JP2628915C

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Publication number: JP2628915C
Authority: JP
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Publication date: 1999-10-04

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、研磨布により半導体ウェーハ等の研磨を行なう研磨装置に付設され
、前記研磨布に高圧水を噴射して目詰まりを防止するドレッシング装置に関する
。「従来の技術」半導体ウェーハ等の研磨装置においては、ベースプレートにフェルト等からな
る円形の研磨布を取り付けて回転させ、この研磨布に微粒子シリカよりなる砥粒
を含有するアルカリ溶液を供給しつつ、この研磨布にキャリアプレートに取り付
けた複数枚のウェーハの片面を押し当て、各ウェーハのメカノケミカルポリッシ
ングにより鏡面仕上げを行なっている。ところが、この種の研磨装置では、研磨回数を重ねるにつれ研磨布の中心側で
ウェーハの研磨速度が低下する傾向があり、外周側での研磨量が相対的に増して
、ウェーハの鏡面に傾き（テーパ）が生じる欠点があった。この原因は、研磨布の目詰まりによるものと考えられる。すなわち、研磨布の
中心側では外周側に比して周速度が遅いため、研磨で生じた反応生成物が排出さ
れにくく、研磨布の内部に滞留する。このため、ウェーハによる間欠的な圧迫お
よび研磨布の厚さ復元によって起きる研磨布のポンピング作用が低下し、このポ
ンビング作用によるスラリーの循環効果が低下して、研磨布の中心側の砥粒の分布量が相対的に減少し、研磨速度が低下するのである。そこで従来では、研磨布の中心側の目詰まりがある程度に達したら、研磨作業
を停止して純水をかけながらダイヤモンドやセラミック砥石により研磨布をこす
るなどの方法により、ドレッシングを行なっていた。「発明が解決しようとする課題」しかし、上記のようなドレッシング方法では、研磨布の表層に付着した反応生
成物、研磨効果の無くなった砥粒、ドレッシングにより削り取られた研磨布の破
片、さらには砥石から離脱した粒子などの除去には効果があるが、研磨布の深層
に滞留したこれらの粒子の除去が完全でなく、ドレッシング後も前記ポンピング
作用が十分には回復しない場合もあり、ウェーハ鏡面の傾斜を完全に解消するに
は至らず、またウェーハにスクラッチ傷が発生することがあった。したがって、
鏡面の傾きを規格以下に抑えるには繁雑に研磨布を交換しなければならず、研磨
布の寿命が短く、その分コストがかかる欠点があった。さらに、砥石によるドレッシングは研磨布の消耗が激しく、手間がかかって効
率が悪く、自動化が困難で、作業員の負担も大きいという問題も有していた。「課題を解決するための手段」本発明は上記課題を解決するためになされたもので、研磨布の目詰まりを解消
してそのポンピング作用を回復させるためのドレッシング装置であって、研磨布
の研磨面に向けて設けられた噴射ノズルと、この噴射ノズルを研磨布の外方に退
避位置まで移動させうるノズル移動機構と、前記噴射ノズルに、研磨布の内部に
滞留した反応生成物等を叩き出して除去するのに十分な衝撃を付与しうる３０〜
１００kg/cm²の高圧水を供給する給水機構とを具備し、前記ノズル移動機構は、
ドレッシング時に前記噴射ノズルを前記退避位置から研磨布上に移動させうるも
のであることを特徴としている。「作用」この研磨布のドレッシング装置では、研磨装置により研磨布を回転しつつ、給
水機構を作動させ、ノズル移動機構により噴射ノズルを退避位置から研磨布上に
移動して、研磨布に向けて高圧水を噴射することにより、研磨布の内部にまで高
圧水を流入させ、その衝撃により研磨布の内部に滞留した反応生成物等を叩き出して除去する。したがって、表層のみならず深層の粒子に対しても高い除去効果
を得ることができ、研磨布の目詰まりをほぼ完全に解消して、研磨布本来の良好
なポンピング作用を回復させ、研磨精度を高めて研磨布の寿命を延長できる。また、水流でドレッシングするから研磨布に損傷を与えるおそれがないうえ、
ドレッシングの効率が良く、自動化が容易で作業員の負担も少ないという利点を
有する。「実施例」第１図および第２図は、本発明に関わる研磨布のドレッシング装置の一実施例
を付設した研磨装置を示す平面図および正断面図である。まず、研磨装置の概略から説明すると、図中符号１は円板状の研磨盤で、この
研磨盤１は下方に配置された駆動部２により回転される。研磨盤１の上面にはフ
ェルト等からなる研磨布３が貼られ、研磨盤１の下方には研磨盤１を包囲する受
皿４が設けられている。そして研磨盤１の上面に円板状のキャリアプレート（図示略）を配置し、この
キャリアプレートに形成された４つの円形開口部にウェーハＷをはめ込み、キャ
リアプレートと研磨盤とを逆回転することにより、ウェーハＷの鏡面研磨を行な
う構成となっている。次に、ドレッシング装置の構成を説明する。研磨盤１の側方には、円筒形の軸
受５が受皿４を垂直に貫通して固定され、この軸受５を通して中空のアーム軸６
が回動自在に取り付けられるとともに、このアーム軸６の上端には、研磨盤１の
中心に達する長さの中空アーム７が水平に固定されている。この中空アーム７の下面には、先端部と中央部と基端部のそれぞれに、計３つ
の噴射ノズル８が下向きに形成され、中空アーム７を研磨布３の中心に向けた状
態で、各ノズル８はそれぞれ研磨布の中心部、半径中央部、外周部と対向する。各噴射ノズル８の開口部と研磨布３との間隙は１０〜３０mmであることが望ま
しく、１０mm未満ではノズル８からの水流が集中しすぎてドレッシングむらが生
じ、３０mmより大きいと水流の勢いが低下してドレッシング効果が不足する。さらに中空アーム７の下面には、樋状の飛散防止カバー９が各噴射ノズル８を
覆うように固定され、その下端と研磨布３との間には中空アーム７の回動を阻害しない程度の僅かな間隔が空けられている。一方、アーム軸６の下端部にはレバー10が水平に固定され、このレバー10の遊
端部には、受皿４の下面と平行に固定されたエアシリンダ（アーム移動機構の要
部）１１のロッドが連結されている。そして、エアシリンダ１１を作動させると
、中空アームは研磨布３から外れた退避位置P1から、研磨布４の中心に向かう範
囲で回動するようになっている。さらにアーム軸６の下端には、ユニバーサルジョイント12を介して、アーム軸
６が回動してもねじれないように給水ホース13が接続され、この給水ホース１３
は図示しない給水機構に接続され、この給水機構を作動すると、各ノズル８から
３０〜１００kg/cm²の圧力で水が噴射されるようになっている。水圧が３０kg/c
m²未満では研磨布３の内部まで十分な粒子排出効果が得られず、逆に１００kg/c
m²より大では研磨布３が損傷するおそれがある。上記構成からなるドレッシング装置を使用するには、まずキャリアプレートを
研磨布３上から外した状態で研磨布３を回転させ、給水機構を作動させて各ノズ
ル８から高圧水を噴射し、さらにエアシリンダ１１を作動させて、退避位置Ｐに
ある中空アーム７を研磨布３の中心に至るまで十分に低速で回動させる（あるい
は往復動させてもよい）。これにより、研磨布３の回転につれて研磨布３の全面に亙って均一に高圧水を
吹きかけることができ、高圧の水流が研磨布３の内部にまで流入し、内部に滞留
した粒子等を叩き出して除去するので、粒子の除去効果が極めて高いうえ、研磨
布３に与える物理的損傷が少ない。このため、研磨布３本来の良好なポンピング
作用を回復させ、研磨精度を高めて研磨布３の寿命を延長できる。また、水流でドレッシングするから研磨布３に損傷を与えるおそれがないうえ
、ドレッシングに要する時間を大幅に短縮でき、自動化により作業員の負担も少
ないという利点を有する。また、中空アーム７を回動させることによって噴射ノズル８の移動を行なうの
で、構成が単純で済み、設備コストが安いという利点も有する。この装置により、１２５mm径シリコンウェーハの研磨において、傾きがＴＴＶ
（Total Thickness Variation）３μｍ以下の製品を研磨布寿命を従来の平均６
０ランから１５０ラン迄延ばすことができた。なお、本発明は上記実施例のみに限らず、各部の構成を必要に応じて適宜変更
してよい。たとえば、中空アーム７を研磨布３に沿って平行移動させる構成とし
てもよいし、噴射ノズル８の個数を変更してもよい。また、給水機構を変更して
ノズル８からパルス状に高圧水を噴射させるようにし、その波動により粒子除去
効果を高めてもよい。さらに、本発明は上記のようなウェーハ研磨装置のみに限らず、その他の目的
に使用される研磨装置、例えばエンドレスベルト式の研磨布を用いた装置にも適
用可能である。「発明の効果」以上説明したように、本発明に係わる研磨布のドレッシング装置では、研磨装
置により研磨布を回転しつつ給水機構を作動させ、ノズル移動機構により噴射ノ
ズルを退避位置から研磨布上に移動して、研磨布に向けて高圧水を噴射すること
により、研磨布の内部にまで高圧水を流入させ、その衝撃により研磨布の内部に
滞留した粒子等を叩き出して除去する。したがって、表層のみならず深層の粒子
に対しても高い除去効果を得ることができ、研磨布の目詰まりをほぼ完全に解消
して、研磨布本来の良好なポンピング作用を回復させ、研磨精度を高めて研磨布
の寿命を延長できる。また、水流でドレッシングするから研磨布に損傷を与えるおそれがないうえ、
ドレッシングの効率が良く、自動化が容易で作業員の負担も少ないという利点を
有する。

【図面の簡単な説明】第１図および第２図は本発明に係わる研磨布のドレッシング装置の一実施例を
示す平面図および正断面図である。１……研磨盤、３……研磨布、４……受皿、５……軸受、６……アーム軸、７
……中空アーム、８……噴射ノズル、９……飛散防止カバー、10……レバー、11
……エアシリンダ（アーム移動機構の要部）、Ｐ……退避位置。

Claims

【特許請求の範囲】研磨布の目詰まりを解消してそのポンピング作用を回復させるためのドレッシ
ング装置であって、研磨布の研磨面に向けて設けられた噴射ノズルと、この噴射
ノズルを研磨布の外方に退避位置まで移動させうるノズル移動機構と、前記噴射
ノズルに、研磨布の内部に滞留した反応生成物等を叩き出して除去するのに十分
な衝撃を付与しうる３０〜１００kg/cm²の高圧水を供給する給水機構とを具備し
、前記ノズル移動機構は、ドレッシング時に前記噴射ノズルを前記退避位置から
研磨布上に移動させうるものであることを特徴とする研磨布のドレッシング装置
。