JP2002154048A

JP2002154048A - ドレッシング装置及びポリッシング装置

Info

Publication number: JP2002154048A
Application number: JP2000350820A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Togawa; 哲二戸川; Osamu Nabeya; 治鍋谷
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-05-28
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: JP3768399B2; US6607427B2; US20020086623A1

Abstract

(57)【要約】【目的】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。【構成】被研磨物Ｗに摺動して被研磨物Ｗを研磨する
研磨テーブル３５の研磨面３５ａをドレッシングするド
レッシング装置５０において、研磨面３５ａ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５１を有
し、ドレッサ５１のドレッシング面５１ａを研磨面３５
ａに接触する平坦面５１ａ−１と、平坦面５１ａ−１か
ら研磨面３５ａとは離間する方向に傾斜したテーパ面５
１ａ−２，５１ａ−３又は平坦面５１ａ−１から研磨面
３５ａとは離間する方向に延びる曲面に形成した。

Description

【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（ＳｉＯ_２）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１
７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１
０２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。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、請求項１乃至１３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７，８，９，１
０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１
１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３
４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３
４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３
４，３５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２
８’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２
７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５
１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１
５９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３
５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３
５ａ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ｄ_２＋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５
１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３
５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−２，５
１ａ−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５
１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５
８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６
８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６
０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５
１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５
４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５
１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１
２（ｂ）に示すように、ドレッサ５１が研磨テーブル３
５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，３
５ｅ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５
１のドレッシング面と研磨テーブル３５上の研磨面３５
ａ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２１
４と仕上げ用研磨面２１５との間には、ガイドレール２
１１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２２１
ａ，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２
２１ａ，２２１ｂ及びそれに設けたドレッシング面２２
２ａ，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２２１
ａ，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２
２１ａ，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，２２３
ｂ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２１４，２１
５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２１４，２
１５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２１４，２１
５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２２２
ａ，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２１
４，２１５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２１
４，２１５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，２
２１ｂ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２
２２ａ，２２２ｂの長手方向の長さを研磨テーブル２１
２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２
２１ａ，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２
１２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２１
４，２１５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３０
０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

Claims

【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、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
請求項１又は２記載のドレッシング装置。
【請求項４】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
ドレッシング装置。
【請求項７】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ドレッシン
グ装置。
【請求項８】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
とを特徴とするドレッシング装置。
【請求項９】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、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
請求項７又は８記載のドレッシング装置。
【請求項１０】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７又は８記載のドレッシング
装置。
【請求項１１】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請求項
７又は８記載のドレッシング装置。
【請求項１２】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請求項７又は８記載のドレッシ
ング装置。
【請求項１３】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１２のいずれか１項に記載のドレッシング装
置。
【請求項１４】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１３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。