JP2006272498A

JP2006272498A - 両面研磨用研磨布のドレッサー装置

Info

Publication number: JP2006272498A
Application number: JP2005093935A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Suzuki; 圭一鈴木
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】ウェーハを平坦に研磨できるような形成に両面研磨用研磨布の形状を修正することができる両面研磨用研磨布のドレッサー装置を提供する。
【解決手段】本両面研磨用研磨布のドレッシング装置は１、一対のドレッサー２と、このドレッサーを進退させるエアシリンダ３ａと、両ドレッサー間の間隔を検出する間隔検知手段４ａと、ドレッサー２を研磨布の半径方向に移動させるドレッサー移動機構５を備え、間隔検知手段４ａにより検知されたドレッシング後の両ドレッサー間の距離情報信号に基づき、エアシリンダ３ａを制御して、ドレッサー２を進退移動させ、両ドレッサー間の距離を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は両面研磨用研磨布のドレッサー装置に係り、特に一対のドレッサー間の間隔を検出しながらドレッシングを行うことができる両面研磨用研磨布のドレッサー装置に関する。

一般にシリコンウェーハの両面研磨は、加工キャリアにウェーハを数枚セットし、研磨布が貼り付けられた上下定盤、サンギアーおよびインターナルギアーを回転させて、加工キャリアに自転と公転を与え研磨布によりウェーハを研磨することにより行われている。

このような両面研磨は、研磨布が連続的に使用されると、研磨時に発生するシリコン層や研磨剤が研磨布表面の空孔に浸入し、蓄積されることで研磨布の目詰まりが発生し、また磨耗により研磨作用面が失われ、結果として平坦度、取り代量が低下する。

一方、定盤上に貼り付けられた研磨布の形状が、研磨後のシリコンウェーハの平坦度の良し悪しに大きく影響する。

従って、研磨後のシリコンウェーハの高平坦度を達成するためには、研磨布の形状を一定に保つことが必要であり、ダイヤモンド砥粒を電着したドレッサーを定盤へ搬送し自転と公転をさせ、上下定盤から荷重を負荷させながら研磨布を研削する等の方法により、その研磨布の形状を定期的に修正することが必要である。

しかしながら、従来の方法では、ドレッサー自身が自転及び公転するために研磨布との接触距離分布が均一にならず、さらに定盤からの圧力により研磨布が定盤に倣ってしまい研磨布形状を常に一定に制御することが非常に難しい。

研磨布の表面形状を修正する技術として、特許文献１に記載のドレッシング方法がある。これはドレッシング前に研磨後のウェーハ形状を測定することにより、ウェーハの形状変化に対応した研磨布の表面形状の変化を推定し、この結果に基づいて研磨布の各位置の修正量を決定する方法である。また、特許文献２に記載のドレッシング方法は、ダイヤモンド砥石を電着したドレッシングパッドを研磨布面に圧接し、研磨布面を回転させることにより、研磨布全体を研削するものである。

特許文献１、２に記載のドレッシング方法では、研磨布表面の目詰まりを除去することは可能であるが、研磨布形状を研磨後のウェーハから予測してドレッシングを行うために、常に同一の形状を維持することができない。また、研磨に伴う研磨布の品質バラツキが大きくなり、経時的な安定性を維持することができない。
特開２００２−１８７０５９号公報特開平７−２９９７３１号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ウェーハを平坦に研磨できるように両面研磨用研磨布の形状を修正することができる両面研磨用研磨布のドレッサー装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッサー装置は、表面に砥粒層が形成され対向して設けられた一対のドレッサーと、このドレッサーを進退させるエアシリンダと、前記両ドレッサー間の間隔を検出する間隔検知手段と、前記ドレッサーを研磨布の半径方向に移動させるドレッサー移動機構を備え、前記間隔検知手段により検知されたドレッシング後の前記両ドレッサー間の距離情報信号に基づき、前記エアシリンダを制御して、前記ドレッサーを進退移動させ、前記両ドレッサー間の距離を制御することを特徴とする。

好適には、前記間隔検知手段は、両ドレッサー間に配置され、検出子を備えた距離検出計である。

また、好適には、前記間隔検知手段は、少なくとも一方側のドレッサーの砥粒層と同一面になるように前記ドレッサーに設けられ、当接する研磨布との摩擦力を検出する摩擦検出センサーである。

本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置によれば、ウェーハを平坦に研磨できるような形成に両面研磨用研磨布の形状を修正することができる両面研磨用研磨布のドレッサー装置を提供することができる。

以下、本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置の概念図、図２はその使用状態を示す概念図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置１は、研磨布Ｐをドレッシングする上下一対のドレッサー２と、このドレッサー２を昇降させる一対のエアシリンダ３と、両ドレッサー２間の間隔を検出する距離検出手段としての距離検出計４と、ドレッサー２を支持し研磨布Ｐの半径方向に移動させるための移動部材５ａを有するドレッサー移動機構５を備えている。

また、エアシリンダ３と距離検出計４は、取付部材（図示せず）を介して平行して配置された矩形平板状の２枚の装置基材６に取り付けられ、ドレッサー２はエアシリンダ３を介して装置基材６に取り付けられ、さらに、装置基材６には、この２枚の装置基材６間に橋設された取付板６ａを介して、ドレッサー２を支持し研磨布Ｐの半径方向に移動させる棒状の移動部材５ａが取り付けられ、ドレッサー移動機構５により移動部材５ａを進退させてドレッサー２を移動させることができるようになっている。

ドレッサー２は正方形平板状のドレッサー基材２ａの表面に好ましくは♯８０〜♯１２０のダイヤモンド砥粒が電着されて形成されたダイヤモンド砥粒層２ｂからなっている。また、各々のドレッサー２にはそれぞれエアシリンダ３のアクチュエータ３ａが取り付けられ、エアシリンダ３に外部からエアーパイプ３ｂを介して送られる高圧エアを適宜制御することにより、ドレッサー２を昇降させることができるようになっている。

さらに、各々のドレッサー基材２ａには、それぞれ距離検出計４の検出子４ａが取り付けられ、両ドレッサー２間の間隔距離を検出できるようになっている。距離検出計４は検出子４ａに連設された変位センサーからなり、検出子４ａの上下方向の変位を測定することにより、両ドレッサー２間の間隔を検出できるようになっている。

ドレッサー移動機構５は、移動部材５ａと、この移動部材５ａのネジ部５ｂに螺合するボールネジ５ｃと、このボールネジ５ｃを回転させるモータ５ｄからなっている。

また、ドレッシング装置１には制御装置７が設けられ、この制御装置７にはエアシリンダ３に送られる高圧エアを制御するエアシリンダ制御器３ｃ、距離検出計４及びモータ５ｄを制御するモータ制御器５ｄ_１が接続され、距離検出計４により検知されたドレッシング後の両ドレッサー２間の距離情報信号に基づき、エアシリンダ制御器３ｃを介してエアシリンダ３を制御して、ドレッサー２を昇降させることができ、また、一定距離を保ちながらエアシリンダ３の荷重を変化させることもできる。また、モータ制御器５ｄ_１を介してドレッサー移動機構５を制御し、ドレッサー２を所定の速度で移動させるようになっている。

さらに、事前に設定した好ましい両ドレッサー２間の間隔、すなわち図３に示すように、エアシリンダ３のアクチュエータ３ａが下死点のときその間隔が最小間隔Ｌ_２になり、常に上死点に向かい両ドレッサー２間の間隔Ｌ_１に復帰するようになるように制御装置７の記憶手段に記憶されている。

次に本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッサー装置を用いたドレッシング方法について説明する。

図１及び図２に示すように、半導体ウェーハの両面研磨を行い、ドレッシングが必要になった上下一対の研磨布Ｐの間に、ドレッサー２を挿入し、研磨布Ｐの中心近傍にセットする。このとき、上下研磨布は決められた間隔を保ち、両ドレッサー２はエアシリンダ３のアクチュエータ３ａが下死点に位置し、その間隔が図３（ａ）に示すように、研磨布Ｐ_１に膨出部Ｐ_１ａが生じたため最小間隔Ｌ_２になっている。

しかる後、上下の研磨布Ｐを回転させてドレッシングを開始する。

制御装置７からの指令によりモータ制御器５ｄ_１を介してドレッサー移動機構５のモータ５ｄを作動させ、移動部材５ａを研磨布Ｐの半径外側方向に移動させて、ドレッサー２を研磨布Ｐの内側から外側へドレッサー２を間歇的に移動させ、順次渦巻き状にドレッシングを行う。

このようなドレッシング過程において、ドレッシングを必要とする上研磨布Ｐ１と下研磨布Ｐ２を半径方向から見た場合、研磨回数に伴い発生する研磨布Ｐ１、Ｐ２には凹凸が発生しており、半径方向で研磨布Ｐ１、Ｐ２間に間隔差が生じている。

例えば、図３（ａ）の位置では研磨布Ｐ１、Ｐ２間の間隔は小さく、アクチュエータ３ａが下死点にあり、ドレッサー２の間隔が図３（ａ）に示すようにＬ_２になっており、ドレッサー２は常にその間隔Ｌ_１に復帰するように設定されているので、アクチュエータ３ａが上死点に向けて前進するため、ドレッサー２は研磨布Ｐ１を押圧し、ダイヤモンド砥粒層２ｂで研磨布Ｐ１をドレッシングする。

ドレッシングが継続され、ダイヤモンド砥粒層２ｂ間の間隔すなわち研磨布Ｐ間の間隔がＬ_１になると、これが距離検出計４により検出され、ドレッサー２が内側から外側へ移動される。

図３（ｂ）に示すように、この移動されたドレッシング位置における研磨布Ｐの間隔がＬ_１あるいはＬ_１より大きい場合は、ドレッサー２にほとんど圧力が負荷されず、ドレッシングはほとんど行われず、距離検出計４は間隔Ｌ_１を検出し、ドレッサー２は直ちに次のドレッシング位置ヘ移動される。このドレッサー２の移動過程において、アクチュエータ３ａは下死点に向かいドレッサー２間隔はＬ_１になり、次のドレッシングに備える。このようなドレッシングサイクルを繰り返し、ドレッシングは完了する。

上記実施形態のドレッシング装置によれば、ドレッサー自身は回転せずに研磨布が取り付けられた定盤を回転させ、ウェーハを平坦に研磨できるような形成に両面研磨用研磨布の形状を修正することができる。

なお、上記実施形態において、間隔検知手段として検出子を備えた距離検出計を用いる例で説明したが、図４に示すように、間隔検知手段は、少なくとも一方側のドレッサーのダイヤモンド砥粒層２ｂと同一面になるように前記ドレッサーに設けられ、当接する研磨布Ｐとの摩擦力を検出する摩擦検出センサー４１を用いてもよい。これにより、研磨布間隔Ｌ_１になるまでドレッシングを行い、ドレッサー２を移動させ、次のドレッシング位置において間隔がＬ_１あるいはＬ_１より大きい場合は、摩擦検出センサー４１は摩擦なしを検出し、さらに、次のドレッシング位置に移動させることで、研磨布全体のドレッシングが可能となる。

本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置の概念図。本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置の使用状態を示す概念図。本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置に用いられるドレッサーの作用を示す概念図。本発明に係る両面研磨用研磨布のドレッシング装置に用いられる間隔検知手段の他の実施形態の概念図。

符号の説明

１両面研磨用研磨布のドレッシング装置
２ドレッサー
２ａドレッサー基材
２ｂダイヤモンド砥粒層
３エアシリンダ
３ａアクチュエータ
４距離検出計
５ドレッサー移動機構
６装置基材
７制御装置

Claims

表面に砥粒層が形成され対向して設けられた一対のドレッサーと、このドレッサーを進退させるエアシリンダと、前記両ドレッサー間の間隔を検出する間隔検知手段と、前記ドレッサーを研磨布の半径方向に移動させるドレッサー移動機構を備え、前記間隔検知手段により検知されたドレッシング後の前記両ドレッサー間の距離情報信号に基づき、前記エアシリンダを制御して、前記ドレッサーを進退移動させ、前記両ドレッサー間の距離を制御することを特徴とする両面研磨用研磨布のドレッシング装置。
前記間隔検知手段は、両ドレッサー間に配置され、検出子を備えた距離検出計であることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨用研磨布のドレッシング装置。
前記間隔検知手段は、少なくとも一方側のドレッサーの砥粒層と同一面になるように前記ドレッサーに設けられ、当接する研磨布との摩擦力を検出する摩擦検出センサーであることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨用研磨布のドレッシング装置。