JP6121795B2 - ドレッシング装置、該ドレッシング装置を備えた研磨装置、および研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、研磨パッドの表面をドレッシングするドレッシング装置、ウェハなどの基板を研磨する研磨装置、および研磨方法に関する。

化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置は、ウェハなどの基板の表面を研磨する研磨装置として広く知られている。この研磨装置は、トップリングで基板を保持し、研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押圧しつつ、研磨テーブルとトップリングとを相対運動させることにより、基板を研磨する。基板の研磨中は、研磨液供給ノズルから研磨パッド上に研磨液（スラリー）が供給され、基板の表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒の機械的作用とにより研磨される。

研磨パッドで基板の研磨を続けると、研磨パッド表面の微小な凹凸が潰れてしまい、研磨レートの低下を引き起こす。このため、ダイヤモンド粒子などの多数の砥粒を電着させたドレッサ（パッドコンディショナー）で研磨パッド表面のドレッシング（目立て）を行い、研磨パッド表面に微小な凹凸を再形成することが行われる。ドレッシング中は、純水などのドレッシング液が研磨パッド上に供給される。

図１は、研磨テーブル１上の研磨パッド３をドレッシングしているドレッサ２を示す側面図であり、図２は、研磨テーブル１とドレッサ２との相対運動を示す平面図である。研磨パッド３は、研磨テーブル１の上に取り付けられており、研磨パッド３の上面が研磨面３ａを構成する。図２において、一点鎖線はドレッサ２の揺動を示し、二点鎖線は研磨パッド３の研磨面３ａ上に定義された複数の領域を示す。図１に示すように、ドレッサ２はドレッサアーム６に支持されている。このドレッサアーム６はドレッサ旋回軸５を中心として旋回するように構成されている。ドレッサアーム６の旋回に伴って、ドレッサ２は研磨面３ａ上を研磨パッド３の略半径方向に揺動する。ドレッサ２の下面は、ダイヤモンド粒子などの多数の砥粒からなるドレッシング面を構成する。ドレッサ２は、研磨面３ａ上を揺動しながら回転し、研磨パッド３を僅かに削り取ることにより研磨面３ａをドレッシングする。

ドレッサ２は図示しない球面軸受を介してドレッサシャフト４に連結されている。ドレッサシャフト４はドレッサ２の中央部に荷重を加えてドレッサ２のドレッシング面を研磨パッド３の研磨面３ａに押し付けるように構成されている。このため、研磨テーブル１およびドレッサ２の回転によりドレッサ２のドレッシング面が研磨面３ａに摺接されると、研磨面３ａとドレッサ２との間に生じる摩擦抵抗により、ドレッサ２が研磨パッド３の研磨面３ａに対して傾斜する。ドレッサ２が傾斜した状態で研磨パッド３の研磨面３ａをドレッシングすると、ドレッサ２の周縁部はドレッサ２の中央部よりも早く消耗する。その結果、ドレッサ２の中央部が消耗する前にドレッサ２を交換しなければならず、ドレッサ２の交換頻度が高くなる。

図２に示す例では、研磨パッド３の研磨面３ａ上には、同心状の複数の環状または円形の領域Ｒ１〜Ｒ５が定義されている。例えば、領域Ｒ５は研磨パッド３の最外周領域であり、領域Ｒ１は研磨パッド３の中心領域である。これら複数の領域Ｒ１〜Ｒ５の半径は異なるため、研磨パッド３の周方向の速度は領域ごとに異なる。ドレッサ２が研磨パッド３上の複数の領域Ｒ１〜Ｒ５を横断すると、各領域の速度の違いにより、ドレッサ２の傾きが変化する。その結果、研磨面３ａの全体が均一にドレッシングされず、平坦な研磨面３ａを形成することができない。

特開２０００−２６３４１６号公報 特開２００６−１７５５３４号公報 特開２０００−０５２２３３号公報

本発明は上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、ドレッサのドレッシング面全体を研磨パッドの研磨面に均一に摺接させ、かつ研磨パッドの研磨面全体を均一にドレッシングすることができるドレッシング装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、このようなドレッシング装置を備えた研磨装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を研磨する研磨面に摺接して該研磨面のドレッシングを行うドレッサと、前記ドレッサに荷重を加えるドレッサシャフトと、前記ドレッサの周縁部の一部に下向き荷重を与える少なくとも１つの荷重付与装置と、前記荷重付与装置の動作を制御する動作制御部とを備え、前記動作制御部は、前記研磨面上のドレッサの位置に従って前記下向き荷重を変えるように前記荷重付与装置の動作を制御することを特徴とするドレッシング装置である。

本発明の好ましい態様は、前記荷重付与装置を、前記ドレッサに対して相対的に移動させる相対移動機構をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様は、基板を研磨する研磨面に摺接して該研磨面のドレッシングを行うドレッサと、前記ドレッサに荷重を加えるドレッサシャフトと、前記ドレッサの周縁部の一部に下向き荷重を与える少なくとも１つの荷重付与装置と、前記荷重付与装置の動作を制御する動作制御部と、前記荷重付与装置を、前記ドレッサに対して相対的に移動させる相対移動機構とを備え、前記動作制御部は、前記研磨面上のドレッサの位置に従って、前記荷重付与装置の前記ドレッサに対する相対位置を変えるように前記相対移動機構の動作を制御することを特徴とするドレッシング装置である。
本発明の好ましい態様は、前記相対移動機構は、前記荷重付与装置を前記ドレッサシャフトのまわりに回転させる回転機構であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサの高さを測定する少なくとも１つの位置センサをさらに備え、前記動作制御部は、前記ドレッサの高さの測定値が所定の目標値に維持されるように前記荷重付与装置の動作を制御することを特徴とする。

本発明のさらに他の態様は、基板を研磨面に摺接させて該基板を研磨する研磨装置であって、基板を前記研磨面に押し付けるトップリングと、上記ドレッシング装置とを備えることを特徴とする。
本発明の一参考例は、基板を研磨する研磨面に摺接して該研磨面のドレッシングを行うドレッサと、前記ドレッサに荷重を加えるドレッサシャフトと、前記ドレッサの周縁部の一部に下向き荷重を与える複数の荷重付与装置と、前記複数の荷重付与装置の動作を制御する動作制御部とを備え、前記動作制御部は、前記複数の荷重付与装置を別々に制御し、前記複数の荷重付与装置に異なる荷重を発生させることを特徴とするドレッシング装置である。
本発明の好ましい参考例は、前記複数の荷重付与装置は、２つの荷重付与装置であって、前記２つの荷重付与装置は、前記ドレッサシャフトを中心として対称的に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい参考例は、前記複数の荷重付与装置は、２つの荷重付与装置であって、前記２つの荷重付与装置は、互いに隣接して配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい参考例は、前記複数の荷重付与装置は、３つの荷重付与装置であって、前記３つの荷重付与装置は、前記ドレッサシャフトを中心として等間隔に配列されていることを特徴とする。

本発明のさらに他の態様は、ドレッサを研磨面上で揺動させながら、前記ドレッサを前記研磨面に摺接させて前記研磨面のドレッシングを行い、前記ドレッシング中に、前記ドレッサの前記研磨面上の位置に従って、前記ドレッサの周縁部の一部に付与する下向き荷重および該下向き荷重の位置を変化させて前記ドレッサのドレッシング面の前記研磨面に対する傾斜角度を制御し、前記ドレッシングが終了した後、基板を前記研磨面に押し付けて前記基板と前記研磨面とを摺接させることで前記基板を研磨することを特徴とする研磨方法である。

本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング中に前記ドレッシング面を前記研磨面と平行にすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング中に前記ドレッサの高さを測定し、前記ドレッサの高さの測定値が所定の目標値に保たれるように前記下向き荷重および前記下向き荷重の位置を変化させることを特徴とする。

本発明によれば、荷重付与装置によりドレッサの周縁部の一部に下向き荷重を与えることでドレッサのドレッシング面を研磨パッドの研磨面と平行にすることができる。従って、ドレッサのドレッシング面全体を研磨パッドの研磨面に均一に摺接させることができ、研磨パッドの研磨面全体を均一にドレッシングすることができる。

研磨テーブル上の研磨パッドをドレッシングしているドレッサを示す側面図である。 研磨テーブルとドレッサとの相対運動を示す平面図である。 研磨装置を示す模式図である。 本実施形態に係るドレッシング装置を示す断面図である。 回転機構の上面図である。 図６（ａ）はドレッサが研磨面に対して傾斜している様子を示す図であり、図６（ｂ）は加圧ローラーを下降させてドレッサの周縁部の一部に下向きの荷重を与えている様子を示す図である。 ドレッサの研磨パッド上の位置に従って荷重付与装置の荷重点が変更される様子を示す平面図である。 ドレッシングレシピの一例を示す図である。 ドレッサの高さを検出する位置センサを備えたドレッシング装置を示す図である。 回転機構の下面に２つの荷重付与装置を配置した様子を示す図である。 ２つの荷重付与装置の荷重点が変更される様子を示す模式図である。 ２つの荷重付与装置に隣接して位置センサをそれぞれ配置した様子を示す図である。 ２つの荷重付与装置、２つの位置センサ、およびドレッサの配置を示す平面図である。 ２つの荷重付与装置の荷重点を示す平面図である。 ３つの荷重付与装置、３つの位置センサ、およびドレッサの配置を示す平面図である。 ３つの荷重付与装置の荷重点を示す平面図である。 円筒状のカバーを備えたドレッシング装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図３乃至図１７において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図３は、研磨装置１０を示す模式図である。図３に示すように、研磨装置１０は、研磨具としての研磨パッド３を支持するための研磨テーブル１と、ウェハなどの基板Ｗを保持し、かつ基板Ｗを研磨テーブル１上の研磨パッド３に押圧するための研磨ヘッド１２と、研磨パッド３の研磨面３ａのドレッシングを行うドレッシング装置（ドレッシングユニット）１４とを備えている。研磨パッド３は研磨テーブル１の上面に貼付されており、研磨パッド３の上面が基板Ｗを研磨する研磨面３ａを構成している。研磨具としては、研磨パッド３に代えて固定砥粒または研磨布などを用いてもよい。

研磨テーブル１は、テーブル軸１６を介してテーブルモータ１８に連結されており、このテーブルモータ１８により研磨テーブル１および研磨パッド３がその中心軸まわりに回転されるようになっている。

研磨ヘッド１２は、基板Ｗを保持して研磨面３ａに押し付けるトップリング２０と、トップリング２０が固定されるトップリングシャフト２２と、トップリングシャフト２２を介してトップリング２０を昇降させるトップリング昇降機構２４と、トップリング昇降機構２４が設置されるトップリングアーム２６と、トップリングシャフト２２を介してトップリング２０をその中心軸まわりに回転させるトップリング回転機構（図示せず）等とを備えている。トップリング回転機構はトップリングアーム２６内に配置されている。トップリング昇降機構２４およびトップリング回転機構は、トップリング２０を駆動するトップリング駆動機構を構成する。

トップリング２０はトップリングシャフト２２の下端に連結されている。トップリング２０は、真空吸着によりその下面に基板Ｗを保持できるように構成されている。トップリングアーム２６は、トップリング旋回軸２８に連結されており、このトップリング旋回軸２８を中心として旋回するようになっている。

トップリング昇降機構２４は、軸受３０を介してトップリングシャフト２２を回転可能に支持するブリッジ３２と、ブリッジ３２に取り付けられたボールねじ３４と、支柱３６により支持された支持台３８と、支持台３８上に設けられたサーボモータ４０とを備えている。サーボモータ４０を支持する支持台３８は、支柱３６を介してトップリングアーム２６に連結されている。

ボールねじ３４は、サーボモータ４０に連結されたねじ軸３４ａと、このねじ軸３４ａが螺合するナット３４ｂとを備えている。トップリングシャフト２２は、ブリッジ３２と一体となって昇降（上下動）するようになっている。従って、サーボモータ４０を駆動すると、ボールねじ３４を介してブリッジ３２が上下動し、これによりトップリングシャフト２２およびトップリング２０が上下動する。

基板Ｗの研磨は次のようにして行われる。基板Ｗを保持したトップリング２０は待機位置から研磨位置に移動される。トップリング２０および研磨テーブル１をそれぞれ同じ方向に回転させ、研磨液供給ノズル４２から研磨パッド３上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、トップリング２０は基板Ｗを研磨パッド３の研磨面３ａに押し付け、基板Ｗと研磨面３ａとを摺接させる。基板Ｗの表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒の機械的作用により研磨される。

ドレッシング装置１４は、研磨パッド３の研磨面３ａをドレッシングするドレッサ２と、ドレッサ２が連結されるドレッサシャフト４と、ドレッサシャフト４を支持するドレッサアーム６と、ドレッサシャフト４を介してドレッサ２を回転駆動するドレッサ回転機構（図示せず）とを備えている。ドレッサ回転機構はドレッサアーム６内に配置されている。ドレッサ２の下面にはダイヤモンド粒子などの砥粒（図示せず）が固定されており、これらの砥粒によってドレッシング面が構成されている。

ドレッサアーム６は、ドレッサ旋回軸５に連結されており、このドレッサ旋回軸５を中心として旋回するようになっている。ドレッサアーム６が旋回すると、ドレッサ２は研磨面３ａ上を研磨テーブル１の略半径方向に揺動する。ドレッサ２は、研磨パッド３の研磨面３ａ上を揺動しながら回転し、研磨パッド３を僅かに削り取ることにより研磨面３ａをドレッシングする。

図４は、本発明の実施形態に係るドレッシング装置１４の一部を示す断面図である。図４に示すように、ドレッサ２とドレッサシャフト４とは、球面軸受６０を介して互いに連結されている。この球面軸受６０は、ドレッサシャフト４に対するドレッサ２の傾動を許容しつつ、ドレッサシャフト４の荷重をドレッサ２の中心部に伝達する。球面軸受６０は、ドレッサシャフト４の下面に形成された球面凹部６０Ａと、ドレッサ２の上面に形成された球面凹部６０Ｂと、これら球面凹部６０Ａ，６０Ｂに摺動自在に保持されたボール６０Ｃとを備えている。ボール６０Ｃはセラミックなどの耐摩耗性に優れた材料から構成されている。球面凹部６０Ａ，６０Ｂ及びボール６０Ｃは、ドレッサシャフト４の中心軸上に配置されている。

ドレッサシャフト４の半径方向外方にはドレッサ２の周縁部の一部に下向き荷重を加える荷重付与装置６８と、荷重付与装置６８を支持し、かつ荷重付与装置６８を回転させる回転機構７０とが配置されている。回転機構７０は、荷重付与装置６８をドレッサシャフト４を中心として（すなわち、ドレッサ２の中心周りに）回転させるように構成されている。

荷重付与装置６８は、エアシリンダ７２と、エアシリンダ７２のピストンロッド７２ａに連結された加圧ローラー７３とを備えている。エアシリンダ７２は、回転機構７０に固定されており、この回転機構７０によってドレッサシャフト４のまわりを旋回するようになっている。ピストンロッド７２ａの先端にはローラー支持部材７５が取り付けられている。加圧ローラー７３はその中心に配置されたローラー軸７８に回転自在に支持されており、ローラー軸７８を中心として回転する。ローラー軸７８はローラー支持部材７５に固定されている。

加圧ローラー７３はエアシリンダ７２により上下動可能に構成されている。エアシリンダ７２は、エアシリンダ７２に供給される圧縮空気の圧力を制御する電空レギュレータ（気体圧力レギュレータ）１００に接続されている。この電空レギュレータ１００は図示しない空気圧縮機（コンプレッサ）に接続されている。空気圧縮機は圧縮空気を電空レギュレータ１００を通じてエアシリンダ７２内に供給する。電空レギュレータ１００は図示しない圧力制御機構を備えており、この圧力制御機構によりエアシリンダ７２内に供給される圧縮空気の圧力が制御される。

エアシリンダ７２内に圧縮空気が供給されると、ピストンロッド７２ａとともに加圧ローラー７３が下降し、加圧ローラー７３がドレッサ２の周縁部の一部を下方に押圧する。加圧ローラー７３はドレッサ２の上面に転がり接触する。エアシリンダ７２内に供給される圧縮空気の圧力を変更することにより、ドレッサ２に与えられる下向きの荷重を変更することができる。電空レギュレータ１００はコントローラ１０１に接続されている。コントローラ１０１は電空レギュレータ１００を操作してエアシリンダ７２内に供給される圧縮空気の圧力を制御し、これにより、加圧ローラー７３の下向き荷重を制御する。さらに、コントローラ１０１は回転機構７０の回転動作を制御するように構成されている。

コントローラ１０１は所定の圧力に制御された圧縮空気をエアシリンダ７２内に供給するよう電空レギュレータ１００を操作し、電空レギュレータ１００はエアシリンダ７２内に所定の圧力の圧縮空気を供給する。本実施形態では、コントローラ１０１と電空レギュレータ１００によって動作制御部１０２が構成されており、荷重付与装置６８および回転機構７０の動作はこの動作制御部１０２によって制御される。

図４に示すように、回転機構７０は、ドレッサシャフト４と同心状に配置された環状のリングギヤ９０と、リングギヤ９０を回転させるピニオンギヤ９２と、ピニオンギヤ９２を駆動する駆動装置（例えばサーボモータ）９４とを備えている。リングギヤ９０とピニオンギヤ９２とは互いに噛み合っている。駆動装置９４が駆動されると、ピニオンギヤ９２が回転し、同時にリングギヤ９０が回転する。リングギヤ９０は図示しない支持部材により回転自在に支持されており、リングギヤ９０の下面には荷重付与装置６８のエアシリンダ７２が固定されている。

図５は、回転機構７０の上面図である。ピニオンギヤ９２が矢印で示す方向に回転すると、リングギヤ９０および荷重付与装置６８はドレッサシャフト４を中心として回転する。パッドドレッシング中、ドレッサ２はドレッサシャフト４を中心として回転するが、リングギヤ９０は、ドレッサ２とは別体として設けられた支持部材（図示しない）に支持されているため、ドレッサ２とともには回転しない。従って、荷重付与装置６８をドレッサ２に対して相対的に移動させることができる相対移動機構を構成する。

ドレッサ２が研磨パッド３をドレッシングしているとき、図６（ａ）に示すように、ドレッサ２と研磨パッド３との摩擦によりドレッサ２が傾く。パッドドレッシング中のドレッサ２は、その上流側の部位が研磨パッド３に沈み込み、下流側の部位が研磨パッド３から浮き上がるように傾斜する。このようにドレッサ２が傾くと、ドレッサ２はそのドレッシング面を研磨パッド３の研磨面３ａに均一に押し付けることができない。そこで、荷重付与装置６８は、その加圧ローラー７３を下降させてドレッサ２の周縁部の一部（すなわち、下流側の部位）に下向きの力を局所的に与えることによって、ドレッサ２のドレッシング面を研磨パッド３の研磨面３ａと平行にする。その結果、図６（ｂ）に示すように、ドレッサ２のドレッシング面全体を研磨パッド３の研磨面３ａに均一に摺接させることができる。図６（ａ）に示すように、研磨パッド３の移動方向において、荷重付与装置６８はドレッサシャフト４の下流側に位置している。

ドレッサ２は、研磨パッド３上をその略半径方向に揺動しながら、研磨パッド３の研磨面３ａをドレッシングする。ドレッサ２が研磨パッド３の中心に近づくにつれて、研磨パッド３の周方向の速度は遅くなる。このため、ドレッサ２の傾斜角度（すなわち、研磨面３ａに対する傾斜角度）は、ドレッサ２の位置に従って変化する。そこで、動作制御部１０２は、研磨パッド３上のドレッサ２の位置に従ってドレッサ２に加えられる下向きの荷重を変えるように、荷重付与装置６８を制御する。より具体的には、ドレッサ２が大きく傾く領域では、荷重付与装置６８はより大きな荷重を発生し、ドレッサ２があまり傾かない領域では、荷重付与装置６８はより小さい荷重を発生する。荷重の目標値は、研磨面３ａ上に予め定義された複数の領域Ｒ１〜Ｒ５についてそれぞれ設けられている。これらの目標値は動作制御部１０２のコントローラ１０１に予め記憶されている。

ドレッサ２が研磨パッド３上をその略半径方向に移動するにつれて、ドレッサ２に作用する摩擦力の方向も変化する。このため、ドレッサ２の傾斜方向（より具体的には、研磨パッド３の中心に対するドレッサ２の相対的な傾斜方向）が研磨面３ａ上のドレッサ２の位置によって変わる。そこで、本実施形態では、回転機構７０により荷重付与装置６８を回転するドレッサ２に対して相対移動させて、ドレッサ２の傾斜方向の変化に追随させるようになっている。

図７は、ドレッサ２の研磨パッド３上の半径方向の位置に従って荷重付与装置６８の荷重点Ｐ（加圧ローラー７３の位置）が変更される様子を示す平面図である。図７に示すように、研磨パッド３上のドレッサ２の位置に従って、回転機構７０は荷重付与装置６８を回転させることにより荷重付与装置６８の荷重点Ｐを変える（すなわち、回転するドレッサ２の全体に対する荷重付与装置６８の相対位置を変える）。このようにドレッサ２の傾斜方向の変化に従って荷重付与装置６８を回転させることによって、ドレッサ２の揺動位置にかかわらず、ドレッサ２を研磨面３ａと平行に保つことができる。

ドレッサ２を水平に保つために必要な荷重付与装置６８の荷重および回転角度は、実験により予め決定される。荷重付与装置６８の荷重および回転角度は、研磨面３ａ上に予め定義された複数の領域のそれぞれについて予め定められ、図８に示すようなドレッシングレシピが作成される。図８はドレッシングレシピの一例を示す図である。図８に示す例では、研磨パッド３の研磨面３ａは、領域Ｒ１から領域Ｒ５（図７参照）までの５つの領域に分けられる。そして、それぞれの領域ごとにドレッサ２の回転速度、研磨面３ａに付与される荷重（ドレッシング荷重）、荷重付与装置６８からドレッサ２に付与される下向き荷重（以下、局所荷重ともいう）、荷重付与装置６８の回転角度が設定される。

このようにして作成されたドレッシングレシピは、コントローラ１０１に記憶される。コントローラ１０１は、このドレッシングレシピに従って回転機構７０および荷重付与装置６８を動作させる。研磨パッド３のドレッシング中、回転機構７０は荷重付与装置６８を所定の角度だけ回転させ、荷重付与装置６８は所定の下向き荷重をドレッサ２の周縁部の一部（下流側の部位）に与える。

ドレッサ２は、研磨面３ａ上を揺動しながら回転し、研磨パッド３を僅かに削り取ることで研磨面３ａをドレッシングする。このとき、コントローラ１０１は、ドレッサ２がドレッシングレシピに従って研磨面３ａをドレッシングするようにドレッサ２の動作を制御する。具体的には、コントローラ１０１は、ドレッサ２の研磨パッド３上の位置に従って、ドレッサ２の回転速度、ドレッシング荷重、ドレッサ２に付与される局所荷重（すなわち、ドレッサ２のドレッシング面の研磨面３ａに対する傾斜角度）、および荷重付与装置６８の回転角度（局所荷重の位置）を変化させる。このようにドレッサ２の姿勢を制御することにより、研磨パッド３のドレッシング中、ドレッサ２は研磨パッド３の研磨面３ａと平行に保たれる。従って、ドレッサ２は、研磨面３ａの全体を均一にドレッシングすることができる。

荷重付与装置６８を備えた研磨装置１０を用いた研磨方法について説明する。まず、研磨パッド３の研磨面３ａにドレッシング液を供給し、この状態でドレッサ２を研磨面３ａの半径方向に揺動させながら、ドレッサ２を研磨面３ａに摺接させる。上述したように、ドレッサ２が研磨パッド３上の複数の領域Ｒ１〜Ｒ５（図２および図７参照）を横断するにつれて、ドレッサ２の傾斜角度および傾斜方向が変化する。そこで、ドレッサ２の研磨パッド３上の位置に従ってドレッサ２に付与する局所荷重および局所荷重の位置を変化させる。その結果、ドレッサ２の揺動位置にかかわらず、ドレッサ２を研磨面３ａと平行に保つことができる。ドレッサ２が研磨面３ａをドレッシングした後、基板Ｗを保持したトップリング２０は待機位置から研磨位置に移動される。トップリング２０および研磨テーブル１をそれぞれ同じ方向に回転させ、研磨液供給ノズル４２から研磨パッド３上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、トップリング２０は基板Ｗを研磨パッド３の研磨面３ａに押し付け、基板Ｗと研磨面３ａとを摺接させることで基板Ｗが研磨される。

図９に示すように、ドレッシング装置１４はドレッサ２の鉛直方向の位置（すなわち、ドレッサ２の高さであり、より具体的には研磨パッド３の研磨面３ａからのドレッサ２の上面の高さである）を測定する位置センサ１４０を備えてもよい。位置センサ１４０は荷重付与装置６８に隣接して配置されている。位置センサ１４０はリングギヤ９０の下面に固定されており、位置センサ１４０は回転機構７０によって荷重付与装置６８と一体に回転される。位置センサ１４０はドレッサ２の高さを測定し、その測定値をコントローラ１０１に送信する。コントローラ１０１は、ドレッサ２の高さの測定値が所定の目標値に保たれるように、荷重付与装置６８の動作を制御する。この所定の目標値は、ドレッサ２のドレッシング面が研磨面３ａと平行に保たれる値である。この実施形態では、荷重付与装置６８からドレッサ２に付与される局所荷重は、ドレッサ２の高さに基づいてフィードバック制御されるので、図８に示すドレッシングレシピ中の局所荷重を省略することができる。

図１０に示すように、回転機構７０の下面に２つの荷重付与装置６８を配置してもよい。この実施形態では、２つの荷重付与装置６８がドレッサシャフト４を中心として対称的に配置されている。より具体的には、ドレッサ２の中心とドレッサ揺動軸５とを結ぶ線（仮想線）上に２つの荷重付与装置６８が配列されている。動作制御部１０２は、２つの荷重付与装置６８に接続された２つの電空レギュレータ１００を備えており、これにより２つの荷重付与装置６８を別々に制御し、２つの荷重付与装置６８に異なる荷重を発生させることができる。２つの荷重付与装置６８のエアシリンダ７２は、リングギヤ９０の下面に固定されている。従って、２つの荷重付与装置６８は、回転機構７０によって一体に回転される。図１１は、ドレッサ２の研磨パッド３上の位置に従って２つの荷重付与装置６８の荷重点Ｐ１，Ｐ２（加圧ローラー７３の位置）が変更される様子を示す模式図である。

図１２に示すように、２つの荷重付与装置６８に隣接して２つの位置センサ１４０を配置してもよい。動作制御部１０２はこれら位置センサ１４０から送信されたドレッサ２の高さの測定値が、それぞれ所定の目標値に保たれるように２つの荷重付与装置６８の動作を制御する。これらの所定の目標値は、ドレッサ２のドレッシング面が研磨面３ａと平行に保たれる値である。

図１３は、２つの荷重付与装置６８、２つの位置センサ１４０、およびドレッサ２の配置を示す平面図である。図１３に示すように、２つの荷重付与装置６８を互いに隣接して配置し、さらに２つの荷重付与装置６８に隣接して２つの位置センサ１４０を配置してもよい。この実施形態では、２つの荷重付与装置６８は、ドレッサシャフト４の下流側に配置され、かつドレッサ２の中心とドレッサ揺動軸５とを結ぶ線（仮想線）の両側に配置されている。動作制御部１０２は、２つの位置センサ１４０から送信されたドレッサ２の高さの測定値が、それぞれ所定の目標値に保たれるように２つの荷重付与装置６８の動作を制御する。これらの所定の目標値は、ドレッサ２のドレッシング面が研磨面３ａと平行に保たれる値である。

２つの荷重付与装置６８からドレッサ２に付与される局所荷重は、ドレッサ２の高さに基づいてフィードバック制御される。したがって、本実施形態では、図８に示すドレッシングレシピ中の局所荷重を省略することができる。さらに、図１３に示す実施形態によれば、ドレッサ２の傾斜方向が変化しても、２つの荷重付与装置６８の荷重バランスを変えることによってドレッサ２を水平に保つことができる。図１４は、２つの荷重付与装置６８の荷重点Ｐ１，Ｐ２（加圧ローラー７３の位置）を示す平面図である。図１４に示すように、ドレッサ２の揺動位置によらず、荷重点Ｐ１，Ｐ２のドレッサ２に対する相対位置は一定である。この場合でも、２つの荷重付与装置６８の荷重バランスを変化させることにより２つの荷重の中心位置を変えることができる。したがって、２つの荷重付与装置６８は、ドレッサ２の傾斜角度および傾斜方向の両方の変化に追随してドレッサ２を水平に保つことができる。この実施形態では、回転機構７０を省略することができる。

図１５に示すように、３つの荷重付与装置６８および３つの位置センサ１４０を設けてもよい。３つの荷重付与装置６８は、ドレッサシャフト４を中心として等間隔に配列される。３つの位置センサ１４０は３つの荷重付与装置６８にそれぞれ隣接して配置される。図１６は３つの荷重付与装置６８の荷重点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（加圧ローラー７３の位置）を示す平面図である。図１５に示すように、ドレッサ２の揺動位置によらず、荷重点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のドレッサ２に対する相対位置は一定であるが、３つの荷重付与装置６８の荷重バランスを変化させることにより３つの荷重の中心位置を変えることができる。したがって、３つの荷重付与装置６８は、ドレッサ２の傾斜角度および傾斜方向の両方の変化に追随してドレッサ２を水平に保つことができる。この実施形態でも、回転機構７０を省略することができる。４つ以上の荷重付与装置６８および４つ以上の位置センサ１４０を設けることも可能である。

図１７に示すように、円筒状のカバー１５０を荷重付与装置６８およびドレッサ２の上部を囲むように設置することが好ましい。このカバー１５０はリングギヤ９０の下面に固定されており、加圧ローラー７３の下方まで延びている。このカバー１５０により、研磨液などの飛沫が加圧ローラー７３などの摺動部に付着することや、加圧ローラー７３からの発塵が研磨面３ａへ落下することを防ぐことができる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、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ことは言うまでもない。

１ 研磨テーブル
２ ドレッサ
３ 研磨パッド
３ａ 研磨面
４ ドレッサシャフト
５ ドレッサ旋回軸
６ ドレッサアーム
１０ 研磨装置
１２ 研磨ヘッド
１４ ドレッシング装置
１６ テーブル軸
１８ テーブルモータ
２０ トップリング
２２ トップリングシャフト
２４ トップリング昇降機構
２６ トップリングアーム
２８ トップリング旋回軸
３０ 軸受
３２ ブリッジ
３４ ボールねじ
３６ 支柱
３８ 支持台
４０ サーボモータ
４２ 研磨液供給ノズル
６０ 球面軸受
６８ 荷重付与装置
７０ 回転機構
７２ エアシリンダ
７３ 加圧ローラー
７５ ローラー支持部材
７８ ローラー軸
９０ リングギヤ
９２ ピニオンギヤ
９４ 駆動装置
１００ 電空レギュレータ
１０１ コントローラ
１０２ 動作制御部
１４０ 位置センサ
１５０ カバー

Claims (9)

1. 基板を研磨する研磨面に摺接して該研磨面のドレッシングを行うドレッサと、
   前記ドレッサに荷重を加えるドレッサシャフトと、
   前記ドレッサの周縁部の一部に下向き荷重を与える少なくとも１つの荷重付与装置と、
   前記荷重付与装置の動作を制御する動作制御部とを備え、
   前記動作制御部は、前記研磨面上のドレッサの位置に従って前記下向き荷重を変えるように前記荷重付与装置の動作を制御することを特徴とするドレッシング装置。
2. 前記荷重付与装置を、前記ドレッサに対して相対的に移動させる相対移動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のドレッシング装置。
3. 基板を研磨する研磨面に摺接して該研磨面のドレッシングを行うドレッサと、
   前記ドレッサに荷重を加えるドレッサシャフトと、
   前記ドレッサの周縁部の一部に下向き荷重を与える少なくとも１つの荷重付与装置と、
   前記荷重付与装置の動作を制御する動作制御部と、
   前記荷重付与装置を、前記ドレッサに対して相対的に移動させる相対移動機構とを備え、
   前記動作制御部は、前記研磨面上のドレッサの位置に従って、前記荷重付与装置の前記ドレッサに対する相対位置を変えるように前記相対移動機構の動作を制御することを特徴とするドレッシング装置。
4. 前記相対移動機構は、前記荷重付与装置を前記ドレッサシャフトのまわりに回転させる回転機構であることを特徴とする請求項２または３に記載のドレッシング装置。
5. 前記ドレッサの高さを測定する少なくとも１つの位置センサをさらに備え、
   前記動作制御部は、前記ドレッサの高さの測定値が所定の目標値に維持されるように前記荷重付与装置の動作を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のドレッシング装置。
6. 基板を研磨面に摺接させて該基板を研磨する研磨装置であって、
   基板を前記研磨面に押し付けるトップリングと、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のドレッシング装置とを備えることを特徴とする研磨装置。
7. ドレッサを研磨面上で揺動させながら、前記ドレッサを前記研磨面に摺接させて前記研磨面のドレッシングを行い、
   前記ドレッシング中に、前記ドレッサの前記研磨面上の位置に従って、前記ドレッサの周縁部の一部に付与する下向き荷重および該下向き荷重の位置を変化させて前記ドレッサのドレッシング面の前記研磨面に対する傾斜角度を制御し、
   前記ドレッシングが終了した後、基板を前記研磨面に押し付けて前記基板と前記研磨面とを摺接させることで前記基板を研磨することを特徴とする研磨方法。
8. 前記ドレッシング中に前記ドレッシング面を前記研磨面と平行にすることを特徴とする請求項７に記載の研磨方法。
9. 前記ドレッシング中に前記ドレッサの高さを測定し、
   前記ドレッサの高さの測定値が所定の目標値に保たれるように前記下向き荷重および前記下向き荷重の位置を変化させることを特徴とする請求項７または８に記載の研磨方法。

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