JP2015082602A - 研磨方法および研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッド上に粗大粒子が排出されることを防止しつつ、基板を研磨する研磨方法を提供する。【解決手段】基板を研磨する研磨方法において、研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である研磨液の物理量が所定の設定値に達するまで物理量を増加させながら、フィルタ１４に研磨液を通過させ、フィルタ１４を通過した研磨液を研磨パッド１上に供給しながら研磨パッド１上で基板Ｗを研磨する。【選択図】図２

Description

本発明は、研磨液を研磨パッドに供給しながらウェハなどの基板を研磨パッド上で研磨する研磨方法および研磨装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械研磨（Chemical Mechanical PolishingまたはＣＭＰ）である。この化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰと呼ぶ）は、研磨装置を用いて、シリカ（ＳｉＯ_２）やセリア（ＣｅＯ_２）等の砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を研磨パッドに供給しつつウェハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行うものである。

ＣＭＰを行う研磨装置について図１８を参照しつつ説明する。図１８は一般的な研磨装置の概要図である。図１８に示すように、研磨装置は、研磨面を有する研磨パッド１００を支持する研磨テーブル１０１と、ウェハなどの基板Ｗを保持するためのトップリング１０２とを備えている。このような研磨装置を用いて基板Ｗの研磨を行う場合には、トップリング１０２は基板Ｗを研磨パッド１００に対して所定の圧力で押圧する。そして、研磨テーブル１０１とトップリング１０２とを相対運動させることにより基板Ｗが研磨パッド１００に摺接し、基板Ｗの表面が平坦かつ鏡面に研磨される。

基板Ｗの研磨時には、研磨パッド１００に砥粒を含んだ研磨液（スラリー）が供給される。砥粒は微粒子であるが、この砥粒が凝集して比較的大きな粒子（以下、粗大粒子という）になることがある。このような粗大粒子が研磨パッド１００上に供給されると、基板Ｗの表面にスクラッチが発生してしまう。このような問題を解決するために、スラリー供給ライン１０３には粗大粒子を捕捉するためのフィルタ１０４が設けられている。

フィルタ１０４の上流側には開閉弁１０５が設けられており、この開閉弁１０５を開くことで、スラリーはフィルタ１０４を通過して研磨パッド１００上に供給される。スラリー中の粗大粒子はフィルタ１０４によって捕捉されるため、粗大粒子が研磨パッド１００上に排出されることはない。

スラリーがフィルタ１０４を通過するとき、フィルタ１０４の入口側に作用する圧力はフィルタ１０４の出口側に作用する圧力よりも高くなる。このフィルタ１０４の入口側と出口側との圧力差が大きいと、フィルタ１０４に捕捉されている粗大粒子がフィルタ１０４から押し出され、研磨パッド１００上に排出されてしまう。図１９に示すように、フィルタ１０４の入口側と出口側との圧力差が大きくなるに従い、粗大粒子の排出量も増加する。

特開２００３−１７９０１２号公報

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、研磨パッド上に粗大粒子が排出されることを防止しつつ、基板を研磨する研磨方法および研磨装置を提供することを目的とする。

第１の態様は、基板を研磨する研磨方法において、研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させながら、フィルタに前記研磨液を通過させ、前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする。

第２の態様は、基板を研磨する研磨方法において、前記基板を研磨していないときに、研磨液をフィルタに間欠的に通過させるフィルタクリーニング工程を行い、前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする。

第３の態様は、基板を研磨する研磨方法において、前記基板を研磨していないときに、研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量を、前記基板の研磨時の前記物理量よりも大きい値に保ちつつ、前記研磨液をフィルタに連続的に通過させるフィルタクリーニング工程を行い、前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする。

第４の態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、前記研磨パッドに研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、前記研磨液供給機構は、前記研磨液を前記研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルと、前記スラリー供給ノズルに接続されたフィルタと、前記フィルタを通過する前記研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量を調整するレギュレータとを備え、前記レギュレータは、前記物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させることを特徴とする研磨装置である。

第５の態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、前記研磨パッドに研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、前記研磨液供給機構は、前記研磨液を前記研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルと、前記研磨液を前記スラリー供給ノズルに移送する移送管と、前記移送管を開閉する開閉弁と、前記移送管に接続されたフィルタとを備え、前記基板を研磨していないときに、前記開閉弁はその開閉動作を所定の回数行うことで前記研磨液に前記フィルタを間欠的に通過させることを特徴とする研磨装置である。

第６の態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、前記研磨パッドに研磨液を供給するための研磨液供給機構とを備え、前記研磨液供給機構は、前記研磨液を前記研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルと、前記スラリー供給ノズルに接続されたフィルタと、前記フィルタを通過する前記研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量を調整するレギュレータとを備え、前記研磨液供給機構は、前記基板を研磨していないときに、前記研磨液の物理量を、前記基板の研磨時の前記物理量よりも大きい値に保ちつつ、前記研磨液をフィルタに連続的に通過させるフィルタクリーニング工程を実行することを特徴とする研磨装置である。

本発明によれば、研磨液の物理量を増加させながら研磨液をフィルタに通過させることにより、フィルタに捕捉された粗大粒子が研磨パッド上に排出されることを防止することができる。したがって、粗大粒子によって基板の表面にスクラッチが発生することを防止することができる。
さらに、本発明によれば、研磨液をフィルタに間欠的に通過させることにより、フィルタに捕捉された粗大粒子を除去することができる。したがって、粗大粒子によって基板の表面にスクラッチが発生することを防止することができる。
さらに本発明によれば、大流量の研磨液をフィルタに連続的に通過させることにより、フィルタに捕捉された粗大粒子を除去することができる。したがって、粗大粒子によって基板の表面にスクラッチが発生することを防止することができる。

研磨装置の斜視図である。 研磨液供給機構を示す概略図である。 図１に示す研磨装置を上から見た図である。 第１の実施形態を示すグラフである。 粗大粒子の排出量を示すグラフであり、第１の実施形態に従って実施された実験結果を示している。 第１の実施形態の変形例を示すグラフである。 第１の実施形態の他の変形例を示すグラフである。 第２の実施形態を示すグラフである。 第２の実施形態に従って実施されたフィルタクリーニング工程後の粗大粒子の排出量を示すグラフである。 第２の実施形態の変形例を示すグラフである。 第２の実施形態の他の変形例を示すグラフである。 第３の実施形態を示すグラフである。 第３の実施形態に従って実施されたフィルタクリーニング工程後の粗大粒子の排出量を示すグラフである。 第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせたグラフである。 第１の実施形態と第２の実施形態の変形例とを組み合わせたグラフである。 第１の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせたグラフである。 流量計の代わりに圧力計を備えた研磨液供給機構を示す図である。 一般的な研磨装置の概要図である。 粗大粒子の排出量とフィルタの入口側と出口側との圧力差を示すグラフである。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図１７において、同一また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。
図１は研磨装置の斜視図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド１を支持する研磨テーブル２と、ウェハなどの基板Ｗを研磨パッド１に押し付けるトップリング３と、研磨パッド１に研磨液（スラリー）を供給するための研磨液供給機構４とを備えている。

研磨テーブル２は、テーブル軸５を介してその下方に配置されるテーブルモータ６に連結されており、このテーブルモータ６により研磨テーブル２が矢印で示す方向に回転されるようになっている。研磨パッド１は研磨テーブル２の上面に貼付されており、研磨パッド１の上面が基板Ｗを研磨する研磨面１ａを構成している。トップリング３はトップリングシャフト７の下端に固定されている。トップリング３は、その下面に真空吸着により基板Ｗを保持できるように構成されている。トップリングシャフト７は、トップリングアーム８内に設置された図示しない回転機構に連結されており、トップリング３はこの回転機構によりトップリングシャフト７を介して回転駆動されるようになっている。

研磨装置は、研磨パッド１をドレッシングするためのドレッシング装置２４をさらに備えている。ドレッシング装置２４は、研磨パッド１の研磨面１ａに摺接されるドレッサ２６と、ドレッサ２６を支持するドレッサアーム２７と、ドレッサアーム２７を旋回させるドレッサ旋回軸２８とを備えている。ドレッサアーム２７の旋回に伴って、ドレッサ２６は研磨面１ａ上を揺動する。ドレッサ２６の下面は、ダイヤモンド粒子などの多数の砥粒からなるドレッシング面を構成する。ドレッサ２６は、研磨面１ａ上を揺動しながら回転し、研磨パッド１を僅かに削り取ることにより研磨面１ａをドレッシングする。研磨パッド１のドレッシング中、純水供給ノズル２５から純水が研磨パッド１の研磨面１ａ上に供給される。

研磨装置は、霧状の洗浄流体を研磨パッド１の研磨面１ａに噴射して研磨面１ａを洗浄するアトマイザ４０をさらに備えている。洗浄流体は、洗浄液（通常は純水）を少なくとも含む流体である。より具体的には、洗浄流体は、洗浄液と気体（例えば、窒素ガスなどの不活性ガス）との混合流体、または洗浄液のみから構成される。アトマイザ４０は、研磨パッド１（または研磨テーブル２）の半径方向に沿って延びており、支持軸４９によって支持されている。この支持軸４９は研磨テーブル２の外側に位置している。アトマイザ４０は、研磨パッド１の研磨面１ａの上方に位置している。アトマイザ４０は、高圧の洗浄流体を研磨面１ａに噴射することにより、研磨パッド１の研磨面１ａから研磨屑および研磨液に含まれる砥粒を除去する。

次に、研磨液供給機構４について図２および図３を参照しつつ説明する。図２は研磨液供給機構４を示す概略図である。図３は図１に示す研磨装置を上から見た図である。図２に示すように、研磨液供給機構４は、研磨液を研磨パッド１上に供給するためのスラリー供給ノズル１０と、研磨液をスラリー供給ノズル１０に移送する移送管１２と、研磨液中に含まれる粗大粒子を捕捉するフィルタ１４とを備えている。フィルタ１４は、所定のサイズ以上の粗大粒子を捕捉するように構成されている。フィルタ１４は移送管１２に接続されており、移送管１２を流れる研磨液はフィルタ１４を通過するようになっている。

移送管１２はスラリー供給ノズル１０に接続されており、フィルタ１４を通過した研磨液はスラリー供給ノズル１０に流入するようになっている。図３に示すように、スラリー供給ノズル１０はノズル旋回軸１１に固定されており、ノズル旋回軸１１を中心として旋回可能に構成されている。スラリー供給ノズル１０は、研磨パッド１の外に研磨液を排出する待避位置Ｐ１と研磨パッド１の上方の供給位置Ｐ２との間を移動可能に構成されている。待避位置Ｐ１には、研磨パッド１の外に配置されたドレイン口３０が設けられている。ドレイン口３０は一例であり、研磨液を廃棄または回収するための構造体を待避位置Ｐ１に設けてもよい。

研磨液供給機構４は、研磨液の物理量の１つである流量を調整するレギュレータ１６と、研磨液の流量を測定する流量計１８と、レギュレータ１６の動作を制御する制御部２２とを備えている。レギュレータ１６は例えば電空レギュレータであり、流量計１８はレギュレータ１６内に配置されている。流量計１８はレギュレータ１６の外部に設けられていてもよい。レギュレータ１６の上流側には移送管１２を開閉する開閉弁２０が設けられており、レギュレータ１６の下流側にはフィルタ１４が設けられている。開閉弁２０、レギュレータ１６、およびフィルタ１４は、この順に直列に配列されているが、レギュレータ１６の上流側にフィルタ１４を設けてもよい。

開閉弁２０およびレギュレータ１６は制御部２２に接続されている。開閉弁２０は、制御部２２からの指令に従って移送管１２を開閉するように構成されている。流量計１８は流量の測定値を制御部２２に送るように構成されている。制御部２２は、流量の測定値に基づいて、研磨液の流量を調整するようにレギュレータ１６に指令を出す。レギュレータ１６は制御部２２からの指令に従って、移送管１２内の研磨液の流量を調整する。

基板Ｗの研磨は次のように行われる。まず、スラリー供給ノズル１０を図３に示す待避位置Ｐ１から研磨パッド１上方の供給位置Ｐ２に移動させる。次いで、トップリング３および研磨テーブル２をそれぞれ図１の矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給機構４のスラリー供給ノズル１０から研磨液を研磨パッド１上に供給する。この状態で、トップリング３は基板Ｗを研磨パッド１の研磨面１ａに押し付ける。基板Ｗの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液の化学成分の化学的作用により研磨される。

基板Ｗの研磨後、トップリング３が基板Ｗを研磨パッド１の研磨面１ａに押し付けた状態で、純水が純水供給ノズル２５から研磨パッド１上に供給され、基板Ｗの表面から研磨液を除去する。このように、純水を研磨パッド１上に供給しながら基板Ｗを研磨パッド１に摺接させる工程を、水研磨という。この水研磨では基板Ｗは実質的には研磨されない。水研磨時の基板Ｗに与える押し付け荷重は、研磨液の存在下で基板Ｗを研磨しているときの押し付け荷重よりも小さく設定される。基板Ｗの水研磨後、基板Ｗを保持したトップリング３を研磨テーブル２の外側に移動させ、次いで、ドレッサ２６はその軸心まわりに回転しながら、研磨パッド１の研磨面１ａ上を揺動する。ドレッサ２６は、研磨パッド１を僅かに削り取ることにより研磨パッド１をドレッシングする。研磨パッド１のドレッシング中、純水供給ノズル２５から純水が研磨パッド１上に供給される。

フィルタ１４の入口側と出口側との圧力差が大きいと、圧力のオーバーシュートが生じる。この圧力のオーバーシュートとは、研磨液がフィルタ１４に流入し始めるときに、研磨液の圧力が瞬間的に上昇する現象をいう。このオーバーシュートによってフィルタ１４に捕捉されている粗大粒子が押し出され、研磨パッド１上に排出される。研磨液の流量と圧力との間には相関関係が成立するため、研磨液の流量の変化に依存して圧力も変化する。したがって、研磨液の流量を徐々に増加させることでフィルタ１４の入口側と出口側との圧力差を小さくすることができ、オーバーシュートを防止することができる。

図４は第１の実施形態を示すグラフである。図４の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図４に示すように、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達するまで研磨液の流量は所定の初期値ＩＦから所定の増加率で増加される。初期値ＩＦは０であってもよい。研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達した後は、研磨液の流量は一定に維持される。研磨液の流量が所定の設定値Ｆに保たれた状態で、基板Ｗが研磨パッド１上で研磨される。

具体的な研磨液の供給動作について説明する。スラリー供給ノズル１０を供給位置Ｐ２に位置させた状態で、制御部２２からの指令に従って開閉弁２０が開かれ、研磨液の供給が開始される。研磨液の供給が開始された後、制御部２２は、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達するまで研磨液の流量を徐々に増加するようにレギュレータ１６に指令を発する。レギュレータ１６は制御部２２からの指令を受けて、研磨液の流量を徐々に増加させる。そして、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達すると、制御部２２は、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに維持されるようにレギュレータ１６を制御する。このように、研磨液の流量は徐々に増加するので、フィルタ１４の入口側と出口側との間の圧力差の急激な増加が防止され、フィルタ１４に捕捉された粗大粒子が研磨パッド１上に排出されることが防止される。結果として、基板Ｗの表面にスクラッチが発生することが防止される。

研磨液の供給が始まる前にスラリー供給ノズル１０を待避位置Ｐ１に移動させ、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達するまで、フィルタ１４を通過した研磨液を研磨パッド１の外に設けられたドレイン口３０内に排出してもよい。または、フィルタ１４を通過した研磨液を回収し、研磨液供給機構４に戻して再利用してもよい。研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達したらスラリー供給ノズル１０は研磨パッド１の上方の供給位置Ｐ２に移動され、研磨液は研磨パッド１上に供給される。スラリー供給ノズル１０をこのように移動させることで、フィルタ１４に捕捉された粗大粒子が研磨パッド１上に排出されることがより確実に防止される。

図５は粗大粒子の排出量を示すグラフであり、第１の実施形態に従って実施された実験結果を示している。図５に示す比較例は、従来の研磨液供給方法に従ってフィルタ１４から排出された粗大粒子の量を示している。横軸は研磨された基板の枚数を表しており、縦軸はフィルタ１４から排出された粗大粒子の量を表している。従来の研磨液供給方法では、基板研磨のために設定された流量で研磨液の供給が開始される。図５に示すように、研磨液の流量を徐々に増加させることで、粗大粒子の排出量を大幅に低減することができる。さらに、図５から、研磨される基板の枚数に拘わらず、粗大粒子の排出量が低く保たれていることが分かる。

図６は第１の実施形態の変形例を示すグラフである。図６の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図６に示すように、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達するまで、研磨液の流量は初期値ＩＦから段階的に徐々に増加される。制御部２２は、研磨液の流量が段階的に徐々に増加するようにレギュレータ１６を制御する。そして、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達した後は、研磨液の流量は一定に維持される。

図７は第１の実施形態の他の変形例を示すグラフである。図７の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図７に示すように、研磨液が所定の設定値Ｆに達するまで、研磨液の流量は曲線（二次曲線）を描くように増加する。制御部２２は、研磨液の流量が二次曲線に沿って増加するようにレギュレータ１６を制御する。そして、研磨液の流量が所定の設定値Ｆに達した後は、研磨液の流量は一定に維持される。

図８は第２の実施形態を示すグラフである。図８の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図８に示すように、基板Ｗの研磨が始まる前に、研磨液は間欠的にフィルタ１４を通過させられる。その後、研磨液の流量は一定に維持され、研磨液はフィルタ１４を通じて連続的に研磨パッド１に供給される。この状態で、基板Ｗが研磨される。フィルタ１４を間欠的に通過させるときの研磨液の流量は、基板Ｗを研磨しているときの研磨液の流量と同じである。以下の説明では、研磨液を間欠的にフィルタ１４を通過させることを、研磨液の間欠供給ということがある。

上述した第１の実施形態の目的は、研磨液の流量を徐々に増加させて、フィルタ１４に捕捉された粗大粒子が研磨パッド１上に排出されることを防止することである。これに対し、第２の実施形態の目的は、研磨液を間欠的にフィルタ１４に供給し、フィルタ１４に捕捉された粗大粒子を積極的にフィルタ１４から除去することである。すなわち、研磨液を間欠的に供給すると、フィルタ１４の入口側と出口側との圧力差が繰り返し大きくなり、圧力のオーバーシュートが生じる。このようなオーバーシュートに伴い、粗大粒子をフィルタ１４から押し出す力が瞬間的にフィルタ１４に作用するため、フィルタ１４に捕捉された粗大粒子がフィルタ１４から除去される。

このような研磨液の間欠供給は、フィルタ１４から粗大粒子を除去するフィルタクリーニング工程である。ここで、研磨液を間欠的（または断続的）にフィルタ１４を通過させるとは、研磨液の流量を第１の値と該第１の値よりも大きい第２の値との間で交互に切り替えながら研磨液をフィルタ１４に流すことをいう。第１の値は０であってもよい。フィルタクリーニング工程中に、第１の値と第２の値を変化させてもよい。

フィルタクリーニング工程は、基板Ｗを研磨していないときに行われる。「基板Ｗを研磨していないとき」の例としては、基板Ｗの研磨前、基板Ｗの水研磨中、研磨パッド１のドレッシング中、アトマイザ４０による研磨面１ａの洗浄中、および研磨装置の待機運転中が挙げられる。研磨装置の待機運転は、研磨パッド１上に基板が存在していなく、かつ研磨パッド１のドレッシングも研磨面１ａの洗浄も行われていないときの研磨装置の運転状態である。

制御部２２は、研磨装置が待機運転中であるか否かを判断するように構成されてもよい。研磨装置が待機運転中であることを制御部２２が判断すると、制御部２２は研磨液の間欠供給を開始するように開閉弁２０を制御する。そして、開閉弁２０はその開閉動作を所定回数行うことによって研磨液を間欠的にフィルタ１４に流し、これによってフィルタ１４内の粗大粒子を除去する。このように、研磨装置の待機運転中に研磨液が供給されるので、粗大粒子が除去されたフィルタ１４を使用して新たな基板の研磨を実行することができる。

研磨液の間欠供給は、待避位置Ｐ１または供給位置Ｐ２のいずれで行ってもよい。研磨液の間欠供給を供給位置Ｐ２で行う場合、粗大粒子が研磨パッド１上に落下してしまうため、研磨液の間欠供給が終了した後、パッド洗浄機構により研磨パッド１の研磨面１ａが洗浄される。本実施形態では、パッド洗浄機構は、上述したドレッサ２４と純水供給ノズル２５との組み合わせ、またはアトマイザ４０から構成されている。

研磨液の間欠供給を待避位置Ｐ１で行う場合、フィルタ１４を通過した研磨液は研磨パッド１の外に設けられたドレイン口３０内に排出される。または、フィルタ１４を通過した研磨液は回収され、研磨液供給機構４に戻されて再利用される。この場合、研磨パッド１上に粗大粒子が落下することはないため、研磨パッド１を洗浄する工程を省略することができる。研磨装置のスループットを向上させる観点から研磨液の間欠供給を待避位置Ｐ１で行うことが好ましい。

具体的な研磨液の供給動作について説明する。基板Ｗが研磨されていないとき、フィルタクリーニング工程が行われる。すなわち、開閉弁２０の開閉動作が所定の回数行われる。開閉弁２０の開閉が繰り返されるに伴い、研磨液の供給および供給の停止が繰り返される。このようにして研磨液が間欠的にフィルタ１４を通過する。フィルタクリーニング工程において、研磨液が供給される時間間隔は、研磨液の供給が停止される時間間隔よりも長く設定されている。開閉弁２０の開閉動作が繰り返される上記所定の回数、すなわち、研磨液の供給および供給の停止が繰り返される回数は、少なくとも１回である。図８に示す例では、研磨液の供給および供給の停止（開閉弁２０の開閉動作）は、３回繰り返されている。フィルタクリーニング工程が終了すると、予め設定された流量で研磨液が研磨パッド１上に供給されながら、基板Ｗが研磨パッド１上で研磨される。

図９は第２の実施形態に従って実施されたフィルタクリーニング工程後の粗大粒子の排出量を示すグラフである。図９に示す比較例は、従来の研磨液供給方法に従ってフィルタ１４から排出された粗大粒子の量を示している。横軸は研磨された基板の枚数を表しており、縦軸はフィルタクリーニングされたフィルタ１４から排出された粗大粒子の量を表している。図９から分かるように、予め研磨液を間欠的にフィルタ１４を通過させることで、研磨中にフィルタ１４から排出される粗大粒子の量が大幅に低減される。

図１０は第２の実施形態の変形例を示すグラフであり、図１１は第２の実施形態の他の変形例を示すグラフである。図１０および図１１の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図１０に示すように、間欠供給時における研磨液の流量を基板Ｗの研磨時における研磨液の流量よりも大きくしてもよい。図１１に示すように、間欠供給時における研磨液の流量を基板Ｗの研磨時における研磨液の流量よりも小さくしてもよい。

図１２は第３の実施形態を示すグラフである。図１２の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図１２に示すように、基板Ｗを研磨する前に、所定の時間Ｔ１の間、研磨時の流量以上の研磨液がフィルタ１４に連続的に供給される。フィルタ１４内を大流量で通過する研磨液は、フィルタ１４に捕捉された粗大粒子をフィルタ１４から除去することができる。すなわち、研磨時の流量以上の流量で研磨液をフィルタ１４に供給すると、フィルタ１４の入口側と出口側との圧力差が大きくなり、粗大粒子をフィルタ１４から押し出す力が連続的にフィルタ１４に作用する。このため、フィルタ１４に捕捉された粗大粒子がフィルタ１４から除去される。以下の説明では、研磨液を研磨時の流量以上の流量でフィルタ１４内を通過させることを、研磨液の大流量供給ということがある。

このような研磨液の大流量供給は、フィルタ１４から粗大粒子を除去するフィルタクリーニング工程である。このフィルタクリーニング工程は、基板Ｗを研磨していないときに行われる。研磨液の大流量供給は、図３に示す待避位置Ｐ１、供給位置Ｐ２のいずれで行ってもよい。研磨液の大流量供給を供給位置Ｐ２で行う場合、粗大粒子が研磨パッド１上に落下してしまうため、研磨液の供給が終了した後、上述したパッド洗浄機構により研磨パッド１の研磨面１ａが洗浄される。本実施形態では、パッド洗浄機構は、上述したドレッサ２４と純水供給ノズル２５との組み合わせ、またはアトマイザ４０から構成されている。

研磨液の大流量供給を待避位置Ｐ１で行う場合、フィルタ１４を通過した研磨液は研磨パッド１の外に設けられたドレイン口３０内に排出される。または、フィルタ１４を通過した研磨液は回収され、研磨液供給機構４に戻されて、再利用される。この場合は、研磨パッド１上に粗大粒子が落下することはないため、研磨パッド１を洗浄する工程を省略することができる。研磨装置のスループットを向上させる観点から、研磨液の大流量供給を待避位置Ｐ１で行うことが好ましい。

具体的な研磨液の供給動作について説明する。所定時間Ｔ１の間、開閉弁２０が開かれ、研磨時の流量よりも高い所定の流量で研磨液がフィルタ１４に供給される。研磨液の流量は、制御部２２からの指令に従ってレギュレータ１６によって制御される。この研磨液の大流量供給は、上述したフィルタクリーニング工程であり、これは所定時間Ｔ１だけ行われる。フィルタクリーニング工程後、制御部２２は、研磨液の流量が基板研磨用の設定値（上述した設定値Ｆに相当）まで低下するようにレギュレータ１６を制御する。そして、研磨液が上記設定値で研磨パッド１上に供給されながら、基板Ｗが研磨パッド１上で研磨される。

図１３は第３の実施形態に従って実施されたフィルタクリーニング工程後の粗大粒子の排出量を示すグラフである。図１３に示す比較例は、従来の研磨液供給方法に従ってフィルタ１４から排出された粗大粒子の量を示している。横軸は研磨された基板の枚数を表しており、縦軸はフィルタクリーニングされたフィルタ１４から排出された粗大粒子の量を表している。図１３から分かるように、予め研磨液を大流量でフィルタ１４を通過させることで、研磨中にフィルタ１４から排出される粗大粒子の量が大幅に低減される。

図１４に示すように、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせてもよい。図１４の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図１４に示すように、研磨液の流量が所定の設定値に達するまで流量は初期値から徐々に増加される。研磨液の流量が所定の設定値に達した後は、研磨液の流量は一定に維持され、この状態で基板Ｗが研磨される。基板Ｗの研磨が終了すると、研磨液の供給が停止される。研磨された基板Ｗは次の工程へ搬送される。

次の基板が研磨パッド１に搬送されるまで、研磨液がフィルタ１４に間欠的に供給され、フィルタ１４内の粗大粒子が除去される。図１４に示す例では、研磨液を間欠供給するときの研磨液の流量は基板の研磨時の流量と同じである。研磨液の間欠供給は、研磨液の供給および研磨液の供給の停止から構成される。この研磨液の供給および研磨液の供給の停止が所定の回数繰り返された後、次の基板が研磨パッド１に搬送され、再び、所定の設定値に達するまで研磨液の流量が所定の初期値から徐々に増加される。研磨液の流量が所定の設定値に達した後は、研磨液の流量は一定に維持され、この状態で基板が研磨パッド１上で研磨される。

図１５に示すように、第１の実施形態と第２の実施形態の変形例とを組み合わせてもよい。図１５の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図１５に示すように、研磨液の流量が所定の設定値に達するまで研磨液の流量は初期値から徐々に増加される。研磨液の流量が所定の設定値に達した後は、研磨液の流量は一定に維持され、この状態で基板Ｗが研磨される。基板Ｗの研磨が終了すると、研磨液の供給が停止される。研磨された基板Ｗは次の工程へ搬送される。

次の基板が研磨パッド１に搬送されるまで、研磨液がフィルタ１４に間欠的に供給され、フィルタクリーニング工程が行われる。図１５に示す例では、フィルタクリーニング工程の初期段階での研磨液の流量は、基板の研磨時での研磨液の流量よりも大きく、研磨液の供給および研磨液の供給の停止が繰り返されるたびに研磨液の流量が低下し、フィルタクリーニング工程の最終段階での研磨液の流量は、基板の研磨時での研磨液の流量よりも小さい。フィルタクリーニング工程が終了した後、次の基板が研磨パッド１に搬送され、再び、所定の設定値に達するまで研磨液の流量が所定の初期値から徐々に増加される。研磨液の流量が所定の設定値に達した後は、研磨液の流量は一定に維持され、この状態で基板が研磨パッド１上で研磨される。

図１６に示すように、第１の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせてもよい。図１６の横軸は時間を表しており、縦軸は研磨液の流量を表している。図１６に示すように、所定の設定値に達するまで研磨液の流量が所定の初期値から徐々に増加される。研磨液の流量が所定の設定値に達した後は、研磨液の流量は一定に維持され、この状態で基板Ｗが研磨される。基板Ｗの研磨が終了すると、研磨液の供給が停止される。研磨された基板Ｗは次の工程へ搬送される。

次の基板が研磨される前、基板の研磨時の流量以上の研磨液が所定の時間Ｔ２の間フィルタ１４に連続的に供給され、フィルタ１４内の粗大粒子が除去される。所定の時間Ｔ２が経過すると、研磨液の流量は所定の初期値まで一旦減少され、再び所定の設定値に達するまで研磨液の流量が徐々に増加される。研磨液の流量が所定の設定値に達した後は、研磨液の流量は一定に維持され、この状態で次の基板が研磨パッド１上で研磨される。

図１７に示すように、研磨液供給機構４は、流量計１８の代わりに圧力計３２を備えてもよい。この実施形態では、レギュレータ１６は、制御部２２からの指令に従って研磨液の圧力を調整するように構成される。圧力計３２はレギュレータ１６の外部に設けられていてもよい。研磨液の流量と圧力との間には相関関係が成立するため、研磨液の圧力は研磨液の流量と同じように変化する。すなわち、研磨液の流量が増加すれば研磨液の圧力も増加し、研磨液の流量が減少すれば研磨液の圧力も減少する。したがって、研磨液の圧力は、上述した図４乃至図１６に示す流量と同様の挙動を示す。このため、研磨液の圧力に関するグラフは省略する。研磨液の流量および圧力は、どちらも研磨液の物理量である。監視すべき物理量は予め選択され、選択された物理量（すなわち、流量または圧力）に基づいて研磨液供給機構４が構成される。

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。

１ 研磨パッド
２ 研磨テーブル
３ トップリング
４ 研磨液供給機構
５ テーブル軸
６ テーブルモータ
７ トップリングシャフト
８ トップリングアーム
１０ スラリー供給ノズル
１１ ノズル旋回軸
１２ 移送管
１４ フィルタ
１６ レギュレータ
１８ 流量計
２０ 開閉弁
２２ 制御部
２４ ドレッシング装置
２５ 純水供給ノズル
２６ ドレッサ
２７ ドレッサアーム
２８ ドレッサ旋回軸
３０ ドレイン口
３２ 圧力計
４０ アトマイザ
４９ 支持軸

Claims (24)

1. 基板を研磨する研磨方法において、
   研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させながら、フィルタに前記研磨液を通過させ、
   前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする研磨方法。
2. 前記研磨液の物理量が前記所定の設定値に達した後、前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
3. 前記研磨液の物理量が前記所定の設定値に達するまで、前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給することを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
4. 前記研磨液の物理量が前記所定の設定値に達するまで、前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッドの外に排出する、または回収することを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
5. 基板を研磨する研磨方法において、
   前記基板を研磨していないときに、研磨液をフィルタに間欠的に通過させるフィルタクリーニング工程を行い、
   前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする研磨方法。
6. 前記フィルタクリーニング工程中に前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッドの外に排出する、または回収することを特徴とする請求項５に記載の研磨方法。
7. 前記フィルタクリーニング工程中に前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給し、
   前記研磨パッドに洗浄流体を供給して前記研磨パッドから前記研磨液を除去し、
   前記フィルタを通過した研磨液を前記研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする請求項５に記載の研磨方法。
8. 前記フィルタクリーニング工程後に、前記研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させながら、前記フィルタに前記研磨液を通過させ、
   前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の研磨方法。
9. 基板を研磨する研磨方法において、
   前記基板を研磨していないときに、研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量を、前記基板の研磨時の前記物理量よりも大きい値に保ちつつ、前記研磨液をフィルタに連続的に通過させるフィルタクリーニング工程を行い、
   前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする研磨方法。
10. 前記フィルタクリーニング工程中に前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッドの外に排出する、または回収することを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
11. 前記フィルタクリーニング工程中に前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給し、
    前記研磨パッドに洗浄流体を供給して前記研磨パッドから前記研磨液を除去し、
    前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
12. 前記フィルタクリーニング工程後に、前記物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させながら、前記フィルタに前記研磨液を通過させ、
    前記フィルタを通過した前記研磨液を研磨パッド上に供給しながら前記研磨パッド上で前記基板を研磨することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の研磨方法。
13. 研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
    基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、
    前記研磨パッドに研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、
    前記研磨液供給機構は、
    前記研磨液を前記研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルと、
    前記スラリー供給ノズルに接続されたフィルタと、
    前記フィルタを通過する前記研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量を調整するレギュレータとを備え、
    前記レギュレータは、前記物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させることを特徴とする研磨装置。
14. 前記物理量が前記所定の設定値に達した後、前記研磨液供給機構が前記研磨液を前記研磨パッドに供給しながら、前記トップリングは前記基板を前記研磨パッドに押し付けて前記基板を研磨することを特徴とする請求項１３に記載の研磨装置。
15. 前記物理量が前記所定の設定値に達するまで、前記スラリー供給ノズルは前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給することを特徴とする請求項１４に記載の研磨装置。
16. 前記物理量が前記所定の設定値に達するまで、前記スラリー供給ノズルは前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッドの外に排出するように動作することを特徴とする請求項１４に記載の研磨装置。
17. 研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
    基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、
    前記研磨パッドに研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、
    前記研磨液供給機構は、
    前記研磨液を前記研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルと、
    前記研磨液を前記スラリー供給ノズルに移送する移送管と、
    前記移送管を開閉する開閉弁と、
    前記移送管に接続されたフィルタとを備え、
    前記基板を研磨していないときに、前記開閉弁はその開閉動作を所定の回数行うことで前記研磨液に前記フィルタを間欠的に通過させることを特徴とする研磨装置。
18. 前記スラリー供給ノズルは、前記フィルタを間欠的に通過した前記研磨液を前記研磨パッドの外に排出するように動作することを特徴とする請求項１７に記載の研磨装置。
19. 前記研磨パッド上に洗浄流体を供給するパッド洗浄機構をさらに備え、
    前記スラリー供給ノズルは、前記フィルタを間欠的に通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給し、
    前記パッド洗浄機構は、前記研磨パッドに前記洗浄流体を供給して前記研磨パッドから前記研磨液を除去することを特徴とする請求項１７に記載の研磨装置。
20. 前記研磨液供給機構は、前記フィルタを通過する前記研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量を調整するレギュレータをさらに備え、
    前記開閉弁がその開閉動作を所定の回数行った後、前記レギュレータは、前記物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の研磨装置。
21. 研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
    基板を前記研磨パッドに押し付けるトップリングと、
    前記研磨パッドに研磨液を供給するための研磨液供給機構とを備え、
    前記研磨液供給機構は、
    前記研磨液を前記研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルと、
    前記スラリー供給ノズルに接続されたフィルタと、
    前記フィルタを通過する前記研磨液の流量および圧力のうちのいずれか一方である前記研磨液の物理量を調整するレギュレータとを備え、
    前記研磨液供給機構は、前記基板を研磨していないときに、前記研磨液の物理量を、前記基板の研磨時の前記物理量よりも大きい値に保ちつつ、前記研磨液をフィルタに連続的に通過させるフィルタクリーニング工程を実行することを特徴とする研磨装置。
22. 前記スラリー供給ノズルは、前記フィルタクリーニング工程中に前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッドの外に排出するように動作することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
23. 前記研磨パッド上に洗浄流体を供給するパッド洗浄機構をさらに備え、
    前記スラリー供給ノズルは、前記フィルタクリーニング工程中に前記フィルタを通過した前記研磨液を前記研磨パッド上に供給し、
    前記パッド洗浄機構は、前記研磨パッドに前記洗浄流体を供給して前記研磨パッドから前記研磨液を除去することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
24. 前記フィルタクリーニング工程後、前記レギュレータは、前記物理量が所定の設定値に達するまで前記物理量を増加させることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載の研磨装置。

Images