(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にダイヤモンド粒を固着してなるダイヤモンドディスクを取り付けるヘッドと、該ヘッドを回転させる回転駆動機構とを具備し、研磨パッドの表面に接触させた前記ダイヤモンドディスクを回転させることにより、研磨パッドを研削するパッドコンディショナであって、
前記ヘッドに、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた洗浄液を回収する洗浄液回収手段とが設けられていることを特徴とするパッドコンディショナ。
【請求項２】
前記洗浄液供給手段が、前記ダイヤモンドディスクの中心から、洗浄液を放出し、前記洗浄液回収手段が、前記ダイヤモンドディスクの半径方向外方において洗浄液を回収することを特徴とする請求項１記載のパッドコンディショナ。
【請求項３】
前記洗浄液供給手段が、前記ヘッドの回転中心に沿って配される洗浄液供給路と、前記ダイヤモンドディスクの中心に配置され、前記洗浄液供給路が接続された洗浄液供給口とを具備し、
前記洗浄液回収手段が、前記ダイヤモンドディスクの半径方向外方に、開口形成された洗浄液回収口と、該洗浄液回収口に接続され、前記ヘッドの回転中心に沿って配された洗浄液回収路とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載のパッドコンディショナ。
【請求項４】
前記洗浄液回収口が、ダイヤモンドディスクの周方向に間隔を開けて複数設けられていることを特徴とする請求項３記載のパッドコンディショナ。
【請求項５】
前記洗浄液回収口を前記洗浄液回収路に接続するスイベルジョイントを具備することを特徴とする請求項３または請求項４記載のパッドコンディショナ。
【請求項６】
表面にダイヤモンド粒を固着してなるダイヤモンドディスクを取り付けたヘッドを回転させることにより、前記ダイヤモンドディスクを研磨パッドの表面に接触させながら回転させるとともに、前記ヘッドにおいて、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間に洗浄液を供給し、かつ、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた洗浄液を回収することを特徴とするコンディショニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、研磨パッド用パッドコンディショナおよびコンディショニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研磨装置は、水平回転させられるプラテン上に貼着した研磨パッドに対し、同じく水平回転させられるウェハを押し付けるとともに、研磨パッドとウェハとの間にスラリーを供給することにより、ウェハの表面を研磨する。
しかし、この研磨作業を一定時間繰り返すと、研磨パッドの研磨面はウェハとの相互作用によって撫で付けられて滑らかになり、研磨能力が低下することが知られている。
【０００３】
そこで、このようにして低下した研磨能力を回復するために、定期的に、あるいは、ウェハの研磨作業を行いながら、研磨パッドのコンディショニングを行う必要がある。また、ウェハの研磨作業の結果、研磨パッドに不均一な摩耗が生ずるので、これを均一に補修することも必要である。
【０００４】
従来の研磨パッド用のパッドコンディショナは、水平回転させられるヘッドを先端に取り付けた揺動アームを水平方向に揺動させながら、ヘッドの下面に取り付けたダイヤモンドを研磨パッドの表面に接触させることにより、パッドの高い部分を研削して補修し、かつ、摩耗した研磨パッドを粗く戻すようにしている。この場合において、コンディショニング作業に際しては、研磨パッドに入り込んだウェハの削り屑や、スラリー、および、コンディショニング作業の際に生成される研磨パッドの研削屑等を洗い流す必要から、ヘッド外部から別の供給装置により、洗浄液、例えば、純水を研磨パッドの表面に放出する。
【０００５】
研磨パッド上に供給された洗浄液は、遠心力によって、研磨パッドの半径方向外方に向かって流動し、研磨パッドの外周部から外に向かって排出される際に、上記塵埃を持ち去るようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研磨パッドの繊維の中に入り込んだ塵埃は、研磨パッドの遠心力のみによっては完全に洗い流すことができずに、研磨パッド上に残留することがある。また、一般に、コンディショニング作業に用いられるダイヤモンドディスクは、円板状の台金の全面にわたって、ダイヤモンド粒を、例えば、ニッケル電着あるいはチタン電着等の電着方法によって取り付けることにより構成されているが、研磨面を目立てして粗さを回復するコンディショニング作業に際しては、各ダイヤモンド粒が研磨パッドから大きな外力を受け、台金から脱落する場合がある。
【０００７】
これらの場合に、研磨パッド上にダイヤモンド粒や塵埃が残留した状態でウェハの研磨作業が行われると、ウェハの研磨面にマイクロスクラッチを生じ、ウェハの品質が低下するという問題がある。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、研磨パッド上の塵埃やダイヤモンドディスクから脱落したダイヤモンド粒等の研磨パッド上における残留量を低減し、研磨作業において、ウェハの表面に生ずるマイクロスクラッチを抑制することができるパッドコンディショナおよびコンディショニング方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、表面にダイヤモンド粒を固着してなるダイヤモンドディスクを取り付けるヘッドと、該ヘッドを回転させる回転駆動機構とを具備し、研磨パッドの表面に接触させた前記ダイヤモンドディスクを回転させることにより、研磨パッドを研削するパッドコンディショナであって、前記ヘッドに、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた洗浄液を回収する洗浄液回収手段とが設けられているパッドコンディショナを提案している。
【００１０】
上記パッドコンディショナにおいて、洗浄液供給手段が、前記ダイヤモンドディスクの中心から、洗浄液を放出し、前記洗浄液回収手段が、前記ダイヤモンドディスクの半径方向外方において洗浄液を回収することとすれば効果的である。
【００１１】
また、前記洗浄液供給手段が、前記ヘッドの回転中心に沿って配される洗浄液供給路と、前記ダイヤモンドディスクの中心に配置され、前記洗浄液供給路が接続された洗浄液供給口とを具備し、前記洗浄液回収手段が、前記ダイヤモンドディスクの半径方向外方に、開口形成された洗浄液回収口と、該洗浄液回収口に接続され、前記ヘッドの回転中心に沿って配された洗浄液回収路とを具備するとしてもよい。
【００１２】
この場合に、前記洗浄液回収口が、ダイヤモンドディスクの周方向に間隔を開けて複数設けられていることとすれば効果的である。
また、前記洗浄液回収口を前記洗浄液回収路に接続するスイベルジョイントを具備することとしてもよい。
【００１３】
さらに、この発明は、表面にダイヤモンド粒を固着してなるダイヤモンドディスクを取り付けたヘッドを回転させることにより、前記ダイヤモンドディスクを研磨パッドの表面に接触させながら回転させるとともに、前記ヘッドにおいて、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間に洗浄液を供給し、かつ、前記ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた洗浄液を回収するコンディショニング方法をも提案している。
【００１４】
【作用】
この発明に係るパッドコンディショナによれば、ダイヤモンド粒を固着したダイヤモンドディスクを回転駆動機構の作動により、研磨パッドの表面で回転させることにより、研磨パッドのコンディショニングが行われる。この際に、洗浄液供給手段の作動により、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間に洗浄液が供給され、研磨パッド上の塵埃およびコンディショニング作業によって生じた塵埃が洗浄液によって洗い流される。
【００１５】
また、洗浄液回収手段の作動により、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた洗浄液が回収されるので、洗い流された上記塵埃とともに、ダイヤモンドディスクから脱落したダイヤモンド粒も洗浄液とともに回収することが可能となる。この洗浄液回収手段は、ヘッドに設けられているので、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過させられた直後に洗浄液並びに塵埃を回収することができ、塵埃が研磨パッド上に残留することを確実に防止することが可能となる。
【００１６】
特に、洗浄液供給手段がダイヤモンドディスクの中心から洗浄液を放出し、洗浄液回収手段がダイヤモンドディスクの半径方向外方において洗浄液を回収するので、洗浄液をダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間に十分に拡散させて塵埃を洗い流し、かつ、効率的に回収することが可能となる。
【００１７】
また、洗浄液供給路と洗浄液回収路とをヘッドの回転中心に沿って配することにより、ヘッドの回転にかかわらず、これらの供給・回収路を固定状態に配することが可能である。この場合に、洗浄液回収口をダイヤモンドディスクの周方向に間隔を開けて複数設けることとすれば、ダイヤモンドディスクの全面にわたって拡散する洗浄水を該洗浄液回収口から確実に回収することができる。
また、洗浄液回収口を洗浄液回収路にスイベルジョイントを介して接続することにより、洗浄液回収手段をより簡素に構成することができる。
【００１８】
また、本発明に係るコンディショニング方法によれば、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間への洗浄液の供給、および、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を通過した洗浄液の回収の両方をヘッドにおいて行うので、塵埃を含んだ洗浄水がヘッドと研磨パッドとの間から流れ出る前に回収され、研磨パッド上に塵埃が残留することを確実に防止することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るパッドコンディショナおよびコンディショニング方法の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態に係るパッドコンディショナ１は、図１に概略的に示されるように、水平回転させられる研磨パッド２上に配置されるヘッド３と該ヘッド３を支持する揺動アーム４と、該揺動アーム４を水平方向に揺動させ、前記ヘッド３を水平回転させる駆動機構５と、前記ヘッド３に洗浄液を供給する洗浄液供給手段６と、ヘッド３から洗浄液を回収する洗浄液回収手段７とを具備している。
【００２０】
前記ヘッド３は、図２に示されるように、円板状の台金の表面にダイヤモンド粒８を電着してなるダイヤモンドディスク９を、図１に示されるように、ダイヤモンド粒８側を下に向けて、下面に装着するように構成されている。このため、ダイヤモンドディスク９の台金は、磁性材料からなり、ヘッド３の下面には、該ダイヤモンドディスク９を磁着するためのマグネット（図示略）が装備されている。
【００２１】
ヘッド３の中心には、図３に示されるように、該ヘッド３を上下に貫通する中心孔１０が設けられているとともに、ヘッド３の周縁近傍の下面には、後述する洗浄液回収手段７の一部を構成する複数の洗浄液吸引孔１１が周方向に間隔を開けて設けられている。また、前記ダイヤモンドディスク９には、その中心に前記ヘッド３の中心孔１０に連通する貫通孔１２が設けられている。
【００２２】
図１および図３において、ヘッド３は、説明の便宜上、図面を簡略化する目的で、その上方の回転軸１３と一体に構成されているように示されているが、現実には、この部分に、ヘッド３を上下動させることにより、研磨パッド２への押し付け力を発生させる機構が設けられている。また、図中においては、図面を簡略にするために、ベアリング等の機械要素を省略して示している。
【００２３】
前記駆動機構５は、揺動アーム４を揺動させる揺動駆動機構１４と、前記ヘッド３を揺動アーム４の先端で水平回転させる回転駆動機構１５とを具備している。前記揺動駆動機構１４はベース１６に固定される第１の減速機１７と、該減速機１７の入力軸１８にギア１９，２０を介して接続される第１のモータ２１とから構成されている。減速機１７の出力軸１７ａには前記揺動アーム４の基端が固定されており、第１のモータ２１の作動によって、揺動アーム４が水平面内で、予め設定された角度範囲にわたって揺動させられるようになっている。
【００２４】
前記回転駆動機構１５は、ヘッド３に固定された中空の回転軸１３と、前記減速機１７の中心孔を貫通して配置される中空の駆動軸２２と、これら駆動軸２２および回転軸１３に取り付けられたプーリ２３，２４と、該プーリ２３，２４に掛け渡されるベルト２５と、前記駆動軸２２に取り付けられたギア２６に噛合する出力ギア２７と、該出力ギア２７を有する第２の減速機２８と、該減速機２８に回転駆動力を入力する第２のモータ２９とを具備している。
【００２５】
前記洗浄液供給手段６は、前記回転軸１３および前記駆動軸２２を中空軸とすることにより形成された通路内および揺動アーム４のカバー３０内を通って配される洗浄液供給管３１を具備している。この洗浄液供給管３１は、前記ヘッド３に設けた中心孔１０を貫通して、該ヘッド３の下面に取り付けられているダイヤモンドディスク９の貫通孔１２に開口している。洗浄液は、例えば、純水であり、図示しない洗浄液供給源から供給されるようになっている。
【００２６】
前記洗浄液回収手段７は、前記洗浄液供給管３１と同様に、中空の駆動軸２２からアーム４のカバー３０内を通って配される第１の洗浄液回収管３２と、前記中空の回転軸１３を通し、ヘッド３の回転中心に沿って、前記洗浄液供給管３１の外部に二重管状に配される第２の洗浄液回収管３３と、該第２の洗浄液回収管３３と前記ヘッド３とに取り付けられ、前記ヘッド３の洗浄液吸引孔１１から吸入された洗浄液を前記第２の洗浄液回収管３３に引き渡すスイベルジョイント３４とを具備している。前記第１の洗浄液回収管３２の先端は、図示しない吸引ポンプに接続されている。
【００２７】
このように構成された本実施形態に係るパッドコンディショナ１の作用について、以下に説明する。
まず、第２のモータ２９を作動させることにより、減速機２８、ギア２７，２６、駆動軸２２、プーリ２３，２４、ベルト２５および回転軸１３を介して、揺動アーム４の先端に配されているヘッド３を水平旋回させる。また、第１のモータ２１を作動させることにより、ギア１９，２０、減速機１７を介して、予め設定された角度範囲にわたって揺動アーム４を水平方向に揺動させる。
【００２８】
この状態で、ヘッド３の下面に取り付けたダイヤモンドディスク９のダイヤモンド粒８を、水平回転している研磨パッド２に接触させることにより、研磨パッド２の表面が研削され、コンディショニングが行われる。
この際に、洗浄液供給手段６を作動させ、純水を、洗浄液供給源から洗浄液供給管３１を介してヘッド３に供給し、図３の矢印Ａで示されるように、ヘッド３の中心孔１０およびダイヤモンドディスク９の貫通孔１２を通して、研磨パッド２とダイヤモンドディスク９との間に純水を供給する。同時に、洗浄液回収手段７を作動させる。
【００２９】
この場合において、ダイヤモンドディスク９の貫通孔１２から供給された純水は、研磨パッド２の回転移動およびダイヤモンドディスク９の回転によってダイヤモンドディスク９の半径方向外方に向かって流動し、その流動の間に研磨パッド２に付着しているスラリーやウェハの削り屑あるいはダイヤモンドディスク９から脱落したダイヤモンド粒を押し流す。
【００３０】
ヘッド３には、ダイヤモンドディスク９の半径方向外方に配される複数の洗浄液吸引孔１１が設けられており、該洗浄液吸引孔１１には、スイベルジョイント３４、第２の洗浄液回収管３３、第１の洗浄液回収管３２を介して吸引ポンプが接続されているので、ダイヤモンドディスク９の中心から半径方向に流動して、ダイヤモンドディスク９の半径方向外方に流れた純水は、ヘッド３の洗浄液吸引孔１１から吸引され、回収されることになる。
【００３１】
この場合に、洗浄液吸引孔１１は、ヘッド３の周縁近傍に周方向に間隔を開けて複数設けられているので、研磨パッド２とダイヤモンドディスク９との間を流動した純水は、図３の矢印Ｂで示されるように、いずれかの洗浄液吸引孔１１からヘッド３内に吸引されることになる。すなわち、研磨パッド２とダイヤモンドディスク９との間に供給された純水は、ヘッド３の半径方向外方に漏れることなく、実質的にその全部が洗浄液吸引孔１１から回収されるので、研磨パッド２に残留していたスラリーやウェハの削り屑等が回収されるとともに、コンディショニング作業に伴って、ダイヤモンドディスクから脱落したダイヤモンド粒８も研磨パッド２上に残留させることなく回収することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係るコンディショニング方法は、上述したパッドコンディショナ１を用いることにより、ヘッド３において、ダイヤモンドディスク９と研磨パッド２との間に洗浄液を供給し、かつ、ダイヤモンドディスク９と研磨パッド２との間を通過させられた洗浄液を回収しながらダイヤモンドディスク９によって研磨パッド２を研削するので、洗い流した塵埃を迅速に回収することが可能となる。すなわち、研磨パッド２上に供給された洗浄液は、研磨パッド２全体に拡散する前に回収されるので、より効果的に塵埃を回収することができる。
【００３３】
このように、本実施形態に係るパッドコンディショナ１およびコンディショニング方法によれば、塵埃を含んだ洗浄液を研磨パッド２の遠心力によって研磨パッド２の外部に流し出す従来のパッドコンディショナとは異なり、ヘッド３の洗浄液吸引孔１１から強制的に回収するので、コンディショニング作業終了後に研磨パッド２上に残留する塵埃を低減することができ、その後に実施される研磨作業において、ウェハの表面におけるマイクロスクラッチの発生を大幅に低減することができるという効果がある。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、回転駆動機構５として、プーリ２３，２４・ベルト２５を有するものを一例として説明したが、これに限定されるものではなく、これと等価な任意の駆動機構を採用してもよいことは言うまでもない。また、洗浄液として純水を使用したが、これに代えて、他の任意の洗浄液を使用することにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るパッドコンディショナおよびコンディショニング方法によれば、ダイヤモンド粒を取り付けてなるダイヤモンドディスクをヘッドに取り付けて回転させながら研磨パッドに接触させる際に、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間に洗浄液を供給するとともに、ダイヤモンドディスクと研磨パッドとの間を流通させられた洗浄液をヘッドにおいて回収するので、コンディショニング作業において生じた塵埃を洗浄液とともに確実に回収することができる。その結果、研磨パッド上に残留する塵埃の量を大幅に低減し、その後の研磨作業においてウェハの表面にマイクロスクラッチが生ずることを抑制することができるという効果がある。
【００３６】
また、ダイヤモンドディスクの中心から洗浄液を放出し、ダイヤモンドディスクの半径方向外方において洗浄液を回収することとすれば、コンディショニング作業において生じた塵埃を最も効率的に、かつ、迅速に回収することができるという効果がある。
【００３７】
さらに、洗浄液供給路および洗浄液回収路をヘッドの回転中心に沿って配することにより、回転させられるヘッドとは切り離して、洗浄液供給路および洗浄液回収路を固定構造部材として構成することができ、構造を簡易なものとすることができるという効果がある。
【００３８】
また、洗浄液回収口をダイヤモンドディスクの周方向に間隔を開けて複数設けることにより、ヘッドが回転しても、いずれかの洗浄液回収口から洗浄後の洗浄液を回収することができるので、研磨パッド上からの塵埃除去を確実に行うことができる。
さらに、洗浄液回収口を洗浄液回収路に接続するスイベルジョイントを具備する構成とすれば、回転する洗浄液回収口と固定構造部材としての洗浄液回収路とを連結して、洗浄後の洗浄液を円滑に回収することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るパッドコンディショナの一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のパッドコンディショナのヘッド下面を示す図である。
【図３】図１のパッドコンディショナのヘッド部分を詳細に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  パッドコンディショナ
２  研磨パッド
３  ヘッド
６  洗浄液供給手段
７  洗浄液回収手段
８  ダイヤモンド粒
９  ダイヤモンドディスク
１１  洗浄液吸引孔（洗浄液回収口）
１２  貫通孔（洗浄液供給口）
１５  回転駆動機構
３１  洗浄液供給管（洗浄液供給路）
３２，３３  洗浄液回収管（洗浄液回収路）
３４  スイベルジョイント
【図１】
0004583580.tif 000002
【図２】
0004583580.tif 000003
【図３】
0004583580.tif 000004