JPH0957611A - 基板の研磨装置及び基板の研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドレッシング処理を行なうことなく、研磨パ
ッドの表面を平坦にできるようにする。 【解決手段】 剛体よりなる回転可能な定盤３１の上方
に設けられた第１の配管３２から液状の熱硬化性樹脂を
定盤３１の表面に供給し、表面張力により広がった樹脂
を加熱ランプ３４で加熱して硬化させることにより、定
盤３１の上に平坦で且つ滑らかな表面を持つ研磨用樹脂
膜３３を形成する。定盤３１の上方に設けられた第２の
配管３７から研磨用樹脂膜３３上に研磨剤を滴下して基
板３５を研磨する。定盤３１の上方に設けられた第３の
配管３８から溶剤を供給することにより、磨耗した研磨
用樹脂膜３３を溶解して除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンよりなる
半導体基板や液晶基板等よりなる基板の表面を平坦化処
理するための化学機械研磨（ＣＭＰ）を行なう基板の研
磨装置及び基板の研磨方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１９９０年以降、前記の半導体基板や液
晶基板に対する化学機械研磨技術においては、基板の径
が１０ｃｍ以上と大型化し、研磨が枚葉処理化の傾向に
ある。特に半導体基板を研磨する場合には、半導体基板
に形成されるラインパターンのルールが０．５μｍ以下
と非常に微細化しているために、半導体基板の全面に亘
って均一な研磨が要求されるようになってきた。

【０００３】以下、図面を参照しながら、従来例に係る
基板の研磨方法及びその装置について説明する。

【０００４】図５は、従来例に係る基板の研磨装置の概
略構成を示しており、図５において、５１は平坦な表面
を持つ剛体よりなるパッド載置部５１ａと該パッド載置
部５１ａの下面から垂直下方に延びる回転軸５１ｂと該
回転軸５１ｂを回転させる図示しない回転手段とを有す
る定盤であって、該定盤５１のパッド載置部５１ａの上
面には弾性を有する研磨パッド５２が貼着されている。
研磨パッド５２の上方には、基板５３を保持して回転す
る基板保持ヘッド５４が設けられており、基板５３は基
板保持ヘッド５４により回転させられながら研磨パッド
５２に圧接される。また、５５は研磨剤であって、該研
磨剤５５は、研磨剤供給管５６から所定量づつ研磨パッ
ド５２上に滴下される。

【０００５】以上のように構成された基板の研磨装置に
おいては、定盤５１を回転して研磨剤５５が供給された
研磨パッド５２を回転させながら、基板保持ヘッド５４
に保持された基板５３を研磨パッド５２に押しつける
と、基板５３の研磨面は圧力及び相対速度を受けて研磨
される。

【０００６】このとき、基板５３の研磨面に凹凸部があ
ると、凸部においては研磨パッド５２との接触圧力が大
きいため相対研磨速度が高くなって研磨される一方、凹
部においては研磨パッド５２との接触圧力が小さいため
殆ど研磨されない。よって、基板５３の研磨面の凹凸が
緩和されて基板５３の研磨面が平坦になるというもので
ある。この研磨技術は、例えば、「１９９４年１月号
月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ」５８〜
５９ページや、「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ」Ｊｕｌｙ．１９９２／日本語版 ３２〜３
７ページなどに紹介されている。

【０００７】ところが、研磨パッド５２は、研磨時の圧
力により押しつぶされて弾性変形するため部位によって
厚さが異なったり、研磨砥粒が研磨パッド５２の表面に
食い込むため、めづまりが起こしたりして、研磨パッド
５２の表面状態が変化し、研磨速度が変化する。また、
基板５３と研磨パッド５２との摩擦により研磨パッド５
２が部分的に摩耗したり、研磨時に圧力により起きた研
磨パッド５２の弾性変形が回復されないために研磨パッ
ド５２が薄くなってしまう。

【０００８】このため、研磨パッド５２の厚さのばらつ
きにより研磨パッド５２の表面に凹凸が生じるので、基
板５３を研磨パッド５２に均一の力で押しつけても、基
板５３の面内に圧力の差が生じ、これにより、研磨量の
基板面内における均一性が悪くなってしまう。

【０００９】そこで、従来、研磨パッド５２の表面状態
の変化（疲労）による研磨量の不均一を回避するため
に、研磨パッド５２に対してドレッシング処理、すなわ
ち、研磨パッド５２の表面の凸部を削ったり、めづまり
を解消したりする処理を施して、研磨パッド５２の状態
を一定に保ち、これにより、基板５３の面内において均
一な研磨が得られるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研磨パ
ッドにドレッシング処理を施す方法は、以下に説明する
ような問題がある。

【００１１】第１に、研磨時の摩耗等によって変化する
研磨パッドの表面を平坦に保つためには、研磨によって
生じた研磨パッド表面の凹凸量に応じて研磨パッドの削
り量を調節する必要があるが、研磨パッド表面の凹凸量
は数μｍ〜数十μｍ程度で非常に小さいため、凹凸量を
把握したり、削り量を制御したりすることは非常に困難
である。特に、近年のデバイスの製造プロセスにおいて
要求される程度に基板の表面を精度良く研磨することは
極めて困難である。

【００１２】第２に、ドレッシング処理により研磨パッ
ドを削ると、研磨パッドが薄くなってしまうので、研磨
パッドの弾性力が変化し、これにより、基板の面内に生
じる圧力差の吸収力は、ドレッシング処理毎に異なるの
で、研磨特性（面内均一性及び段差緩和性能）が安定し
ないという問題がある。

【００１３】第３に、研磨性能が許容できる研磨パッド
の厚さの範囲内で研磨パッドを交換する必要があるが、
この研磨パッドの交換作業は人手に頼らねばならないと
いう問題がある。

【００１４】第４に、弾性変形し易い研磨パッドを用い
て基板の面内に生じる圧力差を吸収することにより、前
記の第１の問題は或る程度まで回避することはできる
が、弾性変形し易い研磨パッドを用いると、基板に対す
る段差吸収性能が低下するという問題が発生する。

【００１５】第５に、定盤に貼り付けられた研磨パッド
の厚さは機械的測定法により行なわれるが、研磨剤や洗
浄水等により濡れている研磨パッドの厚さを測定するこ
とは困難であると共に連続的に研磨処理を行なっている
際には研磨パッドの厚さを測定できない。また、機械的
な測定方法においては、多数の部位において測定を行な
わないと研磨パッドの面内の厚さ分布を把握できないこ
と、研磨パッドの表面が数μｍ程度の凹凸を有している
のに対して通常に用いられるマイクロゲージによる測定
精度は１０μｍ程度であるため、精度の良い測定ができ
ないこと等の理由により、研磨パッドの厚さは、研磨の
処理量及び研磨パッドの磨耗量についての経験に基づい
て推測するしかないという問題がある。

【００１６】前記に鑑み、本発明は、ドレッシング処理
を行なうことなく、研磨パッドの表面を平坦にできるよ
うにすることを第１の目的とし、定盤の上に設けられた
研磨パッドの厚さを正確に把握できるようにすることを
第２の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明が講じた
解決手段は、基板の研磨装置を、回転可能な剛性の定盤
と、該定盤の表面で液状の樹脂が硬化することにより形
成された研磨用樹脂膜と、被研磨基板を保持すると共に
保持した被研磨基板を前記研磨用樹脂膜に押し付ける基
板保持手段とを備えている構成とするものである。

【００１８】請求項１の構成により、定盤の表面で液状
の樹脂が硬化することにより形成された研磨用樹脂膜を
備えており、液状の樹脂は表面張力によって定盤の表面
に均一に広がった後に硬化するので、研磨用樹脂膜の表
面は極めて平坦で且つ滑らかである。

【００１９】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記研磨用樹脂膜は、前記定盤の表面に回転塗布された樹
脂が硬化することにより形成されている構成を付加する
ものである。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１の構成に、前
記研磨用樹脂膜には研磨用の砥粒が含まれている構成を
付加するものである。

【００２１】請求項４の発明は、請求項１の構成に、前
記研磨用樹脂膜は半透明である構成を付加するものであ
る。

【００２２】請求項５の発明は、請求項４の構成に、前
記定盤の表面で反射され前記半透明な研磨用樹脂膜を通
過してくる光の強度を検出する光強度検出手段をさらに
備えている構成を付加するものである。

【００２３】請求項６の発明は、請求項１の構成に、前
記定盤の表面に、前記研磨用樹脂膜を形成するための液
状の樹脂を供給する樹脂供給手段をさらに備えている構
成を付加するものである。

【００２４】請求項７の発明は、請求項６の構成に、前
記樹脂供給手段により前記定盤の表面に供給された液状
の樹脂を硬化させて前記研磨用樹脂膜を形成する樹脂硬
化手段をさらに備えている構成を付加するものである。

【００２５】請求項８の発明は、請求項７の構成に、前
記樹脂供給手段により前記定盤の表面に供給される樹脂
は熱硬化性であり、前記樹脂硬化手段は、前記樹脂供給
手段により前記定盤の表面に供給された樹脂を加熱して
硬化させる手段である構成を付加するものである。

【００２６】請求項９の発明は、請求項７の構成に、前
記樹脂供給手段により前記定盤の表面に供給される樹脂
は光硬化性であり、前記樹脂硬化手段は、前記樹脂供給
手段により前記定盤の表面に供給された樹脂に紫外線を
照射して硬化させる手段である構成を付加するものであ
る。

【００２７】請求項１０の発明は、請求項６の構成に、
前記研磨用樹脂膜を溶解する溶剤を前記定盤の上に供給
する溶剤供給手段をさらに備えている構成を付加するも
のである。

【００２８】請求項１１の発明が講じた解決手段は、基
板の研磨装置を、回転可能な剛性の定盤と、該定盤の表
面に設けられた半透明な研磨パッドと、被研磨基板を保
持すると共に保持した被研磨基板を前記研磨パッドに押
し付ける基板保持手段と、前記定盤の表面で反射され前
記半透明な研磨パッドを通過してくる光の強度を検出す
る光強度検出手段とを備えている構成とするものであ
る。

【００２９】請求項１１の構成により、定盤の表面で反
射され半透明な研磨パッドを通過してくる光の強度を検
出すると、研磨パッドが磨耗して全面に亘って厚さが低
減している場合には光の強度が大きくなり、研磨パッド
が部分的に磨耗して研磨パッドの表面に凹凸が形成され
ている場合には光の強度が部位によって異なることにな
る。

【００３０】請求項１２の発明が講じた解決手段は、基
板の研磨装置を、回転可能な剛性の定盤と、該定盤の上
に設けられ有色の下層と半透明な上層とを有する多層構
造の研磨パッドと、被研磨基板を保持すると共に保持し
た被研磨基板を前記研磨パッドに押し付ける基板保持手
段と、前記研磨パッドの前記下層の表面で反射され前記
半透明な上層を通過してくる光の強度を検出する光強度
検出手段とを備えている構成とするものである。

【００３１】請求項１２の構成により、研磨パッドの下
層の表面で反射され半透明な上層を通過してくる光の強
度を検出すると、研磨パッドが磨耗して全面に亘って厚
さが低減している場合には光の強度が大きくなり、研磨
パッドが部分的に磨耗して研磨パッドの表面に凹凸が形
成されている場合には光の強度が部位によって異なるこ
とになる。

【００３２】請求項１３の発明が講じた解決手段は、基
板の研磨方法を、剛性の定盤の表面に液状の樹脂を回転
塗布する工程と、前記定盤の表面に回転塗布された前記
樹脂を硬化させて研磨用樹脂膜を形成する工程と、被研
磨基板を保持すると共に保持した被研磨基板を前記研磨
用樹脂膜に押し付けて被研磨基板を研磨する工程とを備
えている構成とするものである。

【００３３】請求項１３の構成により、定盤の表面に回
転塗布された液状の樹脂を硬化させて定盤の表面に研磨
用樹脂膜を形成する際、液状の樹脂は表面張力によって
定盤の表面に均一に広がるので、研磨用樹脂膜の表面は
極めて平坦で且つ滑らかである。

【００３４】請求項１４の発明は、請求項１３の構成
に、前記研磨用樹脂膜には研磨用の砥粒が含まれている
構成を付加するものである。

【００３５】請求項１５の発明は、請求項１３の構成
に、前記研磨用樹脂膜は半透明である構成を付加するも
のである。

【００３６】請求項１６の発明は、請求項１３の構成
に、前記研磨用樹脂膜を前記定盤の表面から除去する工
程をさらに備えている構成を付加するものである。

【００３７】請求項１７の発明は、請求項１３の構成
に、表面が凹凸状になった前記研磨用樹脂膜の表面に樹
脂を供給して前記研磨用樹脂膜の表面を平坦化する工程
をさらに備えている構成を付加するものである。

【００３８】請求項１８の発明が講じた解決手段は、基
板の研磨方法を、表面に半透明な研磨パッドが設けられ
た剛性の定盤を回転する工程と、被研磨基板を前記研磨
パッドに押し付けて前記被研磨基板の表面を研磨する工
程と、前記定盤の表面で反射され前記半透明な研磨パッ
ドを通過してくる光の強度を検出し、検出された光の強
度に基づき前記研磨パッドの膜厚を推定する工程とを備
えている構成とするものである。

【００３９】請求項１８の構成により、定盤の表面で反
射され半透明な研磨パッドを通過してくる光の強度を検
出すると、研磨パッドが磨耗して全面に亘って厚さが低
減している場合には光の強度が大きくなり、研磨パッド
が部分的に磨耗して研磨パッドの表面に凹凸が形成され
ている場合には光の強度が部位によって異なることにな
る。

【００４０】請求項１９の発明が講じた解決手段は、基
板の研磨方法を、表面に、有色の下層と半透明な上層と
を有する多層構造の研磨パッドが設けられた剛性の定盤
を回転する工程と、被研磨基板を前記研磨パッドに押し
付けて前記被研磨基板の表面を研磨する工程と、前記研
磨パッドの前記下層の表面で反射され前記半透明な上層
を通過してくる光の強度を検出し、検出された光の強度
に基づき前記研磨パッドの膜厚を推定する工程とを備え
ている構成とするものである。

【００４１】請求項１９の構成により、研磨パッドの下
層の表面で反射され半透明な上層を通過してくる光の強
度を検出すると、研磨パッドが磨耗して全面に亘って厚
さが低減している場合には光の強度が大きくなり、研磨
パッドが部分的に磨耗して研磨パッドの表面に凹凸が形
成されている場合には光の強度が部位によって異なるこ
とになる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
基板の研磨装置及び研磨方法について図面を参照しなが
ら説明する。

【００４３】（第１の実施形態）以下、第１の実施形態
に係る基板の研磨装置及び基板の研磨方法について説明
する。

【００４４】図１は、本発明の第１の実施形態に係る基
板の研磨装置の概略構造を示しており、図１において、
３１は平坦な表面を持つ剛体よりなる回転可能な定盤で
ある。定盤３１の上方には、熱硬化性を有する液状の樹
脂を供給する第１の配管３２が設けられており、該第１
の配管３２から液状の樹脂を定盤３１の表面に全面に亘
って供給し、表面張力によって均一に広がった樹脂を熱
で硬化させることにより、定盤３１の表面に研磨用樹脂
膜３３を形成する。この場合、定盤３１を回転させなが
ら第１の配管３２から樹脂を滴下することにより、樹脂
を表面張力により広がらせ定盤３１の上に均一な膜厚を
有する研磨用樹脂膜３３を形成することができる。ま
た、第１の配管３２は、定盤３１の上方において定盤３
１の中心付近から径方向に往復移動しながら所定量の樹
脂を定盤３１上に滴下することにより定盤３１の上に均
一に樹脂を供給し、樹脂を供給しないときには定盤３１
の上方から外方に移動する。定盤３１の斜め上方には、
定盤３１の表面に供給された樹脂を加熱して硬化させる
加熱ランプ３４が設けられている。

【００４５】研磨用樹脂膜３３の厚さは０．０１ｍｍ程
度であって、従来の研磨パッドの厚さが０．１ｍｍ程度
であるのに対して約１０分の１の厚さである。研磨用樹
脂膜３３を形成する樹脂としては、ポリウレタン、ポリ
エチレン、ポリイミド等を用いることができ、硬質でも
軟質でもよい。

【００４６】図１に示すように、定盤３１の上方には基
板３５を保持するための基板保持装置３６が配置されて
おり、該基板保持装置３６は、図示しない回転駆動手段
により回転する回転軸３６Ａと、回転軸３６Ａの下端に
一体的に設けられ基板３５を保持する円盤状の基板保持
ヘッド３６Ｂとを備えている。

【００４７】また、定盤３１の上方には、基板３５の研
磨時に定盤３１上に形成された研磨用樹脂膜３３の上に
研磨剤を供給するための第２の配管３７が設けられてお
り、該第２の配管３７から研磨用樹脂膜３３上に滴下さ
れる研磨剤によって基板３５は研磨される。第２の配管
３７は、研磨剤を滴下する際には定盤３１の中央部付近
の上方に移動し、研磨剤を滴下しないときには定盤３１
の上方から外方に移動する。

【００４８】また、定盤３１の上方には、定盤３１の表
面に形成された研磨用樹脂膜３３を溶解する溶剤を供給
する第３の配管３８が設けられており、該第３の配管３
８から供給される溶剤によって磨耗した研磨用樹脂膜３
３は溶解されて除去される。第３の配管３８は、定盤３
１上の上方において中心部近傍から径方向に移動しなが
ら、所定量の溶剤を定盤３１上に滴下して磨耗した研磨
用樹脂膜３３を溶解して除去し、研磨用樹脂膜３３を溶
解しないときには定盤３１の上方から外方に移動する。

【００４９】以上のように、第１の実施形態に係る基板
の研磨装置によると、回転している定盤３１の上に液状
の樹脂を滴下し、表面張力により広がった樹脂を硬化さ
せるので、定盤３１の表面に平坦で且つ均一な厚さを持
つ研磨用樹脂膜３３を形成することができる。

【００５０】尚、定盤３１及び基板保持装置３６は、第
３の配管３８から供給される溶剤に侵されない材質、例
えば、アルミナ等により形成されている。この場合、定
盤３１の表面を保護するための例えばアクリル系の樹脂
よりなる保護パッドを定盤３１の表面に貼着しておき、
基板３５の破損等により傷が付いた保護パッドを適宜取
り替えることにより、定盤３１の保護を図ってもよい。

【００５１】また、第１の配管３２と第３の配管３８と
を共通の配管とし、切り替えバルブ等により樹脂の供給
と溶剤の供給とを切り替えてもよい。

【００５２】また、第１の実施形態においては、第１の
配管３２から熱硬化性の樹脂を供給し、該樹脂を加熱に
より硬化させたが、これに代えて、第１の配管３２から
光硬化性の樹脂を供給し、該樹脂を紫外線により硬化さ
せてもよい。

【００５３】以下、第１の実施形態に係る基板の研磨装
置を用いて研磨する方法を図２のフローチャートに基づ
き説明する。

【００５４】まず、第１の工程として、定盤３１を例え
ば３０r.p.m.で回転させながら、第１の配管３２から例
えば溶媒に溶かされたポリウレタン樹脂を定盤３１上に
滴下することにより、定盤３１の上に全面に亘って樹脂
を塗布する。

【００５５】次に、第２の工程として、定盤３１の回転
を止めて、定盤３１上の樹脂の表面張力により該樹脂の
表面を平坦にした後、定盤３１をゆっくりと回転させな
がら、定盤３１上の樹脂を加熱ランプ３４により加熱す
ることによって、樹脂を硬化させて研磨用樹脂膜３３
（図２においては図示の便宜上、パッドと表現してい
る。）を形成する。この場合、例えば、定盤３１を例え
ば５r.p.m.で回転させながら、溶媒に溶かされたポリウ
レタン樹脂を６０℃に加熱することにより溶媒を蒸発さ
せて、研磨用樹脂膜３３を形成する。

【００５６】次に、第３の工程として、基板３５を基板
保持装置３６に保持させて定盤３１の上方に移動する。
その後、定盤３１を回転させながら、第２の配管３７か
ら研磨砥粒を含む研磨剤を定盤３１上に滴下すると共
に、基板保持装置３６を定盤３１と同方向に回転させな
がら降下させて、基板保持装置３６に保持された基板３
５を研磨用樹脂膜３３に圧接することにより、基板３５
の表面を研磨する。基板３５の研磨が完了すると、基板
保持装置３６を定盤３１の上方から所定の位置に移動し
て基板３５をアンロードする。例えば直径２００ｍｍの
ウェハーよりなる基板３５を研磨する場合の研磨条件と
しては、定盤３１を１００r.p.m.で回転させながら、１
０〜１５ｗｔ％のシリカを含むｐＨ１０〜１１のアルカ
リ溶液よりなる研磨剤を２００ｃｃ／ｍｉｎの割合で滴
下すると共に、基板保持装置３６を２０r.p.m.で回転し
ながら基板３５を研磨用樹脂膜３３に押圧することによ
り、基板３５の表面の圧力が３００ｇ／ｃｍ² となるよ
うに設定する。

【００５７】次に、第４の工程として、定盤３１を回転
させながら、第３の配管３８から研磨用樹脂膜３３を溶
解する溶剤、例えば、アセトン等有機溶媒や濃硫酸等を
定盤３１の上に滴下して、定盤３１上の研磨用樹脂膜３
３を溶解して除去する。

【００５８】以上の第１の工程から第４の工程を繰り返
すことにより、研磨によって厚さや凹凸量の変化した、
つまり疲労した研磨用樹脂膜３３を、ドレッシング処理
することなく再生することができる。すなわち、疲労し
た研磨用樹脂膜３３を除去し、表面が平坦な研磨用樹脂
膜３３を新たに形成することにより、厚さが均一で且つ
表面に凹凸がない研磨用樹脂膜３３により基板３５を安
定して研磨することができる。

【００５９】尚、第１の実施形態において、定盤３１を
回転させながら液状の樹脂を滴下したが、用いられる樹
脂の粘性及び溶媒の種類や量によって、定盤３１の回転
速度及び滴下する樹脂の量を調節することが好ましい。

【００６０】また、第１の実施形態においては、熱硬化
性の樹脂を加熱ランプ３４により加熱して硬化させるこ
とにより研磨用樹脂膜３３を形成したが、これに代え
て、定盤３１の温度を上昇させ定盤３１の熱によって樹
脂を硬化させてもよい。

【００６１】また、第１の実施形態においては、研磨砥
粒を含む研磨剤を供給するようにしたが、これに代え
て、研磨砥粒を含む樹脂を硬化させて研磨用樹脂膜３３
を形成し、研磨砥粒研磨を含まずｐＨが調節された液体
を研磨用樹脂膜３３の上に供給してもよい。

【００６２】また、前記の第４の工程においては、所定
数の基板３５を研磨した後に研磨用樹脂膜３３を更新し
てもよいし、研磨用樹脂膜３３が寿命を越えた時点、つ
まり、研磨用樹脂膜３３の面内均一性又は段差吸収性能
が許容できる範囲を越えた時点で、研磨用樹脂膜３３を
更新してもよい。

【００６３】さらに、研磨用樹脂膜３３が寿命が越えた
時点で、研磨用樹脂膜３３を除去することなく、疲労し
た研磨用樹脂膜３３の上に第２の配管３２から樹脂を供
給して研磨用樹脂膜３３を平坦化して、研磨用樹脂膜３
３の面内均一性及び段差吸収性能を回復してもよい。こ
の場合、研磨用樹脂膜３３の厚さが従来の研磨パッドの
厚さに比べて極めて薄いので、樹脂の供給により研磨用
樹脂膜３３の表面を平坦化することが可能になる。

【００６４】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態に係る基板の研磨装置の概略構造を示してお
り、図３において、３１は平坦な表面を持つ剛体よりな
り回転可能であって例えば赤色の定盤、３９は定盤３１
の上に貼着された白色半透明の研磨パッド、４０は研磨
パッド３９の上に研磨剤を供給する第１の配管、４１は
研磨パッド３９の上に洗浄用の水を供給する第２の配
管、４２は研磨パッド３９の色の強度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を
測定するカメラである。定盤３１の上方には、第１の実
施形態と同様に、図示しない回転駆動手段により回転す
る回転軸３６Ａと、回転軸３６Ａの下端に一体的に設け
られ基板３５を保持する円盤状の基板保持ヘッド３６Ｂ
とを有する基板保持装置３６が配置されている。

【００６５】第２の実施形態に係る基板の研磨装置にお
いては、第２の配管４１から水を供給して研磨パッド３
９の表面を洗浄すると共に研磨剤を除去した後に、カメ
ラ４２により研磨パッド３９を通過してくる定盤３１の
赤色の色強度を測定する。研磨パッド３９の厚さが十分
に厚い場合には、定盤３１の赤色は研磨パッド３９を透
過しないので、カメラ４２は研磨パッド３９の白色を捕
らえ、Ｒ，Ｇ，Ｂの信号強度は略等しい。研磨パッド３
９が半透明であるために、研磨パッド３９が薄くなるに
つれて、研磨パッド３９を透過する定盤３１の赤色が増
加し、Ｒの信号強度が増加してくる。

【００６６】図４は、研磨パッド３９の厚さとＲ，Ｇ，
Ｂの信号強度との関係を示し、横軸は研磨パッド３９の
厚さを表し、縦軸は研磨パッド３９が無い場合の色の信
号強度を１としたときの色の信号強度を表している。図
４に示すように、研磨パッド３９の厚さが薄くなるにつ
れて、Ｒの信号強度が大きくなる一方、Ｇ，Ｂの信号強
度は小さくなるので、研磨パッド３９の厚さを判断する
ことができる。また、定盤３１の全面におけるＲ，Ｇ，
Ｂの信号強度を測定することにより、研磨パッド３９の
凹凸の状態つまり部位による厚さの変化を判断すること
ができる。

【００６７】半透明の研磨パッド３９の作製方法として
は、光を通さない微粒子を数ｗｔ％程度含む透明の樹脂
により形成してよいし、透明な樹脂に微細な気泡を形成
することにより光を乱反射させる構造にしてもよい。

【００６８】尚、第２の実施形態においては、赤色の定
盤３１と白色半透明の研磨パッド３９とを用いたが、こ
れに代えて、白色の定盤３１と赤色半透明の研磨パッド
３９との組合せでもよい。この場合には、Ｒの信号強度
の低下及びＧ，Ｂの信号強度の増加により、研磨パッド
３９の厚さを判断することができる。また、これ以外の
色の組み合わせについても種々採用することができる。

【００６９】また、多層構造の研磨パッド３９を用いる
場合には、定盤３１に着色する代わりに、パッドの表面
層を半透明とし、表面層以外の層を有色にしてもよい。

【００７０】また、第２の実施形態においては、研磨パ
ッド３９の表面を水により洗浄した後に色の信号強度を
測定したが、これに代えて、高圧エアー等により研磨パ
ッド３９上の研磨剤を部分的に除去し、研磨剤が除去さ
れた領域の色の信号強度を測定してもよい。

【００７１】さらに、前記の第１の実施形態に係る基板
の研磨装置を用い、例えば赤色に着色された定盤３１の
上に第１の配管３２から白色半透明の樹脂を供給して白
色半透明の研磨用樹脂膜３３を形成し、該研磨用樹脂膜
３３を通過してくる定盤３１の赤色の信号強度を測定し
てもよい。この場合には、例えば、赤色の信号強度が所
定値を越えると、第３の配管３８から溶剤を定盤３１上
に供給して研磨用樹脂膜３３を除去した後、第１の配管
３２から樹脂を供給して新たな研磨用樹脂膜３３を形成
したり、又は、研磨用樹脂膜３３を除去することなく第
１の配管３２から樹脂を供給して研磨用樹脂膜３３の表
面を平坦化したりすることができる。

【００７２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る基板の研磨装置に
よると、液状の樹脂が表面張力により広がった後に硬化
して形成された研磨用樹脂膜を備えているため、研磨用
樹脂膜の表面はドレッシング処理を行なわなくても極め
て平坦で且つ滑らかであるので、２００ｍｍ以上の大径
の被研磨基板の表面を極めて均一に研磨することができ
る。

【００７３】請求項２の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、研磨用樹脂膜は、定盤の表面に回転塗布された樹
脂が硬化することにより形成されているため、定盤の表
面に供給された液状の樹脂は定盤の表面に均一に広がる
ので、研磨用樹脂膜の表面は一層平坦で且つ滑らかであ
る。

【００７４】請求項３の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、研磨用樹脂膜には研磨用の砥粒が含まれているた
め、研磨用の砥粒を含まない研磨剤を用いて被研磨基板
の研磨を行なうことができる。

【００７５】請求項４の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、研磨用樹脂膜は半透明であるため、定盤の表面で
反射され半透明な研磨用樹脂膜を通過してくる光の強度
を検出すると、研磨パッドが磨耗して全面に亘って厚さ
が低減している場合には光の強度が大きくなり、研磨パ
ッドが部分的に磨耗して研磨パッドの表面に凹凸が形成
されている場合には光の強度が部位によって異なるの
で、研磨パッドの交換時期を正確に判断することができ
る。

【００７６】請求項５の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、光強度検出手段を備えているため、定盤の表面で
反射され半透明な研磨用樹脂膜を通過してくる光の強度
を簡易且つ確実に検出することができる。

【００７７】請求項６の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、樹脂供給手段を備えているため、定盤の表面に研
磨用樹脂膜を形成するための液状の樹脂を簡易に供給す
ることができる。

【００７８】請求項７の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、樹脂硬化手段を備えているため、樹脂供給手段に
より定盤の表面に供給された液状の樹脂を簡易且つ確実
に硬化させることができる。

【００７９】請求項８の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、定盤の表面に供給される樹脂は熱硬化性であり、
樹脂硬化手段は樹脂を加熱して硬化させる手段であるた
め、熱硬化性樹脂を加熱することにより、研磨用樹脂膜
を簡易に形成することができる。

【００８０】請求項９の発明に係る基板の研磨装置によ
ると、定盤の表面に供給される樹脂は光硬化性であり、
樹脂硬化手段は樹脂に紫外線を照射して硬化させる手段
であるため、光硬化性樹脂に紫外線を照射することによ
り、樹脂に熱を加えることなく研磨用樹脂膜を形成する
ことができる。

【００８１】請求項１０の発明に係る基板の研磨装置に
よると、溶剤供給手段により研磨用樹脂膜を溶解する溶
剤を定盤の上に供給することができるので、研磨用樹脂
膜を溶解して除去する作業を容易に行なうことができ
る。

【００８２】請求項１１の発明に係る基板の研磨装置に
よると、定盤の表面で反射され半透明な研磨パッドを通
過してくる光の強度を検出し、検出された光の強度が大
きくなったり、光の強度が部位によって異なったりする
ときには、研磨パッドが寿命であると分かるので、研磨
パッドの交換時期を正確に判断することができる。

【００８３】請求項１２の発明に係る基板の研磨装置に
よると、研磨パッドの下層の表面で反射され半透明な上
層を通過してくる光の強度を検出し、検出された光の強
度が大きくなったり、光の強度が部位によって異なった
りするときには、研磨パッドが寿命であると分かるの
で、研磨パッドの交換時期を正確に判断することができ
る。

【００８４】請求項１３の発明に係る基板の研磨方法に
よると、定盤の表面に回転塗布された液状の樹脂を硬化
させて定盤の表面に研磨用樹脂膜を形成するため、ドレ
ッシング処理を行なわなくても極めて平坦で且つ滑らか
な表面を持つ研磨用樹脂膜が得られるので、被研磨基板
の表面を極めて均一に研磨することができる。

【００８５】請求項１４の発明に係る基板の研磨方法に
よると、研磨用樹脂膜には研磨用の砥粒が含まれている
ため、研磨用の砥粒を含まない研磨剤を用いて被研磨基
板の研磨を行なうことができる。

【００８６】請求項１５の発明に係る基板の研磨方法に
よると、研磨用樹脂膜は半透明であるため、定盤の表面
で反射され半透明な研磨用樹脂膜を通過してくる光の強
度を検出することにより、研磨パッドの交換時期を正確
に判断することができる。

【００８７】請求項１６の発明に係る基板の研磨方法に
よると、研磨用樹脂膜を定盤の表面から除去する工程を
備えているため、新たな樹脂を定盤の表面に供給するこ
とにより、表面が平坦な研磨用樹脂膜を新たに形成する
ことができる。

【００８８】請求項１７の発明に係る基板の研磨方法に
よると、表面が凹凸状になった研磨用樹脂膜の表面に樹
脂を供給して研磨用樹脂膜の表面を平坦化する工程を備
えているため、研磨用樹脂膜を除去することなく、研磨
用樹脂膜の表面を平坦化することができる。

【００８９】請求項１８の発明に係る基板の研磨方法に
よると、定盤の表面で反射され半透明な研磨パッドを通
過してくる光の強度を検出し、検出された光の強度が大
きくなったり、光の強度が部位によって異なったりする
ときには、研磨パッドが寿命であると分かるので、研磨
パッドの交換時期を正確に判断することができる。

【００９０】請求項１９の発明に係る基板の研磨方法に
よると、研磨パッドの下層の表面で反射され半透明な上
層を通過してくる光の強度を検出し、検出された光の強
度が大きくなったり、光の強度が部位によって異なった
りするときには、研磨パッドが寿命であると分かるの
で、研磨パッドの交換時期を正確に判断することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板の研磨装置
の概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板の研磨方法
の工程を示すフローチャート図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る基板の研磨装置
の概略構成図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る基板の研磨方法
に用いる研磨パッドの厚さと色の信号強度との関係を示
す図である。

【図５】従来の基板の研磨装置の概略構成図である。

【符号の説明】

３１ 定盤 ３２ 第１の配管 ３３ 研磨用樹脂膜 ３４ 加熱ランプ ３５ 基板 ３６ 基板保持装置 ３６Ａ 回転軸 ３６Ｂ 基板保持ヘッド ３７ 第２の配管 ３８ 第３の配管 ３９ 研磨パッド ４０ 第１の配管 ４１ 第２の配管 ４２ カメラ

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な剛性の定盤と、該定盤の表面
   で液状の樹脂が硬化することにより形成された研磨用樹
   脂膜と、被研磨基板を保持すると共に保持した被研磨基
   板を前記研磨用樹脂膜に押し付ける基板保持手段とを備
   えていることを特徴とする基板の研磨装置。
2. 【請求項２】 前記研磨用樹脂膜は、前記定盤の表面に
   回転塗布された樹脂が硬化することにより形成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨装置。
3. 【請求項３】 前記研磨用樹脂膜には研磨用の砥粒が含
   まれていることを特徴とする請求項１に記載の基板の研
   磨装置。
4. 【請求項４】 前記研磨用樹脂膜は半透明であることを
   特徴とする請求項１に記載の基板の研磨装置。
5. 【請求項５】 前記定盤の表面で反射され前記半透明な
   研磨用樹脂膜を通過してくる光の強度を検出する光強度
   検出手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の基板の研磨装置。
6. 【請求項６】 前記定盤の表面に、前記研磨用樹脂膜を
   形成するための液状の樹脂を供給する樹脂供給手段をさ
   らに備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板
   の研磨装置。
7. 【請求項７】 前記樹脂供給手段により前記定盤の表面
   に供給された液状の樹脂を硬化させて前記研磨用樹脂膜
   を形成する樹脂硬化手段をさらに備えていることを特徴
   とする請求項６に記載の基板の研磨装置。
8. 【請求項８】 前記樹脂供給手段により前記定盤の表面
   に供給される樹脂は熱硬化性であり、 前記樹脂硬化手段は、前記樹脂供給手段により前記定盤
   の表面に供給された樹脂を加熱して硬化させる手段であ
   ることを特徴とする請求項７に記載の基板の研磨装置。
9. 【請求項９】 前記樹脂供給手段により前記定盤の表面
   に供給される樹脂は光硬化性であり、 前記樹脂硬化手段は、前記樹脂供給手段により前記定盤
   の表面に供給された樹脂に紫外線を照射して硬化させる
   手段であることを特徴とする請求項７に記載の基板の研
   磨装置。
10. 【請求項１０】 前記研磨用樹脂膜を溶解する溶剤を前
    記定盤の上に供給する溶剤供給手段をさらに備えている
    ことを特徴とする請求項６に記載の基板の研磨装置。
11. 【請求項１１】 回転可能な剛性の定盤と、該定盤の表
    面に設けられた半透明な研磨パッドと、被研磨基板を保
    持すると共に保持した被研磨基板を前記研磨パッドに押
    し付ける基板保持手段と、前記定盤の表面で反射され前
    記半透明な研磨パッドを通過してくる光の強度を検出す
    る光強度検出手段とを備えていることを特徴とする基板
    の研磨装置。
12. 【請求項１２】 回転可能な剛性の定盤と、該定盤の表
    面に設けられ有色の下層と半透明な上層とを有する多層
    構造の研磨パッドと、被研磨基板を保持すると共に保持
    した被研磨基板を前記研磨パッドに押し付ける基板保持
    手段と、前記研磨パッドの前記下層の表面で反射され前
    記半透明な上層を通過してくる光の強度を検出する光強
    度検出手段とを備えていることを特徴とする基板の研磨
    装置。
13. 【請求項１３】 剛性の定盤の表面に液状の樹脂を回転
    塗布する工程と、 前記定盤の表面に回転塗布された前記樹脂を硬化させて
    研磨用樹脂膜を形成する工程と、 被研磨基板を保持すると共に保持した被研磨基板を前記
    研磨用樹脂膜に押し付けて被研磨基板を研磨する工程と
    を備えていることを特徴とする基板の研磨方法。
14. 【請求項１４】 前記研磨用樹脂膜には研磨用の砥粒が
    含まれていることを特徴とする請求項１３に記載の基板
    の研磨方法。
15. 【請求項１５】 前記研磨用樹脂膜は半透明であること
    を特徴とする請求項１３に記載の基板の研磨方法。
16. 【請求項１６】 前記研磨用樹脂膜を前記定盤の表面か
    ら除去する工程をさらに備えていることを特徴とする請
    求項１３に記載の基板の研磨方法。
17. 【請求項１７】 表面が凹凸状になった前記研磨用樹脂
    膜の表面に樹脂を供給して前記研磨用樹脂膜の表面を平
    坦化する工程をさらに備えていることを特徴とする請求
    項１３に記載の基板の研磨方法。
18. 【請求項１８】 表面に半透明な研磨パッドが設けられ
    た剛性の定盤を回転する工程と、 被研磨基板を前記研磨パッドに押し付けて前記被研磨基
    板の表面を研磨する工程と、 前記定盤の表面で反射され前記半透明な研磨パッドを通
    過してくる光の強度を検出し、検出された光の強度に基
    づき前記研磨パッドの膜厚を推定する工程とを備えてい
    ることを特徴とする基板の研磨方法。
19. 【請求項１９】 表面に、有色の下層と半透明な上層と
    を有する多層構造の研磨パッドが設けられた剛性の定盤
    を回転する工程と、 被研磨基板を前記研磨パッドに押し付けて前記被研磨基
    板の表面を研磨する工程と、 前記研磨パッドの前記下層の表面で反射され前記半透明
    な上層を通過してくる光の強度を検出し、検出された光
    の強度に基づき前記研磨パッドの膜厚を推定する工程と
    を備えていることを特徴とする基板の研磨方法。