JP5311178B2 - 研磨装置及び研磨装置における研磨パッドのドレス方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板と研磨パッドとを相対回転させて当接させ当接部にスラリーを供給しながら研磨加工する基板研磨機構と、研磨加工の合間に研磨パッドの表面を平坦にドレッシングするドレス機構とを備えた研磨装置、及びこのような研磨装置における研磨パッドのドレス方法に関する。

上記のような研磨装置の代表例としてＣＭＰ装置と称される研磨装置がある。ＣＭＰ装置は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により基板表面を超精密に研磨加工する技術として、シリコン基板やガラス基板、半導体ウェーハなどの基板の研磨加工に広く利用されている。研磨装置では、基板チャックに保持された基板と研磨パッドが装着された研磨ヘッドとが偏芯状態の対向姿勢で設けられており、これらを相対回転させて当接させ、基板と研磨パッドとの当接部に加工対象（シリコン基板、ウェーハ基板における層間絶縁膜や金属膜等）に応じたスラリー（Slurry）を供給して、研磨パッドと基板表面との間でスラリーによる化学的・機械的な研磨作用を起こさせて、基板表面を平坦に研磨加工する。

ここで、基板の研磨加工（以下、ＣＭＰ加工という）を継続して実施すると、加工により生じた加工屑や反応生成物が溜まってパッド表面が目詰まり状態になり、研磨レート（単位時間当たりの研磨量）が徐々に低下してくる。このため、産業用の研磨装置では、基板のＣＭＰ加工を行う基板研磨機構と隣接して研磨パッドの表面をドレッシングするドレス機構が設けられており、ＣＭＰ加工の合間に、研磨パッドの表層を平坦に削り落とすドレッシングが行われる。ドレッシングは、研磨パッドが装着された研磨ヘッドとドレッサーが装着されたドレス工具とを相対回転させて当接させ、研磨パッドとドレッサーとの当接部に水（純水）を供給して加工屑や反応生成物を洗い流すように構成される（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

ＣＭＰ加工で用いられるスラリーは、上記のように加工対象に応じて種々のタイプが用いられ、例えばシリカやアルミナ、セリア（酸化セリウムCeO₂）などの砥粒を、界面活性剤や酸化剤等を含む溶液中に均一分散して形成される。そのため、ＣＭＰ加工を停止して研磨パッドにスラリーが付着した状態のまま放置すると、研磨パッドの表面に付着したスラリーが時間の経過とともに乾燥・凝固し、ＣＭＰ加工を再開したときに基板表面にスクラッチを生じさせるおそれがある。そこで、研磨装置は、基板研磨機構においてＣＭＰ加工が行われないときに、研磨パッドの表面に水を噴射して研磨パッドの乾燥を防止するパッド保湿機構（ウェット・アイドル機能）が備えられている。

特開平１０−３０３１５２号公報 特開２００７−１５２５１１号公報

しかしながら、研磨レートの変化を詳細に検討してゆくと、長時間のドレッシング後のＣＭＰ加工における初期の研磨レートが一般的に低めになるという現象が見られた。また、一旦ＣＭＰ加工を停止し、ウェット・アイドル後にＣＭＰ加工を再開すると、再開後しばらくの間基板全体の平均研磨レートが上がらず、研磨領域における研磨レートの均一性、すなわち研磨プロフィールの平坦性（基板表面の平面度）も確保しにくいという現象が生じていた。このため、ウェット・アイドル後の再立ち上げ時には、加工対象である基板と同じ性状を有するダミー・ウェーハ（Dummy Wafer）を用い、製品加工と同じ研磨条件（研磨レシピという）で研磨レートが安定するまでＣＭＰ加工を繰り返し行う必要があり、時間的・コスト的に生産性を阻害する要因になるという課題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、研磨レートの安定性、特にウェット・アイドル後のＣＭＰ加工における研磨レートの立ち上がりを改善して生産性を向上できるような手段を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、第１の本発明は、基板を保持する基板チャックと研磨パッドが装着された研磨ヘッドとを相対回転させて前記基板と前記研磨パッドとを当接させ、前記基板と前記研磨パッドとの当接部に基板研磨用のスラリーを供給しながら押接させて前記基板の表面を研磨加工する基板研磨機構と、前記研磨パッドとドレッサーが装着されたドレス工具とを相対回転させて前記研磨パッドと前記ドレッサーとを当接させ、前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレス機構とを備えた研磨装置において、前記研磨パッドとドレッサーとの当接部にスラリーを供給するスラリー供給機構を備え、前記ドレス機構により前記研磨パッドの表面をドレッシングするときに、前記スラリー供給機構が前記研磨パッドとドレッサーとの当接部に前記基板研磨用のスラリーを供給して、前記基板研磨用のスラリー供給下で前記研磨パッドのドレッシングが行われるように構成され、前記基板研磨機構において研磨加工が行われないときに前記研磨パッドの表面に水を噴射して前記研磨パッドの乾燥を防止するパッド保湿機構を備え、前記パッド保湿機構により水が噴射されて保湿状態の研磨パッドを用いて前記基板の研磨加工を開始する場合には、当該基板の研磨加工に先立って、前記ドレス機構により前記基板研磨用のスラリー供給下で前記研磨パッドのドレッシングを行うように構成され、前記研磨パッドは、前記基板と当接する研磨面が下向き姿勢で前記研磨ヘッドに装着され、前記ドレッサーは、前記研磨パッドと当接するドレス面が上向き姿勢で前記ドレス工具に装着され、前記ドレス工具は、前記ドレス面における回転中心部に開口形成されて内部に延びるスラリー供給孔を備え、前記スラリー供給機構は、前記スラリー供給孔から前記ドレス面における回転中心部に前記基板研磨用のスラリーを供給して、前記研磨パッドの研磨面と前記ドレッサーのドレス面との当接部に前記基板研磨用のスラリーを供給するように構成されている。

前記目的達成のため、第２の本発明は、基板を保持する基板チャックと研磨パッドが装着された研磨ヘッドとを相対回転させて前記基板と前記研磨パッドとを当接させ、前記基板と前記研磨パッドとの当接部に基板研磨用のスラリーを供給しながら押接させて前記基板の表面を研磨加工する基板研磨工程と、研磨パッドが装着された前記研磨ヘッドとドレッサーが装着されたドレス工具とを相対回転させて前記研磨パッドと前記ドレッサーとを当接させ、前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレッシング工程とを有し、前記基板研磨工程と前記ドレッシング工程とを順次繰り返して行うように構成された研磨装置における研磨パッドのドレス方法であって、前記ドレッシング工程が、前記研磨パッドとドレッサーとの当接部にスラリーを供給するスラリー供給機構から前記基板研磨用のスラリーを供給しながら行われるように構成され、前記基板研磨工程が行われないときに前記研磨パッドの表面に水を噴射して前記研磨パッドの乾燥を防止するパッド保湿工程を有し、前記パッド保湿工程において水が噴射されて保湿状態の研磨パッドを用いて前記基板研磨工程を開始する場合には、当該基板研磨工程に先立って、前記基板研磨用のスラリーの供給下で前記ドレッシング工程を実行するように構成され、前記研磨パッドは、前記基板と当接する研磨面が下向き姿勢で前記研磨ヘッドに装着され、前記ドレッサーは、前記研磨パッドと当接するドレス面が上向き姿勢で前記ドレス工具に装着され、前記ドレス工具は、前記ドレス面における回転中心部に開口形成されて内部に延びるスラリー供給孔を備え、前記スラリー供給機構は、前記スラリー供給孔から前記ドレス面における回転中心部に前記基板研磨用のスラリーを供給して、前記研磨パッドの研磨面と前記ドレッサーのドレス面との当接部に前記基板研磨用のスラリーを供給するように構成されている。

本発明に係る研磨装置、及び研磨パッドのドレス方法によれば、ドレッシング時に研磨パッドとドレッサーとの当接部にスラリーが供給され、基板研磨用のスラリー供給下においてドレッシングが行われる。このため、ドレッシング中にスラリーが洗い流されてしまうようなことがなく、ドレッシング直後から研磨レートの低下なく研磨加工を継続することができる。また、パッド保湿機構により水が噴射されたウェット・アイドル後に研磨加工を開始する場合には、研磨加工に先立って基板研磨用のスラリー供給下でドレッシングが行われるため、このドレッシングにより早期に基板研磨用のスラリーをパッド表面に定着させることができ、これにより高額なダミー・ウェーハを多数消費する立ち上げ運転を抑制することができる。

従って、本発明によれば、研磨レートの安定性、特にウェット・アイドル後のＣＭＰ加工における研磨レートの立ち上がりを改善して生産性を向上可能な研磨装置及び研磨パッドのドレス方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。本発明を適用した研磨装置（ＣＭＰ装置）１の概略構成を図１に示し、基板研磨機構及びドレス機構の概要構成図を図２に示す。研磨装置１は、基板Ｗの表面を研磨加工する基板研磨機構２と、研磨パッド２２の表面をドレッシングするドレス機構３、研磨装置１の作動状態に応じてスラリーや純水等を基板研磨機構２及びドレス機構３に供給するスラリー供給機構４を備えて構成される。

基板研磨機構２は、ウェーハ基板等の基板Ｗを吸着保持し回転させる基板チャック１０、研磨パッド２２を装着して回転させる研磨ヘッド２０、研磨ヘッド２０を水平移動及び上下に昇降させるヘッド移動機構５０、研磨パッド２２の中心部にスラリーを供給するスラリー供給機構４（スラリー供給ユニット４０、ヘッド供給ライン４１）などからなり、基板チャック１０と研磨ヘッド２０とを相対回転させて当接させ、スラリー供給機構４により基板Ｗと研磨パッド２２との当接部に基板研磨用のスラリーを供給しながら押接させて基板Ｗの表面を平坦に研磨加工するように構成される。

一方、ドレス機構３は、研磨ヘッド２０、ヘッド移動機構５０、ドレッサー３２を装着して回転させるドレス工具３０、及びドレッサー３２の中心部にスラリーを供給するスラリー供給機構４（スラリー供給ユニット４０、ドレス供給ライン４５）などからなり、研磨ヘッド２０とドレス工具３０とを相対回転させて研磨パッド２２とドレッサー３２とを当接させ、研磨パッド２２の表面を平坦にドレスアップするように構成される。

基盤チャック１０は、セラミックやステンレス等の剛性材料を用いて高い平面度に加工成形された円盤状のチャックプレート１１と、ポリウレタンや不織布等の弾性材料を用いて薄肉円盤状に形成されチャックプレート１１の上面に装着された吸着パッド１２、チャックプレート１１の下面から鉛直下方に延びてチャックプレート１１に回転駆動力を伝達するスピンドル１３などからなる。

基板チャック１０は、吸着パッド１２が加工テーブルＴから露出して上向きの水平姿勢で配設され、チャックプレート１１に設けられた真空チャック構造により基板Ｗを着脱可能に吸着保持する。基板チャック１０は、図示省略するチャック駆動機構によりスピンドル１３を軸として回転及び停止が可能に配設され、その作動が制御装置によって制御される。基板チャック１０と隣接して、ヘッド移動機構５０の研磨アーム５２が水平揺動可能に設けられ、その先端部に研磨ヘッド２０が配設される。

研磨ヘッド２０は、チャックプレート１１と同様に、高剛性で平面度の高い円盤状に形成されたポリッシングプレート２１と、このポリッシングプレート２１の下面に接着された研磨パッド２２、ポリッシングプレート２１の上面から鉛直上方に延びポリッシングプレート２１に回転駆動力を伝達するスピンドル２３などからなり、研磨パッド２２が下向きの水平姿勢で研磨アーム５２の先端部に配設される。研磨パッド２２の直径は、基板Ｗの直径よりも幾分小さく設定される。研磨ヘッド２０は、図示省略するパッド駆動機構によりスピンドル２３を軸として回転及び停止が可能に配設される。

ドレス工具３０は、円盤状のベースプレート３１、台金上にダイヤモンド砥粒が電着されてベースプレート３１に固定されたドレッサー３２、及びベースプレート３１に回転駆動力を伝達するスピンドル３３などからなり、ドレッサー３２が上向きの水平姿勢で回転自在に配設される。ドレッサー３２の直径は、研磨パッド２２の半径方向幅よりも幾分大きく設定される。ドレス工具３０は、図示省略するドレス駆動機構によりスピンドル３３を軸として回転及び停止が可能に配設される。

ヘッド移動機構５０は、加工テーブルＴから上方に突出する基部５１と、この基部５１から水平に延びる研磨アーム５２を有し、研磨アーム５２の先端から下方に突出するスピンドルホルダ５３に前述した研磨ヘッド２０が設けられている。ヘッド移動機構５０は、基部５１を通って上下に延びる揺動軸を中心として研磨アーム５２が水平揺動可能に設けられ、図示省略するアーム駆動機構により揺動駆動される。

基板研磨機構２とドレス機構３は、ヘッド移動機構５０により研磨アーム５２を水平揺動させたときに、研磨ヘッド２０の揺動軌跡上に基板チャック１０及びドレス工具３０が位置するように構成されており、研磨ヘッド２０を基板チャック１０と対向させた角度領域と、研磨ヘッド２０をドレス工具３０と対向させた角度領域に水平移動される。そして、研磨ヘッド２０が基板チャック１０と対向する角度領域において、研磨パッド２２を基板Ｗに当接させた研磨位置と、研磨パッド２２を基板Ｗから離隔させた離隔位置とに上下移動可能に構成される。また、研磨ヘッド２０がドレス工具３０と対向する角度領域において、研磨パッド２２をドレッサー３２に当接させたドレス位置と、研磨パッド２２をドレッサー３２から離隔させた離隔位置とに上下移動可能に構成されている。さらに、研磨ヘッド２０には、いわゆるエアバッグ式の加圧機構が設けられており、研磨パッド２２を基板Ｗに当接させた状態、または研磨パッド２２をドレッサー３２に当接させた状態において、加圧室の圧力を制御することにより研磨圧力またはドレス圧力を制御可能になっている。

このように概要構成される基板研磨機構２及びドレス機構３に対して、研磨装置１の作動状態に応じてスラリーや純水など（以下スラリー等という）を供給するスラリー供給機構４が備えられている。

スラリー供給機構４は、加工対象に応じた種々の基板研磨用のスラリーを貯留し、基板研磨機構２及びドレス機構３に供給するスラリー供給ユニット４０、スラリー供給ユニット４０から基板研磨機構２に吐出されたスラリー等を研磨ヘッド２０に導くヘッド供給ライン４１、スラリー供給ユニット４０からドレス機構３に吐出されたスラリー等をドレス工具３０に導くドレス供給ライン４５などを備えて構成される。ヘッド供給ライン４１は、ヘッド移動機構５０における研磨アーム５２の内部を通って研磨ヘッド２０に導かれ、ポリッシングプレート２１の中心を上下貫通して形成されたスラリー供給孔２４に繋がっている。一方、ドレス供給ライン４５は、ドレス機構３のドレス工具３０に導かれ、ベースプレート３１の中心を上下貫通して形成されたスラリー供給孔３４に繋がっている。

スラリー供給ユニット４０には、加工対象に応じた種々の基板研磨用のスラリーや純水を貯留するスラリー貯留部、スラリー貯留部から導かれるスラリー等を圧送するポンプ、ポンプから吐出されたスラリーの供給流路を切り替える流路切換え弁、スラリーの吐出流量を制御する流量制御弁などが設けられている。スラリー貯留部には、例えば、メタル配線で用いられる銅研磨用のコロイダルシリカをベース砥粒とするスラリーや、メタル配線間のコンタクト・ビア部に用いられるタングステン研磨用のアルミナ微粒子をベース砥粒とするスラリー、ダイレクトＳＴＩ用の酸化セリウムをベース砥粒とするセリア系のスラリーなどが貯留される。

スラリー供給機構４の作動は、研磨装置１の作動状態に応じて基板研磨機構２及びドレス機構３とともに制御装置によって制御される。制御装置は、研磨装置１に予め設定記憶された制御プログラム、及び加工対象に応じて読み込まれた加工プログラムに基づいて、スラリー供給機構４から基板研磨機構２またはドレス機構３にスラリー等を供給させて、基板ＷのＣＭＰ加工、研磨パッド２２のドレッシング等を行わせる。

まず、基板研磨機構２において基板ＷのＣＭＰ加工を行う場合に、ヘッド移動機構５０により研磨アーム５２を揺動させて研磨ヘッド２０を基板チャック１０の上方に対向して位置させ、基盤チャック１０及び研磨ヘッド２０をともに回転させながら研磨ヘッド２０を研磨位置に下降させて研磨パッド２２を基板Ｗに当接させ、研磨ヘッド２０に設けられた加圧機構により研磨パッド２２を所定の研磨圧力で基板Ｗに押圧させる。このとき、加工対象に対応した基板研磨用のスラリー（例えば、コロイダルシリカのスラリー、以下同じ）をスラリー供給ユニット４０から所定圧力・流量でヘッド供給ライン４１に圧送し、図３に示すように、研磨ヘッド２０の中心に開口形成されたスラリー供給孔２４から基板Ｗと研磨パッド２２の当接部に供給してＣＭＰ加工を行わせる。

一方、ドレス機構３において研磨パッド２２のドレッシングを行う場合には、ヘッド移動機構５０により研磨アーム５２を揺動させて研磨ヘッド２０をドレス工具３０の上方に対向して位置させ、研磨ヘッド２０及びドレス工具３０をともに回転させながら研磨ヘッド２０をドレス位置に下降させて研磨パッド２２をドレッサー３２に当接させ、加圧機構により研磨パッド２２を所定のドレス圧力でドレッサー３２に押圧させる。

このとき、研磨装置１においては、研磨パッド２２とドレッサー３２との当接部に側方からリンス水（純水）を供給するのではなく、基板ＷのＣＭＰ加工に用いられる基板研磨用のスラリーと同一のスラリー（コロイダルシリカのスラリー）をスラリー供給ユニット４０から所定圧力・流量でドレス供給ライン４５に圧送し、図４に示すように、研磨パッド２２とドレッサー３２との当接部に中心のスラリー供給孔３４から供給する。

このため、研磨パッド２２とドレッサー３２との押圧接触面において削り落された研磨パッド表層の加工屑や反応生成物は、これらの押圧接触面の中心に供給される基板研磨用のスラリーとともにドレッサー３２の外周に押し流されドレッシング領域から効率的に排出される。その一方、ドレッサーの中心部から供給される新鮮なスラリーが研磨パッドの表層に新たに露出した空隙（ポーラス）に侵入し保持される。

すなわち、研磨装置１では、基板ＷのＣＭＰ加工の合間に実行される研磨パッド２２のドレッシングが、リンス水供給下ではなくＣＭＰ加工において用いられる基板研磨用のスラリーと同一のスラリー供給下で実行される。このため、ドレッシング中に研磨パッド表層のスラリーが洗い流されてしまうようなことがなく、かつ、研磨パッド表面の目詰まりが修正されたうえで新鮮な基板研磨用のスラリーが研磨パッド表層の空隙に保持されるため、ドレッシング直後から高い研磨レートでＣＭＰ加工を行うことができる。

本研磨装置１には、基板研磨機構２においてＣＭＰ加工が行われないときに、研磨パッド２２の乾燥を防止するパッド保湿機構５が備えられている。パッド保湿機構５は、いわゆるウェット・アイドルと称される機能を実現する機構手段であり、既述したヘッド移動機構５０と、ドレス機構３及びスラリー供給機構４に付帯して設けられた保湿供給ライン４８などにより構成される。

保湿供給ライン４８は、スラリー供給ユニット４０と、ドレス工具３０に隣接して設けられたシャワーヘッド３８とを結んで設けられる。シャワーヘッド３８は、ヘッド移動機構５０により研磨アーム５２を揺動させて研磨ヘッド２０をドレス工具３０の上方に位置させたときに研磨パッド２２と対向するように配置されており、スラリー供給ユニット４０から保湿供給ライン４８を介して供給される純水を上向きのシャワー状にして、研磨パッド２２の表面に供給可能になっている。

制御装置は、基板研磨機構２において所定時間（スラリーの種別等に応じて予め設定された５〜２０分程度の所定時間）ＣＭＰ加工が行われないときに、パッド保湿機構５により研磨パッド２２の表面に純水を供給して研磨パッド２２の保湿を行わせる。具体的には、ヘッド移動機構５０により研磨アーム５２を揺動させて研磨ヘッド２０をドレス工具３０の上方に位置させて低速回転させ、スラリー供給ユニット４０から保湿供給ライン４８に純水を送り出させて図５に示すように、シャワーヘッド３８から研磨パッド２２の表面に純水のシャワーを浴びせる。制御装置は上記所定時間が経過するごとに、このウェット・アイドルを実行し、研磨パッド２２の乾燥（スラリーの乾燥固着）を防止する。

一方、ウェット・アイドルが実行されると、研磨パッド２２に保持されていた基板研磨用のスラリーが洗い流され、ウェット・アイドル後の再立ち上げ時に、加工対象の基板Ｗと同じ性状のダミー・ウェーハを用い、製品加工と同じ研磨レシピでＣＭＰ加工を繰り返して行う必要があり、生産性が低下する。

そこで、研磨装置１では、パッド保湿機構５により保湿されたウェット・アイドル状態の研磨パッドを用い基板研磨機構２において基板ＷのＣＭＰ加工を再開する場合には、基板ＷのＣＭＰ加工に先立って、スラリー供給機構４により基板研磨用のスラリーをドレス機構３に供給し、基板研磨用のスラリー供給下で研磨パッド２２のドレッシングを行うように構成される。すなわち、ドレス工具３０の上方に位置して待機する研磨ヘッド２０を回転させながらドレス位置に下降させて研磨パッド２２をドレッサー３２に当接させ、加圧機構により所定のドレス圧力で研磨パッド２２をドレッサー３２に押圧させる。このとき、スラリー供給ユニット４０から基板研磨用のスラリー（コロイダルシリカのスラリー）をドレス供給ライン４５に圧送し、ドレス工具中心のスラリー供給孔３４から研磨パッド２２とドレッサー３２との押圧接触面に供給して、基板研磨用スラリーの供給下でドレッシングを行わせる。

これにより、ウェット・アイドル時に研磨パッドの表層に付着した純水、及びドレッシングにより削り落された研磨パッド２２の加工屑が、順次供給されるスラリーによりドレッサー３２の外周に押し流されて効率的に排出される。そして、ドレッサー３２の中心部に供給される新鮮なスラリーが研磨パッド２２の表層に新たに露出した空隙、及びウェット・アイドル時にシャワーヘッド３８から噴射される純水によってスラリーが洗い流されてしまった空隙に侵入して空隙内に保持され、研磨パッド表層への基板研磨用スラリーの定着が促進される。

ここで、研磨装置１は、各図に示すように、研磨パッド２２の研磨面が下向き姿勢で研磨ヘッド２０に装着され、ドレッサー３２は研磨パッド２２と当接するドレス面が上向き姿勢でドレス工具３０に装着される形態の研磨装置である。そのため、ウェット・アイドル時に研磨パッド２２に純水が噴射されると、研磨パッド表層の空隙に保持されたスラリーが流れ落ちやすいという特性がある。従って、本研磨装置１のように、研磨パッド２２の研磨面が下向き姿勢で配設される構成の研磨装置において、ウェット・アイドル後にスラリー供給下でドレッシングを行うことによるスラリー定着の効果がより大きなものとなる。

また、研磨パッド２２の空隙構造に関して、ポリウレタンの基材中に微細な気泡状の空隙（ポーラス）を多数分散形成した、いわゆる独立発泡タイプの研磨パッドを研磨面が下向きとなる姿勢で配設した場合に、ウェット・アイドルに伴うスラリーの流出が顕著である。従って、このような空隙構造を有する研磨パッドを用いた研磨装置において、ウェット・アイドル後にスラリー供給下でドレッシングを行うことによるスラリー定着の効果が特に大きなものとなる。

研磨装置１においては、研磨パッド２２に対するスラリーの定着性をさらに改善して、ウェット・アイドル後の研磨レートの立ち上がり時間、及びダミー・ウェーハの消費枚数を削減すべく、ドレス機構３における基板研磨用スラリー供給下でのドレッシング後、基板研磨機構２において行う最初のＣＭＰ加工において、以下のスラリー定着ＣＭＰ加工を実行する。

スラリー定着ＣＭＰ加工は、加工対象である基板Ｗに代えて、基板Ｗと同じ性状を有するダミー・ウェーハを用い、図３に示した基板ＷのＣＭＰ加工と同様に行われる。すなわち、制御装置は、ヘッド移動機構５０により研磨アーム５２を揺動させて研磨ヘッド２０を基板チャック１０の上方に対向して位置させ、基盤チャック１０及び研磨ヘッド２０を相対回転させながら研磨ヘッド２０を下降させて研磨パッド２２をダミー・ウェーハに当接させ、加圧機構により研磨パッド２２ダミー・ウェーハに押圧させる。このとき、スラリー供給ユニット４０からヘッド供給ライン４１を介して基板研磨用のスラリー（コロイダルシリカのスラリー）を基板Ｗと研磨パッド２２の当接部に供給してスラリー定着ＣＭＰ加工を行わせる。

ここで、研磨装置１においては、スラリー定着ＣＭＰ加工におけるダミー・ウェーハの研磨レシピ（研磨条件）を、基板ＷのＣＭＰ加工（基板ＣＭＰ加工という）の研磨レシピと一部異なる条件で実行する。具体的には、研磨パッド２２に対する負荷を同一としたうえで、研磨圧力を基板ＣＭＰ加工よりも高い研磨圧力、基板チャック１０及び研磨ヘッド２０の回転速度（単位時間当たりの回転数）を基板ＣＭＰ加工よりも低い回転速度、研磨時間を基板ＣＭＰ加工よりも長く設定する。例えば、研磨圧力を基板ＣＭＰ加工の２倍、基板チャック１０及び研磨ヘッド２０の回転速度をともに基板ＣＭＰ加工の１／４、研磨時間を基板ＣＭＰ加工の２倍に設定する。

このようなダミー・ウェーハの研磨レシピのスラリー定着ＣＭＰ加工によれば、高圧・低線速度・長時間加工の実施により、研磨パッド２２における基板研磨用のスラリーの定着、とくにパッド表層の空隙（ポーラス）に対するスラリーの充填が促進される。これにより、ウェット・アイドル後の研磨レートの立ち上がり時間を大幅に短縮するとともに、高額なダミー・ウェーハの消費を半減することが可能となった。

このように、以上説明した研磨装置１及びこの研磨装置１において行われる研磨パッド２２のドレス方法によれば、研磨レートの安定性、特にウェット・アイドル後のＣＭＰ加工における研磨レートの立ち上がりを改善して生産性を向上させることができる。

本発明を適用した研磨装置の構成を略示する説明図である。 上記研磨装置における基板研磨機構とドレス機構の概要構成図である。 基板研磨機構における基板の研磨状態を示す説明図である。 ドレス機構における研磨パッドのドレス状態を示す説明図である。 パッド保湿機構における研磨パッドの保湿状態を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ 基板
１ 研磨装置
２ 基板研磨機構
３ ドレス機構
４ スラリー供給機構
５ パッド保湿機構
１０ 基板チャック
２０ 研磨ヘッド
２２ 研磨パッド
３０ ドレス工具
３２ ドレッサー
４０ スラリー供給ユニット
４１ ヘッド供給ライン
４５ ドレス供給ライン
４８ 保湿供給ライン
５０ ヘッド移動機構

Claims (2)

1. 基板を保持する基板チャックと研磨パッドが装着された研磨ヘッドとを相対回転させて前記基板と前記研磨パッドとを当接させ、前記基板と前記研磨パッドとの当接部に基板研磨用のスラリーを供給しながら押接させて前記基板の表面を研磨加工する基板研磨機構と、
   前記研磨パッドとドレッサーが装着されたドレス工具とを相対回転させて前記研磨パッドと前記ドレッサーとを当接させ、前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレス機構とを備えた研磨装置において、
   前記研磨パッドとドレッサーとの当接部にスラリーを供給するスラリー供給機構を備え、
   前記ドレス機構により前記研磨パッドの表面をドレッシングするときに、前記スラリー供給機構が前記研磨パッドとドレッサーとの当接部に前記基板研磨用のスラリーを供給して、前記基板研磨用のスラリー供給下で前記研磨パッドのドレッシングが行われるように構成され、
   前記基板研磨機構において研磨加工が行われないときに前記研磨パッドの表面に水を噴射して前記研磨パッドの乾燥を防止するパッド保湿機構を備え、
   前記パッド保湿機構により水が噴射されて保湿状態の研磨パッドを用いて前記基板の研磨加工を開始する場合には、当該基板の研磨加工に先立って、前記ドレス機構により前記基板研磨用のスラリー供給下で前記研磨パッドのドレッシングを行うように構成され、
   前記研磨パッドは、前記基板と当接する研磨面が下向き姿勢で前記研磨ヘッドに装着され、前記ドレッサーは、前記研磨パッドと当接するドレス面が上向き姿勢で前記ドレス工具に装着され、
   前記ドレス工具は、前記ドレス面における回転中心部に開口形成されて内部に延びるスラリー供給孔を備え、
   前記スラリー供給機構は、前記スラリー供給孔から前記ドレス面における回転中心部に前記基板研磨用のスラリーを供給して、前記研磨パッドの研磨面と前記ドレッサーのドレス面との当接部に前記基板研磨用のスラリーを供給するように構成されたことを特徴とする研磨装置。
2. 基板を保持する基板チャックと研磨パッドが装着された研磨ヘッドとを相対回転させて前記基板と前記研磨パッドとを当接させ、前記基板と前記研磨パッドとの当接部に基板研磨用のスラリーを供給しながら押接させて前記基板の表面を研磨加工する基板研磨工程と、
   研磨パッドが装着された前記研磨ヘッドとドレッサーが装着されたドレス工具とを相対回転させて前記研磨パッドと前記ドレッサーとを当接させ、前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレッシング工程とを有し、
   前記基板研磨工程と前記ドレッシング工程とを順次繰り返して行うように構成された研磨装置における研磨パッドのドレス方法であって、
   前記ドレッシング工程が、前記研磨パッドとドレッサーとの当接部にスラリーを供給するスラリー供給機構から前記基板研磨用のスラリーを供給しながら行われるように構成され、
   前記基板研磨工程が行われないときに前記研磨パッドの表面に水を噴射して前記研磨パッドの乾燥を防止するパッド保湿工程を有し、
   前記パッド保湿工程において水が噴射されて保湿状態の研磨パッドを用いて前記基板研磨工程を開始する場合には、当該基板研磨工程に先立って、前記基板研磨用のスラリーの供給下で前記ドレッシング工程を実行するように構成され、
   前記研磨パッドは、前記基板と当接する研磨面が下向き姿勢で前記研磨ヘッドに装着され、前記ドレッサーは、前記研磨パッドと当接するドレス面が上向き姿勢で前記ドレス工具に装着され、
   前記ドレス工具は、前記ドレス面における回転中心部に開口形成されて内部に延びるスラリー供給孔を備え、
   前記スラリー供給機構は、前記スラリー供給孔から前記ドレス面における回転中心部に前記基板研磨用のスラリーを供給して、前記研磨パッドの研磨面と前記ドレッサーのドレス面との当接部に前記基板研磨用のスラリーを供給するように構成されたことを特徴とする研磨装置における研磨パッドのドレス方法。

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