JP2020168677A

JP2020168677A - Dressing device and dressing method

Info

Publication number: JP2020168677A
Application number: JP2019071036A
Authority: JP
Inventors: 和田　雄高; Taketaka Wada; 雄高和田; 佳圻蔡; Chia-Chi Tsai
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2020-10-15

Abstract

To provide a dressing device which can scrape a surface of a polishing pad finely.SOLUTION: A dressing device 30 includes a dresser assembly 34 which dresses a surface 10a of a polishing pad 10. The dresser assembly 34 includes: a dresser 31 having fixed abrasive grains; a dresser arm 32 which holds the dresser 31; and an ultrasonic vibration device 33 which is connected to the dresser arm 32 and vibrates the dresser 31 with ultrasonic waves.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ドレッシング装置およびドレッシング方法に関するものである。 The present invention relates to a dressing apparatus and a dressing method.

研磨テーブル上の研磨パッドの研磨面にドレッシング部材を押し付けて、研磨パッドの研磨面に付着した砥液や研磨屑を除去しつつ、研磨面の平坦化および目立て（ドレッシング）を行うドレッシング装置が知られている（特許文献１参照）。 A dressing device that flattens and sharpens (dressing) the polished surface while removing the abrasive liquid and polishing debris adhering to the polished surface of the polishing pad by pressing the dressing member against the polishing surface of the polishing pad on the polishing table. (See Patent Document 1).

特開２０１０−１７２９９６号公報JP-A-2010-172996 特開平７−２２３１６２号公報JP-A-7-223162 特開２００３−２８２５０６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-282506

しかしながら、一般的なドレッシング装置を用いて、研磨パッドの研磨面に対するドレッシングを行う場合、研磨パッドの表面を緻密に削ることは困難である。研磨パッドの表面を緻密に削ることは、研磨装置の性能を高めるという観点から非常に重要である。 However, when dressing the polished surface of the polishing pad using a general dressing device, it is difficult to precisely scrape the surface of the polishing pad. Precisely scraping the surface of the polishing pad is very important from the viewpoint of improving the performance of the polishing apparatus.

そこで、本発明は、研磨パッドの表面を緻密に削ることができるドレッシング装置およびドレッシング方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a dressing apparatus and a dressing method capable of finely scraping the surface of a polishing pad.

一態様では、研磨パッドの表面をドレッシングするドレッサアッセンブリを備えたドレッシング装置であって、前記ドレッサアッセンブリは、固定砥粒を有するドレッサと、前記ドレッサを保持するドレッサアームと、前記ドレッサアームに連結され、かつ前記ドレッサを超音波で振動させる超音波振動装置と、を備える、ドレッシング装置が提供される。 In one aspect, it is a dressing device including a dresser assembly that dresses the surface of a polishing pad, and the dresser assembly is connected to a dresser having fixed abrasive grains, a dresser arm holding the dresser, and the dresser arm. Also provided is a dressing device comprising an ultrasonic vibrating device that vibrates the dresser with ultrasonic waves.

一態様では、前記固定砥粒は、前記ドレッサの外周面に固定されたダイヤモンド砥粒である。
一態様では、前記研磨パッドの表面に対する前記ドレッサアームの傾斜角度は、０度から１５度の範囲内である。
一態様では、前記ドレッサは、四角形状を有している。 In one aspect, the fixed abrasive grains are diamond abrasive grains fixed to the outer peripheral surface of the dresser.
In one aspect, the angle of inclination of the dresser arm with respect to the surface of the polishing pad is in the range of 0 to 15 degrees.
In one aspect, the dresser has a quadrangular shape.

一態様では、前記ドレッシング装置は、前記ドレッサに連結され、かつ前記ドレッサを鉛直方向に移動させる鉛直移動装置と、前記ドレッサに連結され、かつ前記ドレッサを水平方向に移動させる水平移動装置と、を備えている。
一態様では、前記ドレッシング装置は、前記研磨パッドの表面に第１表面粗さを形成する第１ドレッシング工程を実行する第１ドレッサアッセンブリと、前記第１表面粗さよりも細かい粗さを有する第２表面粗さを形成する第２ドレッシング工程を実行する、前記ドレッサアッセンブリに相当する第２ドレッサアッセンブリと、を備えている。 In one aspect, the dressing device comprises a vertical moving device that is connected to the dresser and moves the dresser in the vertical direction, and a horizontal moving device that is connected to the dresser and moves the dresser in the horizontal direction. I have.
In one aspect, the dressing apparatus has a first dressing assembly that performs a first dressing step of forming a first surface roughness on the surface of the polishing pad, and a second having a roughness finer than the first surface roughness. It includes a second dresser assembly corresponding to the dresser assembly, which performs a second dressing step of forming the surface roughness.

一態様では、研磨パッドが保持された研磨テーブルを回転させ、固定砥粒を有するドレッサを超音波で振動させながら、前記ドレッサを前記研磨パッドの表面に摺接させて、前記研磨パッドをドレッシングする、ドレッシング方法が提供される。 In one aspect, the polishing table on which the polishing pad is held is rotated, and the dresser having fixed abrasive grains is vibrated by ultrasonic waves, and the dresser is brought into sliding contact with the surface of the polishing pad to dress the polishing pad. , Dressing methods are provided.

一態様では、前記ドレッシング中に、前記ドレッサを超音波で水平方向に振動させる。
一態様では、前記ドレッシング中に、前記ドレッサを超音波で振動させつつ、前記研磨パッドの中心から前記研磨パッドの周縁部まで、前記ドレッサを移動させる。
一態様では、前記ドレッサの外周面に固定されたダイヤモンド砥粒を有する前記ドレッサを前記研磨パッドに摺接させて、前記研磨パッドをドレッシングする。 In one aspect, the dresser is ultrasonically vibrated horizontally during the dressing.
In one aspect, during the dressing, the dresser is moved from the center of the polishing pad to the peripheral edge of the polishing pad while vibrating the dresser with ultrasonic waves.
In one aspect, the dresser having diamond abrasive grains fixed to the outer peripheral surface of the dresser is brought into sliding contact with the polishing pad to dress the polishing pad.

一態様では、四角形状を有する前記ドレッサを前記研磨パッドに摺接させて、前記研磨パッドをドレッシングする。
一態様では、前記研磨パッドの表面に第１表面粗さを形成する第１ドレッシング工程と、前記第１表面粗さよりも細かい粗さを有する第２表面粗さを形成する第２ドレッシング工程と、を備える。 In one aspect, the dresser having a quadrangular shape is brought into sliding contact with the polishing pad to dress the polishing pad.
In one aspect, a first dressing step of forming a first surface roughness on the surface of the polishing pad, a second dressing step of forming a second surface roughness having a roughness finer than the first surface roughness, and the like. To be equipped.

ドレッシング装置は、超音波振動装置によってドレッサを超音波振動させることができる。したがって、ドレッシング装置は、研磨パッドの表面を緻密に削ることができる。 The dressing device can ultrasonically vibrate the dresser by an ultrasonic vibrating device. Therefore, the dressing device can finely scrape the surface of the polishing pad.

研磨装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of a polishing apparatus. 図２（ａ）は、ドレッサをドレッサアームの軸方向から見た図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ａ方向から見た図である。FIG. 2A is a view of the dresser viewed from the axial direction of the dresser arm. FIG. 2B is a view seen from the direction of arrow A in FIG. 2A. 水平移動装置を上から見た図である。It is the figure which looked at the horizontal moving device from the top. 研磨パッドの表面をドレッシングするドレッサを示す図である。It is a figure which shows the dresser which dresses the surface of a polishing pad. ドレッシング装置の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the other embodiment of a dressing apparatus. ドレッシング装置の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the other embodiment of a dressing apparatus.

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。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings described below, the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図１は、研磨装置１の一実施形態を示す図である。図１に示すように、研磨装置１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Ｗを研磨パッド１０に摺接させて、基板Ｗを研磨するトップリング装置２０と、研磨パッド１０の表面（すなわち、研磨面）１０ａを目立て（ドレッシング）するドレッシング装置３０と、を備えている。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the polishing apparatus 1. As shown in FIG. 1, the polishing device 1 includes a polishing table 11 that supports the polishing pad 10, a top ring device 20 that grinds the substrate W by sliding a substrate W such as a wafer against the polishing pad 10, and polishing. A dressing device 30 that sharpens (dresses) the surface (that is, the polished surface) 10a of the pad 10 is provided.

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はテーブルモータ１２に連結されている。テーブルモータ１２は、研磨テーブル１１および研磨パッド１０を矢印で示す方向に回転されるようになっている。 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 the table motor 12. The table motor 12 rotates the polishing table 11 and the polishing pad 10 in the directions indicated by the arrows.

トップリング装置２０は、基板Ｗ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、を備えている。トップリング駆動軸２２は、モータ（図示しない）に連結されている。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に伝達される。このようにして、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 top ring device 20 includes a top ring head 21 that holds the substrate W and presses it against the upper surface of the polishing pad 10, and a top ring drive shaft 22 that is connected to the top ring head 21. The top ring drive shaft 22 is connected to a motor (not shown). The rotation of this motor is transmitted to the top ring head 21 via the top ring drive shaft 22. In this way, the top ring head 21 rotates about the top ring drive shaft 22 in the direction indicated by the arrow.

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Ｗを保持する基板保持面を構成している。基板Ｗは、トップリングヘッド２１の下面に保持される。トップリング駆動軸２２は、エアシリンダなどの上下動アクチュエータ（図示しない）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 for holding the substrate W by vacuum suction or the like. The substrate W is held on the lower surface of the top ring head 21. The top ring drive shaft 22 is connected to a vertical actuator (not shown) such as an air cylinder. Therefore, the top ring head 21 moves up and down via the top ring drive shaft 22 by the vertical movement actuator.

研磨装置１は、液体（研磨液および／またはドレッシング液）を研磨パッド１０の表面１０ａに供給する液体供給装置２５をさらに備えている。液体供給装置２５（より具体的には、液体供給装置２５のノズル２５ａ）は、研磨パッド１０の中心の上方（図１では、研磨パッド１０の中心軸線ＣＬ上）に配置されている。液体供給装置２５は、研磨液（スラリー）を研磨パッド１０に供給するための研磨液供給機構と、ドレッシング液（例えば純水）を研磨パッド１０に供給するためのドレッシング液供給機構とに連結されている。 The polishing device 1 further includes a liquid supply device 25 that supplies a liquid (polishing liquid and / or dressing liquid) to the surface 10a of the polishing pad 10. The liquid supply device 25 (more specifically, the nozzle 25a of the liquid supply device 25) is arranged above the center of the polishing pad 10 (in FIG. 1, on the central axis CL of the polishing pad 10). The liquid supply device 25 is connected to a polishing liquid supply mechanism for supplying a polishing liquid (slurry) to the polishing pad 10 and a dressing liquid supply mechanism for supplying a dressing liquid (for example, pure water) to the polishing pad 10. ing.

基板Ｗ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Ｗ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の表面１０ａには研磨液が供給され、トップリングヘッド２１により基板Ｗが研磨パッド１０の表面１０ａ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。 Polishing of the substrate W is performed as follows. The substrate W 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 surface 10a of the polishing pad 10, and the substrate W is pressed against the surface 10a of the polishing pad 10 by the top ring head 21. The surface (lower surface) of the substrate is polished by the mechanical polishing action of the abrasive grains contained in the polishing solution and the chemical polishing action of the polishing solution.

ドレッシング装置３０は、研磨パッド１０の表面１０ａに摺接され、かつ固定砥粒を有するドレッサ３１と、ドレッサ３１を保持するドレッサアーム３２と、ドレッサアーム３２に連結され、かつドレッサ３１を超音波で振動（本実施形態では、水平振動）させる超音波振動装置３３と、を備えている。これらドレッサ３１、ドレッサアーム３２、および超音波振動装置３３の組み合わせは、ドレッサアッセンブリ３４と呼ばれてもよい。 The dressing device 30 is connected to the dresser 31 which is slidably contacted with the surface 10a of the polishing pad 10 and has fixed abrasive grains, the dresser arm 32 which holds the dresser 31, and the dresser arm 32, and the dresser 31 is ultrasonically connected. An ultrasonic vibration device 33 for vibrating (horizontal vibration in the present embodiment) is provided. The combination of the dresser 31, the dresser arm 32, and the ultrasonic vibrating device 33 may be referred to as a dresser assembly 34.

図２（ａ）は、ドレッサ３１をドレッサアーム３２の軸方向から見た図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ａ方向から見た図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ドレッサ３１は、四角形状（より具体的には、長方形状）を有しており、ドレッサアーム３２に直接接続されている。研磨パッド１０をドレッシングするときには、ドレッサ３１は、研磨パッド１０の表面１０ａに対して垂直に配置される。すなわち、ドレッサ３１は、中心軸線ＣＬに対して平行に配置された状態で、研磨パッド１０をドレッシングする。 FIG. 2A is a view of the dresser 31 as viewed from the axial direction of the dresser arm 32. FIG. 2B is a view seen from the direction of arrow A in FIG. 2A. As shown in FIGS. 2A and 2B, the dresser 31 has a rectangular shape (more specifically, a rectangular shape) and is directly connected to the dresser arm 32. When dressing the polishing pad 10, the dresser 31 is arranged perpendicular to the surface 10a of the polishing pad 10. That is, the dresser 31 dresses the polishing pad 10 in a state of being arranged parallel to the central axis CL.

図１に示す実施形態では、ドレッサ３１の長手方向の長さは、超音波振動装置３３のハウジング３３ｂ（後述する）の直径よりも長い。したがって、ハウジング３３ｂが研磨パッド１０の表面１０ａに接触することなく、ドレッサ３１は研磨パッド１０の表面１０ａに垂直に接触する。 In the embodiment shown in FIG. 1, the length of the dresser 31 in the longitudinal direction is longer than the diameter of the housing 33b (described later) of the ultrasonic vibration device 33. Therefore, the dresser 31 comes into vertical contact with the surface 10a of the polishing pad 10 without the housing 33b coming into contact with the surface 10a of the polishing pad 10.

ドレッサ３１の外周面３１ａは、固定砥粒を保持している。この固定砥粒は、例えば、ダイヤモンド砥粒である。図２（ｂ）に示すように、ドレッサ３１は、研磨パッド１０の表面１０ａに摺接される下面（ドレッシング面）３１ｂを有している。ドレッサ３１の下面３１ｂは、ドレッサ３１の外周面３１ａの一部である。 The outer peripheral surface 31a of the dresser 31 holds fixed abrasive grains. The fixed abrasive grains are, for example, diamond abrasive grains. As shown in FIG. 2B, the dresser 31 has a lower surface (dressing surface) 31b that is slidably contacted with the surface 10a of the polishing pad 10. The lower surface 31b of the dresser 31 is a part of the outer peripheral surface 31a of the dresser 31.

図１に示すように、ドレッシング装置３０は、ドレッサアッセンブリ３４（より具体的には、ドレッサ３１）に連結され、かつドレッサ３１を鉛直方向に移動させる鉛直移動装置３５と、ドレッサアッセンブリ３４（より具体的には、ドレッサ３１）に連結され、かつドレッサ３１を水平方向に移動させる水平移動装置３６と、を備えている。鉛直移動装置３５および水平移動装置３６のそれぞれの一例として、リニアモータとリニアレールとの組み合わせ、またはラックアンドピニオンを挙げることができる。鉛直移動装置３５および水平移動装置３６は、ドレッサ３１の位置制御ユニットである。 As shown in FIG. 1, the dressing device 30 is connected to the dresser assembly 34 (more specifically, the dresser 31), and has a vertical moving device 35 that moves the dresser 31 in the vertical direction, and a dresser assembly 34 (more specifically). It is provided with a horizontal moving device 36 which is connected to the dresser 31) and moves the dresser 31 in the horizontal direction. As an example of each of the vertical moving device 35 and the horizontal moving device 36, a combination of a linear motor and a linear rail, or a rack and pinion can be mentioned. The vertical moving device 35 and the horizontal moving device 36 are position control units of the dresser 31.

鉛直移動装置３５は、研磨パッド１０に対して垂直方向（本実施形態では、鉛直方向）に延びる鉛直ベース４０と、鉛直ベース４０に対して相対的に移動する鉛直アクチュエータ４１と、を備えている。図１に示すように、鉛直アクチュエータ４１および超音波振動装置３３は、連結部材４２を介して互いに連結されている。超音波振動装置３３は、超音波振動子３３ａと、超音波振動子３３ａを収容するハウジング３３ｂと、を備えている。連結部材４２は、超音波振動装置３３のハウジング３３ｂおよび鉛直アクチュエータ４１に固定されている。 The vertical moving device 35 includes a vertical base 40 extending in a direction perpendicular to the polishing pad 10 (in the present embodiment, a vertical direction), and a vertical actuator 41 that moves relative to the vertical base 40. .. As shown in FIG. 1, the vertical actuator 41 and the ultrasonic vibration device 33 are connected to each other via a connecting member 42. The ultrasonic vibration device 33 includes an ultrasonic vibrator 33a and a housing 33b for accommodating the ultrasonic vibrator 33a. The connecting member 42 is fixed to the housing 33b of the ultrasonic vibration device 33 and the vertical actuator 41.

鉛直アクチュエータ４１が鉛直ベース４０に沿って上下方向に移動すると、連結部材４２とともに、ドレッサアッセンブリ３４は研磨パッド１０に近接する方向および離間する方向に移動する。鉛直アクチュエータ４１は、その移動によって、ドレッサ３１の研磨パッド１０に対する接触圧力を制御する。 When the vertical actuator 41 moves in the vertical direction along the vertical base 40, the dresser assembly 34 moves in the direction toward and away from the polishing pad 10 together with the connecting member 42. The vertical actuator 41 controls the contact pressure of the dresser 31 with respect to the polishing pad 10 by its movement.

図３は、水平移動装置３６を上から見た図である。図３では、研磨パッド１０およびドレッシング装置３０以外の要素の図示は省略されている。図１および図３に示すように、水平移動装置３６は、研磨パッド１０に対して平行方向（本実施形態では、水平方向）に延びる水平ベース４５と、水平ベース４５に対して相対的に移動する水平アクチュエータ４６と、を備えている。 FIG. 3 is a top view of the horizontal moving device 36. In FIG. 3, elements other than the polishing pad 10 and the dressing device 30 are not shown. As shown in FIGS. 1 and 3, the horizontal moving device 36 moves relative to the horizontal base 45 and the horizontal base 45 extending in the parallel direction (horizontal direction in this embodiment) with respect to the polishing pad 10. The horizontal actuator 46 is provided.

水平アクチュエータ４６は鉛直ベース４０に固定されている。したがって、水平アクチュエータ４６が水平ベース４５に沿って水平方向に移動すると、鉛直移動装置３５およびドレッサアッセンブリ３４は一体的に、研磨パッド１０の半径方向に移動する。水平アクチュエータ４６は、その移動によって、研磨パッド１０に対するドレッサ３１のドレッシング位置を制御する。水平ベース４５は、研磨パッド１０の外側まで延びている。したがって、ドレッサ３１は、研磨パッド１０上のドレッシング位置と、研磨パッド１０の外側の待機位置との間を移動することができる。 The horizontal actuator 46 is fixed to the vertical base 40. Therefore, when the horizontal actuator 46 moves horizontally along the horizontal base 45, the vertical movement device 35 and the dresser assembly 34 integrally move in the radial direction of the polishing pad 10. The horizontal actuator 46 controls the dressing position of the dresser 31 with respect to the polishing pad 10 by its movement. The horizontal base 45 extends to the outside of the polishing pad 10. Therefore, the dresser 31 can move between the dressing position on the polishing pad 10 and the standby position outside the polishing pad 10.

研磨パッド１０の表面１０ａのドレッシングは、基板Ｗの研磨中に行ってもよく、または基板Ｗの研磨前に行ってもよい。研磨パッド１０の表面１０ａをドレッシングする場合、ドレッサ３１は、水平移動装置３６によって研磨パッド１０の上方の位置まで移動する。研磨パッド１０（および研磨テーブル１１）がテーブルモータ１２によって回転された状態で、ドレッサ３１は、鉛直移動装置３５によって、研磨パッド１０に近接する方向に移動する。 The dressing of the surface 10a of the polishing pad 10 may be performed during the polishing of the substrate W, or may be performed before the polishing of the substrate W. When dressing the surface 10a of the polishing pad 10, the dresser 31 is moved to a position above the polishing pad 10 by the horizontal moving device 36. With the polishing pad 10 (and the polishing table 11) rotated by the table motor 12, the dresser 31 is moved in a direction close to the polishing pad 10 by the vertical moving device 35.

超音波振動装置３３は、その駆動により、ドレッサアーム３２と平行な方向（本実施形態では、水平方向）に、ドレッサ３１を超音波振動させる。したがって、研磨パッド１０が回転された状態で、ドレッサ３１は、超音波で振動しつつ、研磨パッド１０の表面１０ａに摺接する。超音波振動装置３３は、ドレッサ３１が研磨パッド１０に接触する前にドレッサ３１を振動させてもよく、またはドレッサ３１が研磨パッド１０に接触した後にドレッサ３１を振動させてもよい。 By driving the ultrasonic vibration device 33, the dresser 31 is ultrasonically vibrated in a direction parallel to the dresser arm 32 (horizontal direction in the present embodiment). Therefore, in a state where the polishing pad 10 is rotated, the dresser 31 is in sliding contact with the surface 10a of the polishing pad 10 while vibrating with ultrasonic waves. The ultrasonic vibrating device 33 may vibrate the dresser 31 before the dresser 31 contacts the polishing pad 10, or may vibrate the dresser 31 after the dresser 31 comes into contact with the polishing pad 10.

ドレッサ３１は、水平移動装置３６によって、研磨パッド１０の半径方向に往復移動しつつ、超音波振動装置３３によって、超音波振動する。このようにして、ドレッサ３１は、研磨パッド１０の表面１０ａをドレッシングする。研磨パッド１０のドレッシング中、ドレッサ３１は、超音波で振動されつつ、研磨パッド１０の回転中において、研磨パッド１０の中心から研磨パッド１０の周縁部１０ｂまで水平移動される。結果として、ドレッシング装置３０は、研磨パッド１０の表面１０ａの全体をドレッシングすることができる。 The dresser 31 reciprocates in the radial direction of the polishing pad 10 by the horizontal movement device 36, and ultrasonically vibrates by the ultrasonic vibration device 33. In this way, the dresser 31 dresses the surface 10a of the polishing pad 10. During dressing of the polishing pad 10, the dresser 31 is horizontally moved from the center of the polishing pad 10 to the peripheral edge portion 10b of the polishing pad 10 while the polishing pad 10 is rotating while being vibrated by ultrasonic waves. As a result, the dressing device 30 can dress the entire surface 10a of the polishing pad 10.

図４は、研磨パッド１０の表面１０ａをドレッシングするドレッサ３１を示す図である。図４に示すように、ドレッサ３１の外周面３１ａの下面３１ｂには、固定砥粒Ｄが固定されている。固定砥粒Ｄは、水平方向に超音波振動しつつ、研磨パッド１０の表面１０ａに食い込み、研磨パッド１０をドレッシングする。このようにして、研磨パッド１０の表面１０ａには、細かな溝が形成される。 FIG. 4 is a diagram showing a dresser 31 that dresses the surface 10a of the polishing pad 10. As shown in FIG. 4, fixed abrasive grains D are fixed to the lower surface 31b of the outer peripheral surface 31a of the dresser 31. The fixed abrasive grains D bite into the surface 10a of the polishing pad 10 while ultrasonically vibrating in the horizontal direction, and dress the polishing pad 10. In this way, fine grooves are formed on the surface 10a of the polishing pad 10.

本実施形態では、ドレッサ３１の研磨パッド１０に対する接触圧力は、６．９ｋＰａ（すなわち、１ＰＳＩ）以下である。一実施形態では、接触圧力は、１．４ｋＰａ（すなわち、０．２ＰＳＩ）から６．９ｋＰａ（すなわち、１ＰＳＩ）までの範囲内で決定されてもよい。なお、ドレッサ３１の接触圧力の範囲は、１．４ｋＰａから６．９ｋＰａまでの範囲には限定されない。例えば、ドレッサ３１の接触圧力は、１３．８ｋＰａ（すなわち、２ＰＳＩ）以下であってもよい。 In the present embodiment, the contact pressure of the dresser 31 with respect to the polishing pad 10 is 6.9 kPa (that is, 1 PSI) or less. In one embodiment, the contact pressure may be determined in the range of 1.4 kPa (ie 0.2 PSI) to 6.9 kPa (ie 1 PSI). The contact pressure range of the dresser 31 is not limited to the range from 1.4 kPa to 6.9 kPa. For example, the contact pressure of the dresser 31 may be 13.8 kPa (ie, 2PSI) or less.

ドレッサ３１の接触圧力が６．９ｋＰａ以下である場合、研磨パッド１０の表面１０ａに形成される溝の深さは、約１μｍである。一実施形態では、ドレッシング装置３０は、ドレッサ３１の研磨パッド１０に対する接触圧力を測定する圧力センサ（面圧計）を備えてもよい。この場合、ドレッシング装置３０は、圧力センサに測定される接触圧力が上記範囲内になるように、鉛直移動装置３５を制御する。 When the contact pressure of the dresser 31 is 6.9 kPa or less, the depth of the groove formed on the surface 10a of the polishing pad 10 is about 1 μm. In one embodiment, the dressing device 30 may include a pressure sensor (surface pressure gauge) that measures the contact pressure of the dresser 31 with respect to the polishing pad 10. In this case, the dressing device 30 controls the vertical moving device 35 so that the contact pressure measured by the pressure sensor is within the above range.

一般的なドレッシング装置を使用した場合、研磨パッド１０の表面１０ａを緻密に削ることは困難である。本実施形態によれば、ドレッシング装置３０は、超音波振動装置３３によってドレッサ３１を超音波振動させることができるため、研磨パッド１０の表面１０ａを緻密に削ることができる。結果として、研磨装置１は、その性能を向上させることができる。 When a general dressing device is used, it is difficult to precisely scrape the surface 10a of the polishing pad 10. According to the present embodiment, since the dressing device 30 can ultrasonically vibrate the dresser 31 by the ultrasonic vibration device 33, the surface 10a of the polishing pad 10 can be finely scraped. As a result, the polishing device 1 can improve its performance.

また、一般的なドレッサの接触圧力は、本実施形態におけるドレッサ３１の接触圧力よりも大きい。したがって、単位時間あたりの削り量（すなわち、カットレート）が大きくなってしまう。本実施形態によれば、ドレッシング装置３０は、研磨パッド１０に対するドレッサ３１の接触圧力を比較的小さくすることができる。したがって、ドレッシング装置３０は、カットレートを小さくすることができ、結果として、研磨パッド１０の長寿命化を実現することができる。 Further, the contact pressure of the general dresser is larger than the contact pressure of the dresser 31 in the present embodiment. Therefore, the amount of scraping per unit time (that is, the cut rate) becomes large. According to the present embodiment, the dressing device 30 can make the contact pressure of the dresser 31 with respect to the polishing pad 10 relatively small. Therefore, the dressing device 30 can reduce the cut rate, and as a result, can realize a long life of the polishing pad 10.

図１に示すように、研磨装置１は、研磨パッド１０の上方に配置されたドレッシング監視装置５０と、ドレッシング監視装置５０に電気的に接続された制御装置５１と、を備えてもよい。一実施形態では、ドレッシング監視装置５０は、接触式または非接触式の表面粗さ測定器であってもよい。この場合、ドレッシング監視装置５０は、研磨パッド１０の表面粗さを測定し、測定結果を示す電気信号を制御装置５１に送る。制御装置５１は、ドレッシング監視装置５０による測定結果に基づいて、ドレッシング装置３０による研磨パッド１０のドレッシングの完了を判断する。制御装置５１は、ドレッシングの完了を決定づける研磨パッド１０の表面粗さを予め記憶している。 As shown in FIG. 1, the polishing device 1 may include a dressing monitoring device 50 arranged above the polishing pad 10 and a control device 51 electrically connected to the dressing monitoring device 50. In one embodiment, the dressing monitoring device 50 may be a contact or non-contact surface roughness measuring device. In this case, the dressing monitoring device 50 measures the surface roughness of the polishing pad 10 and sends an electric signal indicating the measurement result to the control device 51. The control device 51 determines the completion of dressing of the polishing pad 10 by the dressing device 30 based on the measurement result by the dressing monitoring device 50. The control device 51 stores in advance the surface roughness of the polishing pad 10 that determines the completion of dressing.

一実施形態では、ドレッシング監視装置５０は、研磨パッド１０の表面１０ａを撮像する撮像装置であってもよい。この場合、制御装置５１は、ドレッシングの完了を決定づける研磨パッド１０の表面１０ａの画像を予め記憶している。この画像は、例えば、図４に示すような細かな溝が形成された研磨パッド１０の表面１０ａの画像である。 In one embodiment, the dressing monitoring device 50 may be an imaging device that images the surface 10a of the polishing pad 10. In this case, the control device 51 stores in advance an image of the surface 10a of the polishing pad 10 that determines the completion of dressing. This image is, for example, an image of the surface 10a of the polishing pad 10 in which fine grooves are formed as shown in FIG.

一実施形態では、ドレッシング監視装置５０は、ドレッサ３１の高さを測定する高さセンサであってもよい。制御装置５１は、ドレッシングの完了を決定づけるドレッサ３１の高さを予め記憶している。制御装置５１は、ドレッサ３１の高さが目標の高さに達した時に、ドレッシングの完了を決定する。 In one embodiment, the dressing monitoring device 50 may be a height sensor that measures the height of the dresser 31. The control device 51 stores in advance the height of the dresser 31 that determines the completion of dressing. The control device 51 determines the completion of dressing when the height of the dresser 31 reaches the target height.

一実施形態では、制御装置５１は、ドレッシング工程の実行時間に基づいて、ドレッシングの完了を決定してもよい。この場合、制御装置５１は、ドレッサ３１の振動の大きさと、ドレッサ３１の接触圧力と、ドレッシング工程の完了までに必要な時間との間の相関関係を予め記憶している。 In one embodiment, the control device 51 may determine the completion of dressing based on the execution time of the dressing step. In this case, the control device 51 stores in advance the correlation between the magnitude of vibration of the dresser 31, the contact pressure of the dresser 31, and the time required to complete the dressing process.

図５は、ドレッシング装置３０の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。上述した実施形態では、ドレッサ３１は、研磨パッド１０の表面１０ａと垂直に配置されている。図５に示すように、ドレッサ３１は、研磨パッド１０の表面１０ａに対して傾斜して配置されてもよい。 FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the dressing device 30. Since the configuration of the present embodiment not particularly described is the same as that of the above-described embodiment, the duplicated description will be omitted. In the above-described embodiment, the dresser 31 is arranged perpendicular to the surface 10a of the polishing pad 10. As shown in FIG. 5, the dresser 31 may be arranged at an angle with respect to the surface 10a of the polishing pad 10.

図５に示す実施形態では、研磨パッド１０の表面１０ａに対するドレッサアーム３２の傾斜角度θは、１５度である。図１および図５に示すように、研磨パッド１０の表面１０ａに対するドレッサアーム３２の傾斜角度は、０度から１５度の範囲内であってもよい。この場合であっても、ドレッシング装置３０は、実質的に、ドレッサ３１を超音波で水平振動させることができる。 In the embodiment shown in FIG. 5, the inclination angle θ of the dresser arm 32 with respect to the surface 10a of the polishing pad 10 is 15 degrees. As shown in FIGS. 1 and 5, the inclination angle of the dresser arm 32 with respect to the surface 10a of the polishing pad 10 may be in the range of 0 degrees to 15 degrees. Even in this case, the dressing device 30 can substantially vibrate the dresser 31 horizontally with ultrasonic waves.

一実施形態では、連結部材４２は、ドレッサアッセンブリ３４を回転させる回転装置であってもよい。この場合、ドレッシング装置３０は、ドレッサアーム３２の傾斜角度が上記範囲内になるように、回転装置としての連結部材４２の動作を制御する。 In one embodiment, the connecting member 42 may be a rotating device that rotates the dresser assembly 34. In this case, the dressing device 30 controls the operation of the connecting member 42 as the rotating device so that the inclination angle of the dresser arm 32 is within the above range.

図６は、ドレッシング装置３０の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図６に示す実施形態では、ドレッシング装置３０は、ドレッサアッセンブリ３４と、ドレッサアッセンブリ３４とは別個のドレッサアッセンブリ６４と、を備えている。 FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the dressing device 30. Since the configuration of the present embodiment not particularly described is the same as that of the above-described embodiment, the duplicated description will be omitted. In the embodiment shown in FIG. 6, the dressing device 30 includes a dresser assembly 34 and a dresser assembly 64 that is separate from the dresser assembly 34.

以下、本明細書において、ドレッサアッセンブリ６４を第１ドレッサアッセンブリ６４と呼ぶことがあり、ドレッサアッセンブリ３４を第２ドレッサアッセンブリ３４と呼ぶことがある。 Hereinafter, in the present specification, the dresser assembly 64 may be referred to as a first dresser assembly 64, and the dresser assembly 34 may be referred to as a second dresser assembly 34.

第１ドレッサアッセンブリ６４は、研磨パッド１０の表面１０ａに摺接されるドレッサ６１と、ドレッサ６１を回転自在に保持するドレッサ揺動アーム６２と、を備えている。ドレッサ揺動アーム６２は、ドレッサ揺動軸６３に支持されている。ドレッサ６１は、円板形状を有しており、その下面に固定砥粒が固定されている。この固定砥粒は、上述したドレッサ３１に固定された固定砥粒と同一の性質を有する砥粒であってもよく、または異なる性質を有する砥粒であってもよい。 The first dresser assembly 64 includes a dresser 61 that is slidably contacted with the surface 10a of the polishing pad 10, and a dresser swing arm 62 that rotatably holds the dresser 61. The dresser swing arm 62 is supported by the dresser swing shaft 63. The dresser 61 has a disk shape, and fixed abrasive grains are fixed to the lower surface thereof. The fixed abrasive grains may be abrasive grains having the same properties as the fixed abrasive grains fixed to the dresser 31 described above, or may be abrasive grains having different properties.

ドレッサ揺動軸６３は、研磨パッド１０の外側に配置されており、回転可能に構成されている。したがって、ドレッサ６１は、ドレッサ揺動軸６３の駆動により、研磨パッド１０上のドレッシング位置と研磨パッド１０の外側の待機位置との間を移動可能である。 The dresser swing shaft 63 is arranged outside the polishing pad 10 and is configured to be rotatable. Therefore, the dresser 61 can be moved between the dressing position on the polishing pad 10 and the standby position outside the polishing pad 10 by driving the dresser swing shaft 63.

図６に示す実施形態では、研磨パッド１０をドレッシングする場合、まず、第１ドレッサアッセンブリ６４は、研磨パッド１０の表面１０ａを粗くドレッシングする第１ドレッシング工程（粗ドレッシング工程）を実行し、その後、第２ドレッサアッセンブリ３４は、研磨パッド１０の表面１０ａを微細にドレッシングする第２ドレッシング工程（仕上げドレッシング工程）を実行する。トップリング装置２０は、第１ドレッシング工程と第２ドレッシング工程との間に基板Ｗを研磨する研磨工程を実行してもよい。 In the embodiment shown in FIG. 6, when dressing the polishing pad 10, the first dresser assembly 64 first executes a first dressing step (coarse dressing step) for roughly dressing the surface 10a of the polishing pad 10, and then the dressing pad 10. The second dresser assembly 34 executes a second dressing step (finish dressing step) of finely dressing the surface 10a of the polishing pad 10. The top ring device 20 may perform a polishing step of polishing the substrate W between the first dressing step and the second dressing step.

第１ドレッシング工程は、研磨パッド１０の表面１０ａに第１表面粗さを形成する工程であり、第２ドレッシング工程は、研磨パッド１０の表面１０ａに第２表面粗さを形成する工程である。第１ドレッシング工程は、新品の研磨パッド１０をドレッシングするための工程であってもよい。第１表面粗さを示す数値は、第２表面粗さを有する数値よりも大きい。したがって、「第１表面粗さは第２表面粗さよりも粗い」または「第２表面粗さは第１表面粗さよりも細かい」との表現が可能である。 The first dressing step is a step of forming the first surface roughness on the surface 10a of the polishing pad 10, and the second dressing step is a step of forming the second surface roughness on the surface 10a of the polishing pad 10. The first dressing step may be a step for dressing a new polishing pad 10. The numerical value indicating the first surface roughness is larger than the numerical value having the second surface roughness. Therefore, it is possible to express that "the first surface roughness is coarser than the second surface roughness" or "the second surface roughness is finer than the first surface roughness".

一実施形態では、第１ドレッシング工程を実行するために、ドレッシング装置３０は、研磨パッド１０に対するドレッサ６１の接触圧力を研磨パッド１０に対するドレッサ３１の接触圧力よりも大きくしてもよい。一実施形態では、第１ドレッシング工程を実行するために、ドレッサ６１は、ドレッサ３１よりも粗い固定砥粒を保持してもよい。このように、図６に示す実施形態では、ドレッシング装置３０は、２段階のドレッシング工程を実行することができる。 In one embodiment, in order to perform the first dressing step, the dressing apparatus 30 may make the contact pressure of the dresser 61 with respect to the polishing pad 10 greater than the contact pressure of the dresser 31 with respect to the polishing pad 10. In one embodiment, the dresser 61 may retain fixed abrasive grains that are coarser than the dresser 31 in order to perform the first dressing step. Thus, in the embodiment shown in FIG. 6, the dressing apparatus 30 can perform a two-step dressing step.

図６に示す実施形態では、第１ドレッサアッセンブリ６４と第２ドレッサアッセンブリ３４とは、異なる構造を有しているが、第１ドレッサアッセンブリ６４は、第２ドレッサアッセンブリ３４と同一の構造を有してもよい。 In the embodiment shown in FIG. 6, the first dresser assembly 64 and the second dresser assembly 34 have different structures, but the first dresser assembly 64 has the same structure as the second dresser assembly 34. You may.

図示しないが、ドレッシング装置３０は、単一のドレッサアッセンブリ３４によって、２段階のドレッシング工程を実行してもよい。一実施形態では、ドレッシング装置３０は、超音波振動装置３３の動作を停止させた状態で、第１接触圧力でドレッサ３１を研磨パッド１０に押し付けて、第１ドレッシング工程を実行する。その後、ドレッシング装置３０は、超音波振動装置３３を動作させた状態で、第１接触圧力よりも小さな第２接触圧力でドレッサ３１を研磨パッド１０に押し付けて、第２ドレッシング工程を実行してもよい。第１接触圧力と第２接触圧力との切り替えは、鉛直移動装置３５によって行われる。このようにして、ドレッシング装置３０は、２段階のドレッシング工程を実行することができる。 Although not shown, the dressing apparatus 30 may perform a two-step dressing step by a single dresser assembly 34. In one embodiment, the dressing device 30 executes the first dressing step by pressing the dresser 31 against the polishing pad 10 at the first contact pressure in a state where the operation of the ultrasonic vibration device 33 is stopped. After that, the dressing device 30 may execute the second dressing step by pressing the dresser 31 against the polishing pad 10 with a second contact pressure smaller than the first contact pressure while operating the ultrasonic vibration device 33. Good. Switching between the first contact pressure and the second contact pressure is performed by the vertical moving device 35. In this way, the dressing device 30 can perform a two-step dressing step.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。 The above-described embodiment is described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to carry out the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally performed by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments and should be the broadest scope according to the technical ideas defined by the claims.

１研磨装置
１０研磨パッド
１０ａ表面
１１研磨テーブル
１２テーブルモータ
２０トップリング装置
２１トップリングヘッド
２２トップリング駆動軸
２５液体供給装置
３０ドレッシング装置
３１ドレッサ
３１ａ外周面
３１ｂ下面
３２ドレッサアーム
３３超音波振動装置
３３ａ超音波振動子
３３ｂハウジング
３４ドレッサアッセンブリ
３５鉛直移動装置
３６水平移動装置
４０鉛直ベース
４１鉛直アクチュエータ
４２連結部材
４５水平ベース
４６水平アクチュエータ
５０ドレッシング監視装置
５１制御装置
６１ドレッサ
６２ドレッサ揺動アーム
６３ドレッサ揺動軸
６４ドレッサアッセンブリ 1 Polishing device 10 Polishing pad 10a Surface 11 Polishing table 12 Table motor 20 Top ring device 21 Top ring head 22 Top ring drive shaft 25 Liquid supply device 30 Dressing device 31 Dresser 31a Outer peripheral surface 31b Bottom surface 32 Dresser arm 33 Ultrasonic vibration device 33a Ultrasonic transducer 33b Housing 34 Dresser assembly 35 Vertical moving device 36 Horizontal moving device 40 Vertical base 41 Vertical actuator 42 Connecting member 45 Horizontal base 46 Horizontal actuator 50 Dressing monitoring device 51 Control device 61 Dresser 62 Dresser swing arm 63 Dresser swing Axis 64 Dresser Assembly

Claims

A dressing device equipped with a dresser assembly that dresses the surface of the polishing pad.
The dresser assembly is
With a dresser with fixed abrasive grains,
A dresser arm that holds the dresser and
A dressing device including an ultrasonic vibration device connected to the dresser arm and ultrasonically vibrating the dresser.

The dressing apparatus according to claim 1, wherein the fixed abrasive grains are diamond abrasive grains fixed to the outer peripheral surface of the dresser.

The dressing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the angle of inclination of the dresser arm with respect to the surface of the polishing pad is in the range of 0 degrees to 15 degrees.

The dressing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the dresser has a square shape.

The dressing device
A vertical moving device connected to the dresser and moving the dresser in the vertical direction,
The dressing device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a horizontal moving device connected to the dresser and moving the dresser in the horizontal direction.

The dressing device
A first dresser assembly that performs a first dressing step of forming a first surface roughness on the surface of the polishing pad,
Claims 1 to 5 include a second dressing assembly corresponding to the dresser assembly, which performs a second dressing step of forming a second surface roughness having a roughness finer than the first surface roughness. The dressing apparatus according to any one of the above.

Rotate the polishing table holding the polishing pad,
A dressing method in which a dresser having fixed abrasive grains is vibrated by ultrasonic waves, and the dresser is brought into sliding contact with the surface of the polishing pad to dress the polishing pad.

The dressing method according to claim 7, wherein the dresser is vibrated horizontally by ultrasonic waves during the dressing.

The dressing method according to claim 7 or 8, wherein during the dressing, the dresser is moved from the center of the polishing pad to the peripheral edge of the polishing pad while vibrating the dresser with ultrasonic waves.

The dressing method according to any one of claims 7 to 9, wherein the dresser having diamond abrasive grains fixed to the outer peripheral surface of the dresser is brought into sliding contact with the polishing pad to dress the polishing pad.

The dressing method according to any one of claims 7 to 10, wherein the dresser having a square shape is brought into sliding contact with the polishing pad to dress the polishing pad.

A first dressing step of forming a first surface roughness on the surface of the polishing pad,
The dressing method according to any one of claims 7 to 11, further comprising a second dressing step of forming a second surface roughness having a roughness finer than the first surface roughness.