JP7534142B2 - ドレッシング装置及び研磨装置 - Google Patents

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Description

本発明は、研磨布の表面をドレッシングするドレッシング装置、及びそのドレッシング装置を備えた研磨装置に関する。
従来、半導体ウエハ等の表面を研磨する研磨装置において、研磨布の研磨特性を安定的に維持するために、研磨布の表面をドレッシングするドレッシング装置が用いられている。この種のドレッシング装置は、ダイヤモンドやナイロンブラシ、高圧水を用いて、研磨布の目詰まりを除去し、また、研磨布の目立てを行う。
例えば、特許文献１には、化学的機械研磨（ＣＭＰ）に用いられる研磨パッドのドレッシング装置が開示されている。同文献に開示されたドレッシング装置は、表面にダイヤモンド砥粒が電着されたドレッシング板と、ドレッシング板の内周側に配される、表面にブラシが植設されたブラシプレートと、を備えている。
ブラシプレートの中心部には、貫通孔が穿設されており、この貫通孔の内部に洗浄液供給配管が挿入されている。そして、このドレッシング装置は、洗浄用の液体を加圧しながら洗浄液供給配管に供給する洗浄液供給手段を備えている。洗浄液供給手段で加圧された洗浄液は、貫通孔から研磨布に向かって吐出される。
また例えば、特許文献２には、半導体ウエハの研磨装置の研磨布をドレッシングするドレッシング機構が開示されている。このドレッシング機構は、ダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサを備えている。また、同文献には、研磨布に向けて高圧水を吹き付けて洗浄を行う噴射ノズルが開示されている。
また例えば、特許文献３には、研磨テーブルの研磨加工面をドレッシングするドレッシング装置において、低圧水の中に高圧水を吐出させることでキャビテーションを発生させ、その破壊によるショックウエーブで研磨面の洗浄を行うようにした洗浄器を備えることが開示されている。
特開２００５－２７１１０１号公報 特開２００２－１８７０５９号公報 特開２００１－０３０１６９号公報
しかしながら、上記した従来技術のドレッシング装置は、ドレッシングの効果を高めて研磨装置の研磨性能を向上させるために改善すべき点があった。
具体的には、従来技術の研磨装置のように、研磨布に対して高圧水を噴き付けて洗浄を行う構成では、研磨面から研磨屑等を洗い流す効果が得られるものの、ドレッシング装置のドレッシング面を洗浄することができなかった。
即ち、従来技術の研磨装置では、研磨布に高圧水を噴き付けても、ドレッサのドレッシング面に付着した金属、樹脂等の重合体を除去することはできなかった。そのため、ドレッシング面に研磨屑等が付着してドレッシング性能が低下し、その結果として、研磨性能が低下するという問題点があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長時間に亘って優れたドレッシング性能が得られ、研磨性能を好適に維持して研磨加工の生産性を高めることができるドレッシング装置及び研磨装置を提供することにある。
本発明のドレッシング装置は、基板状のワークに研磨布を接触させて相対移動により前記ワークを研磨する研磨装置に設けられ、ドレッシング面が前記研磨布の研磨面に相対摺動して前記研磨布をドレッシングするドレッサと、前記ドレッサを回転させるドレッサ駆動手段と、１～１５ＭＰａに加圧した高圧水を供給する高圧水発生装置と、回転している前記ドレッシング面に向かって前記高圧水を噴射する第１の高圧水噴射ノズルと、回転している前記研磨面に向かって前記高圧水を噴射する第２の高圧水噴射ノズルと、を具備し、前記第１の高圧水噴射ノズルから噴射される前記高圧水は、前記研磨面に相対摺動して回転している前記ドレッシング面の前記研磨面から外れた位置に噴き付けられ、前記第２の高圧水噴射ノズルから噴射される前記高圧水は、前記ドレッシング面に相対摺動して回転している前記研磨面の前記ドレッシング面から外れた位置に噴き付けられることを特徴とする。
また、本発明の研磨装置は、基板状のワークの被研磨面を上方に向けて前記ワークを保持して回転する研磨定盤と、研磨布の研磨面を前記被研磨面に対向させて前記研磨布を保持して回転押圧する研磨ヘッドと、前記研磨定盤から外れた位置に設けられた水槽と、前記水槽の上方に設けられダイヤモンド砥粒が電着されたドレッシング面を有するダイヤモンドドレッサと、前記ダイヤモンドドレッサを回転させるドレッサ駆動手段と、研磨ヘッドを前記研磨定盤の上方の研磨位置から前記水槽の上方であって前記研磨面が前記ドレッシング面に相対摺動してドレッシングが行われるドレッシング位置まで相対移動させる研磨ヘッド送り手段と、１～１５ＭＰａに加圧した第１の高圧水を供給する第１の高圧水発生装置と、１～１５ＭＰａに加圧した第２の高圧水を供給する第２の高圧水発生装置と、前記水槽の上方で回転している前記ドレッシング面に向かって前記第１の高圧水を噴射する第１の高圧水噴射ノズルと、前記水槽の上方に送られ回転している前記研磨面に向かって前記第２の高圧水を噴射する第２の高圧水噴射ノズルと、を具備し、前記第１の高圧水は、前記研磨面に相対摺動して回転している前記ドレッシング面の前記研磨面から外れた位置に噴き付けられ、前記第２の高圧水は、前記ドレッシング面に相対摺動して回転している前記研磨面の前記ドレッシング面から外れた位置に噴き付けられることを特徴とする。
本発明のドレッシング装置によれば、１～１５ＭＰａに加圧した高圧水を供給する高圧水発生装置と、回転しているドレッサのドレッシング面に向かって高圧水を噴射する高圧水噴射ノズルと、を具備する。このような構成により、研磨布をドレッシングするドレッサのドレッシング面を効果的に洗浄することができる。
詳しくは、ドレッサの構成材料にダメージを与えることなく、研磨布のドレッシングによってドレッサのドレッシング面に付着した金属等を含む重合体その他研磨布カス等を高圧水で除去することができる。
これによりドレッシング装置は、優れたドレッシング性能を長時間に亘って維持することができ、その結果、研磨装置は、長時間安定した優れた研磨特性が得られる。よって、研磨屑等の付着によって研磨性能が低下することなく、研磨加工の時間を短縮することができる。
また、本発明のドレッシング装置によれば、前記研磨装置の前記ワークまたは前記研磨布を支持する研磨定盤から外れた位置に設けられた水槽を有し、前記高圧水噴射ノズルは、前記水槽の上方において前記ドレッシング面に前記高圧水を噴き付けるよう設けられても良い。これにより、高圧水の噴き付けによってドレッシング面から除去された金属や樹脂等を含む研磨屑等を水槽に集めて流し出すことができ、除去された研磨屑等がワークや研磨布に再付着することを防止することができる。
また、本発明のドレッシング装置によれば、複数の前記ドレッサを有し、少なくとも１つの前記ドレッサで前記研磨布をドレッシングする研磨工程において、少なくとも１つの他の前記ドレッサに前記高圧水を噴き付けて当該他の前記ドレッサを洗浄しても良い。これにより、研磨布のドレッシングと、ドレッサの洗浄を同時に行うことができるので、連続的に長時間、安定した研磨加工が可能となる。
例えば、特に、厚膜のワークや、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等の高脆性材料から成るワークは長時間の研磨が必要であるところ、本発明のドレッシング装置を用いることにより、連続的に安定した高性能な研磨ができる。よって、本発明によれば、研磨性能の低下による研磨時間の遅れをなくし、生産時間を短縮し、生産性を高める優れた効果が得られる。
また、本発明のドレッシング装置によれば、１～１５ＭＰａに加圧した第２の高圧水を供給する第２の高圧水発生装置と、回転している前記研磨布の前記研磨面に向かって前記第２の高圧水を噴射する第２の高圧水噴射ノズルと、を具備しても良い。これにより、研磨布の研磨面に第２の高圧水を噴き付けてドレッシング性能を更に高めることができる。よって、研磨特性を安定的に維持することができる。
また、本発明のドレッシング装置によれば、前記ドレッサは、ダイヤモンド砥粒が電着されたダイヤモンドドレッサであっても良い。これにより、研磨布の研磨面を削り取るまたは粗らす等により目詰まりの除去及び目立てを好適に実行することができる。
また、本発明のドレッシング装置によれば、前記ドレッサは、合成樹脂から形成されても良い。これにより、研磨布の研磨面を高精度に安定化させることができ、優れた研磨特性の安定化に寄与できる。
また、本発明の研磨装置によれば、研磨布の研磨面を上方に向けて前記研磨布を保持して回転する研磨定盤と、基板状のワークの被研磨面を前記研磨面に対向させて前記ワークを保持して回転押圧する研磨ヘッドと、ダイヤモンド砥粒が電着されたドレッシング面が前記研磨面に相対摺動して前記研磨布をドレッシングするダイヤモンドドレッサと、前記研磨定盤から外れた位置に設けられた水槽と、前記ダイヤモンドドレッサを回転させるドレッサ駆動手段と、前記ダイヤモンドドレッサを摺動方向に相対移動させると共に前記研磨定盤の上方から前記水槽の上方に相対移動させるドレッサ送り手段と、１～１５ＭＰａに加圧した高圧水を供給する高圧水発生装置と、前記水槽の上方に送られ回転している前記ドレッシング面に向かって前記高圧水を噴射する高圧水噴射ノズルと、を具備する。
このような構成により、ダイヤモンドドレッサのドレッシング面に高圧水を噴射してドレッシング性能を向上させ、研磨屑の少ない高精度なダイヤモンドドレッサを用いて高効率なドレッシングを行うことができ、研磨装置の高性能化を図ることができる。
また、本発明の研磨装置によれば、基板状のワークの被研磨面を上方に向けて前記ワークを保持して回転する研磨定盤と、研磨布の研磨面を前記被研磨面に対向させて前記研磨布を保持して回転押圧する研磨ヘッドと、前記研磨定盤から外れた位置に設けられた水槽と、前記水槽の上方に設けられダイヤモンド砥粒が電着されたドレッシング面を有するダイヤモンドドレッサと、前記ダイヤモンドドレッサを回転させるドレッサ駆動手段と、研磨ヘッドを前記研磨定盤の上方の研磨位置から前記水槽の上方であって前記研磨面が前記ドレッシング面に相対摺動してドレッシングが行われるドレッシング位置まで相対移動させる研磨ヘッド送り手段と、１～１５ＭＰａに加圧した第１の高圧水を供給する第１の高圧水発生装置と、１～１５ＭＰａに加圧した第２の高圧水を供給する第２の高圧水発生装置と、前記水槽の上方で回転している前記ドレッシング面に向かって前記第１の高圧水を噴射する第１の高圧水噴射ノズルと、前記水槽の上方に送られ回転している前記研磨面に向かって前記第２の高圧水を噴射する第２の高圧水噴射ノズルと、を具備する。
このような構成により、第１の高圧水を噴射してダイヤモンドドレッサのドレッシング面を洗浄しながら、そのダイヤモンドドレッサで研磨布の研磨面をドレッシングすることができ、更に第２の高圧水を噴射して研磨面の研磨屑等を効率的に除去することができる。
第１の高圧水で洗浄されたダイヤモンドドレッサの摺動及び第２の高圧水の噴き付けの双方を利用して、例えば、ワークの径よりも小さい径の研磨布を用いる小径パッド方式の研磨装置の研磨布を高効率にドレッシングすることができる。
即ち、小径の研磨布を高速回転させる小径パッド方式の研磨についても、研磨布の目詰まり等に起因する研磨速度の低下を抑制して、高速且つ高効率な研磨を実行することができる。
本発明の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の他の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の他の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す正面図である。
以下、本発明の実施形態に係るドレッシング装置及びそれを備えた研磨装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るドレッシング装置２を有する研磨装置１の概略構成を示す正面図であり、研磨工程を実行している状態を示している。
図１を参照して、研磨装置１は、略基板状のワークＷの表面を研磨する装置である。ワークＷは、例えば、半導体基板等である。研磨装置１は、ワークＷを形成する半導体等の表面や、半導体等の表面に形成された各種被覆等を、略平坦且つ高精度に仕上げるよう、例えば、化学的機械研磨（ＣＭＰ）加工を行う装置である。
研磨装置１は、研磨布１２を保持する研磨定盤１０と、ワークＷを保持する研磨ヘッド１５と、研磨液を供給する研磨液供給装置２０と、研磨布１２のドレッシングに用いられるドレッシング装置２と、を有する。
研磨定盤１０は、ワークＷを研磨するための研磨布１２を吸着保持して回転させる装置である。研磨定盤１０の上部には、略円形状の形態を成し、研磨布１２を保持する保持面が回転自在に設けられている。具体的には、研磨定盤１０の下部には、上下方向、即ち上面に対して垂直な方向、に延在する回転軸１１が設けられており、研磨定盤１０は、回転軸１１を中心として回転自在である。
研磨定盤１０の保持面には、研磨布１２が載置される。研磨布１２は、例えば、図示しない減圧装置等を利用して研磨定盤１０の保持面に真空吸着されても良い。
詳しくは、研磨定盤１０の研磨布１２を保持する保持面には、図示しない上載台が設けられても良い。上載台としては、例えば、ポーラス酸化アルミナ、ポーラスセラミックス、焼結金属、その他合成樹脂のポーラス素材からなる板材が使用される。
研磨布１２は、ワークＷを研磨するための布材料である。研磨布１２としては、例えば、発泡ポリウレタンシート、合成繊維等から成る不織布、その他のフェルトが利用されても良い。
研磨装置１は、研磨定盤１０を回転させる図示しない駆動手段を有する。研磨定盤１０の上面に保持された研磨布１２は、駆動手段によって駆動され、回転軸１１を中心として研磨定盤１０と共に回転する。
研磨ヘッド１５は、研磨対象のワークＷを吸着保持して回転させる装置である。詳しくは、研磨ヘッド１５は、ワークＷの周囲端部近傍を保持するリテーナ１７を有し、ワークＷを保持する。研磨ヘッド１５は、図示しないチャック機構を有しても良い。研磨ヘッド１５のチャック機構は、ワークＷを保持する図示しない略円形状の保持面を有する。
研磨ヘッド１５には、上下方向、即ち保持面に対して垂直な方向、に延在する回転軸１６が設けられている。ワークＷを保持する保持面は、回転軸１６を中心として回転自在に構成されており、図示しない駆動手段によって駆動されて回転する。即ち、ワークＷは、回転軸１６を中心として回転する。
また、研磨装置１は、研磨ヘッド１５を上下方向に送る図示しない研磨ヘッド送り手段を有する。また、研磨装置１は、研磨ヘッド１５に保持されたワークＷを研磨布１２の研磨面１３に向かって押圧する図示しない押圧手段を有する。
研磨装置１では、ワークＷに研磨布１２を接触させて相対移動させることによりワークＷの研磨が行われる。詳しくは、研磨工程において、ワークＷの被研磨面Ｗａ、即ち下表面は、回転軸１６を中心として回転しながら、回転軸１１を中心として回転している研磨布１２の上表面である研磨面１３に当接し、押圧される。これにより、ワークＷの被研磨面Ｗａが研磨される。
なお、ワークＷを保持する研磨ヘッド１５の保持面の径は、研磨布１２を保持する研磨定盤１０の保持面の径よりも小さい。換言すれば、ワークＷの径は、研磨布１２の径よりも小さい。具体的には、ワークＷの径は、研磨布１２の径に対して、１／２以下である。このような構成により、研磨布１２の広範囲な研磨面１３を利用して、ワークＷの被研磨面Ｗａを高精度に研磨することができる。
研磨液供給装置２０は、研磨工程において研磨布１２に研磨液を供給する装置である。研磨液供給装置２０には、研磨液を流す研磨液配管２１が接続されており、研磨液配管２１には、研磨液の流れを調節する研磨液バルブ２２が設けられている。
研磨液配管２１の先端近傍には、研磨布１２の研磨面１３に向かって研磨液を噴射する研磨液噴射ノズル２３が設けられている。ワークＷを研磨する研磨工程においては、研磨液供給装置２０から供給された研磨液は、研磨液噴射ノズル２３から研磨面１３に吹き付けられる。ここで、研磨液噴射ノズル２３から吹き付けられる研磨液としては、例えば、純水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等の溶液中に、砥粒として酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化セリウム（セリア）、酸化マンガン等がそれぞれ若しくは複合的に１～２０質量％混濁されたものが使用される。
ドレッシング装置２は、研磨布１２の研磨面１３をドレッシングする装置である。ドレッシング装置２は、研磨布１２の目詰まり除去や目立てを行うためのドレッサ３０と、高圧水を発生させる高圧水発生装置３４と、高圧水をドレッサ３０に噴き付ける高圧水噴射ノズル３７と、を有する。
ドレッサ３０は、略円盤状の形態を成し、ドレッサ３０の下表面は、研磨布１２の研磨面１３に当接する略円環状の形態を成すドレッシング面３３となる。ドレッシング面３３は、研磨布１２の研磨面１３に相対摺動して研磨布１２をドレッシングする面である。
詳しくは、ドレッシング装置２は、ドレッサ３０を回転させる図示しないドレッサ駆動手段を有し、ドレッサ３０には、ドレッサ駆動手段の動力を伝達する回転軸３１が設けられている。即ち、ドレッサ３０は、ドレッサ駆動手段によって回転軸３１を介して駆動され回転する。
ドレッシング装置２は、ドレッシング工程においてドレッサ３０を摺動方向に相対移動させる図示しないドレッサ送り手段を有する。ドレッサ送り手段は、ドレッサ３０を上下方向及び水平方向に送って揺動させる。これにより、ドレッサ３０は、ドレッサ駆動手段に駆動され回転すると共に、ドレッサ送り手段に送られて揺動し、研磨布１２の研磨面１３の広範囲をドレッシングすることができる。
ドレッサ３０は、例えば、ダイヤモンド砥粒が電着されたダイヤモンドドレッサである。即ち、ドレッサ３０の下表面近傍には、ダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンド層３２が形成されている。ダイヤモンド層３２には、ダイヤモンド砥粒がニッケル（Ｎｉ）電着により保持されている。
上述の如く、ドレッサ３０としてダイヤモンドドレッサが用いられることにより、研磨布１２の研磨面１３を削り取るまたは粗らす等により、研磨布１２の目詰まり除去及び目立てを好適に実行することができる。
また、ドレッサ３０は、例えば、合成樹脂から形成されても良い。ドレッサ３０を構成する合成樹脂材料は、高強度で耐熱性に優れた工業用プラスチック（エンジニアリングプラスチック）、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が好ましい。具体的には、ドレッサ３０は、ナイロンブラシまたはＰＥＥＫブラシ等であっても良い。
このように、ドレッサ３０が、高強度で耐熱性に優れた合成樹脂から形成されることにより、研磨布１２の研磨面１３を安定化させる高精度なドレッシングが可能となる。なお、ドレッサ３０は、工業用プラスチックのみから形成されても良いし、前述のように、Ｎｉ電着によりダイヤモンド砥粒が保持されていても良い。
高圧水発生装置３４は、ドレッサ３０に洗浄用の高圧水を供給する装置である。高圧水発生装置３４には、加圧する水を高圧水発生装置３４に供給する水配管３５と、加圧された高圧水を高圧水発生装置３４からドレッサ３０に流す高圧水配管３６が接続されている。
高圧水配管３６には、高圧水の流量を調節する高圧水バルブ３８が設けられている。高圧水配管３６の下流側の端部近傍には、高圧水をドレッサ３０のドレッシング面３３に向かって噴き付ける高圧水噴射ノズル３７が設けられている。
また、ドレッシング装置２は、水槽４０を有する。水槽４０は、高圧水でドレッサ３０を洗浄するドレッサ洗浄工程において用いられる水受け槽である。水槽４０は、研磨布１２を支持する研磨定盤１０から外れた位置に設けられている。水槽４０の底面近傍には、ドレッシング面３３から滴下して受け取った水を水槽４０の外部に排出するための排水口４１が形成されている。
図２は、研磨装置１の概略構成を示す正面図であり、ドレッサ洗浄工程を実行している状態を示している。
図２に示すように、高圧水でドレッサ３０を洗浄するドレッサ洗浄工程においては、ドレッサ３０は、水槽４０の上方に移動する。
詳しくは、ドレッシング工程でドレッサ３０を摺動方向に相対移動させる前述のドレッサ送り手段は、ドレッサ３０を研磨定盤１０の上方から水槽４０の上方まで往復移動させる。即ち、ドレッサ３０は、ドレッサ送り手段によって、上下方向及び水平方向に送られ、ドレッシング工程においては図１に示す如く研磨布１２の上面に、ドレッサ洗浄工程においては図２に示す如く水槽４０の上方に送られる。
なお、ドレッサ洗浄工程の際には、ワークＷを研磨する研磨工程が停止されても良い。即ち、図２に示す如く、図示しない研磨ヘッド送り手段によって研磨ヘッド１５が上方へ送られ、ワークＷに被研磨面Ｗａを研磨布１２の研磨面１３から離間した状態として、研磨定盤１０及び研磨ヘッド１５の回転が止められても良い。
また、図示を省略するが、上記とは逆に、ドレッサ洗浄工程の際に、ワークＷを研磨する研磨工程が同時に実行されても良い。即ち、ワークＷの被研磨面Ｗａが研磨布１２の研磨面１３に当接して押圧され、相対摺動しながら研磨されても良い。
図２に示すように、ドレッサ洗浄工程のために水槽４０の上方に送られたドレッサ３０は、図示しないドレッサ駆動手段に駆動され回転する。そして、ドレッサ３０のドレッシング面３３は、回転している状態で、高圧水噴射ノズル３７から高圧水が噴き付けられる。
即ち、高圧水発生装置３４で加圧された高圧水は、高圧水配管３６及び高圧水バルブ３８を経由して、高圧水噴射ノズル３７からドレッシング面３３に向かって噴射する。高圧水噴射ノズル３７からドレッシング面３３に噴き付けられる高圧水は純水である。なお、高圧水用の液体として、例えば、アルカリ性水溶液、酸性水溶液が使用されても良い。
ドレッシング面３３に高圧水が噴き付けられることにより、研磨布１２のドレッシングによってドレッサ３０のドレッシング面３３に付着した金属等を含む重合体その他研磨布カス等を、高圧水の衝突によって除去することができる。また、ドレッサ洗浄工程では、高圧水の噴き付けによって研磨屑等が除去されるので、ドレッサ３０の構成材料に与えられるダメージも少ない。よって、研磨布１２をドレッシングするドレッサ３０のドレッシング面３３を効果的に洗浄することができる。
ドレッサ３０は、水槽４０の上方において、高圧水が噴き付けられるので、高圧水の噴き付けによってドレッシング面３３から除去された金属や樹脂等を含む研磨屑等を水槽４０に集めて流し出すことができる。よって、除去された研磨屑等がワークＷや研磨布１２に再付着することを防止することができる。
なお、水槽４０と研磨定盤１０との間には、高圧水が噴き付けられたドレッサ３０から、研磨布１２に向かって研磨屑等が飛散しないように、研磨屑等の飛散を防止する図示しない飛散防止板等が設けられても良い。また、水槽４０の上方には、ドレッサ３０の周囲近傍の水槽４０の上方開口部を覆うように、研磨屑等の飛散を防止する飛散防止用の飛散防止蓋等が設けられていても良い。
ここで、ドレッサ３０に噴き付けられる高圧水は、高圧水発生装置３４によって、１～１５ＭＰａ、好ましくは、３～１５ＭＰａ、更に好ましくは、５～１２ＭＰａに加圧されている。高圧水の圧力が低いと、ドレッシング面３３に付着している研磨屑等を好適に除去することができない。これとは逆に高圧水の圧力が高すぎると、ドレッシング面３３に与えるダメージが大きすぎる。即ち、ドレッシング面３３を不要に傷つけてドレッシング性能を低下させてしまう恐れがある。また、圧力が高すぎることは、耐圧強度や消費電力等の観点からもデメリットがある。
また、高圧水噴射ノズル３７からドレッシング面３３までの距離は、２０～６０ｍｍ、好ましくは、３０～５０ｍｍである。また、高圧水噴射ノズル３７から噴射される高圧水は、ドレッシング面３３に、略円形状に広がって衝突し、その直径は、３０～１００ｍｍ、好ましくは、５０～６０ｍｍである。高圧水がこのように噴射されることにより、ドレッシング面３３を好適に洗浄することができる。
以上説明の如く、研磨装置１は、ドレッサ３０のドレッシング面３３に高圧水を噴射して洗浄し、研磨屑等の少ないドレッサ３０を用いて高効率なドレッシングを行うことができる。よって、研磨装置１の高性能化を図ることができる。
また、ドレッサ３０が高圧水で洗浄されることにより、ドレッシング装置２は、優れたドレッシング性能を長時間に亘って維持することができる。その結果、研磨装置１は、長時間、安定的に優れた研磨特性が得られる。よって、研磨屑等の付着によって研磨布１２の研磨性能が低下することなく、研磨加工の時間を短縮することができる。
次に、図３ないし図５を参照して、実施形態を変形した例として、研磨装置１０１、２０１について詳細に説明する。なお、既に説明した実施形態と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図３は、本発明の他の実施形態に係る研磨装置１０１の概略構成を示す平面図である。
図３に示すように、研磨装置１０１は、複数の研磨ヘッド１１５と、複数のドレッサ１３０と、を有する。
研磨ヘッド１１５は、既に説明した研磨ヘッド１５（図１参照）と略同等の構成であり、ワークＷを保持して回転する。研磨装置１０１は、２つの研磨ヘッド１１５、即ち研磨ヘッド１１５ａと、研磨ヘッド１１５ｂと、を備えている。
２つの研磨ヘッド１１５ａ、１１５ｂを備えていることにより、２つのワークＷを同時に研磨することができる。よって、研磨装置１０１は、生産性に優れている。なお、２つ以上の研磨ヘッド１１５が設けられても良い。
研磨装置１０１のドレッシング装置１０２は、複数のドレッサ１３０を備えている。ドレッサ１３０は、既に説明したドレッサ３０（図１参照）と略同等の構成であり、研磨布１２の研磨面１３をドレッシングする。
具体的には、研磨装置１０１は、２つのドレッサ１３０、即ちドレッサ１３０ａと、ドレッサ１３０ｂと、を備えている。なお、２つ以上のドレッサ１３０を設ける構成も採用し得る。
２つのドレッサ１３０ａ、１３０ｂは、それぞれドレッサアーム１４２によって移動可能に支持されている。具体的には、ドレッサ１３０は、水平方向に揺動自在であると共に、アーム軸１４４を中心として回転自在である。
即ち、ドレッサアーム１４２は、水平方向の伸縮機構を有し、ドレッサ１３０を揺動自在に支持する。ト゛レッシング工程において、ドレッサ１３０は、研磨面１３に沿って水平方向に揺動し、ドレッシング面３３（図１参照）が研磨面１３に当接し摺動する。これにより研磨面１３の広範囲をドレッシングすることができる。
そして、ドレッサアーム１４２は、ドレッサアーム回転機構１４３によって、アーム軸１４４を中心として回転自在に支持されている。よって、ドレッサ１３０は、アーム軸１４４を中心として回転して移動可能である。
上述の如く、ドレッシング装置１０２は、２つのドレッサ１３０を有し、２つのドレッサ１３０は、それぞれアーム軸１４４を中心として回転移動可能である。これにより、一方のドレッサ１３０ａを研磨定盤１０の上方に、他方のドレッサ１３０ｂを水槽４０の上方に配置することができる。
よって、一方のドレッサ１３０ａで研磨布１２をドレッシングする研磨工程において、他方のドレッサ１３０ｂに高圧水噴射ノズル３７（図２参照）から高圧水を噴き付けて、他方のドレッサ１３０ｂを洗浄することができる。
このように、ドレッシング装置１０２は、研磨布１２をドレッシングするドレッシング工程と、ドレッサ１３０を洗浄するドレッサ洗浄工程と、を同時に行うことができる。即ち、ドレッサ１３０を洗浄するために、研磨布１２のドレッシングを中断する必要がない。よって、研磨装置１０１は、２つのドレッサ１３０を交互に利用して、連続的に長時間、安定した研磨加工を実行することができる。
例えば、一般的に、厚膜の半導体ウエハや、ＳｉＣ、ＧａＮ等の高脆性材料から成る基板等を研磨する場合には、長時間の研磨が必要である。研磨装置１０１は、ワークＷとして上記の基板等を研磨する場合においても、連続的に安定した高性能な研磨ができる。よって、研磨装置１０１は、研磨性能の低下による研磨時間の遅れをなくし、生産時間を短縮し、生産性を高めることができる。
図４は、本発明の更に他の実施形態に係る研磨装置２０１の概略構成を示す正面図であり、研磨工程を実行している状態を示している。
図４に示すように、研磨装置２０１は、ワークＷよりも小径の研磨布２１２を使用してワークＷの表面を研磨する、小径パッド方式の装置である。
研磨装置２０１は、ワークＷを保持する研磨定盤２１０と、研磨布２１２を保持する研磨ヘッド２１５と、研磨液を供給する研磨液供給装置２０と、研磨布２１２のドレッシングに用いられるドレッシング装置２０２と、を有する。
研磨定盤２１０は、ワークＷの被研磨面Ｗａを上方に向けてワークＷを保持して回転させる装置である。研磨定盤２１０は、研磨対象のワークＷを吸着保持する図示しないチャック機構を有し、研磨定盤２１０の上部には、ワークＷを吸着保持する略円形状の保持面が形成されている。研磨定盤２１０の保持面には、図示しない上載台が設けられても良い。上載台としては、例えば、ポーラス酸化アルミナ、ポーラスセラミックス、焼結金属、その他合成樹脂のポーラス素材からなる板材が使用されても良い。
研磨定盤２１０の下部には、上下方向、即ち保持面に対して垂直な方向、に延在する回転軸１１が設けられている。ワークＷを保持する研磨定盤２１０の保持面は、回転軸１１を中心として回転自在に構成されている。研磨定盤２１０に保持されたワークＷは、図示しない駆動手段によって駆動され、回転軸１１を中心として回転する。
研磨ヘッド２１５は、研磨面１３を被研磨面Ｗａに対向させるよう研磨布２１２を吸着保持して回転させる装置である。研磨ヘッド２１５の下部には、研磨布２１２を保持する保持面が設けられている。研磨ヘッド２１５の保持面は、略円形状の形態を成し、回転自在に設けられている。
研磨布２１２は、ワークＷを研磨するための布材料であり、略円環状に形成されている。なお、研磨布２１２の素材は、例えば、発泡ポリウレタンシート、合成繊維等から成る不織布、その他のフェルトが利用されても良い。
研磨ヘッド２１５の上部には、上下方向、即ち保持面に対して垂直な方向、に延在する回転軸１６が設けられており、研磨ヘッド２１５は、回転軸１６を中心として回転自在である。研磨装置２０１は、研磨ヘッド２１５を回転駆動する図示しない駆動手段を有し、その駆動手段によって駆動され、研磨布２１２が回転する。
また、研磨装置２０１は、研磨ヘッド２１５を上下方向に送る図示しない研磨ヘッド送り手段と、研磨ヘッド２１５に保持された研磨布２１２の研磨面１３をワークＷに向かって押圧する図示しない押圧手段と、を有する。
また、研磨ヘッド送り手段は、研磨ヘッド２１５を水平方向に送ることができる。即ち、研磨ヘッド２１５は、図示しない研磨ヘッド送り手段に送られて、水平方向に揺動自在である。
そして、研磨装置２０１では、ワークＷに研磨布２１２を接触させて相対移動させることによりワークＷの研磨が行われる。詳しくは、研磨工程において、研磨布２１２の下表面である研磨面１３は、回転軸１６を中心として回転しながら、回転軸１１を中心として回転しているワークＷの被研磨面Ｗａ、即ち上表面、に当接し、押圧される。更に、研磨ヘッド２１５は、研磨ヘッド送り手段に送られて揺動し、研磨布２１２は、研磨面１３がワークＷの被研磨面Ｗａの全域に接触するよう移動する。これにより、ワークＷの被研磨面Ｗａの全域が研磨される。
なお、研磨布２１２を保持する研磨ヘッド２１５の保持面の径は、ワークＷを保持する研磨定盤２１０の保持面の径よりも小さい。換言すれば、研磨布２１２の径は、ワークＷの径よりも小さい。具体的には、研磨布２１２の径は、ワークＷの径に対して、７０～８０％である。このような構成により、大型のワークＷを研磨することができる。
研磨液供給装置２０は、研磨工程において研磨布２１２に研磨液を供給する装置である。研磨液供給装置２０には、研磨液を流す研磨液配管２１が接続されており、研磨液配管２１には、研磨液の流れを調節する研磨液バルブ２２が設けられている。
研磨ヘッド２１５の中心近傍には、研磨液の流路となる貫通孔２２４が穿設されており、研磨液配管２１の先端近傍は、貫通孔２２４に接続されている。貫通孔２２４の下部は、略円環状の形態を成す研磨布２１２の中央空間部に開口している。そして、貫通孔２２４の下部開口近傍には、研磨液が噴射される研磨液噴射ノズル２２３が形成されている。
ワークＷを研磨する研磨工程において、研磨液供給装置２０から供給された研磨液は、研磨液噴射ノズル２２３を介して研磨布２１２の中央空間部の上方から下方にあるワークＷに向かって噴き付けられる。これにより、研磨液は、研磨布２１２の略中央から周囲の研磨面１３に対して好適に供給され、良好な研磨特性が得られる。
ドレッシング装置２０２は、研磨布２１２の研磨面１３をドレッシングする装置である。ドレッシング装置２０２は、研磨布２１２の目詰まり除去や目立てを行うためのドレッサ２３０と、第１の高圧水を供給する高圧水発生装置２３４と、第１の高圧水を噴射する高圧水噴射ノズル２３７と、を有する。また、ドレッシング装置２０２は、第２の高圧水を供給する高圧水発生装置２４４と、第２の高圧水を噴射する高圧水噴射ノズル２４７と、を有する。
ドレッサ２３０は、研磨布２１２をドレッシングする、例えば、ダイヤモンドドレッサであり、既に説明したドレッサ３０（図１参照）と略同等の構成である。ドレッサ２３０は、略円盤状の形態を成し、研磨布２１２の研磨面１３に相対摺動してドレッシングを行うドレッシング面３３を上方にして、研磨定盤１０から外れた位置にある水槽４０の上方に設けられている。
ドレッシング装置２０２は、ドレッサ２３０を回転させる図示しないドレッサ駆動手段を有する。ドレッサ２３０は、ドレッサ駆動手段の動力により、回転軸３１を中心として回転する。
高圧水発生装置２３４は、第１の高圧水を供給する第１の高圧水発生装置であり、既に説明した高圧水発生装置３４（図１参照）と同等の装置である。第１の高圧水は、ドレッサ２３０を洗浄するための高圧水である。
高圧水発生装置２３４は、水配管３５から供給された水を加圧して高圧水を生成し、その高圧水を高圧水配管３６に送り出す。高圧水配管３６には、高圧水の流量を調節する高圧水バルブ３８が設けられており、高圧水配管３６の下流側の端部近傍には、高圧水噴射ノズル２３７が設けられている。
高圧水噴射ノズル２３７は、水槽４０の上方から下方に向かって高圧水を噴き出すよう設けられている。詳しくは、高圧水噴射ノズル２３７は、ドレッサ２３０のドレッシング面３３に向かって開口しており、高圧水発生装置２３４で加圧された高圧水を回転しているドレッシング面３３に向かって噴き付ける。
高圧水発生装置２４４は、第２の高圧水を供給する第２の高圧水発生装置である。第２の高圧水は、研磨布２１２の研磨面１３を洗浄するための高圧水である。
高圧水発生装置２４４には、加圧する水を高圧水発生装置２４４に供給する水配管３５と、加圧された高圧水を高圧水発生装置２４４から研磨布２１２に流す高圧水配管２４６と、が接続されている。
高圧水配管２４６には、高圧水の流量を調節する高圧水バルブ２４８が設けられている。高圧水配管２４６の下流側の端部近傍には、ドレッシング工程において、高圧水を研磨布２１２の研磨面１３に向かって噴き付ける高圧水噴射ノズル２４７が設けられている。即ち、高圧水噴射ノズル２４７は、水槽４０の内側下方から上方に向かって高圧水を噴き出すよう設けられている。
図５は、研磨装置２０１の概略構成を示す正面図であり、ドレッシング工程を実行している状態を示している。
図５を参照して、研磨布２１２をドレッシングするドレッシング工程において、研磨ヘッド２１５は、図示しない研磨ヘッド送り手段によって送られて、研磨定盤２１０の上方の研磨位置からドレッシング装置２０２の水槽４０の上方のドレッシング位置に移動する。ドレッシング位置は、水槽４０の上方であって、研磨布２１２の研磨面１３がドレッサ２３０のドレッシング面３３に当接する位置である。
ドレッシング位置において、研磨ヘッド２１５は、図示しない駆動手段に駆動されて回転軸１６を中心として回転し、ドレッサ２３０は、図示しないドレッサ駆動手段に駆動されて回転軸３１を中心として回転する。これにより、研磨布２１２の研磨面１３がドレッサ２３０のドレッシング面３３に相対摺動して、研磨面１３のドレッシングが行われる。
高圧水噴射ノズル２３７は、高圧水発生装置２３４で加圧された高圧水を、水槽４０の上方で回転しているドレッサ２３０のドレッシング面３３に向かって噴き付ける。詳しくは、高圧水は、研磨面１３から外れた位置にあるドレッシング面３３に上方から噴き付けられる。そして、噴き付けられた高圧水によって、ドレッシング面３３が洗浄される。
なお、好適な洗浄性能が得られるよう、高圧水噴射ノズル２３７からドレッサ２３０に噴き付けられる高圧水の圧力は、１～１５ＭＰａ、好ましくは、３～１５ＭＰａ、更に好ましくは、５～１２ＭＰａである。
高圧水噴射ノズル２４７は、高圧水発生装置２４４で加圧された高圧水を、水槽４０の上方で回転している研磨ヘッド２１５の研磨面１３に向かって噴き付ける。詳しくは、高圧水は、ドレッシング面３３から外れた位置にある研磨面１３に下方から噴き付けられる。そして、噴き付けられた高圧水によって、研磨面１３が洗浄される。
なお、好適なドレッシング性能が得られるよう、高圧水噴射ノズル２４７から研磨布２１２に噴き付けられる高圧水の圧力は、１～１５ＭＰａ、好ましくは、３～１５ＭＰａ、更に好ましくは、５～１２ＭＰａである。
このように、ドレッシング装置２０２は、第１の高圧水を噴射してドレッサ２３０のドレッシング面３３を洗浄しながら、ドレッサ２３０で研磨布２１２の研磨面１３をドレッシングすることができ、更に第２の高圧水を噴射して研磨面１３の研磨屑等を効率的に除去することができる。
即ち、ドレッシング装置２０２は、第１の高圧水で洗浄されたドレッシング面３３の相対摺動と、第２の高圧水の噴き付けと、の双方を利用して、研磨布２１２を高効率にドレッシングすることができる。
よって、ドレッシング装置２０２を有する研磨装置２０１によれば、ワークＷよりも小径の研磨布２１２を高速回転させる小径パッド方式の研磨において、研磨布２１２の目詰まり等に起因する研磨速度の低下を抑制して、高速且つ高効率な研磨を実行することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。
１ 研磨装置
２ ドレッシング装置
１０ 研磨定盤
１１ 回転軸
１２ 研磨布
１３ 研磨面
１５ 研磨ヘッド
１６ 回転軸
１７ リテーナ
２０ 研磨液供給装置
２１ 研磨液配管
２２ 研磨液バルブ
２３ 研磨液噴射ノズル
３０ ドレッサ
３１ 回転軸
３２ ダイヤモンド層
３３ ドレッシング面
３４ 高圧水発生装置
３５ 水配管
３６ 高圧水配管
３７ 高圧水噴射ノズル
３８ 高圧水バルブ
４０ 水槽
４１ 排水口
１０１ 研磨装置
１０２ ドレッシング装置
１１５、１１５ａ、１１５ｂ 研磨ヘッド
１３０、１３０ａ、１３０ｂ ドレッサ
１４２ ドレッサアーム
１４３ ドレッサアーム回転機構
１４４ アーム軸
２０１ 研磨装置
２０２ ドレッシング装置
２１０ 研磨定盤
２１２ 研磨布
２１５ 研磨ヘッド
２２３ 研磨液噴射ノズル
２２４ 貫通孔
２３０ ドレッサ
２３４ 高圧水発生装置
２３７ 高圧水噴射ノズル
２４４ 高圧水発生装置
２４６ 高圧水配管
２４７ 高圧水噴射ノズル
２４８ 高圧水バルブ

Claims (6)

  1. 基板状のワークに研磨布を接触させて相対移動により前記ワークを研磨する研磨装置に設けられ、
    ドレッシング面が前記研磨布の研磨面に相対摺動して前記研磨布をドレッシングするドレッサと、
    前記ドレッサを回転させるドレッサ駆動手段と、
    １～１５ＭＰａに加圧した高圧水を供給する高圧水発生装置と、
    回転している前記ドレッシング面に向かって前記高圧水を噴射する第１の高圧水噴射ノズルと、
    回転している前記研磨面に向かって前記高圧水を噴射する第２の高圧水噴射ノズルと、を具備し、
    前記第１の高圧水噴射ノズルから噴射される前記高圧水は、前記研磨面に相対摺動して回転している前記ドレッシング面の前記研磨面から外れた位置に噴き付けられ、
    前記第２の高圧水噴射ノズルから噴射される前記高圧水は、前記ドレッシング面に相対摺動して回転している前記研磨面の前記ドレッシング面から外れた位置に噴き付けられることを特徴とするドレッシング装置。
  2. 前記研磨装置の前記ワークまたは前記研磨布を支持する研磨定盤から外れた位置に設けられた水槽を有し、
    前記第１の高圧水噴射ノズルは、前記水槽の上方において前記ドレッシング面に前記高圧水を噴き付けるよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載のドレッシング装置。
  3. 複数の前記ドレッサを有し、
    少なくとも１つの前記ドレッサで前記研磨布をドレッシングする研磨工程において、少なくとも１つの他の前記ドレッサに前記高圧水を噴き付けて当該他の前記ドレッサを洗浄することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドレッシング装置。
  4. 前記ドレッサは、ダイヤモンド砥粒が電着されたダイヤモンドドレッサであることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のドレッシング装置。
  5. 前記ドレッサは、合成樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のドレッシング装置。
  6. 基板状のワークの被研磨面を上方に向けて前記ワークを保持して回転する研磨定盤と、
    研磨布の研磨面を前記被研磨面に対向させて前記研磨布を保持して回転押圧する研磨ヘッドと、
    前記研磨定盤から外れた位置に設けられた水槽と、
    前記水槽の上方に設けられダイヤモンド砥粒が電着されたドレッシング面を有するダイヤモンドドレッサと、
    前記ダイヤモンドドレッサを回転させるドレッサ駆動手段と、
    研磨ヘッドを前記研磨定盤の上方の研磨位置から前記水槽の上方であって前記研磨面が前記ドレッシング面に相対摺動してドレッシングが行われるドレッシング位置まで相対移動させる研磨ヘッド送り手段と、
    １～１５ＭＰａに加圧した第１の高圧水を供給する第１の高圧水発生装置と、
    １～１５ＭＰａに加圧した第２の高圧水を供給する第２の高圧水発生装置と、
    前記水槽の上方で回転している前記ドレッシング面に向かって前記第１の高圧水を噴射する第１の高圧水噴射ノズルと、
    前記水槽の上方に送られ回転している前記研磨面に向かって前記第２の高圧水を噴射する第２の高圧水噴射ノズルと、を具備し、
    前記第１の高圧水は、前記研磨面に相対摺動して回転している前記ドレッシング面の前記研磨面から外れた位置に噴き付けられ、
    前記第２の高圧水は、前記ドレッシング面に相対摺動して回転している前記研磨面の前記ドレッシング面から外れた位置に噴き付けられることを特徴とする研磨装置。
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