[go: up one dir, main page]

JP2000079551A - コンディショニング装置及びコンディショニング方法 - Google Patents

コンディショニング装置及びコンディショニング方法

Info

Publication number
JP2000079551A
JP2000079551A JP17847899A JP17847899A JP2000079551A JP 2000079551 A JP2000079551 A JP 2000079551A JP 17847899 A JP17847899 A JP 17847899A JP 17847899 A JP17847899 A JP 17847899A JP 2000079551 A JP2000079551 A JP 2000079551A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing pad
polishing
polished
conditioning
holding means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17847899A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinzo Uchiyama
信三 内山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP17847899A priority Critical patent/JP2000079551A/ja
Priority to US09/348,657 priority patent/US6270396B1/en
Publication of JP2000079551A publication Critical patent/JP2000079551A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨パッドを全面均一にコンディショニング
する。 【解決手段】 研磨パッドの面積よりも大きな面積を有
する研磨パッドコンディショナーに研磨パッドの研磨面
全面を当接させてコンディショニングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨パッドの研磨面
を高精度にコンディショニングするためのコンディショ
ニング装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの超微細化や多層
配線化が進み、これに伴って、Si,GaAs, InPやSOI等か
らなる半導体ウエハ等の基板の表面を高精度に平坦化す
る精密研磨装置が求められているが、その中でも半導体
素子が形成されたウエハ等の基板の表面を高精度に平坦
化するための精密研磨装置として化学機械研磨装置（CM
P装置;Chemical Mechanical Polishing装置）が知られ
ている。
【０００３】CMP装置は、図１８、図１９に示すような
２種類のタイプに分類することができる。
【０００４】（１）図１８は、ウエハー１００の被研磨
面が下方を向く状態で研磨加工が行われるCMP装置の研
磨加工部の模式的な外観図である。
【０００５】図１８に示したように、ウエハー１００
は、ウエハーチャック４００において被研磨面が下方を
向く状態で保持され、回転しながらウエハー１００より
も大口径の研磨パッド２００に押し付けられることで研
磨される。研磨時は、研磨剤（スラリー）３００が研磨
パッド２００の上面に滴下される。
【０００６】ウエハーチャック４００にウエハー１００
を保持する方法は、真空吸着、ワックス、溶液或いは純
水による接着などがあり、ウエハー１００のずれを防止
する目的でウエハー１００外周にガイドリング(不図示)
を設ける場合もある。研磨テーブル５００上の研磨パッ
ド２００の径はウエハー１００の３〜５倍であり、スラ
リーとしては、酸化シリコンの微粉末を水酸化カリウム
水溶液に混合した懸濁液が用いられる。
【０００７】また図１８に示すようにＣＭＰ装置にはコ
ンディショニング手段６００が設けられている。コンデ
ィショニング手段６００は、外周径が研磨パッド２００
の外周径よりも小さな輪環状形状で研磨パッド２００の
一部と接触する。コンディショニング手段６００は、回
転あるいは揺動といった摺動によって研磨パッド２００
上を移動することで研磨パッド２００の全面に付着した
スラリーの砥粒や研磨時に発生した研磨屑を除去する。
【０００８】（２）また、図１９に示すように、ウエハ
ーテーブル７００に配された、ガイドリング(不図示)を
有するウエハーチャック８００にウエハー１００の研磨
面を上方に向けて、ウエハー１００の径より小さな研磨
パッド９００を用いて研磨する方法も提案されている。
【０００９】これらの研磨装置及び研磨方法は、専ら現
在の８インチの半導体ウエハ等の基板を研磨することが
できるが、近年、半導体集積回路の微細化とウエハーの
大口径化が進んでおり、近い将来、ウエハーは８インチ
から１２インチに移行するといわれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】大口径のウエハーを研
磨するにあたり、上述の技術では以下のような解決すべ
き技術課題がある。
【００１１】上述の研磨装置は、８インチのウエハーを
研磨するのに研磨パッドの厚さや弾力性などを最適化す
ることで研磨性能の調節を試みているが、その場合、研
磨パッドの材質の微妙な調整や均一性を確保することが
困難であり、１２インチといった、より口径の大きいウ
エハーを高品質に研磨することは難しい。
【００１２】例えば、上述の研磨方法のように、ウエハ
ーの直径より小さな径を有する研磨パッドを用いる場
合、ウエハー表面を全域にわたって均一な研磨量を得る
ことは困難である。また、ウエハーの直径よりも小さな
直径を有する研磨パッドでウエハーの被研磨面全域を研
磨する場合には、研磨時間が長くなる。また、ウエハー
の直径の２倍よりも大きな直径を有する研磨パッドでウ
エハーを一度に研磨する場合には、研磨パッドの回転中
心付近と、外周付近との間の周速度のちがいによって研
磨量が研磨パッドの中心付近でウエハーを研磨するより
も外周付近で研磨する方が多くなり研磨量の制御が困難
である。また、研磨パッドの一部分のみがウエハーと当
接して回転するので研磨パッドがドーナツ状に劣化、消
耗、あるいは変形することがある。更にウエハーの研磨
時に研磨パッドに圧力が加えられるが、この圧力によっ
ても研磨パッドが変形することがある。これらはいずれ
も研磨の均一性や平坦性を損ねる原因となる。
【００１３】また、上述のように、ウエハーの直径の２
倍よりも大きな直径を有する研磨パッドを、被研磨面を
下に向けたウエハーに対向する状態で研磨する場合で
は、ウエハーと接する研磨パッドの領域のみならず、研
磨パッド全域に研磨剤が供給されつづける。そのため研
磨剤を多量に消費することになり、コスト高になるとい
う課題が生じる。
【００１４】また上述の研磨装置のコンディショニング
手段を用いて研磨パッドをコンディショニングしても全
面均一にコンディショニングすることが難しい。これは
コンディショニング手段が部分的にしか研磨パッドと当
接しないためである。つまりコンディショニング手段と
当接する部分の研磨パッドと、当接していない部分の研
磨パッドとの境で研磨パッドが変形するので、この変形
した部分においてコンディショニングむらが発生するこ
とがその原因である。
【００１５】このように上述のコンディショニング技術
ではコンディショニングされた研磨パッドのうち十分に
コンディショニングされ、高い研磨能力を有する部分と
そうでない部分とのむらがあらわれる。
【００１６】そしてむらが生じた研磨パッドを用いて被
研磨体を研磨してもウエハーを均一に研磨することが難
しかった。
【００１７】さらに研磨パッドの面積よりも小さい面積
の研磨パッドコンディショナーを用いる場合は、研磨パ
ッド全面を均一にコンディショニングするための時間が
かかってしまう。
【００１８】本発明は短時間で生産性の高いコンディシ
ョニング装置及び方法を提供し、該コンディショニング
装置を有する研磨装置および、研磨方法を提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】よって、上述した課題を
解決するために、本発明は、研磨パッドを保持するため
の研磨ヘッドと、前記研磨パッドより大なるコンディシ
ョニング面を有する研磨パッドコンディショナーを保持
するための研磨パッドコンディショナー保持手段と、前
記研磨パッドに保持された前記研磨パッドと前記研磨パ
ッドコンディショナー保持手段に保持された前記研磨パ
ッドコンディショナーとを当接させるための当接手段
と、を有することを特徴とするコンディショニング装置
を提供する。
【００２０】また本発明は、研磨パッドよりも大きな面
を有する研磨パッドコンディショナーと、研磨パッドと
を当接させることで、研磨パッドをコンディショニング
することを特徴とするコンディショニング方法を提供す
る。
【００２１】また本発明は、研磨ヘッドと、前記研磨ヘ
ッドの面よりも大きな面を有する研磨パッドコンディシ
ョナー保持手段と、を有するコンディショニング装置を
提供する。
【００２２】（作用）本発明は、研磨パッドの面積より
も大きい面積の研磨パッドコンディショナーを用いて研
磨パッドの全面を一度にコンディショニングできる。
【００２３】その結果、研磨パッドは短時間で全面均一
にコンディショニングされる。またコンディショニング
された研磨パッドによって被研磨体を研磨できる。その
結果、被研磨体を全面均一に研磨できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態に関わるコンディショニング装置は、図
１に示すように、研磨パッドを保持するための研磨ヘッ
ドと、前記研磨パッドの研磨面の面積より大なる面積の
コンディショニング面を有する研磨パッドコンディショ
ナーを保持するための研磨パッドコンディショナー保持
手段と、前記研磨パッドに保持された前記研磨パッドの
前記研磨面と前記研磨パッドコンディショナー保持手段
に保持された前記研磨パッドコンディショナーの前記コ
ンディショニング面とを当接させるための当接手段と、
を有する。
【００２５】また本実施形態においてコンディンショニ
ングとは、研磨パッドの研磨面の研磨能力を高めること
である。より具体的には、研磨面に付着している研磨屑
や砥粒等の異物を研磨面から除去することで研磨後に低
下した研磨能力を回復することや、あるいは、研磨面を
研磨して所望の研磨面に加工すること等がコンディショ
ニングの具体例である。
【００２６】研磨ヘッド６は、プラテン８を有し、プラ
テン８において研磨パッド５をその研磨面を下向きにし
た状態で脱着可能に保持する。また研磨パッド５はポリ
ウレタン等の弾性部材からなり、研磨面に数マイクロメ
ートル乃至数１００マイクロメートル程の凹部を有して
いる。
【００２７】また研磨パッドコンディショナー保持手段
１７は、研磨パッドコンディショナー１６を保持する。
【００２８】研磨パッドコンディショナー１６はコンデ
ィショニング面全面にダイアモンド砥粒が分散されたウ
レタンシート等からなる比較的硬質な部材である。
【００２９】研磨ヘッド６は第２の駆動手段１１により
矢印Ａの方向へ自転する。
【００３０】また研磨パッドコンディショナー保持手段
１７は、第６の駆動手段１８により矢印Ｃが示す方向に
自転する。このとき研磨パッドコンディショナー保持手
段１７は、研磨ヘッド６の自転と独立して数ｒｐｍ乃至
数万ｒｐｍの範囲で同方向同回転数で自転したり、ある
いは回転数をわずかに異ならせて自転する。
【００３１】研磨パッド５は、研磨パッド５と研磨パッ
ドコンディショナー１６とを当接させるための当接手段
である第４の駆動手段１３によって上下方向に運動し、
研磨パッドコンディショナー１６と当接する。そして研
磨パッド５と研磨パッドコンディショナー１６のそれぞ
れが自転することで摺動しコンディショニングされる。
【００３２】また研磨パッドコンディショナー１６の直
径の範囲は研磨パッド５の直径に対して同径乃至２倍未
満の範囲である。
【００３３】また研磨ヘッド６は第１の駆動手段１０に
よって移動可能である。また研磨パッドコンディショナ
ー１６と研磨パッド５はそれぞれの中心が同軸上となら
ないようにずらした状態で互いに当接する。このとき、
各中心間の距離は適宜設定することが出来るが、各中心
軸間の距離と研磨パッド５の半径との和が研磨パッドコ
ンディショナー１６の半径以下であり、コンディショニ
ング中は常時研磨パッド５全面が研磨パッドコンディシ
ョナー１６によって覆われる。
【００３４】また第９の駆動手段１９によって研磨パッ
ドコンディショナー保持手段１７を揺動させるので更に
全面均一に研磨パッド５がコンディショニングされる。
また回転中心から離れるに従って増加する周速度による
コンディショニングのむらが著しく減少するので研磨パ
ッドを全面均一にコンディショニング出来る。
【００３５】またコンディショニング中はプラテン８に
設けられた小孔９から液体、つまり通常研磨剤の液体成
分、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、あるいは
イソプロピルアルコール水溶液等の液体、あるいは純水
等が研磨パッドと研磨パッドコンディショナーとの間に
供給される。これにより研磨屑やスラリー等の屑を研磨
パッドから効果的に除去できる。また液体を供給するこ
とで研磨パッド５は湿潤するので研磨パッドコンディシ
ョナー１６との摩擦熱による影響を防ぐことができる。
その結果、研磨パッド５の研磨面の表面形状を安定して
維持でき、且つ研磨性能を維持できる。
【００３６】次に本実施形態のコンディショニング装置
を用いて研磨パッド５の凹部につまった粉体等を研磨パ
ッドコンディショナー１６が取り除く様子を説明する。
図２は本実施形態のコンディショニング装置において、
コンディショニングする前の研磨パッド５と研磨パッド
５に対向する研磨パッドコンディショナー１６とを側面
から拡大して表した模式図である。上述したように研磨
パッド５には凹部２５が存在する。そしてこの凹部２５
には砥粒等の粉体が詰まっている。また上述したよう
に、研磨パッドコンディショナー１６はコンディショニ
ング面にダイアモンド砥粒２０を有している。このダイ
アモンド砥粒２０の粒径は数マイクロメートル乃至数百
マイクロメートル程度であり、硬質部材に固着してい
る。
【００３７】図３は本実施形態のコンディショニング装
置において、研磨パッド５の研磨面が研磨パッドコンデ
ィショナー１６によってコンディショニングされる様子
を側面から拡大して表した模式図である。図３に示すよ
うにダイアモンド砥粒２０は、研磨パッド５の凹部２５
につまった粉体をかき出すことが出来る。なおここでい
う粉体とは、研磨屑、あるいはスラリー（研磨剤）に含
まれる砥粒、或いは研磨パッドに付着している屑等であ
る。
【００３８】また本発明のコンディショニング装置は、
研磨パッド５から粉体をかき出すだけでなく研磨パッド
コンディショナー１６を用いて研磨パッド５の研磨面を
研磨することもできる。研磨パッド５の研磨面を研磨す
ることで、研磨面表面を削り取り、研磨に使用されてい
ない未使用の研磨面、つまり研磨パッドの内部を新たな
研磨面として利用することが出来る。
【００３９】その結果、研磨を終えて凹部が目詰まりし
た研磨パッドを研磨して除去し、さらに新たな面を面出
しして研磨能力を回復することができるので、研磨パッ
ドの長寿命化が実現できる。つまり研磨パッドの交換回
数を減らすことができる。またあるいは新品の研磨パッ
ドの研磨面を研磨前に予めコンディショニングすること
で所望の研磨能力を発現する表面形状に調整出来る。
【００４０】このとき新たに面出しした研磨面も数マイ
クロメートルないし数百マイクロメートル程の凹部がで
きる。この凹部はダイアモンド砥粒２０が新しい研磨面
ひっかくことで生じる凹部である。
【００４１】次にコンディショニング方法について述べ
る。
【００４２】コンディショニング方法の例として次の２
例を挙げる。第一のコンディショニング方法は、研磨パ
ッドコンディショナー１６と研磨パッド５とを同方向に
同回転数回転させるという方法であり、第二のコンディ
ショニング方法は、異なる回転数とする方法であるが、
いずれの方法も好適な条件がある。同回転数とする場
合、研磨パッドコンディショナー１６と研磨パッド５の
各回転数の選択範囲は１０００rpm以下の範囲で同方向
に同回転数であり、より好ましくは５０〜３００rpmの
範囲で同方向に同回転数である。
【００４３】また、異なる回転数の場合、研磨パッドコ
ンディショナー１６と研磨パッド５の夫々の回転数の比
は、１：０．５〜１．５の範囲で、且つ研磨パッド５の
回転数が１０００rpm以下の範囲で選択可能である。こ
の場合も夫々同方向に回転させることが好適であり、よ
り好ましくは研磨パッドコンディショナー１６を揺動さ
せることが好ましい。
【００４４】このように、研磨パッドコンディショナー
１６の回転数と、研磨パッド５の回転数とを等しくする
ことで、研磨パッド５の研磨面の半径方向に任意の位置
での相対的な周速を均一にすることが可能となる。
【００４５】また、第４の駆動手段１３によって研磨パ
ッド５が研磨パッドコンディショナー１６に押圧する圧
力は、0〜１kg/cm2の範囲である。
【００４６】研磨パッドコンディショナー１６と研磨パ
ッド５の回転のみならず第７の駆動手段１９による研磨
パッドコンディショナー１６の揺動もあわせて駆動させ
ることにより、より精度の高い研磨が可能となる。
【００４７】本発明に係るコンディショニング装置は、
上述した以外に例えば、研磨パッドの研磨面が上を向
き、研磨パッドコンディショナーが研磨パッドの上方に
配置される形態でもよい。
【００４８】また本発明に係るコンディショニング装置
は、上述した以外に、例えば、研磨パッドあるいは研磨
パッドコンディショナーのうち少なくともいずれか一方
が、自転および公転運動をしてもよい。この場合、自転
方向と公転方向は互いに逆向きでも、あるいは同方向で
もよく、互いの回転数は一致していてもあるいはわずか
にずれていてもよい。
【００４９】また本発明に係るコンディショニング装置
は、上述した以外に例えば、研磨パッドあるいは研磨パ
ッドコンディショナーのうち少なくとも一方が回転して
他方が回転していなくてもよい。
【００５０】（第２の実施の形態）図４と図５は本発明
の第２の実施の形態に係るコンディショニング装置を模
式的に表した図である。
【００５１】本発明の第２の実施の形態は、本発明のコ
ンディショニング装置（研磨パッドコンディショニング
ステーション）に研磨ステーションが付設されることを
特徴とする形態である。その他の点に関しては第１の実
施の形態と同じである。
【００５２】図４は研磨ヘッド６が研磨ステーション１
の被研磨体保持手段４上に位置している様子を表した模
式図であり、図５は前記研磨ヘッド６が研磨パッドコン
ディショナー保持手段１７上に位置している様子を表し
た模式図である。
【００５３】はじめに研磨ステーション１について説明
する。
【００５４】図４に示すように研磨ステーション１には
被研磨体３の被研磨面を上向きに保持するための被研磨
体保持手段４がある。
【００５５】被研磨体保持手段４は、ポリウレタン等を
原料とするバッキングフィルム（不図示）を有してお
り、被研磨体３の被研磨面の裏面を固定して保持する。
又被研磨体保持手段４は略輪環状のガイドリング７を有
しており、被研磨体３を周囲から囲むように保持し、被
研磨体３が横にずれることを防ぐ。
【００５６】被研磨体３は被研磨面に半導体素子を構成
する材料を有した直径が８インチの半導体ウエハであ
る。
【００５７】研磨ヘッド６は第１の駆動手段１０により
研磨ステーション１と研磨パッドコンディショニングス
テーション２とを往復に移動することが出来、研磨パッ
ド５を被研磨体３の上に移動させることが出来る。
【００５８】また研磨ヘッド６に保持された研磨パッド
５の直径は被研磨体３の直径よりも大きく、より具体的
には同径以上２倍未満の範囲である。
【００５９】研磨ヘッド６と被研磨体保持手段４とはそ
れぞれが第２、第３の駆動手段１１、１２を有しており
それぞれが矢印Ａ、Ｂに示すように同方向に自転する。
そのため研磨ヘッド６が保持する研磨パッド５と被研磨
体保持手段４が保持する被研磨体３とは同方向に自転す
る。
【００６０】また自転数はそれぞれ数ｒｐｍ〜数万ｒｐ
ｍの範囲で任意に設定することが可能でたとえばそれぞ
れの回転数を同回転数としたり、あるいは両回転数を数
ｒｐｍ程度わずかに異ならせることも出来る。
【００６１】研磨ヘッド６は上述した当接手段である第
４の駆動手段１３によって上下方向に移動し被研磨体３
と当接する。また被研磨体３と当接する研磨パッドの圧
力は不図示の制御手段により制御出来る。
【００６２】また上述したように研磨ヘッド６はプラテ
ン８に小孔９を有しており、研磨剤（スラリー）を研磨
パッド５に設けた穴を介して被研磨体３の被研磨面に均
一に供給する。なおスラリーは例えば酸化シリコンから
なる砥粒が分散したアルカリ水溶液である。また小孔９
は軸を貫通する液体供給路がプラテン８において開口し
た開口部である。
【００６３】また小孔９はスラリー供給手段あるいは別
の液体、例えば純水やコンディショニングに使用するた
めの液体を供給する手段（不図示）とも連通しており、
必要に応じて液体を選択して排出できる。
【００６４】被研磨体保持手段４に設けられた第５の駆
動手段１５により被研磨体保持手段４が研磨中に水平方
向に揺動し研磨を均一に行う。揺動の振幅巾の範囲は、
数ｍｍ乃至数１０ｍｍの範囲であり、１秒あたり数回乃
至数１０回の周期で行われる。
【００６５】また研磨パッド５と被研磨体３はそれぞれ
の中心が同軸上とならないようにずらした状態で互いに
当接させることができる。このとき、各中心間の距離と
被研磨体３の半径との和が研磨パッド５の半径以下であ
り、研磨中は常時被研磨面全面が研磨パッド５によって
覆われる。
【００６６】このように被研磨体の直径に対して同径以
上２倍未満の直径を有する研磨パッドを使用するので被
研磨体の直径が８インチの場合、研磨パッドの直径は最
大１６インチ未満、また被研磨体の直径が１２インチの
場合、研磨パッドの直径は最大２４インチ未満であるた
め、研磨パッドを高速に回転させることが出来る。また
研磨パッドの中心点と被研磨体の中心点とを異なる軸上
に設けているため回転中心から離れるに従って増加する
周速度による研磨むらが著しく減少するので被研磨体を
全面均一に研磨できる。
【００６７】研磨装置は被研磨体３の被研磨面を観察す
るための検出装置１４を有する。検出装置１４は、図５
に示すように研磨パッド５が被研磨体３を覆っていない
ときに被研磨体の直上へ移動し被研磨面を観察すること
ができる。
【００６８】この検出装置１４は、レーザーあるいは白
色光等の光を被研磨面に照射し、反射した光から被研磨
面の膜厚分布を測定したり、あるいは被研磨面の表面形
状を例えば画像として取り込み、拡大して観察すること
が出来る。
【００６９】また被研磨面に関する測定結果は、不図示
の処理系に送られて好ましい研磨条件を再設定する際の
データとして利用できる。具体的には一枚あたりの研磨
工程を終了させるタイミングを特定するためのデータと
して活用されたり、あるいは複数の被研磨体を連続して
研磨する際に後続する被研磨体をより均一に研磨するた
めのデータとして活用される。
【００７０】次に研磨方法について述べる。
【００７１】研磨方法を次の２通り挙げる。第一の研磨
方法は、被研磨体３と研磨パッド５の回転数を同方向に
同回転数とする方法であり、第二の研磨方法は、異なる
回転数とする方法であるが、いずれの方法も好適な条件
がある。同回転数とする場合、被研磨体３と研磨パッド
５の各回転数の選択範囲は数ｒｐｍ以上数万ｒｐｍ以下
の範囲、好ましくは１０００rpm以下の範囲で同方向に
同回転数であり、更により好ましくは５０〜３００rpm
の範囲で同方向に同回転数である。
【００７２】また、異なる回転数の場合、被研磨体３と
研磨パッド５の夫々の回転数の比は、１：０．５〜１．
５の範囲で、且つ研磨パッド５の回転数が１０００rpm
以下の範囲で選択可能である。この場合も夫々同方向に
回転させることが好適であり、より好ましくは被研磨体
３を揺動させることが好ましい。
【００７３】また、第４の駆動手段１３によって研磨パ
ッド５が被研磨体３に押圧する圧力は、0〜１kg/cm2の
範囲である。
【００７４】被研磨体３と研磨パッド５の回転のみなら
ず第５の駆動手段１５による被研磨体保持手段４の揺動
もあわせて駆動させることにより、より精度の高い研磨
が可能となる。
【００７５】図６は、研磨パッド５と当接する被研磨体
３において、周速度が一定となる領域を模式的に示した
図である。図６に示すように、被研磨体３の回転数n
pと、研磨パッド５の回転数nsとを等しくすることで、
被研磨体３の被研磨面の半径方向に任意の位置での相対
的な周速度を均一にすることが可能となる。その結果半
径方向に均一な研磨が可能となる。
【００７６】次に研磨パッドコンディショニングステー
ションについて説明する。
【００７７】先述したように研磨ヘッド６は第１の駆動
手段１０により研磨ステーション１と研磨パッドコンデ
ィショニングステーション２とを移動し、研磨パッドコ
ンディショナー保持手段１７の上に位置する。研磨を終
えた研磨パッド５は、研磨ステーション１から研磨パッ
ドコンディショニングステーション２へ研磨ヘッド６ご
と移動する。そしてそこで研磨屑等が研磨パッドの研磨
面から除去されるが、加えて被研磨体との当接によって
生じたへこみを無くし、研磨面全面の厚みをほぼ一定に
とした状態で研磨屑等の異物を研磨パッドからとりのぞ
くことができる。又、研磨パッドコンディショナー１６
から研磨パッド５をはなすことで研磨パッド５の厚みを
ほぼ全面均一に回復させることができる。以下に図７、
図８、図９を用いて詳細に説明する。
【００７８】図７は被研磨体３に当接する研磨パッド５
を模式的に表した図であり、図８は被研磨体を研磨した
研磨パッド５が研磨パッドコンディショナー１６上に位
置する様子を模式的に表した図であり、図９は研磨パッ
ド５が研磨パッドコンディショナー１６と当接する様子
を模式的に表した図である。
【００７９】先述したように研磨パッド５は、研磨パッ
ド５の面積よりも小さい面積の被研磨体３と圧力がかか
った状態で当接するために図７に示すように研磨パッド
５は被研磨体３と頻繁に当接する部分がへこんでいる。
【００８０】研磨を終えた研磨パッド５の厚みは図８に
示すように全面で一定ではない。研磨パッド５は被研磨
体３と高い頻度で当接した部分ほどその厚みが小さい。
厚みの小さい部分はその他の部分よりも押圧されていた
ためにその密度が高く成っている。
【００８１】コンディショニング時においては研磨パッ
ド５は、図９に示すように全面でほぼ均一な圧力がかけ
られた状態で研磨パッドコンディショナー１６と当接し
ている。このとき、研磨パッド５の研磨時に生じたへこ
みが取り去られ、かつ、全面均一にコンデショニングさ
れる。そして圧接されて全面一様に小さくなった研磨パ
ッドの厚みは、研磨パッド５が研磨パッドコンディショ
ナー１６からはなれていることでその厚みが全面一様に
回復し、へこみがなくなる。
【００８２】このように本発明のコンディショニング装
置は、研磨パッド５の研磨面から研磨屑を除去するだけ
でなく、研磨時に生じたへこみを無くして研磨パッド５
の厚みを全面一様にすることも出来る。その結果研磨パ
ッド５は研磨性能をコンディショニングすることで何度
も回復することが出来るので研磨パッドの交換回数が減
り、製造コストの低減を実現できる。
【００８３】また本発明においては被研磨体と研磨パッ
ドと研磨パッドコンディショナーのそれぞれの直径は、
研磨パッドコンディショナー１６＞研磨パッド＞被研磨
体の順である。また更に本発明は、研磨パッドコンディ
ショナー１６の直径が被研磨体の直径に対して４倍未満
の大きさであるため、研磨ヘッド６、被研磨体保持手段
４、および研磨パッドコンディショナー保持手段１７を
小型化出来るので装置の省スペース化を実現することが
出来る。また研磨ヘッド６、被研磨体保持手段４および
研磨パッドコンディショナー保持手段１７の各直径が小
さいため、これらを高速に回転出来る。
【００８４】また消費される研磨剤ないしコンディショ
ニング液の量も研磨パッド乃至研磨パッドコンディショ
ナーの面積が小さいために少量で済むのでコストダウン
が実現できる。
【００８５】次にコンディショニング方法について述べ
る。
【００８６】コンディショニング方法は次の２通りあ
る。第一のコンディショニング方法は、研磨パッドコン
ディショナー１６と研磨パッド５の回転数を同方向に同
回転数とする方法であり、第二の研磨方法は、異なる回
転数とする方法であるが、いずれの方法も好適な条件が
ある。同回転数とする場合、研磨パッドコンディショナ
ー１６と研磨パッド５の各回転数の選択範囲は１０００
rpm以下の範囲で同方向に同回転数であり、より好まし
くは５０〜３００rpmの範囲で同方向に同回転数であ
る。
【００８７】また、異なる回転数の場合、研磨パッドコ
ンディショナー１６と研磨パッド５の夫々の回転数の比
は、１：０．５〜１．５の範囲で、且つ研磨パッド５の
回転数が１０００rpm以下の範囲で選択可能である。こ
の場合も夫々同方向に回転させることが好適であり、よ
り好ましくは研磨パッドコンディショナー１６を揺動さ
せることが好ましい。
【００８８】このように、研磨パッドコンディショナー
１６の回転数と、研磨パッド５の回転数とを等しくする
ことで、研磨パッド５の研磨面の半径方向に任意の位置
での相対的な周速度を均一にすることが可能となる。そ
の結果研磨パッド５の半径方向の研磨量を一定とするこ
とができる。
【００８９】また、第４の駆動手段１３によって研磨パ
ッド５が研磨パッドコンディショナー１６に押圧する圧
力は、0〜１kg/cm2の範囲である。
【００９０】研磨パッドコンディショナー１６と研磨パ
ッド５の回転のみならず第７の駆動手段１９による研磨
パッドコンディショナー１６の揺動もあわせて駆動させ
ることにより、より精度の高い研磨が可能となる。
【００９１】また本発明のコンディショニング装置と付
設する研磨装置は、上述したように研磨ヘッド６と被研
磨体保持手段４とを同方向に回転させる他にそれぞれの
逆方向に回転させてもよい。また、研磨ヘッド６と被研
磨体保持手段４とをそれぞれ回転させる他に例えば被研
磨体保持手段４を回転させずに研磨ヘッド６のみを回転
させることで被研磨体３を研磨してもよい。この場合被
研磨体保持手段４を回転させるための第２の駆動手段１
１を設けなくてもよい。またあるいは被研磨体保持手段
４を回転させて研磨ヘッド６を回転させなくてもよい。
【００９２】また本発明のコンディショニング装置は、
上述したように研磨ヘッド６と研磨パッドコンディショ
ナー保持手段１７とを同方向に回転させる他にそれぞれ
の逆方向に回転させてもよい。また、研磨ヘッド６と研
磨パッドコンディショナー保持手段１７とをそれぞれ回
転させる他に例えば研磨パッドコンディショナー保持手
段１７を回転させずに研磨ヘッド６のみを回転させるこ
とで研磨パッド５をコンディショニングしてもよい。こ
の場合研磨パッドコンディショナー保持手段１７を回転
させるための第６の駆動手段１８を設けなくてもよい。
またあるいは研磨パッドコンディショナー保持手段１７
を回転させて研磨ヘッド６を回転させなくてもよい。
【００９３】また本発明のコンディショニング装置と付
設する研磨装置は、被研磨体保持手段４に第５の駆動手
段１５を設けて被研磨体３を揺動させて研磨する形態の
他に、例えば研磨ヘッド６に第５の駆動手段１５を設け
てもよく、あるいは被研磨体保持手段４と研磨ヘッド６
のいずれにも揺動手段を設けてもよい。
【００９４】また本発明のコンディショニング装置は、
研磨パッドコンディショナー保持手段１７に第７の駆動
手段１９を設けて研磨パッドコンディショナー１６を揺
動させて研磨パッド５をコンディショニングする形態の
他に、例えば研磨ヘッド６に第７の駆動手段１９を設け
てもよく、あるいは研磨パッドコンディショナー保持手
段１７と研磨ヘッド６のいずれにも第７の駆動手段１９
を設けてもよい。
【００９５】また本発明のコンディショニング装置と付
設する研磨装置は、第１の駆動手段１０を被研磨体保持
手段４と研磨パッドコンディショナー保持手段１７に設
けることで被研磨体保持手段４と研磨パッドコンディシ
ョナー保持手段１７を移動させて研磨ヘッド６の鉛直方
向に移動出来る形態としてもよい。
【００９６】また本発明のコンディショニング装置と付
設する研磨装置は、研磨パッド５の回転数と被研磨体３
の回転数とがそれぞれ数１０ｒｐｍから数万ｒｐｍの範
囲で回転する際に、例えば数ｒｐｍ程度回転数を異なら
せることも好ましい。
【００９７】これは例えば格子状或いは同心円状、ある
いは放射状等の溝を研磨面に有した研磨パッドを用いて
被研磨体３を研磨する場合に特に効果的であり、研磨パ
ッド５の溝のパターン形状が被研磨面上に転写されるこ
とを防ぐことが出来る。
【００９８】また本発明のコンディショニング装置は、
研磨ヘッド６に不図示の公転駆動手段を設けて研磨パッ
ド５を自転且つ公転する形態にしても構わない。あるい
は不図示の公転駆動手段を研磨ヘッド６に設けるほかに
被研磨体保持手段４に設けて被研磨体保持手段を自転且
つ公転させてもよく、あるいは不図示の公転駆動手段を
研磨ヘッド６と被研磨体保持手段４の両方に設けてもよ
い。
【００９９】或いは研磨ヘッド６と被研磨体保持手段４
のいずれか一方のみに不図示の公転駆動手段を設けて、
他方を回転させない形態にしてもよい。
【０１００】また自転方向と公転方向は同方向あるいは
逆方向のどちらでもよいが、互いに逆向きとすることが
高精度の研磨が達成されるので好ましい。
【０１０１】また自転数と公転数はそれぞれ個別に設定
すればよいが、公転数と自転数とが同回転数あるいは数
ｒｐｍ程度わずかに異ならせることで高精度の研磨が出
来るので好ましい。
【０１０２】また本発明のコンディショニング装置は、
研磨パッドコンディショナー保持手段１７に不図示の公
転駆動手段を設けて研磨パッドコンディショナー１６を
自転且つ公転する形態にしても構わない。
【０１０３】あるいは不図示の公転駆動手段を研磨パッ
ドコンディショナー保持手段１７に設けるほかに研磨ヘ
ッド６に設けて研磨ヘッド６を自転且つ公転させてもよ
く、あるいは不図示の公転駆動手段を研磨パッドコンデ
ィショナー保持手段１７と研磨ヘッド６の両方に設けて
もよい。
【０１０４】或いは研磨ヘッド６と研磨パッドコンディ
ショナー保持手段１７のいずれか一方のみに不図示の公
転駆動手段を設けて、他方を回転させない形態にしても
よい。
【０１０５】また自転方向と公転方向は同方向あるいは
逆方向のどちらでもよいが、互いに逆向きとすることが
高精度のコンディショニングが達成されるので好まし
い。
【０１０６】また自転数と公転数はそれぞれ個別に設定
すればよいが、公転数と自転数とが同回転数あるいは数
ｒｐｍ程度わずかに異ならせることで、高精度のコンデ
ィショニングが出来るので好ましい。
【０１０７】また本発明のコンディショニング装置と付
設する研磨装置は、研磨ヘッド６が被研磨体保持手段４
に対して上方に配置される形態のほかに下方に配置され
てもよい。このとき研磨パッドコンディショナー保持手
段１７は研磨ヘッド６に対して上方に配置することが装
置の機動性を上げるという点で好ましい。
【０１０８】また本発明のコンディショニング装置は、
研磨ヘッド６に設けられた小孔９からコンディショニン
グ液を供給するほかに不図示のコンディショニング液供
給手段を設けて研磨パッド６の外部から研磨パッドコン
ディショナー１６を研磨パッド５の間に供給し、研磨パ
ッドに付着する研磨屑や砥粒等を積極的に排除すること
も好ましい。
【０１０９】また本発明のコンディショニング装置は、
研磨パッド５に液体を排出させるための穴を設ける以外
に研磨パッドとして液体を連通させうるような材料、例
えば布や大きな連通孔をもつ部材あるいは多孔質の部材
を使用してもよい。
【０１１０】また本発明に用いられる研磨剤としては、
材質が酸化マンガン、酸化シリコン、酸化セリウム、酸
化アルミニウム、酸化ゼオライト、酸化クロム、酸化
鉄、炭化シリコン、炭化ホウ素、カーボン、アンモニウ
ム塩等の、径が数ミリオーダーからサブミクロンオーダ
ーの範囲内で比較的均一である微粒子が、水酸化ナトリ
ウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶
液、イソシアヌル酸溶液、Br-CH3OH、イソプロピルアル
コール水溶液、塩酸水溶液、等の溶液中で分散している
研磨液が用いられるが、各微粒子と溶液との組み合わせ
は、目的に合わせて選択することが可能である。例え
ば、Si表面研磨においては、酸化シリコン、酸化セリウ
ム、アンモニウム塩、二酸化マンガン等の微粒子を上記
溶液に分散させた研磨剤が、また、SiO2表面研磨におい
ては、酸化シリコン微粒子を水酸化カリウム水溶液に分
散させた研磨剤が、また、Al表面基板においては、酸化
シリコン微粒子を過酸化水素を含むアンモニア水溶液に
分散させた研磨剤が好適である。又、本発明の精密機械
研磨装置によって研磨される被研磨体は、シリコン、ガ
リウムヒ素等の半導体ウエハー、あるいは、トランジス
タ等の半導体素子を構成する材料を少なくとも１つ含む
ウエハー、等を挙げることが出来る。又、その他の被研
磨体として、ＳＯＩ基板や、あるいは、ディスプレイ用
基板等も被研磨体として挙げることができる。又、被研
磨面を溶解出来る成分を有する液体も挙げることができ
るが、この成分とは、塩化鉄、塩化水素等の酸化作用の
ある成分であったり、被研磨面の金属成分をエッチング
させることが出来る。またこの成分として強アルカリ性
の成分を用いて被研磨面を加水分解してエッチングする
こともできる。
【０１１１】また本発明で用いられるコンディショニン
グ液としては、研磨時に使用するスラリーの溶媒と主成
分が同じものを好ましくもちいることができる。具体的
には水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、
アンモニア水溶液、イソシアヌル酸水溶液、Br-CH3OH、
塩酸水溶液、アルコール水溶液等の水溶液やあるいは純
水等を使用することが出来る。特にイソプロピルアルコ
ールを含む研磨剤乃至コンディショニング液の使用が被
研磨体を均一に研磨出来る点と、効果的にコンディショ
ニングできる点から好ましい。
【０１１２】また本発明のコンディショニング装置にお
いて、研磨パッドコンディショナーは荷重に対して変形
しにくい部材であることが好ましく、例えば樹脂或いは
セラミックス或いは金属等からなる部材が好ましい。ま
たコンディショニング面にコンディショニング効果を高
めるために例えば段差つまり微細な凹凸の高低差、およ
びピッチつまり微細な凹凸のとなりあう凸部間の距離、
ともに数マイクロメートルから数百マイクロメートル程
度の微細な凹凸が設けられる部材も好ましい。
【０１１３】図１０、図１１、図１２はそれぞれ本実施
形態で用いられる研磨パッドコンディショナー形状の例
である。図１０は第１の実施の形態で説明した研磨パッ
ドコンディショナー１６の一部である。この研磨パッド
コンディショナー１６は、ダイアモンド砥粒２０がウレ
タン等の基材２１のうち研磨パッドと当接する面の全面
で分散して保持されているものであり、図１１に示す研
磨パッドコンディショナー１６は複数のセラミクス製の
円筒形状ブロック（ピンと称する）２２を円板２３上に
配置したもの、あるいは図１２に示す研磨パッドコンデ
ィショナー１６は、ナイロンや金属からなるブラシ２４
を円板２３植毛したもの等である。
【０１１４】また本実施形態で研磨される被研磨体は、
半導体素子を形成する材料を有した半導体ウエハーある
いはＳＯＩ基板、ベアウエハー、等がある。またディス
プレイ等の矩形基板等も本発明で研磨される被研磨体で
ある。
【０１１５】また被研磨体の直径はいずれの大きさでも
よいが６インチ乃至８インチ乃至１２インチあるいはそ
れ以上でもよい。また本実施形態において研磨パッドの
径は被研磨体の径よりも小さくてもよい。
【０１１６】（第３の実施の形態）図１３は本発明の第
３の実施の形態に係る研磨装置のガイドリング２１を表
した模式図であり、上図は側面から表した模式図で、下
図は上方から表した模式図である。第３の実施の形態は
被研磨体が水平方向にずれることを防ぐためのガイドリ
ング２１の直径が研磨パッド５の直径よりも大きいこと
を特徴とする。またその他の点については第１および第
２の実施の形態と同じである。
【０１１７】ガイドリング２１は被研磨体３を保持する
ための空間を有しており、被研磨体３の中心Ｒが研磨パ
ッドの中心Ｓと異なる状態で被研磨体３を保持するよう
に設けられている。このとき前記空間の直径は被研磨体
３を保持することが出来る程度の直径である。そして被
研磨体３の中心Ｒと研磨パッド５の中心Ｓとの軸間の距
離と被研磨体３の半径との和が、研磨パッドの半径より
も小さくなるように位置決めされている。
【０１１８】また、被研磨体３と研磨パッド５とはそれ
ぞれ回転して研磨が行われるが、ガイドリング２１は回
転しない。
【０１１９】本実施の形態においてガイドリング２１は
研磨時に研磨パッド５の全面と接触する。このとき研磨
パッド５はほぼ全面が均一な圧力を受けるために、全面
が均一に変形しその厚みは全域で一様となる。その結果
研磨パッド５には大きなへこみは生じないのでコンディ
ショニングステーション２において研磨パッド５はより
効果的に全面均一にコンディショニングされる。
【０１２０】（実施例）本実施例では、本発明の第２の
実施の形態に係るコンディショニング装置を用いて研磨
パッドのコンディショニングを行い、そして被研磨体の
研磨を行った。
【０１２１】図１４は図４、図５にあらわした研磨パッ
ドコンディショニングステーション２によりコンディシ
ョニングされた研磨パッド５のパッドコンディショニン
グ率の分布を表わす。
【０１２２】また図１５は研磨パッドの輪郭と、図１４
のパッドＸ座標に示す各点Ｕ'Ｔ'Ｓ'Ｒ'Ｑ'ＰＱＲＳＴ
Ｕが研磨パッドにおいて位置をするところをあらわした
模式図である。
【０１２３】図１４においてＸ軸は図１５に示す研磨パ
ッド５の中心点Ｐからの半径方向に等間隔に位置する点
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ, Ｑ'，Ｒ',Ｓ'，Ｔ'，Ｕ'を示
し、Ｙ軸はパッドコンディショニング率を示す。
【０１２４】なおここでいうところのパッドコンディシ
ョニング率とは、研磨パッド５の中心点Ｐにおけるパッ
ドコンディショニング量を１００％とした研磨パッド５
の直径方向の任意の位置におけるパッドコンディショニ
ング量の百分率である。またパッドコンディショニング
量とは、研磨パッドコンディショナー１６によって単位
時間当たりに削り取られる研磨パッド５の量である。
【０１２５】測定には光学的手法を用い、非観察体の表
面を観察する。観察範囲は、Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ,
Ｑ'，Ｒ',Ｓ'，Ｔ'，Ｕ'の各点を中心におよそ直径２５
μｍの円領域、つまりおよそ４９０μｍ2の範囲であ
る。
【０１２６】このときの研磨パッド５の直径は３００ｍ
ｍで、研磨パッドコンディショナー１６の直径は３８０
ｍｍである。また研磨パッド５の中心軸と研磨パッドコ
ンディショナー１６の中心軸との軸間距離は２０ｍｍ
で、研磨パッド５は研磨パッドコンディショナー１６に
対して５０ｇ／ｃｍ2の圧力で当接する。また研磨パッ
ド５の回転数は１５０ｒｐｍで研磨パッドコンディショ
ナー１６の回転数は１４８ｒｐｍである。
【０１２７】そして図１４の線（ａ）は、本実施例の研
磨装置によってコンディショニングされた研磨パッドの
直径方向のコンディショニング率をあらわす。
【０１２８】また図１４の線（ｂ）は比較例として図１
８に示すコンディショニング装置を用いて研磨パッドが
揺動するコンディショニング手段によってコンディショ
ニングした際のコンディショニング率をあらわす。
【０１２９】図１４の線（ａ）が示すように本実施例の
研磨装置によってコンディショニングされた研磨パッド
５は、全面均一にコンディショニングされた。これに対
して比較例として図９に示すコンディショニング装置を
用いてコンディショニングした場合、パッドコンディシ
ョニング率は被研磨面上で不均一であり、特に研磨パッ
ドの外周部においてそのコンディショニング率が著しく
低下した。
【０１３０】また、研磨パッドコンディショニングステ
ーション２によってコンディショニングされた研磨パッ
ド５を用いて被研磨体３を研磨した際の被研磨体上の研
磨レートの分布を図１６に示す。
【０１３１】図１６においてＸ軸は図１７に示す被研磨
体３の中心点Ｑからの半径方向の距離を表し、Ｙ軸は研
磨レートを表す。図１７に示すように被研磨体３はオリ
フラ２０を有している。
【０１３２】研磨レートとは、単位時間当たりに被研磨
体が研磨される厚さのことである。
【０１３３】このときの研磨パッド５の直径は３００ｍ
ｍで、被研磨体３の直径は２００ｍｍである。また研磨
パッド５の中心軸と被研磨体３の中心軸との軸間距離は
４０ｍｍで、研磨パッド５は被研磨体３に対して３００
ｇ／ｃｍ２の圧力で当接する。また研磨パッド５の回転
数は３００ｒｐｍで被研磨体３の回転数は２９９ｒｐｍ
である。
【０１３４】線（ｃ）は研磨ステーション１によって図
１７に示す被研磨体３を研磨したときのＸ軸方向におけ
る研磨レートをあらわし、線（ｄ）はｗ軸方向における
研磨レートをあらわす。
【０１３５】研磨レートの測定には光学的手法を用い
た。観察範囲は、各座標における測定点を中心におよそ
直径２０μｍの円領域、つまりおよそ３１４μｍ2の範
囲である。
【０１３６】線（ｃ）が示すように研磨ステーション１
において被研磨体を研磨することで被研磨体の中心と外
周との間で研磨レートのばらつきを極めて少なくするこ
とが出来た。また線（ｄ）が示すように中心点Ｑとオリ
フラ部との間における研磨レートのばらつきを極めて少
なくすることが出来、オリフラ等を有した略円形形状の
被研磨体の全面を均一に研磨することが出来た。
【０１３７】また比較例として線（ｅ）を示す。線
（ｅ）は図１８に示す研磨装置を用いて被研磨体を研磨
した場合の研磨レートをあらわす。このとき研磨パッド
は、従来型のコンディショニング処理がなされたもの、
つまり線（ｂ）で示したパッドコンディショニング率の
ものを用いた。線（ｅ）が示すように従来型の研磨装置
を用いて被研磨体を研磨すると全面にわたって研磨レー
トが低く、また全面均一に研磨できなかった。
【０１３８】
【発明の効果】本発明は研磨パッドの面積よりも大きい
面積の研磨パッドコンディショナーを用いて研磨パッド
の全面を一度に高精度にコンディショニングできる。そ
の結果、処理速度が向上し、且つ歩留まりも向上するの
で製造コストを下げることができる。そしてコンディシ
ョニングされた研磨パッドによって被研磨体を全面均一
に研磨できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るコンディショ
ニング装置を模式的に表した図である。
【図２】研磨パッドと研磨パッドコンディショナーとを
模式的に表した図である。
【図３】当接する研磨パッドと研磨パッドコンディショ
ナーとを模式的に表した図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るコンディショ
ニングステーションと研磨ステーションを模式的に表し
た図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るコンディショ
ニングステーションと研磨ステーションを模式的に表し
た別の図である。
【図６】周速度の分布を模式的に表した図である。
【図７】当接する被研磨体と研磨パッドとを模式的に表
した図である。
【図８】へこんだ研磨パッドと研磨パッドコンディショ
ナーとを模式的に表した図である。
【図９】当接する研磨パッドと研磨パッドコンディショ
ナーとを模式的に表した図である。
【図１０】本発明の研磨パッドコンディショナーを拡大
して模式的に表した図である。
【図１１】本発明の別の研磨パッドコンディショナーを
模式的に表した図である。
【図１２】本発明の別の研磨パッドコンディショナーを
模式的に表した図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における研磨ヘッ
ドと被研磨体保持手段とを模式的に表した図である。
【図１４】研磨パッドのパッドコンディショニング率を
表したグラフである。
【図１５】図１４で示すＸ軸を研磨パッド上に表した模
式図である。
【図１６】被研磨体の研磨レートを表したグラフであ
る。
【図１７】図１６で示すＸ軸を被研磨体上に表した模式
図である。
【図１８】研磨装置を模式的に表した図である。
【図１９】別の研磨装置を模式的に表した図である。
【符号の説明】
１ 研磨ステーション ２ 研磨パッドコンディショニングステーション ３ 被研磨体 ４ 被研磨体保持手段 ５ 研磨パッド ６ 研磨ヘッド ７ ガイドリング ８ プラテン ９ 小孔 １０ 第１の駆動手段 １１ 第２の駆動手段 １２ 第３の駆動手段 １３ 第４の駆動手段 １４ 検出装置 １５ 第５の駆動手段 １６ 研磨パッドコンディショナー １７ 研磨パッドコンディショナー保持手段 １８ 第６の駆動手段 １９ 第７の駆動手段 ２０ ダイアモンド砥粒 ２１ 部材 ２２ 円筒形状ブロック ２３ 円板 ２４ ブラシ ２５ 凹部 １００ ウエハー ２００ 研磨パッド ３００ スラリー ４００ ウエハーチャック ５００ 研磨テーブル ６００ コンディショニング手段 ７００ ウエハーテーブル ８００ ウエハーチャック ９００ 研磨パッド

Claims (47)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 研磨パッドを保持するための研磨ヘッド
    と、前記研磨パッドより大なるコンディショニング面を
    有する研磨パッドコンディショナーを保持するための研
    磨パッドコンディショナー保持手段と、前記研磨パッド
    に保持された前記研磨パッドと前記研磨パッドコンディ
    ショナー保持手段に保持された前記研磨パッドコンディ
    ショナーとを当接させるための当接手段と、を有するこ
    とを特徴とするコンディショニング装置。
  2. 【請求項２】 前記研磨パッドコンディショナーの直径
    は、前記研磨パッドの直径より大きく前記研磨パッドの
    直径の２倍未満であることを特徴とする請求項１に記載
    のコンディショニング装置。
  3. 【請求項３】 前記研磨パッドの中心軸と前記研磨パッ
    ドコンディショナーの中心軸との間の距離と、前記研磨
    パッドの半径との和が前記研磨パッドコンディショナー
    の半径以下となるように位置決めできる手段が、前記研
    磨ヘッドと前記研磨パッドコンディショナー保持手段の
    少なくともいずれか一方に配置されていることを特徴と
    する請求項１記載のコンディショニング装置。
  4. 【請求項４】 前記研磨パッドの研磨面を検出する検出
    手段を有することを特徴とする請求項１記載のコンディ
    ショニング装置。
  5. 【請求項５】 前記研磨ヘッドと前記研磨パッドコンデ
    ィショナー保持手段のうち少なくともいずれか一方が揺
    動手段を有することを特徴とする請求項１記載のコンデ
    ィショニング装置。
  6. 【請求項６】 前記研磨ヘッドは前記研磨パッドを保持
    するための保持面に液体を排出するための小孔を有して
    いることを特徴とする請求項１記載のコンディショニン
    グ装置。
  7. 【請求項７】 前記研磨ヘッドと前記研磨パッドコンデ
    ィショナー保持手段とは同方向に回転することを特徴と
    する請求項１記載のコンディショニング装置。
  8. 【請求項８】 前記研磨ヘッドの回転数と前記研磨パッ
    ドコンディショナー保持手段の回転数とは同回転数であ
    ることを特徴とする請求項１記載のコンディショニング
    装置。
  9. 【請求項９】 前記研磨ヘッドの回転数と前記研磨パッ
    ドコンディショナー保持手段の回転数とは数ｒｐｍ異な
    ることを特徴とする請求項１記載のコンディショニング
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記研磨パッドは弾性部材であること
    を特徴とする請求項１記載のコンディショニング装置
  11. 【請求項１１】 前記研磨パッドが研磨する被研磨体を
    保持するための被研磨体保持手段を有することを特徴と
    する請求項１記載のコンディショニング装置。
  12. 【請求項１２】 前記研磨パッドの研磨面よりも小さい
    被研磨面を有する被研磨体を保持するための被研磨体保
    持手段を有することを特徴とする請求項１記載のコンデ
    ィショニング装置。
  13. 【請求項１３】 前記研磨パッドの直径は前記被研磨体
    の直径より大きく前記被研磨体の直径の２倍未満である
    ことを特徴とする請求項１２記載のコンディショニング
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記研磨パッドの中心軸と前記被研磨
    体の中心軸との間の距離と、前記被研磨体の半径との和
    が前記研磨パッドの半径以下となるように位置決め出来
    る手段が、前記研磨ヘッドあるいは前記被研磨体保持手
    段の少なくともいずれか一方に配置されていることを特
    徴とする請求項１２記載のコンディショニング装置。
  15. 【請求項１５】 前記被研磨体の被研磨面を検出する検
    出手段を有することを特徴とする請求項１１記載のコン
    ディショニング装置。
  16. 【請求項１６】 前記研磨ヘッドと前記被研磨体保持手
    段のうち少なくともいずれか一方が揺動手段を有するこ
    とを特徴とする請求項１１記載のコンディショニング装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記研磨ヘッドと前記被研磨体保持手
    段は同方向に回転可能であることを特徴とする請求項１
    １記載のコンディショニング装置。
  18. 【請求項１８】 前記研磨ヘッドの回転数と前記被研磨
    体保持手段の回転数とは同回転数で回転可能であること
    を特徴とする請求項１１記載のコンディショニング装
    置。
  19. 【請求項１９】 前記研磨ヘッドの回転数と前記被研磨
    体保持手段の回転数とは数ｒｐｍ異なることを特徴とす
    る請求項１１記載のコンディショニング装置。
  20. 【請求項２０】 前記被研磨体保持手段は前記被研磨体
    の前記被研磨面を上向きに保持することを特徴とする請
    求項１１記載のコンディショニング装置。
  21. 【請求項２１】 前記被研磨体保持手段は前記被研磨体
    の周囲を囲み且つ前記研磨パッドの直径よりも大きい外
    周直径を有するガイドリングを保持することを特徴とす
    る請求項１２記載のコンディショニング装置。
  22. 【請求項２２】 前記ガイドリングは自転しないで固設
    されていることを特徴とする請求項２１記載のコンディ
    ショニング装置。
  23. 【請求項２３】 研磨パッドよりも大きな面を有する研
    磨パッドコンディショナーと、 研磨パッドとを当接させることで、 研磨パッドをコンディショニングすることを特徴とする
    コンディショニング方法。
  24. 【請求項２４】 前記研磨パッドコンディショナーの直
    径は、前記研磨パッドの直径より大きく前記研磨パッド
    の直径の２倍未満であることを特徴とする請求項２３に
    記載のコンディショニング方法。
  25. 【請求項２５】 前記研磨パッドの中心軸と前記研磨パ
    ッドコンディショナーの中心軸との間の距離と、前記研
    磨パッドの半径との和を前記研磨パッドコンディショナ
    ーの半径以下とした状態で前記研磨パッドのコンディシ
    ョニングを行うことを特徴とする請求項２３記載のコン
    ディショニング方法。
  26. 【請求項２６】 検出手段により前記研磨パッドの研磨
    面のコンディショニング状態を検出する工程を有するこ
    とを特徴とする請求項２３記載のコンディショニング方
    法。
  27. 【請求項２７】 前記研磨ヘッドと前記研磨パッドコン
    ディショナー保持手段のうち少なくともいずれか一方に
    設けられた揺動手段により、揺動しながら前記研磨パッ
    ドをコンディショニングすることを特徴とする請求項２
    ３記載のコンディショニング方法。
  28. 【請求項２８】 前記研磨ヘッドに設けられた小孔から
    液体を排出して前記研磨パッドの研磨面をコンディショ
    ニングすることを特徴とする請求項２３記載のコンディ
    ショニング方法。
  29. 【請求項２９】 前記研磨ヘッドと前記研磨パッドコン
    ディショナー保持手段は同方向に回転することを特徴と
    する請求項２３記載のコンディショニング方法。
  30. 【請求項３０】 前記研磨ヘッドの回転数と前記研磨パ
    ッドコンディショナー保持手段の回転数とは同回転数で
    あることを特徴とする請求項２３記載のコンディショニ
    ング方法。
  31. 【請求項３１】 前記研磨ヘッドの回転数と前記研磨パ
    ッドコンディショナー保持手段の回転数とは数ｒｐｍ異
    なることを特徴とする請求項２３記載のコンディショニ
    ング方法。
  32. 【請求項３２】 前記研磨パッドは弾性部材であること
    を特徴とする請求項２３記載のコンディショニング方
    法。
  33. 【請求項３３】 前記研磨パッドが被研磨体を研磨する
    工程を含むことを特徴とする請求項２３記載のコンディ
    ショニング方法。
  34. 【請求項３４】 前記研磨パッドが前記研磨パッドの前
    記研磨面よりも小さい被研磨面を有する被研磨体を研磨
    する工程を含むことを特徴とする請求項２３記載のコン
    ディショニング方法。
  35. 【請求項３５】 前記研磨パッドの直径は前記被研磨体
    の直径よりも大きく前記被研磨体の直径の２倍未満であ
    ることを特徴とする請求項３４記載のコンディショニン
    グ方法。
  36. 【請求項３６】 前記研磨パッドの中心軸と前記被研磨
    体の中心軸との間の距離と、前記被研磨体の半径との和
    を前記研磨パッドの半径以下とした状態で研磨を行うこ
    とを特徴とする請求項３４記載のコンディショニング方
    法。
  37. 【請求項３７】 検出手段により前記被研磨体の被研磨
    面の研磨状態を検出する工程を有することを特徴とする
    請求項３３記載のコンディショニング方法。
  38. 【請求項３８】 前記研磨ヘッドと前記被研磨体保持手
    段のうち少なくともいずれか一方に設けられた揺動手段
    により、揺動しながら前記被研磨体を研磨することを特
    徴とする請求項３３記載のコンディショニング方法。
  39. 【請求項３９】 前記研磨ヘッドに設けられた小孔から
    液体を排出して前記被研磨体の前記被研磨面を研磨する
    ことを特徴とする請求項３３記載のコンディショニング
    方法。
  40. 【請求項４０】 前記研磨ヘッドと前記被研磨体保持手
    段は同方向に回転することを特徴とする請求項３３記載
    のコンディショニング方法。
  41. 【請求項４１】 前記研磨ヘッドの回転数と前記被研磨
    体保持手段の回転数とは同回転数であることを特徴とす
    る請求項３３記載のコンディショニング方法。
  42. 【請求項４２】 前記研磨ヘッドの回転数と前記被研磨
    体保持手段の回転数とは数ｒｐｍ異なることを特徴とす
    る請求項３３記載のコンディショニング方法。
  43. 【請求項４３】 前記被研磨体保持手段は前記被研磨体
    の前記被研磨面を上向きに保持することを特徴とする請
    求項３３記載のコンディショニング方法。
  44. 【請求項４４】 前記被研磨体の周囲を囲み且つ前記研
    磨パッドの直径よりも大きい外周直径を有するガイドリ
    ングが前記被研磨体保持手段に設けられることを特徴と
    する請求項３４記載のコンディショニング方法。
  45. 【請求項４５】 前記ガイドリングは研磨時に回転しな
    いことを特徴とする請求項４４記載のコンディショニン
    グ方法。
  46. 【請求項４６】 前記被研磨体は、被研磨面に半導体素
    子を構成する材料が形成されている基板であることを特
    徴とする請求項３３に記載のコンディショニング方法。
  47. 【請求項４７】 研磨ヘッドと、 前記研磨ヘッドの面よりも大きな面を有する研磨パッド
    コンディショナー保持手段と、を有するコンディショニ
    ング装置。
JP17847899A 1998-07-06 1999-06-24 コンディショニング装置及びコンディショニング方法 Pending JP2000079551A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17847899A JP2000079551A (ja) 1998-07-06 1999-06-24 コンディショニング装置及びコンディショニング方法
US09/348,657 US6270396B1 (en) 1998-07-06 1999-07-06 Conditioning apparatus and conditioning method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19030198 1998-07-06
JP10-190301 1998-07-06
JP17847899A JP2000079551A (ja) 1998-07-06 1999-06-24 コンディショニング装置及びコンディショニング方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000079551A true JP2000079551A (ja) 2000-03-21

Family

ID=26498654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17847899A Pending JP2000079551A (ja) 1998-07-06 1999-06-24 コンディショニング装置及びコンディショニング方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6270396B1 (ja)
JP (1) JP2000079551A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7354337B2 (en) 2005-08-30 2008-04-08 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Pad conditioner, pad conditioning method, and polishing apparatus
CN106938431A (zh) * 2017-03-11 2017-07-11 刘页发 全自动陶瓷素坯抛光机
CN109277940A (zh) * 2017-07-20 2019-01-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4030247B2 (ja) * 1999-05-17 2008-01-09 株式会社荏原製作所 ドレッシング装置及びポリッシング装置
US6579797B1 (en) * 2000-01-25 2003-06-17 Agere Systems Inc. Cleaning brush conditioning apparatus
US6872329B2 (en) 2000-07-28 2005-03-29 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing composition and process
WO2002028598A1 (en) * 2000-10-02 2002-04-11 Rodel Holdings, Inc. Method for conditioning polishing pads
AU2003218477A1 (en) * 2002-04-02 2003-10-20 Rodel Holdings, Inc. Composite conditioning tool
US6899592B1 (en) * 2002-07-12 2005-05-31 Ebara Corporation Polishing apparatus and dressing method for polishing tool
TWI286963B (en) * 2004-03-10 2007-09-21 Read Co Ltd Dresser for polishing cloth and method for manufacturing thereof
US7097542B2 (en) * 2004-07-26 2006-08-29 Intel Corporation Method and apparatus for conditioning a polishing pad
JP2006159317A (ja) * 2004-12-03 2006-06-22 Asahi Sunac Corp 研磨パッドのドレッシング方法
JP4936040B2 (ja) * 2005-08-26 2012-05-23 株式会社東京精密 パッドドレッシング方法
US20080020682A1 (en) * 2006-07-21 2008-01-24 Applied Materilas, Inc. Method for conditioning a polishing pad
JP5896625B2 (ja) 2011-06-02 2016-03-30 株式会社荏原製作所 研磨装置に使用される研磨パッドの研磨面を監視する方法および装置
US9802293B1 (en) * 2016-09-29 2017-10-31 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method to shape the surface of chemical mechanical polishing pads
US20180085891A1 (en) * 2016-09-29 2018-03-29 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Apparatus for shaping the surface of chemical mechanical polishing pads

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2541912A (en) * 1947-06-18 1951-02-13 Western Electric Co Method for conditioning rotatable grinding wheels
US5216843A (en) * 1992-09-24 1993-06-08 Intel Corporation Polishing pad conditioning apparatus for wafer planarization process
JP3264589B2 (ja) * 1994-09-07 2002-03-11 東芝機械株式会社 研磨装置
JPH08168953A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Ebara Corp ドレッシング装置
US5569062A (en) * 1995-07-03 1996-10-29 Speedfam Corporation Polishing pad conditioning
US5958794A (en) * 1995-09-22 1999-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer
US5961372A (en) * 1995-12-05 1999-10-05 Applied Materials, Inc. Substrate belt polisher
US5890951A (en) * 1996-04-15 1999-04-06 Lsi Logic Corporation Utility wafer for chemical-mechanical planarization
TW355153B (en) * 1996-05-21 1999-04-01 Toshiba Machine Co Ltd A method for leveling abrasive cloth and device for the same
US5807167A (en) * 1996-09-27 1998-09-15 Walsh; George F. Foam pad resurfacer
US5885147A (en) * 1997-05-12 1999-03-23 Integrated Process Equipment Corp. Apparatus for conditioning polishing pads
JPH1110530A (ja) * 1997-06-25 1999-01-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd 両面研磨用キャリア
US5827112A (en) * 1997-12-15 1998-10-27 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for grinding wafers

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7354337B2 (en) 2005-08-30 2008-04-08 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Pad conditioner, pad conditioning method, and polishing apparatus
US7731569B2 (en) 2005-08-30 2010-06-08 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Pad conditioner, pad conditioning method, and polishing apparatus
KR101283001B1 (ko) * 2005-08-30 2013-07-05 가부시키가이샤 도교 세이미쓰 패드 컨디셔너, 패드 컨디셔닝 방법, 및 폴리싱 장치
CN106938431A (zh) * 2017-03-11 2017-07-11 刘页发 全自动陶瓷素坯抛光机
CN109277940A (zh) * 2017-07-20 2019-01-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法
CN109277940B (zh) * 2017-07-20 2021-02-26 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6270396B1 (en) 2001-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000079551A (ja) コンディショニング装置及びコンディショニング方法
JPH10329015A (ja) 研磨装置および研磨方法
KR100574323B1 (ko) 반도체장치의 제조방법 및 가공장치
US6390903B1 (en) Precise polishing apparatus and method
US6645053B1 (en) Polishing apparatus
US6547651B1 (en) Subaperture chemical mechanical planarization with polishing pad conditioning
JP2009260142A (ja) ウェハ研磨装置及びウェハ研磨方法
KR101658250B1 (ko) 기판 이면 연마 장치, 기판 이면 연마 시스템 및 기판 이면 연마 방법 및 기판 이면 연마 프로그램을 기록한 기록 매체
JP2004518540A (ja) 化学的機械的平面化用の球形ドライブアセンブリ
JP6345988B2 (ja) 基板処理装置
JPH10180622A (ja) 精密研磨装置及び方法
US20030022606A1 (en) Ultrasonic conditioning device cleaner for chemical mechanical polishing systems
JP2003188125A (ja) ポリッシング装置
JPH10264011A (ja) 精密研磨装置及び方法
JPH07299738A (ja) ウエハ研磨装置
JP2012135857A (ja) 研削装置および両面研磨装置
JP5257752B2 (ja) 研磨パッドのドレッシング方法
JP3427670B2 (ja) 研磨装置および研磨方法
JP2000288908A (ja) 研磨装置及び研磨方法
JPH11114792A (ja) 研磨装置
JPH1126405A (ja) 研磨装置
EP0769350A1 (en) Method and apparatus for dressing polishing cloth
JP4189325B2 (ja) 研磨装置
KR100436825B1 (ko) 연마장치 및 그 장치를 사용한 반도체제조방법
JP2005040916A (ja) ポリッシング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030902