(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨布表面を均一にコンディショニングできかつ、研磨布の長寿命化が可能なコンディショニング装置を提供する。【解決手段】本研磨布のコンディショニング装置は回転する研磨布１２ａ、１２ｂに洗浄液を噴射するように配される高圧噴射ノズル２ａ、２ｂと、このノズルは洗浄液を供給可能に連通され洗浄液に超音波を伝播する超音波発生装置を具備し、ノズルを研磨布の半径方向に移動させるノズル移動機構４と、超音波発生装置に洗浄液を送る高圧ポンプ５とを備える。【選択図】図２
2008142851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する研磨布に洗浄液を噴射するように配される高圧噴射ノズルと、この高圧噴射ノズルに洗浄液を供給可能に連通され前記洗浄液に超音波を伝播する超音波発生装置と、前記高圧噴射ノズルを前記研磨布の半径方向に移動させるノズル移動機構と、前記超音波発生装置に前記洗浄液を送る高圧ポンプとを備えることを特徴とする研磨布のコンディショニング装置。
【請求項２】
前記洗浄液は純水もしくは洗浄剤を含む洗浄水であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布のコンディショニング装置。
【請求項３】
前記洗浄水は５〜３０ＭＰａで高圧噴射ノズルから噴出され、ノズル移動速度は１０〜１０００ｃｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨布のコンディショニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨布のコンディショニング装置に係り、特に半導体ウェーハの研磨に用いる研磨布のコンディショニングに適し、洗浄液を噴射する高圧噴射装置と洗浄液に超音波を伝播する超音波発生装置を備えた研磨布のコンディショニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体ウェーハの両面研磨は、加工キャリアにウェーハを数枚セットし、研磨布が貼り付けられた上下定盤、サンギアーおよびインターナルギアーを回転させて、加工キャリアに自転と公転を与え研磨布によりウェーハを研磨することにより行われている。
【０００３】
このような両面研磨は、研磨布が連続的に使用されると、研磨時に発生する半導体層や研磨剤が研磨布表面の空孔に浸入し、蓄積されることで研磨布の目詰まりが発生し、また磨耗により研磨作用面が失われ、結果として平坦度、取り代量が低下する。
【０００４】
一方、定盤上に貼り付けられた研磨布の形状が、研磨後の半導体ウェーハの平坦度の良し悪しに大きく影響する。
【０００５】
そのため、研磨後の半導体ウェーハの平坦度を達成するためには、研磨布の形状を一定に保つことが必要であり、ダイヤモンド砥粒を電着したドレッサーを定盤へ搬送し自転と公転をさせ、上下定盤から荷重を負荷させながら研磨布を研削する等の方法により、その研磨布の形状を定期的に修正することが行われている。また、研磨布表面あるいは内部に堆積した研磨剤、研磨剤生成物を除去するために高圧で純水もしくは洗浄液を研磨布表面に噴出させ、研磨剤、研磨剤生成物を除去し、さらに、研磨布表面に剥離した研磨剤、研磨生成物を除去するためにナイロンブラシ等を併用している。
【０００６】
従来のコンディショニング方法は、研磨布表面の研磨剤、研磨生成物の除去には有効であるが、硬質発泡ポリウレタンの研磨布ボア内部、または不織布基材の研磨布内部の研磨剤、研磨生成物堆積の除去が完全ではなく、研磨布の寿命が短くなる問題がある。
【０００７】
なお、特許文献１には高圧洗浄噴射による研磨布のコンディショニング方法が提案されているが、単に高圧洗浄機構だけを用いて研磨剤、研磨生成物堆積の除去を行うもので研磨布内部の堆積物を完全に除去することは困難である。
【０００８】
また、特許文献２には、超音波を用いたコンディショニング方法が提案されているが、超音波を用いて洗浄液を単に通常の圧力下で研磨布表面に流すだけであり、回転する研磨布表面に均一にその効果を与えることは難しい。
【特許文献１】特開平１０−２４４４５９号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、研磨布表面を均一にコンディショニングできかつ、研磨布の長寿命化が可能なコンディショニング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明に係るコンディショニング装置は、回転する研磨布に洗浄液を噴射するように配される高圧噴射ノズルと、この高圧噴射ノズルに洗浄液を供給可能に連通され前記洗浄液に超音波を伝播する超音波発生装置と、前記高圧噴射ノズルを前記研磨布の半径方向に移動させるノズル移動機構と、前記超音波発生装置に前記洗浄液を送る高圧ポンプとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る研磨布のコンディショニング装置によれば、研磨布表面を均一にコンディショニングできかつ、研磨布の長寿命化が可能なコンディショニング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置の平面を示す概念図、図２はその側面を示す概念図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の研磨布のコンディショニング装置１は、半導体ウェーハＷの両面を研磨する両面研磨装置１１の一研磨工程の終了毎に、研磨布を定盤から取り外すことなく、その場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で両面研磨装置１１に用いる研磨布１２ａ、１２ｂのドレッシングに用いる。
【００１５】
コンディショニング装置１は、回転する研磨布に洗浄液を噴射するように配される一対の上高圧噴射ノズル２ａ、下高圧噴射ノズル２ｂと、この両ノズル２ａ、２ｂに洗浄液を供給可能に連通され洗浄液に超音波を伝播する超音波発生装置３ａ、３ｂと、アーム４ａに取り付けられた両ノズル２ａ、２ｂを研磨布の半径方向に移動させるノズル移動機構４と、超音波発生装置３ａ、３ｂに洗浄液を送る高圧ポンプ５を備える。なお、洗浄液とは純水あるいは洗浄剤を含む洗浄水を意味する。
【００１６】
図３に示すように、両ノズル２ａ、２ｂと超音波発生装置３ａ、３ｂが一体化されてノズルシャワー式の超音波洗浄ユニット６を構成する。超音波発生装置３ａ、３ｂはノズル２ａ、２ｂ内に設ける超音波振動子３ａ１、３ｂ１と、この超音波振動子３ａ１、３ｂ１により振動を与えられる超音波伝播体３ａ２、３ｂ２と、共通の超音波出力調整器３ｃからなり、超音波伝播体３ａ２、３ｂ２は洗浄液が超音波振動子３ａ１、３ｂ１を濡らさないように水密かつ振動可能に超音波振動子３ａ１、３ｂ１に取り付けられ、超音波伝播体３ａ２、３ｂ２はノズル２ａ、２ｂの貯留空間部２ａ１、２ｂ１に突出している。両ノズル２ａ、２ｂは高圧ポンプ５から液給配管７、７ａ、７ｂを介して貯留空間部２ａ１、２ｂ１に供給された洗浄液を超音波振動させて、その先端から噴出させる。
【００１７】
超音波振動子としては、フェライトや圧電セラミックス等を用いることができる。
【００１８】
洗浄水は５〜３０ＭＰａでノズルから噴出されるのが好ましい。５ＭＰａより小さいと、研磨屑を叩き出すには運動エネルギーが足りず、３０ＭＰａを超えると、研磨布を損傷するおそれがある。
【００１９】
また、ノズル移動速度は１０〜１０００ｃｍ／ｍｉｎであるのが好ましい。これにより、効率よく研磨布全面の研磨屑を十分に除去できる。ノズル移動速度が１０ｃｍ／ｍｉｎより小さいと、作業効率が低下し、１０００ｃｍ／ｍｉｎを超えると研磨屑を十分に除去できない。
【００２０】
また、研磨布の活性化度に応じて、超音波出力調整３ｃにより、超音波振動子３ａの振動周波数の制御を行うが、研磨布を強く活性化させるためには、キャビテーションの発生し易い２０ｋＨｚから６０ｋＨｚの周波数を用いるのが好ましい。また、研磨布を弱く活性化させるためには、キャビテーションの発生し難い低周波数若しくは１ＭＨｚ以上の高周波数に設定する。
【００２１】
ノズル移動機構４はアーム４ａの一端に設けられ、アーム４ａを回動駆動するモータ（図示せず）を備え、アーム４ａの他端に取り付けた両ノズル２ａ、２ｂを円弧状に研磨布の半径方向に移動させる。
【００２２】
なお、図中符号３ｄは超音波振動子３ａ１と超音波出力調整器３ｃを結ぶ配線である。
【００２３】
本第１実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置を用いた研磨布の研磨方法について説明する。
【００２４】
図１及び図２に示すようの両面研磨装置１１を用いて、加工キャリア１３に収容された半導体ウェーハＷの両面研磨を行う。
【００２５】
このような両面研磨を行い、上側研磨布１２ａ、下側研磨布１２ｂを連続的に使用すると、半導体層や研磨剤が研磨布表面の空孔に浸入し、蓄積され、研磨布１２ａ、１２ｂに目詰まりが発生する。
【００２６】
そこで、その両研磨布１２ａ、１２ｂの形状を修正するコンディショニングを行う。
【００２７】
一研磨工程終了毎に、上定盤１４を上昇させ、下定盤１５間に間隙を設け、加工キャリア１３を取り除く。
【００２８】
しかる後、両面研磨装置１１に近接して設置されるコンディショニング装置１のノズル移動機構４を作動させて、アーム４ａを研磨布１２の中心方向に移動させ、上高圧噴射ノズル２ａを上側研磨布１２ａの中心近傍に位置させ、下高圧噴射ノズル２ｂを下側研磨布１２ｂの中心近傍に位置させる。
【００２９】
両面研磨装置１１を作動させ、両研磨布１２ａ、１２ｂを回転させ、さらに、超音波発生装置３ａ、３ｂ及び高圧ポンプ５を作動させる。
【００３０】
この高圧ポンプ５の作動により、高圧の洗浄液は液配管７、７ａ、７ｂを介して貯留空間部２ａ１、２ｂ１に供給される。貯留空間部２ａ１、２ｂ１に供給された高圧の洗浄液は、超音波振動子３ａ１、３ｂ１によって振動される超音波伝播体３ａ２、３ｂ２の作用により、加圧されキャビテーションが生じる。このキャビテーションが生じた洗浄液を上高圧噴射ノズル２ａから上側研磨布１２ａに、下高圧噴射ノズル２ｂから下側研磨布１２ｂに噴出を開始する。
【００３１】
しかる後、ノズル移動機構４を作動させて、アーム４ａを円弧状に研磨布の半径方向に順次移動させ、上高圧噴射ノズル２ａから上側研磨布１２ａの全面に、下高圧噴射ノズル２ｂから下側研磨布１２ｂの全面に噴出する。なお、高圧噴射ノズルを円弧状に研磨布の半径方向に順次移動させるので、高圧噴射ノズルの取り付け個数を減じることができる。
【００３２】
洗浄液が噴射された研磨布は、高圧の洗浄液とキャビテーションの相乗効果によって、高速で衝突及びキャビテーションが生じた洗浄液の相乗効果により研磨布内に蓄積した研磨屑は確実に除去される。
【００３３】
これにより、研磨布は研磨作用が回復し、研磨布の平坦度、取り代量が復活し、また、研磨布の寿命が延び使用材料低減、廃棄物低減効果が得られる。
【００３４】
なお、洗浄液にアルカリ系洗浄液を使用することで、洗浄効果が向上する。
【００３５】
上記第１実施形態の研磨布のコンディショニング装置によれば、研磨布表面を均一にコンディショニングできかつ、研磨布の長寿命化が可能なコンディショニング装置が実現する。
【００３６】
次に本発明の第２実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置について説明する。
【００３７】
第２実施形態は、第１実施形態が高圧噴射ノズルと超音波発生装置が一体化されるのに対して、高圧噴射ノズルと超音波発生装置が別個に形成され、液配管によって連通される。
【００３８】
例えば、図４に示すように、第２実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置１Ａには、アーム４ａに上高圧噴射ノズル２Ａａ、下高圧ノズル２Ａｂと、この両ノズル２Ａａ、２Ａｂに液配管７、７ａ、７ｂによって連通される超音波発生装置３Ａのいずれも図示しない超音波振動子によって振動される超音波伝播体が設けられた超音波伝播槽３Ａａが取り付けられる。
【００３９】
これにより、この高圧ポンプ５の作動により、超音波伝播槽３Ａａに供給された高圧の洗浄液は、超音波振動子によって振動される超音波伝播体の作用によりキャビテーションが生じ、上高圧噴射ノズル２Ａａから上側研磨布１２ａの全面に、下高圧噴射ノズル２Ａｂから下側研磨布１２ｂの全面に噴出する。
【００４０】
洗浄液が噴射された研磨布は、高圧の洗浄液とキャビテーションの相乗効果によって、高速で衝突及びキャビテーションが生じた洗浄液の相乗効果により研磨布内に蓄積した研磨屑は確実に除去される。
【００４１】
第２実施形態の研磨布のコンディショニング装置によれば、研磨布表面を均一にコンディショニングできかつ、研磨布の長寿命化が可能なコンディショニング装置が実現する。
【００４２】
なお、他の構成は図１及び図２に示す研磨布のコンディショニング装置と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００４３】
上記各実施形態では、両面研磨装置用として、高圧噴射ノズルを上下に２個用いる例で説明したが、片面研磨装置用には１個の高圧噴射ノズルを用い、また、必要に応じて研磨布の半径方向に数個の高圧噴射ノズルを上下あるいは上下いずれかに設けるようにしてもよい。
【実施例】
【００４４】
図３に示すような本発明の研磨布のコンディショニング装置を用いて研磨布のコンディショニング（実施例）を行い、高圧洗浄液のみを用いる（比較例１）及び超音波洗浄液のみ（比較例２）との研磨布の寿命の比較を行った。
【表１】
2008142851.tif 000003
【００４５】
表１に示すように、高圧の洗浄液とキャビテーションの相乗作用を用いる実施例は、比較例１に比べて研磨布の寿命が約１．５〜２倍延びることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置の平面を示す概念図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置の側面を示す概念図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置に用いる高圧ノズルの縦断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る研磨布のコンディショニング装置の側面を示す概念図。
【符号の説明】
【００４７】
１  コンディショニング装置
２ａ  上高圧噴射ノズル
２ｂ  下高圧噴射ノズル
２ａ１、２ｂ２  貯留空間部
３ａ、３ｂ  超音波発生装置
３ａ１、３ｂ１  超音波振動子
３ａ２、３ｂ２  超音波伝播体
４  ノズル移動機構
４ａ  アーム
５  高圧ポンプ
６  超音波洗浄ユニット
【図１】
2008142851.tif 000004
【図２】
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【図３】
2008142851.tif 000006
【図４】
2008142851.tif 000007