(57)【要約】【課題】パッドドレッサーの有効面積が大きく、また、パッドドレッサーと研磨パッドとの当りが均一になり、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置を提供する。【解決手段】スラリーを供給しながらワークを研磨パッドに接触させて研磨する研磨装置における研磨パッドのドレッシング装置に関する。表面に砥粒８０Ｂが電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板２２と、ドレッシング板の裏面に配されるバックアップ板２４と、バックアップ板の裏面に配され、バックアップ板を介してドレッシング板を押圧する押圧機構を備えるドレッシング装置本体３０Ａとを有する。ドレッシング板２２を複数のゾーンに分割して構成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリーを供給しながらワークを研磨パッドに接触させて研磨する研磨装置における研磨パッドのドレッシング装置において、
表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板と、
前記ドレッシング板の裏面に配されるバックアップ板と、
前記バックアップ板の裏面に配され、前記バックアップ板を介して前記ドレッシング板を押圧する押圧機構を備えるドレッシング装置本体とを有し、
前記ドレッシング板が複数のゾーンに分割されていることを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項２】
前記ドレッシング板が同心円状に分割されている請求項１に記載の研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項３】
前記押圧機構が、前記ドレッシング装置本体下面に形成された円形平面状の凹陥部と、該凹陥部を覆って密閉空間を形成する前記バックアップ板と、前記密閉空間に流体圧を加える加圧手段とよりなる請求項１又は２に記載の研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項４】
前記請求項１、２、又は３に記載の研磨パッドのドレッシング装置を有することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置に係り、 特に、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）に好適な研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＰにおいては、研磨パッドの目詰まりが研磨レートの低下をもたらすとともに研磨の均一性を悪化させるため、研磨パッドのドレッシング（目立て）が必要不可欠である。研磨パッドのドレッシングとは、ダイヤモンド等の砥粒が付着されてなるドレッサーを研磨パッドに当接させ、研磨パッドの表面を削り取る又は研磨パッドの表面を粗らすなどして、スラリー（研磨材が分散された溶液）の保持性を回復させ、研磨能力を維持させる処理をいう。
【０００３】
このドレッサーとしては、従来よりダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサー等が用いられている。図５に従来のパッドドレッサー９０を備えた研磨装置１１を示す。このパッドドレッサー９０は、下面にダイヤモンド砥粒８０Ｂが電着されていたり、砥粒８０Ｂを分散させたボンド層（メタルボンド、ビトリファイドボンド又はレジンボンド）より構成されていたりする。パッドドレッサー９０は、軸９２の回りに回転させられながら力Ｆで研磨定盤１２上の研磨パッド２０に押付けられて研磨パッド２０をドレッシングする。
【０００４】
パッドドレッサー９０の厚さは、一般的には１０〜３０ｍｍ程度であり、外径は、一般的には１００〜２５０ｍｍ（４〜１０インチ）程度である。また、パッドドレッサー９０の台座は金属製とするのが一般的である。
【０００５】
図６に示されるように、パッドドレッサー９０と軸９２とはフレキシブルジョイント９４（たとえば、ユニバーサルジョイント）を介して接続されていることが多く、この構成により、パッドドレッサー９０の表面（下面）と研磨パッド２０の表面とが面全体で接触し、ドレッシング作業中にもパッドドレッサー９０の表面が研磨パッド２０の表面に倣うようになっている。
【０００６】
また、このような従来のパッドドレッサーを改良して、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングが可能なドレッシング装置の提案が、本出願人によりなされている（特許文献１参照）。
【０００７】
この提案は、ドレッシング板、バックアップ板、固定リング等を組み合わせ、ドレッシング板を張り上げることにより、ドレッシング装置（パッドドレッサー）と研磨パッドとの接触状態を均一にするという構成のものである。
【特許文献１】特開２００３−１３６４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来のパッドドレッサー、特にダイヤモンド砥粒が電着されて形成されているパッドドレッサーには、以下に説明する問題点がある。
【０００９】
パッドドレッサーによりドレッシングがなされる研磨パッドは、所定の弾性を有しており、円盤状のパッドドレッサーが押し付けられた場合には所定量撓んで変形する。そして、この撓み変形に対応する反力がパッドドレッサーの表面に作用することとなる。
【００１０】
この場合、パッドドレッサーのエッジ部、すなわちパッドドレッサーの周縁部に作用する反力の方が、パッドドレッサーの円周方向内部に作用する反力より大きくなる。したがって、パッドドレッサーの周縁部のダイヤモンド砥粒のドレッシングへの寄与が大きく、その分だけパッドドレッサーの周縁部のダイヤモンド砥粒の磨耗が速い。
【００１１】
このような場合、ダイヤモンド砥粒が電着されて形成されているパッドドレッサーのダイヤモンド砥粒の層は一層のみであり、周縁部のダイヤモンド砥粒が磨耗した時点で、このパッドドレッサーの寿命は尽きることとなる。そして、パッドドレッサーの円周方向内部のダイヤモンド砥粒は未だ磨耗してなく、無駄に廃棄することとなる。
【００１２】
したがって、このような無駄を生じないように、円環状のパッドドレッサー、たとえば、外周が１００ｍｍで円環の幅が１０ｍｍのドーナツ状のパッドドレッサーを使用しているユーザーもいる。ただし、この場合でもパッドドレッサーの有効面積が増える訳ではなく、ドレッシング性能は低く、改善が求められていた。
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、パッドドレッサーの有効面積が大きく、また、パッドドレッサーと研磨パッドとの当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨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】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明は、スラリーを供給しながらワークを研磨パッドに接触させて研磨する研磨装置における研磨パッドのドレッシング装置において、表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板と、前記ドレッシング板の裏面に配されるバックアップ板と、前記バックアップ板の裏面に配され、前記バックアップ板を介して前記ドレッシング板を押圧する押圧機構を備えるドレッシング装置本体とを有し、前記ドレッシング板が複数のゾーンに分割されていることを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置及び該研磨パッドのドレッシング装置を有する研磨装置を提供する。
【００１５】
本発明によれば、表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板が複数のゾーンに分割されている。したがって、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形に追随でき、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。
【００１６】
本発明において、前記ドレッシング板が同心円状に分割されていることが好ましい。このように、ドレッシング板が同心円状に分割されていることにより、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形により追随し易く、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが更に均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。
【００１７】
なお、ドレッシング板の分割方式は、同心円状に限られる訳ではなく、たとえば、中心より放射状の切れ目が入った分割方式等、各種の態様が採用できる。
【００１８】
また、本発明において、前記押圧機構が、前記ドレッシング装置本体下面に形成された円形平面状の凹陥部と、該凹陥部を覆って密閉空間を形成する前記バックアップ板と、前記密閉空間に流体圧を加える加圧手段とよりなることが好ましい。このように、いわゆるエアバッグ方式の加圧手段を併用することにより、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形に一層追随し易く、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが更に均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、表面に砥粒が電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板が複数のゾーンに分割されている。したがって、ドレッシング板の各ゾーンが研磨パッドの変形に追随でき、パッドドレッサー全体と研磨パッドとの当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッドのドレッシングができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明に係る研磨パッドのドレッシング装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２１】
図１は、研磨装置１０の全体構成を示す斜視図である。図１に示されるように研磨装置１０は、主として研磨定盤１２と、ワークを保持する保持ヘッドであるウェーハ保持ヘッド１４とで構成されている。
【００２２】
研磨定盤１２は円盤状に形成され、その下面中央には回転軸１６が連結されている。研磨定盤１２は、この回転軸１６に連結されたモータ１８を駆動することにより矢印Ａ方向に回転する。また、この研磨定盤１２の上面には研磨パッド２０が貼り付けられており、この研磨パッド２０上に図示しないノズルからスラリー（研磨材が分散された溶液であり、多くの場合メカノケミカル研磨剤が使用される）が供給される。ウェーハ保持ヘッド１４は、回転軸２２Ａを中心として、矢印Ｂ方向に回転する。
【００２３】
図２及び図３に、本発明に係る研磨パッドのドレッシング装置３０（パッドドレッサー）の各態様が示される。図２は、ドレッシング装置３０の正断面図であり、図３は、ドレッシング装置３０の底面図である。
【００２４】
図２において、研磨パッドのドレッシング装置３０は、表面に砥粒８０Ｂが電着された円盤状の金属製シートからなるドレッシング板２２と、ドレッシング板２２裏面に配されるバックアップ板であるフレキシブルシート２４と、フレキシブルシート２４の裏面に配され、フレキシブルシート２４を介してドレッシング板２２を押圧する押圧機構を備えるドレッシング装置本体３０Ａ等より構成される。
【００２５】
ドレッシング装置本体３０Ａは、金属製の円盤状部材であり、上面の中心部に駆動軸９２が立設されている。また、ドレッシング装置本体３０Ａの下面には円形平面状の凹陥部３０Ｂが形成されている。この凹陥部３０Ｂを覆って密閉空間を形成するように、バックアップ板であるフレキシブルシート２４が、ドレッシング装置本体３０Ａの下面の全周縁に密着固定されている。
【００２６】
このドレッシング装置本体３０Ａは、フレキシブルシート２４及びドレッシング板２２を保持し、軸９２からの回転力の伝達及び押付け圧力Ｆの伝達が確実にできれば、他の部分の形状、材質等は問わないが、金属製とするのが一般的である。
【００２７】
フレキシブルシート２４の材質としては、ＪＩＳ  Ｋ６３０１で規定されるＡ硬度が１０〜９０のものであることが好ましい。このような材料で形成されたフレキシブルシート２４であれば、弾性変形することにより、後述するドレッシング板２２の構成と相俟って、ドレッシング装置３０と研磨パッド２０との接触状態が不均一となることを防ぐことができる。
【００２８】
フレキシブルシート２４のＪＩＳ  Ｋ６３０１で規定されるＡ硬度が９０超であると、弾性変形が不十分となり、ドレッシング装置３０と研磨パッド２０との接触状態が不均一となりやすく、一方、フレキシブルシート２４のＡ硬度が１０未満であると、弾性変形が大き過ぎ、ドレッシング装置３０と研磨パッド２０との接触状態が不安定となりやすい。上記Ａ硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１）の範囲のうち、２０〜５０の範囲がフレキシブルシート２４の機能を発揮させる上でより好ましい。
【００２９】
このようなフレキシブルシート２４の材質としては、一般的にはゴム材料の中から選択できるが、樹脂材料等であってもよい。具体的にはたとえば、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、クロロプレンスポンジ、ＮＢＲ（ニトリルブタジェンゴム）等が好適に使用できる。
【００３０】
なお、フレキシブルシート２４が上記Ａ硬度の範囲の材料であっても、フレキシブルシート２４の厚さが小さ過ぎると弾性変形量が不十分となり、フレキシブルシート２４の機能が発揮できにくい。したがって、フレキシブルシート２４の厚さは１〜２０ｍｍの範囲であることが好ましく、５〜１０ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００３１】
フレキシブルシート２４のドレッシング装置本体３０Ａの下面周縁への固定方法は、接着等の公知の各種方法が採用できる。
【００３２】
ドレッシング装置本体３０Ａの凹陥部３０Ｂとフレキシブルシート２４とにより形成された密閉空間には、流体圧を加える加圧手段が接続される。この加圧手段は、エア供給ライン２６とエア供給源２８等により構成される。
【００３３】
すなわち、ドレッシング装置本体３０Ａを貫通してエア供給ライン２６が形成されており、このエア供給ライン２６の基端部は、エア供給源２８に接続されている。また、エア供給ライン２６の駆動軸９２の部分には、図示しないロータリージョイントが設けられており、駆動軸９２の回転中にもエア供給ライン２６にエアが供給できるようになっている。
【００３４】
以上の構成により、密閉空間に加圧状態のエアを供給することができ、フレキシブルシート２４を任意の形状にコントロールできる。
【００３５】
ドレッシング板２２は、図２の円（ａ）内が拡大表示されているように、表面に砥粒８０Ｂが電着された金属製シートからなる。ドレッシング板２２の表面に電着される砥粒８０Ｂとしてはダイヤモンドが好ましいが、これ以外に、たとえば、ＣＢＮ砥粒も使用できる。なお、電着とは、電解メッキ法を利用した研削・研磨工具の製造法であり、一般的にニッケルが使用される（切削・研削・研磨用語辞典：砥粒加工学会  編、参照）。
【００３６】
砥粒８０Ｂの粒径、ドレッシング板２２表面上での砥粒８０Ｂの密度、砥粒８０Ｂの材質、等は研磨パッド２０の材質、等を考慮して適宜のものを選択すればよい。
【００３７】
ドレッシング板２２の材質としては、電着の原理より導電性の金属材料であることが求められ、各種の材料が使用できるが、防錆性、耐食性、強度等の点でステンレス鋼が好ましい。ドレッシング板２２の板厚は、ドレッシング装置３０のサイズ（外径）、押付け圧力Ｆ、ドレッシング板２２の材質等を考慮して最適値を選択することが望ましいが、たとえば、３ｍｍとできる。
【００３８】
ドレッシング板２２は、図３に示されるように、同心円状に分割されている。すなわち、図３において、ドレッシング板２２は、中心部の円盤状の２２Ａより、外周側に向かってドーナツ状の２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの順で４分割されている。
【００３９】
これらのドレッシング板２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄと、フレキシブルシート２４とは、単に上下で接しているのみである。すなわち、ドレッシング板２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ同士は、図２の円（ｂ）内が拡大表示されているように、いわゆる印籠方式で係合している。そして、最外周のドレッシング板２２Ｄがピン部材３１を介してドレッシング装置本体３０Ａの外周部下端に支持されている。
【００４０】
このような構成で、ドレッシング板２２が同心円状に分割されていることにより、ドレッシング板の各ゾーン２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄが研磨パッド２０の変形に追随し易い。
【００４１】
その他の構成として、ドレッシング装置本体３０Ａと軸９２との連結手段は慣用の手段が採用できるが、ドレッシング装置３０と研磨パッド２０との接触状態が不均一となることを防ぐためには、フレキシブルジョイント（たとえば、ユニバーサルジョイント）を介して接続されていることが好ましい。
【００４２】
なお、ドレッシング装置３０は、研磨装置１０（図１参照）の脇に配置され、研磨作業の合間に研磨パッド２０のドレッシングが行われたり、研磨作業の最中に研磨パッド２０のドレッシングが行われたりする。
【００４３】
以上で説明した構成よりなる図２のドレッシング装置３０によれば、ドレッシング装置３０は、軸９２の回りに回転させられながら所定の力Ｆで研磨パッド２０に押付けられて研磨パッド２０をドレッシングする。そして、ドレッシング板２２の各ゾーン２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄが研磨パッド２０の変形に追随でき、パッドドレッサー全体と研磨パッド２０との当りが均一になり、その結果、均一かつ安定した研磨パッド２０のドレッシングができる。
【００４４】
また、ドレッシング板２２の全面が研磨パッド２０のドレッシングに寄与することとなり、ドレッシング速度が向上するとともに、ドレッシング板２２の寿命が延びる効果も得られる。
【００４５】
次に、図４によって、本発明に係る研磨パッドのドレッシング装置の他の態様を説明する。なお、図２に示される研磨パッドのドレッシング装置３０と同一、類似の部材については同一の符号を附し、その説明を省略する。
【００４６】
この態様において、研磨パッドのドレッシング装置１３０は、ドレッシング板２２と、ドレッシング板２２の裏面に配されるバックアップ板である所定厚さのフレキシブルシート１２４と、フレキシブルシート１２４の裏面に配されるドレッシング装置本体１３０Ａ等より構成される。
【００４７】
ドレッシング装置本体１３０Ａは、所定厚さの金属製の円盤状部材である。そして、ドレッシング装置本体１３０Ａの下面にはバックアップ板であるフレキシブルシート１２４が密着固定されている。更に、フレキシブルシート１２４の下面には同心円状の各ゾーン２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄに分割されたドレッシング板２２が接着固定されている。
【００４８】
フレキシブルシート１２４としては、既述のフレキシブルシート２４と同様の材質のものが採用できるが、フレキシブルシート２４よりも厚いもの、たとえば、板厚が１０ｍｍのものが好ましい。このように所定の板厚を有することにより、研磨パッド２０の変形に追随でき、この下面に接着されたドレッシング板２２の各ゾーン２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄも研磨パッド２０の変形に追随できる。
【００４９】
なお、ドレッシング板２２は、フレキシブルシート１２４の下面に接着されていることより、ドレッシング板２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ同士の間には、図２の円（ｂ）内で拡大表示されているような、いわゆる印籠方式の係合は不要である。
【００５０】
以上に説明した構成は、本発明の実施例であるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各種の構成が採り得る。
【００５１】
たとえば、ドレッシング板２２の分割方式は、同心円状に限られる訳ではなく、たとえば、中心より放射状の切れ目が入った分割方式等、各種の態様が採用できる。
【００５２】
また、図２に示されるドレッシング装置３０において、押圧機構として、いわゆるエアバッグ方式が採用されているが、気体に限られる訳ではなく、液体による加圧も採用できる。
【００５３】
更に、図４に示されるドレッシング装置１３０において、フレキシブルシート１２４は、同一厚さの一様な材質のものが採用されているが、これに代えて、中心部分より周縁部に向かって弾性が徐々に低下する構成のもの、中心より放射状の切れ目が入っており、この切れ目が中心部分より周縁部に向かって徐々に広がる構成のもの等が採用できる。このような構成を採ることにより、フレキシブルシート１２４の中心部分より周縁部分がより撓みやすくなり、研磨パッド２０の変形に追随し易い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】研磨装置の全体構造を示す斜視図
【図２】ドレッシング装置の構成例を示す正断面図
【図３】ドレッシング装置の構成例を示す底面図
【図４】ドレッシング装置の他の構成例を示す正断面図
【図５】ドレッシング装置の全体構造を示す概略図
【図６】従来のドレッシング装置の構成を示す正面図
【符号の説明】
【００５５】
１０…研磨装置、２０…研磨パッド、２２…ドレッシング板、２４、１２４…フレキシブルシート、３０、１３０…ドレッシング装置、３０Ａ、１３０Ａ…ドレッシング装置本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005271100.tif 000006
【図５】
2005271100.tif 000007
【図６】
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