(57)【要約】  【課題】ウェーハの研磨時に窓の上面をウェーハの被研磨面に当接状態として、該当接部にスラリーを滞留させることなく安定且つ、高い収率でリファレンス光を取り込み、また、前記当接状態としてもウェーハの被研磨面に傷のつくのを防止しうるＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供することを目的とする。  【解決手段】本発明は上記目的を達成するために、窓８は、ウェーハＷの非研磨時には該窓８の上面部がパッド４の上面から所要量弾力的に突出させ、ウェーハＷの研磨時には該ウェーハＷの被研磨面が窓８の上面に当接することにより該窓８の上面をパッド４の上面と同じ高さになるように後退させるＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供するものである。【選択図】図２
2009105338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハをプラテン上に備えたパッドに摺接させて相対運動をさせながら研磨を行うとともに、前記プラテン及びパッドに窓を有し、研磨中に前記プラテンの下から前記窓を通じて前記ウェーハの被研磨面へ光を照射し、その反射光をモニタするＣＭＰ装置の研磨モニタ窓において、
前記窓は、前記ウェーハの非研磨時には該窓の上面部が前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ、前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記パッドの上面と同じ高さになるように後退させることを特徴とするＣＭＰ装置の研磨モニタ窓。
【請求項２】
ウェーハをプラテン上に備えたパッドに摺接させて相対運動をさせながら研磨を行うとともに、プラテン及びパッドを上下に貫通する孔に窓を装着し、研磨中に前記プラテンの下から前記窓を通じて前記ウェーハの被研磨面へ光を照射し、その反射光をモニタするＣＭＰ装置の研磨モニタ窓において、
前記孔は前記プラテンの上部側から前記パッドにかけて形成された大径部と該大径部の下端に形成された段部を介して前記プラテンの下部側に形成された小径部とを備え、前記窓は上部側と下部側が前記プラテンの小径部に上下へスライド可能に嵌挿され上部側と下部側との間に前記孔の段部に対応して形成された掛止部を備え、前記孔の大径部と前記窓の上部側との間隙を可撓性シール部材で封止し、ウェーハの非研磨時には前記窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記パッドの上面と同じ高さになるように後退させるクッション機能を持つ弾性部材を前記孔の段部と前記窓の掛止部との間に装着したことを特徴とするＣＭＰ装置の研磨モニタ窓。
【請求項３】
上記プラテン及びパッドを上下に貫通する孔に上記窓を装着し、該窓は、ウェーハの非研磨時には当該窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ、前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記研磨パッドの上面と同じ高さになるように後退させるクッション機能を持ち、上部側と下部側は前記プラテンの小径部に上下へスライド可能に嵌挿され上部側と下部側との間に前記孔の段部に対応して形成された掛止部を備え、前記孔の大径部と前記窓の上部側との間隙を可撓性シール部材で封止し、ウェーハの非研磨時には前記窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面は前記パッドの上面と同じ高さになることを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨モニタ窓。
【請求項４】
上記窓の少なくとも上面部の素材をポリウレタンを含む樹脂材質としてなることを特徴とする請求項１，２又は３記載のＣＭＰ装置の研磨モニタ窓。
【請求項５】
上記窓の最頂部は、ウェーハが当接して摩耗する部分と、研磨状態モニタ用の光の通過経路の部分とが異なる位置に配置してあることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のＣＭＰ装置の研磨モニタ窓。
【請求項６】
上記窓の上部の形状は、ほぼ曲面ないしはテーパ形状をしていることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載のＣＭＰ装置の研磨モニタ窓。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６記載のＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を備えていることを特徴とするＣＭＰ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰ装置（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ装置）の研磨モニタ窓に関するものであり、特に、研磨時に窓の上面をウェーハの被研磨面に当接状態として安定且つ、高い収率でリファレンス光の取り込みを可能としたＣＭＰ装置の研磨モニタ窓及びそれを備えたＣＭＰ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＰ装置において、研磨工程中にウェーハの研磨状態をリアルタイムに把握できるようにするために、回転テーブルであるプラテン及び該プラテンの上面に貼着されたポリッシング用のパッドに孔を形成し、この孔へ透明な窓を装着して、パッドへ摺接しているウェーハの研磨状態をプラテンの下側から光学式検査装置等によりモニタできるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００３】
また、パッド及びプラテンの孔に装着した窓は頻繁に高さ調整を行う必要がある。これは窓の上に溜まったスラリーが研磨状態をモニタするための光の通過を妨げるからである。そのため、窓はウェーハに接触しない程度に十分近付けることが望ましい。
【０００４】
しかし、窓がウェーハと接触する程度に近接している場合は、パッドがドレッシングにより削り取られていくうちに、窓がパッドより若干突き出ることが予想される。なぜならば、透明で光を通す樹脂やガラスの窓よりも一般的に発泡ポリウレタンを材料とするパッドの硬度が低いため、パッドの磨耗の進行が早いからである。そして、パッドの磨耗により窓がパッドから若干突き出るようになると、ウェーハがこの窓部の上を通過する場合、ウェーハがパッドから浮く部分が生じて、ウェーハ上で均一な圧力分布が得られない。このため、研磨状態が悪化することが懸念される。これに対し、窓を樹脂材料で形成してウェーハの被研磨面との接触を許容するようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平７−５２０３２号公報。
【特許文献２】特開平７−２３５５２０号公報。
【特許文献３】特許３３２７８１７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に記載の従来技術においては、パッド及びプラテンに形成した孔へ透明な窓を装着している。しかしながら、パッド及びプラテンの孔へ透明体の窓を装着した場合は、パッド及びプラテンの孔と窓との隙間にスラリーが毛細管現象によって浸み込んで時間の経過とともに固化し、ＣＭＰ装置の使用に伴ってスラリーの固化物が成長する。このように固化したスラリーが付着部位から分離して研磨中のスラリー内に混じると、ウェーハにスクラッチが発生して致命的な問題になる。よって、ある程度の運転時間毎に窓を外し、隙間に入り込んで固化したスラリーを清掃して再度窓を嵌め込むというメンテナンス作業を頻繁に行う必要がある。
【０００６】
また、ウェーハを研磨中に窓の上にスラリーを介してウェーハ表面に光を当て、ウェーハ表面をモニタするようになる。しかし、窓の表面にスラリーが存在する場合、スラリーによってウェーハ表面で反射した光が散乱して検出器へ至らない可能性もある。したがって、できる限り窓とウェーハ表面との間にはスラリーが存在しない方が光の伝送損失が小さくなり、結果的によい。
【０００７】
しかし、一方で、特許文献３に記載の従来技術のように、窓の上にスラリーの滞留をなくすように、窓を樹脂などの軟質部材で製作する場合がある。窓がウェーハに接触する場合においては、スラリーのドレッシング作用により窓もパッドと同様にその上部が削られることになる。そうした場合、窓の上面が粗くなり、ウェーハから反射した光が窓の粗れた上面で散乱し、ウェーハから反射されてきた光の収率が低下する問題がある。このような問題に対処するためには、窓の光反射状態に応じてリファレンス光量を補正することが考えられる。しかし、窓の上面粗さによっては反射光量が著しく低下してしまうこともあり、反射光量の低下が研磨の終点検出精度を大きく劣化させる場合がある。
【０００８】
ここで、窓と孔の隙間にスラリーが堆積することを防止するためには、間隙にＯリング等を入れ、強固に固定してシールすることが考えられるが、人為的に高さ調整をする場合には適さない。一方、Ｏリング等を使用してフレキシブルにシールする場合は、窓の傾きが発生したり、熱変形によって生じる寸法変化により、窓がプラテン内のガイドから抜け落ちたりするおそれがある。研磨を行わない待機状態では、パッドやプラテンの温度は２０度程度或いはそれ以下の比較的低温である。しかし研磨時にパッドの上面温度は６０度近くまで上昇する。それに伴って窓や、窓を固定するプラテンも同様に温度上昇するため、その温度勾配によって窓やプラテンが変形することが予想される。その変形によって、光を通す窓とプラテン間の隙間も変形するため、Ｏリング等のシール部材を使用してプラテン側壁と窓外周の間でシールしたとしても、その熱変形がＯリングシールの寸法公差より大きくなる場合、研磨中もしくは待機中のいずれかで漏水してしまうことが考えられる。
【０００９】
よって、プラテンと窓の隙間部分においては、研磨時の熱上昇による寸法変化に耐えるような方法でシールしなくてはならない。また、シールする対象も水ではなく研磨を行うためのスラリーであり、金属膜を加工する場合や絶縁膜を加工する場合は、スラリーにアルカリ等をベースにした数多くの薬剤が含まれる場合が多く、それらの薬剤の中に材料を機械的に加工するための研磨砥粒が含まれている。通常の材料でシールする場合、この研磨砥粒によってシール部材までも加工される心配があるため、スラリーの特性を踏まえた耐摩耗性のあるシール部材を使用したシール構造が望まれる。
【００１０】
本発明は、上述した問題を踏まえて提案するものであり、以下に列挙する課題を解決することを目的とする。
１．光を透過する窓とパッド及びプラテンとの間の隙間にスラリーが入り込んで固化し、新たに供給したスラリーに、その固化したスラリーが入り込んで、ウェーハの被研磨面にスクラッチ発生などの悪影響を及ぼすことを排除する。
２．研磨による熱変形によって窓とパッド及びプラテン間の間隙寸法が変化したとしても該間隙部のシール機能の劣化を防止する。
３．ウェーハの非研磨時に、弾性部材の弾力により窓の上面部をパッドの上面から所要量突出状態として窓の上面からスラリーを排出し、窓の上面を清浄に維持する。
４．ウェーハの研磨時に窓の上面をウェーハの被研磨面に当接状態として、該当接部にスラリーを滞留させることなく安定且つ、高い収率でリファレンス光を取り込む。
５．ウェーハの研磨時に窓の上面をウェーハの被研磨面に当接状態としてもウェーハの被研磨面に傷のつくのを防止する。
６．リファレンス光が通る部分はパッドドレッシング等で粗された窓上面の頂点ではなく、その頂点より下の中間部として、安定したリファレンス光の取り込みを可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ウェーハをプラテン上に備えたパッドに摺接させて相対運動をさせながら研磨を行うとともに、前記プラテン及びパッドに窓を有し、研磨中に前記プラテンの下から前記窓を通じて前記ウェーハの被研磨面へ光を照射し、その反射光をモニタするＣＭＰ装置の研磨モニタ窓において、前記窓は、前記ウェーハの非研磨時には該窓の上面部が前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ、前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記パッドの上面と同じ高さになるように後退させるＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供する。
【００１２】
この構成によれば、ウェーハを研磨していない場合は、窓材がパッドの上面よりも高く突き出す。そのため、窓の上にあったスラリーなども、突き出すことによって、窓の外へ押し流される。結果として、研磨をしていない場合は、窓の表面にスラリーが堆積してそれが固化してしまうといった懸念がない。さらに、ウェーハの研磨を行っている場合は、その突き出た窓材がウェーハによって押し込められ、窓材の表面は、パッド表面とほぼ面一になる。その結果、窓材の表面はウェーハに当接して窓材の表面にスラリーが溜まることがない。
【００１３】
請求項２記載の発明は、ウェーハをプラテン上に備えたパッドに摺接させて相対運動をさせながら研磨を行うとともに、プラテン及びパッドを上下に貫通する孔に窓を装着し、研磨中に前記プラテンの下から前記窓を通じて前記ウェーハの被研磨面へ光を照射し、その反射光をモニタするＣＭＰ装置の研磨モニタ窓において、前記孔は前記プラテンの上部側から前記パッドにかけて形成された大径部と該大径部の下端に形成された段部を介して前記プラテンの下部側に形成された小径部とを備え、前記窓は上部側と下部側が前記プラテンの小径部に上下へスライド可能に嵌挿され上部側と下部側との間に前記孔の段部に対応して形成された掛止部を備え、前記孔の大径部と前記窓の上部側との間隙を可撓性シール部材で封止し、ウェーハの非研磨時には前記窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記パッドの上面と同じ高さになるように後退させるクッション機能を持つ弾性部材を前記孔の段部と前記窓の掛止部との間に装着したＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供する。
【００１４】
この構成によれば、窓と孔の上方間隙を可撓性シール部材によるシール構造とすることで、パッド及びプラテンと窓との間にスラリーが入り込むことがない。そして、研磨による熱変形によって間隙寸法が変化したとしてもシール部材はこれに応じて撓むので、シール機能は劣化しない。したがって、スラリーが間隙内に入り込んで固化し、この固化したスラリーが新たに供給されたスラリーに混じり込んでウェーハの被研磨面へ作用し、該ウェーハにスクラッチ発生などの悪影響を及ぼすということがない。また、プラテンと窓との間にスラリーが入り込まないことから、プラテンに対する窓の上下方向へのスライド作用が害されることがない。ウェーハの非研磨時には、弾性部材の弾力により該窓の上面部はパッドの上面から所要量突出状態となることで、窓の上面からスラリーが押し流されて窓の上面が清浄に維持される。一方、ウェーハの研磨時には、窓の上面はウェーハの被研磨面に当接してパッドの上面と同じ高さになるように後退するが、弾性部材の緩衝作用によりウェーハの被研磨面に傷のつくことが防止される。また、ウェーハの研磨時には窓の上面がウェーハの被研磨面に当接することで、窓の上面にスラリーが滞留せず、研磨中に窓を通して安定したリファレンス光の取り込みが可能となる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、上記プラテン及びパッドを上下に貫通する孔に上記窓を装着し、該窓は、ウェーハの非研磨時には当該窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ、前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記研磨パッドの上面と同じ高さになるように後退させるクッション機能を持ち、上部側と下部側は前記プラテンの小径部に上下へスライド可能に嵌挿され上部側と下部側との間に前記孔の段部に対応して形成された掛止部を備え、前記孔の大径部と前記窓の上部側との間隙を可撓性シール部材で封止し、ウェーハの非研磨時には前記窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面は前記パッドの上面と同じ高さになるＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供する。
【００１６】
この構成によれば、請求項１記載の発明において、窓がクッション機能を持つことで、ウェーハを研磨していない場合は、窓材がパッドの上面よりも高く突き出し、ウェーハの研磨を行っている場合は、その突き出た窓材がウェーハによって押し込められ、窓材の表面はパッド表面とほぼ面一になる。また、窓と孔の上方間隙を可撓性シール部材で封止することで、パッド及びプラテンと窓との間にスラリーが入り込むことがない。そして、研磨による熱変形によって間隙寸法が変化したとしても可撓性シール部材はこれに応じて撓むので、シール機能は劣化しない。したがって、スラリーが間隙内に入り込んで固化し、この固化したスラリーが新たに供給されたスラリーに混じり込んでウェーハの被研磨面へ作用し、該ウェーハにスクラッチ発生などの悪影響を及ぼすということがない。
【００１７】
請求項４記載の発明は、上記窓の少なくとも上面部の素材をポリウレタンを含む樹脂材質としてなるＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供する。
【００１８】
この構成によれば、ポリウレタンは、ウェーハの研磨状態をモニタするための一手段であるレーザ干渉計等からのレーザ光に対し、実質的に透過性を有している。このため、ポリウレタンを素材として形成された窓は研磨モニタ窓として機能する。そして、このようなポリウレタンを含む樹脂材質を素材として窓を形成することで、ウェーハの研磨時に窓の上面がウェーハの被研磨面に当接状態となってもウェーハの表面を傷を付けることはない。また、研磨時に窓の上面をウェーハが通過するに当って、窓の上面はウェーハに適度な圧力で当接して、ウェーハ表面との間にスラリー層を形成することなく効率的にウェーハ表面からの光を拾いとることが可能となる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、上記窓の最頂部は、ウェーハが当接して摩耗する部分と、研磨状態モニタ用の光の通過経路の部分とが異なる位置に配置してあるＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供する。
【００２０】
この構成によれば、ウェーハが当接する窓の部分は、パッドドレッシング等の際にパッドの上面と同様に粗されてしまう。このため、ウェーハの被研磨面から反射されるリファレンス光は粗された窓の上面で散乱してリファレンス光を取り込むことが難しくなる。しかし、窓の最頂部において、モニタ用の光の通過経路の部分は、ウェーハが当接する部分とは異なる位置とすることで、安定して終点検出用のリファレンス光を取り込むことが可能となる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、上記窓の上部の形状は、ほぼ曲面ないしはテーパ形状をしているＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を提供する。
【００２２】
この構成によれば、窓の上部の形状をほぼ曲面ないしはテーパ形状とすることで、ウェーハが当接する部分とモニタ用の光の通過経路の部分とを異なる位置に配置することが容易となって安定して終点検出用のリファレンス光を取り込むことが可能となる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６記載のＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を備えているＣＭＰ装置を提供する。
【００２４】
この構成によれば、ウェーハの非研磨時には窓の上面をパッドの上面から弾力的に高く突き出して窓の上面からスラリーを排出し、窓の上面を清浄に維持することができ、またウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記研磨パッドの上面と面一になるように後退させて窓の上面にスラリーが溜まるのを防止しうる等の機能を有する研磨モニタ窓を備えたＣＭＰ装置は、ウェーハの研磨中に窓を通して安定且つ高い収率でリファレンス光を取り込むことができて該ウェーハの研磨状態を的確にモニタすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の発明は、窓は、ウェーハの非研磨時には該窓の上面部がパッドの上面から所要量弾力的に突出させ、前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記パッドの上面と同じ高さになるように後退させるようにしたので、ウェーハの非研磨時には、窓の上面部がパッドの上面よりも弾力的に高く突き出すことで、窓の上面からスラリー押し流されて、窓の上面を清浄に維持することができる。ウェーハの研磨時には、突き出た窓の上面部がウェーハで押し込められて当接状態となることで、窓の上面にはスラリーが滞留せず、研磨中に窓を通して安定したリファレンス光を取り込むことができるという利点がある。
【００２６】
請求項２記載の発明は、孔はプラテンの上部側からパッドにかけて形成された大径部と該大径部の下端に形成された段部を介して前記プラテンの下部側に形成された小径部とを備え、窓は上部側と下部側が前記プラテンの小径部に上下へスライド可能に嵌挿され上部側と下部側との間に前記孔の段部に対応して形成された掛止部を備え、前記孔の大径部と前記窓の上部側との間隙を可撓性シール部材で封止し、ウェーハの非研磨時には前記窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記パッドの上面と同じ高さになるように後退させるクッション機能を持つ弾性部材を前記孔の段部と前記窓の掛止部との間に装着したので、パッド及びプラテンと窓との間にスラリーが入り込んで固化するのを防止することができる。したがって、新たに供給されたスラリーに、固化したスラリーが混じり込んでウェーハの被研磨面にスクラッチ発生などの悪影響を及ぼすことがない。ウェーハの非研磨時には、弾性部材の弾力により該窓の上面部がパッドの上面から所要量突出状態となることで、窓の上面からスラリーが押し流されて窓の上面を清浄に維持することができる。ウェーハの研磨時には、窓の上面はウェーハの被研磨面に当接状態となるが弾性部材の緩衝作用によりウェーハの被研磨面に傷のつくのを防止することができる。また、ウェーハの研磨時には、窓の上面にスラリーが滞留せず、研磨中に窓を通して安定したリファレンス光を取り込むことができるという利点がある。
【００２７】
請求項３記載の発明は、上記プラテン及びパッドを上下に貫通する孔に上記窓を装着し、該窓は、ウェーハの非研磨時には当該窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ、前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記研磨パッドの上面と同じ高さになるように後退させるクッション機能を持ち、上部側と下部側は前記プラテンの小径部に上下へスライド可能に嵌挿され上部側と下部側との間に前記孔の段部に対応して形成された掛止部を備え、前記孔の大径部と前記窓の上部側との間隙を可撓性シール部材で封止し、ウェーハの非研磨時には前記窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面は前記パッドの上面と同じ高さになるようにしたので、請求項１記載の発明の効果に加えてさらに、ウェーハの非研磨時には、クッション機能により窓の上面部がパッドの上面よりも確実に弾力的に高く突き出し、ウェーハの研磨時には、窓の上面がウェーハの被研磨面に当接状態となっても、クッション機能の緩衝作用によりウェーハの被研磨面に傷のつくのを防止することができる。また、窓と孔の上方間隙を可撓性シール部材で封止したことで、パッド及びプラテンと窓との間にスラリーが入り込んで固化するのを防止することができる。したがって、新たに供給されたスラリーに、固化したスラリーが混じり込んでウェーハの被研磨面にスクラッチ発生などの悪影響を及ぼすことがないという利点がある。
【００２８】
請求項４記載の発明は、上記窓の少なくとも上面部の素材をポリウレタンを含む樹脂材質としたので、ウェーハの研磨時に窓の上面がウェーハの被研磨面に当接状態となっても該ウェーハの被研磨面に傷の付くのを、より一層確実に防止することができるという利点がある。
【００２９】
請求項５記載の発明は、上記窓の最頂部は、ウェーハが当接して摩耗する部分と、研磨状態モニタ用の光の通過経路の部分とが異なる位置に配置したので、モニタ用の光の通過経路の部分を、パッドドレッシング等で粗されるおそれのある部分とは異なる位置とすることで、研磨状態モニタ用のリファレンス光を安定して取り込むことができるという利点がある。
【００３０】
請求項６記載の発明は、上記窓の上部の形状は、ほぼ曲面ないしはテーパ形状をしているので、ウェーハが当接する部分とモニタ用の光の通過経路の部分とを異なる位置に配置することが容易となって研磨状態モニタ用のリファレンス光を一層安定して取り込むことができるという利点がある。
【００３１】
請求項７記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６記載のＣＭＰ装置の研磨モニタ窓を備えているＣＭＰ装置としたので、ウェーハの非研磨時には窓の上面を清浄に維持することができ、ウェーハの研磨時には窓の上面にスラリーが溜まるのを防止しうる等の機能を有する研磨モニタ窓を備えたＣＭＰ装置としたことで、ウェーハの研磨中に窓を通して安定且つ高い収率でリファレンス光を取り込むことができて該ウェーハの研磨状態を的確にモニタすることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
ウェーハの研磨時に窓の上面をウェーハの被研磨面に当接状態として、該当接部にスラリーを滞留させることなく安定且つ、高い収率でリファレンス光を取り込み、また、前記のように当接状態としてもウェーハの被研磨面に傷のつくのを防止するという目的を達成するために、ウェーハをプラテン上に備えたパッドに摺接させて相対運動をさせながら研磨を行うとともに、プラテン及びパッドを上下に貫通する孔に窓を装着し、研磨中に前記プラテンの下から前記窓を通じて前記ウェーハの被研磨面へ光を照射し、その反射光をモニタするＣＭＰ装置の研磨モニタ窓において、前記孔は前記プラテンの上部側から前記パッドにかけて形成された大径部と該大径部の下端に形成された段部を介して前記プラテンの下部側に形成された小径部とを備え、前記窓は上部側と下部側が前記プラテンの小径部に上下へスライド可能に嵌挿され上部側と下部側との間に前記孔の段部に対応して形成された掛止部を備え、前記孔の大径部と前記窓の上部側との間隙を可撓性シール部材で封止し、ウェーハの非研磨時には前記窓の上面部を前記パッドの上面から所要量弾力的に突出させ前記ウェーハの研磨時には該ウェーハの被研磨面が前記窓の上面に当接することにより該窓の上面を前記パッドの上面と同じ高さになるように後退させるクッション機能を持つ弾性部材を前記孔の段部と前記窓の掛止部との間に装着することにより実現した。
【実施例１】
【００３３】
以下、本発明の好適な一実施例を図面に従って詳述する。本実施例に係るＣＭＰ装置の研磨モニタ窓及びそれを備えたＣＭＰ装置を該ＣＭＰ装置から説明する。図１において、ＣＭＰ装置１は、主としてプラテン２と研磨ヘッド３とから構成されている。プラテン２は円盤形に形成され、その上面にはパッド４が貼着されており、下面中央にはモータ５を用いた駆動機構６が連結されている。研磨ヘッド３は、プラテン２よりも小径の円盤形に形成され、プラテン２の上方且つプラテン２の回転中心から変位した位置に配置されている。該研磨ヘッド３の下面に研磨対象であるウェーハＷが保持されている。
【００３４】
研磨工程においては、パッド４の上面に図示しないスラリー供給装置から研磨薬液であるスラリーが滴下され、研磨ヘッド３はウェーハＷがパッド４の上面へ接触する高さまで下降されるとともに、プラテン２と研磨ヘッド３がそれぞれ回転駆動されてウェーハＷの被研磨面（下面）が研磨される。
【００３５】
前記プラテン２とパッド４には上下方向へ貫通する孔７が形成されており、この孔７内にモニタ用の光に対し透過性を有する窓８が装着されている。プラテン２が一回転するごとに、窓８は研磨ヘッド３に保持されたウェーハＷの下面を通過する。
【００３６】
そして、プラテン２の下面側で且つ、研磨ヘッド６の鉛直下方に研磨終点検出装置の対物レンズ９が配置されている。図示は省略されているが、対物レンズ９は光ファイバー製の二分岐光ガイドを介して光源ユニットとポリクロメータとへ接続されていて、光源ユニットのハロゲンランプが発する白色光は対物レンズ９から垂直上方へ投射され、プラテン２とパッド５の孔７が対物レンズ９の上を通過するときに、窓８を通じて研磨ヘッド３の下面のウェーハＷで反射した光が、対物レンズ９から二分岐光ガイドを通じてポリクロメータへ入射する。
【００３７】
この入射光は、ポリクロメータ内の回折格子によって所定の波長ごとに分光され、分光されたそれぞれの光強度に応じた電気信号に変換されてコンピュータへ出力される。コンピュータは、ポリクロメータから出力された反射光の波長ごとの光強度信号に基づいて研磨の終点判定を行う。即ち、ウェーハＷが研磨されて異なる膜が露出すると、反射光のスペクトルが変化するので、コンピュータはこれに基づき研磨の終点判定を行う。
【００３８】
判定の結果、研磨終点に達したときは、自動又は手動でＣＭＰ装置１が停止されて研磨ヘッド３は初期位置へ上昇し、研磨が終了したウェーハＷは研磨ヘッド３から取り外される。なお、ここでは研磨終点検出手段として、ポリクロメータを用いた例を述べたが、これに限らず公知である他のレーザ光を用いたレーザ干渉計或いは電気的な距離計測手段、画像解析手段など種々の手段を適用することができ、研磨終点検出手段を限定するものではない。
【００３９】
なお、研磨する好適な条件例は、次の通りである。
研磨パッド：発泡ポリウレタンパッド（ニッタハース社製IC1000）
研磨スラリー：酸化膜の場合は、ヒュームドシリカスラリー、キャボット社製SS12
タングステン膜の場合は、キャボット社製SSW2000など
銅膜の場合は、東京磁気印刷社製Cu01など
研磨対象膜：酸化膜、タングステン膜、銅膜
パッド（プラテン）回転数：５０ｒｐｍ
ウェーハ回転数：５０ｒｐｍ
研磨時間：１ｍｉｎ
図２は、研磨モニタ窓の詳細構成を示している。プラテン２とパッド４とを貫通する前記孔７は、プラテン２の上部側から前記パッドにかけて形成された大径部７ａと該大径部７ａの下端に形成された段部７ｃを介してプラテン２の下部側に形成された小径部７ｂとを有している。また、モニタ用の光に対し透過性を有する前記窓８は、上面が凸形曲面であり上部側８ａが孔７の大径部７ａと所要の間隙を有するように形成され、下部側８ｂはプラテン２の小径部７ｂに隙間嵌めにより上下へスライド可能に嵌挿されている。該窓８における上部側８ａと下部側８ｂとの間には前記孔７の段部７ｃに対応した掛止部８ｃが形成されている。なお、窓８の上面の形状は、凸形曲面に限らずテーパ形状としてもよい。
【００４０】
前記窓８の材質は、アクリル、透明塩化ビニル等の樹脂、或いは石英ガラス等が用いられる。モニタするための光がレーザ光の場合は、該レーザ光に対し、実質的に透過性を有するポリウレタンも用いられる。
【００４１】
そして、窓８の上部側８ａと孔７の大径部７ａとの間の間隙が可撓性シール部材１０で封止され、孔７の段部７ｃと窓８の掛止部８ｃとの間にリング状の弾性部材１１が装着されている。前記可撓性シール部材１０の素材は、例えばクロロプレンゴム等がよく、耐食性が問題となる場合はシリコーンゴム等が用いられる。
【００４２】
窓８と孔７の間隙を可撓性シール部材１０により封止することで、窓８とパッド４及びプラテン２との間にスラリーが入り込むことがない。そして、研磨による熱変形によって該間隙の寸法が変化したとしても可撓性シール部材１０はこれに応じて撓むので、シール機能は劣化しない。したがって、スラリーが間隙内に入り込んで固化し、この固化したスラリーが新たに供給されたスラリーに混じり込んでウェーハＷの被研磨面へ作用し、該ウェーハＷにスクラッチ発生などの悪影響を及ぼすことがない。また、窓８とプラテン２との間にスラリーが入り込まないことから、プラテン２に対する窓８の上下方向へのスライド作用が害されることがない。
【００４３】
前記弾性部材１１はゴム材質等からなり、前記研磨ヘッド３が初期位置へ上昇しているウェーハＷの非研磨時には、凸形曲面からなる窓８の上面部は弾性部材１１の弾力によりパッド４の上面から適宜量突出状態となる。これにより、窓８の上面からスラリーが自重により排出される自己清浄作用が生じて窓８の上面が清浄に維持される。
【００４４】
一方、ウェーハＷの研磨時には、窓８の上面はウェーハＷの被研磨面に当接してパッド４の上面と同じ高さになるように後退する（図２に示す状態）。このように当接状態となっても、弾性部材１１の緩衝作用によりウェーハＷの被研磨面に傷のつくことが防止される。このとき、窓８をポリウレタンを含む樹脂材質を素材として形成しておくことで、該窓８が当接状態となってもウェーハＷの被研磨面に傷のつくことが、より一層確実に防止される。また、ウェーハＷの研磨時に窓８の上面がウェーハＷの被研磨面に当接することで、窓８の上面にスラリーが滞留せず、前記自己清浄作用とあいまって研磨中に窓８を通して安定したリファレンス光の取り込みが可能となる。
【００４５】
ここで、窓８の上面の凸形曲面における頂点８ｄは、パッドドレッシングの際、パッド４の上面と同様に粗されてしまう。このため、ウェーハＷの被研磨面から反射されるリファレンス光は粗された窓８の上面で散乱してリファレンス光を取り込むことが難しくなる。そこで、対物レンズ９の光軸を窓８の頂点８ｄから変位させてモニタ用の光の通過経路１２を、粗されるおそれのある頂点８ｄを避けて、該頂点８ｄと最下点８ｅとの中間部８ｆとすることで、一層安定して終点検出用のリファレンス光を取り込むことが可能となる。
【００４６】
上述したように、本実施例に係るＣＭＰ装置の研磨モニタ窓においては、窓８とパッド４及びプラテン２との間にスラリーが入り込んで固化することがない。したがって、新たに供給されたスラリーに固化したスラリーが混じり込んでウェーハＷの被研磨面にスクラッチ発生などの悪影響を及ぼすことがない。
【００４７】
ウェーハＷの非研磨時には、弾性部材１１の弾力により凸形曲面からなる窓８の上面部がパッド４の上面から適宜量突出状態となることで、窓８の上面からスラリーが自重により排出される自己清浄作用が生じて窓８の上面を清浄に維持することができる。
【００４８】
ウェーハＷの研磨時には、窓８の上面がウェーハＷの被研磨面に当接することで、窓８の上面にスラリーが滞留せず、前記自己清浄作用とあいまって安定して且つ、高い収率でリファレンス光を取り込むことができる。
【００４９】
ウェーハＷの研磨時に窓８の上面がウェーハＷの被研磨面に当接状態となっても、弾性部材１１の緩衝作用によりウェーハＷの被研磨面に傷のつくのを防止することができる。また、窓８をポリウレタンを含む樹脂材質を素材として形成しておくことで、ウェーハＷの被研磨面に傷のつくのを、より一層確実に防止することができる。
【００５０】
モニタ用の光の通過経路１２を、パッドドレッシング等により粗されるおそれのある窓８の頂点８ｄを避けて、該頂点８ｄと最下点８ｅとの中間部８ｆとすることで、一層安定して且つ、高い収率で終点検出用のリファレンス光を取り込むことができる。
【００５１】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
図は本発明の実施例に係るＣＭＰ装置の研磨モニタ窓及びそれを備えたＣＭＰ装置を示すものである。
【図１】ＣＭＰ装置例を示す斜視図。
【図２】研磨モニタ窓の拡大断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１    ＣＭＰ装置
２    プラテン
３    研磨ヘッド
４    パッド
５    モータ
６    駆動機構
７    孔
７ｃ  段部
８    窓
８ｃ  掛止部
８ｄ  頂点
８ｅ  最下点
８ｆ  中間部
９    対物レンズ
１０    可撓性シール部材
１１    弾性部材
１２    光の通過経路
Ｗ    ウェーハ
【図１】
2009105338.tif 000003
【図２】
2009105338.tif 000004