(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリッシング対象物を研磨布に押圧してポリッシングするポリッシング工程前に行なう研磨布のドレッシング方法において、
研磨布にドレッシング液を供給しながらドレッシング部材により該研磨布をドレッシングするドレッシング工程を行ない、
前記ドレッシング工程中であって前記ドレッシング液の供給を停止した後から次のポリッシング工程開始までの間の所定時間、研磨布にポリッシングに用いる研磨砥液を供給することを特徴とするドレッシング方法。
【請求項２】
前記研磨砥液を供給する時間はドレッシング工程中の後段であって、研磨布上に砥液を供給しながらドレッシング動作を行なうことを特徴とする請求項１記載のドレッシング方法。
【請求項３】
前記ドレッシングはダイヤモンドペレットを円盤に付着させたドレッシング部材を研磨布に擦りつけておこなうものであることを特徴とする請求項１又は２記載のドレッシング方法。
【請求項４】
前記ドレッシングはブラシからなるドレッシング部材を研磨布に擦りつけておこなうものであることを特徴とする請求項１又は２記載のドレッシング方法。
【請求項５】
ポリッシング対象物をターンテーブルに貼設された研磨布に押圧してポリッシングするポリッシング工程前に行なう研磨布のドレッシング方法において、
研磨布にドレッシング液を供給しながらドレッシング部材により該研磨布をドレッシングするドレッシング工程を行ない、
前記ドレッシング工程が終了した後から前記ポリッシング工程開始までの間、前記ターンテーブルの回転を停止または低速に回転させ、所定時間研磨布にポリッシングに用いる研磨砥液を供給することを特徴とするドレッシング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はドレッシング方法に係り、特に半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシングに用いる研磨布のドレッシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。
そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行なわれている。
【０００３】
従来、この種のポリッシング装置は、各々独立した回転数で回転するターンテーブルとトップリングとを有し、トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて、砥液を供給しつつ該ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨している。
【０００４】
また、ポリッシングが終了し、次のポリッシング対象物をポリッシングする前に、使用した研磨布を回復するための処理を行なっている。該処理は様々な方法があり、現在も次々に新たな方法が開発されつつあるが、総じて研磨布のドレッシングと呼ばれている。ドレッシングを行なうのは、ポリッシングによって研磨布の特性が変化し、ポリッシング装置の研磨性能が劣化するのを防止し、常に性能良いポリッシングを行なうためである。研磨性能が劣化するとは、具体的には、研磨速度が一定にならなかったり、ポリッシング対象物の平坦度が悪くなったり、研磨布自体の寿命が縮まったりするという不都合が挙げられる。
【０００５】
このようなドレッシングは、研磨布上に残留する研磨砥液やポリッシング対象物の削り屑や研磨布の摩耗片等を研磨布上から除去することもドレッシングの目的の１つであるため、研磨布上に水を供給しながら行なう場合が多い。研磨布上に水を供給しながらドレッシングを行なえば、水と共に残留する研磨砥液等が洗い流されるためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ドレッシング時に研磨布上に水を供給すると研磨砥液を洗い流すという目的は達成されるが、次にポリッシングする際の砥液が研磨布上に存在しないため、またドレッシング時供給する水が研磨布上に残留するため、砥液が水で薄まるので、ポリッシング開始時の研磨速度が十分に得られなかった。これは、砥液が研磨布になじむまで、あるいは研磨布上での砥液の濃度が高まるまでに時間がかかるためであると考えられる。
【０００７】
研磨速度が十分に得られないことは長い研磨時間が必要となるため、ポリッシング装置の単位時間当たりの処理能力が落ちるという問題点があった。
また、砥液が研磨布になじむまで研磨布上の砥液分布が均一にならないため、ポリッシング対象物の平坦度が悪くなる等、研磨性能が劣化するという問題点があった。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、ドレッシングの次に行なうポリッシングに対してポリッシング開始時点から十分な研磨速度が得られるドレッシング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明のドレッシング方法は、ポリッシング対象物を研磨布に押圧してポリッシングするポリッシング工程前に行なう研磨布のドレッシング方法において、研磨布にドレッシング液を供給しながらドレッシング部材により該研磨布をドレッシングするドレッシング工程を行ない、前記ドレッシング工程中であって前記ドレッシング液の供給を停止した後から次のポリッシング工程開始までの間の所定時間、研磨布にポリッシングに用いる研磨砥液を供給することを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明のドレッシング装置は、半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシングにおける、ポリッシング工程間に研磨布のドレッシングを行なう装置において、ドレッシングを行なうドレッシング部材を保持するドレッシングヘッドと、研磨布にドレッシング液を供給するドレッシング液供給ノズルと、研磨布に研磨砥液を供給する砥液供給ノズルとを備え、ドレッシング工程中から次のポリッシング工程開始までの間の所定時間、前記砥液供給ノズルから研磨布にポリッシングに用いる研磨砥液を供給することを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
前述した構成からなる本発明によれば、ドレッシング工程中とポリッシング工程開始までの間にポリッシングに用いる研磨砥液を研磨布上に供給するので、ポリッシングを開始する時点での研磨布上には充分な砥液が存在することとなり、次に行なうポリッシングの研磨速度を確保することができる。
また、ドレッシング中に砥液を供給すれば、機械的なドレッシング動作を伴うので研磨布上に供給した砥液を研磨布によくなじませることができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明に係るドレッシング方法及び装置の一実施例を図１及び図２に基づいて説明する。
図１は本発明のドレッシング方法を行うポリッシング装置の縦断面図である。図１に示されるように、ポリッシング装置は、ターンテーブル１と、半導体ウエハ２を保持しつつターンテーブル１に押しつけるトップリング３とを具備している。前記ターンテーブル１はモータ（図示せず）に連結されており、矢印で示すようにその軸心回わりに回転可能になっている。またターンテーブル１の上面には、研磨布４が貼設されている。
【００１３】
トップリング３は、モータおよび昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング３は矢印で示すように昇降可能かつその軸心回わりに回転可能になっており、半導体ウエハ２を研磨布４に対して任意の圧力で押圧することができるようになっている。また半導体ウエハ２はトップリング３の下端面に真空等によって吸着されるようになっている。なお、トップリング３の下部外周部には、半導体ウエハ２の外れ止めを行なうガイドリング６が設けられている。
【００１４】
また、ターンテーブル１の上方には砥液供給ノズル５が設置されており、砥液供給ノズル５によってターンテーブル１に張り付けられた研磨布４上に研磨砥液が供給されるようになっている。またターンテーブル１の周囲には、砥液と水を回収する枠体１１が設けられ、枠体１１の下面にはとい１１ａが形成されている。
【００１５】
研磨布４上のトップリング３の位置の反対側にドレッシング用のドレッシングヘッド８があり、研磨布４のドレッシングを行なうことができるように構成されている。研磨布４には、ドレッシングに使用するドレッシング液、たとえば水がテーブル上に伸びた水供給ノズル１０から供給されるようになっている。ドレッシングヘッド８は昇降用のシリンダと回転用のモータに連結されており、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回わりに回転可能になっている。
【００１６】
ドレッシングヘッド８はトップリング３とほぼ同径の円盤状であり、その下面にドレッシング部材９を保持している。ドレッシングヘッド８の下面、即ちドレッシング部材９を保持する保持面には図示しない孔が形成され、この孔は真空源に連通し、ドレッシング部材９を吸着保持する。砥液供給ノズル５および水供給ノズル１０はターンテーブル上面の回転中心付近にまで伸び、研磨布４上の所定位置に砥液および水をそれぞれ供給する。
【００１７】
トップリング３に保持された半導体ウエハ２を研磨布４上に押圧し、ターンテーブル１およびトップリング３を回転させることにより、半導体ウエハ２の下面（研磨面）が研磨布４と擦り合わされる。この時、同時に研磨布４上に砥液供給ノズル５から砥液を供給することにより、半導体ウエハ２の研磨面は、砥液中の砥粒の機械的研磨作用と砥液の液体成分であるアルカリによる化学的研磨作用との複合作用によってポリッシングされる。ポリッシングに使用された砥液はターンテーブル１の遠心力によってターンテーブル外へ飛散し、枠体１１の下面のとい１１ａで回収される。
【００１８】
半導体ウエハ２の所定の研磨量を研磨した時点でポリッシングを終了する。このポリッシングが終了した時点では、ポリッシングによって研磨布の特性が変化し、次に行なうポリッシングの研磨性能が劣化するので、研磨布のドレッシングを行なう。
【００１９】
ドレッシング部材９を下面に保持したドレッシングヘッド８およびターンテーブル１を回転させた状態でドレッシング部材９を研磨布４に当接させ、所定圧力をかける。このとき、ドレッシング部材９が研磨布に接触するのと同時もしくは接触前に、水供給ノズル１０から研磨布４上面に水を供給する。水を供給するのは研磨布４上に残留している使用済み砥液を洗い流すことを目的としている。また、ドレッシング処理はドレッシング部材９と研磨布４とを擦り合わせるため、ドレッシング処理によって発生する摩擦熱を除去するという効果もある。研磨布４上に供給された水はターンテーブル１の回転による遠心力を受けてテーブル外へ飛散し、枠体１１の下面のとい１１ａで回収される。
【００２０】
ドレッシング部材９はダイヤモンドペレット（ダイヤモンド粒子）を円盤に付着させたものを用いる。これは、研磨布が発泡ポリウレタンの場合によく使用される部材で、目つぶれした研磨布上面の細孔を回復させるという効果がある。ダイヤモンドペレットの粒度は幅広く選定することができるが、研磨布のドレッシング用としては、＃５０から＃８００番程度のものが使用される。なお、この範囲の中で特に＃１００から＃２００番が最適である。これは、粒径が大きなダイヤモンドペレットを使用した場合、粒が円盤から剥離し、ポリッシング中にウエハに致命的な傷をつけること、またウエハを破損する等の不都合が生じるためであり、逆に粒径が小さいものを使用すると、ドレッシングの効果が十分に得られないという両者のトレードオフから得られた最適な粒度である。
【００２１】
ドレッシング部材として、ダイヤモンドペレットの他に代表的なものの１つにブラシがある。これは円盤の表面にナイロン等からなる毛を垂直に植毛したものであり、この円盤をドレッシングヘッドの下面に保持してドレッシングを行なう。ブラシを用いたドレッシングの場合も同様に研磨布上面に水を供給しながら行なうことが多い。
【００２２】
ここで、ダイヤモンドペレットを円盤に付着させたドレッシング部材を用いると、前述したようにドレッシング動作によってダイヤモンドペレットが円盤から剥離する場合がある。研磨布上にダイヤモンドペレットが残留した状態でポリッシングを行なうと、半導体ウエハに傷（スクラッチ）が発生することや、この傷が原因でポリッシング中または後工程、例えば洗浄中に半導体ウエハが破損する等の不都合が生じるため、この後にブラシを用いたドレッシングやウォータジェット流を研磨布に噴射する等の処理を行なうとよい。このように、ドレッシングはただ１つの手段ではなく、他の手段を組み合わせて行なうこともできる。特に、ダイヤモンドペレットを付着させた円盤とブラシの円盤を同径に形成すれば、ドレッシングヘッド８が両部材を持ち替えるだけで２種のドレッシングを行なうことができる。
【００２３】
図２はポリッシング処理とドレッシング処理との時系列上の動作関係を示す図である。図２に基づいて本発明のポリッシング処理、砥液供給、ドレッシング処理、水供給のタイミングを説明する。
時系列上の時刻Ｔ１でポリッシングが終了し、同時に砥液の供給を停止する。ポリッシングが終了した半導体ウエハは次工程へと搬送されるが、この間にポリッシングによって特性が変化した研磨布の回復処理（ドレッシング）を行なう。ドレッシングの方法は前述したとおりであり、ドレッシング部材９が研磨布４へ接触すると同時もしくはそれより前に水供給ノズル１０から研磨布４上に水を供給する。
【００２４】
次に、ドレッシングを行っている最中の時刻Ｔ２に水の供給を停止し、代わりにポリッシングに使用する砥液を供給する。研磨布４上に砥液を供給してから所定時間の後にドレッシングを停止する。ドレッシングが終了し次のポリッシングを始める時刻Ｔ３までは、砥液の供給は一旦停止してもよいし、次にポリッシングすべき半導体ウエハがトップリングに保持されていれば、砥液を供給し続け、引き続いてポリッシングを行ってもよい。図２はドレッシングが終了した直後にポリッシングを行うようにした列を示すタイミングチャートである。
【００２５】
時刻Ｔ２からＴ３までの間は砥液を供給しながらドレッシングを行っているのでドレッシングの機械的動作が伴うため、未使用の砥液が研磨布になじみやすい。ここで、水から砥液に切り替える時刻Ｔ２を時刻Ｔ１にして、ドレッシング工程中に常に砥液を供給するようにしてもよいが、砥液の使用量が増加するため、望ましい方法ではない。
上述のようにすれば、ドレッシングが終了した時点で研磨布上に研磨には未使用の砥液が存在する。このため、次のポリッシングの開始時点で、砥液が存在しないことや、砥液がドレッシング用の水によって薄められることによる研磨速度が得られないという問題を回避することができる。
【００２６】
図３は本発明の他の実施例を説明するポリッシング処理とドレッシング処理との時系列上の動作関係を示す図である。
本実施例の方法は、ドレッシング中に砥液を供給するのではなく、ドレッシングが終了し、次のポリッシングを行なうまでの間に砥液を供給する方法である。
【００２７】
図３において、時刻Ｔ１’でポリッシングが終了し、トップリング３が研磨した半導体ウエハ２を次工程へと搬送している間に研磨布４のドレッシングを行なう。このとき、ドレッシング部材９が研磨布４と接触するのと同時またはそれより前に研磨布４上には水が供給される。ドレッシングを行なっている時のテーブル回転により、供給されドレッシングに使用された水は遠心力によりテーブル外へと飛散する。所定時間水を供給しながらのドレッシングを行なった後、水の供給を停止する（時刻Ｔ２’）。この後に、テーブル回転を停止またはかなり低速に回転させ、研磨布上に砥液を供給し、研磨布に砥液をなじませてから、時刻Ｔ３’でポリッシングを開始する。
【００２８】
すなわち、時刻Ｔ２’とＴ３’の間はポリッシングもドレッシングも行なわず、研磨布上に砥液をなじませている時間である。このような時間を積極的に設けると、装置にとって単位時間あたりの処理能力が減少するため、最適なドレッシング時間が、ポリッシング後の半導体ウエハをトップリングから外し新たな半導体ウエハを保持する準備時間より短い場合に行なうのが望ましい。
【００２９】
この操作によって研磨布上には未使用な砥液が供給されるため、次にポリッシングを行なう際には新規な砥液が研磨布上に存在することになる。このため、次のポリッシングの開始時点で、砥液が存在しないことや、砥液がドレッシング用の水によって薄められることによる研磨速度が得られないという問題を回避することができる。
【００３０】
上述したドレッシング方法は、すべてのポリッシング工程間にドレッシングを行なうようにしたが、研磨布の性能劣化が著しくなければ、ポリッシングを数工程行った後にドレッシングを１度行なうようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
ドレッシング処理の本来の目的である研磨布の回復あるいは修正を行なうことができると同時に、ドレッシングに引き続いて行なうポリッシングを開始する時点での研磨布上には砥液が存在することとなり、ポリッシング開始時の研磨速度を確保することができる。
また、ドレッシング中に砥液を供給すれば、機械的なドレッシング動作を伴うので研磨布上に供給した砥液を研磨布によくなじませることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドレッシング方法を行なうポリッシング装置の断面図である。
【図２】ポリッシング、ドレッシング等の各工程のタイミングの１例を示すタイミングチャートである。
【図３】ポリッシング、ドレッシング等の各工程のタイミングの他の例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１    ターンテーブル
２    半導体ウエハ
３    トップリング
４    研磨布
５    砥液供給ノズル
６    ガイドリング
８    ドレッシングヘッド
９    ドレッシング部材
１０    水供給ノズル
１１    枠体
【図１】
0003778594.tif 000002
【図２】
0003778594.tif 000003
【図３】
0003778594.tif 000004