JP2003334752A - 研磨装置、研磨部材厚さ検出方法および研磨部材厚さ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物を研磨する研磨部材の厚さを容易に定
量的に識別可能であり、被研磨対象物の品質を向上可能
な研磨装置、研磨部材厚さ検出方法および研磨部材厚さ
検出装置を提供する。 【解決手段】 研磨装置１は、研磨すべき対象物を保持
する保持ヘッド５と、対象物を研磨する研磨部材３と、
この研磨部材３を保持する研磨定盤２とを有する。研磨
部材３には、研磨に起因するこの研磨部材の磨耗に応じ
た研磨部材３の厚さを識別可能とする検出孔１４が、研
磨部材３と研磨定盤２との設置面から他方の面に向かっ
て所定の深さまで形成されている。研磨定盤２には、研
磨部材３の磨耗により検出孔１４が貫通することを検出
可能なセンサー１６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物を研磨する
研磨装置と、そこに用いられている研磨部材の厚さを検
出する厚さ検出方法および厚さ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】研磨装置は、例えば、半導体ウェハ、LC
D（Liquid Crystal Display：液晶表示）用ガラス板
や、樹脂などを研磨するために、広く用いられている。
半導体ウェハの研磨には、いわゆるCMP（Chemical Mech
anical Polishing：化学的機械研磨）手法が多用されて
いる。CMPは、化学的に活性な研磨剤を用い、研磨剤と
被研磨対象物との間の化学的作用と、研磨剤中の研磨粒
子の機械的研削作用とを複合した研磨技術である。CMP
は、被研磨面に形成される変質層が小さいうえに研磨速
度が速く、半導体ウェハの表面をグローバルに平坦化で
きるという特徴を有する。CMPは、半導体の製造工程、
例えば、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦
化、金属プラグ形成、埋め込み金属配線形成等の工程に
おいて、重要な技術となっている。

【０００３】CMPに用いられる研磨装置は、一般的に、
半導体ウェハ（以下、ウェハ）を保持する保持ヘッド
と、ウェハを研磨する研磨布と、この研磨布を保持する
研磨定盤とを有する。そして、ウェハと研磨布との間に
研磨剤を供給しながら、ウェハと研磨布とを所定の圧力
で接触するように保持ヘッドと研磨定盤とを相対的に回
転させて、ウェハ表面を研磨する。

【０００４】研磨布は、研磨に伴いその表面に磨耗や目
詰まりなどが生じ、劣化、平滑化して研磨効率が悪化す
るため、所定量の研磨ごとに交換する必要がある。特公
平２−３０８２７号公報においては、この研磨布の交換
作業を容易にするための発明が開示されている。この公
報においては、円周方向に沿って設けられたピンを有す
る磨きプラテン（研磨定盤）を用い、このピンに対応す
る孔を備えるキャリアプラテンに磨きパッド（研磨布）
を接着し、上記孔にピンを挿入させることで、キャリア
プラテンごと磨きパッドを保持および交換可能にしてい
る。

【０００５】交換するほど研磨布が劣化していない場合
においても、研磨布が磨耗したり、研磨屑の付着や研磨
剤による目詰まりが生じたりして研磨布の研削力が低下
した場合に、研磨布表面を研削して新たな研磨面を発生
させたり、目詰まりを解消させたりして研削力を回復さ
せるコンディショニング処理がしばしば行なわれてい
る。コンディショニング処理のために用いられる装置
は、一般的にコンディショナと呼ばれる。また、コンデ
ィショニングされた研磨布の表面の調整状態は、ドレス
状態と呼ばれる。特許第２８１５３４９号公報において
は、コンディショニング工具を高周波振動または超音波
振動させてパッド（研磨布）に接触させて、パッドの目
詰まりを除去するパッドコンディショナが開示されてい
る。また、特開２０００−２０２７５８号公報において
は、コンディショナに加わる摩擦力を検知し、研磨布の
表面状態を定量的に監視するウェハ研磨装置が開示され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で述べてきたような従来の技術では、研磨布の磨耗量を
検出することはできなかったため、研磨布の交換サイク
ルを定量的に管理することは困難であった。

【０００７】研磨布の交換サイクルの目安としては、経
験に基づいた、例えば研磨に用いたのべ時間や、研磨処
理したウェハの枚数、累積のコンディショニング処理の
時間（ドレス時間）などが、実際にウェハを研磨したと
きのウェハ表面の研磨状況などと組み合わされて用いら
れてきた。しかし、これらの手法では、研磨条件が異な
るものを混在させた場合に研磨布の磨耗状態が変化する
ため、適切な交換サイクルを単一に規定することは困難
であった。また、研磨状況と組み合わせて用いる場合に
は、簡便であるとは言い難い。

【０００８】これらの問題点は、コンディショニング処
理や、新しい研磨布に交換した際の初期化処理にも当て
はまる。初期化処理とは、新しい研磨布に交換した場合
に、研磨布の表面が研磨剤になじんでおらず、新しい研
磨布とある程度研磨を行なった研磨布では研磨状態が異
なり、ウェハの研磨状態に差が生じることを回避するた
めに、交換後にある程度の時間ダミーウェハを研磨して
研磨布の表面を調整することである。これまでは、経験
により定性的に算出したドレス時間・初期化処理時間に
基づいて処理を行なっていた。そのため、研磨布の表面
状態を常に同じに保つことが困難であった。ドレス状
態、初期化処理状態が一定でないと研磨率が一定せず、
ウェハ表面の研磨状況が均一にならない等の問題が生じ
る。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、対象物を研磨する研磨部材の初
期化処理状態、ドレス状態、および交換サイクルを定量
的に管理可能であり、被研磨対象物の品質を向上可能な
研磨装置を提供することにある。また、本発明の別の目
的は、研磨部材の初期化処理状態、ドレス状態、および
交換サイクルを定量的に管理可能であり、被研磨対象物
の品質を向上可能な研磨部材厚さ検出方法を提供するこ
とにある。また、本発明のさらなる別の目的は、研磨部
材の初期化処理状態、ドレス状態、および交換サイクル
を定量的に管理可能な研磨部材厚さ検出装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するための研磨装置は、研磨すべき対象
物を保持する保持ヘッドと、前記対象物を研磨する研磨
部材と、当該研磨部材を保持する研磨定盤とを具備し、
前記対象物と前記研磨部材を所定の圧力で接触するよう
に前記保持ヘッドと前記研磨定盤とを相対的に回転させ
て前記対象物を前記研磨部材で研磨する研磨装置であっ
て、前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨部材の
磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ
識別手段が設けられており、前記研磨定盤には、前記研
磨部材の前記厚さ識別手段を検出する検出手段が設けら
れている。

【００１１】本発明の研磨装置においては、前記検出手
段の検出信号に基づいて前記研磨部材の厚さを判別する
が、その際には、前記研磨部材の厚さ方向に複数の前記
厚さ識別手段を配置し、前記研磨部材の厚さを複数段階
で判別してもよい。

【００１２】詳細には、前記厚さ識別手段は、前記研磨
部材において当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面か
ら他方の面に向かって所定の深さまで形成されている検
出孔であり、前記検出手段は、前記研磨定盤において、
前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通することを
検出可能な位置に配置されるセンサーである。

【００１３】さらに詳細には、前記センサーは、電極間
に生じる通電を検出する通電センサーであり、前記研磨
部材の磨耗により前記検出孔が貫通したことを、電解質
の研磨剤が、貫通により生じた前記検出孔の開口部から
前記電極間に流入することで生じる当該電極間の通電に
より検出する。

【００１４】前記センサーは、光を感知する光検出セン
サーであり、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫
通したことを、貫通により生じた前記検出孔の開口部か
ら入射する光を前記光検出センサーで感知することによ
り検出してもよい。

【００１５】本発明の目的を達成するための研磨部材厚
さ検出方法は、対象物を研磨する研磨装置の研磨定盤に
保持されている研磨部材の厚さを検出する研磨部材厚さ
検出方法であって、研磨に起因する前記研磨部材の磨耗
に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別
手段を検出することにより、前記研磨部材の厚さを検出
する。

【００１６】詳細には、前記研磨部材において当該研磨
部材と前記研磨定盤との設置面から他方の面に向かって
所定の深さまで形成されている検出孔を前記厚さ識別手
段として用い、前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が
貫通することを検出することで、前記研磨部材の厚さを
検出する。

【００１７】また、本発明における研磨部材厚さ検出装
置は、対象物を研磨する研磨部材と、回転軸を中心とし
て回転自在であり、前記研磨部材を保持する研磨定盤と
を具備し、前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨
部材の磨耗に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とす
る厚さ識別手段が設けられており、前記研磨定盤には、
前記研磨部材の前記厚さ識別手段を検出する検出手段が
設けられている。

【００１８】本発明においては、研磨部材の厚さ方向に
設けられている厚さ識別手段が、研磨部材の磨耗により
露出する。厚さ識別手段のこの露出を検出手段で検出し
たときの検出信号に基づいて、研磨部材の厚さが判別さ
れる。厚さ識別手段として検出孔が用いられ、検出手段
として通電センサーが用いられる場合には、まず、研磨
部材の磨耗により検出孔が貫通し、研磨部材表面に検出
孔の開口部が露出する。露出した開口部からは研磨剤が
流入する。電解質の研磨剤が通電センサーの対になって
いる電極に触れると、通電センサーに通電が生じ、検出
孔が貫通する厚さまで研磨部材が磨耗したことが識別さ
れる。検出手段として光検出センサーが用いられる場合
には、露出した検出孔の開口部から入射する光を光検出
センサーで感知することで、研磨部材の厚さを識別す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら述べる。まず、研磨装置の
一般的な構成について述べてゆくことにする。以下で
は、本発明の研磨装置によりウェハのCMPを行なう場合
を例にとり説明するが、本発明はCMP以外の研磨にも適
用可能であることは言うまでもない。

【００２０】図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装
置１の概略構成図である。研磨装置１は、保持ヘッド５
と、研磨部材としての研磨布３と、研磨定盤２と、コン
ディショナ１０を有する。保持ヘッド５は、例えば所定
の厚みを有する円盤状をしており、その一端面にはバッ
キング材８が装着されている。保持ヘッド５およびバッ
キング材８の外側に、被研磨対象物であるウェハSの飛
び出しを防ぐための環状のリテーナリング９が、その内
径を保持ヘッド５の外径に嵌合させて装着、固定されて
いる。保持ヘッド５は、バッキング材８が装着されてい
る端面とは反対側の端面に連結されている回転軸６を介
して、図示しないモーターにより回転軸６を中心として
回転可能になっている。回転軸６は、支持アーム７によ
り保持されている。

【００２１】バッキング材８は、例えば、厚さが１mm程
度のポリウレタン、ポリエステル、合成ゴムなどで形成
された軟性薄膜であり、その表面には微小な吸盤状の穴
が形成されている。この吸盤状の穴の作用により、被研
磨対象物としてのウェハSが吸着、保持される。

【００２２】リテーナリング９は、エポキシ樹脂、ポリ
アセタール樹脂等の樹脂によって形成される。リテーナ
リング９の内径はウェハSの外径より僅かに大きくなっ
ており、これにより研磨中にウェハSが保持ヘッド５か
ら飛び出すことを防いでいる。

【００２３】研磨定盤２は、研磨布３を保持するため
の、例えば、ウェハSの直径の２倍以上の直径を有する
円形の研磨布保持面を備えており、研磨布保持面と反対
側の面に連結されている回転軸４を介して、モーターに
より回転軸４まわりに回転可能になっている。

【００２４】ウェハSを研磨するための研磨布３は、例
えば、弾性を有するポリエステル樹脂製の不織布により
形成されており、図１に示すように、研磨定盤２の研磨
布保持面のほぼ全面に、例えば、両面接着テープ等の接
着手段により貼着、固定される。

【００２５】研磨布３の研磨面をコンディショニング処
理するためのコンディショナ１０は、支持アーム１１の
一端部に装着されている。支持アーム１１の他端部には
回転軸１２が設けられている。コンディショナ１０は、
支持アーム１１を介して回転軸１２まわりに回転可能で
あり、好適には、研磨定盤２の半径方向Xに移動可能に
なっている。また、コンディショナ１０は、研磨布３に
所定の圧力で接触可能となっている。本実施形態におい
ては、コンディショナ１０のコンディショニング作用面
Sbにはダイヤモンドが電着されているものとする。

【００２６】次に、上記構成の研磨装置１を用いて研磨
処理およびコンディショニング処理を行なう場合の動作
について述べる。ウェハSを研磨するにあたっては、ウ
ェハSを、その被研磨面Saを研磨可能なように外側に向
けて、バッキング材８に水吸着させる。軟性薄膜状のバ
ッキング材８が水で濡らされてウェハSに密着されるこ
とで、バッキング材８表面の微小な吸盤状の穴の吸着作
用により、ウェハSがバッキング材８に保持される。

【００２７】ウェハSをバッキング材８により保持した
保持ヘッド５は、ウェハSの被研磨面Saが研磨布３と接
触可能なように、研磨定盤２と対向して配置される。保
持ヘッド５は、回転軸６および支持アーム７を介して図
１中の矢印Z方向に移動され、ウェハSの被研磨面Saを研
磨布３に所定の圧力で接触させる。

【００２８】この状態で、スラリー供給管１３から研磨
剤（スラリー）Lを、研磨布３の表面および被研磨面Sa
との界面に供給しながら、研磨定盤２および保持ヘッド
５をそれぞれ、例えば図１中の矢印Ra，Rb方向に同じ回
転数９０min^-1で回転させる。これにより、ウェハSの被
研磨面Saが、化学的機械研磨される。

【００２９】上記の研磨処理により研磨布３の表面が磨
耗したり、目詰まりしたりして劣化したときには、コン
ディショナ１０による研磨布３のコンディショニング処
理が行なわれる。コンディショニング処理においては、
支持アーム１１を介してコンディショナ１０を所定圧力
で研磨布３の表面に接触させて、研磨定盤２およびコン
ディショナ１０をそれぞれ回転させる。これにより、コ
ンディショニング作用面Sbに電着されているダイヤモン
ドが研磨布表面を研削することでコンディショニング処
理が行なわれる。

【００３０】コンディショニング処理は、研磨処理を停
止し、保持ヘッド５を退去させてから行なってもよい
し、研磨処理しながら同時に行なってもよい。本実施形
態においては、ウェハSの直径の２倍以上の直径を有す
る円形の研磨布保持面を備える研磨定盤２を用い、回転
軸４を挟んで保持ヘッド５とコンディショナ１０を別々
に配置することにより、研磨処理しながらのコンディシ
ョニング処理が可能であり、図１にはその様子が示され
ている。この場合、本実施形態においては、研磨定盤２
は９０min^-1で回転する。コンディショナ１０も、例え
ば研磨定盤２および保持ヘッド５と同数の９０min^-1で
回転させる。

【００３１】研磨定盤２を回転させながら、支持アーム
１１を介してコンディショナ１０の位置を変化させるこ
とで、研磨布３の表面全体がコンディショニング処理さ
れる。コンディショナとしては、電着されたダイヤモン
ドにより研削するものに限らず、高周波または超音波振
動するものを適用することも勿論可能である。

【００３２】本実施形態の研磨装置１においては、図１
および図２に示す研磨定盤２と研磨布３の断面図および
その拡大図にあるように、研磨布３に、研磨布３と研磨
定盤２との設置面から他方の表面に向かってその途中の
所定の深さまで、研磨布３の厚さを識別するための検出
孔１４が形成されている。以下では、この検出孔１４
の、上記設置面側の端部から表面側の端部までの研磨布
３の厚さ方向における距離を、検出孔１４の深さと称す
ることにする。

【００３３】また、研磨定盤２には、検出孔１４の位置
に対応して埋設孔１５が形成されている。この埋設孔１
５に、検出孔１４が貫通したことを検出するためのセン
サー１６が、検出孔１４の貫通を検出可能なように設置
される。本実施形態においては、埋設孔１５は検出孔１
４の直下に形成されており、センサー１６も検出孔１４
の直下に位置する。好適には、検出孔１４は複数形成さ
れるが、各々の検出孔の深さや配置位置などについては
後述する。

【００３４】以下、本実施形態の研磨装置１において、
研磨部材である研磨布３の厚さを検出する方法について
述べる。図２（a）においては、検出孔１４として、２
つの検出孔１４a，１４bが形成されている。検出孔１４
bの方が検出孔１４aよりも深く、研磨布３のより表面に
近いところまで形成されている。また、それぞれの検出
孔１４a，１４bに対応して、センサー１６も２個、研磨
定盤２に埋設されている。

【００３５】研磨および／またはコンディショニング処
理が進行すると、図２（a）に示す研磨布３が、磨耗し
て薄くなり、図２（b）に示す研磨布３aとなる。これに
より、検出孔１４bが研磨布を貫通して、その開口部が
露出することになる。この、検出孔１４bの研磨布の貫
通による開口部の露出をセンサー１６で検出することに
より、研磨布３が検出孔１４bの深さ分の厚さを有する
研磨布３bになったと識別することができる。

【００３６】本実施形態のように、検出孔１４bよりも
深さの浅い検出孔１４aを形成しておけば、研磨布３aが
磨耗によりさらに薄くなると、検出孔１４aも研磨布を
貫通して、その開口部が露出する。この開口部の露出を
センサー１６で検出することにより、研磨布３aが検出
孔１４aの深さ分の厚さを有する研磨布３bになったこと
を識別することができる。このとき、検出孔１４bは、
研磨布が薄くなることにより、検出孔１４aと同じ深さ
の検出孔１４cとなっている。この様子が図２（c）に描
かれている。

【００３７】このように、本実施形態によれば、研磨布
３に検出孔１４を形成することで、この検出孔１４が貫
通する厚さまで研磨布３が磨耗したことを、容易に、か
つ定量的に識別可能である。また、研磨布３の厚さ方向
の深さの異なる複数の検出孔、およびセンサーを用いる
ことで、研磨布３の厚さを複数段階で識別することがで
きる。

【００３８】検出孔１４が貫通して開口部が露出したこ
とを検出するセンサー１６としては、例えば、通電セン
サーと光検出センサーを挙げることができる。以下、開
口部の露出を検出する方法を、それぞれのセンサーの場
合について述べる。

【００３９】通電センサー 図３が、通電センサーを用いて検出孔１４の貫通による
開口部の露出を検出する場合の模式図である。通電セン
サー１７は、電極１８と、電源１９と、電流検出部２０
を有する。

【００４０】図３に示すように、電極１８は、研磨定盤
２において、検出孔１４の直下の埋設孔１５に、対をな
して埋設されている。電極１８には電源１９と電流検出
部２０が接続されており、通電を検出可能な回路を形成
している。好適には、電源１９と電流検出部２０は、研
磨定盤２とは異なる場所に設置されている、図示しない
制御装置の中などに設けられる。

【００４１】電源１９により、電極１８間に所定の電圧
をかけておく。研磨布３が磨耗により薄くなって検出孔
１４が貫通すると、露出した開口部からスラリーLが電
極１８方向へ流入してくる。スラリーは電解質であるの
で、対になって対向している電極１８間にスラリーLが
流入すると、この電極間に通電が生じ、通電センサー１
７が作動することになる。通電センサー１７の回路に流
れる電流は、電流検出部２０で検出することができる。

【００４２】以上のように、電解質のスラリーLが流入
してきて通電センサー１７のスイッチが入ることで、検
出孔１４が貫通したことを検出することができる。

【００４３】光検出センサー 図４が、光検出センサーを用いて検出孔１４の貫通によ
る開口部の露出を検出する場合の模式図である。図４に
おいては、例えばフォトダイオード等の光検出センサー
２１が、研磨定盤２において、検出孔１４の直下の埋設
孔１５に埋設されている。光検出センサー２１が検出し
た信号は、研磨定盤２の外部に設置されている図示しな
い制御装置などで確認可能になっている。

【００４４】研磨布３が磨耗により薄くなって検出孔１
４が貫通すると、露出した開口部から光検出センサー２
１側へ光LTが入射する。この光LTの入射を光検出センサ
ー２１で感知することにより、検出孔１４が貫通したこ
とを検出することができる。

【００４５】以上のように、本実施形態によれば、研磨
布３の磨耗に応じた厚さを検出することが可能である。
しかし、先に述べたように、研磨布３は弾性を有する不
織布により形成されている場合が多いので、検出孔１４
が貫通したとしても、研磨および／またはコンディショ
ニング時に作用する応力により、貫通した検出孔１４の
開口部が閉じるように検出孔１４近傍の研磨布が弾性変
形する可能性がある。また、検出孔１４中に流入したス
ラリーLが、研磨布３に染み込んで、センサーにまで届
かないという可能性もある。

【００４６】研磨装置１において通電センサー１７を用
いる場合には、十分な量のスラリーが流入する前に検出
孔１４が閉じると、スラリーLが粘性を有するため検出
孔１４の途中で下降を停止してしまい、電極１８にまで
届かない可能性がある。また、検出孔１４内に流入した
スラリーLが研磨布３に染み込んで、同様に電極１８ま
で届かず、通電センサー１７が作動しない可能性があ
る。逆に、スラリーLが染み込んだ研磨布３が弾性変形
して電極１８に接触することで、検出孔１４が貫通して
いない時から通電センサー１７が誤作動する可能性もあ
る。

【００４７】通電センサー１７の電極１８の位置および
検出孔１４の形状は、上記のような不都合を解消するよ
うに選択される。電極１８については、例えば、研磨布
３が変形しても接触しないように、研磨定盤２の表面か
ら若干奥に離れた位置に設置することが考えられる。ま
た、検出孔１４の断面の形状は通常円形とするが、その
円の面積を大きくすることが考えられる。これにより、
電極１８に到達するのに十分な量のスラリーLが検出孔
１４内に流入することになる。ただし、検出孔１４の断
面積は、研磨品質に影響を与えない程度の大きさとす
る。

【００４８】また、電極１８は研磨定盤２の表面近傍に
設置しておき、通電センサー１７が作動したとしても、
それがスラリーLの染み込んだ研磨布３の接触によるも
のなのか否かを判断するために、通電センサー１７の検
出信号がある程度の時間検出され続けたとき初めて検出
孔１４が貫通したと判別するようにしてもよい。あるい
は、例えば、スラリーLの流入により電極１８間におい
て通電可能な面積が増加することを利用して、ある一定
値以上の電流が電流検出部２０で検出されたときを検出
孔１４の貫通時と判別するようにしてもよい。

【００４９】光検出センサー２１を用いる場合には、検
出孔１４が閉じると検出すべき入射光が光検出センサー
２１まで届かなくなる。また、検出孔１４内に流入する
スラリーLの量が多すぎると、そのスラリーLによって検
出孔１４が塞がれて入射光が光検出センサー２１まで届
かなくなる。また、研磨布３が主として不織布によって
形成されているために、検出孔１４が完全に貫通せず、
開口部の上面が薄くなっただけで光検出センサー２１が
誤作動する可能性もある。

【００５０】光検出センサー２１を用いた場合にも、検
出孔１４の開口部の面積を大きくすることはある程度有
効である。開口部が広くなるために、研磨布３の多少の
弾性変形では検出孔１４が閉じなくなる。また、検出孔
１４がスラリーLで塞がれにくくなる。ただし、ある程
度以上のスラリーLが流入すると逆に光検出センサー２
１の検出面が容易に覆われることになるので注意が必要
である。従って、光検出センサー２１を用いた場合の検
出孔１４の断面形状は、大量のスラリーLが流入し過ぎ
ず、かつ、通電センサー１７の場合と同じく研磨品質に
影響を与えない程度に大きいものとする。誤作動を防止
するためには、例えば、単に光検出センサー２１のオン
・オフだけで検出孔１４の貫通を判断するのではなく、
感知した輝度のうち最大のものを、所定時間以上検出し
続けたときに初めて貫通したと判別するようにすればよ
い。

【００５１】センサーおよび検出孔を複数配置すると、
各センサーの検出信号に基づいて、研磨布３の厚さにつ
いて様々な情報を得ることができる。図５は研磨布３に
おける検出孔１４の配置の一例を裏側（研磨定盤２との
設置面側）から示した図であり、断面円形の検出孔１４
が複数、研磨布３の中心から十字型に並んで形成されて
いる。なお、研磨布３と検出孔１４の大きさの比率は、
必ずしも実物の通りではない。

【００５２】例えば、全ての検出孔１４の深さを同じで
あるとしておけば、所定の数の検出孔１４が貫通した時
点で研磨布３が所定の厚さとなったと判断するか、ある
いは全ての検出孔１４が貫通した時点でそう判断するか
など、様々な選択をすることができるようになる。ま
た、貫通した検出孔１４の位置の偏りを調べることで、
研磨布３の厚みのムラを知ることもできる。

【００５３】検出孔１４の深さを全て変えておけば、検
出孔１４の数の分だけ研磨布３の厚さを段階的に判別す
ることができる。

【００５４】検出孔１４の深さを、例えば、図５におけ
る同じ同心円上の検出孔同士は同じにしておいて、異な
る同心円上の検出孔の深さは別にしておく。この場合に
は、研磨布３の厚さ判別において様々な選択肢を設ける
ことができ、かつ、布厚のムラも知ることができるよう
になると共に、研磨布３の厚さを複数段階で判別するこ
とができる。

【００５５】これまで述べてきたように、本実施形態の
研磨装置１によれば、研磨布３が所定の厚さになったこ
とを容易に、かつ定量的に検出することができる。ま
た、検出孔１４およびセンサー１６を複数配置すること
で、センサー１６の検出信号に基づいて様々な演算を行
って、多様かつ高精度に研磨布３の厚さを判別すること
ができる。

【００５６】なお、本発明は上述の実施形態ならびに図
面に限定されない。例えば、厚さ識別手段としては、検
出孔１４の代わりに薄い反射膜を研磨部材中に挟んでお
くことが考えられる。センサー１６としてこの反射膜へ
照射した光の反射を感知可能なものを用いれば、磨耗に
より研磨部材が薄くなって反射膜が剥がれて反射光が感
知できなくなったときに、反射膜を挟んでおいた厚さま
で研磨部材が薄くなったことを識別することができる。

【００５７】また、埋設孔１５の形状およびセンサーの
設置位置を変えて、スラリーLがセンサー１６の設置場
所に溜まらず、処理が簡単になるようにすることもでき
る。さらに、例えば、深い検出孔１４には光検出センサ
ー２１を用い、浅い検出孔１４には通電センサー１７を
用いるというように、各種センサーを混在させて用いて
もよい。この場合には、検出孔が貫通したということを
検出する検出時間を短縮することができると共に、セン
サーの誤作動を防ぐことができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、研磨部材の初期化状
態、ドレス状態、および交換サイクルを定量的に管理可
能であり、被研磨対象物の品質を向上可能な研磨装置お
よび研磨部材厚さ検出方法を提供することができる。ま
た、本発明によれば、研磨部材の初期化処理状態、ドレ
ス状態、および交換サイクルを定量的に管理可能な研磨
部材厚さ検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の概略構成
図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る研磨部材厚さ検出方
法を説明するための、研磨定盤および研磨布の断面拡大
図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る通電センサーを用い
た場合の研磨部材厚さ検出方法を示す模式図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る光検出センサーを用
いた場合の研磨部材厚さ検出方法を示す模式図である。

【図５】本発明に係る研磨布における検出孔の配置の一
例を、研磨布の裏側から示した図である。

【符号の説明】

１，１００…研磨装置、２…研磨定盤、３…研磨布、
４，６，１２…回転軸、５…保持ヘッド、７，１１…支
持アーム、８…バッキング材、１０…コンディショナ、
１３…スラリー供給管、１４，１４a，１４b，１４c…
検出孔、１５…埋設孔、１６…センサー、１７…通電セ
ンサー、１８…電極、１９…電源、２０…電流検出部、
２１…光検出センサー、S…半導体ウェハ、Sa…被研磨
面、Sb…コンディショニング作用面、L…研磨剤（スラ
リー）、LT…光

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨すべき対象物を保持する保持ヘッド
   と、前記対象物を研磨する研磨部材と、当該研磨部材を
   保持する研磨定盤とを具備し、前記対象物と前記研磨部
   材を所定の圧力で接触するように前記保持ヘッドと前記
   研磨定盤とを相対的に回転させて前記対象物を前記研磨
   部材で研磨する研磨装置であって、 前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨部材の磨耗
   に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別
   手段が設けられており、 前記研磨定盤には、前記研磨部材の前記厚さ識別手段を
   検出する検出手段が設けられている研磨装置。
2. 【請求項２】前記検出手段の検出信号に基づいて、前記
   研磨部材の厚さを判別する請求項１に記載の研磨装置。
3. 【請求項３】前記研磨部材の厚さ方向に複数の前記厚さ
   識別手段を有し、前記研磨部材の厚さを複数段階で判別
   する請求項２に記載の研磨装置。
4. 【請求項４】前記厚さ識別手段は、前記研磨部材におい
   て当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面から他方の面
   に向かって所定の深さまで形成されている検出孔であ
   り、 前記検出手段は、前記研磨定盤において、前記研磨部材
   の磨耗により前記検出孔が貫通することを検出可能な位
   置に配置されるセンサーである請求項３に記載の研磨装
   置。
5. 【請求項５】前記センサーは、電極間に生じる通電を検
   出する通電センサーであり、 前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したこと
   を、電解質の研磨剤が、貫通により生じた前記検出孔の
   開口部から前記電極間に流入することで生じる当該電極
   間の通電により検出する請求項４に記載の研磨装置。
6. 【請求項６】前記センサーは、光を感知する光検出セン
   サーであり、 前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したこと
   を、貫通により生じた前記検出孔の開口部から入射する
   光を前記光検出センサーで感知することにより検出する
   請求項４に記載の研磨装置。
7. 【請求項７】対象物を研磨する研磨装置の研磨定盤に保
   持されている研磨部材の厚さを検出する研磨部材厚さ検
   出方法であって、 研磨に起因する前記研磨部材の磨耗に応じた前記研磨部
   材の厚さを識別可能とする厚さ識別手段を検出すること
   により、前記研磨部材の厚さを検出する研磨部材厚さ検
   出方法。
8. 【請求項８】前記研磨部材の厚さ方向に前記厚さ識別手
   段を複数設けることにより、前記研磨部材の厚さを複数
   段階で検出可能とする請求項７に記載の研磨部材厚さ検
   出方法。
9. 【請求項９】前記研磨部材において当該研磨部材と前記
   研磨定盤との設置面から他方の面に向かって所定の深さ
   まで形成されている検出孔を前記厚さ識別手段として用
   い、 前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通することを
   検出することで、前記研磨部材の厚さを検出する請求項
   ８に記載の研磨部材厚さ検出方法。
10. 【請求項１０】前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が
    貫通したことを、電解質の研磨剤が、貫通により生じた
    前記検出孔の開口部から前記研磨定盤に設けられている
    通電部へ流入することで生じる通電により検出する請求
    項９に記載の研磨部材厚さ検出方法。
11. 【請求項１１】前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が
    貫通したことを、貫通により生じた前記検出孔の開口部
    から入射する光を感知することで検出する請求項９に記
    載の研磨部材厚さ検出方法。
12. 【請求項１２】対象物を研磨する研磨部材と、 回転軸を中心として回転自在であり、前記研磨部材を保
    持する研磨定盤とを具備し、 前記研磨部材には、研磨に起因する当該研磨部材の磨耗
    に応じた前記研磨部材の厚さを識別可能とする厚さ識別
    手段が設けられており、 前記研磨定盤には、前記研磨部材の前記厚さ識別手段を
    検出する検出手段が設けられている研磨部材厚さ検出装
    置。
13. 【請求項１３】前記検出手段の検出信号に基づいて、前
    記研磨部材の厚さを判別する請求項１２に記載の研磨部
    材厚さ検出装置。
14. 【請求項１４】前記研磨部材の厚さ方向に複数の前記厚
    さ識別手段を有し、前記研磨部材の厚さを複数段階で検
    出する請求項１３に記載の研磨部材厚さ検出装置。
15. 【請求項１５】前記厚さ識別手段は、前記研磨部材にお
    いて当該研磨部材と前記研磨定盤との設置面から他方の
    面に向かって所定の深さまで形成されている検出孔であ
    り、 前記検出手段は、前記研磨定盤において、前記研磨部材
    の磨耗により前記検出孔が貫通することを検出可能な位
    置に配置されるセンサーである請求項１４に記載の研磨
    部材厚さ検出装置。
16. 【請求項１６】前記センサーは、電極間に生じる通電を
    検出する通電センサーであり、 前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したこと
    を、電解質の研磨剤が、貫通により生じた前記検出孔の
    開口部から前記電極間に流入することで生じる当該電極
    間の通電により検出する請求項１５に記載の研磨部材厚
    さ検出装置。
17. 【請求項１７】前記センサーは、光を感知する光検出セ
    ンサーであり、 前記研磨部材の磨耗により前記検出孔が貫通したこと
    を、貫通により生じた前記検出孔の開口部から入射する
    光を前記光検出センサーで感知することにより検出する
    請求項１５に記載の研磨部材厚さ検出装置。