JP4058904B2

JP4058904B2 - 研磨布のドレッシング方法、半導体ウェーハの研磨方法及び研磨装置

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨布により半導体ウェーハの少なくとも表面を研磨する半導体ウェーハの研磨方法及び研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の半導体ウェーハを平坦化する技術として、表面又は裏面の被加工面を研磨する技術が用いられている。この研磨を行う装置の基本構造は、例えば両面研磨の場合、キャリアプレートに装着されたウェーハの被加工面と、定盤の研磨面に敷設された研磨布とを平行に配置し、これらの面同士を接触させて互いに摺動させる機構を備えたものが一般的である。
【０００３】
ウェーハの被加工面の研磨は、上記摺動中において、被加工面と研磨布との間に微粒子シリカ等の砥粒を含む研磨液を添加し、研磨液及び研磨布とウェーハの被加工面との機械的化学的研磨（メカノケミカルポリッシング）の作用により、ウェーハの被加工面が高平坦化される。
このような研磨装置としては、複数のウェーハの表面だけを研磨する片面研磨装置、ウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨装置及び大径なウェーハを一枚ずつ研磨する枚葉式研磨装置等が通常用いられている。
【０００４】
ところで、上記のようなウェーハの研磨では、被加工面と研磨布との間に機械的化学的な作用によって生じる加工屑と反応生成物とが形成され、これらが研磨の進行と共に増加して次第に研磨布表層及び内層に滞留していくようになる。また、研磨液中の砥粒も、研磨が進むにつれて細粒化していき、研磨布表面の微視的凹凸に付着するようになる。一般に、これらの現象は研磨布の目詰まりと称されるが、これをそのまま放置すると、研磨性能の低下をはじめとして、ウェーハがテーパ状に研磨されるなど、所望の平坦度を得ることができなくなったり等の不都合がある。
【０００５】
そこで、従来、上記の研磨布面に付着した反応生成物等を削除する作業、すなわちドレッシング作業を行っている。例えば、特開平１１−１１４８０５号公報には、研磨装置に研磨布に向けて高圧水を噴射する高圧水供給機構を設けて研磨布のドレッシングを行う技術が提案されている。また、特許第２６２２０６９号公報には、上記と同様に純水等の高圧流体によって研磨布から反応生成物を除去する手段と共に、使用済み上記流体及び反応生成物を排出するためのブラシ手段を併用したドレッシング装置が提案されている。
【０００６】
さらに、特開平７−２９９７３１号公報には、ウェーハの交換作業時に、ダイヤモンド砥石を電着したドレッシングパッドを研磨布面に圧接し、研磨布面を回転させることにより、研磨布全体を研磨するドレッシング装置が提案されている。また、このドレッシングパッドを備えたドレッシング装置にさらに加えて、ウェーハを保持するヘッド周囲から研磨剤を高圧に噴射するノズルを設け、研磨作業時においてもドレッシング作業を行う装置が、特開平７−２９９７３８号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の研磨技術及びドレッシング技術には、以下のような課題が残されている。すなわち、ウェーハの研磨時において、定盤に取り付けられた研磨布は、ウェーハに圧接されて塑性変形を起こすが、研磨を繰り返すうちに研磨布の形状が経時的変化を起こし、その表面形状のプロファイルが変化する。例えば、揺動式研磨装置、すなわち回転する上下の上定盤と下定盤との間に配置したウェーハキャリアを、自転しない円運動をさせ、ウェーハキャリアに保持されたシリコンウェーハを旋回移動させる研磨装置では、常にウェーハが圧接する領域が凹む傾向があり、その領域ではウェーハに対する面圧が低くなって研磨レートがその領域の周辺よりも低下する。このため、研磨されたウェーハの形状が中央部が周辺部より厚い中凸形状となってしまい、高精度な平坦度を得ることができない場合があった。
このように、上記従来のドレッシング技術では、単に研磨布の目詰まり防止や全体の目立てを行うことができるが、上記のような研磨布形状の経時的変化に対応することができず、研磨に伴う研磨布の品質ばらつきが大きくなり、経時的な安定性を維持することができなかった。
なお、この対策として、製作プロセス起因の品質ばらつきが小さく、経時的な形状変化の小さな「硬質」の研磨布（例えば、発泡ウレタンパッド）等が検討されているが、一般的に研磨レートが小さくなる等の不都合があった。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、研磨布のコンディションを長期にわたって最適に維持し、安定した高平坦度研磨プロセスを得ることができる半導体ウェーハの研磨方法及び研磨装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の研磨布のドレッシング方法は、半導体ウェーハの表裏面に接触する研磨面に研磨布を有した上下定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給し、旋回移動する平板状のウェーハキャリアで保持した複数の半導体ウェーハの表裏面を同時に研磨する半導体ウェーハ揺動キャリア型両面研磨装置の研磨布をドレッシングする方法であって、
この揺動キャリア型両面研磨装置は、研磨時におけるウェーハ揺動範囲のうち最も内周側及び外周側にそれぞれ移動した揺動状態で、このウェーハが上下定盤から所定の量だけ外方にオーバーハングするように前記ウェーハキャリアを揺動運動するものとされ、
前記研磨布の表面形状を求める研磨布形状推定工程と、
前記研磨布の表面形状を修正するドレッシング工程とを備え、
前記研磨布形状推定工程は、前記ドレッシング工程前に前記研磨布により研磨された半導体ウェーハの形状を測定し、該形状に基づいて研磨布の表面形状を求め、この研磨布の前記表面形状の経時変化を研磨の回数に対応させて予め実測して記録しておき、該記録に基づいて前記ドレッシング工程前にそれまでの研磨の回数に応じて中凸形状になった半導体ウェーハに対応する研磨布の表面形状の経時変形を求め、
前記ドレッシング工程は、先端部の上下にダイヤモンド砥粒が電着された円板状のドレッサーがそれぞれ取り付けられたアーム部を前記上下定盤の間に入れて前記ドレッサーを前記上下定盤で挟んだ状態とし、前記上下定盤を定盤駆動機構により回転させるとともに、
前記ドレッシング工程は、前記研磨布の経時変形のうち沈み込みが小さい領域及びその内側近傍について、削ると共に押しつぶす修正量が他の領域よりも大きくなるように、前記ドレッサーが前記研磨布の沈み込みが小さい領域及びその内側近傍を他の領域に比べて長い時間ドレッシングするよう前記アーム部の進退を制御することにより、前記研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて修正する量を変えることを特徴とする。
本発明の半導体ウェーハの研磨方法は、半導体ウェーハの表裏面に接触する研磨面に研磨布を有した上下定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給し、旋回移動する平板状のウェーハキャリアで保持した複数の半導体ウェーハを研磨する半導体ウェーハ揺動キャリア型両面装置による研磨方法であって、
前記研磨を、前記研磨布の表面形状を上記に記載の研磨布のドレッシング方法により修正した状態で行うことを特徴とする。
本発明の半導体ウェーハの研磨装置は、半導体ウェーハの表裏面に接触する研磨面に研磨布を有した上下定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給し、旋回移動する平板状のウェーハキャリアで保持した複数の半導体ウェーハを研磨する半導体ウェーハ揺動キャリア型両面研磨装置であって、
前記上下定盤の間に配置され複数のシリコンウェーハを保持する平板状のウェーハキャリアと、前記上定盤及び前記下定盤を回転させる定盤駆動機構と、前記ウェーハキャリアを旋回移動させるキャリア駆動機構とを具備し、
前記研磨布の表面形状を修正するドレッシング機構を備え、
該ドレッシング機構は、前記上下定盤の中心に向かって半径方向に前後進可能なアーム部と、該アーム部を前後進させるアーム駆動機構とを備え、前記アーム部先端部の上下にダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサーがそれぞれ取り付けられ、
ドレッシング時には前記アーム部を前記上下定盤の間に入れて前記ドレッサーを前記上下定盤で挟んだ状態が可能とされ、
前記ドレッシング機構は、予め求めた前記研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて前記修正する量を変える制御部を備え、
前記制御部は、予め前記研磨布により研磨された半導体ウェーハの形状に基づいて研磨布の表面形状を求め、
前記制御部は、研磨布の表面形状の経時変化を前記研磨の回数に対応させて予め実測して記録しておき、該記録に基づいて前記修正を行う前にそれまでの研磨の回数に応じて研磨布の表面形状を求めて上記に記載のドレッシング方法が可能とされていることを特徴とする。
本発明の研磨布のドレッシング方法は、半導体ウェーハの少なくとも表面側に接触する研磨面に研磨布を有した定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給して半導体ウェーハを研磨する半導体ウェーハ研磨装置の研磨布をドレッシングする方法であって、前記研磨布の表面形状を求める工程と、前記研磨布の表面形状を修正するドレッシング工程とを備え、該ドレッシング工程は、前記研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて前記修正する量を変えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の半導体ウェーハの研磨装置は、半導体ウェーハの少なくとも表面側に接触する研磨面に研磨布を有した定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給して半導体ウェーハを研磨する半導体ウェーハの研磨装置であって、前記研磨布の表面形状を修正するドレッシング機構を備え、該ドレッシング機構は、予め求めた前記研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて前記修正する量を変える制御部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
これらの研磨布のドレッシング方法及び半導体ウェーハの研磨装置では、予め求めた研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて修正する量（すなわちドレッサー等により削る量又は押しつぶす量の少なくとも一方）を変えるので、研磨布表面の凹凸に基づいてウェーハに係る圧力の偏りを是正するように研磨布の形状を整えることができる。これにより、研磨布の表面形状のプロファイルを適切に修正できると共に、目詰まりを防止し、さらに目立てを行うことができ、研磨布の最適なコンディションを長期にわたり維持することができる。
【００１２】
また、本発明の研磨布のドレッシング方法は、前記研磨布の表面形状を求める工程において、前記ドレッシング工程前に前記研磨布により研磨された半導体ウェーハの形状を測定し、該形状に基づいて研磨布の表面形状を求める技術が採用される。
そして、本発明の半導体ウェーハの研磨装置は、前記制御部において、予め前記研磨布により研磨された半導体ウェーハの形状に基づいて研磨布の表面形状を求める技術が採用される。
【００１３】
すなわち、これらの研磨布のドレッシング方法及び半導体ウェーハの研磨装置では、ドレッシング前に研磨布により研磨された半導体ウェーハの形状を実測することにより、半導体ウェーハの形状変化に対応した研磨布の表面形状の変化を推定し、この結果に基づいて各位置の修正する量を決定する。これにより、実際に研磨された半導体ウェーハの形状変化に応じた研磨布の適切な部分を修正することができると共に、研磨布の表面形状を直接測定する必要がなくなる。また、研磨装置として、研磨布の表面形状を測定する装置等の設備が不要になる。
【００１４】
また、本発明の研磨布のドレッシング方法は、前記研磨布の表面形状を求める工程において、研磨布の表面形状の経時変化を前記研磨の回数に対応させて予め実測して記録しておき、該記録に基づいて前記ドレッシング工程前にそれまでの研磨の回数に応じて研磨布の表面形状を求める技術が採用される。
そして、本発明の半導体ウェーハの研磨装置は、前記制御部が、研磨布の表面形状の経時変化を前記研磨の回数に対応させて予め実測して記録しておき、該記録に基づいて前記修正を行う前にそれまでの研磨の回数に応じて研磨布の表面形状を求める技術が採用される。
【００１５】
すなわち、これらの研磨布のドレッシング方法及び半導体ウェーハの研磨装置では、研磨布の表面形状の経時変化を研磨の回数に対応させて予め実測して記録しておき、該記録に基づいて修正前にそれまでの研磨の回数に応じて研磨布の表面形状を求めることにより、研磨履歴から容易に研磨布の表面形状が推定でき、ドレッシング直前に実際に表面形状の計測を行う必要が無く、定期的又は不定期的に適切なドレッシングが可能になる。
【００１６】
また、本発明の半導体ウェーハの研磨装置は、前記ドレッシング機構が、ダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサーを備えていることが好ましい。すなわち、この半導体ウェーハの研磨装置では、ダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサーを備えているので、研磨布表面を正確に所定量だけ部分的に削ると共に押しつぶし、目詰まりを防ぎ、目立てを確実に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の半導体ウェーハの研磨装置は、前記半導体ウェーハを表裏面側から挟む前記研磨面を有した一対の前記定盤が配設されている技術が採用される。すなわち、この半導体ウェーハの研磨装置では、半導体ウェーハを表裏面側から挟む研磨面を有した一対の定盤が配設されているので、ウェーハが表裏面両方から研磨布で挟まれる研磨方式であり、片面のみに研磨面を有する片面研磨方式に比べて研磨布の形状変化が大きく、より顕著に本発明の研磨布ドレッシング効果を発揮することができる。
【００１８】
本発明の半導体ウェーハの研磨方法は、半導体ウェーハの少なくとも表面側に接触する研磨面に研磨布を有した定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給して半導体ウェーハを研磨する半導体ウェーハの研磨方法であって、前記研磨を、前記研磨布の表面形状を上記本発明の研磨布のドレッシング方法により修正した状態で行うことを特徴とする。
この半導体ウェーハの研磨方法では、前記研磨を、前記研磨布の表面形状を上記本発明の研磨布のドレッシング方法により修正した状態で行うので、コンディションが最適に維持された研磨布で研磨でき、ウェーハを安定して高平坦度に研磨することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る研磨布のドレッシング方法、半導体ウェーハの研磨方法及び研磨装置の一実施形態を、図１から図１２を参照しながら説明する。
【００２０】
図１から図３は、本実施形態のシリコンウェーハの研磨装置であって、回転する上下の上定盤１と下定盤２との間に配置したウェーハキャリア３を、自転しない円運動をさせ、保持されたシリコンウェーハＷを旋回移動させるものであり、シリコンウェーハＷの表裏面を同時に研磨する揺動キャリア型両面研磨装置である。
【００２１】
すなわち、この研磨装置は、同じ軸心で逆方向に回転する上下に配された上定盤１及び下定盤２と、上定盤１と下定盤２の間に配置され複数のシリコンウェーハＷを保持する平板状のウェーハキャリア３と、上定盤１及び下定盤２を回転させる定盤駆動機構４と、ウェーハキャリア３を旋回移動させるキャリア駆動機構５とを備えている。
【００２２】
上定盤１及び下定盤２は、それぞれの表面に研磨布６が接着され、これらの研磨布６が研磨面を構成する。なお、研磨布６としては、表面が平坦である不織布又はウレタン等が用いられる。
上定盤１には、複数の供給孔１ａが設けられ（図３中には代表的に供給孔１ａひとつを記載している）、各供給孔１ａは研磨面へ研磨液を供給する研磨液供給機構７に接続されている。
【００２３】
ウェーハキャリア３は、上定盤１及び下定盤２よりも径が大きく、例えばガラスエポキシ板で形成され、シリコンウェーハＷを遊嵌状態に保持するための保持孔３ａが複数形成されている。また、ウェーハキャリア３は、シリコンウェーハＷの厚さよりも所定量だけ若干薄く設定されている。なお、保持孔３ａ内に保持されたシリコンウェーハＷは、保持孔３ａ内で自転可能である。
【００２４】
定盤駆動機構４は、上定盤１及び下定盤２に接続されこれらを回転させるモータ等の駆動源１０、１１を備えている。
キャリア駆動機構５は、ウェーハキャリア３をその表裏面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、保持孔３ａ内で保持されて上定盤１と下定盤２とによって挟持されたシリコンウェーハＷを旋回移動させるものである。すなわち、キャリア駆動機構５は、ウェーハキャリア３の外周部に取り付けられた円環状のキャリアホルダ１２と、キャリアホルダ１２に回転可能に連結された４つの偏心部材１３と、これらの偏心部材１３に接続されこれらを同期して円運動させる偏心部材同期機構１４とを備えている。
【００２５】
偏心部材１３は、円柱形状であり、下面には回転軸部１３ａが突出して設けられ、上面には偏心軸部１３ｂが回転軸部１３ａの回転軸から偏心した位置に突出して設けられている。また、偏心部材１３は、回転軸部１３ａを装置の基体１４に設けられた支持孔１４ａに回転可能に貫通させて支持されている。
キャリアホルダ１２には、互いに等間隔に円周上に離間した４つの貫通孔１２ａが設けられ、これらの貫通孔１２ａにそれぞれ偏心軸部１３ｂが回転可能に挿入されている。
【００２６】
偏心部材同期機構１４は、各偏心部材１３の回転軸部１３ａに巻回されたタイミングチェーン１５と、一つの偏心部材１３の回転軸部１３ａにモータ側ギア１６で接続された駆動用モータ１７とを備えている。すなわち、駆動用モータ１７の出力軸に設けられたモータ側ギア１６が、回転軸部１３ａ下端に設けられた軸部側ギア１８に噛み合っており、駆動用モータ１７を駆動すると、モータ側ギア１６及び軸部側ギア１８を介して一つの偏心部材１３が回転すると共に、タイミングチェーン１５を介して他の偏心部材１３が同時に同期して回転するようになっている。
【００２７】
この際、各偏心部材１３は、回転軸部１３ａを中心に回転するが、偏心軸部１３ｂは回転軸部１３ａの回転軸を中心に旋回する。すなわち、偏心軸部１３ｂで支持されているキャリアホルダ１２及びウェーハキャリア３は、偏心軸部１３ｂの旋回により自転しない円運動を行うことになる。したがって、ウェーハキャリア３に保持されたシリコンウェーハＷも旋回移動することになる。また、上記ウェーハキャリア３は、シリコンウェーハＷ周辺が上定盤１及び下定盤２から外方に一時的に出る動き、いわゆるオーバーハングするようになっている。
【００２８】
また、この研磨装置は、予め求めた研磨布６の表面形状に基づいて研磨布６表面を部分的に削ると共に押しつぶして表面形状を修正するドレッシング機構２０を備えている。
該ドレッシング機構２０は、図１、図４及び図５に示すように、上定盤１及び下定盤２の中心に向かって半径方向に前後進可能なアーム部２１と、該アーム部２１を基端部で支持する支持部２２と、制御部Ｃの制御によりアーム部２１を前後進させるアーム駆動機構２４とを備えている。上記アーム部２１には、その先端部の上下にダイヤモンド砥粒が電着された円板状のドレッサー２３がそれぞれ取り付けられている。
なお、実際にシリコンウェーハＷを研磨する際には、このアーム部２１は研磨布６上から待避できるようになっている。
【００２９】
上記ドレッシング機構２０の制御部Ｃは、図６及び図７に示すように、予め研磨布６により研磨されたシリコンウェーハＷの形状を測定したデータを入力かつ記憶可能になっている。そして、制御部Ｃは、上記シリコンウェーハＷの形状データに基づいて研磨布６の表面形状を推定して算出すると共に、この研磨布６の表面形状に基づいて研磨布６表面の位置に応じて修正する量（すなわち、削ると共に押しつぶす量）を決定する機能を有している。
【００３０】
次に、本実施形態による研磨布のドレッシング方法及びシリコンウェーハの研磨方法について、説明する。
【００３１】
〔研磨布形状推定工程〕
まず、研磨布６のドレッシングを行う前に、上記研磨布６により研磨されたシリコンウェーハＷの形状を測定し、該形状のデータをドレッシング機構２０の制御部Ｃに入力して記憶させる。
この際、制御部ＣによりウェーハＷの形状データに基づいて研磨布６の表面形状を求める。すなわち、制御部Ｃに予めウェーハの形状変化と研磨布６表面の各位置における形状変化との相関データを予め記憶させておき、この相関データから研磨布６表面のプロファイルを自動的に推定する。
【００３２】
例えば、直径２００ｍｍのウェーハＷを研磨する際、図８に示すように、半径方向１００ｍｍ（片側５０ｍｍ）の揺動運動を行うとすると、その揺動範囲により、研磨布６とウェーハＷとが接触する範囲が決定される。なお、図中において、符号Ｗ０は、ウェーハＷが揺動範囲の中心位置に配された状態であり、Ｗ１及びＷ２は、ウェーハＷが揺動範囲のうち最も内周側及び外周側にそれぞれ移動した状態を示している。また、ウェーハＷは、揺動時に定盤から所定の量ＯＨだけ外方にオーバーハングするようになっている。
そして、研磨布６により研磨したウェーハＷについて、その形状を測定した結果、図６及び図７に示すように、中凸形状になったとき、研磨布６の表面形状（断面形状）が経時的に変形し、図９に示すようなプロファイルになっていることが推定される。
【００３３】
すなわち、研磨後のウェーハＷの形状が中凸形状になるのは、ウェーハＷの周辺部と中央部との研磨レートの差によるものであり、図９において、研磨布６の沈み込みが小さい領域Ａでは、ウェーハＷ周辺部への面圧が大きくなって周辺部での研磨レートが大きくなるの対し、常にウェーハＷが存在して研磨布６の沈み込みが大きい領域Ｂでは、ウェーハＷ中央部への仕事量が少なく、中央部での研磨レートが少ないためである。
このような相関関係から得られたデータにより、ウェーハＷの形状に基づいて研磨布６の表面形状のプロファイルが推定される。
【００３４】
〔ドレッシング工程〕
さらに、制御部Ｃにより、求めた研磨布６の表面形状に基づいて、高平坦度な研磨特性が得られるように研磨布６表面の位置に応じてドレッサー２３で削る量を設定する。例えば、上記の場合では、図１０に示すような研磨布６の表面形状プロファイルになるように、主に領域Ａ及びその内側近傍について他の領域よりも削る量を大きく設定する。
そして、制御部Ｃにより、図５に示すように、上定盤１及び下定盤２との間にアーム部２１を入れてドレッサー２３を上定盤１及び下定盤２で挟んだ状態とし、さらに上定盤１及び下定盤２を定盤駆動機構４により回転させる。
【００３５】
このとき、制御部Ｃは、上記設定した研磨布６の表面位置に応じた修正量（削ると共に押しつぶす量）となるように、アーム駆動機構２４を制御してアーム部２１を進退させ、研磨布６をドレッシングして形状を整える。例えば、上記の場合、領域Ａ及びその内側近傍において他の領域に比べて長い時間ドレッサー２３が研磨布６をドレッシングするように制御する。
【００３６】
次に、上記ドレッシングによって、図１０に示すように、表面形状が最適に修正された研磨布６により、シリコンウェーハＷの研磨を行う。なお、この際、ドレッシングにおいて上定盤１と下定盤２との間に配されていたアーム部２１を、後進させてこれらから待避させておく。
【００３７】
〔研磨工程〕
シリコンウェーハＷをウェーハキャリア３の保持孔３ａにセットし、このウェーハキャリア３を研磨装置に取り付け、表裏面の研磨を行う。すなわち、定盤駆動機構４により上定盤１及び下定盤２を回転させると共に、キャリア駆動機構５によりウェーハキャリア３を自転しない円運動させる。そして、同時に研磨液供給機構７により、研磨液を研磨面に供給する。
【００３８】
この際、揺動範囲及び揺動範囲近傍の研磨布６が、上記ドレッシング工程において、最適な状態にドレッシングされているので、ウェーハＷ全体にわたって面圧が均一になると共に研磨レートの維持と均一化ができ、図１１及び図１２に示すように、高平坦度な加工形状を得ることができる。
【００３９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、研磨布の形状プロファイルを実際に研磨したシリコンウェーハＷの形状から推定して求めたが、他の方法、例えば実際に研磨布６の形状プロファイルを測定して求めても構わない。すなわち、パッドプロファイラー等の表面形状測定器を用いて研磨布の凹凸形状を実測してもよく、この場合、より正確に研磨布の位置に応じた修正量を設定することができる。
【００４１】
また、研磨布の表面形状を求めるために、研磨布の表面形状の経時変化を研磨の回数に対応させて予め実測して制御部に記録しておき、該記録に基づいてドレッシングによる修正前にそれまでの研磨の回数に応じて研磨布の表面形状を制御部において求めても構わない。この場合、研磨履歴から容易に研磨布の表面形状が推定でき、ドレッシング直前に実際に表面形状の計測を行う必要が無く、定期的又は不定期的に適切なドレッシングが可能になる。
【００４２】
また、上記実施形態では、両面研磨技術に本発明を適用したが、他の例として、ウェーハＷの表面側のみを研磨する片面研磨に適用しても構わない。また、上記実施形態では、定盤の半径方向に進退可能なアーム部を制御して任意の位置でドレッシングしているが、他の手段によりドレッシング位置を制御しても構わない。
【００４３】
例えば、上記実施形態の他の例として、図１３及び図１４に示すように、下定盤３１のみを用いてウェーハの表面を研磨する片面研磨装置を用いてもよく、この場合、この研磨装置のドレッシング機構３０は、アーム部２１の先端部下部のみに研磨布６に当接するドレッサー２３が取り付けられる。また、ドレッシング機構３０は、アーム部２１を基端部を回転中心にして水平方向に回転及び揺動可能にする機能を採用し、アーム部２１を揺動させて研磨布６上の任意な位置でドレッシングを可能にしてもよい。
【００４４】
他の片面研磨技術として、上記両面研磨装置と同様の装置を用いて、研磨工程前の自然放置中又は洗浄中に生じたウェーハの表裏面の薄膜のうち表面側の薄膜のみを除去し、この後に、ウェーハの材料に対する研磨速度が前記薄膜に対する研磨速度よりも高い研磨液（例えば、砥粒濃度が０重量％以上１重量％以下のアルカリ性溶液）を供給してウェーハの表面側を選択的に化学的研磨する研磨方法に適用しても構わない。
【００４５】
また、研磨布構成以外が上記実施形態の両面研磨装置と同様の装置を用いると共に、ウェーハの材料に対する研磨速度が研磨前の自然放置中又は洗浄中に生じた半導体ウェーハ表面の薄膜に対する研磨速度よりも高い研磨液を供給し、ウェーハの表面に接する研磨面を、ウェーハの裏面に接する研磨面よりも研磨速度が高い構造又は材質の研磨布（例えば、砥粒を含む固定砥粒研磨布）で構成した装置、すなわち表面側を選択的に研磨する片面研磨装置に適用しても構わない。
なお、上記２つの片面研磨技術は、特に研磨布の経時的形状変化が大きく、本発明によるドレッシング効果を顕著に奏することができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、揺動キャリアタイプの研磨装置に適用したが、他の方式の研磨装置に適用しても構わない。例えば、研磨面を有する上下の定盤間に複数のウェーハを保持したウェーハキャリアを複数配置し、これらウェーハキャリアの中央にサンギアを配して各ウェーハキャリアを自転させる、いわゆるサンギア型両面研磨装置に適用してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態のドレッシング機構に、研磨布６に向けて高圧水を吹き付けて洗浄を行う噴射ノズルや研磨布に当接させるブラシ部材等を設けても構わない。
さらに、上記実施形態では、半導体ウェーハとしてシリコンウェーハに適用したが、他の半導体ウェーハ、例えば、化合物半導体のウェーハ（ガリウム・ヒ素のウェーハ等）の研磨技術に適用してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明の研磨布のドレッシング方法及び半導体ウェーハの研磨装置によれば、予め求めた研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて修正する量を変えるので、研磨布の表面形状のプロファイルを適切に修正して形状を整えることができると共に、目詰まりを防止し、さらに目立てを行うことができ、研磨布の最適なコンディションを長期にわたり維持することができる。また、シンプルな装置構成で実現できると共に、自動化が容易で処理時間も短縮することができる。さらに、研磨装置の定盤形状は装置毎に種々あるが、各装置に対応した条件で研磨布のコンディショニングが可能になる。
また、本発明の半導体ウェーハの研磨方法によれば、研磨布の表面形状を上記本発明の研磨布のドレッシング方法により修正した状態で行うので、コンディションが最適に維持された研磨布で研磨でき、ウェーハを安定して高平坦度に研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態における研磨装置を示す要部の断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態における研磨装置の定盤とウェーハキャリアとの位置関係を示す平面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態における研磨装置を示す模式的な拡大断面図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における下定盤上のドレッシング機構及びその動きを模式的に示す平面図である。
【図５】本発明に係る一実施形態における下定盤上のドレッシング機構及びその動きを模式的に示す正面図である。
【図６】本発明に係る一実施形態において、ドレッシング前に研磨されたウェーハの加工形状を３次元的に示す図である。
【図７】本発明に係る一実施形態において、ドレッシング前に研磨されたウェーハの加工形状を直径方向の断面で示すグラフである。
【図８】本発明に係る一実施形態において、ウェーハの揺動範囲を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明に係る一実施形態において、ドレッシング前の研磨布の形状プロファイルを示す拡大断面図である。
【図１０】本発明に係る一実施形態において、ドレッシング後の研磨布の形状プロファイルを示す拡大断面図である。
【図１１】本発明に係る一実施形態において、ドレッシング後に研磨されたウェーハの加工形状を３次元的に示す図である。
【図１２】本発明に係る一実施形態において、ドレッシング後に研磨されたウェーハの加工形状を直径方向の断面で示すグラフである。
【図１３】本発明に係る一実施形態の他の例における下定盤上のドレッシング機構及びその動きを模式的に示す平面図である。
【図１４】本発明に係る一実施形態の他の例における下定盤上のドレッシング機構及びその動きを模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
１上定盤
２、３１下定盤
３ウェーハキャリア
５キャリア駆動機構
６研磨布
７研磨液供給機構
２０、３０ドレッシング機構
２３ドレッサー
Ｃ制御部
Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）

Claims

半導体ウェーハの表裏面に接触する研磨面に研磨布を有した上下定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給し、旋回移動する平板状のウェーハキャリアで保持した複数の半導体ウェーハの表裏面を同時に研磨する半導体ウェーハ揺動キャリア型両面研磨装置の研磨布をドレッシングする方法であって、
この揺動キャリア型両面研磨装置は、研磨時におけるウェーハ揺動範囲のうち最も内周側及び外周側にそれぞれ移動した揺動状態で、このウェーハが上下定盤から所定の量だけ外方にオーバーハングするように前記ウェーハキャリアを揺動運動するものとされ、
前記研磨布の表面形状を求める研磨布形状推定工程と、
前記研磨布の表面形状を修正するドレッシング工程とを備え、
前記研磨布形状推定工程は、前記ドレッシング工程前に前記研磨布により研磨された半導体ウェーハの形状を測定し、該形状に基づいて研磨布の表面形状を求め、この研磨布の前記表面形状の経時変化を研磨の回数に対応させて予め実測して記録しておき、該記録に基づいて前記ドレッシング工程前にそれまでの研磨の回数に応じて中凸形状になった半導体ウェーハに対応する研磨布の表面形状の経時変形を求め、
前記ドレッシング工程は、先端部の上下にダイヤモンド砥粒が電着された円板状のドレッサーがそれぞれ取り付けられたアーム部を前記上下定盤の間に入れて前記ドレッサーを前記上下定盤で挟んだ状態とし、前記上下定盤を定盤駆動機構により回転させるとともに、
前記ドレッシング工程は、前記研磨布の経時変形のうち沈み込みが小さい領域及びその内側近傍について、削ると共に押しつぶす修正量が他の領域よりも大きくなるように、前記ドレッサーが前記研磨布の沈み込みが小さい領域及びその内側近傍を他の領域に比べて長い時間ドレッシングするよう前記アーム部の進退を制御することにより、前記研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて修正する量を変えることを特徴とする研磨布のドレッシング方法。
半導体ウェーハの表裏面に接触する研磨面に研磨布を有した上下定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給し、旋回移動する平板状のウェーハキャリアで保持した複数の半導体ウェーハを研磨する半導体ウェーハ揺動キャリア型両面装置による研磨方法であって、
前記研磨を、前記研磨布の表面形状を請求項１に記載の研磨布のドレッシング方法により修正した状態で行うことを特徴とする半導体ウェーハの研磨方法。
半導体ウェーハの表裏面に接触する研磨面に研磨布を有した上下定盤と半導体ウェーハとを相対的に移動させると共に研磨布に研磨液を供給し、旋回移動する平板状のウェーハキャリアで保持した複数の半導体ウェーハを研磨する半導体ウェーハ揺動キャリア型両面研磨装置であって、
前記上下定盤の間に配置され複数のシリコンウェーハを保持する平板状のウェーハキャリアと、前記上定盤及び前記下定盤を回転させる定盤駆動機構と、前記ウェーハキャリアを旋回移動させるキャリア駆動機構とを具備し、
前記研磨布の表面形状を修正するドレッシング機構を備え、
該ドレッシング機構は、前記上下定盤の中心に向かって半径方向に前後進可能なアーム部と、該アーム部を前後進させるアーム駆動機構とを備え、前記アーム部先端部の上下にダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサーがそれぞれ取り付けられ、
ドレッシング時には前記アーム部を前記上下定盤の間に入れて前記ドレッサーを前記上下定盤で挟んだ状態が可能とされ、
前記ドレッシング機構は、予め求めた前記研磨布の表面形状に基づいて研磨布表面の位置に応じて前記修正する量を変える制御部を備え、
前記制御部は、予め前記研磨布により研磨された半導体ウェーハの形状に基づいて研磨布の表面形状を求め、
前記制御部は、研磨布の表面形状の経時変化を前記研磨の回数に対応させて予め実測して記録しておき、該記録に基づいて前記修正を行う前にそれまでの研磨の回数に応じて研磨布の表面形状を求めて請求項１記載のドレッシング方法が可能とされていることを特徴とする半導体ウェーハの研磨装置。