JPH079340A

JPH079340A - 研磨布のドレッシング装置

Info

Publication number: JPH079340A
Application number: JP16283593A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fujiwara; 由岐雄藤原; Keiichi Shirai; 啓一白井; Fumio Inoue; 文雄井上
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: KR100209256B1; JP2622069B2; US5421768A

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体ウェーハなどを研磨する研磨布に染み
込んだ反応生成物を飛散させず、効率よく除去可能な研
磨布のドレッシング装置を提供する。【構成】研磨布のドレッシング装置には、回動する中
空アーム軸７、この先端に設けられた高圧純水噴射ヘッ
ド８、この高圧純水噴射ヘッド８の先端に設けられたブ
ラシ１６が植設されたブラシフード１１を有する。高圧
純水噴射ヘッド８内には研磨布３に染み込んだ反応生成
物をたたき出し除去する高圧純水を噴射する噴射ノズル
８３が設けられている。ブラシ１６は楕円をしており、
高圧純水噴射中心位置ＩＣの近傍のブラシ左側部分１６
１は植設密度が低く、ブラシ中央部分１６２およびブラ
シ中央部分１６２の植設密度は高い。よって、使用済の
純水および反応生成物は純水プール領域ＷＰに滞留し、
エネルギを失った純水および反応生成物がブラシ左側部
分１６１から飛散することなく排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハ、ＣＤデ
ィスクなどの表面が鏡面仕上げと均一な厚さが要求され
る研磨対象を研磨布を用いて研磨する研磨装置に関する
ものであり、特に、研磨装置に設けられ、研磨布に染み
込んだ研磨剤と研磨対象から研磨されて離脱した粒子と
のスラリー状の反応生成物を高圧流体を用いて研磨布か
ら除去する研磨布のドレッシング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】均一な厚さで鏡面仕上げが要求される研
磨対象として半導体ウェーハを研磨す場合について例示
する。単結晶シリコンを薄く切断した半導体ウェーハ
は、半導体回路を形成する前に、その表面を精密な鏡面
仕上げ、かつ、均一な厚さに研磨する必要がある。その
ため、研磨装置を用いて、ベースプレート（またはプラ
テン）にフェルトなどの研磨布を貼着してベースプレー
トを回転させる一方、複数の半導体ウェーハが固定され
た複数のヘッドも回転させて研磨布と半導体ウェーハと
を相対的に回転させる。この状態において、回転してい
る研磨布に微粒子シリカなどの砥粒を含有するアルカリ
溶液を供給しつつ半導体ウェーハの片面を研磨布に押し
つけ、メカノケミカルポリッシングにより半導体ウェー
ハの表面が鏡面仕上げになるように半導体ウェーハの表
面を研磨する。

【０００３】しかしながら、研磨回数を重ねると研磨剤
と半導体ウェーハから研磨されて離脱した粒子とのスラ
リー状の反応生成物が研磨布に染み込んで研磨布が目詰
まりし、研磨布の研磨能力が低下する。また、研磨布の
中心部は外周部より周速度が低いため研磨布に染み込ん
だ反応生成物が析出されにくく、研磨布の中心部により
多くの反応生成物が染み込む。そのため、半導体ウェー
ハの間欠的な圧迫および研磨布の厚さ方向に対する復元
力に起因して生ずる研磨布のポンピング作用が低下す
る。ポンピング作用が低下すると、反応生成物の循環効
果が低下して研磨布の中心部の砥粒の分布量が相対的に
減少し、研磨速度が低下する。その結果として、半導体
ウェーハの研磨面に傾き（テーパ）が生じ、均一な厚さ
に半導体ウェーハを研磨することができないという問題
が生ずる。

【０００４】上述した問題を解決する方法としては、研
磨布の目詰まりがある程度に達したら研磨作業を停止し
て、研磨布に高圧純水を噴射させながらダイヤモンド、
セラミック砥石などを研磨布にこすりつけ、研磨布から
反応生成物を除去するドレッシング作業を行うことが試
みられている。しかしながら、このドレッシング作業は
研磨布の表層に付着した反応生成物、研磨効果の低下し
た砥粒、ドレッシングにより削り取られた研磨布の破
片、砥石から離脱した粒子などの除去にはある程度の効
果は認められるものの、研磨布の深層に染み込んだ反応
生成物を除去するには充分ではない。その結果、ドレッ
シング作業後もポンピング作用が充分回復するには到ら
ず、半導体ウェーハの研磨によるテーバ発生の防止には
充分ではない。場合によっては、研磨布から除去されず
表層側に析出された粒子によって半導体ウェーハの表面
に傷がつくこともある。このような問題を回避するため
には、研磨布に目詰まりが生じる充分前に頻繁に研磨布
を交換しなければならない。そうすると、使用する研磨
布の枚数が多くなり使用する研磨布の価格が高騰し、さ
らに研磨布の交換頻度が多くなり研磨作業の能率も低下
するという問題に遭遇していた。

【０００５】このような問題を解決する方法としては、
研磨布の研磨面に噴射ノズルから高圧、たとえば、５０
ｋｇ／ｃｍ²程度の純水を研磨作業中に研磨布に向けて
噴射させ、その衝撃で研磨布の深層に滞留した反応生成
物をたたき出して除去するドレッシング装置を、研磨装
置に設けることが提案されている（たとえば、本件出願
人による特開平３−１０７６９号公報）。この研磨布の
ドレッシング装置において、高圧純水の吹きつけによっ
て除去された反応生成物が後から噴射される高圧純水に
よってはじきとばされて周囲に飛散することを防止する
ため、複数のノズル全体を包囲するように飛散防止カバ
ーが設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
ノズルを覆うこの飛散防止カバーは寸法が大きなもので
あり、複数のノズルから噴射された高圧純水の相互関係
にも起因して、この飛散防止カバー内に純水および反応
生成物が滞留して研磨布の表面を覆い、滞留した純水が
ノズルから噴射される高圧純水のエネルギを吸収し、研
磨布から反応生成物を除去させる能力を低下させるとい
う問題点が見出された。また、研磨布に染み込んだ反応
生成物といっても、研磨布の場所によってその量は異な
る。したがって、同じ条件で研磨布全体から反応生成物
を除去するのでは効率が悪く、依然として半導体ウェー
ハの厚さにテーパが発生するという問題が見出された。
特に、複数のノズルを同一の高圧純水供給パイブから供
給するのでは研磨布の目詰まり（汚れ）が場所によって
異なり、好ましくは、たとえば、研磨布の汚れに応じて
選択的に反応生成物を除去するという方法には適してい
ない。

【０００７】上述した問題は半導体ウェーハの研磨に限
らず、ＣＤ表面の研磨、液晶用ガラス表面の研磨などに
おいても上記同様の問題に遭遇する。また反応生成物の
除去に高圧純水を用いる場合を例示したが、反応生成物
の除去には高圧純水に限らず、純水以外の高圧流体を用
いる場合も上記同様の問題に遭遇する。

【０００８】したがって、本発明は、たとえば、上述し
た本件出願人による特開平３−１０７６９号公報におい
て提示した研磨布のドレッシング装置を改善して、上述
した問題を解決する研磨布のドレッシング装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、研磨
布に表面に吹きつけられた高圧純水のような高圧流体が
飛散しないようなカバー機能を発揮するとともに、研磨
布における流体の吹きつけ位置には流体を滞留させずに
吹きつけ位置から離れた位置に流体を一時的に滞留させ
つつ、滞留した流体をエネルギを喪失させて排出するブ
ラシを有するブラシ手段を設ける。

【００１０】したがって、本発明によれば、研磨布と研
磨対象とを当接させて相対的に回転させ研磨布および研
磨布に供給された研磨剤を用いて研磨対象の表面を研磨
する研磨装置に設けられ、研磨布に染み込んだ研磨対象
から研磨されて離脱した粒子と研磨剤との反応生成物を
噴射ノズルから高圧流体を噴射させて研磨布に吹きつけ
て除去する研磨布のドレッシング装置において、前記研
磨布における高圧流体の吹きつけ位置を包囲し、前記ノ
ズルから噴射された流体の溜まりを生じさせ、かつ、該
溜まり部分から反応生成物および使用済流体を排出（放
出）させるブラシを有するブラシ手段を設けた研磨布の
ドレッシング装置が提供される。

【００１１】好適には、前記噴射ノズルは、該噴射ノズ
ルから噴射させる高圧流体を前記研磨布表面に直交する
方向に対して所定の角度だけ傾斜させて噴射するように
設けられている。また好適には、前記ブラシ手段は、前
記噴射位置から離れた位置に、該高圧流体噴射方向側に
前記流体の溜まりを生じさせ、該流体の溜まりから前記
流体を排出させるように構成されている。さらに好適に
は、前記ブラシの前記研磨布に対向する平面形状が、そ
の長手方向が前記高圧流体噴射角度に一致する楕円また
は長円である。

【００１２】また上記ブラシ手段としては、下記に挙げ
る種々の形状に構成することができる。（１）前記ブラシ手段にはほぼ均一な太さのブラシが設
けられ、前記溜まりの近傍の前記ブラシの密集度を低く
しその他の部分の密集度を高く形成する。（２）前記ブラシ手段にはほぼ均一な密集度でブラシが
設けられ、前記溜まりの近傍の前記ブラシの強度を弱く
しその他の部分の強度を強く形成する。（３）前記ブラシ手段にはほぼ均一な密集度でブラシを
設け、前記溜まりの近傍の前記ブラシの太さを太くしそ
の他の部分の太さを細く形成する。（４）前記ブラシ手段にはほぼ均一な密集度でブラシを
設け、前記溜まりの近傍の前記ブラシの高さを高くしそ
の他の部分の高さを低く形成する。

【００１３】さらに好適には、前記ブラシ手段に設けら
れた前記ブラシは、前記ブラシ手段の移動方向に先行す
るブラシが前記研磨布をけばただせるように前記研磨布
に接触する。

【００１４】さらに好適には、前記ブラシ手段は、前記
研磨布への反応生成物の目詰まり（汚れ）の酷い領域は
緩慢に、目詰まり（汚れ）が酷くない領域は迅速に移動
させられる。

【００１５】

【作用】ブラシ手段は、研磨布における高圧流体の吹き
つけ位置を包囲し、ノズルから噴射された流体の溜まり
を生じさせ、かつ、該溜まり部分から流体を排出させる
ブラシを有する。よって、流体および反応生成物は一
旦、ブラシ手段内に封じ込められ、エネルギが低下した
状態で使用済流体および反応生成物がブラシ手段から排
出される。その結果として、ブラシ手段から排出された
流体および反応生成物はブラシ手段の周囲に飛散しな
い。

【００１６】噴射ノズルを該噴射ノズルから噴射させる
高圧流体を前記研磨布表面に直交する方向に対して所定
の角度だけ傾斜させて噴射するように設け、さらに、前
記噴射位置から離れた位置に該高圧流体噴射方向側に前
記流体の溜まりを生じさせ該流体の溜まりから前記流体
を排出させるように構成することにより、ブラシ手段の
ある一方向からのみ使用済流体および反応生成物を排出
できる。

【００１７】また好適には、前記ブラシ手段は、前記噴
射位置から離れた位置に、該高圧流体噴射方向側に前記
流体の溜まりを生じさせ、該流体の溜まりから前記流体
を排出させるように構成されている。そのため、ブラシ
手段としては、流体溜まりの近傍のブラシのこしを流体
溜まりから遠い部分のブラシより弱くしている。

【００１８】前記ブラシ手段に設けられた前記ブラシ
は、前記ブラシ手段の移動方向に先行するブラシが前記
研磨布をけばただせるように前記研磨布に接触すること
により高圧流体が研磨布から反応生成物を浮き上がらせ
あるいは露出させ、その後、高圧流体で反応生成物を除
去する。

【００１９】前記ブラシ手段は、前記研磨布の目詰まり
（汚れ）酷い領域は緩慢に、目詰まりが酷くない領域は
迅速に移動させられて、研磨布に染み込んだ反応生成物
の程度に応じて最適に反応生成物を除去することができ
る。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の第１実施例としての、半導体
ウェーハの表面を研磨する研磨装置に設けられた、研磨
布のドレッシング装置の構成図である。図１（Ａ）は図
１（Ｂ）の線Ｈ−Ｈから見た平面図であり、図１（Ｂ）
は図１（Ａ）の線Ｘ−Ｃ−Ｘから見た断面図である。こ
の研磨装置は、その下部に設けられたモータを内蔵した
研磨盤駆動部２によって回転方向Ｒ１に回転させられる
研磨盤１、この研磨盤１の表面に貼着されているフェル
ト製の研磨布３、それぞれが破線で示したように５枚の
半導体ウェーハＷを固定しているヘッド（またはキャリ
アプレート）５Ａ〜５Ｄ、および、受皿４を有する。

【００２１】ヘッド５Ａ〜５Ｄはそれぞれ、研磨盤１の
回転方向Ｒ１と逆回転方向Ｒ２に図示しない駆動装置に
より回転させられ、かつ、図示しない機構によって研磨
布３に向けて押圧され、ヘッド５Ａ〜５Ｄに取りつけら
れた半導体ウェーハＷが研磨布３に押しつけられること
により、半導体ウェーハＷの表面が鏡面に、かつ、均一
な厚さに研磨される。この研磨の際には、研磨剤とし
て、たとえば、微粒子シリカなどの砥粒を含有するアル
カリ溶液を研磨布３に供給し、メカノケミカルポリッシ
ングによって半導体ウェーハＷを研磨する。したがっ
て、研磨された半導体ウェーハＷから離脱したシリコン
粒子と研磨剤との反応生成物が発生し、研磨布３に付着
浸漬することは従来と同様である。

【００２２】この研磨装置に設けられた研磨布のドレッ
シング装置は、取付台１２に取りつけられたアーム駆動
部９によって回転させられるアーム軸６およびレバー１
０、このレバー１０に配設された中空アーム軸７、この
中空アーム軸７の先端に配設された高圧純水噴射ヘッド
８およびブラシフード１１を有する。アーム軸６にはピ
ン１３が設けられている。研磨布のドレッシング装置を
動作させない場合は、中空アーム軸７は研磨盤１より下
面の退避位置Ｐに置かれているが、研磨布のドレッシン
グ装置の動作時には、エアシリンダ（図示せず）によっ
て図１（Ｂ）の実線で示した位置まで上昇させられ、ピ
ン１３が係止具１４の両端部の突起に当接する範囲、つ
まり、退避位置Ｐと研磨盤１の回転中心位置Ｃの範囲
で、中空アーム軸７がアーム駆動部９によって回転往復
動させられる。ただし、実際のドレッシング作業時は、
中空アーム軸７は研磨盤１の周縁と研磨盤１の鑑定中心
一Ｃとの範囲で回動させられる。

【００２３】図２は中空アーム軸７の一部、高圧純水噴
射ヘッド８およびブラシフード１１の拡大図である。よ
り詳しくは、図２（Ａ）は中空アーム軸７の一部、高圧
純水噴射ヘッド８およびブラシフード１１の断面図、図
２（Ｂ）はブラシフード１１の先端に植設されたブラシ
１６の図２（Ａ）の線Ｈ−Ｈにおける平面図、図２
（Ｃ）は研磨布３に吹きつけられた高圧純水の吹きつけ
圧力を示す図、図２（Ｄ）は研磨布３に吹きつけられた
高圧純水の押し出し圧力を示す図、図２（Ｅ）は高圧純
水噴射ヘッド８に設けられた噴射ノズル８３から噴射さ
れた高圧純水の流動を示す図である。中空アーム軸７の
先端にはネジ山が切られており、高圧純水噴射ヘッド８
の先端８１の内側に設けられたたネジをそのネジ山にね
じ込んで高圧純水噴射ヘッド８を中空アーム軸７の先端
に固定している。高圧純水噴射ヘッド８の他端８２の内
部には噴射ノズル８３が設けられている。高圧純水噴射
ヘッド他端８２にもネジ山が切られており、このネジ山
にブラシフード１１のネジをねじ込んで高圧純水噴射ヘ
ッド８の他端８２にブラシフード１１が固定されてい
る。したがって、ブラシフード１１は高圧純水噴射ヘッ
ド８に対して着脱自在であり、また、高圧純水噴射ヘッ
ド８は中空アーム軸７に対して着脱自在である。よっ
て、研磨布３に付着した反応生成物の状況、その他の条
件に応じて、ブラシ１６が植設されたブラシフード１１
の種類、高圧純水噴射ヘッド８の種類などを適宜選択で
きる。

【００２４】ブラシフード１１の周縁にはブラシ１６が
植設固定されている。ブラシフード１１およびブラシ１
６の平面形状は楕円をしている。ブラシ１６の先端は研
磨盤１の上に貼着された研磨布３に接触している。ブラ
シ１６の先端は、必ずしも研磨布３に接触している必要
はなく、所定のクリアランスを保って研磨布３から離れ
ていてもよいが、ブラシ１６から使用済の純水および反
応生成物が漏れでることを棒しする観点からは、ブラシ
１６の先端がある程度研磨布３に接触していることが望
ましい。ブラシフード１１およびブラシ１６がブラシ手
段を構成している。図２（Ｂ）に図解したように、ブラ
シ１６の研磨布３に当接する平面形状は楕円をしている
が、ブラシ左側部分１６１のブラシの植設密度は低く、
ブラシ中央部分１６２およびブラシ右側部分１６３にお
けるブラシの植設密度は高い。この例においては、ブラ
シ高さＢＨは均一である。

【００２５】図１および図２において、アーム軸６の下
端には、ユニバーサルジョイント（図示せず）を介して
アーム軸６が回動してもねじれないように給水機構に接
続された給水ホース（図示せず）が設けられている。給
水機構を作動させると、給水ホース、中空アーム軸７を
介して高圧純水噴射ヘッド８の他端の噴射ノズル８３か
ら高圧純水が、図２（Ａ）の流動方向Ｆに沿って噴射さ
れ、研磨布３に吹きつけられる。この高圧純水の噴射に
よって、研磨布３に染み込んだ（浸漬した）反応生成物
がたたき出され、ブラシ１６に向かって吹き飛ばされ
る。中空アーム軸７はアーム軸６を介して退避位置Ｐ
（実際には、退避位置Ｐより内側の研磨盤１の縁部分）
と研磨盤１の軸中心との間で往復動し研磨盤１は回転し
ているから、研磨盤１に貼着された研磨布３の全面に染
み込んだ反応生成物が噴射ノズル８３から噴射された高
圧純水によって、ブラシ１６内にたたき出される。研磨
布３からたたき出された反応生成物は、後述する高圧純
水の流動に伴って使用済純水とともにブラシ１６から排
出される。

【００２６】上記反応生成物の除去、および、ブラシ１
６内の高圧純水の挙動について詳述する。噴射ノズル８
３からは、図２（Ａ）に破線で示したように高圧純水が
ある程度の拡散角度をもって拡散状に研磨布３に吹きつ
けられる。噴射ノズル８３は研磨布３に直交する方向に
対して角度θだけ傾斜している。したがって、噴射ノズ
ル８３から噴射される高圧純水の研磨布３に対する吹き
つけ圧力ＰＩは、図２（Ｃ）に図解したように、噴射ノ
ズル８３の中心線が研磨布３と交差する高圧純水噴射中
心位置ＩＣが最大であり、噴射中心位置ＩＣから周辺に
向かって減衰する。このように、研磨布３に対する高圧
純水吹きつけ圧力ＰＩはブラシ１６で包囲される研磨布
３の位置に応じて変化する。噴射ノズル８３の指向性は
研磨布３に直交する位置に対して角度θだけ傾いている
から、高圧純水噴射中心位置ＩＣから同じ距離だけ離れ
た位置については、左側の位置における高圧純水吹きつ
け圧力ＰＩが右側の位置における高圧純水吹きつけ圧力
ＰＩより高い。噴射ノズル８３から吐出され高圧純水噴
射中心位置ＩＣを中心に研磨布３に吹きつけられた高圧
純水は、たたき出した反応生成物とともに研磨布３から
ブラシフード１１の噴射ノズル８３側およびその周囲の
ブラシ１６に向けて跳ね返るが、これらに反射すること
により高圧純水のエネルギは低下し、高圧純水は圧力が
低下した使用済純水となる。この使用済純水および反応
生成物はスラリーとなってブラシ１６とその下部の研磨
布３とで規定される空間に封じ込められる。したがっ
て、この空間に封じ込められたスラリーがブラシ１６の
周囲に飛散することはない。

【００２７】噴射ノズル８３からは連続的に高圧純水が
研磨布３に向けて噴射されるから、研磨布３とブラシ１
６とで規定される空間に封じ込められたスラリーをこの
空間から排出されなければ噴射ノズル８３から新たに噴
射される高圧純水のエネルギを弱め、高圧純水による研
磨布３に染み込んだ反応生成物を除去する効果を低下さ
せる。したがって、上記空間に封じ込められたスラリー
を上記空間から効果的に排出させる必要がある。噴射ノ
ズル８３から噴射された高圧純水は、図２（Ｃ）に図解
した噴射ノズル８３から研磨布３に指向する高圧純水吹
きつけ圧力ＰＩの他、ブラシ１６の右内側部分ＢＲ、側
部部分ＢＳおよび左内側部分ＢＬに向かう、つまり、研
磨布３に平行な方向を指向する高圧純水押し出し圧力Ｐ
Ｐをも発生する。図２（Ｂ）の線Ｃ−Ｃにおける高圧純
水押し出し圧力ＰＰを図２（Ｄ）に示す。噴射ノズル８
３は、研磨布３の鉛直方向に対して、角度θだけブラシ
左内側部分ＢＬ側に傾斜しているから、噴射ノズル８３
から噴射されて研磨布３に吹きつけられそこで反射した
反応生成物を含む使用済純水（スラリー）は必然的に、
ブラシ右内側部分ＢＲよりブラシ左内側部分ＢＬ側に多
く流れる。

【００２８】その押し出し圧力ＰＰは、高圧純水噴射中
心位置ＩＣを中心として同じ左右の距離で測定すると、
ブラシ左内側部分ＢＬの高圧純水押し出し圧力ＰＰがブ
ラシ右内側部分ＢＲの高圧純水押し出し圧力ＰＰより高
い。また、ブラシ１６の植設密度はブラシ左側部分１６
１におけるブラシの植設密度（密集度）がブラシ中央部
分１６２およびブラシ右側部分１６３の植設密度より低
いから、ブラシ左側部分１６１を通過して漏れ出る純水
が圧倒的にブラシ中央部分１６２およびブラシ右側部分
１６３から漏れ出る純水よりも多い。実際は、植設密度
の高いブラシ中央部分１６２およびブラシ右側部分１６
３においては、使用済純水がブラシ相互の間に入り込み
その表面張力で実質的にブラシ中央部分１６２およびブ
ラシ右側部分１６３からは使用済純水および反応生成物
を漏れ出させず、植設密度の低いブラシ左側部分１６１
のほうから殆ど使用済純水および反応生成物が流出する
ように、ブラシ１６の植設密度を設計している。その結
果、高圧純水噴射中心位置ＩＣを中心に研磨布３に吹き
つけられて相当エネルギを失い、ブラシ中央部分１６２
およびブラシ右側部分１６３に反射してさらにエネルギ
を失った使用済純水は、反応生成物とともに図２（Ｂ）
に示した流動方向Ｆ１に沿って、ブラシ左内側部分ＢＬ
側に流動し、ブラシ１６内の研磨布３の純水プール領域
ＷＰに殆どのスラリーが滞留し、ブラシ左側部分１６１
から高圧純水押し出し圧力ＰＰによってブラシ１６の外
部に押し出される。つまり、研磨布３に吹きつけられ、
さらにブラシ中央部分１６２およびブラシ右側部分１６
３に反射した殆どの使用済純水および反応生成物、およ
び、高圧純水噴射中心位置ＩＣからブラシ左内側部分Ｂ
Ｌに向かって流れた使用済純水および反応生成物は純水
プール領域ＷＰにおいて一時的に滞留し、ブラシ左側部
分１６１を通して、ブラシ１６の外部に流出する。ブラ
シ左側部分１６１から流出する使用済純水は、ブラシ左
側部分１６１を通過する際さらに相当エネルギを失うか
ら、ブラシ左側部分１６１から排出された用済純水およ
び反応生成物がブラシ１６の外部で飛散することはな
い。

【００２９】さらに、ブラシ左側部分１６１から流出さ
れる純水は常に、図２（Ｂ）に示した線Ｃ−Ｃに沿っ
て、ブラシ右側部分１６３の方角からブラシ左側部分１
６１に向かう向きＦ２に放出される。図１（Ａ）を参照
すると、ブラシ１６から排出される使用済純水および反
応生成物は、破線で示したように、中空アーム軸７の延
長方向Ｆ２に向かって排出され、左側の受皿４に収容さ
れる。このように、ブラシ１６から排出される使用済純
水および反応生成物が、研磨盤１の回転方向Ｒ１に対向
して排出されるので、すでに洗浄された研磨布３に付着
して再び研磨布３を汚染する（目詰まりさせる）ことは
ない。さらに、反応生成物が目詰まりした研磨布３が半
導体ウェーハＷを研磨して半導体ウェーハＷに傷をつけ
ることが防止できる。

【００３０】表１に具体例を示す。

【表１】表１ブラシの材質ナイロンブラシの太さ（直径）０．２５ｍｍブラシ高さＢＨ２５ｍｍブラシ１６の長手方向の長さ１０５ｍｍブラシ中央部分１６２の外側幅５２ｍｍブラシ中央部分１６２の内側幅３６ｍｍブラシ１６の幅７．８ｍｍブラシ左側部分１６１のブラシ植設密度約１本／ｍｍ² ブラシ中央部分１６２、ブラシ右側部分１６３のブラシ植設密度約１２本／ｍｍ² 研磨布３から噴射ノズル８３でのノズル高さＮＬ約３０ｍｍ噴射ノズル８３の吐出圧力範囲３０〜１００ｋｇ／ｃｍ² （好適値）５０ｋｇ／ｃｍ² 噴射ノズル８３の傾斜角度θ９範囲３〜７度（好適値）５度噴射ノズル８３の直径１ｍｍ高圧純水の拡散角度４０度（噴射ノズルの吐出圧力＝３０ｋｇ／ｃｍ²のとき）半導体ウェーハＷの直径５〜６インチ半導体ウェーハＷの研磨布３への押しつけ圧力０．５〜０．７ｋｇ／ｃｍ² 研磨盤１の回転速度５０ｒｐｍヘッド５Ａ〜５Ｄの回転速度０〜１３３ｒｐｍ中空アーム軸７の回動速度８５秒／片方向（均一）研磨布３の材質フェルト

【００３１】以上の挙げた実施例によれば、研磨布３に
浸漬した反応生成物が充分に除去され、半導体ウェーハ
Ｗの表面を均一に鏡面仕上げすることができた。また、
ポンピング作用は均一に常時作用し、半導体ウェーハＷ
に研磨によるテーパは生じなかった。また、上記実施例
によれば、研磨布３の寿命は、上述した特開平３−１０
７６９号公報において提示した研磨布のドレッシング装
置においては、平均６０ランであったものが、平均１５
０ランまで延長できた。

【００３２】噴射ノズル８３から噴射させる高圧純水の
吐出圧力は、ノズル高さＮＬ、傾斜角度θ、研磨布３の
フェルトの状態、中空アーム軸７の往復動速度などを総
合的に勘案して調整することが望ましい。その他の条件
もドレッシングの状況に則して調整する。したがって、
表１に示した数値は例示である。ブラシ１６の平面形状
は、図２（Ｂ）に示したように楕円である必要はなく、
楕円と類似の長円形状などにすることもできる。あるい
は、ブラシ左側部分１６１側を平坦にすること、あるい
は、先細り状態にすることもできる。ただし、ブラシ右
側部分１６３は噴射ノズル８３から噴射されて研磨布３
に衝突した使用済純水およびたたき出された反応生成物
が純水プール領域ＷＰの方向に円滑に流動するように、
内側が丸みを帯びていることが望ましい。つまり、ブラ
シ１６の平面形状は、噴射ノズル８３から噴射された使
用済純水が円滑に純水プール領域ＷＰから排出される形
状であれば、上述した形状に限らない。また、好適実施
例として、噴射ノズル８３が傾斜角度θだけ傾斜した場
合を例示したが、噴射ノズル８３は必ずしも傾斜してい
る必要はない。噴射ノズル８３の指向方向が研磨布３に
直交する方向と一致していても高圧純水噴射中心位置Ｉ
Ｃがブラシ右内側部分ＢＲの近傍にあるから、噴射ノズ
ル８３から噴射され研磨布３から反応生成物をたたき出
した使用済純水および反応生成物は、ほぼ上述した流動
方向Ｆ１に沿って純水プール領域ＷＰに流れこむからで
ある。ただし、上述したように、噴射ノズル８３を傾斜
させると使用済流体および反応生成物の流動が上述した
挙動に従って純水プール領域ＷＰに向かって流動されや
すくなる。

【００３３】上述した第１実施例においては、ブラシ１
６内の研磨布３の高圧純水噴射中心位置ＩＣを中心に吹
き出され、純水プール領域ＷＰに滞留してブラシ左側部
分１６１から使用済純水および反応生成物を排出する方
法として、ブラシ１６の高さを均一にして、同じ材質お
よび同じ直径のブラシ１６を用いて例を述べたが、この
方法に限らず、他の種々の方法をとることができる。そ
れらの方法を、第２実施例〜第４実施例として下記に述
べる。

【００３４】第２実施例ブラシの植設密度を均一にし、純水プール領域ＷＰの近
傍のブラシ左側部分１６１のブラシの強度を弱くし、ブ
ラシ中央部分１６２およびブラシ右側部分１６３のブラ
シの強度を強くする。この場合、たとえば、ブラシ左側
部分１６１のブラシの材質と、ブラシ中央部分１６２お
よびブラシ右側部分１６３のブラシの材質を異ならせ
る。要するに、第２実施例は第１実施例と同様に、ブラ
シ中央部分１６２およびブラシ右側部分１６３側のブラ
シのこしが強くこれらの部分からは使用済純水および反
応生成物（スラリー）は殆ど排出されず、ブラシ左側部
分１６１側のこしが弱くこの部分からスラリーが排出さ
れる構造を意味している。

【００３５】第３実施例ブラシの植設密度を均一にし、純水プール領域ＷＰの近
傍のブラシ左側部分１６１のブラシ太さを細くし、ブラ
シ中央部分１６２およびブラシ右側部分１６３の太さを
太くする。たとえば、ブラシ左側部分１６１のブラシの
太さを、直径０．２５ｍｍにし、ラシ中央部分１６２お
よびブラシ右側部分１６３の太さを、直径０．４ｍｍに
する。第３実施例も、第１実施例と同様に、ブラシ中央
部分１６２およびブラシ右側部分１６３側のブラシのこ
しが強くこれらの部分からは使用済純水および反応生成
物（スラリー）は殆ど排出されず、ブラシ左側部分１６
１側のこしが弱くこの部分からスラリーが排出される構
造を意味している。

【００３６】第４実施例ブラシの植設密度を均一にし、同じ太さのブラシを用
い、純水プール領域ＷＰの近傍のブラシ左側部分１６１
の高さを高くし、ブラシ中央部分１６２およびブラシ右
側部分１６３の高さを低くする。このためには、ブラシ
フード１１は研磨布３の面に対して、傾斜させた構造と
する。つまり、ブラシ右側部分１６３のブラシフード１
１の高さを図２（Ａ）に示した位置に維持し、ブラシ左
側部分１６１のブラシフード１１の高さを図２（Ａ）に
示した高さより上げ、左上がりに傾斜させる。たとえ
ば、ブラシ右側部分１６３のブラシの高さを２４ｍｍと
し、ブラシ左側部分１６１のブラシの高さを３６ｍｍと
する。第４実施例も、第１実施例と同様に、ブラシ右側
部分１６３側のブラシのこしが強くこれらの部分からは
使用済純水および反応生成物（スラリー）は殆ど排出さ
れず、ブラシ左側部分１６１側のこしが弱くこの部分か
らスラリーが排出される構造を意味している。

【００３７】本発明の実施に際しては、第１実施例〜第
４実施例として示したブラシ１６およびブラシフード１
１を適宜組み合わせることができる。たとえば、第１実
施例として示したブラシ１６を、ブラシ左側部分１６１
のブラシの植設密度を低くしてブラシ中央部分１６２お
よびブラシ右側部分１６３のブラシの植設密度を高くす
る他、第２実施例に示したように、ブラシの材質を変え
て、ブラシ左側部分１６１に材質の柔らかいブラシを用
い、ブラシ中央部分１６２およびブラシ右側部分１６３
に材質の固いブラシを用いることができる。また、ブラ
シフード１１およびブラシ１６としては、上述した、ブ
ラシ右側部分１６３側のブラシのこしが強くこれらの部
分からは使用済純水および反応生成物（スラリー）は殆
ど排出されず、ブラシ左側部分１６１側のこしが弱くこ
の部分からスラリーが排出される他の種々の構造にする
ことができる。ブラシ１６の材質としても、ナイロンに
限らず、その他の材質のものを使用することができる。

【００３８】本発明の第５実施例を述べる。研磨布３に
浸漬した反応生成物を効果的に除去するには、中空アー
ム軸７の回動方向に先行するブラシ中央部分１６２を研
磨布３に強くこつりつけて研磨布３をけばただせること
が好ましい。つまり、本発明の第５実施例においては、
噴射ノズル８３から高圧純水を研磨布３に吹きつけて研
磨布３に浸漬している反応生成物をたたき出す前に、中
空アーム軸７の回動に先行する側のブラシ中央部分１６
２で研磨布３をこすって研磨布３から反応生成物をある
程度浮き上がらせ、あるいは、研磨布３のフェルトの毛
を掻き分けて反応生成物を露出させ、その後、噴射ノズ
ル８３から噴射させた高圧純水で浮き上がった、あるい
は露出した反応生成物をより効果的に研磨布３からたた
き出し、除去する。このためには、中空アーム軸７の先
端からブラシフード１１を介して研磨布３に接触するブ
ラシ１６の接触圧力を高める。具体的には、アーム駆動
部９は単に中空アーム軸７を往復的に回動させるだけで
なく、中空アーム軸７から研磨布３に向けて力がかかる
ように中空アーム軸７を回動させる。中空アーム軸７の
回動方向の先行するブラシ中央部分１６２は後行するブ
ラシ中央部分１６２より接触抵抗が大きい。それによ
り、結果的に、中空アーム軸７の回動方向に先行するブ
ラシ中央部分１６２は研磨布３をこすり、研磨布３に染
み込んだ反応生成物を浮き上がらせるまたは露出させる
ことができる。たとえば、アーム駆動部９から中空アー
ム軸７を介してブラシ１６を研磨布３に押圧する力を１
０ｋｇとする。第５実施例においては、上述した種々の
形態のブラシ１６を適用できる。

【００３９】本発明の第６実施例を述べる。図１（Ａ）
示したヘッド５Ａ〜５Ｄの回転によると、ヘッド５Ａ〜
５Ｄの周縁の回転速度はヘッド５Ａ〜５Ｄの中心ブラシ
の回転速度よりも高いから、ヘッド５Ａ〜５Ｄの周縁部
における半導体ウェーハＷから研磨された粒子と研磨剤
とによる反応生成物は多く、研磨布３もヘッド５Ａ〜５
Ｄの周縁部が中心部より汚れる（目詰まりする）。中空
アーム軸７を均一に回動させると、噴射ノズル８３から
噴射される高圧純水による反応生成物の除去結果は、ヘ
ッド５Ａ〜５Ｄの中心部が良好となる。中空アーム軸７
の回動速度を均一にした場合、研磨布３の汚れが酷い
（目詰まりの程度が多い）ヘッド５Ａ〜５Ｄの周縁部に
合わせて中空アーム軸７の回動速度を設定する。しかし
ながら、このような中空アーム軸７の回動速度による
と、研磨布３の汚れが酷くない（目詰まりの程度が低
い）ヘッド５Ａ〜５Ｄの中心部の研磨布３に浸漬した反
応生成物の除去に過剰に時間をかけることになり、ドレ
ッシング作業能率の点で好ましくない。また、中空アー
ム軸７の回動速度を研磨布３の汚れの酷くない（目詰ま
りの程度が低い）領域に合わせると、充分に反応生成物
が除去されず、研磨された半導体ウェーハＷにテーパが
発生することになる。そこで、第６実施例においては、
中空アーム軸７を回動させるに際して、研磨布３の汚れ
が酷い領域は中空アーム軸７をゆっくり移動させ、研磨
布３の汚れが酷くない領域は中空アーム軸７を迅速に移
動させるように、アーム駆動部９を制御して動作させ
る。これにより、研磨布３を均一に洗浄することがで
き、ポンピング作用をより一層均一に作用させることが
でき、半導体ウェーハＷにテーパを発生させることな
く、ドレッシング時間を最短にすることができる。

【００４０】以上、本発明の研磨布のドレッシング装置
として、半導体ウェーハＷを研磨する場合を例示した
が、本発明の研磨布のドレッシング装置は上述した半導
体ウェーハの研磨と同等の研磨が要求される研磨対象に
ついて、たとえば、ＣＤ、ガラス基板などの研磨対象に
ついての研磨装置の研磨布の洗浄に適用できることは言
うまでもない。また、反応生成物を除去する高圧流体と
して、高圧純水を用いる場合について例示したが、半導
体ウェーハＷの研磨においては、半導体ウェーハＷを清
浄にするため純水を用いるからであり、反応生成物を除
去する流体としては必ずしも高圧純水である必要はな
く、単なる高圧水、あるいは、水以外の他の流体を用い
ることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、研磨対象をテーパのな
い均一な厚さで、良好に鏡面仕上げすることができる。
また本発明によれば、研磨布の寿命が実質的に延び、研
磨布の価格を低減させることができる。さらに本発明に
よれば、研磨布を交換する頻度が低下するから、ドレッ
シング時間を短縮でき、ひいては、研磨能率を向上させ
ることができる。本発明によればまた、反応生成物は洗
浄された研磨布には付着しないから、除去された反応生
成物によって研磨対象が傷付けられることを防止でき
る。本発明によればさらに、除去された反応生成物およ
び使用済の純水などの流体はこれから清浄すべき研磨布
の一方向に排出されるから、排出された反応生成物およ
び使用済の流体の処理が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例としての半導体ウェーハ
の表面を研磨する研磨装置に設けられたの研磨布のドレ
ッシング装置の構成図であり、図１（Ａ）は図１（Ｂ）
の線Ｈ−Ｈから見た平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
線Ｘ−Ｃ−Ｘから見た断面図である。

【図２】図２は中空アーム軸の一部、高圧純水噴射ヘッ
ドおよびブラシフードの拡大図であり、図２（Ａ）は中
空アーム軸の一部、高圧純水噴射ヘッドおよびブラシフ
ード１１の断面図、図２（Ｂ）はブラシフードの先端に
植設されたブラシの図２（Ａ）の線Ｈ−Ｈにおける平面
図、図２（Ｃ）は研磨布に吹きつけられた高圧純水の吹
きつけ圧力を示す図、図２（Ｄ）は研磨布に吹きつけら
れた高圧純水の押し出し圧力を示す図、図２（Ｅ）は高
圧純水噴射ヘッドに設けられた噴射ノズルから噴射され
た高圧純水の流動を示す図である。

【符号の説明】

１・・研磨盤２・・研磨盤駆動部３・・研磨布４・・受皿５Ａ〜５Ｄ・・ヘッド６・・アーム軸７・・中空アーム軸８・・高圧純水噴射ヘッド８１・・高圧純水噴射ヘッド先端８２・・高圧純水噴射ヘッド他端８３・・噴射ノズル９・・アーム駆動部１０・・レバー１１・・ブラシフード１２・・取付台１３・・ピン１４・・係止具１６・・ブラシ１６１・・ブラシ左側部分１６２・・ブラシ中央部分１６３・・ブラシ右側部分Ｗ・・半導体ウェーハＰ・・退避位置ＩＣ・・高圧純水噴射中心位置ＷＰ・・純水プール領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白井啓一埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社生野製作所大宮事務所内 (72)発明者井上文雄東京都千代田区岩本町３丁目８番16号三菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨布と研磨対象とを当接させて相対的に
回転させ研磨布および研磨布に供給された研磨剤を用い
て研磨対象の表面を研磨する研磨装置に設けられ、研磨
布に染み込んだ研磨対象から研磨されて離脱した粒子と
研磨剤との反応生成物を噴射ノズルから高圧流体を噴射
させて研磨布に吹きつけて除去する研磨布のドレッシン
グ装置において、前記研磨布における高圧流体の吹きつけ位置を包囲し、
前記ノズルから噴射された流体の溜まりを生じさせ、か
つ、該溜まり部分から使用済流体および反応生成物を排
出させるブラシを有するブラシ手段を設けたことを特徴
とする研磨布のドレッシング装置。
【請求項２】前記噴射ノズルは、該噴射ノズルから噴射
させる高圧流体を前記研磨布表面に直交する方向に対し
て所定の角度だけ傾斜させて噴射するように設けられて
いる、請求項１記載の研磨布のドレッシング装置。
【請求項３】前記ブラシ手段は、前記噴射位置から離れ
た位置に、該高圧流体噴射方向側に前記流体の溜まりを
生じさせ、該流体の溜まりから前記流体を排出させるよ
うに構成されている、請求項１記載の研磨布のドレッシ
ング装置。
【請求項４】前記ブラシの前記研磨布に対向する平面形
状が、その長手方向が前記高圧流体噴射角度に一致する
楕円または長円である、請求項３記載の研磨布のドレッ
シング装置。
【請求項５】前記ブラシ手段にはほぼ均一な太さのブラ
シが設けられ、前記溜まりの近傍の前記ブラシの密集度
を低くしその他の部分の密集度を高く形成した、請求項
４記載の研磨布のドレッシング装置。
【請求項６】前記ブラシ手段にはほぼ均一な密集度でブ
ラシが設けられ、前記溜まりの近傍の前記ブラシの強度
を弱くしその他の部分の強度を強く形成した、請求項４
記載の研磨布のドレッシング装置。
【請求項７】前記ブラシ手段にはほぼ均一な密集度でブ
ラシを設け、前記溜まりの近傍の前記ブラシの太さを太
くしその他の部分の太さを細く形成した、請求項４記載
の研磨布のドレッシング装置。
【請求項８】前記ブラシ手段にはほぼ均一な密集度でブ
ラシを設け、前記溜まりの近傍の前記ブラシの高さを高
くしその他の部分の高さを低く形成した、請求項４記載
の研磨布のドレッシング装置。
【請求項９】前記ブラシ手段に設けられた前記ブラシ
は、前記ブラシ手段の移動方向に先行するブラシが前記
研磨布をけばただせるように前記研磨布に接触してい
る、請求項１〜８いずれか記載の研磨布のドレッシング
装置。
【請求項１０】前記ブラシ手段は、前記研磨布の反応生
成物の目詰まりの酷い領域は緩慢に、目詰まりが酷くな
い領域は迅速に移動させられる、請求項１〜９いずれか
記載の研磨布のドレッシング装置。