(57)【要約】【課題】研磨パッド配置時のクリアランスを確保しつつ、透明窓への水分の浸入を抑制する。【解決手段】ウェハＷの研磨中に、開口部１５に向けて乾燥気体をノズル１３から噴出させ、開口部１５に浸入した水分を乾燥させながら、レーザ光をウェハＷに入射させ、ウェハＷから反射されたレーザ光を受光部１１で受光することにより、終点検出部１２にて終点検出を行う。【選択図】      図１
2005033012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、
前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、
前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、
前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、
前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、
前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、
前記開口部に気体を噴出する気体噴出手段とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、
前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、
前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、
前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、
前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、
前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、
前記開口部の周囲に配置された高分子吸収体とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、
前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、
前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、
前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、
前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、
前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、
前記開口部の側壁に塗布されたシール材とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、
前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、
前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、
前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、
前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、
前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、
前記開口部内に充填された透明部材とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、
前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、
前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、
前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、
前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、
前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、
前記開口部内を加熱する発熱体とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
レーザ光を透過させるために研磨パッドに設けられた開口部内を乾燥させながら、半導体ウェハの研磨を行うステップと、
前記半導体ウェハからの前記レーザ光の反射結果に基づいて終点検出を行うステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
レーザ光を透過させるために研磨パッドに設けられた開口部内に侵入した水分を吸収しながら、半導体ウェハの研磨を行うステップと、
前記半導体ウェハからの前記レーザ光の反射結果に基づいて終点検出を行うステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
研磨パッドに浸透した水分がレーザ光を透過させるために前記研磨パッドに設けられた開口部内に浸入することを阻止しながら、半導体ウェハの研磨を行うステップと、
前記半導体ウェハからの前記レーザ光の反射結果に基づいて終点検出を行うステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の研磨装置では、研磨パッドに透明窓を設け、その透明窓を介してウェハからの反射光を検出することにより、ＣＭＰの終点検出を行う方法がある。ここで、研磨パッドにスラリーが浸透し、研磨パッドに設けられた透明窓に水分が浸入すると、終点検出の誤動作を引き起こすことがある。このため、例えば、特許文献１には、下地層の周側面に防水層を設けることにより、研磨パッドの下地層にスラリーが浸透することを防止する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３６０９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研磨パッドの下地層にスラリーが浸透することを防止するためには、下地層の周側面全体を防水層で完全に塞ぐ必要があり、研磨パッド配置時のクリアランスが劣化するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、研磨パッド配置時のクリアランスを確保しつつ、透明窓への水分の浸入を抑制することが可能な研磨装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、前記開口部に気体を噴出する気体噴出手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これにより、開口部に気体を噴出させることで、開口部に浸入した水分を乾燥させることができ、研磨パッド内に浸透した水分が開口部に浸入した場合においても、開口部に浸入した水分を除去することができる。このため、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッドの寿命を向上させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、前記開口部の周囲に配置された高分子吸収体とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、開口部の周囲に高分子吸収体を配置することで、開口部に浸入した水分を吸収させることができ、研磨パッド内に浸透した水分が開口部に浸入した場合においても、開口部に浸入した水分を除去することができる。このため、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッドの寿命を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、前記開口部の側壁に塗布されたシール材とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、開口部の側壁にシール材を塗布することで、研磨パッド内に水分が浸透した場合においても、研磨パッド内に浸透した水分が開口部内に浸入することを阻止することができる。このため、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッドの寿命を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、前記開口部内に充填された透明部材とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、開口部内に透明部材を充填することで、研磨パッド内に水分が浸透した場合においても、研磨パッド内に浸透した水分が開口部内に浸入することを阻止することができる。このため、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッドの寿命を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に貼り付けられ、硬さの異なる層が積層された研磨パッドと、前記研磨パッドの上層部に設けられた透明窓と、前記透明窓の配置位置に対応して配置され、前記研磨パッドの下層部に設けられた開口部と、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドと、前記透明窓にレーザ光を出射する発光部と、前記レーザ光が反射された反射光を受光する受光部と、前記受光部による前記反射光の受光結果に基づいて終点検出を行う終点検出手段と、前記開口部内を加熱する発熱体とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、開口部内を加熱することで、開口部に浸入した水分を蒸発させることができ、研磨パッド内に浸透した水分が開口部に浸入した場合においても、開口部に浸入した水分を除去することができる。このため、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッドの寿命を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、レーザ光を透過させるために研磨パッドに設けられた開口部内を乾燥させながら、半導体ウェハの研磨を行うステップと、前記半導体ウェハからの前記レーザ光の反射結果に基づいて終点検出を行うステップとを備えることを特徴とする。
これにより、研磨パッド内に浸透した水分が開口部に浸入した場合においても、開口部に浸入した水分を除去することができ、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、レーザ光を透過させるために研磨パッドに設けられた開口部内に侵入した水分を吸収しながら、半導体ウェハの研磨を行うステップと、前記半導体ウェハからの前記レーザ光の反射結果に基づいて終点検出を行うステップとを備えることを特徴とする。
これにより、研磨パッド内に浸透した水分が開口部に浸入した場合においても、開口部に浸入した水分を吸収させることができ、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、研磨パッドに浸透した水分がレーザ光を透過させるために前記研磨パッドに設けられた開口部内に浸入することを阻止しながら、半導体ウェハの研磨を行うステップと、前記半導体ウェハからの前記レーザ光の反射結果に基づいて終点検出を行うステップとを備えることを特徴とする。
【００１８】
これにより、研磨パッド内に水分が浸透した場合においても、研磨パッド内に浸透した水分が開口部内に浸入することを阻止することができ、研磨パッド内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す断面図、図１（ｂ）は、研磨パッド２の透明窓１４の部分を拡大して示す平面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【００２０】
図１において、研磨テーブル（プラテンとも言う。）１は回転軸３に結合され、回転軸３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル１上には研磨パッド（研磨クロスとも言う。）２が貼り付けられている。ここで、研磨パッド２は、硬さの異なる層を含む積層構造とすることができ、例えば、接着層２ｃを介し軟質層２ａ上に硬質層２ｂを積層することができる。
【００２１】
また、研磨パッド２が貼り付けられた研磨テーブル１上には、ウェハＷの周囲をガイドするリテナーリング４が設けられるとともに、ウェハＷおよびリテナーリング４を研磨パッド２上に押さえ付ける研磨ヘッド５が設けられている。また、研磨ヘッド５とウェハＷとの間には、ウェハＷの押圧を調整するメンブレン７が挿入されている。なお、メンブレン７は、例えば、ゴムなどで構成することができる。また、研磨対象となるウェハＷとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、多結晶シリコンなどの配線層、シリコン酸化膜やシリコン窒素膜などの絶縁層などが形成された半導体ウェハやガラスウェハなどを挙げることができる。
【００２２】
そして、研磨ヘッド５は、スピンドル６に結合され、ウェハＷおよびリテナーリング４を研磨パッド２上に押さえ付けながら、スピンドル６の回りを回転できるように構成されている。また、研磨テーブル１の上方には、研磨剤スラリ９を研磨パッド２上に吐出させるノズル８が設けられている。
なお、研磨剤スラリー８としては、シリコン酸化膜などの層間絶縁膜のＣＭＰを行う場合、例えば、フュームドシリカ系スラリーまたはセリア系スラリーを用いることができ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌなどの配線用メタルのＣＭＰを行う場合、例えば、アルミナ系スラリーに酸化剤を混入させたものを用いることができる。
【００２３】
また、研磨テーブル１下には、レーザ光をウェハＷに向けて出射する発光部１０およびウェハＷから反射されたレーザ光を受光する受光部１１が設けられるとともに、受光部１１によるレーザ光の受光結果に基づいてウェハＷの研磨時の終点を検出する終点検出部１２が設けられている。なお、終点検出部１２における終点検出方法としては、例えば、赤外線干渉終点検出法（ｅｎｄ  ｐｏｉｎｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｙ）を用いることができる。
【００２４】
また、研磨テーブル１には、レーザ光を通過させる開口部１６が設けられるとともに、研磨パッド２の軟質層２ａにはレーザ光を通過させる開口部１５が設けられ、研磨パッド２の硬質層２ｂにはレーザ光を透過させる透明窓１４が設けられている。また、研磨テーブル１下には、研磨パッド２の軟質層２ａに設けられた開口部１５に乾燥気体を噴射するノズル１３が配置されている。なお、乾燥気体としては、例えば、乾燥空気または乾燥窒素などを用いることができる。
【００２５】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル１上に研磨パッド２を貼り付け、研磨パッド２上に研磨剤スラリ９を吐出させる。そして、研磨ヘッド５により、リテナーリング４およびウェハＷを研磨パッド２上に押さえ付け、ウェハＷの周囲をリテナーリング４でガイドしながら、研磨テーブル１および研磨ヘッド５を回転させる。
【００２６】
ここで、研磨パッド２に硬質層２ｂを設けることにより、段差の解消性を向上させて、研磨時の平坦性を向上させることが可能となるとともに、研磨パッド２に軟質層２ａを設けることにより、ウェハＷ全体の反りを吸収させることを可能として、研磨時の面内均一性を向上させることができる。
そして、ウェハＷの研磨中に、発光部１０から出射されたレーザ光を開口部１５、１６および透明窓１４を介してウェハＷに入射させる。そして、ウェハＷから反射されたレーザ光を受光部１１で受光し、終点検出部１２にて終点検出を行う。ここで、研磨パッド２上に研磨剤スラリ９を吐出させると、研磨剤スラリ９の水分などが研磨パッド２内に浸透し、研磨パッド２内に浸透した水分が開口部１５に浸入する。このため、レーザ光をウェハＷに入射させる場合、開口部１５に向けて乾燥気体をノズル１３から噴出させ、開口部１５に浸入した水分を乾燥させる。そして、終点検出部１２にて終点が検出されると、研磨テーブル１および研磨ヘッド５の回転を停止させ、ウェハＷの研磨を終了させる。
【００２７】
これにより、研磨パッド２内に浸透した水分が開口部１５に浸入した場合においても、開口部１５に浸入した水分を除去することができる。このため、研磨パッド２内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド２配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッド２の寿命を向上させることが可能となる。
【００２８】
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す断面図、図２（ｂ）は、研磨パッド２２の透明窓３４の部分を拡大して示す平面図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
図２において、研磨テーブル２１は回転軸２３に結合され、回転軸２３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル２１上には研磨パッド２２が貼り付けられている。ここで、研磨パッド２２は、硬さの異なる層を含む積層構造とすることができ、例えば、接着層２２ｃを介し軟質層２２ａ上に硬質層２２ｂを積層することができる。
【００２９】
また、研磨パッド２２が貼り付けられた研磨テーブル２１上には、ウェハＷの周囲をガイドするリテナーリング２４が設けられるとともに、ウェハＷおよびリテナーリング２４を研磨パッド２２上に押さえ付ける研磨ヘッド２５が設けられている。また、研磨ヘッド２５とウェハＷとの間には、ウェハＷの押圧を調整するメンブレン２７が挿入されている。
【００３０】
そして、研磨ヘッド２５は、スピンドル２６に結合され、ウェハＷおよびリテナーリング２４を研磨パッド２２上に押さえ付けながら、スピンドル２６の回りを回転できるように構成されている。また、研磨テーブル２１の上方には、研磨剤スラリ２９を研磨パッド２２上に吐出させるノズル２８が設けられている。
また、研磨テーブル２１下には、レーザ光をウェハＷに向けて出射する発光部３０およびウェハＷから反射されたレーザ光を受光する受光部３１が設けられるとともに、受光部３１によるレーザ光の受光結果に基づいてウェハＷの研磨時の終点を検出する終点検出部３２が設けられている。
【００３１】
また、研磨テーブル２１には、レーザ光を通過させる開口部３６が設けられるとともに、研磨パッド２２の軟質層２２ａにはレーザ光を通過させる開口部３５が設けられ、研磨パッド２２の硬質層２２ｂにはレーザ光を透過させる透明窓３４が設けられている。
また、開口部３５の周囲には、水分を吸収するための高分子吸収体（吸水性ポリマー）３３が配置されている。ここで、開口部３５の周囲に高分子吸収体３３を配置する場合、高分子吸収体３３の水分吸収による膨張時にレーザ光の通過を妨げないような位置に配置することが好ましい。また、高分子吸収体３３の水分吸収による膨張時に軟質層２２ａの厚みを超えないように、高分子吸収体３３の厚みを設定することが好ましい。
【００３２】
なお、高分子吸収体３３は、自重の数１００〜１０００倍もの水を吸収でき、高分子吸収体３３としては、例えば、デンプン−ポリアクリロニトリル加水分解物、デンプン−ポリアクリル酸塩架橋物、カルボキシルメチルセルロース系、酢酸ビニル−アクリル酸メチル共重合体のケン化物、またはポリアクリル酸ソーダ架橋物などを用いることができる。
【００３３】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル２１上に研磨パッド２２を貼り付け、研磨パッド２２上に研磨剤スラリ２９を吐出させる。そして、研磨ヘッド２５により、リテナーリング２４およびウェハＷを研磨パッド２２上に押さえ付け、ウェハＷの周囲をリテナーリング２４でガイドしながら、研磨テーブル２１および研磨ヘッド２５を回転させる。
【００３４】
そして、ウェハＷの研磨中に、発光部３０から出射されたレーザ光を開口部３５、３６および透明窓３４を介してウェハＷに入射させる。そして、ウェハＷから反射されたレーザ光を受光部３１で受光し、終点検出部３２にて終点検出を行う。ここで、研磨パッド２２上に研磨剤スラリ２９を吐出させると、研磨剤スラリ２９の水分などが研磨パッド２２内に浸透し、研磨パッド２２内に浸透した水分が開口部３５に浸入する。そして、開口部３５に浸入した水分は、開口部３５の周囲に配置された高分子吸収体３３で吸収される。そして、終点検出部３２にて終点が検出されると、研磨テーブル２１および研磨ヘッド２５の回転を停止させ、ウェハＷの研磨を終了させる。
【００３５】
これにより、研磨パッド２１内に浸透した水分が開口部３５に浸入した場合においても、開口部３５に浸入した水分を除去することができる。このため、研磨パッド２１内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド２１配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッド２１の寿命を向上させることが可能となる。
【００３６】
図３（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す断面図、図３（ｂ）は、研磨パッド４２の透明窓５４の部分を拡大して示す平面図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。
図３において、研磨テーブル４１は回転軸４３に結合され、回転軸４３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル４１上には研磨パッド４２が貼り付けられている。ここで、研磨パッド４２は、硬さの異なる層を含む積層構造とすることができ、例えば、接着層４２ｃを介し軟質層４２ａ上に硬質層４２ｂを積層することができる。
【００３７】
また、研磨パッド４２が貼り付けられた研磨テーブル４１上には、ウェハＷの周囲をガイドするリテナーリング４４が設けられるとともに、ウェハＷおよびリテナーリング４４を研磨パッド４２上に押さえ付ける研磨ヘッド４５が設けられている。また、研磨ヘッド４５とウェハＷとの間には、ウェハＷの押圧を調整するメンブレン４７が挿入されている。
【００３８】
そして、研磨ヘッド４５は、スピンドル４６に結合され、ウェハＷおよびリテナーリング４４を研磨パッド４２上に押さえ付けながら、スピンドル４６の回りを回転できるように構成されている。また、研磨テーブル４１の上方には、研磨剤スラリ４９を研磨パッド４２上に吐出させるノズル４８が設けられている。
また、研磨テーブル４１下には、レーザ光をウェハＷに向けて出射する発光部５０およびウェハＷから反射されたレーザ光を受光する受光部５１が設けられるとともに、受光部５１によるレーザ光の受光結果に基づいてウェハＷの研磨時の終点を検出する終点検出部５２が設けられている。
【００３９】
また、研磨テーブル４１には、レーザ光を通過させる開口部５６が設けられるとともに、研磨パッド４２の軟質層４２ａにはレーザ光を通過させる開口部５５が設けられ、研磨パッド４２の硬質層４２ｂにはレーザ光を透過させる透明窓５４が設けられている。また、開口部５５の側壁には、研磨パッド４２に浸透した水分が開口部５５に染み出すことを防止するためのシール材５３が塗布されている。なお、シール材５３としては、例えば、シリコーン系シーリング剤などを用いることができる。
【００４０】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル４１上に研磨パッド４２を貼り付け、研磨パッド４２上に研磨剤スラリ４９を吐出させる。そして、研磨ヘッド４５により、リテナーリング４４およびウェハＷを研磨パッド４２上に押さえ付け、ウェハＷの周囲をリテナーリング４４でガイドしながら、研磨テーブル４１および研磨ヘッド４５を回転させる。ここで、研磨パッド４２上に研磨剤スラリ４９を吐出させると、研磨剤スラリ４９の水分などが研磨パッド４２内に浸透する。
【００４１】
そして、ウェハＷの研磨中に、発光部５０から出射されたレーザ光を開口部５５、５６および透明窓５４を介してウェハＷに入射させる。そして、ウェハＷから反射されたレーザ光を受光部５１で受光し、終点検出部５２にて終点検出を行う。そして、終点検出部５２にて終点が検出されると、研磨テーブル４１および研磨ヘッド４５の回転を停止させ、ウェハＷの研磨を終了させる。
【００４２】
ここで、開口部５５の側壁にはシール材５３が塗布されているので、研磨パッド４２内に水分が浸透した場合においても、研磨パッド４２内に浸透した水分が開口部５５内に浸入することを阻止することができる。このため、研磨パッド４２内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド４２配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッド４２の寿命を向上させることが可能となる。
【００４３】
図４（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す断面図、図４（ｂ）は、研磨パッド６２の透明窓７４の部分を拡大して示す平面図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。
図４において、研磨テーブル６１は回転軸６３に結合され、回転軸６３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル６１上には研磨パッド６２が貼り付けられている。ここで、研磨パッド６２は、硬さの異なる層を含む積層構造とすることができ、例えば、接着層６２ｃを介し軟質層６２ａ上に硬質層６２ｂを積層することができる。
【００４４】
また、研磨パッド６２が貼り付けられた研磨テーブル６１上には、ウェハＷの周囲をガイドするリテナーリング６４が設けられるとともに、ウェハＷおよびリテナーリング６４を研磨パッド６２上に押さえ付ける研磨ヘッド６５が設けられている。また、研磨ヘッド６５とウェハＷとの間には、ウェハＷの押圧を調整するメンブレン６７が挿入されている。
【００４５】
そして、研磨ヘッド６５は、スピンドル６６に結合され、ウェハＷおよびリテナーリング６４を研磨パッド６２上に押さえ付けながら、スピンドル６６の回りを回転できるように構成されている。また、研磨テーブル６１の上方には、研磨剤スラリ６９を研磨パッド６２上に吐出させるノズル６８が設けられている。
また、研磨テーブル６１下には、レーザ光をウェハＷに向けて出射する発光部７０およびウェハＷから反射されたレーザ光を受光する受光部７１が設けられるとともに、受光部７１によるレーザ光の受光結果に基づいてウェハＷの研磨時の終点を検出する終点検出部７２が設けられている。
【００４６】
また、研磨テーブル６１には、レーザ光を通過させる開口部７６が設けられるとともに、研磨パッド６２の軟質層６２ａにはレーザ光を通過させる開口部７５が設けられ、研磨パッド６２の硬質層６２ｂにはレーザ光を透過させる透明窓７４が設けられている。
また、開口部７５内には、研磨パッド６２に浸透した水分が開口部７５に染み出すことを防止するための透明部材７３が充填されている。なお、透明部材７３としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポロエーテルサルホン、ポリスチレン、ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンなどの透明樹脂を用いることができる。
【００４７】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル６１上に研磨パッド６２を貼り付け、研磨パッド６２上に研磨剤スラリ６９を吐出させる。そして、研磨ヘッド６５により、リテナーリング６４およびウェハＷを研磨パッド６２上に押さえ付け、ウェハＷの周囲をリテナーリング６４でガイドしながら、研磨テーブル６１および研磨ヘッド６５を回転させる。ここで、研磨パッド６２上に研磨剤スラリ６９を吐出させると、研磨剤スラリ６９の水分などが研磨パッド６２内に浸透する。
【００４８】
そして、ウェハＷの研磨中に、発光部７０から出射されたレーザ光を開口部７６、透明部材７３および透明窓７４を介してウェハＷに入射させる。そして、ウェハＷから反射されたレーザ光を受光部７１で受光し、終点検出部７２にて終点検出を行う。そして、終点検出部７２にて終点が検出されると、研磨テーブル６１および研磨ヘッド６５の回転を停止させ、ウェハＷの研磨を終了させる。
【００４９】
ここで、開口部７５内には透明部材７３が充填されているので、研磨パッド６２内に水分が浸透した場合においても、研磨パッド６２内に浸透した水分が開口部７５内に浸入することを阻止することができる。このため、研磨パッド６２内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド６２配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッド６２の寿命を向上させることが可能となる。
【００５０】
図５（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す断面図、図５（ｂ）は、研磨パッド８２の透明窓９４の部分を拡大して示す平面図、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＥ−Ｅ線で切断した断面図である。
図５において、研磨テーブル８１は回転軸８３に結合され、回転軸８３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル８１上には研磨パッド８２が貼り付けられている。ここで、研磨パッド８２は、硬さの異なる層を含む積層構造とすることができ、例えば、接着層８２ｃを介し軟質層８２ａ上に硬質層８２ｂを積層することができる。
【００５１】
また、研磨パッド８２が貼り付けられた研磨テーブル８１上には、ウェハＷの周囲をガイドするリテナーリング８４が設けられるとともに、ウェハＷおよびリテナーリング８４を研磨パッド８２上に押さえ付ける研磨ヘッド８５が設けられている。また、研磨ヘッド８５とウェハＷとの間には、ウェハＷの押圧を調整するメンブレン８７が挿入されている。
【００５２】
そして、研磨ヘッド８５は、スピンドル８６に結合され、ウェハＷおよびリテナーリング８４を研磨パッド８２上に押さえ付けながら、スピンドル８６の回りを回転できるように構成されている。また、研磨テーブル８１の上方には、研磨剤スラリ８９を研磨パッド８２上に吐出させるノズル８８が設けられている。
また、研磨テーブル８１下には、レーザ光をウェハＷに向けて出射する発光部９０およびウェハＷから反射されたレーザ光を受光する受光部９１が設けられるとともに、受光部９１によるレーザ光の受光結果に基づいてウェハＷの研磨時の終点を検出する終点検出部９２が設けられている。
【００５３】
また、研磨テーブル８１には、レーザ光を通過させる開口部９６が設けられるとともに、研磨パッド８２の軟質層８２ａにはレーザ光を通過させる開口部９５が設けられ、研磨パッド８２の硬質層８２ｂにはレーザ光を透過させる透明窓９４が設けられている。また、研磨テーブル８１の開口部９６内には、研磨パッド８２の軟質層８２ａに設けられた開口部９５内を加熱するヒータ９３が配置されている。そして、ヒータ９３は、ヒータ９３の温度を制御する温度制御部９７に接続されている。
【００５４】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル８１上に研磨パッド８２を貼り付け、研磨パッド８２上に研磨剤スラリ８９を吐出させる。そして、研磨ヘッド８５により、リテナーリング８４およびウェハＷを研磨パッド８２上に押さえ付け、ウェハＷの周囲をリテナーリング８４でガイドしながら、研磨テーブル８１および研磨ヘッド８５を回転させる。
【００５５】
そして、ウェハＷの研磨中に、発光部９０から出射されたレーザ光を開口部９５、９６および透明窓９４を介してウェハＷに入射させる。そして、ウェハＷから反射されたレーザ光を受光部９１で受光し、終点検出部９２にて終点検出を行う。ここで、研磨パッド８２上に研磨剤スラリ８９を吐出させると、研磨剤スラリ８９の水分などが研磨パッド８２内に浸透し、研磨パッド８２内に浸透した水分が開口部９５に浸入する。このため、レーザ光をウェハＷに入射させる場合、ヒータ９３をオンさせることで開口部９５内を加熱し、開口部９５に浸入した水分を蒸発させる。そして、終点検出部９２にて終点が検出されると、研磨テーブル８１および研磨ヘッド８５の回転を停止させ、ウェハＷの研磨を終了させる。
【００５６】
これにより、研磨パッド８２内に浸透した水分が開口部９５に浸入した場合においても、開口部９５に浸入した水分を除去することができる。このため、研磨パッド８２内に水分が浸透することを許容しつつ、終点検出の誤動作を防止することが可能となり、研磨パッド８２配置時のクリアランスを確保しつつ、研磨パッド８２の寿命を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す図。
【図４】本発明の第４実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第５実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
Ｗ  ウェハ、１、２１、４１、６１、８１  研磨テーブル、２、２２、４２、６２、８２  研磨パッド、２ａ、２２ａ、４２ａ、６２ａ、８２ａ  軟質層、２ｂ、２２ｂ、４２ｂ、６２ｂ、８２ｂ  硬質層、２ｃ、２２ｃ、４２ｃ、６２ｃ、８２ｃ  接着層、３、２３、４３、６３、８３  回転軸、４、２４、４４、６４、８４  リテナーリング、５、２５、４５、６５、８５  研磨ヘッド、６、２６、４６、６６、８６  スピンドル、７、２７、４７、６７、８７  メンブレン、８、１３、２８、４８、６８、８８  ノズル、９、２９、４９、６９、８９  研磨剤スラリー、１０、３０、５０、７０、９０  発光部、１１、３１、５１、７１、９１  受光部、１２、３２、５２、７２、９２  終点検出部、１４、３４、５４、７４、９４  透明窓、１５、１６、３５、３６、５５、５６、７６、９５、９６  開口部、３３  高分子吸収体、５３  シール材、７３  透明部材、９３  発熱体、９７  温度制御部
【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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