(57)【要約】【課題】基板研磨中でも研磨定盤の研磨面を最適な状態に保つことができ、研磨面の削れが進んでも研磨面の面形状が変化しないで、且つ基板研磨中に研磨面の温度上昇を抑制し高い研磨レートの研磨が可能で、更に研磨定盤の研磨パッドを交換した後に、研磨パッドを実使用状態に速やかに近づけることができる研磨装置。【解決手段】研磨定盤１０と、基板保持機構１２、ドレッサー３０を備え、基板保持機構１２で保持した研磨対象基板Ｗを研磨定盤１０の研磨面に接触押圧して、研磨する研磨装置であって、ドレッサー３０は第１ドレッシング部３１と第２ドレッシング部３２を備え、第１ドレッシング部３１は研磨対象基板Ｗよりも大きい円形状で、第２ドレッシング部３２は第１ドレッシング部３１の周りを囲む形状大きさであり、第１ドレッシング部３１と第２ドレッシング部３２が互いに独立して研磨面に接触できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨定盤と、該研磨定盤の研磨面の目立てを行うドレッサーを備え、基板保持機構で保持した研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧し、該研磨面と研磨対象基板の相対的運動により該研磨対象基板を研磨する研磨装置であって、
前記ドレッサーは第１ドレッシング部と第２ドレッシング部を備え、第１ドレッシング部は研磨対象基板よりも大きい径の円形状で、第２ドレッシング部は前記第１ドレッシング部の周りを囲む形状大きさであり、該第１ドレッシング部と第２ドレッシング部が互いに独立して前記研磨定盤の研磨面に接触できるようになっていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨装置において、
前記第１ドレッシング部と第２ドレッシング部はそれぞれ回転軸を備え、前記第１ドレッシング部の回転軸と第２ドレッシング部の回転軸は同心で且つそれぞれ独立して回転可能に構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の研磨装置において、
前記第１ドレッシング部の前記研磨定盤の研磨面のカットレートが、前記第２ドレッシング部のカットレートより小さいことを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研磨装置において、
前記研磨対象基板の研磨中、前記第１ドレッシング部が前記研磨定盤の研磨面の研磨面のドレッシングを行うことを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨装置において、
前記第１ドレッシング部と第２ドレッシング部が前記研磨定盤の研磨面に対する押圧力をそれぞれ個別に制御できるようになっていることを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の研磨装置において、
前記第１ドレッシング部が、内部に冷却又は加熱媒体が循環する流路を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項７】
請求項６に記載の研磨装置において、
前記流路を循環する冷却又は加熱媒体の温度を調節・制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
研磨定盤と、該研磨定盤の研磨面の目立てを行うドレッサーを備え、基板保持機構で保持した研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧し、該研磨面と研磨対象基板の相対的運動により該研磨対象基板を研磨する研磨装置であって、
前記ドレッサーは、円板状のダミー研磨対象基板を吸着保持する円板状保持部材と、該円板状保持部材の外周部に位置するドレッシング部を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項９】
請求項８に記載の研磨装置において、
前記円板状保持部材と前記ドレッシング部はそれぞれ回転軸を備え、前記円板状保持部材の回転軸と前記ドレッシング部の回転軸はそれぞれ同心で且つ独立して回転可能に構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の研磨装置において、
前記ダミー研磨対象基板を吸着保持する円板状保持部材の内部に冷却又は加熱媒体が循環する流路を設けたことを特徴とする研磨装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の研磨装置において、
前記研磨対象基板の研磨中、前記円板状保持部材に保持されたダミー研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧することを特徴とする研磨装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の研磨装置において、
前記研磨定盤の研磨面は、該研磨定盤上面に貼り付けた研磨パッド面であり、
前記研磨パッドを貼り替えた直後、前記円板状保持部材に保持されたダミー研磨対象基板と前記ドレッシング部を前記研磨面に押付けることで、該研磨面のブレークインを行うことを特徴とする研磨装置。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の研磨装置において、
前記ダミー研磨対象基板に替えてＳｉＣウエハを使用することを特徴とする研磨装置。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の研磨装置において、
前記研磨対象基板の研磨中、前記円板状保持部材に吸着されたダミー研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧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、半導体ウエハ（例えばシリコンウエハ）等の研磨対象物を研磨する研磨装置に関し、特に研磨定盤の研磨面の目立てを行うドレッサーに特徴を有する研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化と高集積化が進み、回路の配線間距離が狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合は、焦点深度が浅くなるため露光装置の結像面の平坦度を必要とする。この平坦度を実現するために研磨装置による研磨が広く採用されている。
【０００３】
この種の研磨装置として、各々独立した回転数で回転する上面に研磨パッドを貼り付けた研磨定盤と研磨対象物である基板を保持する基板保持機構としてトップリングを備え、該研磨定盤の研磨パッドの研磨面にトップリングに保持された基板を接触押圧し、該研磨面に研磨液を供給しつつ該基板の表面を平坦且つ鏡面に研磨する研磨装置がある。この研磨装置において、均一な研磨を得るために、特許文献１に示すように基板の被研磨面の面圧分布を均一にし、均一な研磨を行う研磨装置もある。そして研磨終了後は被研磨基板をトップリング本体から離脱させ、被研磨基板を次の処理、例えば洗浄処理に移している。
【０００４】
また、基板の被研磨面を均一に研磨するために、研磨定盤の研磨パッド研磨面の目立て、即ちドレッシングを行う必要がある。このドレッシングのタイミングには２通りあり、一つは基板の研磨中に行うものであり、他は研磨後に行うものがある。基板の研磨中に行う場合は、ドレッサーに取り付けたダイヤモンド粒の脱落により、研磨対象物の研磨面に傷等が発生するのを防止するためダイヤモンド粒の脱落を防止することが重要であり、研磨後に行う場合は目立てのスピードが重要である。一般に、ダイヤモンド粒の脱落を防ぐにはサイズが小さく、角も丸いダイヤモンド粒を電着させたドレッサーを用い、低荷重（低押圧力）で使用する。その為、目立ての速度は遅くなる。
【０００５】
研磨定盤の研磨面のドレッシングの理想は研磨中のドレッシングにより研磨中も研磨面を最適な状態に保つことと、研磨面の削れが進んでも研磨面の面形状が変化しないことである。例えば、前者には研磨面のカットレートの低いドレッサーが適しており、後者にはカットレートの高いドレッサーが適している場合などがあり、これらを一つのドレッサーで両立させることは困難である。
【０００６】
また、研磨パッドを交換した後には１０分程度のドレッシングを行い、更に２５枚程度のダミーウエハによるダミー研磨を行う。これは、研磨パッドを実使用状態に近づける為に行っているが、ダミー研磨はダミーウエハの洗浄まで行わなければならない為、装置のダウンタイムが増加する。
【０００７】
研磨レートに関しては上記の様に研磨面の目立て状態も重要であるが、研磨中の研磨面の温度も影響する。温度依存の高い研磨プロセスにおいて、例えば温度が高くなると研磨レートが低下する場合、研磨中の温度上昇を抑えることができれば研磨中の研磨レート低下を抑制できる。温度が上昇する研磨面を形成する樹脂製の研磨パッドの剛性が落ちる為、平坦化特性にも悪影響を与える。
【特許文献１】特開２００４−１８８７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明上述の点に鑑みてなされたもので、基板研磨中でも研磨定盤の研磨面を最適な状態に保つことができ、研磨面の削れが進んでも研磨面の面形状が変化しないようにでき、且つ基板研磨中に研磨面の温度上昇を抑制し高い研磨レートの研磨が可能な研磨装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、研磨定盤の研磨パッドを交換した後に、研磨パッドを実使用状態に近づけるための装置のダウンタイムを少なくでき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】
【００１０】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、研磨定盤と、該研磨定盤の研磨面の目立てを行うドレッサーを備え、基板保持機構で保持した研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧し、該研磨面と研磨対象基板の相対的運動により該研磨対象基板を研磨する研磨装置であって、前記ドレッサーは第１ドレッシング部と第２ドレッシング部を備え、第１ドレッシング部は研磨対象基板よりも大きい径の円形状で、第２ドレッシング部は前記第１ドレッシング部の周りを囲む形状の大きさであり、該第１ドレッシング部と第２ドレッシング部が互いに独立して前記研磨定盤の研磨面に接触できるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、前記第１ドレッシング部と第２ドレッシング部はそれぞれ回転軸を備え、前記第１ドレッシング部の回転軸と第２ドレッシング部の回転軸は同心で且つそれぞれ独立して回転可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の研磨装置において、前記第１ドレッシング部の前記研磨定盤の研磨面のカットレートが、前記第２ドレッシング部のカットレートより小さいことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研磨装置において、  前記研磨対象基板の研磨中、前記第１ドレッシング部が前記研磨定盤の研磨面の研磨面のドレッシングを行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨装置において、前記第１ドレッシング部と第２ドレッシング部が前記研磨定盤の研磨面に対する押圧力をそれぞれ個別に制御できるようになっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の研磨装置において、前記第１ドレッシング部が、内部に冷却又は加熱媒体が循環する流路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の研磨装置において、前記流路を循環する冷却又は加熱媒体の温度を調節・制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、研磨定盤と、該研磨定盤の研磨面の目立てを行うドレッサーを備え、基板保持機構で保持した研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧し、該研磨面と研磨対象基板の相対的運動により該研磨対象基板を研磨する研磨装置であって、
前記ドレッサーは、円板状のダミー研磨対象基板を吸着保持する円板状保持部材と、該円板状保持部材の外周部に位置するドレッシング部を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の研磨装置において、前記円板状保持部材と前記ドレッシング部はそれぞれ回転軸を備え、前記円板状保持部材の回転軸と前記ドレッシング部の回転軸はそれぞれ同心で且つ独立して回転可能に構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の研磨装置において、前記ダミー研磨対象基板を吸着保持する円板状保持部材の内部に冷却又は加熱冷媒が循環する流路を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の研磨装置において、前記研磨対象基板の研磨中、前記円板状保持部材に保持されたダミー研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の研磨装置において、前記研磨定盤の研磨面は、該研磨定盤上面に貼り付けた研磨パッド面であり、前記研磨パッドを貼り替えた直後、前記円板状保持部材に保持されたダミー研磨対象基板と前記ドレッシング部を前記研磨面に押付けることで、該研磨面のブレークインを行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の研磨装置において、前記ダミー研磨対象基板に替えてＳｉＣウエハを使用することを特徴とする。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の研磨装置において、前記研磨対象基板の研磨中、前記円板状保持部材に吸着されたダミー研磨対象基板を前記研磨定盤の研磨面に接触押圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、第１ドレッシング部は研磨対象基板よりも大きい径の円形状で、第２ドレッシング部は第１ドレッシング部の周りを囲む形状大きさであり、第１ドレッシング部と第２ドレッシング部が互いに独立して研磨定盤の研磨面に接触できるようになっているので、第１ドレッシング部と第２ドレッシング部で異なるタイミングに別々に研磨定盤の研磨面の目立てができる。そのため例えば第１ドレッシング部を粒径の小さいダイヤモンド粒を固着させたカットレートの小さいドレッシング面とし、第２ドレッシング部を粒径の大きい粒を固着させたカットレートの大きいドレッシング面とし、研磨対象基板を研磨中の研磨面のドレッシングに第１ドレッシング部を、研磨終了後の研磨面に第２ドレッシング部を用いる。これにより研磨対象基板が接触する範囲より若干広い研磨面をドレッシング、即ち目立てした直後の研磨面で研磨するので研磨対象基板を高い研磨レートで研磨することができる。また、研磨後は径が大きくカットレートの大きい第２ドレッシング部で研磨面の全面を速やかにドレッシング、即ち目立てする等の使い分けが可能となる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、第１ドレッシング部と第２ドレッシング部はそれぞれ回転軸を備え、第１ドレッシング部の回転軸と第２ドレッシング部の回転軸は同心で且つそれぞれ独立した回転可能な構成としたので、第１ドレッシング部と第２ドレッシング部を上下方向に配置でき研磨定盤の研磨面上の配置スペースが小さく、即ちドレッサーをコンパクトに纏めることができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、第１ドレッシング部の研磨定盤の研磨面のカットレートが、第２ドレッシング部のカットレートより小さいので、研磨対象基板の研磨中はカットレートの小さい第１ドレッシング部でドレッシングした直後の研磨面で研磨でき、効率のよい研磨が可能となる。また、研磨終了後はカットレートの大きい第２ドレッシング部で研磨定盤の研磨面全面を速やかにドレッシングすることかできる。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、研磨対象基板の研磨中、第１ドレッシング部が研磨面のドレッシングを行うので、目立て直後の研磨面で研磨対象基板を研磨でき研磨レートの高い研磨が可能となる。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、第１ドレッシング部と第２ドレッシング部が研磨定盤の研磨面に対する押圧力をそれぞれ個別に制御できるようになっているので、第１ドレッシング部と第２ドレッシング部を互いに異なるカットレートでドレッシングすることができる。例えば研磨対象基板の研磨中は第１ドレッシング部で小さい押圧力でドレッシングしながら研磨し、研磨終了後は第２ドレッシング部で大きい押圧力により速やかに全研磨面を研磨することが可能となる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、第１ドレッシング部が、内部に冷却又は加熱媒体が循環する流路を備えたので、該流路に冷却又は加熱媒体を流すことにより、研磨定盤の研磨面を冷却又は加熱しながらドレッシングすることができ、高い平坦度の目立てと、高い研磨レートの研磨対象基板の研磨が可能となる。
【００３０】
請求項７に記載の発明によれば、流路を循環する流体の温度を調節・制御する温度制御手段を設けたので、目立て終了後の研磨面を適温に維持することができ、高い平坦度の目立てと、高い研磨レートの研磨対象基板の研磨が可能となる。
【００３１】
請求項８に記載の発明によれば、ドレッサーは、円板状のダミー研磨対象基板を吸着保持する円板状保持部材と、該円板状保持部材の外周部に位置するドレッシング部を備えたので、ダミー研磨対象基板を研磨面に押付けた状態で研磨定盤の研磨面をドレッシング、即ち目立てをすることができ、装置のダウンタイムの短縮することができる。
【００３２】
請求項９に記載の発明によれば、円板状保持部材とドレッシング部はそれぞれ回転軸を備え、円板状保持部材の回転軸とドレッシング部の回転軸はそれぞれ同心で且つ独立して回転可能に構成されているので、円板状保持部材とドレッシング部を上下方向に配置でき、研磨定盤の研磨面上の配置スペースが小さくなる。即ちドレッサーをコンパクトに纏めることができる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明によれば、ダミー研磨対象基板を吸着保持する円板状保持部材の内部に冷却又は加熱媒体が循環する流路を設けたので、ダミー研磨対象基板の熱を吸収しその温度上昇を抑制できる。
【００３４】
請求項１１に記載の発明によれば、研磨対象基板の研磨中、円板状保持部材に保持されたダミー研磨対象基板を研磨定盤の研磨面に接触押圧するので、研磨面が研磨に適正な温度に維持されるから研磨対象基板を高い研磨レートで研磨することが可能となる。
【００３５】
請求項１２に記載の発明によれば、研磨定盤の研磨面は、該研磨定盤上面に貼り付けた研磨パッド面であり、研磨パッドを貼り替えた直後、円板状保持部材に保持されたダミー研磨対象基板とドレッシング部を研磨面に押付けて研磨面のブレークインを行うので、短時間で研磨パッドの研磨面を実研磨に適した状態にすることが可能となる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明によれば、ダミー研磨対象基板に替えてＳｉＣウエハを使用するので、ＳｉＣウエハをダミー研磨対象基板として長時間使用できる。
【００３７】
請求項１４に記載の発明によれば、研磨対象基板の研磨中、円板状保持部材に吸着されたダミー研磨対象基板を研磨定盤の研磨面に接触押圧するので、研磨面と研磨対象基板の研磨により発生する熱を吸熱して研磨効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１本発明に係る研磨装置の構成例を示す図である。図１において、１０は研磨定盤であり、該研磨定盤１０の上面に研磨パッド１１が貼り付けられている。該研磨定盤１０は図示しない回転駆動機構により、矢印Ａに示す方向に回転する。
【００３９】
１２は基板保持機構（トップリング）であり、該基板保持機構１２は研磨対象基板（例えばシリコンウエハ）Ｗを吸着保持する円板状の基板保持部材１３を備えている。該基板保持部材１３の研磨対象基板Ｗを吸着する吸着面には内部の空間室１４に連通する多数の開口１３ａが設けられている。そして空間室１４をバルブ１６を介して真空源１５に接続され、バルブ１６を開くことにより、研磨対象基板Ｗは吸着面に吸着保持され、バルブ１６を閉じることにより研磨対象基板Ｗは吸着面から解放されるようになっている。
【００４０】
基板保持機構１２は回転軸１７の下端に自在継手１８を介して連結されており、該回転軸１７を矢印Ｂ方向の回転により、同方向に回転するようになっている。１９は回転軸１７を回転自在に支持するためのヘッド部材であり、該ヘッド部材１９は支持シャフト２０に固定されている。２１はヘッド部材１９に搭載されたエアシリンダーであり、該エアシリンダー２１の動作により、ピストン部材２２及び回転軸１７を介して基板保持機構１２を昇降及び研磨対象基板Ｗを研磨パッド１１の研磨面に所定の押圧力（荷重）で接触できるようになっている。なお、２３はベアリングである。
【００４１】
２４はヘッド部材１９に搭載された駆動モータであり、該駆動モータ２４の回転軸にはタイミングプーリ２５が連結され、該タイミングプーリ２５と回転軸１７の外周に固定されたタイミングプーリ２６の間にタイミングベルト２７が掛けられている。駆動モータ２４を起動することにより、基板保持機構１２はタイミングプーリ２５、タイミングベルト２７、タイミングプーリ２６及び回転軸１７を介して矢印Ｂに示すように回転する。そして研磨定盤１０の矢印Ａ方向の回転と基板保持機構１２の矢印Ｂ方向の回転による研磨対象基板Ｗと研磨パッド１１の相対的運動により、研磨対象基板Ｗを研磨する。なお、２８は研磨対象基板Ｗの基板保持部材１３からの飛び出しを防止するためのガイドリングである。
【００４２】
支持シャフト２０は図示しない回動駆動機構により回動するようになっており、該回動によりヘッド部材１９は旋回し、基板保持機構１２を所定の研磨対象基板Ｗを受け渡す基板受渡位置から、研磨定盤１０の研磨パッド１１上の研磨位置の間を移動できるようになっている。基板保持機構１２は前記基板受渡位置で受け取った研磨対象基板Ｗを吸着保持し、上記ヘッド部材１９の旋回動作により、上記研磨位置に移動し、降下し所定の押圧力で研磨パッド１１の上面に当接し、上記研磨対象基板Ｗと研磨パッド１１の相対的運動により、研磨対象基板Ｗを研磨した後、上記基板受渡位置に移動し、研磨終了の研磨対象基板Ｗを引き渡す。このような動作を繰り返し、研磨対象基板Ｗを研磨する。
【００４３】
３０は研磨定盤１０の研磨パッド１１の研磨面のドレッシング、即ち目立てを行うドレッサーである。ドレッサー３０は第１ドレッシング部３１と第２ドレッシング部３２を備えている。第１ドレッシング部３１は研磨対象基板Ｗの径よりも大きい径の円形状で、その下面に後に詳述するように、研磨パッド１１の研磨面をドレッシングするための多数のダイヤモンド粒が固着されたドレッシング面で形成されている。第２ドレッシング部３２はその外径が第１ドレッシング部３１の外径より大きい円板状であり、下面中央部に第１ドレッシング部３１を収容する凹部３２ａが設けられ、下端に環帯状面が形成され、該環帯状面に後に詳述するように、研磨パッド１１の研磨面をドレッシングするための多数のダイヤモンド粒が固着されたドレッシング面が形成されている。
【００４４】
第１ドレッシング部３１は回転軸３３の下端に固定支持され、第２ドレッシング部３２は回転軸３４の下端に固定支持されている。回転軸３３は回転軸３４を貫通し、例えばベアリング３５、３６で回転軸３４内を自在に回転できるようになっている。回転軸３３はヘッド部材３７に回転自在に支持されている。また、回転軸３４はヘッド部材３８に回転自在に支持されている。３９はヘッド部材３７に搭載されたエアシリンダーであり、該エアシリンダー３９の動作により、ピストン部材４０及び回転軸３３を介して第１ドレッシング部３１を昇降及び研磨パッド１１の研磨面に所定の押圧力（荷重）で当接できるようになっている。なお、４１はベアリングである。４１はヘッド部材３８に搭載されたエアシリンダーであり、該エアシリンダー４１の動作により、ピストン部材４３及び回転軸３４を介して第２ドレッシング部３２を昇降及び研磨パッド１１の研磨面に所定の押圧力（荷重）で当接できるようになっている。なお、４４はベアリングである。
【００４５】
４５はヘッド部材３７に搭載された駆動モータであり、該駆動モータ４５の回転軸にはタイミングプーリ４７が連結され、該タイミングプーリ４７と回転軸３３の外周に固定されたタイミングプーリ４８の間にタイミングベルト４９が掛けられている。駆動モータ４５を起動することにより、第１ドレッシング部３１はタイミングプーリ４７、タイミングベルト４９、タイミングプーリ４８及び回転軸３３を介して矢印Ｃに示すように回転する。５０はヘッド部材３８に搭載された駆動モータであり、該駆動モータ５０の回転軸にはタイミングプーリ５１が連結され、該タイミングプーリ５１と回転軸３４の外周に固定されたタイミングプーリ５２の間にタイミングベルト５３が掛けられている。駆動モータ５０を起動することにより、第２ドレッシング部３２はタイミングプーリ５１、タイミングベルト５３、タイミングプーリ５２及び回転軸３４を介して矢印Ｄに示すように回転する。
【００４６】
上記のように第１ドレッシング部３１と第２ドレッシング部３２はそれぞれ回転軸３３、回転軸３４を備え、回転軸３３と回転軸３４の軸心が同一（同心）で、それぞれ互いに独立して矢印Ｃ、Ｄに示すように回転するようになっている。また、第１ドレッシング部３１と第２ドレッシング部３２はそれぞれエアシリンダー３９、エアシリンダー４２により互いに独立して昇降及び任意の押圧力（荷重）で当接されるようになっている。なお、ヘッド部材３７、ヘッド部材３８の端部は支持シャフト５４に固定され、該支持シャフト５４は図示しない回動駆動機構により回動するようになっており、該回動によりヘッド部材３７、３８は旋回し、第１ドレッシング部３１及び第２ドレッシング部３２を所定の待機位置から、研磨定盤１０の研磨パッド１１上のドレッシング位置の間を移動できるようになっている。
【００４７】
第１ドレッシング部３１は図２に示すように円板状本体３１ａの下面に、多数のダイヤモンド粒３１ｂを固着層（電着層）３１ｃを形成して固着して構成されたドレッシング面が形成されている。また、円板状本体３１ａの内部には冷媒を循環させるための流路３１ｄが形成されている。また、回転軸３３の内部には該流路３１ｄに冷媒を導く冷媒導入路３３ａと該流路３１ｄから排出される冷媒が通る冷媒排出路３３ｂが形成されている。冷媒導入路３３ａに流入した冷媒１００（図１参照）は円板状本体３１ａ内の流路３１ｄを流れ、該円板状本体３１ａを冷却し、冷媒排出路３３ｂを通って排出される。なお、流路３１ｄには冷却のための冷媒ではなく、加熱のための加熱媒体を流すことも可能である。図２（ａ）第１ドレッシング部３１の平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）はドレッシング面の一部拡大断面図である。
【００４８】
第２ドレッシング部３２は円板状本体部３２ｂの下面中央部に第１ドレッシング部３１を収容する凹部３２ａが設けられ、該凹部３２ａの外周に多数のダイヤモンド粒３２ｃを固着層（電着層）３２ｄを形成して固着し、環帯状のドレッシング面が形成された構成である。また、回転軸３３の内部には第１ドレッシング部３１の回転軸３３が貫通する貫通穴３４ａが設けられている。なお、図３（ａ）は第２ドレッシング部３２の断面図、図３（ｂ）はドレッシング面の一部拡大断面図である。
【００４９】
第１ドレッシング部３１の下面に固着したダイヤモンド粒３１ｂの粒径は、第２ドレッシング部３２の下面に固着したダイヤモンド粒３２ｃの粒径より小さく、また粒の角部はダイヤモンド粒３１ｂの方がダイヤモンド粒３２ｃに比べて丸味を帯びている。これにより、図４（ａ）に示すように研磨定盤１０の回転により矢印Ａ方向に移動する研磨パッド１１の上面に矢印Ｃ方向に回転する第１ドレッシング部３１を当接してドレッシングした際のカットレートは、図４（ｂ）に示すように矢印Ａ方向に移動する研磨パッド１１の上面に第２ドレッシング部３２を当接してドレッシングした際のカットレートより小さくなっている。図４はドレッサー３０で研磨定盤１０の研磨パッド１１の研磨面をドレッシング（目立て）している場合の状態を示す図で、図４（ａ）は第１ドレッシング部３１でドレッシングしている状態を示す断面図、図４（ｂ）は第２ドレッシング部３２でドレッシングしている状態を示す断面図である。
【００５０】
上記研磨装置において、支持シャフト５４を回動して第１ドレッシング部３１のヘッド部材３７と、第２ドレッシング部３２のヘッド部材３８を待機位置から旋回させ、図１に示すように、第１ドレッシング部３１と第２ドレッシング部３２を研磨定盤１０の研磨パッド１１の研磨面をドレッシング位置に移動させる。この状態でエアシリンダー３９により第１ドレッシング部３１を降下させ、矢印Ｃ方向に回転する第１ドレッシング部３１の下面を矢印Ａ方向に回転する研磨パッド１１の研磨面に所定の押圧力で当接させてドレッシングしているのが図４（ａ）に示す状態であり、第１ドレッシング部３１を第２ドレッシング部３２の凹部３２ａに収容し、エアシリンダー４１により第２ドレッシング部３２を降下させ、矢印Ｄ方向に回転する第２ドレッシング部３２の下面を矢印Ａ方向に回転する研磨パッド１１の研磨面に当接したのが図４（ｂ）に示す状態である。
【００５１】
研磨定盤１０の研磨パッド１１の研磨面のドレッシングのタイミングには、上述のように２通りあり、一つは研磨対象基板Ｗの研磨中のドレッシングであり、他は研磨終了後のドレッシングである。図４（ａ）は研磨対象基板Ｗの研磨中のドレッシングを、図４（ｂ）は研磨終了後のドレッシングを示す。第１ドレッシング部３１の径は研磨対象基板Ｗの径より大きいから、図４（ａ）の状態でドレッシングを行った場合、研磨パッド１１の研磨面における第１ドレッシング部３１と研磨対象基板Ｗの位置関係は、図５に示すようになり、研磨対象基板Ｗは第１ドレッシング部３１でドレッシング（目立て）したドレッシングゾーン１０１の範囲に位置する。また、第２ドレッシング部３２の外径は第１ドレッシング部３１の外径より大きいから、研磨対象基板Ｗの研磨終了後のドレッシングでは、図６に示すように研磨パッド１１の全研磨面を迅速にドレッシングできる。
【００５２】
上記のように、第１ドレッシング部３１の回転軸３３と第２ドレッシング部３２の回転軸３４の軸心を同一とし、それぞれ互いに上昇及び回転できる構成とすることにより、第１ドレッシング部３１と第２ドレッシング部３２を上下方向に配置でき、ドレッサー３０をコンパクトに纏めることができる。
【００５３】
図４（ａ）及び図５に示す研磨対象基板Ｗの研磨中のドレッシングでは、ドレッシング直後の研磨パッド１１の研磨面で研磨対象基板Ｗで研磨されることになり、しかも第１ドレッシング部３１は円板状本体３１ａ内の流路３１ｄを流れる冷媒１００で冷却されているから、研磨面の摩擦やドレッシングによる熱は吸収され、研磨面を適温に維持でき、研磨対象基板Ｗを高い研磨レートで研磨できる。また、この研磨対象基板Ｗの研磨中のドレッシングにおいては第１ドレッシング部３１の押圧力を研磨終了後の第２ドレッシング部３２のドレッシングに比べ小さくするので、発熱量が抑えられると同時にドレッシング面からダイヤモンド粒の脱落もない。また、図４（ｂ）及び図６に示す研磨対象基板Ｗの研磨終了後のドレッシングでは、第２ドレッシング部３２のドレッシング面を大きい押圧力で研磨パッド１１の研磨面に押し当て、大きなカットレートでドレッシングするので、研磨パッド１１の研磨面を迅速に均一にドレッシングすることができる。
【００５４】
なお、図示は省略するが、冷媒の温度を調節・制御する温度制御手段を設け、第１ドレッサー部３１内の流路３１ｄが流れ、第１ドレッシング部３１を冷却又は加熱して、冷媒排出路３３ｂから排出された冷媒を温度制御手段によりその温度を調節・制御して再び冷媒導入路３３ａから流路３１ｄに流すことにより、研磨パッド１１の研磨面の温度を所定の温度に維持することができ、研磨対象基板Ｗを一定の高い研磨レート研磨できる。
【００５５】
図７は本発明に係る研磨装置のドレッサー３０の他の構成例を示す図である。本ドレッサー３０は、円板状のダミー研磨対象基板ＤＷを吸着保持する円板状保持部材６０と該円板状保持部材６０の外周部に位置するドレッシング部６１を備えた構成である。円板状保持部材６０のダミー研磨対象基板ＤＷを吸着する吸着面には内部の空間室６２に連通する多数の開口６０ａが設けられている。該空間室６２は円板状保持部材６０が固定された回転軸３３に設けられた真空経路３３ｃ及びバルブ６３を介して真空源６４に接続されている。バルブ６３を開いて真空源６４を空間室６２に接続することにより、ダミー研磨対象基板ＤＷを円板状保持部材６０の吸着面に吸着保持できるようになっており、バルブ６３を閉じて真空源６４を解除することによりダミー研磨対象基板ＤＷは解放されるようになっている。なお、図７（ａ）は円板状保持部材６０をドレッシング部６１から突き出した状態を示す断面図、図７（ｂ）は円板状保持部材６０をドレッシング部６１の凹部６１ａに収容した状態を示す断面図である。
【００５６】
円板状保持部材６０は研磨対象基板Ｗの径よりも大きい径の円形状で、上記第１ドレッシング部３１と同様、内部に冷媒を循環させるための流路６０ｂが形成されている。また、回転軸３３の内部には該流路６０ｂに冷媒を導く冷媒導入路３３ａと該流路６０ｂから排出される冷媒を通す冷媒排出路３３ｂが形成されている。冷媒導入路３３ａに流入した冷媒１００（図１参照）は円板状本体３１ａ内の流路６０ｂを流れ、該円板状保持部材６０を冷却し、冷媒排出路３３ｂを通って排出される。なお、図示は省略するが、第１ドレッシング部３２と同様、円板状保持部材６０内の流路６０ｂを循環する冷媒温度を調節・制御する冷媒温度制御手段を設けることにより、円板状保持部材６０の温度を所定の温度に維持することができる。
【００５７】
ドレッシング部６１は図３に示す第２ドレッシング部３２と同じ構成で、下面中央部に円板状保持部材６０を収容する凹部６１ａが設けられ、下端に環帯状面が形成され、該環帯状面に研磨パッド１１の研磨面をドレッシングするための多数のダイヤモンド粒が固着されている。なお、円板状保持部材６０の上下動及び回転動作は第１ドレッシング部３１と同一であるのでその説明は省略する。また、ドレッシング部６１の上下動及び回転動作は第２ドレッシング部３２と同一であるのでその説明は省略する。円板保持部材６０の回転軸３３とドレッシング部６１の回転軸３４はその軸心が同一（同心）で且つそれぞれ独立して昇降及び回転可能に構成されている点も、第１ドレッシング部３１の回転軸３３と第２ドレッシング部３２の回転軸３４と同一である。
【００５８】
研磨定盤１０の研磨パッド１１を張替えて該研磨パッド１１を立ち上げる場合、図８に示すように、円板状保持部材６０の吸着面にダミー半導体基板（例えばシリコンウエハ）ＤＷを吸着し、回転により矢印Ａ方向に移動する研磨パッド１１の研磨面（上面）に矢印Ｄに示すように回転するドレッシング部６１の下面、即ち多数のダイヤモンド粒が固着されたドレッシング面に当接し、所定の押圧力（荷重）で押圧して該研磨面をドレッシングすると同時に、円板状保持部材６０に吸着保持されたダミー半導体基板ＤＷを研磨パッド１１の研磨面に所定の押圧力で押付ける。これにより、研磨装置のダウンタイムを短縮できる。円板状保持部材６０は流路６０ｂを流れる冷媒で冷却されるので、ダミー半導体基板ＤＷの摩擦による熱を吸収し、その温度上昇を抑える。なお、ダミー半導体基板ＤＷとしてはシリコンウエハに比較し、耐摩耗性の高いＳｉＣウエハを用いてもよい。
【００５９】
また、研磨定盤１０の研磨パッド１１を張替えて立ち上げた後、図９に示すようにドレッサー３０の円板状保持部材６０に吸着保持させ、矢印Ｃに示すように回転するダミー半導体基板（例えばシリコンウエハ）ＤＷを、研磨定盤１０の回転により矢印Ａ方向に移動する研磨パッド１１の研磨面（上面）に、所定の押圧力（荷重）で押圧して馴らし運転を行う。この場合、円板状保持部材６０の流路には冷媒が循環しているから、ダミー半導体基板ＤＷの摩擦熱を吸収し、ダミー半導体基板ＤＷの温度上昇を抑制できる。
【００６０】
また、基板保持機構１２で保持した研磨対象基板Ｗの研磨中（図１参照）に、図１０に示すように、研磨定盤１０の回転により矢印Ａ方向に移動する研磨パッド１１の研磨面に、矢印Ｃ方向に回転する円板状保持部材６０の下面を当接させる（なお、この場合、図示は省略するが円板状保持部材６０の下面にダミー半導体基板ＤＷを吸着するための開口６０ｄや空間室６２を形成されない）。円板状保持部材６０の流路６０ｂ内には冷媒が循環しているから、円板状保持部材６０は冷却されており、該円板状保持部材６０の下面が当接する研磨パッド１１の研磨面の熱は吸収される。即ち、図１１の円板状保持部材６０が接触する領域１０２の温度上昇が抑えられ、研磨に適する温度に維持できるから、研磨対象基板Ｗを高い研磨レートで研磨することが可能となる。
【００６１】
また、研磨対象基板Ｗの研磨中、図９に円板状保持部材６０に吸着保持したダミー半導体基板ＤＷをパッド１１の上面に当接することにより、ダミー半導体着基板ＤＷを介して、その当接面が冷却されることになり、上記と同様、研磨対象基板Ｗを高い研磨レートで研磨することが可能となる。
【００６２】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る研磨装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る研磨装置の第１ドレッシング部の構成例を示す図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）はドレッシング面の一部拡大断面図である。
【図３】本発明に係る研磨装置の第２ドレッシング部の構成を示す図で、図３（ａ）は第２ドレッシング部の断面図、図３（ｂ）はドレッシング面の一部拡大断面図である。
【図４】本発明に係る研磨装置のドレッサーを示す図で、図４（ａ）は第１ドレッシング部でドレッシングしている状態を示す断面図、図４（ｂ）は第２ドレッシング部でドレッシングしている状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る研磨装置の研磨対象基板の研磨中の研磨パッド上面の第１ドレッシング部と研磨対象基板の配置状態を示す図である。
【図６】本発明に係る研磨装置の研磨対象基板の研磨終了の研磨パッド面の第２ドレッシング部と研磨対象基板の配置状態を示す図である。
【図７】本発明に係る研磨装置のドレッサーの構成例を示す図で、図７（ａ）は円板状保持部材をドレッシング部から突き出した状態を示す断面図、図７（ｂ）は円板状保持部材をドレッシング部の凹部に収容した状態を示す図である。
【図８】本発明に係る研磨装置の研磨パッド立ち上げ時ドレッサーの動作状態を示す断面図である。
【図９】本発明に係る研磨装置の研磨パッドの研磨面の馴らし時のドレッサーの動作状態を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る研磨装置の研磨対象基板の研磨中のドレッサーの動作状態を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る研磨装置の研磨対象基板の研磨面の状態を示す平面でである。
【符号の説明】
【００６４】
１０      研磨定盤
１１      研磨パッド
１２      基板保持機構（トップリング）
１３      基板保持部材
１４      空間室
１５      真空源
１６      バルブ
１７      回転軸
１８      自在継手
１９      ヘッド部材
２０      支持シャフト
２１      エアシリンダー
２２      ピストン部材
２３      ベアリング
２４      駆動モータ
２５      タイミングプーリ
２６      タイミングプーリ
２７      タイミングベルト
２８      ガイドリング
３０      ドレッサー
３１      第１ドレッシング部
３２      第２ドレッシング部
３３      回転軸
３４      回転軸
３５      ベアリング
３６      ベアリング
３７      ヘッド部材
３８      ヘッド部材
３９      エアシリンダー
４０      ピストン部材
４１      ベアリング
４２      エアシリンダー
４３      ピストン部材
４４      ベアリング
４５      駆動モータ
４７      タイミングプーリ
４８      タイミングプーリ
４９      タイミングベルト
５０      駆動モータ
５１      タイミングプーリ
５２      タイミングプーリ
５３      タイミングベルト
５４      支持シャフト
６０      円板状保持部材
６１      ドレッシング部
６２      空間室
６３      バルブ
６４      真空源
【図１】
2007144564.tif 000003
【図２】
2007144564.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007144564.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007144564.tif 000009
【図８】
2007144564.tif 000010
【図９】
2007144564.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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