JP7169769B2

JP7169769B2 - 基板裏面研磨部材のドレッシング装置及びドレッシング方法

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Publication number: JP7169769B2
Application number: JP2018095095A
Authority: JP
Inventors: 芳樹岡本; 靖史滝口; 明広久保; 隼斗保坂; 龍人小篠
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2022-11-11
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Description

本発明は、基板裏面研磨部材のドレッシング装置及びドレッシング方法に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程において、半導体ウェハ（以下の説明において、単にウェハをいう場合がある）の裏面に対して、たとえばパターンの露光処理をする前に研磨パッドなどの研磨部材で研磨処理し、基板裏面の平坦度を上げて、キズや汚れがなく加工歪をなくすことが行なわれている。

しかしながら、このような研磨部材を用いた研磨処理においては、研磨時にスラッジ（削りカス）が発生し、このスラッジが研磨パッドの細孔や溝等に入り込むと研磨性能が低下し、所期の研磨処理が達成できないことがある。

かかる問題に鑑みて研磨パッドの性能を適性範囲に維持するために、研磨パッドに対して定期的に洗浄を行なったり、ドレッシング（目立て）が行なわれている。

このような研磨パッドの洗浄、ドレッシングを行うための装置として、例えばウェハ表面をウェハの上方から研磨する研磨部材の研磨装置が提案されている（特許文献１）。この研磨装置は、ドレッシング用の砥石が配設されたドレッサーボードと、このドレッサーボードを、基板を保持するチャックテーブルの保持面より高い作用位置と当該チャックテーブルの保持面より低い退避位置とに移動可能に支持するドレッサーボード支持機構と、前記ドレッサーボードの上側に位置付けられた研磨パッドの研磨面に対して、洗浄流体を噴射する洗浄流体噴射手段とを具備した構成を有している。

特開２０１０－６９６０１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術は、研磨面が下向きになっている研磨部材の研磨装置であり、通常、研磨面が上向きになっている裏面研磨部材のドレッシングにはそのままでは適用できない。したがって、裏面研磨部材のドレッシングに適した装置が必要となってくるが、一般的にこの種の研磨部材を洗浄、ドレッシングする場合には、研磨部材を回転させながら行うので、その際にスラッジや洗浄液の周囲への飛散をどのように防止するかが重要である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の裏面を研磨する研磨部材を洗浄、ドレッシングするにあたり、洗浄液やスラッジ、ドレッシング時に発生する砥石くずを周囲に飛散させることなく、適切に洗浄及びドレッシングを行うことを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、基板の裏面を研磨する研磨部材のドレッシングを行うドレッシング装置であって、天板部と当該天板部の下面側に設けられた筒状のスカート部を備え、前記研磨部材を上方から収容可能なバス部材と、前記バス部材に設けられ、前記収容された研磨部材の研磨面に対して洗浄液を供給するノズルと、前記バス部材に設けられ、前記収容された研磨部材の研磨面と当接可能なドレッシング部材と、を有し、平面視において研磨対象である前記基板と重ならない位置に設置され、前記研磨対象である基板の表面よりも、前記スカート部の下端部の方が下方に位置するように設置されることを特徴としている。

本発明によれば、研磨部材を洗浄、ドレッシングする際、バス部材によって研磨部材を上方から収容した状態で行われるから、研磨部材を回転させながら、洗浄、ドレッシングを行なっても、その際に周囲に飛散する洗浄液、砥石くず、あるいはスラッジは、バス部材のスカート部の内側に当たって、そのまま落下するので、バス部材の周囲に飛散することはない。そしてドレッシング装置自体は、平面視において研磨対象である前記基板と重ならない位置に設置されるので、落下した洗浄液や砥石くず、あるいはスラッジは、裏面研磨対象となる基板に付着することはない。
なおここで、研磨部材を上方から収容するとは、スカート部の下端部が少なくとも研磨部材の研磨面よりも下方に位置する状態をいう。

前記ドレッシング部材は、たとえば前記研磨部材の研磨面側が平坦形状(但し研磨に必要とする微小な面の粗さを有する)をなし、かつ前記研磨部材の半分以上をカバーする形状を有している構成を提案できる。

ドレッシング部材は、回転可能であるようにしてもよい。

ドレッシング部材は、外形が円柱形状をなし、前記ドレッシング部材の周面が前記研磨部材の研磨面に当接可能なように配置され、前記研磨部材の回転に追従して回転するように構成してもよい。

かかる場合、ドレッシング部材は、一端部と他端部の直径が異なっているテーパー形状であってもよい。

さらにドレッシング部材は、長手方向における端部以外に設定された支点を中心として搖動自在であるように構成してもよい。

前記したドレッシング部材は、弾性部材を介して前記バス部材に設けられていてもよい。

前記ドレッシング部材は、自在継手を介して前記バス部材に設けられていてもよい。

研磨部材の研磨面を監視するための撮像装置を有していてもよい。また前記研磨部材の研磨面の表面状態を監視するレーザ変位計を有する構成としてもよい。ここで研磨面の表面状態とは、たとえば研磨面の摩耗量や汚れが例示できる。

別な観点によれば、本発明は、基板の裏面を研磨する研磨部材のドレッシングを行う方法であって、天板部と当該天板部の下面側に設けられた筒状のスカート部を備え、前記研磨部材を上方から収容可能なバス部材を用い、平面視において研磨対象である前記基板と重ならない位置、かつ、前記スカート部の下端部が前記研磨対象である基板の表面よりも下方に位置する状態にて、前記バス部材の内側で、前記研磨部材を回転させながら前記研磨部材の研磨面に洗浄液を供給して洗浄を行い、前記研磨部材を回転させながら前記バス部材に設けられたドレッシング部材を研磨部材の研磨面と当接させてドレッシングを行うことを特徴としている。

また別な観点によれば、本発明は、基板の裏面を研磨する研磨部材のドレッシングを行う方法であって、天板部と当該天板部の下面側に設けられた筒状のスカート部を備え、前記研磨部材を上方から収容可能なバス部材を用い、平面視において研磨対象である前記基板と重ならない位置、かつ、前記スカート部の下端部が前記研磨対象である基板の表面よりも下方に位置する状態にて、前記バス部材の内側で、前記研磨部材の研磨面に洗浄液を供給して洗浄を行い、前記研磨部材を当該研磨部材の中心以外の箇所を中心として旋回させながら前記バス部材に設けられたドレッシング部材を研磨部材の研磨面と当接させてドレッシングを行うことを特徴としている。

かかる場合、前記バス部材の内側にて、基板の裏面研磨の際の、前記研磨部材の基板裏面に対する押付圧を調節するようにしてもよい。

また別な観点によれば、本発明は、前記した撮像装置を有するドレッシング装置を用いて、研磨部材の洗浄及びドレッシングを行う方法であって、当該撮像装置で得た研磨部材の研磨面の表面状態に基づいて、洗浄及びドレッシングを行うことを特徴としている。

本発明によれば、基板の裏面を研磨する研磨部材を洗浄、ドレッシングする際、周囲に洗浄液やスラッジを飛散させることはなく、また裏面研磨対象となる基板に対しても、洗浄液や砥石くず、あるいはスラッジを飛散付着させることはない。したがって、基板の裏面を研磨する研磨部材を好適に洗浄、ドレッシングすることが可能である。

本実施形態に係るドレッシング装置を備えた基板処理システムの概略を示す平面図である。図１の基板処理システムの正面図である。図１の基板処理システムの背面図である。本実施の形態に係るドレッシング装置を備えた裏面研磨装置の構成の概略を示す平面図である。図４の基板処理装置の正面図である。実施の形態にかかるドレッシング装置の斜視図である。実施の形態にかかるドレッシング装置の内部の様子を模式的に示した側面図である。実施の形態にかかるドレッシング装置の底面図である。実施の形態にかかるドレッシング装置によってドレッシングを行なっている際の内部の様子を模式的に示した正面図である。ドレスボードを回転可能にしたドレッシング装置の底面図である。実施の形態にかかるドレッシング装置によって押付圧静定を行なっている際の内部の様子を模式的に示した側面図である。棒状のドレッシング部材を有するドレッシング装置の斜視図である。棒状のドレッシング部材によってドレッシングしている様子を示す斜視図である。棒状のドレッシング部材の搖動可能な様子を示す支持部材の正面図である。テーパー形状を有する棒状のドレッシング部材を支持した支持部材の正面図である。自在継手及びレーザ変位計を有するドレッシング装置の斜視図である。図１６のドレッシング装置の底面図である。図１６のドレッシング装置で使用された自在継手の斜視図である。図１６のドレッシング装置において研磨パッドにドレスボードが追従して傾いている様子を示す説明図である。レーザ変位計による測定の様子を示す説明図である。窓部材に対してエアを噴射している様子を示す説明図である。研磨パッドが旋回してドレッシングされる様子を示す説明図である。研磨パッドを旋回させる機能を有するドレッシング装置の内部の様子を模式的に示した側面図である。ドレスボードが自在継手を介して設けられた場合における研磨パッド旋回時のドレスボードの追従性を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜基板処理システム＞
先ず、本実施の形態にかかるドレッシング装置を備えた基板処理システムの構成について説明する。図１は、基板処理システム１の構成の概略を模式的に示す平面図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成を模式的に示す正面図と背面図である。基板処理システム１では、被処理基板としてのウェハＷに所定の処理を行う。

基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システムの外部に対してカセットＣを搬入出する際にカセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。

カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３には、上下方向及び鉛直軸回り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。

処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数、例えば４つのブロック、すなわち第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側、図面の上側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には既述の第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷの処理膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷにレジストを塗布して処理膜を形成する処理液塗布装置としてのレジスト塗布装置３２、ウェハＷの処理膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成層内３３が下からこの順に配置されている。

例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つずつ並べて配置される。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。

これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の処理液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に処理液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、処理液をウェハＷの表面に拡散させる。

例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置４０や、レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるために疎水化処理を行う疎水化処理装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。これら熱処理装置４０、疎水化処理装置４１、周辺露光装置４２の数や配置についても、任意に選択できる。

例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向および上下方向に移動自在な搬送アーム７０ａを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３および第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。

また、ウェハ搬送領域Ｄには、図３に示すように、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置８１が設けられている。ウェハ搬送装置８１は、例えばＸ方向、θ方向および上下方向に移動自在な搬送アーム８１ａを有している。ウェハ搬送装置８１は、搬送アーム８１ａによってウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置９０、受け渡し装置９１、及び、後述の基板の裏面研磨装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム９０ａを有している。ウェハ搬送装置９０は、例えば搬送アーム９０ａにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置９１、裏面研磨装置１００、及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。

以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部１１０が設けられている。制御部１１０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部１１０にインストールされたものであっても良い。

＜裏面研磨装置１００＞
次に、本発明の実施の形態に係るドレッシング装置を有する、基板の裏面研磨装置１００の構成について説明する。

図４は裏面研磨装置１００の構成の概略を模式的に示す平面図、図５は裏面研磨装置１００の構成の概略を模式的に示す側面図である。

裏面研磨装置１００は、上面が開口した筐体１１１の内部に、研磨対象となるウェハＷを水平に保持する保持部材１１２が、例えば３か所に設けられている。この保持部材１１２は、筐体１１１内に設けられている回転可能なリング部材１１３の内周に設けられており、リング部材１１３に設けられた保持部材駆動機構（図示せず）によって、ウェハＷの中心方向に移動して、ウェハＷの周縁部を押圧自在であり、押圧状態にてウェハＷを水平状態で保持することが可能である。そしてリング部材１１３の回転により、保持されたウェハＷは回転可能である。

筐体１１１の底部には、保持部材１１２に保持されたウェハＷの裏面に対して洗浄液を噴射するノズル１１４が、支持体１１５を介して設けられている。

また筐体１１１の底部には、洗浄液等を排出するためのドレン管１２０と、裏面研磨装置１００の筐体１１１内に下方向の気流を形成し、且つ当該気流を排気するための排気管１２１が設けられている。

＜研磨機構１３０＞
筐体１１１の内部には、保持部材１１２によって水平状態に保持されたウェハＷの裏面を研磨する研磨機構１３０が設けられている。研磨機構１３０においては、ウェハＷの裏面研磨を行う際にウェハＷに当接させる研磨部材としての研磨パッド１３１が、支持体１３２の上面に固定されている。

支持体１３２は、回転可能な支持柱１３３の上部に設けられており、支持柱１３３は水平方向に伸びた支持アーム１３４に設けられている。そして支持アーム１３４は筐体１１１内のＹ方向に伸びた駆動機構１３５に設けられ、駆動機構１３５の長手方向に沿って、Ｙ方向に移動自在である。また支持アーム１３４は、上下方向にも移動自在である。そして駆動機構１３５は、筐体１１１内の底部に、Ｘ方向に沿って設けられたレール１３６に沿って、Ｘ方向に移動自在である。かかる構成により、研磨パッド１３１は筐体１１１内を三次元移動可能になっている。

＜ドレッシング装置２００＞
実施の形態にかかるドレッシング装置２００は、図４に示すように、保持部材１１２に保持されたウェハＷと平面視で重なることがないように、ウェハＷからは離隔して筐体１１１内に設けられている。

図６はドレッシング装置２００の斜視図、図７はドレッシング装置２００の構成の概略を示す正面図、図８は底面図である。

これら図６～図８に示したように、ドレッシング装置２００は、天板部２０１と、天板部２０１の下面側に設けられた筒状のスカート部２０２とを有している。これら天板部２０１とスカート部２０２とでバス部材２０３が構成される。スカート部２０２は、研磨パッド１３１を収容可能な内径、上下方向長さを有している。

天板部２０１には、天板部２０１を貫通して、バス部材２０３内にガス及び洗浄液を同時に噴射する二流体ノズル２０４が設けられている。また天板部２０１の内側下面には、研磨パッド１３１のドレッシングを行うドレッシング部材としてのドレスボード２０５が設けられている。ドレスボード２０５は、図８に示したように、円盤の一部を直線で切り取った形状を有し、研磨パッド１３１の半分以上をカバーする大きさを有している。

またスカート部２０２には、ドレスボード２０５の下面側にて、水平方向にリンス液を供給するリンスノズル２０６が設けられている。

実施の形態にかかるドレッシング装置２００は、以上の構成を有しており、次にこのドレッシング装置２００を用いたドレッシング方法について説明する。

＜ドレッシング方法＞
ドレッシング装置２００によって、研磨パッド１３１を洗浄、ドレッシングする場合には、たとえば次のように行われる。まず支持柱１３３をバス部材の２０３の下方に位置させ、その後支持柱１３３を上昇させて、図７に示したように、研磨パッド１３１の研磨面をバス部材２０３内に収容する。この状態で研磨パッド１３１を回転させながら、二流体ノズル２０４からガス、例えば窒素ガスと、洗浄液、例えば純水を研磨パッド１３１の上面の研磨面に向けてスプレー状に噴射する。これによって、研磨パッド１３１の研磨面は洗浄される。

また研磨パッド１３１のドレッシングを行うには、図９に示したように、研磨パッド１３１をさらに上昇させて、研磨パッド１３１の研磨面をドレスボード２０５に当接させて、所定の圧力で押圧する。この状態でリンスノズル２０６から研磨パッド１３１の研磨面とドレスボード２０５の接触面に向けてリンス液を供給しながら、研磨パッド１３１を回転させることで、研磨パッド１３１のドレッシングを行なうことができる。

以上のように、実施の形態にかかるドレッシング装置２００を用いたドレッシング方法によれば、下面が開口したバス部材２０３に研磨パッド１３１の研磨面を収容した状態で、研磨パッド１３１の洗浄とドレッシングを行うことができるから、研磨パッド１３１を回転させながら、洗浄、ドレッシングを行なっても、その際に周囲に飛散する洗浄液や砥石くず、あるいはスラッジは、バス部材２０３のスカート部２０２の内側に当たって、そのまま落下するので、バス部材２０３の外側周囲に飛散することはない。そしてドレッシング装置２００自体は、平面視において研磨対象であるウェハＷと重ならない位置に設置されるので、落下した洗浄液や砥石くず、あるいはスラッジは、裏面研磨対象となるウェハＷに付着することはない。さらにスカート部２０２の下端部をウェハＷの表面より下方に位置させることでより確実に洗浄液や砥石くず、あるいはスラッジのウェハＷへの飛散付着を防止することができる。

なおバス部材２０３から落下した洗浄液や砥石くず、あるいはスラッジは、筐体１１１の底部に設けられたドレン管１２０から排出されるが、筐体１１１内の雰囲気の汚染をより効果的に防止するために、バス部材２０３の下方にドレンパンを設け、一旦このドレンパンで受け止めてから筐体１１１から排出するようにしてもよい。

またドレッシングの際には、リンスノズル２０６からリンス液を研磨パッド１３１の研磨面に供給するようにしたが、二流体ノズル２０４からリンス液や洗浄液を供給するようにしてもよい。この場合には、リンスノズル２０６は不要である。

またさらに、図１０に示したように、ドレスボード２０５に円形のものを採用すると共に、ドレスボード２０５を回転させるようにしてもよい。これによってより効果的にドレッシングを行なうことが可能である。

また前記実施の形態では、洗浄液として純水を用いたいが、もちろん純水に限られるものではない。また洗浄液に加熱したものを採用することで、洗浄効果をより向上させることができる。

ところで研磨パッド１３１によってウェハ裏面を研磨する際には、押付圧を所定値に調整することが必要である。実施の形態にかかるドレッシング装置２００においては、ドレスボード２０５の下面を、ウェハＷの裏面と同一高さにしておくことで、事前の押付圧の確認、調整をおこなうことができる。これを押付圧静定と呼ぶ。

すなわち、図１１に示したように、研磨パッド１３１の回転を停止し、リンス液の供給、並びに二流体ノズル２０４からの噴射を停止し、その状態で研磨パッド１３１を上昇させてドレスボード２０５に押し当てる。これによって押付圧静定が行なえる。なお押付圧を適切に調節するために、たとえばドレスボード２０５に適宜の圧力センサを設けておけばよい。

以上のドレッシング装置２００を用いたウェハＷの研磨、洗浄、ドレッシング、押付圧静定のシーケンスの例を説明する。

＜シーケンス例１＞
まず、裏面研磨を行うウェハＷのロットの最初の１枚について、裏面研磨を行う前に、まずドレッシング装置２００に研磨パッド１３１を移動させる。そしてウェハＷ裏面に対する押付圧を静定する。次いで押付圧静定された研磨パッド１３１を裏面研磨装置１００側に移動し、ウェハＷの裏面研磨を行う。そして当該ウェハＷの裏面研磨が終了すると、研磨パッド１３１をドレッシング装置２００側に移動させ、ドレッシングと洗浄を行う。かかるシーケンスは、１枚のウェハＷに対する研磨が終了するたびに、ドレッシングと洗浄を行う例である。特に１回の研磨処理でも、研磨パッド１３１の研磨面の細孔等にスラッジが入り込んで性能が大きく低下する場合に有用である。

＜シーケンス例２＞
まず、裏面研磨を行うウェハＷのロットの最初の１枚について、裏面研磨を行う前に、まずドレッシング装置２００に研磨パッド１３１を移動させる。そしてウェハＷ裏面に対する押付圧を静定する。次いで押付圧静定された研磨パッド１３１を裏面研磨装置１００側に移動し、ウェハＷの裏面研磨を行う。そして当該ウェハＷの裏面研磨が終了すると、研磨パッド１３１をドレッシング装置２００側に移動させ、洗浄のみを行う。洗浄が終了すると研磨パッド１３１を裏面研磨装置１００側に移動し、ウェハＷの裏面研磨を行う。このように一定の研磨枚数に達するまでは、研磨終了後に洗浄のみを行う。そして所定の枚数に達した時点で、ドレッシングと洗浄の双方を実施する。これは、１回の研磨処理では、研磨パッド１３１の性能がさほど低下せず、所定の研磨処理が実施できるケースに有用である。

上記したように、１回の裏面研磨ごとに研磨パッド１３１のドレッシング、洗浄を実施するか、所定枚数に達するまでは洗浄のみを行うかの判断については、例えば研磨パッド１３１の撮像結果に基づいて行うようにしてもよい。すなわち、例えばドレッシング装置２００内に、研磨パッド１３１の研磨面を撮像するカメラなどを設け、当該カメラで得られた研磨パッド１３１の研磨面の表面状態の画像のグレースケールやＲＧＢデータを基に判断して、これを行うようにしてもよい。

またドレッシング装置２００の各部材の組み付け精度にもよるが、組み付けに多少のばらつきがあっても、その影響を受けずに適切に研磨パッド１３１のドレッシングを行うため、ドレスボード２０５は、バネなどの弾性部材を介して、天板部２０１に設けてもよい。

また前記実施の形態では、ドレスボード２０５は、円盤の一部を直線で切り取った形状を有し、これを天板部２０１の下面に固定した構成であったが、これに代えて、外形が円柱形状の棒状のドレッシング部材を用いてもよい。

図１２～図１４は、かかる外形が円柱形状のドレッシング部材２５０を採用したドレッシング装置３００を示しており、図１２は斜視図、図１３はバス部材２０３内のドレッシング部材２５０の様子を示す斜視図、図１４は同正面図である。

この例において、ドレッシング部材２５０は、例えば研磨パッド１３１の直径上に位置し、かつ研磨パッド１３１の直径よりも長い長さを有している。なおドレッシング部材２５０は必ずしもそのように直径よりも長い長さを有する必要はなく、例えば研磨パッド１３１の直径上に位置させれば、少なくとも研磨パッド１３１の中心まで届く長さを有していればよい。ドレッシング部材２５０は、図１３に示した支持部材２５１に、軸心を中心として回転自在に取り付けられている。そしてこの支持部材２５１は、天板部２０１に設けられた取付部材２５２のバス部材２０３の内側下面側に、支軸２５３を介して取り付けられ、この支軸２５３を支点として支持部材２５１は、搖動自在である。また支持部材２５１の両端部には、それぞれバネ２５４の一端部が固定され、バネ２５４の他端部は、それぞれ取付部材２５２に固定されている。

この棒状のドレッシング部材２５０によれば、図１４に示したように、支軸２５３を支点として搖動自在であるから、前記したようにドレッシング装置２００の各部材等の組み付けにばらつきがあったり、研磨パッド１３１が振動等により揺れ動いたりしても、それに追従してドレッシング部材２５０を常に研磨パッド１３１の研磨面に当接させることが可能である。なおバネ２５４は必ずしも必要ではない。

さらにこのように棒状としたドレッシング部材２５０については、図１５に示したように、端部と他端部の直径が異なっているテーパー形状を有するドレッシング部材２６０としてもよい。かかるテーパー形状を有するドレッシング部材２６０を用いても、研磨パッド１３１の研磨面に能く追従して、研磨パッド１３１の研磨面をドレッシングすることが可能である。

すなわちドレッシング部材２６０をテーパー形状にすることで、研磨パッド１３１の回転からドレッシング部材２６０が受けるトルクに差をつけることができ、研磨パッド１３１の回転でドレッシング部材２６０の両端にかかる力は同じでも、支持部材２５１からドレッシング部材２６０のドレス面までの距離が長い側、すなわち径の大きい側がトルクが大きくなり、これによってドレッシング部材２６０の回転を適切に行うことができる。

なお、前記した棒状のドレッシング部材２５０、２６０については、ドレッシング部材２５０、２６０の長さが研磨パッド１３１の直径よりも長く設定していたが、もちろん研磨パッド１３１の半径よりも長く設定されていてもよい。

＜自在継手を有するドレッシング装置＞
さらに他の実施の形態にかかるドレッシング装置について説明する。図１６の斜視図、図１７の底面図で示したドレッシング装置４００は、ドレスボード２０５が自在継手を介してバス部材２０３に設けられた例を示している。

この例では、ドレスボード２０５は図１８に示したように、自在継手４０１を介して、バス部材２０３の天板部２０１に固定されている。この自在継手４０１は、十字型のクロススパイダ４０１ａを用いたカルダンジョイント方式の自在継手の構成を採っているが、駆動軸と従動軸のように軸を回転させる必要はなく、ドレスボード２０５の傾き、搖動等による角度変動を吸収できるものであればよい。この例では、自在継手の一方の軸に相当する固定部４０１ｂが天板部２０１に固定され、他の軸に相当する固定部４０１ｃがドレスボード２０５の上面と固定されている。

かかる構成のドレッシング装置４００によれば、図１９（ａ）に示したように、研磨パット１３１が傾いたとしても、既述したようにドレスボード２０５は自在継手４０１を介してバス部材２０３の天板部２０１に固定されているから、ドレスボード２０５の傾き、搖動等による角度変動を吸収できる。したがって図１９（ｂ）に示したように、装置の組み付け等が原因で研磨パット１３１が傾いても、それに追従してドレスボード２０５が傾き、常に研磨パット１３１の全面にドレスボード２０５の下面が均一に当接して、所定のドレッシングを行うことが可能である。

またこのような構成のドレッシング装置４００によれば、例えばスポンジのような材質の弾性体と異なり、部位や変位によって反発力が変わることはないので、常に均一な面圧を得ることができる。またゴムやスポンジと比べて経年劣化、個体差もない。そしてドレスボード２０５と研磨パッド１３１との厳密な位置調整も可能となっている。

＜レーザ変位計を有するドレッシング装置＞
図１６に示したドレッシング装置４００は、前記した自在継手４０１以外に、レーザ変位計４１０が設けられている。このレーザ変位計４１０は、天板部２０１に形成された窓４１１を通して、ドレッシング装置４００のバス部材２０３内に位置している研磨パッド１３１の表面にレーザ光Ｌを照射して、研磨パッド１３１表面（上面）の砥石部分の摩耗量を検知するものである。窓４１１には、図２０に示したように、透明なアクリル板、ガラス板などの透光材料などからなる窓部材４１２が設けられている。この窓部材４１２によって、ドレッシング時の洗浄液が、レーザ照射部４１３の照射面４１３ａに付着することが防止される。

そしてレーザ変位計４１０からのレーザ光Ｌによって、研磨パッド１３１表面（上面）の砥石部分の摩耗量を検知することができるから、研磨パッド１３１を適切な時期に交換することが可能である。なおレーザ変位計４１０による研磨パッド１３１表面（上面）の砥石部分の摩耗量の測定タイミングは、たとえばドレッシングが終了した後に行うのがよい。その際、研磨パッド１３１の表面には、リンスした際の洗浄液が残っているので、レーザ変位計４１０による測定の際には、研磨パッド１３１の表面の水を除去することが望ましい。

かかる場合、ドレッシング装置４００には、ドレッシング装置２００と同様、バス部材２０３内にガス及び洗浄液を同時に噴射する二流体ノズル２０４が設けられているので、ガスのみを研磨パッド１３１の表面に吹き出させることによって研磨パッド１３１表面の水を容易に除去することができる。これによって研磨パッド１３１表面の砥石部分の厚さを正確に測定して、精度の高い摩耗量の検出をすることが可能になる。

またこの種のレーザ変位計を実際に用いて検出を行なったところ、砥石表面が洗浄された後の研磨パッドと、目視上明らかに汚れて色が変わった研磨パッドとで確認した結果、検出距離のズレが見られた。このズレはレーザ変位計の誤差より大きく、また、異物による目詰まりの影響としては大きすぎるため（測定結果で約０．３ｍｍのズレが確認された）、表面の色の違いも影響していると考えられる。このことから、例えば測定結果と汚れ度合いに応じたデータとを参照して汚れ度合いを検出したり、研磨処理前や洗浄後又はドレッシング後など同じ工程段階における測定結果を比較して、決められた研磨パッドであるかどうかを判断することも可能と考えられる。
さらにまたレーザ変位計４１０によって、研磨パッド１３１表面の砥石部分の厚さを測定する場合、研磨パッド１３１の回転と合わせることで、研磨パッド１３１の面内の周方向の偏摩耗等によるプロファイルを得ることができる。これによって、研磨パッド１３１の表面状態の把握と適切な管理を行なうことが可能である。かかる場合、前記した汚れ度合いも併せて加味することで、より正確に研磨パッド１３１の表面状態を把握することができる。

一方で、窓４１１の窓部材４１２の下面側には、ドレッシング時の洗浄液が付着する可能性も否定できない。かかる事態に備えドレッシング装置４００には、図１６、図２１に示したように、窓部材４１２の下面側にガスを噴出するガスノズル４２１が設けられている。これによって、ガスノズル４２１の噴出口４２２から吹出されたガスは、図２１に示したように、窓部材４１２の下面側に付着した洗浄液の水滴を吹き飛ばすことができる。したがって窓部材４１２に付着した水滴等による測定の悪影響を防止することができる。

さらに、図２１に示したように、ドレッシング装置４００では、ガスノズル４２１の噴出口４２２と対向する側には、斜面４２３ａを有するガイド部材４２３が設けられており、ガスノズル４２１の噴出口４２２から吹出されたガス（例えばエア）を斜め下方に案内するようになっている。これによってガスによって吹き飛ばされた水滴が、バス部材２０３の他の部材等に突き当たって反射して再び窓部材４１２に付着することは防止される。

＜公転ドレッシング＞
前記したドレッシング装置２００、４００では、研磨パッド１３１自体を支持体１３２を介して回転可能な支持柱１３３によって支持し、研磨パッド１３１をドレスボード２０５に接触させてドレッシングを行なう際には、研磨パッド１３１自体を支持柱１３３を中心として回転させて行うようにしていた。このようないわば研磨パッド１３１の自転方式のドレッシング方法では、ドレッシング自体や研磨パッド１３１自体には問題ないものの、ドレスボード２０５においては、研磨パッド１３１と常に接触する部分とそれ以外の部分では、摩耗量に差が生ずる可能性がある。

かかる点に鑑み、図２２に示したように、研磨パッド１３１自体を回転させずに、研磨パッド１３１を当該研磨パッド１３１の中心以外の箇所を中心として旋回させながらドレスボード２０５に接触させて、ドレッシングを行なうようにしてもよい。いわば研磨パッド１３１をドレスボード２０５に対して公転させてドレッシングを行なう方法によってドレッシングを実施してもよい。

これによって、ドレスボード２０５の全面に対して研磨バッド１３１が接触してドレッシングを行なうことが可能になり、その結果ドレスボード２０５の摩耗の偏りは防止され、ドレスボード２０５を最後まで有効に使用することができる。もちろんかかる旋回は、研磨バッド１３１のどの箇所も旋回中にドレスボード２０５と接触するように旋回半径を設定することにより、研磨バッド１３１を均一にドレッシングを行なうことが可能になる。

このようないわば公転方式のドレッシングを実施する装置としては、例えば図２３に示したように、研磨パッド１３１を支持する支持柱１３３を、旋回する支持体４３１に支持させて、バス部材２０３内で研磨パッド１３１を旋回させるようにすればよい。

もちろんそのような公転方式のドレッシングを行う場合でも、研磨パッド１３１自体を回転（自転）させるようにしてもよい。

また公転方式を作用した場合でも、ドレスボード２０５は、前記したように自在継手４０１を介して、バス部材２０３の天板部２０１に設けてもよい。そうすることで、図２４に示したように、研磨パッド１３１が旋回する際に傾いても、ドレスボード２０５がその傾きに追従して傾き、常に研磨パット１３１にドレスボード２０５の下面を当接させることが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ウェハの裏面を研磨する研磨部材のドレッシングに有用である。

１基板処理システム
１００裏面研磨装置
１３１研磨パッド
１３２支持体
１３３支持柱
１６１移動機構
２００ドレッシング装置
２０１天板部
２０２スカート部
２０３バス部材
２０４二流体ノズル
２０５ドレスボード
２０６リンスノズル
Ｗウェハ

Claims

基板の裏面を研磨する研磨部材のドレッシングを行うドレッシング装置であって、
天板部と当該天板部の下面側に設けられた筒状のスカート部を備え、前記研磨部材を上方から収容可能なバス部材と、
前記バス部材に設けられ、前記収容された研磨部材の研磨面に対して洗浄液を供給するノズルと、
前記バス部材に設けられ、前記収容された研磨部材の研磨面と当接可能なドレッシング部材と、を有し、
平面視において研磨対象である前記基板と重ならない位置に設置され、
前記研磨対象である基板の表面よりも、前記スカート部の下端部の方が下方に位置するように設置されることを特徴とする、基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記ドレッシング部材は、前記研磨部材の研磨面側が平坦形状をなし、かつ前記研磨部材の半分以上をカバーする形状を有していることを特徴とする、請求項１に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記ドレッシング部材は、回転可能であることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記ドレッシング部材は、外形が円柱形状をなし、前記ドレッシング部材の周面が前記研磨部材の研磨面に当接可能なように配置され、前記研磨部材の回転に追従して回転することを特徴とする、請求項１に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記ドレッシング部材は、一端部と他端部の直径が異なっているテーパー形状を有することを特徴とする、請求項４に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記ドレッシング部材は、長手方向における端部以外に設定された支点を中心として搖動自在であることを特徴とする、請求項４または５のいずれか一項に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記ドレッシング部材は、弾性部材を介して前記バス部材に設けられていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記ドレッシング部材は、自在継手を介して前記バス部材に設けられていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記研磨部材の研磨面を監視するための撮像装置を有することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
前記研磨部材の研磨面の表面状態を監視するレーザ変位計を有することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング装置。
基板の裏面を研磨する研磨部材のドレッシングを行う方法であって、
天板部と当該天板部の下面側に設けられた筒状のスカート部を備え、前記研磨部材を上方から収容可能なバス部材を用い、
平面視において研磨対象である前記基板と重ならない位置、かつ、前記スカート部の下端部が前記研磨対象である基板の表面よりも下方に位置する状態にて、前記バス部材の内側で、前記研磨部材を回転させながら前記研磨部材の研磨面に洗浄液を供給して洗浄を行い、前記研磨部材を回転させながら前記バス部材に設けられたドレッシング部材を研磨部材の研磨面と当接させてドレッシングを行うことを特徴とする、基板裏面研磨部材のドレッシング方法。
基板の裏面を研磨する研磨部材のドレッシングを行う方法であって、
天板部と当該天板部の下面側に設けられた筒状のスカート部を備え、前記研磨部材を上方から収容可能なバス部材を用い、
平面視において研磨対象である前記基板と重ならない位置、かつ、前記スカート部の下端部が前記研磨対象である基板の表面よりも下方に位置する状態にて、前記バス部材の内側で、前記研磨部材の研磨面に洗浄液を供給して洗浄を行い、前記研磨部材を当該研磨部材の中心以外の箇所を中心として旋回させながら前記バス部材に設けられたドレッシング部材を研磨部材の研磨面と当接させてドレッシングを行うことを特徴とする、基板裏面研磨部材のドレッシング方法。
前記バス部材の内側にて、基板の裏面研磨の際の、前記研磨部材の基板裏面に対する押付圧を調節することを特徴とする、請求項１１または１２のいずれか一項に記載の基板裏面研磨部材のドレッシング方法。
請求項９に記載のドレッシング装置を用いて、研磨部材の洗浄及びドレッシングを行う方法であって、
前記撮像装置で得た研磨部材の研磨面の表面状態に基づいて、洗浄及びドレッシングを行うことを特徴とする、基板裏面研磨部材のドレッシング方法。