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公開番号2025009203
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112052
出願日2023-07-07
発明の名称研磨装置
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B24B 37/013 20120101AFI20250110BHJP(研削;研磨)
要約【課題】研磨パッドの透明窓と光学センサヘッドとの間に存在する空間内での光路を安定させ、ワークピースの正確な膜厚測定を達成することができる研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨装置は、光の透過を許容する透明窓4を有する研磨パッド2と、研磨パッド2を支持する研磨テーブル3と、ワークピースWを研磨パッド2に押し付ける研磨ヘッド1と、透明窓4の下方に配置された光学センサヘッド25を有する光学膜厚測定システム20を備え、透明窓4と光学センサヘッド25との間に形成された空間32は、透明液で満たされている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
光の透過を許容する透明窓を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
ワークピースを前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
前記透明窓の下方に配置された光学センサヘッドを有する光学膜厚測定システムを備え、
前記透明窓と前記光学センサヘッドとの間に形成された空間は、透明液で満たされている、研磨装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記透明窓の下面は、前記光学センサヘッドからの光を受ける受光面と、前記受光面よりも高い位置にある後退面を含む、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記後退面は、前記受光面を囲んでいる、請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨装置は、前記空間に連通する透明液供給ラインをさらに備えており、
前記透明窓は、前記空間に連通する透明液排出口を有している、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記研磨装置は、前記空間に連通する透明液供給ラインおよび透明液排出ラインをさらに備えており、
前記透明液排出ラインは、前記研磨テーブル内を延びている、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記研磨装置は、
前記透明液供給ラインおよび前記透明液排出ラインのうちの少なくとも一方に設けられた流量測定装置と、
前記流量測定装置に電気的に接続された動作制御部をさらに備えており、
前記流量測定装置は、前記透明液供給ラインを流れる前記透明液の流量を測定するように構成されており、
前記動作制御部は、前記透明液の流量の測定値が予め設定された流量範囲を外れたときに、警報信号を生成するように構成されている、請求項５に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記研磨装置は、
前記透明液供給ラインおよび前記透明液排出ラインのうちの少なくとも一方に設けられた圧力測定装置と、
前記圧力測定装置に電気的に接続された動作制御部をさらに備えており、
前記圧力測定装置は、前記透明液供給ラインを流れる前記透明液の圧力を測定するように構成されており、
前記動作制御部は、前記透明液の圧力の測定値が予め設定された圧力範囲を外れたときに、警報信号を生成するように構成されている、請求項５に記載の研磨装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ、配線基板、角基板などのワークピースを研磨するための技術に関し、特にワークピースを研磨するための研磨パッドの透明窓を通じて光をワークピースに導き、ワークピースからの反射光のスペクトルに基づいてワークピースの膜厚を測定する技術に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、ウェーハ等のワークピースの表面を研磨する化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）装置が使用されている。ＣＭＰ装置は、研磨テーブル上に貼り付けられた研磨パッドと、ワークピースを研磨パッドの研磨面に押し付けるための研磨ヘッドを備えている。ＣＭＰ装置は、研磨液（例えば、スラリー）を研磨パッド上に供給しながら、研磨ヘッドによりワークピースを研磨パッドの研磨面に押し付けて、ワークピースの表面と研磨パッドの研磨面を摺接させる。ワークピースの表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用によって、研磨される。
【０００３】
ワークピースの研磨は、その表面を構成する膜（絶縁膜、シリコン層など）の厚さが目標膜厚に達したときに終了される。研磨装置は、ワークピースの膜厚を測定するために、光学膜厚測定システムを備える。光学膜厚測定システムは、研磨テーブル内に配置された光学センサヘッドにより、ワークピースに光を照射し、ワークピースからの反射光を受け、反射光の強度から反射光のスペクトルを生成し、反射光のスペクトルに基づいて、ワークピースの膜厚を決定するように構成される。
【０００４】
研磨テーブル上の研磨パッドは、その一部を構成する透明窓を有している。透明窓は、研磨パッド上の研磨液および研磨屑が光学センサヘッドに接触することを防止することができる。光学センサヘッドと透明窓との間には空間が存在する。光学センサヘッドから発せられた光は空間および透明窓を通じてワークピースに導かれ、ワークピースからの反射光は、透明窓および空間を通って光学センサヘッドに到達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－２４０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
研磨パッド上には、研磨液に加えて、研磨パッドのドレッシングや洗浄に使用される純水が供給される。研磨液または純水などの液体は、発泡材料から構成される研磨パッド内に浸透し、光学センサヘッドと透明窓との間の上記空間内に浸入することがある。空間内の液体は、光の進行方向を変える、または光を散乱させることがある。特に、空間内の液体中に気泡が存在する場合は、液体はワークピースからの反射光の強度を変化させ、正確な膜厚測定を妨げることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、研磨パッドの透明窓と光学センサヘッドとの間に存在する空間内での光路を安定させ、ワークピースの正確な膜厚測定を達成することができる研磨装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、光の透過を許容する透明窓を有する研磨パッドと、前記研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ワークピースを前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記透明窓の下方に配置された光学センサヘッドを有する光学膜厚測定システムを備え、前記透明窓と前記光学センサヘッドとの間に形成された空間は、透明液で満たされている、研磨装置が提供される。
【０００９】
一態様では、前記透明窓の下面は、前記光学センサヘッドからの光を受ける受光面と、前記受光面よりも高い位置にある後退面を含む。
一態様では、前記後退面は、前記受光面を囲んでいる。
一態様では、前記研磨装置は、前記空間に連通する透明液供給ラインをさらに備えており、前記透明窓は、前記空間に連通する透明液排出口を有している。
一態様では、前記研磨装置は、前記空間に連通する透明液供給ラインおよび透明液排出ラインをさらに備えており、前記透明液排出ラインは、前記研磨テーブル内を延びている。
一態様では、前記研磨装置は、前記透明液供給ラインおよび前記透明液排出ラインのうちの少なくとも一方に設けられた流量測定装置と、前記流量測定装置に電気的に接続された動作制御部をさらに備えており、前記流量測定装置は、前記透明液供給ラインを流れる前記透明液の流量を測定するように構成されており、前記動作制御部は、前記透明液の流量の測定値が予め設定された流量範囲を外れたときに、警報信号を生成するように構成されている。
一態様では、前記研磨装置は、前記透明液供給ラインおよび前記透明液排出ラインのうちの少なくとも一方に設けられた圧力測定装置と、前記圧力測定装置に電気的に接続された動作制御部をさらに備えており、前記圧力測定装置は、前記透明液供給ラインを流れる前記透明液の圧力を測定するように構成されており、前記動作制御部は、前記透明液の圧力の測定値が予め設定された圧力範囲を外れたときに、警報信号を生成するように構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
研磨パッドの透明窓と光学センサヘッドとの間の空間を満たす透明液は、安定した光路を空間内に構成する。したがって、光学膜厚測定システムは、ワークピースの正確な膜厚を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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