JP2021154477A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板にスクラッチなどのディフェクトおよび汚染を生じさせることなく、研磨パッドの表面温度を調整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、研磨パッド３を支持する研磨テーブル２と、基板Ｗを研磨パッド３に押し付ける研磨ヘッド１と、研磨パッド３上に研磨液を供給する研磨液供給ノズル４と、研磨液に放射される電磁波を発振する電磁波発生器３０、および電磁波発生器３０に連結される導波管３３を含む照射機５と、を備える。導波管３３は、研磨パッド３の上方に配置される放射部を有しており、放射部は、電磁波を研磨パッド３の表面に向けて放射するための少なくとも１つの開口を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハなどの基板を研磨する研磨装置に関するものである。

ウエハなどの基板を研磨ヘッドで保持して該基板を回転させ、さらに回転する研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押し付けて基板の表面を研磨する研磨装置が知られている。基板の研磨中、研磨パッドには研磨液（例えば、スラリー）が供給され、基板の表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒の機械的作用により平坦化される。

基板の研磨レートは、基板の研磨パッドに対する研磨荷重のみならず、研磨パッドの表面温度にも依存する。これは、基板に対する研磨液の化学的作用が温度に依存するからである。したがって、半導体デバイスの製造においては、基板の研磨レートを上げてさらに一定に保つために、基板の研磨中の研磨パッドの表面温度を最適な値に保つことが重要とされる。そこで、研磨パッドの表面温度を調整するためにパッド温度調整装置が使用される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。パッド温度調整装置は、研磨パッドの表面温度を調整するために、該研磨パッドに接触する熱交換器を有している。

特開２０１７−１４８９３３号公報 特開２０１８−０２７５８２号公報

しかしながら、パッド温度調整装置の熱交換器は、基板の研磨中に必然的に研磨液にも接触するので、研磨液に含まれる砥粒および研磨パッドの摩耗粉などの汚れが熱交換器に付着する。汚れが基板の研磨中に熱交換器から脱落すると、基板にスクラッチなどのディフェクトおよび汚染を生じさせてしまう。

そこで、本発明は、基板にスクラッチなどのディフェクトおよび汚染を生じさせることなく、研磨パッドの表面温度を調整することができる研磨装置を提供することを目的とする。

一態様では、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給ノズルと、前記研磨液に放射される電磁波を発振する電磁波発生器、および前記電磁波発生器に連結される導波管を含む照射機と、を備え、前記導波管は、前記研磨パッドの上方に配置される放射部を有しており、前記放射部は、前記電磁波を前記研磨パッドの表面に向けて放射するための少なくとも１つの開口を有する、研磨装置が提供される。

一態様では、前記研磨装置は、前記研磨パッドの温度を測定する少なくとも１つのパッド温度測定器と、前記開口を開閉可能なシャッターと、前記シャッターを移動させる移動装置と、前記パッド温度測定器の出力値に基づいて、前記開口に対するシャッターの移動量を制御する制御装置と、をさらに備える。
一態様では、前記研磨装置は、前記基板の膜厚を測定する膜厚測定器と、前記開口を開閉可能なシャッターと、前記シャッターを移動させる移動装置と、前記膜厚測定器の出力値に基づいて、前記開口に対するシャッターの移動量を制御する制御装置と、をさらに備える。
一態様では、前記照射機は、前記導波管を、電磁波照射位置と待避位置との間で移動させる移動機構をさらに備え、前記電磁波照射位置では、前記開口が前記研磨パッドの上方に位置し、前記待避位置では、前記導波管が前記研磨パッドの外側に位置する。

本発明によれば、照射機の導波管の開口から放射された電磁波によって研磨液が加熱され、これにより、研磨パッドの表面の温度が調整される。照射機は、非接触で研磨パッドの表面の温度を調整することができるので、照射機に研磨液に含まれる砥粒および研磨パッドの摩耗粉などの汚れが付着することが防止される。その結果、基板にスクラッチなどのディフェクトおよび汚染が生じることが防止される。

図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。 図２は、図１に示す研磨装置の概略平面図である。 図３は、一実施形態に係る照射機を示す模式図である。 図４は、図３に示す照射機が待避位置に移動する様子を示す模式図である。 図５（ａ）は、図３に示す導波管の放射部の概略断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示される放射部の下面図である。 図６は、導波管の放射部の変形例を説明するための模式図である。 図７は、パッド高さ測定器の一例を説明するための概略側面図である。 図８は、他の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。図２は、図１に示す研磨装置の概略平面図である。図１および図２に示す研磨装置は、基板の一例であるウエハＷを保持して回転させる研磨ヘッド１と、研磨パッド３を支持する研磨テーブル２と、研磨パッド３の表面（研磨面）３ａに研磨液（例えばスラリー）を供給する研磨液供給ノズル４と、を備えている。図２に示すように、研磨装置は、隔壁７によって区画された研磨室８の内部に配置されている。

研磨ヘッド１は鉛直方向に移動可能であり、かつその軸心を中心として矢印で示す方向に回転可能となっている。ウエハＷは、研磨ヘッド１の下面に真空吸着などによって保持される。研磨テーブル２にはモータ（図示せず）が連結されており、矢印で示す方向に回転可能となっている。図１および図２に示すように、研磨ヘッド１および研磨テーブル２は、同じ方向に回転する。研磨パッド３は、研磨テーブル２の上面に貼り付けられている。

研磨装置は、研磨テーブル２上の研磨パッド３をドレッシングするドレッサ（図示せず）をさらに備えていてもよい。ドレッサは研磨パッド３の表面３ａ上を研磨パッド３の半径方向に揺動するように構成されている。ドレッサは、研磨パッド３の表面３ａ上を揺動しながら回転し、研磨パッド３を僅かに削り取ることにより研磨パッド３の表面３ａをドレッシングする。

ウエハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨されるウエハＷは、研磨ヘッド１によって保持され、さらに研磨ヘッド１によって回転される。一方、研磨パッド３は、研磨テーブル２とともに回転される。この状態で、研磨パッド３の表面３ａには研磨液供給ノズル４から研磨液が供給され、さらにウエハＷの表面は、研磨ヘッド１によって研磨パッド３の表面３ａに対して押し付けられる。ウエハＷの表面は、研磨液の存在下での研磨パッド３との摺接により研磨される。ウエハＷの表面は、研磨液の化学的作用と研磨液に含まれる砥粒の機械的作用により平坦化される。

研磨装置は、さらに、電磁波を利用して研磨パッド３の表面温度（すなわち、研磨面３ａの温度）を調整する照射機（パッド温度調整装置）５と、研磨パッド３の表面温度を測定するパッド温度測定器１０と、パッド温度測定器１０によって測定された研磨パッド３の表面温度に基づいて、照射機５の動作を制御する制御装置１１と、を備えている。照射機５は、制御装置１１に接続されている。以下の説明では、研磨パッド３の表面温度を、「パッド表面温度」と称することがある。

パッド温度測定器１０は、研磨パッド３の表面３ａの上方に配置されており、非接触で研磨パッド３の表面温度を測定するように構成されている。パッド温度測定器１０は、制御装置１１に接続されている。パッド温度測定器１０は、研磨パッド３の表面温度を測定する赤外線放射温度計または熱電対温度計であってもよく、研磨パッド３の径方向に沿った研磨パッド３の温度分布（温度プロファイル）を取得する温度分布測定器であってもよい。温度分布測定器の例としては、サーモグラフィ、サーモパイル、および赤外カメラが挙げられる。パッド温度測定器１０が温度分布測定器である場合は、パッド温度測定器１０は、研磨パッド３の中心と外周縁とを含む領域であって、該研磨パッド３の半径方向に延びる領域における研磨パッド３の表面温度の分布を測定するように構成される。本明細書において、温度分布（温度プロファイル）は、パッド表面温度と、ウエハＷ上の半径方向の位置との関係を示す。

図３は、一実施形態に係る照射機を示す模式図である。図１および図２に示す研磨装置は、図３に示す照射機５を備えている。この照射機５は、研磨パッド３の表面に接触する部材を有さない非接触式のパッド温度調整器として機能する。

図３に示すように、照射機５は、電磁波発生器３０と、該電磁波発生器３０に連結された導波管３３と、を少なくとも備えている。電磁波発生器３０は、研磨パッド３の外側に配置される。導波管３３は、少なくともその一部が研磨パッド３の表面３ａの上方に位置するように配置される。より具体的には、導波管３３は、該導波管３３に形成された開口３３ａ（後述する）が研磨パッド３の表面３ａの上方に位置するように、研磨パッド３の外側に配置された電磁波発生器３０から延びる。

電磁波発生器３０は、研磨液を加熱するための電磁波を発生させる装置であり、図示しない電源に接続されている。電磁波発生器３０の種類、および電磁波発生器３０が発振する電磁波の周波数は、研磨液を加熱可能である限り任意である。例えば、電磁波発生器３０が発振する電磁波の周波数は、１０〜２０ＭＨｚの範囲（高周波の範囲）にあってもよいし、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲（マイクロ波の範囲）にあってもよい。使い勝手のよい周波数は、４３３．９２ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，２４５０ＭＨｚであり、これら周波数は、ＩＴＵ（国際電気通信連合）で割り当てられたＩＳＭ周波数に相当する。特に、電磁波発生器３０として、２４５０ＭＨｚの周波数のマイクロ波を発振可能であり、小型軽量の永久磁石を内蔵したマグネトロンを比較的低コストで利用可能である。

導波管３３は、電磁波発生器３０が発振した電磁波を研磨パッド３の表面３ａに導く部材である。導波管３３の種類および形状は、電磁波を電磁波発生器３０から研磨パッド３の表面３ａに導ける限り任意である。例えば、導波管３３は、円形または矩形の断面を持つ金属製の中空導波管である。一実施形態では、導波管３３は、その断面が導波管３３の長手方向に沿って徐々に大きく（または小さく）なるホーン形状を有する金属製の中空導波管であってもよい。さらに、導波管３３は、内側導体および外側導体を有する同軸導波管であってもよい。図示した例では、導波管３３は、電磁波発生器３０から直線状に研磨パッド３の上方まで延びているが、導波管３３は、屈曲部または湾曲部を有していてもよい。

導波管３３は、研磨パッド３の表面３ａに向けて、電磁波発生器３０が発振した電磁波を放射するための少なくとも１つの開口３３ａを有する。本実施形態では、導波管３３は、開口３３ａが形成される放射部３３ｂを有しており、放射部３３ｂは、導波管３３の先端に形成されている。一実施形態では、開口３３ａを有する放射部３３ｂを、導波管３３の途中に形成してもよい。

図示した例では、導波管３３は、２つの開口３３ａを有しているが、導波管３３は、１つの開口３３ａのみを有していてもよいし、３つ以上の開口３３ａを有していてもよい。開口３３ａの形状および大きさも任意である。

開口３３ａが形成される導波管３３の放射部３３ｂは、研磨パッド３の上方に位置しており、開口３３ａは、研磨パッド３に向けて開口している。開口３３ａは導波管３３の放射部３３ｂの下面に形成されている。電磁波発生器３０が発振した電磁波は、導波管３３を通って開口３３ａから研磨パッド３に向けて放射される。導波管３３の開口３３ａから研磨パッド３に向けて放射された電磁波が研磨室８（図２参照）に極力拡散しないように、導波管３３の下面は、できるだけ研磨パッド３の表面に近接することが好ましい。

照射機５は、ウエハＷの研磨中、研磨液が供給された研磨パッド３の表面に向けて電磁波を導波管３３の開口３３ａから放射する。言い換えれば、照射機５は、研磨パッド３の表面に供給された研磨液に導波管３３の開口３３ａから電磁波を放射する。開口３３ａから放射された電磁波は、研磨液（例えば、スラリー）の液体成分（例えば、水）に作用して、研磨液の温度を上昇させることができる。研磨液の温度上昇によって、パッド表面温度が上昇する。すなわち、照射機５から放射させる電磁波を用いて研磨液の温度を変化させることで、パッド表面温度を調整することができる。

図１および図２に示すように、パッド温度測定器１０は、制御装置１１に接続されており、パッド温度測定器１０の測定値は制御装置１１に送られる。制御装置１１は、パッド温度測定器１０の測定値に基づいて照射機５の動作を制御し、パッド表面温度を所定の目標温度に一致させる。例えば、制御装置１１は、パッド表面温度が所定の目標温度に一致するように、電磁波発生器３０が発振する電磁波の出力を調整する。一実施形態では、制御装置１１は、パッド表面温度が所定の目標温度に一致するように、電磁波発生器３０のｏｎ／ｏｆｆ制御を行ってもよい。

一実施形態では、パッド表面温度をより精度よく調整するために、研磨液供給ノズル４から吐出される前の研磨液の温度を、所定の目標温度に応じて予め調整してもよい。

本実施形態によれば、照射機５は、非接触で研磨パッド３の表面３ａの温度を調整することができる。言い換えれば、照射機５は、研磨パッド３の表面３ａに供給された研磨液に接触する部材を有さない。したがって、照射機５、特に、導波管３３が研磨液に含まれる砥粒および研磨パッド３の摩耗粉などの汚れによって汚染されないので、ウエハＷにスクラッチなどのディフェクトおよび汚染が生じることが防止される。

照射機５は、導波管３３の途中に設けられたチューナー３５、パワーモニタ３６、およびアイソレータ３７を有していてもよい。一実施形態では、照射機５は、チューナー３５、パワーモニタ３６、およびアイソレータ３７のいずれか１つまたは２つを有していてもよい。

チューナー３５は、導波管３３内の電磁波の位相合わせを行う機器であり、例えば、スリースタブチューナーまたはＥＨチューナーである。アイソレータ３７は、電磁波発生器３０を保護するための機器であり、アイソレータ３７によって、研磨テーブル２から反射して戻ってきた電磁波が電磁波発生器３０に到達することが防止される。パワーモニタ３６は、導波管３３を往復する電磁波の出力を測定する機器であり、電磁波発生器３０の異常動作（例えば、異常出力）を検知可能に構成されている。パワーモニタ３６は、制御装置１１に接続されている。制御装置１１は、パワーモニタ３６が電磁波発生器３０の異常動作を検出すると、電磁波発生器３０の動作を停止させる（安全インターロック）。

図２に示すように、研磨室８内に、電磁波センサ１９を配置してもよい。電磁波センサ１９は、研磨室８内に漏洩または拡散した電磁波を検知する。電磁波センサ１９は、制御装置１１に接続されている。電磁波センサ１９によって所定量以上の電磁波が検知されると、制御装置１１は、電磁波発生器３０の動作を停止させる（安全インターロック）。

さらに、研磨室８の隔壁７に設けられた扉２１が開いていることを検知可能な扉センサ２２を設けてもよい。扉センサ２２も制御装置１１に接続されている。扉センサ２２によって扉２１が開いていることが検知されている間は、制御装置１１は、電磁波発生器３０を起動させない。電磁波発生器３０の動作中に、扉センサ２２が扉２１が開かれたことを検知すると、制御装置１１は、電磁波発生器３０の動作を停止させる（安全インターロック）。

図３に示すように、電磁波吸収体４８を導波管３３の下面に取り付けてもよい。電磁波吸収体４８によって、導波管３３からの電磁波の漏洩を低減することができる。一実施形態では、開口３３ａを除く導波管３３の全体を電磁波吸収体４８で覆ってもよい。

電磁波吸収体４８は、例えば、フェライト焼結体、ＣＭＣ（カーボンμコイル）などのカーボンから構成されてもよいし、カーボン粉を混入したゴム、発泡ウレタン、発泡ポリスチロールなどの誘電体で構成される誘電性電波吸収材から構成されてもよい。あるいは、電磁波吸収体４８は、ＥＭファイバー電波吸収体を金属の母材に貼付または塗布したものであってもよい。ＥＭファイバー電波吸収体は、ガラス繊維や合繊繊維中に吸収する電磁波の波長の２倍の長さのステンレス繊維を分散させることにより得られる。

電磁波発生器３０を起動すると、導波管３３も電磁波によって加熱される。そのため、照射機５は、導波管３３を冷却する冷却装置４１を有していてもよい。図３に示す冷却装置４１は、冷却ジャケットであり、その内部に冷却液（例えば、水）が流れる少なくとも１つの流路４１ａを有している。一実施形態では、冷却装置４１は、導波管３３の外面に形成された冷却フィンであってもよいし、冷却ファンであってもよい。

図１に示すように、照射機５は、導波管３３が研磨パッド３の外側に位置する待避位置と、導波管３３の開口３３ａが研磨パッド３の上方に位置する電磁波放射位置との間で導波管３３を移動させる移動機構５０を備えていてもよい。図３に示す導波管３３は、電磁波照射位置にある。図１に示す移動機構５０は、電磁波発生器３０に連結されたヒンジである。

ヒンジは、２つの板と、該２つの板を互いに回動可能に連結する回動ピン５２とで構成される。図１では、回動ピン５２のみを示しており、回動ピン５２を介して回動可能に連結される２つの板の図示は省略している。一方の板は電磁波発生器３０の外面に接続され、他方の板は研磨装置のフレームに固定されたブラケットなどの固定部材（図示せず）に接続される。電磁波発生器３０および導波管３３を、回動ピン５２まわりに上方に９０℃以上回動させることにより、導波管３３を待避位置（図４で一点鎖線で示された照射機５参照）に移動させることができる。

導波管３３を待避位置に移動させることにより、研磨装置のメンテナンスを容易に行うことができる。例えば、研磨装置の作業者は、寿命に到達した研磨パッド３を研磨テーブル２から除去して、新しい研磨パッド３を研磨テーブル２に取り付ける研磨パッド３の交換作業を容易に行うことができる。

一実施形態では、ヒンジである移動機構５０が所定の角度以上に開いたことを検出可能な角度スイッチ（図示せず）を設けてもよい。角度スイッチは、電磁波発生器３０の動作中に、導波管３３が電磁波放射位置から所定角度以上回動したことを検出するスイッチであり、制御装置１１に接続されている。制御装置１１は、角度スイッチからの出力を受信したときに、電磁波発生器３０を停止させる（安全インターロック）。

図示はしないが、移動機構５０は、電磁波発生器３０および導波管３３を水平方向に回動させる回動機構であってもよい。この場合、移動機構５０は、電磁波発生器３０に連結される支持軸と、該支持軸に連結され、支持軸を回動させる電動機などの駆動機と、を備える。駆動機を起動すると、電磁波発生器３０とともに導波管３３が支持軸を中心に水平方向に回動し、これにより、導波管３３が研磨パッド３の外側に位置する待避移動に移動する。この場合でも、電磁波発生器３０の動作中に、支持軸（すなわち、導波管３３）が所定角度以上に回動したことを検出可能な角度スイッチを設けてもよい。制御装置１１は、角度スイッチからの出力を受信したときに、電磁波発生器３０を停止させる（安全インターロック）。

図５（ａ）は、図３に示す導波管の放射部の概略断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示される放射部の下面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、放射部３３ｂは、導波管３３の各開口３３ａの周囲に配置された電磁波シールド部３３ｃを有していてもよい。本実施形態では、電磁波シールド部３３ｃは、開口３３ａを除く放射部３３ｂの下面全体に設けられる。電磁波シールド部３３ｃは、例えば、誘電性吸収材料、または磁性吸収材料から形成される。電磁波シールド部３３ｃを、上述した電磁波吸収体４８と同一の材料から形成してもよい。電磁波シールド部３３ｃは、例えば、放射部３３ｂの下面に、誘電性吸収材料、磁性吸収材料、または電磁波吸収体を貼付するか、または塗布することにより形成される。電磁波シールド部３３ｃによって、開口３３ａから放射された電磁波が開口３３ａの外側へ漏洩する量が低減される。すなわち、電磁波シールド部３３ｃによって、電磁波を、開口３３ａに対向する研磨パッド３の表面にのみ集中して放射させることができる。その結果、研磨パッド３に照射される電磁波の量を高めることができる。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、放射部３３ｂを取り囲むチョーク構造体４３を設けてもよい。チョーク構造体４３は、開口３３ａから放射された電磁波、および／または研磨パッド３および研磨テーブル２から反射された電磁波が放射部３３ｂの外側に漏れ出すことを防止する。図示した例のチョーク構造体４３は、その内部に溝４３ａを有しており、溝４３ａは、チョーク構造体４３の全周にわたって延びている。さらに、溝４３ａは、研磨パッド３に対向するチョーク構造体４３の下面から上面に向かって延びている。溝４３ａの深さ（すなわち、チョーク構造体４３の下面から溝４３ａの底面までの距離）は、電磁波発生器３０が発振する電磁波の波長λの１／４の大きさに等しい。例えば、電磁波発生器３０が発振する電磁波が２．４５ＧＨｚの周波数と、１２ｃｍの波長λを有する場合は、溝４３ａの深さは、３ｃｍ（λ／４＝１２／４）である。一実施形態では、チョーク構造体４３は複数の溝４３ａを有していてもよい。この場合、複数の溝４３ａは、チョーク構造体４３の内側から外側に向かって等間隔に配列されてもよい。

図６は、導波管の放射部の変形例を説明するための模式図である。図６は、導波管３３の放射部３３ｂの下面図に相当する。図６では、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すチョーク構造体４３の図示を省略している。図６に示すように、照射機５は、導波管３３の開口部３３ａを開閉可能なシャッター４５と、シャッター４５を開口部３３ａに沿って移動させる移動装置４６と、を備えていてもよい。移動装置４６は、例えば、導波管３３の外面（例えば、放射部３３ｂの外面）に取り付けられたブラケット（図示せず）に固定されている。

シャッター４５は、導波管３３の放射部３３ｂに接触しつつ、移動機構４６の動作に応じて開口３３ａに沿って移動する。このようなシャッター４５は、導電性を有する金属から構成されてもよいし、上述した電磁波吸収体から構成されてもよい。

移動装置４６は、シャッター４５に連結されるピストンと、ピストンの進退を許容するシリンダと、を有するピストンシリンダ装置であってもよいし、シャッター４５に連結されるボールねじと、ボールねじを進退させるサーボモータと、を有するロボシリンダであってもよい。

移動装置４６は、制御装置１１に接続されている。制御装置１１は、開口３３ａに沿ったシャッター４５の移動量を制御可能に構成される。シャッター４５の移動によって、開口３３ａの面積が変更され、これにより、研磨パッド３の表面に到達する電磁波の出力が調整される。したがって、制御装置１１は、シャッター４５の移動量を制御することで、パッド表面温度を調整することができる。すなわち、制御装置１１は、パッド温度測定器１０の測定値に基づいて、開口３３ａに沿ったシャッター４５の移動量を制御し、これにより、パッド表面温度を所定の目標温度に一致させる。

複数の開口３３ａが放射部３３ｂに形成される場合、パッド温度測定器１０は、研磨パッド３の径方向に沿った研磨パッド３の温度分布（温度プロファイル）を取得する温度分布測定器であるのが好ましい。制御装置１１は、パッド温度測定器１０によって取得された研磨パッド３の半径方向に沿った温度分布に基づいて、各シャッター４５の移動量を制御する。より具体的には、研磨パッド３の半径方向に沿った温度分布が一様になるように、各シャッター４５の移動量を制御する。

図示はしないが、研磨パッド３の径方向に並んで配列された複数のパッド温度測定器１０を設けてもよい。この場合、各パッド温度測定器１０は、赤外線放射温度計または熱電対温度計などの温度計であり、研磨パッド３の局所的なパッド表面温度を測定する。複数のパッド温度測定器１０は、制御装置１１にそれぞれ接続されており、制御装置１１は、複数のパッド温度測定器１０によって取得されたパッド表面温度の測定値のそれぞれが目標温度に一致するように、各シャッター４５の移動量を制御する。研磨装置は、開口３３ａの数と同じ数のパッド温度測定器１０を有するのが好ましい。

研磨装置は、研磨パッド３のプロファイルを取得するためのパッド高さ測定器を有していてもよい。図７は、パッド高さ測定器の一例を説明するための概略側面図である。図７では、研磨ヘッド１および照射機５の図示を省略している。

図７に示す研磨装置は、ウエハＷの研磨を繰り返すにつれて劣化する研磨パッド３の表面３ａを再生するために設けられたドレッサ装置５２と、該ドレッサ装置５２に取り付けられたパッド高さ測定器７３と、をさらに備えている。以下に説明するように、パッド高さ測定器７３は、研磨パッド３の表面３ａの高さを測定し、制御装置１１は、得られた研磨パッド３の表面３ａの高さに基づいて、導波管３３の放射部３３ｂを研磨パッド３の表面３ａにできる限り近接させる。このような構成により、開口３３ａから放射された電磁波が研磨室８（図２参照）に拡散することを低減することができる。

図７に示すドレッシング装置５２は、研磨パッド３の表面３ａをドレッシングするドレッサ５３と、ドレッサ５３が連結されるドレッサシャフト５５と、ドレッサシャフト５５の上端に設けられたエアシリンダ５４と、ドレッサシャフト５５を回転自在に支持するドレッサアーム５７とを備えている。ドレッサ５３の下面はドレッシング面を構成し、このドレッシング面は砥粒（例えば、ダイヤモンド粒子）から構成されている。エアシリンダ５４は、図示しない支持機構を介してドレッサアーム５７に固定されている。

ドレッサアーム５７は、図示しないモータに駆動されて、ドレッサ旋回軸５８を中心として旋回するように構成されている。ドレッサ５３は、ドレッサアーム５７内に設置された図示しない回転機構によりドレッサシャフト５５とともに回転駆動される。エアシリンダ５４は、ドレッサシャフト５５を介してドレッサ５３を所定の荷重（押圧力）で研磨パッド３の表面３ａに押圧するアクチュエータとして機能する。ドレッサアーム５７がドレッサ旋回軸５８を中心として旋回すると、ドレッサ５３は研磨パッド３の表面３ａ上を研磨テーブル２の略半径方向に揺動する。

研磨パッド３のドレッシング中は、ドレッサ５３がドレッサシャフト５５を中心として回転されるとともに、液体供給ノズル７４からドレッシング液が研磨パッド３上に供給される。この状態で、ドレッサ５３を研磨パッド３に押圧し、そのドレッシング面（すなわち、ドレッサ２０の下面）を研磨パッド３の表面３ａに摺接する。さらに、ドレッサアーム５７を、ドレッサ旋回軸５８を中心として旋回させてドレッサ５３を研磨パッド３の半径方向に揺動させる。このようにして、ドレッサ５３により研磨パッド３が削り取られ、研磨パッド３の表面３ａがドレッシング（再生）される。

図７に示されるパッド高さ測定器７３は、研磨パッド３の表面３ａの高さを測定するパッド高さセンサ７５と、パッド高さセンサ７５に対向して配置されたセンサターゲット７６と、を有している。パッド高さセンサ７５は、制御装置１１に接続される。

パッド高さセンサ７５は、ドレッサアーム５７に固定されており、センサターゲット７６は、ドレッサシャフト５５に固定されている。センサターゲット７６は、ドレッサシャフト５５およびドレッサ５３と一体に上下動する。一方、パッド高さセンサ７５の上下方向の位置は固定されている。パッド高さセンサ７５は変位センサであり、センサターゲット７６の変位を測定することで、研磨パッド３の表面３ａの高さ（研磨パッド３の厚さ）を間接的に測定することができる。センサターゲット７６はドレッサ５３と一体に上下動するので、パッド高さセンサ７５は、研磨パッド３のドレッシング中に研磨パッド３の表面３ａの高さを測定することができる。パッド高さセンサ７５としては、リニアスケール式センサ、レーザ式センサ、超音波センサ、または渦電流式センサなどのあらゆるタイプのセンサを用いることができる。

パッド高さセンサ７５は、制御装置１１に接続されており、パッド高さセンサ７５の出力信号（すなわち、研磨パッド３の表面３ａの高さの測定値）が制御装置１１に送られるようになっている。制御装置１１は、研磨パッド３の表面３ａの高さの測定値から、研磨パッド３のプロファイル（研磨パッド３の表面３ａの断面形状）を取得する。

図１に戻り、照射機５は、上下動機構８０を備えていてもよい。図１に示す上下動機構８０は、照射機５の上下動を案内するリニアガイド８３と、照射機５に接続されるボールねじ機構などのロボシリンダ８４と、を備える。ロボシリンダ８４は、電磁波発生装置３０に連結されている。制御装置１１は、ロボシリンダ８４の動作を制御可能に構成されている。ロボシリンダ８４を駆動すると、照射機５がリニアガイド８３に沿って上下動する。

図１に示す上下動機構８０は、ロボシリンダ８４を備えるが、上下動機構８０はこの例に限定されない。パッド高さ測定器７３によって取得された研磨パッド３の表面の高さに基づいて、照射機５を上下動させることができる限り、上下動機構８０の構成は任意である。例えば、上下動機構８０は、ロボシリンダ８４に代えて、ピストンシリンダ機構またはピエゾアクチュエータを有していてもよい。

上下動機構８０によって、照射機５の導波管３３（特に、導波管３３の放射部３３ｂ）を研磨液に接触しない限度で、研磨パッド３の表面に近接させることができる。したがって、開口３３ａから放射された電磁波が研磨室８（図２参照）に拡散することを低減することができる。

図８は、他の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。なお、図８に示す照射機５の導波管３３の放射部３３ｂは、複数の開口３３ａと、各開口３３ａに対応して設けられたシャッター４５（図６参照）を有している。

図８に示す研磨装置は、上述したパッド温度測定器１０に代えて、ウエハＷの膜厚を測定する膜厚測定器２０を備えている。膜厚測定器２０は、研磨テーブル２に配置されており、回転する研磨テーブル２とともに回転する。膜厚測定器２０は、例えば、渦電流センサまたは光学式センサであり、ウエハＷの膜厚に従って変化する膜厚指標値を出力するように構成されている。膜厚指標値は、膜厚を直接または間接に示す値である。膜厚測定器２０は、研磨テーブル２が一回転するたびに、ウエハＷの中心を含む複数の測定点で膜厚を測定し、上述した膜厚指標値を出力する。

膜厚測定器２０は、制御装置１１に接続されている。ウエハＷの表面上の複数の測定点で得られた膜厚指標値は、膜厚データとして制御装置１１に送られる。制御装置１１は、膜厚データから膜厚プロファイルを作成する。本明細書において、膜厚プロファイルは、膜厚指標値（すなわち膜厚）と、ウエハＷ上の半径方向の位置との関係を示す。

制御装置１１は、ウエハＷ上の半径方向の膜厚（すなわち、膜厚プロファイル）が一様となるように、各シャッター４５の移動量を制御する。各シャッター４５の移動量を制御することによって、研磨パッド３の半径方向に沿った研磨パッド３上の温度プロファイルを変更することができる。上述したように、ウエハＷの研磨レートは、研磨パッド３の表面温度に依存する。したがって、研磨パッド３の半径方向に沿った研磨パッド３上の温度プロファイルを変更することで、ウエハＷの半径方向に沿った研磨レートを調整できる。例えば、ウエハＷの中心部の膜厚が、ウエハＷの外周部の膜厚よりも大きい場合は、制御装置１１は、ウエハＷの中心部を研磨する研磨パッド３の一部分の温度がウエハＷの外周部を研磨する研磨パッド３の他の部分の温度よりも高くなるように、各シャッター４５の移動量を制御する。このような動作によって、ウエハＷを均一に研磨することができる。

膜厚測定器２０の保護のために、好ましくは、膜厚測定器２０の上方に位置する導波管３３の放射部３３ｂには、上記した開口３３ａを設けない。さらに、上述したように、電磁波吸収体４８を開口３３ａ以外の導波管３３の放射部３３ｂの下面に設けるのが好ましい。

図８に示すように、研磨装置は、研磨パッド３の表面（すなわち、研磨面３ａ）を冷却する冷却装置１７を備えてもよい。図８に示す冷却装置１７は、気体を研磨パッド３の表面に噴射する気体噴射ノズルである。一実施形態では、冷却装置１７は、研磨パッド３の表面３ａに向けた気流を発生させる冷却ファンであってもよい。図８に示すように、冷却装置１７は、制御装置１１に接続されており、制御装置１１は、照射機５とは独立して冷却装置１７を制御することができる。このような構成により、制御装置１１は、パッド表面温度をより精度よく調整することができる。このような冷却装置を、図１および図２に示した研磨装置に設けてもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 研磨ヘッド
２ 研磨テーブル
３ 研磨パッド
３ａ 研磨面
４ 研磨液供給ノズル
５ 照射機
７ 隔壁
８ 研磨室
１０ パッド温度測定器
１１ 制御装置
１７ 冷却装置
１９ 電磁波センサ
２０ 膜厚測定器
３０ 電磁波発生器
３３ 導波管
３３ａ 開口
３３ｂ 放射部
３５ チューナー
３６ パワーモニタ
３７ アイソレータ
４１ 冷却装置
４３ チョーク構造体
４３ａ 溝
４５ シャッター
４６ 移動装置
５０ 移動機構
５２ 連結ピン
８０ 上下動機構
８３ 直動ガイド
８４ ロボシリンダ

Claims (4)

1. 研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
   基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
   前記研磨パッド上に研磨液を供給する研磨液供給ノズルと、
   前記研磨液に放射される電磁波を発振する電磁波発生器、および前記電磁波発生器に連結される導波管を含む照射機と、を備え、
   前記導波管は、前記研磨パッドの上方に配置される放射部を有しており、
   前記放射部は、前記電磁波を前記研磨パッドの表面に向けて放射するための少なくとも１つの開口を有する、研磨装置。
2. 前記研磨パッドの温度を測定する少なくとも１つのパッド温度測定器と、
   前記開口を開閉可能なシャッターと、
   前記シャッターを移動させる移動装置と、
   前記パッド温度測定器の出力値に基づいて、前記開口に対するシャッターの移動量を制御する制御装置と、をさらに備えた、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記基板の膜厚を測定する膜厚測定器と、
   前記開口を開閉可能なシャッターと、
   前記シャッターを移動させる移動装置と、
   前記膜厚測定器の出力値に基づいて、前記開口に対するシャッターの移動量を制御する制御装置と、をさらに備えている、請求項１に記載の研磨装置。
4. 前記照射機は、前記導波管を、電磁波照射位置と待避位置との間で移動させる移動機構をさらに備え、
   前記電磁波照射位置では、前記開口が前記研磨パッドの上方に位置し、
   前記待避位置では、前記導波管が前記研磨パッドの外側に位置する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。

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