JP4440237B2 - ドレッシング装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等のポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング装置に付設して、研磨に使用される研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置に関する。

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。特に線幅が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ーの結像面の平坦度を必要とする。このような半導体ウエハの表面を平坦化する１手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うポリッシング装置が知られている。

従来、この種のポリッシング装置は、図４３に示すように、上面に研磨布（研磨パッド）１００を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル１０２と、ポリッシング対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗを被研磨面を研磨テーブル１０２に向けて保持するトップリング１０４とを有し、これらをそれぞれ自転させながらトップリング１０４により基板Ｗを一定の圧力で研磨テーブル１０２の研磨面に押付け、ノズル１０６より砥液を供給しつつ基板Ｗの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨している。砥液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である化学的・機械的研磨によって基板Ｗを研磨する。

研磨を行って劣化した研磨布１００の表面を再生するために、研磨テーブル１０２の側方にドレッシング装置１０８を付設し、このドレッシング装置１０８のドレッシング面を研磨テーブル１０２の研磨面に押付けつつ、これらを自転させることで、研磨面に付着した砥液や切削屑を除去するとともに、研磨面の平坦化及び目立て（ドレッシング）を行うようにしている。このドレッシング装置１０８としては、砥液や研削屑の除去に重点を置く場合には、主にナイロンブラシでドレッシング面を構成したものが使用され、また研磨面を削って平坦化することに重点を置く場合には、主にダイヤモンドドレッサが用いられる。ここで、ドレッシング後の研磨面の均一性は、その後のポリッシング対象物のポリッシング精度に大きく影響を与える。

しかしながら、上記のようなポリッシング装置においては、以下のような問題点があった。第１は、自転する研磨テーブル（ターンテーブル）で研磨を行う場合、回転中心では変位がないので、中心を外れたところで研磨を行うようになっている。従って、研磨テーブル１０２の大きさは、基板Ｗの直径の少なくとも２倍以上の直径を有するように設定されており、このため、ポリッシング装置が大型化して大きな床面積を占有するとともに、設備コストも大きくなる。この欠点は、基板Ｗの大型化の傾向に伴って一層顕著になる。

第２の問題点は、ウレタンのような弾性を有する素材からなる研磨布１００による研磨に伴うものである。一般に、半導体ウエハＷ上には、種々の寸法や段差を持つパターンが、通常、異なる素材から形成されている。このような段差面を、弾性を有する研磨布１００により平坦化しようとすると、パターンの凸部と共に凹部も研磨されるので多くの研磨量と時間を要することとなり、稼動コストが上昇するとともに段差が解消されないので高い平坦度を得られない。さらに、ミクロな凹凸が集中する部分では研磨速度が速くなり、逆にマクロな凹凸が存在する部分では研磨速度が遅くなり、これにより被研磨面に大きなうねりが生じてしまう。

さらに、第３の問題点としてコスト及び環境の問題がある。すなわち、平坦度の面内均一性の高い研磨を行うためには、研磨布１００上に潤沢に砥液を供給する必要があるが、供給された砥液は実際の加工に寄与せずに排出されてしまう割合も高い。このため、砥液は高価であるので、稼動コストの低下を抑制してしまう。また、上述の砥液は、例えばシリカ等の砥粒を多量に含み、場合によって酸やアルカリを含むスラリー状であるため、環境維持のために廃液処理が必要であり、それも稼動コストの低下を抑制する因子となる。

第１の問題点に対しては、研磨テーブル１０２が円軌道を描く循環並進運動（スクロール運動）を行うポリッシング装置の採用が考えられる。この場合は、研磨面の各点が同じ運動を行うので、研磨テーブル１０２の大きさは、ポリッシング対象物である基板に研磨テーブル１０２の公転半径の２倍を加えた径でよいので、装置の小型化、占有床面積の減少によるコスト低下を図ることができる。

また、第２、第３の問題点に対しては、砥石を用いて研磨する方法が考えられる。これは、例えばシリカ等の砥粒をバインダを用いて結合させて平板状に加工した砥石を用いて、これを研磨テーブル上に貼設し、トップリング１０４に保持された半導体ウエハＷを押圧、摺動することにより研磨を行うものである。これにより、砥石とウエハの摺動に伴い、バインダが崩壊あるいは溶解して砥粒を生成しつつ研磨が行われる。

このような研磨方法によれば、砥石は研磨布と比較して硬質であるために弾性変形せず、半導体ウエハＷ上の凹凸のうちの凸部のみが研磨され、上述した加工後の基板表面上のうねりが生じるという問題点が解消される。また、砥粒を多量に含むスラリー状の砥液を用いないため、排出物質の処理量が大幅に減少し、稼動コストを低下させるとともに、環境の維持も容易であるという利点がある。また、研磨液として砥粒を含む砥液を使用しないので、砥液供給のための設備が不要となるという利点もある。

ところで、円軌道を描く循環並進運動（スクロール運動）を行う研磨テーブルに砥石を固着し、この砥石で基板の研磨を行うと、砥石表面の研磨面には、基板と常に接触する中心側部分と、基板と全く接触しない周辺部分と、基板と接触したりしなかったりする中間部分が生じる。この結果、図９（ａ）に示すように、研磨面としての砥石の表面に窪みが生じてしまう。つまり、研磨面の中心部Ａの摩耗量が大きく、外周部Ｃはほとんど摩耗せず、中間部Ｂは斜めに摩耗する。この状態でポリッシングを続けても基板を平坦化することができないので、砥石の研磨面のドレッシングが必要となる。

このような場合に、従来と同様に研磨面より小さい径のドレッシング面やリング状のドレッシング面を持つ工具を用いてドレッシングを行うと、凹凸のある砥石の研磨面を部分的にドレッシングするので、全面に渡って平坦化することがかなり困難である。このような事情は、スクロール運動を行う研磨テーブルに貼付された研磨布の表面（研磨面）をドレッシングする時も同様である。

また、研磨工具としての砥石や研磨布を長持ちさせるためには、必要以上のドレッシングを行わないことが必要である。このようなドレッシングの終点の判断は、例えば、ドレッシング時間を経験的に得られた平均的な時間に管理することによって行われていた。しかし、適正なドレッシング時間は、研磨工具の使用回数、ドレッシングの回数等によって変化するため、上記の方法では必ずしも適切なドレッシング量を得ることができず、過不足が生じてしまう。

更に、ドレッシング装置のドレッシング面は、例えばスポンジやブラシ、ダイヤモンド電着プレート等の単一のドレッサ素材（洗浄具）で一般に構成され、複数のドレッサ素材を組み合わせて配置することが困難であるばかりでなく、研磨布の洗浄は、ドレッシングと別々に行われるものであり、その機能はドレッシングに代わるものではなかった。

また、待機中のドレッサ素材は、乾燥防止のためドレッサ洗浄槽内で純水等に浸けられていたが、ドレッサ素材自体の洗浄は一般に行われていなかった。このため、ドレッサ素材に付着した異物や剥がれ落ちそうなドレッサ素材が研磨面に付着してポリッシング対象物の被研磨面を傷つけ、研磨性能を損なうことがあった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、研磨面に凹凸があっても、これを容易且つ確実に平坦化させて、効率的に研磨面の再生を行うことができるドレッシング装置を提供することを目的とする。
また、省スペースの長所を持つスクロール運動を行う研磨テーブルを、少ない設置面積のドレッサで確実にドレッシングして該研磨テーブルの単位設置面積当たりの処理能力を向上させるようにしたドレッシング装置を提供することを目的とする。

更に、複数のドレッサ素材の容易な選択を可能とし、且つ任意に組み合わせた異種のドレッサ素材を同時に使用することでドレッサ能力を向上させることができるようにしたドレッシング装置を提供することを目的とする。
また、ドレッサ素材をドレッサ洗浄槽内で洗浄することで、ドレッサ素材に付着した異物や、剥がれ落ちかかっているドレッサ素材の研磨面への付着を防止できるようにしたドレッシング装置を提供することを目的とする。

本発明のドレッシング装置は、被研磨材の被研磨面に相対摺動して該被研磨面を平坦且つ鏡面状に研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッサを有するドレッシング装置であって、前記研磨面と前記ドレッサとを互いに摺接させて該研磨面をドレッシングしている時に前記研磨面と前記ドレッサとの間に作用する摩擦負荷を直接または間接に検知するセンサと、該センサの出力に応じてドレッシング進行状況を判定し、前記ドレッサの交換時期を判断する判定手段を有する。

凹凸を有する研磨面がドレッシングの進行に伴って平坦化すると、研磨面とドレッシング面との間の摩擦力が変化し、ドレッサの支持軸や研磨テーブルの駆動軸を回転させるモータの電流やトルクが変動するので、これらの内の一つの変動を検知することで、研磨面のドレッシング進行状況を適切に判定することができる。

本発明のドレッシング装置によれば、研磨面の全範囲を同時にドレッシングすることができ、これにより、研磨テーブルの研磨面をその全面に渡ってより効率的に且つ均一に再生することができる。

また、長尺状で横移動可能なドレッサと、このドレッサの形状に合ったドレッサ洗浄槽を使用することで、省スペースの長所を持つスクロール運動を行う研磨テーブルを、少ない設置面積のドレッサで確実にドレッシングして該研磨テーブルの単位設置面積当たりの処理能力を向上させることができる。

更に、複数のドレッサ素材の容易な選択を可能とし、且つ任意に組み合わせた異種のドレッサ素材を同時に使用することで、ドレッサ能力を向上させ、また、ドレッサ素材をドレッサ洗浄槽内で洗浄することで、ドレッサ素材に付着した異物や、剥がれ落ちかかっているドレッサ素材の研磨面への付着を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図６は、本発明の実施の形態のドレッシング装置を備えたポリッシング装置を示すものである。このポリッシング装置は、図１に示すように、全体が長方形をなす床Ｆの一端側に研磨部２が配置され、他端側には、基板収納用カセット４ａ，４ｂを載置するロード・アンロードユニット４が設けられている。研磨部２とロード・アンロードユニット４との間には、２台の搬送ロボット６ａ，６ｂを有する搬送部６と洗浄機８ａ，８ｂ及び反転機８ｃが配置されている。

研磨部２には、研磨テーブル１０と、この研磨テーブル１０を挟む位置にトップリング装置１２及びドレッシング装置１４とが設けられ、研磨テーブル１０の側方に、搬送ロボット６ｂと基板Ｗの授受を仲介するプッシャ１５が設置されている。なお、図２に示すように、研磨テーブル１０の近傍のトップリング装置１２及びドレッシング装置１４の待機位置には、それぞれトップリング洗浄槽５０及びドレッサ洗浄槽５２が設けられている。

研磨テーブル１０の上面には、研磨工具としての薄板円板状の砥石１６が貼付され、この砥石１６の表面に平坦な研磨面１６ａが形成されている。研磨テーブル１０の下方には、モータ１８が配置され、このモータ１８の駆動軸２０の上端には、図３に示すように、該駆動軸２０の軸心Ｏ_１と偏心量“ｅ”だけ偏心した位置に軸心Ｏ_２を有する駆動ピン２０ａが設けられている。一方、研磨テーブル１０の裏面中央には内部に軸受２２を介して駆動ピン２０ａを収容する凹部１０ａが形成されている。研磨テーブル１０は、図示しない支持機構によって駆動ピン２０ａまわりの自転を規制するように支持されている。

これにより、モータ１８の駆動に伴う駆動軸２０の回転によって、駆動ピン２０ａが偏心量“ｅ”を半径とした円軌道を描き、研磨テーブル１０は、自転することなく、偏心量“ｅ”を半径とした公転運動である循環並進運動（スクロール運動）を行うようになっている。研磨面１６ａの直径ｄ_１は、ポリッシング対象物である基板Ｗの直径ｄ_２に偏心量“ｅ”の２倍（スクロール直径）を加えた値より大きく（ｄ_１≧ｄ_２＋２ｅ）設定されており、基板Ｗの全面を一度にポリッシングできるようになっている。例えば、基板Ｗの直径ｄ_２を２００ｍｍ、偏心量“ｅ”を１０ｍｍとしたとき、研磨面１６ａの直径ｄ_１は２４０ｍｍに設定されている。

砥石１６は、所定のバインダの中に砥粒が分散して結合して構成され、研磨の進行に伴ってバインダから砥粒が遊離して生成されるようになっている。研磨面１６ａで発生する摩擦熱を除去し、研磨屑を除去し、さらに砥粒の遊離を促進するために、所定の研磨液を供給する供給装置が設けられている。研磨テーブル１６と基板Ｗの相対移動が比較的小さいので、例えば、砥石側に内部流路を設けて研磨液を供給するようにしている。

トップリング装置１２には、トップリングカバー２４の内部のトップリングヘッドから垂下するトップリングシャフト２６の下端に略円盤状のトップリング２８が取付けられ、基板Ｗを吸着保持しつつ該基板Ｗを研磨面１６ａに向けて所定の力で押付けるようになっている。トップリングカバー２４の内部には、図示しないモータ、揺動アーム及び上下動シリンダが配置され、揺動アームの基端は上下方向に延びる回転自在な支柱３０の上端に連結されているとともに、この揺動アームの自由端にトップリングシャフト２６が上下動及び回転自在に支承されている。これによって、支柱３０の回転によって揺動アームがトップリングカバー２４と共に水平方向に揺動し、モータの駆動及び上下動シリンダの作動に伴って、トップリングシャフト２６とトップリング２８が一体となって回転及び上下動するようになっている。

ドレッシング装置１４もほぼ同様に、ドレッシングカバー３２の内部に設けられたドレッシングヘッドの先端にドレッサシャフト３４が設けられ、このドレッサシャフト３４の下端にドレッサ３６が取付けられている。ドレッシングヘッドの内部には、モータ３８（図４参照）、図示しない揺動アーム及び上下動シリンダが配置され、揺動アームの基端は上下方向に延びる回転自在な支柱４０の上端に連結されているとともに、この揺動アームの自由端にドレッサシャフト３４が上下動及び回転自在に支承されている。これによって、支柱４０の回転によって揺動アームが揺動し、モータ３８の駆動及び上下動シリンダの作動に伴って、ドレッサシャフト３４とドレッサ３６が一体となって回転及び上下動するようになっている。

ドレッサ３６は、図５に示すように、全体として下方に拡がる円板状で、その下面には、図６（ａ）に示すように、平坦なドレッシング面３６ａを有している。このドレッシング面３６ａは、研磨面１６ａの運動範囲の全領域を覆う大きさに設定されている。つまり、前述のように、研磨面１６ａの直径ｄ_１を２４０ｍｍ、偏心量ｅを１０ｍｍとしたとき、ドレッシング面３６ａの直径ｄ_３は、研磨面１６ａの直径ｄ_１に偏心量“ｅ”の２倍を加えた値より大きな（ｄ_３≧ｄ_１＋２ｅ＝２６０ｍｍ）、この例では、例えば２７０ｍｍに設定されている。

ドレッシング面３６ａには、研磨面をコンディショニング可能な物質の一つであるダイヤモンド粒子が、例えば電着によって、そのほぼ全面に渡って均一に付着されている。なお、図６（ｂ）に示すように、ダイヤモンド粒子が格子状のパターンを描くように電着等で付着させてもよい。また、図７（ａ）に示すように、片面にダイヤモンド砥粒を接着させたダイヤモンドシート４２を用意し、このダイヤモンドシート４２を図７（ｂ）に示すように、台座に取付けてもよい。

このようにダイヤモンドシート４２を使用することにより、研磨面の形状や寸法に対する柔軟性が高く、しかも摩耗した時に台座ごと交換することなく、ダイヤモンドシート４２を貼り替えることで済ますことができるという利点がある。更に、ダイヤモンド粒子の代わりに他の粒状物を使用したり、セラミックス等の陶製材を付着させてもよく、また、図８に示すように、ドレッシング面をブラシによって形成してもよい。

この実施の形態においては、ドレッシングの進行状況を簡単な構成で判定するための判定手段が設けられている。すなわち、図４に示すように、研磨テーブル１０の駆動軸２０を回転駆動するモータ１８及びドレッサ３６を取付けたドレッサシャフト３４をそれぞれ回転駆動するモータ３８に、モータ電流検出器４４ａ，４４ｂがそれぞれ設けられ、これらの信号は、信号処理装置４６に入力されるようになっている。信号処理装置４６は、ポリッシング装置の全体の稼動状態を制御する制御装置４８に接続されている。なお、電流によるトルクの検出は、研磨テーブル１０またはドレッサ３６のいずれか一方のみでも可能である。

次に、このような構成のポリッシング装置の動作を説明する。ポリッシング動作は、まず、モータ１８を駆動して研磨テーブル１０を循環並進円運動（スクロール運動）させ、次に、トップリング２８で基板Ｗを吸着保持して回転させながら下降し、研磨テーブル１０の研磨面１６ａに向けて押圧して基板Ｗを研磨する。必要な研磨液は、砥石１６の内部の研磨液流路から供給される。研磨に伴い、バインダが崩壊または溶解して砥粒が自生する。

所定時間の研磨を行った後の砥石１６の減厚状況は、図９（ａ）に示すようになる。すなわち、研磨面１６ａの中心部Ａがより研磨に使用されるため摩耗量が大きく、外周部Ｃは摩耗が少なく、中間部Ｂは断面が斜めに摩耗する。ここで、ドレッシング装置１４をそのドレッサシャフト３４の軸心が研磨テーブル１０の駆動軸２０の軸心Ｏ_１とほぼ一致するように揺動させる。そして、ドレッサ３６を下降させて、モータ１８の駆動に伴って円軌跡を描く循環並進運動をしている研磨テーブル１０の研磨面１６ａに向けて押圧し、同時に、モータ３８によりドレッサ３６を回転させる。これにより、研磨面１６ａをドレッサ３６のドレッシング面３６ａでドレッシングして、図９（ｂ）に示すように、研磨面１６ａを平坦化させる。

この時、砥石１６の研磨面１６ａの全領域が平坦なドレッシング面３６ａで一体に覆われているので、研磨面１６ａとドレッシング面３６ａが部分的に接触してドレッシングのムラが生じることが防止されて、研磨面１６ａが全面に渡ってより均一に再生され、且つ平坦化される。

信号処理装置４６はドレッサ３６を回転駆動するモータ３８の電流をモータ電流検出器４４ｂによって検出し、電流値から雑音等を除去すると共に、所定の信号処理を行うことにより研磨面１６ａが平坦化された時点を決定してポリッシング装置の制御装置に終点信号を送り、制御装置４８はドレッシングを終了すべく装置を停止する。

ドレッシングの終点は、以下のようにして検知される。すなわち、ドレッシング中のドレッシング面３６ａと研磨テーブル１０の研磨面１６ａとの摩擦力は、研磨テーブル１０への抵抗トルクとして作用する。研磨テーブル１０を回転させる手段が電気モータの場合、トルクの変化は電気モータの電流の変化として間接的に測定することができる。従って、電流値を測定することにより、ドレッシング中におけるドレッシング状況の変化を検知することができると考えられる。

図１０は、発明者等の実機でのテスト結果を示すもので、ドレッサ３６を回転駆動するモータ３８を流れる電流をモータ電流検出器４４ｂによって検出したグラフであり、横軸はドレッシング時間を表し、縦軸はモータの電流値を表している。これにより、ドレッシング初期における負荷が大きく、徐々に減少して一定値で飽和することが分かる。これは、ドレッシングが進行すると研磨面１６ａの凹凸が除去され、ドレッサ３６と研磨テーブル１０の間の摩擦係数が低下するためと考えられる。従って、図１０の「○」の時点を検知する適宜のパラメータを採用すればよい。これには、例えば、電流値のグラフの勾配や、ドレッシング初期との電流差ΔＩ、あるいは電流値自体等が挙げられる。

また、このような判定手段は、ドレッサの寿命、すなわち、交換時期を判定するために用いることもできる。図１１は、その方法を説明するためのもので、摩耗のないドレッサでドレッシングした時のグラフＡと、摩耗の進んだドレッサでドレッシングした時のグラフＢを比較すると、全体としての負荷自体がグラフＢの場合がグラフＡより小さいこと、及び電流差ΔＩ（ドレッシング開始時とドレッシング終了時のモータ電流値Ｉの差）の値もグラフＢの場合（ΔＩ_Ｂ）がグラフＡの場合（ΔＩ_Ａ）よりも小さいことが分かる。従って、電流差ΔＩが一定の基準値より小さくなった場合を終点としても、また、図１１（ｂ）に示すように、ドレッシング初期の電流値自体の差ΔＩｍが所定値以上になったときを終点としてもよい。

なお、この例では、ドレッサ３６を回転駆動するモータ３８の電流値をもとに、ドレッシングの終了時を判定してドレッシングを終了するようにしているが、ドレッサシャフト３４から負荷されるドレッサ３６の研磨面１６ａに対する押付け荷重や、研磨テーブル１０の回転数等のドレッシング条件の設定を変更して、ドレッシング工程を段階的に制御するようにしてもよい。

以上の実施の形態では、ドレッサ３６を回転駆動するモータ３８の電流値を検出する場合を説明したが、研磨テーブル１０の駆動軸２０を駆動するモータ１８の電流を用いてもよい。この場合、図４に示すようにテーブル側のモータ１８に接続されたモータ電流検出器４４ａの信号を信号処理装置４６によって処理すればよい。

また、ドレッシングの進行に伴って、ドレッシング中におけるドレッシング面または研磨面近傍の振動状態が変化する。例えば、図１２（ａ）は、ドレッシング開始直後における周波数スペクトルを測定したグラフであり、図１２（ｂ）は、研磨面が平坦化したドレッシング終了後の周波数スペクトルを測定したグラフである。そこで、所定位置に振動検出器を設置し、振動状態の変化を検知して研磨面のドレッシング進行状況を判定するようにしてもよい。ここでは、例えば、所定の波形（周波数スペクトル）に落ち着いた時をドレッシング終了時と判断する。更に、適当な箇所にＣＣＤカメラを配置し、ポリッシング後の研磨面を検知し、これに基づいてドレッシング条件を決める、あるいはドレッシング後にドレッシングの状況を確認するように用いてもよい。

ドレッシングを終えたドレッサ３６は、支柱４０の回転により揺動して待機位置に戻り、下降してドレッサ洗浄槽５２において自動洗浄を受ける。図１３は、そのような自動洗浄槽の例を示すもので、これは内側の比較的浅い主洗浄槽５４の周囲に、主洗浄槽５４から流出した洗浄液を受ける受液槽５６が設けられて構成されている。主洗浄槽５４は、ドレッサ３６の外径より大きい径を有し、縁部５４ａが上に広がるようなテーパをもって形成されており、洗浄液が下方内側から上方外側へスムースに流れるようになっている。さらに、主洗浄槽５４に縁部から純水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル５８と、受液槽５６から洗浄液を排出する排水口６０が設けられている。主洗浄槽５４は、例えば、深さ１２ｍｍ、容積６００ｃｍ^３、縁部５４ａのテーパ角度が水平に対して５０度程度に設定されている。なお、洗浄液供給ノズル５８の代わりに、洗浄液供給口を主洗浄槽５４の底部に設けてもよい。

この自動洗浄槽では、主洗浄槽５４に予め洗浄液を満たしておき、ドレッサ３６を所定の速度以上で下降させて、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、主洗浄槽５４にドレッサ３６のドレッシング面３６ａを浸漬させる。これにより、ドレッサ３６の浸漬する容積分だけの洗浄液が排除されて、洗浄液の大きな流れが形成され、ドレッシング面３６ａが効率的に洗浄される。さらに、洗浄液供給ノズル５８より洗浄液を供給して継続的にドレッシング面３６ａの洗浄を行う。ここで、ドレッサ３６を回転させてもよく、静止状態でもよい。汚れた洗浄液は縁部５４ａより溢れて受液槽５６に流れ、さらに排水口６０より排出される。これにより、主洗浄槽５４内の洗浄液が常時置換されるので、バクテリアの発生等による汚染も無く、また、研磨屑の堆積も防止される。

これらの図に示すように、ドレッサ３６の下降位置を調整してドレッサ３６の上面が浸漬しないようにし、ドレッサ３６の上面の汚染を防ぐのが好ましい。この場合、ドレッサ３６の水没容積：主洗浄槽５４の内容積の比は、１：１．５〜２．５に設定され、より望ましくは、１：１．５〜２．０に設定される。洗浄液の供給は、ドレッサ３６が待機位置に無い場合でも継続して行い、主洗浄槽５４内の洗浄液を置換することが、汚染を防止するために好ましい。この場合、例えば、流量を洗浄の場合と同一で行っても減少させて行ってもよい。

図１４及び図１５に示すのは、自動洗浄槽の他の例であり、ここでは主洗浄槽５４のみを図示している。図１４の例においては、主洗浄槽５４の底部に超音波振動子６２を取付けており、ドレッサ３６を洗浄液中に浸漬させた状態で主洗浄槽５４に振動を付与することにより、洗浄効果を高めることができる。超音波振動の条件は、例えば、振動子（洗浄槽底面）とドレッシング面３６ａとの距離を１０〜５０ｍｍとし、振動子の発振周波数を２８ｋＨｚ程度、出力を３００〜６００Ｗとし、６０〜１２０ｓｅｃほど行えばよい。超音波振動は洗浄液を供給しながら行っても、供給を止めた状態で行ってもよいが、振動停止後は洗浄液を供給して主洗浄槽５４内を置換する。

図１５の例においては、主洗浄槽５４の内側底部にブラシ６４を取付けている。これにより、ドレッサ３６を所定高さに下降させてから低速度で回転させ、洗浄液を供給しつつドレッシング面３６ａをブラシ６４に擦り付けて洗浄するもので、これによって洗浄効果を向上させることができる。もちろん、図１４の超音波振動と併用してもよい。

主洗浄槽５４或いはその周辺の所定箇所にキャビジェットノズルを設けてもよい。これは、例えば、二重ノズルから高圧水と低圧水を供給し、その速度差によってキャビテーションを発生させて洗浄効果を高めるもので、ドレッサ３６が浸漬した状態ではなく、ドレッシング面３６ａが自動洗浄槽の上方の所定距離にある状態で行う。好ましくは、キャビジェットノズル先端とドレッシング面３６ａとの距離を５〜１５ｍｍとし、洗浄液の噴出圧力を２９４〜９８０Ｎ／ｃｍ^２（３０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２）とし、洗浄液流量を０．５〜１．５ｌ／ｓｅｃとして行う。なお、上述した構成の洗浄槽やキャビジェットノズルにより、トップリング２８を洗浄してもよい。

図１６は、ドレッシング装置１４の他の例を模式的に示す図であり、これは、研磨テーブル１０の研磨面１６ａに平行な軸の廻りを回転するローラ７０を有しており、このローラ７０の周囲にドレッシング面７２ａが形成されてドレッサ７２が構成されている。ローラ７０及びそれに形成されたドレッシング面７２ａの軸方向の長さｌ_４は、研磨テーブル１０が運動するスクロール直径より大きく設定されている。すなわち、この長さｌ_４は、研磨面１６ａの直径ｄ_１に偏心量“ｅ”の２倍を加えた値より大きな値（ｌ_４≧ｄ_１＋２ｅ）に設定されている。

ローラ７０を支持するシャフト７４には、これを昇降し且つ研磨面に押圧するための流体圧シリンダ７６、ローラ７０を回転させるためのモータ７８、研磨面に沿って水平移動させるためのアクチュエータ（図示略）等が接続されている。このような構成の全体が、図示しないドレッシングアームに保持されており、研磨テーブル１０上と待機位置の間を揺動可能になっている。なお、この例ではローラ７０を２つ配置しているが、１つでも、３つ以上でもよい。

このような構成のドレッシング装置１４によってドレッシングを行う場合には、ドレッシング装置１４を待機位置から研磨テーブル１０上に移動させる。そして、シリンダ７６によりローラ７０を下降させ、さらに所定圧力でドレッシング面７２ａを研磨テーブル１０の研磨面に押圧した状態で研磨面に沿ってローラ７０をシャフト７４に直交する方向に移動しながらドレッシングを行う。この例においても、研磨面に凹凸がある状態でも、その全体にわたってドレッシング面が接触して、研磨面を平坦化しつつドレッシングを効率的に行うことができる。

図１７乃至図２３は、ドレッシング装置１４の更に他の例を示すもので、図１７に示すように、このドレッシング装置１４は、研磨面２００ａを有する研磨テーブル２００と、この研磨面２００ａのドレッシングを行うドレッサ２０２と、このドレッサ２０２を自由端側に保持したドレッサアーム２０４と、このドレッサアーム２０４を揺動及び上下動させるドレッサ駆動機構部２０６と、洗浄液を貯蔵してドレッサ２０２を洗浄するドレッサ洗浄槽２０８と、研磨テーブル２００の両側に配置されてドレッサ２０２の脱落を防止する一対のガイドテーブル２１０とから主に構成されている。

図１８及び図１９は、研磨テーブル２００を詳細に示すもので、同図に示すように、中空シャフトをもつモータ７５０の上部フランジ７５１、内部が中空になったシャフト７５２が順にボルトによって締結されている。シャフト７５２の上部にはベアリング７５３によりセットリング７５４が支持されている。このセットリング７５４の上面にテーブル７５９が締結され、その上部に研磨テーブル２００がボルト７９０により締結されている。研磨テーブル２００は、全体を例えば砥石で構成してもよいし、研磨テーブル２００を例えばステンレス等の耐食性に優れた金属で構成し、その上面に研磨布（研磨パッド）を貼り付けて使用してもよい。また、砥石や研磨布を利用する場合、研磨テーブル２００の上面は、平坦でも良いし、凹凸をつけても良い。これらは、被研磨物である基板Ｗの種類により選択される。研磨テーブル２００の外径は、基板Ｗの直径＋２“ｅ”以上に設定されていて、研磨テーブル２００がスクロール運動（並進円運動）をしても基板Ｗが研磨テーブル２００からはみ出さない大きさになっている。

前記セットリング７５４には、周方向に３つ以上の支持部７５８が形成され、テーブル７５９が支持されている。つまり、この支持部７５８の上面とテーブル７５９の下面の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所７６０，７６１が形成され、これらの凹所７６０，７６１にはベアリング７６２，７６３がそれぞれ装着されている。ベアリング７６２，７６３には、図１８および図１９に示すように、“ｅ”だけずれた２つの軸体７６４，７６５を持つ支持部材７６６が各軸体の端部を挿入して支持され、モータ７５０を回転することにより研磨テーブル２００が半径“ｅ”の円に沿って並進運動（公転運動）可能となっている。

また、フランジ７５１がモータ７５０とシャフト７５２との間で同様に“ｅ”だけ偏心している。偏心による負荷のバランスを取るためバランサ７６７がシャフト７５２に取付けられている。

研磨テーブル２００上への研磨液の供給は、モータ７５０とシャフト７５２の内部を通り、テーブル７５９の中央に設けられた貫通孔７５７に継ぎ手７９１を介して行われる。供給された研磨液は一旦研磨テーブル２００とテーブル７５９の間で形成される空間７５６に溜められ、研磨テーブル２００に設けられた複数の貫通孔７６８を経由して、直接基板Ｗに接触するように供給される。貫通孔７６８はプロセスの種類により数や位置が適宜選択される。研磨布を研磨テーブル２００に貼り付けて使用する場合は、研磨布にも貫通孔７６８の位置に対応した位置に貫通孔が設けられる。研磨テーブル２００の全体を砥石で製作する場合は、研磨テーブルの上面に、格子状、スパイラル状、あるいは放射状等の溝を設け、この溝に貫通孔７６８を連通させるようにしても良い。

また、供給される研磨砥液は純水や薬液やスラリー等のうち最適なものが選定され、必要に応じて一種類以上の研磨砥液が同時に、または交互に、または順番に供給されるように制御される。
研磨中の研磨砥液から並進運動を行う機構を保護するために、テーブル２００にフリンガー７６９が取付けられていて、樋７７０とラビリンス機構を形成している。

上述の構成において、モータ７５０の作動によって研磨テーブル２００が非回転運動である並進円運動（スクロール運動）し、トップリングに取付けられた基板Ｗは研磨テーブル２００の研磨面上に押付けられる。

貫通孔７５７、空間７５６、貫通孔７６８を介して研磨面に供給された研磨液により研磨が行われる。研磨テーブル２００上の研磨面２００ａと基板Ｗの間には、半径“ｅ”の微小な相対並進円運動（スクロール運動）が生じて、研磨面全体において等しい相対速度を生じる。従って、基板Ｗの被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。なお、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研磨面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避けるためにトップリングを徐々に自転させて、研磨面の同じ場所のみで研磨されるのを防止している。

ここで、ドレッサ２０２は、長尺状に形成され、その長さｌは、研磨面２００ａの直径ｄに前記偏心量“ｅ”の２倍（スクロール直径）を加えたテーブルの運動範囲より大きな値に設定され（ｌ＞ｄ＋２ｅ）、その幅は、ドレッサ条件の許す限り小さく設定されている。即ち、ウエハ径と比べると、ｌ＞ウエハ径ｄ_２＋４ｅとなっている。これによって、例えば円形ドレッサに比べて幅方向で大きくスペースを節約できるようになっている。同様に、ドレッサ洗浄槽２０８も、ドレッサ２０２の形状に合った長尺状のものを使用することで、設置スペースを節約できるようになっている。また、研磨テーブルが自転を伴わないスクロール運動を行うので、ドレッサも自転しない構造のものである。テーブルのスクロール運動と、ドレッサの横方向の等速度スライドにより、研磨面上各点でのテーブルとドレッサの相対速度を等しくしている。

この例のドレッシング装置１４は、ドレッサ２０２の昇降にシリンダを、押付け量制御にシリンダとストッパを用いたストローク式を、ドレッサ２０２の水平移動に揺動とリンク機構をそれぞれ使用し、またドレッサ２０２の下面に軟質の弾性体からなるドレッサ素材（洗浄具）２１２を貼着して、この下面をドレッシング面２１２ａとしている。

すなわち、図２０乃至図２３に示すように、ベース２１４に固定された直動ガイド２１６を案内として上下動する昇降シャフト２１８と、この昇降シャフト２１８の周囲を囲繞する中空構造の揺動軸２２０が備えられ、この揺動軸２２０にドレッサアーム２０４が連結されている。一方、ベース２１４には、昇降シリンダ２２２が固定され、このシリンダ２２２のピストンロッドの上端に昇降シャフト２１８に固着した昇降ベース２２４が連結されている。また、この昇降シリンダ２２２のピストンロッドは下方に貫通して延び、このシリンダロッドにストッパ２２６が、例えばねじ等を介して位置調節自在に取付けられている。

これによって、昇降シリンダ２２２の作動に伴って、昇降シャフト２１８、揺動軸２２０及びドレッサアーム２０４が一体となって昇降し、シリンダロッドに取付けたストッパ２２６が昇降シリンダ２２２のシリンダ下端面に当接することで、この上昇が規制されるようになっている。ドレッサの上昇位置を固定することによって、常に一定の圧力でドレッシングをすることができる。

ここで、ストッパ２２６の位置は、このストッパ２２６で上昇を規制された状態でドレッサ２０２が横方向に移動することで、このドレッサ素材２１２で研磨面２００ａを押圧しドレッシング面２１２ａでドレッシングする位置に設定されており、ガイドテーブル２１０は、その上面がこの研磨面２００ａがなす平面と同一平面となるように配置されている。

昇降シャフト２１８の上端には駆動プーリ２２８が固着され、この駆動プーリ２２８とドレッサアーム２０４の自由端側に回転自在に配置したドレッサ支持シャフト２３０の上端に固着した従動プーリ２３２との間にベルト２３４が掛け渡されている。昇降シャフト２１８と揺動軸２２０との間には軸受２３１が介装されている。また、ドレッサ支持シャフト２３０は、下方に延出し、この下端にドレッサ２０２が連結されている。一方、昇降ベース２２４には、揺動シリンダ２３６が固着され、この揺動シリンダ２３６のピストンロッドは、揺動軸２２０にこの軸方向に対して直角方向に張り出して設けたリンクアーム２３８の先端にボールジョイント２４０を介して連結されている。

これによって、昇降シリンダ２２２の作動に伴い昇降ベース２２４を介して揺動シリンダ２３６も一体に昇降し、この揺動シリンダ２３６の作動に伴って揺動軸２２０が回転してドレッサアーム２０４が揺動し、プーリ２２８，２３２とベルト２３４からなる、いわゆる平行運動機構を介して、このドレッサアーム２０４の揺動に伴ってドレッサ２０２が一定速度で一方向に平行移動するようになっている。

この例において、ドレッサ洗浄槽２０８は、ドレッサ素材２１２の乾燥防止機能を果たすためのもので、図２２に示すように、ドレッサ洗浄槽２０８には給液を行うチューブ２４２が取付けられており、常時給水を行って清浄度が保たれている。待機状態のドレッサ２０２は下降しており、液体を満たしたドレッサ洗浄槽２０８にドレッサ素材２１２を浸すことで、ドレッサ素材２１２の乾燥を防いでいる。

次に、ドレッサ２０２がドレッサ洗浄槽２０８を出て研磨テーブル２００の研磨面２００ａをドレッシングし、再びドレッサ洗浄槽２０８に戻るまでの１連の動作を説明する。

ドレッサ洗浄槽２０８内ではドレッサ２０２は下降位置にあり、昇降シリンダ２２２により、ドレッサ洗浄槽２０８からドレッサ２０２を上昇させる。上昇位置はストッパ２２６で決定される。

この状態で、揺動シリンダ２３６を作動させ揺動軸２２０を回転させてドレッサアーム２０４を研磨テーブル２００の研磨面２００ａ側へ揺動させる。すると、駆動プーリ２２８、従動プーリ２３２及びベルト２３４が平行運動を行うリンク機構を形成しているので、揺動軸２２０の回転に伴ってドレッサアーム２０４が揺動しても、ドレッサ２０２は向きを変えることがない平行運動を行う。

これにより、ドレッサ２０２は研磨テーブル２００の研磨面２００ａに乗り上げるようにして該研磨面２００ａに乗り移り、研磨面２００ａにドレッサ素材２１２を押付けながらドレッシング面２１２ａでドレッシングする。ドレッサ２０２の中心は研磨面２００ａの中心を通り、且つドレッサ２０２の長さｌは、テーブルの運転範囲、すなわちスクロール運動する研磨面２００ａの軌跡が描く円の直径よりも大きいのでその軌跡に全研磨面を捉えてドレッシングを行う。

そして、ドレッサ２０２は、スクロール運動をしている研磨面２００ａ上をドレッシングしながら、ストロークエンドである研磨面２００ａの端に達した時に停止し、伸縮の方向を切り替えて反対方向へ移動しながら再びドレッシングを行う。揺動シリンダ２３６には、図２１に示すように、伸縮のストロークエンドを検出するシリンダセンサ２４４が取付けられており、動作切り替えのタイミング検知と動作監視をしている。

ここで、ガイドテーブル２１０は、研磨テーブル２００の周囲を囲繞する如く研磨テーブル２００の公転運動の外周に沿い、ドレッサ２０２の揺動範囲に沿うような形状に構成されている。即ち、ガイドテーブル２１０はその内側が研磨テーブル２００のスクロール中心から半径（ｄ＋２ｅ）／２以上の円又は円弧状に形成されている。
また、ガイドテーブル２１０をその上面が研磨面２００ａがなす平面と同一平面となるように配置することで、ドレッサ２０２が研磨テーブル２００から外れた時に、ドレッサ素材２１２の下端がその弾性分だけ下方に脱落することを防止することができる。これによって、ドレッサ２０２が研磨テーブル２００に乗り上げようとした際に、この段差を研磨テーブル２００とドレッサ素材２１２が吸収できない場合に、例えば研磨布が貼着された研磨テーブル２００にあっては、この研磨布を剥がしてしまったり、最悪の場合はドレッサ２０２が研磨テーブル２００の側面が衝突して装置が破損することが防止される。

以上、設定された回数のドレッシングを行い、ドレッサ洗浄槽２０８に戻ってドレッシング動作を終了する。
この例にあっては、ドレッサ素材２１２の研磨面２００ａへの押圧の制御に押付け量制御式を用いており、ドレッサ２０２の高さを一定にするため、昇降シリンダ２２２にストッパ２２６を取付けている。

ここで、研磨テーブル２００の厚みはドレッシングの度に少しずつ摩耗していく。この変化に追従させるため、図２３に示すように、ステッピングモータ２４６と、該ステッピングモータ２４６にカップリング２４７を介して連結されて、ステッピングモータ２４６の駆動に伴って回転するねじ２４８と、昇降ベース２２４に固着した前記ねじ２４８に螺合するナット２５０とを組合わせた昇降機構２５２と、研磨面２００ａの上方に配置した非接触の距離測定センサ２５４を備えている。これにより、距離測定センサ２５４で研磨面２００ａとドレッサ２０２の高さを測定し、その差から現在の押付け量を検知して、設定された押付け量になるように、それらの差をステッピングモータ２４６のパルス数に変換して、必要なパルス数だけ駆動してドレッサ２０２の位置を補正するようにしている。ドレッシングの度にこの動作を行えば、常に同じ押付け量を保つことができ、ドレッシング処理の信頼性を上げることができる。

図２４は、ドレッシング装置１４の更に他の例を示すもので、これは、ドレッサ素材２１２の研磨面２００ａへの押圧の制御に押付け力制御式を用いたものである。すなわち、ドレッサ２０２の昇降機構に昇降シリンダ２２２を用いて、この昇降シリンダ２２２の推力Ｆと機構の重量Ｗｔの差（Ｗｔ−Ｆ）が、ドレッサ２０２の研磨面２００ａに対する目標の押付け力になるように、例えば電空レギュレータなどで駆動供給圧を制御するようにしたものである。

図２５乃至図２７は、ドレッシング装置１４の更に他の例を示すもので、これは、前述の例と同様にドレッサ２０２の押圧の制御に押付け力制御式を採用するとともに、上面に研磨布２５８を貼着しこの上面を研磨面２００ａとした研磨テーブル２００の側方に、これと同じ種類の研磨布２６２を上面に貼着したガイドテーブル２６４を研磨テーブル２００の周囲を囲繞する如く配置したものである。テーブルに固定砥粒（砥石）を装置した場合は、ガイドテーブル２６４にも同じ種類の固定砥粒（砥石）を設ける。

これにより、ドレッサ２０２が研磨テーブル２００から外れた時に、推力機構の余ったストローク分だけドレッサ２０２が研磨テーブル２００から脱落するのを防止するとともに、移動しながらドレッシングされている研磨テーブル２００の研磨面２００ａのドレッサ素材２１２と接触している面積が変化し、研磨面２００ａにかかるドレッシング圧力が変わって均一なドレッシングが行えなくなることを防止することができる。

つまり、ドレッサ２０２が研磨テーブル２００から脱落した後、再び研磨テーブル２００にドレッサ２０２が乗り上げようとする際、この段差を研磨布２５８とドレッサ素材２１２が吸収できない場合には、研磨布２５８を剥がしてしまうか、最悪の場合はドレッサ２０２が研磨テーブル２００の側面に衝突して装置が破損してしまう。

また、押圧の制御を押付け力で行うと、移動しながらドレッシングされている研磨面２００ａのドレッサ素材２１２と接触している面積が変化し、ドレッシング圧力を変えてしまうので、均一なドレッシングを行えない。特に、研磨面２００ａの中心部と両端部では、ドレッサ素材２１２と接触する面積が大きく異なって、この弊害が顕著になる。

そこで、この例のドレッシング装置１４は、上面に研磨布２５８を貼着した研磨テーブル２００の側方に、これと同じ種類の研磨布２６２を上面に貼着したガイドテーブル２６４を研磨テーブル２００の周囲を囲繞する如く配置して、且つ研磨布２５８，２６２が同じ高さになるようにして、これらの問題を解決したものである。

これにより、ドレッサ２０２は、その高さの変化を行わずに、研磨布２５８の上面の研磨面２００ａ全体をドレッシングすることが可能になる。また、ドレッサ素材２１２との接触面積変化も、このガイドテーブル２６４の上面に貼着した研磨布２６２で補正することができる。

また、研磨布２５８，２６２の摩耗速度が同じになるように、各研磨布２５８，２６２に供給する液体を種類、流量ともに同じにできるようなリンスノズル２６６を具備している。ガイドテーブル２６４は２ヶ所に分かれているので、リンスノズル２６６も最低２個必要になる。例えば、これらの供給バルブと流量計をまとめて１つとし、そこから複数のリンスノズル２６６に分岐させるなどとしても良い。

図２７はガイドテーブル２６４の高さ調整機構を示す図である。これは、上下に互いに逆ねじとなるねじ部を設けたボルト２７０と、ガイドテーブル２６４及び床面２７２にそれぞれ固定した前記ボルト２７０の各ねじ部に螺合するナット２７４，２７６とを備え、ボルト２７０を一方に回転することで、ガイドテーブル２６４が上昇し、他方に回転することで下降するようにしたものである。

摩耗速度、その他の条件を揃えるために研磨布２５８，２６２の交換は、左右ガイドテーブル２６４と研磨テーブル２００で同時に行う。つまり、新品の研磨布は全て同じ厚さなので、高さ調整機構を用いて各ガイドテーブル２６４と研磨テーブル２００の距離を同じにしてから、各ガイドテーブル２６４と研磨テーブル２００に同じ種類の研磨布２５８，２６２を貼ることで、研磨布２５８，２６２の高さを揃えることができる。

図２８はガイドテーブル２６４の自動高さ調整機構を示す図である。これは、左右のガイドテーブル２６４を別々のベース２７８に取付け、この各ベース２７８をステッピングモータ２８０、該ステッピングモータ２８０の駆動で回転する送りねじ２８２及び前記ベース２７８に固着した該送りねじ２８２に螺合するナット２８４で昇降させるようにしたものである。

ここで、ガイドテーブル２６４と研磨テーブル２００の高さを、左右のガイドテーブル２６４と研磨テーブル２００の上方に配置した接触または非接触の距離測定センサ２８６を用いて測定して、高さのずれを測定する。そして、この測定されたずれを、ステッピングモータ２８０のパルス数に換算し必要なパルス数だけステッピングモータ２８０を駆動して、左右のガイドテーブル２６４と研磨テーブル２００間のずれが０になるよう調整する。

なお、図２９に示すように、ドレッサアーム２０４に１個の距離測定センサ２８６を取付け、ドレッサアーム２０４が水平移動する際に左右のガイドテーブル２６４と研磨テーブル２００の高さとしてセンサ２８６から研磨面までの距離を測定して、その測定結果に基づいてガイドテーブル２６４の移動量を決めるようにしても良い。

図３０及び図３１は、ドレッシング装置１４の更に他の例を示すもので、これは、ドレッサ２０２の脱落を防ぎ、且つ研磨テーブル２００の研磨面２００ａ内を効率良くドレッシングするために、研磨面外領域２９４の動作を極力少なくするようにしたものである。すなわち、この例では、揺動軸２２０にセンサドグ２９６を設け、ドレッサ２０２が研磨面外領域２９４に到達した時に該センサドグ２９６が位置する位置にセンサ２９８ａ，２９８ｂを設けたものである。

これにより、ドレッサ２０２が研磨面外領域２９４に到達したことをセンサ２９８ａ，２９８ｂで検知して、例えばシリンダの動作を切り替えることで、ドレッシング範囲を最小にできる。ここで、ドレッサアーム２０４の駆動に、例えばステッピングモータを用いるならば、そのパルス数で最小ドレッシング範囲を制御するなどしてもよい。

図３２乃至図３４は、ドレッサ２０２の他の例を示すもので、これは、中央に位置する長尺状の基本ドレッサ３００の両側に同じく長尺状の側部ドレッサ３０２を取付けてドレッサ２０２を構成したものである。つまり、ドレッサ支持シャフト２３０の下端に連結された台座３０４の下面に、複数種類のドレッシング素材を取付けたものである。例えば硬質のドレッサ素材３０６を取付けた基本ドレッサ３００を取付け、この基本ドレッサ３００の左右両側面に、例えば軟質のドレッサ素材等の要求されるドレッサ素材３０８を取付けた別の側部ドレッサ３０２を追加して、各々のドレッサ素材３０６，３０８の持つ特徴を生かして効果的なドレッシングを行うようにしたものである。

つまり、硬質のドレッサ素材３０６を使用する研磨布には、硬質のドレッサ素材３０６を取付けた基本ドレッサ３００だけでもよいが、左右に軟質のドレッサ素材３０８を取付けた側部ドレッサ３０２を追加すると、ドレッシングされる前の異物とドレッシング後の異物の除去が同時にできる。このダイヤモンド等の硬質のドレッサ素材３０６を用いる研磨布に、ナイロンブラシ等の軟質のドレッサ素材３０８でドレッシングしても、表面の清浄度を良くするほかに影響を与えることがないため、このような使用方法が可能である。

なお、この例では、側部ドレッサ３０２の側面にピン（図示せず）を、基本ドレッサ３００の該ピンに対応する位置に凹部（図示せず）をそれぞれ設け、この凹部内にピンを嵌合させて位置決めを行いつつ、ボルト３１０により連結することで、メンテナンス性を向上させている。

図３５は、ドレッサ２０２の更に他の例を示すもので、これは、研磨面に接触してドレッシングするドレッシング素材と、研磨面をドレッシング兼洗浄するドレッシング兼洗浄機構とを、１つのドレッサとして組み合わせたものである。つまり、基本ドレッサ３００の一方の側面に側部ドレッサ３０２を、他方の側面に基本ドレッサ３００と同じ長さを持つ所定のピッチで複数のノズル３１２を備えた非接触洗浄機構である超音波洗浄器３１４を取付けたものである。超音波洗浄器３１４はその発振する超音波を研磨面にこびり付いた異物に伝えて振動させることで、その異物の除去を行うものである。このように、超音波洗浄器３１４を具備することにより、研磨面をドレッシングをしながら超音波洗浄を行うことができ、研磨面の清浄度を高める効果がある。

また、これら硬質のドレッサ素材３０６、軟質のドレッサ素材３０８及び超音波洗浄器３１４を自由に組み合わせることで、最適なドレッシング条件を作りだすことが可能である。

なお、ドレッシング兼洗浄機構の他の態様として、前記の例におけるノズル付き超音波洗浄器３１４の代わりに、図３６に示すように、振動子３１６と研磨面２００ａとの間に液体３１８を満たし、振動子３１６の振動を液体３１８を介して研磨面２００ａに伝え該研磨面２００ａの異物を振動させて除去する振動子洗浄器３２０を備えてもよい。図３７に示すように、低圧水３２２の中に高圧水３２４を吐出させることでキャビテーション３２６を発生させ、その破壊によるショックウエーブ３２８で研磨面２００ａの洗浄を行うようにした洗浄器３３０を備えるようにしても良い。これら接触式ドレッシング素材、ドレッシング兼洗浄機構を合わせてドレッシング部材とする。

図３８は、洗浄用品回転タイプの他のドレッサ洗浄槽２０８を示すもので、これは、例えばナイロンブラシ等の洗浄用品３３２をモータ等で回転させ、その洗浄用品３３２を、例えば図３２乃至図３４に示すドレッサ２０２にあっては、このドレッサ素材３０６，３０８の下面全体に擦り付けて、該ドレッサ素材３０６，３０８を洗浄するようにしたものである。なお、ブラシの回転機構には防水構造を持たせるなどしても良い。このドレッサ洗浄槽２０８は、上下に互いに逆ねじとなるねじ部を設けたボルト３３４と、ドレッサ洗浄槽２０８及び床面２７２にそれぞれ固定した前記ボルト３３４の各ねじ部に螺合するナット３３６，３３８とからなる高さ調整機構３４０により、ドレッサ洗浄槽２０８、ひいては洗浄用品３３２の高さが調整可能で、ドレッサ素材に対する押付け量をドレッサ洗浄槽側で調整できるようになっている。

また、このドレッサ洗浄槽２０８には、ドレッサ洗浄槽２０８の洗浄用品３３２に向けてリンスを供給してこの洗浄効果を高めるとともに、ドレッサ洗浄槽２０８内に液体を満たすための単数または複数のリンスノズル３４２が備えられている。更に、ドレッサ洗浄槽２０８内に液体を満たす時に閉める排水バルブ３４４を有する下側排水口３４６と、バルブを有さないか、或いは有していても常時開の状態にしてドレッサ洗浄槽２０８内に満たした液体をオーバーフローさせる上側排水口３４８の２つの排水口が備えられている。

これによって、ドレッサ素材３０６，３０８を洗浄する時は、排水口３４６，３４８からドレッサ洗浄槽２０８内の液体を排水することで、ドレッサ素材３０６，３０８に対する異物の再付着を防止し、接触洗浄を行わない時は、排水バルブ３４４を閉めてドレッサ洗浄槽２０８内の液体にドレッサ素材３０６，３０８を浸けてこの乾燥を防止できるようになっている。

図３９は、ドレッサ洗浄槽２０８の他の例を示すもので、これは、図３８に示す例における回転タイプの洗浄用品３３２の代わりに、例えばナイロンブラシ等を植毛した平板状の洗浄用品３５０をドレッサ洗浄槽２０８内に配置し、例えば図３２乃至図３４に示すドレッサ２０２にあっては、これを横移動させて、ドレッサ素材３０６，３０８の下面全体を洗浄用品３５０に擦り付けることで、該ドレッサ素材３０６，３０８を洗浄するようにしたものである。
これらの２種類のドレッサ洗浄槽は、ドレッサ素材が完全に浸かる高さまで液体を満たすことができる。

また、図３６に示す振動子３１６を有する振動子洗浄器３２０を備えたドレッサ２０２にあっては、図４０に示すように、その振動子３１６を発振させることで、同じ液体３５２に浸かっているドレッサ２０２のドレッサ素材３０６，３０８の洗浄を行うことができる。この場合は、ドレッサ自身の超音波振動子の振動を用いてドレッサを洗浄する。しかし、図１４に示すように、ドレッサ洗浄槽に超音波振動子を設けて、その力でドレッサを洗浄してもよい。

図４１及び図４２は、図１７乃至図２３に示すドレッシング装置１４を備えたポリッシング装置の平面図である。
このポリッシング装置は多数の半導体ウエハをストックするウエハカセット４０１を載置するロードアンロードステージ４０２を４つ備えている。ロードアンロードステージ４０２は昇降可能な機構を有していても良い。ロードアンロードステージ４０２上の各ウエハカセット４０１に到達可能となるように、走行機構４０３の上に２つのハンドを有した搬送ロボット４０４が配置されている。

搬送ロボット４０４の走行機構４０３を対称軸に、ウエハカセット４０１とは反対側に２台の洗浄機４０５，４０６が配置されている。各洗浄機４０５，４０６は搬送ロボット４０４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また２台の洗浄機４０５，４０６の間で、搬送ロボット４０４が到達可能な位置に、４つの半導体ウエハの載置台４０７，４０８，４０９，４１０を備えたウエハステーション４５０が配置されている。前記洗浄機４０５，４０６は、ウエハを高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これによりウエハの２段洗浄及び３段洗浄にモジュール交換することなく対応することができる。

前記洗浄機４０５，４０６と載置台４０７，４０８，４０９，４１０が配置されている領域Ｂと前記ウエハカセット４０１と搬送ロボット４０４が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁４１４が配置され、互いの領域の間で半導体ウエハを搬送するための隔壁の開口部にシャッター４１１が設けられている。洗浄機４０５と３つの載置台４０７，４０９，４１０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット４２０が配置されており、洗浄機４０６と３つの載置台４０８，４０９，４１０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット４２１が配置されている。

前記載置台４０７は、搬送ロボット４０４と搬送ロボット４２０との間で半導体ウエハを互いに受渡すために使用され、載置台４０８は、搬送ロボット４０４と搬送ロボット４２１との間で半導体ウエハを受渡すために使用される。載置台４０９は、搬送ロボット４２１から搬送ロボット４２０へ半導体ウエハを搬送するために使用され、載置台４１０は、搬送ロボット４２０から搬送ロボット４２１へ半導体ウエハを搬送するために使用される。

前記洗浄機４０５と隣接するように搬送ロボット４２０のハンドが到達可能な位置に洗浄機４２２が配置されている。また、洗浄機４０６と隣接するように搬送ロボット４２１のハンドが到達可能な位置に洗浄機４２３が配置されている。

前記洗浄機４０５，４０６，４２２，４２３とウエハステーション４５０の載置台４０７，４０８，４０９，４１０と搬送ロボット４２０，４２１は全て領域Ｂの中に配置されていて、領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。前記洗浄機４２２，４２３は、両面洗浄可能な洗浄機である。

このポリッシング装置は、各機器を囲むようにハウジング４４６を有しており、前記ハウジング４４６内は隔壁４１４、隔壁４１５、隔壁４１６、隔壁４２４、および隔壁４４７により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。

隔壁４２４によって領域Ｂと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシング室は更に隔壁４４７によって２つの領域ＣとＤに区分されている。そして、２つの領域Ｃ，Ｄには、回転運動を行う研磨テーブル４３４と、図１８及び図１９に詳細に示すスクロール運動を行う研磨テーブル２００のそれぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の半導体ウエハを保持し且つ半導体ウエハを前記研磨テーブル４３４，２００に対して押し付けながら研磨するための１つのトップリング４３２、研磨テーブル４３４に研磨砥液を供給するための砥液ノズル４４０と、研磨テーブル４３４のドレッシングを行うためのドレッサ４３８、更には、図１９乃至図２３に詳細に示す研磨テーブル２００のドレッシングを行うドレッシング装置１４が配置されている。

図４２はトップリング４３２と研磨テーブル４３４，２００との関係を示す図である。図４２に示すように、トップリング４３２は回転可能なトップリング駆動軸４９１によってトップリングヘッド４３１から吊下されている。トップリングヘッド４３１は位置決め可能な揺動軸４９２によって支持されており、トップリング４３２は研磨テーブル４３４，２００にアクセス可能になっている。また、ドレッサ４３８は回転可能なドレッサ駆動軸４９３によってドレッサヘッド４９４から吊下されている。ドレッサヘッド４９４は位置決め可能な揺動軸４９５によって支持されており、ドレッサ４３８は待機位置と研磨テーブル４３４上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。即ち、研磨テーブル４３４、ドレッサ４３８は、共に自転するタイプのものである。

ドレッシング装置１４には、スクロール運動する研磨テーブル２００の表面に沿って平行移動することで該研磨テーブル２００の研磨面をドレッシングする長尺状に延びるドレッサ２０２と、このドレッサ２０２を洗浄するドレッサ洗浄槽２０８が備えられている。

図４１に示すように、隔壁４２４によって領域Ｂとは区切られた領域Ｃの中にあって、搬送ロボット４２０のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機４２８が、搬送ロボット４２１のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機４２８’がそれぞれ配置されている。

前記反転機４２８及び４２８’とトップリング４３２の下方に、洗浄室（領域Ｂ）とポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の間でウエハを搬送するロータリトランスポータ４２７が配置されている。ロータリトランスポータ４２７には、ウエハを載せるステージが４ヶ所等配に設けてあり、同時に複数のウエハが搭載可能になっている。反転機４２８及び４２８’に搬送されたウエハは、ロータリトランスポータ４２７のステージの中心と、反転機４２８または４２８’でチャックされたウエハの中心の位相が合った時に、ロータリトランスポータ４２７の下方に設置されたリフタ４２９または４２９’が昇降することで、ロータリトランスポータ４２７上に搬送される。ロータリトランスポータ４２７のステージ上に載せられたウエハは、ロータリトランスポータ４２７の位置を９０°変えることで、一方のトップリング４３２の下方へ搬送される。トップリング４３２は予めロータリトランスポータ４２７の位置に揺動している。トップリング４３２の中心が前記ロータリトランスポータ４２７に搭載されたウエハの中心と位相が合ったとき、それらの下方に配置されたプッシャ４３０または４３０’が昇降することで、ウエハはロータリトランスポータ４２７から一方のトップリング４３２へ移送される。

前記トップリング４３２に移送されたウエハは、トップリングの真空吸着機構により吸着され、ウエハは研磨テーブル４３４まで吸着されたまま搬送される。そして、ウエハは研磨テーブル４３４上に取り付けられた研磨布又は砥石等からなる研磨面で研磨される。トップリング４３２がそれぞれに到達可能な位置に、前述したスクロール運動を行う第２の研磨テーブル２００が配置されている。これにより、ウエハは第１の研磨テーブル４３４で研磨が終了した後、第２の研磨テーブル２００で研磨できるようになっている。しかしながら、半導体ウエハに付けられた膜種によっては、第２の研磨テーブル２００で研磨された後、第１の研磨テーブル４３４で処理されることもある。この場合、第２の研磨テーブル２００の研磨面が小径であることから、研磨布に比べて値段の高い砥石を張り付け、粗削りをした後に、大径の第１の研磨テーブルに寿命が砥石に比べて短い研磨布を貼り付けて仕上げ研磨をすることで、ランニングコストを低減することが可能である。このように、第１の研磨テーブルを研磨布、第２の研磨テーブルを砥石とすることにより、安価な研磨テーブルを供給できる。というのは、砥石の価格は研磨布より高く、径にほぼ比例して高くなる。また、砥石より研磨布の方が寿命が短いので、仕上げ研磨のように軽荷重で行った方が寿命が延びる。また、径が大きいと接触頻度が分散でき、寿命が延びる。よって、メンテナンス周期が延び、生産性が向上する。

この場合、第１の研磨テーブル４３４でウエハを研磨した後に、第２の研磨テーブル２００にトップリング４３２が移動する前に、トップリング４３２が研磨テーブル４３４から離間した位置で、研磨テーブル４３４に隣接して設置された洗浄液ノズル４４０によりトップリング４３２に保持されたウエハに向けて洗浄液が噴射される。これにより、第２の研磨テーブル２００へ移動する前にウエハが一旦リンスされるので、複数の研磨テーブル相互間の汚染が防止できる。

次に、図４１に示すポリッシング装置で基板のポリッシングを行う場合の基板の流れの一例として、２カセットパラレル処理について説明する。
すなわち、一方の基板は、ウエハカセット４０１→搬送ロボット４０４→ウエハステーションの置き台４０７→搬送ロボット４２０→反転機４２８→ロータリトランスポータ４２７のロード用の置き台→トップリング４３２→研磨テーブル４３４→トップリング４３２→ロータリトランスポータ４２７のアンロード用の置き台→反転機４２８→搬送ロボット４２０→洗浄機４２２→搬送ロボット４２０→洗浄機４０５→搬送ロボット４０４→ウエハカセット４０１に至る経路を経る。

また、他方のウエハは、ウエハカセット４０１→搬送ロボット４０４→ウエハステーションの置き台４０８→搬送ロボット４２１→反転機４２８’→ロータリトランスポータ４２７のロード用の置き台→トップリング４３２→研磨テーブル４３４→トップリング４３２→ロータリトランスポータ４２７のアンロード用の置き台→反転機４２８’→搬送ロボット４２１→洗浄機４２３→搬送ロボット４２１→洗浄機４０６→搬送ロボット４０４→ウエハカセット４０１に至る経路を経る。

本発明の実施の形態のドレッシング装置を備えたポリッシング装置の全体の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態のポリッシング装置の要部を示す斜視図である。 図２の研磨テーブルの平面図である。 図１のポリッシング装置において研磨面をドレッシングしている状態の断面図である。 図１のポリッシング装置において研磨面をドレッシングしている状態の斜視図である。 異なる形状のドレッサを示す斜視図である。 他の例のドレッサを示す斜視図である。 さらに他の例のドレッサを示す斜視図である。 （ａ）は、ポリッシングに使用された砥石を示す断面図で、（ｂ）は、ドレッシング後の砥石の状態を示す断面図である。 ドレッシング中におけるモータの電流値の変動を示すグラフである。 摩耗の異なるドレッサを使用してドレッシングした時のモータの電流値の変動を示すグラフである。 ドレッシング開始直後とドレッシング終了時における周波数スペクトルを示すグラフである。 ドレッサ洗浄槽の１つの例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。 ドレッサ洗浄槽の他の例を示す断面図である。 ドレッサ洗浄槽のさらに他の例を示す断面図である。 ドレッシング装置の他の例を示す斜視図である。 ドレッシング装置の更に他の例を示す斜視図である。 図１７に使用されている研磨テーブルの縦断面図である。 （ａ）は図１８のＰ−Ｐ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。 図１７の平面図である。 図２０の一部を切断して示す正面図である。 同じく、一部を切断して示す左側面図である。 同じく、ドレッサが研磨テーブル上に位置する時の状態を示す側面図である。 ドレッシング装置の更に他の例を示す側面図である。 ドレッシング装置の更に他の例を示す平面図である。 同じく、図２５のＹ−Ｙ線断面図である。 同じく、ガイドテーブルの高さ調整機構を示す図である。 ガイドテーブルの高さ調整機構の他の例を示す図である。 ガイドテーブルの高さ調整機構の更に他の例を示す図である。 ドレッシング装置の更に他の例を示す平面図である。 同じく、正面図である。 ドレッサの他の例を示す分解斜視図である。 同じく、基本ドレッサの両側に側部ドレッサを取付けた状態を示す斜視図である。 同じく、正面図である。 ドレッサの他の例を示す正面図である。 ドレッサの更に他の例を示す正面図である。 ドレッサに使用されるキャビテーションを利用した洗浄器の説明に付する図である。 ドレッサ洗浄槽の他の例を示す断面図である。 ドレッサ洗浄槽の更に他の例を示す断面図である。 図３６に示すドレッサの洗浄例を示す図である。 図１７乃至図２３に示すドレッサ装置を備えたポリッシング装置の全体構成を刃示す平面図である。 図４１におけるトップリングと研磨テーブルとの関係を示す図である。 従来のポリッシング装置を示す断面図である。

符号の説明

１０ 研磨テーブル
１２ トップリング装置
１４ ドレッシング装置
１６ 砥石
１６ａ 研磨面
１８，３８ モータ
２０ 駆動軸
２０ａ 駆動ピン
２８ トップリング
３６ ドレッサ
３６ａ ドレッシング面
４２ ダイヤモンドシート
４ａ，４４ｂ モータ電流検出器
４６ 信号処理装置
４８ 制御装置
５０ トップリング洗浄槽
５２ ドレッサ洗浄槽
５４ 主洗浄槽
５６ 受液槽
５８ 洗浄液供給ノズル
６２ 超音波振動子
６４ ブラシ
７０ ローラ
７２ ドレッサ
７２ａ ドレッシング面
７４ シャフト
２００ 研磨テーブル
２００ａ 研磨面
２０２ ドレッサ
２０４ ドレッサアーム
２０６ ドレッサ駆動機構部
２０８ ドレッサ洗浄槽
２１０ ガイドテーブル
２１２ ドレッサ素材
２１２ａ ドレッシング面
２１８ 昇降シャフト
２２０ 揺動軸
２２２ 昇降シリンダ
２２６ ストッパ
２２８ 駆動プーリ
２３０ ドレッサ支持シャフト
２３２ 従動プーリ
２３４ ベルト
２３６ 揺動シリンダ
２３８ リンクアーム
２４０ ボールジョイント
２４６，２８０ ステッピングモータ
２５２ 昇降機構
２５４，２８６ 距離測定センサ
２５８，２６２ 研磨布
２６４ ガイドテーブル
２６６ リンスノズル
２９４ 研磨面外領域
２９６ センサドグ
２９８ａ，２９８ｂ センサ
３００ 基本ドレッサ
３０２ 側部ドレッサ
３０６，３０８ ドレッサ素材
３１２ ノズル
３１４ 超音波洗浄器
３１６ 振動子
３２０ 振動子洗浄器
３２２ 低圧水
３２４ 高圧水
３２６ キャビテーション
３２８ ショックウエーブ
３３０ 洗浄器
３３２，３５０ 洗浄用品
３４０ 高さ調整機構
３４２ リンスノズル
４２７ ロータリトランスポータ
４３２ トップリング
４３４ 研磨テーブル
４３８ ドレッサ
４５０ ウエハステーション
４９４ ドレッサヘッド

Claims (4)

1. 被研磨材の被研磨面に相対摺動して該被研磨面を平坦且つ鏡面状に研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッサを有するドレッシング装置であって、
   前記研磨面と前記ドレッサとを互いに摺接させて該研磨面をドレッシングしている時に前記研磨面と前記ドレッサとの間に作用する摩擦負荷を直接または間接に検知するセンサと、
   該センサの出力に応じてドレッシング進行状況を判定し、前記ドレッサの交換時期を判断する判定手段を有することを特徴とするドレッシング装置。
2. 前記ドレッサを駆動するモータを備え、前記センサは、前記ドレッサを駆動する前記モータを流れる電流を検出するモータ電流検出器であることを特徴とする請求項１記載のドレッシング装置。
3. 前記研磨テーブルを駆動するモータを備え、前記センサは、前記研磨テーブルを駆動する前記モータを流れる電流を検出するモータ電流検出器であることを特徴とする請求項１記載のドレッシング装置。
4. 前記センサは、前記研磨面近傍の振動状態の変化を検知する振動検出器であることを特徴とする請求項１記載のドレッシング装置。

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