WO2002034467A1 - Polisseuse - Google Patents

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WO2002034467A1
WO2002034467A1 PCT/JP2001/000382 JP0100382W WO0234467A1 WO 2002034467 A1 WO2002034467 A1 WO 2002034467A1 JP 0100382 W JP0100382 W JP 0100382W WO 0234467 A1 WO0234467 A1 WO 0234467A1
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WO
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polishing
dresser
polished
dressing
semiconductor wafer
Prior art date
Application number
PCT/JP2001/000382
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kenji Kamimura
Norio Kimura
Satoshi Okamura
Hideo Aizawa
Makoto Akagi
Katsuhiko Tokushige
Hisanori Matsuo
Manabu Tsujimura
Original Assignee
Ebara Corporation
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Publication date
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Priority to US11/113,084 priority patent/US7040968B2/en
Priority to US11/386,888 priority patent/US7207864B2/en

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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • 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
    • B24B29/00—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Definitions

  • the present invention relates to a polishing apparatus for polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer in a flat and mirror-like manner, and more particularly, to a polishing apparatus provided with a dresser for dressing a surface of a polishing cloth attached to an upper surface of a polishing table in the polishing apparatus. It is about. Background art
  • a polishing cloth made of non-woven fabric is conventionally used as a polishing cloth stuck on an upper surface of a polishing table.
  • Polishing cloth made of hard material for example, foamed polyurethane
  • the use of abrasive cloths has come to be used.
  • this type of polishing apparatus includes a polishing table 400 having a polishing pad (polishing pad) 400 adhered to the upper surface thereof to form a polishing surface, and a semiconductor to be polished. And a top ring 404 for holding a substrate W such as a wafer with the surface to be polished facing the polishing table 402.
  • the polishing table 402 and the top ring 404 are respectively rotated, and are set above the polishing table 402.
  • the semiconductor wafer W is pressed against the polishing cloth 400 of the polishing table 402 with a constant pressure by the top ring 404 while supplying the polishing liquid from the polishing liquid nozzle 406.
  • the abrasive fluid supplied from the abrasive fluid nozzle 406 is, for example, a suspension of abrasive grains composed of fine particles such as sili force in a solution of alkaline force.
  • the semiconductor wafer W is polished flat and mirror-like by chemical / mechanical polishing which is a combined action with the mechanical polishing action.
  • polishing cloth 400 When the semiconductor wafer W is brought into contact with the polishing cloth 400 and polishing is performed by rotating the polishing table 402, abrasive grains and polishing debris adhere to the polishing cloth 400, and polishing is performed.
  • the characteristics of the cloth 400 change and the polishing performance deteriorates. Therefore, repeating the polishing of the semiconductor wafer W by using the same polishing cloth 4 0 0, a decrease in polishing rate, or there are problems such as polishing unevenness c Therefore, before and after the polishing of the semiconductor wafer, or during Conditioning called dressing for restoring the surface condition of the polishing pad 400 is performed.
  • a dresser 408 is provided in the polishing apparatus, and this dressing is used when the semiconductor wafer W to be polished is replaced.
  • the polishing pad 400 is dressed by a spacer 408. That is, while the dressing member attached to the lower surface of the dresser 408 is pressed against the polishing pad 400 of the polishing tape 402, the polishing table 402 and the dresser 408 are respectively connected. By rotating, the abrasive particles and cutting debris attached to the polished surface are removed, and the entire polished surface is flattened and dressed, and the polished surface is regenerated.
  • the polishing apparatus includes a contact diamond dresser having diamond particles, a contact brush dresser having a brush, and a fluid jet sprayed on the surface of the polishing cloth to perform dressing.
  • Non-contact type dresser to perform One dresser selected from the group consisting of one was provided according to the properties of the polishing pad.
  • a dresser for thinly shaving the surface of the polishing cloth is used for initial surface adjustment before use for polishing, and during polishing, slurry (abrasive liquid) clogged in the polishing cloth is used. It became necessary to use a separate dresser, such as using a dresser to remove agglomerates or abrasive debris. If you do not remove the agglomerates of slurry (abrasive liquid) or polishing debris that has clogged the polishing cloth, abrasive grains and polishing debris will adhere to the polishing cloth, deteriorating the polishing function, and the polishing surface of the semiconductor wafer will have scratches. To reduce the yield.
  • the thickness of a thin film formed on the surface of a semiconductor wafer differs at a radial position of the semiconductor wafer due to the method of deposition and the characteristics of the apparatus. That is, it has a film thickness distribution in the radial direction. Further, such a film thickness distribution differs depending on a film forming method and a type of a film forming apparatus. That is, the radial position and the number of thick portions and the difference in thickness between the thin and thick portions differ depending on the method of film formation and the type of film forming apparatus.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has a polishing apparatus provided with a dressing unit capable of maintaining good polishing performance of a polishing pad used for polishing a semiconductor wafer and improving the yield and productivity of the semiconductor wafer. And a method for dressing an abrasive cloth in the polishing apparatus.
  • the primary purpose is to
  • one embodiment of the present invention includes a polishing table having a polishing surface and a top ring, and an object to be polished interposed between the polishing table and the top ring.
  • a polishing apparatus for polishing an object to be polished by pressing with a predetermined pressure characterized in that the polishing apparatus is provided with at least two dressing units for dressing the polishing surface in contact with the surface of the polishing cloth. It is assumed that.
  • the dressers of the at least two dressing units each include a different dressing member.
  • a preferred embodiment of the present invention provides a dressing unit having at least one dressing unit having a dresser having a diameter larger than the object to be polished, and a dressing unit having a dresser having a smaller diameter than the object to be polished. It is characterized by having at least one
  • the dressing unit provided with a dresser having a diameter smaller than that of the object to be polished moves during dressing.
  • Another aspect of the present invention is a dressing method for dressing a polishing cloth in a polishing apparatus, wherein a diamond dresser or a SiC dresser is used for initial surface adjustment before using the polishing cloth for polishing.
  • a dressing unit having a brush dresser is used for dressing performed during a polishing step of polishing an object to be polished by using a dressing unit having one.
  • another embodiment of the present invention relates to a polishing cloth dressing in a polishing machine.
  • the initial surface adjustment before using the polishing cloth for polishing is performed by using a dressing unit having a diamond dresser or a SiC dresser, and polishing the object to be polished.
  • the dressing performed during the pacing process is characterized in that a dressing unit having the diamond dresser or the SiC dresser is used first, and then a dressing unit having a brush dresser is used. .
  • a dressing unit including a dresser having a smaller diameter than the object to be polished is automatically operated.
  • the dressing is performed while evacuating the top ring, and then dressing is performed using a dressing unit having a dresser having a diameter larger than the object to be polished.
  • the present invention provides a polishing apparatus capable of performing polishing in accordance with the film thickness distribution of a thin film formed on the surface of an object to be polished such as a semiconductor wafer, and obtaining uniformity of the film thickness after polishing.
  • the second purpose is to provide In order to achieve the above second object, the present invention provides a polishing table having a polishing surface, and a top ring for pressing an object to be polished on the polishing surface of the polishing table; In a polishing apparatus for pressing an object to be polished into the polishing table, the object to be polished is polished.
  • a dresser for sharpening a polished surface polishing a region of a polished surface used for polishing a predetermined position in the polished surface of the object to be polished at a predetermined position in the polished surface; It is characterized by sharpening according to the film thickness to be formed.
  • a polishing table having a polishing surface, and a top ring for pressing an object to be polished on the polishing surface of the polishing table, wherein the object to be polished is pressed against the polishing surface of the polishing table.
  • the area to be dressed can be arbitrarily changed within the area of the polished surface. Can be dressed and sharpened more than the polished surface used to polish thin parts. This allows relatively thick parts to be polished and relatively thin parts to be polished. Polishing can be performed less, and appropriate polishing according to the profile (film thickness distribution) of the surface to be polished of the object to be polished becomes possible.
  • the dresser is a dresser having a smaller diameter than the object to be polished. Furthermore, the dresser performs dressing of the polished surface during polishing. Furthermore, a washing tank for washing the dresser is provided.
  • a preferred embodiment of the present invention is characterized in that a film thickness measuring device for measuring a film thickness to be polished on the surface to be polished of the object to be polished is provided.
  • the polishing apparatus further comprises a second dresser for sharpening substantially the entire polishing surface against which the object to be polished is pressed.
  • a dresser having a diameter larger than that of the object to be polished is provided, and substantially the entire polishing surface on which the object to be polished is pressed by the second dresser is sharpened.
  • Still another aspect of the present invention is characterized in that the second dresser sharpens substantially the entire polished surface when the polished surface is locally worn.
  • the state of the polishing surface can be reset by the second dresser. The subsequent polishing can be made more accurate.
  • a polishing table having a polishing surface, and a top ring for pressing an object to be polished on the polishing surface of the polishing table.
  • a first dresser for sharpening a polishing surface of the polishing table during polishing of the object to be polished, and the object to be polished is polished.
  • a dressing unit integrated with a second dresser for sharpening the polished surface of the polishing table when not in use.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view taken along line II-II of FIG.
  • FIG. 3A to 3C are views showing a detailed structure of a dresser in a dressing unit provided with a diamond dresser.
  • FIG. 3A is a bottom view
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line a--a of FIG. 3A.
  • FIG. 3C is an enlarged view of part b of FIG. 3B.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing a detailed structure of a dresser in a dressing unit provided with a brush dresser.
  • FIG. 4A is a bottom view
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG. 4A. is there.
  • FIG. 5A and 5B are timing charts showing a series of polishing and dressing steps using the polishing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view showing an overall configuration of a polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is a timing chart showing a series of steps of a polishing step and a dressing step using the polishing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 9 is a front view showing a modification of the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 provided with large and small dressers.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of a polishing section of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing the polishing section of FIG. 10, and shows a state in which the initial surface of the polishing pad is adjusted.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing the polishing section of FIG. 10 and shows a state during polishing by a top ring.
  • FIG. 14 is a timing chart showing a series of operation examples of the polishing section of FIG.
  • FIG. 15 is a timing chart showing a series of operation examples of the polishing section of FIG.
  • FIG. 16 is a timing chart showing a series of operation examples of the polishing section of FIG.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a series of operation examples of the polishing unit in FIG. 11 o
  • FIG. 18 shows polishing of a polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of a part typically.
  • FIG. 19 is a plan view schematically showing a polishing section of a polishing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, showing a state when an initial surface of a polishing cloth is adjusted.
  • FIG. 20 is a plan view schematically showing a polishing section of the polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, showing a state during polishing by a top ring.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing a conventional polishing apparatus. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIGS. 1 to 5B are views showing the overall configuration of a polishing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view
  • FIG. 2 is a view taken along the line II-II of FIG.
  • the polishing apparatus includes a polishing table 1 and a top ring unit 4 having a top ring 3 that presses the semiconductor wafer 2 against the polishing table 1 while holding the semiconductor wafer 2.
  • the polishing table 1 is connected to a motor 15 and is rotatable around its axis as indicated by an arrow.
  • a polishing cloth 5 is stuck on the upper surface of the polishing table 1.
  • the top ring unit 4 is swingable, so that the top ring 3 can be moved between a transfer position above a pusher 16 for transferring the semiconductor wafer 2, a polishing position on the polishing table 1, and a standby or standby position.
  • the coupling 3 is connected to the motor and the lifting cylinder (not shown). As a result, coupling 3 is indicated by an arrow.
  • the semiconductor wafer 2 can be raised and lowered and rotatable around its axis, and the semiconductor wafer 2 can be pressed against the polishing pad 5 with an arbitrary pressure.
  • the semiconductor wafer 2 is attracted to the lower end surface of the top ring 3 by vacuum or the like.
  • a guide ring 6 for preventing the semiconductor wafer 2 from coming off is provided at a lower outer peripheral portion of the top ring 3.
  • a polishing liquid supply nozzle (not shown) is provided above the polishing table 1 so that the polishing liquid is supplied to the polishing cloth 5 on the polishing table 1 by the polishing liquid supply nozzle. It has become.
  • the polishing apparatus includes a dressing unit 8 having a diamond dresser 7 and a dressing unit 14 having a brush dresser 11.
  • the dressing unit 8 and the dressing unit 14 can both swing, and the dressers 7 and 11 can be moved between the dressing position on the polishing table 1 and the standby or standby position.
  • Each is arranged.
  • the drainer 17 is connected to a rotating motor 17 and a lifting and lowering cylinder 18 so as to be able to move up and down as shown by the arrow and to be rotatable around its axis.
  • the dresser 11 can also be moved up and down by the same mechanism as the dresser 7 and can rotate around its axis.
  • FIG. 3A to 3C are diagrams showing the detailed structure of the diamond dresser in the dressing unit 8, FIG. 3A is a bottom view, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line aa of FIG. 3A, and FIG. FIG. 3B is an enlarged view of a portion b in FIG. 3B.
  • the diamond dresser 7 has a disk shape, and a band-shaped convex portion 9a for electrodepositing fine diamond with a predetermined width is formed on a peripheral portion of the lower surface.
  • a diamond electrodeposited ring 10 comprising a main body 9 and formed by electrodepositing fine diamond particles on the surface of the projection 9a. Is provided.
  • the polishing table 1 and the dresser 7 are rotated, and further, a dressing liquid such as pure water and, in some cases, a polishing abrasive liquid are supplied from a nozzle (not shown) toward the vicinity of the rotation center of the polishing pad 5.
  • the surface of the polishing cloth is brought into contact with the surface of the polishing cloth, and the surface of the polishing cloth is shaved thinly and dressed.
  • the diamond electrodeposition ring 10 has a structure in which fine diamond is adhered to the surface of the convex portion 9a and nickel is applied to the diamond-attached portion, so that the fine diamond is fixed by the nickel plating layer.
  • the dimensions of this dresser are as follows:
  • the dresser body has a diameter of 250 mm and a plurality of fan-shaped members with an 8 mm-wide diamond electrodeposited on the periphery of the lower surface (Fig. 3A). (8 pieces) Arranged and formed into a ring shape.
  • the diameter of the dresser body is larger than the diameter (200 mm) of the semiconductor wafer to be polished, and when polishing the semiconductor wafer, the dressed surface of the polishing cloth is being polished during polishing of the semiconductor wafer.
  • an SiC dresser using a ring composed of a plurality of SiC sectors may be used instead of the diamond dresser having the diamond electrodeposited ring.
  • the SiC dresser has a structure similar to that shown in FIGS. 3A to 3C, and has a large number of pyramid-shaped protrusions of several tens // m on the surface.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing a detailed structure of the brush dresser in the dressing unit 14, FIG. 4A is a bottom view, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line b—b of FIG. 4A.
  • the placid dresser 11 has a disk shape and has a dresser body 13 provided with a brush 12 on the entire lower surface.
  • Polishing table 1 11 and the dressing liquid such as pure water, and in some cases, a polishing abrasive liquid is supplied from a nozzle (not shown) toward the vicinity of the center of rotation of the polishing cloth 5. Is brought into contact with the polishing cloth surface, and dressing is performed to remove aggregates of slurry (abrasive liquid) and polishing debris on the polishing cloth.
  • the dimensions of the dresser are, for example, a dresser body with a diameter of 238 mm and a nylon brush with a hair length of 7 mm on the entire lower surface.
  • the diameter of the dresser body is larger than the diameter (200 mm) of the semiconductor wafer to be polished, and when polishing the semiconductor wafer, the dressed surface of the polishing cloth is being polished during polishing of the semiconductor wafer.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a time-series operation relationship of a series of polishing steps and a dressing step for processing a semiconductor wafer using the polishing apparatus having the configuration shown in FIG.
  • the initial surface conditioning before use for polishing the polishing cloth is performed by using a dressing unit 8 having a diamond dresser 7 (see FIG. 1).
  • the surface is roughened by shaving it thinly, and then the semiconductor wafer 2 is polished using the top ring 3 (see FIG. 2).
  • dressing is performed using a dressing unit 14 (see FIG. 1) having a brush dresser 11 between the polishing steps.
  • the initial surface conditioning before use for polishing the polishing cloth is performed by thinly shaving the polishing cloth surface using a dressing unit 8 having a diamond dresser 17. Roughing and then Polishing of the semiconductor wafer 2 is performed using the top ring 3. Then, two-stage dressing is performed between the polishing steps. That is, first, dressing is performed using the dressing unit 8 having the diamond dresser 7, and then dressing is performed using the dressing unit 14 having the brush dresser 11. ,
  • a dressing unit 8 having a diamond dresser 17 is used for initial surface adjustment before use for polishing a polishing cloth.
  • the surface of the polishing pad is roughened by shaving the surface of the polishing cloth thinly, and then the polishing of the semiconductor wafer 2 is performed using the coupling 3 (see FIG. 2).
  • dressing using a dressing unit 8 having a diamond dresser 7 and dressing using a dressing unit 14 having a brush dresser 11 are appropriately performed. They can be combined.
  • the dressers used for the dressing units 8 and 14 a contact-type diamond dresser having diamond particles and a contact-type brush dresser having a brush are shown.
  • a dresser selected from the group including a non-contact type dresser which further performs dressing by spraying a fluid jet onto the surface of the polishing cloth.
  • pure water is applied as a dressing liquid used for each of the dressing units in the present embodiment.
  • an acid, an alkali or a surfactant is used.
  • a chemical solution such as the above may be used.
  • the polishing surface of the polishing table 1 may be either a polishing cloth or a grindstone.
  • a contact type dresser having diamond particles and a contact type dresser having a brush are provided as a dresser used for dressing the polishing cloth surface. Since at least two dressing units are provided, these replacement operations are not required, and it is possible to perform optimal dressing of the polishing pad by appropriately combining at least two selected dressers.
  • FIG. 6 and 7 are views showing a second embodiment of the polishing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view
  • FIG. 7 is a view taken along line VII-VII in FIG. 6 and 7
  • reference numeral 101 denotes a polishing table
  • reference numeral 103 denotes a top ring unit having a topping 102
  • reference numeral 105 denotes a semiconductor wafer 111 to be polished.
  • a dressing unit provided with a larger diameter dresser 104, and a reference numeral 107 denotes a dressing unit provided with a smaller diameter 106 of the semiconductor wafer 111 to be polished.
  • the dresser 106 can move back and forth along the guide rail 108.
  • a pusher 109 for transferring a semiconductor wafer to the top ring 102 is provided adjacent to the polishing table 101.
  • the dresser—104 cannot perform dressing during polishing of the semiconductor wafer 111 using the trapping 102, but the dresser 106 cannot perform dressing during polishing of the semiconductor wafer using the trapping 102.
  • Dressing is performed during polishing of 1 1 1. That is, the operating range of the dresser 106 does not interfere with the operating range of the top ring 102.
  • the polishing surface of the polishing table 101 is either a polishing cloth or a whetstone. Is also good.
  • the dressing unit 105 is rotatable so that the dresser 104 is arranged at the dressing position on the polishing table 101 and at the standby position.
  • the dresser 104 is connected to a rotation motor 115 and a lift cylinder 116, and can move up and down as shown by an arrow and can rotate around its axis.
  • the top ring 102 is connected to a rotation motor and a lifting cylinder (not shown), and can be raised and lowered as shown by arrows and rotatable around its axis.
  • the semiconductor wafer 111 is pressed with an arbitrary pressure.
  • the semiconductor wafer 11 11 to be polished is adsorbed to the lower end surface of the topping 102 by a vacuum or the like.
  • a guide ring 112 for preventing the semiconductor wafer 111 from coming off is provided on a lower outer peripheral portion of the coupling 102.
  • a polishing liquid supply nozzle (not shown) is provided above the polishing tape 101, and the polishing liquid is supplied to the polishing cloth 110 on the polishing table 101 by the polishing liquid supply nozzle. It is supposed to be.
  • reference numerals 1 13 and 1 14 denote diamond electrodeposited rings, respectively. That is, dressers 104 and 106 are each composed of a diamond dresser. However, brushed lasers may be used for the lasers 104 and 106.
  • the dressing unit 107 is movable on the polishing table 101 by reciprocating along the guide rail 108, and swings the semiconductor wafer polishing surface of the polishing cloth. Dressing is required.
  • the dresser 106 is connected to the rotary motor 117 and the lifting cylinder 118, and can be raised and lowered as shown by the arrow and rotated around its axis. It is possible to switch.
  • FIG. 8 is a diagram showing a time-series operational relationship of a series of polishing steps and a dressing step for processing a semiconductor wafer using the polishing apparatus having the configuration shown in FIG.
  • the initial surface preparation before use for polishing the polishing cloth 110 is performed using a dressing unit 105 having a diamond dresser 104 having diamond particles and having a diameter larger than the object to be polished. .
  • the top ring 102 receives the semiconductor wafer with the pusher (wafer transfer device) 109 and moves to the polishing position on the polishing table 101.
  • the polishing unit 101 When dressing is performed during polishing of the semiconductor wafer 111, the polishing unit 101 is provided with a diamond dresser 106 having diamond particles smaller in diameter than the object to be polished because the polishing table 101 is small. Perform dressing while oscillating 107. After polishing is completed, the topping 102 is swung above the pusher (wafer transfer device) 109 and then provided with a diamond dresser 104 having diamond particles and having a diameter larger than the object to be polished. Dressing of the polishing pad 110 is performed using the singing unit 105. The dressing time of the dressing unit 107 during polishing of the semiconductor wafer 111 can be arbitrarily selected.
  • FIG. 9 is a front view showing a modification of the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 provided with large and small dressers.
  • FIG. 9 does not show a large-diameter dresser, but only a small-diameter diamond dresser.
  • a contact sensor 120 is attached to the tip of a small-diameter dresser 106 that passes through the center of the polishing table 101 and extends in the diameter direction. Small diameter drain By reciprocating the substrate 106 along the diameter of the polishing table 101, the contact sensor 120 generates unevenness in the radial direction of the polishing surface (the upper surface of the polishing cloth 110). The profile (surface undulation) of the polishing cloth can be measured.
  • the dressing can be locally performed with a small-diameter diamond dresser 106 so as to correct the measured unevenness of the polishing pad in the radial direction of the polishing table.
  • a large-diameter brush dresser 104 replacing the diamond electrodeposition ring 11.3 shown in Fig. 7 with a brush was used. Remove polishing dust and remaining abrasive grains.
  • the large-diameter dresser 104 is composed of a diamond dresser for flattening the polished surface as in Fig. 7, and the small-diameter dresser 106 is used as a brush dresser for removing polishing debris and remaining abrasive grains. Is also good.
  • the polishing surface of the polishing table 101 may be a polishing cloth or a grindstone.
  • FIG. 9 shows a mechanism for reciprocating the dressing unit 107. That is, the dressing unit 107 is a ball screw 1 2
  • Reference numeral 123 denotes a control unit that controls the reciprocating motion of the dressing unit 107 and controls the pressing force of the dresser 106.
  • the second embodiment of the present invention by providing at least one dresser having a diameter smaller than the object to be polished and at least one dresser having a diameter larger than the object to be polished,
  • the dressing can be performed during polishing using a small dresser, and the number of semiconductor wafers that can be polished per unit time increases. Therefore, for semiconductor devices When the present invention is applied to manufacturing, the manufacturing yield is good and the productivity is improved. Further, by providing one small dresser, the number of large dressers can be reduced, and the space of the apparatus can be saved.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a polishing apparatus according to the present embodiment.
  • a pair of polishing parts 2 O la and 201 b are arranged on one end side of a space on the floor having a rectangular shape as a whole so as to face left and right.
  • a pair of load / unload units for placing the semiconductor wafer storage force sets 202a and 202b, respectively are arranged.
  • Two transfer robots 204a and 204b for transferring semiconductor wafers are arranged on the line connecting the polishing unit 2 O la, 201b and the load Is formed.
  • 209a and 209b are arranged.
  • the two polishing units 201a and 201b are basically symmetrically arranged on the transport line with the same specifications, and each has a polishing table 211 with a polishing cloth attached to the upper surface.
  • the semiconductor wafer to be polished is held by vacuum suction, and is pressed against the polishing table 211 to perform polishing, and the polishing cloth 211 on the polishing table 211 is sharpened ( And a dressing unit 2 13 for performing the dressing.
  • the polishing sections 2 O la and 201 b are each provided with a semiconductor wafer
  • a pusher 214 is provided for exchanging the wafer with the topping unit 212.
  • the transfer robots 204a and 204b have joint arms that can be bent in a horizontal plane, and two upper and lower gripping portions are used as dry fingers and gate fingers, respectively. Since two robots are used in the present embodiment, basically, the first robot 204 a is located on the side of the cassettes 202 a and 202 b from the reversing devices 205 and 206. The second robot 204b is responsible for the area on the polishing section 201a and 20lb side from the reversing machines 205 and 206, respectively.
  • the reversing devices 205 and 206 are for reversing the semiconductor wafer upside down, and are arranged at positions where the hands of the transport robots 204a and 204b can reach.
  • the two reversing devices 205 and 206 are selectively used for handling a dry substrate and for handling an inkjet substrate.
  • each washing machine 200 a, 200 b, 208 a, 208 b is arbitrary, but for example, the roller with a sponge is used for the polishing section 201 a, 210 b side.
  • the two-sided cleaning machine is a type that wipes the front and back surfaces of a semiconductor wafer.
  • the cassettes 202a and 202b grip the edge of the semiconductor wafer and rotate in a horizontal plane.
  • the latter also has a function as a dryer for drying by centrifugal dehydration.
  • Primary cleaning of semiconductor wafers can be performed in cleaning machines 207a and 207b, and secondary cleaning of semiconductor wafers after primary cleaning can be performed in cleaning machines 208a and 208b. Can do it.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of the polishing section 201 a shown in FIG. 10, and FIGS. 12 and 13 are FIGS.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a polishing section 201a of FIG.
  • the polishing section 201a will be described, but the polishing section 201b can be considered in the same manner as the polishing section 201a.
  • the surface of the polishing cloth 210 of the polishing table 211 forms a polishing surface that is in sliding contact with the semiconductor wafer W to be polished.
  • the polishing table 211 is connected via a table shaft 211a to a motor (not shown) arranged below the polishing table 211, and the polishing table 211 is moved around the table shaft 211a. It is rotatable.
  • a polishing liquid / water supply nozzle 2 15 is disposed above the polishing table 2 11, and the polishing liquid / water supply nozzle 2 15 is used for polishing.
  • a polishing abrasive liquid to be used and a dressing liquid (for example, water) used for dressing are supplied onto the polishing pad 210.
  • a frame body 21 for recovering the polishing liquid and water is provided around the polishing table 211, and a gutter 21a is formed at a lower portion of the frame body.
  • an atomizer 216 for spraying a liquid obtained by mixing nitrogen gas and pure water or a chemical solution onto the polishing surface of the polishing cloth is arranged.
  • the atomizer 216 includes a plurality of injection nozzles 216a connected to a nitrogen gas supply source and a liquid supply source.
  • the nitrogen gas from the nitrogen gas supply source and the pure water or the chemical solution from the liquid supply source are adjusted to a predetermined pressure by a regulator (not shown) or an air operator valve, and the mixture is mixed with an atomizer. Is supplied to the injection nozzle 2 16a.
  • the mixed nitrogen gas and pure water or chemicals are converted into (1) liquid fine particles, (2) liquid solidified fine particle solids, (3) gasified liquid evaporating (these (1), (2) and (3) are atomized or atomized).
  • the atomizer 2 16 It is sprayed from the slime 2 16 a toward the polishing pad 210.
  • the mixed liquid is ejected in the state of liquid atomization, liquid solidification, or gasification is determined by the pressure, temperature, nozzle shape, etc. of nitrogen gas and / or pure water or a chemical solution. Therefore, the state of the liquid to be ejected can be changed by appropriately changing the pressure, temperature, nozzle shape, etc. of the nitrogen gas and Z or pure water or the chemical solution, etc., during a period of time.
  • the coupling unit 2 1 2 includes a rotatable support shaft 220, a coupling head 2 21 connected to an upper end of the support shaft 220, and a coupling head 2 2 1. And a substantially disk-shaped coupling 223 connected to the lower end of the top ring shaft 222. As shown in FIG. The top ring 2 23 moves in the horizontal direction with the swing of the head 2 2 1 caused by the rotation of the support shaft 2 20, and as shown by the arrow A in FIG. A reciprocating motion with the polishing position on the cloth 210 is possible.
  • top ring 222 is connected to a motor and a lifting cylinder (not shown) provided inside the top ring head 221 via a coupling shaft 222 so that it can be moved up and down. And it is rotatable around the top ring shaft 222.
  • the semiconductor wafer W to be polished is suctioned and held on the lower end surface of the top ring 223 by vacuum or the like.
  • the top ring 222 can press the semiconductor wafer W held on its lower surface against the polishing pad 210 with an arbitrary pressure while rotating.
  • the dressing unit 21 is for regenerating the surface of the polishing pad 210 that has been degraded by polishing.
  • the dressing unit 213 in the present embodiment includes two dressers, namely, a first dresser 239 and a second dresser 233.
  • the first dresser 230 is used for dressing the polishing pad 210 during polishing
  • the second dresser 230 is used for adjusting the initial surface of the polishing pad 210 before polishing. Each is used to perform coarsening.
  • the dressing unit 2 13 comprises a rotatable support shaft 230, a dresser head 2 31 connected to the upper end of the support shaft 230, and a dresser head 23 1. It has a dresser shaft 23 hanging from a free end and a substantially disk-shaped second dresser 23 connected to the lower end of the dresser shaft 23.
  • the second dresser 2 33 moves in the horizontal direction along with the swing of the dresser head 2 31 due to the rotation of the support shaft 230, and as shown by the arrow B in FIG. 10 and FIG. A reciprocating motion is possible between the dressing position on 0 and the standby position outside the polishing table 211.
  • the second dresser 233 is connected to a motor and a lifting cylinder (not shown) provided inside the dresser head 231 via a dresser shaft 232. It can be moved up and down and can rotate around the dresser shaft 2 32.
  • a dresser-cleaning tank 218 for cleaning the second dresser 233 is arranged at a standby position outside the polishing table 211.
  • the second dresser 23 is provided with a pellet and a ring type diamond dresser 24 as a dressing member.
  • This diamond dresser 2 3 4 is the peripheral edge of the lower surface of the second dresser 2 3 3 A plurality of disk members on which a granular material such as diamond particles is electrodeposited are disposed.
  • the diameter of the second dresser 233 is, for example, 270 mm, which is larger than the diameter (200 mm) of the semiconductor wafer W to be polished. Therefore, the area of the polished surface dressed by the second dresser 233 is larger than the area of the polished surface used for polishing the semiconductor wafer W.
  • a support portion 235 is fixed to the side of the dresser head 231, and an automatic motor 236 is fixed to a tip of the support portion 235.
  • the swing arm 2 37 is connected to the motor shaft 2 36 a of the swing motor 2 36, and the swing arm 2 37 is rotated by driving the swing motor 2 36 to rotate. It works.
  • the swing motor 2336 is connected to a controller 250, and the controller 250 controls the motor speed (swing speed).
  • the driving motor 236 constitutes a moving mechanism for moving a first dresser 239 described later on the polishing surface of the polishing table 211.
  • a dresser shaft 238 hangs, and a substantially disk-shaped first dresser 239 is connected to the lower end of the dresser shaft 238.
  • the first dresser 239 moves in the horizontal direction with the swing of the swing arm 237 driven by the driving motor 236, and as shown by the arrow C in FIG.
  • a reciprocating motion is possible between the dressing position on the top 0 and the standby position outside the polishing table 211.
  • a support stand 24 6 is fixed below the dresser head 23 1 of the support shaft 23 0, and the support stand 24 6 is located at the standby position of the first dresser 23 9.
  • a tub-shaped dressing tank 247 for washing the dresser 239 is provided.
  • the support base 2 4 6 is moved to the dresser by the rotation of the support shaft 230. ⁇ ⁇ Oscillates together with C 2 3 1.
  • the drain shaft 238 is connected to an air cylinder (pressing mechanism) ′ 240 fixed to the swing arm 237, and the air cylinder 224 causes the drain shaft 238 to move. It can be moved up and down. Further, the drain shaft 238 is connected to the rotary cylinder 241 via a key (not shown).
  • the rotary cylinder 24 1 is provided with a timing pulley 24 2 on the outer periphery thereof.
  • a rotating motor (rotating mechanism) 24 3 is fixed to the swing arm 2 37.
  • the above-mentioned timing pulley 2 42 is provided on the rotating motor 24 3 via a timing belt 24 4. Connected to the timing pulley 245. Therefore, by driving the rotary motor 24 3, the rotating cylinder 24 1 and the dresser shaft 23 38 are driven via the timing pulley 24 45, the timing belt 24 4 and the timing pulley 24 24.
  • the body rotates and the first dresser 239 rotates.
  • the first dresser 230 has a disk-type diamond dresser 248 as a dressing member.
  • the diamond dresser 248 has a structure in which a disk member on which particles such as diamond particles are electrodeposited is provided on the entire lower surface of the first dresser 239.
  • the diameter of the first dresser 230 ' is, for example, 100 mm, which is smaller than the diameter (200 mm) of the semiconductor wafer W to be polished. Therefore, the area of the polished surface to be dressed by the first dresser 239 is smaller than the area of the polished surface used for polishing the semiconductor wafer W.
  • the dressing unit according to the present embodiment has a configuration in which two dressers for different purposes and a cleaning tank of one of the dressers are integrated. It has become. With such a configuration, it is possible to save the space of the equipment.
  • FIG. 14 to FIG. 16 are evening timing charts showing a series of operations in the present embodiment.
  • an initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing is performed.
  • roughening is performed by thinly shaving the surface of the polishing cloth 210 using the second dresser 2 33 of the dressing unit 2 13. .
  • FIG. 12 shows such a state.
  • the rotation of the support shaft 230 moves the dresser head 231 to a dressing position on the polishing pad 210.
  • the diamond dresser 2 3 4 held by the second dresser 2 3 3 is pressed with a polishing cloth 2 10 Contact.
  • dressing is performed by the second dresser 233 before polishing.
  • a predetermined pressure and temperature of nitrogen gas and pure water or a chemical solution are supplied to the atomizer 21 and the injection nozzle 21 of the atomizer 21 is supplied. From pure water or medicine The mixed liquid of the liquid and the nitrogen gas is sprayed toward the polishing pad 210. As a result, the mixed liquid is sprayed onto the polishing pad 210 in an atomized state, and the polishing liquid and polishing debris on the polishing pad 210 are scattered outside the polishing table 211.
  • the polishing liquid and the polishing debris that have fallen into the recesses of the polishing cloth can be pumped out by the gas in the mixed liquid, and further washed away with pure water or a chemical solution.
  • Such atomization can be performed at any time during dressing by the second dresser 233 or at any time before and after dressing by the second dresser 233 (see FIGS. 14 to As shown by the dotted line in FIG. 16, atomization may be performed also at the time of initial surface adjustment of the polishing pad before polishing.
  • Abrasive liquidWater supplied to the polishing pad 210 from the water supply nozzle or mixed liquid injected from the atomizer 216 to the polishing pad 210 receives centrifugal force caused by rotation of the polishing table 211. It scatters outside the polishing table 211 and is collected by the gutter 217a below the frame body 217.
  • the second dresser 233 is returned to the standby position by the operation of the dresser 231 and is washed by the dresser cleaning tank 218 installed at the standby position.
  • FIG. 13 shows such a state (in this case, the rotation of the support shaft 220 moves the coupling head 221 to the polishing position on the polishing cloth 210.
  • the top ring 2 2 3 and The semiconductor wafer W held on the top ring 2 23 and the polishing table 2 1 1 are moved relative to each other while rotating the polishing tables 2 1 1 independently of each other, and the semiconductor held on the lower surface of the top ring 2 2 3
  • the wafer W is pressed against the polishing cloth 210 on the polishing tape 211.
  • the abrasive liquid is simultaneously supplied to the upper surface of the polishing cloth 210 from the abrasive liquid / water supply nozzle 215.
  • this abrasive liquid for example, a suspension of abrasive grains composed of fine particles in an alkaline solution is used.
  • the semiconductor wafer W is formed by a combined action of the chemical polishing action of the alkali and the mechanical polishing action of the abrasive grains. Polished.
  • the polishing liquid used for polishing is scattered out of the polishing table 211 under the centrifugal force generated by the rotation of the polishing table 211, and the gutter 217a below the frame 217 Collected by
  • the driving motor 2 36 fixed to the support portion 2 35 of the dressing unit 2 13 is driven to swing the swing arm 2 37.
  • the first dresser — 239 contained in the dresser-washing tank 247 of the support base 246 is moved onto the polishing pad 210.
  • the first dresser 239 is rotated by the rotation motor 243, and the diamond dresser 248 held by the first dresser abuts on the polishing cloth 210 at a predetermined pressure to perform polishing.
  • Dress the cloth 210 is
  • the control device 250 controls the motor speed of the rocking motor 2336 so that the rocking speed of the first dresser 239 changes according to the position on the polishing table 211.
  • the swing speed of the first dresser 239 is controlled based on the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W. In other words, polishing is performed at a position of the polishing pad 210 where the film thickness to be polished is large, and polishing is performed at a position where the film thickness is small. In the position of the polishing pad 210, it is controlled to move fast.
  • the polishing cloth used for polishing the portion having a large thickness to be polished is dressed and sharpened more than the polishing cloth used for polishing the portion having a small thickness to be polished.
  • the top ring 2 23 can polish a relatively large portion of the film to be polished and a relatively small portion of a thin portion, thereby eliminating excessive or insufficient polishing.
  • the dressing time of the first dresser 239 during polishing of the semiconductor wafer W can be arbitrarily selected.
  • control device 250 of the present embodiment controls the swing speed of the first dresser 23 9, but the rotation mode (rotation mechanism) 24 3 or the air cylinder (pressing mechanism) 24 By controlling the rotation speed or the pressing load of the first dresser 239 by controlling 0, it is possible to eliminate excess and deficiency of polishing in the same manner.
  • the initial surface adjustment of the polishing cloth before polishing is performed not by the second dresser 23 but by the first dresser 239. This is the same as the example shown in FIG. In this way, it is possible to perform coarsening for initial surface adjustment by the first dresser 239. Also, as in the example shown in FIG. 16, it is possible to use the second dresser 2 33 only when replacing the polishing pad 210, and to perform subsequent dressing with the first dresser 239. . Since the polishing pad 210 before use is not sharpened at all, the dressing time for the initial surface adjustment becomes longer. On the other hand, once the dressing is performed on the polishing cloth 210, the polishing efficiency is increased only by light dressing thereafter. Therefore, in the example shown in FIG.
  • the initial surface adjustment is performed in a short time by the large-diameter second dresser 233, and the small-diameter first dresser 239 is used for the area where dressing is necessary.
  • Such a method is a suitable dressing method when dressing cannot be performed during polishing due to a combination of a polishing object and a polishing polishing liquid to be used.
  • the polishing apparatus according to the present invention uses the first dresser 239 having a smaller diameter than the semiconductor wafer W to be polished to reduce the area to be dressed in the polished surface area. Since it can be changed arbitrarily, it is possible to adjust the amount of sharpening at an arbitrary position on the polished surface. Therefore, appropriate polishing according to the profile (film thickness distribution) of the surface to be polished of the semiconductor wafer W becomes possible.
  • the distribution of the film thickness to be polished of the semiconductor wafer W according to the film forming method and the film forming apparatus that is, the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W is assumed in advance, and the program based on this profile At least one of the swing speed, rotation speed, and pressing load of the first dresser -239 may be controlled.
  • a film thickness measuring device 300 for measuring the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W before or during polishing is provided, and the film thickness is measured by the film thickness measuring device.
  • At least one of the swing speed, the rotation speed, and the pressing load of the first dresser 239 may be controlled for each semiconductor wafer based on the profile of the actual polished surface of the semiconductor wafer W. .
  • the film thickness measuring device 300 is provided as described above, more appropriate polishing can be performed for each semiconductor wafer.
  • a pad profiler for measuring the profile of the polished surface of the polishing pad 210 is further used.
  • the profile of the polished surface is also measured, and based on the profile of both the polished surface of the semiconductor wafer W and the polished surface of the polishing cloth 210, the swing speed, the rotation speed, and the pressing pressure of the first dresser 239 are determined. At least one of the loads may be controlled.
  • polishing pad 210 by a flow as shown in FIG. That is, after the initial surface adjustment by the second dresser 233, dressing by the first dresser 239 is performed, and the semiconductor wafer W is polished. After polishing semiconductor wafer W, polishing cloth 2 1 Judge whether the polishing performance of 0 is maintained properly, and if the polishing performance is not maintained properly, dress the polishing cloth 210 over the whole with the second large-diameter dresser 2 33 I do. In order to determine whether the polishing performance is maintained properly, the profile of the polished surface of the polished semiconductor wafer W is measured by a film thickness measuring device 300, and the measured profile is determined in advance. It is determined whether the level is satisfied.
  • the polishing cloth 2 is dressed by the first dresser 239. Even when 10 is locally worn, the state of the polishing pad 210 can be reset by the second dresser 2 33.
  • FIG. 18 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of the polishing section in the present embodiment
  • FIGS. 19 and 20 are plan views schematically showing the polishing section in the present embodiment.
  • the polishing apparatus of the present embodiment comprises a first dressing unit 252 having a first dresser 273 for dressing a polishing pad during polishing.
  • the first dressing unit 2 5 2 is a ball screw 2 extending horizontally. 70, a dresser shaft 272 that hangs from a nut 71 on the ball screw 27, and a substantially disk-shaped first dresser 27 connected to the lower end of the dresser shaft 27 And
  • a ball screw drive motor 274 is connected to one end of the ball screw 270.
  • the ball screw 270 is rotated by driving the ball screw driving mode 274, and the nut 271 on the ball screw 270 and the nut 271 are connected to the nut 271 by the action of the ball screw 270.
  • the first dresser 273 can be moved in the horizontal direction. ⁇ This allows the first dresser 273 to move between the dressing position on the polishing pad 210 and the polishing position as shown by the arrow E in FIG.
  • the ball screw drive motor 274 is connected to a controller 280, and the controller 280 controls the motor speed (oscillation speed).
  • the ball screw drive module 274 has a moving device configuration for moving the first dresser 273 on the polishing table 211.
  • the first dresser 273 is provided with a rotary motor (rotating mechanism) 2775 and an air cylinder (rotation mechanism) fixed on the nut 271 of the ball screw 270 through a dresser shaft 272. Pressing mechanism) 276, which allows it to move up and down and rotate around the dresser shaft 272.
  • a dresser-cleaning tank 277 for cleaning the first dresser 233 is arranged at a standby position outside the polishing table 211.
  • the first dresser 273 is provided with a disk-type diamond dresser 278 as a dressing member, and the diameter of the first dresser 273 is the object to be polished. It is smaller than the diameter of the semiconductor wafer W that is the object. Therefore, the first dresser 2 7 3 The region of the polished surface to be more dressed is smaller than the region of the polished surface used for polishing the semiconductor wafer W.
  • the second dressing unit 25 1 includes a rotatable support shaft 260, a dresser head 26 1 connected to the upper end of the support shaft 260, and a dresser head 26.
  • the dresser shaft 26 includes a dresser shaft 26 that hangs from the free end of the first and a substantially disk-shaped second dresser 26 3 that is connected to the lower end of the dresser shaft 26 2.
  • the second dresser 26 3 moves in the horizontal direction with the swing of the dresser head 26 1 due to the rotation of the support shaft 260, and as shown by the arrow D in FIG. A reciprocating movement is possible between the dressing position on the upper side and the standby position on the outside of the polishing table 211.
  • the second dresser 26 3 is connected to a motor and a lifting cylinder (not shown) provided inside the dresser head 26 1 via a dresser shaft 26 2, thereby enabling the vertical movement. And it can rotate around dresser shaft 26 2.
  • the second dresser 2663 is provided with a pellet type diamond dresser 264 as a dressing member, and the diameter of the second dresser 263 is polished.
  • the diameter is larger than the diameter of the semiconductor wafer W which is the object. Therefore, the area of the polished surface that is dressed by the second dresser 2.6.3 is larger than the area of the polished surface used for polishing the semiconductor wafer W.
  • the second dresser 26 3 of the second dressing unit 25 1 is used.
  • the surface of the polishing pad 210 is thinly ground to perform coarsening.
  • FIG. 19 shows such a state.
  • the rotation of the support shaft 260 moves the dresser head 261 to the dressing position on the polishing pad 210.
  • the diamond dresser 26 4 held by the second dresser 26 3 is applied to the polishing cloth 210 at a predetermined pressure. Abut.
  • the polishing surface of the polishing pad 210 is entirely regenerated by the second dresser 26 3.
  • the second dresser 263 is returned to the standby position by the swing of the dresser head 261, and the dresser cleaning tank 218 installed at this standby position is used. Washed.
  • FIG. 20 shows such a state.
  • the rotation of the support shaft 220 moves the coupling head 221 to a polishing position on the polishing pad 210.
  • the semiconductor wafer W held by the top ring 22 and the polishing table 21 1 are moved relative to each other while rotating the coupling 2 23 and the polishing tape 2 11 independently of each other.
  • the semiconductor wafer W held on the lower surface of the ring 2 23 is pressed against the polishing cloth 210 on the polishing table 211.
  • • The abrasive liquid is supplied from the water supply nozzle 2 15 to the upper surface of the polishing cloth 210, and the semiconductor wafer W is polished.
  • the first dressing unit 252 was driven by the ball screw driving mode 27 4 to drive the first dressing unit 2 7 3 housed in the dresser washing tank 27 7.
  • the first dresser 273 is rotated by the rotary motor 275, and the diamond dresser 278 held by the first dresser 273 is brought into contact with the polishing cloth 210 at a predetermined pressure to make the polishing cloth 210. Perform 210 dressing.
  • the first dresser 273 is oscillated on the polishing table 2111 in the radial direction of the table 2111 by the ball screw drive motor 274.
  • the control device 280 controls the motor speed of the ball screw drive motor overnight 274 so that the swing speed of the first dresser 273 changes according to the position on the polishing tape 211. .
  • the swing speed of the first dresser 273 is controlled based on the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W. That is, it is controlled to move slowly at the position of the polishing cloth 210 for polishing a portion where the film thickness to be polished is thick, and to move quickly at the position of the polishing cloth 210 for polishing a portion where the film thickness to be polished is thin. You.
  • the polishing cloth used for polishing a portion having a large thickness to be polished is dressed and sharpened more than the polishing cloth used for polishing a portion having a small thickness to be polished.
  • a relatively thick portion to be polished can be polished relatively large, and a thin portion can be polished relatively small, so that excessive polishing can be eliminated.
  • the dressing time of the first dresser 273 during polishing of the semiconductor wafer W can be arbitrarily selected.
  • control device 250 of the present embodiment controls the swing speed of the first dresser 273, and the rotary motor (rotating mechanism) 275 and the air cylinder (pressing mechanism) 2 7 6 to control the rotation speed or pressing load of the first
  • the polishing apparatus according to the present invention provides the first dresser having a smaller diameter than the semiconductor wafer W to be polished.
  • 273 it is possible to arbitrarily change the dressing area within the area of the polished surface, and thus it is possible to adjust the amount of sharpening at an arbitrary location on the polished surface.
  • appropriate polishing can be performed according to the profile (film thickness distribution) of the surface to be polished of the semiconductor wafer W.
  • a profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W is assumed in advance according to, for example, a film forming method or a film forming apparatus, and the first dresser 1 7
  • At least one of the driving speed, rotation speed, and pressing load of 3 may be controlled, or a film thickness measuring device that measures the profile of the surface to be polished of the semiconductor wafer W before polishing.
  • the swing speed, rotation speed, and pressing load of the first dresser 273 are set for each semiconductor wafer. At least one of them may be controlled.
  • the diamond dresser is used as the dressing member of the second dresser and the first dresser, but the present invention is not limited to this.
  • a diamond type dresser of a pellet type or a disk type but also a diamond type dresser of a ring type can be used, and a brush dresser can also be used. It is possible to use these various dressing members in appropriate combinations.
  • a dresser having a smaller diameter than the object to be polished by using a dresser having a smaller diameter than the object to be polished, the area to be dressed in the area of the polished surface can be arbitrarily changed. can do.
  • the polishing cloth used for polishing a portion having a large thickness to be polished can be dressed and sharpened more than the polishing cloth used for polishing a portion having a small thickness to be polished. This makes it possible to polish relatively thick portions to be polished and relatively small portions to be polished, and to perform appropriate polishing in accordance with the profile (film thickness distribution) of the surface to be polished of the object to be polished. Becomes possible.
  • the present invention is suitably used for a dresser for dressing a surface of a polishing cloth stuck on an upper surface of a polishing table in a polishing apparatus for polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer in a flat and mirror-like manner.

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Description

明 細 書 ポリッシング装置 ' 技術分野
本発明は、 半導体ウェハなどの研磨対象物を平坦かつ鏡面状に研磨す るポリツシング装置、 特に、 ポリヅシング装置における研磨テーブルの 上面に貼付された研磨布の表面のドレッシングを行なう ドレッサーを備 えたポリヅシング装置に関するものである。 背景技術
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。 特に線幅が 0 . 5 111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。 このような半導体ウェハの表面を平坦化する一手 段として、 化学機械研磨 （C M P ) を行なうポリツシング装置が知られ ている。
半導体ウェハ表面、 特に半導体ウェハの上面に形成されたデバイスパ 夕一ンを研磨し平坦化するポリッシング装置においては、 研磨テーブル の上面に貼られた研磨布として、 従来、 不織布からなる研磨布を用いて いた。 しかし、 近年、 I Cや L S Iの集積度が高くなるに従って、 研磨 後のデバイスパターン研磨面の段差をより小さくすることが要望されて いる。 デバイスパターン研磨面における段差の小さな研磨の要望に応え るため、 研磨布には硬い材質のもの、 例えば発泡ポリウレタンからなる 研磨布を用いるようになつてきた。
この種のポリ ツシング装置は、 図 2 1に示すように、 上面に研磨布 (研磨パ ド） 4 0 0を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル 4 0 2 と、 研磨対象物である半導体ウェハ等の基板 Wをその被研磨面を研磨テ —ブル 4 0 2に向けて保持する トップリング 4 0 4とを備えている。 こ のようなポリ ツシング装置を用いて半導体ゥェハ Wの研磨処理を行なう 場合には、 研磨テーブル 4 0 2と トップリング 4 0 4とをそれぞれ自転 させ、 研磨テーブル 4 0 2の上方に設置された砥液ノズル 4 0 6より砥 液を供給しつつ、 トップリング 4 0 4により半導体ウェハ Wを一定の圧 力で研磨テーブル 4 0 2の研磨布 4 0 0に押圧する。 砥液ノズル 4 0 6 から供給される砥液は、 例えばアル力リ溶液にシリ力等の微粒子からな る砥粒を懸濁したものを用い、 アルカリによる化学的研磨作用と、 砥粒 による機械的研磨作用との複合作用である化学的 ·機械的研磨によって 半導体ウェハ Wが平坦かつ鏡面状に研磨される。
研磨布 4 0 0に半導体ウェハ Wを接触させて、 研磨テ一ブル 4 0 2を 回転することによりポリ ツシングを行なうと、 研磨布 4 0 0には、 砥粒 や研磨屑が付着し、 研磨布 4 0 0の特性が変化して研磨性能が劣化して くる。 このため、 同一の研磨布 4 0 0を用いて半導体ウェハ Wの研磨を 繰り返すと、 研磨速度の低下、 又は研磨ムラが生じるなどの問題がある c そこで、 半導体ウェハの研磨前後、 又は最中に研磨布 4 0 0の表面状態 を回復する ドレッシング （目立て） と称するコンディショニングが行わ れている。
研磨布のドレツシングを行なう場合には、 ポリ ッシング装置に ドレッ サ一 4 0 8を設け、 研磨する半導体ウェハ Wの交換時などに、 このドレ ヅサー 4 0 8によって研磨布 4 0 0のドレヅシングを行なう。 即ち、 ド レッサー 4 0 8の下面に取り付けられたドレッシング部材を研磨テープ ル 4 0 2の研磨布 4 0 0に押圧しつつ、 研磨テ一ブル 4 0 2と ドレヅ サ — 4 0 8とをそれぞれ自転させることで、 研磨面に付着した砥粒ゃ切削 屑を除去すると共に、 研磨面全体の平坦化及び目立てが行なわれ、 研磨 面が再生される。
従来のポリヅシング装置における研磨布のドレヅシングに関して、 ポ リッシング装置は、 ダイヤモンド粒子を有する接触型のダイヤモンド ド レヅサ一、 ブラシを有する接触型のブラシドレッサー及び研磨布の表面 に流体ジエツ トを吹き付けて ドレッシングを行なう非接触型のドレッサ 一からなる群から選択された 1つのドレッサーを研磨布の性状に応じて 備えていた。
しかし、 研磨布のドレッシングにおいて、 研磨に使用する前の初期表 面調整には、 研磨布の表面を薄く削り取るためのドレッサーを用い、 ポ リ ヅシング途中では研磨布に詰まったスラリー （砥液） の凝集物、 又は 研磨屑を除去するためのドレッサーを用いるというように、 別々のドレ ッサーを用いる必要が出てきた。 研磨布に詰まったスラリー （砥液） の 凝集物、 又は研磨屑を除去しないと、 研磨布に砥粒ゃ研磨屑が付着し研 磨機能が低下したり、 半導体ウェハの研磨面にスクラツチが入ったりし て、 歩留まりを悪化させる可能性が高い。 このため、 従来のポリ ヅシン グ装置においては、 異なる ドレッシング部材を備えた 2つ以上のドレツ サーを必要に応じて取り替える必要があり、 その作業が煩雑であり、 ひ いては半導体ウェハのスループヅ トを低下させるという問題点があつた < また、 従来のポリツシング装置において、 配置上の制約から トツプリ ングュニヅ トと ドレヅシングュニヅ トが近接している場合や、 1つのテ —ブル上で複数のトヅプリングュニ ヅ トと ドレツシングュニ ヅ トが干渉 する配置となる場合に、 トップリングが研磨を行なわずに待避位置に待 避しているときにしかドレヅシングができず、 結果的にドレヅシング中 は研磨ができず、 単位時間当たりに研磨できる半導体ウェハの枚数が少 ないという問題点があった。
また、 半導体ウェハの表面に形成される薄膜は、 成膜の際の方法や装 置の特性により、 半導体ウェハの半径方向の位置で膜厚が異なる。 即ち、 半径方向に膜厚分布を持っている。 また、 このような膜厚分布は、 成膜 の方法や成膜装置の種類によって異なる。 即ち、 膜厚の厚い部分の半径 方向の位置やその数、 及び膜厚の薄い部分と厚い部分との膜厚の差は、 成膜の方法や成膜装置の種類により異なっている。
しかしながら、 上述した従来のドレッサ一では研磨面全体を均一にド レッシングするため、 研磨面全体が同じように再生され、 研磨面全体が 同じ研磨力を持つこととなる。 従って、 従来のドレヅサ一によって研磨 面を再生した後、 半導体ウェハの全面を均等に押圧して研磨すると、 半 導体ウェハの全面で研磨レートが一定となる。'このため、 上述した膜厚 分布に適合した研磨を行なうことができず、 膜厚の薄い部分では過研磨 が、 膜厚の厚い部分では研磨不足が生ずる場合があった。 発明の開示 .
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、 半導体ウェハの研磨に 用いる研磨布の研磨性能を良好に保ち半導体ウェハの歩留まり及び生産 性を高めることができる ドレッシングュニッ トを備えたポリッシング装 置及び該ポリツシング装置における研磨布のドレッシング方法を提供す ることを第 1の目的とする。
上述した第 1の目的を達成するため、 本発明の一態様は、 研磨面を有 する研磨テーブルと トップリングとを有し、 上記研磨テーブルと トヅプ リングとの間に研磨対象物を介在させて、 所定の圧力で押圧することに よって研磨対象物を研磨するポリ ッシング装置において、 研磨布の表面 に接触して上記研磨面のドレヅシングを行なう少なく とも 2個のドレヅ シングュニヅ トを備えたことを特徴とするものである。
また、 本発明の好ましい一態様は、 上記少なく とも 2個のドレッシン グュニッ トのドレッサ一は、 それぞれ異なる.ドレッシング部材を備える ことを特徴とする。
更に、 本発明の好ましい一態様は、 研磨対象物より径の大きな ドレツ サ一を備えたドレッシングュニッ トを少なく とも 1個と、 研磨対象物よ り径の小さなドレッサ一を備えた ドレッシングュニッ トを少なく とも 1 個備えていることを特徴とする。
また、 本発明の好ましい一態様は、 前記研磨対象物より径の小さな ド レヅサ一を備えたドレ ヅシングュニヅ トにおいて、 ドレヅシング中に摇 動することを特徴とする。
また、 本発明の他の一態様は、 ポリ ツシング装置における研磨布のド レッシングを行なう ドレッシング方法において、 研磨布を研磨に使用す る前の初期表面調整には、 ダイヤモン ド ドレッサー又は S i C ドレヅサ 一を有する ドレッシングュニッ トを用い、 研磨対象物をポリ ッシングす るポリ ヅシング工程間に行なう ドレヅシングには、 ブラシドレッサーを 有する ドレッシングュニヅ トを用いることを特徴とするものである。 更に、 本発明の他の一態様は、 ポリ ツシング装置における研磨布のド レッシングを行なう ドレッシング方法において、 研磨布を研磨に使用す る前の初期表面調整には、 ダイヤモン ド ドレッサー又は S i C ドレッサ 一を有する ドレッシングュニッ トを用い、 研磨対象物をポリ ヅシングす るポリ ヅシング工程間に行なう ドレッシングには、 初めに上記ダイヤモ ン ド ドレッサー又は S i C ドレッサーを有する ドレッシングュニッ トを 用い、 その後、 ブラシ ドレッサーを有する ドレッシングユニッ トを用い ることを特徴とするものである。
また、 本発明の更なる他の一態様は、 ポリ ヅシング装置における研磨 対象物のポリ ヅシング中に行なう ドレヅシングにおいて、 研磨対象物よ り径の小さなドレヅサーを備えた ドレヅシングュニッ トを摇動させなが ら ドレツシングを行ない、 トップリング待避後、 研磨対象物より径の大 きな ドレッサーを備えたドレツシングュニッ トを用いて ドレッシングを 行なうことを特徴とする。
本発明によれば、 ダイヤモンド粒子を有する接触型のダイヤモン ド ド レヅサ一、 ブラシを有する接触型のブラシドレッサ一の取り替え作業を 必要とせず、 適宜組み合わせて研磨布のドレッシングを行なうことが可 能になる。
本発明は、 半導体ウェハ等の研磨対象物の表面に形成された薄膜の膜 厚分布に対応して研磨を行なうことができ、 研磨後の膜厚の均一性を得 ることができるポリ ツシング装置を提供することを第 2の目的とする。 上述した第 2の目的を達成するため、 本発明は、 研磨面を有する研磨 テーブルと、 該研磨テ一ブルの研磨面に研磨対象物を押圧する トップリ ングとを備え、 上記研磨テーブルの研磨面に研磨対象物を押圧して該研 磨対象物を研磨するポリ ヅシング装置において、 上記研磨テーブルの研 磨面の目立てを行なう ドレッサーを備え、 上記ドレッサーは、 上記研磨 対象物の被研磨面内の所定位置を研磨するために用いられる研磨面の領 域を、 該被研磨面内の所定位置における研磨すべき膜厚に応じて目立て することを特徴とする。
また、 本発明の他の態様は、 研磨面を有する研磨テーブルと、 該研磨 テーブルの研磨面に研磨対象物を押圧する トツプリングとを備え、 上記 研磨テーブルの研磨面に研磨対象物を押圧して該研磨対象物を研磨する ポリッシング装置において、 上記研磨テ一ブルの研磨面の目立てを行な う ドレッサーと、 上記ドレッサーを上記研磨テーブルの研磨面上で移動 させる移動機構、 上記ドレッサーを回転させる回転機構、 上記ドレヅサ 一を上記研磨テーブルの研磨面に押圧する押圧機構のうち少なく とも 1 つと、 上記研磨対象物の被研磨面内の所定位置を研磨するために用いら れる研磨面の領域において、 該被研磨面内の所定位置における研磨すベ き膜厚に応じて、 上記移動機構による上記ドレッサーの移動速度、 上記 回転機構による上記ドレッサーの回転速度、 上記押圧機構による上記ド レッサ一の押圧荷重のうち少なく とも 1つを制御する制御装置とを備え たことを特徴とする。
本発明によれば、 研磨面の領域内でドレッシングされる領域を任意に 変更することができるので、 研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨するため に用いられる研磨面を、 研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨するために用 いられる研磨面よりも多く ドレッシングし目立てすることが可能となる, これにより、 研磨すべき膜厚の厚い部分を相対的に多く、 薄い部分を相 対的に少なく研磨することができ、 研磨対象物の被研磨面のプロフアイ ル （膜厚分布） に応じた適切な研磨が可能となる。 また、 本発明の好ましい一態様は、 上記ドレッサーが上記研磨対象物 よりも径の小さなドレッサーであることを特徴とする。 更に、 上記ドレ ッサ一が、 研磨中に上記研磨面の目立てを行なうことを特徴とする。 更 にまた、 上記ドレッサーを洗浄する洗浄槽を備えたことを特徴とする。 また、 本発明の好ましい一態様は、 上記研磨対象物の被研磨面におけ る研磨すべき膜厚を測定する膜厚測定器を備えたことを特徴とする。 こ のような構成とすることで、 膜厚測定器により測定された実際の研磨対 象物の被研磨面のプロファイルが得られるため、 各研磨対象物の実際の プロファイルに応じたより適切な研磨が可能となる。
本発明の他の一態様においては、 上記研磨対象物が押圧される研磨面 の略全面を目立てする第 2のドレッサーを更に備えたことを特徴とする < 好ましくは、 この第 2のドレッサーを上記研磨対象物よりも径の大きな ドレッサーとし、 第 2のドレッサ一によつて上記研磨対象物が押圧され る研磨面の略全面を目立てする。 これにより、 研磨面の凸起部を選択的 に除去して研磨面の平坦化を行なうことができる。 即ち、 研磨中におけ る ドレッシングによって目立てを多く した部分は早く削れてしまうため- 研磨後の研磨面の表面には凹凸ができるが、 上記第 2のドレツサ一によ る ドレッシングによって、 このうちの凸起部のみを削り落とすことがで きるので、 研磨面の表面を平坦化することができる。
更に、 本発明の他の一態様は、 上記第 2のドレッサーが、 上記研磨面 が局所的に減耗した場合に該研磨面の略全面を目立てすることを特徴と する。 このような構成により、 例えば、 他方のドレッサ一によるドレヅ シングによって研磨テーブルの研磨面が局所的に減耗した場合において も、 第 2のドレヅサ一によって研磨面の状態をリセヅ トすることができ るので、 その後の研磨をより正確にすることができる。 また、 本発明の更なる他の一態様は、 研磨面を有する研磨テ一ブルと、 該研磨テーブルの研磨面に研磨対象物を押圧するトップリングとを備え、 上記研磨テーブルの研磨面に研磨対象物を押圧して該研磨対象物を研磨 するポリッシング装置において、 上記研磨対象物の研磨中に上記研磨テ 一ブルの研磨面の目立てを行なう第 1のドレッサーと、 上記研磨対象物 が研磨されていないときに上記研磨テ一ブルの研磨面の目立てを行なう 第 2のドレツサーとを一体化したドレツシングュニヅ トを備えたことを 特徴とする。 これにより、 目的の異なる 2つのドレッサーを一体化する ことができるので、 設備の省スペース化を図ることが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施形態におけるポリッシング装置の全体構 成を示す平面図である。
図 2は、 図 1の I I— I I線矢視図である。
図 3 A乃至図 3 Cは、 ダイヤモンド ドレヅサ一を備えたドレッシング ユニッ トにおける ドレッサーの詳細構造を示す図であり、 図 3 Aは底面 図、 図 3 Bは図 3 Aの a— a線断面図、 図 3 Cは図 3 Bの b部分の拡大 図である。
図 4 A及び図 4 Bは、 ブラシドレヅサ一を備えたドレツシングュニ ヅ トにおけるドレッサーの詳細構造を示す図であり、 図 4 Aは底面図、 図 4 Bは図 4 Aの b— b線断面図である。
図 5 A及び図 5 Bは、 図 1に示すポリッシング装置を用いたポリッシ ング工程とドレッシング工程の一連の工程を示すタイミングチヤ一トで ある。 図 6は、 本発明の第 2の実施形態に係るポリッシング装置の全体構成 を示す平面図である。
図 7は、 図 6の VI I— VI I線矢視図である。
図 8は、 図 6に示すポリッシング装置を用いたポリッシング工程と ド レヅシング工程の一連の工程を示すタイ ミングチヤ一トである。
図 9は、 大小のドレッサ一が設けられた図 6乃至図 7に示す実施例の 変形例を示す正面図である。
図 1 0は、 本発明の第 3の実施形態におけるポリッシング装置を模式 的に示す平面図である。
図 1 1は、 本発明の第 3の実施形態におけるポリツシング装置の研磨 部の要部を模式的に示す縦断面図である。
図 1 2は、 図 1 0の研磨部の概略を示す平面図であり、 研磨布の初期 表面の調整を行なうときの状態を示している。
図 1 3は、 図 1 0の研磨部の概略を示す平面図であり、 トップリング による研磨中の状態を示している。
図 1 4は、 図 1 1の研磨部の一連の動作例を示すタイミングチャート である。
図 1 5は、 図 1 1の研磨部の一連の動作例を示すタイミングチヤ一ト である。
図 1 6は、 図 1 1の研磨部の一連の動作例を示すタイミングチヤ一ト である。
図 1 7は、 図 1 1の研磨部の一連の動作例を示すフローチャートであ る o
図 1 8は、 本発明の第 4の実施形態におけるポリッシング装置の研磨 部の要部を模式的に示す縦断面図である。
図 1 9は、 本発明の第 4の実施形態におけるポリッシング装置の研磨 部の概略を示す平面図であり、 研磨布の初期表面の調整を行なうときの 状態を示している。
図 2 0は、 本発明の第 4の実施形態におけるポリヅシング装置の研磨 部の概略を示す平面図であり、 トップリングによる研磨中の状態を示し ている。
図 2 1は、 従来のポリッシング装置を模式的に示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係るポリッシング装置の第 1の実施形態を図 1乃至図 5 Bを参照して説明する。 図 1及び図 2は本発明に係るポリヅシング装 置の全体構成を示す図であり、 図 1は平面図、 図 2は図 1の I I一 I I線矢 視図である。 図 1及び図 2に示すように、 ポリヅシング装置は、 研磨テ —ブル 1と、 半導体ウェハ 2を保持しつつ研磨テ一ブル 1に押しつける トップリング 3を有したトップリングユニッ ト 4とを備えている。 上記 研磨テーブル 1はモ一夕 1 5に連結されており、 矢印で示すようにその 軸心回りに回転可能になっている。 また研磨テーブル 1の上面には研磨 布 5が貼られている。
トップリングュ二ッ ト 4は揺動可能になっており、 半導体ウェハ 2を 受け渡すためのプッシヤー 1 6の上方の受け渡し位置と、 研磨テーブル 1上の研磨位置と、 待機又は待避位置とにトップリング 3を配置するよ うになつている。 ト ヅプリング 3は、 モ一夕及び昇降シリンダに連結さ れている （図示せず） 。 これによつて、 ト ヅプリング 3は矢印で示すよ うに昇降可能かつその軸心回りに回転可能になっており、 半導体ウェハ 2を研磨布 5に任意の圧力で押圧することができる。 また、 半導体ゥェ ハ 2は、 トツプリング 3の下端面で真空等によって吸着されるようにな つている。 なお、 トップリング 3の下部外周部には、 半導体ウェハ 2の 外れ止めを行なうガイ ドリング 6が設けられている。 また、 研磨テ一ブ ル 1の上方には砥液供給ノズル （図示せず） が設置されており、 砥液供 給ノズルによって研磨テーブル 1上の研磨布 5に研磨砥液が供給される ようになつている。
ポリヅシング装置は、 ダイャモンド ドレヅサー 7を備えたドレツシン グュニヅ ト 8と、 ブラシドレッサー 1 1を備えたドレッシングユニッ ト 1 4とを備えている。 ドレッシングュニヅ ト 8及びドレヅシングュニヅ ト 1 4は、 共に揺動可能になっており、 ドレヅサー 7 , 1 1を研磨テ一 ブル 1上のドレッシング位置と、 待機又は待避位置とにそれぞれ配置す るようになっている。 ドレヅサ一 7は回転用のモ一夕 1 7と昇降用のシ リンダ 1 8とに連結されており、 矢印で示すように昇降可能かつその軸 心回りに回転可能になっている。 ドレヅサ一 1 1も ドレヅサー 7と同様 の機構により昇降可能かつその軸心回りに回転可能になっている。
図 3 A乃至図 3 Cはドレッシングユニッ ト 8におけるダイヤモンド ド レッサーの詳細構造を示す図であり、 図 3 Aは底面図、 図 3 Bは図 3 A の a— a線断面図、 図 3 Cは図 3 Bの b部分の拡大図である。
図 3 A乃至図 3 Cに示すように、 ダイヤモンドドレッサー 7は円板状 で、 下面の周縁部に所定の幅で微粒のダイヤモンドを電着させる帯状の 凸部 9 aが形成されてなる ドレヅサ一本体 9を備え、 凸部 9 aの表面に 微粒のダイヤモンドを電着させて形成したダイヤモンド電着リング 1 0 を設けている。 研磨テーブル 1及びドレッサー 7を回転させ、 更に純水 等のドレッシング液、 場合によっては研磨砥液をノズル （図示せず） か ら研磨布 5の回転中心付近に向けて供給した状態で、 ダイヤモンド電着 リング面を研磨布の表面に接触させ、 研磨布の表面を薄く削り取り ドレ ヅシングを行なう。 ダイヤモンド電着リング 1 0は凸部 9 aの表面に微 粒のダイヤモンドを付着させ、 ダイヤモンド付着部にニッケルメツキを 施すことにより、 ニッケルメツキ層により微粒のダイャモンドを固着し た構造である。
本ドレヅサ一の寸法構成は、 一例としてドレッサ一本体の直径が 2 5 0 m mで、 その下面の周縁部に幅 8 m mのダイヤモンドが電着された扇 形の部材を複数個 （図 3 Aでは 8個） 配設し、 リング状に形成したもの である。 ドレッサー本体の直径は、 研磨対象物である半導体ウェハの直 径 （ 2 0 0 m m ) に対して大きくなつており、 半導体ウェハの研磨時は、 研磨布のドレッシングされた面が半導体ウェハの研磨中に用いられる研 磨面の領域よりも大きくなるように、 テーブル半径方向の内周側及び外 周側に余裕を持つようになつている。 なお、 ダイヤモンド電着リングを 備えたダイヤモンドドレッサーに代えて複数の S i Cセクタ一からなる リングを使用した S i C ドレヅサ一としてもよい。 この場合、 S i C ド レッサーは、 図 3 A乃至図 3 Cに示す構造と同様のものであり、 表面に 数十// mの角錐状の多数の突起を有するものである。
図 4 A及び図 4 Bはドレツシングュニ ヅ ト 1 4におけるブラシドレヅ サ一の詳細構造を示す図であり、 図 4 Aは底面図、 図 4 Bは図 4 Aの b —b線断面図である。 プラシドレッサ一 1 1は円板状で、 下面全面にプ ラシ 1 2を備えるドレッサ一本体 1 3を備えている。 研磨テーブル 1及 びドレッサー 1 1を回転させ、 更に純水等のドレッシング液、 場合によ つては研磨砥液をノズル （図示せず） から研磨布 5の回転中心付近に向 けて供給した状態で、 ブラシ面を研磨布面に接触させ、 研磨布上のスラ リー （砥液） の凝集物、 及び研磨屑を取り除く ドレッシングを行なう。 本ドレッサーの寸法構成は、 一例としてドレッサー本体の直径が 2 3 8 m mで、 その下面全面に毛足各 7 m mのナイロンブラシを備えたもの である。 ドレッサー本体の直径は、 研磨対象物である半導体ウェハの直 径 （ 2 0 0 m m ) に対して大きくなつており、 半導体ウェハの研磨時は、 研磨布のドレッシングされた面が半導体ウェハの研磨中に用いられる研 磨面の領域に対してテーブル半径方向の内周側及び外周側に余裕を持つ ようになつている。
図 5 A及び図 5 Bは図 1に示す構成のポリッシング装置を使用して半 導体ウェハを処理する一連のポリッシング工程と ドレッシング工程につ いての時系列上の動作関係を示す図である。
図 5 Aに示す例においては、 研磨布の研磨に使用する前の初期表面調 整には、 ダイャモン ド ドレヅサ一 7を有したドレヅシングュニッ ト 8 ( 図 1参照） を用いて研磨布表面を薄く削り取ることによる目粗しを行な レ、、 その後、 半導体ウェハ 2のポリツシングをトップリング 3を用いて 行なう （図 2参照） 。 そして、 ポリヅシング工程間にはブラシドレヅサ 一 1 1を有したドレッシングュニ ヅ ト 1 4 (図 1参照） を用いてドレヅ シングを行なう。
図 5 Bに示す例においては、 研磨布の研磨に使用する前の初期表面調 整には、 ダイヤモンドドレッサ一 7を有したドレッシングュニヅ ト 8を 用いて研磨布表面を薄く削り取ることによる目粗しを行ない、 その後、 半導体ウェハ 2のポリ ッシングを トップリング 3を用いて行なう。 そし て、 ポリ ヅシング工程間には 2段階のドレッシングを行なう。 即ち、 初 めにダイヤモン ド ドレッサー 7を有した ドレッシングュニッ ト 8を用い て ドレッシングを行ない、 次にブラシドレッサー 1 1を有した ドレツシ ングュニッ ト 1 4を用いて ドレッシングを行なう。 ，
図 5 A及び図 5 Bに示すように、 本発明のポリ ッシング装置によれば、 研磨布の研磨に使用する前の初期表面調整には、 ダイヤモン ド ドレッサ 一 7を有した ドレッシングュニッ ト 8を用いて研磨布表面を薄く削り取 ることによる目粗しを行ない、 その後、 半導体ウェハ 2のポリ ヅシング を トヅプリング 3を用いて行なう （図 2参照） 。 そして、 ポリ ツシング 工程間にはダイヤモン ド ドレ ヅサ一 7を有したドレツシングュニッ ト 8 を用いたドレッシングとブラシドレッサ一 1 1を有した ドレツシングュ ニッ ト 1 4を用いたドレッシングとを適宜組み合わせることもできる。 本実施形態においては、 ドレヅシングュニヅ ト 8及び 1 4に用いる ド レヅサ一として、 ダイヤモン ド粒子を有する接触型のダイヤモン ド ドレ ヅサ一、 ブラシを有する接触型のブラシドレヅサ一を示したが、 更に研 磨布の表面に流体ジエツ トを吹き付けて ドレッシングを行なう非接触型 のドレッサーをも含む群から選択されたドレッサーを各々使用すること も可能である。 更に、 3個のドレッシングユニッ ト又はドレッサーを備 えることも可能である。 また、 本実施形態における ドレッシングュニッ トの各々に用いる ドレツシング液として純水を適用したが、 機械的ドレ ッシング作用の他に化学的な ドレッシング効果を得るために、 酸、 アル カリ又は界面活性剤等の薬液を使用してもよい。 更に、 研磨テーブル 1 の研磨面は研磨布又は砥石のいずれでもよい。 以上説明したように、 本発明の第 1の実施形態によれば、 研磨布表面 のドレヅシングに用いる ドレヅサ一として、 ダイヤモンド粒子を有する 接触型のドレッサー及びブラシを有する接触型のドレッサーを備え、 即 ち、 ドレッシングユニッ トを少なく とも 2個備えるため、 これらの取り 替え作業を必要とせず、 選択された少なく とも 2個のドレッサーを適宜 組み合わせて最適な研磨布のドレッシングを行なうことが可能である。 次に、 本発明に係るポリ ッシング装置の第 2の実施形態を図 6乃至図 8を参照して説明する。
図 6及び図 7は、 本発明に係るポリ ッシング装置の第 2の実施形態を 示す図であり、 図 6は平面図、 図 7は図 6の VI I— VI I線矢視図である。 図 6及び図 7において、 符号 1 0 1は研磨テーブル、 符号 1 0 3は ト ヅ プリ ング 1 0 2を有する トップリングュニヅ ト、 符号 1 0 5は研磨対象 物の半導体ウェハ 1 1 1より径の大きな ドレッサー 1 0 4を備えた ドレ ッシングュニッ ト、 符号 1 0 7は研磨対象物の半導体ウェハ 1 1 1 より 径の小さなドレヅサ一 1 0 6を備えたドレヅシングュニヅ トである。 ド レッサー 1 0 6はガイ ドレール 1 0 8に沿って往復移動可能になってい る。 研磨テーブル 1 0 1に隣接して トップリング 1 0 2へ半導体ウェハ を受け渡すためのプヅシヤー 1 0 9が設置されている。 ここで ドレッサ — 1 0 4は、 ト ヅプリング 1 0 2を用いた半導体ウェハ 1 1 1のポリ ッ シング中における ドレツシングを行なえないが、 ドレヅサ一 1 0 6は、 トヅプリング 1 0 2を用いた半導体ウェハ 1 1 1のポリ ヅシング中にお ける ドレッシングを行なうようになつている。 即ち、 ドレッサ一 1 0 6 の稼働範囲はトップリング 1 0 2の稼働範囲と干渉しないようになって いる。 また、 研磨テーブル 1 0 1の研磨面は研磨布又は砥石のいずれで もよい。
図 6及び図 7において、 ドレヅシングュニッ ト 1 0 5は回動可能にな つており、 ドレッサー 1 0 4を研磨テーブル 1 0 1上のドレヅシング位 置と待機位置とに配置するようになつている。 ドレッサ一 1 0 4は回転 用モータ 1 1 5と昇降用シリンダ 1 1 6とに連結されており、 矢印で示 すように昇降可能かつその軸心回りに回転可能になっている。 トップリ ング 1 0 2は回転用モータ及び昇降用シリンダ （図示せず） 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りに回転可能になつ ている。 これによつて半導体ウェハ 1 1 1を任意の圧力で押圧するよう になっている。 また、 研磨対象物である半導体ウェハ 1 1 1はトツプリ ング 1 0 2の下端面に真空等によって吸着されるようになっている。 な お、 トヅプリング 1 0 2の下部外周部には、 半導体ウェハ 1 1 1の外れ 止めを行なうガイ ドリング 1 1 2が設けられている。 また、 研磨テープ ル 1 0 1の上方には砥液供給ノズル （図示せず） が設置されており、 砥 液供給ノズルによって研磨テーブル 1 0 1上の研磨布 1 1 0に研磨砥液 が供給されるようになっている。 図 7において、 符号 1 1 3 , 1 1 4は、 それぞれダイヤモンド電着リングであり、 即ち、 ドレッサー 1 0 4 , 1 0 6はいずれもダイヤモンドドレッサーで構成されている。 しかし、 ド レヅサ一 1 0 4 , 1 0 6にブラシドレヅサ一を用いてもよい。
ドレヅシングュニ ヅ ト 1 0 7はガイ ドレール 1 0 8に沿って往復動す ることによって研磨テーブル 1 0 1上で摇動可能になっており、 研磨布 の表面の半導体ウェハ研磨面を揺動してドレッシングするようになって いる。 ドレッサー 1 0 6は回転用モー夕 1 1 7及び昇降用シリンダ 1 1 8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りに回 転可能になっている。
図 8は、 図 6に示す構成のポリッシング装置を使用して半導体ウェハ を処理する一連のポリヅシング工程と ドレヅシング工程についての時系 列上の動作関係を示す図である。 研磨布 1 1 0の研磨に使用する前の初 '期表面調整は、 ダイヤモンド粒子を有しかつ研磨対象物より径の大きな ダイャモンド ドレヅサー 1 0 4を備えたドレ ツシングュニヅ ト 1 0 5を 用いて行なう。 研磨布の初期表面調整の終了後、 トップリング 1 0 2は プッシヤー （ウェハ受け渡し装置） 1 0 9で半導体ウェハを受け取り、 研磨テーブル 1 0 1上の研磨位置に移動する。 半導体ウェハ 1 1 1のポ リヅシング中にドレヅシングを行なう場合、 研磨テーブル 1 0 1が小さ いため、 ダイヤモンド粒子を有しかつ研磨対象物より径の小さなダイヤ モンドドレ ヅサー 1 0 6を備えたド レ ヅシングュニッ ト 1 0 7を揺動さ せながら ド レ ヅシングを行なう。 ポリヅシング終了後、 トヅプリング 1 0 2はプヅシヤー （ウェハ受け渡し装置） 1 0 9の上方へ揺動後、 ダイ ャモンド粒子を有しかつ研磨対象物より径の大きなダイヤモンドドレッ サ一 1 0 4を備えたドレヅシングュニヅ ト 1 0 5を用いて研磨布 1 1 0 のドレッシングを行なう。 なお、 半導体ウェハ 1 1 1のポリツシング中 におけるドレツシングュニッ ト 1 0 7のドレツシング時間は任意に選択 できる。
.図 9は、 大小のドレッサーが設けられた図 6及び図 7に示す実施形態 の変形例を示す正面図である。 図 9においては、 大径のドレッサ一は示 さず、 小径のダイヤモンド ドレッサ一のみを示す。 図 9に示すように、 研磨テーブル 1 0 1の中心を通り、 直径方向に延びる小径のドレヅサ一 1 0 6の先端に接触センサ 1 2 0が取り付けられている。 小径のドレヅ サ一 1 0 6を研磨テーブル 1 0 1の直径に沿って往復動させることによ り、 接触センサ 1 2 0により、 研磨面 （研磨布 1 1 0の上面） の半径方 向の凹凸である研磨布のプロファイル （表面のうねり） が測定できる。 測定された研磨テーブルの半径方向における研磨布の凹凸を修正するよ うに、 小径のダイャモンド ドレッサ一 1 0 6で局部的にドレツシングを 行なうことができる。 小径のダイヤモンド ドレヅサ一 1 0 6で研磨面の 平坦化を行った後、 図 7に示すダイャモンド電着リング 1 1 .3をブラシ に代えた大径のブラシドレッサー 1 0 4で、 研磨面表面の研磨屑及び残 留した砥粒を除去する。 もしくは、 大径のドレッサー 1 0 4を図 7と同 様に研磨面の平坦化のためにダイヤモンド ドレッサーで構成し、 小径の ドレッサー 1 0 6を研磨屑及び残留した砥粒除去用のブラシドレッサー としてもよい。 また、 研磨テーブル 1 0 1の研磨面は研磨布又は砥石で もよい。
図 9においては、 ドレヅシングュニッ ト 1 0 7を往復動させる機構が 示されている。 即ち、 ドレッシングュニヅ ト 1 0 7は、 ボールネジ 1 2
1をドレヅサースライダ用モー夕 1 2 2により正逆回転することにより 往復動するように構成されている。 符号 1 2 3は、 ドレヅシングュニヅ ト 1 0 7の往復動を制御すると共にドレッサ一 1 0 6の押圧力を制御す る制御部である。
以上説明したように、 本発明の第 2の実施形態によれば、 研磨対象物 より径の小さなドレッサーを少なく とも 1個と、 研磨対象物より径の大 きなドレッサーを少なくとも 1個備えることによって、 小さなドレッサ 一を用いて研磨中にドレッシングを行なうことができ、 単位時間当たり に研磨できる半導体ウェハの枚数が増える。 従って、 半導体デバイスの 製造に本発明を適用した場合には、 製造の歩留まりが良く、 かつ生産性 が向上する。 更に 1個の小さなドレッサーを備えることにより、 大きな ドレッサ一の個数が減少し、 装置の省スペース化を図ることができる。 次に、 本発明に係るポリッシング装置の第 3の実施形態について図 1 0乃至図 1 7を参照して詳細に説明する。
図 1 0は本実施形態におけるポリッシング装置を模式的に示す平面図 である。
図 1 0に示すように、 本発明に係るポリッシング装置には、 全体が長 方形をなす床上のスペースの一端側に一対の研磨部 2 O l a, 2 0 1 b が左右に対向.して配置され、 他端側にそれそれ半導体ゥェハ収納用力セ ヅ ト 2 0 2 a， 20 2 bを載置する一対のロード · アンロードュニ ヅ ト が配置されている。 研磨部 2 O l a, 2 0 1 bとロード ' アン口一ドュ ニッ トとを結ぶ線上には、 半導体ウェハを搬送する搬送ロボッ ト 2 04 a, 2 04 bが 2台配置されて搬送ラインが形成されている。 この搬送 ラインの両側には、 それぞれ 1台の反転機 2 0 5， 2 0 6とこの反転機 2 0 5 , 2 0 6を挟んで 2台の洗浄機 2 0 7 a , 2 0 7 b , 2 0 8 a, 2 0 8 bとが配置されている。
2つの研磨部 2 0 1 a, 2 0 1 bは、 基本的に同一の仕様の装置が搬 送ラインに対称に配置されており、 それぞれ、 上面に研磨布が貼付され た研磨テーブル 2 1 1と、 研磨対象物である半導体ウェハを真空吸着に より保持し、 これを研磨テーブル 2 1 1に押圧して研磨するトヅプリン グュニヅ ト 2 1 2と、 研磨テーブル 2 1 1上の研磨布の目立て （ドレヅ シング） を行なう ドレヅシングュニ ヅ ト 2 1 3とを備えている。 また、 研磨部 2 O l a, 2 0 1 bには、 それぞれの搬送ライン側に、 半導体ゥ ェハをトヅプリングュニヅ ト 2 1 2との間で授受するプヅシヤー 2 1 4 が設けられている。
搬送ロボッ ト 2 04 a, 2 04 bは、 水平面内で屈折自在な関節ァー ムを有しており、 それぞれ上下に 2つの把持部をドライフィンガーとゥ ェ ヅ トフィンガーとして使い分けている。 本実施形態では 2台のロボヅ トが使用されるので、 基本的に第 1ロボッ ト 2 04 aは反転機 2 0 5 , 2 0 6よりカセッ ト 2 0 2 a, 2 0 2 b側の領域を、 第 2ロボッ ト 2 0 4 bは反転機 2 0 5 , 2 0 6より研磨部 2 0 1 a, 2 0 l b側の領域を それぞれ受け持つ。
反転機 2 0 5 , 2 0 6は半導体ウェハの上下を反転させるもので、 搬 送ロボッ ト 2 04 a, 2 04 bのハンドが到達可能な位置に配置されて いる。 本実施形態では、 2つの反転機 2 0 5 , 2 0 6をドライ基板を扱 うものと、 ゥエツ ト基板を扱うものとに使い分けている。
各洗浄機 2 0 7 a, 2 0 7 b, 2 0 8 a, 2 0 8 bの形式は任意であ るが、 例えば、 研磨部 2 0 1 a, 2 0 1 b側はスポンジ付きのローラで 半導体ウェハの表裏両面を拭う形式の洗浄機 2 0 7 a, 2 0 7 bであり、 カセッ ト 2 0 2 a, 2 0 2 b側は半導体ウェハのェヅジを把持して水平 面内で回転させながら洗浄液を供給する形式の洗浄機 2 0 8 a, 2 0 8 bである。 後者は、 遠心脱水して乾燥させる乾燥機としての機能をも備 える。 洗浄機 2 0 7 a, 2 0 7 bにおいて、 半導体ウェハの 1次洗浄を 行なうことができ、 洗浄機 2 0 8 a, 2 0 8 bにおいて 1次洗浄後の半 導体ウェハの 2次洗浄を行なうことができる。
次に、 上述した研磨部の詳細を説明する。 図 1 1は図 1 0に示す研磨 部 2 0 1 aの要部を模式的に示す縦断面図、 図 1 2及び図 1 3は図 1 0 の研磨部 2 0 1 aの概略を示す平面図である。 なお、 以下では、 研磨部 2 0 1 aについてのみ説明するが、 研磨部 2 0 1 bについても研磨部 2 0 1 aと同様に考えることができる。
図 1 1に示すように、 研磨テーブル 2 1 1の研磨布 2 1 0の表面は研 磨対象物である半導体ウェハ Wと摺接する研磨面を構成している。 研磨 テーブル 2 1 1は、 テーブル軸 2 1 1 aを介してその下方に配置される モータ （図示せず） に連結されており、 研磨テーブル 2 1 1はそのテー ブル軸 2 1 1 a周りに回転可能となっている。
図 1 1乃至図 1 3に示すように、 研磨テーブル 2 1 1の上方には砥 液 ·水供給ノズル 2 1 5が配置されており、 この砥液 ·水供給ノズル 2 1 5からは研磨に使用する研磨砥液及びドレッシングに使用する ドレヅ シング液 （例えば、 水） が研磨布 2 1 0上に供給される。 また、 これら 砥液と水を回収する枠体 2 1 7が研磨テーブル 2 1 1の周囲に設けられ ており、 この枠体の下部に樋 2 1 7 aが形成されている。
また、 研磨テーブル 2 1 1の上方には、 窒素ガスと純水又は薬液とを 混合した液体を研磨布の研磨面に噴射するァトマィザ 2 1 6が配置され ている。 アトマイザ 2 1 6は、 窒素ガス供給源及び液体供給源に接続さ れる複数の噴射ノズル 2 1 6 aを備えている。 窒素ガス供給源からの窒 素ガス及び液体供給源からの純水又は薬液は、 図示しないレギユレ一夕 やエアオペレータバルブによって所定の圧力に調整され、 両者が混合さ れた状態でァトマィザ 2 1 6の噴射ノズル 2 1 6 aに供給される。
混合された窒素ガスと純水又は薬液は、 ①液体微粒子化、 ②液体が凝 固した微粒子固体化、 ③液体が蒸発した気体化 （これら①、 ②、 ③を霧 状化又はァトマイズという） された状態で、 アトマイザ 2 1 6の噴射ノ ズル 2 1 6 aから研磨布 2 1 0に向けて噴射される。 混合された液体が 液体微粒子化、 微粒子固体化、 気体化のいずれの状態で噴射されるかは、 窒素ガス及び/又は純水又は薬液の圧力、 温度、 又はノズル形状などに よって決定される。 従って、 レギユレ一夕などによって窒素ガス及び Z 又は純水又は薬液の圧力、 温度、 又はノズル形状などを適宜変更するこ とによって噴射される液体の状態を変更することができる。
トヅプリングュニヅ ト 2 1 2は、 回転可能な支軸 2 2 0と、 支軸 2 2 0の上端に連結される トヅプリングへヅ ド 2 2 1と、 ト ヅプリングへヅ ド 2 2 1の自由端から垂下するト ヅプリングシャフ ト 2 2 2と、 トップ リングシャフ ト 2 2 2の下端に連結される略円盤状のトヅプリング 2 2 3とから構成されている。 トップリング 2 2 3は、 支軸 2 2 0の回転に よる トヅプリングへヅ ド 2 2 1の揺動と共に水平方向に移動し、 図 1 0 の矢印 Aで示すように、 プヅシヤー 2 1 4と研磨布 2 1 0上の研磨位置 との間での往復運動が可能となっている。
また、 トップリング 2 2 3は、 ト ヅプリングシャフ ト 2 2 2を介して トップリングへッ ド 2 2 1の内部に設けられた図示しないモー夕及び昇 降シリンダに連結されており、 これにより昇降可能かつトップリングシ ャフ ト 2 2 2周りに回転可能となっている。 また、 研磨対象である半導 体ウェハ Wは、 トップリング 2 2 3の下端面に真空等によって吸着、 保 持されている。 これらの機構により、 トップリング 2 2 3は自転しなが らヽ その下面に保持した半導体ウェハ Wを研磨布 2 1 0に対して任意の 圧力で押圧することができる。
ドレヅシングュニヅ ト 2 1 3は、 研磨を行って劣化した研磨布 2 1 0 の表面を再生するもので、 研磨テーブル 2 1 1の中心に対してトップリ ングユニッ ト 2 1 2 とは反対側に配置されている。 図 1 1乃至図 1 3に 示すように、 本実施形態における ドレッシングュニヅ ト 2 1 3は、 2つ のドレツサ一、 即ち、 第 1 ドレヅサ一 2 3 9及び第 2 ドレッサー 2 3 3 を一体化して備えている。 後述するように、 第 1 ドレヅサ一 2 3 9は研 磨中に研磨布 2 1 0のドレヅシングを行なうため、 第 2 ドレヅサー 2 3 3は研磨前の研磨布 2 1 0の初期表面調整のための目粗しを行なうため にそれぞれ用いられる。
ドレッシングュニヅ ト 2 1 3は、 回転可能な支軸 2 3 0 と、 支軸 2 3 0の上端に連結される ドレヅサ一へヅ ド 2 3 1 と、 ドレヅサ一へヅ ド 2 3 1の自由端から垂下する ドレッサーシャフ ト 2 3 2 と、 ドレッサーシ ャフ ト 2 3 2の下端に連結される略円盤状の第 2 ドレッサー 2 3 3 とを 備えている。 第 2 ドレッサー 2 3 3は、 支軸 2 3 0の回転による ドレツ サーヘッ ド 2 3 1の揺動と共に水平方向に移動し、 図 1 0及び図 1 2の 矢印 Bで示すように研磨布 2 1 0上のドレッシング位置と研磨テーブル 2 1 1の外側の待機位置との間で往復運動が可能となっている。 更に、 第 2 ドレヅサ一 2 3 3は、 ドレッサ一シャフ ト 2 3 2を介して ドレヅサ 一へッ ド 2 3 1の内部に設けられた図示しないモ一夕及び昇降シリンダ に連結されており、 これにより昇降可能かつドレヅサ一シャフ ト 2 3 2 周りに回転可能となっている。 なお、 研磨テーブル 2 1 1の外側の待機 位置には、 第 2 ドレッサー 2 3 3を洗浄するための ドレッサ一洗浄槽 2 1 8が配置されている。
ここで、 第 2 ドレヅサ一 2 3 3は、 ドレヅシング部材としてペレヅ ト 及びリングタイプのダイャモン ド ドレヅサ一 2 3 4を備えている。 この ダイヤモンド ドレッサ一 2 3 4は、 第 2 ドレッサー 2 3 3の下面の周縁 部にダイヤモンド粒子等の粒状物が電着された円板の部材を複数個配設 したものである。 第 2 ドレッサー 2 3 3の直径は例えば 2 7 0 m mであ り、 研磨対象物である半導体ウェハ Wの直径 （ 2 0 0 m m ) よりも大き くなつている。 従って、 第 2 ドレッサ一 2 3 3により ドレッシングされ る研磨面の領域は、 半導体ウェハ Wの研磨に用いられる研磨面の領域よ りも大きくなつている。
ドレッサーヘッ ド 2 3 1の側部には支持部 2 3 5が固着されており、 支持部 2 3 5の先端には摇動モ一夕 2 3 6が固定されている。 揺動モ一 夕 2 3 6のモータシャフ ト 2 3 6 aには揺動アーム 2 3 7が連結されて おり、 揺動モー夕 2 3 6を回転駆動することによって揺動アーム 2 3 7 が揺動するようになっている。 この揺動モー夕 2 3 6は制御装置 2 5 0 に接続されており、 該制御装置 2 5 0によってモー夕速度 （揺動速度） が制御される。 摇動モ一夕 2 3 6は、 後述する第 1 ドレヅサ一 2 3 9を 研磨テーブル 2 1 1の研磨面上で移動させる移動機構を構成する。
揺動アーム 2 3 7の自由端側からはドレヅサ一シャフ ト 2 3 8が垂下 しており、 ドレヅサ一シャフ ト 2 3 8の下端には略円盤状の第 1 ドレヅ サ一 2 3 9が連結されている。 第 1 ドレヅサ一 2 3 9は、 摇動モ一夕 2 3 6の駆動による揺動アーム 2 3 7の揺動と共に水平方向に移動し、 図 1 3の矢印 Cで示すように研磨布 2 1 0上のドレッシング位置と研磨テ 一ブル 2 1 1の外側の待機位置との間で往復運動が可能となっている。 支軸 2 3 0の ドレッサ一へッ ド 2 3 1の下方には支持台 2 4 6が固定さ れており、 支持台 2 4 6には第 1 ドレッサー 2 3 9の待機位置に第 1 ド レッサ一 2 3 9を洗浄するための桶状のドレヅサ一洗浄槽 2 4 7が設け られている。 この支持台 2 4 6は支軸 2 3 0の回転により ドレッサ一へ ヅ ド 2 3 1 と一体となって揺動する。
ドレヅサ一シャフ ト 2 3 8は揺動アーム 2 3 7に固定されたエアシリ ンダ （押圧機構）' 2 4 0に連結されており、 このエアシリンダ 2 4 0に よって ドレヅサ一シャフ ト 2 3 8は昇降可能となっている。 更に、 ドレ ヅサーシャフ ト 2 3 8はキー （図示せず） を介して回転筒 2 4 1に連結 されている。 この回転筒 2 4 1はその外周部にタイ ミングプーリ 2 4 2 を備えている。 揺動アーム 2 3 7には回転モ一夕 （回転機構） 2 4 3が 固定されており、 上記タイ ミングプーリ 2 4 2はタイ ミングベルト 2 4 4を介して回転モー夕 2 4 3に設けられたタイ ミングプーリ 2 4 5に接 続されている。 従って、 回転モータ 2 4 3を駆動することによってタイ ミングプ一リ 2 4 5、 タイ ミングベルト 2 4 4、 及び夕イ ミングプーリ 2 4 2を介して回転筒 2 4 1及びドレヅサ一シャフ ト 2 3 8がー体に回 転し、 第 1 ドレッサー 2 3 9が回転する。
ここで、 第 1 ドレヅサ一 2 3 9は、 ドレヅシング部材としてディスク タイプのダイヤモンド ドレヅサ一 2 4 8を備えている。 このダイヤモン ド ドレヅサ一 2 4 8は、 第 1 ドレヅサ一 2 3 9の下面の全面にダイャモ ンド粒子等の粒状物が電着された円板の部材を配設したものである。 第 1 ドレッサー 2 3 9'の直径は例えば 1 0 0 m mであり、 研磨対象物であ る半導体ウェハ Wの直径 （ 2 0 0 m m ) よりも小さくなつている。 従つ て、 第 1 ドレッサー 2 3 9により ドレヅシングされる研磨面の領域は、 半導体ウェハ Wの研磨に用いられる研磨面の領域よりも小さくなつてい る
このように、 本実施形態における ドレッシングユニッ トは、 目的の異 なる 2つの ドレッサ一及び一方のドレッサ一の洗浄槽を一体化した構成 となっている。 このような構成とすることにより、 設備の省スペース化 を図ることが可能となる。
次に、 上述した構成のポリ ツシング装置を用いて、 半導体ウェハの研 磨処理及びドレヅシングを行なう場合の動作について説明する。 図 1 4 乃至図 1 6は本実施形態における一連の動作を示す夕イ ミングチヤ一ト である。
まず、 図 1 4に示す例について説明する。
最初に研磨前の研磨布の初期表面調整が行なわれる。 この研磨前の研 磨布の初期表面調整では、 ドレッシングュニヅ ト 2 1 3の第 2 ドレヅサ — 2 3 3を用いて研磨布 2 1 0の表面を薄く削り取ることによる目粗し が行なわれる。 図 1 2はこのような状態を示している。 この場合には、 支軸 2 3 0の回転により ドレッサ一へヅ ド 2 3 1を研磨布 2 1 0上のド レッシング位置に移動する。 そして、 第 2 ドレッサー 2 3 3及び研磨テ —ブル 2 1 1をそれぞれ独立に自転させつつ、 第 2 ドレッサー 2 3 3に 保持されたダイヤモン ド ドレッサー 2 3 4を所定の圧力で研磨布 2 1 0 に当接させる。 このとき、 ドレツシング部材 2 3 4が研磨布 2 1 0に接 触するのと同時又は接触する前に、 砥液 ·水供給ノズル 2 1 5から研磨 布 2 1 0の上面に水を供給し、 研磨布 2 1 0に残留している使用済みの 砥液を洗い流す。 このように、 第 2 ドレヅサ一 2 3 3によって、 研磨布 2 1 0の研磨面は全体に亘つて再生される。
次に、 研磨前の第 2 ドレッサー 2 3 3による ドレッシングが行なわれ る。 この第 2 ドレヅサ一 2 3 3による ドレッシング中又はドレッシング 前後に、 所定の圧力、 温度の窒素ガスと純水又は薬液とをアトマイザ 2 1 6に供給し、 ァトマィザ 2 1 6の噴射ノズル 2 1 6 aから純水又は薬 液と窒素ガスとの混合液体を研磨布 2 1 0に向けて噴射する。 これによ り、 混合液体が霧状化された状態で研磨布 2 1 0に噴射され、 研磨布 2 1 0上の砥液ゃ研磨屑が研磨テーブル 2 1 1の外方に飛散される。 特に、 研磨布の凹部に落ち込んだ砥液ゃ研磨屑を、 混合液体中の気体によって 搔き出し、 更に純水又は薬液によって洗い流すことができる。 これによ り、 スクラツチの原因となる研磨布 2 1 0上に存在する砥液ゃ研磨屑を 効果的に除去することができる。 このようなアトマイズは、 第 2 ドレヅ サ一 2 3 3によるドレヅシング中の任意の時間、 あるいは第 2 ドレヅサ — 2 3 3による ドレヅシングの前後の任意の時間に行なうことができる ( なお、 図 1 4乃至図 1 6において点線で示すように、 研磨前の研磨布の 初期表面調整のときにもアトマイズを行なうこととしてもよい。
砥液 ·水供給ノズルから研磨布 2 1 0に供給された水や、 アトマイザ 2 1 6から研磨布 2 1 0に噴射された混合液体は、 研磨テーブル 2 1 1 の回転による遠心力を受けて研磨テーブル 2 1 1の外方に飛散し、 枠体 2 1 7の下部の樋 2 1 7 aにより回収される。 ドレッシング終了後の第 2 ドレッサ一 2 3 3は、 ドレッサ一へヅ ド 2 3 1の摇動により待機位置 に戻され、 この待機位置に設置されたドレッサ一洗浄槽 2 1 8によって 洗浄される。
次に、 半導体ウェハの研磨処理が行なわれる。 半導体ウェハの研磨処 理中には、 トヅプリング 2 2 3によって半導体ウェハ Wの研磨が行なわ れると同時に、 ドレッシングュニヅ ト 2 1 3の第 1 ドレヅサ一 2 3 9に よる ドレッシングも行なわれる。 図 1 3はこのような状態を示している ( この場合には、 支軸 2 2 0の回転により トヅプリングヘッ ド 2 2 1を研 磨布 2 1 0上の研磨位置に移動する。 そして、 トップリング 2 2 3及び 研磨テーブル 2 1 1をそれぞれ独立に自転させつつ、 ト ヅプリング 2 2 3に保持された半導体ウェハ Wと研磨テーブル 2 1 1とを相対運動させ て、 トップリング 2 2 3の下面に保持された半導体ウェハ Wを研磨テー プル 2 1 1上の研磨布 2 1 0に押圧する。 このとき、 同時に砥液 ·水供 給ノズル 2 1 5から研磨布 2 1 0の上面に砥液を供給する。 この砥液と して、 例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものが用い られ、 アルカリによる化学的研磨作用と、 砥粒による機械的研磨作用と の複合作用とによって半導体ウェハ Wが研磨される。 研磨に使用された 砥液は、 研磨テーブル 2 1 1の回転による'遠心力を受けて研磨テ一プル 2 1 1の外方に飛散し、 枠体 2 1 7の下部の樋 2 1 7 aにより回収され る。
このような研磨中に、 ドレヅシングュニヅ ト 2 1 3の支持部 2 3 5に 固定された摇動モ一夕 2 3 6を駆動し、 揺動アーム 2 3 7を揺動させて 支持台 2 4 6のドレッサ一洗浄槽 2 4 7に収容されていた第 1 ドレッサ — 2 3 9を研磨布 2 1 0上に移動させる。 そして、 第 1 ドレッサー 2 3 9を回転モー夕 2 4 3により回転させ、 第 1 ドレッサ一に保持されたダ ィャモン ドドレッサー 2 4 8を所定の圧力で研磨布 2 1 0に当接させ研 磨布 2 1 0のドレッシングを行なう。
このドレヅシング中には、 揺動モー夕 2 3 6により揺動アーム 2 3 7 及び第 1 ドレッサー 2 3 9を揺動させる。 制御装置 2 5 0は、 研磨テー ブル 2 1 1上の位置によって第 1 ドレッサー 2 3 9の揺動速度が変化す るように、 揺動モー夕 2 3 6のモータ速度を制御する。 この第 1 ドレヅ サー 2 3 9の揺動速度は、 半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイルに 基づいて制御されている。 即ち、 研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨する 研磨布 2 1 0の位置では遅く、 研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨する研 磨布 2 1 0の位置では速く移動するように制御されている。 従って、 研 磨すべき膜厚が厚い部分を研磨するために用いられる研磨布が、 研磨す べき膜厚が薄い部分を研磨するために用いられる研磨布よりも多く ドレ ヅシングされ目立てされるため、 トップリング 2 2 3では、 研磨すベき 膜厚の厚い部分を相対的に多く、 薄い部分を相対的に少なく研磨するこ とができ、 研磨の過不足をなくすことができる。 なお、 半導体ウェハ W の研磨中における第 1 ドレッサー 2 3 9のドレツシング時間は任意に選 択できる。 また、 本実施形態の制御装置 2 5 0は、 第 1 ドレッサー 2 3 9の揺動速度を制御しているが、 回転モ一夕 （回転機構） 2 4 3又はェ ァシリンダ （押圧機構） 2 4 0を制御して、 第 1 ドレッサー 2 3 9の回 転速度又は押圧荷重を制御することによって、 同様に研磨の過不足をな くずことが可能である。
図 1 5に示す例においては.、 研磨前の研磨布の初期表面調整を第 2 ド レヅサ一 2 3 3ではなく、 第 1 ドレヅサ一 2 3 9により行なっており、 その他の点は上述した図 1 4に示す例と同様である。 このように、 第 1 ドレッサー 2 3 9によって初期表面調整のための目粗しを行なうことも 可能である。 また、 図 1 6に示す例のように、 第 2 ドレッサー 2 3 3を 研磨布 2 1 0の交換時のみ使用し、 その後のドレヅシングは第 1 ドレヅ サ一 2 3 9によって行なうことも可能である。 使用前の研磨布 2 1 0は 目立てが全くされていないので、 初期表面調整のドレッシング時間が長 くなる。 一方、 一度目立てがなされた研磨布 2 1 0は、 その後は軽いド レッシングをするだけで研磨効率が上がる。 従って、 図 1 6に示す例で は、 大径の第 2 ドレッサ一 2 3 3によって短時間で初期表面調整を行な い、 小径の第 1 ドレツサ一 2 3 9によって、 ドレヅシングが必要な箇所 の目立てを行なっている。 このような方法は、 研磨対象と使用する研磨 砥液の組合せなどによって、 研磨プロセス上、 研磨中にドレッシングが できない場合に好適なドレヅシング方法である。 上述したように、 本発明に係るポリッシング装置は、 研磨対象物であ る半導体ウェハ Wよりも径の小さな第 1 ドレヅサ一 2 3 9を用いること により、 研磨面の領域内でドレッシングされる領域を任意に変更するこ とができるため、 研磨面の任意の箇所の目立て量を調整することが可能 となる。 従って、 半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイル （膜厚分布 ) に応じた適切な研磨が可能となる。
ここで、 例えば成膜法や成膜装置に応じて半導体ウェハ Wの研磨すベ き膜厚の分布、 即ち、 半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイルを予め 想定し、 このプロファイルに基づいたプログラムによって第 1 ドレヅサ - 2 3 9の揺動速度、 回転速度、 押圧荷重のうち少なく とも 1つを制御 することとしてもよい。 また、 図 1 1乃至図 1 3に示すように、 研磨前 又は研磨中の半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイルを測定する膜厚 測定器 3 0 0を設けて、 この膜厚測定器により測定された実際の半導体 ウェハ Wの被研磨面のプロフアイルに基づいて半導体ウェハ毎に第 1 ド レッサー 2 3 9の揺動速度、 回転速度、 押圧荷重のうち少なくとも 1つ を制御することとしてもよい。 このように膜厚測定器 3 0 0を設けた場 合には、 半導体ウェハ毎に、 より適切な研磨が可能となる。 また、 この ように膜厚測定器 3 0 0により半導体ウェハ Wの被研磨面のプロフアイ ルを測定する場合においては、 更に研磨布 2 1 0の研磨面のプロフアイ ルを測定するパッ ドプロフアイラーを設けて研磨面のプロファイルをも 測定し、 半導体ウェハ Wの被研磨面及び研磨布 2 1 0の研磨面の双方の プロファイルに基づいて、 第 1 ドレヅサー 2 3 9の揺動速度、 回転速度、 押圧荷重のうち少なくとも 1つを制御することとしてもよい。
また、 図 1 7に示すようなフローによって研磨布 2 1 0のドレヅシン グを行なうことも可能である。 即ち、 第 2 ドレッサー 2 3 3によって初 期表面調整した後、 第 1 ドレッサー 2 3 9による ドレヅシングを行ない、 半導体ウェハ Wを研磨する。 半導体ウェハ Wの研磨後には、 研磨布 2 1 0の研磨性能が適切に維持されているかを判断し、 研磨性能が適切に維 持されていない場合には、 大径の第 2 ドレッサー 2 3 3によって研磨布 2 1 0を全体に亘つてドレッシングする。 研磨性能が適切に維持されて いるかを判断するためには、 研磨後の半導体ウェハ Wの被研磨面のプロ ファイルを膜厚測定器 3 0 0によって測定し、 測定されたプロファイル が予め決められたレベルを満たすか否かを判断する。 このように、 研磨 面が局所的に減耗した場合に、 大径の第 2 ドレッサー 2 3 3によって研 磨面の略全面を目立てすることによって、 第 1 ドレヅサ一 2 3 9による ドレッシングによって研磨布 2 1 0が局所的に減耗した場合においても- 第 2 ドレッサー 2 3 3によって研磨布 2 1 0の状態をリセッ トすること が可能となる。
次に、 本発明に係るポリッシング装置の第 4の実施形態について図 1 8乃至図 2 0を参照して詳細に説明する。 なお、 上述の第 3の実施形態 における部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部材又は要素には 同一の符号を付し、 特に説明しない部分については第 3の実施形態と同 様である。
図 1 8は本実施形態における研磨部の要部を模式的に示す縦断面図、 図 1 9及び図 2 0は本実施形態における研磨部の概略を示す平面図であ る。
本実施形態のポリッシング装置は、 図 1 8乃至図 2 0に示すように、 研磨中に研磨布のドレッシングを行なう第 1 ドレッサー 2 7 3を備えた 第 1 ドレツシングュニツ ト 2 5 2と、 研磨前の研磨布の初期表面調整の ための目粗しを行なう第 2 ドレヅサ一 2 6 3を備えた第 2 ドレッシング ュニヅ ト 2 5 1とを別々に備えている。
第 1 ドレッシングユニッ ト 2 5 2は、 水平方向に延びるボールネジ 2 7 0と、 ボールネジ 2 7 0上のナツ ト 7 1から垂下する ドレヅサーシ ャフ ト 2 7 2と、 ドレヅサ一シャフ ト 2 7 2の下端に連結される略円板 状の第 1 ドレッサー 2 7 3とを備えている。 ボールネジ 2 7 0の一端に はボールネジ駆動モー夕 2 7 4が接続されている。 ボ一ルネジ駆動モー 夕 2 7 4の駆動によりボールネジ 2 7 0が回転し、 このボールネジ 2 7 0の作用によりボールネジ 2 7 0上のナツ ト 2 7 1及び該ナツ ト 2 7 1 に連結された第 1 ドレッサー 2 7 3が水平方向に移動可能となっている < これにより、 第 1 ドレヅサー 2 7 3は、 図 2 0の矢印 Eに示すように、 研磨布 2 1 0上のドレッシング位置と研磨テーブル 2 1 1の外側の待機 位置との間で往復運動が可能となっている。 このボールネジ駆動モー夕 2 7 4は制御装置 2 8 0に接続されており、 制御装置 2 8 0によってモ —夕速度 （揺動速度） が制御される。 このボールネジ駆動モ一夕 2 7 4 は、 第 1 ドレヅサ一 2 7 3を研磨テーブル 2 1 1上で移動させる移動機 稱¾構成 "5 る。
更に、 第 1 ドレヅサー 2 7 3は、 ドレヅサ一シャフ ト 2 7 2を介して ボールネジ 2 7 0のナッ ト 2 7 1上に固定された回転モ一夕 （回転機構 ) 2 7 5及びエアシリンダ （押圧機構） 2 7 6に連結されており、 これ により昇降可能かつドレッサーシャフ ト 2 7 2周りに回転可能となって いる。 なお、 研磨テーブル 2 1 1の外側の待機位置には、 第 1 ドレヅサ - 2 3 3を洗浄するためのドレヅサ一洗浄槽 2 7 7が配置されている。
ここで、 第 1 ドレッサー 2 7 3は、 第 3の実施形態と同様に、 ドレツ シング部材としてディスクタイプのダイヤモンドドレヅサー 2 7 8を備 えており、 第 1 ドレッサー 2 7 3の直径は研磨対象物である半導体ゥェ ハ Wの直径よりも小さくなつている。 従って、 第 1 ドレッサー 2 7 3に より ドレッシングされる研磨面の領域は、 半導体ウェハ Wの研磨に用い られる研磨面の領域よりも小さくなつている。
第 2 ドレッシングュニヅ ト 2 5 1は、 回転可能な支軸 2 6 0と、 支軸 2 6 0の上端に連結される ドレヅサ一へッ ド 2 6 1 と、 ドレヅサ一へッ ド 2 6 1の自由端から垂下するドレヅサーシャフ ト 2 6 2と、 ドレッサ —シャフ ト 2 6 2の下端に連結される略円盤状の第 2 ドレッサー 2 6 3 とを備えている。 第 2 ドレヅサ一 2 6 3は、 支軸 2 6 0の回転による ド レヅサ一へッ ド 2 6 1の揺動と共に水平方向に移動し、 図 1 9の矢印 D で示すように研磨布 2 1 0上のドレヅシング位置と研磨テーブル 2 1 1 の外側の待機位置との間で往復運動が可能となっている。 更に、 第 2 ド レヅサー 2 6 3は、 ドレヅサーシャフ ト 2 6 2 を介して ドレッサ一へッ ド 2 6 1の内部に設けられた図示しないモー夕及び昇降シリンダに連結 されており、 これにより昇降可能かつドレッサーシャフ ト 2 6 2周りに 回転可能となっている。
ここで、 第 2 ドレッサー 2 6 3は、 第 3の実施形態と同様に、 ドレヅ シング部材としてペレツ トタイプのダイヤモンドドレヅサー 2 6 4を備 えており、 第 2 ドレッサー 2 6 3の直径は、 研磨対象物である半導体ゥ ェハ Wの直径よりも大きくなつている。 従って、 第 2 ドレッサ一 2 .6 3 により ドレッシングされる研磨面の領域は、 半導体ウェハ Wの研磨に用 いられる研磨面の領域よりも大きくなつている。
次に、 上述した構成のポリツシング装置を用いて、 半導体ウェハの研 磨処理及びドレッシングを行なう場合の動作について説明する。 以下で は、 第 3の実施形態の図 1 4に示す例に対応する動作についてのみ説明 するが、 図 1 5乃至図 1 7に示す例に対応する動作も可能であることは 言うまでもない。
まず、 研磨前の研磨布の初期表面調整を行なう場合について説明する c この研磨前の研磨布の初期表面調整では、 第 2 ドレツシングュニッ ト 2 5 1の第 2 ドレツサー 2 6 3を用いて研磨布 2 1 0の表面を薄く削り取 ることによる目粗しが行なわれる。 図 1 9はこのような状態を示してい る。 この場合には、 支軸 2 6 0の回転により ドレッサ一へヅ ド 2 6 1を 研磨布 2 1 0上のドレヅシング位置に移動する。 そして、 第 2 ドレヅサ — 2 6 3及び研磨テーブル 2 1 1をそれそれ独立に自転させつつ、 第 2 ドレッサー 2 6 3に保持されたダイャモンド ドレッサー 2 6 4を所定の 圧力で研磨布 2 1 0に当接させる。 このように、 第 2 ドレッサー 2 6 3 によって研磨布 2 1 0の研磨面は全体に亘つて再生される。 なお、 ドレ ヅシング終了後の第 2 ドレヅサ一 2 6 3は、 ドレヅサ一へヅ ド 2 6 1の 揺動により待機位置に戻され、 この待機位置に設置されたドレッサ一洗 浄槽 2 1 8によって洗浄される。
次に、 半導体ウェハの研磨処理が行なわれる。 半導体ウェハの研磨処 理中には、 トヅプリング 2 2 3によって半導体ウェハ Wの研磨が行なわ れると同時に、 第 1 ドレッシングユニッ ト 2 5 2の第 1 ドレッサー 2 7 3による ドレッシングも行なわれる。 図 2 0はこのような状態を示して いる。 この場合には、 支軸 2 2 0の回転により トヅプリングへヅ ド 2 2 1を研磨布 2 1 0上の研磨位置に移動する。 そして、 トヅプリング 2 2 3及び研磨テ一プル 2 1 1をそれぞれ独立に自転させつつ、 トップリン グ 2 2 3に保持された半導体ウェハ Wと研磨テーブル 2 1 1とを相対運 動させて、 トップリング 2 2 3の下面に保持された半導体ウェハ Wを研 磨テーブル 2 1 1上の研磨布 2 1 0に押圧する。 このとき、 同時に砥液 •水供給ノズル 2 1 5から研磨布 2 1 0の上面に砥液が供給され、 半導 体ウェハ Wが研磨される。
このような研磨中に、 第 1 ドレヅシングュニヅ ト 2 5 2のボールネジ 駆動モ一夕 2 7 4を駆動し、 ドレッサー洗浄槽 2 7 7に収容されていた 第 1 ドレッサ一 2 7 3を研磨布 2 1 0上に移動させる。 そして、 第 1 ド レッサー 2 7 3を回転モータ 2 7 5により回転させ、 第 1 ドレッサー 2 7 3に保持されたダイヤモンドドレッサー 2 7 8を所定の圧力で研磨布 2 1 0に当接させ研磨布 2 1 0のドレヅ シングを行なう。
このドレヅシング中には、 ボールネジ駆動モータ 2 7 4により第 1 ド レヅサー 2 7 3を研磨テーブル 2 1 1上でテーブル 2 1 1の半径方向に 揺動させる。 制御装置 2 8 0は、 研磨テ一プル 2 1 1上の位置によって 第 1 ドレッサ一 2 7 3の揺動速度が変化するように、 ボールネジ駆動モ 一夕 2 7 4のモー夕速度を制御する。 この第 1 ドレヅサ一 2 7 3の揺動 速度は、 半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイルに基づいて制御され ている。 即ち、 研磨すべき膜厚が厚い部分を研磨する研磨布 2 1 0の位 置では遅く、 研磨すべき膜厚が薄い部分を研磨する研磨布 2 1 0の位置 では速く移動するように制御される。 従って、 研磨すべき膜厚が厚い部 分を研磨するために用いられる研磨布は、 研磨すべき膜厚が薄い部分を 研磨するために用いられる研磨布よりも多く ドレッシングされ目立てさ れるため、 ト ヅプリング 2 2 3では、 研磨すべき膜厚の厚い部分を相対 的に多く、 薄い部分を相対的に少なく研磨することができ、 研磨の過不 足をなくすことができる。 なお、 半導体ウェハ Wの研磨中における第 1 ドレッサー 2 7 3のドレツシング時間は任意に選択できる。 また、 本実 施形態の制御装置 2 5 0は、 第 1 ドレッサー 2 7 3の揺動速度を制御し ているが、 回転モ一夕 （回転機構） 2 7 5及びエアシリンダ （押圧機構 ) 2 7 6を制御して、 第 1 ドレヅサ一 2 7 3の回転速度又は押圧荷重を 制御することによって、 同様に研磨の過不足をなくすことが可能である ( このように、 本発明に係るポリ ヅシング装置は、 研磨対象物である半 導体ウェハ Wよりも径の小さな第 1 ドレヅサ一 2 7 3を用いることによ り、 研磨面の領域内で ドレッシングされる領域を任意に変更することが できるため、 研磨面の任意の箇所の目立て量を調整することが可能とな る。 従って、 半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイル （膜厚分布） に 応じた適切な研磨が可能となる。
第 3の実施形態と同様に、 例えば成膜法や成膜装置に応じて半導体ゥ ェハ Wの被研磨面のプロフアイルを予め想定し、 このプロファイルに基 づいたプログラムによって第 1 ドレヅサ一 2 7 3の摇動速度、 回転速度、 押圧荷重のうち少なく とも 1つを制御することとしてもよいし、 あるい は、 研磨前の半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイルを測定する膜厚 測定器を設けて、 この膜厚測定器により測定された実際の半導体ウェハ Wの被研磨面のプロファイルに基づいて各半導体ウェハ毎に第 1 ドレツ サー 2 7 3の揺動速度、 回転速度、 押圧荷重のうち少なく とも 1つを制 御することとしてもよい。
なお、 第 3及び第 4の実施形態においては、 第 2 ドレッサー及び第 1 ドレッサーのドレヅシング部材としていずれもダイヤモンド ドレッサー を用いたが、 これに限られるものではない。 例えば、 ペレッ トタイプや ディスクタイプのダイヤモン ド ドレッサ一だけでなく、 リングタイプの ダイヤモン ド ドレッサーを用いることもでき、 ブラシドレッサーを用い ることもできる。 これらの様々な ドレッシング部材を適宜組み合わせて 使用することが可能である。 上述したように、 本発明の第 3及び第 4の実施形態によれば、 研磨対 象物よりも径の小さな ドレッサ一を用いることにより、 研磨面の領域内 でドレッシングされる領域を任意に変更することができる。 従って、 研 磨すべき膜厚が厚い部分を研磨するために用いられる研磨布を、 研磨す べき膜厚が薄い部分を研磨するために用いられる研磨布よりも多く ドレ ヅシングし目立てすることが可能となる。 これにより、 研磨すべき膜厚 の厚い部分を相対的に多く、 薄い部分を相対的に少なく研磨することが でき、 研磨対象物の被研磨面のプロファイル （膜厚分布） に応じた適切 な研磨が可能となる。
本発明は上述の実施形態に限定されず、 その技術的思想の範囲内にお いて種々異なる形態にて実施されてよいものであることは言うまでもな い。
産業上の利用の可能性
本発明は、 半導体ウェハなどの研磨対象物を平坦かつ鏡面状に研磨す るポリッシング装置において、 研磨テーブルの上面に貼付された研磨布 の表面のドレッシングを行なう ドレッサ一に好適に用いられる。

Claims

請求の範囲
1 . 研磨面を有する研磨テーブルと トップリ ングとを有し、 前記研磨 テーブルと トップリングとの間に研磨対象物を介在させて、 所定の圧力 で押圧することによって研磨対象物を研磨するポリ ツシング装置におい て、 研磨布の表面に接触して前記研磨面のドレッシングを行なう少なく とも 2個のドレヅシングュニッ トを備えたことを特徴とするポリ ツシン グ装置。
2 . 前記少なく とも 2個のドレッシングュニ ヅ トのドレッサ一は、 それ それ異なる ドレッシング部材を備えることを特徴とする請求項 1に記載 のポリ ヅシング装置。
3 . 研磨対象物より径の大きなドレッサーを備えた ドレッシングュニッ トを少なく とも 1個と、 研磨対象物より径の小さなドレッサ一を備えた ドレッシングュニッ トを少なく とも 1個備えていることを特徴とする請 求項 1に記載のポリ ッシング装置。
4 . ポリ ッシング装置における研磨布の ドレツシングを行なう ドレツ シング方法において、 研磨布を研磨に使用する前の初期表面調整には、 ダイヤモンド ドレヅサ一又は S i C ドレヅサーを有する ドレツシングュ ニッ トを用い、 研磨対象物をポリ ッシングするポリ ッシング工程間に行 なう ドレヅシングには、 ブラシドレヅサ一を有する ドレツシングュニヅ トを用いることを特徴とする ドレヅシング方法。
5 . ポリ ヅシング装置における研磨布のドレツシングを行なう ドレッシ ング方法において、 研磨布を研磨に使用する前の初期表面調整には、 ダ ィャモンド ドレッサー又は S i C ドレッサーを有する ドレッシングュニ ッ トを用い、 研磨対象物をポリ ツシングするポリ ヅシング工程間に行な う ドレヅシングには、 初めに前記ダイヤモン ド ドレッサー又は S i C ド レッサ一を有する ドレッシングユニッ トを用い、 その後、 プラシドレツ サーを有する ドレヅシングュニヅ トを用いることを特徴とする ドレヅシ ング方法。
6 . ポリ ッシング装置における研磨対象物のポリ ッシング中に行なう ド レッシングにおいて、 研磨対象物より径の小さな ドレッサーを備えた ド レッシングュニヅ トを揺動させながら ドレツシングを行ない、 トップリ ング待避後、 研磨対象物より径の大きなドレッサーを備えた ドレツシン グュニヅ トを用いて ドレッシングを行なうことを特徴とする ドレツシン グ方法。
7 . 研磨面を有する研磨テーブルと、 該研磨テーブルの研磨面に研磨対 象物を押圧する トップリングとを備え、 前記研磨テーブルの研磨面に研 磨対象物を押圧して該研磨対象物を研磨するポリ ッシング装置において、 前記研磨テーブルの研磨面の目立てを行なう ドレッサーを備え、 前記ドレッサ一は、 前記研磨対象物の被研磨面内の所定位置を研磨す るために用いられる研磨面の領域を、 該被研磨面内の所定位置における 研磨すべき膜厚に応じて目立てすることを特徴とするポリ ツシング装置 (
8 . 前記ドレッサーを前記研磨テーブルの研磨面上で移動させる移動機 構、 前記ドレッサーを回転させる回転機構、 前記ドレッサーを前記研磨 テーブルの研磨面に押圧する押圧機構のうち少なくとも 1つと、
前記研磨対象物の被研磨面内の所定位置を研磨するために用いられる 研磨面の領域において、 該被研磨面内の所定位置における研磨すべき膜 厚に応じて、 前記移動機構による前記ドレッサーの移動速度、 前記回転 機構による前記ドレッサ一の回転速度、 前記押圧機構による前記ドレヅ サ一の押圧荷重のうち少なくとも 1つを制御する制御装置とを備えたこ とを特徴とする請求項 7に記載のポリッシング装置。
9 . 前記ドレッサ一は前記研磨対象物よりも径の小さなドレッサ一であ ることを特徴とする請求項 7に記載のポリヅシング装置。
1 0 . 前記ドレッサ一は、 研磨中に前記研磨面の目立てを行なうことを 特徴とする請求項 7に記載のポリッシング装置。
1 1 . 前記ドレッサーを洗浄する洗浄槽を備えたことを特徴とする請求 項 7に記載のポリッシング装置。
1 2 . 前記研磨対象物の被研磨面における研磨すべき膜厚を測定する膜 厚測定器を備えたことを特徴とする請求項 7に記載のポリッシング装置 <
1 3 . 前記研磨対象物が押圧される研磨面の略全面を目立てする第 2の ドレッサ一を更に備えたことを特徴とする請求項 7に記載のポリ ッシン グ装置。
1 4 . 前記第 2のドレッサーは、 前記研磨面が局所的に減耗した場合に 該研磨面の略全面を目立てすることを特徴とする請求項 1 3に記載のポ リッシング装置。
1 5 . 前記第 2のドレッサ一は前記研磨対象物よりも径の大きなドレツ サ一であることを特徴とする請求 1 3に記載のポリヅシング装置。
1 6 . 研磨面を有する研磨テーブルと、 該研磨テーブルの研磨面に研磨 対象物を押圧する トップリングとを備え、 前記研磨テーブルの研磨面に 研磨対象物を押圧して該研磨対象物を研磨するポリツシング装置におい て、
前記研磨対象物の研磨中に前記研磨テーブルの研磨面の目立てを行な う第 1のドレッサーと、 前記研磨対象物が研磨されていないときに前記 研磨テーブルの研磨面の目立てを行なう第 2のドレッサ一とを一体化し たドレッシングュニ ヅ トを備えたことを特徴とするポリッシング装置。
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