JP2008229820A - Ｃｍｐ加工用のドレッサ及びｃｍｐ加工装置並びにｃｍｐ加工用の研磨パッドのドレッシング処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレッシング処理によって十分な毛羽立ちを可能とし、かつ研磨パッドに対する研削能力を長期間に渡って保持することが可能なＣＭＰ加工用加工用のドレッサを提供する。
【解決手段】ＣＭＰ加工装置に備えられた研磨パッドをドレッシング処理するために用いられるドレッサ４であって、研磨パッドに対向する略円形の支持面４ｂと、支持面４ｂの中央部４ｃからほぼ放射状に延びる３以上の帯状の砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈと、隣り合う砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ同士によって挟まれたほぼ扇形の領域Ｍにあって、いずれか一方の砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈと平行に並んで配置される複数の砥粒保持平行部４２と、扇形の領域Ｍにあって、一方の砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び前記複数の砥粒保持平行部４２の間にそれぞれ設けられた帯状の砥粒非保持部４３と、を具備してなることを特徴とするＣＭＰ加工用のドレッサ４を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＣＭＰ加工用のドレッサ及びＣＭＰ加工装置並びにＣＭＰ加工用の研磨パッドのドレッシング処理方法に関するものであって、研磨パッドの毛羽立ち性を向上してスラリーの保持性を高める技術に関するものである。

半導体ウェハの製造工程で使用される半導体製造装置の一例として、半導体ウェハの表面に形成された被研磨膜である層間絶縁膜や金属膜を研磨する化学的機械研磨装置いわゆるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing)加工装置が用いられている。

ＣＭＰ加工装置は、供給されたスラリー（研磨剤を含む研磨液）と被研磨膜とにおいて化学的結合（化学反応）を起こさせ、これに機械的な荷重を加えることによって被研磨膜を除去して研磨を行うものであり、被研磨膜の平坦化に用いられることが多い。すなわち、ＣＭＰ加工装置は、化学反応作用と機械研磨作用とを利用して半導体ウェハの表面に形成された被研磨膜を研磨し、この被研磨膜を平坦化するものである。

このようなＣＭＰ加工装置により半導体ウェハを研磨する場合、研磨パッドとしては一定の弾性率、繊維形状、形状パターンを持ったポリウレタン製の研磨パッドが使用される。ところで、ＣＭＰ加工工程において、安定した加工性能を維持するためには、研磨パッド表面の定期的な修正が必要であり、ドレッサを使用してＣＭＰ加工と同時に、または定期的に研磨布表面の劣化層を除去するとともに、適正な面状態を得るようにしている。このドレッサとしては、従来、ダイヤモンド砥粒などを母材に固着したドレッサが使用されている。例えば、下記特許文献１には、ダイヤモンド砥粒が結合材によって台金表面に固着されたポリッシングパッドの修正治具（ドレッサ）が開示されている。

図８に、特許文献１に記載されたドレッサの底面模式図を示す。図８に示すように、従来のドレッサ２０１は、ステンレス製の円板状台金２０２と、この円板状台金２０２の外周側に設けられた砥粒保持部２０３とから概略構成されている。砥粒保持部２０３は、円板状台金２０２の外周辺に沿って略円環状に形成されている。また、円板状台金２０２には、円板状台金の中央部２０２ａと、この中央部２０２ａから放射状に延びる放射部２０２ｂからなる砥粒非保持部２０４が設けられており、砥粒非保持部２０４を構成する放射部２０２ｂによって砥粒保持部２０３がブロック状に分断されている。分断された砥粒保持部（以下、分断砥粒部２０３ａという）は、円板状台金の表面に形成されたニッケルメッキからなる結合材と、結合材によって固着されたダイヤモンド砥粒とから構成されている。

図９には、ドレッシング前の研磨パッド３０１の表面状態の断面模式図を示す。図９に示す研磨パッド３０１は、半導体ウェハのＣＭＰ加工が終了した状態であって、研磨パッド表面の劣化層Ｒを除去していない状態、即ちドレッシング処理前の状態を示している。図９に示す研磨パッド３０１は、その表面である研磨面３０１ａが少なくとも発泡性ポリウレタンから構成されている。研磨面３０１ａには、前回のドレッシング処理によって形成された毛羽Ｋが残存している。また、研磨面３０１ａには、発泡性ポリウレタンの発泡部が開口しているが、この発泡部には、研磨剤や研磨屑等の残査物Ｎが充填された状態になっている。

このような研磨パッド３０１に対して、図８に示すドレッサを用いて、図９の点線で示すドレッシング完了面が露出するまで劣化層を除去するドレッシング処理を行うと、図１０に示すような研磨面３０１ｂが新たに形成される。図１０に示す研磨面３０１ｂには、新たな毛羽Ｋが形成されるとともに、発泡性ポリウレタンの発泡部Ｈが新たに開口されている。研磨面３０１ｂに形成された毛羽Ｋは、発泡性ポリウレタンがドレッサ２０１で研削されたことにより形成された研削屑が、研磨パッド３０１から未分離の状態で残存したものである。この毛羽Ｋの残存量が多いほど、ＣＭＰ加工時に研磨パッド上に供給されるスラリーの保持能力が高くなり、ＣＭＰ加工時の研磨レートが高くなる。
特開２００３−３９３３２２号公報

上述のように、ＣＭＰ加工における研磨レートは、研磨パッドの表面状態（毛羽立ち）に依存する。即ち、研磨面における毛羽立ちが多いほどスラリーの保持能力が高くなって研磨レートが向上する。スラリーの保持能力は、ドレッシング処理後の研磨面において毛羽立ちが多いほど、また、その毛羽立ち方向が乱雑であるほど高くなるが、研磨パッドに対するドレッサの押圧力（以下、ドレッサ圧力という）が高過ぎると毛羽立ちをつぶしてしまうため、逆効果となる。

図８に示す従来のドレッサは、ダイヤモンド砥粒の固定エリアである分断砥粒部２０３ａがブロック状に形成されているため、ドレッシング処理の際には研磨パッドに対して常時ドレッサ圧力が印加され、研磨パッド上の毛羽Ｋが潰され易いという問題がある。
また、ドレッサの継続的な使用によって、その底面に固定されたダイヤモンド砥粒のエッジが徐々に鈍化し、研磨パッドの切削能力が低下するという問題もある。この場合、ドレッサ圧力を高めれば研磨パッドの切削能力はある程度改善されるが、ドレッサ圧力の上昇は上述のように毛羽立ち保持性とトレードオフの関係にあるため、毛羽立ちと研削能力の向上の両立が難しく、結果的に研磨パッドの切削能力の長寿命化が図れないという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ドレッシング処理によって十分な毛羽立ちを可能とし、かつ研磨パッドに対する研削能力を長期間に渡って保持することが可能なＣＭＰ加工用加工用のドレッサ及びこのドレッサを備えたＣＭＰ加工装置並びに研磨パッドのドレッシング処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のＣＭＰ加工用のドレッサは、ＣＭＰ加工装置に備えられた研磨パッドをドレッシング処理するために用いられるドレッサであって、前記研磨パッドに対向する略円形の支持面と、前記支持面の中央部からほぼ放射状に延びる３以上の帯状の砥粒保持部と、隣り合う砥粒保持部同士によって挟まれたほぼ扇形の領域にあって、いずれか一方の前記砥粒保持部と平行に並んで配置される複数の砥粒保持平行部と、前記扇形の領域にあって、前記一方の砥粒保持部及び前記複数の砥粒保持平行部の間にそれぞれ設けられた帯状の砥粒非保持部と、を具備してなることを特徴とする。
また、本発明のＣＭＰ加工用のドレッサにおいては、前記複数の砥粒保持平行部が、前記一方の砥粒保持部から離れるに従ってその長さが順次短く形成されていることが好ましい。
更に、本発明のＣＭＰ加工用のドレッサにおいては、前記砥粒保持部が、前記支持面の中央部において相互に同一の角度をもって交差するように配置されていることが好ましい。
更にまた、本発明のＣＭＰ加工用のドレッサにおいては、前記砥粒保持部及び前記砥粒保持平行部が、前記支持面上に形成された結合材層と、前記結合材層によって保持された砥粒とから構成されることが好ましい。

次に、本発明のＣＭＰ加工装置は、先の何れかに記載のＣＭＰ加工用ドレッサが備えられていることを特徴とする。
また、本発明のＣＭＰ加工用の研磨パッドのドレッシング処理方法は、先の何れかに記載のＣＭＰ加工用ドレッサを用いて、ＣＭＰ加工装置に備えられる研磨パッドをドレッシング処理することを特徴とする。

上記のＣＭＰ加工用のドレッサによれば、扇形の領域において、砥粒保持部及び複数の砥粒保持平行部が相互に平行に配置されているため、各砥粒保持平行部が、円形の支持面の放射方向と非平行に配置されることになる。これにより、砥粒保持平行部の間隔が放射状に広がることがなく相互に一定に保たれるので、ドレッサの全面において均一な研磨レートを確保することが可能になる。
また、砥粒保持平行部の間隔が相互に一定に保たれることで、帯状の砥粒非保持部も同様に等間隔に保たれる。このため研磨パッドの表面においてドレッサを回転させることで、砥粒保持平行部と砥粒非保持部とが研磨パッド上で交互に摺動することになる。これにより、砥粒保持平行部の摺動によって研磨パッドの表面に形成される毛羽が、常に砥粒保持平行部によって押圧力を受けることがなく、砥粒非保持部が当たるときには押圧力が緩和される。これにより、研磨パッドに形成された毛羽が、研磨パッド表面から分断されたり潰されたりすることがなく、研磨パッド表面における毛羽立ちを多くすることができる。なお、毛羽とは、研磨パッドの切削屑が研磨パッドから分離せずにその表面に残留したものである。
更に、隣接する扇形の領域間での砥粒保持平行部の配置方向が相互に非平行になるので、研磨パッドの表面においてドレッサを回転させることによって、研磨パッドにおける毛羽立ちの方向をランダムな方向に配向させることができる。
このように、本発明のドレッサによってドレッシング処理された研磨パッドは、研磨パッド表面における毛羽立ちが多くなり、かつ毛羽立ちの方向が乱雑になるので、研磨パッドのスラリー保持能力を高めることができる。
更にまた、本発明のドレッサは、その回転方向に特に制限がなく、右回転、左回転のいずれの方向にも回転可能なので、砥粒保持部に保持される砥粒のエッジが偏って鈍化することがなく、ドレッサの研削能力を長期間に渡って保持することができる。

また、上記のＣＭＰ加工用のドレッサによれば、複数の砥粒保持平行部が、一方の砥粒保持部から離れるに従ってその長さが順次短く形成されるので、研磨パッドにおける毛羽立ちの方向をよりランダムな方向に配向させることができ、研磨パッドのスラリー保持能力を更に高めることができる。
更に、上記のＣＭＰ加工用のドレッサによれば、砥粒保持部が、支持面の中央部において相互に同一の角度をもって交差するように配置されているので、砥粒保持部同士によって挟まれた複数の扇形の領域をほぼ同じ形にすることができ、これにより、ドレッサの全面において均一な研磨レートを確保することができる。
更にまた、上記のＣＭＰ加工用のドレッサによれば、砥粒保持部及び砥粒保持平行部が、結合材層とこの結合材層によって保持された砥粒とから構成されるので、砥粒保持部及び砥粒保持平行部が砥粒を保持する分だけ研磨パッド側に突出する一方、砥粒非保持部は砥粒保持部及び砥粒保持平行部よりも後退することになる。これにより、研磨パッドの毛羽に対する押圧力が、砥粒非保持部が当たるときに確実に緩和され、研磨パッド表面からの毛羽の分断が防止され、毛羽立ちをより多くすることができる。

また、上記のＣＭＰ加工装置によれば、上記のドレッサを備えており、研磨パッドをこのドレッサによってドレッシング処理するように構成されているので、研磨パッド表面における毛羽立ちを多くし、かつ毛羽立ちの方向を乱雑することができ、これにより研磨パッドのスラリー保持能力が高められ、被研磨物に対する研磨能力を向上させることができる。
更に、上記のドレッシング処理方法によれば、研磨パッド表面における毛羽立ちを多くし、かつ毛羽立ちの方向を乱雑することができ、これにより研磨パッドのスラリー保持能力が高められ、被研磨物に対する研磨能力を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、ドレッシング処理によって十分な毛羽立ちを可能とし、かつ研磨パッドに対する研削能力を長期間に渡って保持することが可能なＣＭＰ加工用加工用のドレッサ及びこれを備えたＣＭＰ加工装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本実施形態では、ＣＭＰ加工装置を半導体製造装置として適用した例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は、本実施形態のＣＭＰ加工装置の一例を示す断面模式図であり、図２は、図１に示すＣＭＰ加工装置に備えられたドレッサの一例を示す底面模式図であり、図３は、図２のＡ−Ａ’線に対応する断面模式図である。尚、以下の説明において参照する図面は、ＣＭＰ加工装置及びドレッサを説明する図面であり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の装置の寸法関係とは異なっている。

図１に示すＣＭＰ加工装置１は、半導体ウェハに形成された層間絶縁膜等の酸化膜や、配線等の金属層をＣＭＰ加工によって平坦化処理するものであり、研磨パッド２と、ウェハ保持ヘッド３と、本発明に係るＣＭＰ加工用のドレッサ４とから概略構成されている。このＣＭＰ加工装置１は、半導体ウェハが１枚ずつ供給されて処理される枚様式のＣＭＰ加工装置１である。

研磨パッド２は、少なくともその研磨面２ａが例えばポリウレタンから構成される円盤状の部材であり、金属製の定盤２ｂの表面にポリウレタンからなる研磨布が貼り付けられて構成されている。定盤２ｂの下側には回転軸２ｃが取り付けられている。この回転軸２ｃには図示略の回転駆動手段が連結されており、回転駆動手段によって研磨パッド２自体を例えば３０ｒｐｍの回転速度で回転できるように構成されている。
また、研磨面２ａのほぼ中央には、研磨面２ａ上にスラリーを供給する図示略の供給ノズルが配置されている。スラリーは、例えばシリカ系の研磨剤が分散液に分散されてなるものであり、例えば３００ｍｌ／分の流量で研磨面２ａ上に供給される。回転する研磨面２ａ上に供給されたスラリーは、遠心力によって研磨面２ａの全面に広げられる。

次に、ウェハ保持ヘッド３は、ヘッド本体３１と、ヘッド本体３１の研磨面２ａ側に取り付けられたリテーナリング３２と、リテーナリング３２の貫通部３２ａに配置されたメンブランシート３３と、リテーナリング３２の貫通部３２ａに配置されてメンブランシート３３に当接する周辺加圧部３４と、から概略構成されている。被研磨対象である半導体ウェハＷは、メンブランシート３３の研磨面２ａ側に吸着保持されている。

また、ヘッド本体３１の研磨面２ａと反対側には、ウェハ保持ヘッド３と図示略のヘッド駆動部とを接続する接続部３５が取り付けられている。ウェハ保持ヘッド３は、ヘッド駆動部によって研磨パッド２の研磨面２ａに付勢されつつ、例えば２９ｒｐｍの回転速度で回転駆動されるとともに研磨パッド２の半径方向に沿って揺動駆動される。

ヘッド本体３１は、金属製の筐体であって、リテーナリング３２を保持すると共に、その自重によって半導体ウェハＷに対して押圧力を付与している。また、リテーナリング３２は、ポリフェニレンスルフィド（Polyphenylene Sulfide）あるいはポリエーテルエーテルケトン（Polyetheretherketone）等の耐薬品性、耐摩耗性に優れた高分子材料から構成されている。

リテーナリング３２の貫通部３２ａには、その厚み方向の中ほどに、例えばネオプレンゴムからなるメンブランシート３３が取り付けられている。このメンブランシート３３によって貫通部３２ａが２つに分断されている。メンブランシート３３によって分断される貫通部３２ａのうち、研磨面２ａ側の空間は半導体ウェハＷが保持される保持部３６とされ、一方、メンブランシート３３とヘッド本体３１とによって挟まれる空間は加圧室３７とされている。この加圧室３７には、外部から加圧用の高圧空気を導入する図示略の配管が取り付けられており、加圧室３７内の圧力を自在に調整できるようになっている。メンブランシート３３は、ネオプレンゴム等の弾性部材で構成されるため、加圧室３７内の圧力の上昇に伴ってメンブランシート３３自体が研磨面２ａ側に付勢され、このメンブランシート３３に押された半導体ウェハＷが研磨面２ａに押し付けられるようになっている。

また、メンブランシート３３の加圧室３７側の面には、周辺加圧部３４が載置されている。この周辺加圧部３４は、高分子材料からなる円環状の中空チューブであり、半導体ウェハＷの外周部に対応する位置に配置されている。周辺加圧部３４には、加圧室３７と同様に、外部から加圧用の高圧空気を導入する図示略の配管が取り付けられており、周辺加圧部３４の内部の圧力を自在に調整できるようになっている。周辺加圧部３４は、高分子材料等の可撓性材料で構成されるため、周辺加圧部３４内部の圧力の上昇に伴ってメンブランシート３３の周辺部を研磨面２ａ側に付勢させ、このメンブランシート３３の周辺部からの押圧力によって、半導体ウェハＷの周辺部が研磨面２ａに押し付けられるようになっている。

以上の構成によって、ウェハ保持ヘッド３に保持された半導体ウェハＷは、半導体ウェハＷの全体に渡ってほぼ均等に押圧力が付与されつつ、研磨面２ａ上で回転かつ揺動される。即ち、ウェハ保持ヘッド３を駆動する図示略のヘッド駆動部によって、半導体ウェハＷを含むウェハ保持ヘッド３全体に例えば７０Ｎ程度の押圧力Ｆ_１が付与される。また、加圧室３７に高圧空気が導入されることにより加圧室３７の内圧が高められ、これによりメンブランシート３３を介して半導体ウェハＷの主に中央部に例えば５０Ｎ程度の押圧力Ｆ_２が付与される。更に、周辺加圧部３４に高圧空気が導入されることにより周辺加圧部３４の内圧が高められ、これによりメンブランシート３３を介して半導体ウェハＷの主に周辺部に例えば５０Ｎ±５Ｎ程度の押圧力Ｆ_３が付与される。これら押圧力Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３の合成力によって、半導体ウェハＷの全体に渡ってほぼ均等な押圧力が付与される。そして、スラリーが供給された研磨面２ａ上にて、半導体ウェハに対してＣＭＰ加工がなされる。

ＣＭＰ加工時の半導体ウェハＷに対する研磨レートは、上記の押圧力Ｆ_２にほぼ比例するが、研磨レートの面内均一性は半導体ウェハＷの周辺部で悪化する傾向にある。図１における周辺加圧部３４は、メンブランシート３３の内側でウェハの周辺部の直上に配置されるリング状の中空チューブなので、このチューブ内に高圧空気を導入して押圧力Ｆ_３を発生させ、これを５０±５Ｎ程度の範囲に調整して、ウェハ周辺部を加圧することが可能である。このようにして半導体ウェハＷに対する押圧力を所望の面内プロファイルとなるようにすることが可能になる。

こうしてＣＭＰ加工された半導体ウェハＷは、事前に決められた一定時間後に洗浄して回収され、次の半導体ウェハＷが同様に研磨される。例えばこの半導体ウェハＷの入れ替えの合間に、後述するようにドレッシング処理がなされて研磨パッド２の研磨面２ａが再生される。

次に、ＣＭＰ加工装置１に備えられたＣＭＰ加工用のドレッサ４は、図１及び図２に示すように、円盤状の台金４ａの底面４ｂ（支持面）に、複数の砥粒保持部が形成されてなるものである。このドレッサ４は、底面４ｂを下に向けた状態で研磨パッド２の研磨面２ａ上に載置されている。また、このドレッサ４には図示略のドレッサ駆動部が接続されており、このドレッサ駆動部によってドレッサ４は例えば、２０Ｎの押圧力が印加されつつ４０ｒｐｍの回転速度で回転駆動されながら研磨パッド２の半径方向に沿って揺動駆動される。

ドレッサ４の底面４ｂは、研磨パッド２に対向する略円形の面である。この底面４ｂには、その中央部４ｃからほぼ放射状に延びる８本の帯状の砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈと、各砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈとそれぞれ平行に並んで配置された複数の砥粒保持平行部４２とが備えられている。また、各砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２の間には、帯状の砥粒非保持部４３が設けられている。

砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２は、図３に示すように、底面４ｂ上に形成された例えばニッケルメッキ層からなる結合材層４４と、結合材層４４によって固定された砥粒４５とから構成されている。砥粒４５には、例えばダイヤモンド砥粒を例示できる。また、砥粒非保持部４３は、砥粒４５が固定されていない結合材層４４のみから構成されている。これにより砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２は、砥粒４５が固定された分だけ砥粒非保持部４３よりも研磨面２ａ側に突出した状態になっている。なお、図３に示す砥粒非保持部４３は結合材層４４のみから構成されるが、本発明はこれに限らす、結合材層の形成を省略することにより砥粒非保持部４３を構成してもよい。

次に、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ、砥粒保持平行部４２及び砥粒非保持部４３の配置関係について詳細に説明する。
砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈは、上述したように、底面４ｂの中央部４ｃからほぼ放射状に延びている。ここで、ほぼ放射状としたのは、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈを長手方向に延長したときに、底面の中心点から外れるように砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈを形成する場合もあり、このような場合には厳密に放射状に形成されるとはいえないので、「ほぼ放射状」としたのである。

各砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈは、底面４ｂの中央部４ｃにおいて相互に同一の角度をもって交差するように配置されている。図２に示す例では、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈが８本なので、これらの交差角度θ_１はほぼ４５°になる。このように、交差角度θ_１は砥粒保持部の数によってほぼ一義的に決まる。本発明では、交差角度θ_１は３０〜１２０°の範囲が好ましい。従って砥粒保持部の数は、３〜１２本の範囲が好ましい。

ここで、例えば砥粒保持部４１Ｃ及び４１Ｄに注目すると、隣り合う砥粒保持部４１Ｃ及び４１Ｄの間には、ほぼ扇形の領域Ｍが形成される。この扇状の領域Ｍには、図２に示すように、砥粒保持部４１Ｃと平行に並ぶ複数の砥粒保持平行部４２が配列される。また、砥粒保持部４１Ｃ及び複数の砥粒保持平行部４２の間には、帯状の砥粒非保持部４３が配置される。
また、複数の砥粒保持平行部４２は、略扇形の領域Ｍを区画する他方の砥粒保持部４１Ｄの近傍から、底面４ｂの周縁部に至るまでの間に渡って形成されている。これにより、図２に示す砥粒保持平行部４２は、砥粒保持部４１Ｃから離れるに従ってその長さが順次短くなるように形成されている。

扇状の領域は、図示はしないが、砥粒保持部４１Ｃ及び４１Ｄの間のみならず、他の砥粒保持部同士の間にも同様に形成される。そして、他の扇状の領域においても、上記と同様に、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈと平行に並ぶ複数の砥粒保持平行部４２が配列され、各砥粒保持平行部４２は、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈからそれぞれ離れるに従ってその長さが順次短くなるように形成され、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２の間には帯状の砥粒非保持部４３が配置される。

扇状の領域に配置される砥粒保持平行部４２の数は特に限定されるものではない。底面４ｂには複数の扇状の領域が形成されるが、各領域毎に砥粒保持平行部４２の数が異なっていてもよい。砥粒保持平行部４２の数は、実際には、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び複数の砥粒保持平行部４２の幅Ｘ_２と、砥粒非保持部４３の幅Ｘ_１との関係で決められる。これらＸ_１及びＸ_２は底面４ｂの直径の大きさにもよるが、底面４ｂの直径Ｙ_１を１１０ｍｍ±５ｍｍ程度とすると、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び複数の砥粒保持平行部４２の幅Ｘ_２としては、例えば５〜９ｍｍの範囲が好ましい。また、砥粒非保持部４３の幅Ｘ_１としては、例えば６〜１４ｍｍの範囲が好ましい。更に、Ｘ_１とＸ_２の比（Ｘ_１／Ｘ_２）は、１．２〜１．４の範囲が好ましい。（Ｘ_１／Ｘ_２）が１．４を超えるとドレッシング処理後の研磨パッド２の切削効率が低下するので好ましくなく、（Ｘ_１／Ｘ_２）が１．２未満ではドレッシング処理後の研磨パッド２の毛羽が潰れてしまい、スラリーの保持力が低下するので好ましくない。また、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈの長さＹ_２は、５０ｍｍ±５ｍｍ程度が好ましい。更に、複数の砥粒保持平行部４２のうち、最も長さが短くなる砥粒保持平行部の長さＹ_３は、例えば１４ｍｍ±５ｍｍの範囲が好ましい。

以上のように、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び複数の砥粒保持平行部４２が各々相互に平行に配置されているため、各砥粒保持平行部４２が、円形の底面４ｂの放射方向と非平行に配置されることになる。これにより、砥粒保持平行部４２の間隔が放射状に広がることがなく相互に一定に保たれるので、ドレッサの底面４ｂ全面において研磨面２ａに対する均一な研磨レートが確保される。
また、砥粒保持平行部４２の間隔が相互に一定に保たれることで、帯状の砥粒非保持部４３も同様に等間隔に保たれる。このため研磨パッド２の研磨面２ａにおいてドレッサ４を回転させることで、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２と砥粒非保持部４３とが研磨パッド２上で交互に摺動することになる。これにより、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２の摺動によって研磨パッド２の研磨面２ａに形成される毛羽が、常に砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２によって押圧力を受けることがなく、砥粒非保持部４３が当たるときは押圧力が緩和される。これにより、研磨パッド２に形成された毛羽が、研磨面２ａから分断されたり潰されることがなくなる。
更に、図２に示すように、隣接する扇形の領域間での砥粒保持平行部４２の配置方向が相互に非平行になるので、研磨面２ａにおいてドレッサ４を回転させることによって、研磨パッド２における毛羽立ちの方向をランダムな方向に配向させることが可能になる。

なお、上記のドレッサ４は、その回転方向に特に制限がなく、図４に示すように、右回転、左回転のいずれの方向にも回転可能なので、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２に保持される砥粒４５のエッジが偏って鈍化することがなく、ドレッサ４の研削能力が長期間に渡って維持される。

また、複数の砥粒保持平行部４２が、砥粒保持部から離れるに従ってその長さが順次短く形成されるので、研磨パッド２における毛羽立ちの方向をよりランダムな方向に配向させることが可能になる。
更に、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈが、底面４ｂの中央部４ｃにおいて相互に同一の角度をもって交差するので、複数の扇形の領域がほぼ同じ形になり、ドレッサの全面において研磨面２ａに対する均一な研磨レートが確保される。
更にまた、砥粒保持部４１Ａ〜４１Ｈ及び砥粒保持平行部４２が砥粒４５を保持する分だけ研磨パッド２側に突出する一方、砥粒非保持部４３は相対的に後退することになるので、研磨パッド２の毛羽に対する押圧力が、砥粒非保持部４３が当たるときに確実に緩和され、研磨面２ａからの毛羽の分断が防止され、毛羽立ちがより多くなる。

上記のドレッサ４を用いた研磨パッド２のドレッシング方法について説明する。
上述したように、本実施形態のＣＭＰ加工装置１は枚様式の装置であり、複数の半導体ウェハＷが入れ替わり供給されてＣＭＰ加工が順次施される。本実施形態のドレッシング方法は、この半導体ウェハＷの入れ替えの合間に実施されてもよく、半導体ウェハＷがＣＭＰ加工用のドレッサ加工されるのと同時に実施されてもよい。

図５に、ドレッシング処理前の研磨パッド２の研磨面２ａ_１の状態を断面模式図で示している。図５に示す研磨パッド２は、半導体ウェハＷのＣＭＰ加工が終了した状態であって、研磨パッド２表面に形成された劣化層Ｒが除去されていない状態である。図５に示す研磨パッド２の研磨面２ａ_１には、前回のドレッシング処理によって形成された毛羽Ｋが残存している。毛羽Ｋは、半導体ウェハＷが押し付けられたことによって潰された状態になっている。また、半導体ウェハＷが摺動されたことによって毛羽Ｋの大部分が研磨面２ａ_１から分断されて消失した状態になっている。更に研磨面２ａ_１には、発泡性ポリウレタンの発泡部が開口しているが、この発泡部には、研磨剤や研磨屑等の残査物Ｎが充填された状態になっている。

このような研磨パッド２に対して、図２に示すドレッサ４を用いて、図５の点線で示すドレッシング完了面が露出するまで劣化層Ｒを除去するドレッシング処理を行う。
例えば、研磨パッド２を３０ｒｐｍの回転速度で回転させ、ドレッサ４には２０Ｎの押圧力を印加させつつ４０ｒｐｍの回転速度で回転駆動させながら研磨パッド２の半径方向に沿って揺動駆動させる。

上記のようにしてドレッシング処理を行うことにより、図６に示すような研磨面２ａ_２が新たに形成される。図６に示す研磨面２ａ_２には、新たな毛羽Ｋが形成されるとともに、発泡性ポリウレタンの発泡部Ｈが新たに開口される。研磨面２ａ_２に形成された新たな毛羽Ｋは、潰されることなくほぼ起立した状態になり、また毛羽の起立方向がランダムな方向を向き、更に毛羽Ｋの数も、従来に比べて格段に増加したものとなる。

このように、本実施形態のドレッサ４によってドレッシング処理される研磨パッド２は、研磨面２ａにおける毛羽立ちが多くなり、かつ毛羽立ちの方向が乱雑になるので、研磨パッド２のスラリー保持能力を大幅に高めることができる。

また、上記のＣＭＰ加工装置１によれば、研磨パッド２をドレッサ４によってドレッシング処理するように構成されているので、研磨面２ａにおける毛羽立ちを多くし、かつ毛羽立ちの方向を乱雑することができ、これにより研磨パッド２のスラリー保持能力が高められ、被研磨物に対する研磨能力を向上させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明のドレッサは、図２に示すものに限らず、例えば図７に示すものでもよい。

図７に示すドレッサ１０４は、図２の場合と同様に、円盤状の台金１０４ａの底面１０４ｂ（支持面）に、複数の砥粒保持部が形成されてなるものである。このドレッサ１０４の底面１０４ｂには、ほぼ放射状に延びる４本の帯状の砥粒保持部１４１Ａ〜１４１Ｄと、各砥粒保持部１４１Ａ〜４１Ｄと平行に並んで配置された複数の砥粒保持平行部１４２とが備えられている。また、各砥粒保持部１４１Ａ〜４１Ｄ及び砥粒保持平行部１４２の間には、帯状の砥粒非保持部１４３が設けられている。砥粒保持部１４１Ａ〜１４１Ｄ及び砥粒保持平行部１４２は、先のドレッサ４と同様に、結合材層及び砥粒とから構成される。また、砥粒非保持部１４３は、結合材層のみから構成される。また、図７に示す砥粒保持部１４１Ａ〜１４１Ｄの数は４本なので、これらの交差角度はほぼ９０°になる。
これら以外の構成は、先のドレッサ４の場合とほぼ同じ構成である。

図７に示すドレッサ１０４によってドレッシング処理される研磨パッドは、先のドレッサ４の場合と同様に、研磨面における毛羽立ちが多くなり、かつ毛羽立ちの方向が乱雑になるので、研磨パッドのスラリー保持能力を大幅に高めることができる。

図１は、本発明の実施形態であるＣＭＰ加工装置の一例を示す断面模式図である。 図２は、図１に示すＣＭＰ加工装置に備えられたドレッサの一例を示す底面模式図である。 図３は、ドレッサの要部を示す図であって、図２のＡ−Ａ’線に対応する断面模式図である。 図４は、ドレッサの回転方向を示す底面模式図である。 図５は、ドレッシング処理前の研磨パッドの表面状態を示す断面模式図である。 図６は、図２に示す本実施形態のドレッサによってドレッシング処理された研磨パッドの表面状態を示す断面模式図である。 図７は、図１に示すＣＭＰ加工装置に備えられたドレッサの別の例を示す底面模式図である。 図８は、従来のＣＭＰ加工装置に備えられたドレッサを示す底面模式図である。 図９は、ドレッシング処理前の研磨パッドの表面状態を示す断面模式図である。 図１０は、従来のドレッサによってドレッシング処理された研磨パッドの表面状態を示す断面模式図である。

符号の説明

１…ＣＭＰ加工装置、２…研磨パッド、４…ドレッサ（ＣＭＰ加工用のドレッサ）、４ｂ…底面（支持面）、４ｃ…中央部、４１Ａ〜４１Ｈ…砥粒保持部、４２…砥粒保持平行部、４３…砥粒非保持部、４４…結合材層、４５…砥粒、Ｍ…扇形の領域

Claims (6)

1. ＣＭＰ加工装置に備えられた研磨パッドをドレッシング処理するために用いられるドレッサであって、
   前記研磨パッドに対向する略円形の支持面と、
   前記支持面の中央部からほぼ放射状に延びる３以上の帯状の砥粒保持部と、
   隣り合う砥粒保持部同士によって挟まれたほぼ扇形の領域にあって、いずれか一方の前記砥粒保持部と平行に並んで配置される複数の砥粒保持平行部と、
   前記扇形の領域にあって、前記一方の砥粒保持部及び前記複数の砥粒保持平行部の間にそれぞれ設けられた帯状の砥粒非保持部と、を具備してなることを特徴とするＣＭＰ加工用のドレッサ。
2. 前記複数の砥粒保持平行部が、前記一方の砥粒保持部から離れるに従ってその長さが順次短く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ加工用のドレッサ。
3. 前記砥粒保持部は、前記支持面の中央部において相互に同一の角度をもって交差するように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＭＰ加工用のドレッサ。
4. 前記砥粒保持部及び前記砥粒保持平行部は、前記支持面上に形成された結合材層と、前記結合材層によって保持された砥粒とから構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のＣＭＰ加工用のドレッサ。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載のＣＭＰ加工用ドレッサが備えられていることを特徴とするＣＭＰ加工装置。
6. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載のＣＭＰ加工用ドレッサを用いて、ＣＭＰ加工装置に備えられる研磨パッドをドレッシング処理することを特徴とするＣＭＰ加工用の研磨パッドのドレッシング処理方法。

Images