JP2023030756A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の研磨中に、基板の表面温度を、非接触で正確に測定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１に埋め込まれた、赤外線を透過する複数の窓部材５０Ａ～５０Ｅと、複数の窓部材５０Ａ～５０Ｅの下方に配置され、前記研磨テーブルの半径方向に配置されており、研磨テーブル２とともに回転する、研磨ヘッド３に保持された基板Ｗの表面温度を測定する複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅと、を備えている。【選択図】図１
Description
本発明は、研磨装置に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械研磨（Chemical Mechanical PolishingまたはＣＭＰ）である。この化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰと呼ぶ）は、研磨装置を用いて、シリカ（ＳｉＯ２）やセリア（ＣｅＯ２）などの砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を研磨パッドに供給しつつ、ウェハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行うものである。
ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置は、半導体デバイスの製造において、基板の表面を研磨する工程に使用される。ＣＭＰ装置は、基板を研磨ヘッドで保持して基板を回転させ、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。基板の研磨中、研磨パッドには研磨液（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、基板の表面温度に依存する。したがって、半導体デバイスの製造においては、基板の表面温度に基づいて、基板の研磨レートを管理することは重要である。基板の研磨中において、基板の表面温度を直接測定する代わりに、研磨パッドの温度を測定する方法が知られている。このような方法では、測定された研磨パッドの温度に基づいて、基板の表面温度を推定する。しかしながら、より精度よく研磨レートを管理するためには、基板の表面温度を直接測定することが望ましい。
基板の裏面を保持する研磨ヘッドに温度測定装置を設ける構成が考えられる。このような構成では、温度測定装置は、研磨ヘッド側から基板の裏面温度を測定する。しかしながら、基板には、厚みがあるために基板の表面と裏面での温度分布が異なり、基板の裏面の温度を測定しても、基板の表面温度を正確に取得することができない。さらに、基板の表面には、電子デバイスが加工されているため、基板の表面に接触するタイプの温度測定センサを一般的に用いることはできない。
そこで、本発明は、基板の表面温度を正確に測定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、赤外線を透過する複数の窓部材と、前記複数の窓部材が埋め込まれた研磨パッドと、前記研磨パッドを支持し、前記研磨パッドとともに回転する研磨テーブルと、基板を回転可能に保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記複数の窓部材の下方に配置され、前記研磨ヘッドに保持された前記基板の表面温度を測定する複数の赤外放射温度計と、を備えている、研磨装置が提供される。
一態様では、前記複数の赤外放射温度計は、前記研磨テーブルの半径方向に配置されており、前記研磨テーブルとともに回転する。
一態様では、前記複数の赤外放射温度計のそれぞれは、その受光部を開閉する、黒体構造を有するシャッターを備えている。
一態様では、前記複数の赤外放射温度計のそれぞれは、外乱の影響を抑制することで、放射率の低い測定対象物の温度を測定する機能を有する放射温度計である。
一態様では、前記複数の赤外放射温度計のそれぞれは、その受光部を開閉する、黒体構造を有するシャッターを備えている。
一態様では、前記複数の赤外放射温度計のそれぞれは、外乱の影響を抑制することで、放射率の低い測定対象物の温度を測定する機能を有する放射温度計である。
一態様では、赤外線を透過する窓部材と、前記窓部材が埋め込まれた研磨パッドと、前記研磨パッドを支持し、前記研磨パッドとともに回転する研磨テーブルと、基板を回転可能に保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨テーブルの下方に配置され、前記研磨ヘッドに保持された前記基板の表面温度を測定する赤外放射温度計と、を備え、前記赤外放射温度計は、前記窓部材の回転軌跡に沿って配置された複数の受光部を備えている、研磨装置が提供される。
一態様では、前記研磨テーブルは、その下面に固定された黒体を備えており、前記黒体は、前記窓部材の回転軌跡に対応する位置に配置されている。
一態様では、前記研磨装置は、前記窓部材を透過する赤外線の光路から液体を排除する液体排除機構を備えている。
一態様では、前記液体排除機構は、前記窓部材を取り囲む弾性リングを備えており、前記弾性リングは、前記研磨パッドの研磨面から突出している。
一態様では、前記研磨装置は、前記窓部材を透過する赤外線の光路から液体を排除する液体排除機構を備えている。
一態様では、前記液体排除機構は、前記窓部材を取り囲む弾性リングを備えており、前記弾性リングは、前記研磨パッドの研磨面から突出している。
一態様では、前記液体排除機構は、前記光路を横切るように気体を噴射する気体噴射装置と、前記気体噴射装置によって前記光路外に飛ばされた液体を回収する液体回収部材と、を備えている。
一態様では、前記赤外放射温度計は、外乱の影響を抑制することで、放射率の低い測定対象物の温度を測定する機能を有する放射温度計である。
一態様では、前記赤外放射温度計は、外乱の影響を抑制することで、放射率の低い測定対象物の温度を測定する機能を有する放射温度計である。
一態様では、研磨パッドと、前記研磨パッドを支持し、前記研磨パッドとともに回転する研磨テーブルと、基板を回転可能に保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記基板の第１領域の表面温度を測定する第１温度測定装置と、前記第１領域よりも大きな温度分布を有する第２領域の表面温度を測定する第２温度測定装置と、を備える研磨装置が提供される。前記第１温度測定装置は、赤外線を透過し、かつ前記研磨パッドに埋め込まれた複数の第１窓部材と、前記複数の第１窓部材の下方に配置された複数の第１赤外放射温度計と、を備えており、前記第２温度測定装置は、赤外線を透過し、かつ前記研磨パッドに埋め込まれた第２窓部材と、前記研磨テーブルの下方に配置され、かつ前記第２窓部材の回転軌跡に沿って配置された複数の受光部を備える第２赤外放射温度計と、を備えている。
本発明によれば、基板の研磨中に、基板の表面温度を、非接触で正確に測定することができる。
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。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、研磨装置の一実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、研磨装置（ＣＭＰ装置）は、研磨パッド１を支持し、研磨パッド１とともに回転する研磨テーブル２と、研磨対象であるウェハなどの基板Ｗを研磨パッド１に押し付ける研磨ヘッド３と、研磨パッド１に研磨液（スラリー）を供給するための研磨液供給機構４と、を備えている。
研磨テーブル２は、テーブル軸５を介してその下方に配置されるテーブルモータ６に連結されており、このテーブルモータ６により研磨テーブル２が矢印で示す方向に回転されるようになっている。研磨パッド１は研磨テーブル２の上面に貼付されており、研磨パッド１の上面が基板Ｗを研磨する研磨面１ａを構成している。研磨ヘッド３はヘッドシャフト７の下端に固定されている。研磨ヘッド３は、その下面に真空吸着により基板Ｗを保持できるように構成されている。より具体的には、研磨ヘッド３は、基板Ｗの表面（デバイス面）を下向きで保持する。この表面と反対側の面は、基板Ｗの裏面であり、研磨ヘッド３は、基板Ｗの裏面を吸着保持する。
ヘッドシャフト７は、ヘッドアーム８内に設置された図示しない回転機構に連結されており、研磨ヘッド３はこの回転機構によりヘッドシャフト７を介して回転駆動されるようになっている。
研磨装置は、研磨パッド１をドレッシングするためのドレッシング装置２４をさらに備えている。ドレッシング装置２４は、研磨パッド１の研磨面１ａに摺接されるドレッサ２６と、ドレッサ２６を支持するドレッサアーム２７と、ドレッサアーム２７を旋回させるドレッサ旋回軸２８と、を備えている。ドレッサアーム２７の旋回に伴って、ドレッサ２６は研磨面１ａ上を揺動する。ドレッサ２６の下面は、ダイヤモンド粒子などの多数の砥粒からなるドレッシング面を構成する。ドレッサ２６は、研磨面１ａ上を揺動しながら回転し、研磨パッド１を僅かに削り取ることにより研磨面１ａをドレッシングする。研磨パッド１のドレッシング中、純水供給ノズル２５から純水が研磨パッド１の研磨面１ａ上に供給される。
研磨液供給機構４は、研磨液を研磨パッド１上に供給するためのスラリー供給ノズル１０と、スラリー供給ノズル１０が固定されたノズル旋回軸１１と、を備えている。スラリー供給ノズル１０は、ノズル旋回軸１１を中心として旋回可能に構成されている。
基板Ｗは、研磨ヘッド３に回転可能に保持される。研磨ヘッド３は、基板Ｗを研磨パッド１に押圧し、研磨パッド１と基板Ｗとの間の摺動により、基板Ｗの研磨が進行する。基板Ｗの研磨時には、研磨液（スラリー）がスラリー供給ノズル１０から研磨パッド１上に供給される。
研磨装置は、基板Ｗの研磨中に、基板Ｗに非接触で、基板Ｗの表面温度（すなわち、デバイス面側の温度）を直接測定する構成を有している。以下、このような構成について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド１に埋め込まれた複数の窓部材５０Ａ～５０Ｅと、複数の窓部材５０Ａ～５０Ｅの下方に配置され、研磨ヘッド３に保持された基板Ｗの表面温度を測定する複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅと、を備えている。窓部材５０Ａ～５０Ｅは同一の構成を有しているため、以下、窓部材５０Ａ～５０Ｅをまとめて窓部材５０と呼ぶことがある。同様に、赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅは同一の構成を有しているため、以下、赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅをまとめて赤外放射温度計５１と呼ぶことがある。
図２は、図１に示す研磨装置の断面図である。図２では、研磨装置の主要な要素以外の図示は省略されている。図２に示すように、研磨パッド１には、窓部材５０が挿入可能な大きさを有する窓穴１ｂが形成されており、窓部材５０は、この窓穴１ｂに挿入されている。窓穴１ｂは、研磨パッド１を鉛直方向に貫通する貫通穴である。
窓部材５０は、赤外線を透過する材料から構成されている。窓部材５０の直下には、赤外放射温度計５１が配置されている。赤外放射温度計５１は、基板Ｗから放射される赤外線の強度に基づいて、基板Ｗの表面温度を測定する温度計である。
研磨テーブル２には、窓穴１ｂに連通する埋め込み部５２が形成されており、赤外放射温度計５１はこの埋め込み部５２に配置されている。図２に示す実施形態では、赤外放射温度計５１は、研磨テーブル２に埋め込まれているように配置されている。図示しないが、研磨テーブル２は、赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅの数に対応する数（本実施形態では、５つ）の埋め込み部５２を有している。
図３は、窓部材および赤外放射温度計の拡大図である。図３に示すように、窓部材５０は、研磨ヘッド３側の表面５０ａと、研磨テーブル２側の裏面５０ｂと、を有している。窓部材５０の表面５０ａは、研磨パッド１の研磨面１ａから露出した露出面である。窓部材５０の表面５０ａおよび研磨パッド１の研磨面１ａは、同一平面内に配置されている。
研磨パッド１に配置された窓部材５０の裏面５０ｂと赤外放射温度計５１の受光部５１ａとの間には、障害物が存在しない空間Ｓ１が形成されている。言い換えれば、空間Ｓ１は、赤外放射温度計５１による基板Ｗの表面温度を確実に測定するための空間である。
基板Ｗは、一般的にシリコン製である。シリコン（Ｓｉ）は、１．５～６．０マイクロメートルの領域の光を吸収するため、同領域の赤外線の放射はわずかである。本実施形態では、放射赤外線量により非接触で放射体の温度を測定する赤外放射温度計を使用するため、赤外線の放射が少ない波長帯域を測定対象とするのは望ましくない。
そこで、１．５マイクロメートル以下、あるいは、６．０マイクロメートル以上の波長の放射赤外線量を測定するのに適する赤外線吸収膜を使用した赤外放射温度計を用いる。測定される放射赤外線量の波長の範囲は、０．８～１．５マイクロメートル、あるいは、６．０～１０００マイクロメートルである。
InGaAs、InAs、InAsSb、InSbなどのインジウム化合物が赤外線吸収膜として用いられた赤外放射温度計が望ましいと考えられるが、上記の測定対象波長領域に十分な感度を持つ赤外線吸収膜を使用していれば、材料を限定する必要はない。
研磨パッド１に設置される窓部材５０は、測定対象である波長の赤外線を透過する材料で形成される必要がある。上記の波長を透過する材料としては、赤外線透過樹脂、フッ化カルシウム、合成石英、ゲルマニウム、フッ化マグネシウム、光学ガラス（Ｎ－ＢＫ７）、臭化カリウム、サファイア、シリコン、塩化ナトリウム、ジンクセレン、または硫化亜鉛を挙げることができる。しかしながら、上記条件を満たせば、材料を限定する必要はない。
このように、窓部材５０および赤外線吸収膜の材料を選択することで、シリコンから構成された基板Ｗから放射される赤外線が、減衰することなく（あるいは十分に少ない減衰で）窓部材５０を透過し、かつ、赤外放射温度計５１による放射赤外線量が測定可能となる。その結果、基板Ｗの表面温度を測定することが可能となる。
シリコンから構成された基板Ｗの表面上には、金属（導体）膜または絶縁膜が成膜される場合がある。したがって、一実施形態では、金属膜または絶縁膜を構成する材料の放射率の波長依存性に応じて、窓部材５０および赤外線吸収膜の材料を選択してもよい。
窓部材５０は、研磨される基板Ｗと接触する。したがって、窓部材５０を、可能な限り、研磨パッド１と機械的・熱的・化学的な特性が近い材料から構成することが、より望ましい。
図１に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、測定された温度分布を記録し、または表示する機能を有している。より具体的には、研磨装置は、測定された基板Ｗの温度分布をＨＤＤやＳＳＤなどの記憶素子に記録する記憶装置１０１と、基板Ｗの中心を通る基板Ｗの直径方向の温度分布を、画面上に表示可能な表示装置１０２を備えている。本実施形態では、記憶装置１０１および表示装置１０２は、制御装置１００を構成している。
図１に示すように、制御装置１００は、赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅに電気的に接続されている。図示しないが、制御装置１００は、研磨装置の構成要素（例えば、研磨ヘッド３、研磨液供給機構４、テーブルモータ６、およびドレッシング装置２４）に接続されており、上記構成要素の動作を制御する。制御装置１００は、記憶装置１０１に記憶された基板Ｗの温度分布に基づいて、研磨装置の構成要素の動作を制御して、研磨レートを管理してもよい。
図４は、研磨テーブルの半径方向に配置された複数の赤外放射温度計を示す図である。図４に示すように、複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅは、研磨テーブル２の半径方向に配置されており、研磨テーブル２とともに回転する。基板Ｗの研磨中において、研磨テーブル２が一回転するたびに、複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅは、基板Ｗの表面を横切る。図４に示す実施形態では、赤外放射温度計５１Ｃは、その回転軌跡が基板Ｗの中心ＣＰ上を通過するように配置されている。一実施形態では、赤外放射温度計５１Ｃは、必ずしも、その回転軌跡が基板Ｗの中心ＣＰ上を通過するように配置されていなくてもよい。
これら赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅのそれぞれは、基板Ｗ上に異なる軌跡を描いて、複数の異なる測定点で基板Ｗの半径方向における全体の表面温度を測定する。したがって、赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅのそれぞれが十分な温度測定周波数を有していなくても、基板Ｗの表面における温度分布を十分な空間分解能で測定することができる。
図５は、複数の赤外放射温度計によって測定された基板の表面温度を示すグラフと、基板の半径方向における温度分布を示すグラフと、を示す図である。図５の上側に示されたグラフにおいて、横軸は時間を表しており、縦軸は基板Ｗの表面温度を表している。図５の下側に示されたグラフにおいて、横軸は基板Ｗの半径方向の距離を表しており、縦軸は基板Ｗの表面温度を表している。
図５の上側のグラフに示すように、複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅは、ある一定時間、基板Ｗの表面温度を測定する。制御装置１００は、複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅによって測定された、時間の経過とともに変化する基板Ｗの表面温度を、基板Ｗの半径方向における温度分布に配列する。より具体的には、制御装置１００は、基板Ｗの表面上を通過する赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅのそれぞれの軌跡を重ね合わせて基板Ｗの半径方向における１つの軌跡を形成する。制御装置１００は、形成された１つの軌跡上に赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅのそれぞれによって測定された基板Ｗの表面温度を配列する。このように、本実施形態によれば、研磨装置は、複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅを備えているため、基板Ｗの全体の表面温度を非接触で、正確に（すなわち、精度よく）測定することができる。
図６は、赤外放射温度計の他の実施形態を示す図である。図６に示すように、複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅのそれぞれは、その受光部５１ａを開閉する、黒体構造を有するシャッター１６１を備えている。
黒体構造を有するシャッター１６１は、赤外放射温度計５１を校正（より具体的には、温度校正）するために配置されている。赤外放射温度計５１は、その雰囲気温度などの影響を受ける場合があり、結果として、赤外放射温度計５１の測定温度がずれるおそれがある。そこで、図６に示す実施形態では、放射率が１である黒体構造を用いて、赤外放射温度計５１を校正する。黒体構造の一例として、シャッター１６１に黒体テープを貼付してもよく、または黒体スプレーで黒体をシャッター１６１に塗布してもよい。
シャッター１６１は、赤外放射温度計５１の受光部５１ａを開閉するように構成されている。したがって、必要に応じて、シャッター１６１を閉じて、赤外放射温度計５１を校正することができる。
一実施形態では、赤外放射温度計５１の校正は、定期的に行ってもよい。例えば、所定の枚数の基板Ｗを処理した後に、シャッター１６１を閉じて、赤外放射温度計５１を校正してもよく、研磨装置のアイドリング時（すなわち、基板Ｗの非処理時間）に赤外放射温度計５１を校正してもよい。
赤外放射温度計５１を校正する場合、参照温度計（例えば、熱電対）でシャッター１６１の温度を測定し、校正対象の赤外放射温度計５１でシャッター１６１の温度を測定する。その後、参照温度計で測定されたシャッター１６１の温度と校正対象の赤外放射温度計５１の測定温度とを関連付ける。シャッター１６１の放射率は１であることが既知であるため、シャッター１６１の測定温度と赤外放射温度計５１の測定温度との相関関係に基づいて、赤外放射温度計５１を校正する。
一実施形態では、赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅのそれぞれは、金属用放射温度計または鏡面用放射温度計であってもよい。より具体的には、赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅのそれぞれは、外乱の影響を抑制することで、一般に放射率の低い測定対象物の温度を正確に測定することができる機能を有する放射温度計であってもよい。このような構成により、低放射率材料である基板Ｗから放射される赤外線の強度に基づいて、基板Ｗの表面温度をより精度よく測定することができる。
上述した実施形態では、複数の赤外放射温度計５１Ａ～５１Ｅは研磨テーブル２に埋め込まれているが、以下に示す実施形態では、研磨装置は、研磨テーブル２の下方に配置された単一の赤外放射温度計１５１を備えている。
図７は、研磨装置の他の実施形態を示す断面図である。図８は、窓部材および赤外放射温度計の拡大図である。本実施形態において、上述した実施形態と同一の構造については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
図７および図８に示すように、研磨装置は、単一の窓部材５０と、研磨テーブル２の下方に配置された赤外放射温度計１５１と、を備えている。図７および図８に示す実施形態では、研磨テーブル２は、埋め込み部５２（図２および図３参照）を有していない。
図９は、図７および図８に示す実施形態に係る赤外放射温度計を示す図である。図９に示すように、赤外放射温度計１５１は、上述した赤外放射温度計５１とは異なる構造を有している。より具体的には、赤外放射温度計１５１は、基板Ｗの測定対象範囲の全域をカバーするように配置されている。
一実施形態では、赤外放射温度計１５１は、金属用放射温度計または鏡面用放射温度計であってもよい。より具体的には、赤外放射温度計１５１は、外乱の影響を抑制することで、一般に放射率の低い測定対象物の温度を正確に測定することができる機能を有する放射温度計であってもよい。
赤外放射温度計１５１は、窓部材５０の回転軌跡に沿って、円弧状に配置された複数の受光部１５１ａを備えている。これら受光部１５１ａは、基板Ｗの全体に亘って配置されている。研磨パッド１に埋め込まれた窓部材５０は研磨テーブル２とともに回転するが、研磨テーブル２の下方に配置された赤外放射温度計１５１は研磨テーブル２とともに回転しない。したがって、窓部材５０が基板Ｗの直下を通過すると、赤外放射温度計１５１の複数の受光部５１ａは、窓部材５０を通じて、連続的に、基板Ｗから放射される赤外線を受光する。
図１０は、基板の半径方向における温度分布を示すグラフを示す図である。図１０に示すように、赤外放射温度計１５１は、研磨テーブル２が一回転するたびに、基板Ｗの半径方向における複数の測定点での表面温度を測定するように構成されている。図１０に示す実施形態では、赤外放射温度計１５１の複数の受光部１５１ａは、基板Ｗの全体に亘って配置されているため、研磨テーブル２が一回転するたびに、基板Ｗの半径方向における全体の表面温度を測定することができる。
一実施形態では、図１～図６に示す第１実施形態と、図７～図１０に示す第２実施形態と、を組み合わせてもよい。第１実施形態に係る窓部材５０および赤外放射温度計５１の組み合わせは、第１温度測定装置に相当する。第２実施形態に係る窓部材５０および赤外放射温度計１５１の組み合わせは、第２温度測定装置に相当する。研磨装置は、これら第１温度測定装置および第２温度測定装置を備えてもよい。
基板Ｗの領域を、第１領域と、第１領域よりも大きな温度分布を有する第２領域と、に分割した場合、第１温度測定装置（すなわち、窓部材５０および赤外放射温度計５１の組み合わせ）は、基板Ｗの第１領域の表面温度を測定してもよい。第２温度測定装置（すなわち、窓部材５０および赤外放射温度計１５１の組み合わせ）は、第２領域の表面温度を測定してもよい。例えば、第２領域は、基板Ｗの周縁部であり、第１領域は、基板Ｗの周縁部よりも内側の領域である。
研磨パッド１の研磨面１ａ上に液体（例えば、純水、研磨液）が供給されると、液体は、温度上昇する前に、基板Ｗの周縁部に接触し、その後、基板Ｗの中心側に接触する。このように、液体は、まず、基板Ｗの周縁部に接触するため、基板Ｗの周縁部の温度分布が大きくなる。第２温度測定装置の構成要素としての赤外放射温度計１５１は、基板Ｗの周縁部に配置されているため、赤外放射温度計１５１は、研磨テーブル２が一回転するたびに、基板Ｗの周縁部の表面温度を確実に測定することができる。
このように、基板Ｗの第１領域を測定する第１温度測定装置と、基板Ｗの第２領域を測定する第２温度測定装置と、を組み合わせることにより、研磨装置は、より精度よく、基板Ｗの表面温度を測定することができる。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、研磨テーブルの下面に固定された黒体部を示す図である。図１１に示すように、研磨テーブル２は、その下面（すなわち、赤外放射温度計１５１に対向する面）に固定された黒体１６０を備えている。黒体１６０は、黒体テープが貼付された固定物であってもよく、黒体スプレーが塗布された固定物であってもよい。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、黒体１６０は、窓部材５０の回転軌跡（図９参照）に対応する位置に配置されている。このような配置により、黒体１６０は、研磨テーブル２の回転とともに赤外放射温度計１５１の上方を通過する。
赤外放射温度計１５１を校正する場合には、研磨装置は、黒体１６０が赤外放射温度計１５１の受光部１５１ａの直上に配置されるように、研磨テーブル２を回転させる。黒体１６０が赤外放射温度計１５１の受光部１５１ａの直上に配置されたときに、研磨テーブル２の回転を停止させて、赤外放射温度計１５１を校正する。
一実施形態では、赤外放射温度計１５１は、その受光部１５１ａを覆う、上述したシャッター１６１（図６参照）と同様の構造を有してもよい。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、窓部材を透過する赤外線の光路から液体を排除する液体排除機構の一実施形態を示す図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、研磨装置は、窓部材５０を透過する赤外線の光路（すなわち、空間Ｓ１）から液体を排除する液体排除機構１７０を備えている。
液体排除機構１７０は、窓部材５０を取り囲む弾性リング１７１を備えている。弾性リング１７１は、研磨パッド１の研磨面１ａから突出しており、研磨面１ａ上を流れる液体の、空間Ｓ１への浸入を防止する。弾性リング１７１は、ゴムなどの弾性部材から構成されているため、研磨ヘッド３が弾性リング１７１に接触しても、研磨ヘッド３（および／または弾性リング１７１）の損傷は防止される。
液体が窓部材５０を通過して赤外線の光路上に浸入するおそれがある。赤外線の光路上に液体が存在すると、赤外放射温度計５１（および赤外放射温度計１５１）は、精度よく、基板Ｗの表面温度を測定することができないおそれがある。研磨装置は、液体排除機構１７０を備えているため、赤外放射温度計５１（および赤外放射温度計１５１）は、精度よく、基板Ｗの表面温度を測定することができる。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、液体排除機構の他の実施形態を示す図である。本実施形態では、液体排除機構１７０は、赤外線の光路を横切るように気体を噴射する気体噴射装置１８０と、気体噴射装置１８０によって光路外に飛ばされた液体を回収する液体回収部材１９０と、を備えている。
図１３（ａ）に示すように、気体噴射装置１８０は、空間Ｓ１に接続された噴射ノズル１８４と、噴射ノズル１８４に接続された気体供給ライン１８１と、気体供給ライン１８１を開閉する開閉弁１８２と、気体供給ライン１８１を通じて、高圧の気体を噴射ノズル１８４に供給する気体供給源１８３と、を備えている。図示しないが、開閉弁１８２は、制御装置１００に電気的に接続されている。
基板Ｗの研磨中では、開閉弁１８２を開いた状態で、気体供給源１８３から高圧の気体を噴射ノズル１８４に供給し続ける。噴射ノズル１８４は、空間Ｓ１を横切るように気体を噴射するため、空間Ｓ１に浸入した液体は、勢いよく空間Ｓ１の外部に飛ばされ、液体回収部材１９０に回収される。
図１３（ｂ）に示すように、噴射ノズル１８４は、カーテン状の気体の噴射流れを空間Ｓ１の全体に形成するように構成されている。一実施形態では、噴射ノズル１８４は、扇形ノズルである。一実施形態では、気体噴射装置１８０は、複数の噴射ノズル１８４を備えてもよい。このような構成によっても、気体噴射装置１８０は、カーテン状の気体の噴射流れを空間Ｓ１の全体に形成することができる。
液体回収部材１９０は、噴射ノズル１８４によって飛ばされた液体を回収するように、噴射ノズル１８４の反対側に配置されている。図１３（ｂ）に示すように、液体回収部材１９０は、空間Ｓ１を取り囲むように配置されてもよい。
一実施形態では、液体排除機構１７０は、弾性リング１７１と、気体噴射装置１８０および液体回収部材１９０と、の組み合わせを備えてもよい。このような構成により、液体排除機構１７０は、赤外線の光路上に浸入した液体をより確実に排除することができる。
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ことである。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とすべきである。
１ 研磨パッド
１ａ 研磨面
１ｂ 窓部
２ 研磨テーブル
３ 研磨ヘッド
４ 研磨液供給機構
５ テーブル軸
６ テーブルモータ
７ ヘッドシャフト
８ ヘッドアーム
１０ スラリー供給ノズル
１１ ノズル旋回軸
２４ ドレッシング装置
２５ 純水供給ノズル
２６ ドレッサ
２７ ドレッサアーム
２８ ドレッサ旋回軸
５０Ａ～５０Ｅ 窓部材
５０ａ 表面
５０ｂ 裏面
５１Ａ～５１Ｅ 赤外放射温度計
５１ａ 受光部
５２ 埋め込み部
１００ 制御装置
１０１ 記憶装置
１０２ 表示装置
１５１ 赤外放射温度計
１５１ａ 受光部
１６０ 黒体
１６１ シャッター
１７０ 液体排除機構
１７１ 弾性リング
１８０ 気体噴射装置
１８１ 気体供給ライン
１８２ 開閉弁
１８３ 気体供給源
１８４ 噴射ノズル
１９０ 液体回収部材
１ａ 研磨面
１ｂ 窓部
２ 研磨テーブル
３ 研磨ヘッド
４ 研磨液供給機構
５ テーブル軸
６ テーブルモータ
７ ヘッドシャフト
８ ヘッドアーム
１０ スラリー供給ノズル
１１ ノズル旋回軸
２４ ドレッシング装置
２５ 純水供給ノズル
２６ ドレッサ
２７ ドレッサアーム
２８ ドレッサ旋回軸
５０Ａ～５０Ｅ 窓部材
５０ａ 表面
５０ｂ 裏面
５１Ａ～５１Ｅ 赤外放射温度計
５１ａ 受光部
５２ 埋め込み部
１００ 制御装置
１０１ 記憶装置
１０２ 表示装置
１５１ 赤外放射温度計
１５１ａ 受光部
１６０ 黒体
１６１ シャッター
１７０ 液体排除機構
１７１ 弾性リング
１８０ 気体噴射装置
１８１ 気体供給ライン
１８２ 開閉弁
１８３ 気体供給源
１８４ 噴射ノズル
１９０ 液体回収部材
Claims (11)
- 赤外線を透過する複数の窓部材と、
前記複数の窓部材が埋め込まれた研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持し、前記研磨パッドとともに回転する研磨テーブルと、
基板を回転可能に保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
前記複数の窓部材の下方に配置され、前記研磨ヘッドに保持された前記基板の表面温度を測定する複数の赤外放射温度計と、を備えている、研磨装置。 - 前記複数の赤外放射温度計は、前記研磨テーブルの半径方向に配置されており、前記研磨テーブルとともに回転する、請求項１に記載の研磨装置。
- 前記複数の赤外放射温度計のそれぞれは、その受光部を開閉する、黒体構造を有するシャッターを備えている、請求項１または請求項２に記載の研磨装置。
- 前記複数の赤外放射温度計のそれぞれは、外乱の影響を抑制することで、放射率の低い測定対象物の温度を測定する機能を有する放射温度計である、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 赤外線を透過する窓部材と、
前記窓部材が埋め込まれた研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持し、前記研磨パッドとともに回転する研磨テーブルと、
基板を回転可能に保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨テーブルの下方に配置され、前記研磨ヘッドに保持された前記基板の表面温度を測定する赤外放射温度計と、を備え、
前記赤外放射温度計は、前記窓部材の回転軌跡に沿って配置された複数の受光部を備えている、研磨装置。 - 前記研磨テーブルは、その下面に固定された黒体を備えており、
前記黒体は、前記窓部材の回転軌跡に対応する位置に配置されている、請求項５に記載の研磨装置。 - 前記研磨装置は、前記窓部材を透過する赤外線の光路から液体を排除する液体排除機構を備えている、請求項５または請求項６に記載の研磨装置。
- 前記液体排除機構は、前記窓部材を取り囲む弾性リングを備えており、
前記弾性リングは、前記研磨パッドの研磨面から突出している、請求項７に記載の研磨装置。 - 前記液体排除機構は、
前記光路を横切るように気体を噴射する気体噴射装置と、
前記気体噴射装置によって前記光路外に飛ばされた液体を回収する液体回収部材と、を備えている、請求項７または請求項８に記載の研磨装置。 - 前記赤外放射温度計は、外乱の影響を抑制することで、放射率の低い測定対象物の温度を測定する機能を有する放射温度計である、請求項５～請求項９のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持し、前記研磨パッドとともに回転する研磨テーブルと、
基板を回転可能に保持し、前記基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
前記基板の第１領域の表面温度を測定する第１温度測定装置と、
前記第１領域よりも大きな温度分布を有する第２領域の表面温度を測定する第２温度測定装置と、を備え、
前記第１温度測定装置は、
赤外線を透過し、かつ前記研磨パッドに埋め込まれた複数の第１窓部材と、
前記複数の第１窓部材の下方に配置された複数の第１赤外放射温度計と、を備えており、
前記第２温度測定装置は、
赤外線を透過し、かつ前記研磨パッドに埋め込まれた第２窓部材と、
前記研磨テーブルの下方に配置され、かつ前記第２窓部材の回転軌跡に沿って配置された複数の受光部を備える第２赤外放射温度計と、を備えている、研磨装置。
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| JP2021136064A JP2023030756A (ja) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 研磨装置 |
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