JP2003181756A - ウェーハ加工装置用コンディショナー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ウェーハ加工装置の研磨布やウェー
ハ保持テーブルの状態を良好に整えることができるコン
ディショナー装置を提供する。 【解決手段】本発明のコンディショナー装置１０は、エ
アバック３２に圧縮エアを供給し、膨らんだエアバック
３２によってドレス用砥石２６を押し下げる。そして、
ドレス用砥石２６とブラシ１９とが研磨布１４に同時に
当たる所定位置に、ドレス用砥石２６が位置したところ
で、圧縮エアの供給を停止する。そして、ヘッド本体１
８を微小量下降移動させてドレス用砥石２６を研磨布１
４に押圧するとともに、定盤１２及びヘッド本体１８を
回転させて研磨布１４のドレスを行う。この時、リンス
水供給口４０からリンス水を研磨布１４に滴下し、研磨
布１４のリンス洗浄とドレスとを同時に実施する。ま
た、ドレス時には、ブラシ１９によって研磨布１４の表
面又は溝にある屑（研磨屑、研磨布屑、スラリ等の屑）
が掻き出され、この掻き出した屑を吸引口４９から吸引
し除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学的機械研磨法
（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）によって
半導体ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置の研磨布や
ウェーハ保持テーブルの状態を整えるためのコンディシ
ョナー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＭＰによるウェーハの研磨は、ウェー
ハ吸着テーブルでウェーハを吸着保持し、このウェーハ
を回転する研磨布に所定の圧力で押し付け、研磨布とウ
ェーハとの間にメカノケミカル研磨剤（スラリ）を供給
することにより行われる。

【０００３】研磨布は、定期的又はウェーハの研磨レー
トが変動した時にドレッシングが施されるが、このドレ
ッシング作業は、ドレス用砥石（電着砥石）を研磨布に
押し付け、研磨布及びドレス用砥石を回転させることに
より行う。ドレッシングが終了すると、研磨布にリンス
水を供給し、ドレッシングで発生したドレス屑（研磨布
の屑）をリンス水で洗い流している。

【０００４】一方、前記ウェーハ吸着テーブルは、ウェ
ーハの加工前に、そのテーブル表面（ウェーハ吸着面）
の精度出しと洗浄のためにテーブル表面を研削砥石によ
って研削している。テーブル表面の精度出し作業は、研
削砥石をテーブル表面に押し付け、テーブル及び研削砥
石を回転させることによりテーブル表面を研削すること
により行う。精度出しが終了すると、テーブル表面にリ
ンス水を供給し、精度出し作業で発生した研削屑をリン
ス水で洗い流した後、テーブル表面をエアブローして乾
燥する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
研磨布のドレッシング装置は、ドレッシングした後の研
磨布の表面にリンス水を供給するだけなので、研磨布に
残存しているドレス屑を確実に除去することができず、
研磨布の清浄度及び研磨精度が低下し、ウェーハスクラ
ッチも増大するという欠点があった。

【０００６】一方、従来のテーブル表面の精度出し装置
は、研削加工した後のテーブル表面にリンス水を供給す
るだけなので、テーブル表面に残存している研削屑及び
異物を確実に除去することができず、テーブル表面の清
浄度及びウェーハ加工精度が低下するという欠点があっ
た。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウェーハ加工装置の研磨布やウェーハ保持テ
ーブルの状態を良好に整えることができるウェーハ加工
装置用コンディショナー装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、ウェーハを研磨するウェーハ加工装置に
設けられるとともに、該ウェーハ加工装置のウェーハ研
磨部材をドレッシングするコンディショナー装置におい
て、該コンディショナー装置は、装置本体と、該装置本
体に設けられ、前記ウェーハ研磨部材に押し付けられる
とともに装置本体とウェーハ研磨部材との相対回転によ
ってウェーハ研磨部材をドレッシングするドレス用砥石
と、該装置本体に設けられるとともに前記ウェーハ研磨
部材にリンス水を供給するリンス水供給手段と、該装置
本体に設けられ、前記ウェーハ研磨部材の表面に詰まっ
た屑を掻き出すブラシ部材と、該装置本体に設けられ、
前記ブラシ部材で掻き出された屑を吸引除去する屑除去
手段と、を有することを特徴としている。

【０００９】また、本発明は、前記目的を達成するため
に、ウェーハを吸着保持するテーブルと該テーブルに吸
着保持されたウェーハを加工する加工部とを有するウェ
ーハ加工装置に設けられ、前記テーブルの表面を研削加
工して該表面を精度出しするコンディショナー装置にお
いて、該コンディショナー装置は、装置本体と、該装置
本体に設けられ、前記テーブルの表面に押し付けられる
とともに装置本体とテーブルとの相対回転によってテー
ブルを研削加工する研削砥石と、該装置本体に設けられ
るとともに前記テーブルにリンス水を供給するリンス水
供給手段と、該装置本体に設けられ、前記テーブルの表
面に詰まった屑を掻き出すブラシ部材と、該装置本体に
設けられ、前記ブラシ部材で掻き出された屑を吸引除去
する屑除去手段と、を有することを特徴としている。

【００１０】請求項１に記載の発明によれば、ドレス用
砥石をウェーハ研磨部材に押し付けるとともに、リンス
水供給手段からウェーハ研磨部材にリンス水を供給しな
がら、装置本体とウェーハ研磨部材とを相対回転させて
ウェーハ研磨部材をドレッシングする。この時、ウェー
ハ研磨部材の表面に詰まったドレス屑は、同じく相対回
転中のブラシ部材によってウェーハ研磨部材から強制的
に掻き出される。そして、掻き出されたドレス屑は、屑
除去手段によって吸引され、ウェーハ研磨部材の外部に
排出される。このように、本発明は、ドレス屑を強制的
に掻き出して吸引除去するので、ウェーハ研磨部材が良
好に整えられ、ドレス後のウェーハ研磨部材の清浄度及
び研磨精度が向上し、ウェーハスクラッチも大幅に減少
する。

【００１１】請求項２に記載の発明は、ドレス用砥石に
よるウェーハ研磨部材のドレス作業が終了すると、ブラ
シ部材をドレス用砥石よりもウェーハ研磨部材に近接す
るように移動する。これにより、ドレス用砥石に邪魔さ
れることなく、ウェーハ研磨部材にあるドレス屑をブラ
シ部材で掻き出して除去できるので、ドレス屑の除去効
率が向上する。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、研削砥石
をテーブルの表面に押し付けるとともに、リンス水供給
手段からテーブル表面にリンス水を供給しながら、装置
本体とテーブルとを相対回転させて、テーブル表面を研
削加工し、テーブル表面の精度出しを行う。この時、テ
ーブル表面に詰まった研削屑は、同じく相対回転中のブ
ラシ部材によってテーブルから強制的に掻き出される。
そして、掻き出された研削屑は、屑除去手段によって吸
引され、テーブルの外部に除去される。このように、本
発明は、研削屑を強制的に掻き出し、それを吸引除去す
るので、テーブル表面が良好に整えられ、精度出し後の
テーブル表面の清浄度及び研磨精度が向上する。

【００１３】請求項４に記載の発明は、研削砥石による
テーブル表面の精度出し作業が終了すると、ブラシ部材
を研削砥石よりもテーブル表面に接近するように移動す
る。これにより、研削砥石に邪魔されることなく、テー
ブル表面にある研削屑をブラシ部材で掻き出して除去で
きるので、研削屑の除去効率が向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ加工装置用コンディショナー装置の好ましい
実施の形態について詳説する。

【００１５】図１に示すコンディショナー装置１０は、
ウェーハ研磨装置の定盤１２に設けられた研磨布１４を
ドレッシングする装置である。定盤１２は、その下部中
央部に回転軸１６が設けられ、この回転軸１６は不図示
のモータのスピンドルに連結されている。したがって、
モータが駆動されると、定盤１２は図１上で矢印Ａで示
す方向に回転する。このモータは、ウェーハの研磨時は
もとより、コンディショナー装置１０による研磨布ドレ
ス時においても駆動される。

【００１６】コンディショナー装置１０は、カップ型に
形成されたヘッド本体１８を有し、このヘッド本体１８
の環状下面にはブラシ１９が下方に向けて植設されてい
る。また、ヘッド本体１８の上面中央部には、回転軸２
０が取り付けられており、回転軸２０は、ロータリージ
ョイント２２を介して不図示のモータのスピンドル２４
に連結されている。したがって、モータが駆動される
と、ヘッド本体１８は図１上で矢印Ｂで示す方向に回転
する。この時、ブラシ１９を研磨布１４に押し付けるこ
とにより、ブラシ１９の回転力で研磨布１４に詰まって
いるドレス屑が研磨布１４から掻き出される。

【００１７】ヘッド本体１８の内部には、カップ型のド
レス用砥石２６が配置される。ドレス用砥石２６はドレ
スプレート２８に接着され、このドレスプレート２８
は、ヘッド本体１８の内周壁にばね３０を介して回転力
が伝達可能に支持されるとともに、ばね３０の弾性力に
よってヘッド本体１８に対し上下移動自在に支持されて
いる。

【００１８】ドレスプレート２８とヘッド本体１８との
間の隙間には、エアバック３２が配置される。エアバッ
ク３２は、ヘッド本体１８と回転軸２０とに内設された
エア供給路３４に接続され、このエア供給路３４は、回
転軸２０からロータリージョイント２２を介して回転軸
２０の外部に配設されるとともに、レギュレータ３６を
介してエアポンプ３８に連結されている。したがって、
エアポンプ３８が駆動されると、レギュレータ３６で流
量制御された圧縮エアがエア供給路３４を介してエアバ
ック３２に供給される。これにより、エアバック３２が
膨張していき、エアバック３２の下面がドレスプレート
２８を押す。ドレスプレート２８は、エアバック３２に
押されることにより、ばね３０の付勢力に抗して下方に
移動していく。そして、図１の如くドレス用砥石２６の
砥石面２６Ａがブラシ１９の下端よりも若干量上方位置
に下降したところで、前記圧縮エアの供給が停止される
よう制御されている。

【００１９】この状態でヘッド本体１８を研磨布１４に
向けて下降し、ドレス用砥石２６を研磨布１４に押し付
けると、これと同時にブラシ１９も所定の弾力性をもっ
て研磨布１４に押し付けられる。この状態でヘッド本体
１８及び定盤１２が回転されると、ドレス用砥石２６に
よるドレッシングとブラシ１９による屑掻き出し動作と
が同時に実施される。

【００２０】一方で、エア供給路３４に設けられたバル
ブ３９を開放すると、エアバック３２内のエアがバルブ
３９を介して抜けるので、エアバック３２が収縮する。
これにより、ドレスプレート２８に対するエアバック３
２の押圧力が解除されるので、ドレス用砥石２６がばね
３０の付勢力によって上昇し、図１上で二点鎖線で示す
位置に位置する。この位置は、研磨布１４から十分に退
避した位置であり、この状態では、ブラシ１９による屑
掻き出し動作のみが行われる。なお、実施の形態では、
ドレス用砥石２６としてカップ型砥石を適用したが、こ
れに限定されるものではなく、プレート状の砥石を適用
してもよい。

【００２１】一方、ドレス用砥石２６には、リンス水供
給口４０が開口される。このリンス水供給口４０は、ド
レスプレート２８、ヘッド本体１８、回転軸２０に内設
されたリンス水供給路４２に接続され、このリンス水供
給路４２は、回転軸２０からロータリージョイント２２
を介して回転軸２０の外部に配設され、バルブ４４を介
してリンス水ポンプ４６に連結されている。したがっ
て、バルブ４４が開放されると、リンス水ポンプ４６か
らのリンス水（純水、又はアンモニア水等の薬液）が、
リンス水供給路４２を介してリンス水供給口４０から研
磨布１４に滴下される。また、リンス水供給口４０から
リンス水を滴下しながらヘッド本体１８を回転させるこ
とにより、その遠心力でリンス水が飛散してドレス用砥
石２６に付着するので、ドレス用砥石２６が乾燥するこ
とによるドレス用砥石２６にスラリが固着するのを防止
できる。

【００２２】ヘッド本体の外周部には、複数の屑吸引管
４８、４８…が上下方向に取り付けられ、これらの屑吸
引管４８、４８…は回転軸２０内で収束されて主管５０
に連結されている。主管５０は、回転軸２０からロータ
リージョイント２２を介して回転軸２０の外部に配設さ
れ、切替バルブ５２を介してサクションポンプ５４、リ
ンス水ポンプ５６に接続されている。

【００２３】切替バルブ５２を操作してサクションポン
プ５４側を開にし、サクションポンプ５４を駆動する
と、屑吸引管４８の先端開口部が吸引口４９として作用
する。吸引口４９は、ブラシ１９に近接して配置される
とともに、屑吸引管４８の先端開口部がテーパ状に形成
され、ブラシ１９に対向されている。したがって、ブラ
シ１９によって掻き出された屑は、吸引口４９から吸引
され研磨布１４の外部に除去される。

【００２４】また、切替バルブ５２を操作してリンス水
ポンプ５６側を開にし、リンス水ポンプ５６を駆動する
と、リンス水が屑吸引管４８を介して吸引口４９から研
磨布１４に供給される。

【００２５】次に、前記の如く構成された研磨布用コン
ディショナー装置１０の作用について説明する。

【００２６】まず、エアバック３２に圧縮エアを供給
し、膨らんだエアバック３２によってドレスプレート２
８を下方に押圧し、このドレスプレート２８に固定され
たドレス用砥石２６をばね３０の付勢力に抗して押下す
る。次に、ドレス用砥石２６とブラシ１９とが研磨布１
４に同時に当たる所定位置に、ドレス用砥石２６が位置
したところで、前記圧縮エアの供給を停止する。次い
で、ヘッド本体１８を微小量下降移動させてドレス用砥
石２６を研磨布１４に押圧するとともに、定盤１２及び
ヘッド本体１８を回転させて研磨布１４のドレスを行
う。

【００２７】この時、リンス水供給口４０からリンス水
を研磨布１４に滴下し、研磨布１４のリンス洗浄とドレ
スとを同時に実施する。また、ドレス時には、ブラシ１
９によって研磨布１４の表面又は溝にある屑（研磨屑、
研磨布屑、スラリ等の屑）が掻き出され、この掻き出さ
れた屑を吸引口４９から吸引し除去する。

【００２８】任意のドレス終了時間になると、バルブ３
９を開いてエアバック３２の圧力を下げて、ドレス用砥
石２６をばね３０の付勢力によってブラシ１９の位置よ
りも高い位置に引き上げる。そして、ブラシ１９によっ
て研磨布１４の表面に残っている屑を掻き出しながら、
その屑を吸引口４９から吸引し外部に排出する。

【００２９】これにより、実施の形態のコンディショナ
ー装置１０によれば、研磨布ドレス後のドレス屑（研磨
布の屑）を積極的に排出するので、研磨レートが安定的
に回復する。また、研磨布上の研磨屑排出能力が向上す
るので、清浄精度及び研磨精度が向上する。更に、研磨
布上のスラリ屑の排出能力が向上するので、ウェーハス
クラッチの発生を防止できる。

【００３０】図２に示すコンディショナー装置１００
は、ウェーハ研磨装置を構成するウェーハ保持テーブル
１０２の表面を研削加工して精度出しするための装置で
ある。なお、このコンディショナー装置１００の主たる
構成は、図１に示したコンディショナー装置１０と類似
するため、コンディショナー装置１０と同一又は類似の
部材については同一の符号を付してその説明は省略す
る。

【００３１】図２に示すコンディショナー装置１００
は、砥石プレート１０３に支持されたカップ型の研削砥
石１０４を有し、この研削砥石１０４は、ウェーハ保持
テーブル１０２のウェーハ吸着部材であるポーラス部材
１０６の表面を研削し、ポーラス部材１０６の表面の精
度出しを行う。

【００３２】ポーラス部材１０６は、ウェーハ保持テー
ブル１０２の回転軸１０８に配設された管路１１０に連
通され、管路１１０は回転軸１０８に設けられたロータ
リージョイント１１２を介して回転軸１０８の外部に延
設される。そして管路１１０は、リンス水ポンプ１１４
及びエアポンプ１１６に接続されている。

【００３３】次に、前記の如く構成された研磨布用コン
ディショナー装置１００の作用について説明する。

【００３４】まず、エアバック３２に圧縮エアを供給
し、膨らんだエアバック３２によって砥石プレート１０
３を下方に押圧し、この砥石プレート１０３に固定され
た研削砥石１０４をばね３０の付勢力に抗して押下す
る。次に、研削砥石１０４とブラシ１９とがポーラス部
材１０６の表面に同時に当たる所定位置に、研削砥石１
０４が位置したところで、前記圧縮エアの供給を停止す
る。次いで、ヘッド本体１８を微小量下降移動させて研
削砥石１０４をポーラス部材１０６の表面に押圧すると
ともに、ウェーハ保持テーブル１０２及びヘッド本体１
８を回転させてポーラス部材１０６の表面を研削し、表
面の精度を出す。

【００３５】この時、リンス水供給口４０からリンス水
をポーラス部材１０６の表面に滴下し、ポーラス部材１
０６のリンス洗浄と研削とを同時に実施する。また、研
削時には、ブラシ１９によってポーラス部材１０６の表
面又は微小隙間溝にある屑（研削屑、ポーラス屑等の
屑）が掻き出され、この掻き出した屑を吸引口４９から
吸引し除去する。

【００３６】任意の精度出し終了時間になると、バルブ
３９を開いてエアバック３２の圧力を下げて、研削砥石
１０４をばね３０の付勢力によってブラシ１９の位置よ
りも高い位置に引き上げる。そして、ブラシ１９によっ
てポーラス部材１０６の表面及び微小隙間に残っている
屑を掻き出しながら、その屑を吸引口４９から吸引し外
部に排出する。なお、この時、リンス水ポンプ１１４及
びエアポンプ１１６からポーラス部材１０６にエアと純
水の混合流体を供給することにより、ポーラス部材１０
６の微小隙間に入っている屑をポーラス部材１０６の表
面に浮き立たせる。これにより、ポーラス部材１０６全
体にある屑を排出できる。

【００３７】したがって、実施の形態のコンディショナ
ー装置１００によれば、ポーラス部材１０６の研削中に
生じた屑を積極的に排出するので、ポーラス部材１０６
の表面が良好に整えられ、精度出し後のポーラス部材１
０６の表面の清浄度及び研磨精度が向上する。

【００３８】なお、実施の形態のコンディショナー装置
１０は、ブラシ１９に対してドレス用砥石２６を移動可
能に設けたが、ブラシ１９とドレス用砥石２６とは相対
的に移動可能であればよく、よって、ドレス用砥石２６
に対してブラシ１９を移動可能に設けた構造のコンディ
ショナー装置を採用してもよい。これと同様に、コンデ
ィショナー装置１００においても、ブラシ１９を研削砥
石１０４に対して移動可能に設けた構造のコンディショ
ナー装置を採用してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ加工装置用コンディショナー装置によれば、ドレス用
砥石でウェーハ研磨部材をドレッシングしながら、ウェ
ーハ研磨部材の表面にあるドレス屑をブラシ部材によっ
てウェーハ研磨部材から強制的に掻き出し、掻き出され
たドレス屑を、屑除去手段によって吸引除去したので、
ドレス後のウェーハ研磨部材の清浄度及び研磨精度が向
上し、ウェーハスクラッチも大幅に減少する。

【００４０】また、本発明に係るウェーハ加工装置用コ
ンディショナー装置によれば、研削砥石でテーブルの表
面を研削し精度出ししながら、テーブル表面にある研削
屑をブラシ部材によってテーブルから強制的に掻き出
し、掻き出された研削屑を、屑除去手段によって吸引除
去したので、精度出し後のテーブル表面の清浄度及び研
磨精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態のウェーハ加工装置用コンディショ
ナー装置が研磨布をドレッシングする状態を示す説明図

【図２】実施の形態のウェーハ加工装置用コンディショ
ナー装置がウェーハ吸着テーブルの表面を研削して精度
出しする状態を示す説明図

【符号の説明】

１０、１００…コンディショナー装置、１２…定盤、１
４…研磨布、１８…ヘッド本体、１９…ブラシ、２２…
ロータリージョイント、２６…ドレス用砥石、２８…ド
レスプレート、３０…ばね、３２…エアバック、３８…
エアポンプ、４６…リンス水ポンプ、５４…サクション
ポンプ、５６…リンス水ポンプ、１０２…ウェーハ保持
テーブル、１０４…研削砥石、１０６…ポーラス部材、
１１４…リンス水ポンプ、１１６…エアポンプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを研磨するウェーハ加工装置に
   設けられるとともに、該ウェーハ加工装置のウェーハ研
   磨部材をドレッシングするコンディショナー装置におい
   て、 該コンディショナー装置は、 装置本体と、 該装置本体に設けられ、前記ウェーハ研磨部材に押し付
   けられるとともに装置本体とウェーハ研磨部材との相対
   回転によってウェーハ研磨部材をドレッシングするドレ
   ス用砥石と、 該装置本体に設けられるとともに前記ウェーハ研磨部材
   にリンス水を供給するリンス水供給手段と、 該装置本体に設けられ、前記ウェーハ研磨部材の表面に
   詰まった屑を掻き出すブラシ部材と、 該装置本体に設けられ、前記ブラシ部材で掻き出された
   屑を吸引除去する屑除去手段と、 を有することを特徴とするウェーハ加工装置用コンディ
   ショナー装置。
2. 【請求項２】 前記コンディショナー装置の前記ドレス
   用砥石又は前記ブラシ部材は、前記装置本体に対して移
   動自在に設けられ、ブラシ部材による屑掻き出し時に
   は、ブラシ部材がドレス用砥石よりもウェーハ研磨部材
   に接近するように移動されることを特徴とする請求項１
   に記載のウェーハ加工装置用コンディショナー装置。
3. 【請求項３】 ウェーハを吸着保持するテーブルと該テ
   ーブルに吸着保持されたウェーハを加工する加工部とを
   有するウェーハ加工装置に設けられ、前記テーブルの表
   面を研削加工して該表面を精度出しするコンディショナ
   ー装置において、 該コンディショナー装置は、 装置本体と、 該装置本体に設けられ、前記テーブルの表面に押し付け
   られるとともに装置本体とテーブルとの相対回転によっ
   てテーブルを研削加工する研削砥石と、 該装置本体に設けられるとともに前記テーブルにリンス
   水を供給するリンス水供給手段と、 該装置本体に設けられ、前記テーブルの表面に詰まった
   屑を掻き出すブラシ部材と、 該装置本体に設けられ、前記ブラシ部材で掻き出された
   屑を吸引除去する屑除去手段と、 を有することを特徴とするウェーハ加工装置用コンディ
   ショナー装置。
4. 【請求項４】 前記コンディショナー装置の前記研削砥
   石又は前記ブラシ部材は、前記装置本体に対して移動自
   在に設けられ、ブラシ部材による屑掻き出し時には、ブ
   ラシ部材が研削砥石よりもテーブルに接近するように移
   動されることを特徴とする請求項３に記載のウェーハ加
   工装置用コンディショナー装置。