特許7175644基板研磨装置のための研磨パッドおよび当該研磨パッドを備える基板研磨装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-11
(45)【発行日】2022-11-21
(54)【発明の名称】基板研磨装置のための研磨パッドおよび当該研磨パッドを備える基板研磨装置
(51)【国際特許分類】
B24B 37/013 20120101AFI20221114BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20221114BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20221114BHJP
【ＦＩ】
B24B37/013
B24B49/12
H01L21/304 622S
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018122076
(22)【出願日】2018-06-27
(65)【公開番号】P2020001118
(43)【公開日】2020-01-09
【審査請求日】2020-10-20
(73)【特許権者】
【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】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100146710
【弁理士】
【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男
(74)【代理人】
【識別番号】100186613
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100203611
【弁理士】
【氏名又は名称】奈良 大地
(72)【発明者】
【氏名】金馬 利文
【審査官】山内 康明
(56)【参考文献】
【文献】特許第３７８８５３３（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２００３－１９７５８７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ ３７／０１３
Ｂ２４Ｂ ４９／１２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明窓を有する研磨パッドを取り付けるための研磨テーブルと、前記研磨テーブルに設けられた、前記透明窓の劣化を確認するためのインジケータであって、前記透明窓を介して目視可能な位置に設けられた、インジケータと、
を備える、基板研磨装置。
【請求項2】
透明窓を有する研磨パッドを取り付けるための研磨テーブルと、前記研磨テーブルに取り付けられた、基板の研磨の進行を測定するための光学センサと、
を備える、基板研磨装置であって、
前記研磨テーブルは、
前記光学センサの本体部から延びる光ファイバを通過させるための開口と、
前記透明窓の劣化を確認するためのインジケータであって、前記インジケータは前記研磨テーブルのうち前記研磨パッドが取り付けられる面における前記透明窓を介して目視可能な位置に設けられており、前記インジケータは前記開口の周囲に設けられている、インジケータと、
を備える、
基板研磨装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の基板研磨装置であって、前記透明窓を介して前記インジケータを撮像可能であるように構成された撮像機構をさらに備える、基板研磨装置。
【請求項4】
請求項３に記載の基板研磨装置であって、前記基板研磨装置は制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像機構により取得された画像および／または前記撮像機構により取得された画像から算出される特徴量から、前記透明窓の劣化度を算出する、
基板研磨装置。
【請求項5】
請求項４に記載の基板研磨装置であって、前記制御部は、理想の画像および／または特徴量と、前記撮像機構により取得された前記インジケータの画像および／または特徴量との比較結果に基づいて前記透明窓の劣化度を算出する、基板研磨装置。
【請求項6】
請求項４または５に記載の基板研磨装置であって、前記制御部は、算出された前記透明窓の劣化度が所定の値を超えていた場合、エラー処理を実行する、
基板研磨装置。
【請求項7】
請求項４から６のいずれか一項に記載の基板研磨装置であって、前記制御部は、算出された前記透明窓の劣化度に基づいて、前記研磨パッドの摩耗量を算出する、
基板研磨装置。
【請求項8】
基板研磨装置の研磨テーブルに取り付けられた研磨パッドに設けられた透明窓の劣化度を算出する方法であって、前記透明窓および／または前記透明窓を介して目視可能な位置に設けられた前記研磨テーブル上のインジケータを、撮像機構を用いて撮像する段階と、
前記撮像機構により撮像された画像と理想の画像、および／または、前記撮像機構により撮像された画像から算出される特徴量と理想の特徴量とを比較する段階と、
前記比較する段階において得られた比較結果に基づいて前記透明窓の劣化度を算出する段階と、
を備える、方法。
【請求項9】
請求項８の方法により算出された前記透明窓の劣化度に基づいて、前記研磨パッドの摩耗量を算出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板研磨装置のための研磨パッドおよび当該研磨パッドを備える基板研磨装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、研磨テーブルに取り付けた研磨パッドにより基板を研磨する装置が知られている。たとえば特許文献１（特開２００３－１９７５８７号公報）には、回転可能な定盤と、定盤上に取り付けられた研磨パッド（特許文献１の「研磨材」）を備える基板研磨装置が開示されている（図１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】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】
【0004】
一般的な基板研磨装置においては、研磨パッドは消耗品である。従来の基板研磨装置においては、事前に測定または算出された摩耗量などに基づいて、研磨パッドの最大使用回数または最長使用時間が設定されていた。すなわち、従来の基板研磨装置においては、研磨パッドが所定の回数または所定の時間（以下では単に「所定の回数」という）使用された場合、研磨パッドの寿命が尽きたと判定されていた。しかし、研磨パッドが所定の回数使用されたそのときに、研磨パッドの寿命がちょうど尽きるとは限らない。所定の回数使用される前に研磨パッドの寿命が尽きてしまった場合、基板は、寿命が尽きた後の研磨パッドにより研磨される。したがって、基板研磨装置が所定の研磨性能を発揮できない可能性がある。一方で、所定の回数使用されていても研磨パッドの寿命が尽きていない場合、いまだ使用可能な研磨パッドを交換することとなる。いまだ使用可能な研磨パッドを交換することにより、研磨パッドの交換周期が短くなり、交換に必要なコストが増大する。
【0005】
そこで本願は、上記の課題のうち少なくとも一部を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願は、一実施形態として、透明窓を有する研磨パッドを取り付けるための研磨テーブルと、研磨テーブルに設けられた、透明窓の劣化を確認するためのインジケータであって、透明窓を介して目視可能な位置に設けられた、インジケータと、を備える、基板研磨装置を開示する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】基板研磨装置の正面断面図である。
【図2】研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルの上面図である。
【図3】研磨テーブルの上面図である。
【図4】アライメントマークの拡大図である。
【図6】インジケータを有する研磨テーブルの上面図である。
【図9】撮像機構を備える基板研磨装置の正面断面図である。
【図10】光源を備える基板研磨装置の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
＜＜第１実施形態＞＞
＜第１実施形態の背景技術と課題について＞
特許文献１（特開２００３－１９７５８７号公報）の基板研磨装置は、研磨テーブル（定盤とも称される）の下方に設けられた液封式のセンサにより研磨の進行を測定することができるように構成されている。センサから照射される照射光および封止液体が定盤の内部を通過できるように、特許文献１の定盤には給液孔が設けられている。給液孔と同様に、特許文献１の研磨パッドには貫通孔が設けられている。
＜第１実施形態の背景技術と課題について＞
特許文献１（特開２００３－１９７５８７号公報）の基板研磨装置は、研磨テーブル（定盤とも称される）の下方に設けられた液封式のセンサにより研磨の進行を測定することができるように構成されている。センサから照射される照射光および封止液体が定盤の内部を通過できるように、特許文献１の定盤には給液孔が設けられている。給液孔と同様に、特許文献１の研磨パッドには貫通孔が設けられている。
【0009】
特許文献１の装置において、給液孔と貫通孔の位置がずれている場合、基板の近くにおける封止液体の流れが乱され得る。封止液体の流れが乱されると、センサ部の性能が悪化し得ると考えられる。したがって、特許文献１では、研磨パッドが定盤に対して精度よく位置合わせされることが好ましい。
【0010】
一般的に、研磨パッドは非透明な材質から形成されている。非透明な研磨パッドを定盤に取り付けると、貫通孔を介して露出している部分を除き、定盤のほとんどの部分が研磨パッドによって覆い隠されることになる。したがって、給液孔の位置を目視しながら研磨パッドを位置合わせすることは困難であった。さらに、近年では、基板の大型化が進行している。基板の大型化に伴い、定盤および研磨パッドも大型化する傾向にある。大型の定盤に大型の研磨パッドを取り付けること、および、大型の研磨パッドを位置合わせすることは困難である。また、特許文献１ではセンサ部が１つのみ設けられている構成を前提としている。しかし、研磨装置の中には、センサ部を複数有する装置が存在する。センサ部が複数存在する場合、研磨パッドの位置合わせに多大な労力が必要であった。よって、研磨パッドの位置合わせを容易にすることが求められている。
【0011】
＜基板研磨装置１００の概要について＞
図１は第１実施形態にかかる基板研磨装置１００の正面断面図である。図２は研磨パッド１５０が取り付けられた研磨テーブル１１０の上面図である。ただし、本願において用いられる図面は模式図である。各図面に表わされた要素の寸法、形状、位置などは、実際の装置の寸法、形状、位置などと必ずしも一致しない。いくつかの図面に示されている「ＰＡＤ」および「ＴＡＢＬＥ」という文字は研磨パッド１５０の上面と研磨テーブル１１０の上面を区別するための文字である。すなわち、図面中の「ＰＡＤ」および「ＴＡＢＬＥ」という文字は基板研磨装置１００の要素ではない。また、本明細書に添付される図面においては、上面図によって示される構成と、断面図によって示される構成とに差異がある場合がある。たとえば図２では封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２は研磨テーブル１１０の周方向（研磨パッド１５０の周方向）に並んでいるが、図１では封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２は研磨テーブル１１０の径方向に並んでいる。この差異は図示の都合によって生じた差異に過ぎない。本明細書によって開示される思想を具現化するとき、封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２は研磨テーブル１１０の周
方向に並んでいてもよく、径方向に並んでいてもよい。なお、封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２の位置関係は、図示された位置関係に限られないことに留意されたい。
図１は第１実施形態にかかる基板研磨装置１００の正面断面図である。図２は研磨パッド１５０が取り付けられた研磨テーブル１１０の上面図である。ただし、本願において用いられる図面は模式図である。各図面に表わされた要素の寸法、形状、位置などは、実際の装置の寸法、形状、位置などと必ずしも一致しない。いくつかの図面に示されている「ＰＡＤ」および「ＴＡＢＬＥ」という文字は研磨パッド１５０の上面と研磨テーブル１１０の上面を区別するための文字である。すなわち、図面中の「ＰＡＤ」および「ＴＡＢＬＥ」という文字は基板研磨装置１００の要素ではない。また、本明細書に添付される図面においては、上面図によって示される構成と、断面図によって示される構成とに差異がある場合がある。たとえば図２では封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２は研磨テーブル１１０の周方向（研磨パッド１５０の周方向）に並んでいるが、図１では封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２は研磨テーブル１１０の径方向に並んでいる。この差異は図示の都合によって生じた差異に過ぎない。本明細書によって開示される思想を具現化するとき、封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２は研磨テーブル１１０の周
方向に並んでいてもよく、径方向に並んでいてもよい。なお、封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２の位置関係は、図示された位置関係に限られないことに留意されたい。
【0012】
本実施形態にかかる基板研磨装置１００はＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）装置である。研磨テーブルの下面から検出器により研磨の進行を測定する装置であれば、基板研磨装置１００はＣＭＰ装置以外の装置であってもよい。基板研磨装置１００は、研磨テーブル１１０と、液封式の光学センサ１２０と、研磨ヘッド１３０と、研磨液供給機構１４０とを備える。研磨テーブル１１０の上面には研磨パッド１５０が着脱可能に取り付けられている。研磨ヘッド１３０の下面には基板１３１が着脱可能に取り付けられている。
【0013】
＜研磨テーブル１１０について＞
研磨テーブル１１０はモータ（図示せず）などによって少なくとも一方向に回転可能に構成される。基板研磨装置１００の形式によっては、研磨テーブル１１０は回転可能でなくともよい。研磨テーブル１１０には封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２が設けられている。封止液体供給路１１１は、研磨テーブル１１０の上面に配置される研磨パッド１５０の貫通孔１５１に封止液体を供給するために設けられている（貫通孔１５１については後述）。封止液体排出路１１２は、貫通孔１５１から封止液体を排出するために設けられている。
研磨テーブル１１０はモータ（図示せず）などによって少なくとも一方向に回転可能に構成される。基板研磨装置１００の形式によっては、研磨テーブル１１０は回転可能でなくともよい。研磨テーブル１１０には封止液体供給路１１１と封止液体排出路１１２が設けられている。封止液体供給路１１１は、研磨テーブル１１０の上面に配置される研磨パッド１５０の貫通孔１５１に封止液体を供給するために設けられている（貫通孔１５１については後述）。封止液体排出路１１２は、貫通孔１５１から封止液体を排出するために設けられている。
【0014】
封止液体供給路１１１は封止液体源１１３に接続されている。封止液体源１１３の個数に限定は無い。封止液体源１１３は基板研磨装置１００の一要素であってもよい。基板研磨装置１００とは別個独立した封止液体源１１３が用いられてもよい。封止液体は例えば純水である。しかし、封止液体は他の液体であってもよい。光学センサ１２０のセンシング光は封止液体の中を進む。したがって、封止液体は、少なくともセンシング光の波長領域において実質的に透明であることが好ましい。なお、「センシング光」とは「光学センサ１２０から基板１３１に向かって進む照射光」および「基板１３１から光学センサ１２０に向かって進む反射光」を指す。
【0015】
封止液体は、センシング光の光路に供給された後、封止液体排出路１１２を介して研磨テーブル１１０の外部へ排出される。研磨テーブル１１０の外部へ排出された封止液体は、図１に示されるように封止液体源１１３に戻されてもよい。封止液体は、封止液体源１１３に戻されることなく廃棄されてもよい。封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２と、封止液体源１１３とは、ロータリジョイント１１４により接続されてよい。
【0016】
後述するように、本実施形態では光学センサ１２０が二つ設けられている。したがって、図１の封止液体供給路１１１は２本の経路に分岐するように構成されており、光学センサ１２０のそれぞれに封止液体を供給する。同様に、図１の封止液体排出路１１２は２本の経路が合流するように構成されている。ただし、図示した構成以外の構成を採用することも可能である。たとえば、２つの光学センサ１２０のそれぞれのために、２つの独立した封止液体供給路１１１および２つの独立した封止液体排出路１１２が設けられていてもよい。
【0017】
＜光学センサ１２０について＞
光学センサ１２０は、基板１３１の研磨の進行を測定するセンサである。具体的には、光学センサ１２０は、光を基板１３１の研磨面に照射し、反射光の光学的特性を測定する。反射光の光学的特性は基板１３１の研磨面の状態によって変化し得るので、反射光の光学的特性を測定することによって研磨の進行を測定することができる。光学センサ１２０は基板１３１の研磨量を測定するセンサであってよい。光学センサ１２０は基板１３１の
研磨の終点を検知するセンサであってもよい。
光学センサ１２０は、基板１３１の研磨の進行を測定するセンサである。具体的には、光学センサ１２０は、光を基板１３１の研磨面に照射し、反射光の光学的特性を測定する。反射光の光学的特性は基板１３１の研磨面の状態によって変化し得るので、反射光の光学的特性を測定することによって研磨の進行を測定することができる。光学センサ１２０は基板１３１の研磨量を測定するセンサであってよい。光学センサ１２０は基板１３１の
研磨の終点を検知するセンサであってもよい。
【0018】
本実施形態にかかる基板研磨装置１００は２つの光学センサ１２０を有する。より具体的には、１つの光学センサ１２０は研磨テーブル１１０の中央付近に設けられており、他の光学センサ１２０は研磨テーブル１１０のエッジ付近に設けられている。光学センサ１２０と研磨テーブル１１０の回転軸との距離により、基板１３１のどの領域が測定されるかが決定される。換言すれば、基板１３１の測定される領域は、光学センサ１２０と研磨テーブル１１０の回転軸との距離に依存する。光学センサ１２０の個数および配置は例示であり、他の構成が採用されてもよい。たとえば、同心円上に複数の光学センサ１２０を設けることで、ある特定の領域における基板１３１の測定頻度を増加させることも可能である。
【0019】
光学センサ１２０は、センサ本体１２１と、照射光用光ファイバ１２２と、反射光用光ファイバ１２３とを備える。図示の便宜のため、図２では照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３が黒く塗りつぶされて示されている。本実施形態では、研磨テーブル１１０の下部にセンサ本体１２１が設けられている。センサ本体１２１は、照射光用光ファイバ１２２に向かって光を照射するための光源（図示せず）と、反射光用光ファイバ１２３を通過した反射光を測定するためのフォトディテクタ（図示せず）を備える。
【0020】
照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３は、センサ本体１２１から延びている。照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３は、研磨テーブル１１０の下部から研磨テーブル１１０の上方に向かって延び、封止液体供給路１１１の内部に達している。封止液体供給路１１１はセンサ本体１２１から延びる光ファイバ（照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３）を通過させるための開口であると表現することもできる。照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３が研磨パッド１５０の上面から突出しない限り、かつ、光学センサ１２０による測定が可能である限り、照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３の上端の位置は任意であってよい。典型的には、照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３の上端の位置は、研磨テーブル１１０の上面よりわずかに低い位置である。
【0021】
センサ本体１２１に電力を供給するため、および、センサ本体１２１からの信号を伝送するために、配線（図示せず）が設けられていてもよい。配線はロータリジョイント（ロータリジョイント１１４であってもよく、他のロータリジョイントであってもよい）を介してセンサ本体１２１に接続されていてもよい。センサ本体１２１からの信号は制御部（図示せず）により受け取られてもよい。無線伝送技術などを採用することにより、配線を設けることを省略することもできる。センサ本体１２１から「基板１３１が所定量研磨された」または「基板１３１の研磨が終点に達した」という信号を受け取った制御部は、以下の（１）～（４）の少なくとも１つのステップを実行するよう基板研磨装置１００を制御することにより、基板１３１の研磨を中止してよい。（１）研磨ヘッド１３０を上昇する、（２）研磨ヘッド１３０の回転を停止する、（３）研磨テーブル１１０の回転を停止する、および（４）研磨液供給機構１４０からの研磨液の供給を停止する。
【0022】
＜研磨ヘッド１３０について＞
研磨ヘッド１３０は研磨テーブル１１０に対向するように、研磨テーブル１１０の上方に設けられている。研磨ヘッド１３０の下面には基板１３１が着脱可能に取り付けられている。研磨ヘッド１３０はモータ（図示せず）などによって少なくとも一方向、好ましくは研磨テーブル１１０の回転方向と同一方向に回転可能に構成される。研磨ヘッド１３０は上下動機構（図示せず）などによって上下動可能に構成される。上下動機構により研磨ヘッド１３０が下降させられると、基板１３１が研磨パッド１５０に押し付けられる。基
板１３１が研磨パッド１５０に押し付けられた状態で研磨ヘッド１３０および研磨テーブル１１０のどちらか一方、好ましくは双方が回転すると、基板１３１が研磨される。
研磨ヘッド１３０は研磨テーブル１１０に対向するように、研磨テーブル１１０の上方に設けられている。研磨ヘッド１３０の下面には基板１３１が着脱可能に取り付けられている。研磨ヘッド１３０はモータ（図示せず）などによって少なくとも一方向、好ましくは研磨テーブル１１０の回転方向と同一方向に回転可能に構成される。研磨ヘッド１３０は上下動機構（図示せず）などによって上下動可能に構成される。上下動機構により研磨ヘッド１３０が下降させられると、基板１３１が研磨パッド１５０に押し付けられる。基
板１３１が研磨パッド１５０に押し付けられた状態で研磨ヘッド１３０および研磨テーブル１１０のどちらか一方、好ましくは双方が回転すると、基板１３１が研磨される。
【0023】
＜研磨液供給機構１４０について＞
研磨液供給機構１４０は研磨テーブル１１０の上方に設けられている。研磨液供給機構１４０の先端はノズル状になっており、研磨液（スラリ）などを研磨パッド１５０に向けて供給することが可能である。研磨液供給機構１４０は研磨液に限らず、洗浄液および／または薬液を供給可能であってもよい。本実施形態の構成とは異なり、研磨テーブル１１０の下面から研磨液を供給する構成または研磨ヘッド１３０の内部から研磨液を供給する構成などが採用されてもよい。
研磨液供給機構１４０は研磨テーブル１１０の上方に設けられている。研磨液供給機構１４０の先端はノズル状になっており、研磨液（スラリ）などを研磨パッド１５０に向けて供給することが可能である。研磨液供給機構１４０は研磨液に限らず、洗浄液および／または薬液を供給可能であってもよい。本実施形態の構成とは異なり、研磨テーブル１１０の下面から研磨液を供給する構成または研磨ヘッド１３０の内部から研磨液を供給する構成などが採用されてもよい。
【0024】
＜研磨パッド１５０について＞
研磨パッド１５０は研磨テーブル１１０の上面に取り付けられた板状の部材である。なお、研磨パッド１５０の材質および厚みなどによっては、研磨パッド１５０は「布状の部材」と表現される場合もある。一般的には、研磨パッド１５０は不透明な材質（たとえば発泡ポリウレタン）から形成される。
研磨パッド１５０は研磨テーブル１１０の上面に取り付けられた板状の部材である。なお、研磨パッド１５０の材質および厚みなどによっては、研磨パッド１５０は「布状の部材」と表現される場合もある。一般的には、研磨パッド１５０は不透明な材質（たとえば発泡ポリウレタン）から形成される。
【0025】
センシング光および封止液体を通過させるため、研磨パッド１５０には貫通孔１５１が必要になる。研磨パッド１５０に開口が設けられている場合、開口が封止液体供給路１１１などの上部に位置するよう、研磨パッド１５０の位置決めが必要になる。しかし、一般的には研磨パッド１５０は非透明であるので、封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の位置を目視しながら研磨パッド１５０を位置合わせすることは困難であった。なお、「研磨パッド１５０を位置合わせすること」は「研磨パッド１５０の取り付け位置および／または取り付け角度を調整すること」と読み替えられてもよい。
【0026】
そこで、本実施形態にかかる研磨パッド１５０には透明窓１５２が設けられている。好ましくは、透明窓１５２は少なくとも可視光の波長領域において実質的に透明である。透明窓１５２の材質として、たとえばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂およびポリエステル樹脂などが挙げられる。透明窓１５２の中央には貫通孔１５１が設けられている。「貫通孔１５１の周囲に環状の透明窓１５２が設けられている」と表現することもできる。ただし、ここでの「環状」という用語は円環のみならず角環などをも意味する用語である。図２に示されているとおり、貫通孔１５１の形状は楕円形である。しかし、貫通孔１５１は円形でもよく、角形でもよい。研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた場合に、貫通孔１５１は封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２と連通する。前述のとおり、本実施形態の基板研磨装置１００は光学センサ１２０を２つ有する。本実施形態では、光学センサ１２０の数に対応するよう、封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の組の数は２組である。さらに、封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の数に対応するよう、本実施形態の研磨パッド１５０には２つの貫通孔１５１が設けられている。より具体的には、１つの貫通孔１５１は研磨パッド１５０の中央付近に設けられており、他の貫通孔１５１は研磨パッド１５０のエッジ付近に設けられている。貫通孔１５１と研磨パッド１５０の中央との距離により、基板１３１のどの領域が測定されるかが決定される。換言すれば、基板１３１の測定される領域は、貫通孔１５１と研磨パッド１５０の中央との距離に依存する。
【0027】
本実施形態にかかる研磨パッド１５０を研磨テーブル１１０に取り付けた場合、研磨テーブル１１０のうち貫通孔１５１を介して露出している部分のみならず、研磨テーブル１１０のうち透明窓１５２の下部に位置する部分も目視することが可能である。したがって、本実施形態にかかる研磨パッド１５０を研磨テーブル１１０に取り付ける場合、封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の位置を目視しながら研磨パッド１５０を位
置合わせすることが容易になる。
置合わせすることが容易になる。
【0028】
なお、基板研磨装置１００の構成は一例にすぎない。特に研磨テーブル１１０および光学センサ１２０の構成については、従来知られた任意の構成（たとえば特許文献１に開示されている構成）が採用されてよい。たとえば、一つのセンサ本体１２１に複数の照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３が接続されていてもよい。
【0029】
＜＜第２実施形態＞＞
＜第２実施形態の概要＞
第２実施形態では、研磨パッド１５０の位置合わせをより容易にするため、研磨テーブル１１０上にアライメントマーク３００を有する基板研磨装置１００について説明する。図３は本実施形態にかかる研磨テーブル１１０の上面図である。図４はアライメントマーク３００の拡大図である。図５は研磨パッド１５０が張り付けられた研磨テーブル１１０の一部分の上面図であり、アライメントマーク３００を用いた研磨パッド１５０の位置合わせの様子を示す図である。図５Ａは研磨パッド１５０が正しく位置合わせされていない場合の図である。図５Ｂは研磨パッド１５０が正しく位置合わせされている場合の図である。
＜第２実施形態の概要＞
第２実施形態では、研磨パッド１５０の位置合わせをより容易にするため、研磨テーブル１１０上にアライメントマーク３００を有する基板研磨装置１００について説明する。図３は本実施形態にかかる研磨テーブル１１０の上面図である。図４はアライメントマーク３００の拡大図である。図５は研磨パッド１５０が張り付けられた研磨テーブル１１０の一部分の上面図であり、アライメントマーク３００を用いた研磨パッド１５０の位置合わせの様子を示す図である。図５Ａは研磨パッド１５０が正しく位置合わせされていない場合の図である。図５Ｂは研磨パッド１５０が正しく位置合わせされている場合の図である。
【0030】
＜アライメントマーク３００について＞
アライメントマーク３００は研磨テーブル１１０の上面に設けられたマークである。具体的には、アライメントマーク３００は封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の近傍に設けられている。より具体的には、アライメントマーク３００の少なくとも一部は、研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた際に透明窓１５２の直下に位置するように構成されている。アライメントマーク３００は研磨パッド１５０を研磨テーブル１１０に対して位置合わせする際に用いられる。アライメントマーク３００は基板研磨装置１００のユーザにとって可視であるように構成される。ただし、ユーザに代わって何らかの撮像装置等がアライメントマーク３００を観察する場合、アライメントマーク３００は、当該撮像装置等にとって可視であれば、ユーザにとって不可視であってもよい。アライメントマーク３００は、たとえばレーザマーキング、塗装、印刷およびけがきなどの任意の手法によって形成されてよい。アライメントマーク３００と貫通孔１５１などを区別して図示するため、図３、図４および図５ではアライメントマーク３００は点線で描かれている。しかし、実際の装置におけるアライメントマーク３００は点線状でなくともよい。
アライメントマーク３００は研磨テーブル１１０の上面に設けられたマークである。具体的には、アライメントマーク３００は封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の近傍に設けられている。より具体的には、アライメントマーク３００の少なくとも一部は、研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた際に透明窓１５２の直下に位置するように構成されている。アライメントマーク３００は研磨パッド１５０を研磨テーブル１１０に対して位置合わせする際に用いられる。アライメントマーク３００は基板研磨装置１００のユーザにとって可視であるように構成される。ただし、ユーザに代わって何らかの撮像装置等がアライメントマーク３００を観察する場合、アライメントマーク３００は、当該撮像装置等にとって可視であれば、ユーザにとって不可視であってもよい。アライメントマーク３００は、たとえばレーザマーキング、塗装、印刷およびけがきなどの任意の手法によって形成されてよい。アライメントマーク３００と貫通孔１５１などを区別して図示するため、図３、図４および図５ではアライメントマーク３００は点線で描かれている。しかし、実際の装置におけるアライメントマーク３００は点線状でなくともよい。
【0031】
好ましくは、アライメントマーク３００は、透明窓１５２の外縁に対応する第１のマーク３１０を有する。具体的には、第１のマーク３１０は、研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた場合に透明窓１５２の外縁に一致する。好ましくは、アライメントマーク３００はさらに、貫通孔１５１の外縁に対応する第２のマーク３２０を有する。具体的には、第２のマーク３２０は、研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた場合に貫通孔１５１の外縁に一致する。たとえば、第１のマーク３１０は円形であり、第２のマーク３２０は楕円形である。より好ましくは、アライメントマーク３００は十字形の第３のマーク３３０を有する。貫通孔１５１が楕円形である場合、十字形の第３のマーク３３０は、貫通孔１５１の長軸および短軸に対応するように構成されていることが好ましい。具体的には、十字形の第３のマーク３３０は、研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた場合に貫通孔１５１の長軸および短軸に一致する。なお、図４では第３のマーク３３０の一部が途切れている。第３のマーク３３０が途切れている部分には封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２が位置することとなる。アライメントマーク３００は、第１のマーク３１０および第２のマーク３２０の間に、たとえば円形の第４のマーク３４０を備えてもよい。
【0032】
図５Ａに示されているように、研磨パッド１５０が正しく位置合わせされていない場合、透明窓１５２または貫通孔１５１を介して第１のマーク３１０および第２のマーク３２０を目視することができる。透明窓１５２の外縁と第１のマーク３１０を比較することで、研磨パッド１５０の位置ずれ量を把握することができる。研磨パッド１５０の位置ずれ量は、貫通孔１５１の外縁と第２のマーク３２０を比較することによっても把握することができる。また、第２のマーク３２０および／または第３のマーク３３０の傾き具合により、研磨パッド１５０の回転量を把握することもできる。把握された位置ずれ量および／または回転量に基づいて研磨パッド１５０の取り付け位置および／または取り付け角度を調整することで、研磨パッド１５０を正しく位置合わせすることができる。
【0033】
図５Ｂに示されているように、研磨パッド１５０が正しく位置合わせされている場合、透明窓１５２の外縁と第１のマーク３１０が重なり、第１のマーク３１０はほとんど目視できなくなる。同様に、研磨パッド１５０が正しく位置合わせされている場合、貫通孔１５１の外縁と第２のマーク３２０が重なり、第２のマーク３２０もほとんど目視できなくなる。
【0034】
アライメントマーク３００を設けることにより、研磨パッド１５０を研磨テーブル１１０に対して容易にかつ高精度に位置合わせすることができるようになる。なお、アライメントマーク３００の形状は一例に過ぎない。もっとも単純な場合、アライメントマーク３００は単なる点でもよい。その他、位置合わせに用いられ得る任意のマークを使用することが可能である。何らかの撮像装置がアライメントマーク３００を観察する場合、コンピュータなどの制御装置が研磨パッド１５０の位置ずれ量および／または回転量などを算出してもよい。
【0035】
＜＜第３実施形態＞＞
＜第３実施形態の概要＞
一般的な基板研磨装置においては、研磨パッドは消耗品である。従来の基板研磨装置においては、事前に測定または算出された摩耗量などに基づいて、研磨パッドの最大使用回数または最長使用時間が設定されていた。すなわち、従来の基板研磨装置においては、研磨パッドが所定の回数または所定の時間（以下では単に「所定の回数」という）使用された場合、研磨パッドの寿命が尽きたと判定されていた。しかし、研磨パッドが所定の回数使用されたそのときに、研磨パッドの寿命がちょうど尽きるとは限らない。所定の回数使用される前に研磨パッドの寿命が尽きてしまった場合、基板は、寿命が尽きた後の研磨パッドにより研磨される。したがって、基板研磨装置が所定の研磨性能を発揮できない可能性がある。一方で、所定の回数使用されていても研磨パッドの寿命が尽きていない場合、いまだ使用可能な研磨パッドを交換することとなる。いまだ使用可能な研磨パッドを交換することにより、研磨パッドの交換周期が短くなり、交換に必要なコストが増大する。
＜第３実施形態の概要＞
一般的な基板研磨装置においては、研磨パッドは消耗品である。従来の基板研磨装置においては、事前に測定または算出された摩耗量などに基づいて、研磨パッドの最大使用回数または最長使用時間が設定されていた。すなわち、従来の基板研磨装置においては、研磨パッドが所定の回数または所定の時間（以下では単に「所定の回数」という）使用された場合、研磨パッドの寿命が尽きたと判定されていた。しかし、研磨パッドが所定の回数使用されたそのときに、研磨パッドの寿命がちょうど尽きるとは限らない。所定の回数使用される前に研磨パッドの寿命が尽きてしまった場合、基板は、寿命が尽きた後の研磨パッドにより研磨される。したがって、基板研磨装置が所定の研磨性能を発揮できない可能性がある。一方で、所定の回数使用されていても研磨パッドの寿命が尽きていない場合、いまだ使用可能な研磨パッドを交換することとなる。いまだ使用可能な研磨パッドを交換することにより、研磨パッドの交換周期が短くなり、交換に必要なコストが増大する。
【0036】
上記の課題を解決すべく、第３実施形態では、研磨テーブル１１０上にインジケータを有する基板研磨装置１００について説明する。図６はインジケータ６００を有する研磨テーブル１１０の上面図である。
【0037】
＜インジケータ６００について＞
インジケータ６００の少なくとも一部は、研磨テーブル１１０のうち、研磨パッド１５０を正しく取り付けたときに研磨パッド１５０の透明窓１５２の直下となる領域に設けられている。換言すれば、インジケータ６００は、研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた場合に透明窓１５２を介して目視可能な位置に設けられている。さらに換言すれば、インジケータ６００は、研磨テーブル１１０のうち研磨パッド１５０が取り付けられる面に設けられており、インジケータ６００は光ファイバ（照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３）を通過させるための開口（封止液体供給
路１１１または開口６１０：開口６１０の詳細は後述）の周囲に設けられている。なお、これまでの実施形態と異なり、光学センサ１２０は液封式であってもよく、液封式でなくともよい。図６の例では、図中右側に位置する封止液体供給路１１１および反射光用光ファイバ１２３は液封式の光学センサ１２０に接続されている。液封式の光学センサ１２０についてはこれまでの実施形態で説明されているので、詳細な説明は省略する。一方で、図６の例では、図中左側に位置する照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３は液封式ではない光学センサ１２０に接続されている。したがって、研磨テーブル１１０のうち図中左側の部分には封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２が設けられていない。封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の代替として、研磨テーブル１１０のうち図中左側の部分には、光ファイバを通過させ、センシング光を通すための開口６１０が設けられている。ただし、光学センサ１２０および付随する他の要素の構成は一例であり、図６に図示した構成以外の構成を採用することも可能である。
インジケータ６００の少なくとも一部は、研磨テーブル１１０のうち、研磨パッド１５０を正しく取り付けたときに研磨パッド１５０の透明窓１５２の直下となる領域に設けられている。換言すれば、インジケータ６００は、研磨パッド１５０が研磨テーブル１１０に正しく取り付けられた場合に透明窓１５２を介して目視可能な位置に設けられている。さらに換言すれば、インジケータ６００は、研磨テーブル１１０のうち研磨パッド１５０が取り付けられる面に設けられており、インジケータ６００は光ファイバ（照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３）を通過させるための開口（封止液体供給
路１１１または開口６１０：開口６１０の詳細は後述）の周囲に設けられている。なお、これまでの実施形態と異なり、光学センサ１２０は液封式であってもよく、液封式でなくともよい。図６の例では、図中右側に位置する封止液体供給路１１１および反射光用光ファイバ１２３は液封式の光学センサ１２０に接続されている。液封式の光学センサ１２０についてはこれまでの実施形態で説明されているので、詳細な説明は省略する。一方で、図６の例では、図中左側に位置する照射光用光ファイバ１２２および反射光用光ファイバ１２３は液封式ではない光学センサ１２０に接続されている。したがって、研磨テーブル１１０のうち図中左側の部分には封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２が設けられていない。封止液体供給路１１１および封止液体排出路１１２の代替として、研磨テーブル１１０のうち図中左側の部分には、光ファイバを通過させ、センシング光を通すための開口６１０が設けられている。ただし、光学センサ１２０および付随する他の要素の構成は一例であり、図６に図示した構成以外の構成を採用することも可能である。
【0038】
図６では、４種類の模様（間隔の狭い縞模様、間隔の広い縞模様、間隔の狭い格子模様および間隔の広い格子模様）が１つのセットのインジケータ６００を形成している。ただし、後述する透明窓１５２の劣化を確認することができる限り、インジケータ６００の具体的な構成は図６に示した構成に限らない。たとえば、インジケータ６００は任意の数の模様を備えてよい。もっとも単純な例では、インジケータ６００は単なる点であってもよい。インジケータ６００は基板研磨装置１００のユーザにとって可視であるように構成される。ただし、ユーザに代わって何らかの撮像機構（例えば図９の撮像機構９００）等がインジケータ６００を撮像する場合、インジケータ６００は、当該撮像機構等にとって可視であれば、ユーザにとって不可視であってもよい。インジケータ６００はたとえばレーザマーキング、塗装、印刷およびけがきなどの任意の手法によって形成されてよい。
【0039】
新品の研磨パッド１５０が用いられている場合、透明窓１５２もまた新品である。したがって、透明窓１５２の透過率、屈折率、反射率および散乱度などの光学特性は変化していない。しかし、基板研磨装置１００を駆動させると、基板１３１の研磨のみならず、透明窓１５２の摩耗が発生する。透明窓１５２の摩耗は、研磨パッド１５０のドレッシングの際に特に顕著である。透明窓１５２の摩耗が発生すると、透明窓１５２の光学特性が変化すると考えられる。以下では、摩耗によって透明窓の光学特性が変化することを「透明窓の劣化」という。劣化によりどのような光学特性がどのように変化するかは、具体的なプロセス、用いる研磨液の種類、基板１３１の材質、透明窓１５２の材質、ドレッサの材質等に依存すると考えられる。ここでは、透明窓１５２の透過率が低下しているものとして説明する。図７は、研磨パッド１５０の透明窓１５２を介して、図６の左側に位置するインジケータ６００を観察した様子を示す図である。図７Ａは透明窓１５２が劣化していない場合の図である。図７Ｂは透明窓１５２が劣化している場合の図である。図８は、研磨パッド１５０の透明窓１５２を介して、図６の右側に位置するインジケータ６００を観察した様子を示す図である。図８Ａは透明窓１５２が劣化していない場合の図である。図８Ｂは透明窓１５２が劣化している場合の図である。図７および図８では、透明窓１５２のハッチングの太さで透明窓１５２の透過率を示している。具体的には、ハッチングが太ければ太いほど透明窓１５２の透過率は低い。
【0040】
透明窓１５２が劣化することにより、透明窓１５２を介して観察した場合のインジケータ６００の見え方も変化する。たとえば図７Ｂおよび図８Ｂでは透明窓１５２の透過率が低下しているので、インジケータ６００が見えにくくなっている。インジケータ６００の見え方の変化から、透明窓１５２の劣化を把握することが可能である。透明窓１５２の劣化は研磨パッド１５０の摩耗と同時に起こるので、透明窓１５２の劣化を把握することにより、研磨パッド１５０の摩耗量を間接的に把握することが可能になる。研磨パッド１５０の摩耗量を把握することにより、研磨パッド１５０を適切なタイミングで交換することが可能になる。
【0041】
研磨パッド１５０の交換のタイミングは、たとえば次のパラメータの少なくともひとつに基づいて判断されてよい。透明窓１５２を介してインジケータ６００を観察した場合の（１）インジケータ６００の明るさ、（２）インジケータ６００のエッジ部分のシャープネス、（３）インジケータ６００の所定の点と、他の点（インジケータ６００の内外を問わない）とのコントラスト比、および（４）インジケータ６００の色合い。インジケータ６００が所定の形状の繰り返しからなる模様（縞模様または格子模様など）である場合、研磨パッド１５０の交換のタイミングは、（５）透明窓１５２を介してインジケータ６００を観察した場合に、ある形状とその隣の形状を区別可能か否か、すなわちインジケータ６００の模様を判別できるかによって判断されてもよい。なお、上記（１）～（５）は例示に過ぎない。上記（１）～（５）に基づいて判断する際に、閾値は適宜設定されてよい。たとえば、ユーザは、インジケータ６００のうち１種の模様（たとえば間隔の狭い格子模様）を判別することができなくなった時点から、インジケータ６００のうちすべての模様を判別することができなくなる時点の間の任意のタイミングで研磨パッド１５０を交換してもよい。研磨パッド１５０の交換のタイミングは、ユーザがインジケータ６００を目視することによって判断されてよい。一方で、基板研磨装置１００が何らかの撮像機構（例えば、後述する図９の撮像機構９００）を備える場合、インジケータ６００は撮像機構により観察されてよい。インジケータ６００が撮像機構により観察される場合、従来知られた任意の画像処理技術によって研磨パッド１５０の交換タイミングが判断されてよい。
【0042】
以上に説明した構成によれば、適切なタイミングで研磨パッド１５０を交換できるようになる。また、ひとたびインジケータ６００を目視すれば研磨パッド１５０の摩耗量をほぼリアルタイムで把握することが可能である。なお、研磨パッド１５０はその全面において均一に摩耗するとは限らない。そこで、図６に示すようにインジケータ６００を複数設けることで、研磨パッド１５０の摩耗量の位置依存性を把握することも可能となる。
【0043】
アライメントマーク３００がインジケータ６００を兼ねてもよい。逆に、インジケータ６００がアライメントマーク３００を兼ねてもよい。アライメントマーク３００とインジケータ６００の双方をそれぞれ設けてもよい。とある透明窓１５２の下部にはアライメントマーク３００を、別の透明窓１５２の下部にはインジケータ６００を設けることも可能である。
【0044】
透明窓１５２および／またはインジケータ６００を観察するために、基板研磨装置１００は撮像機構９００を備えてもよい。図９は撮像機構９００を備える基板研磨装置１００の正面断面図である。インジケータ６００の少なくとも一部は符号「６００」から延びる矢印が指す場所に位置しているものとして説明する。ただし、図９のインジケータ６００の高さ（厚み）はほぼゼロであるため、図９にはインジケータ６００の断面が図示されていない。なお、この記載は、高さを有するインジケータ６００を排除することを意図していない。たとえばインジケータ６００が研磨テーブル１１０に埋め込まれた何らかの部材によって形成されている場合、インジケータ６００は高さを有するであろう。
【0045】
撮像機構９００は透明窓１５２を介してインジケータ６００の画像および／または映像を取得することが可能であるように構成されている。すなわち、撮像機構９００はインジケータ６００を観察する。以下では「画像および／または映像」を単に「画像」という。また、以下では「画像の取得」を単に「撮像」という。各部品が適切に取り付けられている場合、透明窓１５２の下部にはインジケータ６００が位置する。したがって、撮像機構９００は透明窓１５２を介してインジケータ６００の少なくとも一部を撮像可能である。好ましくは、撮像機構９００は、透明窓１５２の全域をその視野に入れることが可能であるように構成される。他の例では、撮像機構９００は、透明窓１５２の少なくとも一部をその視野に入れることが可能である。図９の例ではたとえばＣＣＤカメラなどの撮像機構
９００が研磨テーブル１１０に対向するように配置されている。撮像機構９００と研磨テーブル１１０との間の光路にミラーやレンズなどの光学要素が配置されていてもよい。研磨テーブル１１０がハウジングに囲われている場合などは、撮像のための光量が不足する可能性がある。基板研磨装置１００は、撮像を補助するための光源を有してもよい。後述する光源１０００が撮像機構９００による撮像を補助してもよい。好ましくは、撮像機構９００は、センシング光と同一の波長の光を検知することができる。撮像を補助するための光源は、センシング光と同一の波長の光を照射可能であってよい。
９００が研磨テーブル１１０に対向するように配置されている。撮像機構９００と研磨テーブル１１０との間の光路にミラーやレンズなどの光学要素が配置されていてもよい。研磨テーブル１１０がハウジングに囲われている場合などは、撮像のための光量が不足する可能性がある。基板研磨装置１００は、撮像を補助するための光源を有してもよい。後述する光源１０００が撮像機構９００による撮像を補助してもよい。好ましくは、撮像機構９００は、センシング光と同一の波長の光を検知することができる。撮像を補助するための光源は、センシング光と同一の波長の光を照射可能であってよい。
【0046】
撮像機構９００は制御部９１０により制御されてよい。撮像機構９００と制御部９１０との接続方式は有線接続に限られず、無線接続であってもよい（図９の例では有線接続である）。制御部９１０は撮像機構９００の内部に備えられていてもよく、撮像機構９００とは別個の部品であってもよい。制御部９１０は、ストレージデバイス９１１、プロセッサ９１２およびディスプレイ９１３を備えてよい。制御部９１０はさらにその他の要素を備えてもよい。制御部９１０は撮像機構９００のみならず、基板研磨装置１００の他の部品に接続されていてもよい。
【0047】
撮像機構９００は、撮像した画像を制御部９１０に転送する。撮像機構９００から透明窓１５２および／またはインジケータ６００の画像を取得した制御部９１０は、透明窓１５２および／またはインジケータ６００の画像から透明窓１５２の劣化度を算出する。制御部９１０（より詳細にはプロセッサ９１２）は、たとえば前述の（１）～（５）（インジケータ６００の明るさなど）に基づいて透明窓１５２の劣化度を判断してよい。他の例として、たとえば透明窓１５２の傷の個数または面積などに基づいて劣化度が算出されてもよい。
【0048】
具体的には、以下の方法に従って透明窓１５２の劣化度が算出されてもよい：
透明窓１５２および／またはインジケータ６００を、撮像機構９００を用いて撮像する段階と、
撮像機構９００により撮像された画像と理想の画像、および／または、撮像機構９００により撮像された画像から算出される特徴量と理想の特徴量とを比較する段階と、
比較する段階において得られた比較結果に基づいて透明窓１５２の劣化度を算出する段階と、
を備える方法。ただし、「理想の画像および／または理想の特徴量」とは「透明窓１５２が劣化していない場合に得られたまたは得られるであろう画像および／または特徴量」を指す。
透明窓１５２および／またはインジケータ６００を、撮像機構９００を用いて撮像する段階と、
撮像機構９００により撮像された画像と理想の画像、および／または、撮像機構９００により撮像された画像から算出される特徴量と理想の特徴量とを比較する段階と、
比較する段階において得られた比較結果に基づいて透明窓１５２の劣化度を算出する段階と、
を備える方法。ただし、「理想の画像および／または理想の特徴量」とは「透明窓１５２が劣化していない場合に得られたまたは得られるであろう画像および／または特徴量」を指す。
【0049】
撮像する段階の前に、ストレージデバイス９１１に理想の画像および／または特徴量を記憶する段階が実行されてもよい。ストレージデバイス９１１に記憶された理想の画像および／または特徴量は、比較する段階において用いられてよい。
【0050】
比較する段階はプロセッサ９１２により制御されてよい。比較する段階において、従来知られた任意の画像処理技術が用いられてよい。ここで「特徴量」とは透明窓１５２の劣化度の判断に用いることができるパラメータ（またはパラメータの値）を差す。たとえば前述の（１）～（５）（インジケータ６００の明るさなど）が特徴量となり得る。他の例として、透明窓１５２の傷の個数または面積もまた特徴量となり得る。各段階で用いられる特徴量の個数は１つでもよいし、複数でもよい。ストレージデバイス９１１に記録される理想の画像および／または特徴量は、全く劣化していない透明窓１５２を用いたときに実際に得られた画像および／または特徴量であってよい。ストレージデバイス９１１に記録される理想の画像および／または特徴量は、シミュレーションなどにより算出された画像および／または特徴量であってもよい。
【0051】
撮像する段階の前に、次の段階が実行されてもよい：
研磨パッド１５０の表面をクリーニングする段階。ここでいう「クリーニング」とは、透明窓１５２上の異物を除去するように研磨パッド１５０の表面を洗浄することを指す。したがって、ここでいう「クリーニング」は、当技術の属する業界における技術用語「ドレッシング」などとは異なった意味を有する。ただし、ドレッシングにより透明窓１５２の上部の異物の除去が可能であるならば、そのようなドレッシングはクリーニングに含まれ得る。また、ここでいう「透明窓上の異物」とは、透明窓１５２の撮像を阻害する物体、たとえば透明窓１５２に付着したにスラリを指す。クリーニングにより異物が除去されると、透明窓１５２および／またはインジケータ６００を適切に撮像することができるようになる。クリーニングは、純水による洗浄により行われてもよく、ブロワからのガス噴射により行われてもよく、ワイパを用いた拭き取りにより行われてもよく、その他の手法により行われてもよい。クリーニングする段階はユーザにより行われてもよく、プロセッサ９１２の制御により自動で行われてもよい。
研磨パッド１５０の表面をクリーニングする段階。ここでいう「クリーニング」とは、透明窓１５２上の異物を除去するように研磨パッド１５０の表面を洗浄することを指す。したがって、ここでいう「クリーニング」は、当技術の属する業界における技術用語「ドレッシング」などとは異なった意味を有する。ただし、ドレッシングにより透明窓１５２の上部の異物の除去が可能であるならば、そのようなドレッシングはクリーニングに含まれ得る。また、ここでいう「透明窓上の異物」とは、透明窓１５２の撮像を阻害する物体、たとえば透明窓１５２に付着したにスラリを指す。クリーニングにより異物が除去されると、透明窓１５２および／またはインジケータ６００を適切に撮像することができるようになる。クリーニングは、純水による洗浄により行われてもよく、ブロワからのガス噴射により行われてもよく、ワイパを用いた拭き取りにより行われてもよく、その他の手法により行われてもよい。クリーニングする段階はユーザにより行われてもよく、プロセッサ９１２の制御により自動で行われてもよい。
【0052】
撮像する段階の前に、次の段階が実行されてもよい：
撮像機構９００の視野に透明窓１５２の少なくとも一部または全域を入れる段階（以下では「視野調整段階」という）。視野調整段階は、研磨テーブル１１０を回転させ、所定の位置に透明窓１５２を移動することによって実行されてもよい。ここで、「所定の位置」とは「撮像機構９００によって撮像されることができる位置」を指す。撮像機構９００が移動可能に構成されている場合、視野調整段階は、撮像機構９００を移動させることにより実行されてもよい。撮像機構９００と透明窓１５２との間の光路に光学要素が配置されている場合、視野調整段階は、光学要素の移動、動作または調整により実行されてもよい。追加的に、撮像の際に研磨ヘッド１３０が撮像機構９００の視野に入る場合、研磨ヘッド１３０を撮像機構９００の視野外へ移動させる段階が実行されてもよい。各構成要素を移動させることなどはプロセッサ９１２により制御されてよい。
撮像機構９００の視野に透明窓１５２の少なくとも一部または全域を入れる段階（以下では「視野調整段階」という）。視野調整段階は、研磨テーブル１１０を回転させ、所定の位置に透明窓１５２を移動することによって実行されてもよい。ここで、「所定の位置」とは「撮像機構９００によって撮像されることができる位置」を指す。撮像機構９００が移動可能に構成されている場合、視野調整段階は、撮像機構９００を移動させることにより実行されてもよい。撮像機構９００と透明窓１５２との間の光路に光学要素が配置されている場合、視野調整段階は、光学要素の移動、動作または調整により実行されてもよい。追加的に、撮像の際に研磨ヘッド１３０が撮像機構９００の視野に入る場合、研磨ヘッド１３０を撮像機構９００の視野外へ移動させる段階が実行されてもよい。各構成要素を移動させることなどはプロセッサ９１２により制御されてよい。
【0053】
比較する段階の前に、次の段階が実行されてもよい：
撮像機構９００により取得された画像から特徴量を算出する段階。特徴量の算出はプロセッサ９１２により制御されてよい。
透明窓１５２の劣化度を算出する段階の後に、次の段階が実行されてもよい：
透明窓１５２の劣化度が所定の値を超えていた場合、エラー処理を実行する段階。エラー処理は、ディスプレイ９１３に研磨パッド１５０の交換を促すメッセージを表示することであってよい。透明窓１５２の劣化度が所定の値を超えているかどうかの判断はプロセッサ９１２により行われてよい。メッセージの表示はプロセッサ９１２により制御されてよい。エラー処理は、プロセッサ９１２が基板研磨装置１００による基板１３１の研磨を停止させることであってもよい。基板研磨装置１００が警告装置、たとえば赤色ランプやブザーなど、を備えている場合は、エラー処理は、警告装置を作動させることであってもよい。
撮像機構９００により取得された画像から特徴量を算出する段階。特徴量の算出はプロセッサ９１２により制御されてよい。
透明窓１５２の劣化度を算出する段階の後に、次の段階が実行されてもよい：
透明窓１５２の劣化度が所定の値を超えていた場合、エラー処理を実行する段階。エラー処理は、ディスプレイ９１３に研磨パッド１５０の交換を促すメッセージを表示することであってよい。透明窓１５２の劣化度が所定の値を超えているかどうかの判断はプロセッサ９１２により行われてよい。メッセージの表示はプロセッサ９１２により制御されてよい。エラー処理は、プロセッサ９１２が基板研磨装置１００による基板１３１の研磨を停止させることであってもよい。基板研磨装置１００が警告装置、たとえば赤色ランプやブザーなど、を備えている場合は、エラー処理は、警告装置を作動させることであってもよい。
【0054】
比較する段階の後に、次の段階が実行されてもよい：
比較結果に基づいて、透明窓１５２の残寿命を予測する段階。残寿命の予測はプロセッサ９１２により行われてよい。なお、「透明窓の残寿命」とは、予測する段階が実行された時点から、透明窓の劣化度が所定の値を超えるであろう時点までの研磨時間または研磨回数を指す。透明窓１５２の残寿命は、事前にストレージデバイス９１１に記録された計算式などによって予測されてもよい。これまでに撮像機構９００により取得された画像および／または撮像機構９００により取得された画像から得られた特徴量を学習データとして、透明窓１５２の残寿命を予測してもよい。学習データはストレージデバイス９１１に記録されてよい。予測された残寿命を示すメッセージがディスプレイ９１３に表示されてもよい。予測された残寿命が所定の値を下回った場合、寿命切れが近づいたことを警告するメッセージがディスプレイ９１３に表示されてよい。メッセージの表示はプロセッサ９
１２により制御されてよい。
比較結果に基づいて、透明窓１５２の残寿命を予測する段階。残寿命の予測はプロセッサ９１２により行われてよい。なお、「透明窓の残寿命」とは、予測する段階が実行された時点から、透明窓の劣化度が所定の値を超えるであろう時点までの研磨時間または研磨回数を指す。透明窓１５２の残寿命は、事前にストレージデバイス９１１に記録された計算式などによって予測されてもよい。これまでに撮像機構９００により取得された画像および／または撮像機構９００により取得された画像から得られた特徴量を学習データとして、透明窓１５２の残寿命を予測してもよい。学習データはストレージデバイス９１１に記録されてよい。予測された残寿命を示すメッセージがディスプレイ９１３に表示されてもよい。予測された残寿命が所定の値を下回った場合、寿命切れが近づいたことを警告するメッセージがディスプレイ９１３に表示されてよい。メッセージの表示はプロセッサ９
１２により制御されてよい。
【0055】
透明窓１５２の劣化度が算出された後に、制御部９１０は、算出された透明窓１５２の劣化度に基づいて研磨パッド１５０の摩耗量を算出してよい。
【0056】
透明窓１５２の劣化度の算出の結果または透明窓１５２の残寿命の予測の結果と、実際にユーザが目視などで確認した劣化度または残寿命とを比較し、算出または予測プロセスに比較結果をフィードバックすることによって、劣化度の算出または残寿命の予測の正確性を向上させ、または、予測のずれを補償することも可能である。
【0057】
【0058】
センシング光が透明窓１５２を通過する場合、インジケータ６００を用いずに透明窓１５２の劣化具合を確認することも可能である。図１０は、光源１０００を備える基板研磨装置１００の正面断面図である。図１０の基板研磨装置１００にはインジケータ６００が設けられていない。それに伴い、図１０の撮像機構９００はインジケータ６００ではなく透明窓１５２の少なくとも一部を撮像するように構成されている。図１０では、図７に示された透明窓１５２、すなわち貫通孔１５１を有さない透明窓１５２が用いられている。それに伴い、研磨テーブル１１０および光学センサ１２０の構成も図９から変更されている（図７の説明を参照）。図１０の基板研磨装置１００は光源１０００を備える。光源１０００は、少なくとも透明窓１５２に向かって光を照射することができる。具体的には、光源１０００は、透明窓１５２を介して反射光用光ファイバ１２３に光を入射することができるように構成される。好ましくは、光源１０００は少なくともセンシング光と同一の波長の光を照射することが可能である。光源１０００は例えば電球やレーザ装置などであってよい。光源１０００と透明窓１５２との間の光路にレンズやミラーなどの光学要素が配置されていてもよい。
【0059】
以下では、透明窓１５２が劣化した場合に透明窓１５２の透過率が低下するものとして説明する。また、説明の便宜のため、以下では、光学センサ１２０が検知する光量の多寡に影響を与える要因は透明窓１５２の透過率のみであると仮定して説明する。光源１０００が透明窓１５２に向かって光を照射すると、反射光用光ファイバ１２３に光が到達する。反射光用光ファイバ１２３に到達した光はセンサ本体１２１内部のフォトディテクタにより検知される。透明窓１５２が全く劣化していない場合、透明窓１５２の透過率は最大である。したがって、透明窓１５２が全く劣化していない場合、光学センサ１２０が検知する光量は最大値となる。透明窓１５２が劣化し透明窓１５２の透過率が低下していた場合、光学センサ１２０が検知する光量もまた低下する。したがって、光学センサ１２０が検知する光量の多寡を測定することによって、透明窓１５２の劣化度を算出することができる。透明窓１５２の劣化度は、光学センサ１２０が検知する光量の絶対値から算出されてもよい。透明窓１５２の劣化度は、光量の最大値と、現時点の光量との比較により算出されてもよい。「光量の最大値」とは、透明窓１５２が全く劣化していないときに検知される光量、すなわち理想的な光量をいう。光学センサ１２０が検知する光量の多寡に影響を与える他の要因が存在する場合、それらの要因が考慮されてもよい。
【0060】
透明窓１５２が劣化した場合に透明窓１５２の透過率以外の光学特性が変化する場合であっても、同様の手法により透明窓１５２の劣化度を算出することが可能である。透明窓１５２の光学特性の変化に伴い光学センサ１２０が検知する光量以外の光学特性が変化する場合、光学センサ１２０はその変化を測定できることが好ましい。たとえば、光学センサ１２０は光量の多寡以外にも光の偏光度、波長、入射角度などを測定できてよい。
【0061】
次に、センシング光が透明窓１５２を通過する場合にインジケータ６００を用いずに透明窓１５２の劣化を算出する第２の手法を説明する。以下に説明する手法では、照射光用光ファイバ１２２から照射される照射光を用いる。透明窓１５２が基板１３１で覆われている場合（図１０の左側に位置する透明窓１５２を参照のこと）、照射光用光ファイバ１２２からの照射光は基板１３１により反射される。反射光は反射光用光ファイバ１２３へ向かう。このとき、照射光及び反射光（センシング光）は透明窓１５２を通過する。したがって、センシング光は透明窓１５２の光学特性の変化の影響を受ける。たとえば透明窓１５２の劣化により透明窓１５２の透過率が低下する場合、透明窓１５２が劣化するとともにセンサ本体１２１のフォトディテクタが検出する反射光の光量は低下する。したがって、光学センサ１２０が検知するセンシング光の多寡などを測定することによって、透明窓１５２の劣化度を算出することができる。透明窓１５２の光学特性の変化に伴い光学センサ１２０が検知する光量以外の光学特性が変化する場合、光学センサ１２０はその変化を測定できることが好ましい。たとえば、光学センサ１２０は光量の多寡以外にも光の偏光度、波長、入射角度などを測定できてよい。センシング光の多寡を測定する際に用いられる基板１３１は、基板研磨装置１００により研磨されるであろう／されている基板１３１でもよい。基板間の個体差の影響や基板の研磨の進行による影響を低減するため、基板１３１としてダミー基板を用いてもよい。
【0062】
次に、センシング光が透明窓１５２を通過する場合にインジケータ６００を用いずに透明窓１５２の劣化を算出する第３の手法を説明する。以下に説明する手法においては、照射光用光ファイバ１２２から照射される照射光を用いる。透明窓１５２が基板１３１で覆われていない場合、照射光用光ファイバ１２２からの照射光は基板１３１により遮られない。撮像機構９００の位置が適切であれば、照射光は透明窓１５２を通過して撮像機構９００に達する。照射光は透明窓１５２の光学特性の変化の影響を受ける。たとえば透明窓１５２の劣化により透明窓１５２の透過率が低下する場合、透明窓１５２が劣化するとともに撮像機構９００が検出する照射光の光量は低下する。したがって、撮像機構９００が検知する照射光の多寡などを測定することによって、透明窓１５２の劣化度を算出することができる。透明窓１５２の光学特性の変化に伴い光学センサ１２０が検知する光量以外の光学特性が変化する場合、撮像機構９００はその変化を測定できることが好ましい。たとえば、撮像機構９００は光量の多寡以外にも光の偏光度、波長、入射角度などを測定できてよい。撮像機構９００が取得した画像から透明窓１５２の光学特性の変化を算出してもよい。
【0063】
以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきた。上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【0064】
【0065】
本願は、一実施形態として、透明窓を有する研磨パッドを取り付けるための研磨テーブルと、研磨テーブルに設けられた、透明窓の劣化を確認するためのインジケータであって、透明窓を介して目視可能な位置に設けられた、インジケータと、を備える、基板研磨装置を開示する。
【0066】
また、本願は、一実施形態として、透明窓を有する研磨パッドを取り付けるための研磨
テーブルと、研磨テーブルに取り付けられた、基板の研磨の進行を測定するための光学センサと、を備える、基板研磨装置であって、研磨テーブルは、光学センサから延びる光ファイバを通過させるための開口と、透明窓の劣化を確認するためのインジケータであって、インジケータは研磨テーブルのうち研磨パッドが取り付けられる面に設けられており、インジケータは開口の周囲に設けられている、インジケータと、を備える、基板研磨装置を開示する。
テーブルと、研磨テーブルに取り付けられた、基板の研磨の進行を測定するための光学センサと、を備える、基板研磨装置であって、研磨テーブルは、光学センサから延びる光ファイバを通過させるための開口と、透明窓の劣化を確認するためのインジケータであって、インジケータは研磨テーブルのうち研磨パッドが取り付けられる面に設けられており、インジケータは開口の周囲に設けられている、インジケータと、を備える、基板研磨装置を開示する。
【0067】
これらの基板研磨装置は、インジケータを目視することで透明窓の劣化度を判断することが可能であるという効果を一例として奏する。これらの基板研磨装置はさらに、インジケータの見え方から透明窓の劣化度を判断することにより、研磨パッドの摩耗量を判断することができ、研磨パッドの交換タイミングを判断することができるという効果を一例として奏する。
【0068】
さらに本願は、一実施形態として、基板研磨装置であって、透明窓を介してインジケータを撮像可能であるように構成された撮像機構をさらに備える、基板研磨装置を開示する。
【0069】
この基板研磨装置は、撮像機構がインジケータを撮像することができる、すなわちユーザの目視によらずにインジケータを観察することができるという効果を一例として奏する。
【0070】
さらに本願は、一実施形態として、基板研磨装置であって、基板研磨装置は制御部をさらに備え、制御部は、撮像機構により取得された画像および／または撮像機構により取得された画像から算出される特徴量から、透明窓の劣化度を算出する、基板研磨装置を開示する。
【0071】
さらに本願は、一実施形態として、基板研磨装置であって、制御部は、理想の画像および／または特徴量と、撮像機構により取得されたインジケータの画像および／または特徴量との比較結果に基づいて透明窓の劣化度を算出する、基板研磨装置を開示する。
【0072】
これらの開示内容により、劣化度の算出プロセスの詳細が明らかにされる。
【0073】
さらに本願は、一実施形態として、基板研磨装置であって、制御部は、算出された透明窓の劣化度が所定の値を超えていた場合、エラー処理を実行する、基板研磨装置を開示する。
【0074】
この基板研磨装置は、劣化した透明窓の使用を停止することができるという効果を一例として奏する。
【0075】
さらに本願は、一実施形態として、基板研磨装置であって、制御部は、算出された透明窓の劣化度に基づいて、研磨パッドの摩耗量を算出する、基板研磨装置を開示する。
【0076】
この開示内容により、透明窓の劣化度から研磨パッドの摩耗量を算出可能であることが明らかにされる。
【0077】
さらに本願は、一実施形態として、基板研磨装置の研磨テーブルに取り付けられた研磨パッドに設けられた透明窓の劣化度を算出する方法であって、透明窓および／または透明窓を介して目視可能な位置に設けられた研磨テーブル上のインジケータを、撮像機構を用いて撮像する段階と、撮像機構により撮像された画像と理想の画像、および／または、撮像機構により撮像された画像から算出される特徴量と理想の特徴量とを比較する段階と、
比較する段階において得られた比較結果に基づいて透明窓の劣化度を算出する段階と、を備える、方法を開示する。
比較する段階において得られた比較結果に基づいて透明窓の劣化度を算出する段階と、を備える、方法を開示する。
【0078】
さらに本願は、一実施形態として、透明窓の劣化度を算出する上記方法により算出された透明窓の劣化度に基づいて、研磨パッドの摩耗量を算出する方法を開示する。
【0079】
これらの開示内容により、透明窓の劣化度の算出方法および研磨パッドの摩耗量の算出方法が明らかにされる。
【符号の説明】
【0080】
１００…基板研磨装置
１１０…研磨テーブル
１１１…封止液体供給路
１１２…封止液体排出路
１１３…封止液体源
１１４…ロータリジョイント
１２０…光学センサ
１２１…センサ本体
１２２…照射光用光ファイバ
１２３…反射光用光ファイバ
１３０…研磨ヘッド
１３１…基板
１４０…研磨液供給機構
１５０…研磨パッド
１５１…貫通孔
１５２…透明窓
３００…アライメントマーク
３１０…第１のマーク
３２０…第２のマーク
３３０…第３のマーク
３４０…第４のマーク
６００…インジケータ
６１０…開口
９００…撮像機構
９１０…制御部
９１１…ストレージデバイス
９１２…プロセッサ
９１３…ディスプレイ
１０００…光源
１１０…研磨テーブル
１１１…封止液体供給路
１１２…封止液体排出路
１１３…封止液体源
１１４…ロータリジョイント
１２０…光学センサ
１２１…センサ本体
１２２…照射光用光ファイバ
１２３…反射光用光ファイバ
１３０…研磨ヘッド
１３１…基板
１４０…研磨液供給機構
１５０…研磨パッド
１５１…貫通孔
１５２…透明窓
３００…アライメントマーク
３１０…第１のマーク
３２０…第２のマーク
３３０…第３のマーク
３４０…第４のマーク
６００…インジケータ
６１０…開口
９００…撮像機構
９１０…制御部
９１１…ストレージデバイス
９１２…プロセッサ
９１３…ディスプレイ
１０００…光源
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】