JP2003068686A - ポリッシング装置及び研磨パッド並びにその製造方法 - Google Patents

ポリッシング装置及び研磨パッド並びにその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学式センサによる膜厚の測定を正確に且つ
安定して行なうことができ、被研磨物のスクラッチを防
止することができる研磨パッドを提供する。 【解決手段】 光を透過させる透光窓部材41を配置す
るための窓孔11aが形成された上層パッド11と、上
層パッド11の窓孔11aに連通する通光孔12aが形
成された下層パッド12とを有する研磨パッド10であ
って、上層パッド11と下層パッド12との間に、上下
面に接着剤が塗布された透明接着フィルム13を配置し
た。また、上層パッド11の窓孔11aと下層パッド1
2の通光孔12aとの大きさを略同一とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨パッド及びそ
の製造方法、特に半導体基板等の被研磨物を平坦且つ鏡
面状に研磨するための研磨パッド及びその製造方法に関
するものである。また、本発明は、かかる研磨パッドを
備えたポリッシング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの高集積化に伴う
配線の微細化、及び多層化の要求によって、半導体基板
の表面の平坦度が要求されている。即ち、配線の微細化
によって、光リソグラフィに用いる光の波長としてより
短いものを使用するようになり、このような短波長の光
は基板上の焦点位置での許容される高低差がより小さく
なる。従って、焦点位置での高低差が小さいこと、即ち
基板表面の高い平坦度が必要となってくる。このため、
化学機械研磨(CMP)により半導体基板の表面の凹凸
を除去してその表面を平坦化することが行われている。
【0003】上記化学機械研磨においては、所定時間の
研磨を行なった後に所望の位置で研磨を終了する必要が
ある。例えば、CuやAlなどの金属配線の上部にSi
等の絶縁層(この後の工程で絶縁層の上に更に金属
などの層を形成するため、このような絶縁層は層間膜と
呼ばれる。)を残したい場合がある。このような場合、
研磨を必要以上に行なうと下層の金属膜が表面に露出し
てしまうので、層間膜を所定の膜厚だけ残すように研磨
を終了する必要がある。
【0004】また、半導体基板上に予め所定パターンの
配線用の溝を形成しておき、その中にCu(銅)又はそ
の合金を充填した後に、表面の不要部分を化学機械研磨
(CMP)により除去する場合がある。Cu層をCMP
プロセスにより研磨する場合、配線用溝の内部に形成さ
れたCu層のみを残して半導体基板からCu層を選択的
に除去することが必要とされる。即ち、配線用の溝部以
外の箇所では、(SiOなどからなる)絶縁膜が露出
するまでCu層を除去することが求められる。
【0005】この場合において、過剰研磨となって、配
線用の溝内のCu層を絶縁膜と共に研磨してしまうと、
回路抵抗が上昇し、半導体基板全体を廃棄しなければな
らず、多大な損害となる。逆に、研磨が不十分で、Cu
層が絶縁膜上に残ると、回路の分離がうまくいかず、短
絡が起こり、その結果、再研磨が必要となり、製造コス
トが増大する。このような事情は、Cu層に限らず、A
l層等の他の金属膜を形成し、この金属膜をCMPプロ
セスで研磨する場合も同様である。
【0006】このため、光学式センサを用いてCMPプ
ロセスの加工終点を検出することがなされている。即
ち、投光素子と受光素子とを備えた光学式センサを設置
し、この光学式センサから半導体基板の被研磨面に光を
照射する。そして、被研磨面における光の反射率の変化
を検知して被研磨面上の絶縁膜や金属膜の膜厚を測定
し、CMPプロセスの加工終点を検出している。
【0007】研磨テーブルの上面に貼設される研磨パッ
ドは、通常、光の透過率が低い。従って、研磨パッドの
下方から半導体基板の被研磨面に光を照射する場合に
は、光を透過させるために透過率の高い透光窓部材を研
磨パッドに設置し、この透光窓部材を介して光学式セン
サからの光が半導体基板の被研磨面に照射される。
【0008】図14は、上述した透光窓部材を含む従来
の2層研磨パッドの部分拡大断面図である。研磨パッド
310は上層パッド311と下層パッド312とから構
成されており、上層パッド311には、透光窓部材34
1を配置するための窓孔311aが形成されている。ま
た、下層パッド312には、この窓孔311aよりも小
さな径の通光孔312aが形成されている。これら径の
異なる孔311a,312aによって段部313が形成
されている。
【0009】このような研磨パッド310を製作する場
合には、上層パッド311の下面と下層パッド312の
上面にそれぞれ接着剤を塗布し、上層パッド311と下
層パッド312とを上下方向に押圧してこれらを接着す
る。そして、窓孔311aに透光窓部材341を嵌め込
む。この透光窓部材341は段部313の上面に塗布さ
れた接着剤によって下層パッド312に接着される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記透
光窓部材341は、下層パッド312と段部313の上
面においてのみ接着され、接着面積が小さいため、接着
力が弱く、透光窓部材341が研磨パッド310から剥
がれてしまうことがある。また、透光窓部材341が全
体的に剥がれなくても、その一部が剥がれただけで透光
窓部材341と下層パッド312(段部313)との間
に隙間が生じ、この隙間から、研磨パッド310の上面
で使用される研磨液が透光窓部材341の下面に漏れ出
してしまうことがある。透光窓部材341の下面に研磨
液が付着すると、透光窓部材341の反射率が大幅に低
下し、半導体基板の被研磨面における反射率の変化を光
学式センサによって検出することが難しくなり、正確な
膜厚の測定ができないこととなる。
【0011】また、透光窓部材341と段部313との
間の隙間に研磨液が入り込むと、研磨パッド310の膨
潤によって弾性が不均一な部分が生じ、半導体基板の研
磨に悪影響を与える可能性がある。更に、透光窓部材3
41と光学式センサとの間に透過率の低い研磨液が不規
則に入り込むと、測定信号の安定性の低下及び測定結果
の信頼性の低下を招くこととなる。
【0012】また、上述したように、透光窓部材341
は上層パッド311に形成された窓孔311aに嵌め込
まれるが、この窓孔311aは、嵌め込みのために透光
窓部材341に対して多少の余裕を持った寸法で形成さ
れている。従って、透光窓部材341を窓孔311aに
嵌め込んだ後も透光窓部材341と窓孔311aとの間
に微小な隙間314が生じ、この隙間314に研磨液が
入り込み、ここで固着してしまう場合がある。この固着
した研磨液は、研磨パッド310の上面で研磨される半
導体基板のスクラッチの原因となる。
【0013】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、光学式センサによる膜厚の測定
を正確に且つ安定して行なうことができ、被研磨物のス
クラッチを防止することができる研磨パッド及びその製
造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、
かかる研磨パッドを備えたポリッシング装置を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】このような従来技術にお
ける問題点を解決するために、本発明の第1の態様は、
光を透過させる透光窓部材を配置するための窓孔が形成
された上層パッドと、上記上層パッドの窓孔に連通する
通光孔が形成された下層パッドとを有する研磨パッドで
あって、上記上層パッドと上記下層パッドとの間に、透
明フィルムを配置したことを特徴としている。この場合
において、上記透明フィルムと上記上層パッド及び上記
下層パッドとの界面に接着剤を塗布することが好まし
い。
【0015】これにより、透光窓部材の下面が全面に亘
って透明フィルムに接触するので、透光窓部材の下面全
面が透明フィルムに接着される。このため、透光窓部材
の接着面積が従来のものに比べて大きくなるので、接着
強度を高めることができ、透光窓部材が研磨パッドから
剥がれることを防止することができる。従って、研磨液
の透光窓部材の下面へのリークがなくなるので、高品質
の研磨を実現すると共に、光学式センサによる膜厚の測
定を正確に且つ安定して行なうことが可能となる。
【0016】また、透光窓部材と下層パッドとは透明フ
ィルムによって完全に分離された構造となり、透光窓部
材と光学式センサとの間に透過率の低い研磨液が入り込
むことを防止することができるので、光学式センサによ
る膜厚の測定を正確に且つ安定して行なうことが可能と
なる。
【0017】また、本発明の好ましい一態様は、上記上
層パッドの窓孔と上記下層パッドの通光孔との大きさを
略同一としたことを特徴とする。
【0018】本発明の第2の態様は、光を透過させる透
光窓部材を配置するための窓孔が形成された研磨パッド
であって、上記研磨パッドの表面よりも軟質の材料から
形成される透光窓部材を上記窓孔に配置したことを特徴
とする研磨パッドである。
【0019】このように、研磨パッドの表面よりも軟質
な透光窓部材を用いることにより、研磨パッドのドレッ
シング時に透光窓部材の表面にスクラッチが入りにくく
なる。従って、透光窓部材の表面のスクラッチに起因し
て研磨時に被研磨物にスクラッチが入ることを防止する
ことができる。また、透光窓部材を軟質の材料により形
成するので、ドレッシング終了後に透光窓部材が研磨パ
ッドの表面から突出することとなっても、研磨時に被研
磨物が傷つきにくくなる。
【0020】本発明の第3の態様は、光を透過させる透
光窓部材を配置するための窓孔が形成された研磨パッド
であって、上記透光窓部材の下方には、シール性及び弾
力性に優れた支持シール材を設けたことを特徴とする研
磨パッドである。
【0021】このように、透光窓部材は、シール性に優
れた支持シール材によって支持されるので、透光窓部材
の下面への研磨液のリークが少なくなり、高品質の研磨
を実現すると共に、光学式センサによる膜厚の測定を正
確に且つ安定して行なうことが可能となる。また、支持
シール材により透光窓部材と光学式センサとの間に透過
率の低い研磨液が入り込むことが防止されるため、光学
式センサによる膜厚の測定を正確に且つ安定して行なう
ことが可能となる。更に、透光窓部材は、弾力性に優れ
た支持シール材によって強固に支持されるので、研磨パ
ッドのドレッシング時に透光窓部材が下方に押し下げら
れにくくなり、ドレッシング終了後における透光窓部材
の突出を防止することができる。従って、上述した透光
窓部材を軟質の材料で形成することと相俟って、被研磨
物のスクラッチをより効果的に防止することが可能とな
る。
【0022】また、本発明の好ましい一態様は、上記支
持シール材は接着剤からなることを特徴とする。
【0023】本発明の第4の態様は、光を透過させる透
光窓部材を配置するための窓孔が形成された研磨パッド
であって、上記透光窓部材と該透光窓部材を支持する透
光支持部材との間に、上記透光窓部材及び上記透光支持
部材と共に所定の光学系を形成する柔軟性及び密着性に
優れた補強部材を介在させたことを特徴とする研磨パッ
ドである。
【0024】研磨時の研磨圧力により透光窓部材が撓ん
でしまうと、光が十分に透光窓部材を透過しなかった
り、透光窓部材内で散乱してしまったりして、正確且つ
安定的な膜厚測定ができない場合がある。上述のよう
に、透光窓部材と透光支持部材との間に柔軟性に優れた
補強部材を介在させることで、透光窓部材の支持が補強
され、これにより研磨時の研磨圧力により透光窓部材が
撓んでしまうことが防止される。従って、光学式センサ
による膜厚の測定を正確に且つ安定して行なうことが可
能となる。また、上記補強部材は密着性に優れているた
め、光学式センサのための光学系を維持して正確且つ安
定的な膜厚測定を行なうことができる。
【0025】また、本発明の好ましい一態様は、上記補
強部材は形状記憶性を有することを特徴とする。
【0026】また、本発明の第5の態様は、上記研磨パ
ッドを貼設した研磨テーブルと、被研磨物を保持して上
記研磨テーブルの研磨パッドに押圧するトップリングと
を備えたことを特徴とするポリッシング装置である。
【0027】また、本発明の第6の態様は、光を透過さ
せる透光窓部材を配置するための窓孔を上層パッドに形
成し、上記上層パッドの窓孔に上記透光窓部材を形成
し、上記上層パッドと該上層パッドの窓孔に連通する通
光孔が形成された下層パッドとの間に、上下面に接着剤
が塗布された透明フィルムを配置し、上記上層パッドと
上記下層パッドとを上下方向に押圧して研磨パッドを形
成することを特徴とする研磨パッドの製造方法である。
【0028】これにより、透光窓部材と上層パッドとの
間に隙間が生じないように研磨パッドを形成することが
可能となるので、透光窓部材と上層パッドとの間の隙間
に研磨液が固着することがなく、研磨液の固着に起因す
る被研磨物のスクラッチを防止することが可能となる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る研磨パッドを
備えたポリッシング装置の第1の実施形態について図1
乃至図7を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の
ポリッシング装置の全体構成を示す概略図である。図1
に示すように、ポリッシング装置は、上面に研磨パッド
10が貼設された研磨テーブル20と、被研磨物である
半導体基板Wを保持して研磨パッド10の上面に押圧す
るトップリング30とを備えている。研磨パッド10の
上面は、被研磨物である半導体基板Wと摺接する研磨面
を構成している。なお、微細な砥粒(CeO等からな
る)を樹脂等のバインダで固めた固定砥粒板の上面を研
磨面として構成することもできる。
【0030】研磨テーブル20は、その下方に配置され
るモータ21に連結されており、矢印で示すようにその
軸心回りに回転可能になっている。また、研磨テーブル
20の上方には研磨液供給ノズル22が設置されてお
り、この研磨液供給ノズル22から研磨パッド10上に
研磨液Qが供給されるようになっている。
【0031】トップリング30は、トップリングシャフ
ト31に連結されており、このトップリングシャフト3
1を介してモータ及び昇降シリンダ(図示せず)に連結
されている。これによりトップリング30は、矢印で示
すように昇降可能且つトップリングシャフト31回りに
回転可能となっている。また、トップリング30はその
下面にポリウレタン等の弾性マット32を備えており、
この弾性マット32の下面に、被研磨物である半導体基
板Wが真空等によって吸着、保持される。このような構
成により、トップリング30は自転しながら、その下面
に保持した半導体基板Wを研磨パッド10に対して任意
の圧力で押圧することができるようになっている。な
お、トップリング30の下部外周部には、半導体基板W
の外れ止めを行なうガイドリング33が設けられてい
る。
【0032】図1に示すように、研磨テーブル20の内
部には、半導体基板Wの被研磨面に形成された絶縁膜や
金属膜の膜厚を測定する光学式センサ40が設置されて
いる。この光学式センサ40は、投光素子と受光素子を
備えており、投光素子から半導体基板Wの被研磨面に光
を照射し、被研磨面からの反射光を受光素子で受光する
ように構成されている。この場合、投光素子から発せら
れる光は、レーザー光又はLEDによる光であり、場合
によっては白色光も考えられる。
【0033】ここで、研磨パッド10には、光学式セン
サ40の光を透過させるための円柱状の透光窓部材41
(例えば外径18mm)が取付けられている。図2は、
透光窓部材41を含む研磨パッド10の部分拡大断面図
である。本実施形態の研磨パッド10は、上層パッド1
1と下層パッド12とを有しており、2層構造の研磨パ
ッドとなっている。例えば、上層パッド11としてロデ
ール社製のIC−1000などの発泡ポリウレタン、下
層パッド12としてロデール社製のSUBA400など
の不織布などを用いることができる。また、透光窓部材
41は、透過率の高い材質で形成されており、例えば、
無発泡ポリウレタンなどにより形成される。通常、上層
パッドとしては硬質なものが使用され、下層パッドとし
ては上層パッドに比べて軟質なものが使用される。
【0034】図2に示すように、透光窓部材41は、上
層パッド11に形成された窓孔11a内に配置されてい
る。下層パッド12には、上記窓孔11aと略同径の通
光孔12aが形成されている。そして、上層パッド11
と下層パッド12との間には、上下面に接着剤を塗布し
た透明接着フィルム13が配置されており、この透明接
着フィルム13によって上層パッド11と下層パッド1
2とが互いに接着されている。この透明接着フィルム1
3としては、例えば、厚さ50μmのPET(ポリエチ
レンテレフタレート)芯体の上下面にアクリルゴム系粘
着剤を塗布したものを用いることができる。
【0035】このとき、透光窓部材41の下面は全面に
亘って透明接着フィルム13に接触しており、透光窓部
材41の下面全面が透明接着フィルム13に接着され
る。このため、透光窓部材41の接着面積が従来のもの
に比べて大きくなるので、接着強度を高めることがで
き、透光窓部材41が研磨パッド10から剥がれること
を防止することができる。従って、研磨液Qの透光窓部
材41の下面へのリークがなくなるので、高品質の研磨
を実現すると共に、光学式センサ40による膜厚の測定
を正確に且つ安定して行なうことが可能となる。
【0036】また、透光窓部材41と下層パッド12と
は透明接着フィルム13によって完全に分離された構造
となり、透光窓部材41と光学式センサ40との間に透
過率の低い研磨液が入り込むことを防止することができ
るので、光学式センサ40による膜厚の測定を正確に且
つ安定して行なうことが可能となる。
【0037】ところで、光学式センサ40の配線42
は、研磨テーブル20及び研磨テーブル支持軸20a内
を通り、研磨テーブル支持軸20aの軸端に設けられた
ロータリコネクタ43を経由してコントローラ44に接
続されている。このコントローラ44は表示装置(ディ
スプレイ)45に接続されている。あるいは、図示しな
い無線信号伝達手段によりセンサ40からコントローラ
44に膜厚測定信号を伝えることとしてもよい。
【0038】図3は、図1に示すポリッシング装置の研
磨テーブル20の平面図である。図3において、符号C
は研磨テーブル20の回転中心であり、符号Cはト
ップリング30に保持された半導体基板Wの中心であ
る。図3に示すように、研磨テーブル20内の光学式セ
ンサ40は、トップリング30に保持された研磨中の半
導体基板Wの中心Cを通過する位置に配置されてい
る。光学式センサ40は、半導体基板Wの下方を通過し
ている間、通過軌跡上で連続的に半導体基板Wの被研磨
面の膜厚を検出できるようになっている。なお、検出時
間の間隔を短くするため、図3の仮想線で示すように光
学式センサ40を追加してテーブル上に2ヶ以上の光学
式センサを設けてもよい。
【0039】研磨テーブル20が一回転する毎に、光学
式センサ40の投光素子からの光が透光窓部材41を通
過して半導体基板Wの被研磨面に投光され、被研磨面か
らの反射光が光学式センサ40の受光素子で受光され
る。そして、受光素子で受光された光は、コントローラ
44により処理され、被研磨面上の膜厚が測定される。
【0040】ここで、光学式センサを用いてSiO
の絶縁膜やCu,Al等の金属膜の膜厚を検出する原理
を簡単に説明する。光学式センサにおける膜厚測定の原
理は、膜とその隣接媒体によって引き起こされる光の干
渉を利用している。基板上の薄膜に光を入射すると、ま
ず一部の光は膜の表面で反射され、残りは透過してい
く。この透過した光の一部は更に基板面で反射され、残
りは透過していくが、基板が金属の場合には吸収されて
しまう。干渉はこの膜の表面反射光と基板面反射光の位
相差によって発生し、位相が一致した場合は互いに強め
合い、逆になった場合は弱め合う。つまり入射光の波
長、膜厚、膜の屈折率に応じて反射強度が変化する。基
板で反射した光を回折格子等で分光し、各波長における
反射光の強度をプロットしたプロファイルを解析して基
板上に形成された膜の厚みを測定することができる。
【0041】また、別の光学式センサの方式として、基
板上の薄膜に単色光(単一波長光)もしくは白色光を入
射し、その際、薄膜表面の反射率と基板表面の反射率と
を重ね合わせた反射率を反射光によって測定することと
してもよい。反射率は研磨される膜の膜厚や膜種により
変化するので、その反射率の変化点を監視することで加
工終点を検出することができる。
【0042】次に、上述の研磨パッド10の製造工程に
ついて説明する。 発泡ポリウレタンからなる上層パッド11を用意し、
所定の位置に窓孔11aを形成する(図4)。 上層パッド11の窓孔11aに無発泡ポリウレタン1
4を流し込み、この無発泡ポリウレタン14と上層パッ
ド11とを溶着(接着)させる(図5)。これによっ
て、窓孔11a内に無発泡ポリウレタンからなる透光窓
部材41が形成される。なお、窓孔11aに対応した形
状の透光窓部材41を別途製作しておいて、これを上記
窓孔11aに嵌め込むこととしてもよい。 このようにしてできた上層パッド11及び透光窓部材
41を所定の厚さ(例えば1.9mm)にスライスする
(図6)。 下層パッド12に上層パッド11の窓孔11aと同径
の通光孔12aを形成し、この下層パッド12と上記ス
ライスされた上層パッド11との間に、上下面に接着剤
を塗布した透明接着フィルム13を配置する(図7)。 上層パッド11と下層パッド12とを上下方向に押圧
することによって、上層パッド11と下層パッド12と
が接着され、図2に示すような研磨パッド10が完成す
る。
【0043】ここで、上層パッド11の窓孔11aに無
発泡ポリウレタン14を流し込んで透光窓部材41を形
成した場合には、透光窓部材41と上層パッド11との
間に隙間が生じないように研磨パッド10を形成するこ
とが可能となる。従って、透光窓部材41と上層パッド
11との間の隙間に研磨液が固着することがなく、研磨
液の固着に起因する半導体基板Wのスクラッチを防止す
ることが可能となる。
【0044】次に、上記構成のポリッシング装置の研磨
動作について説明する。トップリング30の下面に保持
された半導体基板Wは、回転している研磨テーブル20
の上面の研磨パッド10に押圧される。このとき、研磨
液供給ノズル22から研磨パッド10上に研磨液Qを供
給する。これによって、半導体基板Wの被研磨面(下
面)と研磨パッド10の間に研磨液Qが存在した状態で
ポリッシングが行われる。
【0045】この研磨中に、研磨テーブル20が一回転
する毎に、光学式センサ40が半導体基板Wの被研磨面
の直下を通過する。光学式センサ40は、半導体基板W
の中心Cを通る軌道上に設置されているため、光学式
センサ40の移動に伴って半導体基板Wの被研磨面の円
弧状の軌道上で連続的に膜厚検出が可能である。即ち、
光学式センサ40の投光素子からの光が研磨パッド10
の下層パッド12の通光孔12a及び透光窓部材41を
通って半導体基板Wの被研磨面に到達する。被研磨面に
おける反射光は光学式センサ40の受光素子で受光さ
れ、被研磨面の膜厚が測定される。光学式センサ40の
信号を処理し、モニタすることにより所定厚の薄膜に研
磨されたことが検出され、CMPプロセスの加工終点を
決定することができる。
【0046】上述の実施形態では、2層研磨パッドを例
として説明したが、研磨パッドはこれに限られず、3層
以上の多層研磨パッドを用いることができる。この場合
には、透光窓部材の下面に接触する位置に透明接着フィ
ルムを配置すればよく、透明接着フィルムよりも上方に
ある層を上層パッド、下方にある層を下層パッドとして
考えることで、かかる場合にも本発明を適用することが
可能である。
【0047】また、上述の実施形態では、研磨テーブル
上に貼設された研磨パッドを使用する例について説明し
たが、これに限られるものではない。例えば、図8に示
すように、研磨面としてベルト状の研磨パッド51を備
えたポリッシング装置に本発明を適用することもでき
る。図8に示すポリッシング装置においては、表面に砥
粒を有するベルト(研磨パッド)51が2つの回転ドラ
ム52,53間に張設されており、この回転ドラム5
2,53が回転することにより、ベルト51が矢印54
方向に循環回転運動又は往復直線運動を行なう。上下の
ベルト間には支持台55が配置されており、トップリン
グ56に保持された半導体基板Wがベルト51及び支持
台55に対して押圧され、その表面が研磨される。支持
台55には図示しない光学式センサが埋設され、この光
学式センサによってトップリング56に保持された半導
体基板Wに光を入射してその反射光を測定して半導体基
板Wの被研磨面に形成された絶縁膜や金属膜の膜厚が測
定される。このようなポリッシング装置においても、研
磨パッド51の上記光学式センサに対応する位置に本発
明に係る透光窓部材41を取付けることができる。
【0048】次に、本発明に係る研磨パッドの第2の実
施形態について図9及び図10を参照して詳細に説明す
る。図9は本発明の第2の実施形態における研磨パッド
を示す部分拡大断面図、図10は図9に示す研磨パッド
の底面図である。なお、上述の第1の実施形態における
部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部材又は要
素には同一の符号を付し、特に説明しない部分について
は第1の実施形態と同様である。
【0049】上述した第1の実施形態における透光窓部
材41は、上層パッド11(IC−1000)と同質の
硬質なポリウレタンなどにより形成されているので、ド
レッサにより研磨パッド10の表面を再生(ドレッシン
グ)した場合には、透光窓部材41の表面にスクラッチ
が入ることがある。このようなスクラッチは、研磨時に
半導体基板にスクラッチが入る原因となり得る。
【0050】また、上述した第1の実施形態において
は、透光窓部材41の下部は薄膜の透明接着フィルム1
3によって支持されるだけである(図2参照)。従っ
て、研磨パッド10のドレッシング時においては、透明
接着フィルム13の弾性により透光窓部材41が下方に
押し下げられた状態で、研磨パッド10の表面がドレッ
サにより削られる。ドレッシング終了後は、透明接着フ
ィルム13の弾性により透光窓部材41が元の位置に押
し上げられるため、ドレッシングにより削られた分だけ
透光窓部材41が研磨パッド10の表面から突出してし
まう。上述したように、透光窓部材41は硬質の材料か
ら形成されているため、透光窓部材41が研磨パッド1
0の表面から突出した状態で半導体基板の研磨を行なう
と、半導体基板を傷つけてしまうおそれがある。
【0051】これらの観点から、本実施形態において
は、透光窓部材141を上層パッド11(IC−100
0)よりも軟質な材料、より好ましくは、上層パッド1
1よりも軟質であり且つ下層パッド12よりも硬質な材
料から形成し、このような軟質の透光窓部材141を上
層パッド11の窓孔11aに配置している。上層パッド
11よりも軟質な透光窓部材141を用いることによ
り、研磨パッド110のドレッシング時に透光窓部材1
41の表面にスクラッチが入りにくくなるので、研磨時
に半導体基板にスクラッチが入ることを防止することが
できる。また、透光窓部材141が軟質であるので、ド
レッシング終了後に透光窓部材141が研磨パッド11
0の表面から突出することとなっても、研磨時に半導体
基板が傷つきにくくなる。
【0052】また、本実施形態では、図9に示すよう
に、透光窓部材141の下方に、シール性及び弾力性に
優れた支持シール材120が配置されている。この支持
シール材120は、図10に示すように環状をなしてお
り、下層パッド12の通光孔12aの内周面に設けられ
ている。本実施形態における支持シール材120は、シ
ール性及び弾力性に優れた接着剤から構成されている。
【0053】このように、透光窓部材141は、シール
性に優れた支持シール材120によって支持されるの
で、透光窓部材141の下面への研磨液のリークが少な
くなり、高品質の研磨を実現すると共に、光学式センサ
による膜厚の測定を正確に且つ安定して行なうことが可
能となる。また、支持シール材120により透光窓部材
141と光学式センサとの間に透過率の低い研磨液が入
り込むことが防止されるため、光学式センサによる膜厚
の測定を正確に且つ安定して行なうことが可能となる。
更に、透光窓部材141は、弾力性に優れた支持シール
材120によって強固に支持されるので、研磨パッド1
10のドレッシング時に透光窓部材141が下方に押し
下げられにくくなり、ドレッシング終了後における透光
窓部材141の突出を防止することができる。従って、
上述した透光窓部材141を軟質の材料で形成すること
と相俟って、半導体基板のスクラッチをより効果的に防
止することが可能となる。
【0054】なお、本実施形態においては、透光窓部材
141と上層パッド11及び下層パッド12とは、シー
ル性に優れた接着剤130により接着されており、透光
窓部材141と上層パッド11及び下層パッド12との
間に隙間が生じないようにしている。従って、透光窓部
材141と上層パッド11及び下層パッド12との間の
隙間に研磨液が固着することがなく、研磨液の固着に起
因する半導体基板のスクラッチが防止される。
【0055】次に、本発明に係る研磨パッドの第3の実
施形態について図11を参照して詳細に説明する。図1
1は、本発明の第3の実施形態における研磨パッドを示
す部分拡大断面図である。なお、上述の第1の実施形態
における部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部
材又は要素には同一の符号を付し、特に説明しない部分
については第1の実施形態と同様である。
【0056】図11に示すように、本実施形態における
透光窓部材241は、アクリル樹脂などからなる透光支
持部材220によって支持されている。ここで、透光窓
部材241と透光支持部材220との間には、柔軟性及
び密着性に優れた補強部材230(例えば、屈折率1〜
2程度)が配置されている。この補強部材230として
は、例えば厚さ1.27mm(50mil)のジェル状
のエラストマーを用いることができる。これらの透光窓
部材241、補強部材230、及び透光支持部材220
により、図11に示すような光学系(例えば、屈折率
1.4)が形成されており、例えば、波長800nmの
レーザー光源から鉛直方向に対して6°〜48°の角度
でレーザー光を半導体基板に入射することにより基板の
膜厚が測定される。
【0057】ここで、研磨時の研磨圧力により透光窓部
材が撓んでしまうと、光が十分に透光窓部材を透過しな
かったり、透光窓部材内で散乱してしまったりして、正
確且つ安定的な膜厚測定ができない場合がある。例えば
平均粒子径が約0.2μmと大きいセリアスラリー(C
eO)を砥粒として用いた場合には、通常でも半導体
基板に光が届きにくいので、なおさらである。本実施形
態では、上述したように、透光窓部材241と透光支持
部材220との間に柔軟性に優れた補強部材230を介
在させることで、透光窓部材241の支持が補強され、
これにより研磨時の研磨圧力により透光窓部材241が
撓んでしまうことが防止される。なお、補強部材230
は、下層パッド12(SUBA400)と同程度の柔軟
性を有することが好ましい。
【0058】また、上記補強部材230は密着性に優れ
ているため、上述した光学系を維持して正確且つ安定的
な膜厚測定を行なうことができる。補強部材230の内
部に気泡が発生すると光の散乱を招くので、補強部材2
30は気泡を発生しないものが好ましい。また、補強部
材230は、変形後に元の形状に回復する性質(形状記
憶性)を有することが好ましく、例えばポリエステル系
エラストマーなどの形状記憶性を有するエラストマーを
補強部材230として用いることが好ましい。
【0059】図11においては、透光支持部材220の
上部に設けられた凸部220aにより補強部材230を
支持した例を説明したが、透光支持部材220に凸部2
20aを設けずに例えば図12のような構成としてもよ
い。また、補強部材230の外径も図11及び図12に
示したものに限られるものではなく、例えば図13に示
すように、透光支持部材220、透光窓部材241、及
び補強部材230の外径を同一に構成してもよい。な
お、光の散乱を少なくして、より正確な膜厚測定を行な
うためには、図11及び図12に示すように、Xe(キ
セノン)やハロゲンなどの光源からほぼ鉛直に光を半導
体基板に入射して基板の膜厚を測定することが好まし
い。
【0060】上述した第2及び第3の実施形態では、2
層研磨パッドを例として説明したが、研磨パッドはこれ
に限られず、3層以上の多層研磨パッド、あるいは単層
研磨パッドであってもよい。
【0061】これまで本発明の一実施形態について説明
したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技
術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施され
てよいことは言うまでもない。
【0062】
【発明の効果】上述したように、上層パッドと下層パッ
ドとの間に、上下面に接着剤が塗布された透明フィルム
を配置したことにより、透光窓部材の下面が全面に亘っ
て透明フィルムに接触するので、透光窓部材の下面全面
が透明フィルムに接着される。このため、透光窓部材の
接着面積が従来のものに比べて大きくなるので、接着強
度を高めることができ、透光窓部材が研磨パッドから剥
がれることを防止することができる。従って、研磨液の
透光窓部材の下面へのリークがなくなるので、高品質の
研磨を実現すると共に、光学式センサによる膜厚の測定
を正確に且つ安定して行なうことが可能となる。
【0063】また、透光窓部材と下層パッドとは透明フ
ィルムによって完全に分離された構造となり、透光窓部
材と光学式センサとの間に透過率の低い研磨液が入り込
むことを防止することができるので、光学式センサによ
る膜厚の測定を正確に且つ安定して行なうことが可能と
なる。
【0064】また、研磨パッドの表面よりも軟質な透光
窓部材を用いることにより、研磨パッドのドレッシング
時に透光窓部材の表面にスクラッチが入りにくくなる。
従って、透光窓部材の表面のスクラッチに起因して研磨
時に被研磨物にスクラッチが入ることを防止することが
できる。また、透光窓部材を軟質の材料により形成する
ので、ドレッシング終了後に透光窓部材が研磨パッドの
表面から突出することとなっても、研磨時に被研磨物が
傷つきにくくなる。
【0065】また、透光窓部材は、シール性に優れた支
持シール材によって支持されるので、透光窓部材の下面
への研磨液のリークが少なくなり、高品質の研磨を実現
すると共に、光学式センサによる膜厚の測定を正確に且
つ安定して行なうことが可能となる。また、支持シール
材により透光窓部材と光学式センサとの間に透過率の低
い研磨液が入り込むことが防止されるため、光学式セン
サによる膜厚の測定を正確に且つ安定して行なうことが
可能となる。更に、透光窓部材は、弾力性に優れた支持
シール材によって強固に支持されるので、研磨パッドの
ドレッシング時に透光窓部材が下方に押し下げられにく
くなり、ドレッシング終了後における透光窓部材の突出
を防止することができる。従って、上述した透光窓部材
を軟質の材料で形成することと相俟って、被研磨物のス
クラッチをより効果的に防止することが可能となる。
【0066】研磨時の研磨圧力により透光窓部材が撓ん
でしまうと、光が十分に透光窓部材を透過しなかった
り、透光窓部材内で散乱してしまったりして、正確且つ
安定的な膜厚測定ができない場合がある。上述のよう
に、透光窓部材と透光支持部材との間に柔軟性に優れた
補強部材を介在させることで、透光窓部材の支持が補強
され、これにより研磨時の研磨圧力により透光窓部材が
撓んでしまうことが防止される。従って、光学式センサ
による膜厚の測定を正確に且つ安定して行なうことが可
能となる。また、上記補強部材は密着性に優れているた
め、光学式センサのための光学系を維持して正確且つ安
定的な膜厚測定を行なうことができる。
【0067】また、上層パッドの窓孔に透光窓部材を形
成し、上層パッドと下層パッドとの間に、上下面に接着
剤が塗布された透明フィルムを配置し、上層パッドと下
層パッドとを上下方向に押圧して研磨パッドを形成する
ことにより、透光窓部材と上層パッドとの間に隙間が生
じないように研磨パッドを形成することが可能となる。
従って、透光窓部材と上層パッドとの間の隙間に研磨液
が固着することがなく、研磨液の固着に起因する被研磨
物のスクラッチを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるポリッシング装置
の全体構成を示す概略図である。
【図2】本発明の一実施形態における研磨パッドを示す
部分拡大断面図である。
【図3】図1に示すポリッシング装置の研磨テーブルの
平面図である。
【図4】図2に示す研磨パッドの製造過程を示す縦断面
図である。
【図5】図2に示す研磨パッドの製造過程を示す縦断面
図である。
【図6】図2に示す研磨パッドの製造過程を示す縦断面
図である。
【図7】図2に示す研磨パッドの製造過程を示す縦断面
図である。
【図8】本発明の他の実施形態におけるポリッシング装
置を示す斜視図である。
【図9】本発明の第2の実施形態における研磨パッドを
示す部分拡大断面図である。
【図10】図9に示す研磨パッドの底面図である。
【図11】本発明の第3の実施形態における研磨パッド
を示す部分拡大断面図である。
【図12】本発明の第3の実施形態における研磨パッド
の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図13】本発明の第3の実施形態における研磨パッド
の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図14】従来の研磨パッドを示す部分拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
10 研磨パッド 11 上層パッド 11a 窓孔 12 下層パッド 12a 通光孔 13 透明接着フィルム 20 研磨テーブル 20a 研磨テーブル支持軸 21 モータ 22 研磨液供給ノズル 30 トップリング 31 トップリングシャフト 32 弾性マット 33 ガイドリング 40 光学式センサ 41,141,241 透光窓部材 42 配線 43 ロータリコネクタ 44 コントローラ 45 表示装置 120 支持シール材 130 接着剤 220 透光支持部材 230 補強部材

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を透過させる透光窓部材を配置するた
    めの窓孔が形成された上層パッドと、前記上層パッドの
    窓孔に連通する通光孔が形成された下層パッドとを有す
    る研磨パッドであって、 前記上層パッドと前記下層パッドとの間に、透明フィル
    ムを配置したことを特徴とする研磨パッド。
  2. 【請求項2】 前記透明フィルムと前記上層パッド及び
    前記下層パッドとの界面に接着剤が塗布されたことを特
    徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
  3. 【請求項3】 前記上層パッドの窓孔と前記下層パッド
    の通光孔との大きさを略同一としたことを特徴とする請
    求項1又は2に記載の研磨パッド。
  4. 【請求項4】 光を透過させる透光窓部材を配置するた
    めの窓孔が形成された研磨パッドであって、 前記研磨パッドの表面よりも軟質の材料から形成される
    透光窓部材を前記窓孔に配置したことを特徴とする研磨
    パッド。
  5. 【請求項5】 光を透過させる透光窓部材を配置するた
    めの窓孔が形成された研磨パッドであって、 前記透光窓部材の下方には、シール性及び弾力性に優れ
    た支持シール材を設けたことを特徴とする研磨パッド。
  6. 【請求項6】 前記支持シール材は接着剤からなること
    を特徴とする請求項5に記載の研磨パッド。
  7. 【請求項7】 光を透過させる透光窓部材を配置するた
    めの窓孔が形成された研磨パッドであって、 前記透光窓部材と該透光窓部材を支持する透光支持部材
    との間に、前記透光窓部材及び前記透光支持部材と共に
    所定の光学系を形成する柔軟性及び密着性に優れた補強
    部材を介在させたことを特徴とする研磨パッド。
  8. 【請求項8】 前記補強部材は形状記憶性を有すること
    を特徴とする請求項7に記載の研磨パッド。
  9. 【請求項9】 前記請求項1乃至8のいずれか一項に記
    載の研磨パッドを貼設した研磨テーブルと、 被研磨物を保持して前記研磨テーブルの研磨パッドに押
    圧するトップリングとを備えたことを特徴とするポリッ
    シング装置。
  10. 【請求項10】 光を透過させる透光窓部材を配置する
    ための窓孔を上層パッドに形成し、 前記上層パッドの窓孔に前記透光窓部材を形成し、 前記上層パッドと該上層パッドの窓孔に連通する通光孔
    が形成された下層パッドとの間に、上下面に接着剤が塗
    布された透明フィルムを配置し、 前記上層パッドと前記下層パッドとを上下方向に押圧し
    て研磨パッドを形成することを特徴とする研磨パッドの
    製造方法。
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