JPH08281551A - ポリッシング方法及び装置 - Google Patents

ポリッシング方法及び装置

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JPH08281551A
JPH08281551A JP10897395A JP10897395A JPH08281551A JP H08281551 A JPH08281551 A JP H08281551A JP 10897395 A JP10897395 A JP 10897395A JP 10897395 A JP10897395 A JP 10897395A JP H08281551 A JPH08281551 A JP H08281551A
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polishing
dressing
cloth
liquid
top ring
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理津雄 菊田
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遊 石井
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨時間の全時間を通じて性能良くポリッシ
ングすることができるポリッシング方法および装置を提
供する。 【構成】 各々独立した回転数で回転する上面に研磨布
４を貼ったターンテーブル１とトップリング３とを有
し、ターンテーブル上面の研磨布４とトップリング３と
の間に半導体ウエハ２を介在させて所定の力で押圧する
ことによって半導体ウエハ２の表面を研磨し平坦且つ鏡
面化するポリッシング方法において、トップリング３か
ら離間した位置に研磨布４のドレッシングを行うドレッ
シングヘッド８を設け、研磨砥液とドレッシング液とが
干渉しない状態でポリッシング中に研磨布４のドレッシ
ングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はポリッシング方法および
装置に係り、特に半導体ウエハ等のポリッシング対象物
を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング方法および装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの
場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平
坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦
化することが必要となるが、この平坦化法の１手段とし
てポリッシング装置により研磨することが行われてい
る。
【０００３】従来、この種のポリッシング装置は、各々
独立した回転数で回転するターンテーブルとトップリン
グとを有し、トップリングが一定の圧力をターンテーブ
ルに与え、ターンテーブル上の研磨砥液を含んだ研磨布
とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させ
て該ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨し
ている。
【０００４】ポリッシングが終了したとき、ポリッシン
グ装置のターンテーブル上に貼った研磨布上には、使用
された砥液やポリッシング対象物の研磨屑が残留する。
また、ポリッシングが終了したときには研磨動作によっ
て、研磨布の表面形状が劣化する場合がある。具体的に
は研磨速度が全研磨時間を通して変化し研磨速度が一定
しないこと、また、研磨速度の変化が研磨布上の研磨面
内で生じ、結果として研磨されたウエハの平坦度が悪く
なったりすること、さらに、研磨布の寿命が短くなるこ
となどの不都合を生じる。
【０００５】研磨布の研磨特性が径時的にどのように変
化するかは、使用する研磨布の材質や表面形状、供給す
る砥液の種類、及びこれらの組み合わせに依存する。例
えば、研磨布として繊維を樹脂材で固めた不織布を用い
た場合は、研磨動作によって研磨布の繊維性状が変化す
ることが考えられる。また、発砲ポリウレタンからなる
研磨布を用いる場合には、表面の発砲気泡による細孔が
砥粒で塞がれてしまうことや、表面の細孔が目つぶれ
（ｇｌａｚｉｎｇ）し、砥粒や砥液の保存状態や研磨布
自体の研磨特性が変化すること等が考えられる。さら
に、砥粒の粒径の大小、砥液の化学的腐食作用の強弱が
上述した研磨布の性状変化とあいまって研磨作用に及ぼ
す影響は様々である。
【０００６】上述のような不都合の発生を防ぐために、
ポリッシング動作が一旦終了したら、研磨布に性能を回
復あるいは修正する処理を施すことが行われている。こ
れは研磨布のドレッシングと呼ばれ、研磨布上の砥液や
研磨屑を除去すること、また研磨布表面の表面状態を回
復させることを目的とし、ポリッシングが終わった後に
次のポリッシング対象物をポリッシングする前に行って
いた。
【０００７】ドレッシングの方法は、研磨布上にドレッ
シング液、たとえば水を流しながらブラシによって研磨
布上の砥液や研磨屑を洗い落とすと同時に繊維の目立て
を行う方法や、同じく研磨布上に水を流しながら、表面
がダイヤモンド粒からなる円盤状のドレッシングツール
を研磨布にこすり付けて研磨布の研磨面を修正する方法
等がある。これらのドレッシング方法は研磨布の種類等
によって使い分けることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用さ
れた砥液や研磨屑はポリッシング中にも研磨布上に溜ま
っている。また、研磨布もポリッシング時間を通じて徐
々に性能が落ちていくものであるから、ポリッシングを
行っている最中にもポリッシング性能は落ちているとい
う問題点がある。
【０００９】また、ポリッシングが終了してから次のポ
リッシングまでの間にドレッシングを行う時間が入り、
その時間はポリッシングすることができないので、装置
の単位時間当たりの処理能力が落ちるという問題点があ
った。
【００１０】上述の問題点を解決するためにポリッシン
グとドレッシングを同時に行うことが考えられるが、ポ
リッシングに用いる砥液とドレッシングに用いる水が混
ざり合い、砥液が水で薄められ砥液の研磨作用が弱まっ
たり、砥液を洗い落とすことを目的の一つとするドレッ
シングの効果が十分に得られないという問題点がある。
【００１１】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、研磨時間の全時間を通じて性能良くポリッシングす
ることができるポリッシング方法および装置を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のポリッシング方法は、各々独立した回
転数で回転する上面に研磨布を貼ったターンテーブルと
トップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の研磨
布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在さ
せて所定の力で押圧することによって該ポリッシング対
象物の表面を研磨し平坦且つ鏡面化するポリッシング方
法において、前記トップリングから離間した位置に研磨
布のドレッシングを行うドレッシングヘッドを設け、研
磨砥液とドレッシング液とが干渉しない状態でポリッシ
ング中に研磨布のドレッシングを行うことを特徴とする
ものである。
【００１３】また、本発明のポリッシング装置は、各々
独立した回転数で回転する上面に研磨布を貼ったターン
テーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル
上面の研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象
物を介在させて所定の力で押圧することによって該ポリ
ッシング対象物の表面を研磨し平坦且つ鏡面化するポリ
ッシング装置において、前記トップリングから離間した
位置に研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッド
を設け、前記研磨布上にトップリングが稼動するポリッ
シング領域とドレッシングヘッドが稼動するドレッシン
グ領域とを仕切る仕切壁を設け、該仕切壁によって研磨
砥液がポリッシング領域からドレッシング領域に入るこ
とを防止するとともにドレッシング液がドレッシング領
域からポリッシング領域に入ることを防止するように構
成したことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】前述した構成からなる本発明によれば、ポリッ
シング中に研磨布のドレッシングを行うため、ポリッシ
ング中に使用された砥液や研磨屑を研磨布上から取り除
きながら、また、研磨布の修正をしながらポリッシング
できる。このため、ポリッシングの全時間を通じて、良
好な性能のポリッシングを行うことができる。
【００１５】また、ポリッシングと、次のポリッシング
との間にドレッシングを行わずに次のポリッシングを行
うことができるので、装置の単位時間当たりの処理能力
を上げることができる。
【００１６】また、研磨布上にポリッシング領域とドレ
ッシング領域とを仕切る仕切壁を設けたので、ポリッシ
ングで使う研磨砥液と、ドレッシングに使うドレッシン
グ液（例えば水）が混ざり合うことがなく、ポリッシン
グとドレッシングを同時に行うことによって研磨砥液が
ドレッシング液（たとえば水）で薄められて砥液の研磨
作用が弱まることがなく、本来、研磨砥液を洗い落とす
ことを目的の一つとしたドレッシングの効果が十分に得
られる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明に係るポリッシング装置の一実
施例を図１および図２に基づいて説明する。図１は本発
明の半導体ウエハのポリッシング装置のターンテーブル
の上面図であり、図２は縦断面図である。
【００１８】図１および図２に示されるように、ポリッ
シング装置は、ターンテーブル１と、半導体ウエハ２を
保持しつつターンテーブル１に押しつけるトップリング
３とを具備している。前記ターンテーブル１はモータ
（図示せず）に連結されており、矢印で示すようにその
軸心回わりに回転可能になっている。またターンテーブ
ル１の上面には、研磨布４が貼設されている。
【００１９】またトップリング３は、昇降シリンダ（図
示せず）に連結されている。これによって、トップリン
グ３は、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回わり
に回転可能になっており、半導体ウエハ２を研磨布４に
対して任意の圧力で押圧することができるようになって
いる。なお、トップリング３の下部外周部には、半導体
ウエハ２の外れ止めを行うガイドリング６が設けられて
いる。
【００２０】また、ターンテーブル１の上方には研磨砥
液ノズル５が設置されており、研磨砥液ノズル５によっ
てターンテーブル１に張り付けられた研磨布４上に研磨
砥液Ｑが供給されるようになっている。
【００２１】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング３の下面に半導体ウエハ２を保持させ、半導
体ウエハ２を回転しているターンテーブル１の上面の研
磨布４に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液
ノズル５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布４に
研磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ２の研磨さ
れる面（下面）と研磨布４の間に研磨砥液Ｑが存在した
状態でポリッシングが行われる。
【００２２】トップリング３が研磨している研磨布４上
の位置の反対側にドレッシング用のドレッシングヘッド
８があり、ポリッシングと同時に研磨布４のドレッシン
グを行うことができるように構成されている。このと
き、ドレッシングに使用するドレッシング液、たとえば
水がテーブル上に伸びた水供給ノズル９から研磨布４上
に供給されるようになっている。ドレッシングヘッド８
は昇降用のシリンダと回転用のモータに連結されてお
り、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回わりに回
転可能になっている。ドレッシングヘッド８の下端には
ドレッシング用のブラシ８ａが設けられている。
【００２３】上述のようにポリッシングとドレッシング
を同時に行う場合、研磨布上には研磨砥液とドレッシン
グ液（水）が同時に供給される。しかし、ドレッシング
に使う水がトップリング側に流れるとポリッシングに使
用する砥液が水で薄められてしまうため、砥液の研磨作
用が弱まってしまう。また逆に砥液がドレッシング側に
流れると、本来砥液を洗い落とすことを目的の一つとし
たドレッシングの効果が十分には得られない。
【００２４】このため、研磨布上をポリッシング領域Ｐ
Ａとドレッシング領域ＤＡに分割するように、研磨布４
上に仕切壁１０Ａと１０Ｂとが設けられている。仕切壁
１０Ａ，１０Ｂはそれぞれフレーム１１に固定されてお
り、仕切壁１０Ａは研磨砥液切りを構成し、仕切壁１０
Ｂは水切りを構成し、各仕切壁１０Ａ，１０Ｂは研磨布
４の上面に接触している。これによって、研磨砥液は研
磨砥液切りでターンテーブル外へ強制的に流し、水は水
切りでターンテーブル外へ強制的に流している。この研
磨砥液切りと水切りによって水と砥液の大部分はターン
テーブル外へ流れて混ざり合わないため、ポリッシング
とドレッシングが互いに影響し合うことなく独立したも
のとして行うことができる。研磨砥液を供給する位置と
水を供給する位置は、それぞれ、仕切壁（研磨砥液切
り）１０Ａと仕切壁（水切り）１０Ｂで分割されたポリ
ッシング領域ＰＡとドレッシング領域ＤＡ内である。
【００２５】なお、研磨砥液切りおよび水切りは、棒状
の部材を研磨布上に配置した簡単なものである。また、
棒状に限らず板状部材でもよく、研磨布上への配置の仕
方はトップリングの個数やターンテーブルの回転数に応
じて適切に選択される。図１中で、破線の円はトップリ
ング３をさらに２個設けたときの配置を想定したもので
ある。
【００２６】また、ターンテーブル１まわりには砥液回
収用とい１２と、水回収用とい１３が別々に設けられて
いる。これは、研磨砥液切りによってターンテーブル外
へ流れた使用済の砥液はターンテーブルまわりに設けた
砥液専用のといによって回収し、ドレッシングに使用し
た水は水専用のといによって回収し、独立した排液処理
を行うためである。砥液と水の排液はそれぞれ互いの成
分を含んでいる場合もあるが、性質や濃度等が異なるた
め、別々の排液処理を行う方が効率良く処理できる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
に列挙するような優れた効果が得られる。 （１）ポリッシング中に使用された研磨砥液や研磨屑を
研磨布上から取り除きながら、また、研磨布の修正をし
ながらポリッシングするため、ポリッシングの全時間を
通じて、良好な性能のポリッシングを行うことができ
る。 （２）ポリッシングと、次のポリッシングとの間にドレ
ッシングを行わずに次のポリッシングを行うことができ
るので、装置の単位時間当たりの処理能力を上げること
ができる。 （３）研磨布上にポリッシング領域とドレッシング領域
とを仕切る仕切壁を設けたので、ポリッシングで使う研
磨砥液と、ドレッシングに使うドレッシング液、たとえ
ば水が混ざり合うことがなく、ポリッシングとドレッシ
ングが互いに干渉又は影響し合うことを防ぐことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング方法および装置を説明す
るターンテーブルの上面図である。
【図２】本発明のポリッシング方法および装置を説明す
るターンテーブルの縦断面図である。
【符号の説明】
１ ターンテーブル ２ 半導体ウエハ ３ トップリング ４ 研磨布 ５ 研磨砥液ノズル ６ ガイドリング ８ ドレッシングヘッド ９ 水供給ノズル １０Ａ，１０Ｂ 仕切壁 １１ フレーム １２ 砥液回収用とい １３ 水回収用とい ＰＡ ポリッシング領域 ＤＡ ドレッシング領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々独立した回転数で回転する上面に研
    磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、
    前記ターンテーブル上面の研磨布とトップリングとの間
    にポリッシング対象物を介在させて所定の力で押圧する
    ことによって該ポリッシング対象物の表面を研磨し平坦
    且つ鏡面化するポリッシング方法において、前記トップ
    リングから離間した位置に研磨布のドレッシングを行う
    ドレッシングヘッドを設け、研磨砥液とドレッシング液
    とが干渉しない状態でポリッシング中に研磨布のドレッ
    シングを行うことを特徴とするポリッシング方法。
  2. 【請求項２】 各々独立した回転数で回転する上面に研
    磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、
    前記ターンテーブル上面の研磨布とトップリングとの間
    にポリッシング対象物を介在させて所定の力で押圧する
    ことによって該ポリッシング対象物の表面を研磨し平坦
    且つ鏡面化するポリッシング装置において、前記トップ
    リングから離間した位置に研磨布のドレッシングを行う
    ドレッシングヘッドを設け、前記研磨布上にトップリン
    グが稼動するポリッシング領域とドレッシングヘッドが
    稼動するドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設け、該
    仕切壁によって研磨砥液がポリッシング領域からドレッ
    シング領域に入ることを防止するとともにドレッシング
    液がドレッシング領域からポリッシング領域に入ること
    を防止するように構成したことを特徴とするポリッシン
    グ装置。
  3. 【請求項３】 前記仕切壁は研磨砥液切りと水切りから
    なることを特徴とする請求項２記載のポリッシング装
    置。
  4. 【請求項４】 前記研磨砥液切りと水切りは棒状部材で
    あることを特徴とする請求項３記載のポリッシング装
    置。
  5. 【請求項５】 前記研磨砥液切りと水切りは板状部材で
    あることを特徴とする請求項３記載のポリッシング装
    置。
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