JP3139616B2 - 研磨パッドのドレッシング装置 - Google Patents

研磨パッドのドレッシング装置

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隆穂 斉藤
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善之 清家
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置の研磨パ
ッドのドレッシング装置に係わり、特に、半導体ウェー
ハ研磨装置の研磨パッドに洗浄液を噴射して研磨パッド
をドレッシングする、研磨パッドのドレッシング装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェーハの研磨においては、アル
カリ性溶液にシリカ等からなる砥粒が懸濁した研磨液を
研磨パッド上に滴下しつつ、半導体ウェーハと研磨パッ
ドとを押し付けながら相対運動させる、化学的機械研磨
法が有力である。この研磨方法では、研磨液及び砥粒の
作用で半導体ウェーハ表面に生ずる反応生成物を、砥粒
及び研磨パッドによって擦り落とすことで、研磨が行わ
れる。研磨パッドには、滴下される研磨液を保持させる
ために多孔質の材料が用いられていて、研磨パッドの使
用を重ねるにつれて、前記反応生成物や砥粒等の研磨屑
が、研磨パッドの孔に徐々に蓄積する。この研磨パッド
の孔が目詰まりを起こすと研磨効率が著しく低下するの
で、所定の使用時間ごとに、この孔に詰まった研磨屑を
取り除くドレッシングが必要である。
【0003】従来、このドレッシングを行う装置とし
て、特開平3−10769号公報に開示された研磨布の
ドレッシング装置がある。このドレッシング装置は、高
圧の純水を複数のノズルから噴射して研磨布に均一に吹
きかけることによって、研磨布を洗浄するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ドレッシング装置には、研磨パッド内部に蓄積した研磨
屑と研磨パッド表層に浮き上がった研磨屑との両方を十
分に洗い流すことはできないという欠点がある。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたもので、研磨屑を
残すことなく研磨パッドを洗浄することができる、研磨
パッドのドレッシング装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決する為の手段】前記目的を達成するため
に、本発明の研磨パッドのドレッシング装置は、研磨装
置の研磨パッドに洗浄液を噴射して研磨パッドをドレッ
シングする、研磨パッドのドレッシング装置において、
掘り起こし用の第1のノズルと、洗い流し用の第2のノ
ズルとを設け、前記第1のノズルから噴射される洗浄液
によって、前記研磨パッド内部に蓄積した研磨屑を研磨
パッド表層に浮き上がらせ、前記第2のノズルから噴射
される洗浄液によって、研磨パッド表層に浮き上がった
研磨屑を洗い流すようにしたことを特徴とする。
【0006】本発明の研磨パッドのドレッシング装置で
は、第1のノズルによって、研磨パッドの深層に蓄積し
た研磨屑を掘り起こすように、研磨パッド上の狭い領域
に高速で洗浄液を衝突させる。そして、第2のノズルか
ら、第1のノズルから噴射される洗浄液の作用によって
研磨パッド表層に浮き上がってくる研磨屑を洗い流すよ
うに、広い領域に洗浄液を噴射する。これにより、研磨
パッドの深層まで洗浄することができるとともに、研磨
パッドの表層に研磨屑を残すことのない、効果的なドレ
ッシングを行うことができる。
【0007】また、本発明の研磨パッドのドレッシング
装置では、前記第1のノズルから噴射される洗浄液が衝
突する前記研磨パッド上の第1の領域は、前記第2のノ
ズルから噴射される洗浄液が衝突する前記研磨パッド上
の第2の領域に包含されるようにしている。これによ
り、第2のノズルからの噴射によって、第1のノズルか
らの噴射によって研磨パッド表層に浮き上がってくる研
磨屑を、さらに効果的に洗い流すことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る研磨パッドのドレッシング装置の好ましい実施の形
態について詳説する。図1及び図2に、本発明の第1の
実施の形態の研磨パッドのドレッシング装置10の要部
構造を示す。このドレッシング装置10は、純水等の洗
浄液をノズル13(第1のノズル)及びノズル14(第
2のノズル)から研磨装置の定盤52上の研磨パッド5
0に噴射することによって、研磨パッド50をドレッシ
ングするものである。各ノズルの噴射軸は、研磨パッド
50の表面に対して垂直に設定されている。
【0009】前記ノズル13及び14は、パイプ16を
介してポンプ18に接続されていて、このポンプ18
は、可撓性のホース20を介してタンク22に接続され
ている。タンク22に貯留された洗浄液は、ポンプ18
によって加圧されて前記ノズル13及び14に送られ、
前記研磨パッド50に向けて噴射される。前記ポンプ1
8は、サドル24上に設置されている。このサドル24
は、ベッド26上に設けられたレール28上に、矢印a
方向に移動自在に載せられているとともに、ベッド26
に支持されているエアシリンダ30に、ロッド32を介
して接続されている。したがって、エアシリンダ30を
作動させることによって、サドル24等を介して、ノズ
ル13及び14を矢印a方向に移動させることができ
る。
【0010】前記定盤52は、回転軸54を介して定盤
回転機構56に接続されていて、矢印b方向に回転され
る。この定盤52上に、前記研磨パッド50が接着され
ている。図3で、D1及びD2は、ドレッシング装置1
0から噴射される洗浄液が衝突する研磨パッド50上の
領域を示す。領域D1は、ノズル13から噴射される洗
浄液が衝突する領域であり、領域D2は、ノズル14か
ら噴射される洗浄液が衝突する領域である。前述したよ
うに、各ノズルの噴射軸は、研磨パッド50の表面に対
して垂直に設定されていて、各ノズルから噴射される洗
浄液は、研磨パッド50上の各ノズルの直下を中心とす
る各領域に衝突する。領域D1に衝突する洗浄液の速度
の、研磨パッド50の表面に垂直な方向の成分は、領域
D2に衝突する洗浄液の速度の、研磨パッド50の表面
に垂直な方向の成分よりも大きい。洗浄液の衝突速度及
び衝突領域の大きさは、ノズルへの洗浄液の供給圧力及
びノズルの形状を変えることによって、任意に調整する
ことができる。また、衝突領域の形状は、円形に限定さ
れることなく、ノズルの形状を変えることによって、楕
円形、扇形等に任意に調整することができる。
【0011】次に、以上のように構成されたドレッシン
グ装置10の動作について説明する。研磨パッド50を
用いた研磨作業が終了した後、エアシリンダ30を作動
させて、ノズル13及び14を研磨パッド50上に移動
させ、ポンプ18を作動させて、ノズル13及び14か
ら研磨パッド50に向けて洗浄液を噴射する。
【0012】洗浄液を研磨パッドの深層にまで到達させ
て、研磨パッドの内部に入り込んだ研磨屑を除去するた
めには、洗浄液を研磨パッド上の狭い領域に集中して強
く噴射する必要がある。一方、研磨パッド表層に浮き上
がってくる研磨屑を洗い流すためには、研磨パッド上に
広範囲にわたる洗浄液の流れを作らねばならないので、
比較的広い領域に洗浄液を噴射する必要がある。つま
り、ドレッシングを効果的に行うためには、洗浄液を狭
い領域に集中させる噴射と、洗浄液を広い領域に分散さ
せる噴射との、二種類の噴射を行う必要がある。このド
レッシング装置10では、ノズル13から噴射される洗
浄液は、領域D1に集中し、研磨パッド50の深層にま
で達して、研磨パッド50内部に蓄積した研磨屑を研磨
パッド50の表層に浮き上がらせる。また、ノズル14
から噴射される洗浄液は、領域D2に分散し、研磨パッ
ド50の表面に流れを形成して、研磨パッド50の表層
に浮き上がってくる研磨屑を洗い流す。
【0013】そして、洗浄液の噴射を行いながら、定盤
回転機構56によって研磨パッド50を回転させるとと
もに、エアシリンダ30によってノズル13及び14を
移動させる。これにより、領域D1及びD2は研磨パッ
ド50の全面を移動するので、研磨パッド50を全面に
わたってドレッシングすることができる。図4に、本発
明の第2の実施の形態の研磨パッドのドレッシング装置
11の、ノズル部分の構造を示す。図4において、図1
に示した第1の実施の形態の研磨パッドのドレッシング
装置10と同一もしくは類似の部材については、図1と
同一符号を付し、その説明は省略する。
【0014】このドレッシング装置11では、ノズル1
3の噴射軸cは、研磨パッド50の表面に対して垂直に
設定されている一方、ノズル14の噴射軸dは、前記噴
射軸cと角度θで交わるように設定されている。図5
の、領域D1は、ノズル13から噴射される洗浄液が衝
突する領域であり、領域D3は、ノズル14から噴射さ
れる洗浄液が衝突する領域である。領域D1に衝突する
洗浄液の速度の、研磨パッド50の表面に垂直な方向の
成分は、領域D3に衝突する洗浄液の速度の、研磨パッ
ド50の表面に垂直な方向の成分よりも大きい。このド
レッシング装置11では、ノズル14から噴射される研
磨液は、研磨パッド50の表面に対して斜めに衝突し、
矢印e方向に流れる。これにより、さらに効果的に、研
磨パッド50の表層の研磨屑を洗い流すことができる。
なお、本実施の形態において、噴射軸cと噴射軸dとが
なす角度θは、0°<θ<90°の範囲で任意に設定し
てよいが、角度θが大きい程、ノズル14から噴射され
る洗浄液が研磨パッド50表層の研磨屑を洗い流す効果
が高い。また、領域D3が領域D1を包含していなくて
も、領域D3に噴射された洗浄液が、領域D1方向に流
れて、領域D1付近の研磨屑を洗い流すようになってい
ればよい。
【0015】図6に、本発明の第3の実施の形態の研磨
パッドのドレッシング装置12の、ノズル部分の構造を
示す。図6において、図2に示した第1の実施の形態の
研磨パッドのドレッシング装置10と同一もしくは類似
の部材については、図1と同一符号を付し、その説明は
省略する。このドレッシング装置12では、ノズル13
及び14は、研磨パッド50の周方向に配列されてい
て、各ノズルの噴射軸は、研磨パッド50の表面に対し
て垂直に設定されている。
【0016】図7の、領域D1は、ノズル13から噴射
される洗浄液が衝突する領域であり、領域D2は、ノズ
ル14から噴射される洗浄液が衝突する領域である。各
領域の各中心は、研磨パッド50と同心の円上にある。
また、研磨パッド50は矢印b方向に回転しているの
で、研磨パッド50の、ノズル13からの噴射を受けた
部分は、矢印b方向に移動して、ノズル14からの噴射
を受ける。したがって、ノズル13から噴射された洗浄
液によって研磨パッド50表層に浮き上がってきた研磨
屑は、ノズル14から噴射された洗浄液によって洗い流
される。なお、本実施の形態において、領域D1が領域
D2に包含されるようにしてもよい。また、ノズル14
の噴射軸を、研磨パッド50の表面に対して斜めである
ように設定してもよい。
【0017】なお、以上の実施の形態においては、ノズ
ル13及び14の両方にパイプ16から同圧力の洗浄液
を供給する構成になっているが、これに限定されること
はない。例えば、ノズル13及び14の、何れか一方の
直前に、あるいは両方の直前に、圧力調整バルブを設け
て、各ノズルに供給される洗浄液の圧力を調整してもよ
い。また、各ノズルに、別々のポンプ及びパイプから、
異なる圧力の洗浄液を供給するようにしてもよい。
【0018】また、ノズル14に首振り運動をさせるた
めの機構を設け、ノズル14の噴射軸の方向を変化させ
ることによって、ノズル14から噴射される洗浄液が研
磨パッド50表面を洗い流す効果を高めるようにしても
よい。さらに、以上の説明においては、ドレッシングの
対象として、半導体ウェーハ研磨装置の研磨パッドを例
にとったが、これに限定されることなく、本発明の装置
を用いて、他の研磨装置の、研磨バフや多孔質の砥石等
をドレッシングすることができる。また、本発明の装置
は、金属、プラスチック、木材、布等を洗浄する、洗浄
装置に広く応用可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の研磨パッ
ドのドレッシング装置では、研磨パッド内部の研磨屑を
浮き上がらせるように洗浄液の噴射を行う掘り起こし用
のノズルと、研磨パッドの表層に浮き上がった研磨屑を
洗い流すように洗浄液の噴射を行う洗い流し用のノズル
とを設けたので、研磨パッドの深層から表層まで研磨屑
を残すことなく、効果的なドレッシングを行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の研磨パッドのドレ
ッシング装置の要部構造図
【図2】図1に示したドレッシング装置のノズル部分の
平面図
【図3】図1に示したドレッシング装置によって噴射さ
れる洗浄液が研磨パッド上に衝突する領域を示す説明図
【図4】本発明の第2の実施の形態の研磨パッドのドレ
ッシング装置のノズル部分を示す構造図
【図5】本発明の第2の実施の形態の研磨パッドのドレ
ッシング装置によって噴射される洗浄液が研磨パッド上
に衝突する領域を示す説明図
【図6】本発明の第3の実施の形態の研磨パッドのドレ
ッシング装置のノズル部分の平面図
【図7】本発明の第3の実施の形態の研磨パッドのドレ
ッシング装置によって噴射される洗浄液が研磨パッド上
に衝突する領域を示す説明図
【符号の説明】
10…ドレッシング装置 13…第1のノズル 14…第2のノズル 18…ポンプ 22…タンク 30…エアシリンダ 50…研磨パッド 52…定盤 56…定盤回転機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮地 計二 愛知県尾張旭市旭前町新田洞5050番地 旭サナック株式会社内 (72)発明者 清家 善之 愛知県尾張旭市旭前町新田洞5050番地 旭サナック株式会社内 (72)発明者 土肥 俊郎 埼玉県所沢市美原町3−2970−53 (56)参考文献 特開 平3−248532(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 37/00,53/095

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】研磨装置の研磨パッドに洗浄液を噴射して
    研磨パッドをドレッシングする、研磨パッドのドレッシ
    ング装置において、 掘り起こし用の第1のノズルと、洗い流し用の第2のノ
    ズルとを設け、 前記第1のノズルから噴射される洗浄液によって、前記
    研磨パッド内部に蓄積した研磨屑を研磨パッド表層に浮
    き上がらせ、前記第2のノズルから噴射される洗浄液に
    よって、研磨パッド表層に浮き上がった研磨屑を洗い流
    すようにしたことを特徴とする研磨パッドのドレッシン
    グ装置。
  2. 【請求項2】前記第1のノズルから噴射される洗浄液の
    前記研磨パッドへの衝突速度の前記研磨パッド表面に垂
    直な方向の成分は、前記第2のノズルから噴射される洗
    浄液の前記研磨パッドへの衝突速度の前記研磨パッド表
    面に垂直な方向の成分よりも大きいことを特徴とする請
    求項1記載の研磨パッドのドレッシング装置。
  3. 【請求項3】前記第1のノズルから噴射される洗浄液が
    衝突する前記研磨パッド上の第1の領域は、前記第2の
    ノズルから噴射される洗浄液が衝突する前記研磨パッド
    上の第2の領域よりも小さいことを特徴とする請求項1
    又は2記載の研磨パッドのドレッシング装置。
  4. 【請求項4】前記第1の領域は、前記第2の領域に包含
    されていることを特徴とする請求項3記載の研磨パッド
    のドレッシング装置。
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