(57)【要約】【課題】  研磨布をより均一に、かつ、平坦にドレッシングすることができ、またドレス用砥石からの脱落砥粒における研磨布表面の残留を抑制することができるドレッシング治具およびドレッシング装置を提供する。【解決手段】  全体として円板状形状のドレッシング治具２であって、扇状のブラシ部６と、前記ブラシ部間に配置された、中心から径方向に延びる基台部８と、前記基台部の表面に設けられた複数のドレス用砥石７とを備え、前記ブラシ部６間に配置された複数のドレス用砥石７によって形成されるドレス用砥石列が、全体として複数形成されると共に、一のドレス用砥石列と他のドレス用砥石列のなす角度θが４５度乃至１２０度に形成されている。【選択図】  図２
2006088231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体として円板状形状のドレッシング治具であって、
扇状のブラシ部と、前記ブラシ部間に配置された、中心から径方向に延びる基台部と、
前記基台部の表面に設けられた複数のドレス用砥石とを備え、
前記ブラシ部間に配置された複数のドレス用砥石によって形成されるドレス用砥石列が、全体として複数形成されると共に、一のドレス用砥石列と他のドレス用砥石列のなす角度が４５度乃至１２０度に形成されていることを特徴とするドレッシング治具。
【請求項２】
前記ドレス用砥石列のなす角度が、全てのドレス用砥石列間において同一の角度であることを特徴とする請求項１に記載されたドレッシング治具。
【請求項３】
前記円板状のドレッシング治具の中心部には、ドレス用砥石が配置されていないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたドレッシング治具。
【請求項４】
前記円板状のドレッシング治具の最外周部には、ドレス用砥石が配置されていないことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたドレッシング治具。
【請求項５】
前記ドレス用砥石の下面が、ブラシ部の表面から突出しないように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたドレッシング治具。
【請求項６】
前記請求項１乃至請求項６のいずれかに記載されたドレッシング治具を用いたことを特徴とするドレッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的機械研磨法（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）によって半導体ウエハを研磨する研磨装置に用いられる研磨布をドレッシングするドレッシング治具およびこれを用いたドレッシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの研磨方法の一つに、化学的機械研磨法がある。この研磨方法は、アルカリ性溶液にシリカ等からなる砥粒が懸濁した研磨液を研磨布上に滴下しつつ、半導体ウエハと研磨布とを押し付けながら相対運動させ、アルカリの作用で半導体ウエハ表面をエッチングして表面に反応生成物（ＳｉＯｘ）を生じさせ、砥粒の作用で半導体ウエハ表面に生じた反応生成物を、砥粒によって擦り落とすものである。
【０００３】
擦り落とされた反応生成物は、アルカリ性が高い研磨液内では溶解して存在しているが、アルカリ性が低い場合は、ゲル化して研磨布の樹脂内に入り込み固化してガラス（ＳｉＯ2）となる。これが研磨布の目詰まりとして、加工温度を低下させて、平坦度を悪化させる要因となるため、前記目詰まりを取り除くドレッシングが必要となる。
このドレッシングは、一般的に研磨布の表面をブラシ又は砥石で擦り、固化する前の反応生成物を掃き出す又は、樹脂ごと数μｍ程度剥離することによってなされる。
【０００４】
この従来の研磨布のドレッシング装置について、特許文献１に記載された装置を図７に示すと共に、図７に基づいて説明する。
図７に示されたドレッシング装置３０は、回転可能に構成されたヘッド本体３５に対して、エアバック３１を介して取り付けられたドレス用砥石３２と、前記ヘッド本体３５の下面に設けられたブラシ３３とを備え、ドレス用砥石３２とブラシ３３とを目詰まりを起こした研磨布３４に対して押圧して回転させることにより、研磨布３４のドレッシングを行うように構成されている。
【０００５】
更に、このドレッシング装置３０の動作、作用について説明する。
先ず、エアバック３１に圧縮エアを供給し、膨らんだエアバック３１によってドレス用砥石３２を押し下げる。そして、ドレス用砥石３２とブラシ３３とが研磨布３４に同時に当たる所定位置に、ドレス用砥石３２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３５を微小量下降移動させて、ドレス用砥石３２を研磨布３４に押圧するとともに、定盤３６及びヘッド本体３５を回転させて研磨布３４のドレスを行う。
この時、リンス水供給口３７からリンス水を研磨布３４に滴下し、研磨布３４のリンス洗浄とドレッシングとを同時に実施する。
また、ドレッシング時には、ブラシ３３によって研磨布３４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は吸引口３８から吸引され、除去される。
【０００６】
このように、このドレッシング装置によれば、ドレッシング後のドレス屑（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、ウエハスクラッチ（傷）の発生を防止できる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１８１７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記ドレッシング装置にあっては、ドレス用砥石がリング状に形成され、更に前記ドレス用砥石の外側にリング状のブラシが形成されている。
そのため、研磨布のドレッシングを行う際に、ドレッシングが過剰にされる部分と、されない部分とが存在してしまうため、研磨布全面を均一にドレッシングすることは困難であり、ドレッシング後の研磨布の平坦度を良好なものにすることができなかった。また、同様に、ドレス用砥石により研磨布表面をドレッシングする際に砥石から脱落する研削砥粒がリング状のブラシにより取りきれず研磨布上に残存してしまうことがあった。
その結果、従来のドレッシング装置によりドレッシングした研磨布を用いて、半導体ウエハを研磨した場合、平坦度悪化およびスクラッチ（傷）の発生等の抑制という点において満足できるものでなかった。
【０００９】
本発明は上記技術的課題を解決するためになされたものであり、研磨布をより均一に、かつ平坦にドレッシングすることができ、またドレス用砥石からの脱落砥粒における研磨布表面の残留を抑制することができるドレッシング治具およびドレッシング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明にかかるドレッシング治具は、全体として円板状形状のドレッシング治具であって、扇状のブラシ部と、前記ブラシ部間に配置された、中心から径方向に延びる基台部と、前記基台部の表面に設けられた複数のドレス用砥石とを備え、前記ブラシ部間に配置された複数のドレス用砥石によって形成されるドレス用砥石列が、全体として複数形成されると共に、一のドレス用砥石列と他のドレス用砥石列のなす角度が４５度乃至１２０度に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
このように、ブラシ部及びドレス用砥石が従来のようにリング状ではなく、ドレッシング治具の径方向に形成されているため、研磨布をより均一にドレッシングをすることができる。
【００１２】
ここで、ドレス用砥石列のなす角度が、全てのドレス用砥石列間において同一の角度であることが望ましい。このように、ドレス用砥石列のなす角度が、全てのドレス用砥石列間において同一の角度である場合には、ドレッシングを行う際に、ドレッシング治具の変動が少なく、より高精度にドレッシングをすることができる。
【００１３】
また、前記円板状のドレッシング治具の中心部には、ドレス用砥石が配置されていないことが望ましい。ドレッシング治具の中心部分にドレス用砥石が配置されると、ドレッシング中、ドレッシング治具の中心部分にドレス用砥石が常に存在することになるため、その部分が過度に研磨布をドレッシングすることになり、研磨布の平坦度が悪化するためである。
【００１４】
更に、前記円板状のドレッシング治具の最外周部には、ドレス用砥石が配置されていないことが望ましい。ドレッシング治具の最外周部まで、ドレス用砥石が存在するとドレッシング時に、その外周部にはブラシが存在しないため、ドレス用砥石から脱落したダイヤモンド砥粒をブラシによって除去することができないためである。
【００１５】
また、前記ドレス用砥石の下面が、ブラシ部の表面から突出しないように形成されていることが望ましい。即ち、ブラシ部の先端部が研磨布に接触し変形した後に、ドレス用砥石が研磨布に接触するように構成されるのが好ましい。
このように、ドレス用砥石の下面（研磨布との接触面）が、ブラシ部の先端（研磨布との接触面）から突出しないように形成されているため、ブラシが研磨布に接触しないでドレス用砥石のみが接触する状態を避けることで、ドレス用砥石から脱落したダイヤモンド砥粒の残留を防止することができる。
【００１６】
更に、前記したドレッシング治具を用いることにより、より好適なドレッシング装置が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかるドレッシング治具によれば、研磨布をより均一に、かつ、平坦にドレッシングすることができ、また、ドレス用砥石からの脱落砥粒における研磨布表面の残留を防止することができる。その結果、ドレッシングした研磨布を用いて半導体ウエハを研磨した場合であっても、平坦度悪化およびスクラッチ（傷）等の発生のない半導体ウエハを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明にかかるドレッシング治具およびドレッシング装置の実施形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。尚、図１は、一実施形態にかかるドレッシング装置の全体概略斜視図、図２は一実施形態にかかるドレッシング治具の平面図、図３は、図２に示したドレッシング治具の断面図である。
図１に示すように、ドレッシング装置１０は、ドレッシング治具２を保持する回転可能なヘッド本体１と、研磨布３を保持する回転可能な定盤４と、前記研磨布３の上にリンス水を供給する供給管５とを備えている。
【００１９】
前記ヘッド本体１は、ウエハ研磨装置におけるヘッド本体である。言い換えれば、ウエハ研磨装置のヘッド本体１に、前記ドレッシング治具２を取り付けることにより、ドレッシング装置１０となすことができる。したがって、従来のドレッシング装置のように特別なヘッド本体を用いる必要がなく、容易にドレッシング装置を形成することができる。
【００２０】
次に、前記ドレッシング治具２について、図２、図３に基づいて、詳述べる。
図２に示すように、ドレッシング治具２は、中心角度θが９０度に設定された均等に四分割された扇状のナイロン製のブラシ部６と、前記ブラシ部６間に配置された十字状の基台部８と、前記基台部８の表面に設けられたドレス用砥石７とを備えている。
【００２１】
前記ドレス用砥石７は矩形形状に形成されている。このドレス用砥石７は特に矩形形状である必要はなく、円柱形状であっても良い。そして、前記ドレッシング治具２の径方向に、直線状に複数（図面上では３個）のドレス用砥石７が配置され、全体として十字状に配置されている。
即ち、前記ブラシ部間に配置された複数のドレス用砥石７によって一つのドレス用砥石列が形成され、全体として四つのドレス用砥石列が形成される。そして、一のドレス用砥石列と他のドレス用砥石列のなす角度（θ）が９０度に形成されて、前記ドレス用砥石列のなす角度（θ）は、全てのドレス用砥石列間において同一の角度に形成されている。
【００２２】
尚、ドレッシング治具２の中心部分には、前記ドレス用砥石７は配置されない。ドレッシング治具２の中心部分にドレス用砥石７が配置されると、ドレッシング工程中、ドレッシング治具２の中心部分にドレス用砥石７が常に存在することになるため、その部分が過度に研磨布をドレッシングすることになり、研磨布の平坦度が悪化するためである。
【００２３】
また、前記ドレス用砥石７はドレッシング治具２の最外周部に位置しないように配置されている。より具体的には、ドレッシング治具２の最外周部から内側の５ｍｍの範囲には、ドレス用砥石７が配置されないように構成されている。
これは、ドレッシング治具２の最外周部まで、ドレス用砥石７が存在すると研磨後、その外周部にはブラシが存在しないため、ドレス用砥石７から脱落したダイヤモンド砥粒をブラシによって除去することができない。その結果、該研磨布によるドレッシング実施後、半導体ウエハを研磨する際にスクラッチ（傷）が生じる場合があるためである。
【００２４】
また、図３に示すようにドレス用砥石７は前記基台部８の表面に設けられ、ドレス用砥石７の周囲には、前記ブラシ部６との間に空間９が設けられている。前記空間９は、いわゆる溝であって、最外周部から中心に向けて形成される。
この空間（溝）９は、ドレッシング治具２の中央部まで研磨時のリンス水を供給する供給路としての機能と、ドレッシング工程時にブラシ部６とドレス用砥石７が接触しないようにするための緩衝帯として機能とを有している。
【００２５】
更に、図３に示すように、ドレス用砥石７の下面（研磨布３との接触面）は、ブラシ部６の先端（研磨布３との接触面）から突出しないように形成されている。即ち、ブラシ部６の先端部が研磨布３に接触し変形した後に、ドレス用砥石７が研磨布３に接触するように構成されている。
このように、ドレス用砥石７の下面（研磨布３との接触面）が、ブラシ部６の先端（研磨布３との接触面）から突出しないように形成されているため、ブラシが研磨布に接触しないでドレス用砥石のみが接触する状態を避けることで、ドレス用砥石から脱落したダイヤモンド砥粒の残留を防止することができる。
【００２６】
また、このドレッシング装置１０の動作、作用について説明する。
先ず、ドレス用砥石７とブラシ部６とが研磨布３に共に当たる位置まで、ヘッド本体１を下降移動させ、定盤４及びヘッド本体１を回転させて研磨布３のドレッシングを行う。この時、リンス水を供給する供給管５からリンス水を研磨布３に滴下し、研磨布３のリンス洗浄とドレッシングとを同時に実施する。前記リンス水は前記空間（溝）９を流通し、ドレッシング治具２の中央部まで供給される。
【００２７】
また、ドレッシング時には、ブラシ部６によってドレス用砥石７からの脱落砥粒が掻き出され、除去される。
特に、ブラシ部６及びドレス用砥石７が従来のようにリング状ではなく、ドレッシング治具２の径方向に形成されているため、研磨布を均一に研磨でき、また研磨布全面の屑（研磨屑、研磨布屑、スラリ等の屑）を掻き出すことができる。
【００２８】
このように、研磨布を均一にドレッシングし、かつ、平坦にドレッシングすることができ、また、ドレス用砥石からの脱落砥粒における研磨布表面の残留を防止することができるため、半導体ウエハの平坦度が向上し、スクラッチ（傷）の発生を防止できる。
【００２９】
なお、前記実施形態にあっては、ドレス用砥石列がなす角度（中心角度（θ））が９０度になるように十字状に配置されたものを示したが、図４に示すように、そのなす角度（中心角度（θ））が１２０度になるようにＹ字状に配置されていても良い。
【００３０】
前記なす角度（中心角度（θ））は４５度〜１２０度の範囲で設定されるのが好ましい。１２０度を超える場合（例えば、１８０度で配置した場合）には、ヘッド本体に装着されたドレッシング治具がドレッシング時に安定せず、偏心、変動してしまうため、効率的にドレッシングを行うことができないためである。一方、４５度未満の場合にはドレス用砥石の数が多くなり、それに伴いブラシの設置面積が小さくなるため、ドレス用砥石７からの脱落砥粒量に対して、それを掻き出すためのブラシの能力が小さくなり、結果、脱落砥粒を完全に除去できず、半導体ウエハにスクラッチ（傷）が発生してしまうためである。
したがって、前記なす角度（中心角度（θ））は、４５度〜１２０度の範囲で設定するのが好ましい。
【実施例】
【００３１】
図１に示すドレッシング装置に本発明のドレッシング治具を取り付けて、目詰まりが発生した研磨布のドレッシングを行った。なお、ドレッシング治具としては、
実施例１：本発明かかるドレッシング治具（ドレス用砥石列のなす角度が４５°間隔）
実施例２：実施例１において、ドレス用砥石列のなす角度が９０°間隔ドレッシング治具
実施例３：実施例１において、ドレス用砥石列のなす角度が１２０°間隔のドレッシング治具
比較例１：実施例１においてドレス用砥石列のなす角度が３０°間隔のドレッシング治具
比較例２：実施例１においてドレス用砥石列のなす角度が１８０°間隔のドレッシング治具
比較例３：図５に示すようにドレス用砥石を治具の外周部にリング状に配置したドレッシング治具
比較例４：図６に示すようにドレス用砥石を治具の内側にリング状に配置したドレッシング治具
比較例５：実施例１のドレス用砥石をドレッシング治具の最外周まで配置したドレッシング治具
比較例６：実施例２のドレス用砥石をドレッシング治具の最外周まで配置したドレッシング治具
比較例７：実施例３のドレス用砥石をドレッシング治具の最外周まで配置したドレッシング治具
を用いた。
【００３２】
そして、供給管よりリンス水を供給し、３０分間、研磨布をドレッシングしてから、半導体ウエハを５０枚研磨し、その平坦度（ＴＴＶ）と、半導体ウエハの研磨面の傷発生率について検証した。
なお、平坦度は、静電容量型平坦度測定計（ＡＤＥ社製）を用いて、研磨面の傷については、斜光灯下目視にてそれぞれ評価した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2006088231.tif 000003
平坦度（ＴＴＶ）：◎…１．０μｍ以下、○…２．０μｍ以下、×…２．０μｍ以上
ウエハ傷発生率  ：○…１０％以下、×…１０％以上
【００３４】
表１の結果から明らかなように、実施例のような形態を採用したものであっても、ドレス用砥石列のなす角度（中心角度）が４５度〜１２０度の範囲外のドレッシング治具にあっては、ドレッシングできず、また半導体ウエハに傷が生じ好ましくないことが確認された。
また、実施例１のような形態を採用したものであっても、ドレス用砥石をドレッシング治具の最外周まで配置したドレッシング治具にあっては、半導体ウエハに傷が生じ好ましくないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、半導体ウエハを研磨する研磨布のドレッシング治具として、またドレッシング装置として、広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、一実施形態にかかるドレッシング装置の全体概略斜視図である。
【図２】図２は、一実施形態にかかるドレッシング治具の平面図である。
【図３】図３は、図２に示したドレッシング治具の断面図である。
【図４】図４は、一実施形態の変形例を示す平面図である。
【図５】図５は、比較例３を示す平面図である。
【図６】図６は、比較例４を示す平面図である。
【図７】図７は、従来のドレッシング装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      ヘッド本体
２      ドレッシング治具
３      研磨布
４      定盤
５      供給管
６      ブラシ部
７      ドレス用砥石
８      基台部
９      空間部（溝）
１０    ドレッシング装置
θ      中心角度（ドレス用砥石列がなす角度）
【図１】
2006088231.tif 000004
【図２】
2006088231.tif 000005
【図３】
2006088231.tif 000006
【図４】
2006088231.tif 000007
【図５】
2006088231.tif 000008
【図６】
2006088231.tif 000009
【図７】
2006088231.tif 000010