(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】2023-12-15
(45)【発行日】2023-12-25
(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 20120101AFI20231218BHJP
B24B 49/04 20060101ALI20231218BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20231218BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20231218BHJP
【ＦＩ】
B24B37/013
B24B49/04 Z
B24B49/12
H01L21/304 622R
H01L21/304 622S
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2019156921
(22)【出願日】2019-08-29
(65)【公開番号】P2021030408
(43)【公開日】2021-03-01
【審査請求日】2022-04-25
(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】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】高橋 信行
(72)【発明者】
【氏名】木下 将毅
【審査官】山内 康明
(56)【参考文献】
【文献】特表２００６－５２５８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０８８０２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０２４０３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０２４０３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ ３７／０１３
Ｂ２４Ｂ ４９／０４
Ｂ２４Ｂ ４９／１２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の研磨装置であって、通孔を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨面の高さを測定するパッド高さ測定装置と、
前記通孔に純水を供給するために前記通孔に連結された純水供給ラインと、
前記通孔から純水を排出するために前記通孔に連結された純水吸引ラインと、
純水で満たされた前記通孔を通じて光を前記基板に導き、前記基板からの反射光を、純水で満たされた前記通孔を通じて受け、前記反射光に基づいて前記基板の膜厚を決定する光学膜厚測定システムと、
前記純水供給ラインに接続された流量調節装置と、
前記流量調節装置の動作を制御する動作制御部を備え、
前記動作制御部は、
前記研磨面の高さと、前記通孔が純水で満たされ、かつ純水が前記研磨面上に溢れない純水の流量との関係を示す相関データ、およびプログラムを格納した記憶装置と、
前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の流量を前記相関データから決定し、前記決定された流量で純水が前記純水供給ラインを流れるように前記流量調節装置の動作を制御する演算装置を有する、研磨装置。
【請求項2】
前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の流量が減少する関係を示すデータである、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項3】
前記流量調節装置は移送ポンプ装置であり、前記相関データは、前記研磨面の高さと前記移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データであり、
前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する前記移送ポンプ装置の回転速度を前記相関データから決定し、前記移送ポンプ装置が前記決定された回転速度で回転するように前記移送ポンプ装置の動作を設定するように構成されている、請求項１または２に記載の研磨装置。
【請求項4】
前記流量調節装置は流量制御弁であり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の流量を前記相関データから決定し、前記決定された流量で純水が前記純水供給ラインを流れるように前記流量制御弁の動作を設定するように構成されている、請求項１または２に記載の研磨装置。
【請求項5】
前記純水吸引ラインに連結された流出側ポンプと、前記流出側ポンプの回転速度を制御する周波数可変装置をさらに備えている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項6】
基板の研磨装置であって、通孔を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨面の高さを測定するパッド高さ測定装置と、
前記通孔に純水を供給するために前記通孔に連結された純水供給ラインと、
前記通孔から純水を排出するために前記通孔に連結された純水吸引ラインと、
純水で満たされた前記通孔を通じて光を前記基板に導き、前記基板からの反射光を、純水で満たされた前記通孔を通じて受け、前記反射光に基づいて前記基板の膜厚を決定する光学膜厚測定システムと、
前記純水供給ラインに接続された圧力調節装置と、
前記圧力調節装置の動作を制御する動作制御部を備え、
前記動作制御部は、
前記研磨面の高さと、前記通孔が純水で満たされ、かつ純水が前記研磨面上に溢れない純水の圧力との関係を示す相関データ、およびプログラムを格納した記憶装置と、
前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の圧力を前記相関データから決定し、前記決定された圧力の純水が前記純水供給ラインを流れるように前記圧力調節装置の動作を制御する演算装置を有する、研磨装置。
【請求項7】
前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の圧力が減少する関係を示すデータである、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項8】
前記圧力調節装置は移送ポンプ装置であり、前記相関データは、前記研磨面の高さと前記移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データであり、
前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する前記移送ポンプ装置の回転速度を前記相関データから決定し、前記移送ポンプ装置が前記決定された回転速度で回転するように前記移送ポンプ装置の動作を設定するように構成されている、請求項６または７に記載の研磨装置。
【請求項9】
前記圧力調節装置は圧力制御弁であり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の圧力を前記相関データから決定し、前記決定された圧力の純水が前記純水供給ラインを流れるように前記圧力制御弁の動作を設定するように構成されている、請求項６または７に記載の研磨装置。
【請求項10】
前記純水吸引ラインに連結された流出側ポンプと、前記流出側ポンプの回転速度を制御する周波数可変装置をさらに備えている、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項11】
基板の研磨方法であって、通孔を有する研磨パッドの研磨面の高さをパッド高さ測定装置により測定し、
前記研磨面の高さと、前記通孔が純水で満たされ、かつ純水が前記研磨面上に溢れない純水の流量との関係を示す相関データから、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の流量を決定し、
スラリーを前記研磨パッドの研磨面に供給しながら、基板を前記研磨面に押し付けて該基板を研磨し、
純水供給ラインを通じて純水を前記決定された流量で前記通孔に供給して前記通孔を純水で満たし、かつ前記通孔から純水吸引ラインを通じて前記純水を吸引しながら、光学膜厚測定システムから前記通孔を通じて光を前記基板に導き、かつ前記基板からの反射光を前記通孔を通じて前記光学膜厚測定システムで受け、
前記光学膜厚測定システムにより前記基板の膜厚を前記反射光に基づいて決定する、研磨方法。
【請求項12】
前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の流量が減少する関係を示すデータである、請求項１１に記載の研磨方法。
【請求項13】
基板の研磨方法であって、通孔を有する研磨パッドの研磨面の高さをパッド高さ測定装置により測定し、
前記研磨面の高さと、前記通孔が純水で満たされ、かつ純水が前記研磨面上に溢れない純水の圧力との関係を示す相関データから、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の圧力を決定し、
スラリーを前記研磨パッドの研磨面に供給しながら、基板を前記研磨面に押し付けて該基板を研磨し、
前記決定された圧力の純水を純水供給ラインを通じて前記通孔に供給して前記通孔を純水で満たし、かつ前記通孔から純水吸引ラインを通じて前記純水を吸引しながら、光学膜厚測定システムから前記通孔を通じて光を前記基板に導き、かつ前記基板からの反射光を前記通孔を通じて前記光学膜厚測定システムで受け、
前記光学膜厚測定システムにより前記基板の膜厚を前記反射光に基づいて決定する、研磨方法。
【請求項14】
前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の圧力が減少する関係を示すデータである、請求項１３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、ウェーハなどの基板を研磨パッド上で研磨する研磨装置および研磨方法に関し、特に、研磨パッド上の基板からの反射光を解析することで基板の膜厚を検出しながら、該基板を研磨する研磨装置および研磨方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造プロセスには、ＳｉＯ２などの絶縁膜を研磨する工程や、銅、タングステンなどの金属膜を研磨する工程などの様々な工程が含まれる。裏面照射型ＣＭＯＳセンサおよびシリコン貫通電極（ＴＳＶ）の製造工程では、絶縁膜や金属膜の研磨工程の他にも、シリコン層（シリコンウェーハ）を研磨する工程が含まれる。
【0003】
ウェーハの研磨は、一般に、化学機械研磨装置（ＣＭＰ装置）を用いて行われる。このＣＭＰ装置は、研磨テーブル上に貼り付けられた研磨パッドにスラリーを供給しながら、ウェーハを研磨パッドに摺接させることによりウェーハの表面を研磨するように構成される。ウェーハの研磨は、その表面を構成する膜（絶縁膜、金属膜、シリコン層など）の厚さが所定の目標値に達したときに終了される。したがって、ウェーハの研磨中は、膜厚が測定される。
【0004】
膜厚測定装置の例として、光をウェーハの表面に導き、ウェーハからの反射光に含まれる光学情報を解析することにより膜厚を測定する光学式膜厚測定装置がある。この光学式膜厚測定装置は、研磨テーブル内に配置された投光部および受光部からなるセンサヘッドを備えている。研磨パッドは、センサヘッドの位置と同じ位置に通孔を有している。センサヘッドから発せられた光は、研磨パッドの通孔を通ってウェーハに導かれ、ウェーハからの反射光は、再び通孔を通ってセンサヘッドに到達する。
【0005】
ウェーハの研磨中は、スラリーが研磨パッド上に供給される。スラリーは通孔に流入し、光の進行を妨げる。そこで、光の通路を確保するために、純水が通孔に供給される。通孔は純水で満たされ、通孔に侵入したスラリーおよび研磨屑は、純水とともにドレインラインを通って排出される。通孔に形成された純水の流れは、光の通路を確保し、精度の高い膜厚測定を可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特表２００６－５２６２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
研磨パッドは、ウェーハの研磨および研磨パッドのドレッシングを繰り返し行うにつれて、徐々に摩耗する。研磨パッドの摩耗に伴い、研磨パッドに形成されている通孔の容積が減少する。結果として、純水が研磨パッドの研磨面上に溢れ、スラリーを希釈し、ウェーハの研磨レートを局所的に低下させてしまう。その一方で、純水の流量が少なすぎると、スラリーが通孔に進入し、光の通行を妨げてしまう。結果として、光学式膜厚測定装置は、ウェーハの正確な膜厚を測定することができない。
【0008】
そこで、本発明は、ウェーハなどの基板の研磨中に、研磨パッドの通孔から純水が溢れることを防止し、かつスラリーが通孔に進入することを防ぐ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、基板の研磨装置であって、通孔を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨面の高さを測定するパッド高さ測定装置と、前記通孔に連結された純水供給ラインおよび純水吸引ラインと、前記通孔を通じて光を前記基板に導き、前記基板からの反射光を前記通孔を通じて受け、前記反射光に基づいて前記基板の膜厚を決定する光学膜厚測定システムと、前記純水供給ラインに接続された流量調節装置と、前記流量調節装置の動作を制御する動作制御部を備え、前記動作制御部は、前記研磨面の高さと純水の流量との関係を示す相関データ、およびプログラムを格納した記憶装置と、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の流量を決定し、前記決定された流量で純水が前記純水供給ラインを流れるように前記流量調節装置の動作を制御する演算装置を有する、研磨装置が提供される。
【0010】
一態様では、前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の流量が減少する関係を示すデータである。
一態様では、前記流量調節装置は移送ポンプ装置であり、前記相関データは、前記研磨面の高さと前記移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データであり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する前記移送ポンプ装置の回転速度を決定し、前記移送ポンプ装置が前記決定された回転速度で回転するように前記移送ポンプ装置の動作を設定するように構成されている。
一態様では、前記流量調節装置は移送ポンプ装置であり、前記相関データは、前記研磨面の高さと前記移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データであり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する前記移送ポンプ装置の回転速度を決定し、前記移送ポンプ装置が前記決定された回転速度で回転するように前記移送ポンプ装置の動作を設定するように構成されている。
【0011】
一態様では、前記流量調節装置は流量制御弁であり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の流量を決定し、前記決定された流量で純水が前記純水供給ラインを流れるように前記流量制御弁の動作を設定するように構成されている。
一態様では、前記研磨装置は、前記純水吸引ラインに連結された流出側ポンプと、前記流出側ポンプの回転速度を制御する周波数可変装置をさらに備えている。
一態様では、前記研磨装置は、前記純水吸引ラインに連結された流出側ポンプと、前記流出側ポンプの回転速度を制御する周波数可変装置をさらに備えている。
【0012】
一態様では、基板の研磨装置であって、通孔を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドの研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨面の高さを測定するパッド高さ測定装置と、前記通孔に連結された純水供給ラインおよび純水吸引ラインと、前記通孔を通じて光を前記基板に導き、前記基板からの反射光を前記通孔を通じて受け、前記反射光に基づいて前記基板の膜厚を決定する光学膜厚測定システムと、前記純水供給ラインに接続された圧力調節装置と、前記圧力調節装置の動作を制御する動作制御部を備え、前記動作制御部は、前記研磨面の高さと純水の圧力との関係を示す相関データ、およびプログラムを格納した記憶装置と、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の圧力を決定し、前記決定された圧力の純水が前記純水供給ラインを流れるように前記圧力調節装置の動作を制御する演算装置を有する、研磨装置が提供される。
【0013】
一態様では、前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の圧力が減少する関係を示すデータである。
一態様では、前記圧力調節装置は移送ポンプ装置であり、前記相関データは、前記研磨面の高さと前記移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データであり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する前記移送ポンプ装置の回転速度を決定し、前記移送ポンプ装置が前記決定された回転速度で回転するように前記移送ポンプ装置の動作を設定するように構成されている。
一態様では、前記圧力調節装置は移送ポンプ装置であり、前記相関データは、前記研磨面の高さと前記移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データであり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する前記移送ポンプ装置の回転速度を決定し、前記移送ポンプ装置が前記決定された回転速度で回転するように前記移送ポンプ装置の動作を設定するように構成されている。
【0014】
一態様では、前記圧力調節装置は圧力制御弁であり、前記演算装置は、前記プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の圧力を決定し、前記決定された圧力の純水が前記純水供給ラインを流れるように前記圧力制御弁の動作を設定するように構成されている。
一態様では、前記研磨装置は、前記純水吸引ラインに連結された流出側ポンプと、前記流出側ポンプの回転速度を制御する周波数可変装置をさらに備えている。
一態様では、前記研磨装置は、前記純水吸引ラインに連結された流出側ポンプと、前記流出側ポンプの回転速度を制御する周波数可変装置をさらに備えている。
【0015】
一態様では、基板の研磨方法であって、通孔を有する研磨パッドの研磨面の高さを測定し、前記研磨面の高さと純水の流量との関係を示す相関データから、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の流量を決定し、スラリーを前記研磨パッドの研磨面に供給しながら、基板を前記研磨面に押し付けて該基板を研磨し、純水を前記決定された流量で前記通孔に供給し、かつ前記通孔から前記純水を吸引しながら、光学膜厚測定システムから前記通孔を通じて光を前記基板に導き、かつ前記基板からの反射光を前記通孔を通じて前記光学膜厚測定システムで受け、前記光学膜厚測定システムにより前記基板の膜厚を前記反射光に基づいて決定する、研磨方法が提供される。
【0016】
一態様では、前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の流量が減少する関係を示すデータである。
一態様では、前記決定された純水の流量は、前記通孔が前記純水で満たされ、かつ前記純水が前記研磨面上に溢れない流量である。
一態様では、前記決定された純水の流量は、前記通孔が前記純水で満たされ、かつ前記純水が前記研磨面上に溢れない流量である。
【0017】
一態様では、基板の研磨方法であって、通孔を有する研磨パッドの研磨面の高さを測定し、前記研磨面の高さと純水の圧力との関係を示す相関データから、前記研磨面の高さの測定値に対応する純水の圧力を決定し、スラリーを前記研磨パッドの研磨面に供給しながら、基板を前記研磨面に押し付けて該基板を研磨し、前記決定された圧力の純水を前記通孔に供給し、かつ前記通孔から前記純水を吸引しながら、光学膜厚測定システムから前記通孔を通じて光を前記基板に導き、かつ前記基板からの反射光を前記通孔を通じて前記光学膜厚測定システムで受け、前記光学膜厚測定システムにより前記基板の膜厚を前記反射光に基づいて決定する、研磨方法が提供される。
【0018】
一態様では、前記相関データは、前記研磨面の高さの減少に従って、純水の圧力が減少する関係を示すデータである。
一態様では、前記決定された純水の圧力は、前記通孔が前記純水で満たされ、かつ前記純水が前記研磨面上に溢れない圧力である。
一態様では、前記決定された純水の圧力は、前記通孔が前記純水で満たされ、かつ前記純水が前記研磨面上に溢れない圧力である。
【発明の効果】
【0019】
研磨パッドの通孔の容積は、研磨パッドの厚さに依存して変わる。通孔に供給される純水の流量または圧力は、研磨パッドの厚さの変化に基づいて変更される。このような動作は、ウェーハなどの基板の研磨中に、研磨パッドの通孔から純水が溢れることを防止し、かつスラリーが通孔に進入することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。
【図2】研磨面の高さと、純水の流量との関係を示す相関データの一例を示す図である。
【図3】研磨面の高さと、移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データの一例を示す図である。
【図5】研磨装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図7】研磨装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図8】研磨面の高さと、純水の圧力との関係を示す相関データの一例を示す図である。
【図9】研磨面の高さと、移送ポンプ装置の回転速度との関係を示す相関データの一例を示す図である。
【図11】研磨装置の他の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】
【0021】
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、基板の一例であるウェーハ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上にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル５と、研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシング（コンディショニング）するドレッシングユニット７を備えている。
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、基板の一例であるウェーハ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上にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル５と、研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシング（コンディショニング）するドレッシングユニット７を備えている。
【0022】
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とともに研磨ヘッド１は回転可能である。ヘッドシャフト１０は、ベルト等の連結手段１７を介して研磨ヘッドモータ１８に連結されて回転されるようになっている。このヘッドシャフト１０の回転により、研磨ヘッド１が矢印で示す方向に回転する。研磨テーブル３のテーブルシャフト３ａ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。
【0023】
ドレッシングユニット７は、研磨パッド２の研磨面２ａに接触するドレッサー２０と、ドレッサー２０に連結されたドレッサーシャフト２２と、ドレッサーシャフト２２の上端を回転可能に支持するサポートブロック２５と、サポートブロック２５に連結された押し付け力発生装置としてのエアシリンダ２７と、ドレッサーシャフト２２を回転可能に支持するドレッサーアーム２９と、ドレッサーアーム２９を支持する支軸３０を備えている。ドレッサー２０の下面は、ダイヤモンド粒子などの砥粒が固定されたドレッシング面を構成する。
【0024】
ドレッサーシャフト２２およびドレッサー２０は、ドレッサーアーム２９に対して上下動可能となっている。エアシリンダ２７は、ドレッサー２０が研磨パッド２に加える力を発生させる装置である。ドレッサーシャフト２２は、ドレッサーアーム２９内に設置されたドレッサーモータ（図示せず）により回転し、このドレッサーシャフト２２の回転により、ドレッサー２０がその軸心周りに回転する。エアシリンダ２７は、ドレッサーシャフト２２を介してドレッサー２０を所定の力で研磨パッド２の研磨面２ａに押圧する。ドレッシング面を構成するドレッサー２０の下面は、研磨パッド２の研磨面２ａに摺接され、研磨面２ａをドレッシング（コンディショニング）する。研磨面２ａのドレッシング中、図示しないノズルから純水が研磨面２ａ上に供給される。
【0025】
ドレッシングユニット７は、研磨面２ａの高さを測定するパッド高さ測定装置３２を備えている。本実施形態に使用されるパッド高さ測定装置３２は接触式変位センサである。パッド高さ測定装置３２は、サポートブロック２５に固定されており、パッド高さ測定装置３２の接触子は、ドレッサーアーム２９に接触している。サポートブロック２５は、ドレッサーシャフト２２およびドレッサー２０と一体に上下動可能であるので、パッド高さ測定装置３２は、ドレッサーシャフト２２およびドレッサー２０と一体に上下動可能である。一方、ドレッサーアーム２９の上下方向の位置は固定されている。パッド高さ測定装置３２の接触子がドレッサーアーム２９に接触したまま、パッド高さ測定装置３２はドレッサーシャフト２２およびドレッサー２０と一体に上下動する。したがって、パッド高さ測定装置３２は、ドレッサーアーム２９に対するドレッサー２０の変位を測定することができる。
【0026】
パッド高さ測定装置３２は、研磨面２ａの高さをドレッサー２０を介して測定することができる。すなわち、パッド高さ測定装置３２は、ドレッサーシャフト２２を介してドレッサー２０に連結されているので、パッド高さ測定装置３２は、研磨パッド２のドレッシング中に研磨面２ａの高さを測定することができる。研磨面２ａの高さは、予め設定された基準平面からドレッサー２０の下面までの距離である。基準平面は、仮想上の平面である。例えば、基準平面が研磨テーブル３の上面であれば、研磨面２ａの高さは、研磨パッド２の厚さに相当する。
【0027】
本実施形態では、パッド高さ測定装置３２として、リニアスケール式センサが使用されているが、一実施形態では、パッド高さ測定装置３２として、レーザ式センサ、超音波センサ、または渦電流式センサなどの非接触式センサを用いてもよい。さらに、一実施形態では、パッド高さ測定装置３２はドレッサーアーム２９に固定され、サポートブロック２５の変位を測定するように配置されてもよい。この場合でも、パッド高さ測定装置３２は、ドレッサーアーム２９に対するドレッサー２０の変位を測定することができる。
【0028】
上述した実施形態では、パッド高さ測定装置３２は、研磨面２ａに接触しているときのドレッサー２０の位置から研磨面２ａの高さを間接的に測定するように構成されているが、研磨面２ａの高さを精度よく測定できる限りにおいて、パッド高さ測定装置３２の構成は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、パッド高さ測定装置３２は、研磨パッド２の上方に配置され、研磨面２ａの高さを直接測定するレーザ式センサ、超音波センサなどの非接触式センサであってもよい。
【0029】
研磨装置は、動作制御部３５を備えており、パッド高さ測定装置３２は、動作制御部３５に接続されている。パッド高さ測定装置３２の出力信号（すなわち、研磨面２ａの高さの測定値）は動作制御部３５に送られるようになっている。動作制御部３５は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。
【0030】
研磨装置は、ウェーハＷの膜厚を測定する光学的膜厚測定システム４０を備えている。光学的膜厚測定システム４０は、光学センサヘッド４１と、光源４４と、分光器４７と、データ処理部４９を備えている。光学センサヘッド４１、光源４４、および分光器４７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４１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上のウェーハＷの表面を横切る位置である。光学センサヘッド４１は、光源４４および分光器４７に接続されており、分光器４７はデータ処理部４９に接続されている。
【0031】
光源４４は光学センサヘッド４１に光を送り、光学センサヘッド４１は光をウェーハＷに向けて放つ。ウェーハＷからの反射光は光学センサヘッド４１に受けられ、分光器４７に送られる。分光器４７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。分光器４７は、反射光の強度の測定データをデータ処理部４９に送る。データ処理部４９は、反射光の強度の測定データから反射光のスペクトルを生成する。このスペクトルは、反射光の強度と波長との関係を示し、スペクトルの形状はウェーハＷの膜厚に従って変化する。データ処理部４９は、スペクトルからウェーハＷの膜厚を決定する。
【0032】
ウェーハ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、スラリー供給ノズル５からスラリーが研磨テーブル３上の研磨パッド２の研磨面２ａに供給される。ドレッサー２０は、研磨パッド２から離れている。ウェーハ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上にスラリーが存在した状態で研磨パッド２の研磨面２ａに研磨ヘッド１によって押し付けられる。ウェーハＷの表面は、スラリーの化学的作用と、スラリーに含まれる砥粒の機械的作用により研磨される。
【0033】
ウェーハＷの研磨中、光学センサヘッド４１は、研磨テーブル３が一回転するたびに、研磨パッド２上のウェーハＷの表面を横切りながら、ウェーハＷ上の複数の測定点に光を照射し、ウェーハＷからの反射光を受ける。データ処理部４９は、反射光の強度の測定データからウェーハＷの膜厚を決定する。
【0034】
ウェーハＷの研磨終了後、ウェーハＷは研磨パッド２から離れ、次工程に搬送される。その後、ドレッサー２０による研磨パッド２の研磨面２ａのドレッシングが行われる。具体的には、研磨パッド２および研磨テーブル３を回転させながら、図示しない純水ノズルから純水が研磨面２ａに供給される。ドレッサー２０は、回転しながら研磨パッド２の研磨面２ａに摺接される。ドレッサー２０は、研磨パッド２を少しだけ削り取ることで、研磨面２ａを再生（ドレッシング）する。研磨パッド２のドレッシング中、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
【0035】
以下、光学的膜厚測定システム４０の詳細について説明する。光学的膜厚測定システム４０は、光源４４から発せられた光をウェーハＷの表面に導く投光用光ファイバーケーブル５１と、ウェーハＷからの反射光を受け、反射光を分光器４７に送る受光用光ファイバーケーブル５２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５２の先端は、研磨テーブル３内に位置している。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５２の先端は、光をウェーハＷの表面に導き、かつウェーハＷからの反射光を受ける光学センサヘッド４１を構成する。投光用光ファイバーケーブル５１の他端は光源４４に接続され、受光用光ファイバーケーブル５２の他端は分光器４７に接続されている。分光器４７は、ウェーハ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。
【0036】
研磨テーブル３は、その上面で開口する第１の孔６０Ａおよび第２の孔６０Ｂを有している。また、研磨パッド２には、これら孔６０Ａ，６０Ｂに対応する位置に通孔６１が形成されている。孔６０Ａ，６０Ｂは通孔６１に連通し、通孔６１は研磨面２ａで開口している。第１の孔６０Ａは純水供給ライン６３に連結されており、第２の孔６０Ｂは純水吸引ライン６４に連結されている。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５２の先端から構成される光学センサヘッド４１は、第１の孔６０Ａに配置されており、かつ通孔６１の下方に位置している。
【0037】
光源４４には、キセノンフラッシュランプなどのパルス点灯光源が使用される。投光用光ファイバーケーブル５１は、光源４４によって発せられた光をウェーハＷの表面まで導く光伝送部である。投光用光ファイバーケーブル５１および受光用光ファイバーケーブル５２の先端は、第１の孔６０Ａ内に位置しており、ウェーハＷの被研磨面２ａの近傍に位置している。投光用光ファイバーケーブル５１および受光用光ファイバーケーブル５２の各先端から構成される光学センサヘッド４１は、研磨ヘッド１に保持されたウェーハＷを向いて配置される。研磨テーブル３が回転するたびにウェーハＷの複数の測定点に光が照射される。本実施形態では、１つの光学センサヘッド４１のみが設けられているが、複数の光学センサヘッド４１が設けられてもよい。
【0038】
ウェーハＷの研磨中、光は光学センサヘッド４１から通孔６１を通ってウェーハＷに導かれ、ウェーハＷからの反射光は通孔６１を通って光学センサヘッド４１によって受けられる。分光器４７は、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し、得られた測定データをデータ処理部４９に送る。この測定データは、ウェーハＷの膜厚に従って変化する膜厚信号である。データ処理部４９は、波長ごとの光の強度を表わすスペクトルを測定データから生成し、さらにスペクトルからウェーハＷの膜厚を決定する。反射光のスペクトルからウェーハＷの膜厚を決定する方法には、公知の方法が使用される。
【0039】
ウェーハＷの研磨中は、純水が純水供給ライン６３を介して第１の孔６０Ａおよび通孔６１に供給され、第１の孔６０Ａおよび通孔６１を満たす。純水は、さらに通孔６１から第２の孔６０Ｂに流れ込み、純水吸引ライン６４を通じて排出される。スラリーは純水と共に排出され、これにより光路が確保される。
【0040】
純水供給ライン６３および純水吸引ライン６４は、研磨テーブル３に連結されたロータリージョイント１９に接続されており、さらに研磨テーブル３内を延びている。純水供給ライン６３の一端は、第１の孔６０Ａに接続されている。純水供給ライン６３の他端は、純水供給源６６に接続されている。純水供給源６６は、研磨装置が設置される工場に設けられたユーティリティ供給源としての純水供給源であってもよい。
【0041】
研磨装置は、純水供給ライン６３に接続された移送ポンプ装置７１および流量測定器７３を備えている。移送ポンプ装置７１は、可変速ポンプ装置であり、純水供給ライン６３を流れる液体の流量を調節する流量調節装置として機能する。移送ポンプ装置７１および流量測定器７３は、ロータリージョイント１９の固定側に位置しており、かつ研磨テーブル３の外に配置されている。流量測定器７３は、ロータリージョイント１９と移送ポンプ装置７１との間に配置されている。
【0042】
流量調節装置である移送ポンプ装置７１は、流入側ポンプ７１Ａと、流入側ポンプ７１Ａの回転速度を制御する流入側周波数可変装置７１Ｂを備えている。流入側周波数可変装置７１Ｂは、流入側ポンプ７１Ａの電動機（図示せず）に印加される電圧の周波数を可変に構成された可変周波数アンプである。一実施形態では、流入側周波数可変装置７１Ｂは、インバータであってもよい。流入側周波数可変装置７１Ｂは、動作制御部３５に電気的に接続されており、移送ポンプ装置７１の動作は動作制御部３５によって制御される。
【0043】
移送ポンプ装置７１は、純水供給源６６から純水供給ライン６３を通って送られた純水を加圧するように構成されている。加圧された純水は、純水供給ライン６３を通って第１の孔６０Ａに供給され、さらに第１の孔６０Ａを通って通孔６１に供給される。通孔６１に供給される純水の流量、すなわち純水供給ライン６３を流れる純水の流量は、流量測定器７３によって測定される。ウェーハＷの研磨中に純水供給ライン６３を通って通孔６１に供給される純水の流量は、移送ポンプ装置７１の回転速度によって一意に決定される。
【0044】
純水吸引ライン６４の一端は、第２の孔６０Ｂに接続されている。純水吸引ライン６４は、純水を通孔６１から吸引するためのドレインポンプ装置７８に接続されている。ドレインポンプ装置７８は、研磨テーブル３外に設置されている。ドレインポンプ装置７８は、純水吸引ライン６４に接続された流出側ポンプ７８Ａと、流出側ポンプ７８Ａの回転速度を制御する流出側周波数可変装置７８Ｂを備えている。流出側周波数可変装置７８Ｂは、流出側ポンプ７８Ａの電動機（図示せず）に印加される電圧の周波数を可変に構成された可変周波数アンプである。一実施形態では、流出側周波数可変装置７８Ｂは、インバータであってもよい。
【0045】
純水は、移送ポンプ装置７１によって純水供給ライン６３内を移送され、通孔６１に供給される。純水は、通孔６１から第２の孔６０Ｂに流入し、さらに純水吸引ライン６４を通ってドレインポンプ装置７８に吸引される。純水は、ドレインポンプ装置７８から研磨テーブル３の外に排出される。このように、ウェーハの研磨中は、通孔６１内には純水の流れが形成され、通孔６１は純水のプールとして機能する。
【0046】
本実施形態では、移送ポンプ装置７１および流量測定器７３は、ロータリージョイント１９の固定側に位置しており、かつ研磨テーブル３の外に配置されているが、一実施形態では、移送ポンプ装置７１および流量測定器７３は、ロータリージョイント１９の回転側に位置し、研磨テーブル３に固定されてもよい。また、本実施形態では、ドレインポンプ装置７８は、ロータリージョイント１９の固定側に位置しており、かつ研磨テーブル３の外に配置されているが、一実施形態では、ドレインポンプ装置７８は、ロータリージョイント１９の回転側に位置し、研磨テーブル３に固定されてもよい。さらに、一実施形態では、純水吸引ライン６４をロータリージョイント１９を介さずに研磨テーブル３の外周面に接続し、研磨テーブル３内に配置されたドレインポンプ装置７８で吸引した純水を、研磨テーブル３の周囲に配置されたスラリー受け（図示せず）に排出するようにしてもよい。
【0047】
研磨パッド２は、ウェーハの研磨および研磨パッド２のドレッシングを繰り返し行うにつれて、徐々に摩耗する。研磨パッド２の摩耗に伴い、研磨パッド２に形成されている通孔６１の容積が減少する。結果として、純水が研磨パッド２の研磨面２ａ上に溢れ、スラリーを希釈し、ウェーハの研磨レートを局所的に低下させてしまう。その一方で、純水の流量が少なすぎると、スラリーが通孔６１に進入し、光学的膜厚測定システム４０の測定精度を低下させてしまう。
【0048】
そこで、本実施形態では、研磨面２ａの高さに基づいて、通孔６１に供給される純水の流量が流量調節装置である移送ポンプ装置７１によって調節される。具体的には、研磨面２ａの高さの減少に従って、通孔６１に供給される純水の流量が移送ポンプ装置７１によって低下される。パッド高さ測定装置３２は、研磨パッド２の研磨面２ａの高さを測定し、研磨面２ａの高さの測定値を動作制御部３５に送信する。
【0049】
動作制御部３５は、研磨面２ａの高さと純水の流量との関係を示す相関データ、およびプログラムを格納した記憶装置３５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の流量を決定し、前記決定された流量で純水が純水供給ライン６３を流れるように移送ポンプ装置（流量調節装置）７１の動作を制御する演算装置３５ｂを有する。
【0050】
記憶装置３５ａは、演算装置３５ｂがアクセス可能な主記憶装置と、プログラム、相関データを格納する補助記憶装置を備えている。主記憶装置は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。演算装置３５ｂは、ＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などから構成されている。このような記憶装置３５ａおよび演算装置３５ｂを備えた動作制御部３５は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。
【0051】
ウェーハの研磨中に純水を通孔６１に供給する目的は、研磨面２ａに供給されたスラリーが通孔６１に入ることを防ぐことにある。純水の流量が高すぎると、純水はスラリーの進入を防ぐことはできるが、純水が通孔６１から溢れてスラリーを希釈してしまう。一方で、純水の流量が低すぎると、通孔６１は純水で満たされず、純水はスラリーの進入を防ぐことができない。かかる観点から、ウェーハの研磨中、特に、通孔６１がウェーハで覆われているときの純水の流量は、通孔６１は純水で満たされ、かつ純水が研磨面２ａ上に溢れない流量である。
【0052】
図２は、研磨面２ａの高さと、純水の流量との関係を示す相関データの一例を示す図である。相関データは、研磨面２ａの高さの減少に従って、純水の流量が減少する関係を示すデータである。研磨パッド２の各高さに対応する純水の流量は、通孔６１が純水で満たされ、かつ純水が研磨面２ａ上に溢れない流量である。このような相関データは、実験により予め求められる。相関データは、図２に示すような、研磨面２ａの高さを変数に持つ流量の関数であってもよいし、あるいは研磨面２ａの高さの複数の数値と純水の流量の複数の数値との関係を示すテーブルであってもよい。
【0053】
相関データに含まれる純水の流量は、純水の流量を直接示す物理量であってもよいし、または純水の流量を間接的に示す数値であってもよい。例えば、ウェーハの研磨中に純水供給ライン６３を通って通孔６１に流れる純水の流量は、移送ポンプ装置７１の回転速度に依存して変わるので、相関データに含まれる純水の流量は、移送ポンプ装置７１の回転速度で表されてもよい。あるいは、相関データに含まれる純水の流量は、純水の流量を間接的に示す他の数値であってもよい。
【0054】
図３は、研磨面２ａの高さと、移送ポンプ装置７１の回転速度との関係を示す相関データの一例を示す図である。本実施形態では、図３に示す相関データが使用される。この相関データは動作制御部３５の記憶装置３５ａ内に格納される。図３に示す相関データは、図２に示す純水の流量を、移送ポンプ装置７１の回転速度に置き換えたデータである。
【0055】
動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値をパッド高さ測定装置３２から受け取り、研磨面２ａの高さの測定値に対応する移送ポンプ装置７１の回転速度（すなわち純水の流量）を相関データから決定する。さらに、動作制御部３５は、移送ポンプ装置７１が上記決定された回転速度で回転するように移送ポンプ装置７１の動作を設定する。より具体的には、動作制御部３５は、決定された回転速度を示す指令信号を流入側周波数可変装置７１Ｂに送り、流入側周波数可変装置７１Ｂは流入側ポンプ７１Ａを上記決定された回転速度で回転させる。純水は、研磨面２ａの高さに対応する流量で純水供給ライン６３を流れ、通孔６１に流入する。通孔６１に純水が供給されている間、ドレインポンプ装置７８は、予め設定された回転速度で運転される。純水は、通孔６１から第２の孔６０Ｂに流れ、さらに純水吸引ライン６４を通ってドレインポンプ装置７８に吸引される。
【0056】
図４は、図１に示す研磨装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する移送ポンプ装置７１の回転速度（すなわち純水の流量）を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、移送ポンプ装置７１に指令を発して、上記ステップ２で決定された回転速度で移送ポンプ装置７１を運転させ、純水を純水供給ライン６３を通じて通孔６１に供給する。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４では、研磨テーブル３および研磨パッド２を回転させながら、スラリーをスラリー供給ノズル５から研磨面２ａに供給する。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する移送ポンプ装置７１の回転速度（すなわち純水の流量）を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、移送ポンプ装置７１に指令を発して、上記ステップ２で決定された回転速度で移送ポンプ装置７１を運転させ、純水を純水供給ライン６３を通じて通孔６１に供給する。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４では、研磨テーブル３および研磨パッド２を回転させながら、スラリーをスラリー供給ノズル５から研磨面２ａに供給する。
【0057】
ステップ５では、研磨ヘッド１は、ウェーハＷを回転させながら、ウェーハＷを研磨面２ａに押し付ける。ウェーハＷの表面は、スラリーの化学的作用およびスラリーに含まれる砥粒の機械的作用により研磨される。ウェーハＷが研磨面２ａに押し付けられている間、移送ポンプ装置７１は、上記ステップ２で決定された回転速度で運転する。
ステップ６では、光学膜厚測定システムは、光を通孔６１を通じて研磨面２ａ上のウェーハＷの表面に導き、かつウェーハＷからの反射光を通孔６１を通じて受け取り、ウェーハＷの研磨中に、ウェーハＷの膜厚を反射光に基づいて決定する。ウェーハＷの研磨終点は、ウェーハＷの膜厚に基づいて決定される。
ステップ６では、光学膜厚測定システムは、光を通孔６１を通じて研磨面２ａ上のウェーハＷの表面に導き、かつウェーハＷからの反射光を通孔６１を通じて受け取り、ウェーハＷの研磨中に、ウェーハＷの膜厚を反射光に基づいて決定する。ウェーハＷの研磨終点は、ウェーハＷの膜厚に基づいて決定される。
【0058】
本実施形態によれば、通孔６１に供給される純水の流量は、研磨パッド２の厚さの変化に基づいて変更される。このような動作は、ウェーハＷの研磨中に、研磨パッド２の通孔６１から純水が溢れることを防止し、かつ通孔６１を純水で満たすことができる。結果として、スラリーが通孔６１に進入することが防止され、光学的膜厚測定システム４０はウェーハＷの膜厚を精度良く測定することができる。
【0059】
図５は、研磨装置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１乃至図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。本実施形態では、流量調節装置として、移送ポンプ装置７１に代えて、流量制御弁８０が設けられている。流量制御弁８０の配置は、図１に示す移送ポンプ装置７１と同じである。本実施形態の構成は、純水供給源６６から供給される純水の圧力がある程度高い場合に好適である。
【0060】
記憶装置３５ａに格納されている相関データは、図２に示す、研磨面２ａの高さと純水の流量との関係を示す相関データである。演算装置３５ｂは、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の流量を決定し、前記決定された流量で純水が純水供給ライン６３を流れるように流量制御弁８０の動作を制御するように構成されている。
【0061】
より具体的には、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値をパッド高さ測定装置３２から受け取り、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の流量を相関データから決定する。さらに動作制御部３５は、純水が上記決定された流量で純水供給ライン６３を流れるように流量制御弁８０の動作を設定する。より具体的には、動作制御部３５は、決定された流量を示す指令信号を流量制御弁８０に送り、流量制御弁８０は上記指令信号に従って動作する。純水は、決定された流量で純水供給ライン６３を流れ、通孔６１に流入する。通孔６１に純水が供給されている間、ドレインポンプ装置７８は、予め設定された回転速度で運転される。純水は、通孔６１から第２の孔６０Ｂに流れ、さらに純水吸引ライン６４を通ってドレインポンプ装置７８に吸引される。
【0062】
図６は、図５に示す研磨装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の流量を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、流量制御弁８０に指令を発して、上記ステップ２で決定された流量の純水が流れるように流量制御弁８０を制御する。純水は、上記決定された流量で流量制御弁８０および純水供給ライン６３を流れて通孔６１に供給される。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４～ステップ６は、図４に示すステップ４～ステップ６と同じであるので、その重複する説明を省略する。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の流量を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、流量制御弁８０に指令を発して、上記ステップ２で決定された流量の純水が流れるように流量制御弁８０を制御する。純水は、上記決定された流量で流量制御弁８０および純水供給ライン６３を流れて通孔６１に供給される。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４～ステップ６は、図４に示すステップ４～ステップ６と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【0063】
図７は、研磨装置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１乃至図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。本実施形態では、研磨装置は、純水供給ライン６３に接続された移送ポンプ装置７１および圧力測定器８５を備えている。移送ポンプ装置７１は、可変速ポンプ装置であり、純水供給ライン６３を流れる液体の圧力を調節する圧力調節装置として機能する。移送ポンプ装置７１および圧力測定器８５は、ロータリージョイント１９の固定側に位置しており、かつ研磨テーブル３の外に配置されている。圧力測定器８５は、ロータリージョイント１９と移送ポンプ装置７１との間に配置されている。
【0064】
圧力調節装置である移送ポンプ装置７１の構成は、図１に示す移送ポンプ装置７１と同じ構成であるので、その重複する説明を省略する。通孔６１に供給される純水の圧力、すなわち純水供給ライン６３を流れる純水の圧力は、圧力測定器８５によって測定される。ウェーハＷの研磨中に純水供給ライン６３を通って通孔６１に供給される純水の圧力は、移送ポンプ装置７１の回転速度によって一意に決定される。
【0065】
本実施形態では、研磨面２ａの高さに基づいて、通孔６１に供給される純水の圧力が圧力調節装置である移送ポンプ装置７１によって調節される。より具体的には、研磨面２ａの高さの減少に従って、通孔６１に供給される純水の圧力が移送ポンプ装置７１によって低下される。パッド高さ測定装置３２は、研磨パッド２の研磨面２ａの高さを測定し、研磨面２ａの高さの測定値を動作制御部３５に送信する。
【0066】
動作制御部３５は、研磨面２ａの高さと純水の圧力との関係を示す相関データ、およびプログラムを格納した記憶装置３５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の圧力を決定し、前記決定された圧力の純水が純水供給ライン６３を流れるように移送ポンプ装置（圧力調節装置）７１の動作を制御する演算装置３５ｂを有する。
【0067】
ウェーハＷの研磨中に純水を通孔６１に供給する目的は、研磨面２ａに供給されたスラリーが通孔６１に入ることを防ぐことにある。純水の圧力が高すぎると、純水はスラリーの進入を防ぐことはできるが、純水が通孔６１から溢れてスラリーを希釈してしまう。一方で、純水の圧力が低すぎると、通孔６１は純水で満たされず、純水はスラリーの進入を防ぐことができない。かかる観点から、ウェーハＷの研磨中、特に、通孔６１がウェーハＷで覆われているときの純水の圧力は、通孔６１は純水で満たされ、かつ純水が研磨面２ａ上に溢れない圧力である。
【0068】
図８は、研磨面２ａの高さと、純水の圧力との関係を示す相関データの一例を示す図である。相関データは、研磨面２ａの高さの減少に従って、純水の圧力が減少する関係を示すデータである。研磨パッド２の各高さに対応する純水の圧力は、通孔６１が純水で満たされ、かつ純水が研磨面２ａ上に溢れない圧力である。このような相関データは、実験により予め求められる。相関データは、図８に示すような、研磨面２ａの高さを変数に持つ圧力の関数であってもよいし、あるいは研磨面２ａの高さの複数の数値と純水の圧力の複数の数値との関係を示すテーブルであってもよい。
【0069】
相関データに含まれる純水の圧力は、純水の圧力を直接示す物理量であってもよいし、または純水の圧力を間接的に示す数値であってもよい。例えば、ウェーハＷの研磨中に純水供給ライン６３を通って通孔６１に流れる純水の圧力は、移送ポンプ装置７１の回転速度に依存して変わるので、相関データに含まれる純水の圧力は、移送ポンプ装置７１の回転速度であってもよい。あるいは、相関データに含まれる純水の圧力は、純水の圧力を間接的に示す他の数値であってもよい。
【0070】
図９は、研磨面２ａの高さと、移送ポンプ装置７１の回転速度との関係を示す相関データの一例を示す図である。本実施形態では、図９に示す相関データが使用される。この相関データは動作制御部３５の記憶装置３５ａ内に格納される。図９に示す相関データは、図８に示す純水の圧力を、移送ポンプ装置７１の回転速度に置き換えたデータである。
【0071】
動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値をパッド高さ測定装置３２から受け取り、研磨面２ａの高さの測定値に対応する移送ポンプ装置７１の回転速度（すなわち純水の圧力）を相関データから決定する。さらに動作制御部３５は、上記決定された圧力の純水が純水供給ライン６３を流れるように移送ポンプ装置７１の動作を設定する。より具体的には、動作制御部３５は、決定された回転速度を示す指令信号を流入側周波数可変装置７１Ｂに送り、流入側周波数可変装置７１Ｂは流入側ポンプ７１Ａを上記決定された回転速度で回転させる。研磨面２ａの高さに対応する純水の圧力の純水は、純水供給ライン６３を流れ、通孔６１に流入する。通孔６１に純水が供給されている間、ドレインポンプ装置７８は、予め設定された回転速度で運転される。純水は、通孔６１から第２の孔６０Ｂに流れ、さらに純水吸引ライン６４を通ってドレインポンプ装置７８に吸引される。
【0072】
図１０は、図７に示す研磨装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する移送ポンプ装置７１の回転速度（すなわち純水の圧力）を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、移送ポンプ装置７１に指令を発して、上記ステップ２で決定された回転速度で移送ポンプ装置７１を運転させ、純水を純水供給ライン６３を通じて通孔６１に供給する。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４では、研磨テーブル３および研磨パッド２を回転させながら、スラリーをスラリー供給ノズル５から研磨面２ａに供給する。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する移送ポンプ装置７１の回転速度（すなわち純水の圧力）を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、移送ポンプ装置７１に指令を発して、上記ステップ２で決定された回転速度で移送ポンプ装置７１を運転させ、純水を純水供給ライン６３を通じて通孔６１に供給する。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４では、研磨テーブル３および研磨パッド２を回転させながら、スラリーをスラリー供給ノズル５から研磨面２ａに供給する。
【0073】
ステップ５では、研磨ヘッド１は、ウェーハＷを回転させながら、ウェーハＷを研磨面２ａに押し付ける。ウェーハＷの表面は、スラリーの化学的作用およびスラリーに含まれる砥粒の機械的作用により研磨される。ウェーハＷが研磨面２ａに押し付けられている間、移送ポンプ装置７１は、上記ステップ２で決定された回転速度で運転する。
ステップ６では、光学膜厚測定システムは、光を通孔６１を通じて研磨面２ａ上のウェーハＷの表面に導き、かつウェーハＷからの反射光を通孔６１を通じて受け取り、ウェーハＷの研磨中に、ウェーハＷの膜厚を反射光に基づいて決定する。ウェーハＷの研磨終点は、ウェーハＷの膜厚に基づいて決定される。
ステップ６では、光学膜厚測定システムは、光を通孔６１を通じて研磨面２ａ上のウェーハＷの表面に導き、かつウェーハＷからの反射光を通孔６１を通じて受け取り、ウェーハＷの研磨中に、ウェーハＷの膜厚を反射光に基づいて決定する。ウェーハＷの研磨終点は、ウェーハＷの膜厚に基づいて決定される。
【0074】
本実施形態によれば、通孔６１に供給される純水の圧力は、研磨パッド２の厚さの変化に基づいて変更される。このような動作は、ウェーハＷの研磨中に、研磨パッド２の通孔６１から純水が溢れることを防止し、かつ通孔６１を純水で満たすことができる。結果として、スラリーが通孔６１に進入することが防止され、光学的膜厚測定システム４０はウェーハＷの膜厚を精度良く測定することができる。
【0075】
図１１は、研磨装置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７乃至図１０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。本実施形態では、圧力調節装置として、移送ポンプ装置７１に代えて、圧力制御弁９０が設けられている。圧力制御弁９０の配置は、図７に示す移送ポンプ装置７１と同じである。本実施形態の構成は、純水供給源６６から供給される純水の圧力がある程度高い場合に好適である。
【0076】
記憶装置３５ａに格納されている相関データは、図８に示す、研磨面２ａの高さと純水の圧力との関係を示す相関データである。演算装置３５ｂは、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行することで、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の圧力を決定し、前記決定された圧力で純水が純水供給ライン６３を流れるように圧力制御弁９０の動作を制御するように構成されている。
【0077】
より具体的には、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値をパッド高さ測定装置３２から受け取り、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の圧力を相関データから決定する。さらに動作制御部３５は、上記決定された圧力の純水が純水供給ライン６３を流れるように圧力制御弁９０の動作を設定する。より具体的には、動作制御部３５は、決定された圧力を示す指令信号を圧力制御弁９０に送り、圧力制御弁９０は上記指令信号に従って動作する。上記決定された圧力の純水は、純水供給ライン６３を流れ、通孔６１に流入する。通孔６１に純水が供給されている間、ドレインポンプ装置７８は、予め設定された回転速度で運転される。純水は、通孔６１から第２の孔６０Ｂに流れ、さらに純水吸引ライン６４を通ってドレインポンプ装置７８に吸引される。
【0078】
図１２は、図１１に示す研磨装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の圧力を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、圧力制御弁９０に指令を発して、上記ステップ２で決定された圧力の純水が流れるように圧力制御弁９０を制御する。上記決定された圧力の純水は、圧力制御弁９０および純水供給ライン６３を流れて通孔６１に供給される。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４～ステップ６は、図４に示すステップ４～ステップ６と同じであるので、その重複する説明を省略する。
ステップ１では、ドレッサー２０が研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングしながら、パッド高さ測定装置３２は研磨面２ａの高さを測定する。
ステップ２では、動作制御部３５は、研磨面２ａの高さの測定値に対応する純水の圧力を相関データから決定する。
ステップ３では、動作制御部３５は、圧力制御弁９０に指令を発して、上記ステップ２で決定された圧力の純水が流れるように圧力制御弁９０を制御する。上記決定された圧力の純水は、圧力制御弁９０および純水供給ライン６３を流れて通孔６１に供給される。さらに、通孔６１に供給された純水は、ドレインポンプ装置７８によって吸引される。
ステップ４～ステップ６は、図４に示すステップ４～ステップ６と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【0079】
上述した各実施形態においては、研磨面２ａの高さの低下にかかわらず、ドレインポンプ装置７８は、予め設定された回転速度で運転されるが、一実施形態では、研磨面２ａの高さの測定値の低下に従って、ドレインポンプ装置７８の回転速度を低下させてもよい。ドレインポンプ装置７８の回転速度の変更は、流出側周波数可変装置７８Ｂから流出側ポンプ７８Ａの電動機（図示せず）に印加される電圧の周波数を変更することで達成される。
【0080】
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】
【0081】
１ 研磨ヘッド
２ 研磨パッド
３ 研磨テーブル
５ スラリー供給ノズル
６ テーブルモータ
７ ドレッシングユニット
１０ ヘッドシャフト
１７ 連結手段
１８ 研磨ヘッドモータ
１９ ロータリージョイント
２０ ドレッサー
２２ ドレッサーシャフト
２５ サポートブロック
２７ エアシリンダ
２９ ドレッサーアーム
３０ 支軸
３２ パッド高さ測定装置
３５ 動作制御部
３５ａ 記憶装置
３５ｂ 演算装置
４０ 光学的膜厚測定システム
４１ 光学センサヘッド
４４ 光源
４７ 分光器
４９ データ処理部
５１ 投光用光ファイバーケーブル
５２ 受光用光ファイバーケーブル
６０Ａ 第１の孔
６０Ｂ 第２の孔
６１ 通孔
６３ 純水供給ライン
６４ 純水吸引ライン
６６ 純水供給源
７１ 移送ポンプ装置（流量調節装置）
７１Ａ 流入側ポンプ
７１Ｂ 流入側周波数可変装置
７３ 流量測定器
７８ ドレインポンプ装置
７８Ａ 流出側ポンプ
７８Ｂ 流出側周波数可変装置
８０ 流量制御弁
８５ 圧力測定器
９０ 圧力制御弁
２ 研磨パッド
３ 研磨テーブル
５ スラリー供給ノズル
６ テーブルモータ
７ ドレッシングユニット
１０ ヘッドシャフト
１７ 連結手段
１８ 研磨ヘッドモータ
１９ ロータリージョイント
２０ ドレッサー
２２ ドレッサーシャフト
２５ サポートブロック
２７ エアシリンダ
２９ ドレッサーアーム
３０ 支軸
３２ パッド高さ測定装置
３５ 動作制御部
３５ａ 記憶装置
３５ｂ 演算装置
４０ 光学的膜厚測定システム
４１ 光学センサヘッド
４４ 光源
４７ 分光器
４９ データ処理部
５１ 投光用光ファイバーケーブル
５２ 受光用光ファイバーケーブル
６０Ａ 第１の孔
６０Ｂ 第２の孔
６１ 通孔
６３ 純水供給ライン
６４ 純水吸引ライン
６６ 純水供給源
７１ 移送ポンプ装置（流量調節装置）
７１Ａ 流入側ポンプ
７１Ｂ 流入側周波数可変装置
７３ 流量測定器
７８ ドレインポンプ装置
７８Ａ 流出側ポンプ
７８Ｂ 流出側周波数可変装置
８０ 流量制御弁
８５ 圧力測定器
９０ 圧力制御弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】