JP3772946B2 - ドレッシング装置及び該ドレッシング装置を備えたポリッシング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ表面、特に半導体ウエハの上面に形成されたデバイスパターンを研磨クロス面に接触させて研磨して平坦化するポリッシング装置に係り、特にポリッシング装置におけるターンテーブルに貼付られた研磨クロスのドレッシングを行うドレッシング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化の一手段として所定成分の研磨液を供給しながら機械的研磨を行なう化学的機械的研磨処理（ＣＭＰ）など処理方法が実用化されている。
【０００３】
半導体ウエハ表面、特に半導体ウエハの上面に形成されたデバイスパターンを研磨し平坦化するポリッシング装置においては、ターンテーブル上面に貼付られた研磨クロスには、従来、不織布からなる研磨クロスを用いていた。
しかしながら、近年、ＩＣやＬＳＩの集積度が高くなるに従って、研磨後の研磨面の段差がより小さいことが要望されている。この段差の小さい研磨の要望に応えるため、研磨クロスに硬い材質のもの、例えば発泡ポリウレタンからなる研磨クロスを用いるようになってきた。
【０００４】
研磨クロスに半導体ウエハを接触させて、ターンテーブルを回転することによりポリッシングを行うと、研磨クロスには砥粒や研磨くずが付着し、また、研磨クロスの特性が変化して研磨性能が劣化してくる。このため、同一の研磨クロスを用いて半導体ウエハの研磨を繰り返すと研磨速度が低下し、また、研磨ムラが生じる等の問題がある。そこで、半導体ウエハの研磨の前後、または最中に研磨クロス面の表面状態を回復するドレッシングと称されるコンディショニングが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発泡ポリウレタン等からなる硬い研磨クロスをドレッシングする場合、通常、ダイヤモンド等の硬度の高い材質の工具を具備したドレッサーによって研磨クロスの表面をドレッシングしている。例えば、ダイヤモンドのドレッサーを使用する場合、研磨クロスはドレッシングのたびに削られていく。例えばＩＣ１０００（ロデール社製）などの発泡ポリウレタン製の研磨クロスは、毎回１μｍ以下の精度を要求されながら削られていく。このときの削られた研磨クロスの上面の形状（即ち、研磨面の形状）と、ポリッシングを行ったときの被研磨物の削れ形状には相関があり、研磨クロスが平坦な研磨面を形成していれば被研磨物は均一性よく研磨されていく。ところが、ドレッサーの姿勢が悪い場合や、ドレッサーから研磨クロスに加わる押圧力の分布が不均一の場合は研磨クロスが平坦に削られず、被研磨物が均一性よく研磨されないという問題があった。
【０００６】
上述のダイヤモンドのドレッサーで研磨クロスをドレッシングする場合、ドレッサーを研磨クロスに押付ける押圧力を小さくするほど研磨クロスの削れ量が小さくなり、研磨クロスの寿命の点から好ましいことが知られている。しかしながら、ドレッサーの押圧力を小さくするとドレッサーの姿勢が不安定になり、研磨クロスが平坦に削られず、研磨面にうねりが形成されるという問題点があった。本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ドレッサー本体の姿勢を電磁気力によって制御しながらターンテーブルの研磨面のドレッシングを行うことにより、ターンテーブルの研磨面の平坦度を高めることができるドレッシング装置及び該ドレッシング装置を備えたポリッシング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のドレッシング装置は、ポリッシング対象物と摺接するターンテーブル上の研磨面のドレッシングを行うドレッシング装置において、前記研磨面に接触して研磨面のドレッシングを行うドレッサー本体と、該ドレッサー本体に押圧力と駆動力を与えるドレッサー駆動軸と、該ドレッサー駆動軸からドレッサー本体へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部と、前記ドレッサー本体の前記ドレッサー駆動軸に対する姿勢を電磁気力により制御する姿勢制御手段とを設けたことを特徴とするものである。前記姿勢制御手段は、電磁気力により前記ドレッサー本体の姿勢を制御することができる。
【０００８】
また本発明のポリッシング装置は、ポリッシング対象物と摺接する研磨面を有するターンテーブルと、前記研磨面のドレッシングを行うドレッシング装置とを備えたポリッシング装置において、前記研磨面に接触して研磨面のドレッシングを行うドレッサー本体と、該ドレッサー本体に押圧力と駆動力を与えるドレッサー駆動軸と、該ドレッサー駆動軸からドレッサー本体へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部と、前記ドレッサー本体の前記ドレッサー駆動軸に対する姿勢を電磁気力により制御する姿勢制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、電磁気力を応用して研磨クロスの上面等の研磨面をドレッシングするドレッサーの姿勢を制御することにより、ドレッサーから研磨面に加わる押圧力の面圧分布を最適の状態にしてドレッシングを行い、平坦度の高い研磨面を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るドレッシング装置およびポリッシング装置の実施の形態を図１乃至図１１を参照して説明する。
図１はポリッシング装置の第１の実施形態の全体構成を示す縦断面図であり、図２はドレッシング装置の要部断面図である。
図１および図２に示すように、ポリッシング装置は、上面に研磨クロス２を貼ったターンテーブル１と、研磨クロス２のドレッシングを行うためのドレッシング装置５とを備えている。ドレッシング装置５は、研磨クロス２のドレッシングをするためのドレッサー６と、ドレッサー６を支持しかつドレッサー６に押圧力と回転駆動力とを与えるドレッサー駆動軸７と、ドレッサー駆動軸７からドレッサー６へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部８と、ドレッサー６の姿勢を制御する姿勢制御装置１１とから構成されている。また、ターンテーブル１の上方にはドレッシング液供給ノズル６０が設置されており、ドレッシング液供給ノズル６０によってターンテーブル１上の研磨クロス２上にドレッシング液が供給されるようになっている。研磨クロス２の上面は半導体ウエハの被研磨面と摺接する研磨面を構成している。
【００１１】
ドレッサー６は、図２に示すように、下部の保持板９Ａと上部の上部板９Ｂとからなるドレッサー本体９と、ドレッサー本体９の下面の凸部に形成されたダイヤモンド電着リング１０とからなっている。
【００１２】
前記ドレッサー駆動軸７は、図１に示すように、ドレッサーヘッド２１に固定されたドレッサー用エアシリンダ２２に連結されており、このドレッサー用エアシリンダ２２によってドレッサー駆動軸７は上下動し、ドレッサー６の下端面のダイヤモンド電着リング１０をターンテーブル１に押圧するようになっている。
【００１３】
また、ドレッサー駆動軸７はキー（図示せず）を介して回転筒２３に連結されており、この回転筒２３はその外周部にタイミングプーリ２４を有している。そして、タイミングプーリ２４は、タイミングベルト２５を介して、ドレッサーヘッド２１に固定されたドレッサー用モータ２６に設けられたタイミングプーリ２７に接続されている。したがって、ドレッサー用モータ２６を回転駆動することによってタイミングプーリ２７、タイミングベルト２５およびタイミングプーリ２４を介して回転筒２３およびドレッサー駆動軸７が一体に回転し、ドレッサー６が回転する。ドレッサーヘッド２１は、フレームに固定支持されたドレッサーヘッドシャフト２９によって支持されている。
【００１４】
一方、ドレッサー駆動軸７からドレッサー６へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部８は、ドレッサー６とドレッサー駆動軸７の互いの傾動を可能とする球面軸受機構４０と、ドレッサー駆動軸７の回転をドレッサー本体９に伝達する回転伝達機構４５とを有している。球面軸受機構４０は、ドレッサー駆動軸７の下端に固定された駆動フランジ４１の下面の中央に形成された球面状凹部４１ａと、上部板９Ｂの上面の中央に形成された球面状凹部９ａと、両凹部４１ａ，９ａ間に介装されたセラミックスのような高硬度材料からなるベアリングボール４２とから構成されている。
【００１５】
回転伝達機構４５は、駆動フランジ４１に固定された駆動ピン（図示せず）と上部板９Ｂに固定された被駆動ピン（図示せず）とから構成され、ドレッサー本体９が傾いても、被駆動ピンと駆動ピンは相対的に上下方向に移動可能であるため、互いの接触点をずらして係合し、ドレッサー駆動軸７の回転トルクをドレッサー本体９に確実に伝達する。
【００１６】
次に、ドレッサー６の姿勢を制御する姿勢制御装置１１を図２乃至図６を参照して説明する。図２は前述したようにドレッシング装置の要部断面図であり、図３は図２のIII−III線矢視図であり、図４は図３のIV−IV線断面図である。
図２および図３に示すように、姿勢制御装置１１は、ドレッサーヘッド２１に固定された電磁石コア１２と、電磁石コア１２より半径方向の外方に向けて突出する４つの磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、これら磁極１２ａ〜１２ｄに巻装された４つの電磁コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、磁極１２ａ〜１２ｄにギャップを有して対向した円筒状のターゲット１４とから構成されている。ターゲット１４はドレッサー本体９に固定されている。
【００１７】
図４に示すように、各磁極１２ａ〜１２ｄは、コ字形断面を有し、コ字形部の上部側に電磁コイル１３ａ〜１３ｄが巻装されている。磁極１２ａ〜１２ｄおよびターゲット１４はパーマロイ等の磁性材によって構成されている。図３に示すように、電磁コイル１３ａはＸ軸正方向側に配置され、電磁コイル１３ｂはＸ軸負方向側に配置されている。また電磁コイル１３ｃはＹ軸正方向側に配置され、電磁コイル１３ｄはＹ軸負方向側に配置されている。またＸ軸およびＹ軸に対して４５゜傾いた２つの軸Ｐ，Ｑ上には、上下２個の変位センサが対となった４対の変位センサ１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２が配置されている。各変位センサ対は、センサホルダ１７により保持されている。
【００１８】
図５は、姿勢制御装置１１を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。図示するように、制御部は、減算器３０及びコントローラ３１を具備し、該減算器３０にはドレッサーの姿勢の目標値と、センサ（変位センサ１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２）１５で検出され、座標変換部３５で変換された制御対象（ドレッサー６）の変位値α，βが入力され、その差が誤差信号ｅα，ｅβとしてコントローラ３１に入力される。ここでα，βはそれぞれ図６に示すように，Ｘ軸回りの傾き、Ｙ軸回りの傾きを示す。Ｘ軸、Ｙ軸は水平面内に位置している。この場合、ドレッサー６はベアリングボール４２を中心としてＸ軸回りの傾動およびＹ軸回りの傾動の複合運動となる。
【００１９】
誤差信号ｅα，ｅβ はＰＩＤ＋局部位相進み処理部３１−１で傾き制御及び減衰処理を受け、さらに振動除去のためノッチフィルタ３１−２を通って電圧指令信号Ｖα，Ｖβ に変換される。そして座標変換部３１−３で姿勢制御装置用の制御信号Ｖｘｕ，Ｖｙｕに変換されて駆動部３２に供給される。
【００２０】
駆動部３２は電磁コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとこれらを励磁する駆動回路２４で構成されている。上記信号Ｖｘｕ，Ｖｙｕのそれぞれは各駆動回路２４に供給され、該各駆動回路２４でターゲット１４を図３に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向へ変位させるための励磁電流Ｉｘｕ＋，Ｉｘｕ−，Ｉｙｕ＋，Ｉｙｕ−に変換され、電磁コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに供給され、制御対象物（ドレッサー６）の姿勢を制御する。この場合、ドレッサー６の回転中心（ベアリングボール４２）と図３に示すターゲット１４のＸ，Ｙ軸とは所定の高さ（Ｌ）離間しているため、ターゲット１４を図３に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向に変位させると、ドレッサー本体９、すなわちドレッサー６はベアリングボール４２を中心として水平面に対して任意の方向に傾動することができる。
【００２１】
図７はドレッサー本体９の詳細構造を示す図であり、図７（ａ）は底面図、図７（ｂ）はａ−ａ断面図、図７（ｃ）はｂ部分の拡大図である。ドレッサー本体９は円板状で下面の周端部に所定の幅で微粒のダイヤモンドを電着させる帯状の凸部９ａが形成されてなり、該凸部９ａの表面に微粒のダイヤモンドを電着させて形成したダイヤモンド電着リング１０が設けられている。
【００２２】
次に、図１乃至図７に示すように構成されたポリッシング装置の作用を説明する。従来のポリッシング装置と同様にトップリング（図示せず）の下面に半導体ウエハ（図示せず）を保持させ、トップリングを回転しているターンテーブル１に向かって押圧し、回転しているターンテーブル１の上面の研磨クロス２に半導体ウエハを押圧する。一方、砥液供給ノズル（図示せず）から研磨砥液を流すことにより、研磨クロス２に研磨砥液が保持されており、半導体ウエハの被研磨面（下面）と研磨クロス２の間に研磨砥液が存在した状態でポリッシングが行われる。このポリッシング作業を所定時間継続すると、研磨クロスには砥粒や研磨くずが付着し、また、研磨クロスの特性が変化して研磨性能が劣化している。このため、半導体ウエハの研磨の前後、または最中に研磨クロス２の上面、即ち研磨面の状態を回復するドレッシングをドレッシング装置５を用いて行う。即ち、ターンテーブル１およびドレッサー６を回転させ、さらに純水等のドレッシング液をドレッシング液供給ノズル６０から研磨クロス２の略回転中心部分に向かって供給させた状態で、ダイヤモンド電着リング面を研磨クロス面に当接させて、研磨クロス表面を薄く削り取りドレッシングを行う。ダイヤモンド電着リング１０は凸部９ａの表面に微粒のダイヤモンドを付着させ、ダイヤモンド付着部にニッケルメッキを施すことにより、ニッケルメッキ層により微粒のダイヤモンドを固着した構造である。
【００２３】
本ドレッサー６の寸法構成は、一例としてドレッサー本体９の直径が２５０ｍｍで、その下面の周端部に幅６ｍｍのダイヤモンド電着リング１０を形成した構成である。また、ダイヤモンド電着リング１０は複数個（図では８個）に分割して形成している。ドレッサー本体９の直径は、研磨対象物である半導体ウエハの直径に対して大きくなっており、半導体ウエハの研磨時には研磨クロスのドレスアップされた面が半導体ウエハの研磨面に対して、テーブルの半径方向の内周側及び外周側に余裕を持つようになっている。なお、ダイヤモンド電着リングからなるダイヤモンドドレッサーに代えて複数のＳｉＣセクターからなるリングを使用したＳｉＣドレッサーとしてもよい。この場合、ＳｉＣドレッサーは、図７に示す構造と同様のものであり、表面に数十μｍの角錐状の多数の突起を有したものからなっている。
【００２４】
上記ドレッシング中に、ドレッサー本体９の姿勢を姿勢制御装置１１により制御する。この場合、上述したように、ドレッサー本体９の傾きを変位センサ１５（１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２）の出力を処理して検知し、ドレッサー本体９の傾きを水平面に合致させるか、又は水平面に対して任意の方向に任意の角度に制御することができ、ドレッサー本体９のドレッシング面、即ちダイヤモンド電着リング１０の下面と研磨クロス２の上面、即ち研磨面との平行度を維持し、ドレッシングを行うことができる。
【００２５】
本実施形態によれば、ドレッサー本体９をターンテーブル１の研磨面に対して押し付ける押圧力は、エアシリンダの押圧力をそのままドレッサー６に伝達することにより得るようにしている。そして、ドレッサー６の傾きの制御のみを電磁気力を用いた姿勢制御装置１１により行うようにしている。そのため、姿勢制御装置１１が小型になり、簡易な構造になる。ドレッサー６の姿勢を制御する際には、予めターンテーブル１の上面の研磨面の状態（うねり等）を計測してコントローラに入力しておき、この入力値に基づきドレッサー６の最適な姿勢を求めておく。そして、変位センサ１５によりドレッサー６の姿勢を検知しつつ、姿勢制御装置１１により、ドレッサー６の姿勢を最適な状態に制御する。
【００２６】
次に、本発明のドレッシング装置及びポリッシング装置の第２の実施の形態を図８乃至図１１を参照して説明する。図８はポリッシング装置の縦断面図であり、図９は図８のIX−IX線断面図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図である。
第２の実施形態においては、ドレッサー６および姿勢制御装置１１を含むドレッサーユニットの構成は第１の実施形態と同一であるが、ターンテーブルの構成、即ちターンテーブルの姿勢を制御することができるようになっている点が異なっている。
【００２７】
図８に示すように、研磨クロス２を上面に有したターンテーブル１０１とモータ（図示せず）の回転軸１０２とは、上下のカップリング部材１０３，１０４を介して連結されている。下部カップリング部材１０４はモータの回転軸１０２の上端に固定され、上部カップリング部材１０３はターンテーブル１０１の下面に固定されている。そして、下部カップリング部材１０４と上部カップリング部材１０３との間には自動調芯ころ軸受１０５が配設されており、ターンテーブル１０１と上部カップリング部材１０３とが自動調芯ころ軸受１０５を中心として下部カップリング部材１０４に対して全方向に傾くことができるようになっている。また下部カップリング部材１０４には短柱状のピン１０６が植設されており、このピン１０６は上部カップリング部材１０３の係合孔１０３ａに係合してターンテーブル１０１が回転するようになっている。なお係合孔１０３ａとピン１０６との間には、ターンテーブル１０１の傾きを吸収できるように所定の隙間が形成されるようになっている。
【００２８】
本実施の形態においては、ターンテーブル１０１の姿勢を制御する姿勢制御装置１１１が設けられている。姿勢制御装置１１１は、フレーム２８に固定された電磁石コア１１２と、電磁石コア１１２に設けられた４つの磁極１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄと、これら磁極１１２ａ〜１１２ｄに巻装された４つの電磁コイル１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄと、磁極１１２ａ〜１１２ｄにギャップを有して対向した環状でかつ円盤状のターゲット１１４とから構成されている。ターゲット１１４はターンテーブル１０１に固定されている。
【００２９】
図１０に示すように、各磁極１１２ａ〜１１２ｄは、逆Ｕ字形断面を有し、逆Ｕ字形部の内部側に電磁コイル１１３ａ〜１１３ｄが巻装されている。磁極１１２ａ〜１１２ｄおよびターゲット１１４はパーマロイ等の磁性材によって構成されている。図９に示すように、電磁コイル１１３ａはＸ軸正方向側に配置され、電磁コイル１１３ｂはＸ軸負方向側に配置されている。また電磁コイル１１３ｃはＹ軸正方向側に配置され、電磁コイル１１３ｄはＹ軸負方向側に配置されている。またＸ軸およびＹ軸に対して４５゜傾いた２つの軸Ｒ，Ｓ上には、４個の変位センサ１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが配置されている。
【００３０】
図１１は、姿勢制御装置１１１を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。図示するように、ターンテーブル、ドレッサーそれぞれの制御部は図５に示す制御部と同様の構成であり、両者の信号を入力し両者の相対位置を精密に出すための演算部が付加された構成となっている。
図１１に示すようにドレッサーの制御部は、減算器３０及びコントローラ３１を具備し、減算器３０には、ドレッサーの姿勢の目標値と、センサ１５で検出され、座標変換器３５で変換され、さらに演算器３６によりターンテーブルの傾き情報により修正された制御対象の変位値α，βとが入力され、その差が誤差信号ｅα，ｅβとしてコントローラ３１に入力される。
【００３１】
一方、ターンテーブルの制御部では減算器３０’及びコントローラ３１’を具備し、減算器３０’には、ターンテーブルの姿勢の目標値と、センサ１１５（変位センサ１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄ）で検出され座標変換器３５’で変換され、さらに演算器３６によりドレッサーの傾き情報により修正された制御対象の変位値α’，β’とが入力され、その差が誤差信号ｅα’，ｅβ’としてコントローラ３１’に入力される。
【００３２】
演算器３６では、ドレッサー、ターンテーブルの傾き情報から相対的な誤差を演算し、それぞれの目標値を修正することにより精度の高い制御が可能となる。通常はターンテーブルの傾きを基準としてドレッサーの目標位置を修正することで精度を上げられるため、ドレッサーへのフィードバックＲ１は省略できる。もちろん、演算器がない構成でもそれぞれの制御は可能である。ここでα’，β’はそれぞれ図９において、Ｘ軸回りの傾き、Ｙ軸回りの傾きを示す。この場合、ターンテーブル１０１は自動調芯ころ軸受１０５を中心としてＸ軸回りの傾動およびＹ軸回りの傾動の複合運動となる。
【００３３】
誤差信号ｅα’，ｅβ’はＰＩＤ＋局部位相進み処理部３１’−１で傾き制御及び減衰処理を受け、さらに振動除去のためノッチフィルタ３１’−２を通って電圧指令信号Ｖα’，Ｖβ’に変換される。そして座標変換部３１’−３で姿勢制御装置用の制御信号Ｖｘ１，Ｖｙ１ に変換されて駆動部３２’に供給される。
【００３４】
駆動部３２’は電磁コイル１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄとこれらを励磁する駆動回路２４’で構成されている。上記信号Ｖｘ１，Ｖｙ１のそれぞれは各駆動回路２４’に供給され、該各駆動回路２４’でターゲット１１４を図８に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向へ変位させるための励磁電流Ｉｘ１＋，Ｉｘ１−，Ｉｙ１＋，Ｉｙ１−に変換され、電磁コイル１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄに供給され、制御対象物（ターンテーブル１０１）３３’の姿勢を制御する。
【００３５】
図８乃至図１１に示す実施形態によれば、ドレッサー６の姿勢制御に加え、ターンテーブル１０１の姿勢制御をすることができる。従って、ドレッサー本体９のドレッシング面とターンテーブル１０１上の研磨面との両者を最適な状態に維持して研磨面のドレッシングを行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電磁気力を応用してドレッサーの姿勢を制御することにより、ドレッサーから研磨面に加わる面圧分布を最適の状態にしてドレッシングを行い、平坦度の高い研磨面を得ることができる。
また本発明によれば、ドレッサー本体のドレッシング面をターンテーブルの研磨面に対して押し付ける押圧力は、エアシリンダの押圧力をそのままドレッサーに伝達することにより得るようにしている。そして、ドレッサーの傾きの制御のみを電磁力を用いた姿勢制御装置により行うようにしている。そのため、姿勢制御装置が小型になり、簡易な構造になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポリッシング装置の第１実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るドレッシング装置の要部断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】ドレッサーの姿勢制御装置を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図６】ドレッサーのＸ軸回りの傾きα、Ｙ軸回りの傾きβの関係を説明する図である。
【図７】ドレッサー本体の詳細構造を示す図であり、図７（ａ）は底面図、図７（ｂ）はａ−ａ断面図、図７（ｃ）はｂ部分の拡大図である。
【図８】本発明に係るポリッシング装置の第２実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】ターンテーブルの姿勢制御装置を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，５６，１０１ ターンテーブル
２，５７ 研磨クロス
５ ドレッシング装置
６ ドレッサー
７ ドレッサー駆動軸
８ 自在継手部
９ ドレッサー本体
１０ ダイヤモンド電着リング
１１，１１１ 姿勢制御装置
１２，１１２ 電磁石コア
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ磁極
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ電磁コイル
１４，１１４ ターゲット
１５，１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２，１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄ 変位センサ
２１ ドレッサーヘッド
２２ ドレッサー用エアシリンダ
２３ 回転筒
２４ タイミングプーリ、駆動回路
２５ タイミングベルト
２６ ドレッサー用モータ
２７ タイミングプーリ
２９ ドレッサーヘッドシャフト
３０ 減算器
３１ コントローラ
３１−１ 処理部
３１−２ ノッチフィルタ
３１−３ 座標変換部
３２ 駆動部
４０ 球面軸受機構
４１ フランジ
４２ ベアリングボール
６０ ドレッシング液供給ノズル
１０２ 回転軸
１０３ 下部カップリング部材
１０４ 上部カップリング部材
１０４ａ 係合孔
１０５ 自動調芯ころ軸受
１０６ ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ表面、特に半導体ウエハの上面に形成されたデバイスパターンを研磨クロス面に接触させて研磨して平坦化するポリッシング装置に係り、特にポリッシング装置におけるターンテーブルに貼付られた研磨クロスのドレッシングを行うドレッシング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化の一手段として所定成分の研磨液を供給しながら機械的研磨を行なう化学的機械的研磨処理（ＣＭＰ）など処理方法が実用化されている。
【０００３】
半導体ウエハ表面、特に半導体ウエハの上面に形成されたデバイスパターンを研磨し平坦化するポリッシング装置においては、ターンテーブル上面に貼付られた研磨クロスには、従来、不織布からなる研磨クロスを用いていた。
しかしながら、近年、ＩＣやＬＳＩの集積度が高くなるに従って、研磨後の研磨面の段差がより小さいことが要望されている。この段差の小さい研磨の要望に応えるため、研磨クロスに硬い材質のもの、例えば発泡ポリウレタンからなる研磨クロスを用いるようになってきた。
【０００４】
研磨クロスに半導体ウエハを接触させて、ターンテーブルを回転することによりポリッシングを行うと、研磨クロスには砥粒や研磨くずが付着し、また、研磨クロスの特性が変化して研磨性能が劣化してくる。このため、同一の研磨クロスを用いて半導体ウエハの研磨を繰り返すと研磨速度が低下し、また、研磨ムラが生じる等の問題がある。そこで、半導体ウエハの研磨の前後、または最中に研磨クロス面の表面状態を回復するドレッシングと称されるコンディショニングが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発泡ポリウレタン等からなる硬い研磨クロスをドレッシングする場合、通常、ダイヤモンド等の硬度の高い材質の工具を具備したドレッサーによって研磨クロスの表面をドレッシングしている。例えば、ダイヤモンドのドレッサーを使用する場合、研磨クロスはドレッシングのたびに削られていく。例えばＩＣ１０００（ロデール社製）などの発泡ポリウレタン製の研磨クロスは、毎回１μｍ以下の精度を要求されながら削られていく。このときの削られた研磨クロスの上面の形状（即ち、研磨面の形状）と、ポリッシングを行ったときの被研磨物の削れ形状には相関があり、研磨クロスが平坦な研磨面を形成していれば被研磨物は均一性よく研磨されていく。ところが、ドレッサーの姿勢が悪い場合や、ドレッサーから研磨クロスに加わる押圧力の分布が不均一の場合は研磨クロスが平坦に削られず、被研磨物が均一性よく研磨されないという問題があった。
【０００６】
上述のダイヤモンドのドレッサーで研磨クロスをドレッシングする場合、ドレッサーを研磨クロスに押付ける押圧力を小さくするほど研磨クロスの削れ量が小さくなり、研磨クロスの寿命の点から好ましいことが知られている。しかしながら、ドレッサーの押圧力を小さくするとドレッサーの姿勢が不安定になり、研磨クロスが平坦に削られず、研磨面にうねりが形成されるという問題点があった。本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ドレッサー本体の姿勢を電磁気力によって制御しながらターンテーブルの研磨面のドレッシングを行うことにより、ターンテーブルの研磨面の平坦度を高めることができるドレッシング装置及び該ドレッシング装置を備えたポリッシング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のドレッシング装置は、ポリッシング対象物と摺接するターンテーブル上の研磨面のドレッシングを行うドレッシング装置において、前記研磨面に接触して研磨面のドレッシングを行うドレッサー本体と、該ドレッサー本体に押圧力と駆動力を与えるドレッサー駆動軸と、該ドレッサー駆動軸からドレッサー本体へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部と、前記ドレッサー本体の前記ドレッサー駆動軸に対する姿勢を電磁気力により制御する姿勢制御手段とを設けたことを特徴とするものである。前記姿勢制御手段は、電磁気力により前記ドレッサー本体の姿勢を制御することができる。
【０００８】
また本発明のポリッシング装置は、ポリッシング対象物と摺接する研磨面を有するターンテーブルと、前記研磨面のドレッシングを行うドレッシング装置とを備えたポリッシング装置において、前記研磨面に接触して研磨面のドレッシングを行うドレッサー本体と、該ドレッサー本体に押圧力と駆動力を与えるドレッサー駆動軸と、該ドレッサー駆動軸からドレッサー本体へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部と、前記ドレッサー本体の前記ドレッサー駆動軸に対する姿勢を電磁気力により制御する姿勢制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、電磁気力を応用して研磨クロスの上面等の研磨面をドレッシングするドレッサーの姿勢を制御することにより、ドレッサーから研磨面に加わる押圧力の面圧分布を最適の状態にしてドレッシングを行い、平坦度の高い研磨面を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るドレッシング装置およびポリッシング装置の実施の形態を図１乃至図１１を参照して説明する。
図１はポリッシング装置の第１の実施形態の全体構成を示す縦断面図であり、図２はドレッシング装置の要部断面図である。
図１および図２に示すように、ポリッシング装置は、上面に研磨クロス２を貼ったターンテーブル１と、研磨クロス２のドレッシングを行うためのドレッシング装置５とを備えている。ドレッシング装置５は、研磨クロス２のドレッシングをするためのドレッサー６と、ドレッサー６を支持しかつドレッサー６に押圧力と回転駆動力とを与えるドレッサー駆動軸７と、ドレッサー駆動軸７からドレッサー６へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部８と、ドレッサー６の姿勢を制御する姿勢制御装置１１とから構成されている。また、ターンテーブル１の上方にはドレッシング液供給ノズル６０が設置されており、ドレッシング液供給ノズル６０によってターンテーブル１上の研磨クロス２上にドレッシング液が供給されるようになっている。研磨クロス２の上面は半導体ウエハの被研磨面と摺接する研磨面を構成している。
【００１１】
ドレッサー６は、図２に示すように、下部の保持板９Ａと上部の上部板９Ｂとからなるドレッサー本体９と、ドレッサー本体９の下面の凸部に形成されたダイヤモンド電着リング１０とからなっている。
【００１２】
前記ドレッサー駆動軸７は、図１に示すように、ドレッサーヘッド２１に固定されたドレッサー用エアシリンダ２２に連結されており、このドレッサー用エアシリンダ２２によってドレッサー駆動軸７は上下動し、ドレッサー６の下端面のダイヤモンド電着リング１０をターンテーブル１に押圧するようになっている。
【００１３】
また、ドレッサー駆動軸７はキー（図示せず）を介して回転筒２３に連結されており、この回転筒２３はその外周部にタイミングプーリ２４を有している。そして、タイミングプーリ２４は、タイミングベルト２５を介して、ドレッサーヘッド２１に固定されたドレッサー用モータ２６に設けられたタイミングプーリ２７に接続されている。したがって、ドレッサー用モータ２６を回転駆動することによってタイミングプーリ２７、タイミングベルト２５およびタイミングプーリ２４を介して回転筒２３およびドレッサー駆動軸７が一体に回転し、ドレッサー６が回転する。ドレッサーヘッド２１は、フレームに固定支持されたドレッサーヘッドシャフト２９によって支持されている。
【００１４】
一方、ドレッサー駆動軸７からドレッサー６へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部８は、ドレッサー６とドレッサー駆動軸７の互いの傾動を可能とする球面軸受機構４０と、ドレッサー駆動軸７の回転をドレッサー本体９に伝達する回転伝達機構４５とを有している。球面軸受機構４０は、ドレッサー駆動軸７の下端に固定された駆動フランジ４１の下面の中央に形成された球面状凹部４１ａと、上部板９Ｂの上面の中央に形成された球面状凹部９ａと、両凹部４１ａ，９ａ間に介装されたセラミックスのような高硬度材料からなるベアリングボール４２とから構成されている。
【００１５】
回転伝達機構４５は、駆動フランジ４１に固定された駆動ピン（図示せず）と上部板９Ｂに固定された被駆動ピン（図示せず）とから構成され、ドレッサー本体９が傾いても、被駆動ピンと駆動ピンは相対的に上下方向に移動可能であるため、互いの接触点をずらして係合し、ドレッサー駆動軸７の回転トルクをドレッサー本体９に確実に伝達する。
【００１６】
次に、ドレッサー６の姿勢を制御する姿勢制御装置１１を図２乃至図６を参照して説明する。図２は前述したようにドレッシング装置の要部断面図であり、図３は図２のIII−III線矢視図であり、図４は図３のIV−IV線断面図である。
図２および図３に示すように、姿勢制御装置１１は、ドレッサーヘッド２１に固定された電磁石コア１２と、電磁石コア１２より半径方向の外方に向けて突出する４つの磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、これら磁極１２ａ〜１２ｄに巻装された４つの電磁コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、磁極１２ａ〜１２ｄにギャップを有して対向した円筒状のターゲット１４とから構成されている。ターゲット１４はドレッサー本体９に固定されている。
【００１７】
図４に示すように、各磁極１２ａ〜１２ｄは、コ字形断面を有し、コ字形部の上部側に電磁コイル１３ａ〜１３ｄが巻装されている。磁極１２ａ〜１２ｄおよびターゲット１４はパーマロイ等の磁性材によって構成されている。図３に示すように、電磁コイル１３ａはＸ軸正方向側に配置され、電磁コイル１３ｂはＸ軸負方向側に配置されている。また電磁コイル１３ｃはＹ軸正方向側に配置され、電磁コイル１３ｄはＹ軸負方向側に配置されている。またＸ軸およびＹ軸に対して４５゜傾いた２つの軸Ｐ，Ｑ上には、上下２個の変位センサが対となった４対の変位センサ１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２が配置されている。各変位センサ対は、センサホルダ１７により保持されている。
【００１８】
図５は、姿勢制御装置１１を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。図示するように、制御部は、減算器３０及びコントローラ３１を具備し、該減算器３０にはドレッサーの姿勢の目標値と、センサ（変位センサ１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２）１５で検出され、座標変換部３５で変換された制御対象（ドレッサー６）の変位値α，βが入力され、その差が誤差信号ｅα，ｅβとしてコントローラ３１に入力される。ここでα，βはそれぞれ図６に示すように，Ｘ軸回りの傾き、Ｙ軸回りの傾きを示す。Ｘ軸、Ｙ軸は水平面内に位置している。この場合、ドレッサー６はベアリングボール４２を中心としてＸ軸回りの傾動およびＹ軸回りの傾動の複合運動となる。
【００１９】
誤差信号ｅα，ｅβ はＰＩＤ＋局部位相進み処理部３１−１で傾き制御及び減衰処理を受け、さらに振動除去のためノッチフィルタ３１−２を通って電圧指令信号Ｖα，Ｖβ に変換される。そして座標変換部３１−３で姿勢制御装置用の制御信号Ｖｘｕ，Ｖｙｕに変換されて駆動部３２に供給される。
【００２０】
駆動部３２は電磁コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとこれらを励磁する駆動回路２４で構成されている。上記信号Ｖｘｕ，Ｖｙｕのそれぞれは各駆動回路２４に供給され、該各駆動回路２４でターゲット１４を図３に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向へ変位させるための励磁電流Ｉｘｕ＋，Ｉｘｕ−，Ｉｙｕ＋，Ｉｙｕ−に変換され、電磁コイル１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに供給され、制御対象物（ドレッサー６）の姿勢を制御する。この場合、ドレッサー６の回転中心（ベアリングボール４２）と図３に示すターゲット１４のＸ，Ｙ軸とは所定の高さ（Ｌ）離間しているため、ターゲット１４を図３に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向に変位させると、ドレッサー本体９、すなわちドレッサー６はベアリングボール４２を中心として水平面に対して任意の方向に傾動することができる。
【００２１】
図７はドレッサー本体９の詳細構造を示す図であり、図７（ａ）は底面図、図７（ｂ）はａ−ａ断面図、図７（ｃ）はｂ部分の拡大図である。ドレッサー本体９は円板状で下面の周端部に所定の幅で微粒のダイヤモンドを電着させる帯状の凸部９ａが形成されてなり、該凸部９ａの表面に微粒のダイヤモンドを電着させて形成したダイヤモンド電着リング１０が設けられている。
【００２２】
次に、図１乃至図７に示すように構成されたポリッシング装置の作用を説明する。従来のポリッシング装置と同様にトップリング（図示せず）の下面に半導体ウエハ（図示せず）を保持させ、トップリングを回転しているターンテーブル１に向かって押圧し、回転しているターンテーブル１の上面の研磨クロス２に半導体ウエハを押圧する。一方、砥液供給ノズル（図示せず）から研磨砥液を流すことにより、研磨クロス２に研磨砥液が保持されており、半導体ウエハの被研磨面（下面）と研磨クロス２の間に研磨砥液が存在した状態でポリッシングが行われる。このポリッシング作業を所定時間継続すると、研磨クロスには砥粒や研磨くずが付着し、また、研磨クロスの特性が変化して研磨性能が劣化している。このため、半導体ウエハの研磨の前後、または最中に研磨クロス２の上面、即ち研磨面の状態を回復するドレッシングをドレッシング装置５を用いて行う。即ち、ターンテーブル１およびドレッサー６を回転させ、さらに純水等のドレッシング液をドレッシング液供給ノズル６０から研磨クロス２の略回転中心部分に向かって供給させた状態で、ダイヤモンド電着リング面を研磨クロス面に当接させて、研磨クロス表面を薄く削り取りドレッシングを行う。ダイヤモンド電着リング１０は凸部９ａの表面に微粒のダイヤモンドを付着させ、ダイヤモンド付着部にニッケルメッキを施すことにより、ニッケルメッキ層により微粒のダイヤモンドを固着した構造である。
【００２３】
本ドレッサー６の寸法構成は、一例としてドレッサー本体９の直径が２５０ｍｍで、その下面の周端部に幅６ｍｍのダイヤモンド電着リング１０を形成した構成である。また、ダイヤモンド電着リング１０は複数個（図では８個）に分割して形成している。ドレッサー本体９の直径は、研磨対象物である半導体ウエハの直径に対して大きくなっており、半導体ウエハの研磨時には研磨クロスのドレスアップされた面が半導体ウエハの研磨面に対して、テーブルの半径方向の内周側及び外周側に余裕を持つようになっている。なお、ダイヤモンド電着リングからなるダイヤモンドドレッサーに代えて複数のＳｉＣセクターからなるリングを使用したＳｉＣドレッサーとしてもよい。この場合、ＳｉＣドレッサーは、図７に示す構造と同様のものであり、表面に数十μｍの角錐状の多数の突起を有したものからなっている。
【００２４】
上記ドレッシング中に、ドレッサー本体９の姿勢を姿勢制御装置１１により制御する。この場合、上述したように、ドレッサー本体９の傾きを変位センサ１５（１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２）の出力を処理して検知し、ドレッサー本体９の傾きを水平面に合致させるか、又は水平面に対して任意の方向に任意の角度に制御することができ、ドレッサー本体９のドレッシング面、即ちダイヤモンド電着リング１０の下面と研磨クロス２の上面、即ち研磨面との平行度を維持し、ドレッシングを行うことができる。
【００２５】
本実施形態によれば、ドレッサー本体９をターンテーブル１の研磨面に対して押し付ける押圧力は、エアシリンダの押圧力をそのままドレッサー６に伝達することにより得るようにしている。そして、ドレッサー６の傾きの制御のみを電磁気力を用いた姿勢制御装置１１により行うようにしている。そのため、姿勢制御装置１１が小型になり、簡易な構造になる。ドレッサー６の姿勢を制御する際には、予めターンテーブル１の上面の研磨面の状態（うねり等）を計測してコントローラに入力しておき、この入力値に基づきドレッサー６の最適な姿勢を求めておく。そして、変位センサ１５によりドレッサー６の姿勢を検知しつつ、姿勢制御装置１１により、ドレッサー６の姿勢を最適な状態に制御する。
【００２６】
次に、本発明のドレッシング装置及びポリッシング装置の第２の実施の形態を図８乃至図１１を参照して説明する。図８はポリッシング装置の縦断面図であり、図９は図８のIX−IX線断面図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図である。
第２の実施形態においては、ドレッサー６および姿勢制御装置１１を含むドレッサーユニットの構成は第１の実施形態と同一であるが、ターンテーブルの構成、即ちターンテーブルの姿勢を制御することができるようになっている点が異なっている。
【００２７】
図８に示すように、研磨クロス２を上面に有したターンテーブル１０１とモータ（図示せず）の回転軸１０２とは、上下のカップリング部材１０３，１０４を介して連結されている。下部カップリング部材１０４はモータの回転軸１０２の上端に固定され、上部カップリング部材１０３はターンテーブル１０１の下面に固定されている。そして、下部カップリング部材１０４と上部カップリング部材１０３との間には自動調芯ころ軸受１０５が配設されており、ターンテーブル１０１と上部カップリング部材１０３とが自動調芯ころ軸受１０５を中心として下部カップリング部材１０４に対して全方向に傾くことができるようになっている。また下部カップリング部材１０４には短柱状のピン１０６が植設されており、このピン１０６は上部カップリング部材１０３の係合孔１０３ａに係合してターンテーブル１０１が回転するようになっている。なお係合孔１０３ａとピン１０６との間には、ターンテーブル１０１の傾きを吸収できるように所定の隙間が形成されるようになっている。
【００２８】
本実施の形態においては、ターンテーブル１０１の姿勢を制御する姿勢制御装置１１１が設けられている。姿勢制御装置１１１は、フレーム２８に固定された電磁石コア１１２と、電磁石コア１１２に設けられた４つの磁極１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄと、これら磁極１１２ａ〜１１２ｄに巻装された４つの電磁コイル１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄと、磁極１１２ａ〜１１２ｄにギャップを有して対向した環状でかつ円盤状のターゲット１１４とから構成されている。ターゲット１１４はターンテーブル１０１に固定されている。
【００２９】
図１０に示すように、各磁極１１２ａ〜１１２ｄは、逆Ｕ字形断面を有し、逆Ｕ字形部の内部側に電磁コイル１１３ａ〜１１３ｄが巻装されている。磁極１１２ａ〜１１２ｄおよびターゲット１１４はパーマロイ等の磁性材によって構成されている。図９に示すように、電磁コイル１１３ａはＸ軸正方向側に配置され、電磁コイル１１３ｂはＸ軸負方向側に配置されている。また電磁コイル１１３ｃはＹ軸正方向側に配置され、電磁コイル１１３ｄはＹ軸負方向側に配置されている。またＸ軸およびＹ軸に対して４５゜傾いた２つの軸Ｒ，Ｓ上には、４個の変位センサ１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが配置されている。
【００３０】
図１１は、姿勢制御装置１１１を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。図示するように、ターンテーブル、ドレッサーそれぞれの制御部は図５に示す制御部と同様の構成であり、両者の信号を入力し両者の相対位置を精密に出すための演算部が付加された構成となっている。
図１１に示すようにドレッサーの制御部は、減算器３０及びコントローラ３１を具備し、減算器３０には、ドレッサーの姿勢の目標値と、センサ１５で検出され、座標変換器３５で変換され、さらに演算器３６によりターンテーブルの傾き情報により修正された制御対象の変位値α，βとが入力され、その差が誤差信号ｅα，ｅβとしてコントローラ３１に入力される。
【００３１】
一方、ターンテーブルの制御部では減算器３０’及びコントローラ３１’を具備し、減算器３０’には、ターンテーブルの姿勢の目標値と、センサ１１５（変位センサ１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄ）で検出され座標変換器３５’で変換され、さらに演算器３６によりドレッサーの傾き情報により修正された制御対象の変位値α’，β’とが入力され、その差が誤差信号ｅα’，ｅβ’としてコントローラ３１’に入力される。
【００３２】
演算器３６では、ドレッサー、ターンテーブルの傾き情報から相対的な誤差を演算し、それぞれの目標値を修正することにより精度の高い制御が可能となる。通常はターンテーブルの傾きを基準としてドレッサーの目標位置を修正することで精度を上げられるため、ドレッサーへのフィードバックＲ１は省略できる。もちろん、演算器がない構成でもそれぞれの制御は可能である。ここでα’，β’はそれぞれ図９において、Ｘ軸回りの傾き、Ｙ軸回りの傾きを示す。この場合、ターンテーブル１０１は自動調芯ころ軸受１０５を中心としてＸ軸回りの傾動およびＹ軸回りの傾動の複合運動となる。
【００３３】
誤差信号ｅα’，ｅβ’はＰＩＤ＋局部位相進み処理部３１’−１で傾き制御及び減衰処理を受け、さらに振動除去のためノッチフィルタ３１’−２を通って電圧指令信号Ｖα’，Ｖβ’に変換される。そして座標変換部３１’−３で姿勢制御装置用の制御信号Ｖｘ１，Ｖｙ１ に変換されて駆動部３２’に供給される。
【００３４】
駆動部３２’は電磁コイル１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄとこれらを励磁する駆動回路２４’で構成されている。上記信号Ｖｘ１，Ｖｙ１のそれぞれは各駆動回路２４’に供給され、該各駆動回路２４’でターゲット１１４を図８に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向へ変位させるための励磁電流Ｉｘ１＋，Ｉｘ１−，Ｉｙ１＋，Ｉｙ１−に変換され、電磁コイル１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄに供給され、制御対象物（ターンテーブル１０１）３３’の姿勢を制御する。
【００３５】
図８乃至図１１に示す実施形態によれば、ドレッサー６の姿勢制御に加え、ターンテーブル１０１の姿勢制御をすることができる。従って、ドレッサー本体９のドレッシング面とターンテーブル１０１上の研磨面との両者を最適な状態に維持して研磨面のドレッシングを行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電磁気力を応用してドレッサーの姿勢を制御することにより、ドレッサーから研磨面に加わる面圧分布を最適の状態にしてドレッシングを行い、平坦度の高い研磨面を得ることができる。
また本発明によれば、ドレッサー本体のドレッシング面をターンテーブルの研磨面に対して押し付ける押圧力は、エアシリンダの押圧力をそのままドレッサーに伝達することにより得るようにしている。そして、ドレッサーの傾きの制御のみを電磁力を用いた姿勢制御装置により行うようにしている。そのため、姿勢制御装置が小型になり、簡易な構造になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポリッシング装置の第１実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るドレッシング装置の要部断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】ドレッサーの姿勢制御装置を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図６】ドレッサーのＸ軸回りの傾きα、Ｙ軸回りの傾きβの関係を説明する図である。
【図７】ドレッサー本体の詳細構造を示す図であり、図７（ａ）は底面図、図７（ｂ）はａ−ａ断面図、図７（ｃ）はｂ部分の拡大図である。
【図８】本発明に係るポリッシング装置の第２実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】ターンテーブルの姿勢制御装置を制御する制御部の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，５６，１０１ ターンテーブル
２，５７ 研磨クロス
５ ドレッシング装置
６ ドレッサー
７ ドレッサー駆動軸
８ 自在継手部
９ ドレッサー本体
１０ ダイヤモンド電着リング
１１，１１１ 姿勢制御装置
１２，１１２ 電磁石コア
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ磁極
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ電磁コイル
１４，１１４ ターゲット
１５，１５ａ１，１５ａ２；１５ｂ１，１５ｂ２；１５ｃ１，１５ｃ２；１５ｄ１，１５ｄ２，１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄ 変位センサ
２１ ドレッサーヘッド
２２ ドレッサー用エアシリンダ
２３ 回転筒
２４ タイミングプーリ、駆動回路
２５ タイミングベルト
２６ ドレッサー用モータ
２７ タイミングプーリ
２９ ドレッサーヘッドシャフト
３０ 減算器
３１ コントローラ
３１−１ 処理部
３１−２ ノッチフィルタ
３１−３ 座標変換部
３２ 駆動部
４０ 球面軸受機構
４１ フランジ
４２ ベアリングボール
６０ ドレッシング液供給ノズル
１０２ 回転軸
１０３ 下部カップリング部材
１０４ 上部カップリング部材
１０４ａ 係合孔
１０５ 自動調芯ころ軸受
１０６ ピン
Claims (5)
- ポリッシング対象物と摺接するターンテーブル上の研磨面のドレッシングを行うドレッシング装置において、
前記研磨面に接触して研磨面のドレッシングを行うドレッサー本体と、該ドレッサー本体に押圧力と駆動力を与えるドレッサー駆動軸と、該ドレッサー駆動軸からドレッサー本体へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部と、前記ドレッサー本体の前記ドレッサー駆動軸に対する姿勢を電磁気力により制御する姿勢制御手段とを設けたことを特徴とするドレッシング装置。 - 前記姿勢制御手段は、前記研磨面の状態を計測した結果に基づいて前記ドレッサー本体の姿勢を制御することを特徴とする請求項１に記載のドレッシング装置。
- 前記姿勢制御手段は、電磁石コアと、該電磁石コアより半径方向の外方に向けて突出する磁極と、該磁極にギャップを有して対向した前記ドレッサー本体に固定されている円筒状のターゲットとから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のドレッシング装置。
- ポリッシング対象物と摺接する研磨面を有するターンテーブルと、前記研磨面のドレッシングを行うドレッシング装置とを備えたポリッシング装置において、
前記研磨面に接触して研磨面のドレッシングを行うドレッサー本体と、該ドレッサー本体に押圧力と駆動力を与えるドレッサー駆動軸と、該ドレッサー駆動軸からドレッサー本体へ互いの傾動を許容しつつ押圧力を伝達する自在継手部と、前記ドレッサー本体の前記ドレッサー駆動軸に対する姿勢を電磁気力により制御する姿勢制御手段とを設けたことを特徴とするポリッシング装置。 - 前記姿勢制御手段は、前記研磨面の状態を計測した結果に基づいて前記ドレッサー本体の姿勢を制御することを特徴とする請求項４に記載のポリッシング装置。
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