特開 2025-23557 研磨装置

(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】P2025023557

(43)【公開日】2025-02-17

(54)【発明の名称】研磨装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/013 20120101AFI20250207BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20250207BHJP

   B24B 37/30 20120101ALI20250207BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20250207BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20250207BHJP

   B24B 55/06 20060101ALI20250207BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20250207BHJP

【ＦＩ】

B24B37/013

B24B37/10

B24B37/30 E

B24B49/12

B24B37/005 Z

B24B55/06

H01L21/304 622S

H01L21/304 622R

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023127806

(22)【出願日】2023-08-04

(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】

【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】塩川 陽一

(72)【発明者】

【氏名】田上 景太

【テーマコード（参考）】

3C034

3C047

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA07

3C034BB93

3C034CA02

3C034CA22

3C034CB03

3C034CB14

3C034DD10

3C047FF08

3C047FF19

3C047HH11

3C158AA07

3C158AB04

3C158AC02

3C158AC04

3C158AC05

3C158BA07

3C158BB02

3C158BB06

3C158BB08

3C158BC01

3C158BC02

3C158CB01

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

3C158EB01

3C158EB14

3C158EB15

5F057AA20

5F057AA21

5F057BA13

5F057BA15

5F057CA12

5F057DA03

5F057DA26

5F057DA29

5F057EB11

5F057FA36

5F057FA45

5F057GA01

5F057GA12

5F057GA27

5F057GB02

5F057GB13

5F057GB20

(57)【要約】

【課題】研磨液の砥粒やワークピースの研磨屑が光学センサヘッドに付着すること防ぎ、ワークピースの膜厚の測定精度を向上させ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、通孔４が形成された研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、研磨テーブル３に取り付けられた光学センサヘッド２５を有する光学膜厚測定システム２０と、通孔４に透明液を供給する透明液流入路５０と、通孔４に連通する投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２を備える。光学センサヘッド２５は、光を斜め上方に発する投光面７１と、ワークピースＷからの反射光を受ける受光面７２を有しており、投光面７１は投光側透明液流出路５１に面しており、受光面７２は受光側透明液流出路２８に面している。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通孔が形成された研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
ワークピースを前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨テーブルに取り付けられた光学センサヘッドを有する光学膜厚測定システムと、
前記通孔に透明液を供給する透明液流入路と、
前記通孔に連通する投光側透明液流出路および受光側透明液流出路を備え、
前記光学センサヘッドは、光を斜め上方に発する投光面と、前記ワークピースからの反射光を受ける受光面を有しており、
前記投光面は前記投光側透明液流出路に面しており、前記受光面は前記受光側透明液流出路に面している、研磨装置。

【請求項2】

前記投光面および前記受光面は、斜め上方を向いている、請求項１に記載の研磨装置。

【請求項3】

前記投光面は前記投光側透明液流出路内に位置し、前記受光面は前記受光側透明液流出路内に位置している、請求項１に記載の研磨装置。

【請求項4】

前記透明液流入路は、前記投光側透明液流出路と前記受光側透明液流出路との間に位置している、請求項１に記載の研磨装置。

【請求項5】

前記投光側透明液流出路および前記受光側透明液流出路は、前記透明液流入路に関して対称に配置されている、請求項４に記載の研磨装置。

【請求項6】

前記透明液流入路は、透明液供給源に連結されており、前記透明液供給源は、純水供給源または薬液供給源である、請求項１に記載の研磨装置。

【請求項7】

前記透明液流入路を流れる前記透明液に超音波を印加する超音波振動子をさらに備えている、請求項１に記載の研磨装置。

【請求項8】

前記透明液流入路に連結された流量調節弁と、
前記流量調節弁の動作を制御する動作制御部をさらに備え、
前記動作制御部は、前記ワークピースの研磨中において前記ワークピースが前記通孔上にあるときに前記流量調節弁に指令を与えて前記透明液を第１の流量で前記通孔に供給させ、前記ワークピースの研磨中において前記ワークピースが前記通孔上にないときに前記流量調節弁に指令を与えて前記透明液を第２の流量で前記通孔に供給させるように構成されており、前記第２の流量は前記第１の流量よりも小さい、請求項１に記載の研磨装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハ、配線基板、角基板などのワークピースを研磨するための技術に関し、特にワークピースを研磨するための研磨パッドの通孔を通じて光をワークピースに導き、ワークピースからの反射光のスペクトルに基づいてワークピースの膜厚を測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、ウェーハ等のワークピースの表面を研磨する化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）装置が使用されている。ＣＭＰ装置は、研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、ワークピースを研磨パッドの研磨面に押し付けるための研磨ヘッドを備えている。ＣＭＰ装置は、研磨液（例えば、スラリー）を研磨パッド上に供給しながら、研磨ヘッドによりワークピースを研磨パッドの研磨面に押し付けて、ワークピースの表面と研磨パッドの研磨面を摺接させる。ワークピースの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用によって研磨される。

【0003】

ワークピースの研磨は、その表面を構成する膜（絶縁膜、シリコン層など）の厚さが目標膜厚に達したときに終了される。研磨装置は、ワークピースの膜厚を測定するために、光学膜厚測定システムを備える。光学膜厚測定システムは、研磨テーブル内に配置された光学センサヘッドにより、ワークピースに光を照射し、ワークピースからの反射光を受け、反射光の強度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、ワークピースの膜厚を決定するように構成される。

【0004】

光学膜厚測定システムによる膜厚測定を安定させるためには、光の経路が清浄に保たれていることが必要である。例えば、特許文献１には、光の経路を透明液により満たすことで研磨液や研磨屑の侵入を制限することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３－１９７５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、研磨液に含まれる砥粒やワークピースの研磨屑は、通常、透明液よりも大きな比重を有しており、砥粒および研磨屑が光学センサヘッドに付着することがある。砥粒および研磨屑が光学センサヘッドに付着すると、ワークピースからの反射光の強度の測定値が低下し、光学膜厚測定システムは膜厚を正確に測定することができない。

【0007】

そこで、本発明は、研磨液の砥粒やワークピースの研磨屑が光学センサヘッドに付着すること防ぎ、ワークピースの膜厚の測定精度を向上させることができる研磨装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、通孔が形成された研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ワークピースを前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨テーブルに取り付けられた光学センサヘッドを有する光学膜厚測定システムと、前記通孔に透明液を供給する透明液流入路と、前記通孔に連通する投光側透明液流出路および受光側透明液流出路を備え、前記光学センサヘッドは、光を斜め上方に発する投光面と、前記ワークピースからの反射光を受ける受光面を有しており、前記投光面は前記投光側透明液流出路に面しており、前記受光面は前記受光側透明液流出路に面している、研磨装置が提供される。

【0009】

一態様では、前記投光面および前記受光面は、斜め上方を向いている。
一態様では、前記投光面は前記投光側透明液流出路内に位置し、前記受光面は前記受光側透明液流出路内に位置している。
一態様では、前記透明液流入路は、前記投光側透明液流出路と前記受光側透明液流出路との間に位置している。
一態様では、前記投光側透明液流出路および前記受光側透明液流出路は、前記透明液流入路に関して対称に配置されている。
一態様では、前記透明液流入路は、透明液供給源に連結されており、前記透明液供給源は、純水供給源または薬液供給源である。
一態様では、前記透明液流入路を流れる前記透明液に超音波を印加する超音波振動子をさらに備えている。
一態様では、前記研磨装置は、前記透明液流入路に連結された流量調節弁と、前記流量調節弁の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、前記ワークピースの研磨中において前記ワークピースが前記通孔上にあるときに前記流量調節弁に指令を与えて前記透明液を第１の流量で前記通孔に供給させ、前記ワークピースの研磨中において前記ワークピースが前記通孔上にないときに前記流量調節弁に指令を与えて前記透明液を第２の流量で前記通孔に供給させるように構成されており、前記第２の流量は前記第１の流量よりも小さい。

【発明の効果】

【0010】

透明液供給路から研磨パッドの通孔内に供給された透明液は、投光側透明液流出路および受光側透明液流出路に向かう流れを形成する。光学センサヘッドの投光面および受光面は、投光側透明液流出路および受光側透明液流出路にそれぞれ面しているので、投光側透明液流出路および受光側透明液流出路内の透明液の流れは、光学センサヘッドの投光面および受光面に接触し、投光面および受光面を洗浄することができる。光学センサヘッドは、光をワークピースに導き、ワークピースからの反射光を受け、光学膜厚測定システムは、ワークピースからの反射光の強度に基づいて、ワークピースの膜厚を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。

【図2】光学膜厚測定システムの詳細な構成を示す断面図である。

【図3】光学センサヘッド、透明液流入路、投光側透明液流出路、および受光側透明液流出路の一実施形態を示す拡大断面図である。

【図4】研磨装置の他の実施形態を示す拡大断面図である。

【図5】研磨装置のさらに他の実施形態を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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、通孔４が形成された研磨パッド２と、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、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、研磨装置の動作を制御するための動作制御部９を備えている。

【0013】

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。通孔４は、研磨パッド２を貫通している。ワークピースＷは、その表面を構成する膜を有する。研磨対象のワークピースＷの例としては、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハ、配線基板、角基板などが挙げられる。

【0014】

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は研磨ヘッド回転装置１５に連結されている。研磨ヘッド回転装置１５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ように構成されている。研磨ヘッド回転装置１５の構成は特に限定されないが、一例では、研磨ヘッド回転装置１５は、電動機、ベルト、プーリなどを備えている。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。研磨ヘッド１、研磨ヘッド回転装置１５、およびテーブルモータ６は動作制御部９に電気的に接続されている。

【0015】

ワークピースＷは次のようにして研磨される。テーブルモータ６および研磨ヘッド回転装置１５は、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、研磨液が研磨液供給ノズル５から研磨テーブル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。

【0016】

動作制御部９は、プログラムが格納された記憶装置９ａ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９ｂを備えている。動作制御部９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９ａ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９ｂ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９の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0017】

研磨装置は、ワークピースＷの膜厚を測定する光学膜厚測定システム２０を備えている。光学膜厚測定システム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センサヘッド２５と、光学センサヘッド２５に連結された分光器２３と、ワークピースＷからの反射光のスペクトルに基づいてワークピースＷの膜厚を決定するスペクトル処理部３０を備えている。光学センサヘッド２５は、研磨テーブル３に取り付けられており、研磨テーブル３とともに回転する。

【0018】

スペクトル処理部３０は、プログラムが格納された記憶装置３０ａ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３０ｂを備えている。スペクトル処理部３０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３０ａ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３０ｂ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、スペクトル処理部３０の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0019】

動作制御部９およびスペクトル処理部３０のそれぞれは、複数のコンピュータから構成されてもよい。例えば、動作制御部９およびスペクトル処理部３０のそれぞれは、エッジサーバおよびクラウドサーバの組み合わせから構成されてもよい。一実施形態では、動作制御部９およびスペクトル処理部３０は、１台のコンピュータから構成されてもよい。

【0020】

図２は、光学膜厚測定システム２０の詳細な構成を示す断面図である。光学センサヘッド２５は、研磨テーブル３内に配置されており、光源２２および分光器２３は研磨テーブル３に取り付けられている。光学センサヘッド２５、光源２２、および分光器２３は、研磨テーブル３および研磨パッド２とともに一体に回転する。光学センサヘッド２５の位置は、研磨テーブル３および研磨パッド２が一回転するたびに研磨パッド２上のワークピースＷの表面を横切る位置である。光学センサヘッド２５は、光源２２および分光器２３に接続されており、分光器２３はスペクトル処理部３０に接続されている。

【0021】

光学膜厚測定装置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２７と、ワークピースＷからの反射光を受け、反射光を分光器２３に送る受光用光ファイバーケーブル２８を備えている。投光用光ファイバーケーブル２７の端部２７ａおよび受光用光ファイバーケーブル２８の端部２８ａは、光をワークピースＷの表面に導き、かつワークピースＷからの反射光を受ける光学センサヘッド２５を構成する。投光用光ファイバーケーブル２７の他端は光源２２に接続され、受光用光ファイバーケーブル２８の他端は分光器２３に接続されている。分光器２３は、ワークピースＷからの反射光を波長に従って分解し、所定の波長範囲に亘って反射光の強度を測定するように構成されている。

【0022】

投光用光ファイバーケーブル２７の端部２７ａおよび受光用光ファイバーケーブル２８の端部２８ａから構成される光学センサヘッド２５は、研磨パッド２の通孔４の下方に位置しており、通孔４を向いている。光源２２により発せられた光は、投光用光ファイバーケーブル２７を通り、光学センサヘッド２５から通孔４を通ってワークピースＷに導かれる。ワークピースＷからの反射光は、通孔４を通って光学センサヘッド２５によって受けられ、受光用光ファイバーケーブル２８を通じて分光器２３に送られる。分光器２３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２３からスペクトル処理部３０に送られる。

【0023】

スペクトル処理部３０は、反射光の強度測定データから、ワークピースＷから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。

【0024】

スペクトル処理部３０は、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、公知の方法が使用される。例えば、スペクトル処理部３０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、スペクトル処理部３０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】

研磨テーブル３は、通孔４に連通する透明液流入路５０、投光側透明液流出路５１、および受光側透明液流出路５２を有する。透明液流入路５０、投光側透明液流出路５１、および受光側透明液流出路５２は、研磨テーブル３内に設けられており、研磨テーブル３と一体に回転する。研磨装置１は、透明液流入路５０に連結された透明液供給ライン３５と、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２に連結された透明液排出ライン３６と、透明液供給ライン３５に連結された供給ポンプ３７および流量調節弁４１を備えている。

【0026】

透明液供給ライン３５の一端は透明液流入路５０に連結され、他端は透明液供給源５５に連結されている。透明液流入路５０は、透明液供給ライン３５と一体に構成されてもよい。透明液供給源５５の例としては、透明液として純水を供給する純水供給源が挙げられる。透明液である純水は、透明液供給ライン３５および透明液流入路５０を通って研磨パッド２の通孔４内に供給される。

【0027】

研磨パッド２の通孔４内に供給された純水は、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２を通って通孔４から排出され、さらに透明液排出ライン３６を通って排出される。投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２は、透明液排出ライン３６と一体に構成されてもよい。

【0028】

一実施形態では、透明液は、光の透過を妨げない限り、純水以外の液体であってもよい。供給ポンプ３７は、透明液供給ライン３５を流れる純水を加圧するように構成されている。供給ポンプ３７によって加圧された純水は、透明液供給ライン３５および透明液流入路５０を通じて通孔４に供給される。

【0029】

流量調節弁４１は、電動弁、電磁弁、またはエアオペレート弁などのアクチュエータ駆動型弁である。流量調節弁４１は、動作制御部９に電気的に接続されており、流量調節弁４１の動作は、動作制御部９により制御される。

【0030】

図３は、光学センサヘッド２５、透明液流入路５０、投光側透明液流出路５１、および受光側透明液流出路５２の一実施形態を示す拡大断面図である。図３に示すように、投光用光ファイバーケーブル２７の端部２７ａおよび受光用光ファイバーケーブル２８の端部２８ａから構成される光学センサヘッド２５は、研磨パッド２の通孔４の下方に位置している。投光用光ファイバーケーブル２７の端部２７ａは、上方に傾斜しており、受光用光ファイバーケーブル２８の端部２８ａも、同じ角度で上方に傾斜している。

【0031】

光学センサヘッド２５は、光を発する投光面７１と、ワークピースＷからの反射光を受ける受光面７２を有する。本実施形態では、投光面７１は、投光用光ファイバーケーブル２７の先端面から構成され、受光面７２は、受光用光ファイバーケーブル２８の先端面から構成されている。一実施形態では、投光面７１および受光面７２は、投光用光ファイバーケーブル２７および受光用光ファイバーケーブル２８の先端面に対向して配置されたレンズまたはガラスまたは鏡などの光学要素から構成されてもよい。

【0032】

投光面７１および受光面７２は、同じ角度で斜め上方を向いている。より具体的には、投光面７１および受光面７２は、研磨パッド２上のワークピースＷの表面上の同じ測定点ＭＰを向いている。したがって、光学センサヘッド２５の投光面７１は、斜め上方に光を発し、ワークピースＷの表面上の測定点ＭＰに光を導く。測定点ＭＰからの反射光は、光学センサヘッド２５の受光面７２に向かって斜め下方に進行し、受光面７２に入射する。

【0033】

透明液流入路５０、投光側透明液流出路５１、および受光側透明液流出路５２の上端は、研磨テーブル３の上面で開口し、通孔４に連通している。透明液流入路５０、投光側透明液流出路５１、および受光側透明液流出路５２は、研磨テーブル３の上面から下方に延びている。透明液流入路５０は透明液供給ライン３５に連結され、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２は透明液排出ライン３６に連結されている。

【0034】

ワークピースＷの研磨中、通孔４は透明液である純水で満たされている。投光用光ファイバーケーブル２７の端部２７ａおよび受光用光ファイバーケーブル２８の端部２８ａから構成される光学センサヘッド２５から発せられた光は、通孔４を満たす純水を通過して、研磨パッド２上のワークピースＷに照射される。ワークピースＷからの反射光は、通孔４を満たす純水を通過して、光学センサヘッド２５によって受けられる。

【0035】

光学センサヘッド２５を構成する投光用光ファイバーケーブル２７の端部２７ａは、投光側透明液流出路５１に接続されており、光学センサヘッド２５の投光面７１は、投光側透明液流出路５１に面している。光学センサヘッド２５を構成する受光用光ファイバーケーブル２８の端部２８ａは、受光側透明液流出路５２に接続されており、光学センサヘッド２５の受光面７２は、受光側透明液流出路５２に面している。

【0036】

透明液流入路５０は、ワークピースＷの測定点ＭＰ（すなわち、光学センサヘッド２５からの光の照射点）の直下に位置している。透明液流入路５０は、投光側透明液流出路５１と受光側透明液流出路５２との間に位置しており、透明液としての純水は透明液流入路５０から上方に流れる。投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２は、透明液流入路５０に関して対称に配置されている。

【0037】

透明液である純水は、透明液流入路５０から通孔４に流入し、研磨パッド２上のワークピースＷの表面上の測定点ＭＰに向かって流れる。純水は、通孔４内で方向を変えて、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２内に流入する。投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２内の純水の流れは、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２に接触し、研磨液に含まれる砥粒およびワークピースＷの研磨屑が投光面７１および受光面７２に付着することを防止することができる。したがって、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２を清浄に保つことができる。

【0038】

光学センサヘッド２５の受光面７２は、ワークピースＷの測定点ＭＰからの反射光を受ける。光学膜厚測定システム２０は、ワークピースＷからの反射光の強度に基づいて、ワークピースＷの測定点ＭＰでの膜厚を正確に測定することができる。

【0039】

図３に示す実施形態では、純水の流れによる光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２の洗浄効果を向上させるために、投光用光ファイバーケーブル２７の端部２７ａは、投光側透明液流出路５１内に突出しており、光学センサヘッド２５の投光面７１は投光側透明液流出路５１内に位置している。同様に、受光用光ファイバーケーブル２８の端部２８ａは、受光側透明液流出路５２内に突出しており、光学センサヘッド２５の受光面７２は受光側透明液流出路５２内に位置している。純水は、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２内で速い流れを形成し、この純水の流れにより、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２の清浄度を維持することができる。

【0040】

ワークピースＷの研磨中は、流量調節弁４１は開かれており、透明液としての純水は透明液供給ライン３５および透明液流入路５０を通じて通孔４内に供給される。ワークピースＷの研磨中は、研磨パッド２は、研磨テーブル３とともに回転するのに対して、研磨ヘッド１に保持されたワークピースＷは、研磨テーブル３とともには回転しないので、ワークピースＷが通孔４上にある時間と、ワークピースＷが通孔４上にない時間が存在する。すなわち、研磨パッド２および研磨テーブル３が回転しながら、ワークピースＷは通孔４を周期的に覆う。

【0041】

流量調節弁４１は、透明液供給ライン３５を介して透明液流入路５０に連結されている。この流量調節弁４１は、通孔４内に供給される純水の流量を調節することができる。流量調節弁４１の動作は動作制御部９によって制御される。一実施形態では、ワークピースＷの研磨中、通孔４内に供給される純水の流量は、流量調節弁４１により一定に維持される。他の実施形態では、動作制御部９は、ワークピースＷの研磨中においてワークピースＷが通孔４上にあるときに、流量調節弁４１に指令を与えて純水を第１の流量で通孔４に供給させ、ワークピースＷの研磨中においてワークピースＷが通孔４上にないときに、流量調節弁４１に指令を与えて、純水を第１の流量よりも小さい第２の流量で通孔４に供給させるように構成されている。

【0042】

ワークピースＷが通孔４上にあるとき、通孔４はワークピースＷにより閉じられる。したがって、純水を第２の流量よりも大きい第１の流量で通孔４に供給することで、純水の速い流れを投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２に形成することができる。この純水の速い流れは、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２の洗浄効果を向上させることができる。

【0043】

図３に示す実施形態では、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２は、研磨パッド２よりも下方に位置している。一実施形態では、図４に示すように、研磨テーブル３は、研磨パッド２の通孔４内に位置する突出部３ａを有し、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２、透明液流入路５０の上端、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２の上端は、突出部３ａ内に位置してもよい。突出部３ａは、上方に突出し、通孔４の下部に嵌合している。透明液流入路５０、投光側透明液流出路５１、および受光側透明液流出路５２は、突出部３ａの上面で開口している。

【0044】

図４に示す実施形態は、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２は、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２内に位置している点では、図３に示す実施形態と同じであるが、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２は、研磨パッド２内に位置している点で異なっている。

【0045】

図４に示す実施形態においても、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２内の純水の流れは、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２に接触し、研磨液に含まれる砥粒およびワークピースＷの研磨屑が投光面７１および受光面７２に付着することを防止することができる。したがって、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２を清浄に保つことができる。

【0046】

図５は、研磨装置のさらに他の実施形態を示す拡大断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図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。

【0047】

図５に示す実施形態では、研磨装置は、透明液流入路５０を流れる透明液としての純水に超音波を印加する超音波振動子８０を備えている。超音波振動子８０は、研磨テーブル３内に設置されており、透明液流入路５０に隣接している。

【0048】

本実施形態によれば、超音波振動子８０によって超音波が印加された純水は通孔４を満たし、その後、投光側透明液流出路５１および受光側透明液流出路５２を流れ、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２を効果的に洗浄することができる。超音波振動子８０は、図４を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

【0049】

一実施形態では、透明液供給源５５（図２参照）は、純水供給源に代えて、薬液供給源であってもよい。透明液は、純水に代えて、透明な薬液が使用される。薬液の例としては、エッチング作用のある水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液が挙げられる。

【0050】

透明液として薬液を使用する場合には、薬液がワークピースＷの研磨中に研磨パッド２上に流れることを防止するために、光学センサヘッド２５の投光面７１および受光面７２の洗浄は、ワークピースＷの研磨前または研磨後に行われてもよい。

【0051】

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】

【0052】

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
４ 通孔
５ 研磨液供給ノズル
６ テーブルモータ
９ 動作制御部
１０ ヘッドシャフト
１５ 研磨ヘッド回転装置
２０ 光学膜厚測定システム
２２ 光源
２３ 分光器
２５ 光学センサヘッド
２７ 投光用光ファイバーケーブル
２８ 受光用光ファイバーケーブル
３０ スペクトル処理部
３５ 透明液供給ライン
３６ 透明液排出ライン
３７ 供給ポンプ
４１ 流量調節弁
５０ 透明液流入路
５１ 投光側透明液流出路
５２ 受光側透明液流出路
７１ 投光面
７２ 受光面
８０ 超音波振動子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】