(57)【要約】【課題】研磨テーブルを回転させるようにした、いわゆるロータリ型ポリッシング装置であって、ＣＭＰプロセスを停止することなく、研磨パッドを自動交換できるようにした研磨装置及び研磨方法を提供する。【解決手段】回転もしくは循環運動する研磨テーブル１０と、研磨テーブル１０の上方に上下動自在に配置されて基板Ｗを着脱自在に保持するトップリング１４と、研磨テーブル１０と一体に運動し自転自在な一対のロール２２，３０と、一方のロール２２に巻付けられ、他方のロール３０に巻取られて研磨テーブル１０の上面に沿って走行する研磨パッド３６とを有する。【選択図】図１
2006272546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する研磨テーブルと、
前記研磨テーブルと一体に回転する巻付けロールおよび巻取りロールと、
前記巻付けロールに巻きつけられ、かつ前記巻取りロールに巻き取られ、前記研磨テーブルの上面に沿って延びる研磨パッドと、
被研磨物を保持し、研磨パッドに対して押圧するトップリングと、
研磨パッドの交換時に前記研磨パッドを前記巻取りロールに巻き取るための巻取りロール駆動用モータとを有し、
前記研磨テーブルには前記研磨テーブルの上面に開口した流体連通路が設けられ、
前記流体連通路は前記研磨パッドに空気を供給する圧縮空気源に接続されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨装置は、
前記研磨パッドの粗さを検知するパッド粗さ検知機構を有し、
前記巻取りロール駆動用モータは、前記パッド粗さ検知機構が前記研磨パッドの磨耗を検知したときに送られる信号を基準に、巻取りロールを回転させ、研磨パッドを所定長さ巻き取ることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記流体連通路は、前記研磨パッドの巻取り時に、前記研磨パッドに向かって空気を供給することを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
【請求項４】
前記流体連通路は、被研磨物の研磨中に、前記研磨パッドへ供給する空気の圧力を、被研磨物の半径位置に応じて変えることを特徴とする請求項３記載の研磨装置。
【請求項５】
前記研磨パッドは、長手方向に区分された２種類の研磨パッドからなることを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
【請求項６】
前記研磨テーブルは、前記２種類の研磨パッドのうち一方の研磨パッドで被研磨物を研磨する際の回転と、他方の研磨パッドで被研磨物を研磨する際の回転を可変にすることを特徴とする請求項５記載の研磨装置。
【請求項７】
前記巻取りロール駆動用モータは、前記２種類の研磨パッドの巻取り速度を可変にすることを特徴とする請求項５記載の研磨装置。
【請求項８】
研磨テーブル上に配置された研磨パッドに被研磨物を押圧することによって研磨する研磨方法であって、
巻付けロールに前記研磨パッドを巻きつけ、
巻取りロールにより前記研磨パッドを巻き取ることにより研磨パッドを移動させ、
前記研磨テーブルには流体連通路が設けられ、前記流体連通路は前記研磨パッドに向かって空気を供給する圧縮空気源が接続され、
前記圧縮空気源は、前記研磨パッドの移動時には前記研磨パッドに向かって空気を噴出させ、該研磨パッドの研磨時には被研磨物の半径位置に応じて研磨パッドに供給する空気の圧力を変化させることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等のポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面状に研磨する研磨装置及び研磨方法に係り、更に詳しくは、いわゆるロータリ型ポリッシング装置で、研磨テーブルの回転もしくは循環運動を停止することなく研磨パッドを自動的に交換できるようにした研磨装置及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。このような半導体ウエハの表面を平坦化する一手段として、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行なうポリッシング装置が知られている。
【０００３】
半導体デバイスの製造では、半導体デバイス上に薄膜を形成し、パターニングや開孔を行う微細加工の後、次の薄膜を積むという工程を何回も繰り返す。近年、半導体デバイスがますます微細化され素子構造が複雑になっている。加えて、ロジック系の多層配線の層数が増えている。そのため、半導体デバイス表面はますます凹凸が増え、段差が大きくなる傾向にある。表面の凹凸が増えると、薄膜形成時に段差部での膜厚が薄くなったり、また配線の断線によるオープンや配線層間の絶縁不良によるショートが起こるため、良品が取れなかったり、歩留りが低下したりする。また初期的に正常動作しても、長時間の使用に対し信頼性の問題が生じる。
そのため、半導体デバイスの製造工程において、表面の平坦化技術は、ますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、前述した化学的機械的研磨である。この化学的機械的研磨においては、ポリッシング装置を用いて、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液（砥液）を研磨パッド等の研磨面上に供給しつつ半導体ウエハを研磨面に摺接させて研磨を行うものである。
【０００４】
従来、この種のポリッシング装置は、図１６及び図１７に示すように、上面に研磨パッド（研磨布）１００を貼付した研磨テーブル１０２と、この研磨テーブル１０２を回転駆動するテーブル駆動用モータ１０４と、ポリッシング対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗを被研磨面を研磨テーブル１０２に向けて保持する上下動自在なトップリング１０６とを備えている。このポリッシング装置においては、研磨テーブル１０２とトップリング１０６をそれぞれ自転させながらトップリング１０６により基板Ｗを一定の圧力で研磨パッド１００に押付け、ノズル（図示せず）より砥液を供給しつつ基板Ｗの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨するようにしている。砥液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である化学的機械的研磨によって基板Ｗを研磨する。
【０００５】
この種のポリッシング装置において、研磨パッド１００は、通常、ナイロンブラシやダイヤモンド等からなるドレッサによって再生されるが、ドレッサによっても元の能力を取り戻せない時に交換される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例にあっては、研磨パッド１００は、一般に貼着テープで研磨テーブル１０２の上面に貼り付けられているため、研磨パッド１００を交換する際には、ＣＭＰプロセスを一旦停止する必要があるばかりでなく、この交換時に研磨パッドを剥がす作業と貼る作業等に熟練を要するといった問題があった。
【０００７】
これを改善するため、図１８に示すように、研磨パッド１００を研磨テーブル１０２に設けた真空吸着部１０８で真空吸着することで、研磨パッド１００の交換を熟練を要することなく、迅速に行えるようにしたものが開発されている。しかし、この場合でも、研磨テーブル１０２の回転中に研磨パッド１００を交換することができないため、研磨パッド１００を交換する際には、ＣＭＰプロセスを一旦停止する必要があった。
【０００８】
なお、図１９に示すように、研磨テーブル１１０を固定し、この研磨テーブル１１０の両側に一対のロール１１２，１１４を回転自在に配置し、この一方のロール１１２に巻付けた長尺状の研磨パッド１００を他方のロール１１４で順次巻き取ることで、研磨パッド１００を研磨テーブル１１０の上面に沿って研磨中に一定速度で一方向に走行させるようにしたものもある。しかしながら、図１９に示す方式は研磨パッド１００を直線的に移動させる方式であるため、研磨テーブルを回転もしくは循環運動するようにした、いわゆるロータリ型ポリッシング装置には適用することができない。
【０００９】
本発明は上記に鑑みて為されたもので、研磨テーブルを回転もしくは循環運動させるようにした、いわゆるロータリ型ポリッシング装置であって、ＣＭＰプロセスを停止することなく、研磨パッドを自動交換できるようにした研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。
また本発明は、研磨テーブルを所定の運動をさせるようにした研磨装置及び研磨方法であって、ＣＭＰプロセスを停止することなく、研磨パッドを自動交換できるようにした研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、回転もしくは循環運動する研磨テーブルと、該研磨テーブルの上方に上下動自在に配置されてポリッシング対象物を着脱自在に保持するトップリングと、前記研磨テーブルと一体に運動し自転自在な一対のロールと、前記一対のロールの一方に巻付けられ、他方に巻き取られて前記研磨テーブルの上面に沿って走行する研磨パッドとを有することを特徴とするポリッシング装置である。
本発明によれば、研磨テーブルの回転もしくは循環運動等の運動中であっても、研磨テーブルと一体に回転するロールに巻付けた研磨パッドを研磨テーブルの上面に沿って、所定の距離、例えば１パット分走行させて停止させることで、研磨パッドを自動交換することができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様においては、前記研磨テーブルは、前記研磨パッドを吸着保持する吸着保持部を有している。これにより、研磨テーブルの上面に研磨パッドを確実に固定して、ポリッシングの際に研磨パッドが研磨テーブルに対して移動する（ずれる）ことを防止することができる。
本発明の好ましい態様においては、前記ロールの少なくとも巻取り側には、無線または有線で回転制御可能なロール駆動用モータが接続されている。これにより、ロール駆動用モータに信号を送ってこれを回転駆動することで、研磨パッドを自動交換することができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様においては、前記研磨パッドは発泡ポリウレタンのパッド又はスウェードタイプのパッド、又は固定砥粒パッドからなる。
本発明の好ましい態様においては、前記研磨パッドの粗さを検出するパッド粗さ検知機構を備えている。
本発明の好ましい態様においては、前記パッド粗さ検知機構の検出値に基づき前記ロール駆動用モータを駆動するようにしている。
本発明の好ましい態様においては、前記研磨パッドは巻取り方向に沿って区分された複数の研磨パッドからなる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、所定の運動を行なう研磨テーブルと、該研磨テーブルの上方に上下動自在に配置されてポリッシング対象物を着脱自在に保持するトップリングと、研磨パッドを保持するとともに該研磨パッドを繰り出すことが可能な研磨パッド供給手段と、前記研磨パッド供給手段から繰り出された研磨パッドを保持し該研磨パッドを前記研磨テーブルと一体に運動可能に研磨テーブル上に張設する研磨パッド保持手段とを備えたことを特徴とするポリッシング装置である。
本発明によれば、研磨パッド供給手段から研磨パッドを繰り出し、研磨パッド保持手段により繰り出された研磨パッドを保持しかつ該研磨パッドを研磨テーブル上に張設することができる。したがって、研磨テーブルの運転中であっても、研磨パッドを自動交換することができる。
前記研磨パッド供給手段は、長尺状の研磨パッドを巻付けた巻付けロールからなる。また前記研磨パッド保持手段は、前記研磨パッドを巻取る巻取りロールからなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＣＭＰプロセスを停止することなく、研磨テーブルの回転等の運動中であっても、研磨テーブルと一体に運動するロールに巻付けた研磨パッドを研磨テーブルの上面に沿って所定距離、例えば１パット分走行させて停止させることで、研磨パッドを自動交換することができる。
また本発明によれば、研磨パッド供給手段から研磨パッドを繰り出し、研磨パッド保持手段により繰り出された研磨パッドを保持しかつ該研磨パッドを研磨テーブル上に張設することができる。したがって、研磨テーブルの運転中であっても、研磨パッドを自動交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施形態のポリッシング装置の要部を示す図であり、図１は正面図、図２は平面図である。図１及び図２に示すように、ポリッシング装置は、矩形平板状の研磨テーブル１０と、この研磨テーブル１０を回転駆動するテーブル駆動用モータ１２と、研磨テーブル１０の上方に上下動自在に配置されてポリッシング対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗを被研磨面を研磨テーブル１０に向けて着脱自在に保持する回転自在なトップリング１４とを備えている。
【００１６】
研磨テーブル１０の両側部下面には、支持板１６，１８が取付けられている。一方の支持板１６には、軸受２０が取付けられ、この軸受２０に巻付けロール２２の一端が回転自在に支承されている。そして、巻付けロール２２の他端はカップリング２４を介して巻付けロール駆動用モータ２６に接続されており、巻付けロール駆動用モータ２６の駆動に伴って巻付けロール２２が自転するようになっている。他方の支持板１８には、軸受２８が取付けられ、この軸受２８に巻取りロール３０の一端が回転自在に支承されている。そして、巻取りロール３０の他端はカップリング３２を介して巻取りロール駆動用モータ３４に接続されており、巻取りロール駆動用モータ３４の駆動に伴って巻取りロール３０が自転するようになっている。
【００１７】
また、巻付けロール２２には、長尺状に延びる研磨パッド３６が巻付けられ、この研磨パッド３６は研磨テーブル１０の上面に沿って延び、研磨パッド３６の自由端は巻取りロール３０に着脱自在に把持されている。これにより、巻付けロール駆動用モータ２６及び巻取りロール駆動用モータ３４によって巻付けロール２２及び巻取りロール３０を同一方向に同期して回転させて、巻付けロール２２に巻付けた研磨パッド３６を巻取りロール３０で巻取ることで、研磨パッド３６が研磨テーブル１０の上面に沿って走行する。そして、巻付けロール２２及び巻取りロール３０の回転速度を調整することで、研磨パッド３６の張力を調整することができる。また巻付けロール２２及び巻取りロール３０を前述とは逆方向に回転させることで、研磨パッド３６の巻戻しが行えるようになっている。
【００１８】
研磨テーブル１０には、この上面に研磨パッド３６を真空吸着して保持する吸着保持部４０が設けられている。吸着保持部４０は研磨テーブル１０の上面に開口する複数の真空吸着孔を備えるとともに、吸着保持部４０は真空ポンプ等の真空源に接続されている。また、テーブル駆動用モータ１２には、コントローラ４２から延びる配線４４と巻付けロール駆動用モータ２６及び巻取りロール駆動用モータ３４から延びる配線とを接続するロータリジョイント４６が取付けられている。コントローラ４２は巻付けロール駆動用モータ２６と巻取りロール駆動用モータ３４の駆動を制御するように構成されている。コントローラ４２は配線を省略して無線で巻付けロール駆動用モータ２６と巻取りロール駆動用モータ３４の駆動を制御してもよい。
【００１９】
この実施の形態によれば、研磨テーブル１０とトップリング１４をそれぞれ運動、すなわち自転させながら、トップリング１４により基板Ｗを一定の圧力で研磨パッド３６に押付け、ノズル（図示せず）より砥液を供給しつつ基板Ｗの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨する。この時、研磨パッド３６を研磨テーブル１０の上面に吸着保持することで、ポリッシングの際に研磨パッド３６が研磨テーブル１０に対して移動する（ずれる）ことが防止される。
【００２０】
ここに、例えば基板Ｗ上に形成された酸化膜を研磨する時には、砥液として、ＳＳ−２５（キャボット社製）のようなシリカスラリーやＣｅＯ２スラリー等が使用され、タングステンを研磨する時には、Ｗ２０００（キャボット社製）のようなシリカスラリーでＨ２Ｏ２酸化剤が入ったものやアルミナベースで硝酸鉄系のスラリー等が使用される。また銅を研磨する時には、Ｈ２Ｏ２などの酸化銅にするための酸化剤が入ったスラリーやバリア層を削るスラリー等が使用される。また、研磨の途中から、パーティクルやディフェクト（欠陥）除去するため、研磨液として、界面活性剤もしくはアルカリ溶液を供給し、仕上げ研磨を行ってもよい。
【００２１】
また、研磨パッド３６として、例えばＩＣ１０００のような発泡ポリウレタンやポリテックスのようなスウェードタイプのものが使用される。この場合、研磨パッド３６の弾性力を増すため、研磨パッド３６の裏面に不織布やスポンジ等を貼ったり、また研磨テーブル１０の上面に不織布やスポンジ等を貼り付けておいても良い。
【００２２】
なお、研磨パッド３６として、その内部にＣｅＯ２、シリカ、アルミナ、ＳｉＣまたはダイヤモンド等の粒子をバインダに埋め込んだ、いわゆる固定砥粒パッドを使用して、砥液を供給することなく、即ち、砥粒を含まない研磨液を供給することにより、研磨するようにしても良い。また、研磨中に基板の状態を測定する手段として、研磨テーブル１０及び／またはトップリング１４に、電流計や振動計、或いは光学的なセンサ等を具備しても良い。
【００２３】
そして、研磨パッド３６がドレッサによっても元の能力を取り戻せない時に、コントローラ４２から信号を送り、この信号により巻付けロール駆動用モータ２６及び巻取りロール駆動用モータ３４を駆動し、巻付けロール２２及び巻取りロール３０を同一方向に同期して回転させて、巻付けロール２２に巻付けた研磨パッド３６を巻取りロール３０で巻き取ることで、研磨パッド３６を研磨テーブル１０の上面に沿って走行させる。そして、研磨パッド３６が所定距離走行した後に研磨パッド３６を停止させる。
【００２４】
これにより、研磨テーブル１０の回転中であっても、研磨テーブル１０と一体に回転する巻付けロール２２に巻付けた研磨パッド３６を研磨テーブル１０の上面に沿って１パット分走行させて停止させることで、研磨パッド３６を自動交換することができる。なお、研磨パッド３６は、研磨テーブル１０の端から研磨位置における基板Ｗの中心部までの距離（図１におけるａ）分を巻き取ってもよい。これによって、回転しながら研磨される基板Ｗの半径方向の異なった領域に対して、新しい研磨パッドと古い研磨パッドが同時に接触して新しい研磨パッドと古い研磨パッドとが基板Ｗに均等な研磨作用を与える。
【００２５】
なお、研磨パッドと巻付けロールとをいわゆるカートリッジ式に一体化しておいて、軸受とカップリングとの間にワンタッチで装着及び取り外しできるようにしても良い。また、巻付けロール駆動用モータを省略して、巻取りロール駆動用モータの回転に伴って巻付けロールに巻付けた研磨パッドを巻取りロールで巻き取るようにしても良い。更に、研磨テーブルは、円形でも良いことは勿論である。
【００２６】
図３及び図４は、図１及び図２に示すポリッシング装置にドレッシング装置等を追加して図示したものである。即ち、ポリッシング装置には、ダイヤモンドドレッサ６０と、ウォータジェットノズル６５とが設置されている。符号７０は砥液（研磨液）を研磨パッド上に供給する研磨液供給ノズルであり、研磨液は研磨液供給ノズル７０により研磨テーブル１０のほぼ中央部に供給される。ダイヤモンドドレッサ６０は揺動アーム（図示せず）により支持されて揺動可能になっており、研磨テーブル１０上のドレッシング位置と待機位置とに位置することができるようになっている。ダイヤモンドドレッサ６０の下面にはダイヤモンド電着リング６１が固定されている。ダイヤモンド電着リング６１は下面に微粒のダイヤモンドを付着させ、ダイヤモンド付着部にニッケルメッキを施すことにより、ニッケルメッキ層により微粒のダイヤモンドを固着した構造である。なお、ダイヤモンド電着リングからなるダイヤモンドドレッサに代えて複数のＳｉＣセクターからなるリングを使用したＳｉＣドレッサとしてもよい。この場合、ＳｉＣドレッサは、表面に数十μｍの角錐状の多数の突起を有したものからなっている。
【００２７】
一方、ウォータジェットノズル６５は研磨パッド３６の幅方向に研磨パッド３６の略中央部まで伸び、ウォータジェットノズル６５の下面には所定間隔を置いて複数のノズル（噴出口）が形成されている。ウォータジェットノズル６５はポンプ６６に接続されており、複数のノズルから噴出されるウォータージェットの圧力はポンプ６６を制御することにより４９０〜２９４０ｋＰａ（５〜３０kg/cm2）の範囲の所定圧力に保つことができるようになっている。
【００２８】
上述した構成において、研磨液供給ノズル７０から砥粒入りの砥液（研磨液）を研磨パッド３６に供給して基板Ｗの研磨を行った後に、研磨液供給ノズル７０からの砥液の供給を停止し、次にウォータジェットノズル６５から研磨液として超純水を研磨パッド３６に供給して基板Ｗの仕上げ研磨を行なう。また研磨パッド３６の立上げ時にはダイヤモンドドレッサ６０を用いて研磨パッド表面の目粗しを行った後に、基板Ｗの研磨を行なう。そして、研磨工程間にはウォータジェットノズル６５を用いてウォータジェットによるドレッシングを行なう。
【００２９】
また、研磨パッド３６の立上げ時にはダイヤモンドドレッサ６０を用いて研磨パッド表面の目粗しを行った後に研磨を行なう。そして、研磨工程間には２段階のドレッシングを行う。即ち、最初にダイヤモンドドレッサ６０を用いてドレッシングを行い、次にウォータジェットノズル６５を用いてウォータジェットによるドレッシングを行う。
【００３０】
このように、本発明のポリッシング装置によれば、ウォータジェットノズル６５から研磨液としての超純水を研磨パッド３６に供給して仕上げ研磨を行うことができる。またダイヤモンドドレッサによる研磨パッドの立上げを行った後に、基板Ｗの研磨を行い、研磨工程の終了後にウォータジェットによるドレッシングを行い、再び研磨工程を行うことができる。さらに研磨工程間にダイヤモンドドレッサによるドレッシングとウォータジェットによるドレッシングを組み合わせることもできる。実施形態の説明においては、接触型のドレッサとしてダイヤモンドドレッサを説明したが、ダイヤモンドドレッサに代えてブラシを使用することもできる。
【００３１】
次に、研磨テーブルに設置されて基板の研磨状態を監視するセンサについて図５乃至図７を参照して説明する。図５は研磨テーブルおよびトップリングを示す要部断面図であり、図５では研磨パッド３６は研磨テーブル１０に真空吸着により保持された状態を示している。
図５に示すように、研磨テーブル１０内にはうず電流センサ６７が埋め込まれている。うず電流センサ６７の配線８４は、研磨テーブル１０および研磨テーブル支持軸１０ａ内を通り、研磨テーブル支持軸１０ａの軸端に設けられたロータリコネクタ（又はスリップリング）８５を経由してコントローラ８６に接続されている。コントローラ８６は表示装置（ディスプレイ）８７に接続されている。
【００３２】
うず電流センサ６７に隣接して光学式センサ７５が設置されている。光学式センサ７５は、投光素子と受光素子を具備し、投光素子から基板Ｗの被研磨面に光を照射し、被研磨面からの反射光を受光素子で受光するように構成されている。この場合、投光素子から発せられる光は、レーザー光もしくはＬＥＤによる光である。なお研磨パッド３６には光学式センサ７５に対応した位置に開口３６ｃが形成されている。光学式センサ７５の配線８８は、研磨テーブル１０および研磨テーブル支持軸１０ａ内を通り、研磨テーブル支持軸１０ａの軸端に設けられたロータリコネクタ８５を経由してコントローラ８９に接続されている。コントローラ８９は表示装置（ディスプレイ）８７に接続されている。
【００３３】
また、トップリング１４は、モータ（図示せず）に連結されるとともに昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング１４は、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回りに回転可能になっており、半導体ウエハ等の基板Ｗを研磨パッド３６に対して任意の圧力で押圧することができるようになっている。トップリング１４はトップリングシャフト７３に連結されており、またトップリング１４はその下面にポリウレタン等の弾性マット７４を備えている。またトップリング１４の下部外周部には、基板Ｗの外れ止めを行うガイドリング６９が設けられている。
【００３４】
図６は、研磨パッド３６およびセンサが埋め込まれた研磨テーブル１０を示す平面図である。図示するように、うず電流センサ６７および光学式センサ７５は、トップリング１４に保持された研磨中の基板Ｗの中心Ｃｗを通過する位置に設置されている。符号ＣＴは研磨テーブル１０の回転中心である。うず電流センサ６７および光学式センサ７５は、それぞれ基板Ｗの下方を通過している間、通過軌跡上で連続的に基板Ｗ上のＣｕ層等の皮膜の膜厚を検出できるようになっている。また、検出時間の間隔を短くするため、図６の仮想線で示すようにうず電流センサ６７および光学式センサ７５を各１個ずつ追加してテーブル上に各２ヶ以上のセンサを設けても良い。
【００３５】
上記構成のポリッシング装置において、トップリング１４の下面に基板Ｗを保持させ、基板Ｗを回転している研磨テーブル１０の上面の研磨パッド３６に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨液供給ノズル７０から研磨液Ｑを流すことより、研磨パッド３６に研磨液Ｑが保持されており、基板Ｗの被研磨面（下面）と研磨パッド３６の間に研磨液Ｑが存在した状態でポリッシングが行われる。この研磨中に、うず電流センサ６７は、研磨テーブル１０が一回転する毎に基板Ｗの被研磨面の直下を通過する。この場合、うず電流センサ６７は基板Ｗの中心Ｃｗを通る軌道上に設置されているため、センサの移動に伴って基板Ｗの被研磨面の円弧状の軌道上で連続的に膜厚検出が可能である。
【００３６】
次に、うず電流センサ６７を用いて基板Ｗ上のＣｕ層等の皮膜の膜厚を検出する原理を簡単に説明する。
うず電流式プロセスモニタのシステム原理は、センサコイルに高周波電流を流して、基板Ｗ上のＣｕ層等の皮膜中にうず電流を発生させ、このうず電流が膜厚によって変化し、センサ回路との合成インピーダンスを監視することで、膜厚の検出を行うものである。すなわち、センサコイルに高周波電流を流すと、Ｃｕ層中にうず電流が発生する。そして、回路中のインピーダンスを監視する。
回路中のインピーダンスは、センサ部のＬ，ＣとＣｕ層のＲが並列に結合された形となり、以下に示す（１）式のＲが変化することによりＺが変化することとなる。また、この時、共振周波数も同時に変化し、この変化の度合いを監視することでＣＭＰプロセスの終点の判定を行うことができる。
【００３７】
【数１】
2006272546.tif 000003
ここで、Ｚ：合成インピーダンス、ｊ：−１の平方根（虚数）、Ｌ：インダクタンス、ｆ：共振周波数、Ｃ：コンデンサの静電容量、Ｒ：Ｃｕ層の抵抗分、ω＝２πｆである。
【００３８】
図７は、上述の原理に基づき、半導体ウエハ等の基板Ｗの研磨中に得られたうず電流センサ６７の検出信号をコントローラ８６で処理した結果を示すグラフである。図７において、横軸は研磨時間を示し、縦軸は共振周波数（Ｈｚ）を表している。そして、図７（ａ）は研磨中にうず電流センサ６７が基板Ｗの直下を複数回通過する間の共振周波数の変化を表し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ部拡大図である。図７（ａ）および図７（ｂ）においては、基板Ｗ上に形成されたＣｕ層の場合を示している。
【００３９】
図７（ａ）に示すように、研磨が進行するにつれて、うず電流センサ６７の信号をコントローラ８６で処理した値は漸次減少してゆく。即ち、Ｃｕ層の膜厚が減少するにつれて、うず電流センサ６７の信号をコントローラ８６で処理した値である共振周波数が減少してゆく。図７（ａ）においては、初期の６８００（Ｈｚ）から漸次減少してゆく。したがって、予め、Ｃｕ層が配線部を除いて除去されたときの共振周波数の値を調べておけば、共振周波数の値をモニタすることにより、ＣＭＰプロセスの終点を検出できる。図７（ａ）においては、Ｃｕ層が配線部を除いて除去されたときの共振周波数の値は６６２０（Ｈｚ）である。またＣｕ層が所定の厚さを残した状態の研磨終点に至らない手前のある周波数を闘値として設定しておけば、この闘値に到達するまで、第１の研磨条件で研磨し、闘値に到達した後に第２の研磨条件で研磨し、Ｃｕ層およびバリヤメタル層を完全に除去して研磨終点に達したら、ＣＭＰプロセスを終了させることもできる。
【００４０】
次に、光学式センサ７５を用いて基板Ｗ上のＣｕ層の膜厚を検出する原理を簡単に説明する。
上述の研磨中に、光学式センサ７５は、研磨テーブルが一回転する毎に基板Ｗの被研磨面の直下を通過するため、光学式センサ７５の投光素子からの光が研磨テーブル１０および研磨パッド３６の開口３６ａを通して基板Ｗの被研磨面に到達し、被研磨面からの反射光が受光素子で受光され、被研磨面の膜厚が測定される。
【００４１】
光学式センサに適用する膜厚測定の原理は、膜とその隣接媒体によって引き起こされる光の干渉を利用している。半導体ウエハ等の基板上の薄膜に光を入射すると、まず一部の光は膜の表面で反射され残りは透過していく。この透過した光の一部はさらに基板面で反射され、残りは透過していくが、基板が金属の場合には吸収されてしまう。干渉はこの膜の表面反射光と基板面反射光の位相差によって発生し、位相が一致した場合は互いに強め合い、逆になった場合は弱め合う。つまり入射光の波長、膜厚、膜の屈折率に応じて反射強度が変化する。基板で反射した光を回折格子等で分光し、各波長における反射光の強度をプロットしたプロファイルを解析して基板上に形成された膜の厚みを測定する。
【００４２】
このように、二種類の膜厚計測用のセンサをポリッシング装置に搭載することにより、基板Ｗ上のＣｕ層等の皮膜が所定厚の薄膜になるまでは、うず電流センサ６７の信号を処理することにより膜厚をモニタし、所定厚の薄膜になって膜厚を光学式センサ７５で検出できるようになった時点で光学式センサ７５の信号を処理することにより薄膜の膜厚をモニタする。これにより、薄膜に対する測定感度が高い光学式センサ７５を用いてＣｕ層が配線部を除いて除去されたことを正確に検出でき、ＣＭＰプロセスの終点を決定できる。勿論、うず電流センサ６７と光学式センサ７５をＣＭＰプロセスの終点まで併用することもできる。即ち、所定厚の薄膜になったことをうず電流センサ６７および光学式センサ７５の両者からの信号を処理し、モニタすることにより検出し、かつＣｕ層が配線部を除いて除去されることをうず電流センサ６７および光学式センサ７５の両者からの信号を処理し、モニタすることにより検出し、ＣＭＰプロセスの終点を決定することもできる。上述した説明では、研磨対象の皮膜としてＣｕ層を説明したが、ＳｉＯ２等の絶縁膜の場合でも同様に膜厚を検出できる。
【００４３】
図１乃至図７に示す実施の形態にあっては、本発明を研磨テーブルを回転（自転）させるようにしたポリッシング装置に適用した例を示しているが、研磨テーブルを循環運動（いわゆるスクロール運動）させるようにしたポリッシング装置にも適用できる。
次に、スクロール運動を行なう研磨テーブルを図８及び図９を参照して説明する。図８は研磨テーブルおよびモータ部の断面図であり、図９（ａ）は研磨テーブルを支持する部分を示す平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図８では研磨パッド３６は研磨テーブル１３０に真空吸着により保持された状態を示している。図８に示すように、円形の研磨テーブル１３０は、内部にモータ１３３を収容した筒状のケーシング１３４に支持されている。即ち、ケーシング１３４の上部に、内側に環状に張り出す支持板１３５が設けられ、この支持板１３５には周方向に３つ以上の支持部１３６が形成されており、研磨テーブル１３０はこれら支持部１３６に支持されている。つまり、この支持部１３６の上面と研磨テーブル１３０の下面の対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所１３８，１３９が形成され、これら凹所１３８，１３９にはそれぞれベアリング１４０，１４１が装着されている（図９（ｂ）参照）。そして、このベアリング１４０，１４１には、図９（ｂ）に示すように距離”ｅ”だけずれた２つの軸体１４２，１４３を持つ連結部材１４４が、各軸体の端部を挿入して装着され、これにより研磨テーブル１３０が半径”ｅ”の円に沿って循環並進運動（スクロール運動）可能となっている。
【００４４】
また、図８に示すように、研磨テーブル１３０の中央下面側には、モータ１３３の主軸１４５の上端に偏心して設けられた駆動端１４６を軸受１４７を介して収容する凹所１４８が形成されている。主軸１４５と駆動端１４６の偏心量も同様に”ｅ”である。モータ１３３は、ケーシング１３４内に形成されたモータ室１４９に収容され、その主軸１４５は上下の軸受１５０，１５１により支持されている。また主軸１４５には偏心による負荷のバランスをとるバランサ１５２ａ，１５２ｂが設けられている。
【００４５】
研磨テーブル１３０は、研磨すべき基板Ｗの径に偏心量”ｅ”の２倍を加えた値よりやや大きい径に設定され、２枚の板状部材１５３，１５４を接合して構成されている。これら板状部材１５３，１５４の間には空間１５５が形成されており、この空間１５５は真空ポンプ等の真空源に連通しているとともに、上面に開口する複数の真空吸着孔１５７と連通している。そして、空間１５５が真空源に連通することにより、真空吸着孔１５７によって研磨パッド３６を真空吸着できるようになっている。押圧手段であるトップリング（図示せず）は、自転速度が遅い点以外は、構造的には図１および図５に示すものと同一である。
【００４６】
上述の構成において、研磨テーブル１３０をスクロール運動（循環並進運動）させ、かつトップリング１４（図１および図５参照）を自転させながら、トップリング１４により基板Ｗを一定の圧力で研磨パッド３６に押付け、ノズル（図示せず）より砥液を供給しつつ基板Ｗの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨する。この時、研磨パッド３６を研磨テーブル１３０の上面に吸着保持することで、ポリッシングの際に研磨パッド３６が研磨テーブル１３０に対して移動する（ずれる）ことが防止される。また、研磨パッド３６と基板Ｗの間には、半径”ｅ”の微小な相対並進円運動が生じて、基板Ｗの被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。なお、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研磨面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避けるためにトップリング１４を徐々に自転させて、研磨パッド３６の同じ場所のみで研磨がなされるのを防止している。
【００４７】
図８及び図９に示す研磨テーブル１３０はスクロール運動（循環並進運動）型であるので、研磨テーブル１３０の大きさは基板Ｗの大きさより偏心量である”ｅ”だけ大きな程度の径であればよい。従って、ターンテーブル形式の研磨テーブルに比較して、設置面積を大幅に小さくすることができる。また研磨テーブル１３０がスクロール運動をするので、図８に示すように研磨テーブル１３０をその縁部の複数箇所で支持することができ、高速で回転するターンテーブル形式の研磨テーブルに比べてより平坦度の高い研磨を行なうことができる。
【００４８】
図８及び図９に示す研磨テーブルにおいて、研磨液を研磨テーブル側から供給することもできる。この場合には、空間１５５に研磨液供給源を接続し、研磨パッド３６に孔１５７に対応した箇所で貫通孔を設ける。この構成により、研磨液を空間１５５、孔１５７および研磨パッド３６の貫通孔を介して研磨パッド３６の上面に研磨液を供給できる。
【００４９】
図１０及び図１１は本発明の第２の実施形態のポリッシング装置の要部を示す図であり、図１０は概略断面図、図１１は平面図である。図１０に示すように、ポリッシング装置は、円盤状の研磨テーブル１０と、この研磨テーブル１０を回転駆動するテーブル駆動用モータ１２と、研磨テーブル１０の上方に上下動自在に配置されてポリッシング対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗを被研磨面を研磨テーブル１０に向けて着脱自在に保持する回転自在なトップリング１４とを備えている。
【００５０】
研磨テーブル１０の下面には支持板１６が取り付けられ、この支持板１６上に軸受２０，２８を介して巻付けロール２２と巻取りロール３０とが支持されている。研磨テーブル１０はテーブル駆動用モータ１２により回転（自転）する。基板Ｗの研磨中に、巻取りロール駆動用モータ３４を駆動することにより巻取りロール３０を回転させ、研磨パッド３６を研磨テーブル１０に沿って矢印方向に移動させることができる。研磨テーブル１０内には流体の連通路１０ｃが形成されており、連通路１０ｃはロータリコネクタ８５を介して圧縮空気源等の流体源に接続されている。連通路１０ｃは研磨テーブル１０の上面に開口しており、連通路１０ｃに流体を供給すると研磨テーブル１０の上面より圧縮空気等の流体が噴出するようになっている。
【００５１】
上述の構成において、研磨パッド３６の移動中に、流体源から連通路１０ｃに圧縮空気等の流体を供給すると、流体は研磨テーブル１０の上面より研磨パッド３６に向かって噴出する。これにより、研磨テーブル１０と研磨パッド３６との間の摩擦力が低減され、研磨パッド３６の研磨テーブル１０上の移動、即ち、研磨パッド３６の自動交換が円滑に行なわれる。また連通路１０ｃから研磨パッド３６に向かって噴出する流体の圧力を基板Ｗの半径位置に応じて変えることにより、基板Ｗと研磨パッド３６との間に作用する押圧力を基板Ｗの中心部と外周部との間で変えることができる。即ち、基板Ｗの研磨圧力を基板Ｗの半径方向の位置に応じて任意に変更することができ、研磨プロファイルを制御することができる。
【００５２】
図１０においては、トップリング１４を上下動させるエアシリンダ５１と、トップリング１４を揺動可能に支持する揺動アーム５２と、揺動アーム５２を揺動させるモータ５３とが図示されている。またトップリング１４を回転（自転）させるモータ５４も図示されている。
【００５３】
図１０に示す実施形態においては、パッド粗さ検知機構５５が研磨面の下流（巻取りロール３０側）に設けられている。パッド粗さ検知機構５５は研磨パッド３６上の研磨面に光を照射して研磨面からの反射光を受光し、反射光強度によって研磨パッド３６の粗さを検出する。パッド粗さ検知機構５５はコントローラ５６に接続されており、パッド粗さ検知機構５５が研磨パッド３６の摩耗（消耗）を検知したら、コントローラ５６に信号を送り、巻取りロール駆動用モータ３４を駆動することにより、巻取りロール３０を回転させ、研磨パッド３６を所定長さ巻き上げる。また、研磨パッド３６の下方にはＵＶ照射源５７が設置されている。研磨パッド３６として、固定砥粒研磨パッドを用いる場合に、ＵＶ照射源５７から紫外線を研磨パッド３６に対して照射することにより、砥粒を固定しているバインダを劣化させ、研磨パッド３６から砥粒を遊離させやすくすることができる。
【００５４】
本実施形態においては、研磨パッド３６は長手方向に複数に区分された研磨パッドから構成されている。即ち、図１１に示すように、共通の巻付けロール２２と巻取りロール３０に、両側に配置された２枚の研磨パッド３６ａと中央に配置された１枚の研磨パッド３６ｂが取付けられており、研磨テーブル１０上に複数の研磨面を提供している。トップリング１４が二種類の研磨パッド３６ａ，３６ｂ上を移動することにより、基板Ｗが研磨テーブル１０の中心部にある時は、基板Ｗは研磨パッド３６ｂによりのみ研磨が進行し、基板Ｗが研磨テーブル１０の外周部に位置するときは、基板Ｗは主として研磨パッド３６ａにより研磨が進行する。本実施形態の分割型の研磨パッドにより、１つの研磨テーブル上で異なった条件で基板Ｗの多段研磨を行うことができる。その際に、研磨テーブル１０の回転数を研磨の途中で変えてもよく、研磨パッド３６ａ，３６ｂの巻取り速度を研磨途中で変えてもよい。
また、複数の研磨パッド３６ａ，３６ｂに跨るように基板Ｗを配置させ、基板Ｗの中心部と外周部に対して異なる研磨パッドに接触させるようにして、研磨を行ってもよい。
【００５５】
研磨液供給ノズル７０は研磨パッド３６ａ及び研磨パッド３６ｂの両パッドの上方に配置されており、研磨液供給ノズル７０には、研磨パッド３６ａと研磨パッド３６ｂの対応する位置にそれぞれ研磨液を供給できるように複数の開口が設けられている。研磨液供給ノズル７０に隣接して研磨テーブル１０の上方に高圧純水スプレーまたはアトマイザ７１が設置されており、研磨パッドに高圧純水又は気液混合流体（純水と窒素を霧状にしたもの）を吹き付けることができるようになっている。これにより、基板Ｗの研磨毎に、高圧純水スプレーまたはアトマイザー７１により、高圧純水又は気液混合流体を研磨面に吹き付け、研磨面の洗浄兼目立て（ドレッシング）を行うことができる。また、ナイロンブラシを取付けたブラシ７２によりドレッシングの一貫として研磨面上の研磨組成物の除去を行ってもよい。
【００５６】
また本実施形態においては、図１１に示すように、研磨パッド３６ａと研磨パッド３６ｂの間には隙間ｇが設けられている。研磨テーブル１０に埋め込まれた投光素子と受光素子からなる光学式センサ７５（図５参照）からの光が研磨パッド３６ａと研磨パッド３６ｂの間の隙間を通って基板Ｗに到達するようになっており、基板Ｗが研磨パッド３６ａと研磨パッド３６ｂの間を通過する際に基板Ｗ上の膜厚を測定できるようになっている。そして、光学式センサ７５により基板Ｗの膜厚を測定し、基板Ｗの膜厚が所定値になった後に、トップリング回転数や、研磨テーブル回転数、基板Ｗの押圧力を変えるように制御してもよい。
また、薄い研磨パッドを用いる場合には、光、音波（アコースティックエミッション）、電磁波、Ｘ線等の媒体は研磨パッドを透過するので、研磨テーブルの側から基板Ｗに向けてこれらの媒体を照射することにより、基板Ｗの膜厚を検知することができる。
【００５７】
次に、研磨パッド３６の研磨面周りの構造について説明する。
研磨によって生じる研磨屑や微粒子等がローラ部分やその他の回転駆動部に固着すると、これらの駆動に悪影響を及ぼす。本実施の形態に係るポリッシング装置においては、部材同士が摺動する部分を樹脂化する、又は摺動する部分にコーティングする、又は発塵する部位の排気をする、又は発塵する部分をラビリンス構造にする等の種々の対策を施している。これにより、微粒子が飛散したり、駆動部に固着したりしないようにしている。
また、研磨テーブル、研磨パッドおよびトップリングが配置された研磨空間の圧力を、研磨前の基板Ｗが位置する場所、基板Ｗの研磨位置、研磨後の基板Ｗが位置する場所の順に圧力を小さくするようにしている。
【００５８】
図１２及び図１３は、本発明の第３の実施形態のポリッシング装置の要部を示す図であり、図１２は概略断面図、図１３は平面図である。本実施形態においては、研磨テーブル１０は水平方向に往復直線運動する型式のものである。研磨テーブル１０は矩形平板状のテーブルからなり、この研磨テーブル１０はガイドレール８０に沿って往復移動可能になっている。研磨テーブル１０を支持している部分にはリニアモータ８１が設けられており、リニアモータ８１により研磨テーブル１０はガイドレール８０に沿って往復直線運動するようになっている。なおリニアモータの代わりにボールネジを用いてもよい。その他の構成は図１０及び図１１に示す実施形態と同様である。
なお、図１０乃至図１３の実施形態において、研磨パッドを研磨テーブルに真空吸着により固定させても勿論よい。
【００５９】
図１４は、本発明に係るポリッシング装置の各部の配置構成を示す平面図である。図１５はトップリング１４と研磨テーブル１０，１３０との関係を示す図である。このポリッシング装置には、図１乃至図１３に示す自動交換可能な固定砥粒研磨パッド又は発泡ポリウレタン等の研磨パッドが用いられている。
図１４に示すポリッシング装置は多数の半導体ウエハ等の基板Ｗをストックするウエハカセット２２１を載置するロードアンロードステージ２２２を４つ備えている。ロードアンロードステージ２２２は昇降可能な機構を有していても良い。ロードアンロードステージ２２２上の各ウエハカセット２２１に到達可能となるように、走行機構２２３の上に２つのハンドを有した搬送ロボット２２４が配置されている。
【００６０】
前記搬送ロボット２２４における２つのハンドのうち下側のハンドはウエハカセット２２１より基板Ｗを受け取るときのみに使用され、上側のハンドはウエハカセット２２１に基板Ｗを戻すときのみに使用される。これは、洗浄した後のクリーンなウエハを上側にして、それ以上ウエハを汚さないための配置である。下側のハンドはウエハを真空吸着する吸着型ハンドであり、上側のハンドはウエハの周縁部を保持する落し込み型ハンドである。吸着型ハンドはカセット内のウエハのずれに関係なく正確に搬送し、落し込み型ハンドは真空吸着のようにごみを集めてこないのでウエハの裏面のクリーン度を保って搬送できる。搬送ロボット２２４の走行機構２２３を対称軸に、ウエハカセット２２１とは反対側に２台の洗浄機２２５，２２６が配置されている。各洗浄機２２５，２２６は搬送ロボット２２４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また２台の洗浄機２２５，２２６の間で、ロボット２２４が到達可能な位置に、４つの基板Ｗの載置台２２７，２２８，２２９，２３０を備えたウエハステーション２７０が配置されている。前記洗浄機２２５，２２６は、基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これにより基板の２段洗浄及び３段洗浄にモジュール交換することなく対応することができる。
【００６１】
前記洗浄機２２５，２２６と載置台２２７，２２８，２２９，２３０が配置されている領域Ｂと前記ウエハカセット２２１と搬送ロボット２２４が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁２８４が配置され、互いの領域の間で基板Ｗを搬送するための隔壁の開口部にシャッター２３１が設けられている。洗浄機２２５と３つの載置台２２７，２２９，２３０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット２８０が配置されており、洗浄機２２６と３つの載置台２２８，２２９，２３０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット２８１が配置されている。
【００６２】
前記載置台２２７は、搬送ロボット２２４と搬送ロボット２８０との間で基板Ｗを互いに受渡すために使用され、基板Ｗの有無検知用センサ２９１を具備している。載置台２２８は、搬送ロボット２２４と搬送ロボット２８１との間で基板Ｗを受渡すために使用され、基板Ｗの有無検知用センサ２９２を具備する。載置台２２９は、搬送ロボット２８１から搬送ロボット２８０へ基板Ｗを搬送するために使用され、基板Ｗの有無検知用センサ２９３と基板Ｗの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル２９５を具備している。載置台２３０は、搬送ロボット２８０から搬送ロボット２８１へ基板Ｗを搬送するために使用され、基板Ｗの有無検知用センサ２９４と基板Ｗの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル２９６を具備している。載置台２２９及び２３０は共通の防水カバーの中に配置されていて、搬送用のカバー開口部にはシャッター２９７を設けている。載置台２２９は載置台２３０の上にあり、洗浄後の基板を載置台２２９に、洗浄前の基板を載置台２３０に置くことにより、リンス水の落下による汚染を防止している。なお、図１４においては、センサ２９１，２９２，２９３，２９４、リンスノズル２９５，２９６、およびシャッター２９７は模式的に示したものであって、位置および形状は正確に図示されていない。
【００６３】
前記搬送ロボット２８０および搬送ロボット２８１の上側のハンドは、一度洗浄された基板Ｗを洗浄機もしくはウエハステーション２７０の載置台へ搬送するのに使用され、下側のハンドは１度も洗浄されていない基板Ｗ、及び研磨される前の基板Ｗを搬送するのに使用される。下側のハンドで反転機への基板の出し入れを行うことにより、反転機上部の壁からのリンス水のしずくにより上側のハンドを汚染することがない。
前記洗浄機２２５と隣接するように搬送ロボット２８０のハンドが到達可能な位置に洗浄機２８２が配置されている。また、洗浄機２２６と隣接するように搬送ロボット２８１のハンドが到達可能な位置に洗浄機２８３が配置されている。
前記洗浄機２２５，２２６，２８２，２８３とウエハステーション２７０の載置台２２７，２２８，２２９，２３０と搬送ロボット２８０，２８１は全て領域Ｂの中に配置されていて、領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。前記洗浄機２８２，２８３は、両面洗浄可能な洗浄機である。
【００６４】
本ポリッシング装置は、各機器を囲むようにハウジング２６６を有しており、前記ハウジング２６６内は隔壁２８４、隔壁２８５、隔壁２８６、隔壁２８７、および隔壁２６７により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。
隔壁２８７によって領域Ｂと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシング室は更に隔壁２６７によって２つの領域ＣとＤに区分されている。そして、２つの領域Ｃ，Ｄにはそれぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の基板Ｗを保持しかつ基板Ｗを前記研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するための１つのトップリングが配置されている。即ち、領域Ｃには研磨テーブル１０（図１参照）、研磨テーブル１３０（図８参照）、領域Ｄには研磨テーブル１０（図１参照）、研磨テーブル１３０（図８参照）がそれぞれ配置されており、また、領域Ｃにはトップリング１４、領域Ｄにはトップリング１４がそれぞれ配置されている。領域Ｃ内の研磨テーブル１４に研磨液を供給するための研磨液供給ノズル７０と、研磨テーブル１０のドレッシングを行うためのドレッサ６０（図３参照）とが配置されている。領域Ｄ内の研磨テーブル１０に研磨液を供給するための研磨液供給ノズル７０と、研磨テーブル１０のドレッシングを行うためのドレッサ６０（図３参照）とが配置されている。さらに、領域Ｃ内の研磨テーブル１３０のドレッシングを行うためのドレッサ２６８と、領域Ｄ内の研磨テーブル１３０のドレッシングを行うためのドレッサ２６９とが配置されている。なお、研磨テーブル１３０，１３０の替わりに、湿式タイプの基板膜厚測定機を設置してもよい。その場合は、研磨直後の基板の膜厚を測定することができ、基板の削り増しや、測定値を利用して次の基板への研磨プロセスの制御を行うこともできる。
【００６５】
図１４に示すように、隔壁２８７によって領域Ｂとは区切られた領域Ｃの中にあって、搬送ロボット２８０のハンドが到達可能な位置に基板Ｗを反転させる反転機２７８が配置されている。領域Ｄの中にあって、搬送ロボット２８１のハンドが到達可能な位置に基板Ｗを反転させる反転機２７８’が配置されている。また、領域Ｂと領域Ｃ，Ｄを仕切る隔壁２８７には、基板搬送用の２つの開口部が設けられ、一方の開口部は反転機２７８との間で基板Ｗを受け渡すために使用され、他方の開口部は反転機２７８’との間で基板Ｗを受け渡すために使用される。シャッター２４５，２４６が隔壁の各開口部に設けられている。
【００６６】
前記反転機２７８及び反転機２７８’は、それぞれ、基板Ｗをチャックするチャック機構と、基板Ｗの表面と裏面を反転させる反転機構と、基板Ｗを前記チャック機構によりチャックしているかどうかを確認するウエハ有無検知センサとを備えている。また、反転機２７８には搬送ロボット２８０によって基板Ｗが搬送され、反転機２７８’には搬送ロボット２８１によって基板Ｗが搬送される。
【００６７】
図１４および図１５に示すように、前記反転機２７８及び２７８’とトップリング１４（領域Ｃ内）およびトップリング１４（領域Ｄ内）の下方に、洗浄室（領域Ｂ）とポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の間で基板Ｗを搬送するロータリトランスポータ２７７が配置されている。ロータリトランスポータ２７７には、基板Ｗを載せるステージが４ヶ所等配に設けてあり、同時に複数の基板Ｗが搭載可能になっている。
【００６８】
反転機２７８又は２７８’に搬送された基板Ｗは、ロータリトランスポータ２７７のステージの中心と、反転機２７８又は２７８’により保持されたウエハの中心の位相が合った時に、ロータリトランスポータ２７７の下方に設置されたリフタ２７９又は２７９’が上昇することで、リフタ２７９又は２７９’に受け渡される。リフタ２７９又は２７９’に移された基板Ｗは、リフタ２７９又は２７９’の下降により、ロータリトランスポータ２７７に移送される。ロータリトランスポータ２７７のステージ上に載せられた基板Ｗは、ロータリトランスポータ２７７を９０°回転することで、トップリング１４（領域Ｃ内）およびトップリング１４（領域Ｄ内）の下方へ搬送される。このとき、トップリング１４（領域Ｃ内）又はトップリング１４（領域Ｄ内）は予めロータリトランスポータ２７７の上方に揺動している。
【００６９】
トップリング１４（領域Ｃ内）又はトップリング１４（領域Ｄ内）の中心が前記ロータリトランスポータ２７７上に載置された基板の中心と位相が合ったとき、ロータリトランスポータ２７７の下方に配置されたプッシャー２９０又は２９０’が上昇することで、基板Ｗはロータリトランスポータ２７７からプッシャー２９０又は２９０’上に移され、最終的に基板Ｗのみがトップリング１４（領域Ｃ内）又はトップリング１４（領域Ｄ内）へ移送される。
【００７０】
前記トップリング１４（領域Ｃ内）又はトップリング１４（領域Ｄ内）に移送された基板は、トップリングの真空吸着機構により吸着され、基板は研磨テーブル１０（領域Ｃ内）又は研磨テーブル１０（領域Ｄ内）まで吸着されたまま搬送される。そして、基板は研磨テーブル１０上に自動交換可能に取り付けられた本発明の研磨パッド又は固定砥粒パッド等からなる研磨面で研磨される。本発明の発泡ポリウレタン等の研磨パッド又は固定砥粒パッドを用いれば、一段研磨でもスクラッチの少ない良好な被研磨面を得ることができる。本ポリッシング装置では、さらにトップリング１４，１４がそれぞれに到達可能な位置に、前述した第２の研磨テーブル１３０，１３０が配置されている。これにより、基板Ｗは第１の研磨テーブル１０，１０で研磨が終了した後、第２の研磨テーブル１３０，１３０に保持された仕上げ用研磨パッドで仕上げ研磨できるようになっている。仕上げ用研磨テーブルでは、ＳＵＢＡ４００やＰｏｌｙｔｅｘ（共にロデール・ニッタ製）等の研磨パッドに純水を供給しながら純水仕上げ研磨を行なうか、もしくはスラリーを供給して研磨を行なう。
【００７１】
基板Ｗに付けられた膜種によっては、第２の研磨テーブル１３０，１３０で研磨された後、第１の研磨テーブル１０，１０で処理されることもある。この場合、第２の研磨テーブルの研磨面が小径であることから、発泡ポリウレタン等の研磨パッドに比べて値段の高い固定砥粒パッドを自動交換可能に設け、粗削りをした後に、大径の第１の研磨テーブルに寿命が固定砥粒パッドに比べて短い発泡ポリウレタン等の研磨パッドを自動交換可能に設けて仕上げ研磨をすることで、ランニングコストを低減することが可能である。このように、第１の研磨テーブルを発泡ポリウレタン等の研磨パッド、第２の研磨テーブルを固定砥粒パッドとすることにより、安価な研磨テーブルを供給できる。というのは、固定砥粒パッドの価格は発泡ポリウレタン等の研磨パッドより高く、径が大きいほど高くなる。また、固定砥粒パッドより研磨パッドの方が寿命が短いので、仕上げ研磨のように軽荷重で行った方が寿命が延びる。また、径が大きいと接触頻度が分散でき、寿命が延びる。よって、メンテナンス周期が延び、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態のポリッシング装置の要部を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のポリッシング装置の要部を示す平面図である。
【図３】図１及び図２に示すポリッシング装置にドレッシング装置等を追加して図示した正面図である。
【図４】図１及び図２に示すポリッシング装置にドレッシング装置等を追加して図示した平面図である。
【図５】研磨テーブルおよびトップリングを示す要部断面図であり、研磨パッドは研磨テーブルに真空吸着により保持された状態を示している。
【図６】研磨パッドおよびセンサが埋め込まれた研磨テーブルを示す平面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、基板の研磨中に得られたうず電流センサの検出信号をコントローラで処理した結果を示すグラフであり、図７（ａ）は研磨中にうず電流センサが基板の直下を複数回通過する間の共振周波数の変化を表し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ部拡大図である。
【図８】研磨テーブルおよびモータ部の断面図である。
【図９】図９（ａ）は研磨テーブルを支持する部分を示す平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態のポリッシング装置の要部を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態のポリッシング装置の要部を示す平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態のポリッシング装置の要部を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態のポリッシング装置の要部を示す平面図である。
【図１４】本発明に係るポリッシング装置の各部の配置構成を示す平面図である。
【図１５】トップリングと研磨テーブルとの関係を示す図である。
【図１６】従来のポリッシング装置を示す正面図である。
【図１７】従来のポリッシング装置を示す平面図である。
【図１８】他の従来のポリッシング装置を示す図である。
【図１９】更に他の従来のポリッシング装置を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０，１３０    研磨テーブル
１０ａ    研磨テーブル支持軸
１０ｃ    連通路
１２    テーブル駆動用モータ
１４    トップリング
１６，１８，１３５    支持板
２０，２８，１４７，１５０，１５１    軸受
２２    巻付けロール
２４，３２    カップリング
２６    巻付けロール駆動用モータ
３０    巻取りロール
３４    巻取りロール駆動用モータ
３６，３６ａ，３６ｂ    研磨パッド
４０    吸着保持部
４２，８６，８９    コントローラ
４４，８４，８８    配線
４６    ロータリジョイント
５１    エアシリンダ
５２    揺動アーム
５３，５４，１３３    モータ
５５    パッド粗さ検知機構
５６    コントローラ
５７    ＵＶ照射源
６０    ダイヤモンドドレッサ
６１    ダイヤモンド電着リング
６５    ウォータジェットノズル
６６    ポンプ
６７    うず電流センサ
６９    ガイドリング
７０    研磨液供給ノズル
７１    高圧純水スプレーまたはアトマイザ
７２    ブラシ
７３    トップリングシャフト
７４    弾性マット
７５    光学式センサ
８０    ガイドレール
８１    リニアモータ
８５    ロータリコネクタ（スリップリング）
８７    表示装置（ディスプレイ）
１３４    ケーシング
１３６    支持部
１３８，１３９，１４８    凹所
１４０，１４１    ベアリング
１４２，１４３    軸体
１４４    連結部材
１４５    主軸
１４６    駆動端
１５２ａ，１５２ｂ    バランサ
１５３，１５４    板状部材
１５５    空間
１５７    真空吸着孔
２２１    ウエハカセット
２２２    ロードアンロードステージ
２２３    走行機構
２２４，２８０，２８１    搬送ロボット
２２５，２２６，２８２，２８３    洗浄機
２２７，２２８，２２９，２３０    載置台
２３１，２４５，２４６，２９７    シャッター
２６６    ハウジング
２６７，２８４，２８５，２８６，２８７    隔壁
２６８，２６９    ドレッサ
２７０    ウエハステーション
２７７    ロータリトランスポータ
２７８，２７８’    反転機
２７９，２７９’    リフタ
２８０，２８１    搬送ロボット
２９０，２９０’    プッシャー
２９１，２９２，２９３，２９４    有無検知用センサ
２９５，２９６    リンスノズル
Ｗ    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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