JP2023101596A - 光学式表面監視装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨テーブル内の光通路に付着した砥粒を除去することができる洗浄方法を提供する。【解決手段】本洗浄方法は、基板Ｗの研磨中に、研磨テーブル３内に設けられた光通路５０Ａを通じて基板Ｗに光を導き、かつ基板Ｗからの反射光を光通路５０Ａ内を通過させ、基板Ｗの研磨後、研磨テーブルの回転を止めた状態で、かつ研磨パッド２上に基板Ｗが存在しない状態で、光通路５０Ａに連通する純水排出ライン上５４の純水排出弁７４を閉じたまま、純水を光通路５０Ａ内に供給し、所定の純水供給時間が経過した後、純水の供給を止めるとともに、純水排出弁７４を開いて、純水を光通路５０Ａから排出し、その後、光通路５０Ａ内に薬液を供給して、光通路５０Ａに付着した砥粒を薬液によって除去する。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハなどの基板を研磨する研磨装置に備えられた光学式表面監視装置の洗浄方法に関し、特に研磨テーブル内に設けられた光通路に付着したスラリーの砥粒を除去する方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスには、ＳｉＯ_２などの絶縁膜を研磨する工程や、銅、タングステンなどの金属膜を研磨する工程などの様々な工程が含まれる。ウェーハの研磨は研磨装置を使用して行われる。研磨装置は、一般に、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ウェーハを研磨パットに押し付ける研磨ヘッドと、スラリーを研磨パッド上に供給するスラリー供給ノズルを備えている。研磨テーブルを回転させながら、研磨テーブル上の研磨パッドにスラリーが供給され、研磨ヘッドは、ウェーハを研磨パットに押し付ける。ウェーハは、スラリーの存在下で研磨パッドと摺接される。ウェーハの表面は、スラリーの化学的作用と、スラリーに含まれる砥粒の機械的作用との組み合わせにより平坦化される。

ウェーハの研磨は、その表面を構成する膜（絶縁膜、金属膜、シリコン層など）の厚さが所定の目標値に達したときに終了される。研磨装置は、絶縁膜やシリコン層などの非金属膜の厚さを測定するために、一般に、光学式表面監視装置を備える。この光学式表面監視装置は、光源から発せられた光をウェーハの表面に導き、ウェーハからの反射光の強度を分光器で測定し、反射光のスペクトルを解析することで、ウェーハの表面状態を検出（例えば、ウェーハの膜厚を測定、またはウェーハの表面を構成する膜の除去を検出）するように構成される。

研磨テーブル内には、光源および分光器に接続された光ファイバーケーブルと、光ファイバーケーブルに接続された光通路が設けられている。光は、光通路内を進行してウェーハに入射し、ウェーハからの反射光は光通路内を逆方向に進行する。研磨パッドに供給されたスラリーが光通路内に浸入しないように、ウェーハの研磨中は純水の流れが光通路内に形成される。

特表２００６－５２５８７８号公報

しかしながら、純水供給システムの不具合などに起因して、純水の光通路への供給が途絶えると、研磨パッドに供給されたスラリーが光通路に浸入し、スラリーに含まれる砥粒が光通路の内面に付着する。砥粒は、光通路内を通過する光の進行の仕方を変化させ、結果として、分光器はウェーハからの反射光の強度を正しく測定することができない。特に、光通路の内面に強固に付着した砥粒は、純水で洗い流すことはできず、光通路および光ファイバーケーブルの全体を新たなものに交換する必要があった。

そこで、本発明は、研磨テーブル内の光通路に付着した砥粒を除去することができる洗浄方法を提供する。

一態様では、回転する研磨テーブルに支持された研磨パッド上に、砥粒を含むスラリーを供給しながら、基板を前記研磨パッドに摺接させて、該基板を研磨し、前記基板の研磨中に、前記研磨テーブル内に設けられた光通路を通じて前記基板に光を導き、かつ前記基板からの反射光を前記光通路内を通過させ、前記基板の研磨後、前記研磨テーブルの回転を停止させ、前記研磨テーブルの回転を止めた状態で、かつ前記研磨パッド上に基板が存在しない状態で、前記光通路に連通する純水排出ライン上の純水排出弁を閉じたまま、純水を前記光通路内に供給し、所定の純水供給時間が経過した後、純水の供給を止めるとともに、前記純水排出弁を開いて、純水を前記光通路から排出し、その後、前記光通路内に薬液を供給して、前記光通路に付着した前記砥粒を前記薬液によって除去することを含み、前記薬液は、前記光通路の内面をエッチングする化学的性質を有する、洗浄方法が提供される。

一態様では、前記砥粒を除去した後、前記光通路に乾燥気体を供給して前記光通路を乾燥させる。
一態様では、前記薬液を前記光通路内に供給した後であって、かつ前記乾燥気体を前記光通路に供給する前に、純水を前記光通路内に供給する。

一態様では、研磨テーブルに支持された研磨パッド上に、砥粒を含むスラリーを供給しながら、基板を前記研磨パッドに摺接させて、該基板を研磨し、前記基板の研磨中に、前記研磨テーブル内に設けられた光通路を通じて前記基板に光を導き、かつ前記基板からの反射光を前記光通路内を通過させ、前記基板の研磨後、前記研磨テーブルの回転を停止させ、前記研磨テーブルの回転を止めた状態で、かつ前記研磨パッド上に基板が存在しない状態で、前記光通路に連通する純水排出ライン上の純水排出弁を閉じたまま、純水を前記光通路内に供給し、所定の純水供給時間が経過した後、純水の供給を止めるとともに、前記純水排出弁を開いて、純水を前記光通路から排出し、その後、前記光通路に乾燥気体を供給して前記光通路を乾燥させる、洗浄方法が提供される。

一態様では、研磨テーブルに支持された研磨パッド上に、砥粒を含むスラリーを供給しながら、基板を前記研磨パッドに摺接させて、該基板を研磨し、前記基板の研磨中に、前記研磨テーブル内に設けられた光通路を通じて前記基板に光を導き、かつ前記基板からの反射光を前記光通路内を通過させ、前記研磨された基板を前記研磨パッドから除去し、前記研磨パッド上に基板が存在しない状態で、前記光通路内に薬液を供給して、前記光通路に付着した前記砥粒を前記薬液によって除去する、洗浄方法が提供される。

一態様では、前記砥粒を除去した後、前記光通路に乾燥気体を供給して前記光通路を乾燥させる。
一態様では、前記薬液を前記光通路内に供給した後であって、かつ前記乾燥気体を前記光通路に供給する前に、純水を前記光通路内に供給する。
一態様では、前記研磨された基板を前記研磨パッドから除去した後であって、かつ前記薬液を前記光通路内に供給する前に、純水を前記光通路内に供給する。

一態様では、研磨テーブルに支持された研磨パッド上に、砥粒を含むスラリーを供給しながら、基板を前記研磨パッドに摺接させて、該基板を研磨し、前記基板の研磨中に、前記研磨テーブル内に設けられた光通路を通じて前記基板に光を導き、かつ前記基板からの反射光を前記光通路内を通過させ、前記研磨された基板を前記研磨パッドから除去し、前記研磨パッド上に基板が存在しない状態で、前記光通路内に純水を供給して、前記光通路に付着した前記砥粒を除去し、その後、前記光通路に乾燥気体を供給して前記光通路を乾燥させる、洗浄方法が提供される。

薬液は、光通路の内面をわずかにエッチングし、リフトオフ作用によって砥粒を光通路から除去することができる。したがって、光は砥粒の影響を受けることなく光通路内を進行することができる。結果として、光学式表面監視装置は、ウェーハなどの基板の表面状態を正確に検出することができる。さらに、光通路は乾燥気体によって乾燥され、光通路を良好な状態に維持しておくことができる。

スラリーに含まれる砥粒が光通路に強固に付着していない場合、例えば、スラリーが光通路に浸入した直後は、薬液の代わりに、純水で砥粒を光通路から洗い流すことができる。光は砥粒の影響を受けることなく光通路内を進行することができる。結果として、光学式表面監視装置は、ウェーハなどの基板の表面状態を正確に検出することができる。

研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 図１に示す研磨装置の詳細な構成の一実施形態を示す断面図である。 光通路から砥粒を除去する一実施形態を示すフローチャートである。 光通路から砥粒を除去する他の実施形態を示すフローチャートである。 光通路から砥粒を除去するさらに他の実施形態を示すフローチャートである。 光通路から砥粒を除去するさらに他の実施形態を示すフローチャートである。 光通路から砥粒を除去するさらに他の実施形態を示すフローチャートである。

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、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、基板の一例であるウェーハＷを研磨パッド２に押し付ける研磨ヘッド１と、研磨テーブル３を回転させるテーブルモータ６と、研磨パッド２上にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル５を備えている。

研磨ヘッド１はヘッドシャフト１０に連結されており、ヘッドシャフト１０とともに研磨ヘッド１は矢印で示す方向に回転する。研磨テーブル３はテーブルモータ６に連結されており、テーブルモータ６は研磨テーブル３および研磨パッド２を矢印で示す方向に回転させるように構成されている。研磨パッド２の上面は、ウェーハＷを研磨するための研磨面２ａを構成する。

ウェーハＷは次のようにして研磨される。研磨テーブル３および研磨ヘッド１を図１の矢印で示す方向に回転させながら、スラリー供給ノズル５からスラリーが研磨テーブル３上の研磨パッド２の研磨面２ａに供給される。ウェーハＷは研磨ヘッド１によって回転されながら、研磨パッド２上にスラリーが存在した状態でウェーハＷは研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けられる。ウェーハＷの表面は、スラリーの化学的作用と、スラリーに含まれる砥粒による機械的作用により研磨される。

研磨装置は、ウェーハＷの表面状態を検出する光学的表面監視装置４０を備えている。光学的表面監視装置４０は、光学センサヘッド７と、光源４４と、分光器４７と、処理装置９を備えている。光学センサヘッド７、光源４４、および分光器４７は研磨テーブル３に取り付けられており、研磨テーブル３および研磨パッド２とともに一体に回転する。光学センサヘッド７の位置は、研磨テーブル３および研磨パッド２が一回転するたびに研磨パッド２上のウェーハＷの表面を横切る位置である。

図２は、図１に示す研磨装置の詳細な構成の一実施形態を示す断面図である。ヘッドシャフト１０は、ベルト等の連結手段１７を介して研磨ヘッドモータ１８に連結されて回転されるようになっている。このヘッドシャフト１０の回転により、研磨ヘッド１が矢印で示す方向に回転する。

光学センサヘッド７は、光源４４および分光器４７に光学的に連結されている。分光器４７は処理装置９に電気的に接続されている。処理装置９は、プログラムを格納する記憶装置と、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置（例えばＣＰＵ）を備えたコンピュータから構成されている。

光学的表面監視装置４０は、光源４４から発せられた光をウェーハＷの表面に導く投光用光ファイバーケーブル３１と、ウェーハＷからの反射光を受け、反射光を分光器４７に送る受光用光ファイバーケーブル３２をさらに備えている。投光用光ファイバーケーブル３１の先端および受光用光ファイバーケーブル３２の先端は、研磨テーブル３内に位置している。

投光用光ファイバーケーブル３１の先端および受光用光ファイバーケーブル３２の先端は、光をウェーハＷの表面に導き、かつウェーハＷからの反射光を受ける光学センサヘッド７を構成する。投光用光ファイバーケーブル３１の他端は光源４４に接続され、受光用光ファイバーケーブル３２の他端は分光器４７に接続されている。分光器４７は、ウェーハＷからの反射光を波長に従って分解し、所定の波長範囲に亘って反射光の強度を測定するように構成されている。

光源４４は、光を投光用光ファイバーケーブル３１を通じて光学センサヘッド７に送り、光学センサヘッド７は光をウェーハＷに向けて放つ。ウェーハＷからの反射光は光学センサヘッド７に受けられ、受光用光ファイバーケーブル３２を通じて分光器４７に送られる。分光器４７は反射光をその波長に従って分解し、各波長での反射光の強度を測定する。分光器４７は、反射光の強度の測定データを処理装置９に送る。

処理装置９は、反射光の強度の測定データから反射光のスペクトルを生成する。このスペクトルは、反射光の強度と波長との関係を示し、スペクトルの形状はウェーハＷの膜厚に従って変化する。処理装置９は、反射光のスペクトルからウェーハＷの膜厚を決定する。反射光のスペクトルからウェーハＷの膜厚を決定する方法には、公知の技術が用いられる。例えば、反射光のスペクトルに対してフーリエ変換を実行し、得られた周波数スペクトルから膜厚を決定する。

ウェーハＷの研磨中、光学センサヘッド７は、研磨テーブル３が一回転するたびに、研磨パッド２上のウェーハＷの表面を横切りながら、ウェーハＷ上の複数の測定点に光を照射し、ウェーハＷからの反射光を受ける。処理装置９は、反射光の強度の測定データから反射光のスペクトルを生成し、反射光のスペクトルからウェーハＷの膜厚を決定し、膜厚に基づいてウェーハＷの研磨動作を制御する。例えば、処理装置９は、ウェーハＷの膜厚が目標膜厚に達した時点であるウェーハＷの研磨終点を決定する。

一実施形態では、処理装置９は、反射光のスペクトルの変化からウェーハＷの表面を構成する膜が除去された時点を検出してもよい。この場合は、処理装置９は、ウェーハＷの表面を構成する膜が除去された時点に基づいて研磨終点を決定する。処理装置９は、反射光のスペクトルからウェーハＷの膜厚を決定しなくてもよい。

研磨テーブル３は、その上面で開口する光通路５０Ａおよびドレイン孔５０Ｂを有している。光通路５０Ａは、金属または樹脂などからなる筒体５２によって構成されている。投光用光ファイバーケーブル３１の先端および受光用光ファイバーケーブル３２の先端は、光通路５０Ａに光学的に接続されている。ドレイン孔５０Ｂは、光通路５０Ａに隣接しており、かつ研磨テーブル３内に位置している。

研磨パッド２は、光通路５０Ａおよびドレイン孔５０Ｂの両方に連通する通孔５１を有している。この通孔５１は、光通路５０Ａおよびドレイン孔５０Ｂの上に位置している。通孔５１は研磨面２ａで開口している。光通路５０Ａは純水供給ライン５３に連結されており、ドレイン孔５０Ｂは純水排出ライン５４に連結されている。投光用光ファイバーケーブル３１の先端および受光用光ファイバーケーブル３２の先端から構成される光学センサヘッド７は、光通路５０Ａおよび通孔５１の下方に位置している。

光源４４から発せられた光は、投光用光ファイバーケーブル３１を通り、さらに光通路５０Ａ内を進行し、ウェーハＷの表面に入射する。光はウェーハＷの表面（被研磨面）で反射し、反射光となって光通路５０Ａ内を逆方向に進行する。ウェーハＷからの反射光は、受光用光ファイバーケーブル３２を通って分光器４７に受けられる。分光器４７は、各波長での反射光の強度を所定の波長範囲に亘って測定し、得られた強度測定データを処理装置９に送る。この強度測定データは、ウェーハＷの膜厚に従って変化する膜厚信号である。処理装置９は、波長ごとの光の強度を表わす反射光のスペクトルを強度測定データから生成し、さらに反射光のスペクトルからウェーハＷの膜厚を決定する。

投光用光ファイバーケーブル３１および受光用光ファイバーケーブル３２の各先端から構成される光学センサヘッド７は、研磨ヘッド１に保持されたウェーハＷを向いて配置される。研磨テーブル３が回転するたびにウェーハＷの複数の測定点に光が照射される。本実施形態では、１つの光学センサヘッド７のみが設けられているが、複数の光学センサヘッド７が設けられてもよい。

ウェーハＷの研磨中は、リンス液として純水が純水供給ライン５３を介して光通路５０Ａに供給され、さらに光通路５０Ａを通って通孔５１に供給される。純水は、ウェーハＷの表面（被研磨面）と光学センサヘッド７との間の空間を満たす。純水は、ドレイン孔５０Ｂに流れ込み、純水排出ライン５４を通じて排出される。光通路５０Ａおよび通孔５１内を流れる純水は、スラリーが光通路５０Ａに浸入することを防止することができる。

純水供給ライン５３の一端は、光通路５０Ａに接続されており、純水供給ライン５３の他端は、純水供給源６１に接続されている。純水排出ライン５４の一端は、ドレイン孔５０Ｂに接続されている。通孔５１に供給された純水は、ドレイン孔５０Ｂを流れ、さらに純水排出ライン５４を通って研磨装置の外に排出される。

光通路５０Ａには、薬液供給ライン６３および乾燥気体供給ライン６５がさらに接続されている。ドレイン孔５０Ｂには薬液排出ライン６８がさらに接続されている。純水供給ライン５３、薬液供給ライン６３、乾燥気体供給ライン６５、純水排出ライン５４、および薬液排出ライン６８のそれぞれの一端は、研磨テーブル３内に位置しており、他端は研磨テーブル３の外に位置している。純水供給ライン５３、薬液供給ライン６３、乾燥気体供給ライン６５、純水排出ライン５４、および薬液排出ライン６８は、ロータリージョイント１９を通って延びている。

純水供給ライン５３には、純水供給弁７２が取り付けられ、純水排出ライン５４には、純水排出弁７４が取り付けられている。薬液供給ライン６３には、薬液供給弁７８が取り付けられ、薬液排出ライン６８には、薬液排出弁７９が取り付けられている。乾燥気体供給ライン６５には、乾燥気体供給弁８１が取り付けられている。純水供給弁７２、純水排出弁７４、薬液供給弁７８、薬液排出弁７９、および乾燥気体供給弁８１のそれぞれは、電動弁または電磁弁またはエアオペレート弁などのアクチュエータ駆動型弁である。

純水供給弁７２、純水排出弁７４、薬液供給弁７８、薬液排出弁７９、および乾燥気体供給弁８１は、バルブ制御部９０に接続されている。純水供給弁７２、純水排出弁７４、薬液供給弁７８、薬液排出弁７９、および乾燥気体供給弁８１の動作は、バルブ制御部９０によって制御される。バルブ制御部９０は、プログラムを格納する記憶装置と、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置（例えばＣＰＵ）を備えたコンピュータから構成されている。

薬液は、光通路５０Ａの内面をエッチングする化学的性質を有する。すなわち、薬液は、光通路５０Ａの内面をわずかにエッチングし、リフトオフ作用によって砥粒を光通路５０Ａから除去することができる。本実施形態に使用される薬液の例としては、水酸化カリウムを含む溶液が挙げられる。ただし、光通路５０Ａの内面をエッチングすることができるものであれば、薬液の種類は本実施形態に限定されない。薬液供給ライン６３は、薬液供給源８４に接続されている。

乾燥気体は、光通路５０Ａから液体（純水および／または薬液）を追い出し、さらに光通路５０Ａを乾燥させるための気体である。本実施形態に使用される乾燥気体の例としては、乾燥空気、不活性ガス（例えば窒素ガス）が挙げられる。乾燥気体供給ライン６５は、空気供給源または不活性ガス供給源などの乾燥気体供給源８８に接続されている。

ウェーハＷの研磨中は、薬液供給弁７８、薬液排出弁７９、および乾燥気体供給弁８１は閉じられており、純水排出弁７４は開かれている。純水供給弁７２は研磨テーブル３の回転に同期して開閉される。より具体的には、バルブ制御部９０は、研磨テーブル３とともに回転する研磨パッド２の通孔５１がウェーハＷの下に位置しているときに、純水供給弁７２を開く。純水は、純水供給ライン５３を通って光通路５０Ａに流入し、光通路５０Ａおよび通孔５１を流れる。さらに、純水は、通孔５１からドレイン孔５０Ｂに流入し、純水排出ライン５４を通って研磨装置から排出される。研磨テーブル３とともに回転する研磨パッド２の通孔５１がウェーハＷの下にないときは、バルブ制御部９０は純水供給弁７２を閉じる。

通孔５１がウェーハＷの下にあるとき、すなわち光通路５０ＡがウェーハＷの下にあるとき、投光用光ファイバーケーブル３１は光を光通路５０Ａを通じてウェーハＷの表面に導き、受光用光ファイバーケーブル３２は、光通路５０Ａを通るウェーハＷからの反射光を受ける。光通路５０Ａは、透明な液体である純水で満たされているので、スラリーは光通路５０Ａ内に浸入せず、良好な光路が確保される。

スラリーを用いたウェーハＷの研磨が終了すると、研磨されたウェーハＷは、研磨ヘッド１によって研磨パッド２から除去される。研磨されたウェーハＷは、研磨ヘッド１から図示しない搬送装置に渡され、図示しない洗浄ユニットによって洗浄される。

純水供給源６１の不具合や純水供給弁７２の故障などに起因して、純水の光通路５０Ａへの供給が途絶えると、研磨パッド２に供給されたスラリーが光通路５０Ａに浸入し、スラリーに含まれる砥粒が光通路５０Ａの内面に付着する。砥粒は、光通路５０Ａ内を通過する光の進行の仕方を変化させ、結果として、分光器４７はウェーハＷからの反射光の強度を正しく測定することができない。

そこで、一実施形態では、図３に示すフローチャートに従って、砥粒が光通路５０Ａから除去される。
ステップ１では、ウェーハＷの研磨後、研磨テーブル３の回転が停止される。
ステップ２では、ウェーハＷが研磨パッド２上にない状態で、バルブ制御部９０は、純水供給弁７２を開く。薬液供給弁７８、薬液排出弁７９、純水排出弁７４、および乾燥気体供給弁８１は閉じられている。純水は、純水供給ライン５３を通って光通路５０Ａに流入し、さらに通孔５１を流れ、研磨パッド２上に溢れ出る。光通路５０Ａ内にあるスラリーは、純水とともに、研磨パッド２上に流れる。純水排出弁７４は閉じられているので、スラリーは純水排出ライン５４を流れない。これは、スラリーに含まれる砥粒によって、純水排出ライン５４が閉塞することを防止するためである。

ステップ３では、所定の純水供給時間が経過した後、バルブ制御部９０は純水供給弁７２を閉じ、純水排出弁７４を開く。通孔５１内の純水はドレイン孔５０Ｂおよび純水排出ライン５４を通って排出される。通孔５１内にはスラリーはほとんど残留していないので、純水排出ライン５４が砥粒で閉塞されることはない。
ステップ４では、バルブ制御部９０は、純水排出弁７４を閉じ、薬液供給弁７８および薬液排出弁７９を開く。薬液は、薬液供給ライン６３を通って光通路５０Ａに供給され、光通路５０Ａを満たす。さらに、薬液は通孔５１を通ってドレイン孔５０Ｂに流入し、薬液排出ライン６８を通って排出される。光通路５０Ａの内面に固着した砥粒は、薬液によって除去される。

ステップ５では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９は開いたままに維持しつつ、薬液供給弁７８を閉じ、薬液の光通路５０Ａへの供給を停止する。通孔５１内の薬液は、ドレイン孔５０Ｂおよび薬液排出ライン６８を通って排出される。
ステップ６では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９は開いたままに維持しつつ、純水供給弁７２を開く。純水は、光通路５０Ａ内に残留する薬液を押し出し、薬液は純水とともにドレイン孔５０Ｂおよび薬液排出ライン６８を通って排出される。光通路５０Ａは、純水でリンスされる。

ステップ７では、バルブ制御部９０は、純水供給弁７２および薬液排出弁７９を閉じ、純水排出弁７４を開く。通孔５１内の純水は、ドレイン孔５０Ｂおよび純水排出ライン５４を通って排出される。
ステップ８では、バルブ制御部９０は、純水排出弁７４を閉じ、乾燥気体供給弁８１を開く。乾燥空気または窒素ガスなどの乾燥気体は、乾燥気体供給ライン６５を通って光通路５０Ａに供給され、光通路５０Ａ内に存在する純水を押し出す。乾燥気体の供給は、所定の気体供給時間の間、継続される。この気体供給時間は、乾燥気体が純水を光通路５０Ａから押し出し、かつ光通路５０Ａの内部を乾燥させるのに十分長い時間である。
ステップ９では、上記気体供給時間の経過後に、バルブ制御部９０は乾燥気体供給弁８１を閉じる。

本実施形態によれば、砥粒は薬液によって光通路５０Ａから除去され、さらに光通路５０Ａは乾燥気体によって乾燥される。したがって、光通路５０Ａを良好な状態に維持しておくことができる。特に、本実施形態は、砥粒が光通路５０Ａから除去された後に研磨装置が長期間使用されない場合に適している。本実施形態は、例えば、研磨パッド２を新品の研磨パッドに交換する直前に実行される。

図４は、光通路５０Ａから砥粒を除去する他の実施形態を示すフローチャートである。
ステップ１では、ウェーハの研磨後、研磨テーブル３の回転が停止される。
ステップ２では、ウェーハが研磨パッド２上にない状態で、バルブ制御部９０は、薬液供給弁７８および薬液排出弁７９を開く。純水供給弁７２、純水排出弁７４、および乾燥気体供給弁８１は閉じられている。薬液は、薬液供給ライン６３を通って光通路５０Ａに流入し、さらに通孔５１を流れ、研磨パッド２上に溢れ出る。光通路５０Ａ内にあるスラリーは、薬液とともに、研磨パッド２上に流れる。光通路５０Ａの内面に固着した砥粒は、薬液によって除去される。

ステップ３では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９は開いたままに維持しつつ、薬液供給弁７８を閉じ、薬液の光通路５０Ａへの供給を停止する。通孔５１内の薬液は、ドレイン孔５０Ｂおよび薬液排出ライン６８を通って排出される。
ステップ４では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９を閉じ、乾燥気体供給弁８１を開く。乾燥空気または窒素ガスなどの乾燥気体は、乾燥気体供給ライン６５を通って光通路５０Ａに供給され、光通路５０Ａ内に存在する薬液を押し出す。乾燥気体の供給は、所定の気体供給時間の間、継続される。この気体供給時間は、乾燥気体が薬液を光通路５０Ａから押し出し、かつ光通路５０Ａの内部を乾燥させるのに十分長い時間である。
ステップ５では、上記気体供給時間の経過後に、バルブ制御部９０は乾燥気体供給弁８１を閉じる。

本実施形態では、薬液を光通路５０Ａから純水で洗い流すリンス工程が不要なタイプの薬液が使用された場合に実施される。本実施形態でも、砥粒は薬液によって光通路５０Ａから除去され、さらに光通路５０Ａは乾燥気体によって乾燥される。したがって、光通路５０Ａを良好な状態に維持しておくことができる。特に、本実施形態は、砥粒が光通路５０Ａから除去された後に研磨装置が長期間使用されない場合に適している。本実施形態は、例えば、研磨パッド２を新品の研磨パッドに交換する直前に実行される。

図５は、光通路５０Ａから砥粒を除去するさらに他の実施形態を示すフローチャートである。
ステップ１では、ウェーハの研磨後、研磨テーブル３の回転が停止される。
ステップ２では、ウェーハが研磨パッド２上にない状態で、バルブ制御部９０は、純水供給弁７２を開く。薬液供給弁７８、薬液排出弁７９、純水排出弁７４、および乾燥気体供給弁８１は閉じられている。純水は、純水供給ライン５３を通って光通路５０Ａに流入し、さらに通孔５１を流れ、研磨パッド２上に溢れ出る。光通路５０Ａ内にあるスラリーは、純水とともに、研磨パッド２上に流れる。

ステップ３では、所定の純水供給時間が経過した後、バルブ制御部９０は純水供給弁７２を閉じ、純水排出弁７４を開く。通孔５１内の純水はドレイン孔５０Ｂおよび純水排出ライン５４を通って排出される。
ステップ４では、バルブ制御部９０は、純水排出弁７４を閉じ、乾燥気体供給弁８１を開く。乾燥空気または窒素ガスなどの乾燥気体は、乾燥気体供給ライン６５を通って光通路５０Ａに供給され、光通路５０Ａ内に存在する純水を押し出す。乾燥気体の供給は、所定の気体供給時間の間、継続される。この気体供給時間は、乾燥気体が純水を光通路５０Ａから押し出し、かつ光通路５０Ａの内部を乾燥させるのに十分長い時間である。
ステップ５では、上記気体供給時間の経過後に、バルブ制御部９０は乾燥気体供給弁８１を閉じる。

本実施形態では、砥粒の除去に薬液は使用されない。本実施形態は、スラリーが光通路５０Ａ内に浸入した直後に実施される。より具体的には、スラリーに含まれる砥粒が光通路５０Ａに固着する前に本実施形態の動作が実施される。砥粒は純水によって光通路５０Ａから除去され、さらに光通路５０Ａは乾燥気体によって乾燥される。したがって、光通路５０Ａを良好な状態に維持しておくことができる。特に、本実施形態は、砥粒が光通路５０Ａから除去された後に研磨装置が長期間使用されない場合に適している。

図６は、光通路５０Ａから砥粒を除去するさらに他の実施形態を示すフローチャートである。
ステップ１では、ウェーハの研磨後、研磨テーブル３の回転が停止される。
ステップ２では、ウェーハが研磨パッド２上にない状態で、バルブ制御部９０は、純水供給弁７２を開く。薬液供給弁７８、薬液排出弁７９、純水排出弁７４、および乾燥気体供給弁８１は閉じられている。純水は、純水供給ライン５３を通って光通路５０Ａに流入し、さらに通孔５１を流れ、研磨パッド２上に溢れ出る。光通路５０Ａ内にあるスラリーは、純水とともに、研磨パッド２上に流れる。

ステップ３では、所定の純水供給時間が経過した後、バルブ制御部９０は純水供給弁７２を閉じ、純水排出弁７４を開く。通孔５１内の純水はドレイン孔５０Ｂおよび純水排出ライン５４を通って排出される。
ステップ４では、バルブ制御部９０は、純水排出弁７４を閉じ、薬液供給弁７８および薬液排出弁７９を開く。薬液は、薬液供給ライン６３を通って光通路５０Ａに供給され、光通路５０Ａを満たす。さらに、薬液は通孔５１を通ってドレイン孔５０Ｂに流入し、薬液排出ライン６８を通って排出される。光通路５０Ａの内面に固着した砥粒は、薬液によって除去される。

ステップ５では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９は開いたままに維持しつつ、薬液供給弁７８を閉じ、薬液の光通路５０Ａへの供給を停止する。通孔５１内の薬液は、ドレイン孔５０Ｂおよび薬液排出ライン６８を通って排出される。
ステップ６では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９は開いたままに維持しつつ、純水供給弁７２を開く。純水は、光通路５０Ａ内に残留する薬液を押し出し、薬液は純水とともにドレイン孔５０Ｂおよび薬液排出ライン６８を通って排出される。光通路５０Ａは、純水でリンスされる。

ステップ７では、バルブ制御部９０は、純水供給弁７２および薬液排出弁７９を閉じ、純水排出弁７４を開く。通孔５１内の純水は、ドレイン孔５０Ｂおよび純水排出ライン５４を通って排出される。
ステップ８では、バルブ制御部９０は、純水排出弁７４を閉じる。

本実施形態では、薬液によって砥粒が除去されるが、光通路５０Ａの乾燥は実施されない。本実施形態は、砥粒を薬液で除去し、さらに光通路５０Ａを純水でリンスした後、すぐに、次のウェーハを研磨する場合に適している。

図７は、光通路５０Ａから砥粒を除去するさらに他の実施形態を示すフローチャートである。
ステップ１では、ウェーハの研磨後、研磨テーブル３の回転が停止される。
ステップ２では、ウェーハが研磨パッド２上にない状態で、バルブ制御部９０は、薬液供給弁７８および薬液排出弁７９を開く。純水供給弁７２、純水排出弁７４、および乾燥気体供給弁８１は閉じられている。薬液は、薬液供給ライン６３を通って光通路５０Ａに流入し、さらに通孔５１を流れ、研磨パッド２上に溢れ出る。光通路５０Ａ内にあるスラリーは、薬液とともに、研磨パッド２上に流れる。光通路５０Ａの内面に固着した砥粒は、薬液によって除去される。

ステップ３では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９は開いたままに維持しつつ、薬液供給弁７８を閉じ、薬液の光通路５０Ａへの供給を停止する。通孔５１内の薬液は、ドレイン孔５０Ｂおよび薬液排出ライン６８を通って排出される。
ステップ４では、バルブ制御部９０は、薬液排出弁７９を閉じる。

本実施形態では、薬液を光通路５０Ａから純水で洗い流すリンス工程が不要なタイプの薬液が使用された場合に実施される。本実施形態でも、薬液によって砥粒が除去されるが、光通路５０Ａの乾燥は実施されない。本実施形態は、砥粒を薬液で除去した後、すぐに、次のウェーハを研磨する場合に適している。

以上説明したように、上述した各実施形態によれば、砥粒は、薬液または純水によって光通路５０Ａから除去される。光は砥粒の影響を受けることなく光通路５０Ａ内を進行することができる。結果として、光学式表面監視装置４０は、ウェーハなどの基板の膜厚を正確に測定することができる。

上述した各実施形態に係る洗浄方法は、薬液および／または純水の飛散を防止するために、研磨テーブル３の回転を止めた状態で行われる。薬液の流量および／または純水の流量によっては、研磨テーブル３を回転したまま、上記各実施形態に係る洗浄方法を実行してもよい。

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 研磨パッド
３ 研磨テーブル
５ スラリー供給ノズル
６ テーブルモータ
７ 光学センサヘッド
９ 処理装置
１０ ヘッドシャフト
１７ 連結手段
１９ ロータリージョイント
３１ 投光用光ファイバーケーブル
３２ 受光用光ファイバーケーブル
４０ 光学的表面監視装置
４４ 光源
４７ 分光器
５０Ａ 光通路
５０Ｂ ドレイン孔
５１ 通孔
５２ 筒体
５３ 純水供給ライン
５４ 純水排出ライン
６１ 純水供給源
６３ 薬液供給ライン
６５ 乾燥気体供給ライン
６８ 薬液排出ライン
７２ 純水供給弁
７４ 純水排出弁
７８ 薬液供給弁
７９ 薬液排出弁
８１ 乾燥気体供給弁
８４ 薬液供給源
８８ 乾燥気体供給源
９０ バルブ制御部

Claims (4)

1. 回転する研磨テーブルに支持された研磨パッド上に、砥粒を含むスラリーを供給しながら、基板を前記研磨パッドに摺接させて、該基板を研磨し、
   前記基板の研磨中に、前記研磨テーブル内に設けられた光通路を通じて前記基板に光を導き、かつ前記基板からの反射光を前記光通路内を通過させ、
   前記基板の研磨後、前記研磨テーブルの回転を停止させ、
   前記研磨テーブルの回転を止めた状態で、かつ前記研磨パッド上に基板が存在しない状態で、前記光通路に連通する純水排出ライン上の純水排出弁を閉じたまま、純水を前記光通路内に供給し、所定の純水供給時間が経過した後、純水の供給を止めるとともに、前記純水排出弁を開いて、純水を前記光通路から排出し、その後、
   前記光通路内に薬液を供給して、前記光通路に付着した前記砥粒を前記薬液によって除去することを含み、
   前記薬液は、前記光通路の内面をエッチングする化学的性質を有する、洗浄方法。
2. 前記砥粒を除去した後、前記光通路に乾燥気体を供給して前記光通路を乾燥させる、請求項１に記載の洗浄方法。
3. 前記薬液を前記光通路内に供給した後であって、かつ前記乾燥気体を前記光通路に供給する前に、純水を前記光通路内に供給する、請求項２に記載の洗浄方法。
4. 研磨テーブルに支持された研磨パッド上に、砥粒を含むスラリーを供給しながら、基板を前記研磨パッドに摺接させて、該基板を研磨し、
   前記基板の研磨中に、前記研磨テーブル内に設けられた光通路を通じて前記基板に光を導き、かつ前記基板からの反射光を前記光通路内を通過させ、
   前記基板の研磨後、前記研磨テーブルの回転を停止させ、
   前記研磨テーブルの回転を止めた状態で、かつ前記研磨パッド上に基板が存在しない状態で、前記光通路に連通する純水排出ライン上の純水排出弁を閉じたまま、純水を前記光通路内に供給し、所定の純水供給時間が経過した後、純水の供給を止めるとともに、前記純水排出弁を開いて、純水を前記光通路から排出し、その後、
   前記光通路に乾燥気体を供給して前記光通路を乾燥させる、洗浄方法。

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