JPH11151663A

JPH11151663A - 研磨装置および研磨方法

Info

Publication number: JPH11151663A
Application number: JP31708597A
Authority: JP
Inventors: Minokichi Ban; 箕吉伴; Masaru Chichii; 勝乳井; Takehiko Suzuki; 武彦鈴木; Yasushi Sugiyama; 易杉山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨中に研磨パッドの研磨面を観察する。【解決手段】照射光を被研磨体１を介して研磨パッド
９に照射し、研磨パッドで反射した反射光を被研磨体１
を介して受光する対物レンズを被研磨レンズ２１を被研
磨体１を介して研磨パッド９に対向して設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被研磨体に接触し
ている研磨パッドと、あるいは研磨パッドと被研磨体と
の間に供給された液体の流れ等を観察するための方法及
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの超微細化や高段
差化が進み、これに伴ってＳＯＩ基板、Si、GeAs、InP
等からなる半導体ウエハー、あるいは半導体集積回路形
成過程において表面に絶縁膜あるいは金属膜を有したウ
エハー、更にディスプレー用の基板等を高精度に研磨す
るための加工手段として化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が
知られている。

【０００３】ここでは従来のＣＭＰ装置について図５と
図６を用いて説明する。図５は被研磨体（ウエハー）１
００が被研磨体保持手段によってその被研磨面を下に向
けた状態で保持され、被研磨体１００の口径よりも大き
な口径の例えばポリウレタンからなる研磨パッド９００
を用いて被研磨体１００を研磨する形態である。この研
磨パッド９００は、主として表面に凹凸を有しているか
あるいは多孔質である。図５では被研磨体１００は、不
図示の駆動手段によって矢印Ｃが示す方向に回転する。
また、研磨パッド９００は、不図示の駆動手段により矢
印Ｄが示す方向に回転する。これら被研磨体１００と研
磨パッド９００の互いの回転或いはいずれか一方の回転
によって当接する被研磨体１００の被研磨面が研磨され
る。このとき研磨量を向上させる目的で研磨剤（スラリ
ー）が液体供給手段４００から当接する被研磨体１００
と研磨パッド９００との間に供給される。スラリーは例
えばミクロンオーダーからサブミクロンオーダーのSiO₂
の微粒子が安定に分散したアルカリ水溶液である。図５
においてスラリーは被研磨体１００と研磨パッド９００
との間へ外部から供給される。

【０００４】図６は、被研磨体１００の口径よりも小さ
い口径の研磨パッド９００が研磨ヘッド８００によって
保持され、被研磨面を上に向けて保持される被研磨体１
００を研磨する形態である。

【０００５】このときスラリーは、研磨パッド９００に
設けられた小孔３５０に連通するスラリー供給手段４０
０から小孔３５０を介して当接する被研磨体１００と研
磨パッド９００との間へ供給される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
好適な研磨時間等の研磨条件を設定して複数の被研磨体
１００を同じように研磨しようとしても研磨パッド９０
０の研磨能力が経時劣化して被研磨体毎に研磨むらや研
磨屑による予期せぬ傷等が発生する。

【０００７】こうした研磨むらや予期せぬ傷は研磨パッ
ド９００の凹部がスラリー中の微粒子や研磨屑によって
目詰まりするために発生する。

【０００８】従来の研磨方法では研磨条件の設定に必要
な知見を被研磨体１００の被研磨面を観察することから
得るだけであるため、研磨パッド９００が目詰まりする
時点を正確に特定することが出来なかった。

【０００９】またスラリーが被研磨体１００と研磨パッ
ド９００との間で不均一に分布した状態で研磨が行われ
ることによっても研磨むらが発生する。その原因は、当
接する研磨パッド９００と被研磨体１００の少なくとも
いずれか一方が回転運動するため遠心力で飛散するから
である。そしてスラリーの供給が不十分な箇所では研磨
に伴う摩擦熱が被研磨体に熱的影響を与える。例えば被
研磨体１００の被研磨面が半導体素子を有するような場
合、半導体素子の表面が熱的に改質され半導体素子の電
気的特性を劣化させるという現象が起こりうる。

【００１０】従来は過剰のスラリーを供給することで上
述の研磨むらや摩擦熱による悪影響を防いでいたが、こ
れはスラリーの消費量を増やし製造コストを増大させ
る。

【００１１】また被研磨体１００として用いられる半導
体ウエハーは、現在その口径が６インチのものが使用さ
れているが、将来的に大口径化が進み、１２インチある
いはそれ以上となる。このように大口径化する半導体ウ
エハーを被研磨体とする場合、あるいはマイクロプロセ
ッサ等の高価な高集積回路用の基板あるいは薄膜半導体
から構成されるディスプレイ用基板を被研磨体として多
数枚連続して研磨する場合，研磨むらをなくし歩留まり
を向上させることが製造コスト削減の急務である。

【００１２】本発明はこのような従来技術における課題
を踏まえ、半導体基板及び半導体素子を構成する材料を
被研磨面に有する基板を研磨するCMP装置のみならず研
磨装置全般において、被研磨体に当接している研磨パッ
ドの研磨面、あるいは互いに当接した被研磨体と研磨パ
ッドとの間に供給されたスラリーの流れ等を実際の研磨
状態に近い環境で研磨中に観察することが出来る手段を
有した研磨装置及び前記研磨装置を用いた研磨方法を提
供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、脱着可
能な研磨パッドを保持するための研磨ヘッドと、被研磨
体を保持するための被研磨体保持手段と、を有し、前記
研磨パッドの研磨面が前記研磨ヘッドによって前記被研
磨体の被研磨面と対向して保持され、前記研磨パッドが
前記被研磨体を研磨する研磨装置において、前記被研磨
体を介して前記研磨パッドの前記研磨面と対向するよう
に配置された対物レンズを有し、前記対物レンズを介し
て照射光を被観察部分に投光し、かつ前記被観察部分で
反射した反射光を受光する前記被観察部分の観察手段を
有することを特徴とする研磨装置を提供する。

【００１４】また本発明は、研磨ヘッドに保持された脱
着可能な研磨パッドが被研磨体保持手段に保持された被
研磨体の被研磨面と当接して前記被研磨面を研磨する研
磨方法において、前記研磨中に前記研磨パッドの研磨面
に対向するように配置された対物レンズを用いて前記被
研磨体を介して照射光を被観察部分に投光し、且つ前記
被研磨体を介して前記被観察部分で反射した反射光を受
光することで前記被観察部分を観察することを特徴とす
る研磨方法を提供する。

【００１５】（作用）本発明によれば、被研磨体と研磨
パッドとが互いに当接している状態で照射光を被研磨体
を介して被観察部分に照射し、被観察部分で反射した反
射光から被観察部分を観察することが出来る。また、対
物レンズが被観察部分に対向して配置されているので研
磨パッドを明瞭に観察することが出来る。また、互いに
当接する研磨パッドと被研磨体との間に供給されるスラ
リーの流れを観察することが出来る。その結果、被研磨
体を観察するのではなく研磨パッドの研磨面を研磨中に
観察することで被研磨体を高い再現性で研磨することが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施の形態）本発明の実施の形
態が示す研磨装置は、図１に示すように透光性で略円形
の被研磨体１を被研磨面を上に向けた状態で保持する透
光性の被研磨体保持手段２と、被研磨体保持手段２に保
持された被研磨体１の研磨面上にスラリー等の液体を供
給するための液体供給手段４と、前記被研磨体１の口径
よりも小径のポリウレタンからなる研磨パッド９を被研
磨体１の被研磨面に対向するように保持し、且つ研磨パ
ッド９を被研磨体１に当接させるための上下駆動手段３
３と連結する研磨ヘッド８と、被研磨体保持手段２の裏
面から被研磨体保持手段２を介して研磨パッド９に対向
して対物レンズ２１を配置した被観察部分観察系２６と
光照射系２７とを有することを特徴とする。

【００１７】被研磨体１は、酸化シリコンから構成され
ている。また、被研磨体保持手段２も酸化シリコンから
構成されている。

【００１８】被研磨体保持手段２は、第１の駆動手段３
によって回転軸５を中心に矢印Ａが示す方向に回転す
る。また、第３の駆動手段１０によって研磨ヘッド８は
被研磨体１上の所望の位置に水平移動する。また研磨ヘ
ッド８は、第２の駆動手段６によって回転軸７を中心に
矢印Ｂが示す方向に回転する。また、圧力供給手段２８
が研磨工具８を所定の圧力で互いに当接している被研磨
体１と研磨パッド９に圧力を与える。

【００１９】観察手段は非観察部分を観察するための手
段で、被観察部分に照射光を照射するための照射系２７
と、被観察部分で反射した反射光を受光する被観察部分
観察系２６と、被観察部分を観察して得られた情報、例
えば画像等を加工及び蓄積するための被観察部分処理系
３２から構成される。

【００２０】光照射系２７は、照明レンズ１９と、光フ
ァイバー１８と、集光レンズ１７と、白色瞬間光を発光
するキセノン（Ｘｅ）フラッシュランプ１６と、発光電
源１５とから構成される。発光電源１５によってＸｅフ
ラッシュランプ１６が被観察部分である研磨パッド９を
観察するための照射光を発光する。照射光は集光レンズ
１７、可撓性の光ファイバー１８を介し、またさらに照
明レンズ１９を介して被観察部分観察系２６のハーフミ
ラー２０に入光し、対物レンズ２１を経て研磨パッド９
に照射される。

【００２１】被観察部分観察系２６は、落射照明によっ
て被観察部分である研磨パッド９を観察する対物レンズ
２１と、ハーフミラー２０と、結像レンズ２２と、撮像
素子２３と、第４の駆動手段３１とから構成される。被
観察部分観察系２６は第４の駆動手段３１によって水平
方向に移動し被観察部分の直下に移動する。ハーフミラ
ー２０は、光照射系２７によって照射された照射光を反
射させて対物レンズ２１を介して被観察部分に照射す
る。研磨パッド９で照射された反射光は入射光と同軸で
正反射する。そして反射光は対物レンズ２１とハーフミ
ラー２０を経て結像レンズ２２によって撮像素子２３上
に結像される。撮像素子２３は、２次元的に配列された
ＣＣＤ、あるいはＣＭＯＳセンサー等で構成される。ま
た、対物レンズ２１のワーキングディスタンス（作動距
離）を不図示のワーキングディスタンス調整手段を用い
て調整することで被観察部分の画像精度を調節すること
が出来る。また、ワーキングディスタンスを調節するこ
とで該被観察部分を一度に観察することが出来る範囲を
かえることが出来るが、これは例えば研磨パッド９の凹
部を観察することが出来るミクロな範囲、つまり数１０
０マイクロメートル四方から、研磨パッドの全体を観察
することが出来るマクロな範囲、つまり数１０センチメ
ートル四方の範囲まで観察することが出来ることを意味
する。そのため、本発明の研磨装置は被観察部分を選ん
で観察することが出来るので被観察部分をミクロな範
囲、つまり研磨パッド９の凹部を観察することが出来る
範囲のみならず、マクロな範囲、つまり研磨パッド９と
被研磨体１との間に供給されるスラリー８の動きを観察
することが出来る範囲にまで任意に選ぶことが出来る。

【００２２】被研磨体保持手段２及び研磨ヘッド８は、
それぞれ遮光板１０、１１を有する。遮光板１０、１１
は被研磨体保持手段２及び研磨工具８が回転することで
共に回転し、該回転中にホトセンサー１２、１３の光セ
ンサー部位を遮光するように配置される。ホトセンサー
１２、１３は、それぞれトリガーボード１４とそれぞれ
独立して電気的に接続している。

【００２３】また、トリガーボード１４は、発光光源１
５、撮像素子２３のメモリアダプタ２４の取り込み用の
不図示のシャッタートリガー、そして画像ボード用の不
図示の画像取り込みトリガーのそれぞれと電気的に接続
しており、遮光板１０、１１がホトセンサー１２、１３
の光センサー部を遮光する時、トリガー信号を発信させ
る。

【００２４】発信したトリガー信号は、発光光源１５に
おいてXeフラッシュランプ１６に与える電力供給のタイ
ミングを制御し、発光光源１５から電力供給されること
で発光するXeフラッシュランプ１６の発光タイミングを
制御する。

【００２５】また発信したトリガー信号は、撮像素子２
３のメモリアダプタ２４の取り込み用の不図示のシャッ
タートリガーを介して撮像素子２３が反射光を受光する
タイミングを制御する。

【００２６】また発信したトリガー信号は、画像ボード
用の不図示の画像取り込みトリガーを介して撮像素子２
３が受光する反射光を像として取り込むタイミングを制
御する。

【００２７】具体的には遮光板１０、１１がホトセンサ
ー１２、１３の光センサー部を遮光した瞬間に対してXe
フラッシュランプ１６を発光させるタイミングと撮像素
子２３によって反射光を受光するタイミングとメモリア
ダプタ２４によって像を取り込むタイミングとをそれぞ
れ独立して同期させたり、あるいは数十マイクロ秒、よ
り好ましくは数マイクロ秒遅らせる。このようにするこ
とで回転している研磨パッド９の被観察部分の像を静止
画として撮像することが出来る。

【００２８】また例えば撮像素子２３によって反射光を
受光する時間とメモリアダプタ２４によって像を取り込
む時間とを長時間に設定して回転している被観察部分を
動画として観察することが出来る。これは特に被研磨体
１と研磨パッド９との間に供給されるスラリーの流れを
観察する場合に好ましい。

【００２９】また研磨方法を具体的に説明する。被研磨
体保持手段に３に保持された被研磨体１は、自転しなが
ら、自転する研磨ヘッド８に配置された研磨パッド９に
当接し研磨される。このとき互いに当接する被研磨体１
と研磨パッド９との間に液体供給手段４からスラリーが
供給される。研磨中被観察部分の回転に同期して照射系
２７が白色瞬間光を照射し、撮像素子２３が被観察部分
の画像情報を有した反射光を受光して電気的情報に変換
し、そして被観察部分観察系３２が該被観察部分の二次
元画像を出力する。得られた二次元画像は研磨パッド９
の凹部を表す画像である。この画像から研磨パッド９の
凹部が研磨屑等によって目詰まりしていることが分かれ
ば研磨パッド９を被研磨体１から離し、研磨パッド９を
新しいものに交換して再び研磨を続ける。

【００３０】本発明の実施の形態における研磨装置は、
上述したように被観察部分として研磨パッド９の研磨面
や被研磨体１と研磨パッド９との間に供給されるスラリ
ーの流れを観察することが出来る他に対物レンズ２１の
ワーキングディスタンスを調節することで被研磨体１の
被研磨面も観察することが出来る。

【００３１】また本発明の実施の形態における研磨装置
は、研磨ヘッド８と被研磨体保持手段２はそれぞれ遮光
板１０、１１を有しているが、本発明は、回転する被観
察部分の周期を遮光板がホトセンサーに伝えることが出
来ればよいので例えば遮光板を研磨ヘッド８と被研磨体
保持手段２のいずれか一方のみに設けてもよい。例えば
被観察部分として研磨パッド９を観察する場合は、遮光
板は少なくとも研磨ヘッド８に設けられていればよい。
また、被観察部分として被研磨体１の被研磨面を観察す
る場合は、遮光板は少なくとも被研磨体保持手段２に設
けられていればよい。

【００３２】また本発明の実施の形態における研磨装置
の被観察部分観察系２６は、対物レンズ２１が被観察部
分と対向して配置されているため、その結果明視野照明
の形態として被観察部分を観察することができるほかに
特に小さな被観察部分を観察する場合には、不図示の絞
りを設けて対物レンズ２１が照射光を斜め方向から被観
察部分へ投光し、且つ反射光を被観察部分の直上で受光
する暗視野照明の形態として被観察部分を観察すること
もできる。

【００３３】また本発明の実施の形態における研磨装置
の被観察部分観察系２６の構成は、実施の形態で表した
形態の他にハーフミラーを介さず、照射光を斜入射で照
射し、散乱した反射光が被観察部分に対向して配置され
た対物レンズ２１を経て結像レンズ２２によって撮像素
子２３上に結像する構成でもよい。

【００３４】また本発明の実施の形態における研磨装置
は、照射する光として白色光を用いるが、本発明はその
他に赤外光或いは単波長レーザー等を用いてもよい。本
発明において白色光以外の光を照射光として用いる場
合、研磨パッド９に対しては反射率が高く、また被研磨
体１による吸収率が低い光を選択することが必要であ
る。例えば被研磨体１が半導体シリコンウエハーである
場合、シリコン単結晶が光学的に高い透過性能を示す
１．３マイクロメートル以上の長波長光、例えば赤外光
を照射光として用いることが好ましい。また被研磨体保
持手段２は、被研磨体１と光学的に同一物質であること
が好ましい。

【００３５】また、本発明の実施の形態における研磨装
置が研磨する被研磨体１の具体例としては、上述した酸
化シリコン基板やシリコンウエハ等以外に例えばボロン
やリンを含有する酸化シリコン基板（ＢＰＳＧ、ＰＳＧ
等）や酸化アルミニウム（Al₂O₃等）等の透光性絶縁膜
を表面に有した基板やＳＯＩ等のような半導体素子を構
成する材料を表面に有した基板を挙げることが出来る。

【００３６】また、本発明の実施の形態における研磨装
置が用いる研磨パッド９の材料はポリウレタンである
が、該ポリウレタンは発泡ポリウレタンや多孔質ウレタ
ン或いは高密度且つ高剛性ポリウレタンであってもよ
い。また本発明の研磨装置に用いられる研磨パッド９の
材質は、ポリウレタンの他に例えばテフロン等でもよ
い。また研磨パッド厚さは数ミリメートル程度からフィ
ルム程度の薄膜でもよい。

【００３７】また本発明の実施の形態における研磨装置
は、実施の形態に記載したような被研磨体保持手段２が
下側で研磨工具８が上側に配置される形態のほかに、被
研磨体保持手段２が上側で研磨工具８が下側に配置され
る形態でもよい。この場合、被観察部分を観察する対物
レンズ２１及び被観察部分観察系２６は、被研磨体１の
上方から被研磨体１を介して被観察部分を観察する。

【００３８】また本発明の実施の形態における研磨装置
は、実施の形態に記載したような被研磨体保持手段２が
被研磨体１の全面を保持する形態のほかに、被研磨体１
の一部のみを支える形態でもよい。このばあい、被研磨
体保持手段２と接触している部分以外から被観察部分を
被研磨体保持手段２を介さず被研磨体１のみを介して観
察することが出来る。

【００３９】また本発明の実施の形態における研磨装置
は、実施の形態に記載したように被研磨体１の直径より
も小さな直径を有する研磨ヘッド８を用いる形態のほか
に、被研磨体１の直径と同径の直径を有する研磨ヘッド
８を用いる形態でもよい。あるいはまた、被研磨体１の
直径よりも大きな直径を有する研磨ヘッド８を用いる形
態も好ましい。なおより好ましい被研磨体１の直径と研
磨ヘッド８の直径の関係は、研磨ヘッド８の直径が被研
磨体１の直径と同径以上２倍未満の間である。

【００４０】また本発明の実施の形態における研磨装置
は、実施の形態に記載したように被研磨体保持手段２及
び研磨ヘッド８はそれぞれ研磨中に独立して自転する
が、例えば被研磨体保持手段２を自転させず、研磨ヘッ
ド８のみを回転させるような被研磨体保持手段２と研磨
ヘッド８のうち少なくともいずれか一方が自転する形態
でもよい。

【００４１】また本発明の実施の形態における研磨装置
は、実施の形態に記載したように被研磨体保持手段２及
び研磨ヘッド８がそれぞれ独立して自転する形態のほか
に、被研磨体保持手段２及び研磨ヘッド８の少なくとも
いずれか一方が自転に加えて不図示の駆動手段によって
公転してもよい。

【００４２】また本発明の実施の形態における研磨装置
の被研磨体保持手段２及び研磨ヘッド８の回転数及び回
転方向は、それぞれ個別に設定することができるが、こ
のとき各回転数は数rpmから数千rpmの範囲で同回転数で
あることがより好ましい。なお各回転方向は逆向きでも
よい。

【００４３】また、本発明の実施の形態における研磨装
置の被研磨体保持手段２と研磨ヘッド８は、少なくとも
いずれか一方が不図示の駆動手段によって水平方向へ揺
動運動することも好ましい。

【００４４】また本発明で使用される液体として挙げた
スラリーは、例えばシリカ（SiO₂等）、酸化アルミニウ
ム（Al₂O₃等）、酸化マンガン（MnO₂等）、酸化セリウ
ム（CeO等）等の微粒子を水酸化ナトリウム(NaOH)、水
酸化カリウム(KOH)、過酸化水素(H₂O₂)等を含む液体に
分散させたものを指す。例えば被研磨体１の構成元素が
SiならばSiO₂、CeO等の微粒子を分散させたスラリー、
また被研磨対象物の構成元素がAl、Cu、W等の金属であ
ればAl₂O₃ 、MnO₂等の微粒子を分散させたスラリーを用
いることがより好ましい。また、微粒子の粒径はおよそ
８ｎｍ〜５０ｎｍで粒度分布が比較的そろっていること
が好ましい。

【００４５】また本発明で使用される液体のその他の具
体例として微粒子を含まない水酸化ナトリウム(NaOH)水
溶液、或いは水酸化カリウム(KOH)水溶液やイソプロピ
ルアルコール等の有機物ないし、前記有機物を含有する
混合水溶液、或いは純水も好ましい。また、被研磨体１
がガラスである場合水酸化カリウム(KOH)水溶液や純水
が特に好ましい。

【００４６】図２は本発明の第１の実施の形態の別の形
態の研磨装置である。図２に示す研磨装置は、対物レン
ズ２１を被研磨体保持手段２に設けられた凹部３４の中
に配置している。このような形態にすることで対物レン
ズ２１は被研磨面に接近するので、被観察部分をより明
瞭に観察することが出来る。

【００４７】また前記凹部３４を図２の回転軸７を中心
に同心円状に設けて対物レンズ２１を前記凹部３４の中
に配置してもよく、この場合、被研磨体保持手段２を回
転させながら被観察部分を観察することが出来る。

【００４８】また本発明の実施の形態は、図２に示すよ
うに研磨パッド９を介して研磨ヘッド８に設けた小孔３
５から液体供給手段がスラリーを互いに当接する被研磨
体１と研磨パッド９との間に供給することが出来る形態
でもよい。この場合、例えば被研磨体保持手段２を回転
させず、研磨ヘッド８のみを回転させることでスラリー
が互いに当接する被研磨体１と研磨パッド９との間で流
れる様子を観察することが出来る。

【００４９】また本発明の研磨装置は、図２に示すよう
にハードディスクを備えたパソコンを有し、得られた多
数の被観察部分の画像を保存したりあるいは加工するこ
とで被観察部分を分析するための情報を得ることが出来
る。

【００５０】また本発明は実施の形態で用いたハーフミ
ラー２０の代わりにダイクロイックミラーを代用するこ
とも好ましい。ダイクロイックミラーは、反射光のなか
で特定の波長を選択的に受光素子へ透過させることが出
来る。その結果、被観察部分の像の情報を有した反射光
が優先的に撮像素子２３上で結像されるのでより鮮明な
被観察部分の像を得ることが出来る。

【００５１】上述したように本発明の研磨装置を用いて
被観察部分を明瞭に観察することが出来るが、被観察部
分を更に明瞭に観察したい場合、入射光に対して特定の
励起波長を発する光増感剤をスラリーに含有させ被観察
部分をより鮮明に観察することもできる。以下にスラリ
ーに光増感剤である蛍光物質を添加して被観察部分、と
くに互いに当接する被研磨体１と研磨パッド９との間に
供給されたスラリーの流れを観察する実施例を述べる。

【００５２】（実施例）本発明の実施例は、本発明の実
施の形態に示した研磨装置を用い、光増感剤として蛍光
物質を添加したスラリーを互いに当接する被研磨体１と
研磨パッド９との間に供給し、被観察部分観察系２６が
被研磨体を介して当接する被研磨体１と研磨パッド９と
の間のスラリーの流れを観察する例である。

【００５３】図３は、本発明の実施の形態に示した研磨
装置の液体供給手段４に蛍光物質をスラリーに供給する
ための供給手段２９を付加した研磨装置を上方から模式
的に表した図である。蛍光物質としてはローダミンＢを
用いる。ローダミンＢは液体供給手段４に連通している
供給手段２９によってスラリーに添加され、スラリーと
混合されて互いに当接する被研磨体１と被研磨パッド９
との間に供給される。

【００５４】また、供給手段２９は、不図示の制御手段
によって所望の量の蛍光剤を所望のタイミングと所望の
時間供給するためにを有する。

【００５５】被研磨保持手段１と研磨ヘッド８とを図３
に示すようにそれぞれ矢印Ａ，Ｂが示す方向に共に回転
数が１９３rpmになるように回転させる。遮光板１０、
１１がホトセンサー１２、１３の光センサー部を遮光し
たときトリガー信号を発生させ、このときＸｅフラッシ
ュランプ１６が同期して発光する。同様に撮像素子２３
のメモリアダプターの取り込みも画像ボード用の画像取
り込みも同期し、被観察部分が表示装置２５上に表示さ
れる。このとき観察された被観察部分の領域は、縦４６
０μｍ、横６１４μｍの領域である。

【００５６】互いに当接する被研磨体１と研磨パッド９
との間に研磨開始後１０秒後に１ｍｌあたりおよそ０．
００１ｇのローダミンＢを含むスラリーを２秒程度供給
する。そして更に３０秒後に同様に蛍光剤を注入する動
作を繰り返す。

【００５７】図４は、断続的に蛍光剤の注入を繰り返し
ながら被観察部分の輝度合計を示した図である。この図
から蛍光剤供給後数秒で輝度合計が増加し、被観察部分
においてスラリーが新たに流れていることが分かる。

【００５８】なお本実施例に用いた光増感剤は、蛍光物
質であるローダミンＢであるが、その他ブリリアントブ
ルーでもよいし、或いは燐光物質等でもよい

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、被研磨体と研磨パッド
とが互いに当接している状態で照射光を被研磨体を介し
て被観察部分に照射し、被観察部分で反射した反射光か
ら被観察部分を観察することが出来る。また、対物レン
ズが被観察部分に対向して配置されているので研磨パッ
ドを明瞭に観察することが出来る。また、互いに当接す
る研磨パッドと被研磨体との間に供給されるスラリーの
流れを観察することが出来る。よって研磨中に研磨パッ
ドを交換する最適なタイミングを知ることが出来る。そ
の結果、被研磨体を観察するのではなく研磨パッドの研
磨面を研磨中に観察することで被研磨体を高い再現性で
研磨することができる。そしてその結果複数の被研磨体
を高いスループットで、また高い歩留まりで研磨するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における研磨装置を
側面から表した模式図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における別の研磨装
置を側面から表した模式図である。

【図３】本発明の実施例における液体供給手段を有した
研磨装置を上方から表した模式図である。

【図４】本発明の実施例における被観察部分の輝度合計
を経過時間に対して表したグラフである。

【図５】従来の研磨装置の１形態を側面から表した模式
図である。

【図６】従来の研磨装置の別の形態を側面から表した模
式図である。

【符号の説明】

１、１００被研磨体２、２００被研磨体保持手段３、３００第１の駆動手段４、４００液体供給手段５、７回転軸６第２の駆動手段８、８００研磨ヘッド９、９００研磨パッド１０、１１遮光板１２、１３ホトセンサー１４トリガーボード１５発光電源１６Ｘｅフラッシュランプ１７集光レンズ１８光ファイバー１９照明レンズ２０ハーフミラー２１対物レンズ２２結像レンズ２３撮像素子２４メモリアダプタ２５表示装置２６被観察部分観察系２７照射系２８圧力供給手段２９供給手段３０第３の駆動手段３１第４の駆動手段３２被観察部分処理系３３上下駆動手段３４凹部３５、３５０小孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山易東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱着可能な研磨パッドを保持するための
研磨ヘッドと、被研磨体を保持するための被研磨体保持
手段と、を有し、前記研磨パッドの研磨面が前記研磨ヘ
ッドによって前記被研磨体の被研磨面と対向して保持さ
れ、前記研磨パッドが前記被研磨体を研磨する研磨装置
において、前記被研磨体を介して前記研磨パッドの前記
研磨面と対向するように配置された対物レンズを有し、
前記対物レンズを介して照射光を被観察部分に投光し、
かつ前記被観察部分で反射した反射光を受光する前記被
観察部分の観察手段を有することを特徴とする研磨装
置。
【請求項２】前記被観察部分は前記研磨パッドの前記
研磨面であることを特徴とする請求項１記載の研磨装
置。
【請求項３】前記研磨パッドと前記被研磨体の前記被
研磨面との間に液体を供給する手段を有することを特徴
とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項４】前記被観察部分は互いに当接する前記研
磨パッドと前記被研磨体との間に供給される前記液体で
あることを特徴とする請求項３記載の研磨装置。
【請求項５】前記被観察部分は前記被研磨体の前記被
研磨面であることを特徴とする請求項１記載の研磨装
置。
【請求項６】前記照射光として瞬間光を照射する照射
系を有することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項７】前記照射光は白色光乃至単波長のいずれ
か一方であることを特徴とする請求項１記載の研磨装
置。
【請求項８】前記照射光は赤外光であることを特徴と
する請求項１記載の研磨装置。
【請求項９】前記被観察部分の回転に同期して前記照
射光を照射することを特徴とする請求項１記載の研磨装
置。
【請求項１０】前記被観察部分を画像として撮像する
撮像手段を有することを特徴とする請求項１記載の研磨
装置。
【請求項１１】前記画像は回転している前記被観察部
分の静止画像であることを特徴とする請求項１０記載の
研磨装置。
【請求項１２】前記画像は回転している前記被観察部
分の動画像であることを特徴とする請求項１０記載の研
磨装置。
【請求項１３】前記研磨ヘッドの直径は前記被研磨体
の直径より小さいことを特徴とする請求項１記載の研磨
装置。
【請求項１４】前記研磨ヘッドは、前記研磨パッドの
研磨面を下に向けて保持することを特徴とする請求項１
記載の研磨装置。
【請求項１５】前記被研磨体保持手段は、前記被研磨
体の前記被研磨面を上向きにした状態で保持することを
特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項１６】前記被研磨体保持手段乃至前記研磨ヘ
ッドの少なくとも１つを自転させる駆動手段を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項１７】前記被研磨体保持手段は前記被研磨体
と光学的に同一の部材であることを特徴とする請求項１
記載の研磨装置。
【請求項１８】前記被研磨体保持手段の前記部材は酸
化シリコンであることを特徴とする請求項１７記載の研
磨装置。
【請求項１９】前記対物レンズを前記被研磨体の前記
被観察部分に近づけるための凹部を前記被研磨体保持手
段に設けていることを特徴とする請求項１記載の研磨装
置。
【請求項２０】研磨ヘッドに保持された脱着可能な研
磨パッドが被研磨体保持手段に保持された被研磨体の被
研磨面と当接して前記被研磨面を研磨する研磨方法にお
いて、前記研磨中に前記研磨パッドの研磨面に対向する
ように配置された対物レンズを用いて前記被研磨体を介
して照射光を被観察部分に投光し、且つ前記被研磨体を
介して前記被観察部分で反射した反射光を受光すること
で前記被観察部分を観察することを特徴とする研磨方
法。
【請求項２１】前記被観察部分は前記研磨パッドの前
記研磨面であることを特徴とする請求項２０記載の研磨
方法。
【請求項２２】前記被観察部分は前記研磨パッドと前
記被研磨体との間に供給された液体であることを特徴と
する請求項２０記載の研磨方法。
【請求項２３】前記被観察部分は前記被研磨体の前記
被研磨面であることを特徴とする請求項２０記載の研磨
方法。
【請求項２４】前記被観察部分に照射する前記照射光
は瞬間光であることを特徴とする請求項２０記載の研磨
方法。
【請求項２５】前記被観察部分に照射する前記照射光
は白色光乃至単波長光のいずれかであることを特徴とす
る請求項２０記載の研磨方法。
【請求項２６】前記被観察部分に照射する前記照射光
は赤外光であることを特徴とする請求項２０記載の研磨
方法。
【請求項２７】前記被観察部分の回転に同期して前記
照射光を照射することを特徴とする請求項２０記載の研
磨方法。
【請求項２８】回転している前記被観察部分を静止画
として撮像することを特徴とする請求項２０記載の研磨
方法。
【請求項２９】回転している前記被観察部分を動画と
して撮像することを特徴とする請求項２０記載の研磨方
法。
【請求項３０】前記研磨ヘッドの面の直径は前記被研
磨体の直径より小さいことを特徴とする請求項２０記載
の研磨方法。
【請求項３１】前記被研磨体保持手段乃至前記研磨パ
ッドの少なくとも１つを自転させることを特徴とする請
求項２０記載の研磨方法。
【請求項３２】前記被研磨体保持手段は前記被研磨体
と光学的に同一の部材であることを特徴とする請求項２
０記載の研磨方法。
【請求項３３】前記被研磨体保持手段の前記部材は酸
化シリコンであることを特徴とする請求項３２記載の研
磨方法。
【請求項３４】前記液体はアルカリ性水溶液、酸性水
溶液、有機溶媒、純水の少なくともいずれか１つである
ことを特徴とする請求項２２記載の研磨方法。
【請求項３５】前記液体は酸化シリコン、酸化アルミ
ニウム、酸化マンガン、酸化セリウム、酸化イットリウ
ム、酸化モリブデン、酸化カルシウム、酸化マグネシウ
ム、酸化錫のうち少なくとも１種の微粒子が分散してい
ることを特徴とする請求項２２記載の研磨方法。
【請求項３６】前記液体は光増感剤を含有することを
特徴とする請求項２２記載の研磨方法。
【請求項３７】前記光増感剤は蛍光物質であることを
特徴とする請求項３６記載の研磨方法。
【請求項３８】前記光増感剤は燐光物質であることを
特徴とする請求項３６記載の研磨方法。