ドレッシング装置、ドレッシング方法および研磨装置
【課題】研磨パッドの磨耗とドレッサの汚染を防ぎながらドレッシングを行なうこと。
【解決手段】研磨パッド１のドレッシング処理に用いるドレッシング液として、純水に微細気泡を混ぜたものを用いる。さらにドレッサ１０を円環状とし、この円環状の中空部分にドレッシング液を供給しながらドレッシング処理を行なう。ドレッサの中空部分に供給された、微細気泡を含有するドレッシング液は、ドレッサの中空部分に一定時間滞留し、ドレッシング液中の微細気泡が、研磨パッド１やドレッサ１０等についたゴミを吸着、除去する。
【解決手段】研磨パッド１のドレッシング処理に用いるドレッシング液として、純水に微細気泡を混ぜたものを用いる。さらにドレッサ１０を円環状とし、この円環状の中空部分にドレッシング液を供給しながらドレッシング処理を行なう。ドレッサの中空部分に供給された、微細気泡を含有するドレッシング液は、ドレッサの中空部分に一定時間滞留し、ドレッシング液中の微細気泡が、研磨パッド１やドレッサ１０等についたゴミを吸着、除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、ドレッシング装置、ドレッシング方法および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハ（以下単に「ウエーハ」ということもある。）等の研磨には、ＣＭＰ（化学機械研磨）処理が多く採用されている。
【０００３】
これは、たとえばアルカリ性溶液にシリカ等からなる砥粒を懸濁させた研磨液を研磨パッドに供給しながらウエーハを研磨パッドに押し当てて相対運動させ、ウエーハ表面を研磨する処理である。
【０００４】
このＣＭＰに用いられる研磨パッドは、表面が毛羽立った状態に維持される必要がある。その理由は、ウエーハを研磨するための砥粒をこの毛羽に保持させるためである。
【０００５】
ところで、この研磨パッドは、使用回数を重ねるにつれ、表面の毛羽がなくなってくる。また、研磨パッドが多孔質材料から形成されていると、その表面に存在する開口に研磨屑や砥粒塊などが入り込んで目詰まりを起こす。
【０００６】
そこで、研磨作業の合間に研磨パッドのドレッシング処理が行なわれる。このドレッシング処理の例としては、研磨パッドに液体（ドレッシング液）をかけながら、砥粒を有するドレッサを研磨パッドに押し当て、擦り付けるものがあり、この処理により、研磨パッドの表面を毛羽立った状態に回復させ、目詰まりも解消するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２４４４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ドレッシング処理は、高圧な液体を研磨パッドにかけながら、あるいは研磨パッドに対してドレッサを強い力で押し当てながら行なうなどの理由から、ドレッシング処理を繰り返して行なうと、研磨パッドの磨耗も早く、短期間で交換しなければならなかった。
【０００９】
一方、ドレッサ自体も砥粒塊や研磨屑が付着して汚染され、頻繁にドレッサの洗浄をする必要があった。
【００１０】
本発明の実施態様の目的は、研磨パッドの磨耗を極力防止することである。
【００１１】
また他の実施態様の目的は、ドレッサの汚染を極力防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するため、本発明の一実施形態のドレッシング装置は、
研磨パッドの表面に押し当てることによって当該研磨パッドのドレッシングを行なうドレッサと、
前記研磨パッドにドレッシング液を供給するドレッシング液供給手段と、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させる微細気泡含有手段と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一実施形態のドレッシング方法は、
研磨パッドにドレッシング液を供給し、前記研磨パッドにドレッサを押し当てることによって前記研磨パッドのドレッシングを行なうドレッシング方法において、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一実施形態の研磨装置は、上述のドレッシング装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、研磨パッドの磨耗を極力防止することができる。
【００１６】
また、本発明の実施形態によれば、ドレッサの汚染を極力防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態であるドレッシング装置を有する研磨装置の全体構成図。
【図２】図１におけるドレッシング装置の概略構成図。
【図３】図１で用いる研磨パッドの概念平面図。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面概念図であり、同図（ａ）はドレッシング処理前、同図（ｂ）はドレッシング処理後の様子をそれぞれ示す断面概念図。
【図５】ドレッサのドレス面１０ａの拡大写真。
【図６】本発明の第２の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図。
【図７】従来のドレッシングユニットの概略構成図。
【図８】本発明の第３の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図。
【図９】図８におけるドレッサの変形例を示すドレッサのドレス面の概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態であるドレッシング装置を有する研磨装置の全体構成図である。
【００２０】
研磨装置１００は、ドレッシングユニット（ドレッシング装置ともいう。）１０１と、研磨ユニット１０２を有して構成されている。
【００２１】
ドレッシングユニット１０１は、後述する研磨処理によって失われた、研磨パッド１表面の毛羽を回復させたりする、ドレッシング処理を行なうユニットである。研磨パッド１の表面１aは毛羽Ｋを備えており（図４参照）、使用回数を重ねるにつれ、この毛羽Ｋの毛羽立った状態が維持されなくなってくる。
【００２２】
また、この実施形態では、研磨パッド１は多孔質材料で形成され、その表面にも開孔Ｈが存在する。この開口Ｈには研磨屑や砥粒の塊が入り込みやすく、目詰まりが起こる。ドレッシングユニット１０１は、この研磨パッド１に発生する不具合を解消するためのものである。
【００２３】
ドレッシングユニット１０１は、ドレッシング液を研磨パッド１および後述するドレッサ１０へ供給するドレッシング液供給部４を有している。このドレッシング液供給部４は、図示省略の駆動部によってＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能に保持される。なお、ここでＸ−Ｙ平面とは、研磨パッド１の表面１ａに沿う方向をいう。ドレッシング液供給部４はフレキシブル配管を介して貯留タンク６と接続され、移動するドレッシング液供給部４に対し貯留タンク６内の液体（ドレッシング液）が供給されるようになっている。
【００２４】
貯留タンク６には、微細気泡生成部７が接続される。この微細気泡生成部７は、気体供給部８からの気体（例えばエア）と液体供給部９からの液体（例えば純水）を旋回方式により混合させて微細気泡を含有する微細気泡含有液、つまり微細気泡を含有するドレッシング液を生成する。そして、微細気泡生成部７にて生成された微細気泡含有液は、ドレッシング液として貯留タンク６に蓄積される。
【００２５】
ここで、微細気泡とは、マイクロバブル、マイクロナノバブル、あるいはナノバブルなどの概念を含む微細気泡である。例えば、マイクロバブルは１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。
【００２６】
貯留タンク６内に貯留されるドレッシング液は、貯留タンク６と微細気泡生成部７間を循環するように構成されていて、微細気泡、例えばマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の濃度、粒径等がドレッシング処理に最適なものに保たれるようになっている。なお、微細気泡の径としては０．１〜５０μｍの範囲、濃度は、１Ｅ＋５個／ｍｌ以上であると処理が効率的に行なえるので好ましい。
【００２７】
図２は、図１におけるドレッシング装置の概略構成図である。
【００２８】
研磨パッド１は、回転軸２によってその研磨表面１ａが水平状態となるように支持される。回転軸２は、図示省略の制御部によって制御される駆動部３によって、図２中矢印Ａ方向に回転させるように構成されている。
【００２９】
ドレッシングユニット１０１には、図示省略の保持機構によって、Ｘ−Ｙ平面内での回転およびＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能に保持されるドレッサ１０を有する。このドレッサ１０のドレス面１０a（図２において、研磨パッド１の表面１ａに対向する側の面）には、ダイヤモンド砥粒が形成されている。また本実施形態でのドレッサ１０は、研磨パッド１の直径の１／４程度の直径を有し、Ｚ方向に延びる外周壁１０ｂを有する円環状（閉環状）をなす。この外周壁１０ｂの上端部は、円盤状の支持板１０ｃで蓋をされる状態とされて内部に中空部分が形成され、支持板１０ｃの中央付近にドレッサ液供給部４が接続される。そして、少なくともドレッシング処理中においては、ドレッサ１０のＸ−Ｙ平面内での移動に追従して、ドレッシング液供給部４も（図１参照）ドレッサ１０ととともに移動し、研磨パッド１上でのドレッサ１０の位置に拘らず、ドレッサ１０の中空（中央）部分、つまり外周壁１０ｂで囲まれる部分（円環状内部）に対し、その上方より、ドレッシング液供給部４内の流路４０を介してドレッシング液が供給されるようになっている。ドレッサ１０の中空部分に供給されるドレッシング液は、ドレッサ１０と研磨パッド１との隙間よりドレッサ１０の中空部分外に流出するものの、ドレッサ１０と研磨パッド１の間に設けられた隙間に応じた一定時間、ドレッサ１０の中空部分に保持された状態とされるようになっている。この場合、流路４０の途中に流量調整弁を設け、この流量調整弁を図示省略の制御部によりコントロールすることで、ドレッシング液供給部４からの単位時間当たりのドレッシング液供給量を一定としても良いし、供給量を増加させたり減少させたりする制御を反復させるようにしても良い。
【００３０】
図１に戻って、研磨ユニット１０２は研磨ヘッド１２を有し、この研磨ヘッド１２にて、ウエーハＷがその被研磨面を研磨パッド１の表面１ａに対向するようにして保持される。研磨ヘッド１２は、研磨ヘッド回転軸１３によって回転可能に保持される。研磨ヘッド回転軸１３は、図示省略の制御部によって制御される研磨ヘッド駆動部１４によって、図１中の矢印Ｂ方向に回転させられるようになっていて、研磨ヘッド回転軸１３の回転により、研磨ヘッド１２、ウエーハＷも同方向に回転する。なお、研磨ヘッド駆動部１４は、研磨ヘッド回転軸１３をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることもできるようになっている。これにより、研磨ヘッド１２に保持したウエーハＷを、研磨パッド１の上方に位置付けたり、研磨パッド１に押し当てたり、研磨パッド１の径方向外方に設置された退避位置に位置付けたりすることを可能とする。
【００３１】
研磨パッド１と研磨ヘッド１２に向けては、研磨スラリー供給部１１より研磨スラリーが供給される。研磨スラリーとしては、たとえばアルカリ性溶液にシリカ等からなる砥粒が懸濁した研磨液を用いる。
【００３２】
なお、上記した駆動部３、ドレッシング液供給部４の図示省略の駆動部、ドレッサ１０の図示省略の保持機構、微細気泡生成部７、研磨スラリー供給部１１、研磨ヘッド駆動部１４等は、図示省略の制御部により次に説明する動作を行なうように制御される。
【００３３】
次に、研磨装置１００の動作について説明する。
【００３４】
本実施の形態で研磨装置１００は、１枚のウエーハＷの研磨処理が終了するとドレッシング処理を行ない、その後に別のウエーハＷの研磨処理を行なうといった、研磨処理とドレッシング処理とを交互に行なう例である。もっとも、複数枚のウエーハに対して研磨処理を連続的に行い、ドレッシング処理が必要なタイミングで、ドレッシングユニット１０１によるドレッシング処理に切り換えるようにしても良い。
【００３５】
研磨ユニット１０２による研磨処理は、次のように行なわれる。
【００３６】
まず研磨処理に先立ち、ドレッシング液供給部４の図示省略の駆動部、ドレッサ１０の図示省略の保持機構の作動により、ドレッサ１０並びにドレッシング液供給部４は、研磨パッド１の上方よりも径方向外方の退避位置に位置付けられる。
【００３７】
この状態で研磨ヘッド駆動部１４は、ウエーハＷを保持した研磨ヘッド１２を研磨パッド１上方に位置付ける。つまり、ウエーハＷの被研磨面が研磨パッド１の表面１ａと対向した位置に位置付けられる。
【００３８】
次に、研磨スラリー供給部１１より研磨スラリーの供給が開始される。これとほぼ同時に、駆動部３によって回転軸２が回転し、研磨パッド１が回転する。さらに、研磨ヘッド駆動部１４により、研磨ヘッド１２を保持する研磨ヘッド回転軸１３も回転を開始する。研磨パッド１と研磨ヘッド１２は、たとえば、反対方向に回転する。両者の回転速度が定速に達すると、研磨ヘッド駆動部１４によって研磨ヘッド１２が下降し、保持しているウエーハＷの被研磨面を予め設定した押圧力にて研磨パッド１の表面１aに所定時間押し当てる。このとき必要に応じて研磨ヘッド１２は自転に加えて公転し、これにより、ウエーハＷの被研磨面が研磨される。
【００３９】
押し当て時間が所定時間経過してウエーハＷの研磨処理が終了すると、研磨ヘッド駆動部１４の駆動により、研磨ヘッド１２は上昇し、そして研磨パッド１の上方よりも径方向外方に設けられたウエーハ受け渡し位置（退避位置でもある。）に移動する。これと並行して、研磨ヘッド回転軸１３の回転停止、研磨スラリー供給部１１からの研磨スラリー供給停止などの制御が行なわれる。ウエーハ受け渡し位置に位置付けられたウエーハＷは、図示省略の回収手段にて回収され、次工程へと搬送される。
【００４０】
本実施形態では、１枚のウエーハＷに対して研磨処理が終了すると、研磨装置１００はドレッシング処理を実行する。
【００４１】
以下、ドレッシングユニット１０１によるドレッシング処理について説明する。
【００４２】
研磨ヘッド１２がウエーハ受け渡し位置（退避位置）に移動すると、退避位置に今まで位置付けられていたドレッサ１０とドレッシング液供給部４が、研磨パッド１の上方に位置付けられる。そして、ドレッサ１０は、回転を開始するとともに、下動し、予め設定された接触圧にて研磨パッド１の表面１ａに押し当てられる。図２はこの状態を示している。
【００４３】
ドレッサ１０はこの状態で、図１に示すＸ−Ｙ平面内にてランダムに移動する。ドレッサ１０の移動中は、その動きに追従して、ドレッシング液供給部４も移動し、ドレッサ１０の上方より、その中空（中央）部分、つまり外周壁１０ｂで囲まれる部分（円環状内部）に向けてドレッシング液が供給される。
【００４４】
ここで供給されるドレッシング液中には、微細気泡生成部７で生成されたマイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含んでいる。マイクロナノバブルは、マイナス電位を有しており、研磨パッド１上の研磨屑等のプラスに帯電しているゴミを吸着する性質がある。
【００４５】
ここで、従来のドレッシングユニットについて、考察してみる。
【００４６】
従来のドレッシングユニットは、図７中の矢印Ａ方向に回転する研磨パッド１に、円柱状または円筒状ドレッサ１０Ｘの下面全平面を押し当てながら研磨パッド１に対して相対移動させるとともに、純水などのドレッシング液を、ドレッシング液供給部４Ｘによりドレッサ１０Ｘの外方において研磨パッド１に向けて供給していた。
【００４７】
このため、ドレッシング液を研磨パッド１に供給しても、研磨パッド１は回転しているため、研磨パッド１に供給されたドレッシング液は遠心力によって研磨パッド１の外方へ吹き飛んでしまい、ドレッシング処理が効率的に行なえないこともあった。
【００４８】
これに対し、本実施形態によるドレッサ１０は、前述のとおり円環状であり、ドレッシング液はドレッサ１０の中空部分に供給される。ドレッサ１０の中空部分に供給されたドレッシング液は、一定時間、ドレッサ１０の中空部分に保持され（滞留し）、そしてドレッサ１０のドレス面１０ａと研磨パッド１の表面１ａとの隙間から流出する。
【００４９】
一方、ドレッサ１０の中空部分に対応（対向）する研磨パッド１の表面１aには、ドレッシング処理によって生じた研磨屑や砥粒など、除去が必要なものが存在している。
【００５０】
ドレッシング液供給部４よりドレッサ１０の中空部分に供給されるドレッシング液中にはマイクロナノバブル（ＭＮＢ）などの微細気泡が多量に含まれる。これら微細気泡は、研磨パッド１の表面１aの毛羽の隙間にも容易に入り込み、毛羽に付着した研磨屑や砥粒等を十分に吸着する様にパッドとドレッサ間を通過する際に、最適なサイズになるように調整する。ここで用いる微細気泡のサイズとしては、先に述べたように、０．１〜５０μｍの範囲、濃度は、１Ｅ＋５個／ｍｌ以上であることが好ましい。
【００５１】
そして、ドレッサ１０が移動しながら回転し、研磨パッド１もドレッサ１０の回転方向とは逆に回転しているため、ドレッシング液は、ドレッサ１０の移動に伴って、徐々にドレッサ１０のドレス面１０ａと研磨パッド１の表面１ａとの隙間から流出する。この流出に伴って、研磨パッド１の表面１aから取り除かれた研磨屑や砥粒等が排出される。そしてドレッサ１０より流出したドレッシング液は、研磨パッド１の回転による遠心力により、研磨パッド１の外周に吹き飛ばされて排出される。
【００５２】
図３は、図１で用いる研磨パッド１の平面図、図４は、図３におけるＸ−Ｘ断面概念図であり、同図（ａ）はドレッシング処理前、同図（ｂ）はドレッシング処理後の様子をそれぞれ示す断面概念図である。なお、説明上、開口Ｈをはじめとして、強調し拡大して描いてある。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、ドレッシング処理前の研磨パッド１には、研磨屑や砥粒などが堆積したゴミＯＭが、研磨パッド表面１aの毛羽Ｋ、あるいは開孔Ｈに付着している。
【００５４】
これに対し、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含むドレッシング液を用いてドレッシング処理を行なうと、ゴミＯＭを微細気泡が吸着して、取り除き、微細気泡だけが残留する。加えて、ドレッサ１０により研磨パッド１の表面１aが削りとられ、毛羽Ｋの毛羽立ちが良好となる。
【００５５】
このようにドレッシング液中に微細気泡が存在し、この微細気泡が研磨パッド１の表面１ａに存在する研磨屑や砥粒等を効率よく取り除く。また、ドレッサ１０の中空部分から流出したドレッシング液は、ドレッサ１０と対向していない研磨パッド１の表面部分を伝わって流れるから、この流出したドレッシング液に接した研磨パッド１の表面１ａにおいても研磨屑や砥粒等の除去が達成される。これらにより、ドレッシング処理時間が従来に比べて短時間で済み、その分ドレッサ１０が研磨パッドと接している時間が少なくなることから、研磨パッド１の磨耗を従来に比べて極力防止することができる。
【００５６】
ところで、ドレス面１０aにはダイヤモンド砥粒が形成されており、これを研磨パッド１の表面１aに押し当て、擦り付けることによって、研磨パッド１の表面１aの毛羽Ｋの毛羽立ちを回復させたり、研磨屑や砥粒を除去することとなるが、このドレス面１０aの砥粒と砥粒の間にも研磨屑等が入り込み、ドレッシング処理を繰り返すにつれ、ドレス面１０ａの汚染が進行する。
【００５７】
ところが本実施形態のように、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含有させたドレッシング液を用いてドレッシング処理を行なうと、微細気泡を含むドレッシング液が研磨パッド１の表面１aだけでなく、ドレッサ１０のドレス面１０aにも入り込むため、ドレッサ１０のドレス面１０aに付着している研磨屑や、砥粒についても、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡によって除去されることとなり、ドレッシング処理を繰り返しても、ドレッサ１０の汚染を極力防止することができる。
【００５８】
図５（ａ）は、図７に示した従来装置にて、純水を用いてドレッシング処理を行なったときのドレッシング処理後のドレス面１０aの様子、図５（ｂ）は、純水にマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を含有させたものを用いてドレッシング処理を行なったときのドレッシング処理後のドレス面１０aの様子である。どちらも使用したドレッサは同じで、純水の流量は、ともに０．１ｌ／秒に設定し、それぞれ１０分間ドレッシング処理を行なった。
【００５９】
ドレッシング液にマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を含ませることによって、ドレス面１０aの汚染防止にも有効であることが分かる。
【００６０】
次に、本発明の第二の実施形態について、説明する。
【００６１】
図６は、本発明の第２の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図である。なお、前述の第１の実施形態と同一の部品については同一の符号を付し、その詳説は省略する。
【００６２】
図６に示すドレッシングユニット（ドレッシング装置）２０１が第１の実施形態と相違する点は、ドレッシング液を供給する手段が、ドレッシング液供給部４に加えて、別のドレッシング液供給部４１を備えている点である。つまり、ドレッシング液供給部が複数備えられている点である。
【００６３】
ドレッシング液供給部４１は、ドレッサ１０によってドレッシング処理が行われている際に、図示省略の純水供給タンクより供給される純水を研磨パッド１に供給する。
【００６４】
この実施形態によると、ドレッシング処理において、ドレッサ１０の上方に位置するドレッシング液供給部４からはマイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含有するドレッシング液がドレッサ１０の中空部分に供給される。そして、ドレッサ１０の中空部分に供給されたドレッシング液は、ドレッサ１０と研磨パッド１の間に設けられた隙間に応じた一定時間、ドレッサ１０の中空部分に保持された状態の後、ドレッサ１０と研磨パッド１との隙間よりドレッサ１０の中空部分外に流出する。この流出に伴って、研磨パッド１の表面１a、そしてドレッサ１０のドレス面１０ａから研磨屑や砥粒等が取り除かれる。これは第１の実施形態の作用と同じである。この第２の実施形態では、ドレッサ１０の中空部分よりこの中空部分の外部に流出したドレッシング液が、ドレッシング液供給部４１から供給されるドレッシング液によって研磨パッド１の外側へと押し流されることになる。ドレッサ１０の中空部分外に流出したドレッシング液には、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡によって吸着された研磨屑や砥粒が含まれることになるが、ドレッシング液供給部４１から供給されるドレッシング液によって、これらが研磨パッド１の外側へと円滑に押し流されて除去される。つまり、第２の実施形態によれば、ドレッシング液供給部４のみを用いてドレッシング処理を行なうよりも、研磨パッド１の表面１aに存在する研磨屑や砥粒を、より短時間で、しかも効率よく取り除くことができる。
【００６５】
なお、ドレッシング液供給部４１より供給されるドレッシング液を純水としたが、ドレッシング液供給部４より供給されるドレッシング液と同じように、微細気泡を含有しているドレッシング液としても良い。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施形態について、説明する。
【００６７】
図８は、本発明の第３の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図である。なお、前述の第１、第２の実施形態と同一の部品については同一の符号を付し、その詳説は省略する。
【００６８】
図８に示すドレッシングユニット（ドレッシング装置）３０１が第１の実施形態と相違する点は、ドレッサ１０Ｘが中実の円盤形状である点である。つまり、この実施形態におけるドッレサ１０Ｘには、第１、第２の実施形態のドレッサのような中空部分を有していない。
【００６９】
ところが、ドレッシング液供給部４からは、第１、第２の実施形態と同様のマイクロナノバブルＭＮＢを含むドレッシング液が供給される。このマイクロナノバブルＭＮＢを含むドレッシング液によって研磨パッド１の表面１ａに存在する研磨屑や、砥粒等が効率よく取り除かれる。また、ドレッシングを繰り返すことによってドレッサ１０Ｘのドレス面に付着した研磨屑や砥粒についても同様に取り除かれる。
【００７０】
第１、第２の実施形態においては、微細気泡を含有した液体をドレッシング液として用いていることに加えて、ドレッサが閉環状であることによって、ドレッシング液が、ドレッサ１０の中空部分に一定時間保持（滞留）されることにより、研磨パッド１の表面１ａの研磨屑や砥粒などを効率的に取り除くことができる。これは、ドレッシング液に微細気泡が含有されていることと、ドレッサが閉環状であることの相乗効果によって、より、効率的な処理が行えることを示した例である。
【００７１】
これに対し、本発明の第３の実施形態においては、ドレッサが閉環状ではないため、ドレッシング液が、ドレッサ１０の中空部分に一定時間保持（滞留）されるといった作用はない。しかしながら、ドレッシング液に微細気泡を含有させたことによって、特にこの微細気泡の作用により、研磨パッドの表面に存在する研磨屑や砥粒等を従来（例えば図７）に比べ効率よく取り除き、研磨パッドの磨耗を防止することができる。あわせて、ドレッサの汚染を極力防止することもできる。
【００７２】
特に第３の実施形態において、ドレッサのドレス面（研磨パッドの表面に対向する側の面）に溝を形成しても良い。
【００７３】
図９は、ドレッサの変形例を示すドレッサのドレス面の概念図である。ここで示すドレッサ１０Ｘにおいては、ドレス面１０ａの中央部に円形溝Ｒ１、そして円形溝Ｒ１からドレス面外周に延びる直線溝Ｒ２が形成されている。このような溝を形成することによって、ドレッサ面１０ａと研磨パッドの表面とが接触した状態でも、微細気泡を含有するドレッシング液がこの溝Ｒ１、Ｒ２を介してドレッサ面や研磨パッドの表面に行き渡りやすくなり、より効率的に処理を行うことが可能になる。
【００７４】
このような溝は、第１実施例に示したような、ドレッサが閉環状のものに対して形成しても良い。
【００７５】
なお、上記実施形態においては、研磨ユニット１０２による研磨処理時に、ドレッシングユニット１０１を構成する、ドレッサ１０、ドレッシング液供給部４等を研磨パッド１の外側へ退避させ、ドレッシングユニット１０１によるドレッシング処理時には、研磨ユニット１０２を構成する、研磨ヘッド１２等を研磨パッド１の外側へ退避させた。しかしながら、いずれも退避させずに研磨処理、ドレッシング処理を順次行なうようにしても、また、両方を同時並行して処理させるようにしてもよい。同時並行処理により、効率的に処理が行なえる。なお、同時並行処理の場合は、研磨スラリーとドレッシング液とが互いに悪影響を及ぼし合わない場合に限られる。
【００７６】
また１枚のウエーハの研磨処理を中断させ、ドレッシング処理に切り換えるようにしても良い。
【００７７】
また、上記実施形態においては、研磨パッド１の回転方向と、研磨ヘッド１２、ドレッサ１０の回転方向とが逆方向である形態を説明したが、これに限らず、同方向であっても、研磨処理、ドレッシング処理が行なうことが可能であればよい。
【００７８】
また、上記実施形態においては、ドレッシング処理において、ドレッシング液に微細気泡を含有させる例を説明したが、研磨処理に用いる研磨スラリー中に微細気泡を含有させるようにしてもよい。微細気泡の存在により、研磨屑等を効率よく除去しながら研磨を行なうことができるので、ウエーハＷ等における被研磨面が、研磨屑により損傷を受けたりすることを防止できる。また、気泡が含有していることにより、処理液の消費量が少なくて済む。
【００７９】
また、ドレッシング液に研磨液を含有させて用いるようにしても良い。研磨液は通常、凝集防止のためにｐＨ調整されていることにより、これをドレッシング液に含有させた場合、ドレッシング液にも凝集防止効果が付与され、ドレッシングが効率的に行なわれることがが期待できる。
【００８０】
また、研磨処理にて用いる研磨スラリー、ドレッシング処理にて用いるドレッシング液は、それぞれの処理を行うにあたり、処理に適しているものであればよく、アルカリ性溶液や純水に限られるものではない。
【００８１】
また、微細気泡を発生させる際に用いる気体についても、上記実施形態においては空気を例に説明したが、これに限らず、窒素等、研磨処理、ドレッシング処理が行なえればよい。
【００８２】
また、上記実施形態において、ドレッサ１０はＸ−Ｙ平面内においてランダムに移動する例を説明したが、これに限らず、例えば回転軸２の軸心を中心にその周りを公転するように移動制御しても良い。こうすることによって、ドレッサ１０のドレス面１０ａをより均一にドレッシング処理することが可能になる。さらには、ドレッサ１０が、例えば旋回アームの先端に保持されていて、揺動するように移動制御しても良い。
【００８３】
また、上記実施形態において、微細気泡生成部７においては、旋回方式により微細気泡を生成するようにしたが、ベンチュリ方式、多孔質フィルタ方式等、種々の方式に置き換えることが可能である。
【００８４】
さらに、これらによって生成される微細気泡の径についても、上記実施形態においては、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）を代表例に挙げたが、これに限らず、研磨パッドの目の粗さ等を考慮して、最適な径の気泡を選択することができる。
【００８５】
また、上記実施形態においては、微細気泡発生部７で生成した微細気泡を含むドレッシング液を貯留タンク６に貯留してから研磨パッド１に供給する例を説明したが、これに限らず、貯留タンク６を介することなく供給するようにしても良い。
【００８６】
例えば、ドレッシング液供給部４を通過するドレッシング液には大気圧下では過飽和状態となる量の気体を溶解させておき、このドレッシング液が、ドレッシング液供給部４から吐出した段階でオリフィスなどを用いた圧力解放によってドレッシング液内に微細気泡が発生するように構成したもの、あるいは、気体を溶解した液体が研磨パッド１の表面１ａ上に供給されたときに、研磨パッド１の表面１ａの凹凸が気泡核となって、微細気泡が発生するように構成したものなどが考えられる。
【００８７】
このような構成によれば、貯留タンク６に一旦貯留する例と比較して、微細気泡が生成されてから供給されるまでの間の時間がより短くなるために、気泡同士が結合して大きくなったり、消滅したりすることが少なくなるため、より微細な気泡が多量に生成させることが可能となり、研磨パッドの磨耗防止、あるいはドレッサの汚染防止を寄り効果的に行なえる。
【００８８】
また、上記第１、２の実施形態において、ドレッサ１０は、平面視で円環状のものを例としてあげたが、閉環状でなくても良く、また、閉環状であっても、平面視で四角形状などの多角形状等を有し、実施形態と同様に外周壁によって中空部分を形成するようにしても良い。つまりドレッシングを行える形状であれば適宜採用することができる。
【００８９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１ 研磨パッド
１a 研磨パッドの表面
２ 回転軸
３ 駆動部
４ ドレッシング液供給部
５ ロータリージョイント
６ 貯留タンク
７ 微細気泡生成部
８ 気体供給部
９ 液体供給部
１０ ドレッサ
１０a ドレス面
１０ｂ 外周壁
１０ｐ 保持機構
１０ｑ 保持機構
１１ 研磨スラリー供給部
１２ 研磨ヘッド
１３ 研磨ヘッド回転軸
１４ 研磨ヘッド駆動部
４０ 流路
４１ ドレッシング液供給部
１００ 研磨装置
１０１ ドレッシングユニット（ドレッシング装置）
１０２ 研磨ユニット
２０１ ドレッシングユニット（ドレッシング装置）
Ｗ 半導体ウエーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、ドレッシング装置、ドレッシング方法および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハ（以下単に「ウエーハ」ということもある。）等の研磨には、ＣＭＰ（化学機械研磨）処理が多く採用されている。
【０００３】
これは、たとえばアルカリ性溶液にシリカ等からなる砥粒を懸濁させた研磨液を研磨パッドに供給しながらウエーハを研磨パッドに押し当てて相対運動させ、ウエーハ表面を研磨する処理である。
【０００４】
このＣＭＰに用いられる研磨パッドは、表面が毛羽立った状態に維持される必要がある。その理由は、ウエーハを研磨するための砥粒をこの毛羽に保持させるためである。
【０００５】
ところで、この研磨パッドは、使用回数を重ねるにつれ、表面の毛羽がなくなってくる。また、研磨パッドが多孔質材料から形成されていると、その表面に存在する開口に研磨屑や砥粒塊などが入り込んで目詰まりを起こす。
【０００６】
そこで、研磨作業の合間に研磨パッドのドレッシング処理が行なわれる。このドレッシング処理の例としては、研磨パッドに液体（ドレッシング液）をかけながら、砥粒を有するドレッサを研磨パッドに押し当て、擦り付けるものがあり、この処理により、研磨パッドの表面を毛羽立った状態に回復させ、目詰まりも解消するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２４４４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ドレッシング処理は、高圧な液体を研磨パッドにかけながら、あるいは研磨パッドに対してドレッサを強い力で押し当てながら行なうなどの理由から、ドレッシング処理を繰り返して行なうと、研磨パッドの磨耗も早く、短期間で交換しなければならなかった。
【０００９】
一方、ドレッサ自体も砥粒塊や研磨屑が付着して汚染され、頻繁にドレッサの洗浄をする必要があった。
【００１０】
本発明の実施態様の目的は、研磨パッドの磨耗を極力防止することである。
【００１１】
また他の実施態様の目的は、ドレッサの汚染を極力防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するため、本発明の一実施形態のドレッシング装置は、
研磨パッドの表面に押し当てることによって当該研磨パッドのドレッシングを行なうドレッサと、
前記研磨パッドにドレッシング液を供給するドレッシング液供給手段と、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させる微細気泡含有手段と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一実施形態のドレッシング方法は、
研磨パッドにドレッシング液を供給し、前記研磨パッドにドレッサを押し当てることによって前記研磨パッドのドレッシングを行なうドレッシング方法において、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一実施形態の研磨装置は、上述のドレッシング装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、研磨パッドの磨耗を極力防止することができる。
【００１６】
また、本発明の実施形態によれば、ドレッサの汚染を極力防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態であるドレッシング装置を有する研磨装置の全体構成図。
【図２】図１におけるドレッシング装置の概略構成図。
【図３】図１で用いる研磨パッドの概念平面図。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面概念図であり、同図（ａ）はドレッシング処理前、同図（ｂ）はドレッシング処理後の様子をそれぞれ示す断面概念図。
【図５】ドレッサのドレス面１０ａの拡大写真。
【図６】本発明の第２の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図。
【図７】従来のドレッシングユニットの概略構成図。
【図８】本発明の第３の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図。
【図９】図８におけるドレッサの変形例を示すドレッサのドレス面の概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態であるドレッシング装置を有する研磨装置の全体構成図である。
【００２０】
研磨装置１００は、ドレッシングユニット（ドレッシング装置ともいう。）１０１と、研磨ユニット１０２を有して構成されている。
【００２１】
ドレッシングユニット１０１は、後述する研磨処理によって失われた、研磨パッド１表面の毛羽を回復させたりする、ドレッシング処理を行なうユニットである。研磨パッド１の表面１aは毛羽Ｋを備えており（図４参照）、使用回数を重ねるにつれ、この毛羽Ｋの毛羽立った状態が維持されなくなってくる。
【００２２】
また、この実施形態では、研磨パッド１は多孔質材料で形成され、その表面にも開孔Ｈが存在する。この開口Ｈには研磨屑や砥粒の塊が入り込みやすく、目詰まりが起こる。ドレッシングユニット１０１は、この研磨パッド１に発生する不具合を解消するためのものである。
【００２３】
ドレッシングユニット１０１は、ドレッシング液を研磨パッド１および後述するドレッサ１０へ供給するドレッシング液供給部４を有している。このドレッシング液供給部４は、図示省略の駆動部によってＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能に保持される。なお、ここでＸ−Ｙ平面とは、研磨パッド１の表面１ａに沿う方向をいう。ドレッシング液供給部４はフレキシブル配管を介して貯留タンク６と接続され、移動するドレッシング液供給部４に対し貯留タンク６内の液体（ドレッシング液）が供給されるようになっている。
【００２４】
貯留タンク６には、微細気泡生成部７が接続される。この微細気泡生成部７は、気体供給部８からの気体（例えばエア）と液体供給部９からの液体（例えば純水）を旋回方式により混合させて微細気泡を含有する微細気泡含有液、つまり微細気泡を含有するドレッシング液を生成する。そして、微細気泡生成部７にて生成された微細気泡含有液は、ドレッシング液として貯留タンク６に蓄積される。
【００２５】
ここで、微細気泡とは、マイクロバブル、マイクロナノバブル、あるいはナノバブルなどの概念を含む微細気泡である。例えば、マイクロバブルは１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。
【００２６】
貯留タンク６内に貯留されるドレッシング液は、貯留タンク６と微細気泡生成部７間を循環するように構成されていて、微細気泡、例えばマイクロナノバブル（ＭＮＢ）の濃度、粒径等がドレッシング処理に最適なものに保たれるようになっている。なお、微細気泡の径としては０．１〜５０μｍの範囲、濃度は、１Ｅ＋５個／ｍｌ以上であると処理が効率的に行なえるので好ましい。
【００２７】
図２は、図１におけるドレッシング装置の概略構成図である。
【００２８】
研磨パッド１は、回転軸２によってその研磨表面１ａが水平状態となるように支持される。回転軸２は、図示省略の制御部によって制御される駆動部３によって、図２中矢印Ａ方向に回転させるように構成されている。
【００２９】
ドレッシングユニット１０１には、図示省略の保持機構によって、Ｘ−Ｙ平面内での回転およびＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能に保持されるドレッサ１０を有する。このドレッサ１０のドレス面１０a（図２において、研磨パッド１の表面１ａに対向する側の面）には、ダイヤモンド砥粒が形成されている。また本実施形態でのドレッサ１０は、研磨パッド１の直径の１／４程度の直径を有し、Ｚ方向に延びる外周壁１０ｂを有する円環状（閉環状）をなす。この外周壁１０ｂの上端部は、円盤状の支持板１０ｃで蓋をされる状態とされて内部に中空部分が形成され、支持板１０ｃの中央付近にドレッサ液供給部４が接続される。そして、少なくともドレッシング処理中においては、ドレッサ１０のＸ−Ｙ平面内での移動に追従して、ドレッシング液供給部４も（図１参照）ドレッサ１０ととともに移動し、研磨パッド１上でのドレッサ１０の位置に拘らず、ドレッサ１０の中空（中央）部分、つまり外周壁１０ｂで囲まれる部分（円環状内部）に対し、その上方より、ドレッシング液供給部４内の流路４０を介してドレッシング液が供給されるようになっている。ドレッサ１０の中空部分に供給されるドレッシング液は、ドレッサ１０と研磨パッド１との隙間よりドレッサ１０の中空部分外に流出するものの、ドレッサ１０と研磨パッド１の間に設けられた隙間に応じた一定時間、ドレッサ１０の中空部分に保持された状態とされるようになっている。この場合、流路４０の途中に流量調整弁を設け、この流量調整弁を図示省略の制御部によりコントロールすることで、ドレッシング液供給部４からの単位時間当たりのドレッシング液供給量を一定としても良いし、供給量を増加させたり減少させたりする制御を反復させるようにしても良い。
【００３０】
図１に戻って、研磨ユニット１０２は研磨ヘッド１２を有し、この研磨ヘッド１２にて、ウエーハＷがその被研磨面を研磨パッド１の表面１ａに対向するようにして保持される。研磨ヘッド１２は、研磨ヘッド回転軸１３によって回転可能に保持される。研磨ヘッド回転軸１３は、図示省略の制御部によって制御される研磨ヘッド駆動部１４によって、図１中の矢印Ｂ方向に回転させられるようになっていて、研磨ヘッド回転軸１３の回転により、研磨ヘッド１２、ウエーハＷも同方向に回転する。なお、研磨ヘッド駆動部１４は、研磨ヘッド回転軸１３をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることもできるようになっている。これにより、研磨ヘッド１２に保持したウエーハＷを、研磨パッド１の上方に位置付けたり、研磨パッド１に押し当てたり、研磨パッド１の径方向外方に設置された退避位置に位置付けたりすることを可能とする。
【００３１】
研磨パッド１と研磨ヘッド１２に向けては、研磨スラリー供給部１１より研磨スラリーが供給される。研磨スラリーとしては、たとえばアルカリ性溶液にシリカ等からなる砥粒が懸濁した研磨液を用いる。
【００３２】
なお、上記した駆動部３、ドレッシング液供給部４の図示省略の駆動部、ドレッサ１０の図示省略の保持機構、微細気泡生成部７、研磨スラリー供給部１１、研磨ヘッド駆動部１４等は、図示省略の制御部により次に説明する動作を行なうように制御される。
【００３３】
次に、研磨装置１００の動作について説明する。
【００３４】
本実施の形態で研磨装置１００は、１枚のウエーハＷの研磨処理が終了するとドレッシング処理を行ない、その後に別のウエーハＷの研磨処理を行なうといった、研磨処理とドレッシング処理とを交互に行なう例である。もっとも、複数枚のウエーハに対して研磨処理を連続的に行い、ドレッシング処理が必要なタイミングで、ドレッシングユニット１０１によるドレッシング処理に切り換えるようにしても良い。
【００３５】
研磨ユニット１０２による研磨処理は、次のように行なわれる。
【００３６】
まず研磨処理に先立ち、ドレッシング液供給部４の図示省略の駆動部、ドレッサ１０の図示省略の保持機構の作動により、ドレッサ１０並びにドレッシング液供給部４は、研磨パッド１の上方よりも径方向外方の退避位置に位置付けられる。
【００３７】
この状態で研磨ヘッド駆動部１４は、ウエーハＷを保持した研磨ヘッド１２を研磨パッド１上方に位置付ける。つまり、ウエーハＷの被研磨面が研磨パッド１の表面１ａと対向した位置に位置付けられる。
【００３８】
次に、研磨スラリー供給部１１より研磨スラリーの供給が開始される。これとほぼ同時に、駆動部３によって回転軸２が回転し、研磨パッド１が回転する。さらに、研磨ヘッド駆動部１４により、研磨ヘッド１２を保持する研磨ヘッド回転軸１３も回転を開始する。研磨パッド１と研磨ヘッド１２は、たとえば、反対方向に回転する。両者の回転速度が定速に達すると、研磨ヘッド駆動部１４によって研磨ヘッド１２が下降し、保持しているウエーハＷの被研磨面を予め設定した押圧力にて研磨パッド１の表面１aに所定時間押し当てる。このとき必要に応じて研磨ヘッド１２は自転に加えて公転し、これにより、ウエーハＷの被研磨面が研磨される。
【００３９】
押し当て時間が所定時間経過してウエーハＷの研磨処理が終了すると、研磨ヘッド駆動部１４の駆動により、研磨ヘッド１２は上昇し、そして研磨パッド１の上方よりも径方向外方に設けられたウエーハ受け渡し位置（退避位置でもある。）に移動する。これと並行して、研磨ヘッド回転軸１３の回転停止、研磨スラリー供給部１１からの研磨スラリー供給停止などの制御が行なわれる。ウエーハ受け渡し位置に位置付けられたウエーハＷは、図示省略の回収手段にて回収され、次工程へと搬送される。
【００４０】
本実施形態では、１枚のウエーハＷに対して研磨処理が終了すると、研磨装置１００はドレッシング処理を実行する。
【００４１】
以下、ドレッシングユニット１０１によるドレッシング処理について説明する。
【００４２】
研磨ヘッド１２がウエーハ受け渡し位置（退避位置）に移動すると、退避位置に今まで位置付けられていたドレッサ１０とドレッシング液供給部４が、研磨パッド１の上方に位置付けられる。そして、ドレッサ１０は、回転を開始するとともに、下動し、予め設定された接触圧にて研磨パッド１の表面１ａに押し当てられる。図２はこの状態を示している。
【００４３】
ドレッサ１０はこの状態で、図１に示すＸ−Ｙ平面内にてランダムに移動する。ドレッサ１０の移動中は、その動きに追従して、ドレッシング液供給部４も移動し、ドレッサ１０の上方より、その中空（中央）部分、つまり外周壁１０ｂで囲まれる部分（円環状内部）に向けてドレッシング液が供給される。
【００４４】
ここで供給されるドレッシング液中には、微細気泡生成部７で生成されたマイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含んでいる。マイクロナノバブルは、マイナス電位を有しており、研磨パッド１上の研磨屑等のプラスに帯電しているゴミを吸着する性質がある。
【００４５】
ここで、従来のドレッシングユニットについて、考察してみる。
【００４６】
従来のドレッシングユニットは、図７中の矢印Ａ方向に回転する研磨パッド１に、円柱状または円筒状ドレッサ１０Ｘの下面全平面を押し当てながら研磨パッド１に対して相対移動させるとともに、純水などのドレッシング液を、ドレッシング液供給部４Ｘによりドレッサ１０Ｘの外方において研磨パッド１に向けて供給していた。
【００４７】
このため、ドレッシング液を研磨パッド１に供給しても、研磨パッド１は回転しているため、研磨パッド１に供給されたドレッシング液は遠心力によって研磨パッド１の外方へ吹き飛んでしまい、ドレッシング処理が効率的に行なえないこともあった。
【００４８】
これに対し、本実施形態によるドレッサ１０は、前述のとおり円環状であり、ドレッシング液はドレッサ１０の中空部分に供給される。ドレッサ１０の中空部分に供給されたドレッシング液は、一定時間、ドレッサ１０の中空部分に保持され（滞留し）、そしてドレッサ１０のドレス面１０ａと研磨パッド１の表面１ａとの隙間から流出する。
【００４９】
一方、ドレッサ１０の中空部分に対応（対向）する研磨パッド１の表面１aには、ドレッシング処理によって生じた研磨屑や砥粒など、除去が必要なものが存在している。
【００５０】
ドレッシング液供給部４よりドレッサ１０の中空部分に供給されるドレッシング液中にはマイクロナノバブル（ＭＮＢ）などの微細気泡が多量に含まれる。これら微細気泡は、研磨パッド１の表面１aの毛羽の隙間にも容易に入り込み、毛羽に付着した研磨屑や砥粒等を十分に吸着する様にパッドとドレッサ間を通過する際に、最適なサイズになるように調整する。ここで用いる微細気泡のサイズとしては、先に述べたように、０．１〜５０μｍの範囲、濃度は、１Ｅ＋５個／ｍｌ以上であることが好ましい。
【００５１】
そして、ドレッサ１０が移動しながら回転し、研磨パッド１もドレッサ１０の回転方向とは逆に回転しているため、ドレッシング液は、ドレッサ１０の移動に伴って、徐々にドレッサ１０のドレス面１０ａと研磨パッド１の表面１ａとの隙間から流出する。この流出に伴って、研磨パッド１の表面１aから取り除かれた研磨屑や砥粒等が排出される。そしてドレッサ１０より流出したドレッシング液は、研磨パッド１の回転による遠心力により、研磨パッド１の外周に吹き飛ばされて排出される。
【００５２】
図３は、図１で用いる研磨パッド１の平面図、図４は、図３におけるＸ−Ｘ断面概念図であり、同図（ａ）はドレッシング処理前、同図（ｂ）はドレッシング処理後の様子をそれぞれ示す断面概念図である。なお、説明上、開口Ｈをはじめとして、強調し拡大して描いてある。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、ドレッシング処理前の研磨パッド１には、研磨屑や砥粒などが堆積したゴミＯＭが、研磨パッド表面１aの毛羽Ｋ、あるいは開孔Ｈに付着している。
【００５４】
これに対し、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含むドレッシング液を用いてドレッシング処理を行なうと、ゴミＯＭを微細気泡が吸着して、取り除き、微細気泡だけが残留する。加えて、ドレッサ１０により研磨パッド１の表面１aが削りとられ、毛羽Ｋの毛羽立ちが良好となる。
【００５５】
このようにドレッシング液中に微細気泡が存在し、この微細気泡が研磨パッド１の表面１ａに存在する研磨屑や砥粒等を効率よく取り除く。また、ドレッサ１０の中空部分から流出したドレッシング液は、ドレッサ１０と対向していない研磨パッド１の表面部分を伝わって流れるから、この流出したドレッシング液に接した研磨パッド１の表面１ａにおいても研磨屑や砥粒等の除去が達成される。これらにより、ドレッシング処理時間が従来に比べて短時間で済み、その分ドレッサ１０が研磨パッドと接している時間が少なくなることから、研磨パッド１の磨耗を従来に比べて極力防止することができる。
【００５６】
ところで、ドレス面１０aにはダイヤモンド砥粒が形成されており、これを研磨パッド１の表面１aに押し当て、擦り付けることによって、研磨パッド１の表面１aの毛羽Ｋの毛羽立ちを回復させたり、研磨屑や砥粒を除去することとなるが、このドレス面１０aの砥粒と砥粒の間にも研磨屑等が入り込み、ドレッシング処理を繰り返すにつれ、ドレス面１０ａの汚染が進行する。
【００５７】
ところが本実施形態のように、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含有させたドレッシング液を用いてドレッシング処理を行なうと、微細気泡を含むドレッシング液が研磨パッド１の表面１aだけでなく、ドレッサ１０のドレス面１０aにも入り込むため、ドレッサ１０のドレス面１０aに付着している研磨屑や、砥粒についても、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡によって除去されることとなり、ドレッシング処理を繰り返しても、ドレッサ１０の汚染を極力防止することができる。
【００５８】
図５（ａ）は、図７に示した従来装置にて、純水を用いてドレッシング処理を行なったときのドレッシング処理後のドレス面１０aの様子、図５（ｂ）は、純水にマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を含有させたものを用いてドレッシング処理を行なったときのドレッシング処理後のドレス面１０aの様子である。どちらも使用したドレッサは同じで、純水の流量は、ともに０．１ｌ／秒に設定し、それぞれ１０分間ドレッシング処理を行なった。
【００５９】
ドレッシング液にマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を含ませることによって、ドレス面１０aの汚染防止にも有効であることが分かる。
【００６０】
次に、本発明の第二の実施形態について、説明する。
【００６１】
図６は、本発明の第２の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図である。なお、前述の第１の実施形態と同一の部品については同一の符号を付し、その詳説は省略する。
【００６２】
図６に示すドレッシングユニット（ドレッシング装置）２０１が第１の実施形態と相違する点は、ドレッシング液を供給する手段が、ドレッシング液供給部４に加えて、別のドレッシング液供給部４１を備えている点である。つまり、ドレッシング液供給部が複数備えられている点である。
【００６３】
ドレッシング液供給部４１は、ドレッサ１０によってドレッシング処理が行われている際に、図示省略の純水供給タンクより供給される純水を研磨パッド１に供給する。
【００６４】
この実施形態によると、ドレッシング処理において、ドレッサ１０の上方に位置するドレッシング液供給部４からはマイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡を含有するドレッシング液がドレッサ１０の中空部分に供給される。そして、ドレッサ１０の中空部分に供給されたドレッシング液は、ドレッサ１０と研磨パッド１の間に設けられた隙間に応じた一定時間、ドレッサ１０の中空部分に保持された状態の後、ドレッサ１０と研磨パッド１との隙間よりドレッサ１０の中空部分外に流出する。この流出に伴って、研磨パッド１の表面１a、そしてドレッサ１０のドレス面１０ａから研磨屑や砥粒等が取り除かれる。これは第１の実施形態の作用と同じである。この第２の実施形態では、ドレッサ１０の中空部分よりこの中空部分の外部に流出したドレッシング液が、ドレッシング液供給部４１から供給されるドレッシング液によって研磨パッド１の外側へと押し流されることになる。ドレッサ１０の中空部分外に流出したドレッシング液には、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）等の微細気泡によって吸着された研磨屑や砥粒が含まれることになるが、ドレッシング液供給部４１から供給されるドレッシング液によって、これらが研磨パッド１の外側へと円滑に押し流されて除去される。つまり、第２の実施形態によれば、ドレッシング液供給部４のみを用いてドレッシング処理を行なうよりも、研磨パッド１の表面１aに存在する研磨屑や砥粒を、より短時間で、しかも効率よく取り除くことができる。
【００６５】
なお、ドレッシング液供給部４１より供給されるドレッシング液を純水としたが、ドレッシング液供給部４より供給されるドレッシング液と同じように、微細気泡を含有しているドレッシング液としても良い。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施形態について、説明する。
【００６７】
図８は、本発明の第３の実施形態であるドレッシング装置の概略構成図である。なお、前述の第１、第２の実施形態と同一の部品については同一の符号を付し、その詳説は省略する。
【００６８】
図８に示すドレッシングユニット（ドレッシング装置）３０１が第１の実施形態と相違する点は、ドレッサ１０Ｘが中実の円盤形状である点である。つまり、この実施形態におけるドッレサ１０Ｘには、第１、第２の実施形態のドレッサのような中空部分を有していない。
【００６９】
ところが、ドレッシング液供給部４からは、第１、第２の実施形態と同様のマイクロナノバブルＭＮＢを含むドレッシング液が供給される。このマイクロナノバブルＭＮＢを含むドレッシング液によって研磨パッド１の表面１ａに存在する研磨屑や、砥粒等が効率よく取り除かれる。また、ドレッシングを繰り返すことによってドレッサ１０Ｘのドレス面に付着した研磨屑や砥粒についても同様に取り除かれる。
【００７０】
第１、第２の実施形態においては、微細気泡を含有した液体をドレッシング液として用いていることに加えて、ドレッサが閉環状であることによって、ドレッシング液が、ドレッサ１０の中空部分に一定時間保持（滞留）されることにより、研磨パッド１の表面１ａの研磨屑や砥粒などを効率的に取り除くことができる。これは、ドレッシング液に微細気泡が含有されていることと、ドレッサが閉環状であることの相乗効果によって、より、効率的な処理が行えることを示した例である。
【００７１】
これに対し、本発明の第３の実施形態においては、ドレッサが閉環状ではないため、ドレッシング液が、ドレッサ１０の中空部分に一定時間保持（滞留）されるといった作用はない。しかしながら、ドレッシング液に微細気泡を含有させたことによって、特にこの微細気泡の作用により、研磨パッドの表面に存在する研磨屑や砥粒等を従来（例えば図７）に比べ効率よく取り除き、研磨パッドの磨耗を防止することができる。あわせて、ドレッサの汚染を極力防止することもできる。
【００７２】
特に第３の実施形態において、ドレッサのドレス面（研磨パッドの表面に対向する側の面）に溝を形成しても良い。
【００７３】
図９は、ドレッサの変形例を示すドレッサのドレス面の概念図である。ここで示すドレッサ１０Ｘにおいては、ドレス面１０ａの中央部に円形溝Ｒ１、そして円形溝Ｒ１からドレス面外周に延びる直線溝Ｒ２が形成されている。このような溝を形成することによって、ドレッサ面１０ａと研磨パッドの表面とが接触した状態でも、微細気泡を含有するドレッシング液がこの溝Ｒ１、Ｒ２を介してドレッサ面や研磨パッドの表面に行き渡りやすくなり、より効率的に処理を行うことが可能になる。
【００７４】
このような溝は、第１実施例に示したような、ドレッサが閉環状のものに対して形成しても良い。
【００７５】
なお、上記実施形態においては、研磨ユニット１０２による研磨処理時に、ドレッシングユニット１０１を構成する、ドレッサ１０、ドレッシング液供給部４等を研磨パッド１の外側へ退避させ、ドレッシングユニット１０１によるドレッシング処理時には、研磨ユニット１０２を構成する、研磨ヘッド１２等を研磨パッド１の外側へ退避させた。しかしながら、いずれも退避させずに研磨処理、ドレッシング処理を順次行なうようにしても、また、両方を同時並行して処理させるようにしてもよい。同時並行処理により、効率的に処理が行なえる。なお、同時並行処理の場合は、研磨スラリーとドレッシング液とが互いに悪影響を及ぼし合わない場合に限られる。
【００７６】
また１枚のウエーハの研磨処理を中断させ、ドレッシング処理に切り換えるようにしても良い。
【００７７】
また、上記実施形態においては、研磨パッド１の回転方向と、研磨ヘッド１２、ドレッサ１０の回転方向とが逆方向である形態を説明したが、これに限らず、同方向であっても、研磨処理、ドレッシング処理が行なうことが可能であればよい。
【００７８】
また、上記実施形態においては、ドレッシング処理において、ドレッシング液に微細気泡を含有させる例を説明したが、研磨処理に用いる研磨スラリー中に微細気泡を含有させるようにしてもよい。微細気泡の存在により、研磨屑等を効率よく除去しながら研磨を行なうことができるので、ウエーハＷ等における被研磨面が、研磨屑により損傷を受けたりすることを防止できる。また、気泡が含有していることにより、処理液の消費量が少なくて済む。
【００７９】
また、ドレッシング液に研磨液を含有させて用いるようにしても良い。研磨液は通常、凝集防止のためにｐＨ調整されていることにより、これをドレッシング液に含有させた場合、ドレッシング液にも凝集防止効果が付与され、ドレッシングが効率的に行なわれることがが期待できる。
【００８０】
また、研磨処理にて用いる研磨スラリー、ドレッシング処理にて用いるドレッシング液は、それぞれの処理を行うにあたり、処理に適しているものであればよく、アルカリ性溶液や純水に限られるものではない。
【００８１】
また、微細気泡を発生させる際に用いる気体についても、上記実施形態においては空気を例に説明したが、これに限らず、窒素等、研磨処理、ドレッシング処理が行なえればよい。
【００８２】
また、上記実施形態において、ドレッサ１０はＸ−Ｙ平面内においてランダムに移動する例を説明したが、これに限らず、例えば回転軸２の軸心を中心にその周りを公転するように移動制御しても良い。こうすることによって、ドレッサ１０のドレス面１０ａをより均一にドレッシング処理することが可能になる。さらには、ドレッサ１０が、例えば旋回アームの先端に保持されていて、揺動するように移動制御しても良い。
【００８３】
また、上記実施形態において、微細気泡生成部７においては、旋回方式により微細気泡を生成するようにしたが、ベンチュリ方式、多孔質フィルタ方式等、種々の方式に置き換えることが可能である。
【００８４】
さらに、これらによって生成される微細気泡の径についても、上記実施形態においては、マイクロナノバブル（ＭＮＢ）を代表例に挙げたが、これに限らず、研磨パッドの目の粗さ等を考慮して、最適な径の気泡を選択することができる。
【００８５】
また、上記実施形態においては、微細気泡発生部７で生成した微細気泡を含むドレッシング液を貯留タンク６に貯留してから研磨パッド１に供給する例を説明したが、これに限らず、貯留タンク６を介することなく供給するようにしても良い。
【００８６】
例えば、ドレッシング液供給部４を通過するドレッシング液には大気圧下では過飽和状態となる量の気体を溶解させておき、このドレッシング液が、ドレッシング液供給部４から吐出した段階でオリフィスなどを用いた圧力解放によってドレッシング液内に微細気泡が発生するように構成したもの、あるいは、気体を溶解した液体が研磨パッド１の表面１ａ上に供給されたときに、研磨パッド１の表面１ａの凹凸が気泡核となって、微細気泡が発生するように構成したものなどが考えられる。
【００８７】
このような構成によれば、貯留タンク６に一旦貯留する例と比較して、微細気泡が生成されてから供給されるまでの間の時間がより短くなるために、気泡同士が結合して大きくなったり、消滅したりすることが少なくなるため、より微細な気泡が多量に生成させることが可能となり、研磨パッドの磨耗防止、あるいはドレッサの汚染防止を寄り効果的に行なえる。
【００８８】
また、上記第１、２の実施形態において、ドレッサ１０は、平面視で円環状のものを例としてあげたが、閉環状でなくても良く、また、閉環状であっても、平面視で四角形状などの多角形状等を有し、実施形態と同様に外周壁によって中空部分を形成するようにしても良い。つまりドレッシングを行える形状であれば適宜採用することができる。
【００８９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１ 研磨パッド
１a 研磨パッドの表面
２ 回転軸
３ 駆動部
４ ドレッシング液供給部
５ ロータリージョイント
６ 貯留タンク
７ 微細気泡生成部
８ 気体供給部
９ 液体供給部
１０ ドレッサ
１０a ドレス面
１０ｂ 外周壁
１０ｐ 保持機構
１０ｑ 保持機構
１１ 研磨スラリー供給部
１２ 研磨ヘッド
１３ 研磨ヘッド回転軸
１４ 研磨ヘッド駆動部
４０ 流路
４１ ドレッシング液供給部
１００ 研磨装置
１０１ ドレッシングユニット（ドレッシング装置）
１０２ 研磨ユニット
２０１ ドレッシングユニット（ドレッシング装置）
Ｗ 半導体ウエーハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドの表面に押し当てることによって当該研磨パッドのドレッシングを行なうドレッサと、
前記研磨パッドにドレッシング液を供給するドレッシング液供給手段と、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させる微細気泡含有手段と、
を有することを特徴とするドレッシング装置。
【請求項２】
前記ドレッサは閉環状であって、
前記ドレッシング液供給手段は、前記微細気泡が含有するドレッシング液を、閉環状の前記ドレッサの外周壁によって形成される中空部分に供給することを特徴とする請求項１記載のドレッシング装置。
【請求項３】
前記ドレッシング液供給手段を複数備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のドレッシング装置。
【請求項４】
研磨パッドにドレッシング液を供給し、前記研磨パッドにドレッサを押し当てることにより前記研磨パッドのドレッシング処理を行うドレッシング方法において、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させることを特徴とするドレッシング方法。
【請求項５】
前記ドレッサは閉環状であって、前記微細気泡を含有させた前記ドレッシング液を、閉環状の前記ドレッサの外周壁によって形成される中空部分に供給することを特徴とする請求項４記載のドレッシング方法。
【請求項６】
少なくとも、請求項１乃至３のいずれかに記載のドレッシング装置を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項１】
研磨パッドの表面に押し当てることによって当該研磨パッドのドレッシングを行なうドレッサと、
前記研磨パッドにドレッシング液を供給するドレッシング液供給手段と、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させる微細気泡含有手段と、
を有することを特徴とするドレッシング装置。
【請求項２】
前記ドレッサは閉環状であって、
前記ドレッシング液供給手段は、前記微細気泡が含有するドレッシング液を、閉環状の前記ドレッサの外周壁によって形成される中空部分に供給することを特徴とする請求項１記載のドレッシング装置。
【請求項３】
前記ドレッシング液供給手段を複数備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のドレッシング装置。
【請求項４】
研磨パッドにドレッシング液を供給し、前記研磨パッドにドレッサを押し当てることにより前記研磨パッドのドレッシング処理を行うドレッシング方法において、
前記ドレッシング液に微細気泡を含有させることを特徴とするドレッシング方法。
【請求項５】
前記ドレッサは閉環状であって、前記微細気泡を含有させた前記ドレッシング液を、閉環状の前記ドレッサの外周壁によって形成される中空部分に供給することを特徴とする請求項４記載のドレッシング方法。
【請求項６】
少なくとも、請求項１乃至３のいずれかに記載のドレッシング装置を有することを特徴とする研磨装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５９８５４（Ｐ２０１３−５９８５４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６６０６６（Ｐ２０１２−１６６０６６）
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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