特開 2023-97588 研磨装置および研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023097588

(43)【公開日】2023-07-10

(54)【発明の名称】研磨装置および研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/013 20120101AFI20230703BHJP

   B24B 37/34 20120101ALI20230703BHJP

   B24B 49/04 20060101ALI20230703BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20230703BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230703BHJP

【ＦＩ】

B24B37/013

B24B37/34

B24B49/04 Z

B24B49/12

H01L21/304 621D

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021213796

(22)【出願日】2021-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】木下 将毅

(72)【発明者】

【氏名】岸 貴士

(72)【発明者】

【氏名】宮川 俊樹

【テーマコード（参考）】

3C034

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA19

3C034BB93

3C034CA02

3C034CB03

3C158AA07

3C158AC02

3C158AC04

3C158CB06

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

3C158EB14

5F057AA02

5F057AA24

5F057BA15

5F057CA12

5F057DA03

5F057EB11

5F057GA05

(57)【要約】

【課題】研磨パッドに設けられた透明窓の内面での結露を防止し、正確な膜厚を測定することができる研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨装置は、研磨面２ａを有する研磨パッド２と、ワークピースＷを研磨面２ａに押し付けるための研磨ヘッド１と、研磨パッド２内に配置された透明窓３３と、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、透明窓３３の下方に配置され、透明窓３３を通して光をワークピースＷに導き、透明窓３３を通してワークピースＷからの反射光を受けるための光学式センサヘッド３２と、透明窓３３と光学式センサヘッド３２との間の空間６０を冷却するための冷却装置６３を備えている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨面を有する研磨パッドと、
前記ワークピースを前記研磨面に押し付けるための研磨ヘッドと、
前記研磨パッド内に配置された透明窓と、
前記研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
前記透明窓の下方に配置され、前記透明窓を通して光を前記ワークピースに導き、前記透明窓を通して前記ワークピースからの反射光を受けるための光学式センサヘッドと、
前記透明窓と前記光学式センサヘッドとの間の空間を冷却するための冷却装置を備えている、研磨装置。

【請求項2】

前記前記冷却装置は、前記空間内に露出する冷却面を有している、請求項１に記載の研磨装置。

【請求項3】

前記冷却装置の冷却動作を制御する動作制御部をさらに備えている、請求項１または２に記載の研磨装置。

【請求項4】

前記動作制御部は、前記ワークピースの研磨後に前記冷却装置の冷却動作を開始させるように構成されている、請求項３に記載の研磨装置。

【請求項5】

前記動作制御部は、前記ワークピースの研磨中に前記冷却装置の冷却動作を開始させるように構成されている、請求項３に記載の研磨装置。

【請求項6】

前記動作制御部は、前記研磨面の温度から前記空間内の温度を減算して温度差を算定し、前記温度差がしきい値以上に維持されるように、前記冷却装置の冷却動作を制御するように構成されている、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の研磨装置。

【請求項7】

前記空間内の湿度を低下させる除湿装置をさらに備えている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の研磨装置。

【請求項8】

ワークピースを研磨パッドの研磨面に押し付けて前記ワークピースを研磨し、
前記ワークピースの研磨中に、前記研磨パッド内に配置された透明窓を通して光を光学式センサヘッドから前記ワークピースに導き、前記ワークピースからの反射光を前記透明窓を通して前記光学式センサヘッドで受け、
前記透明窓と前記光学式センサヘッドとの間の空間を冷却装置により冷却する、研磨方法。

【請求項9】

前記前記冷却装置は、前記空間内に露出する冷却面を有している、請求項８に記載の研磨方法。

【請求項10】

前記冷却装置による前記空間の冷却は、前記ワークピースの研磨後に開始される、請求項８または９に記載の研磨方法。

【請求項11】

前記冷却装置による前記空間の冷却は、前記ワークピースの研磨中に開始される、請求項８または９に記載の研磨方法。

【請求項12】

前記研磨面の温度から前記空間内の温度を減算することで温度差を算定し、
前記温度差がしきい値以上に維持されるように、前記空間を前記冷却装置により冷却する、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項13】

前記空間内の湿度を低下させることをさらに含む、請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハ、基板、パネルなどの半導体デバイスの製造に使用されるワークピースを研磨しながら、ワークピースの膜厚を測定する技術に関し、特にワークピースからの反射光に含まれる光学情報に基づいてワークピースの膜厚を決定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程では、シリコンウェーハ上に種々の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造を形成するためには、最上層の表面を平坦にする技術が重要となっている。このような平坦化の一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）が使用されている。

【0003】

化学機械研磨（ＣＭＰ）は研磨装置によって実行される。この種の研磨装置は、一般に、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、膜を有するウェーハを保持する研磨ヘッドと、研磨液（例えばスラリー）を研磨パッド上に供給する研磨液供給ノズルとを備える。研磨装置は、研磨ヘッドと研磨テーブルをそれぞれ回転させながら、研磨液供給ノズルから研磨液を研磨パッド上に供給する。研磨ヘッドは、ウェーハの表面を研磨パッドに押し付けることにより、ウェーハと研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態で、ウェーハの表面を形成する膜を研磨する。

【0004】

絶縁膜やシリコン層などの膜の厚さ（以下、単に膜厚と称する）を測定するために、研磨装置は、一般に、光学式膜厚測定装置を備える。この光学式膜厚測定装置は、光源から発せられた光をセンサヘッドからウェーハの表面に導き、ウェーハからの反射光をセンサヘッドで受け、反射光のスペクトルを解析することで、ウェーハの膜厚を決定するように構成される。研磨装置は、決定された膜厚に基づいてウェーハの研磨を終了する、またはウェーハの研磨条件を変更することが可能である。

【0005】

ウェーハの研磨中は、研磨液や研磨屑が研磨パッド上に存在する。研磨液や研磨屑がセンサヘッドに付着すると、ウェーハに照射される光の強度と、ウェーハからの反射光の強度が低下し、正確な膜厚を測定することができない。そこで、センサヘッドとウェーハとの間に透明窓を配置する技術がある。透明窓は研磨パッド内に配置されており、光は透明窓を通じてウェーハに照射され、ウェーハからの反射光は透明窓を通過してセンサヘッドに受けられる。研磨パッドに設けられた透明窓は、研磨液や研磨屑がセンサヘッドに接触することを防止して、良好な光路を確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－２２０６８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ウェーハの研磨が終了すると、ウェーハの研磨された面または研磨パッドを洗浄するために、研磨パッド上に水が供給されることがある。しかしながら、研磨パッド上に供給された水は、研磨パッドに設けられた透明窓を冷却し、透明窓の内面（裏面）に結露が生じることがある。特に、ウェーハの研磨中は研磨パッドとウェーハとの摩擦により研磨パッドは高温となる。そして、ウェーハの研磨後に透明窓が水により急に冷却されると、透明窓の内面（裏面）に結露が生じやすい。透明窓の内面に発生した結露は、光の通過を妨げ、次のウェーハの研磨中の膜厚測定精度を低下させてしまう。

【0008】

そこで、本発明は、研磨パッドに設けられた透明窓の内面での結露を防止し、正確な膜厚を測定することができる研磨装置および研磨方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一態様では、研磨面を有する研磨パッドと、前記ワークピースを前記研磨面に押し付けるための研磨ヘッドと、前記研磨パッド内に配置された透明窓と、前記研磨パッドを支持する研磨テーブルと、前記透明窓の下方に配置され、前記透明窓を通して光を前記ワークピースに導き、前記透明窓を通して前記ワークピースからの反射光を受けるための光学式センサヘッドと、前記透明窓と前記光学式センサヘッドとの間の空間を冷却するための冷却装置を備えている、研磨装置が提供される。

【0010】

一態様では、前記前記冷却装置は、前記空間内に露出する冷却面を有している。
一態様では、前記研磨装置は、前記冷却装置の冷却動作を制御する動作制御部をさらに備えている。
一態様では、前記動作制御部は、前記ワークピースの研磨後に前記冷却装置の冷却動作を開始させるように構成されている。
一態様では、前記動作制御部は、前記ワークピースの研磨中に前記冷却装置の冷却動作を開始させるように構成されている。
一態様では、前記動作制御部は、前記研磨面の温度から前記空間内の温度を減算して温度差を算定し、前記温度差がしきい値以上に維持されるように、前記冷却装置の冷却動作を制御するように構成されている。
一態様では、前記研磨装置は、前記空間内の湿度を低下させる除湿装置をさらに備えている。

【0011】

一態様では、ワークピースを研磨パッドの研磨面に押し付けて前記ワークピースを研磨し、前記ワークピースの研磨中に、前記研磨パッド内に配置された透明窓を通して光を光学式センサヘッドから前記ワークピースに導き、前記ワークピースからの反射光を前記透明窓を通して前記光学式センサヘッドで受け、前記透明窓と前記光学式センサヘッドとの間の空間を冷却装置により冷却する、研磨方法が提供される。

【0012】

一態様では、前記前記冷却装置は、前記空間内に露出する冷却面を有している。
一態様では、前記冷却装置による前記空間の冷却は、前記ワークピースの研磨後に開始される。
一態様では、前記冷却装置による前記空間の冷却は、前記ワークピースの研磨中に開始される。
一態様では、前記研磨面の温度から前記空間内の温度を減算することで温度差を算定し、前記温度差がしきい値以上に維持されるように、前記空間を前記冷却装置により冷却する。
一態様では、前記研磨方法は、前記空間内の湿度を低下させることをさらに含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、透明窓と光学式センサヘッドとの間の空間内の温度は、冷却装置により冷却される。結果として、空間内の露点温度が下がり、空間に面する透明窓の内面での結露が防止される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。

【図2】スペクトル処理装置によって生成されたスペクトルの一例を示す図である。

【図3】透明窓と光学式センサヘッドの配置の一実施形態を示す断面図である。

【図4】透明窓と光学式センサヘッドの配置の他の実施形態を示す断面図である。

【図5】冷却装置の一実施形態を示す模式図である。

【図6】冷却装置の一実施形態を示す模式図である。

【図7】透明窓と光学式センサヘッドの配置のさらに他の実施形態を示す断面図である。

【図8】透明窓と光学式センサヘッドの配置のさらに他の実施形態を示す断面図である。

【図9】除湿装置の一実施形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハ、基板、パネルなどのワークピースＷを研磨パッド２に押し付ける研磨ヘッド１と、研磨テーブル３を回転させるテーブルモータ６と、研磨パッド２上にスラリーなどの研磨液を供給するための研磨液供給ノズル５と、ワークピースＷの研磨後に研磨パッド２上に純水を供給するための純水供給ノズル８を備えている。研磨パッド２の上面は、ワークピースＷを研磨する研磨面２ａを構成する。

【0016】

研磨ヘッド１はヘッドシャフト１０に連結されており、ヘッドシャフト１０は研磨ヘッドモータ１８に連結装置１７を介して連結されている。連結装置１７の構成は特に限定されないが、プーリおよびベルトの組み合わせ、または歯車の組み合わせ、またはスプロケットとチェーンの組み合わせなどから構成されている。研磨ヘッドモータ１８は、研磨ヘッド１をヘッドシャフト１０とともに矢印で示す方向に回転させる。研磨テーブル３はテーブルモータ６に連結されており、テーブルモータ６は研磨テーブル３および研磨パッド２を矢印で示す方向に回転させるように構成されている。

【0017】

ワークピースＷは次のようにして研磨される。研磨テーブル３および研磨ヘッド１を図１の矢印で示す方向に回転させながら、研磨液供給ノズル５から研磨液が研磨テーブル３上の研磨パッド２の研磨面２ａに供給される。ワークピースＷは研磨ヘッド１によって回転されながら、研磨パッド２上に研磨液が存在した状態でワークピースＷは研磨ヘッド１によって研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けられる。ワークピースＷの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッド２の機械的作用により研磨される。

【0018】

研磨装置は、ワークピースＷの膜厚を測定する膜厚測定装置２０を備えている。膜厚測定装置２０は、光を発する光源２２と、光源２２の光をワークピースＷに照射し、ワークピースＷからの反射光を受ける光学式センサヘッド３２と、光学式センサヘッド３２に連結された分光器４０と、ワークピースＷからの反射光の強度測定データに基づいてワークピースＷの膜の厚さを決定するスペクトル処理装置４５と、光学式センサヘッド３２の上方に配置された透明窓３３を備えている。透明窓３３は研磨パッド２内に配置され、光学式センサヘッド３２は、研磨テーブル３に取り付けられている。透明窓３３および光学式センサヘッド３２は、研磨テーブル３とともに回転する。

【0019】

研磨テーブル３が一回転するたびに、光源２２から発せられた光は、光学式センサヘッド３２に伝送され、光学式センサヘッド３２からワークピースＷの表面に導かれる。光はワークピースＷの表面で反射し、ワークピースＷの表面からの反射光は光学式センサヘッド３２によって受けられ、分光器４０に送られる。分光器４０は所定の波長範囲に亘って反射光を波長に従って分解し、各波長での反射光の強度を測定することで反射光の強度測定データを生成する。反射光の強度測定データは、分光器４０からスペクトル処理装置４５に送られる。

【0020】

スペクトル処理装置４５は、反射光の強度測定データから、ワークピースＷの反射光のスペクトルを生成するように構成されている。反射光のスペクトルは、反射光の波長と強度との関係を示す線グラフ（すなわち分光波形）として表される。反射光の強度は、反射率または相対反射率などの相対値として表わすこともできる。

【0021】

スペクトル処理装置４５は、プログラムが格納された記憶装置４５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置４５ｂを備えている。スペクトル処理装置４５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。記憶装置４５ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置４５ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、スペクトル処理装置４５の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0022】

図２は、スペクトル処理装置４５によって生成されたスペクトルの一例を示す図である。スペクトルは、光の波長と強度との関係を示す線グラフ（すなわち分光波形）として表される。図２において、横軸はワークピースＷから反射した光の波長を表わし、縦軸は反射した光の強度から導かれる相対反射率を表わす。相対反射率とは、反射光の強度を示す指標値であり、光の強度と所定の基準強度との比である。各波長において光の強度（実測強度）を所定の基準強度で割ることにより、装置の光学系や光源固有の強度のばらつきなどの不要なノイズを実測強度から除去することができる。

【0023】

図２に示す例では、反射光のスペクトルは、相対反射率と反射光の波長との関係を示す分光波形であるが、反射光のスペクトルは、反射光の強度自体と、反射光の波長との関係を示す分光波形であってもよい。

【0024】

スペクトル処理装置４５は、研磨テーブル３が一回転する間にワークピースＷからの反射光の強度測定データを受け取り、この強度測定データから反射光のスペクトルを生成する。スペクトル処理装置４５は、反射光のスペクトルからワークピースＷの膜厚を決定するように構成されている。スペクトルに基づいてワークピースＷの膜厚を決定する方法には、公知の技術が用いられる。例えば、スペクトル処理装置４５は、反射光のスペクトルに最も形状が近い参照スペクトルを参照スペクトルライブラリの中から決定し、この決定された参照スペクトルに関連付けられた膜厚を決定する。他の例では、スペクトル処理装置４５は、反射光のスペクトルに対してフーリエ変換を実行し、得られた周波数スペクトルから膜厚を決定する。

【0025】

図１を参照して、膜厚測定装置２０の詳細について説明する。分光器４０は、光検出器４１を備えている。一実施形態では、光検出器４１は、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、またはＩｎＧａＡｓ（インジウム・ガリウム・ヒ素）センサなどから構成されている。光学式センサヘッド３２は、光源２２および光検出器４１に光学的に連結されている。光検出器４１はスペクトル処理装置４５に電気的に接続されている。

【0026】

膜厚測定装置２０は、光源２２から発せられた光をワークピースＷの表面に導く投光用光ファイバーケーブル５１と、ワークピースＷからの反射光を受け、反射光を分光器４０に送る受光用光ファイバーケーブル５６を備えている。投光用光ファイバーケーブル５１の先端および受光用光ファイバーケーブル５６の先端は、研磨テーブル３内に位置している。光学式センサヘッド３２は、投光用光ファイバーケーブル５１の先端および受光用光ファイバーケーブル５６の先端から構成されている。

【0027】

光源２２は、光を投光用光ファイバーケーブル５１を通じて光学式センサヘッド３２に送り、光学式センサヘッド３２は光を透明窓３３を通じてワークピースＷに向けて放つ。ワークピースＷからの反射光は、透明窓３３を透過し、光学式センサヘッド３２に受けられる。さらに、ワークピースＷからの反射光は、受光用光ファイバーケーブル５６を通じて分光器４０に送られる。分光器４０は反射光をその波長に従って分解し、各波長での反射光の強度を所定の波長範囲に亘って測定する。分光器４０は、反射光の強度測定データをスペクトル処理装置４５に送る。スペクトル処理装置４５は、反射光の強度測定データから反射光のスペクトルを生成し、反射光のスペクトルに基づいてワークピースＷの膜厚を決定する。

【0028】

図３は、透明窓３３と光学式センサヘッド３２の配置の一実施形態を示す断面図である。図３に示すように、光学式センサヘッド３２は研磨テーブル３内に設置され、透明窓３３は研磨パッド２に形成された通孔３４内に配置されている。透明窓３３は、研磨パッド２の通孔３４を完全に閉じており、これにより研磨液や研磨屑が光学式センサヘッド３２に接触することが防止される。

【0029】

研磨パッド２内には空間６０が形成されている。空間６０は、透明窓３３の内面（裏面）３３ａと、研磨パッド２の通孔３４と、研磨テーブル３により形成されている。この空間６０は、閉じられた空間である。空間６０は、透明窓３３と光学式センサヘッド３２との間に位置している。透明窓３３の内面３３ａと、光学式センサヘッド３２は、空間６０に面している。透明窓３３の外面は、研磨パッド２の研磨面２ａよりもやや低い位置にある。

【0030】

投光用光ファイバーケーブル５１の先端および受光用光ファイバーケーブル５６の先端から構成される光学式センサヘッド３２は、空間６０および透明窓３３を通じて光をワークピースＷに向けて放出し、ワークピースＷからの反射光は、透明窓３３および空間６０を透過した後に光学式センサヘッド３２によって受けられる。透明窓３３は、光を透過させる材料から構成された窓である。透明窓３３の材料は特に限定されないが、例えば透明な樹脂から構成されている。

【0031】

研磨装置は、空間６０を冷却するための冷却装置６３を備えている。冷却装置６３の冷却面６３ａは、空間６０に露出している。冷却装置６３の例としては、冷却素子、冷却素子と熱伝導材料との組み合わせ、水冷装置などが挙げられる。冷却素子の例としてはペルチェ素子が挙げられる。熱伝導材料の例としては銅、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属が挙げられる。

【0032】

図３に示す実施形態では、ペルチェ素子が冷却装置６３に使用されている。冷却装置６３を構成するペルチェ素子の一部は、空間６０内に位置し、他の部分は研磨テーブル３に位置している。より具体的には、ペルチェ素子の冷却面６３ａは、空間６０内に露出しており、ペルチェ素子の放熱面６３ｂは研磨テーブル３内に配置されている。

【0033】

図示しないが、一実施形態では、図３に示す冷却装置６３を構成する冷却素子（本実施形態ではペルチェ素子）の放熱面６３ｂに、少なくとも１つの冷却素子（例えばペルチェ素子）の冷却面を接触させ、積層された複数の冷却素子を備えた冷却装置６３を構成してもよい。積層された複数の冷却素子は、空間６０内の熱を順次伝達させることができる。他の実施形態では、図３に示す冷却装置６３を構成する冷却素子の放熱面６３ｂに、水冷装置を接触させてもよい。

【0034】

冷却装置６３は動作制御部６５に接続されており、冷却装置６３の冷却動作は動作制御部６５によって制御される。動作制御部６５は、プログラムが格納された記憶装置６５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置６５ｂを備えている。動作制御部６５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。記憶装置６５ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置６５ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部６５の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0035】

ワークピースＷの研磨中は研磨パッド２とワークピースＷとの摩擦により研磨パッド２は高温となる。ワークピースＷの研磨後は、ワークピースＷの研磨された面の洗浄、または研磨パッド２の洗浄、または研磨パッド２のドレッシングなどの目的のために、純水供給ノズル８から純水が研磨パッド２の研磨面２ａに供給される。純水の供給に伴い、透明窓３３の温度が低下する。その結果、透明窓３３の内面（裏面）３３ａに結露が生じることがある。透明窓３３の内面３３ａに発生した結露は、光の通過を妨げ、次のワークピースの研磨中の膜厚測定精度を低下させてしまう。

【0036】

そこで、透明窓３３の内面３３ａでの結露を防止するために、動作制御部６５は冷却装置６３を駆動させて、空間６０を冷却させる。冷却装置６３による空間６０の冷却により、空間６０内の露点温度が下がり、結果として、空間６０に面する透明窓３３の内面３３ａでの結露が防止される。

【0037】

動作制御部６５は、ワークピースＷの研磨後に冷却装置６３の冷却動作を開始させるように構成されている。例えば、ワークピースＷの研磨後であって、純水が研磨パッド２に供給される前または同時に、動作制御部６５は、冷却装置６３の冷却動作を開始させる。

【0038】

一実施形態では、動作制御部６５は、ワークピースＷの研磨中に冷却装置６３の冷却動作を開始させるように構成されてもよい。ワークピースＷの研磨中は、研磨パッド２とワークピースＷとの摩擦熱により、空間６０内の温度が上昇する。空間６０内の温度が上昇すると、ワークピースＷの研磨後に透明窓３３が純水により冷却されたときに、透明窓３３の内面３３ａに結露が生じやすい。そこで、動作制御部６５は、ワークピースＷの研磨中に冷却装置６３により空間６０を冷却させ、これにより空間６０内の温度（すなわち露点温度）を低下させる。このような動作により、ワークピースＷの研磨後に透明窓３３が純水により冷却されたときに、空間６０に面する透明窓３３の内面３３ａでの結露を防止することができる。

【0039】

図４は、透明窓３３と光学式センサヘッド３２の配置の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図４に示す実施形態では、研磨装置は、研磨パッド２の研磨面２ａ（および透明窓３３）の温度を測定するパッド面温度測定装置６７と、空間６０内の温度を測定する内部温度測定装置６８を備えている。

【0040】

パッド面温度測定装置６７は、研磨パッド２の上方に配置された非接触型温度センサである。例えば、赤外線温度センサをパッド面温度測定装置６７として使用することができる。内部温度測定装置６８は、空間６０内に配置されている。内部温度測定装置６８が空間６０内の温度を測定することができる限りにおいて、内部温度測定装置６８の配置および構成は特に限定されない。

【0041】

パッド面温度測定装置６７および内部温度測定装置６８は、動作制御部６５に接続されており、研磨面２ａの温度の測定値および空間６０内の温度の測定値は動作制御部６５に送信されるようになっている。動作制御部６５は、研磨面２ａの温度の測定値および空間６０の温度の測定値に基づいて冷却装置６３の冷却動作を制御するように構成されている。より具体的には、動作制御部６５は、研磨面２ａの温度の測定値から空間６０内の温度の測定値を減算して温度差を算定し、温度差がしきい値以上に維持されるように冷却装置６３の冷却動作を制御する。

【0042】

このような冷却動作により、空間６０内の温度は常に研磨面２ａの温度よりも低く維持され、空間６０に面する透明窓３３の内面３３ａでの結露を防止することができる。結露を防止できる上記しきい値は、研磨装置が置かれる環境に依存しやすいので、しきい値は、過去の研磨時に得られた結露観察データから決定されてもよい。

【0043】

図５は、冷却装置６３の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。この実施形態では、冷却装置６３として、冷却素子７３と熱伝導材料７５との組み合わせが用いられている。より具体的には、冷却素子７３の全体は、空間６０の下方に配置され、空間６０外にある。熱伝導材料７５は、冷却素子７３の冷却面７３ａに接触している。熱伝導材料７５の一部は空間６０内に位置しており、他の部分は研磨テーブル３内に位置している。より具体的には、熱伝導材料７５の一部は空間６０内に露出しており、冷却装置６３の冷却面６３ａは、熱伝導材料７５の露出面から構成されている。冷却素子７３の例としてはペルチェ素子が挙げられ、熱伝導材料７５の例としては銅、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属が挙げられる。

【0044】

図５に示す実施形態によれば、熱伝導材料７５は冷却素子７３により冷却され、空間６０は熱伝導材料７５により冷却される。ペルチェ素子などの冷却素子７３の全体は、研磨テーブル３内に埋設されているので、冷却素子７３から放熱された熱は、空間６０には伝達されにくいという利点がある。

【0045】

図示しないが、一実施形態では、冷却素子７３の放熱面７３ｂに、少なくとも１つの冷却素子の冷却面を接触させ、積層された複数の冷却素子を備えた冷却装置６３を構成してもよい。積層された複数の冷却素子は、空間６０内の熱を順次伝達させることができる。他の実施形態では、冷却素子７３の放熱面７３ｂに、水冷装置を接触させてもよい。

【0046】

図６は、冷却装置６３のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。この実施形態では、冷却装置６３として、水冷装置が用いられている。より具体的には、冷却装置６３は、水などの冷却液が流れる冷却液流路７７と、少なくとも一部が空間６０内に露出する熱伝導材料７８を備えている。冷却液流路７７は、空間６０の直下に位置しており、熱伝導材料７８内を延びている。

【0047】

本実施形態では、熱伝導材料７８の一部は空間６０内に位置しており、他の部分は研磨テーブル３内に位置している。一実施形態では、熱伝導材料７８の全体が空間６０内に位置してもよい。冷却装置６３の冷却面６３ａは、熱伝導材料７８の露出面から構成されている。冷却液流路７７を流れる冷却液は熱伝導材料７８を冷却し、熱伝導材料７８は空間６０内を冷却することができる。

【0048】

冷却液流路７７には流量制御弁７９が設けられており、冷却液流路７７を流れる冷却液の流量は流量制御弁７９によって調節される。流量制御弁７９は動作制御部６５に電気的に接続されており、流量制御弁７９の動作は動作制御部６５によって制御される。

【0049】

図４を参照して説明した実施形態は、図５および図６を参照して説明した実施形態にも適用可能である。

【0050】

図７は、透明窓３３と光学式センサヘッド３２の配置のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図７に示す実施形態では、研磨装置は、空間６０内の湿度を低下させる除湿装置８５を備えている。除湿装置８５は、空間６０内に配置されている。除湿装置８５の具体例としては、固体高分子電解質膜を備えた除湿素子、ドライガスを空間６０内に供給するドライガス除湿装置、シリカゲルなどの除湿剤、またはこれらの組み合わせなどが挙げられる。

【0051】

本実施形態では、除湿装置８５は、固体高分子電解質膜を備えた除湿素子から構成されている。除湿装置８５は、動作制御部６５に接続されており、除湿装置８５の除湿動作は動作制御部６５によって制御される。除湿装置８５は、空間６０内の水分を除去することができるので、空間６０に面する透明窓３３の内面３３ａでの結露を防止することができる。

【0052】

一実施形態では、図８に示すように、研磨装置は、空間６０内の湿度を測定する湿度測定装置８６をさらに備えてもよい。湿度測定装置８６は空間６０内に配置されている。湿度測定装置８６は、動作制御部６５に接続されており、空間６０内の湿度の測定値は動作制御部６５に送信されるようになっている。動作制御部６５は、空間６０内の湿度の測定値に基づいて除湿装置８５の除湿動作を制御するように構成されている。

【0053】

図９は、除湿装置８５の他の実施形態を示す模式図である。この実施形態では、除湿装置８５は、ドライガス除湿装置と除湿剤との組み合わせを備えている。より具体的には、除湿装置８５は、空気などのドライガスが流れるドライガス循環ライン９０と、ドライガス循環ライン９０内に設けられた除湿剤９２と、ドライガスをドライガス循環ライン９０内で移送するファン９５を有している。除湿剤９２の例としては、シリカゲルが挙げられる。

【0054】

ドライガス循環ライン９０は、空間６０で開口し、空間６０に連通している。ファン９５が駆動されると、空気などのドライガスは、ドライガス循環ライン９０から空間６０内に流入し、空間６０を満たし、さらに空間６０からドライガス循環ライン９０に流入する。空間６０を流れたドライガスは、除湿剤９２に接触し、除湿される。除湿されたドライガスは、ドライガス循環ライン９０から空間６０内に再び流入する。このようにして、ドライガスは、空間６０と除湿剤９２との間を循環する。一実施形態では、除湿剤９２に代えて、固体高分子電解質膜を備えた除湿素子が設けられてもよい。

【0055】

図８を参照して説明した実施形態は、図９を参照して説明した実施形態に適用することができる。図７乃至図９を参照して説明した実施形態は、図３乃至図６を参照して説明した実施形態のいずれかと組み合わせてもよい。

【0056】

今まで説明した実施形態では、研磨装置は、１組の透明窓３３および光学式センサヘッド３２を備えているが、研磨装置は複数組の透明窓３３および光学式センサヘッド３２を備えてもよい。

【0057】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0058】

Ｗ ワークピース
１ 研磨ヘッド
２ 研磨パッド
２ａ 研磨面
３ 研磨テーブル
５ 研磨液供給ノズル
６ テーブルモータ
８ 純水供給ノズル
１０ ヘッドシャフト
１７ 連結装置
１８ 研磨ヘッドモータ
２０ 膜厚測定装置
２２ 光源
３２ 光学式センサヘッド
３３ 透明窓
３４ 通孔
４０ 分光器
４１ 光検出器
４５ スペクトル処理装置
４５ａ 記憶装置
４５ｂ 演算装置
５１ 投光用光ファイバーケーブル
５６ 受光用光ファイバーケーブル
６０ 空間
６３ 冷却装置
６５ 動作制御部
６５ａ 記憶装置
６５ｂ 演算装置
６７ パッド面温度測定装置
６８ 内部温度測定装置
７３ 冷却素子
７５ 熱伝導材料
７７ 冷却液流路
７８ 熱伝導材料
７９ 流量制御弁
８５ 除湿装置
８６ 湿度測定装置
９０ ドライガス循環ライン
９２ 除湿剤
９５ ファン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】