JPH09254019A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハ等を研磨する研磨装置におい
て、ドレッサの占有面積を増すことなく効率的なドレッ
シングを可能にする。 【解決手段】 定盤１２上に固着した研磨布１２ａをド
レッシングするためのドレッサ３０には、例えば研削具
３０ｂのまわりにブラシ３０ａを配置するようにして異
種のドレッシングツールを設ける。研磨に際しては、定
盤１２を回転させる一方、ウエハ保持部１８でウエハ１
６を吸着・保持して回転させながら研磨布１２ａに圧接
する。このような研磨に並行してドレッサ３０のドレッ
シングツールを研磨布１２ａに圧接し、回転させてドレ
ッシングを行なう。ブラシ３０ａと研削具３０ｂとを互
いに独立に回転駆動する構成にしてもよい。また、ドレ
ッサ３０を回転させつつ揺動させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ等
の被研磨物を研磨する研磨装置に関し、特に研磨布をド
レッシングするためのドレッサにおいて１種類のドレッ
シングツールのまわりに他種類のドレッシングツールを
配置したことによりドレッサの占有面積を増すことなく
効率的なドレッシングを行なえるようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウエハの表面に形成した層
間絶縁膜を平坦化するなどの目的でウエハに研磨処理を
施す手段としては、回転する定盤上に固着した研磨布に
ウエハを圧接して研磨を行なう研磨装置が知られてい
る。

【０００３】この種の研磨装置にあっては、ウエハの処
理枚数が多くなるにつれて研磨剤や研磨屑などによって
研磨布に目詰まりが生ずる。また、ウエハの回転やウエ
ハ側からの荷重により研磨布が変形したり、すり減った
りする。この結果、研磨速度の低下といった研磨性能の
劣化やウエハの損傷又は汚染等が起こる。

【０００４】このような事態に対処するため、目詰まり
した研磨布を再生するドレッシング機能を研磨装置に付
加することが知られている（例えば、特開平４−３６４
７３０号公報、特開平７−２５４５７８号公報等参
照）。

【０００５】図１２〜１９は、ドレッシング機能を有す
る研磨装置を用いる従来の研磨処理の一例を示すもので
ある。研磨装置の本体１０には、盤面に研磨布が固着さ
れた定盤１２が設けられると共に定盤１２の近傍にウエ
ハ受け１４が設けられている。また、本体１０には、図
１９に示すようにドレッサ保持部２２に保持されたドレ
ッサ２４が移動自在に設けられているが、図１２〜１８
では簡単のため図示を省略した。ドレッサ２４のドレッ
シングツールとしては、ワイヤブラシ、樹脂ブラシ、ダ
イアモンド電着プレート等のうちの１種類のものが用い
られる。

【０００６】ウエハ保持部１８は、図２０に示すように
真空吸着等によりガイド２６の内側にウエハ１６を保持
して移動可能なもので、ウエハ１６を定盤１２上の研磨
布に圧接した状態で回転軸２８を介して回転駆動される
ようになっている。

【０００７】図１２の工程では、ウエハ受け１４に処理
すべきウエハ１６が載置される。そして、図１３の工程
では、ウエハ保持部１８でウエハ１６を吸着・保持す
る。

【０００８】次に、図１４の工程では、ウエハ保持部１
８をウエハ保持状態のまま定盤１２の中央部まで移動さ
せる。そして、図１５の工程では、ウエハ保持部１８を
降下させ、ウエハ１６を回転する定盤１２上の研磨布に
圧接する。滴下ノズル２０から定盤１２上に研磨剤を供
給しながら保持・圧接状態にあるウエハ１６を回転させ
て研磨を行なう。

【０００９】研磨が終ると、図１６の工程でウエハ保持
部１８によりウエハ１６を定盤１２から上昇させる。そ
して、図１７の工程では、ウエハ保持部１８をウエハ保
持状態のままウエハ受け１４まで移動させ、ウエハ受け
１４上でウエハ１６をウエハ保持部１８から吸着解除及
び水圧付加等により外す。

【００１０】次に、図１８の工程では、ウエハ保持部１
８を初期位置に戻す。そして、図１９の工程では、ドレ
ッサ保持部２２によりドレッサ２４を定盤１２上に移動
させた後、ドレッサ２４のドレッシングツールを回転す
る定盤１２上の研磨布に圧接して回転させながらドレッ
シングを行なう。この場合、図示しない配管から純水等
の洗浄液を供給して研磨布を洗浄することもできる。

【００１１】ドレッシングが終ると、図１２の工程に戻
り、次のウエハの研磨処理を上記したと同様に行なう。
なお、ドレッシングは、１枚のウエハの研磨終了毎に行
なうのではなく、複数枚のウエハの研磨終了毎に行なう
こともある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ドレッシング
には次の（イ）〜（ニ）のような性能が要求される。

【００１３】（イ）研磨布の目詰まりした部分の掻き出
しあるいは研削（研削性） （ロ）研磨布上の異物除去（表面洗浄性） （ハ）弾性質の研磨布などでの永久変形（押し込み性） （ニ）繊維質の研磨布などでの毛羽揃え（軌跡揃え） 従来、種々のドレッシングツールが提案されている。し
かし、現状では１種類のドレッシングツールで（イ）〜
（ニ）の性能要求をすべて満たすものは存在しない。従
って、上記した従来のドレッシング手段では、いずれか
の性能が不満足となる不都合があった。

【００１４】例えば、研削性の大きいダイアモンド電着
プレートをドレッシングツールとして用いたものでは、
研磨布切削屑や脱落ダイアモンド粒が研磨布上に残存
し、ウエハに対し損傷や汚染などの悪影響を与える。ま
た、洗浄性のないドレッシングツールを用いたもので
は、ドレッサで汚染した研磨剤が被研磨物に供給され
る。

【００１５】その上、上記した従来のドレッシング手段
では、研磨処理とは別にドレッシング処理を行なうの
で、研磨性能が安定しないと共にスループットが低下す
る不都合もあった。

【００１６】この発明の目的は、ドレッサの占有面積を
増すことなく効率的なドレッシングをなしうる新規な研
磨装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る研磨装置
は、盤面に研磨布が固着された定盤であって、回転駆動
されるものと、被研磨物を保持する保持手段であって、
前記定盤の回転中に保持に係る被研磨物を回転させなが
ら前記研磨布に圧接するものと、ドレッサを保持するド
レッシング手段であって、前記定盤の回転中に保持に係
るドレッサを回転させながら前記研磨布に圧接するもの
とを備えた研磨装置であって、前記ドレッサには１種類
のドレッシングツールのまわりに他種類のドレッシング
ツールを配置するようにして異種のドレッシングツール
を設けたことを特徴とするものである。

【００１８】この発明の構成によれば、１種類及び他種
類のドレッシングツールをそれぞれ例えばダイアモンド
電着プレート及びブラシとすれば、研削性及び表面洗浄
性を備えた効率的なドレッシングを行なうことができ
る。

【００１９】また、ドレッサにおいて１種類のドレッシ
ングツールのまわりに他種類のドレッシングツールを配
置するので、別々のドレッサにそれぞれ１種類及び他種
類のドレッシングツールを設けるのに比べて定盤上での
ドレッサの占有面積が少なくて済む。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る研磨装置
を示すもので、図２〜４には、図１の装置によるウエハ
研磨の様子を示す。

【００２１】本体１０には、図４に示すように盤面に研
磨布１２ａが固着された定盤１２が設けられている。定
盤１２は、図示しないモータ等により回転駆動される。
本体１０において、定盤１２の近傍には、被研磨物とし
てのウエハを載置するためのウエハ受け１４が設けられ
ている。

【００２２】ウエハ保持部１８は、図１２〜２０に関し
て前述したと同様に真空吸着等によりガイド２６の内側
にウエハ１６を保持して移動可能なもので、図４に示す
ようにウエハ１６を定盤１２に圧接した状態で回転軸２
８を介して回転駆動されるようになっている。

【００２３】本体１０には、図１，２に示すようにドレ
ッサ保持部２２に保持されたドレッサ３０が定盤１２の
盤面に対して平行方向及び上下方向に移動自在に設けら
れている。ドレッサ３０の底面には、図２〜６に示すよ
うに円形状の研削具３０ｂが設けられると共に研削具３
０ｂのまわりにブラシ３０ａが設けられている。ブラシ
３０ａとしては、ワイヤブラシ又は樹脂製ブラシ等を用
いることができる。研削具３０ｂとしては、ダイアモン
ド電着プレート等を用いることができる。

【００２４】研削具３０ｂは、図７に示すようにリング
状に設けたり、図８に示すように放射状に設けたりして
もよい。

【００２５】本体１０には、定盤１２を取囲んで下方に
延長するように排出部３２が設けられている。研削屑や
使用済みの研磨剤は、排出部３２を介して排出される。

【００２６】研磨処理に際しては、図１２〜１５で述べ
たと同様にしてウエハ保持部１８でウエハ受け１４から
定盤１２上にウエハ１６を移した後、ウエハ保持部１８
でウエハ１６を保持した状態でウエハ１６を回転させな
がら定盤１２上の研磨布１２ａにウエハ１６を圧接して
研磨を行なう。研磨中は、図３に示すように滴下ノズル
３４から定盤１２上に研磨剤を滴下する。研磨が終了し
たときは、図１６〜１８で述べたと同様にウエハ１６を
ウエハ受け１４に戻すと共にウエハ保持部１８からウエ
ハ１６を外し、ウエハ保持部１８を初期位置に戻す。

【００２７】一方、ドレッシング処理に際しては、ドレ
ッサ保持部２２でドレッサ３０を図１〜４に示すように
回転する定盤１２上に移動させ、ドレッサ３０を回転さ
せながら回転中の定盤１２上の研磨布１２ａに圧接す
る。このとき、図示しない配管を介して適当な洗浄液を
定盤１２上に供給してもよい。

【００２８】ドレッシング処理は、図１２〜１９に関し
て前述したと同様に１又は複数枚のウエハの研磨が終了
するたびに行なってもよいが、ウエハ研磨に並行して行
なってもよい。すなわち、図１〜４に示すように定盤１
２上にウエハ保持部１８及びドレッサ保持部２２により
ウエハ１６及びドレッサ３０を並べて配置し、図３に示
すように滴下ノズル３４から定盤１２上に研磨剤を供給
しつつ定盤１２、ウエハ１６及びドレッサ３０を矢印方
向に回転させて研磨とドレッシングとを同時に行なう。
このようにすると、研磨中にたえずドレッシングが行な
われるため、安定した研磨性能が得られると共に、図１
９で述べた独立のドレッシング工程が不要となり、スル
ープットが向上する利点がある。

【００２９】上記したドレッシング処理によれば、研削
性及び表面洗浄性を備えた効率的なドレッシングが行な
われる。すなわち、ドレッサ３０を回転する定盤１２上
で図３に示すように回転させると、研削が研磨布１２ａ
上で均等に行なわれる。そして、研削具３０ｂからのダ
イアモンド粒等の脱落物や研磨布１２ａの研削屑は、ブ
ラシ３０ａにより図１の排出部３２に除去される。

【００３０】また、図３に示すようにウエハ研磨に並行
してドレッシングを行なう場合に滴下ノズル３４から定
盤１２上に研磨剤を滴下すると、ウエハ１６には常に新
しい研磨剤が供給され、使用済みの研磨剤は、ブラシ３
０ａにより図１の排出部３２に除去されるので、安定し
た研磨が可能になる。

【００３１】ドレッサ３０に装着する異種のドレッシン
グツールは、目的に応じて選択する。上記した例では、
研削性のものと表面洗浄性のものとを組合せたが、研削
性のものと押し込み性のもの（例えばアルミナセラミッ
クプレート）との組合せ、押し込み性のものと表面洗浄
性のものとの組合せ等であってもよい。

【００３２】図９は、この発明の他の実施形態に係る研
磨装置を示すもので、図１０には、図９の装置によるウ
エハ研磨の様子を示す。図９，１０において、図１，２
と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略
する。

【００３３】図９，１０の装置の特徴とするところは、
ドレッサ３０を定盤１２上の研磨布に圧接した状態で回
転させつつ矢印Ａ，Ａ’方向及びＢ，Ｂ’方向に揺動さ
せることによりドレッシングを行なうようにしたことで
ある。ドレッシング中に定盤１２を回転させること及び
ドレッシングを研磨処理とは別に又は研磨処理に並行し
て行なうことは図１〜４について前述したと同様であ
る。

【００３４】ドレッサ３０を揺動させるには、一例とし
て、先端にドレッサ保持部２２が取付けられたアーム２
２Ａを支持部２３に回動自在に且つ往復動自在に装着
し、図示しないシリンダ等の駆動手段でドレッサ保持部
２２をＡ，Ａ’方向及びＢ，Ｂ’方向に駆動すればよ
い。

【００３５】図９，１０の構成によれば、定盤１２の盤
面内におけるドレッシングの均一性を図１，２の構成に
比べて一層向上させることができる。

【００３６】図１１は、この発明の更に他の実施形態に
係る研磨装置の研磨・ドレッシング部の構成を示すもの
で、図４と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説
明を省略する。

【００３７】図１１の実施形態の特徴とするところは、
ドレッサ３０においてブラシ３０ａ及び研削具３０ｂを
互いに独立に回転駆動する構成にしたことである。すな
わち、ブラシ３０ａは、回転軸３６ａを介して回転駆動
させると共に、研削具３０ｂは、回転軸３６ａ内に同軸
的に配置された回転軸３６ｂを介して回転駆動される。

【００３８】図１１の構成によれば、ブラシ３０ａと研
削具３０ｂとをそれぞれ最適の回転速度で回転させてド
レッシングを行なうことができる。図１１の構成は、図
１の装置に限らず、図９の装置でも採用可能である。

【００３９】この発明は、上記した実施形態に限定され
るものではなく、種々の変更形態で実施可能なものであ
る。例えば、図１１に示した実施形態では、ブラシ３０
ａに連結された回転軸３６ａを上下動自在とし、適時に
ブラシ３０ａを降下させて表面洗浄性のドレッシングを
付加するようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ドレ
ッサにおいて１種類のドレッシングツールのまわりに他
種類のドレッシングツールを配置するようにして異種の
ドレッシングツールを設けたので、ドレッサの占有面積
を増すことなく効率的なドレッシングを行なえる効果が
得られる。

【００４１】また、ドレッサを回転させつつ揺動させて
ドレッシングを行なう構成にすると、ドレッシングの均
一性が向上する効果も得られる。

【００４２】さらに、研磨に並行してドレッシングを行
なう構成にすると、研磨性能が安定化すると共にスルー
プットが向上する効果も得られる。

【００４３】さらに、異種のドレッシングツールを互い
に独立に回転駆動する構成にすると、きめ細かなドレッ
シング制御が可能になる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る研磨装置を示す斜視図であ
る。

【図２】 図１の装置によるウエハ研磨の様子を示す側
面図である。

【図３】 定盤上でのドレッサ及びウエハの配置を示す
平面図である。

【図４】 定盤上でのドレッサ及びウエハの配置を示す
断面図である。

【図５】 ドレッサのドレッシングツール配置を示す底
面図である。

【図６】 ドレッサのドレッシングツール配置を示す断
面図である。

【図７】 ドレッシングツール配置の変形例を示す底面
図である。

【図８】 ドレッシングツール配置の他の変形例を示す
底面図である。

【図９】 この発明の他の実施形態に係る研磨装置を示
す斜視図である。

【図１０】 図９の装置によるウエハ研磨の様子を示す
側面図である。

【図１１】 この発明の更に他の実施形態に係る研磨装
置の研磨・ドレッシング部を示す断面図である。

【図１２】 従来の研磨処理におけるウエハ載置工程を
示す側面図である。

【図１３】 図１２の工程に続くウエハ保持工程を示す
側面図である。

【図１４】 図１３の工程に続くウエハ移動工程を示す
側面図である。

【図１５】 図１４の工程に続くウエハ降下及びウエハ
研磨工程を示す側面図である。

【図１６】 図１５の工程に続くウエハ上昇工程を示す
側面図である。

【図１７】 図１６の工程に続くウエハ移動及びウエハ
外し工程を示す側面図である。

【図１８】 図１７の工程に続くウエハ保持部戻し工程
を示す側面図である。

【図１９】 図１８の工程に続く研磨布ドレッシング工
程を示す側面図である。

【図２０】 従来のウエハ保持部を示す断面図である。 〔図面の簡単な説明〕 １０：本体、１２：定盤、１２ａ：研磨布、１４：ウエ
ハ受け、１６：ウエハ、１８：ウエハ保持部、２２：ド
レッサ保持部、３０：ドレッサ、３０ａ：ブラシ、３０
ｂ：研削具、３２：排出部、３４：滴下ノズル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】盤面に研磨布が固着された定盤であって、
   回転駆動されるものと、 被研磨物を保持する保持手段であって、前記定盤の回転
   中に保持に係る被研磨物を回転させながら前記研磨布に
   圧接するものと、 ドレッサを保持するドレッシング手段であって、前記定
   盤の回転中に保持に係るドレッサを回転させながら前記
   研磨布に圧接するものとを備えた研磨装置であって、 前記ドレッサには１種類のドレッシングツールのまわり
   に他種類のドレッシングツールを配置するようにして異
   種のドレッシングツールを設けたことを特徴とする研磨
   装置。
2. 【請求項２】 前記ドレッシング手段は、前記ドレッサ
   を前記研磨布に圧接した状態で前記ドレッサを回転させ
   つつ揺動させる構成になっている請求項１記載の研磨装
   置。
3. 【請求項３】 前記定盤を回転させて前記研磨布で前記
   被研磨物を研磨するのに並行して前記異種のドレッシン
   グツールを前記研磨布に圧接してドレッシングを行なう
   構成にした請求項１又は２記載の研磨装置。
4. 【請求項４】 前記ドレッシング手段は、前記異種のド
   レッシングツールを互いに独立に回転駆動する構成にな
   っている請求項１〜３のいずれかに記載の研磨装置。