(57)【要約】【課題】  ＣＭＰ装置の研磨布のＥＰＤ窓部の洗浄が必要な時期に到達したこと及びＥＰＤ窓部に異常が生じたことを正確に判断でき、かつＥＰＤ窓部の清掃を自動で行うことができるようにして歩留りの向上及び作業効率の向上を図る。【解決手段】  ターンテーブル２を回転させるとともにウェーハ１を回転させながら研磨布３に対して押し付けることによって、ウェーハ１の表面が研磨され、光学式ＥＰＤ検出ユニット５によって研磨終点の判断が行われる。この光学式ＥＰＤ検出ユニット５で検出されるウェーハ１からの反射光強度の値に基づいてＥＰＤ窓部６の汚れの状態の変化を検知し、ＥＰＤ窓部６の洗浄が必要な時期に到達したかあるいはＥＰＤ窓部６に異常が生じたことを判断して、装置を停止させ、ＥＰＤ窓部洗浄機構９によりＥＰＤ窓部６の自動洗浄を行わせる。【選択図】  図１
2005057100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式の研磨終点検出手段を用いた半導体基板の研磨方法であって、
前記研磨終点検出手段の終点検出用窓を有する研磨布に半導体基板を押し付けて研磨を行う研磨工程と、
前記終点検出用窓に付着した汚れによる異常状態を検出する検出工程とを有することを特徴とする半導体基板の研磨方法。
【請求項２】
前記検出工程は、前記研磨終点検出手段で検出される前記半導体基板からの反射光強度に基づいて前記汚れによる異常状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の研磨方法。
【請求項３】
前記検出工程は、前記終点検出用窓を介して前記半導体基板に向けて超音波を送波し、前記半導体基板で反射され前記終点検出用窓を介して戻ってきた反射波を受波し、その反射波強度に基づいて前記汚れによる異常状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の研磨方法。
【請求項４】
前記研磨工程のシーケンス中に前記検出工程による異常状態の検出に応答して前記研磨工程を停止させることを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導体基板の研磨方法。
【請求項５】
前記研磨工程のシーケンス中に前記検出工程による異常状態の検出に応答して前記研磨工程を停止させ、その後に前記終点検出用窓に付着した汚れを洗浄手段で取り除く洗浄工程を有することを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導体基板の研磨方法。
【請求項６】
前記研磨工程のシーケンス中に前記検出工程による異常状態の検出に応答して前記終点検出用窓に付着した汚れを洗浄手段で取り除く洗浄工程を有することを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導体基板の研磨方法。
【請求項７】
光学式の研磨終点検出手段を有し、前記研磨終点検出手段の終点検出用窓を有する研磨布に半導体基板を押し付けて研磨を行う半導体基板の研磨装置であって、
前記研磨終点検出手段は、前記研磨終点検出手段で検出される前記半導体基板からの反射光強度に基づいて前記終点検出用窓に付着した汚れによる異常状態も検出するようにしたことを特徴とする半導体基板の研磨装置。
【請求項８】
光学式の研磨終点検出手段を有し、前記研磨終点検出手段の終点検出用窓を有する研磨布に半導体基板を押し付けて研磨を行う半導体基板の研磨装置であって、
前記終点検出用窓を介して前記半導体基板に向けて超音波を送波し、前記半導体基板で反射され前記終点検出用窓を介して戻ってきた反射波を受波し、その反射波強度に基づいて前記終点検出用窓に付着した汚れによる異常状態を検出する超音波式検出手段を設けたことを特徴とする半導体基板の研磨装置。
【請求項９】
前記終点検出用窓を洗浄するための洗浄手段を設けたことを特徴とする請求項７または８に記載の半導体基板の研磨装置。
【請求項１０】
前記洗浄手段は、洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルに超音波を印加するための超音波発振手段とを有することを特徴とする請求項９に記載の半導体基板の研磨装置。
【請求項１１】
前記洗浄手段は、洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルに高圧スプレーを印加するための高圧ポンプ手段とを有することを特徴とする請求項９に記載の半導体基板の研磨装置。
【請求項１２】
前記洗浄手段は、洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルの先端にスピンブラシ手段とを有することを特徴とする請求項９に記載の半導体基板の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコン半導体基板製造に際して行う化学機械研磨（ＣＭＰ）等の平坦化工程等において用いられる研磨方法及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン半導体基板などの平板状の被加工材の表面を平坦に加工する際、ＣＭＰ装置（Chemical Mechanical Polishing Machine）が使用されている。
【０００３】
図８に一般的なＣＭＰ装置の概略構成を示す。ＣＭＰ装置はターンテーブル２、ポリッシングヘッド４、光学式ＥＰＤ（End Point Detector 加工終点検出）ユニット５などから構成されている。被加工材であるウェーハ１を下面に保持したポリッシングヘッド４は、ターンテーブル２に対向してその上方に配置される。ターンテーブル２の上面には研磨布３が貼り付けられている。研磨布３にはＥＰＤ検出のために光を透過するためのＥＰＤ窓部６が設けられている。また、ターンテーブル２には研磨布３のＥＰＤ窓部６へ光を通過させるための貫通穴８が設けられている。
【０００４】
上記のようなＣＭＰ装置では、ターンテーブル２を回転させた状態で、研磨布３の上に研磨剤供給ノズル７から研磨剤（スラリー）を供給するとともに、ポリッシングヘッド４を用いて、ウェーハ１を回転させながら研磨布３に対して押し付けることによって、ウェーハ１の表面が研磨される。研磨の終点判断は光学式ＥＰＤユニット５によって行われる。
【０００５】
図９に光学式ＥＰＤユニット５による研磨の終点判断をする様子の詳細な図を示す。研磨の終点判断にはウェーハ１表面からの光の反射率の変化を用いている。例えば同一膜種のウェーハ１を研磨していった場合は膜厚によって反射率が変化するため研磨によって所定の膜厚での反射率となったところで終点判断とする。また２種類以上の積層膜の研磨の場合の各層間の切り換りを検出する場合は各膜種の反射率の変化から研磨の終点判断を行う。
【０００６】
しかしながらウェーハの研磨の繰り返しに伴い、研磨布のＥＰＤ用窓部６の表面にスラリー砥粒や研磨生成物が次第に付着していく。このため、ウェーハ入射光及びウェーハ反射光がＥＰＤ窓部６を透過する際にＥＰＤ窓部６の表面の付着物により吸収されてしまう。そのため光学式ＥＰＤユニット５の光検出器に入射するウェーハ反射光量が低下し所定の反射光量が得られないことにより、設定した終点検出トリガーにかからずに研磨が進み、オーバー研磨となり不良品が発生し、ウェーハの歩留りが低下するという問題があった。
【０００７】
また従来、一般的には研磨布３のＥＰＤ用窓部６の表面に付着したスラリー砥粒や研磨生成物を取り除くための洗浄を行う時期に到達したか否かの判断はオペレータが経験に基づいて、使用時間やウェーハの累積加工枚数などを目安にして行っていた。このため、ＥＰＤ用窓部６の洗浄が必要に到達したとの判断が比較的早めに行われる傾向になり、その結果として研磨布のＥＰＤ窓部６の洗浄頻度が増え、メンテナンス作業によるコストが必要以上にかかるという問題があった。
【０００８】
また上記のような経験的な管理方法では、研磨布ＥＰＤ用窓部６の突発的な汚れや、研磨布ＥＰＤ用窓部６の材質であるポリエチレンテレフタレートシート（ＰＥＴシート）の剥がれやキズなどのＥＰＤ窓部６自体の異常に起因するＥＰＤ検知の異常を検知することはできなかった。その結果、ウェーハ研磨時にＥＰＤ検知ができずにオーバー研磨となって、不良品が連続的に発生し、ウェーハの歩留りが低下するという問題もあった。
【０００９】
この様な問題を解決すべく、特許文献１には次のような研磨装置が記載されていて、光学的に研磨状態をモニターする際におけるスラリーの影響について考慮している。測定光及び信号光がウェーハと検出窓の間のスラリーを透過する際に測定光及び信号光を検出窓とスラリーの境界面が反射し、または砥粒が散乱し、または吸収してしまう。そのため光検出器に入射する信号光量が低下し、測定のS/N比が低下し、終点検出の測定精度が悪化する。そのためこの研磨装置では終点検出の測定精度を悪化させるスラリーを排除するための研磨液排除部を検出窓の近傍に備えている。この研磨液排除部を設けることによって研磨終点検出の測定精度を向上させウェーハの歩留りを高めることができるとしている。
【特許文献１】特開２０００−２５４８６０号公報
【特許文献２】特開平６−８１１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の方法は、検出窓の近傍のスラリーを排除するために研磨液排除部に水を流す必要があるため、研磨時にスラリーが水で希釈されてしまいウェーハの研磨レートが変わってしまうという問題があり、実際のウェーハ研磨時での使用に関して限界があった。
【００１１】
本発明は、以上の様な従来のＥＰＤ検知についての問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄が必要な時期に到達したこと及び研磨布ＥＰＤ窓部に異常が生じたことを正確に判断することができる半導体基板の研磨方法及び研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の半導体基板の研磨方法は、光学式の研磨終点検出手段を用いた半導体基板の研磨方法であって、研磨終点検出手段の終点検出用窓を有する研磨布に半導体基板を押し付けて研磨を行う研磨工程と、終点検出用窓に付着した汚れによる異常状態を検出する検出工程とを有する。
【００１３】
本発明において、検出工程は、研磨終点検出手段で検出される半導体基板からの反射光強度に基づいて汚れによる異常状態を検出するようにすることが好ましい。この場合、研磨終点検出手段は、終点検出用窓を介して半導体基板に向けて光を出射し、半導体基板で反射され終点検出用窓を介して戻ってきた反射光を受け、その反射光強度を測定できるものである。
【００１４】
本発明において、検出工程は、終点検出用窓を介して半導体基板に向けて超音波を送波し、半導体基板で反射され終点検出用窓を介して戻ってきた反射波を受波し、その反射波強度に基づいて汚れによる異常状態を検出することが好ましい。
【００１５】
また、本発明において、研磨工程のシーケンス中に検出工程による異常状態の検出に応答して研磨工程を停止させることが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、研磨工程のシーケンス中に検出工程による異常状態の検出に応答して研磨工程を停止させ、その後に終点検出用窓に付着した汚れを洗浄手段で取り除く洗浄工程を有するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明において、研磨工程のシーケンス中に検出工程による異常状態の検出に応答して終点検出用窓に付着した汚れを洗浄手段で取り除く洗浄工程を有するようにしてもよい。
【００１８】
本発明の第１の半導体基板の研磨装置は、光学式の研磨終点検出手段を有し、研磨終点検出手段の終点検出用窓を有する研磨布に半導体基板を押し付けて研磨を行う半導体基板の研磨装置であって、研磨終点検出手段は、研磨終点検出手段で検出される半導体基板からの反射光強度に基づいて終点検出用窓に付着した汚れによる異常状態も検出するようにしている。この場合、例えば、研磨布は定盤に貼り付けられ、研磨布の終点検出用窓に対応して定盤に貫通穴が設けられて、研磨終点検出手段が終点検出用窓を介して半導体基板に向けて光を出射し、半導体基板で反射され終点検出用窓を介して戻ってきた反射光を受け、その反射光強度を測定できるものである。
【００１９】
本発明の第２の半導体基板の研磨装置は、光学式の研磨終点検出手段を有し、研磨終点検出手段の終点検出用窓を有する研磨布に半導体基板を押し付けて研磨を行う半導体基板の研磨装置であって、終点検出用窓を介して半導体基板に向けて超音波を送波し、半導体基板で反射され終点検出用窓を介して戻ってきた反射波を受波し、その反射波強度に基づいて終点検出用窓に付着した汚れによる異常状態を検出する超音波式検出手段を設けている。この場合、例えば、研磨布は定盤に貼り付けられ、研磨布の終点検出用窓に対応して定盤に貫通穴が設けられている。
【００２０】
本発明の第１、第２の半導体基板の研磨装置において、終点検出用窓を洗浄するための洗浄手段を設けることが好ましい。この洗浄手段には、洗浄ノズルと洗浄ノズルに超音波を印加するための超音波発振手段とを有するスプレーノズル式メガソニック洗浄機構や、洗浄ノズルと洗浄ノズルに高圧スプレーを印加するための高圧ポンプ手段とを有する高圧スプレー洗浄機構、あるいは洗浄ノズルと洗浄ノズルの先端にスピンブラシ手段とを有するスピンブラシ洗浄機構を用いることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体基板の研磨方法および研磨装置によれば、被加工材の半導体基板からの反射光強度または反射波強度に基づいて、終点検出用窓の汚れ状態を監視し異常状態を検出することによって、終点検出用窓の洗浄が必要な時期に到達したことまたは異常が生じたことを正確に判定することが可能になる。この結果、過度の洗浄回数を減らしメンテナンスコストを引き下げることができる。これに加えて、終点検出用窓に上記のような何らかの異常が生じた場合には、それを検知して、研磨装置の運転を停止させることもできる。このため、終点検出用窓が異常な状態での研磨が続けられることがなくなるので、ウェーハ（半導体基板）の歩留りを高めることができる。
【００２２】
また、洗浄手段により、終点検出用窓に付着したスラリー砥粒や研磨生成物を取り除き常に一定の状態に保つことができるので、安定したＥＰＤ信号を得ることによりＥＰＤトリガー検出ミスを無くし研磨不良ウェーハの発生を防止でき歩留りを高めることができる。また、終点検出用窓の洗浄をインラインで自動で行うため、メンテナンス作業を省略することによりCoO（cost of ownership）を削減することができる。また、終点検出用窓で発生するスラリー砥粒の凝集粒子を取り除くことにより被加工材の表面欠陥（スクラッチ）の発生を防止でき良品歩留りが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１に本発明に基づく光学式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行うＣＭＰ装置の概略構成を示す。
【００２４】
図中、１はウェーハ（被加工材）、２はターンテーブル、３は研磨布、４はポリッシングヘッド、５は光学式ＥＰＤ検出ユニット、６はＥＰＤ窓部、７は研磨剤供給ノズル、８は貫通穴、９はＥＰＤ窓部洗浄機構、１０はデータ処理部、１１は制御部、１２は操作用端末を表す。
【００２５】
ポリッシングヘッド４及びＥＰＤ窓部洗浄機構９は、ターンテーブル２に対向してその上方に配置される。ターンテーブル２の上面には研磨布３が貼り付けられ、ポリッシングヘッド４の下面には被加工材であるウェーハ１が保持される。ターンテーブル２の下側には光学式検出システムが設置されている。この光学式検出システムは、光学式ＥＰＤ検出ユニット５、データ処理部１０、制御部１１などから構成されている。
【００２６】
上記のＣＭＰ装置ではターンテーブル２を回転させるとともに、研磨布３の上に研磨材（スラリー）供給ノズル７からスラリーを供給し、次いでポリッシングヘッド４を用いて、ウェーハ１を回転させながら研磨布３に対して押し付けることによって、ウェーハ１の表面が研磨され、従来の図９の場合と同様に光学式ＥＰＤ検出ユニット５によって研磨終点の判断が行われる。
【００２７】
本発明の原理について説明する。ＥＰＤ窓部６の汚れの状態はウェーハ１の研磨時間及び研磨枚数の増加等による影響を受けて変化する。また、光学式ＥＰＤ検出ユニット５から出射され貫通穴８、ＥＰＤ窓部６を通りウェーハ１で反射されてもどってきたウェーハ１からの反射光の強度はこのＥＰＤ窓部６の汚れの状態に従って変動する。従って、ウェーハ１からの反射光強度の値に基づいてＥＰＤ窓部６の汚れの状態の変化を検知することができる。このように、ウェーハ１からの反射光強度に基づいて、ＥＰＤ窓部６の汚れの状態を監視することによって、ＥＰＤ窓部６の洗浄タイミング（または異常）を正確に検知することが可能になる。
【００２８】
そこで本実施形態では、ウェーハ１からの反射光強度の値（電圧値として検出可能）を測定し、測定した反射光強度が予め設定された基準値と比較して低下していて、その差が予め設定されている許容値を上回ったとき、研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄が必要な時期に到達したかあるいは研磨布ＥＰＤ窓部６に異常が生じたと判断して、装置を停止させ、ここではさらにＥＰＤ窓部洗浄機構９によりＥＰＤ窓部６の自動洗浄も行わせるようにしている。ここで、ウェーハ１からの反射光強度の値は、被加工材の光学式ＥＰＤ検知のためのスペクトル検出を行うスペクトロメータ（光学式ＥＰＤ検出ユニット５に含まれる）によって各波長ごとに測定することができる。ここでは、各波長の中から特定の波長を選択し、特定の波長における反射光強度を求め、データ処理部１０へ送られる。
【００２９】
上記のＣＭＰ装置では、ウェーハ１からの反射光強度の値は、光学式ＥＰＤ検出ユニット５で測定され、データ処理部１０へ送られる。データ処理部１０は、送られた反射光強度を、予め設定された基準値と比較して、ＥＰＤ窓部６の異常の有無について判定する。何らかの異常が発生したと判定された場合には、制御部１１へ異常検知信号を送る。制御部１１は、異常検知信号を受け取ると、所定のシーケンスに従って、研磨装置の運転を停止させる。これと同時に、操作用端末１２に信号を送って、表示装置に所定の警告画面を表示させる。更にＥＰＤ窓部６の洗浄を行わせる信号をＥＰＤ窓部洗浄機構９に送り実行させることもできる。
【００３０】
次に、本発明に基づく光学式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行う平面研磨装置における監視システムの構成について説明する。図２に、監視システムの制御ブロック図を示す。
【００３１】
（ａ）先ず、オペレータは、操作用端末１２に加工条件（加工圧力、回転数、加工枚数等）を入力するとともに、データ処理部１０に、ＥＰＤ窓部洗浄を行うための判定に使用されるデータ（後述の基準値、許容値等）についての指示を入力する。
【００３２】
（ｂ）制御部１１は、研磨装置に指令を出し、ウェーハの自動連続加工を開始させる。
【００３３】
（ｃ）光学式ＥＰＤ検出ユニット５は、各ウェーハの加工中にウェーハからの反射光を測定し、スペクトロメータにより反射光強度に変換を行った後、データ処理部１０へ送る。なお、反射光のサンプリング周期は、例えば0.5sec程度である。
【００３４】
（ｄ）データ処理部１０は、算出された反射光強度を先に（ａ）において設定された基準値と比較し、反射光強度が基準値よりも低下していて、その差が予め設定されている許容値を上回ったとき、ＥＰＤ窓部６に異常が生じている（ＥＰＤ窓部６の洗浄が必要な時期に到達していることも含む）と判定する。これ以外の場合は異常が無いと判定する。その結果、ＥＰＤ窓部６に異常が生じたとの判定がなされたときには、制御部１１に異常検知信号を送る。
【００３５】
（ｅ）制御部１１は、異常検知信号を受け取ると、所定のシーケンスに従って、研磨装置の運転を停止させる指令を、関係する各駆動装置に向けて送る。これと同時に、操作用端末１２に信号を送って、その表示装置に「研磨布ＥＰＤ窓部洗浄要もしくはＥＰＤ窓部異常」との警告を表示させる。加えて、次に研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄を行わせる信号を、研磨装置のＥＰＤ窓部洗浄機構９に送り、動作させることもできる。
【００３６】
なお、上記の監視システムにおいて反射光強度の基準値を設定する方法としては、例えば次の様な方法を採用することができる。予めスラリーの種類やウェーハの種類、膜厚ごとに採取しておいた反射光強度を、データベース化してデータ処理部１０に記憶させておき、実際のウェーハを研磨する際に、設定されたウェーハの種類、膜厚の組み合わせから、上記の反射光強度を読み出し、その値を基準値として設定する。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図３に本発明に基づく超音波式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行うＣＭＰ装置の概略構成を示す。
【００３８】
図中、１はウェーハ（被加工材）、２はターンテーブル、３は研磨布、４はポリッシングヘッド、５は光学式ＥＰＤ検出ユニット、６はＥＰＤ窓部、７は研磨剤供給ノズル、８は貫通穴、９はＥＰＤ窓部洗浄機構、１０はデータ処理部、１１は制御部、１２は操作用端末、２０は超音波測定器を表す。
【００３９】
ポリッシングヘッド４及びＥＰＤ窓部洗浄機構９は、ターンテーブル２に対向してその上方に配置される。ターンテーブル２の上面には研磨布３が貼り付けられ、ポリッシングヘッド４の下面には被加工材であるウェーハ１が保持される。ターンテーブル２の下側には光学式ＥＰＤ検出ユニット５と超音波ユニットが設置されている。この超音波ユニットは、超音波の送波機能と受波機能をもつ超音波測定器２０、データ処理部１０、制御部１１などから構成されている。
【００４０】
上記のＣＭＰ装置ではターンテーブル２を回転させるとともに、研磨布３の上に研磨材（スラリー）供給ノズル７からスラリーを供給し、次いでポリッシングヘッド４を用いて、ウェーハ１を回転させながら研磨布３に対して押し付けることによって、ウェーハ１の表面が研磨され、従来の図９の場合と同様に光学式ＥＰＤ検出ユニット５によって研磨終点の判断が行われる。
【００４１】
本発明の原理について説明する。ＥＰＤ窓部６の汚れの状態はウェーハ１の研磨時間及び研磨枚数の増加等による影響を受けて変化する。また、超音波測定器２０から出射された超音波が貫通穴８、ＥＰＤ窓部６を通りウェーハ１で反射されてもどってきたウェーハ１からの反射波強度はこのＥＰＤ窓部６の汚れの状態に従って変動する。従って、ウェーハ１からの反射波強度の値に基づいてＥＰＤ窓部６の汚れの状態の変化を検知することができる。このように、ウェーハ１からの反射波強度に基づいて、ＥＰＤ窓部６の汚れの状態を監視することによって、ＥＰＤ窓部６の洗浄タイミング（または異常）を正確に検知することが可能になる。
【００４２】
そこで本実施形態では、ウェーハ１からの反射波強度の値（電圧値として検出可能）を測定し、測定した反射波強度が予め設定された基準値と比較して低下していて、その差が予め設定されている許容値を上回ったとき、研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄が必要な時期に到達したかあるいは研磨布ＥＰＤ窓部６に異常が生じたと判断して、装置を停止させ、ここではさらにＥＰＤ窓部洗浄機構９によりＥＰＤ窓部６の自動洗浄も行わせるようにしている。
【００４３】
上記のＣＭＰ装置では、ウェーハ１の反射波強度の値は、超音波測定器２０で測定され、データ処理部１０へ送られる。データ処理部１０は、送られた反射波強度を、予め設定された基準値と比較して、ＥＰＤ窓部６の異常の有無について判定する。何らかの異常が発生したと判定された場合には、制御部１１へ異常検知信号を送る。制御部１１は、異常検知信号を受け取ると、所定のシーケンスに従って、研磨装置の運転を停止させる。これと同時に、操作用端末１２に信号を送って、表示装置に所定の警告画面を表示させる。更にＥＰＤ窓部６の洗浄を行わせる信号をＥＰＤ窓部洗浄機構９に送り実行させることもできる。
【００４４】
次に、本発明に基づく超音波式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行う平面研磨装置における監視システムの構成について説明する。図４に、監視システムの制御ブロック図を示す。
【００４５】
（ａ）先ず、オペレータは、操作用端末１２に加工条件（加工圧力、回転数、加工枚数等）を入力するとともに、データ処理部１０に、ＥＰＤ窓部洗浄を行うための判定に使用されるデータ（後述の基準値、許容値等）についての指示を入力する。
【００４６】
（ｂ）制御部１１は、研磨装置に指令を出し、ウェーハの自動連続加工を開始させる。
【００４７】
（ｃ）超音波測定器２０は、各ウェーハの加工中にウェーハからの反射波強度を測定し、データ処理部１０へ送る。なお、反射波のサンプリング周期は、例えば0.5sec程度である。
【００４８】
（ｄ）データ処理部１０は、算出された反射波強度を先に(a)において設定された基準値と比較し、反射波強度が基準値よりも低下していて、その差が予め設定されている許容値を上回ったとき、ＥＰＤ窓部６に異常が生じている（ＥＰＤ窓部６の洗浄が必要な時期に到達していることも含む）と判定する。これ以外の場合は異常が無いと判定する。その結果、ＥＰＤ窓部６に異常が生じたとの判定がなされたときには、制御部１１に異常検知信号を送る。
【００４９】
（ｅ）制御部１１は、異常検知信号を受け取ると、所定のシーケンスに従って、研磨装置の運転を停止させる指令を、関係する各駆動装置に向けて送る。これと同時に、操作用端末１２に信号を送って、その表示装置に「研磨布ＥＰＤ窓部洗浄要もしくはＥＰＤ窓部異常」との警告を表示させる。加えて、次に研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄を行わせる信号を、研磨装置のＥＰＤ窓部洗浄機構９に送り、動作させることもできる。
【００５０】
なお、上記の監視システムにおいて反射波強度の基準値を設定する方法としては、例えば次の様な方法を採用することができる。予めスラリーの種類やウェーハの種類、膜厚ごとに採取しておいた反射波強度を、データベース化してデータ処理装置１０に記憶させておき、実際のウェーハを研磨する際に、設定されたウェーハの種類、膜厚の組み合わせから、上記の反射波強度を読み出し、その値を基準値として設定する。
【００５１】
以上のように、第１の実施の形態によれば光学式ＥＰＤ検出ユニット５によるウェーハからの反射光強度に基づいて、また第２の実施の形態によれば超音波測定器２０によるウェーハからの反射波強度に基づいて、それぞれ研磨布ＥＰＤ窓部６の汚れの状態を判断することによって、研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄タイミングまたは異常の発生を正確に判定することが可能になる。この結果、過度の洗浄回数を減らしメンテナンスコストを引き下げることができる。これに加えて、研磨布ＥＰＤ窓部６に何らかの異常が生じた場合には、それを検知して、研磨装置の運転を停止させることもできる。このため、研磨布ＥＰＤ窓部６が異常な状態での研磨が続けられることがなくなるので、ウェーハの歩留りを高めることができる。
【００５２】
また、ＥＰＤ窓部洗浄機構９を設けることにより、研磨布ＥＰＤ窓部６に付着したスラリー砥粒や研磨生成物を取り除き、研磨布ＥＰＤ窓部６を常に一定の状態に保つことができるので、安定したＥＰＤ信号を得ることによりＥＰＤトリガー検出ミスを無くし研磨不良ウェーハの発生を防止でき歩留りを高めることができる。また、研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄をインラインで自動で行うため、メンテナンス作業を省略することによりCoO（cost of ownership）を削減することができる。また、ＥＰＤ窓部６で発生するスラリー砥粒の凝集粒子を取り除くことにより被加工材の表面欠陥（スクラッチ）の発生を防止でき良品歩留りが向上する。
【００５３】
なお、第１、第２の実施の形態において、制御部１１が、データ処理部１０から異常検知信号を受け取ったときに、研磨装置による研磨動作を停止させることなく、ＥＰＤ窓部洗浄機構９を動作させることにより、研磨を行いながらＥＰＤ窓部６の洗浄を行うようにしてもよい。
【００５４】
以下に、上記の第１、第２の実施の形態で用いられるＥＰＤ窓部洗浄機構９の例を説明する。
【００５５】
図５に研磨布ＥＰＤ窓部洗浄機構９の例１を示す。図中、１３は超音波振動子、１４は発振器、１５はＤＩＷ（洗浄液）ラインである。この研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄を行うタイミングとしては、第１、第２の実施の形態で説明した研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知による方法を用いればよい。あるいは、例えば被加工材のロット毎に行うこともできる。あるいは、例えば被加工材毎に行うこともできる。平面研磨装置がウェーハ加工を行っていない待機状態を利用して、ターンテーブル２を回転させる。研磨布ＥＰＤ窓部６がＥＰＤ窓部洗浄機構９の洗浄可能領域にきた位置でターンテーブル２の回転を停止させる。このターンテーブル停止位置はＥＰＤ窓部洗浄位置である。ＥＰＤ窓部洗浄位置においてＥＰＤ窓部洗浄を行うことにより、ＥＰＤ窓部に付着したスラリー砥粒や研磨生成物を取り除く。
【００５６】
なお、図５の例では、スプレーノズル式メガソニック洗浄方法を用いて研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄を行うものであるが、図６の例のように、高圧ポンプ１７を備え、ノズル１６から高圧の水を吹き付ける高圧スプレー洗浄方法を用いて研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄を行っても良い。また、図７の例のように、ブラシ１８とそれを回転させるモーター１９を備えたスピンブラシ洗浄方法を用いて研磨布ＥＰＤ窓部６の洗浄を行っても良い。
【００５７】
図５のスプレーノズル式メガソニック洗浄機構、図６の高圧スプレー洗浄機構、図７のスピンブラシ洗浄機構では、スピンブラシ洗浄機構＜高圧スプレー洗浄機構＜スプレーノズル式メガソニック洗浄機構の順にコスト高となるが、コスト高の順に洗浄能力が優れている。またコストが低い順に研磨布ＥＰＤ窓部６の材質であるＰＥＴを洗浄により痛めてしまう可能性は高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかる半導体基板の研磨方法及び研磨装置は、研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄が必要な時期に到達したこと及び研磨布ＥＰＤ窓部に異常が生じたことを正確に判断することができ、例えばシリコン半導体基板製造に際して行う化学機械研磨（ＣＭＰ）等の平坦化工程等において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光学式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行うＣＭＰ装置の概略構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における光学式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行う監視システムの制御ブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態における超音波式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行うＣＭＰ装置の概略構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態における超音波式による研磨布ＥＰＤ窓部の洗浄タイミング自動検知を行う監視システムの制御ブロック図
【図５】研磨布ＥＰＤ窓部洗浄装置の第１の例を示す図
【図６】研磨布ＥＰＤ窓部洗浄装置の第２の例を示す図
【図７】研磨布ＥＰＤ窓部洗浄装置の第３の例を示す図
【図８】従来のＣＭＰ装置の概略構成図
【図９】ＣＭＰ装置の研磨終点検出機構を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１  ウェーハ
２  ターンテーブル
３  研磨布
４  ポリッシングヘッド
５  光学式ＥＰＤ検出ユニット
６  ＥＰＤ窓部
７  研磨剤供給ノズル
８  貫通穴
９  ＥＰＤ窓部洗浄機構
１０  データ処理部
１１  制御部
１２  操作用端末
１３  超音波振動子
１４  発振器
１５  ＤＩＷ（洗浄液）ライン
１６  ノズル
１７  高圧ポンプ
１８  ブラシ
１９  モーター
２０  超音波測定器
【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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