリンダ６０が取付けられている。従って、エアシリン
ダ６０に加圧流体を供給することによってドレッシング
部材３４をフランジ部３５に対して下降させることがで
き、所定の押圧力で各ドレッシング部材３４を研磨面に
押圧することができる。このように、エアシリンダ６０
を用いることによって、第１の実施形態よりもドレッシ
ング部材３４の押圧力の調整を簡単にすることができ、
より細かいドレッシング条件に対応させることが可能と
なる。

【００４０】この場合において、エアシリンダ６０が負
圧になるように制御してもよい。エアシリンダ６０を負
圧にすれば、ドレッシング部材３４、保持軸３７、及び
エアシリンダ６０の自重による荷重をエアシリンダ６０
により軽減することとなるので、軽荷重でのドレッシン
グを実現することができる。

【００４１】また、上述した追従機構は、水など空気以
外の流体を供給することによりドレッシング部材３４を
上下動させるものでもよく、また、弾性体変化による復
元力、電磁力やばねの付勢力などを用いてドレッシング
部材を上下動させるものでもよい。

【００４２】また、複数のドレッシング部材３４を複数
の種類のドレッシング部材（例えば、粗さの異なるダイ
ヤモンド粒子を電着させたドレッシング部材）により構
成して、複数の種類のドレッシング部材を用途に応じて
使い分けることもできる。例えば、図９において、斜線
の入ったドレッシング部材３４ａには粗いダイヤモンド
粒子を電着させ、その他のドレッシング部材３４ｂには
細かいダイヤモンド粒子を電着させる。そして、最初の
ドレッシングにおいてドレッシング速度の速いドレッシ
ング部材３４ａだけをエアシリンダ６０により押圧し
（図１０参照）、その後、ドレッシング速度の遅いドレ
ッシング部材３４ｂをエアシリンダ６０により押圧す
る。このようにすれば、研磨面１０をより適切にドレッ
シングすることが可能となるため、ディフェクトの発生
を低減し、スループットの向上を図ることができる。こ
の場合において、種類の異なるドレッシング部材３４
ａ，３４ｂを、例えば、図１１に示すように複数列に配
置してもよい。

【００４３】図１２は、本発明の第３の実施形態におけ
るドレッサーを示す概略図である。本実施形態は、ドレ
ッサーシャフト３２とフランジ部３５との接続部分にジ
ンバル機構を用いた点が上述の第１の実施形態と異な
る。このジンバル機構は、フランジ部３５の上面に取付
けられたフランジ側接続部７０と、ドレッサーシャフト
３２の下端に取付けられたシャフト側接続部７１と、フ
ランジ側接続部７０とシャフト側接続部７１とを傾動可
能に接続するボール軸受７２と、フランジ側接続部７０
の回転をシャフト側接続部７１に伝達する回転伝達ピン
７３とを備えている。フランジ部３５は、ジンバル機構
のボール軸受７２によりドレッサーシャフト３２に対し
て傾動可能とされた状態で、ジンバル機構の回転伝達ピ
ン７３によりドレッサーシャフト３２と共に回転するよ
うになっている。

【００４４】上述の各実施形態では、円柱状のダイヤモ
ンドペレットをドレッシング部材３４として用いた例を
説明したが、ドレッシング部材３４の形状はこれに限ら
れるものではなく、直方体状のドレッシング部材を用い
ることもできる。また、図１３に示すような扇形状の底
面を有するドレッシング部材３４ｃを用いてもよく、そ
の他にも、楕円や三角形、円弧、多角形など種々の底面
形状を有するドレッシング部材を用いることができる。

【００４５】また、ダイヤモンド粒子を電着させたドレ
ッシング部材だけでなく、セラミック、硬鋼、ワイヤブ
ラシ、樹脂ブラシなどをドレッシング部材として用いて
もよい。更に、上述の各実施形態では、ドレッシング部
材を研磨面に摺接させてドレッシングを行う例を説明し
たが、例えば、光学的ドレッサー、超音波ドレッサーな
ど研磨面に摺接させないで用いるドレッシング部材にも
本発明を適用することができる。

【００４６】ここで、本発明に係るポリッシング装置を
用いたドレッシング工程の例を説明する。 （１）研磨時間中にドレッシングを行う場合（in-situ
ドレッシング） 粗さの異なる２種類のドレッシング部材を用い、最初
は研磨速度の高いドレッシング部材（粗いドレッシング
部材）によりドレッシングし、その後、仕上げ研磨時に
おいては半導体ウェハへのダメージが少ないドレッシン
グ部材（細かいドレッシング部材）によりドレッシング
する。 １種類のドレッシング部材を用い、最初は高い研磨速
度を得るために大きな荷重（４０Ｎ〜１００Ｎ）をドレ
ッシング部材に加えてドレッシングを行い、その後の仕
上げ研磨時においては半導体ウェハへのダメージが少な
いように、ドレッシング部材に加える荷重を小さくして
（１０Ｎ程度）、ドレッシングを行う。

【００４７】（２）研磨時間外にドレッシングを行う場
合（ex-situドレッシング） 研磨によって劣化した研磨面の表面を短時間で再生す
るために、比較的大きな荷重（４０Ｎ〜１００Ｎ）をド
レッシング部材に加えて、スループットを優先的に考慮
したドレッシングを行う。 研磨面のドレッシングは間接的に半導体ウェハにダメ
ージを与えることになるため、比較的小さな荷重（１０
Ｎ）をドレッシング部材に加えて、半導体ウェハへのダ
メージを優先的に考慮した短時間のドレッシングを行
う。

【００４８】（３）研磨の途中までドレッシングを行
い、仕上げ研磨時にはドレッシングを行わない場合 研磨の途中までは上述したin-situドレッシングを行
い、仕上げ研磨時には半導体ウェハへのダメージを考慮
してドレッシングを中止する。

【００４９】（４）研磨時間中及び研磨時間外の双方で
ドレッシングを行う場合 研磨時間外のドレッシング（ex-situドレッシング）
においては、研磨面形状の修正も兼ねて、比較的粗いド
レッシング部材を用いてドレッシングを行う。研磨時間
中のドレッシング（in-situドレッシング）において
は、半導体ウェハへのダメージを考慮して、細かいドレ
ッシング部材を用いてドレッシングを行う。 研磨時間外のドレッシング（ex-situドレッシング）
においては、研磨面形状の修正も兼ねて、ドレッシング
部材に加える荷重を大きくしてドレッシングを行う。研
磨時間中のドレッシング（in-situドレッシング）にお
いては、半導体ウェハへのダメージを考慮して、ドレッ
シング部材に加える荷重を小さくしてドレッシングを行
う。

【００５０】これまで本発明の一実施形態について説明
したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技
術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施され
てよいことは言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、個々
のドレッシング部材を独立して研磨面に押圧して各ドレ
ッシング部材を研磨面に追従させることができるので、
より均一な研磨面のドレッシングが可能となる。また、
各ドレッシング部材の押圧力を調整することができるの
で、研磨後の研磨対象物における面内均一性を向上させ
ることができ、この結果、歩留まりの向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態におけるポリッシング
装置を模式的に示す平面図である。

【図２】図１に示すポリッシング装置の研磨部の要部を
示す概略図である。

【図３】図２に示す研磨部のドレッサーを示す概略図で
ある。

【図４】図２に示す研磨部のドレッサーの底面図であ
る。

【図５】図３に示すドレッサーの外周部の拡大断面図で
ある。

【図６】図３に示すドレッサーを上下動させるための機
構を示す概略図である。

【図７】本発明の他の実施形態におけるポリッシング装
置のドレッサーを示す概略図である。

【図８】本発明の第２の実施形態におけるポリッシング
装置のドレッサーを示す概略図である。

【図９】本発明の他の実施形態におけるポリッシング装
置のドレッサーの底面図である。

【図１０】図９に示すドレッサーの動作状態を示す概略
図である。

【図１１】本発明の他の実施形態におけるポリッシング
装置のドレッサーの底面図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態におけるポリッシン
グ装置のドレッサーを示す概略図である。

【図１３】本発明の他の実施形態におけるポリッシング
装置のドレッサーを示す底面図である。

【図１４】従来のポリッシング装置を模式的に示す断面
図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 研磨部 ２ａ，２ｂ 半導体ウェハ収納用カセット ４ａ，４ｂ 搬送ロボット ５， ６ 反転機 ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ 洗浄機 １０ 研磨布 １１ 研磨テーブル １１ａ テーブル軸 １２ トップリングユニット １３ ドレッシングユニット １４ プッシャー １５ 研磨液供給ノズル １６ 水供給ノズル １７ 枠体 １７ａ 樋 １８ ドレッサー洗浄装置 ２０，３０ 支軸 ２１，３１ 揺動アーム ２２ トップリングシャフト ２３ トップリング ３２ ドレッサーシャフト ３３ ドレッサー ３４ ドレッシング部材 ３５ フランジ部 ３６ 軸受 ３７ 保持軸 ３８ 錘 ４０ エアシリンダ ４１ ストッパ ４２ 係合部 ５０ モータ ５１ シャフトねじ ５２ ボールねじ ６０ エアシリンダ ７０ フランジ側接続部 ７１ シャフト側接続部 ７２ ボール軸受 ７３ 回転伝達ピン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨面を有する研磨テーブルと前記研磨
   面の目立てを行うドレッサーとを有し、上記研磨テーブ
   ルの研磨面に研磨対象物を押圧して該研磨対象物を研磨
   するポリッシング装置において、 前記ドレッサーは、前記研磨面に対して相対的に上下動
   可能なフランジ部と、前記研磨面のドレッシングを行う
   複数のドレッシング部材と、前記ドレッシング部材を前
   記フランジ部に対して相対的に上下動可能に保持する保
   持機構とを備えたことを特徴とするポリッシング装置。
2. 【請求項２】 前記ドレッサーは、個々のドレッシング
   部材を前記フランジ部に対して相対的に上下動させて、
   該ドレッシング部材を前記研磨面に追従させる追従機構
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のポリッ
   シング装置。
3. 【請求項３】 前記追従機構は、所定の重量の錘により
   構成されることを特徴とする請求項２に記載のポリッシ
   ング装置。
4. 【請求項４】 前記追従機構は、流体の供給により前記
   ドレッシング部材を上下動させる機構により構成される
   ことを特徴とする請求項２に記載のポリッシング装置。
5. 【請求項５】 前記複数のドレッシング部材は、複数の
   種類のドレッシング部材からなることを特徴とする請求
   項２乃至４のいずれか一項に記載のポリッシング装置。
6. 【請求項６】 前記追従機構は、前記複数の種類のドレ
   ッシング部材の種類ごとに前記ドレッシング部材を上下
   動させることを特徴とする請求項５に記載のポリッシン
   グ装置。
7. 【請求項７】 研磨面を有する研磨テーブルと前記研磨
   面のドレッシングを行うドレッサーとを有し、上記研磨
   テーブルの研磨面に研磨対象物を押圧して該研磨対象物
   を研磨するポリッシング装置において、 前記ドレッサーは、前記研磨面に対して相対的に上下動
   可能なフランジ部と、前記研磨面のドレッシングを行う
   ドレッシング部材と、前記ドレッシング部材を前記フラ
   ンジ部に対して相対的に上下動可能に保持する保持機構
   と、前記フランジ部の上下方向の位置を制御する機械的
   上下動機構とを備えたことを特徴とするポリッシング装
   置。