JP2011148046A - Device and method of polishing, and method of testing dressing unit performance - Google Patents

Device and method of polishing, and method of testing dressing unit performance Download PDF

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device with a dressing unit, regenerating a polishing surface on the surface of a pad by surely dressing a polishing pad while preventing self-excited vibration, in performing a dressing processing in the state where the polishing pad and a dressing member are brought in contact with each other. <P>SOLUTION: The polishing device includes: a substrate holding unit pressing a substrate against the polishing pad on a polishing table so as to polish the substrate; and a dressing unit bringing the dressing member in contact with the polishing pad so as to dress the polishing pad. Further, the dressing unit includes: a container containing inside a dressing unit body; and a weight placed on the container. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、研磨装置及び方法、並びにドレッシングユニットの性能試験方法に関するもので、特に、半導体ウェハを研磨する研磨装置の研磨パッド表面を再生するドレッシングユニットを備えた研磨装置及び方法、およびドレッシングユニットの性能試験方法に関する。   The present invention relates to a polishing apparatus and method, and a performance testing method for a dressing unit, and in particular, a polishing apparatus and method including a dressing unit for regenerating a polishing pad surface of a polishing apparatus for polishing a semiconductor wafer, and a dressing unit. The present invention relates to a performance test method.

半導体素子を製造するにあたり、素子の微細化が進展するにつれて、平坦加工技術の重要性は増してきている。特に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置、すなわち、化学的機械的研磨装置は、必須の技術となっている。この化学的機械的研磨装置は、STI(shallow trench Isolation)、ILD(層間絶縁膜)の平坦化など、最近では、low-k材などの平坦化など、様々な工程に利用されてきている。   In manufacturing a semiconductor element, as the miniaturization of the element progresses, the importance of the flat processing technique is increasing. In particular, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus, that is, a chemical mechanical polishing apparatus has become an essential technology. This chemical mechanical polishing apparatus has been used in various processes such as STI (shallow trench isolation), ILD (interlayer dielectric) planarization, and recently, low-k planarization.

ここで、研磨パッドの表面状態は、被加工物に直接接する面の状態を意味するため、このパッドの表面状態を好ましい状態に維持することが重要となる。そして、このパッドをドレッシングするためのドレッシング部材(ドレッサーともいう)は、研磨パッドに当接させて、パッドの表面の一部を削り取ったり、表面をあらすことで、パッドにスラリーを保持する能力を良好として、研磨可能な状態に維持するのである。このパッドは、研磨加工を経るにつれ表面状態が劣化するため、好ましい表面状態に維持するためには、適宜、研磨処理を行っている最中か、もしくは研磨処理を行っている間の時間などに、コンディショニング(ドレッシング)処理を行うことが必要とされてきた。   Here, since the surface state of the polishing pad means the state of the surface directly in contact with the workpiece, it is important to maintain the surface state of this pad in a preferable state. A dressing member (also called a dresser) for dressing the pad has an ability to hold the slurry on the pad by abutting the polishing pad and scraping a part of the surface of the pad or by exposing the surface. As good, it is maintained in a state where it can be polished. Since the surface state of this pad deteriorates as it undergoes polishing processing, in order to maintain the preferable surface state, it is necessary to appropriately perform the polishing process during the polishing process or the time during the polishing process. It has been necessary to perform a conditioning (dressing) process.

このドレッサーとしては、従来からステンレス等の金属表面にダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサーの他に、ブラシドレッサーを設けたものが知られている。ブラシドレッサーとして使用されている材料としては、ポリアミド系の合成樹脂(例えば、ナイロン(登録商標))が知られている。   As this dresser, a brush dresser is known in addition to a dresser in which diamond abrasive grains are electrodeposited on a metal surface such as stainless steel. As a material used as a brush dresser, a polyamide-based synthetic resin (for example, nylon (registered trademark)) is known.

また、研磨装置に設けられるドレッシングユニットでは、ドレッサーを上下に昇降させる機構と、ドレッサーを回転させる回転機構が設けられ、ドレッサーを回転させつつ押圧することにより、パッドのドレッシングを行っている。
また、上述したドレッシングユニットによる研磨パッドの研磨面のドレッシングには、基板の研磨と同時に行なう方法と、基板の研磨と研磨との合間に行なう方法とがある。いずれの方法においても、研磨面はドレッシングによってある程度削り取られてしまう。
Further, the dressing unit provided in the polishing apparatus is provided with a mechanism for moving the dresser up and down and a rotating mechanism for rotating the dresser, and performing dressing of the pad by pressing while rotating the dresser.
Further, dressing of the polishing surface of the polishing pad by the above-described dressing unit includes a method of simultaneously performing the polishing of the substrate and a method of performing between the polishing of the substrate. In either method, the polished surface is scraped to some extent by dressing.

従来のドレッシングユニットでは、ダイヤモンドなどの砥粒を電着させたドレッシング部材を使用して研磨パッド(研磨面)をドレッシングしており、ドレッシングユニットの振動現象が悪影響を及ぼすことはきわめて稀であった。しかし、柔らかい材質を用いたいわゆるソフトパッドを使用する場合には、ダイヤモンドドレッサーをドレッシング部材として用いてドレッシングすると、必要以上にコンディショニング後のパッドの研磨面があらされてしまう。これは、パッドの研磨面の状態を悪化させ、ひいては、研磨性能に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、パッド表面をドレッシングする際に表面を必要以上に荒らすことがないように、ブラシによってパッドをドレッシングすることが考えられる。
さらに、パッドの表面に凹凸が設けられた場合や、又は表面に複雑な形状の溝が形成された研磨パッドの場合にも、凹凸の内部に研磨砥粒が滞留しがちとなるため、その粒子を適切に除去するために、ブラシを用いたドレッサーがドレッシング部材として用いられることがある。
In the conventional dressing unit, the polishing pad (polishing surface) is dressed using a dressing member electrodeposited with abrasive grains such as diamond, and the vibration phenomenon of the dressing unit is extremely rare. . However, when a so-called soft pad using a soft material is used, if the dressing is performed using a diamond dresser as a dressing member, the polished surface of the pad after conditioning will be exposed more than necessary. This deteriorates the condition of the polishing surface of the pad, which may adversely affect the polishing performance. Therefore, it is conceivable to dress the pad with a brush so that the surface of the pad is not damaged more than necessary when dressing the pad surface.
Furthermore, when the surface of the pad is uneven, or in the case of a polishing pad in which a groove having a complicated shape is formed on the surface, the abrasive grains tend to stay inside the unevenness. A dresser using a brush may be used as a dressing member in order to remove the toner appropriately.

しかしながら、このブラシドレッサーを用いた場合に、場合によっては、新たな問題が発生することがわかってきた。
すなわち、ブラシの先端でパッド表面に接触することから、ブラシとパッドとの接触面積がきわめて小さくなる。そうすると、パッドとブラシとの間に働く摩擦力が非常に大きくなることから、ドレッサーとパッドの接触面でいわゆるスティックスリップ現象が発生する。スティックは、粘着する、スリップは、滑る、ということを各々意味するものである。したがって、一般には、物体を滑らせるときに、途中でひっかかったり滑ったりを繰り返すような現象を指して、スティックスリップ現象という。
さらに、ダイヤモンドなどの砥粒をドレッシング部材に用いず、ブラシのみを研磨パッドに接地させてドレッシングする場合には、上からの押圧に対してブラシそのものがいわば「バネ」のように機能する。
したがって、パッドとブラシとの間に働く摩擦力が非常に大きいことからスティックスリップ現象が発生し、さらに、ブラシそのものもバネのように機能することで、ドレッシングする際の押圧力のかかりかたによっては、ドレッサーから自励振動が発生する場合があること、特に、ドレッサー旋回アーム周辺からの振動が極めて大きくなる場合があることを、発明者らは新たに見出した。
However, it has been found that when this brush dresser is used, a new problem occurs in some cases.
That is, since the tip of the brush contacts the pad surface, the contact area between the brush and the pad becomes extremely small. As a result, the frictional force acting between the pad and the brush becomes very large, so that a so-called stick-slip phenomenon occurs at the contact surface between the dresser and the pad. Stick means stick and slip means slip respectively. Therefore, in general, when an object is slid, it refers to a phenomenon that repeatedly gets caught or slipped on the way and is called a stick-slip phenomenon.
Furthermore, when dressing by using only abrasive brushes on the polishing pad without using abrasive grains such as diamond as a dressing member, the brush itself functions like a “spring” against pressing from above.
Therefore, the stick-slip phenomenon occurs because the frictional force acting between the pad and the brush is very large, and the brush itself also functions like a spring, depending on how the pressing force is applied during dressing. The inventors have newly found that self-excited vibration may occur from the dresser, and in particular, vibration from around the dresser swivel arm may become extremely large.

一般に特殊な摩擦によっては自励振動が発生しうることは知られている(非特許文献1参照)。しかるに、ブラシドレッサーにおける自励振動の問題を解決することは、次の観点から重要である。ドレッサーを駆動させた場合において、場合によっては自らが振動する、自励振動現象が発生しても、パッドのコンディショニングに悪影響を及ぼさないのであれば問題がないともいえるが、振動が発生してしまうと、パッド表面をドレッシングした後でも、適切なドレッシングがなされない場合があった。すなわち、振動によりパッド表面の異物が除去できる領域と、除去できない領域が発生してしまい、その結果、この除去できない領域があることで、たとえば異物が被研磨物の傷の発生原因となる、といった、研磨性能に悪影響をもたらすことがある。また、このような振動は、他の機器の運転に悪影響を及ぼしたりもする。
さらに、表面に複雑な形状の溝が形成された研磨パッドやソフトパッドについても、ドレッシング時の押圧力を適切に選択すれば、ブラシドレッサーではなくドレッシング部材としてダイヤモンドを用いたダイヤモンドドレッサーを使用することがある。この場合にも、条件によっては、パッドの表面状態如何によってはパッドとダイヤモンドとの間に働く摩擦力が大きくなり、自励振動現象が発生する可能性がある。したがって、ダイヤモンドドレッサーの場合であっても、ドレッシング時の自励振動を予め抑制することは重要である。
また、研磨処理の最中に振動が発生してしまうとプロセスロスが大きくなるため、ドレッシングユニットから予め振動が発生しないことを試験、確認した後に、ドレッシングユニットを研磨装置に設置する必要がある。
In general, it is known that self-excited vibration can occur due to special friction (see Non-Patent Document 1). However, solving the problem of self-excited vibration in the brush dresser is important from the following viewpoint. When the dresser is driven, it can be said that there is no problem if the self-excited vibration phenomenon that vibrates itself in some cases does not adversely affect the conditioning of the pad, but vibration occurs. Even after the pad surface was dressed, there was a case where proper dressing was not made. That is, an area where the foreign matter on the pad surface can be removed by vibration and an area where the foreign matter cannot be removed are generated. As a result, there are areas where the foreign matter cannot be removed. , May adversely affect the polishing performance. In addition, such vibration may adversely affect the operation of other devices.
In addition, for polishing pads and soft pads with complicated grooves formed on the surface, a diamond dresser using diamond as a dressing member should be used instead of a brush dresser if the pressing force during dressing is appropriately selected. There is. Also in this case, depending on the conditions, depending on the surface state of the pad, the frictional force acting between the pad and diamond increases, and a self-excited vibration phenomenon may occur. Therefore, even in the case of a diamond dresser, it is important to suppress self-excited vibration during dressing in advance.
Further, if vibration occurs during the polishing process, process loss increases. Therefore, after testing and confirming that no vibration is generated from the dressing unit in advance, it is necessary to install the dressing unit in the polishing apparatus.

特開2003−211355号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-212355 特開2002−210650号公報JP 2002-210650 A

日本機械学会論文集(C編)49巻441号(昭58-5)711〜718ページTransactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C) Vol.49 No.441 (Akira 58-5) 711-718

ここで、研磨パッドの平面は、貼り付け時点のむらや、もともとの厚みがあり、また、研磨パッドそのものにたとえば溝が形成されていたりするので、完全な平面ではない。例えばブラシを研磨パッドに当接させてドレッシングする等する場合に、ドレッシングユニットの自励振動を抑制すれば、研磨パッドの溝に対してブラシをより正確に接するように動作させることが可能となり、ドレッシングをより確実に行うことにつながる。そこで、ドレッシングユニットないしドレッサーの振動を低減させ、如何に安定的に駆動させるかが課題となる。   Here, the flat surface of the polishing pad is not a perfect flat surface because it has unevenness at the time of application and the original thickness, and a groove is formed in the polishing pad itself. For example, when performing dressing by bringing the brush into contact with the polishing pad, if the self-excited vibration of the dressing unit is suppressed, it is possible to operate the brush so as to contact the polishing pad groove more accurately, This leads to more reliable dressing. Therefore, how to stably drive the dressing unit or dresser is a problem.

また、ソフトパッドとブラシドレッサーの組み合わせは、パッドとブラシドレッサーとの間に働く摩擦力が非常に大きい為、ブラシの先端でスティックスリップ現象が発生し、そのエネルギーが伝わり、ドレッサー旋回アーム周辺から自励振動が発生する。また、研磨パッドとドレッシング部材の摩擦力が大きくなる場合にもドレッサー旋回アーム周辺から自励振動が発生するであろう。
この自励振動は、自身(振動する部分)の固有振動数とほぼ等しい周波数で発生するものである。そして、主要部品の見直しによる大幅な構造変更を行う対策も考えられるが、コストや対策展開までのリードタイムが莫大に掛かることが憂慮されていた。
In addition, the combination of the soft pad and the brush dresser has a very large frictional force between the pad and the brush dresser. Excited vibration occurs. In addition, even when the frictional force between the polishing pad and the dressing member increases, self-excited vibration will occur from around the dresser swivel arm.
This self-excited vibration is generated at a frequency substantially equal to the natural frequency of itself (vibrating portion). And measures to make a major structural change by reviewing the main parts can be considered, but there was concern that the cost and lead time to the development of the measures would be enormous.

本発明では、上述の点に鑑み、ドレッシングユニットの振動を低減もしくは防止して、安定的にドレッシングを行いうるドレッシングユニットを備えた研磨装置、および、該研磨装置を用いた研磨方法を提供することを目的とする。また、自励振動を防いでパッドのドレッシングを確実に行い、パッド表面の研磨面の再生を行うことができるとともに、半導体ウェハの被研磨面におけるマイクロスクラッチの発生を低減することができるドレッシングユニットを備えた研磨装置、および、該研磨装置を用いた研磨方法を提供することを目的とする。さらに、本発明では、ドレッシング条件が変化してもドレッシングユニットから振動が発生しないように、ドレッシングユニットを試験するための性能試験方法を提供する。   In view of the above, the present invention provides a polishing apparatus provided with a dressing unit capable of performing stable dressing by reducing or preventing vibration of the dressing unit, and a polishing method using the polishing apparatus. With the goal. In addition, a dressing unit that can prevent self-excited vibration, reliably perform dressing of the pad, regenerate the polished surface of the pad surface, and reduce the occurrence of micro scratches on the polished surface of the semiconductor wafer. An object is to provide a polishing apparatus provided, and a polishing method using the polishing apparatus. Furthermore, the present invention provides a performance test method for testing a dressing unit so that vibration does not occur from the dressing unit even when dressing conditions change.

すなわち、本発明の一実施形態においては、研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して研磨する基板保持ユニットと、該研磨パッドにドレッシング部材を接触させて該研磨パッドを目ならしするドレッシングユニットを備えた研磨装置において、前記ドレッシングユニットは、ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、該容器の上に載置される錘と、を有した研磨装置を提供する。このように、本発明では、ダイナミックダンパー(動吸振器)としてのドレッシングユニット本体を収容する容器と、該容器の上に錘を採用したので、確実に振動発生を抑制できた。また、該容器の上に錘を載せているので、錘の荷重を変更することで、動吸振器の大きさや振動数を自在に調整することが可能となり、確実かつ簡便に、有害な振動を抑制することができる。ここで容器とは、ドレッシング本体を内部に収容するドレッシングカバーないしハウジングのことを言う。
また、本発明の一実施形態においては、基板を保持して研磨テーブル上の研磨パッドに該基板を押圧して研磨するための基板保持ユニットと、該研磨パッドにドレッシング部材を接触させて該研磨パッドを目ならしするドレッシングユニットとを備えた研磨装置において、前記ドレッシングユニットは、ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、ドレッシング部材が固定されるドレッサーフランジと、該ドレッサーフランジのバックホイールに載置される錘と、を有した研磨装置を提供する。ここで、バックホイールとは、ドレッサーフランジのドレッシング部材固定面とは異なる面(裏面)のことである。このように、本発明では、ドレッサーフランジのバックホイールに錘を載置したので、錘の荷重を変更することで、確実かつ簡便に、有害な振動を抑制することができる。
また、本発明の一実施形態においては、基板を保持して研磨テーブル上の研磨パッドに該基板を押圧して研磨するための基板保持ユニットと、該研磨パッドにドレッシング部材を接触させて該研磨パッドを目ならしするドレッシングユニットとを備えた研磨装置において、前記ドレッシングユニットは、ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、該容器の上に載置される機械的押圧機構と、を有した研磨装置を提供する。このように、本発明では、ダイナミックダンパー(動吸振器)としてのドレッシングユニット本体を収容する容器と、該容器の上に載置される機械的押圧機構を採用したので、確実に振動発生を抑制できた。また、容器の上に載置される機械的押圧機構を採用しているので、機械的に荷重を変更することで、動吸振器の大きさや振動数を自在に調整することが可能となり、確実かつ簡便に、有害な振動を抑制することができる。
また、好ましくは、前記ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器は、ドレッサー軸を内部に収容するハウジングと、該ハウジングの外側に設けられドレッシングユニット本体を収容するドレッサーカバーを有する。
また、本発明の一実施形態においては、好ましくは、前記ドレッサー駆動軸の周りには、ボールスプラインが備えられ、該ボールスプライン周りをマイナス隙間とされたことを特徴とする研磨装置を提供する。
さらに、本発明の一実施形態においては、ドレッシングユニットの性能試験方法であって、ドレッシング部材への第1押付荷重を設定し、該第1押付荷重によってドレッシングする第1工程と、第1工程において発生する振動を測定して振動抑制効果の有無を判定する第2工程と、前記振動抑制効果が存在しないと判定された場合にドレッシングユニットの制振手段を変更し、前記振動抑制効果が存在すると判定された場合に押付荷重を変更する第3工程と、を有した、ドレッシングユニットの性能試験方法を提供する。このように構成したので、本発明では、任意のドレッシング荷重を加えた場合に、ドレッシングユニットのダイナミックダンパー(動吸振器)として作用する制振手段に振動抑制効果が存在しないと判定された場合にはドレッシングユニットの動吸振器の大きさや振動数を調整し、制振効果が認められたときには別のドレッシング荷重を加えるようにし、全ドレッシング荷重範囲で有害な振動を抑制できるか確認することができ、したがって、ドレッシングユニットの耐振性を確保することができる。
さらに好ましくは、前記ドレッシング部材が、ブラシドレッサーであることを特徴とする。
さらに好ましくは、前記ドレッシング部材が、ダイヤモンドドレッサーであることを特徴とする。
That is, in one embodiment of the present invention, a substrate holding unit that presses a substrate against a polishing pad on a polishing table and polishes, and a dressing unit that makes a dressing member contact the polishing pad and makes the polishing pad visible In the polishing apparatus, the dressing unit provides a polishing apparatus having a container that houses the dressing unit main body and a weight placed on the container. As described above, in the present invention, since the container for housing the dressing unit main body as the dynamic damper (dynamic vibration absorber) and the weight are employed on the container, generation of vibration can be reliably suppressed. In addition, since the weight is placed on the container, it is possible to freely adjust the size and frequency of the dynamic vibration absorber by changing the weight load. Can be suppressed. Here, the container refers to a dressing cover or housing that houses the dressing body inside.
Further, in one embodiment of the present invention, a substrate holding unit for holding the substrate and pressing the substrate against a polishing pad on a polishing table for polishing, and a dressing member in contact with the polishing pad to perform the polishing In a polishing apparatus including a dressing unit for visualizing a pad, the dressing unit is mounted on a container that accommodates a dressing unit main body, a dresser flange to which a dressing member is fixed, and a back wheel of the dresser flange. A polishing apparatus having a weight placed thereon. Here, the back wheel is a surface (back surface) different from the dressing member fixing surface of the dresser flange. Thus, in the present invention, since the weight is placed on the back wheel of the dresser flange, harmful vibrations can be reliably and easily suppressed by changing the weight load.
Further, in one embodiment of the present invention, a substrate holding unit for holding the substrate and pressing the substrate against a polishing pad on a polishing table for polishing, and a dressing member in contact with the polishing pad to perform the polishing In a polishing apparatus provided with a dressing unit for visualizing a pad, the dressing unit has a container that accommodates a dressing unit main body therein, and a mechanical pressing mechanism that is placed on the container. A polishing apparatus is provided. As described above, in the present invention, since the container for housing the dressing unit main body as a dynamic damper (dynamic vibration absorber) and the mechanical pressing mechanism placed on the container are employed, the generation of vibration is surely suppressed. did it. In addition, since a mechanical pressing mechanism placed on the container is adopted, it is possible to freely adjust the size and frequency of the dynamic vibration absorber by changing the load mechanically. In addition, harmful vibrations can be suppressed easily.
Preferably, the container that accommodates the dressing unit main body includes a housing that accommodates the dresser shaft and a dresser cover that is provided outside the housing and accommodates the dressing unit main body.
In one embodiment of the present invention, it is preferable to provide a polishing apparatus characterized in that a ball spline is provided around the dresser drive shaft, and a negative gap is formed around the ball spline.
Furthermore, in one embodiment of the present invention, there is provided a performance testing method for a dressing unit, wherein a first pressing load on a dressing member is set, and dressing is performed by the first pressing load, and in the first step A second step of determining the presence or absence of a vibration suppression effect by measuring the generated vibration, and changing the damping means of the dressing unit when it is determined that the vibration suppression effect does not exist; And a third step of changing the pressing load when the determination is made. Since it comprised in this way, in this invention, when it determines with a vibration suppression effect not existing in the damping means which acts as a dynamic damper (dynamic vibration absorber) of a dressing unit when arbitrary dressing loads are applied. Can adjust the size and frequency of the dynamic vibration absorber of the dressing unit, and if a damping effect is observed, add another dressing load to check whether harmful vibrations can be suppressed over the entire dressing load range. Therefore, the vibration resistance of the dressing unit can be ensured.
More preferably, the dressing member is a brush dresser.
More preferably, the dressing member is a diamond dresser.

本発明の一実施形態によれば、ダイナミックダンパー(動吸振器)としてのドレッシングユニット本体を収容する容器と、該容器の上に錘を備えたドレッシングユニットを採用したので、ドレッシングユニットの主振動系に発生するような振動の固有振動数を打ち消して固有振動ピークを複数のピークに分裂させるので、振動を有効に抑制ないし防止することが出来る。また、振動エネルギーが発生しても、振動エネルギーをドレッサーの周囲や地面へと拡散させるようなドレッサーカバーを採用しうるので、振動によってドレッサー(ドレッシング部材)が不良動作を起こすことを抑制することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、ドレッシング部材が固定されるドレッサーフランジと、該ドレッサーフランジのバックホイールに載置される錘と、を有したドレッシングユニットとされたので、ドレッシングユニットの主振動系に発生するような振動の固有振動数を打ち消して固有振動ピークを複数のピークに分裂させるので、振動を有効に抑制ないし防止することが出来る。また、たとえ振動エネルギーが発生しても、振動エネルギーをドレッサーの周囲や地面へと拡散させるようなドレッサーカバーを採用しうるので、振動によってドレッサー(ドレッシング部材)が不良動作を起こすことを抑制することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、該容器の上に載置される機械的押圧機構と、を有したドレッシングユニットとされたので、本発明の研磨装置および方法によれば、自励振動の発生を防いで研磨パッドのドレッシングを確実に行うことができるので、パッド表面の研磨面の再生を有効に行うことができるとともに、半導体ウェハの被研磨面におけるマイクロスクラッチの発生を低減することができるドレッシングユニットを備えた研磨装置ないし方法を提供することができる。また、振動の発生を抑制するためのダンパーの荷重を、振動状態に適合するように可変式としたため、振動の発生を予測して、有効に、自励振動を防止することができる。
また、本発明のドレッシングユニットの性能試験方法によれば、ドレッシング条件が変化してもドレッシングユニットから振動が発生しないことを予め確認した上で、該ドレッシングユニットを研磨装置に設置することができる。したがって、研磨処理の最中に振動を発生させることなく研磨時のプロセスロスを最小化することができる。
According to one embodiment of the present invention, since the container for housing the dressing unit main body as the dynamic damper (dynamic vibration absorber) and the dressing unit having the weight on the container are adopted, the main vibration system of the dressing unit Since the natural vibration peak is split into a plurality of peaks by canceling the natural frequency of the vibration generated in the vibration, the vibration can be effectively suppressed or prevented. Moreover, even if vibration energy is generated, a dresser cover that diffuses the vibration energy to the surroundings of the dresser or the ground can be adopted, so that it is possible to prevent the dresser (dressing member) from causing a defective operation due to vibration. it can.
In addition, according to one embodiment of the present invention, it has a container that accommodates the dressing unit body therein, a dresser flange to which the dressing member is fixed, and a weight that is placed on the back wheel of the dresser flange. Since the dressing unit is used, the natural frequency of vibration generated in the main vibration system of the dressing unit is canceled and the natural vibration peak is divided into a plurality of peaks, so that vibration can be effectively suppressed or prevented. In addition, even if vibration energy is generated, a dresser cover that diffuses vibration energy to the surroundings of the dresser or the ground can be adopted, so that the dresser (dressing member) can be prevented from malfunctioning due to vibration. Can do.
Further, according to one embodiment of the present invention, since the dressing unit has a container that accommodates the dressing unit main body and a mechanical pressing mechanism that is placed on the container, the present invention According to this polishing apparatus and method, since the self-excited vibration can be prevented and dressing of the polishing pad can be performed reliably, the polishing surface of the pad surface can be effectively regenerated and the semiconductor wafer can be coated. A polishing apparatus or method including a dressing unit that can reduce generation of micro scratches on the polishing surface can be provided. In addition, since the damper load for suppressing the occurrence of vibration is variable so as to match the vibration state, the occurrence of vibration can be predicted and the self-excited vibration can be effectively prevented.
Further, according to the performance test method for a dressing unit of the present invention, it is possible to install the dressing unit in the polishing apparatus after confirming in advance that no vibration is generated from the dressing unit even if the dressing conditions change. Accordingly, it is possible to minimize process loss during polishing without generating vibration during the polishing process.

CMP装置(基板研磨装置)の各部の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of each part of CMP apparatus (substrate polishing apparatus). CMP装置(基板研磨装置)のポリッシュ部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the polish part of CMP apparatus (substrate polishing apparatus). ドレッシングユニットのカバーを除いた内部構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the internal structure except the cover of the dressing unit. ドレッシングユニットの動作を模式的に示した図(カバーを除くドレッシングユニット本体の動作を示す図)であり、図4(a)は、作動しているドレッシングユニットを垂直方向上方から見たときの図である。図4(b)は、作動しているドレッシングユニットを横方向から見たときの図であり、図4(c)は、図4(b)におけるフランジの縁部分(領域U)の部分拡大図である。図4(d)は、作動しているドレッシングユニットを斜め上方から見たときの斜視図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the operation of the dressing unit (the diagram showing the operation of the dressing unit main body excluding the cover), and FIG. 4A is a diagram when the operating dressing unit is viewed from above in the vertical direction. It is. 4 (b) is a view of the operating dressing unit as viewed from the side, and FIG. 4 (c) is a partially enlarged view of the edge portion (region U) of the flange in FIG. 4 (b). It is. FIG. 4 (d) is a perspective view of the operating dressing unit as viewed from obliquely above. 本発明におけるドレッシングユニットを模式的に示す図である。このうち図5(a)は、ハウジングおよび旋回アームの外側にドレッサーカバーを設け、このドレッサーカバーの天板上に錘を載置したドレッシングユニットを垂直方向上方から見たときの斜視図である。図5(b)は、ハウジングおよび旋回アームの外側にドレッサーカバーを設け、バックホイール上に錘を載置したドレッシングユニットを垂直方向上方から見たときの斜視図であるIt is a figure which shows typically the dressing unit in this invention. FIG. 5A is a perspective view of a dressing unit in which a dresser cover is provided outside the housing and the swivel arm and a weight is placed on the top plate of the dresser cover as viewed from above in the vertical direction. FIG. 5 (b) is a perspective view of a dressing unit in which a dresser cover is provided outside the housing and the swivel arm and a weight is placed on the back wheel as viewed from above in the vertical direction. 本発明における、振動抑制の機構を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the mechanism of vibration suppression in this invention. Z軸方向の旋回アームにおいて発生した振動の周波数と伝達関数強度との関係、およびZ軸方向の旋回アームにおける自励振動の固有振動数が抑制された結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having suppressed the relationship between the frequency of the vibration which generate | occur | produced in the turning arm of Z-axis direction, and the transfer function strength, and the natural frequency of the self-excited vibration in the turning arm of Z-axis direction. ドレッシングユニットの性能試験方法のフロー図である。It is a flowchart of the performance test method of a dressing unit.

本発明に係る装置の発明を実施するための最良の形態について、実施例に即して説明する。   The best mode for carrying out the invention of the apparatus according to the present invention will be described with reference to examples.

以下、実施例について述べるが、本発明は下記の実施例に制限されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更が可能である。ここで、錘をドレッサーカバーに載置した実施例を記載したが、ダイナミックダンパーの作用をする限りにおいて、錘の位置は下記実施例の態様に限定されないことは当然である。   Hereinafter, examples will be described, but the present invention is not limited to the following examples, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Here, the embodiment in which the weight is placed on the dresser cover has been described. However, as long as the dynamic damper acts, the weight position is naturally not limited to the form of the following embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る基板研磨装置の各部の配置構成を示す平面図である。この基板研磨装置は、研磨面を有する研磨テーブルと、研磨対象の基板を保持して研磨テーブルの研磨面に押圧する基板保持ユニットと、基板上に形成されている膜の膜厚を測定する膜厚測定ユニットと、を備えている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an arrangement configuration of each part of a substrate polishing apparatus according to the present invention. The substrate polishing apparatus includes a polishing table having a polishing surface, a substrate holding unit that holds a substrate to be polished and presses it against the polishing surface of the polishing table, and a film that measures the film thickness of a film formed on the substrate A thickness measuring unit.

この基板研磨装置は、走行レール1003上を移動する搬送ロボット1004がカセット1001内にストックされている半導体ウェハなどの基板の取出・収納を行うとともに、その未研磨・研磨済みの基板を載置台1050および搬送ロボット1020に中継させてロータリートランスポーター1027との間を往復させる。そして、そのロータリートランスポーター1027上の基板を後述する基板保持ユニットのトップリング1に保持させつつ研磨テーブル100上に位置させることにより、複数枚の基板を連続して研磨処理することができるように、この基板研磨装置はシステム化されている。なお、図において、1005,1022は洗浄機であり、研磨後の基板を洗浄乾燥することができるように構成されている。また、1036も研磨テーブルであり、基板を2段研磨することができるように構成されている。1038、3000は研磨テーブル100、1036のドレッシングを行うためのドレッシングユニットであり、1043はそのドレッシングユニット1038を洗浄するための水桶である。   In this substrate polishing apparatus, a transfer robot 1004 moving on a traveling rail 1003 takes out and stores a substrate such as a semiconductor wafer stocked in a cassette 1001 and also places the unpolished and polished substrate on a mounting table 1050. And it is relayed to the transport robot 1020 and reciprocated between the rotary transporter 1027. Then, the substrate on the rotary transporter 1027 is positioned on the polishing table 100 while being held on the top ring 1 of the substrate holding unit described later, so that a plurality of substrates can be polished continuously. The substrate polishing apparatus is systematized. In the figure, reference numerals 1005 and 1022 denote washing machines, which are configured to wash and dry the polished substrate. Reference numeral 1036 denotes a polishing table, which is configured so that the substrate can be polished in two stages. Reference numerals 1038 and 3000 denote dressing units for dressing the polishing tables 100 and 1036, and reference numeral 1043 denotes a water tank for cleaning the dressing unit 1038.

この基板研磨装置には、研磨後に洗浄及び乾燥処理が完了した半導体ウェハ等の膜厚を測定するIn-line膜厚測定ユニット200を備えている。図1に示すように、搬送ロボット1004が研磨後のウェハをカセット1001内に収納する前、もしくは搬送ロボット1004が研磨前のウェハをカセット1001から取出した後(In-line)に、センサコイルによる渦電流信号、光学的手段による研磨面への入射および反射の光学信号、研磨面の温度信号、あるいはマイクロ波の反射信号などの単独または適切なる組合せから、その半導体ウェハなどの基板の導電性膜のCu膜やバリア層または、酸化膜等の絶縁膜の膜厚を測定する膜厚測定ユニット(測定手段)200が配置されている。そして、この基板研磨装置は、その基板の研磨中または/および研磨後に、導電性膜が配線部などの必要な領域を除いて除去され、または絶縁膜が除去されることをこれらのセンサ信号や計測値を監視することにより検出して、CMPプロセスの終点を決定し、適切な研磨処理を繰り返すことができるようになっている。   The substrate polishing apparatus includes an in-line film thickness measurement unit 200 that measures the film thickness of a semiconductor wafer or the like that has been cleaned and dried after polishing. As shown in FIG. 1, before the transfer robot 1004 stores the polished wafer in the cassette 1001, or after the transfer robot 1004 takes out the unpolished wafer from the cassette 1001 (in-line), the sensor coil is used. A conductive film of a substrate such as a semiconductor wafer from an eddy current signal, an optical signal incident and reflected on a polished surface by optical means, a temperature signal of a polished surface, or a reflected signal of a microwave alone or in an appropriate combination A film thickness measuring unit (measuring means) 200 for measuring the film thickness of an insulating film such as a Cu film, a barrier layer, or an oxide film is disposed. Then, the substrate polishing apparatus can detect that the conductive film is removed except for a necessary region such as a wiring portion or the insulating film is removed during or after polishing the substrate. The measurement value is detected by monitoring, the end point of the CMP process is determined, and an appropriate polishing process can be repeated.

この基板研磨装置の基板保持ユニット(トップリング)1は、上述したように研磨対象である半導体ウェハW等の基板を保持して研磨テーブル上の研磨面に押圧して研磨する装置である。基板保持装置を構成するトップリング1の下方には、上面に研磨パッド(研磨布)101を貼付した研磨テーブル100が設置されている。また、研磨テーブル100の上方には研磨液供給ノズル102が設置されており、この研磨液供給ノズル102によって研磨テーブル100上の研磨パッド101上に研磨液Qが供給されるようになっている。市場で入手できる研磨パッドとしては種々のものがあり、例えば、ロデール社製のSUBA800、IC−1000、IC−1000/SUBA400(二層クロス)、フジミインコーポレイテッド社製のSurfin xxx−5、Surfin 000、ニッタ・ハース社のVISION PAD 3200/3500、JSR社のフィラー・パッド等がある。SUBA800、Surfin xxx−5、Surfin 000は繊維をウレタン樹脂で固めた不織布であり、IC−1000は硬質の発泡ポリウレタン(単層)である。発泡ポリウレタンは、ポーラス(多孔質状)になっており、その表面に多数の微細なへこみ又は孔を有している。   The substrate holding unit (top ring) 1 of this substrate polishing apparatus is an apparatus that holds a substrate such as a semiconductor wafer W to be polished and presses it against the polishing surface on the polishing table as described above. A polishing table 100 having a polishing pad (polishing cloth) 101 attached to the upper surface is provided below the top ring 1 constituting the substrate holding device. A polishing liquid supply nozzle 102 is installed above the polishing table 100, and the polishing liquid Q is supplied onto the polishing pad 101 on the polishing table 100 by the polishing liquid supply nozzle 102. There are various types of polishing pads available on the market, such as SUBA800, IC-1000, IC-1000 / SUBA400 (double-layer cloth) manufactured by Rodel, Surfin xxx-5, Surfin 000 manufactured by Fujimi Incorporated. Nitta Haas VISION PAD 3200/3500, JSR filler pad, etc. SUBA800, Surfin xxx-5, and Surfin 000 are non-woven fabrics in which fibers are hardened with urethane resin, and IC-1000 is a hard foamed polyurethane (single layer). The polyurethane foam is porous (porous) and has a large number of fine dents or pores on its surface.

図2にCMP装置のポリッシュ部の斜視図を示す。ポリッシュ部は、研磨パッド10を支持する研磨テーブル11と、ウェハなどの基板(被研磨物)を研磨パッド10に摺接させて研磨するトップリング20と、研磨パッド10を目立て(ドレッシング)するドレッシングユニット30とを備えている。研磨パッド10は研磨テーブル11の上面に取り付けられており、研磨パッド10の上面は研磨面を構成している。研磨テーブル11は、図示しないモータに連結されており、このモータによって研磨テーブル11および研磨パッド10は、矢印で示す方向に回転されるようになっている。   FIG. 2 is a perspective view of the polished portion of the CMP apparatus. The polishing unit includes a polishing table 11 that supports the polishing pad 10, a top ring 20 that polishes a polishing pad 10 in sliding contact with a substrate (object to be polished) such as a wafer, and dressing that dresses the dressing pad 10. Unit 30. The polishing pad 10 is attached to the upper surface of the polishing table 11, and the upper surface of the polishing pad 10 constitutes a polishing surface. The polishing table 11 is connected to a motor (not shown), and the polishing table 11 and the polishing pad 10 are rotated by the motor in a direction indicated by an arrow.

基板保持ユニット20は、基板を保持し研磨パッド10の上面に押圧するトップリングヘッド21と、トップリングヘッド21に連結されるトップリング駆動軸22と、トップリング駆動軸22を回転自在に保持するトップリング揺動アーム23とを備えている。トップリング揺動アーム23は、トップリング揺動軸24によって支持されている。トップリング揺動アーム23の内部には、トップリング駆動軸22に連結された図示しないモータが設置されている。このモータの回転はトップリング駆動軸22を介してトップリングヘッド21に伝達され、これによりトップリングヘッド21は、矢印で示す方向にトップリング駆動軸22を中心として回転する。   The substrate holding unit 20 holds the substrate and presses the top ring head 21 that presses against the upper surface of the polishing pad 10, the top ring drive shaft 22 connected to the top ring head 21, and the top ring drive shaft 22 rotatably. And a top ring swing arm 23. The top ring swing arm 23 is supported by a top ring swing shaft 24. Inside the top ring swing arm 23, a motor (not shown) connected to the top ring drive shaft 22 is installed. The rotation of the motor is transmitted to the top ring head 21 via the top ring drive shaft 22, whereby the top ring head 21 rotates about the top ring drive shaft 22 in the direction indicated by the arrow.

基板保持ユニット20に隣接して、研磨液及びドレッシング液を研磨パッド10の研磨面に供給する液体供給機構25が配置されている。液体供給機構25は、複数の供給ノズルを備えており、この供給ノズルから研磨液及びドレッシング液が研磨パッド10の研磨面に供給される。この液体供給機構25は、研磨液を研磨パッド10に供給する研磨液供給機構と、ドレッシング液(例えば純水)を研磨パッド10に供給するドレッシング液供給機構とを兼用している。なお、研磨液供給機構とドレッシング液供給機構とを別に設けてもよい。   A liquid supply mechanism 25 that supplies the polishing liquid and the dressing liquid to the polishing surface of the polishing pad 10 is disposed adjacent to the substrate holding unit 20. The liquid supply mechanism 25 includes a plurality of supply nozzles, and the polishing liquid and the dressing liquid are supplied from the supply nozzles to the polishing surface of the polishing pad 10. The liquid supply mechanism 25 serves as both a polishing liquid supply mechanism that supplies a polishing liquid to the polishing pad 10 and a dressing liquid supply mechanism that supplies a dressing liquid (for example, pure water) to the polishing pad 10. A polishing liquid supply mechanism and a dressing liquid supply mechanism may be provided separately.

トップリングヘッド21の下面は、真空吸着などにより基板を保持する基板保持面を構成している。トップリング駆動軸22は、図示しない上下動アクチュエータ(例えばエアシリンダ)に連結されている。したがって、トップリングヘッド21は、上下動アクチュエータによりトップリング駆動軸22を介して上下動する。   The lower surface of the top ring head 21 constitutes a substrate holding surface that holds the substrate by vacuum suction or the like. The top ring drive shaft 22 is connected to a vertical movement actuator (for example, an air cylinder) not shown. Therefore, the top ring head 21 moves up and down via the top ring drive shaft 22 by the vertical movement actuator.

基板の研磨は、次のようにして行なわれる。トップリングヘッド21の下面に基板が保持され、トップリングヘッド21および研磨テーブル11が回転される。この状態で、研磨パッド10の研磨面には研磨液が供給され、そして、トップリングヘッド21により基板が研磨パッド10の研磨面に押圧される。基板の表面(下面)は、研磨液に含まれる砥粒による機械的研磨作用と研磨液の化学的研磨作用により研磨される。トップリング揺動軸24は、研磨パッド10の径方向外側に位置している。このトップリング揺動軸24は回転可能に構成されており、これによりトップリングヘッド21は研磨パッド10上の研
磨位置と、研磨パッド10の外側の待機位置との間を移動可能となっている。また、研磨するにあたっては、基板保持ユニット1の吸着部による半導体ウェハWの吸着を解除した後、基板保持ユニット1の下面に半導体ウェハWを保持させると共に、トップリング駆動軸11に連結されたトップリング用エアシリンダ111を作動させて基板保持ユニット1の下端に固定されたリテーナリング3(不図示)を所定の押圧力で研磨テーブル100の研磨面に押圧する。この状態で、基板保持ユニット1の複数の圧力室(不図示)にそれぞれ所定の圧力の加圧流体を供給し、半導体ウェハWを研磨テーブル100の研磨面に押圧する。そして、研磨液供給ノズル102から研磨液Qを流すことにより、研磨パッド101に研磨液Qが保持され、半導体ウェハWの研磨される面(下面)と研磨パッド101との間に研磨液Qが存在した状態で研磨が行われる。
The substrate is polished as follows. The substrate is held on the lower surface of the top ring head 21, and the top ring head 21 and the polishing table 11 are rotated. In this state, the polishing liquid is supplied to the polishing surface of the polishing pad 10, and the top ring head 21 presses the substrate against the polishing surface of the polishing pad 10. The surface (lower surface) of the substrate is polished by a mechanical polishing action by abrasive grains contained in the polishing liquid and a chemical polishing action of the polishing liquid. The top ring swing shaft 24 is located on the radially outer side of the polishing pad 10. The top ring rocking shaft 24 is configured to be rotatable, so that the top ring head 21 can move between a polishing position on the polishing pad 10 and a standby position outside the polishing pad 10. . Further, when polishing, after the suction of the semiconductor wafer W by the suction portion of the substrate holding unit 1 is released, the semiconductor wafer W is held on the lower surface of the substrate holding unit 1 and the top connected to the top ring drive shaft 11. The ring air cylinder 111 is operated to press the retainer ring 3 (not shown) fixed to the lower end of the substrate holding unit 1 against the polishing surface of the polishing table 100 with a predetermined pressing force. In this state, a pressurized fluid having a predetermined pressure is supplied to a plurality of pressure chambers (not shown) of the substrate holding unit 1 to press the semiconductor wafer W against the polishing surface of the polishing table 100. Then, by flowing the polishing liquid Q from the polishing liquid supply nozzle 102, the polishing liquid Q is held on the polishing pad 101, and the polishing liquid Q is interposed between the surface (lower surface) of the semiconductor wafer W to be polished and the polishing pad 101. Polishing is performed in the existing state.

ドレッシングユニット30は、パッド表面が柔らかいソフトパッドを使用した研磨パッド10の研磨面に摺接されるドレッサー31と、このドレッサー31に連結されたスプラインシャフト32と、スプラインシャフト32を回転自在に保持する旋回アーム4と、ドレッシングユニット30の本体全体を覆うようにされたカバー33を備えている。ドレッサー31(すなわち、ドレッサーフランジ42の下側)の下面は、研磨パッド10の研磨面に摺接されるドレッシング面を構成している。このドレッシング面には、ダイヤモンド粒子などの砥粒が固定されている。旋回アーム4は、モータが設置されたモータ軸34に支持されている。旋回アーム4の内部には、モータ軸34に設けられたモータとスプラインシャフト32とに連結された回転するベルト38が設置されている。モータ40の回転は旋回アーム4、スプラインシャフト32を介してドレッサー31に伝達され、これによりドレッサー31は、矢印で示す方向にスプラインシャフト32を中心として回転する。   The dressing unit 30 has a dresser 31 slidably in contact with the polishing surface of the polishing pad 10 using a soft pad with a soft pad surface, a spline shaft 32 connected to the dresser 31, and a spline shaft 32 that is rotatably held. The swivel arm 4 and a cover 33 that covers the entire body of the dressing unit 30 are provided. The lower surface of the dresser 31 (that is, the lower side of the dresser flange 42) constitutes a dressing surface that is in sliding contact with the polishing surface of the polishing pad 10. Abrasive grains such as diamond particles are fixed to the dressing surface. The turning arm 4 is supported by a motor shaft 34 on which a motor is installed. Inside the revolving arm 4, a rotating belt 38 connected to a motor provided on the motor shaft 34 and the spline shaft 32 is installed. The rotation of the motor 40 is transmitted to the dresser 31 via the swing arm 4 and the spline shaft 32, whereby the dresser 31 rotates about the spline shaft 32 in the direction indicated by the arrow.

図3は、旋回アーム4の外周に設けられるカバー33の図示を省略した形のドレッシングユニット30の内部構造を示す図である(カバー33の内部に、ハウジング6が設けられている)。回転用モータ40は、ベルト38の回転駆動力を与えるものであり、ベルト38はスプラインシャフト32と回転用モータ40を支える軸との2軸の間で回転するようになっている。ベルト38は、対磨耗性、耐久性に優れた材料が用いられる。そして、ドレッシング時には、回転用モータ40の動作によりベルト38は回転する。このとき、回転モータ40を支える軸の側で、図4(a)におけるFの方向に回転するようになっている。また、ドレッシング時には、回転テーブル14は、Eの方向に回転するようになっている。さらに、ドレッシング時には、図4(b)に示すように、ドレッサーを下方に押し付けることで、ドレッサーに対する押圧力Gを発生させる。   FIG. 3 is a view showing the internal structure of the dressing unit 30 in a form in which the cover 33 provided on the outer periphery of the swivel arm 4 is omitted (the housing 6 is provided inside the cover 33). The rotation motor 40 provides a rotational driving force for the belt 38, and the belt 38 rotates between two axes of the spline shaft 32 and the shaft that supports the rotation motor 40. The belt 38 is made of a material having excellent wear resistance and durability. During dressing, the belt 38 is rotated by the operation of the rotation motor 40. At this time, it rotates in the direction of F in FIG. Further, at the time of dressing, the rotary table 14 rotates in the direction E. Furthermore, at the time of dressing, as shown in FIG. 4B, a pressing force G against the dresser is generated by pressing the dresser downward.

ベルト駆動輪43がDの方向に、ベルト38がCの方向に回転すると、スプラインシャフト32側でも同様にAの方向に回転するように構成されている。このスプラインシャフト32の方向Aへの回転により、ブラシドレッサーも回転し、その結果、図4(c)に示すようにブラシドレッサー50はドレッシングを行うことになる。ここで、図4(d)は、図4(b)を斜め上方位置から見た斜視図である。
駆動機構としてのエアシリンダ5は、スプラインシャフト32を上下させる駆動力を与え、ドレッシング時には、ブラシのパッドに対するドレッシング押圧力を設定することができる。
When the belt driving wheel 43 rotates in the direction D and the belt 38 rotates in the direction C, the spline shaft 32 is also configured to rotate in the direction A similarly. The rotation of the spline shaft 32 in the direction A also rotates the brush dresser. As a result, the brush dresser 50 performs dressing as shown in FIG. Here, FIG.4 (d) is the perspective view which looked at FIG.4 (b) from the diagonally upper position.
The air cylinder 5 as a driving mechanism gives a driving force for moving the spline shaft 32 up and down, and can set a dressing pressing force against the brush pad during dressing.

ドレッシングユニットの旋回アーム4は、ベルト38の周囲に設けられており、ベルトの回転動作時にほこりなどの異物が内部に混入してしまうことを防ぐとともに、回転動作にともなって発生する異物が、外部へと拡散することをも防ぐ。この旋回アーム4付近で、従来のドレッシングユニットでは振動が発生していた。   The swivel arm 4 of the dressing unit is provided around the belt 38 and prevents foreign matters such as dust from entering the belt during the rotation of the belt. Prevents it from spreading into the water. In the vicinity of the swivel arm 4, vibration has occurred in the conventional dressing unit.

本発明の実施形態においては、図5(a)に示すように、ドレッシングユニットの旋回アーム4の上部に、天板51及びカバー33を設けている。さらに、この天板51の上部、例えば、天板上のドレッサーのスプラインシャフトの軸心上に、荷重を加えるためのオモリ(錘)50を設けている。すなわち、ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、この容器の上部に載置される錘とが設けられたドレッシングユニットが図5(a)に示されている。他方、図5(b)には、天板51の上部に錘を載せる代わりに、回転するドレッサーフランジ42のドレッシング部材を固定する面の裏面(バックホイール)に錘51を載せて振動を抑制するようにした装置構成を示している。すなわち、ここで、バックホイールとは、図5(b)に示すように、ドレッサーフランジのドレッシング部材固定面とは異なる面(裏面)のことを意味する。   In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5A, a top plate 51 and a cover 33 are provided on the upper part of the turning arm 4 of the dressing unit. Further, a weight 50 for applying a load is provided on the top plate 51, for example, on the axis of the spline shaft of the dresser on the top plate. That is, FIG. 5A shows a dressing unit provided with a container that accommodates the dressing unit main body and a weight placed on the top of the container. On the other hand, in FIG. 5B, instead of placing a weight on the top of the top plate 51, the weight 51 is placed on the back surface (back wheel) of the surface on which the dressing member of the rotating dresser flange 42 is fixed to suppress vibration. The apparatus configuration as described above is shown. That is, here, the back wheel means a surface (back surface) different from the dressing member fixing surface of the dresser flange, as shown in FIG.

また、ドレッサーカバー33の形状は、半円筒状とされ、旋回アーム4の両端に設置される。そして、モータ及びエアシリンダ等の駆動部品をその内部に収容することで、外部空間からそれらの機器を保護している。   The dresser cover 33 has a semi-cylindrical shape and is installed at both ends of the turning arm 4. And by accommodating drive parts, such as a motor and an air cylinder, in the inside, those apparatuses are protected from external space.

ドレッサーカバー33の上面には、ステンレス製の天板51が設けられる。この天板51は、旋回アーム4で振動が発生した場合には、ダイナミックダンパーとして機能するものである。   A stainless steel top plate 51 is provided on the top surface of the dresser cover 33. The top plate 51 functions as a dynamic damper when vibration occurs in the revolving arm 4.

さらに、このダンパーとしての天板51の上部には、質量1〜5kgの錘(おもり、荷重)50を搭載することができるようになっている(図5(a))。ここで、本発明では錘の荷重を可変式としているので、主振動系の固有振動数と、ダイナミックダンパー(動吸振器)の固有振動数をほぼ一致するよう調整可能として、装置間における固有振動数のばらつきに対応することができる。また、図5(a)の実施例と代替的な実施例として、ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器の上部、たとえば天板51の上部位置(図5(a)の錘50の位置)に、別途の押圧手段として、例えば油圧シリンダーのような、可変式の荷重を加えることができる押圧機構を設けることもできる。このように構成すれば、振動抑制のための操作をより簡便に行うことが可能となる。   Furthermore, a weight (weight, load) 50 having a mass of 1 to 5 kg can be mounted on the top of the top plate 51 as a damper (FIG. 5 (a)). Here, in the present invention, since the weight load is variable, the natural frequency of the main vibration system and the natural frequency of the dynamic damper (dynamic vibration absorber) can be adjusted so as to be substantially the same. It is possible to cope with variations in numbers. Further, as an alternative example to the embodiment of FIG. 5A, an upper portion of the container that accommodates the dressing unit main body, for example, the upper position of the top plate 51 (the position of the weight 50 in FIG. 5A). As a separate pressing means, a pressing mechanism that can apply a variable load, such as a hydraulic cylinder, can be provided. If comprised in this way, it will become possible to perform operation for vibration suppression more simply.

ここで、上記ドレッサーカバー33とステンレス製の天板51はバネとダンパーの役割を果たし、オモリ50はマスの役割を果たすことになる。この関係を模式的に示したのが図6である。   Here, the dresser cover 33 and the stainless steel top plate 51 serve as a spring and a damper, and the weight 50 serves as a mass. FIG. 6 schematically shows this relationship.

一般に自励振動は、エネルギー(この場合、ブラシドレッサーによる摩擦力)が低い固有振動数に変換されて起こる。しかし、低い固有振動数は、剛性増加によって、自励振動が発生しにくく対策されているため、次に低い(かつ未対策の)、Z方向の固有振動数にエネルギーが変換され、振動が発生する可能性があった。
本発明では、このドレッシング時に発生しうるZ軸方向の固有振動数へのエネルギー変換、すなわち、上下方向の振動が発生することを防止するために、ダイナミックダンパーとしての天板51の上部に、オモリ50を設け、これにより、振動の抑制と、振動の発生防止を有効に達成することに成功した。
In general, self-excited vibration is generated by converting energy (in this case, frictional force by a brush dresser) to a low natural frequency. However, since the low natural frequency is designed to prevent self-excited vibration from occurring due to increased rigidity, energy is converted to the next lowest (and unmeasured) natural frequency in the Z direction, generating vibration. There was a possibility.
In the present invention, in order to prevent energy conversion to the natural frequency in the Z-axis direction that can occur at the time of dressing, that is, the occurrence of vibration in the vertical direction, 50 was successfully achieved, thereby effectively achieving vibration suppression and vibration prevention.

なお、本発明において、ダンパー、ないしダイナミックダンパーとは、主振動系(振動を抑えたい部位)に、マス、バネ、ダンパーからなる振動系を取り付け、これを調整することで、特定の加振周波数に対して主振動系の振動を抑制する構造である。   In the present invention, a damper or a dynamic damper is a specific vibration frequency by attaching a vibration system consisting of a mass, a spring, and a damper to the main vibration system (part where vibration is to be suppressed) and adjusting this. On the other hand, the structure suppresses the vibration of the main vibration system.

そして、このように構成された装置がどのように振動発生の抑制および振動吸収に寄与するものであるかの実験結果を、図7に示す。
図7では、縦軸として伝達関数(入力に対する応答の感度)を、横軸として周波数(Hz)を示す。なお、ここでZ軸方向とは、研磨パッドに対して鉛直方向の軸の方向を意味し、X軸方向、Y軸方向とは、研磨パッドに対して平行な平面上で、直行する2つの軸方向を意味する。
図7では、旋回アームで発生する振動のZ軸方向の固有振動結果である。ドレッサー旋回アーム300の天板の直上に何ら荷重を設けなかった場合には、Z軸方向の旋回アームの固有振動数は周波数90Hz付近でピークを示す振動ピークが生じていることがわかる(曲線d−1)。90Hz付近の固有振動数の自励振動は本来発生しにくいと想定されたものだが、摩擦によるエネルギーが大きくなった今回の場合には、曲線d−1のような自励振動が発生してしまったものである。これに対して、ドレッサー旋回アームの天板の直上に、振動防止のための荷重部材として、重量が2kgの荷重をかけた場合の曲線がd−2である。この場合、ドレッサー旋回アームの天板の直上に、2kgの荷重部材を設けた場合、ダイナミックダンパーとして機能し、実線で示された周波数90Hz付近でのピークは分裂していることがわかった。
すなわち、図7から明らかなように、Z軸方向の旋回アームの固有振動数は、ドレッサー旋回アームの天板の直上に、振動防止のための荷重部材を設けた場合には、これがダイナミックダンパーとして機能し、90Hz付近にもともと発生していた固有振動数のピークが二つに分裂し、振動の抑制がなされていることがわかる。
And the experimental result of how the apparatus comprised in this way contributes to suppression of vibration generation and vibration absorption is shown in FIG.
In FIG. 7, the vertical axis represents the transfer function (response sensitivity to input), and the horizontal axis represents frequency (Hz). Here, the Z-axis direction means the direction of the axis perpendicular to the polishing pad, and the X-axis direction and the Y-axis direction are two orthogonal directions on a plane parallel to the polishing pad. It means the axial direction.
FIG. 7 shows the natural vibration result in the Z-axis direction of the vibration generated in the swing arm. When no load is applied directly above the top plate of the dresser swivel arm 300, it can be seen that the natural frequency of the swivel arm in the Z-axis direction has a vibration peak that shows a peak near a frequency of 90 Hz (curve d). -1). Although it is assumed that the self-excited vibration having a natural frequency of around 90 Hz is not likely to occur originally, in this case when the energy due to friction has increased, the self-excited vibration as shown by the curve d-1 has occurred. It is a thing. On the other hand, the curve when a weight of 2 kg is applied as a load member for preventing vibrations directly above the top plate of the dresser swivel arm is d-2. In this case, it was found that when a 2 kg load member was provided immediately above the top plate of the dresser swivel arm, it functions as a dynamic damper, and the peak near the frequency of 90 Hz indicated by the solid line is split.
That is, as is clear from FIG. 7, the natural frequency of the swivel arm in the Z-axis direction is the dynamic damper when a load member for preventing vibration is provided immediately above the top plate of the dresser swivel arm. It can be seen that the natural frequency peak originally generated near 90 Hz is split into two and the vibration is suppressed.

また、ドレッサー旋回アーム4の天板の直上に載せる荷重部材の重量には、これがダイナミックダンパーとして機能するための最適値が存在する。発明者らは、この点について以下の実験を行った。すなわち、ドレッサー旋回アーム4の天板51の直上(ここでは、図5(a)の位置に載置した場合)に載せる荷重部材の重量として、0kg、2kg、の2種類の場合で試験を行い、ドレッサーブラシとしてすべての場合で7mmのものを使用、ドレッサーへの垂直方向荷重を100Nから400Nの範囲で変化させた場合の結果を示す。   In addition, there is an optimum value for the weight of the load member placed on the top plate of the dresser revolving arm 4 so that it functions as a dynamic damper. The inventors conducted the following experiment on this point. That is, the test was performed in two cases of 0 kg and 2 kg as the weight of the load member placed on the top plate 51 of the dresser swivel arm 4 (here, when placed on the position of FIG. 5A). The results are shown when the 7 mm dresser brush is used in all cases and the vertical load on the dresser is varied from 100 N to 400 N.

Figure 2011148046
Figure 2011148046

表1では、ブラシドレッサーにおいて、ドレッサーへの垂直荷重(押圧力)を変化させた場合に見受けられるブラシドレッサーの振動の大きさを測定したものである。例えば、表1の比較例1の場合には、ドレッサーへの垂直荷重が100Nとした際にはブラシドレッサーの振動カーブ(振動カーブの例は、図7を参照)の極大値の大きさが、0.01(Grms)となったことを示している。なお、比較例1、比較例2、実施例1においては、表に示した以外の条件については、すべて同じとした。具体的には、ブラシとしてナイロン製(ブラシ長として7mm)のものを使用し、かつ、測定点をブラシドレッサーの上下動を行わせるスプラインシャフト上に設け、研磨テーブルおよびドレッサーをともに回転させた条件とした上で、測定したものである。表1において、例えば、比較例1のケースにおける荷重100Nを加えた場合には、振動の加速度は0.01Grmsとなって、十分に振動発生は抑制されていた。しかし、この場合には、荷重が小さいため、パッドの表面の凹凸状態が粗い場合に、目立て効果が必ずしも十分確保できない可能性がある。他方で、荷重400Nを加えた場合の比較例2と実施例1の値の振動値をみると、値は異なるにせよ、十分に振動発生は抑制されていると評価できるレベルのものであった(ただし、後述するように、比較例2の場合には、外部から衝撃を加えることで、振動が発生してしまう)。
ここで、表1の比較例1、比較例2とを比較した場合、ドレッサーカバーを使用したブラシドレッサーにおいては振動が抑制されていることがわかった。すなわち、比較例2の場合では、ドレッサーカバーを使用することで振動の固有振動エネルギーが吸収され、固有振動の極大値が抑えられているものと推定される。
さらに、比較例2と実施例1とを比較するため、ドレッシングユニットの上部に衝撃を与えて強制的に振動を発生させる振動収束試験を行った。この結果、外部から衝撃をあたえると振動が発生してしまうことがあったのが(比較例2)、錘を用いた場合にはこの振動も抑制されることがわかった(実施例1)。比較例2の場合は固有振動の極大値が抑えられていただけなのが、実施例1の場合には容器の上に錘を載せたことでこれがダイナミックダンパーとして機能し、図7の結果のように固有振動のピークが複数のピークに分裂しているものと推定された。
そして、実施例1では、ドレッシング処理全体を通して自励振動の発生を確実に防いでパッドのドレッシングを行うことができた。また、目立て後の研磨パッドの表面状態を確認したところ、問題となるような凹凸は生じていなかった。したがって、従来の装置と比較して、パッド表面の研磨面の再生を効果的に行うとともに、半導体ウェハの被研磨面におけるマイクロスクラッチの発生をも確実に低減できた。
In Table 1, in the brush dresser, the magnitude of vibration of the brush dresser observed when the vertical load (pressing force) on the dresser is changed is measured. For example, in the case of Comparative Example 1 in Table 1, when the vertical load on the dresser is 100 N, the magnitude of the maximum value of the vibration curve of the brush dresser (see FIG. 7 for an example of the vibration curve) It shows that it became 0.01 (Grms). In Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1, the conditions other than those shown in the table were all the same. Specifically, a nylon brush (7 mm brush length) is used, and a measurement point is provided on a spline shaft that moves the brush dresser up and down, and the polishing table and the dresser are rotated together. And measured. In Table 1, for example, when a load of 100 N in the case of Comparative Example 1 was applied, the acceleration of vibration was 0.01 Grms, and vibration generation was sufficiently suppressed. However, in this case, since the load is small, there is a possibility that the conspicuous effect cannot always be sufficiently ensured when the uneven state of the pad surface is rough. On the other hand, the vibration values of the values of Comparative Example 2 and Example 1 when a load of 400 N was applied were at a level that can be evaluated as sufficiently suppressing the occurrence of vibration, although the values are different. (However, as will be described later, in the case of Comparative Example 2, vibration is generated by applying an external impact).
Here, when comparing Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in Table 1, it was found that vibration was suppressed in the brush dresser using the dresser cover. That is, in the case of the comparative example 2, it is presumed that the natural vibration energy of the vibration is absorbed by using the dresser cover, and the maximum value of the natural vibration is suppressed.
Furthermore, in order to compare Comparative Example 2 and Example 1, a vibration convergence test was performed in which an impact was applied to the top of the dressing unit to forcibly generate vibration. As a result, it was found that vibration was generated when an impact was applied from the outside (Comparative Example 2), but this vibration was also suppressed when a weight was used (Example 1). In the case of Comparative Example 2, the maximum value of the natural vibration is suppressed, but in the case of Example 1, this functioned as a dynamic damper by placing a weight on the container, as shown in the result of FIG. It was estimated that the natural vibration peak was split into multiple peaks.
In Example 1, it was possible to dress the pad while reliably preventing the occurrence of self-excited vibration throughout the dressing process. Further, when the surface state of the polishing pad after sharpening was confirmed, there was no unevenness that caused a problem. Therefore, as compared with the conventional device, the polishing surface of the pad surface can be effectively regenerated and the generation of micro scratches on the polished surface of the semiconductor wafer can be reliably reduced.

すなわち、上記実験結果から、ブラシに衝撃が加えられたとしても振動を生じさせないようなブラシドレッサーの振動の発生を抑制・防止するためには、ドレッシング本体を収容しうる容器、ドレッサーカバーを用い、かつ、ドレッサー旋回アームの天板の直上(好ましくは先端部の上部)に、振動抑制のために荷重を載せることが有効であることが分かった。さらに、この試験結果より、より振動の発生が顕在化しにくいダイヤモンドドレッサーを用いた場合においても同様の手段を講じれば防振効果が期待できることが分かった。
さらに、振動源に近い部分にオモリを設けることも、振動抑制のためには有効であった。
また、表には示していないが、ドレッサー駆動軸の周りにボールスプラインを設け、このボールスプライン周りをマイナス隙間とすることで、振動抑制をより確実なものとすることができる点も、発明者らは見出した。なお、ここで「マイナス隙間」とされた状態とは、剛体を挟み込む際、剛体を挟むようにして形成された空間の幅(間隔)と、剛体の直径とを比較したときに、当該間隔(幅)が、剛体の本来の直径寸法値よりも小さい値となるように剛体を挟持した状態のこと、である。
また、ドレッサー駆動軸の周りに、ボールスプラインを設ける代わりに、例えば防振ゴム材からなる弾性支持部材を設けて振動抑制を図ることもできる。このように構成しても、振動抑制をより確実なものとすることができる。
That is, from the above experimental results, in order to suppress and prevent the occurrence of vibration of the brush dresser that does not generate vibration even when an impact is applied to the brush, a container that can accommodate the dressing body, a dresser cover is used, In addition, it has been found that it is effective to put a load on the top plate of the dresser swivel arm (preferably above the tip) in order to suppress vibration. Furthermore, from this test result, it was found that the vibration proofing effect can be expected by using the same means even when using a diamond dresser in which the occurrence of vibration is less prominent.
Furthermore, providing a weight near the vibration source is also effective for suppressing vibration.
In addition, although not shown in the table, it is also possible to further suppress vibration by providing a ball spline around the dresser drive shaft and forming a minus gap around the ball spline. Found. In addition, the state defined as “minus gap” here means that when the rigid body is sandwiched, the space width (interval) formed so as to sandwich the rigid body is compared with the diameter of the rigid body. Is a state in which the rigid body is sandwiched so as to have a value smaller than the original diameter dimension value of the rigid body.
Further, instead of providing the ball spline around the dresser driving shaft, an elastic support member made of, for example, an anti-vibration rubber material can be provided to suppress vibration. Even if comprised in this way, vibration suppression can be made more reliable.

ここで、一般に振動現象は次のように表される。

Figure 2011148046
Here, the vibration phenomenon is generally expressed as follows.
Figure 2011148046

すなわち、ドレッサー旋回アームの上に荷重を加えた場合には、減衰要素が付加されることでξ値が大きくなり、これにより、減衰係数が大きくなって振動が減衰する。図7の曲線d-2ではダンパー効果が有効に発揮され、曲線d-1の90Hz付近の固有振動の極大ピークが有効に分裂し、かつ、振動そのものの発生も抑制されているのである。このように、主振動系に発生する振動を抑制するダイナミックダンパーとしての効果を有効に発揮するように、荷重をドレッシングユニット本体を内部に収容する容器(たとえば、ドレッサー旋回アームの天板)上の適切な位置に配することで、上記固有振動数の一部を打ち消して、固有振動ピークを複数のピークに分裂させたので、効果的に振動を抑制させることが出来た。   That is, when a load is applied on the dresser swivel arm, the damping value is added to increase the ξ value, thereby increasing the damping coefficient and damping the vibration. In the curve d-2 in FIG. 7, the damper effect is effectively exhibited, the maximum peak of the natural vibration in the vicinity of 90 Hz of the curve d-1 is effectively split, and the occurrence of vibration itself is suppressed. Thus, on the container (for example, the top plate of the dresser swivel arm) that accommodates the load in the interior so as to effectively exhibit the effect as a dynamic damper that suppresses the vibration generated in the main vibration system. By arranging at an appropriate position, part of the natural frequency was canceled and the natural vibration peak was split into a plurality of peaks, so that vibration could be effectively suppressed.

次に、ドレッシングを行うドレッシングユニットの振動発生の抑制効果を確認するための性能試験方法を示す。この方法は、上述したドレッシングユニットに振動抑制手段を具備させた後に、ドレッシング部材への第1押付荷重を設定してドレッシングし、次いで、振動抑制効果が存在しないと判定された場合に、当該振動抑制手段を見直した上で、同じ第1押付荷重にてドレッシングを行って振動抑制効果が得られるまで試験するものである。また、第1押付荷重にてドレッシングを行って振動抑制効果が得られたときには、さらに別の押付荷重(第2押付荷重)にてドレッシングを行って振動抑制効果が得られるかどうかを試験し、ドレッシングユニットの押付荷重範囲全てで振動抑制効果が得られているかを確認する、ドレッシングユニットの性能試験方法である(図8)。   Next, the performance test method for confirming the suppression effect of the vibration generation of the dressing unit that performs dressing will be described. In this method, after the dressing unit described above is provided with the vibration suppressing means, the first pressing load on the dressing member is set and dressed, and then, when it is determined that the vibration suppressing effect does not exist, the vibration After reviewing the suppression means, dressing is performed with the same first pressing load, and testing is performed until a vibration suppression effect is obtained. In addition, when the vibration suppression effect is obtained by performing dressing with the first pressing load, it is tested whether the vibration suppression effect is obtained by performing dressing with another pressing load (second pressing load), It is a dressing unit performance test method for confirming whether the vibration suppressing effect is obtained in the entire pressing load range of the dressing unit (FIG. 8).

すなわち、本実施例においては、図8のフロー図に示すように、まず、ドレッシングユニットにより研磨パッドの目立てを行うにあたり(300)、ドレッシング部材への第1押付荷重を設定し、第1押付荷重によってドレッシングする(301、302。第1工程)。
ついで、ドレッシング中に研磨テーブル近傍に設置された振動測定手段によって第1工程において発生する振動を測定する(303。なお、任意的に、このときにドレッシング後の研磨パッドの表面状態を例えば光学測定装置によりスキャニング・測定をおこなったり、あるいは目視による確認を行い、目立て効果が確保されていることを確認することもできる)。そして、振動抑制効果の有無を判定するが(304。第2工程)、この判定の演算処理を自動的に行うために、振動測定手段および押付荷重変更手段にケーブル接続された演算装置を別途設けることが出来る。
さらに、第2工程で振動抑制効果が無しと判定された場合にはドレッシング部材への押付荷重を変更せずに制振手段を変更した上で、第1押付荷重のままドレッシング試験を継続する(305から302へ戻る)。もし、第2工程で振動抑制効果が有りと判定された場合にはドレッシング部材への押し付け荷重を第2押付荷重へと変更してこの第2押付荷重によりドレッシングを行って全範囲押付荷重範囲において効果が得られているか続いて確認する(306。第3工程)。
That is, in this embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 8, first, when dressing the polishing pad by the dressing unit (300), the first pressing load to the dressing member is set and the first pressing load is set. (301, 302. First step).
Next, vibration generated in the first step is measured by a vibration measuring means installed in the vicinity of the polishing table during dressing (303. Optionally, the surface condition of the polishing pad after dressing is measured, for example, by optical measurement. It is possible to confirm that the sharpening effect is ensured by performing scanning / measurement with an apparatus or by visual confirmation). Then, it is determined whether or not there is a vibration suppression effect (304, second step). In order to automatically perform the calculation processing of this determination, a calculation device connected to the vibration measuring means and the pressing load changing means is separately provided. I can do it.
Furthermore, when it is determined that there is no vibration suppressing effect in the second step, the dressing test is continued with the first pressing load after changing the damping means without changing the pressing load on the dressing member ( Return from 305 to 302). If it is determined that there is a vibration suppressing effect in the second step, the pressing load on the dressing member is changed to the second pressing load, and dressing is performed with the second pressing load, and the entire range of pressing load ranges. Subsequently, it is confirmed whether the effect is obtained (306, third step).

この実施例においては、自励振動の有無判定と、押付荷重の設定変更について、演算処理器を用いて制御することもできる。したがって、本発明によれば、振動抑制が確実になされたドレッシングユニットの性能試験を迅速に行える方法を提供できる。   In this embodiment, the presence / absence determination of self-excited vibration and the setting change of the pressing load can be controlled using an arithmetic processor. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a method for quickly performing a performance test of a dressing unit in which vibration suppression is reliably performed.

本発明は、ドレッシングユニットを備えた研磨装置およびそれを用いた研磨方法、および、ドレッシングユニットの試験方法を提供するものであるが、シリコンウェーハ、化合物半導体ウェハ又は合成石英ウェハ等のあらゆる素材を研磨する際の振動抑制に適用できる装置ないし方法、および、研磨装置に用いられるドレッシングユニットの性能試験に適用できる方法である。   The present invention provides a polishing apparatus provided with a dressing unit, a polishing method using the same, and a testing method for the dressing unit, and polishes any material such as a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, or a synthetic quartz wafer. It is a method applicable to the performance test of the dressing unit used for the apparatus thru | or the method applicable to the vibration suppression at the time of polishing, and a grinding | polishing apparatus.

1 基板保持ユニット
2 トップリング本体
3 リテーナリング
4 旋回アーム(ドレッサー揺動アーム)
5 エアシリンダ
6 ハウジング
10 研磨パッド
11 研磨テーブル
20 基板保持ユニット
21 トップリングヘッド
22 トップリング駆動軸
23 揺動アーム
24 トップリング揺動軸
25 液体供給機構
30 ドレッシングユニット
31 ドレッサー
32 スプラインシャフト
33 カバー
34 モータ軸(ドレッサー揺動軸)
35 カップリング
36 軸受
37 ブラシドレッサー(ブラシ)
38 ベルト
39 モータ軸
40 回転用モータ
41 スプラインナット
42 ドレッサーフランジ
43 ベルト駆動輪
50 錘(おもり)
51 天板
100 研磨テーブル
101 研磨パッド(研磨布)
102 研磨液供給ノズル

200 In-line膜厚測定ユニット
300 試験開始
301 ドレッシング部材への押付荷重(第1押付荷重)設定工程
302 第1押付荷重によりドレッシングする工程
303 振動測定工程
304 測定結果をもとに振動抑制効果の有無を判定する工程
305 錘の重量を変更して(第1押付荷重にて)更にドレッシングする工程
306 ドレッシング部材への押し付け荷重を変更して(第2押付荷重にて)ドレッシングする工程
1001 カセット
1003 走行レール
1004 搬送ロボット
1005 洗浄機
1020 搬送ロボット
1022 洗浄機
1027 ロータリートランスポーター
1036 研磨テーブル
1038 ドレッシングユニット
1043 水桶
1050 載置台
3000 ドレッシングユニット

A ドレッサーフランジの回転方向
B スプラインシャフトの回転方向
C ベルトの回転方向
D ベルト駆動輪の回転方向
E 回転テーブルの回転方向
F ドレッサーの回転方向
G ドレッシング時のドレッサーに対する押圧力

Q 研磨液
W 半導体ウェハ
1 Substrate holding unit 2 Top ring body 3 Retainer ring 4 Swivel arm (dresser swing arm)
5 Air cylinder 6 Housing 10 Polishing pad 11 Polishing table 20 Substrate holding unit 21 Top ring head 22 Top ring drive shaft 23 Swing arm 24 Top ring rocking shaft 25 Liquid supply mechanism 30 Dressing unit 31 Dresser 32 Spline shaft 33 Cover 34 Motor Axis (dresser swing axis)
35 Coupling 36 Bearing 37 Brush dresser (Brush)
38 Belt 39 Motor shaft 40 Rotating motor 41 Spline nut 42 Dresser flange 43 Belt drive wheel 50 Weight
51 Top plate 100 Polishing table 101 Polishing pad (polishing cloth)
102 Polishing liquid supply nozzle

200 In-line film thickness measurement unit 300 Test started
301 Pressing load to dressing member (first pressing load) setting step 302 Dressing by first pressing load
303 Vibration measurement step 304 Step 305 for determining the presence or absence of a vibration suppression effect based on the measurement result 305 Changing the weight of the weight (by the first pressing load) and further dressing step 306 Changing the pressing load on the dressing member Step 1001 (with second pressing load) 1001 Cassette 1003 Traveling rail 1004 Transfer robot 1005 Cleaning machine 1020 Transfer robot 1022 Cleaning machine 1027 Rotary transporter 1036 Polishing table 1038 Dressing unit 1043 Water tank 1050 Mounting table 3000 Dressing unit

A Rotating direction of the dresser flange B Rotating direction of the spline shaft C Rotating direction of the belt D Rotating direction of the belt drive wheel E Rotating direction of the rotating table F Rotating direction of the dresser G Pressing force against the dresser during dressing

Q Polishing liquid W Semiconductor wafer

Claims (9)

研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧して研磨する基板保持ユニットと、該研磨パッドにドレッシング部材を接触させて該研磨パッドを目ならしするドレッシングユニットを備えた研磨装置において、
前記ドレッシングユニットは、
ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、
該容器の上に載置される錘と、
を有したことを特徴とする、研磨装置。
In a polishing apparatus comprising a substrate holding unit that presses and polishes a substrate against a polishing pad on a polishing table, and a dressing unit that contacts the dressing member with the polishing pad to make the polishing pad visible,
The dressing unit is
A container that houses the dressing unit body therein;
A weight placed on the container;
A polishing apparatus characterized by comprising:
基板を保持して研磨テーブル上の研磨パッドに該基板を押圧して研磨するための基板保持ユニットと、該研磨パッドにドレッシング部材を接触させて該研磨パッドを目ならしするドレッシングユニットとを備えた研磨装置において、
前記ドレッシングユニットは、
ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、
ドレッシング部材が固定されるドレッサーフランジと、
該ドレッサーフランジのバックホイールに載置される錘と、
を有したことを特徴とする、研磨装置。
A substrate holding unit for holding the substrate and pressing the substrate against the polishing pad on the polishing table for polishing, and a dressing unit for bringing the dressing member into contact with the polishing pad and making the polishing pad visible In the polishing machine
The dressing unit is
A container that houses the dressing unit body therein;
A dresser flange to which the dressing member is fixed;
A weight placed on the back wheel of the dresser flange;
A polishing apparatus characterized by comprising:
基板を保持して研磨テーブル上の研磨パッドに該基板を押圧して研磨するための基板保持ユニットと、該研磨パッドにドレッシング部材を接触させて該研磨パッドを目ならしするドレッシングユニットとを備えた研磨装置において、
前記ドレッシングユニットは、
ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器と、
該容器の上に載置される機械的押圧機構と、
を有したことを特徴とする、研磨装置。
A substrate holding unit for holding the substrate and pressing the substrate against the polishing pad on the polishing table for polishing, and a dressing unit for bringing the dressing member into contact with the polishing pad and making the polishing pad visible In the polishing machine
The dressing unit is
A container that houses the dressing unit body therein;
A mechanical pressing mechanism placed on the container;
A polishing apparatus characterized by comprising:
前記ドレッシングユニット本体を内部に収容する容器は、ドレッサー軸を内部に収容するハウジングと、該ハウジングの外側に設けられドレッシングユニット本体を収容するドレッサーカバーを有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の研磨装置。   The container that accommodates the dressing unit main body includes a housing that accommodates a dresser shaft and a dresser cover that is provided outside the housing and accommodates the dressing unit main body. The polishing apparatus according to any one of the above. 前記ドレッサー駆動軸の周りにはボールスプラインが備えられ、該ボールスプライン周りをマイナス隙間としたことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 1, wherein a ball spline is provided around the dresser drive shaft, and a minus gap is provided around the ball spline. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の研磨装置を用いて基板を研磨することを特徴とする研磨方法。   A polishing method comprising polishing a substrate using the polishing apparatus according to claim 1. ドレッシングユニットの性能試験方法であって、
ドレッシング部材への第1押付荷重を設定し、該第1押付荷重によってドレッシングする第1工程と、
第1工程において発生する振動を測定して振動抑制効果の有無を判定する第2工程と、
前記振動抑制効果が存在しないと判定された場合にドレッシングユニットの制振手段を変更し、前記振動抑制効果が存在すると判定された場合に押付荷重を変更する第3工程と、
を有した、ドレッシングユニットの性能試験方法。
A performance test method for a dressing unit,
A first step of setting a first pressing load on the dressing member and dressing with the first pressing load;
A second step of measuring the vibration generated in the first step and determining the presence or absence of a vibration suppression effect;
A third step of changing the damping means of the dressing unit when it is determined that the vibration suppression effect does not exist, and changing the pressing load when it is determined that the vibration suppression effect exists;
A method for testing the performance of a dressing unit.
前記ドレッシング部材が、ブラシドレッサーであることを特徴とする、請求項7に記載のドレッシングユニットの性能試験方法。   The dressing unit performance test method according to claim 7, wherein the dressing member is a brush dresser. 前記ドレッシング部材が、ダイヤモンドドレッサーであることを特徴とする、請求項7に記載のドレッシングユニットの性能試験方法。   The dressing unit performance test method according to claim 7, wherein the dressing member is a diamond dresser.
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