(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨面をドレッシングする長尺の矩形状に形成されたドレッサと、
前記ドレッサを揺動させる揺動シリンダと、
前記揺動シリンダにより揺動する前記ドレッサがその向きを変えることがなく平行運動を行うリンク機構とを有し、
前記ドレッサのドレッシング面の長辺は、前記研磨テーブルの少なくとも研磨に使用する領域の運動範囲より長く、該ドレッサのドレッシング面を前記研磨面に接触する平坦面と、該平坦面から研磨面とは離間する方向に傾斜したテーパ面又は該平坦面から研磨面とは離間する方向に延びる曲面に形成したことを特徴とするドレッシング装置。
【請求項２】
被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨面をドレッシングする長尺の矩形状に形成されたドレッサと、
前記ドレッサを揺動させる揺動シリンダと、
前記揺動シリンダにより揺動する前記ドレッサがその向きを変えることがなく平行運動を行うリンク機構とを有し、
前記ドレッサのドレッシング面の長辺は、前記研磨テーブルの少なくとも研磨に使用する領域の運動範囲より長く、該ドレッサのドレッシング面を円弧状に形成したことを特徴とするドレッシング装置。
【請求項３】
前記ドレッサのドレッシング面を形成する部材は、ダイヤモンド粒子又はセラミックスからな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装置。
【請求項４】
被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨面をドレッシングするドレッサを有し、ドレッシング中に前記ドレッサと研磨テーブルを相対移動させることにより、前記ドレッサのドレッシング面と研磨面との接触面積が変化するときに、前記ドレッサを研磨面に押付ける力を前記接触面積に応じて変化させるようにしたことを特徴とするドレッシング装置。
【請求項５】
被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨面をドレッシングする非回転のドレッサを有し、該ドレッサのドレッシング面を前記研磨面に接触する平坦面と、該平坦面から研磨面とは離間する方向に傾斜したテーパ面又は該平坦面から研磨面とは離間する方向に延びる曲面に形成し、
ドレッシング中に前記ドレッサと研磨テーブルを相対移動させることにより、前記ドレッサのドレッシング面と研磨面との接触面積が変化するときに、前記ドレッサを研磨面に押付ける力を前記接触面積に応じて変化させるようにしたことを特徴とするドレッシング装置。
【請求項６】
被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨面をドレッシングする非回転のドレッサを有し、該ドレッサのドレッシング面を円弧状に形成し、
ドレッシング中に前記ドレッサと研磨テーブルを相対移動させることにより、前記ドレッサのドレッシング面と研磨面との接触面積が変化するときに、前記ドレッサを研磨面に押付ける力を前記接触面積に応じて変化させるようにしたことを特徴とするドレッシング装置。
【請求項７】
前記ドレッサのドレッシング面を洗浄するドレッサ洗浄槽を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のドレッシング装置。
【請求項８】
研磨面を有する研磨テーブルと、
被研磨物を保持する保持部材と、
該保持部材に保持された被研磨物を前記研磨面に押圧する押圧手段と、
請求項１乃至７のいずれかに記載のドレッシング装置とを有することを特徴とするポリッシング装置。
【請求項９】
被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、
前記研磨面をドレッシングする長尺の矩形状に形成されたドレッサと、
前記ドレッサを揺動させる揺動シリンダと、
前記揺動シリンダにより揺動する前記ドレッサがその向きを変えることがなく平行運動を行うリンク機構とを有し、
前記ドレッサのドレッシング面の長辺は、前記研磨テーブルの少なくとも研磨に使用する領域の運動範囲より長く形成したことを特徴とするドレッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被研磨物の表面を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング装置に設け、研磨に使用される研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置及びそのようなドレッシング装置を備えたポリッシング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスがますます微細化され素子構造が複雑になり、またロジック系の多層配線の層数が増えるに伴い、半導体デバイス表面はますます凹凸が増え、段差が大きくなる傾向にある。半導体デバイスの製造では薄膜を形成し、パターニングや開孔を行う微細加工の後、次の薄膜を積むという工程を何回も繰り返すためである。表面の凹凸が増えると、薄膜形成時に段差部での膜厚が薄くなったり、また配線の断線によるオープンや配線層間の絶縁不良によるショートが起こるため、良品が取れなかったり、歩留りが低下したりする。また初期的に正常動作しても、長時間の使用に対し信頼性の問題が生じる。
【０００３】
表面凹凸のもう一つの大きな問題は、リソグラフィ工程である。露光時、照射表面に凹凸があると、露光系のレンズ焦点が部分的に合わなくなり微細パターンの形成そのものが難しくなるためである。
これらの理由により、半導体デバイスの製造工程において、表面の平坦化技術は、ますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing））である。この化学的機械的研磨においては、ポリッシング装置を用いて、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド等の研磨面上に供給しつつ半導体ウエハを研磨面に摺接させて研磨を行うものである。
【０００４】
従来、この種のポリッシング装置は、図１７に示すように、上面に研磨布（研磨パッド）１００を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル１０２と、ポリッシング対象物である半導体ウエハ等の基板（被研磨物）Ｗを保持するトップリング１０４とを備えている。研磨テーブル１０２およびトップリング１０４をそれぞれ自転させながら、トップリング１０４により基板Ｗを所定の圧力で研磨テーブル１０２の研磨面に押圧し、ノズル１０６より研磨液を研磨面上に供給しつつ基板Ｗの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨している。研磨液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって基板Ｗを研磨する。
【０００５】
基板Ｗの研磨を行うと、研磨布には砥粒や研磨屑が付着し、また、研磨布の特性が変化して研磨性能が劣化してくる。このため、同一の研磨布を用いて基板の研磨を繰り返すと研磨速度が低下し、また、研磨ムラが生じる等の問題がある。そこで、研磨を行って劣化した研磨布１００の表面を再生するために、研磨テーブル１０２の側方にドレッシング装置１０８を設置している。ドレッシング装置１０８は、ドレッサのドレッシング面を研磨テーブル１０２上の研磨布１００（研磨面）に押付けつつ、ドレッサおよび研磨テーブル１０２を自転させることで、研磨面に付着した砥液や切削屑を除去するとともに、研磨面の平坦化及び目立て（ドレッシング）を行なう。ドレッシング装置１０８としては、砥液や研削屑の除去に重点を置く場合には、主にナイロンブラシでドレッシング面を構成したブラシドレッサが用いられ、また研磨面を削って平坦化することに重点を置く場合には、主にダイヤモンド粒子でドレッシング面を構成したダイヤモンドドレッサが用いられる。ここで、ドレッシング後の研磨面の均一性は、その後の被研磨物の研磨精度に大きく影響を与える。
【０００６】
しかしながら、上記のようなポリッシング装置においては、以下のような問題点があった。第１の問題点は、自転する研磨テーブル（ターンテーブル）で研磨を行う場合、回転中心では変位がないので、中心を外れたところで基板Ｗの研磨を行うようになっている。従って、研磨テーブル１０２の大きさは、基板Ｗの直径の少なくとも２倍以上の直径を有するように設定されており、このため、ポリッシング装置が大型化して大きな床面積を占有するとともに、設備コストも大きくなる。この欠点は、基板Ｗの大型化の傾向に伴って一層顕著になる。
【０００７】
第２の問題点は、ウレタンのような弾性を有する素材からなる研磨布１００による研磨に伴うものである。一般に、半導体ウエハ上には、種々の寸法や段差を持つパターンが形成されている。このような段差面を弾性を有する研磨布１００により平坦化しようとすると、パターンの凸部と共に凹部も研磨されるので、平坦化されるまでには多くの研磨量と時間を要することとなる。そのため、稼動コストが上昇するとともに段差が完全に解消されないので、高い平坦度が得られない。またミクロな凹凸が集中する部分では研磨速度が速くなり、逆にマクロな凹凸が存在する部分では研磨速度が遅くなり、これにより被研磨面に大きなうねりが生じてしまう。
【０００８】
さらに、第３の問題点としてコスト及び環境の問題がある。すなわち、平坦度の面内均一性の高い研磨を行うためには、研磨布１００上に潤沢に研磨液を供給する必要があるが、供給された研磨液は実際の加工に寄与せずに排出されてしまう割合も高い。研磨液は高価であるので、稼動コストが上昇してしまう。また、上述の研磨液は、例えばシリカ等の砥粒を多量に含み、場合によって酸やアルカリを含むスラリー状であるため、環境維持のために廃液処理が必要である。この廃液処理も稼動コストを上昇させる要因となる。
【０００９】
第１の問題点に対しては、研磨テーブル１０２上の任意の点が所定の軌道（円軌道など）を描く循環並進運動（スクロール運動）を行うポリッシング装置の採用が考えられる。この場合は、研磨面の各点が同じ運動を行うので、研磨テーブル１０２の大きさは、ポリッシング対象物である基板に研磨テーブル１０２の公転半径の２倍を加えた径でよいので、装置の小型化、占有床面積の減少によるコスト低下を図ることができる。
【００１０】
また、第２、第３の問題点に対しては、砥石（固定砥粒とも称する）を用いて研磨する方法が考えられる。すなわち、酸化セリウムやシリカ等の砥粒をバインダを用いて結合させて平板状に加工した砥石を研磨テーブル上に貼設して研磨面を構成し、トップリングに保持された半導体ウエハ等の基板Ｗを研磨面に押圧し、かつトップリングと研磨テーブルとを相対運動させることにより研磨を行うものである。この場合、砥石と基板Ｗの摺動に伴い、バインダが崩壊あるいは溶解して砥粒を生成（自生）しつつ研磨が行われる。
【００１１】
このような研磨方法によれば、砥石は研磨布と比較して硬質であるために弾性変形せず、半導体ウエハ上の凹凸のうちの凸部のみが研磨され、上述した加工後の基板表面上のうねりが生じるという問題点が解消される。また砥粒を多量に含むスラリー状の研磨液を用いないため、排出物質の処理量が大幅に減少し、稼動コストを低下させるとともに、環境の維持も容易であるという利点がある。また研磨液として砥粒を含む砥液を使用しないので、砥液供給のための設備が不要となるという利点もある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、研磨テーブル上の任意の点が円軌道を描く循環並進運動（スクロール運動）を行う研磨テーブルに砥石（固定砥粒）を固定し、この砥石で基板の研磨を行うと、砥石表面の研磨面には、基板と常に接触する中心側部分と、基板と全く接触しない周辺部分と、基板と接触したりしなかったりする中間部分が生じる。この結果、図１８に示すように、研磨面としての砥石１１０の表面に窪み１１０ａが生じてしまう。つまり、研磨面の中心部Ａの摩耗量が大きく、外周部Ｃはほとんど摩耗せず、中間部Ｂは斜めに摩耗する。この状態で研磨を続けても基板を平坦化することができないので、砥石の研磨面のドレッシングが必要となる。
【００１３】
このような場合に、従来と同様に研磨面より小さい径のドレッシング面やリング状（環状）のドレッシング面を持つ工具を用いてドレッシングを行なうと、凹凸のある砥石の研磨面を部分的にドレッシングすることになるので、研磨面の全面に渡って平坦化することがかなり困難である。このような事情は、スクロール運動を行う研磨テーブルに貼付された研磨布の表面（研磨面）をドレッシングする時も同様である。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、研磨テーブル上の研磨面に凹凸があっても、これを容易且つ確実に平坦化させて、効率的に研磨面の再生を行なうことができるドレッシング装置を提供することを目的とする。
また、省スペースの長所を持つスクロール運動を行う研磨テーブルを、少ない設置面積のドレッサで確実にドレッシングして該研磨テーブルの単位設置面積当たりの処理能力を向上させるようにしたドレッシング装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明のドレッシング装置の第１の態様は、被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨面をドレッシングする長尺の矩形状に形成されたドレッサと、前記ドレッサを揺動させる揺動シリンダと、前記揺動シリンダにより揺動する前記ドレッサがその向きを変えることがなく平行運動を行うリンク機構とを有し、前記ドレッサのドレッシング面の長辺は、前記研磨テーブルの少なくとも研磨に使用する領域の運動範囲より長く、該ドレッサのドレッシング面を前記研磨面に接触する平坦面と、該平坦面から研磨面とは離間する方向に傾斜したテーパ面又は該平坦面から研磨面とは離間する方向に延びる曲面に形成したことを特徴とするものである。
また、本発明のドレッシング装置の第２の態様は、被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨面をドレッシングする長尺の矩形状に形成されたドレッサを有し、該ドレッサのドレッシング面を円弧状に形成したことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第１の態様および第２の態様によれば、ドレッシング面と研磨面との接触部と非接触部との境界部を滑らかな形状にすることにより、ドレッシング時におけるドレッシング面と研磨面との間のつっかかり（スティックスリップ）を低減することができるため、ドレッサのスムーズ（円滑）な走行が確保できる。このため、ドレッサが往復移動する際のドレッサの振動の発生を抑えることができる。
【００１７】
本発明においては、前記ドレッシング面の長辺は、前記研磨テーブルの研磨面の少なくとも研磨に使用する領域の運動範囲より長く、前記ドレッサは水平移動機構により前記研磨面に沿って移動可能であることを特徴とする。これにより、ドレッシング面を研磨面に接触させつつドレッシング面を移動させてドレッシングを行なうことで、研磨面の全範囲をドレッシングすることができる。従って、研磨面に局部的に凹凸があっても、研磨面の全面を確実に平坦化することができ、かつ研磨面を効率的に且つ均一に再生することができる。
また、ドレッサの大きさは、その長辺にのみテーブルの運動範囲、すなわちテーブル径にスクロール直径を加えた大きさ以上という制約を受けるが、短辺はドレッサ条件の許す限り小さくできるので、例えば円形ドレッサに比べて幅方向で大きくスペースを節約できる。
【００１８】
ここで、前記水平移動機構を、前記ドレッサを等速度で平行移動させる平行移動機構としてもよい。これにより、ドレッシング面とスクロール運動を行う研磨テーブルの研磨面との相対的なベクトルを研磨面全体で同じにし、且つドレッシング面と研磨面の接触時間をすべての研磨面で等しくすることで、均一なドレッシングを行うことができる。
【００１９】
本発明のドレッシング装置の第３の態様は、被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨面をドレッシングするドレッサを有し、ドレッシング中に前記ドレッサと研磨テーブルを相対移動させることにより、前記ドレッサのドレッシング面と研磨面との接触面積が変化するときに、前記ドレッサを研磨面に押付ける力を前記接触面積に応じて変化させるようにしたことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明によれば、ドレッシング中にドレッサと研磨テーブルを相対移動させることにより、ドレッシング面と研磨面との接触面積が変化する場合に、研磨テーブルに加えるドレッサの押付け力（ドレッシング面の全面の押付け力）を前記接触面積に応じて変化させることで、ドレッシング面が研磨面を押圧する押圧力（研磨面に加わる単位面積当たりの圧力）を研磨面の全面に亘って等しくすることができる。これにより、研磨テーブル上の研磨面の削れ量が全面に亘って均一になる。
【００２１】
本発明のドレッシング装置の第４の態様は、被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨面をドレッシングするドレッサを有し、前記ドレッサを水平移動機構により前記研磨面に沿って移動可能とし、前記ドレッサを移動させた際に前記ドレッサのドレッシング面と研磨面との接触面積が変化しないように前記研磨面の形状が設定されていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明においては、ドレッサが移動する全領域に亘って、ドレッサのドレッシング面と研磨面との接触面積が変わらないようにしている。したがって、ドレッサの位置に拘らず、ドレッサの研磨面への押付け力を一定にすることができる。研磨面の形状は、ドレッサの外縁が移動することにより描く軌跡に包含されるように設定されている。研磨面の形状の１例としては、概略矩形状で、前記研磨面の少なくとも１辺は前記ドレッシング面の長辺より短く設定されており、前記ドレッサの移動方向は前記１辺に対して略直交する方向であり、ドレッサの移動距離は前記研磨面の他辺の長さより短いものである。
【００２３】
本発明のドレッシング装置の第５の態様は、被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨面をドレッシングする非回転のドレッサを有し、該ドレッサのドレッシング面を前記研磨面に接触する平坦面と、該平坦面から研磨面とは離間する方向に傾斜したテーパ面又は該平坦面から研磨面とは離間する方向に延びる曲面に形成したことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明のドレッシング装置の第６の態様は、被研磨物に摺動して該被研磨物を研磨する研磨テーブルの研磨面をドレッシングするドレッシング装置において、前記研磨面をドレッシングする非回転のドレッサを有し、該ドレッサのドレッシング面を円弧状に形成したことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の１態様によれば、前記ドレッサのドレッシング面を洗浄するドレッサ洗浄槽を更に有することを特徴とするものである。ドレッサ洗浄槽として、ドレッサの形状に合った長尺状のものを使用すれば、設置スペースを節約しつつ、ドレッシング面に付着した異物や、剥がれかけているドレッシング面、例えばダイヤモンド粒子などを除去して、これらが研磨面に悪影響を与えることを防ぐことができる。
【００２６】
また本発明のポリッシング装置は、研磨面を有する研磨テーブルと、被研磨物を保持する保持部材と、該保持部材に保持された被研磨物を前記研磨面に押圧する押圧手段と、上記のいずれかに記載のドレッシング装置とを有することを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るドレッシング装置および該ドレッシング装置を備えたポリッシング装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１はポリッシング装置の全体構成を示す平面図であり、図２は図１に示すポリッシング装置の立面図である。図１に示すように、ポリッシング装置は多数の半導体ウエハをストックするウエハカセット１を載置するロードアンロードステージ２を４つ備えている。ロードアンロードステージ２は昇降可能な機構を有していても良い。ロードアンロードステージ２上の各ウエハカセット１に到達可能となるように、走行機構３の上に２つのハンドを有した搬送ロボット４が配置されている。
【００２８】
搬送ロボット４の走行機構３を対称軸に、ウエハカセット１とは反対側に２台の洗浄機５，６が配置されている。各洗浄機５，６は搬送ロボット４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また２台の洗浄機５，６の間で、搬送ロボット４が到達可能な位置に、４つの半導体ウエハの載置台７，８，９，１０を備えたウエハステーション４８が配置されている。前記洗浄機５，６は、半導体ウエハを高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これにより半導体ウエハの２段洗浄及び３段洗浄にモジュール交換することなく対応することができる。
【００２９】
前記洗浄機５，６と載置台７，８，９，１０が配置されている領域Ｂと前記ウエハカセット１と搬送ロボット４が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁１４が配置され、互いの領域の間で半導体ウエハを搬送するための隔壁の開口部にシャッター１１が設けられている。洗浄機５と３つの載置台７，９，１０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット２０が配置されており、洗浄機６と３つの載置台８，９，１０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット２１が配置されている。
【００３０】
前記載置台７は、搬送ロボット４と搬送ロボット２０との間で半導体ウエハを互いに受渡すために使用され、載置台８は、搬送ロボット４と搬送ロボット２１との間で半導体ウエハを受渡すために使用される。載置台９は、搬送ロボット２１から搬送ロボット２０へ半導体ウエハを搬送するために使用され、載置台１０は、搬送ロボット２０から搬送ロボット２１へ半導体ウエハを搬送するために使用される。
【００３１】
前記洗浄機５と隣接するように搬送ロボット２０のハンドが到達可能な位置に洗浄機２２が配置されている。また、洗浄機６と隣接するように搬送ロボット２１のハンドが到達可能な位置に洗浄機２３が配置されている。
前記洗浄機５，６，２２，２３とウエハステーション４８の載置台７，８，９，１０と搬送ロボット２０，２１は全て領域Ｂの中に配置されていて、領域Ｂ内の気圧は領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。前記洗浄機２２，２３は、両面洗浄可能な洗浄機である。
【００３２】
図１に示すポリッシング装置は、各機器を囲むようにハウジング４６を有しており、前記ハウジング４６内は隔壁１４、隔壁１５、隔壁１６、隔壁２４、および隔壁４７により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。
【００３３】
隔壁２４によって領域Ｂと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシング室は更に隔壁４７によって２つの領域ＣとＤに区分されている。そして、２つの領域Ｃ，Ｄには、回転運動を行う研磨テーブル３４と、スクロール運動を行う研磨テーブル３５とがそれぞれ設置されている。また２つの領域Ｃ，Ｄには、１枚の半導体ウエハを保持し且つ半導体ウエハを前記研磨テーブル３４，３５に対して押し付けながら研磨するための１つのトップリング３２と、研磨テーブル３４に研磨液を供給するための砥液ノズル４０と、研磨テーブル３４のドレッシングを行うためのドレッサ３８と、研磨テーブル３５のドレッシングを行うドレッシング装置５０とがそれぞれ配置されている。
【００３４】
図２は図１に示すポリッシング装置の立面図であり、かつ、トップリング３２と研磨テーブル３４，３５との関係を示す図である。図２に示すように、トップリング３２は回転可能なトップリング駆動軸９１によってトップリングヘッド３１から吊下されている。トップリングヘッド３１は位置決め可能な揺動軸９２によって支持されており、揺動軸９２を回転させることでトップリング３２は研磨テーブル３４，３５およびロータリトランスポータ２７（後述する）にアクセス可能になっている。また、ドレッサ３８は回転可能なドレッサ駆動軸９３によってドレッサヘッド９４から吊下されている。ドレッサヘッド９４は位置決め可能な揺動軸９５によって支持されており、揺動軸９５を回転させることでドレッサ３８は待機位置と研磨テーブル３４上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。研磨テーブル３４、ドレッサ３８は、共に自転するタイプのものである。
【００３５】
図１に示すように、研磨テーブル３５をドレッシングするためのドレッシング装置５０は、スクロール運動する研磨テーブル３５の表面に沿って平行移動することにより該研磨テーブル３５上の研磨面をドレッシングする長尺状に延びるドレッサ５１と、このドレッサ５１を洗浄するドレッサ洗浄槽５４とを備えている。
隔壁２４によって領域Ｂとは区切られた領域Ｃの中にあって、搬送ロボット２０のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機２８が配置されており、搬送ロボット２１のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機２８’が配置されている。また、領域Ｂと領域Ｃを区切る隔壁２４には、半導体ウエハ搬送用の開口部が設けられ、反転機２８と反転機２８’それぞれの専用のシャッター２５，２６が開口部に設けられている。
【００３６】
前記反転機２８及び２８’とトップリング３２の下方に、洗浄室（領域Ｂ）とポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の間でウエハを搬送するロータリトランスポータ２７が配置されている。ロータリトランスポータ２７には、ウエハを載せるステージが４ヶ所等配に設けてあり、同時に複数のウエハが搭載可能になっている。反転機２８及び２８’に搬送されたウエハは、ロータリトランスポータ２７のステージの中心と、反転機２８または２８’でチャックされたウエハの中心の位相が合った時に、ロータリトランスポータ２７の下方に設置されたリフタ２９または２９’が昇降することで、ロータリトランスポータ２７上に搬送される。ロータリトランスポータ２７のステージ上に載せられたウエハは、ロータリトランスポータ２７の位置を９０°変えることで、一方のトップリング３２の下方へ搬送される。トップリング３２は予めロータリトランスポータ２７の位置に揺動している。トップリング３２の中心が前記ロータリトランスポータ２７に搭載されたウエハの中心と位相が合ったとき、それらの下方に配置されたプッシャー３０または３０’が昇降することで、ウエハはロータリトランスポータ２７から一方のトップリング３２へ移送される。
【００３７】
前記トップリング３２に移送されたウエハは、トップリングの真空吸着機構により吸着され、ウエハは研磨テーブル３４まで吸着されたまま搬送される。そして、ウエハは研磨テーブル３４上に取り付けられた研磨布又は砥石等からなる研磨面で研磨される。トップリング３２がそれぞれに到達可能な位置に、前述したスクロール運動を行う第２の研磨テーブル３５が配置されている。これにより、ウエハは第１の研磨テーブル３４で研磨が終了した後、第２の研磨テーブル３５で研磨できるようになっている。しかしながら、半導体ウエハに付けられた膜種によっては、第２の研磨テーブル３５で研磨された後、第１の研磨テーブル３４で処理されることもある。この場合、第２の研磨テーブル３５の研磨面が小径であることから、研磨布に比べて値段の高い砥石を張り付け、粗削りをした後に、大径の第１の研磨テーブルに寿命が砥石に比べて短い研磨布を貼り付けて仕上げ研磨をすることで、ランニングコストを低減することが可能である。
【００３８】
前述したように、第１の研磨テーブル３４を研磨布、第２の研磨テーブル３５を砥石とすることにより、安価な研磨テーブルを供給できる。というのは、砥石の価格は研磨布より高く、径にほぼ比例して高くなる。また、砥石より研磨布の方が寿命が短いので、仕上げ研磨のように軽荷重で行った方が寿命が延びる。また、径が大きいと接触頻度が分散でき、寿命が延びる。よって、メンテナンス周期が延び、生産性が向上する。
【００３９】
この場合、第１の研磨テーブル３４でウエハを研磨した後に、第２の研磨テーブル３５にトップリング３２が移動する前に、トップリング３２が研磨テーブル３４から離間した位置で、研磨テーブル３４に隣接して設置された洗浄液ノズル（図示せず）によりトップリング３２に保持されたウエハに向けて洗浄液が噴射される。これにより、第２の研磨テーブル３５へ移動する前にウエハが一旦リンスされるので、複数の研磨テーブル相互間の汚染が防止できる。
【００４０】
次に、図１に示すポリッシング装置で半導体ウエハのポリッシングを行う場合の半導体ウエハの流れの一例として、２カセットパラレル処理について説明する。
すなわち、一方の半導体ウエハは、ウエハカセット１→搬送ロボット４→ウエハステーションの置き台７→搬送ロボット２０→反転機２８→ロータリトランスポータ２７のロード用の置き台→トップリング３２→研磨テーブル３４→トップリング３２→ロータリトランスポータ２７のアンロード用の置き台→反転機２８→搬送ロボット２０→洗浄機２２→搬送ロボット２０→洗浄機５→搬送ロボット４→ウエハカセット１に至る経路を経る。
【００４１】
また、他方の半導体ウエハは、ウエハカセット１→搬送ロボット４→ウエハステーションの置き台８→搬送ロボット２１→反転機２８’→ロータリトランスポータ２７のロード用の置き台→トップリング３２→研磨テーブル３４→トップリング３２→ロータリトランスポータ２７のアンロード用の置き台→反転機２８’→搬送ロボット２１→洗浄機２３→搬送ロボット２１→洗浄機６→搬送ロボット４→ウエハカセット１に至る経路を経る。
【００４２】
次に、研磨テーブル３５および研磨テーブル３５のドレッシングを行うドレッシング装置５０の詳細構造を図３乃至図１１を参照して説明する。
図３は研磨テーブル３５とドレッシング装置５０とを示す斜視図である。研磨テーブル３５の上面には、研磨工具としての平坦な研磨面３５ａが形成されている。
研磨テーブル３５に隣接してドレッシング装置５０が配置されている。ドレッシング装置５０は、研磨テーブル３５の研磨面３５ａのドレッシングを行うドレッサ５１と、このドレッサ５１を自由端側に保持したドレッサアーム５２と、このドレッサアーム５２を揺動及び上下動させるドレッサ駆動機構部５３と、洗浄液を貯蔵してドレッサ５１を洗浄するドレッサ洗浄槽５４とから主に構成されている。
【００４３】
図４び図５は、研磨テーブル３５の詳細構造を示す図であり、図４は研磨テーブルの縦断面図、図５（ａ）は図４のＰ−Ｐ線断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図４および図５に示すように、中空シャフトをもつモータ１５０の上部フランジ１５１、内部が中空になったシャフト１５２が順にボルトによって締結されている。シャフト１５２の上部にはベアリング１５３によりセットリング１５４が支持されている。このセットリング１５４の上面にテーブル１５９が締結され、その上部に研磨テーブル３５がボルト１９０により締結されている。研磨テーブル３５は、全体を例えば砥石で構成してもよいし、研磨テーブル３５を例えばステンレス等の耐食性に優れた金属で構成し、その上面に研磨布（研磨パッド）を貼り付けて使用してもよい。また、砥石や研磨布を利用する場合、研磨テーブル３５の上面は、平坦でも良いし、凹凸をつけても良い。これらは、被研磨物である基板Ｗの種類により選択される。研磨テーブル３５の外径は、基板Ｗの直径＋２“ｅ”以上に設定されていて、研磨テーブル３５がスクロール運動（並進円運動）をしても基板Ｗが研磨テーブル３５からはみ出さない大きさになっている。
【００４４】
前記セットリング１５４には、周方向に３つ以上の支持部１５８が形成され、テーブル１５９が支持されている。つまり、この支持部１５８の上面とテーブル１５９の下面の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所１６０，１６１が形成され、これらの凹所１６０，１６１にはベアリング１６２，１６３がそれぞれ装着されている。ベアリング１６２，１６３には、図４および図５に示すように、“ｅ”だけずれた２つの軸体１６４，１６５を持つ支持部材１６６が各軸体の端部を挿入して支持され、モータ１５０を回転することにより研磨テーブル３５が半径“ｅ”の円に沿って並進運動（公転運動）可能となっている。
【００４５】
また、フランジ１５１がモータ１５０とシャフト１５２との間で同様に“ｅ”だけ偏心している。偏心による負荷のバランスを取るためバランサ１６７がシャフト１５２に取り付けられている。
【００４６】
研磨テーブル３５上への研磨液の供給は、モータ１５０とシャフト１５２の内部を通り、テーブル１５９の中央に設けられた貫通孔１５７に継ぎ手１９１を介して行われる。供給された研磨液は一旦研磨テーブル３５とテーブル１５９の間で形成される空間１５６に溜められ、研磨テーブル３５に設けられた複数の貫通孔１６８を経由して、直接基板Ｗに接触するように供給される。貫通孔１６８はプロセスの種類により数や位置が適宜選択される。研磨布を研磨テーブル３５に貼り付けて使用する場合は、研磨布にも貫通孔１６８の位置に対応した位置に貫通孔が設けられる。研磨テーブル３５の全体を砥石で製作する場合は、研磨テーブルの上面に、格子状、スパイラル状、あるいは放射状等の溝を設け、この溝に貫通孔１６８を連通させるようにしても良い。
【００４７】
また、供給される研磨砥液は純水や薬液やスラリー等のうち最適なものが選定され、必要に応じて一種類以上の研磨砥液が同時に、または交互に、または順番に供給されるように制御される。
研磨中の研磨砥液から並進運動を行う機構を保護するために、テーブル３５にフリンガー１６９が取り付けられていて、樋１７０とラビリンス機構を形成している。
【００４８】
上述の構成において、モータ１５０の作動によって研磨テーブル３５が非回転運動である並進円運動（スクロール運動）し、トップリングに取り付けられた基板Ｗは研磨テーブル３５上の研磨面３５ａに押し付けられる。
【００４９】
貫通孔１５７、空間１５６、貫通孔１６８を介して研磨面３５ａに供給された研磨液により研磨が行われる。研磨テーブル３５上の研磨面３５ａと基板Ｗの間には、半径“ｅ”の微小な相対並進円運動（スクロール運動）が生じて、研磨面全体において等しい相対速度を生じる。従って、基板Ｗの被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。なお、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研磨面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避けるためにトップリングを徐々に自転させて、研磨面の同じ場所のみで研磨されるのを防止している。
【００５０】
図６はドレッシング装置５０の詳細構造を示す平面図である。図６に示すように、ドレッサ５１は、長尺の矩形状に形成され、その長さｌは、研磨面３５ａの直径ｄに前記偏心量“ｅ”の２倍（スクロール直径）を加えたテーブルの運動範囲より大きな値に設定され（ｌ＞ｄ＋２ｅ）、その幅は、ドレッサ条件の許す限り小さく設定されている。即ち、ウエハ径と比べると、ｌ＞ウエハ径ｄ２＋４ｅとなっている。これによって、例えば円形ドレッサに比べて幅方向で大きくスペースを節約できるようになっている。同様に、ドレッサ洗浄槽５４も、ドレッサ５１の形状に合った長尺状のものを使用することで、設置スペースを節約できるようになっている。また、研磨テーブルが自転を伴わないスクロール運動を行うので、ドレッサも自転しない構造のものである。テーブルのスクロール運動と、ドレッサの横方向の等速度スライドにより、研磨面上各点でのテーブルとドレッサの相対速度を等しくしている。
【００５１】
図６に示すドレッシング装置５０は、ドレッサ５１の昇降にシリンダを用い、ドレッサ５１の水平移動に揺動機構とリンク機構を用いている。またドレッサ５１の下面のドレッシング面５１ａには、研磨面をコンディショニング可能な物質の一つであるダイヤモンド粒子が、例えば電着によって、そのほぼ全面に渡って均一に付着されている。なお、ドレッシング面はＳｉＣ（炭化ケイ素）等のセラミックスで形成してもよい。
【００５２】
図７および図８は、長尺状（棒状）のドレッサの断面形状を示す図である。図７に示すドレッサ５１は概略矩形の断面を有し、ドレッシング面５１ａは研磨テーブル３５の研磨面３５ａと接触する平坦部５１ａ−１と、該平坦面５１ａ−１の左右側にドレッサの進行方向に向かって研磨面３５ａから離間するように上方に傾斜した左右のテーパ面５１ａ−２，５１ａ−３とから構成されている。平坦面５１ａ−１の幅は、例えば２〜５ｍｍ、好ましくは３ｍｍに設定され、左右のテーパ面５１ａ−２，５１ａ−３の傾斜角は１゜〜５゜、好ましくは２゜に設定されている。なお、平坦面５１ａ−１およびテーパ面５１ａ−２，５１ａ−３は、太い実線で示すようにダイヤモンド粒子が電着されたダイヤモンド電着面になっている。なお、左右のテーパ面５１ａ−２，５１ａ−３に代えて、この部分を平坦面５１ａ−１から研磨面３５ａとは離間する方向に延びる曲面としてもよい。
【００５３】
図７に示す構造のドレッサ５１によれば、ドレッサ５１のドレッシング面５１ａと研磨テーブル３５の研磨面３５ａとの接触面積が減少するため、ドレッシング時におけるドレッシング面と研磨面との間の摩擦力を低減することができる。このため、ドレッサ５１が往復移動する際のドレッサの振動の発生を抑えることができる。またドレッサ５１の進行方向に向かって上方に傾斜したテーパ面５１ａ−２，５１ａ−３が形成されているため、平坦面５１ａ−１とテーパ面５１ａ−２，５１ａ−３との間の境界部にエッジが形成されず滑らかになり、ドレッシング面と研磨面との間のつっかかり（スティックスリップ）を低減することができ、ドレッサ５１のスムーズ（円滑）な走行が確保できる。
【００５４】
図８に示すドレッサ５１は概略矩形の断面を有し、ドレッシング面５１ａは円弧状になっている。そして、円弧状のドレッシング面５１ａの全面はダイヤモンド電着面になっている。図８に示す構造のドレッサは、図７に示すドレッサと同様に、研磨テーブル３５の研磨面３５ａとの接触面積を減少させることができ、ドレッサの振動の発生を抑制でき、かつ円弧状の滑らかなドレッシング面５１ａによりスムーズな走行を確保できる。
【００５５】
次に、ドレッシング装置５０におけるドレッサ５１を昇降および水平移動させる機構を図９乃至図１１を参照して説明する。図９乃至図１１に示すように、ベース５５に固定された直動ガイド５６を案内として上下動する昇降シャフト５８と、この昇降シャフト５８の周囲を囲繞する中空構造の揺動軸６０が備えられ、この揺動軸６０にドレッサアーム５２が連結されている。一方、ベース５５には、昇降シリンダ６２が固定され、このシリンダ６２のピストンロッドの上端に昇降ベース６４が連結されている。昇降ベース６４は昇降シャフト５８に固着されている。
【００５６】
昇降シャフト５８の上端には駆動プーリ６８が固着され、この駆動プーリ６８と従動プーリ７２との間にベルト７４が掛け渡されている。従動プーリ７２はドレッサアーム５２の自由端側に回転自在に配置したドレッサ支持シャフト７０の上端に固着されている。昇降シャフト５８と揺動軸６０との間には軸受７１が介装されている。また、ドレッサ支持シャフト７０は、下方に延出し、この下端にドレッサ５１が連結されている。一方、昇降ベース６４には、揺動シリンダ７６が固着され、この揺動シリンダ７６のピストンロッドはリンクアーム７８の先端にボールジョイント８０を介して連結されている。リンクアーム７８は揺動軸６０にこの軸方向に対して直角方向に張り出して設けられている。
【００５７】
これによって、昇降シリンダ６２の作動に伴い昇降ベース６４を介して揺動シリンダ７６も一体に昇降し、この揺動シリンダ７６の作動に伴って揺動軸６０が回転する。揺動軸６０の回転によってドレッサアーム５２が揺動し、このドレッサアーム５２の揺動に伴ってプーリ６８，７２とベルト７４からなる、いわゆる平行運動機構を介して、ドレッサ５１が一定速度で一方向に平行移動するようになっている。
【００５８】
一方、ドレッサ洗浄槽５４は、ドレッサ５１のドレッシング面５１ａの乾燥防止機能を果たすためのもので、図１０に示すように、ドレッサ洗浄槽５４には給液を行うチューブ８２が取付けられており、常時給水を行って清浄度が保たれている。待機状態のドレッサ５１は下降しており、液体を満たしたドレッサ洗浄槽５４にドレッシング面５１ａを浸すことで、ドレッシング面５１ａの乾燥を防いでいる。
【００５９】
次に、ドレッサ５１がドレッサ洗浄槽５４を出て研磨テーブル３５の研磨面３５ａをドレッシングし、再びドレッサ洗浄槽５４に戻るまでの１連の動作を説明する。
ドレッサ洗浄槽５４内ではドレッサ５１は下降位置にあり、昇降シリンダ６２により、ドレッサ洗浄槽５４からドレッサ５１を上昇させる。上昇位置はストッパ６６で決定される。
この状態で、揺動シリンダ７６を作動させ揺動軸６０を回転させてドレッサアーム５２を研磨テーブル３５の研磨面３５ａ側へ揺動させる。すると、駆動プーリ６８、従動プーリ７２及びベルト７４が平行運動を行うリンク機構を形成しているので、揺動軸６０の回転に伴ってドレッサアーム５２が揺動しても、ドレッサ５１は向きを変えることがない平行運動を行う。
【００６０】
これにより、ドレッサ５１は研磨テーブル３５上の研磨面３５ａ上に移動し、研磨面３５ａにドレッシング面５１ａを押付けながらドレッシングする。ドレッサ５１の中心は研磨面３５ａの中心を通り、且つドレッサ５１の長さｌは、テーブルの運転範囲、すなわちスクロール運動する研磨面３５ａの軌跡が描く円の直径よりも大きいので、その軌跡に全研磨面を捉えてドレッシングを行う。
【００６１】
ドレッサ５１は、スクロール運動をしている研磨面３５ａ上をドレッシングしながら、ストロークエンドである研磨面３５ａの端に達した時に停止し、伸縮の方向を切り替えて反対方向へ移動しながら再びドレッシングを行う。揺動シリンダ７６には、図９に示すように、伸縮のストロークエンドを検出するシリンダセンサ８４が取付けられており、動作切り替えのタイミング検知と動作監視をしている。設定された回数のドレッシングを行い、ドレッサ洗浄槽５４に戻ってドレッシング動作を終了する。
【００６２】
本発明のドレッシング装置５０は、ドレッサ５１のドレッシング面５１ａが研磨面３５ａを押圧する押付け力の制御に押付け力制御式を用いている。すなわち、図１１に示すように、ドレッサ５１の昇降機構に昇降シリンダ６２を用いて、この昇降シリンダ６２の推力Ｆと機構の重量Ｗｔの差（Ｗｔ−Ｆ）が、ドレッサ５１の研磨面３５ａに対する目標の押付け力になるように、電空レギュレータにより昇降シリンダ６２に供給するエアの供給圧を制御するようにしている。
【００６３】
図１２は、図１１に示すドレッサの押付け力を制御する方式を用い、ドレッシング面５１ａが研磨面を押圧する押圧力を制御する方法を示す図であり、図１２（ａ）は研磨テーブルとドレッサとの関係を示す模式図、図１２（ｂ）はテーブルの中心からの距離とドレッサの押付け力及び押圧力との関係を示すグラフである。
図１２（ａ）に示すように、ドレッサ５１が研磨テーブル３５の中心Ｏから半径方向外方に進行するにつれて、ドレッサ５１のドレッシング面５１ａと研磨テーブル３５の研磨面３５ａとの接触面積は減少してゆく。そのため、ドレッサ５１の押付け力（ドレッシング面の全面の押付け力）を一定値にしておくと、ドレッシング面５１ａから研磨面３５ａへ加わる押圧力（研磨面に加わる単位面積当たりの圧力）が一定値にならず、研磨面の削れ量が変化してしまう。
【００６４】
したがって、本実施形態においては、図１２（ｂ）に示すように、ドレッサ５１が研磨テーブル３５の中心Ｏから半径方向外方に進行するにつれて、ドレッサ５１の押付け力（Ｗｔ−Ｆ）が小さくなるように制御している。これにより、ドレッサ５１の位置に拘らず、ドレッシング面５１ａから研磨面３５ａへ加わる押圧力Ｐ（研磨面に加わる単位面積当たりの圧力）が一定値になるように制御し、研磨面の削れ量が一定になるようにしている。この場合、ドレッサ５１の水平移動をパルスモータで行なうようにすれば、ドレッサ５１の位置はモータのパルス数で決定され、ドレッサ５１の位置に応じて昇降シリンダ６２の圧力制御を行なうようにすれば、ドレッサ５１の位置に基づいたドレッサ５１の押付け力（Ｗｔ−Ｆ）の制御を行なうことができる。
【００６５】
図１３は、研磨テーブルの他の実施形態を示す平面図である。図１３に示す実施形態においては、研磨テーブル３５は概略矩形状に形成されている。即ち、研磨テーブル３５の両側端部３５ｓ，３５ｓは互いに平行な直線状に形成されており、上下端部３５ｅ，３５ｅは互いに平行な円弧状に形成されている。研磨テーブル３５の上下端部３５ｅ，３５ｅは、ドレッサ５１の上下端が描く円弧状の軌跡よりも小さくなっている。また研磨テーブル３５の両側端部３５ｓ，３５ｓは、ドレッサ５１の移動範囲の外方に位置している。即ち、ドレッサ５１はスクロール運動をする研磨テーブル３５の端部から落ちない範囲でドレッシングを行なう。図１２に示す実施形態においては、研磨テーブルが円形であるため、ドレッサの押付け力をドレッサの位置に応じて変更したが、図１３に示す実施形態においては、ドレッサ５１のドレッシング面と研磨テーブル３５上の研磨面３５ａとの接触面積は、ドレッサの位置に拘らず、常に一定であるため、ドレッサの押付け力は変更せずに常に一定とすることができる。
【００６６】
次に、本発明のドレッシング装置を備えたリニアポリッシング装置を図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は、リニアポリッシング装置の基本構成を示す図であり、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は正面図である。図１５は図１４に示すリニアポリッシング装置の斜視図である。図中ガイド面を水平に設置した直線状のガイドとしてのレール２１１のガイド面上に、ガイドレール２１１による直動案内で水平方向に往復直線運動する研磨テーブル２１２が載置されている。
ここでｘ、ｙ、ｚ直交座標系を、ｘ軸がガイドレール２１１の往復直線運動方向に、ｙ軸がｘ軸に直交し且つ水平面内に、そしてｚ軸が鉛直方向になるようにとる。ここでは、本発明の第１の方向がｘ軸方向にとられていることになる。
【００６７】
研磨テーブル２１２の上面は、水平面内に含まれる研磨面２１３を構成している。研磨面２１３は、目の粗い粗削り用研磨面２１４と目の細かい仕上げ用研磨面２１５に分割されており、粗削り用研磨面２１４と仕上げ用研磨面２１５との間には、ガイドレール２１１による直線運動方向（ｘ軸方向）に直交する方向（ｙ軸方向）に直線状に掘られた多機能溝２１６が設けられている。以下の説明では、研磨面を粗削り用研磨面２１４と仕上げ用研磨面２１５に区別して説明する必要がないときは、単に研磨面２１３という。
【００６８】
ここでは、研磨面が２種類２１４，２１５の場合で説明するが、これに限定されず、プロセスにより３種類以上に増やしてもよい。例えば、粗削り、仕上げの他、洗浄効果を向上する目的で表面を改質するための改質面を備えてもよい。
研磨面２１３の鉛直方向上方には、研磨面２１３に対向して研磨対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗを保持し、研磨面２１３に押し付ける、厚い円板状のトップリング２１７が配置されている。トップリング２１７は、基板Ｗの保持面とは反対の側に、トップリング２１７を水平方向に回転させる押し付け機構２１８を有している。押し付け機構２１８は、研磨テーブル２１２の運動方向に対して直交する水平方向にトップリング２１７を移動し、また研磨面２１３に押し付けるように構成されている。押し付け機構２１８は、アーム２１９（図１５）により移動可能に構成されている。
【００６９】
さらにトップリング２１７のｘ軸方向に隣接する位置には、研磨面２１３をドレッシングする長尺の矩形状のドレッサ２２１ａ，２２１ｂが、トップリング２１７に対称に一対設けられている。ドレッサ２２１ａ，２２１ｂは、ドレッシング面２２２ａ，２２２ｂを研磨面２１３に対向するように有している。ドレッサ２２１ａ，２２１ｂ及びそれに設けたドレッシング面２２２ａ，２２２ｂは、長尺の矩形に形成されており、ドレッシング面２２２ａ，２２２ｂは、矩形の長手方向がｙ軸方向に向けて配置されている。またドレッサ２２１ａ，２２１ｂに液体を供給するためのノズル２２３ａ，２２３ｂが、それぞれトップリング２１７とドレッサ２２１ａ，２２１ｂとの間に設けられている。
またドレッサ２２１ａ，２２１ｂに対してノズル２２３ａ，２２３ｂのそれぞれｘ軸方向反対側には、長方形のドレッサ洗浄槽２２４ａ，２２４ｂが長方形の長手方向をｙ軸方向に向けてそれぞれ配置されている。
【００７０】
以下の説明では、複数の例えば２つの同一要素、例えばドレッサ２２１ａ，２２１ｂを区別して説明する必要がないときは、添字ａ，ｂを省略して、例えば単にドレッサ２２１という。
図１４および図１５を参照して、以上のように構成されたリニアポリッシング装置の作用を説明する。まず、研磨処理をするにあたって、ｘ軸方向に往復直線運動をしている研磨面２１４，２１５に、トップリング２１７で被研磨面を鉛直方向下向きに真空吸着により保持された基板Ｗを押し付ける。
【００７１】
トップリング２１７は研磨面２１４，２１５の往復直線運動方向（ｘ軸方向）に対して直交する方向（ｙ軸方向）（本発明の第３の方向）に往復直線運動する。被研磨面に局所的な傷が付くことを防止するために、トップリング２１７は例えば１０ｍｉｎ−１程度までの低速回転で回転させる。回転が低速であるので、基板Ｗの被研磨面は、研磨面２１３に対しては、実質的に直線運動していることに変わりはない。または、トップリング２１７は、被研磨面が研磨面２１３に対して実質的に直線運動していることに変わりがないと言える程度の低速で回転させると言い換えてもよい。
【００７２】
一般に、往復直線運動する研磨面２１３に対して、静止した状態で押し付けられた被研磨面は、そのすべての面で研磨面に対して同じ移動速度をもつので、均一な研磨が理論上成り立つ。さらに本実施の形態では、被研磨面を極く低速で回転することにより均一な研磨を維持しつつ、被研磨面に局所的な傷が付くことを防止することができる。
【００７３】
研磨面２１４，２１５には砥液吐出用の複数の穴（図示せず）が形成されており、研磨面２１４，２１５と基板Ｗとの間に直接砥液を供給する。このように砥液を供給するので、本実施の形態の往復直線運動は回転運動と違ってスラリーが供給しにくいが、砥液を被研磨面に対して均一に供給することができる。
【００７４】
まず粗削り研磨を研磨面２１４で行うため、研磨テーブル２１２は研磨面２１４のみで基板Ｗが研磨されるようにｘ軸方向に往復直線運動する。同様に仕上げ研磨を行う研磨面２１５の場合も、研磨面２１５の範囲に合わせて研磨テーブル２１２はｘ軸方向に往復直線運動をする。これにより、同一研磨テーブル２１２上で異なる粗さの研磨を行うことができる。
【００７５】
研磨面２１４，２１５は、研磨布のような弾性パッドとしてもよいが、研磨テーブル２１２を往復直線運動させる構造としているので、研磨面２１４，２１５のいずれか一方又は双方に固定砥粒（砥石）を用いることができる。固定砥粒を用いれば、被研磨面にディッシングが生じるのを防止することができる。また研磨テーブル２１２は、往復直線運動させる構造であるので、研磨テーブル２１２の上面はエンドレスベルトと異なり、所定の広がりを持つ通常は矩形の平面であるので、パッドの交換が容易である。
【００７６】
すなわち、一般に研磨パッドを貼りつけることで形成されている装置では、砥液がポリッシング（研磨）対象物と研磨パッドの間に供給される。しかし、研磨パッドは弾性体であるので、ポリッシング対象物全体を均等に加圧して研磨を行っても、ポリッシング対象物の被研磨面に凹凸があると、凸の部分だけでなく、凹の部分も研磨されてしまう。凸の部分の研磨が終了した段階で、凹の部分にも研磨が進んでしまっている。このような、研磨後に生じている凹部をディッシングと呼ぶ。研磨レートを高める一つの方法として、押圧力を上げることが挙げられる。しかし、研磨パッドを用いると上述のような問題が顕著に現れてくるので、高い研磨レートと平坦化の両立が困難である。
【００７７】
しかしながら、本発明の実施の形態のように、固定砥粒（砥石）を用いれば、高い研磨レートとディッシングの防止を同時に達成することができる。特に粗削り用の研磨面２１４として固定砥粒を用いるとよい。
【００７８】
また粗削り用研磨面２１４あるいは仕上げ削り用研磨面２１５のいずれにしても、各種の溝が研磨面を完全に横切るように設けるとよく、その溝の角度は研磨面の運動方向（ｘ軸方向）に対して直角、または不要となった砥液等の排出を促し、且つクロスの剥がれを防止するために斜めに設置するとよい。
【００７９】
また、効率の良い研磨を行うため、１行程で粗削りと仕上げの２種類の研磨が必要とされることがある。従来はこれらの研磨面をそれぞれ別の場所に用意するため、多種類の研磨面の必要性は、ただちに装置設置面積の増大につながった。しかしながら、本発明の実施の形態によれば、研磨面２１３に粗削り用と仕上げ用の複数、例えば２種類の研磨面２１４，２１５を用意するので、装置設置面積を増大させることなく、効率のよい研磨を行うことのできる研磨装置を提供することが可能となる。
【００８０】
このように、１つの研磨テーブル２１２に固定砥粒とクロスを選択的に具備することにより、研磨対象物の被研磨面形状や性質に合った研磨条件で研磨を行うことができ、研磨精度を向上させることができる。また、１つの研磨テーブル上に２つ以上の同質、または異質の研磨面を具備することで、単位設置面積当たりの処理能力と研磨方法構築の自由度を高めることができる。
【００８１】
次に、本発明における研磨面２１４，２１５の目立てや異物の除去、および再生を行うドレッシング処理を説明する。ドレッシング面２２２ａ，２２２ｂを、ｘ軸方向に往復直線運動をしている研磨面２１４，２１５にそれぞれ押し付ける。ドレッシング面２２２ａ，２２２ｂは、ダイヤモンド電着面からなっている。このドレッシング面は、図７又は図８に示すものと同様の構成である。
【００８２】
ドレッサ２２１ａ，２２１ｂは研磨面２１４，２１５の運動方向（ｘ軸方向）に対して直交する方向（ｙ軸方向）（本発明の第２の方向）に往復直線運動を行う。このように、往復直線運動をする研磨面２１４，２１５に対して直角方向に運動するドレッサを具備することで、研磨面２１４，２１５全体に対して均一なドレッシングを行うことができる。
ドレッシングを行う際には、ドレッシング用の液体がドレッサ２２１ａ，２２１ｂの近傍にあるノズル２２３ａ，２２３ｂから吐出され、浮遊した異物を研磨面２１４，２１５外に排出させる。
【００８３】
このようにドレッサ２２１ａ，２２１ｂをトップリング２１７の両側に備えることにより、ドレッシングのためのｘ方向の往復直線運動の距離を短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。また長方形のドレッサ２２１ａ，２２１ｂはドレッシング面２２２ａ，２２２ｂの長手方向の長さを研磨テーブル２１２の幅よりも大きくするのが好ましく、このように構成すると、ドレッシングの均一性を向上することができる。
【００８４】
トップリング２１７側に異物等が留まると、研磨性能に悪影響を及ぼすので、例えば後半のドレッシング動作では、研磨テーブル２１２の端がドレッサ２２１ａ，２２１ｂから離れる動作のときはドレッサ２２１ａ，２２１ｂを研磨面２１４，２１５から離間させ、近づく動作のときはドレッサ２２１ａ，２２１ｂを研磨面２１４，２１５に当てて異物等を研磨テーブル２１２から多機能溝２１６とは反対側に掃き出す動作をしてもよい。その場合には、研磨テーブル２１２がドレッサ２２１ａ，２２１ｂを研磨テーブル２１２から外れる位置まで移動することで、完全に異物等を掃き出すことができる。また、多機能溝２１６の排出機能を用いてドレッサ２２１ａ，２２１ｂが寄せ集める異物等を排出させてもよい。
【００８５】
ドレッシングを行わない場合は、ドレッサ２２１ａ，２２１ｂはその昇降機構を用いて研磨面２１４，２１５より離間した位置で待機しており、この位置でもドレッシング面２２２ａ，２２２ｂに液体をリンスできるようにノズル２２３ａ，２２３ｂの吐出位置は決められている。
【００８６】
以上の説明では、長尺状（棒状）のドレッサ２２１ａ，２２１ｂは、その長手方向をｙ軸方向に向けて取り付けられており、また第２の方向としてのドレッサ２２１ａ，２２１ｂの往復直線運動の方向をｙ軸方向としたが、これに限らず、ｘ軸方向に交差する方向であればよい。但し、第２の方向は多機能溝２１６と同じ方向とするのが好ましい。同様に、第３の方向としてのトップリング２１７の往復直線運動の方向をｙ軸方向としたが、これに限らず、ｘ軸方向に交差する方向であればよい。
【００８７】
図１６は本発明のドレッシング装置および該ドレッシング装置を備えたポリッシング装置の更に他の実施形態を示す図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は側面図である。本実施形態においては、研磨テーブル３００は、自身の軸心Ｏの回わりに回転する自転型のターンテーブルから構成されている。研磨テーブル３００の上面には砥石（固定砥粒）又は研磨布からなる研磨面３００ａが設けられている。ドレッサ３１０はエアシリンダ（図示せず）に接続され、昇降可能になっている。ドレッシング中に、研磨テーブル３００が自転するため、ドレッサ３１０は水平方向に移動する必要はなく、図１６（ａ）に示す状態で静止している。したがって、ドレッサ３１０は待機位置が研磨テーブル３００の上方でよい場合には水平移動の機構は不要となる。ドレッサ３１０のドレッシング面３１０ａは、図７又は図８に示す構造と同様になっている。本実施形態においても、図７および図８に示す実施形態と同様の関連して説明した作用効果が得られる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は以下に列挙する効果を奏する。
（１）ドレッシング時におけるドレッシング面と研磨面との間の摩擦力を低減することができる。このため、ドレッサが往復移動する際のドレッサの振動の発生を抑えることができる。また、ドレッシング面と研磨面との接触部と非接触部との境界部を滑らかな形状にしたため、ドレッサのスムーズ（円滑）な走行が確保できる。
（２）ドレッシング面の長辺は、研磨テーブルの研磨面の運動範囲より長く、ドレッサは水平移動機構により研磨面に沿って移動可能であるため、ドレッシング面を研磨面に接触させつつドレッシング面を移動させてドレッシングを行なうことで、研磨面の全範囲をドレッシングすることができる。従って、研磨面に局部的に凹凸があっても、研磨面の全面を確実に平坦化することができ、かつ研磨面を効率的に且つ均一に再生することができる。
【００８９】
（３）省スペースの長所を持つスクロール運動を行う研磨テーブルを、少ない設置面積のドレッサで確実にドレッシングして該研磨テーブルの単位設置面積当たりの処理能力を向上させることができる。
（４）ドレッシング中にドレッサと研磨テーブルを相対移動させることにより、ドレッシング面と研磨面との接触面積が変化する場合に、研磨テーブルに加えるドレッサの押付け力（ドレッシング面の全面の押付け力）を前記接触面積に応じて変化させることで、ドレッシング面が研磨面を押圧する押圧力（研磨面に加わる単位面積当たりの圧力）を研磨面の全面に亘って等しくすることができる。これにより、研磨テーブル上の研磨面の削れ量が全面に亘って均一になる。
（５）ドレッサが移動する全領域に亘って、ドレッサのドレッシング面と研磨面との接触面積が変わらないので、ドレッサの位置に拘らず、ドレッサの研磨面への押付け力を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリッシング装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すポリッシング装置の立面図である。
【図３】研磨テーブルとドレッシング装置とを示す斜視図である。
【図４】研磨テーブルの詳細構造を示す縦断面図である。
【図５】図５（ａ）は図４のＰ−Ｐ線断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】ドレッシング装置の詳細構造を示す平面図である。
【図７】長尺状（棒状）のドレッサの断面形状を示す図である。
【図８】長尺状（棒状）のドレッサの断面形状を示す図である。
【図９】ドレッシング装置におけるドレッサを昇降および水平移動させる機構を示す図である。
【図１０】ドレッシング装置におけるドレッサを昇降および水平移動させる機構を示す図である。
【図１１】ドレッシング装置におけるドレッサの押付け力を制御する方法を説明する概略図である。
【図１２】図１１に示すドレッサの押付け力を制御する方式を用い、ドレッシング面の研磨面への押圧力を制御する方法を示す図であり、図１２（ａ）は研磨テーブルとドレッサとの関係を示す模式図、図１２（ｂ）はテーブルの中心からの距離とドレッサの押付け力及び押圧力との関係を示すグラフである。
【図１３】研磨テーブルの他の実施形態を示す平面図である。
【図１４】リニアポリッシング装置の基本構成を示す図であり、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は正面図である。
【図１５】図１４に示すリニアポリッシング装置の斜視図である。
【図１６】本発明のドレッシング装置および該ドレッシング装置を備えたポリッシング装置の更に他の実施形態を示す図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は側面図である。
【図１７】従来のポリッシング装置を示す図である。
【図１８】従来のポリッシング装置における研磨面の状態を示す図である。
【符号の説明】
１    ウエハカセット
２    ロードアンロードステージ
３    走行機構
４，２０，２１    搬送ロボット
５，６，２２，２３    洗浄機
７，８，９，１０    載置台
１１    シャッター
１４，１５，１６，２４，４７    隔壁
２７    ロータリトランスポータ
２８，２８’    反転機
２９，２９’    リフタ
３０，３０’    プッシャー
３１    トップリングヘッド
３２，２１７    トップリング
３４，３５，２１２，３００    研磨テーブル
３５ａ，２１３，３００ａ    研磨面
３８    ドレッサ
４０    砥液ノズル
４６    ハウジング
４８    ウエハステーション
５０    ドレッシング装置
５１，２２１，２２１ａ，２２１ｂ，３１０    ドレッサ
５１ａ，２２２ａ，２２２ｂ，３１０ａ    ドレッシング面
５１ａ−１    平坦面
５１ａ−２，５１ａ−３    テーパ面
５２    ドレッサアーム
５３    ドレッサ駆動機構部
５４    ドレッサ洗浄槽
５５    ベース
５６    直動ガイド
５８    昇降シャフト
６０，９２，９５    揺動軸
６２    昇降シリンダ
６４    昇降ベース
６８    駆動プーリ
７０    ドレッサ支持シャフト
７１    軸受
７２    従動プーリ
７４    ベルト
７６    揺動シリンダ
７８    リンクアーム
８０    ボールジョイント
８２    チューブ
８４    シリンダセンサ
９１    トップリング駆動軸
９３    ドレッサ駆動軸
９４    ドレッサヘッド
１５０    モータ
１５１    上部フランジ
１５２    シャフト
１５３，１６２，１６３    ベアリング
１５４    セットリング
１５６    空間
１５７，１６８    貫通孔
１５８    支持部
１５９    テーブル
１６０，１６１    凹所
１６４，１６５    軸体
１６６    支持部材
１６７    バランサ
１６９    フリンガー
１７０    樋
１９１    継ぎ手
２１１    ガイドレール
２１４    粗削り用研磨面
２１５    仕上げ用研磨面
２１６    多機能溝
２１８    パッド押し付け機構
２１９    アーム
２２３ａ，２２３ｂ    ノズル
２２４ａ，２２４ｂ    ドレッサポッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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