(57)【要約】【課題】研磨パッドの表面に形成された溝の深さの変動に起因する問題の発生を防止する。【解決手段】半導体製造装置は、半導体基板を保持可能な研磨ヘッドと、研磨ヘッドに保持された半導体基板に当接される処理面に、溝を有する研磨パッドと、研磨パッドを保持した状態で処理面と交差する方向に沿った軸を回転軸として回転可能なプラテンと、処理面の所定部位の高さ位置を示す計測値を出力する計測部と、計測部の計測値から前記溝の深さを導出する導出部と、を含む。【選択図】図１
2019040918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を保持可能な研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに保持された前記半導体基板に当接される処理面に、溝を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドを保持した状態で前記処理面と交差する方向に沿った軸を回転軸として回転可能なプラテンと、
前記処理面の、前記プラテンの回転軸を中心とする円の周に沿った所定部位の高さ位置を示す計測値を出力する計測部と、
前記計測部の計測値から前記溝の深さを導出する導出部と、
を含む半導体製造装置。
【請求項２】
前記研磨ヘッドと前記計測部とは、前記プラテンの回転軸を中心とする円の同一円周上に配置されている
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記研磨ヘッドに対して、前記プラテンの回転軸を中心とする円の同一円周上に配置され、前記処理面のコンディショニングを行うドレッサを更に含む
請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
気体を噴射する噴射口が前記計測部の近傍に配置された気体噴射ノズルを更に含む
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記噴射口が、前記計測部に対して前記プラテンの回転方向における上流側に配置されている
請求項４に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記計測部は、前記気体噴射ノズルの前記噴射口から噴射された気体によって前記処理面上の残留物が除去された後の前記処理面の計測値を出力する
請求項４または請求項５に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記計測部は、レーザ変位計を含んで構成されている
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記計測部による計測が行われた後に、前記研磨ヘッドに保持された前記半導体基板を前記処理面に当接させて前記半導体基板の研磨処理を行う
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記導出部によって導出された前記溝の深さが、所定の深さ以下である場合に、所定の報知動作を行う報知部を更に含む
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
溝を有する研磨パッドの処理面に研磨材を供給し、前記処理面と交差する方向に沿った軸を回転軸として回転させた状態の前記処理面に、半導体基板を当接させて前記半導体基板を研磨する研磨工程と、
前記処理面に洗浄水を供給して前記処理面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、前記溝の深さを計測する計測工程と、
を含む半導体基板の研磨方法。
【請求項１１】
前記計測工程において、固定設置されたレーザ変位計を用いて、前記処理面を回転させた状態で前記溝の深さを計測する
請求項１０に記載の研磨方法。
【請求項１２】
前記洗浄工程の後、前記処理面に気体を噴射して、前記処理面上の残留物を除去した後に前記溝の深さを計測する
請求項１０または請求項１１に記載の研磨方法。
【請求項１３】
前記処理面のコンディショニングを行う工程を更に含む
請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項１４】
前記計測工程の後に、次に処理対象となる半導体基板に対して前記研磨工程を実施する
請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項１５】
前記計測工程において計測された前記溝の深さが、所定の深さ以下である場合に、所定の報知動作を行う
請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置及び半導体基板の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（半導体基板）のＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）プロセスに用いられるＣＭＰ装置に関する技術として、例えば、以下の技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、上面に研磨パッドが設置される回転可能な研磨テーブルと、半導体ウエハを取り付け、研磨パッドに半導体ウエハを接触させることにより半導体ウエハを研磨するようにした回転可能なポリッシングヘッドと、を含み、研磨パッドに中心から放射状に延びた溝を形成したことを特徴とするＣＭＰ装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、レーザ顕微鏡を用いて研磨パッド表面の画像を取得する工程と、取得した画像内から平均高さより高さの大きな領域のみを選択する工程と、選択された領域のみから表面粗さを算出する工程と、からなることを特徴とする研磨パッドの表面粗さ測定方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０９０７７号公報
【特許文献２】特開２０１５−４１７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の技術によれば、研磨パッドの中心から放射状に延びた溝により、研磨パッドの表面に効率よくスラリーを供給することが可能となる。しかしながら、研磨パッドの表面に形成された溝の深さは、半導体ウエハの処理数の進行に伴って小さくなる。この場合、研磨パッドの表面へのスラリーの供給が不足し、これによって、研磨レートの低下及び半導体ウエハ面内における研磨レートの均一性の低下を招く。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、研磨パッドの表面に形成された溝の深さの変動に起因する問題の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体製造装置は、半導体基板を保持可能な研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに保持された前記半導体基板に当接される処理面に、溝を有する研磨パッドと、前記研磨パッドを保持した状態で前記処理面と交差する方向に沿った軸を回転軸として回転可能なプラテンと、前記処理面の、前記プラテンの回転軸を中心とする円の周に沿った所定部位の高さ位置を示す計測値を出力する計測部と、前記計測部の計測値から前記溝の深さを導出する導出部と、を含む。
【０００９】
本発明に係る半導体基板の研磨方法は、溝を有する研磨パッドの処理面に研磨材を供給し、前記処理面と交差する方向に沿った軸を回転軸として回転させた状態の前記処理面に、半導体基板を当接させて前記半導体基板を研磨する研磨工程と、前記処理面に洗浄水を供給して前記処理面を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程の後に、前記溝の深さを計測する計測工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、研磨パッドの表面に形成された溝の深さの変動に起因する問題の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るＣＭＰ装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＣＭＰ装置の模式的な平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る研磨パッドの平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＣＭＰ装置の制御系の構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＣＭＰ装置の動作シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係るレーザ変位計から出力される計測値の時間推移の一例を示す図である。
【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つつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る半導体製造装置としてのＣＭＰ装置１の構成を示す側面図、図２は、ＣＭＰ装置１の模式的な平面図である。
【００１４】
ＣＭＰ装置１は、プラテン１０、研磨パッド２０、研磨ヘッド３０、ドレッサ４０、レーザ変位計５０、スラリー供給ノズル６０、洗浄水供給ノズル７０（図２参照）、気体噴射ノズル８０（図２参照）を含んで構成されている。
【００１５】
プラテン１０は、研磨パッド２０を支持する定盤ある。プラテン１０の上面は、円形の外形を有する水平な平坦面となっている。プラテン１０の上面には、研磨パッド２０が貼り付けられている。プラテン１０の下面の中央には、プラテン１０の水平な上面と直交する方向に伸びる回転軸１２が設けられている。プラテン１０は、モータ１３によって回転軸１２の軸周りに回転可能である。
【００１６】
研磨パッド２０は、プラテン１０の上面に貼り付けられている。研磨パッド２０の上面は、研磨ヘッド３０に保持された半導体ウエハ２００に対して研磨処理を施す処理面２２である。処理面２２の最表面には凹凸が形成され、半導体ウエハ２００の主面の研磨を促進する。図３は、研磨パッド２０を処理面２２側から眺めた研磨パッド２０の平面図である。図３に示すように、研磨パッド２０の処理面２２には、全域に亘って深さ５００μｍ程度の溝２１が形成されている。研磨パッド２０の処理面２２に溝２１を形成することで、スラリー供給ノズル６０の吐出口６０ａから吐出されるスラリーは、溝２１に流れ込み、研磨パッド２０の処理面２２の全域に行き渡ることが可能となる。研磨パッド２０は、プラテン１０の回転に伴って回転する。研磨パッド２０の材質は、特に限定されるものではないが、一例として発泡ポリウレタンを好適に用いることが可能である。
【００１７】
スラリー供給ノズル６０は、研磨パッド２０の処理面２２に研磨材としてのスラリーを供給するためのノズルであり、研磨パッド２０の上方に配置された吐出口６０ａからスラリーを吐出する。
【００１８】
研磨ヘッド３０は、半導体ウエハ２００を保持する保持部３２を有する。保持部３２は、半導体ウエハ２００の研磨処理中に、半導体ウエハ２００を保持する保持面が、研磨パッド２０の処理面２２と平行となるように制御される。保持部３２の上面の中央には、保持部３２に保持された半導体ウエハ２００の主面と直交する方向に伸びる回転軸３３が設けられている。保持部３２は、半導体ウエハ２００を保持した状態で、モータ３４によって回転軸３３の軸周りに回転可能である。また、保持部３２は、半導体ウエハ２００の主面と直交する方向（上下方向）に昇降可能である。半導体ウエハ２００の研磨処理を行う場合、保持部３２が降下し、半導体ウエハ２００の主面を研磨パッド２０の処理面２２に押し付ける押圧が加えられる。また、研磨ヘッド３０は、図２に示すように、未処理の半導体ウエハ２００をピックアップする場合のピックアップポジションＰ１、半導体ウエハ２００に対して研磨処理を施す場合の処理ポジションＰ２、研磨処理済みの半導体ウエハ２００を排出する場合の排出ポジションＰ３の間で移動可能とされている。
【００１９】
ドレッサ４０は、半導体ウエハの研磨処理数の進行に伴って低下する研磨レートを回復するために、研磨パッド２０の処理面２２を荒らす、いわゆる目立て処理を含むコンディショニングを行う。ドレッサ４０は、研磨パッド２０に当接される表面に、複数のダイヤモンド粒子４２が設けられた円形のプレート４３を有する。プレート４３上面の中央には、プレート４３の主面と直交する方向に伸びる回転軸４４が設けられている。プレート４３は、モータ４５によって回転軸４４の軸周りに回転可能である。また、ドレッサ４０は、図２に示すように、研磨パッド２０のコンディショニングを行う場合の処理ポジションＰ４と、コンディショニングを行わない場合の退避ポジションＰ５との間で移動可能とされている。また、ドレッサ４０は、処理ポジションＰ４に位置している場合、処理ポジションＰ２に位置している場合の研磨ヘッド３０に対して、プラテン１０の回転軸を中心とする円の同一円周上に配置される。ドレッサ４０による研磨パッド２０のコンディショニングは、半導体ウエハの研磨処理と並行して行われてもよいし、半導体ウエハ２００の研磨処理の後に行われてもよい。また、ドレッサ４０による研磨パッド２０のコンディショニングは、例えば、１枚の半導体ウエハの研磨処理が完了する度に実施してもよいし、半導体ウエハの研磨処理数が所定数に達した場合に実施してもよい。
【００２０】
計測部を構成するレーザ変位計５０は、研磨パッド２０の上方であって、処理ポジションＰ２に位置している場合の研磨ヘッド３０に対して、プラテン１０の回転軸を中心とする円の同一円周上に固定設定されている。レーザ変位計５０は、研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置を示す計測値を出力する。レーザ変位計５０による研磨パッド２０の処理面の高さ位置の計測は、プラテン１０及び研磨パッド２０が回転軸１２の軸回りに回転している状態で行われる。従って、研磨パッド２０の処理面２２の、プラテン１０の回転軸を中心とする円の円周上における各部位の高さ位置が計測される。レーザ変位計５０は、研磨パッド２０の処理面２２にレーザ光を照射し、処理面２２で反射した反射光を受光することで処理面２２の高さ位置の計測値を出力する。なお、研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置を計測する手段として、レーザ変位計等の光学式変位センサの他、リニア近接センサまたは超音波変位センサ等の他の方式の変位センサを用いることも可能である。
【００２１】
洗浄水供給ノズル７０（図２参照）は、研磨パッド２０の処理面２２に洗浄水を供給するためのノズルであり、研磨パッド２０の上方に配置された吐出口から洗浄水を吐出する。洗浄水供給ノズル７０から供給される洗浄水によって、研磨パッド２０の処理面２２に残留する使用済みのスラリーおよび研磨処理によって生成された副生成物が洗浄される。洗浄水として純水を用いることが可能である。研磨パッド２０の洗浄処理は、例えば、１枚の半導体ウエハの研磨処理が完了する度に実施してもよいし、半導体ウエハの研磨処理数が所定数に達した場合に実施してもよい。
【００２２】
気体噴射ノズル８０（図２参照）は、研磨パッド２０の処理面２２に窒素（Ｎ２）ガス等の気体を噴射するためのノズルである。気体噴射ノズル８０の噴射口は、レーザ変位計５０の近傍であって、レーザ変位計５０に対してプラテン１０の回転方向における上流側に配置されている。研磨パッド２０の処理面２２に残留するスラリー及び洗浄水は、気体噴射ノズル８０の噴射口から噴射される気体によって除去される。
【００２３】
図４は、ＣＭＰ装置１の制御系の構成の一例を示す図である。図４に示すように、ＣＭＰ装置１は、プラテン駆動部１１、研磨ヘッド駆動部３１、ドレッサ駆動部４１、スラリー供給部６１、洗浄水供給部７１、気体供給部８１、レーザ変位計５０、報知部９０及び制御部１００を備える。
【００２４】
プラテン駆動部１１は、モータ１３を含んで構成され、制御部１００の制御の下、プラテン１０の回転駆動を行う。
【００２５】
研磨ヘッド駆動部３１は、モータ３４を含んで構成され、制御部１００の制御の下、研磨ヘッド３０を構成する保持部３２を回転させ、また、研磨ヘッド３０をピックアップポジションＰ１、処理ポジションＰ２または排出ポジションＰ３に移動させる。また、研磨ヘッド駆動部３１は、制御部１００の制御の下、研磨ヘッド３０を上下方向に昇降させ、保持部３２に保持された半導体ウエハ２００を研磨パッド２０の処理面２２に押し付ける。
【００２６】
ドレッサ駆動部４１は、モータ４５を含んで構成され、制御部１００の制御の下、ドレッサ４０を構成するプレート４３を回転させ、また、ドレッサ４０を処理ポジションＰ４または退避ポジションＰ５に移動させる。
【００２７】
スラリー供給部６１は、スラリーを貯留するタンク（図示せず）に配管（図示せず）を介して接続されたポンプ（図示せず）を含んで構成され、制御部１００の制御の下、スラリー供給ノズル６０を介して研磨パッド２０の処理面２２にスラリーを供給する。
【００２８】
洗浄水供給部７１は、洗浄水を貯留するタンク（図示せず）に配管（図示せず）を介して接続されたポンプ（図示せず）を含んで構成され、制御部１００の制御の下、洗浄水供給ノズル７０を介して研磨パッド２０の処理面２２に洗浄水を供給する。
【００２９】
気体供給部８１は、コンプレッサ（図示せず）を含んで構成され、制御部１００の制御の下、気体噴射ノズル８０を介して研磨パッド２０の処理面２２に窒素（Ｎ２）ガス等の気体を噴射する。
【００３０】
レーザ変位計５０は、制御部１００の制御の下、研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測を行い、計測値を出力する。
【００３１】
報知部９０は、スピーカ、ランプ、液晶ディスプレイ等の表示パネルの少なくなくとも１つを含んで構成され、制御部１００の制御の下、研磨パッド２０の処理面２２に形成された溝２１の深さが、所定の深さ以下になったことを報知する。
【００３２】
制御部１００は、プラテン駆動部１１、研磨ヘッド駆動部３１、ドレッサ駆動部４１、スラリー供給部６１、洗浄水供給部７１、気体供給部８１、レーザ変位計５０及び報知部９０を統括的に制御する。
【００３３】
図５は、制御部１００のハードウェア構成を示すブロック図である。制御部１００は、バス１５０を介して相互に接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、インターフェース１４０を含むコンピュータによって構成されている。ＣＰＵ１１０は、補助記憶装置１３０に格納されたシーケンスプログラム１３１を実行する。主記憶装置１２０は、実行中のプログラムやデータを一時的に格納するための記憶領域を有し、例えば、ＲＡＭ(Random Access Memory)によって構成されている。補助記憶装置１３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置であり、補助記憶装置１３０にはシーケンスプログラム１３１が格納されている。インターフェース１４０は、ＣＰＵ１１０が、プラテン駆動部１１、研磨ヘッド駆動部３１、ドレッサ駆動部４１、スラリー供給部６１、洗浄水供給部７１、気体供給部８１、レーザ変位計５０及び報知部９０の各々と通信するためのインターフェースである。
【００３４】
図６は、ＣＰＵ１１０がシーケンスプログラム１３１を実行することによって実現されるＣＭＰ装置１の動作シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【００３５】
ステップＳ１において、制御部１００はプラテン駆動部１１に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、プラテン駆動部１１は、プラテン１０を回転軸１２の軸回りに回転させる。研磨パッド２０は、プラテン１０の回転に伴って回転する。
【００３６】
ステップＳ２において、制御部１００は気体供給部８１に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、気体供給部８１は、気体噴射ノズル８０の噴射口から窒素（Ｎ２）ガス等の気体を噴射させる。研磨パッド２０の処理面２２に残留する残留物としてのスラリー及び洗浄水は、気体噴射ノズル８０の噴射口から噴射される気体によって除去される。気体噴射ノズル８０からの気体噴射は、プラテン１０を回転させた状態で行われる。
【００３７】
ステップＳ３において、制御部１００はレーザ変位計５０に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、レーザ変位計５０は、研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測を行い、計測値を出力する。レーザ変位計５０による計測は、プラテン１０を回転させた状態で行われる。従って、研磨パッド２０の処理面２２の、プラテン１０の回転軸１２を中心とする円の円周上の各部位について計測値が得られる。レーザ変位計５０から出力される計測値は、制御部１００に送信される。
【００３８】
図７は、レーザ変位計５０から出力される計測値の時間推移の一例を示す図である。上記したように、レーザ変位計５０による計測は、プラテン１０を回転させた状態で行われるので、レーザ変位計５０から出力される計測値の時間推移は、図７に示されるように周期的となる。図７において、１００μｍのラインが、研磨パッド２０の基準面の高さ位置である。図７に示す周期的に現れる−４００μｍ程度の計測値は、研磨パッド２０の処理面２２に形成された溝２１に対応している。このように、プラテン１０を回転させた状態で、固定設置されたレーザ変位計５０によって研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測を行うことで、処理面２２に形成された溝２１の深さを計測することが可能である。
【００３９】
ここで、研磨パッド２０の処理面２２に、スラリーまたは洗浄水が残留している状態で、レーザ変位計５０によって研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測を行うと、処理面２２に残留するスラリーまたは洗浄水によってレーザ変位計５０による計測が阻害され、計測精度が低下するおそれがある。本実施形態に係るＣＭＰ装置１の動作シーケンスによれば、レーザ変位計５０による計測を行う前に、気体噴射ノズル８０の噴射口から気体を噴射して研磨パッド２０の処理面２２上に残留する残留物を除去するので、レーザ変位計５０による計測が残留物によって阻害されることはなく、研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測精度を高めることが可能となる。さらに、気体噴射ノズル８０の噴射口が、レーザ変位計５０の近傍であって、レーザ変位計５０に対してプラテン１０の回転方向における上流側に配置されているので、残留物を除去した直後の処理面２２について計測を行うことができ、処理面２２の高さ位置の計測精度を更に高めることができる。
【００４０】
ステップＳ４において、制御部１００は、レーザ変位計５０から受信した計測値をサンプリングしてデジタル値に変換し、各デジタル値について解析を行うことで、研磨パッド２０の処理面２２に形成された溝２１の深さｄを導出する。例えば、制御部１００は、レーザ変位計５０から出力された計測値をサンプリングすることよって取得した全てのデジタル値の平均値Ｘを算出し、この平均値Ｘとの差分が所定値以上となる各デジタル値の平均値Ｙを、溝２１の深さｄとして導出してもよい。
【００４１】
ステップＳ５において、制御部１００は、ステップＳ４において導出した溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下であるか否かを判定する。半導体ウエハの研磨処理及び研磨パッド２０のコンディショニングの処理回数の進行に伴って、研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置が後退し、溝２１の深さｄは小さくなる。溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下となると、研磨レートの低下及び半導体ウエハ面内における研磨レートの均一性の低下が顕著となる。制御部１００は、ステップＳ４において導出した溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下であると判定した場合、処理をステップＳ６に移行し、下限値ｄｍｉｎ以下ではないと判定した場合、処理をステップＳ７に移行する。
【００４２】
ステップＳ６において、制御部１００は、報知部９０に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、報知部９０は、研磨パッド２０の処理面２２に形成された溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下であることを報知する報知動作を行う。例えば、報知部９０がスピーカを含んで構成されている場合、該スピーカから警告音を発することで、溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下であることを報知してもよい。また、報知部９０がランプを含んで構成されている場合、該ランプを点灯または点滅させることで、溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下であることを報知してもよい。また、報知部９０が液晶ディスプレイ等の表示パネルを含んで構成されている場合、該表示パネルに所定の表示を行うことで、溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下であることを報知してもよい。制御部１００は、報知動作を行った後、半導体ウエハの研磨処理を実施することなく本ルーチンを終了させる。なお、報知動作を行った後、ステップＳ７に移行してもよい。
【００４３】
ステップＳ７において、制御部１００は、スラリー供給部６１に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、スラリー供給部６１は、スラリー供給ノズル６０の吐出口６０ａからスラリーを吐出させる。スラリー供給ノズル６０の吐出口６０ａから吐出されたスラリーは、研磨パッド２０の処理面２２に形成された溝２１を通って、処理面２２の全域に行き渡る。研磨パッド２０の処理面２２へのスラリーの供給は、プラテン１０を回転させた状態で行われてもよい。
【００４４】
ステップＳ８において、制御部１００は、研磨ヘッド駆動部３１に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、研磨ヘッド駆動部３１は、研磨ヘッド３０をピックアップポジションＰ１に移動させ、保持部３２に半導体ウエハ２００をピックアップさせた後、研磨ヘッド３０を処理ポジションＰ２に移動させる。その後、研磨ヘッド駆動部３１は、半導体ウエハ２００を保持している保持部３２を、回転軸３３の軸回りに回転させるとともに降下させ、半導体ウエハ２００の主面を研磨パッド２０の処理面２２に押し付ける押圧を加える。このとき、プラテン１０は、回転軸１２の軸回りに回転している。これにより、半導体ウエハ２００に対して研磨処理が施される。研磨ヘッド駆動部３１は、当該半導体ウエハ２００について研磨処理が完了すると、保持部３２の回転を停止させ、研磨ヘッド３０を排出ポジションＰ３に移動させ、研磨処理が完了した半導体ウエハ２００を、排出ポジションＰ３に配置されたケースまたはラックに収納する。
【００４５】
ステップＳ９において、制御部１００は、ドレッサ駆動部４１に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、ドレッサ駆動部４１は、ドレッサ４０を退避ポジションＰ５から処理ポジションＰ４に移動させ、ダイヤモンド粒子が設けられたプレート４３を、研磨パッド２０の処理面２２に当接させながら回転させることにより、研磨パッド２０の処理面２２のコンディショニングを行う。なお、研磨パッド２０のコンディショニングは、半導体ウエハの研磨処理と並行して行われてもよい。また、研磨パッド２０のコンディショニングは、例えば、半導体ウエハの研磨処理数が所定数に達した場合に実施されてもよい。換言すれば、半導体ウエハの研磨処理数が所定数に達する前は、ステップＳ９の処理をスキップしてもよい。ドレッサ駆動部４１は、研磨パッド２０のコンディショニングが完了すると、ドレッサ４０を退避ポジションＰ５に移動させる。
【００４６】
ステップＳ１０において、制御部１００は、洗浄水供給部７１に制御信号を供給する。この制御信号に基づいて、洗浄水供給部７１は、洗浄水供給ノズル７０の吐出口から洗浄水を吐出させる。洗浄水供給ノズル７０から供給される洗浄水によって、研磨パッド２０の処理面２２に残留する使用済みのスラリーおよび研磨処理によって生成された副生成物が洗浄される。この洗浄処理は、プラテン１０を回転させた状態で行われてもよい。なお、研磨パッド２０の洗浄は、半導体ウエハの研磨処理数が所定数に達した場合に実施されてもよい。換言すれば、半導体ウエハの研磨処理数が所定数に達する前は、ステップＳ１０の処理をスキップしてもよい。
【００４７】
ステップＳ１２において、制御部１００は、研磨処理対象の全ての半導体ウエハについて研磨処理が終了したか否かを判定する。制御部１００は、研磨処理対象の全ての半導体ウエハについて研磨処理が終了したと判定した場合、本ルーチンを終了させる。一方、制御部１００は、研磨処理対象の全ての半導体ウエハについて研磨処理が終了していないと判定した場合、処理をステップＳ１に戻す。
【００４８】
以上のように、本実施形態にＣＭＰ装置１によれば、レーザ変位計５０が研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測値を出力し、制御部１００が、該計測値から研磨パッド２０の処理面２２に形成された溝２１の深さｄを導出する。従って、溝２１の深さｄが所定の深さ以下となった場合に、研磨パッド２０のメンテナンスまたは交換等の措置を講じることが可能となるので、研磨レートの低下及び半導体ウエハ面内における研磨レートの均一性の低下といった、溝２１の深さの変動に起因する問題の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００４９】
また、制御部１００によって導出された溝２１の深さｄが、下限値ｄｍｉｎ以下である場合に、報知部９０が所定の報知動作を行うので、研磨パッド２０のメンテナンスまたは交換等の措置を講じることが必要となった場合に、その措置を講じるタイミングを逸することを防止することができる。
【００５０】
また、レーザ変位計５０は、研磨パッド２０の上方であって、処理ポジションＰ２に位置している場合の研磨ヘッド３０に対して、プラテン１０の回転軸を中心とする円の同一円周上に固定設置されている。これにより、研磨パッド２０の処理面２２の、半導体ウエハ２００が当接される部位（すなわち最も消耗が激しい部位）について計測値を得ることが可能となる。
【００５１】
また、研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測を行う前に、気体噴射ノズル８０の噴射口から気体が噴射され、研磨パッド２０の処理面２２に残留するスラリーまたは洗浄水等の残留物が除去されるので、レーザ変位計５０による研磨パッド２０の処理面２２の高さ位置の計測精度を高めることが可能となる。さらに、気体噴射ノズル８０の噴射口が、レーザ変位計５０の近傍であって、レーザ変位計５０に対してプラテン１０の回転方向における上流側に配置されている。これにより、残留物を除去した直後の処理面２２についてレーザ変位計５０による高さ位置の計測を行うことができ、計測精度の更なる向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  ＣＭＰ装置
１０  プラテン
１１  プラテン駆動部
２０  研磨パッド
２１  溝
２２  処理面
３０  研磨ヘッド
３１  研磨ヘッド駆動部
４０  ドレッサ
４１  ドレッサ駆動部
５０  レーザ変位計
６０  スラリー供給ノズル
６１  スラリー供給部
７０  洗浄水供給ノズル
７１  洗浄水供給部
８０  気体噴射ノズル
８１  気体供給部
９０  報知部
１００  制御部
１１０  ＣＰＵ
１２０  主記憶装置
１３０  補助記憶装置
１３１  シーケンスプログラム
１４０  インターフェース
【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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