JP5919157B2 - ドレッサー - Google Patents

Description

本発明は、ＣＭＰ（化学機械研磨）装置に代表される研磨装置の研磨パッドをドレッシング（コンディショニング）するためのドレッサーに関するものである。

半導体製造に使用されるＣＭＰ装置は、ウェハを研磨するための装置である。このＣＭＰ装置は、研磨パッドに研磨液を供給しながら、ウェハを研磨パッドに摺接させてウェハ表面を研磨する。研磨パッドは、ウェハを研磨していくにつれて徐々にその研磨性能を失っていく。そこで、ドレッサーを用いて研磨パッドの表面を僅かに削り取ることで、研磨パッドの表面を再生することが従来から行われている。

ドレッサーは、研磨パッドの研磨面をドレッシングするドレッサーディスクを備える。このドレッサーディスクのパッド接触面はダイヤモンド砥粒から構成されており、このダイヤモンド粒子を研磨パッドの表面に擦り付けることで研磨パッドを削り取る。ドレッサーディスク自体は、ＳＵＳ３１６などの耐食性非磁性材料、ＳＵＳ６３０などの耐食性磁性材料、ポリカーボネートなどの樹脂などの様々な材料から形成されている。ダイヤモンド砥粒に代えて、ブラシを植毛したブラシドレッサーが使用されることもある。

ドレッサーディスクやブラシドレッサーは、消耗品であり定期的に点検と交換が行われる。ドレッサー交換の容易性改善のために、ドレッサーディスクの材料に磁性材を採用することがある。これはドレッサーディスクを装着するディスクホルダーに磁石を埋設し磁気力でドレッサーを保持するためである。このような磁気力による着脱構造は、交換のための工具が不要なため非常に便利である。

しかしながら、磁石を用いた従来の着脱構造は樹脂など非磁性材料で製作したドレッサーには適用できない。近年、耐食性やメタル汚染防止の観点から、プラスティック材料をドレッサーに採用する要請もある。また、ブラシドレッサーおよびダイヤモンドドレッサーの交換には、ディスクホルダーの取り外しが必要であり、交換作業性改善の要請がある。

特開２０００−３４３４０７号公報 特開２００１−１２１４１７号公報 特開２０１０−１７２９９６号公報

このような状況を鑑み、本発明はドレッサーの材質の種類を問わず、簡単に交換することができるドレッサーを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨パッドをドレッシングするためのドレッサーにおいて、前記ドレッサーを回転させるドレッサーシャフトに固定されたアタッチメントと、前記アタッチメントに磁気力によって着脱可能に取り付けられたディスクホルダーと、前記ディスクホルダーに着脱可能に取り付けられた、ドレッシング面を有するドレッサーディスクとを備え、前記アタッチメントおよび前記ディスクホルダーは、それぞれ、前記磁気力を発生させる磁石を有していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記磁石は、前記ドレッサーの中心まわりに配置された複数の磁石であり、該複数の磁石は、隣接する２つの磁石の磁極が互いに異なるように配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の磁石は、前記ドレッサーの中心まわりに等間隔で配列された複数のグループを構成し、前記複数のグループは、それぞれ、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された少なくとも３つの磁石からなり、前記複数のグループのすべてにおいて前記少なくとも３つの磁石の配列は同じであることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記アタッチメントは、前記ドレッサーシャフトに着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサーディスクは、前記ディスクホルダーに着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサーディスクは、前記ディスクホルダーに磁気力によって取り付けられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサーディスクは、前記ディスクホルダーにねじによって取り付けられることを特徴とする。

本発明の他の態様は、研磨パッドをドレッシングするためのドレッサーにおいて、前記ドレッサーを回転させるドレッサーシャフトに固定されたアタッチメントと、前記アタッチメントに磁気力によって着脱可能に取り付けられた、ドレッシング面を有するブラシディスクとを備え、前記アタッチメントおよび前記ブラシディスクは、それぞれ、前記ドレッサーの中心まわりに配置された、前記磁気力を発生させる複数の磁石を有し、前記アッタチメントの前記複数の磁石は、複数のグループを構成し、各グループを構成する複数の磁石は、互いに離間しており、前記複数のグループは、互いに所定の距離だけ離間しており、前記所定の距離は、各グループを構成する磁石の配列の少なくとも１ピッチ分で、かつ各グループを構成する磁石間の距離よりも大きいことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記複数の磁石は、隣接する２つの磁石の磁極が互いに異なるように配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数のグループは、前記ドレッサーの中心まわりに等間隔で配列されており、前記複数のグループは、それぞれ、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された少なくとも３つの磁石からなり、前記複数のグループのすべてにおいて前記少なくとも３つの磁石の配列は同じであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記アタッチメントは、前記ドレッサーシャフトに着脱可能に取り付けられることを特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、アタッチメントとディスクホルダーとは磁気力により互いに引き付けられているだけであり、手で比較的簡単にディスクホルダーをドレッサーディスクとともにアタッチメントから取り外すことができる。ドレッサーディスクはディスクホルダーに保持されているので、ドレッサーディスクの材料が磁性材または非磁性材であるかにかかわらず、本発明を適用することができる。
本発明の第２の態様によれば、アタッチメントとブラシディスクとは磁気力により互いに引き付けられているだけであり、手で比較的簡単にブラシディスクをアタッチメントから取り外すことができる。

ドレッサーを備えたドレッシング装置を示す斜視図である。 ドレッサーを示す断面図である。 アタッチメントの上面図である。 アタッチメントの下面図である。 図３に示すＡ−Ａ線断面図である。 図５に示すＢ−Ｂ線断面図である。 ディスクホルダーの上面図である。 図７に示すＣ−Ｃ線断面図である。 ディスクホルダーの下面図である。 図９に示すＤ−Ｄ線断面図である。 ドレッサーの他の実施形態を示す断面図である。 ドレッサーのさらに他の実施形態を示す断面図である。 ブラシディスクの上面図である。 図１３に示すＥ−Ｅ線断面図である。 ブラシディスクの下面図である。 図１５に示すＦ−Ｆ線断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図１６において、同一の部材には同一の符号を付して、その重複する説明を省略する。
図１は、研磨パッドをドレッシング（コンディショニング）するドレッサーを備えたドレッシング装置を示す斜視図である。図１に示すように、ウェハなどの基板を研磨するための研磨パッド２は研磨テーブル１上に取り付けられている。研磨パッド２は研磨テーブル１に連結されたテーブルモータ７により研磨テーブル１と一体に回転する。ウェハは、回転する研磨パッド２に押し付けられることで研磨される。

ドレッシング装置９は、研磨パッド２に摺接されるドレッサー１０と、ドレッサー１０が連結されるドレッサーシャフト１３と、ドレッサーシャフト１３の上端に設けられたエアシリンダ１６と、ドレッサーシャフト１３を回転自在に支持するドレッサーアーム１７とを備えている。ドレッサー１０の下面はドレッシング面１０ａを構成し、このドレッシング面１０ａは砥粒（例えば、ダイヤモンド粒子）から構成されている。エアシリンダ１６は、支柱１９により支持された支持台２０上に配置されており、これらの支柱１９はドレッサーアーム１７に固定されている。

ドレッサーアーム１７は図示しないモータに駆動されて、旋回軸２２を中心として旋回するように構成されている。ドレッサーシャフト１３は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサーシャフト１３の回転により、ドレッサー１０がドレッサーシャフト１３まわりに矢印で示す方向に回転するようになっている。エアシリンダ１６は、ドレッサーシャフト１３を介してドレッサー１０を上下動させ、ドレッサー１０を所定の押圧力で研磨パッド２の表面に押圧するアクチュエータとして機能する。

研磨パッド２のドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサー１０がドレッサーシャフト１３を中心として回転し、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨パッド２上に供給される。この状態で、ドレッサー１０はエアシリンダ１６により研磨パッド２に押圧され、そのドレッシング面１０ａが研磨パッド２に摺接される。さらに、ドレッサーアーム１７を旋回軸２２を中心として旋回させてドレッサー１０を研磨パッド２の半径方向に揺動させる。このようにして、ドレッサー１０により研磨パッド２が削り取られ、その表面がドレッシング（再生）される。

図２は、ドレッサー１０を示す断面図である。ドレッサー１０は、ドレッサーシャフト１３に固定されたアタッチメント３０と、アタッチメント３０に磁気力によって着脱可能に取り付けられたディスクホルダー５０と、ディスクホルダー５０に着脱可能に取り付けられたドレッサーディスク７０とを備える。アタッチメント３０は、ドレッサーシャフト１３の下端にねじ３１により着脱可能に取り付けられている。

図３はアタッチメント３０の上面図であり、図４はアタッチメント３０の下面図であり、図５は図３に示すＡ−Ａ線断面図であり、図６は図５に示すＢ−Ｂ線断面図である。アタッチメント３０は、円環状のフランジ部３２と、円柱状の突出部３３とを有している。突出部３３はフランジ部３２の中央に位置しており、下方に突出している。フランジ部３２には、ねじ３１が挿入される通孔３２ａが形成されている。

フランジ部３２には複数の磁石３５が埋設されており、これら磁石３５はドレッサー１０の中心まわりに配列されている。図３の例では、１２個の磁石３５が設けられている。複数の磁石３５は、隣接する２つの磁石３５の磁極が互いに異なるように配列されている。図３は磁石３５の配列の一例を示しており、本発明はこの例に限定されない。

図３では、複数の磁石３５は複数の（図３では４つの）グループ３６を構成し、これら複数のグループ３６は、ドレッサー１０の中心まわりに等間隔で配置されている。グループ３６は互いに所定の距離だけ離間しており、グループ３６の間に上述した通孔３２ａが形成されている。各グループ３６は、３つの磁石３５から構成されており、これら３つの磁石３５はＳ極とＮ極が交互になるように配列されている。図３に示す例では、各グループ３６の磁石３５は、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極の順に配列されている。各グループ３６の磁石３５の配列は同じである。すなわち、すべてのグループ３６は、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極の順で配列された３つの磁石３５から構成されている。なお、本発明は、この例に限らず、３つよりも多い磁石３５から各グループ３６を構成してもよい。磁石３５には、ネオジム磁石が好適に使用される。

図７はディスクホルダー５０の上面図であり、図８は図７に示すＣ−Ｃ線断面図であり、図９はディスクホルダー５０の下面図であり、図１０は図９に示すＤ−Ｄ線断面図である。ディスクホルダー５０は、アタッチメント３０よりも直径の大きい円盤状の部材である。ディスクホルダー５０の上面中央には、２段の円形の凹部５１，５２が形成されており、アタッチメント３０のフランジ部３２は１段目の凹部５１に収容され、アタッチメント３０の突出部３３は２段目の凹部５２に収容される。凹部５１の底面には、ねじ３１の頭部を収容する穴５４が形成されている。

ディスクホルダー５０には複数の磁石５６が埋設されており、これら磁石５６はドレッサー１０の中心まわりに配列されている。図９の例では、１２個の磁石５６が設けられている。複数の磁石５６は、隣接する２つの磁石５６の磁極が互いに異なるように配列されている。図９は磁石５６の配列の一例を示しており、本発明はこの例に限定されない。

図９では、複数の磁石５６は、複数の（図９では４つの）グループ５７を構成し、これら複数のグループ５７は、ドレッサー１０の中心まわりに等間隔で配置されている。グループ５７は互いに所定の距離だけ離間している。各グループ５７は、３つの磁石５６から構成されており、これら３つの磁石５６はＳ極とＮ極が交互になるように配列されている。図９に示す例では、各グループ５７の磁石５６は、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極の順に配列されている。各グループ５７の磁石５６の配列は同じである。すなわち、すべてのグループ５７は、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極の順で配列された３つの磁石５６から構成されている。なお、本発明は、この例に限らず、３つよりも多い磁石５６から各グループ５７を構成してもよい。

図２に示すように、磁石５６は、アタッチメント３０の磁石３５に対向する位置に配置され、磁石３５を引き付ける。したがって、ディスクホルダー５０は、これら磁石３５，５６の間で発生する磁気力（引力）によりアタッチメント３０に着脱可能に取り付けられる。この磁石５６にもネオジム磁石が好適に使用される。

図３および図９に示すように、Ｓ極とＮ極が交互に配置されているので、アタッチメント３０とディスクホルダー５０間に作用する引力が強められる。さらに、アタッチメント３０からディスクホルダー５０にトルクが加わったときに、各磁石は隣の磁石と反発するので、アタッチメント３０とディスクホルダー５０との相対位置がずれにくく、より強い結合力を発揮することができる。また、図３，図９に示す例では、対向する磁石グループ３６，５７間で発生する磁気力（引力）によりディスクホルダー５０をアタッチメント３０に取り付けやすく、使い勝手がよいという利点もある。

図３に示す例では、Ｓ−Ｎ−Ｓ極の磁石配列を持つグループ３６が周方向に等間隔に配列されている。１のグループ３６のＳ極と他のグループ３６のＳ極とが近づかないように、図３に示すように、グループ３６，３６との間には磁石３５の配列の少なくとも１ピッチ分に相当するすき間を設けることが好ましい。これは、１のグループ３６のＳ極と他のグループ３６のＳ極とを隣接させると、ドレッシング中にディスクホルダー５０がアタッチメント３０に対して回転方向にずれたときに、磁石５６のＮ極とアタッチメント３０の磁石３５のＳ極との間に引き合う力が発生し、ディスクホルダー５０のずれを助長し、ディスクホルダー５０がアタッチメント３０から外れやすくなるからである。同様に、図９に示すように、グループ５７，５７との間には磁石５６の配列の少なくとも１ピッチ分に相当するすき間を設けることが好ましい。図３に示す例では、各グループ３６での磁石３５の配列はＳ−Ｎ−Ｓ極であるが、Ｎ−Ｓ−Ｎ極であってもよい。この場合、ディスクホルダー５０の各グループ５７での磁石５６の配列はＳ−Ｎ−Ｓ極である。

さらに、ディスクホルダー５０の周縁部には、複数の磁石５８が埋設されている。これらの磁石５８は、ドレッサーディスク７０をディスクホルダー５０に固定するためのものである。この例のドレッサーディスク７０は磁性材料から形成されており、磁石５８の磁気力によってディスクホルダー５０に着脱可能に取り付けられる。ドレッサーディスク７０の環状の下面にはダイヤモンド砥粒が固定されており、このダイヤモンド砥粒により環状のドレッシング面１０ａが構成されている。ドレッサー１０は、このドレッシング面１０ａで研磨パッド２をドレッシング（コンディショニング）する。

研磨パッド２のドレッシング中、ドレッサー１０は、その全体がドレッサーシャフト１３を中心に回転し、ドレッサーディスク７０のドレッシング面１０ａを研磨パッド２に押し付ける。ディスクホルダー５０の下面には、複数の（図面では２つの）ピン６０が取付けられている。これらのピン６０はドレッサーディスク７０の上面に形成されている凹部７１（図２参照）に挿入される。これらピン６０と凹部７１との係合によりドレッサーディスク７０がドレッシング中にディスクホルダー５０に対して相対的に回転してしまうことが防止される。

本発明によれば、アタッチメント３０とディスクホルダー５０とは磁気力により互いに引き付けられているだけである。したがって、ドレッサー１０を交換するときは、手で比較的簡単にディスクホルダー５０をドレッサーディスク７０とともにアタッチメント３０から取り外すことができる。上述した例では、ドレッサーディスク７０が磁性材料から構成されているが、本発明は、ドレッサーディスク７０が非磁性材から構成されているドレッサー１０にも適用することができる。

図１１は、ドレッサー１０の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態のドレッサーディスク７０は非磁性材料から構成されている。ドレッサーディスク７０は、複数のねじ７３によってディスクホルダー５０に固定されている。これらのねじ７３を外すことによって、ドレッサーディスク７０をディスクホルダー５０から切り離すことができる。その他の構成は上述の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。

図１２は、ドレッサー１０のさらに他の実施形態を示す断面図である。このドレッサー１０は、ブラシによりドレッシング面１０ａが構成されたブラシドレッサーである。特に説明しない本実施形態の構成は上述した実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。図１２に示すドレッサー１０は、ドレッサーディスク７０を備えていなく、代わりに、ブラシディスク８０を備えている。このブラシディスク８０は、上述した実施形態におけるディスクホルダー５０に類似した構造を有している。

図１３はブラシディスク８０の上面図であり、図１４は図１３に示すＥ−Ｅ線断面図であり、図１５はブラシディスク８０の下面図であり、図１６は図１５に示すＦ−Ｆ線断面図である。ブラシディスク８０の上面中央には、２段の円形の凹部８１，８２が形成されており、アタッチメント３０のフランジ部３２は１段目の凹部８１に収容され、アタッチメント３０の突出部３３は２段目の凹部８２に収容される。凹部８１の底面には、ねじ３１の頭部を収容する穴８４が形成されている。ブラシディスク８０の下面にはブラシ（図示せず）が植毛されており、このブラシがドレッシング面１０ａを構成している。

ブラシディスク８０には複数の磁石８６が埋設されており、これら磁石８６はドレッサー１０の中心まわりに配列されている。図１５の例では、１２個の磁石８６が設けられている。複数の磁石８６は、隣接する２つの磁石８６の磁極が互いに異なるように配列されている。図１５は磁石８６の配列の一例を示しており、本発明はこの例に限定されない。図１５では、複数の磁石８６は、複数の（図１５では４つの）グループ８７を構成し、これら複数のグループ８７は、ドレッサー１０の中心まわりに等間隔で配置されている。グループ８７は互いに所定の距離だけ離間している。この所定の距離は、磁石８６の配列の少なくとも１ピッチ分に相当する。各グループ８７での磁石８６の配置は図９に示す磁石５６の配置と同じである。磁石８６は、アタッチメント３０の磁石３５と対向するように配置されており、磁石３５を引き付けるように配置されている。したがって、ブラシディスク８０は、これら磁石３５，８６の間で発生する磁気力（引力）によりアタッチメント３０に着脱可能に取り付けられる。この磁石８６にもネオジム磁石が好適に使用される。

上述の構成において、ドレッサー１０は、ブラシからなるドレッシング面１０ａを研磨パッド２に摺接させることで該研磨パッド２をドレッシングする。アタッチメント３０とブラシディスク８０とは磁気力により互いに引き付けられているだけであるので、ドレッサー１０を交換するときは、手で比較的簡単にブラシディスク８０をアタッチメント３０から取り外すことができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 研磨テーブル
２ 研磨パッド
７ テーブルモータ
９ ドレッシング装置
１０ ドレッサー
１０ａ ドレッシング面
１３ ドレッサーシャフト
１６ エアシリンダ
１７ ドレッサーアーム
１９ 支柱
２０ 支持台
２２ 旋回軸
３０ アタッチメント
３１ ねじ
３２ フランジ部
３３ 突出部
３５ 磁石
５０ ディスクホルダー
５１，５２ 凹部
５４ 穴
５６，５８ 磁石
６０ ピン
７０ ドレッサーディスク
７３ ねじ
８０ ブラシディスク
８１，８２ 凹部
８６ 磁石

Claims (11)

1. 研磨パッドをドレッシングするためのドレッサーにおいて、
   前記ドレッサーを回転させるドレッサーシャフトに固定されたアタッチメントと、
   前記アタッチメントに磁気力によって着脱可能に取り付けられたディスクホルダーと、
   前記ディスクホルダーに着脱可能に取り付けられた、ドレッシング面を有するドレッサーディスクとを備え、
   前記アタッチメントおよび前記ディスクホルダーは、それぞれ、前記磁気力を発生させる磁石を有していることを特徴とするドレッサー。
2. 前記磁石は、前記ドレッサーの中心まわりに配置された複数の磁石であり、
   該複数の磁石は、隣接する２つの磁石の磁極が互いに異なるように配列されていることを特徴とする請求項１に記載のドレッサー。
3. 前記複数の磁石は、前記ドレッサーの中心まわりに等間隔で配列された複数のグループを構成し、
   前記複数のグループは、それぞれ、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された少なくとも３つの磁石からなり、
   前記複数のグループのすべてにおいて前記少なくとも３つの磁石の配列は同じであることを特徴とする請求項２に記載のドレッサー。
4. 前記アタッチメントは、前記ドレッサーシャフトに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のドレッサー。
5. 前記ドレッサーディスクは、前記ディスクホルダーに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のドレッサー。
6. 前記ドレッサーディスクは、前記ディスクホルダーに磁気力によって取り付けられることを特徴とする請求項５に記載のドレッサー。
7. 前記ドレッサーディスクは、前記ディスクホルダーにねじによって取り付けられることを特徴とする請求項５に記載のドレッサー。
8. 研磨パッドをドレッシングするためのドレッサーにおいて、
   前記ドレッサーを回転させるドレッサーシャフトに固定されたアタッチメントと、
   前記アタッチメントに磁気力によって着脱可能に取り付けられた、ドレッシング面を有するブラシディスクとを備え、
   前記アタッチメントおよび前記ブラシディスクは、それぞれ、前記ドレッサーの中心まわりに配置された、前記磁気力を発生させる複数の磁石を有し、
   前記アッタチメントの前記複数の磁石は、複数のグループを構成し、
   各グループを構成する複数の磁石は、互いに離間しており、
   前記複数のグループは、互いに所定の距離だけ離間しており、
   前記所定の距離は、各グループを構成する磁石の配列の少なくとも１ピッチ分で、かつ各グループを構成する磁石間の距離よりも大きいことを特徴とするドレッサー。
9. 前記複数の磁石は、隣接する２つの磁石の磁極が互いに異なるように配列されていることを特徴とする請求項８に記載のドレッサー。
10. 前記複数のグループは、前記ドレッサーの中心まわりに等間隔で配列されており、
    前記複数のグループは、それぞれ、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された少なくとも３つの磁石からなり、
    前記複数のグループのすべてにおいて前記少なくとも３つの磁石の配列は同じであることを特徴とする請求項９に記載のドレッサー。
11. 前記アタッチメントは、前記ドレッサーシャフトに着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のドレッサー。

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