(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨すべき対象物を保持する保持ヘッドと、前記対象物を研磨する研磨部材と、当該研磨部材を保持する研磨定盤とを具備し、前記対象物と前記研磨部材を所定の圧力で接触するように前記保持ヘッドと前記研磨定盤とを相対的に回転させて前記対象物を前記研磨部材で研磨し、
前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨部材の磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別手段として、前記研磨部材において当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面から他方の面に向かって所定の深さまで形成されている検出孔が設けられており、
前記研磨定盤には、前記研磨部材の前記厚さ識別手段を検出する検出手段として、前記研磨定盤において、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通することを検出可能な位置に配置されるセンサーが設けられており、
前記センサーは、電極間に生じる通電を検出する通電センサーであり、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したことを、電解質の研磨剤が、貫通により生じた前記検出孔の開口部から前記電極間に流入することで生じる当該電極間の通電により検出し、
前記研磨部材の厚さ方向に複数の前記厚さ識別手段を有し、前記検出手段の検出信号に基づいて、前記研磨部材の厚さを複数段階で判別する
研磨装置。
【請求項２】
対象物を研磨する研磨装置の研磨定盤に保持されている研磨部材における研磨に起因する前記研磨部材の磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別手段として、前記研磨部材において、当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面から他方の面に向かって所定の深さまで形成されている検出孔を前記研磨部材の厚さ方向に複数設け、
前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したことを、電解質の研磨剤が、貫通により生じた前記検出孔の開口部から前記研磨定盤に設けられている通電部へ流入することで生じる通電により検出することにより、前記研磨部材の厚さを複数段階で検出する
研磨部材厚さ検出方法。
【請求項３】
対象物を研磨する研磨部材と、
回転軸を中心として回転自在であり、前記研磨部材を保持する研磨定盤と
を具備し、
前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨部材の磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別手段として、前記研磨部材において当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面から他方の面に向かって所定の深さまで形成されている検出孔が設けられており、
前記研磨定盤には、前記研磨部材の前記厚さ識別手段を検出する検出手段として、前記研磨定盤において、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通することを検出可能な位置に配置されるセンサーが設けられており、
前記センサーは、電極間に生じる通電を検出する通電センサーであり、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したことを、電解質の研磨剤が、貫通により生じた前記検出孔の開口部から前記電極間に流入することで生じる当該電極間の通電により検出し、
前記研磨部材の厚さ方向に複数の前記厚さ識別手段を有し、前記検出手段の検出信号に基づいて、前記研磨部材の厚さを複数段階で検出する
研磨部材厚さ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物を研磨する研磨装置と、そこに用いられている研磨部材の厚さを検出する厚さ検出方法および厚さ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研磨装置は、例えば、半導体ウェハ、LCD（Liquid Crystal Display：液晶表示）用ガラス板や、樹脂などを研磨するために、広く用いられている。
半導体ウェハの研磨には、いわゆるCMP（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）手法が多用されている。
CMPは、化学的に活性な研磨剤を用い、研磨剤と被研磨対象物との間の化学的作用と、研磨剤中の研磨粒子の機械的研削作用とを複合した研磨技術である。CMPは、被研磨面に形成される変質層が小さいうえに研磨速度が速く、半導体ウェハの表面をグローバルに平坦化できるという特徴を有する。CMPは、半導体の製造工程、例えば、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み金属配線形成等の工程において、重要な技術となっている。
【０００３】
CMPに用いられる研磨装置は、一般的に、半導体ウェハ（以下、ウェハ）を保持する保持ヘッドと、ウェハを研磨する研磨布と、この研磨布を保持する研磨定盤とを有する。そして、ウェハと研磨布との間に研磨剤を供給しながら、ウェハと研磨布とを所定の圧力で接触するように保持ヘッドと研磨定盤とを相対的に回転させて、ウェハ表面を研磨する。
【０００４】
研磨布は、研磨に伴いその表面に磨耗や目詰まりなどが生じ、劣化、平滑化して研磨効率が悪化するため、所定量の研磨ごとに交換する必要がある。
特公平２−３０８２７号公報においては、この研磨布の交換作業を容易にするための発明が開示されている。この公報においては、円周方向に沿って設けられたピンを有する磨きプラテン（研磨定盤）を用い、このピンに対応する孔を備えるキャリアプラテンに磨きパッド（研磨布）を接着し、上記孔にピンを挿入させることで、キャリアプラテンごと磨きパッドを保持および交換可能にしている。
【０００５】
交換するほど研磨布が劣化していない場合においても、研磨布が磨耗したり、研磨屑の付着や研磨剤による目詰まりが生じたりして研磨布の研削力が低下した場合に、研磨布表面を研削して新たな研磨面を発生させたり、目詰まりを解消させたりして研削力を回復させるコンディショニング処理がしばしば行なわれている。コンディショニング処理のために用いられる装置は、一般的にコンディショナと呼ばれる。また、コンディショニングされた研磨布の表面の調整状態は、ドレス状態と呼ばれる。
特許第２８１５３４９号公報においては、コンディショニング工具を高周波振動または超音波振動させてパッド（研磨布）に接触させて、パッドの目詰まりを除去するパッドコンディショナが開示されている。
また、特開２０００−２０２７５８号公報においては、コンディショナに加わる摩擦力を検知し、研磨布の表面状態を定量的に監視するウェハ研磨装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまで述べてきたような従来の技術では、研磨布の磨耗量を検出することはできなかったため、研磨布の交換サイクルを定量的に管理することは困難であった。
【０００７】
研磨布の交換サイクルの目安としては、経験に基づいた、例えば研磨に用いたのべ時間や、研磨処理したウェハの枚数、累積のコンディショニング処理の時間（ドレス時間）などが、実際にウェハを研磨したときのウェハ表面の研磨状況などと組み合わされて用いられてきた。
しかし、これらの手法では、研磨条件が異なるものを混在させた場合に研磨布の磨耗状態が変化するため、適切な交換サイクルを単一に規定することは困難であった。また、研磨状況と組み合わせて用いる場合には、簡便であるとは言い難い。
【０００８】
これらの問題点は、コンディショニング処理や、新しい研磨布に交換した際の初期化処理にも当てはまる。初期化処理とは、新しい研磨布に交換した場合に、研磨布の表面が研磨剤になじんでおらず、新しい研磨布とある程度研磨を行なった研磨布では研磨状態が異なり、ウェハの研磨状態に差が生じることを回避するために、交換後にある程度の時間ダミーウェハを研磨して研磨布の表面を調整することである。
これまでは、経験により定性的に算出したドレス時間・初期化処理時間に基づいて処理を行なっていた。そのため、研磨布の表面状態を常に同じに保つことが困難であった。
ドレス状態、初期化処理状態が一定でないと研磨率が一定せず、ウェハ表面の研磨状況が均一にならない等の問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、対象物を研磨する研磨部材の初期化処理状態、ドレス状態、および交換サイクルを定量的に管理可能であり、被研磨対象物の品質を向上可能な研磨装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、研磨部材の初期化処理状態、ドレス状態、および交換サイクルを定量的に管理可能であり、被研磨対象物の品質を向上可能な研磨部材厚さ検出方法を提供することにある。
また、本発明のさらなる別の目的は、研磨部材の初期化処理状態、ドレス状態、および交換サイクルを定量的に管理可能な研磨部材厚さ検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するための研磨装置は、研磨すべき対象物を保持する保持ヘッドと、前記対象物を研磨する研磨部材と、当該研磨部材を保持する研磨定盤とを具備し、前記対象物と前記研磨部材を所定の圧力で接触するように前記保持ヘッドと前記研磨定盤とを相対的に回転させて前記対象物を前記研磨部材で研磨する研磨装置であって、前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨部材の磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別手段が設けられており、前記研磨定盤には、前記研磨部材の前記厚さ識別手段を検出する検出手段が設けられている。
【００１１】
本発明の研磨装置においては、前記検出手段の検出信号に基づいて前記研磨部材の厚さを判別するが、その際には、前記研磨部材の厚さ方向に複数の前記厚さ識別手段を配置し、前記研磨部材の厚さを複数段階で判別してもよい。
【００１２】
詳細には、前記厚さ識別手段は、前記研磨部材において当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面から他方の面に向かって所定の深さまで形成されている検出孔であり、前記検出手段は、前記研磨定盤において、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通することを検出可能な位置に配置されるセンサーである。
【００１３】
さらに詳細には、前記センサーは、電極間に生じる通電を検出する通電センサーであり、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したことを、電解質の研磨剤が、貫通により生じた前記検出孔の開口部から前記電極間に流入することで生じる当該電極間の通電により検出する。
【００１４】
前記センサーは、光を感知する光検出センサーであり、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したことを、貫通により生じた前記検出孔の開口部から入射する光を前記光検出センサーで感知することにより検出してもよい。
【００１５】
本発明の目的を達成するための研磨部材厚さ検出方法は、対象物を研磨する研磨装置の研磨定盤に保持されている研磨部材の厚さを検出する研磨部材厚さ検出方法であって、研磨に起因する前記研磨部材の磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別手段を検出することにより、前記研磨部材の厚さを検出する。
【００１６】
詳細には、前記研磨部材において当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面から他方の面に向かって所定の深さまで形成されている検出孔を前記厚さ識別手段として用い、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通することを検出することで、前記研磨部材の厚さを検出する。
【００１７】
また、本発明における研磨部材厚さ検出装置は、対象物を研磨する研磨部材と、回転軸を中心として回転自在であり、前記研磨部材を保持する研磨定盤とを具備し、前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨部材の磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別手段が設けられており、前記研磨定盤には、前記研磨部材の前記厚さ識別手段を検出する検出手段が設けられている。
【００１８】
本発明においては、研磨部材の厚さ方向に設けられている厚さ識別手段が、研磨部材の磨耗により露出する。厚さ識別手段のこの露出を検出手段で検出したときの検出信号に基づいて、研磨部材の厚さが判別される。
厚さ識別手段として検出孔が用いられ、検出手段として通電センサーが用いられる場合には、まず、研磨部材の磨耗により検出孔が貫通し、研磨部材表面に検出孔の開口部が露出する。露出した開口部からは研磨剤が流入する。電解質の研磨剤が通電センサーの対になっている電極に触れると、通電センサーに通電が生じ、検出孔が貫通する厚さまで研磨部材が磨耗したことが識別される。
検出手段として光検出センサーが用いられる場合には、露出した検出孔の開口部から入射する光を光検出センサーで感知することで、研磨部材の厚さを識別する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
まず、研磨装置の一般的な構成について述べてゆくことにする。
以下では、本発明の研磨装置によりウェハのCMPを行なう場合を例にとり説明するが、本発明はCMP以外の研磨にも適用可能であることは言うまでもない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置１の概略構成図である。
研磨装置１は、保持ヘッド５と、研磨部材としての研磨布３と、研磨定盤２と、コンディショナ１０を有する。
保持ヘッド５は、例えば所定の厚みを有する円盤状をしており、その一端面にはバッキング材８が装着されている。保持ヘッド５およびバッキング材８の外側に、被研磨対象物であるウェハSの飛び出しを防ぐための環状のリテーナリング９が、その内径を保持ヘッド５の外径に嵌合させて装着、固定されている。
保持ヘッド５は、バッキング材８が装着されている端面とは反対側の端面に連結されている回転軸６を介して、図示しないモーターにより回転軸６を中心として回転可能になっている。
回転軸６は、支持アーム７により保持されている。
【００２１】
バッキング材８は、例えば、厚さが１mm程度のポリウレタン、ポリエステル、合成ゴムなどで形成された軟性薄膜であり、その表面には微小な吸盤状の穴が形成されている。
この吸盤状の穴の作用により、被研磨対象物としてのウェハSが吸着、保持される。
【００２２】
リテーナリング９は、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂によって形成される。
リテーナリング９の内径はウェハSの外径より僅かに大きくなっており、これにより研磨中にウェハSが保持ヘッド５から飛び出すことを防いでいる。
【００２３】
研磨定盤２は、研磨布３を保持するための、例えば、ウェハSの直径の２倍以上の直径を有する円形の研磨布保持面を備えており、研磨布保持面と反対側の面に連結されている回転軸４を介して、モーターにより回転軸４まわりに回転可能になっている。
【００２４】
ウェハSを研磨するための研磨布３は、例えば、弾性を有するポリエステル樹脂製の不織布により形成されており、図１に示すように、研磨定盤２の研磨布保持面のほぼ全面に、例えば、両面接着テープ等の接着手段により貼着、固定される。
【００２５】
研磨布３の研磨面をコンディショニング処理するためのコンディショナ１０は、支持アーム１１の一端部に装着されている。
支持アーム１１の他端部には回転軸１２が設けられている。
コンディショナ１０は、支持アーム１１を介して回転軸１２まわりに回転可能であり、好適には、研磨定盤２の半径方向Xに移動可能になっている。また、コンディショナ１０は、研磨布３に所定の圧力で接触可能となっている。
本実施形態においては、コンディショナ１０のコンディショニング作用面Sbにはダイヤモンドが電着されているものとする。
【００２６】
次に、上記構成の研磨装置１を用いて研磨処理およびコンディショニング処理を行なう場合の動作について述べる。
ウェハSを研磨するにあたっては、ウェハSを、その被研磨面Saを研磨可能なように外側に向けて、バッキング材８に水吸着させる。軟性薄膜状のバッキング材８が水で濡らされてウェハSに密着されることで、バッキング材８表面の微小な吸盤状の穴の吸着作用により、ウェハSがバッキング材８に保持される。
【００２７】
ウェハSをバッキング材８により保持した保持ヘッド５は、ウェハSの被研磨面Saが研磨布３と接触可能なように、研磨定盤２と対向して配置される。
保持ヘッド５は、回転軸６および支持アーム７を介して図１中の矢印Z方向に移動され、ウェハSの被研磨面Saを研磨布３に所定の圧力で接触させる。
【００２８】
この状態で、スラリー供給管１３から研磨剤（スラリー）Lを、研磨布３の表面および被研磨面Saとの界面に供給しながら、研磨定盤２および保持ヘッド５をそれぞれ、例えば図１中の矢印Ra，Rb方向に同じ回転数９０min-1で回転させる。
これにより、ウェハSの被研磨面Saが、化学的機械研磨される。
【００２９】
上記の研磨処理により研磨布３の表面が磨耗したり、目詰まりしたりして劣化したときには、コンディショナ１０による研磨布３のコンディショニング処理が行なわれる。
コンディショニング処理においては、支持アーム１１を介してコンディショナ１０を所定圧力で研磨布３の表面に接触させて、研磨定盤２およびコンディショナ１０をそれぞれ回転させる。これにより、コンディショニング作用面Sbに電着されているダイヤモンドが研磨布表面を研削することでコンディショニング処理が行なわれる。
【００３０】
コンディショニング処理は、研磨処理を停止し、保持ヘッド５を退去させてから行なってもよいし、研磨処理しながら同時に行なってもよい。本実施形態においては、ウェハSの直径の２倍以上の直径を有する円形の研磨布保持面を備える研磨定盤２を用い、回転軸４を挟んで保持ヘッド５とコンディショナ１０を別々に配置することにより、研磨処理しながらのコンディショニング処理が可能であり、図１にはその様子が示されている。
この場合、本実施形態においては、研磨定盤２は９０min-1で回転する。コンディショナ１０も、例えば研磨定盤２および保持ヘッド５と同数の９０min-1で回転させる。
【００３１】
研磨定盤２を回転させながら、支持アーム１１を介してコンディショナ１０の位置を変化させることで、研磨布３の表面全体がコンディショニング処理される。コンディショナとしては、電着されたダイヤモンドにより研削するものに限らず、高周波または超音波振動するものを適用することも勿論可能である。
【００３２】
本実施形態の研磨装置１においては、図１および図２に示す研磨定盤２と研磨布３の断面図およびその拡大図にあるように、研磨布３に、研磨布３と研磨定盤２との設置面から他方の表面に向かってその途中の所定の深さまで、研磨布３の厚さを識別するための検出孔１４が形成されている。
以下では、この検出孔１４の、上記設置面側の端部から表面側の端部までの研磨布３の厚さ方向における距離を、検出孔１４の深さと称することにする。
【００３３】
また、研磨定盤２には、検出孔１４の位置に対応して埋設孔１５が形成されている。
この埋設孔１５に、検出孔１４が貫通したことを検出するためのセンサー１６が、検出孔１４の貫通を検出可能なように設置される。
本実施形態においては、埋設孔１５は検出孔１４の直下に形成されており、センサー１６も検出孔１４の直下に位置する。
好適には、検出孔１４は複数形成されるが、各々の検出孔の深さや配置位置などについては後述する。
【００３４】
以下、本実施形態の研磨装置１において、研磨部材である研磨布３の厚さを検出する方法について述べる。
図２（a）においては、検出孔１４として、２つの検出孔１４a，１４bが形成されている。検出孔１４bの方が検出孔１４aよりも深く、研磨布３のより表面に近いところまで形成されている。
また、それぞれの検出孔１４a，１４bに対応して、センサー１６も２個、研磨定盤２に埋設されている。
【００３５】
研磨および／またはコンディショニング処理が進行すると、図２（a）に示す研磨布３が、磨耗して薄くなり、図２（b）に示す研磨布３aとなる。
これにより、検出孔１４bが研磨布を貫通して、その開口部が露出することになる。
この、検出孔１４bの研磨布の貫通による開口部の露出をセンサー１６で検出することにより、研磨布３が検出孔１４bの深さ分の厚さを有する研磨布３bになったと識別することができる。
【００３６】
本実施形態のように、検出孔１４bよりも深さの浅い検出孔１４aを形成しておけば、研磨布３aが磨耗によりさらに薄くなると、検出孔１４aも研磨布を貫通して、その開口部が露出する。
この開口部の露出をセンサー１６で検出することにより、研磨布３aが検出孔１４aの深さ分の厚さを有する研磨布３bになったことを識別することができる。このとき、検出孔１４bは、研磨布が薄くなることにより、検出孔１４aと同じ深さの検出孔１４cとなっている。
この様子が図２（c）に描かれている。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、研磨布３に検出孔１４を形成することで、この検出孔１４が貫通する厚さまで研磨布３が磨耗したことを、容易に、かつ定量的に識別可能である。また、研磨布３の厚さ方向の深さの異なる複数の検出孔、およびセンサーを用いることで、研磨布３の厚さを複数段階で識別することができる。
【００３８】
検出孔１４が貫通して開口部が露出したことを検出するセンサー１６としては、例えば、通電センサーと光検出センサーを挙げることができる。
以下、開口部の露出を検出する方法を、それぞれのセンサーの場合について述べる。
【００３９】
通電センサー
図３が、通電センサーを用いて検出孔１４の貫通による開口部の露出を検出する場合の模式図である。
通電センサー１７は、電極１８と、電源１９と、電流検出部２０を有する。
【００４０】
図３に示すように、電極１８は、研磨定盤２において、検出孔１４の直下の埋設孔１５に、対をなして埋設されている。
電極１８には電源１９と電流検出部２０が接続されており、通電を検出可能な回路を形成している。
好適には、電源１９と電流検出部２０は、研磨定盤２とは異なる場所に設置されている、図示しない制御装置の中などに設けられる。
【００４１】
電源１９により、電極１８間に所定の電圧をかけておく。
研磨布３が磨耗により薄くなって検出孔１４が貫通すると、露出した開口部からスラリーLが電極１８方向へ流入してくる。
スラリーは電解質であるので、対になって対向している電極１８間にスラリーLが流入すると、この電極間に通電が生じ、通電センサー１７が作動することになる。
通電センサー１７の回路に流れる電流は、電流検出部２０で検出することができる。
【００４２】
以上のように、電解質のスラリーLが流入してきて通電センサー１７のスイッチが入ることで、検出孔１４が貫通したことを検出することができる。
【００４３】
光検出センサー
図４が、光検出センサーを用いて検出孔１４の貫通による開口部の露出を検出する場合の模式図である。
図４においては、例えばフォトダイオード等の光検出センサー２１が、研磨定盤２において、検出孔１４の直下の埋設孔１５に埋設されている。
光検出センサー２１が検出した信号は、研磨定盤２の外部に設置されている図示しない制御装置などで確認可能になっている。
【００４４】
研磨布３が磨耗により薄くなって検出孔１４が貫通すると、露出した開口部から光検出センサー２１側へ光LTが入射する。
この光LTの入射を光検出センサー２１で感知することにより、検出孔１４が貫通したことを検出することができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態によれば、研磨布３の磨耗に応じた厚さを検出することが可能である。
しかし、先に述べたように、研磨布３は弾性を有する不織布により形成されている場合が多いので、検出孔１４が貫通したとしても、研磨および／またはコンディショニング時に作用する応力により、貫通した検出孔１４の開口部が閉じるように検出孔１４近傍の研磨布が弾性変形する可能性がある。
また、検出孔１４中に流入したスラリーLが、研磨布３に染み込んで、センサーにまで届かないという可能性もある。
【００４６】
研磨装置１において通電センサー１７を用いる場合には、十分な量のスラリーが流入する前に検出孔１４が閉じると、スラリーLが粘性を有するため検出孔１４の途中で下降を停止してしまい、電極１８にまで届かない可能性がある。
また、検出孔１４内に流入したスラリーLが研磨布３に染み込んで、同様に電極１８まで届かず、通電センサー１７が作動しない可能性がある。
逆に、スラリーLが染み込んだ研磨布３が弾性変形して電極１８に接触することで、検出孔１４が貫通していない時から通電センサー１７が誤作動する可能性もある。
【００４７】
通電センサー１７の電極１８の位置および検出孔１４の形状は、上記のような不都合を解消するように選択される。
電極１８については、例えば、研磨布３が変形しても接触しないように、研磨定盤２の表面から若干奥に離れた位置に設置することが考えられる。
また、検出孔１４の断面の形状は通常円形とするが、その円の面積を大きくすることが考えられる。これにより、電極１８に到達するのに十分な量のスラリーLが検出孔１４内に流入することになる。
ただし、検出孔１４の断面積は、研磨品質に影響を与えない程度の大きさとする。
【００４８】
また、電極１８は研磨定盤２の表面近傍に設置しておき、通電センサー１７が作動したとしても、それがスラリーLの染み込んだ研磨布３の接触によるものなのか否かを判断するために、通電センサー１７の検出信号がある程度の時間検出され続けたとき初めて検出孔１４が貫通したと判別するようにしてもよい。
あるいは、例えば、スラリーLの流入により電極１８間において通電可能な面積が増加することを利用して、ある一定値以上の電流が電流検出部２０で検出されたときを検出孔１４の貫通時と判別するようにしてもよい。
【００４９】
光検出センサー２１を用いる場合には、検出孔１４が閉じると検出すべき入射光が光検出センサー２１まで届かなくなる。
また、検出孔１４内に流入するスラリーLの量が多すぎると、そのスラリーLによって検出孔１４が塞がれて入射光が光検出センサー２１まで届かなくなる。
また、研磨布３が主として不織布によって形成されているために、検出孔１４が完全に貫通せず、開口部の上面が薄くなっただけで光検出センサー２１が誤作動する可能性もある。
【００５０】
光検出センサー２１を用いた場合にも、検出孔１４の開口部の面積を大きくすることはある程度有効である。開口部が広くなるために、研磨布３の多少の弾性変形では検出孔１４が閉じなくなる。また、検出孔１４がスラリーLで塞がれにくくなる。ただし、ある程度以上のスラリーLが流入すると逆に光検出センサー２１の検出面が容易に覆われることになるので注意が必要である。従って、光検出センサー２１を用いた場合の検出孔１４の断面形状は、大量のスラリーLが流入し過ぎず、かつ、通電センサー１７の場合と同じく研磨品質に影響を与えない程度に大きいものとする。
誤作動を防止するためには、例えば、単に光検出センサー２１のオン・オフだけで検出孔１４の貫通を判断するのではなく、感知した輝度のうち最大のものを、所定時間以上検出し続けたときに初めて貫通したと判別するようにすればよい。
【００５１】
センサーおよび検出孔を複数配置すると、各センサーの検出信号に基づいて、研磨布３の厚さについて様々な情報を得ることができる。
図５は研磨布３における検出孔１４の配置の一例を裏側（研磨定盤２との設置面側）から示した図であり、断面円形の検出孔１４が複数、研磨布３の中心から十字型に並んで形成されている。
なお、研磨布３と検出孔１４の大きさの比率は、必ずしも実物の通りではない。
【００５２】
例えば、全ての検出孔１４の深さを同じであるとしておけば、所定の数の検出孔１４が貫通した時点で研磨布３が所定の厚さとなったと判断するか、あるいは全ての検出孔１４が貫通した時点でそう判断するかなど、様々な選択をすることができるようになる。
また、貫通した検出孔１４の位置の偏りを調べることで、研磨布３の厚みのムラを知ることもできる。
【００５３】
検出孔１４の深さを全て変えておけば、検出孔１４の数の分だけ研磨布３の厚さを段階的に判別することができる。
【００５４】
検出孔１４の深さを、例えば、図５における同じ同心円上の検出孔同士は同じにしておいて、異なる同心円上の検出孔の深さは別にしておく。
この場合には、研磨布３の厚さ判別において様々な選択肢を設けることができ、かつ、布厚のムラも知ることができるようになると共に、研磨布３の厚さを複数段階で判別することができる。
【００５５】
これまで述べてきたように、本実施形態の研磨装置１によれば、研磨布３が所定の厚さになったことを容易に、かつ定量的に検出することができる。
また、検出孔１４およびセンサー１６を複数配置することで、センサー１６の検出信号に基づいて様々な演算を行って、多様かつ高精度に研磨布３の厚さを判別することができる。
【００５６】
なお、本発明は上述の実施形態ならびに図面に限定されない。
例えば、厚さ識別手段としては、検出孔１４の代わりに薄い反射膜を研磨部材中に挟んでおくことが考えられる。センサー１６としてこの反射膜へ照射した光の反射を感知可能なものを用いれば、磨耗により研磨部材が薄くなって反射膜が剥がれて反射光が感知できなくなったときに、反射膜を挟んでおいた厚さまで研磨部材が薄くなったことを識別することができる。
【００５７】
また、埋設孔１５の形状およびセンサーの設置位置を変えて、スラリーLがセンサー１６の設置場所に溜まらず、処理が簡単になるようにすることもできる。さらに、例えば、深い検出孔１４には光検出センサー２１を用い、浅い検出孔１４には通電センサー１７を用いるというように、各種センサーを混在させて用いてもよい。この場合には、検出孔が貫通したということを検出する検出時間を短縮することができると共に、センサーの誤作動を防ぐことができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、研磨部材の初期化状態、ドレス状態、および交換サイクルを定量的に管理可能であり、被研磨対象物の品質を向上可能な研磨装置および研磨部材厚さ検出方法を提供することができる。
また、本発明によれば、研磨部材の初期化処理状態、ドレス状態、および交換サイクルを定量的に管理可能な研磨部材厚さ検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る研磨部材厚さ検出方法を説明するための、研磨定盤および研磨布の断面拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る通電センサーを用いた場合の研磨部材厚さ検出方法を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光検出センサーを用いた場合の研磨部材厚さ検出方法を示す模式図である。
【図５】本発明に係る研磨布における検出孔の配置の一例を、研磨布の裏側から示した図である。
【符号の説明】
１，１００…研磨装置、２…研磨定盤、３…研磨布、４，６，１２…回転軸、５…保持ヘッド、７，１１…支持アーム、８…バッキング材、１０…コンディショナ、１３…スラリー供給管、１４，１４a，１４b，１４c…検出孔、１５…埋設孔、１６…センサー、１７…通電センサー、１８…電極、１９…電源、２０…電流検出部、２１…光検出センサー、S…半導体ウェハ、Sa…被研磨面、Sb…コンディショニング作用面、L…研磨剤（スラリー）、LT…光
【図１】
0004165118.tif 000002
【図２】
0004165118.tif 000003
【図３】
0004165118.tif 000004
【図４】
0004165118.tif 000005
【図５】
0004165118.tif 000006