JP2002170800A - 研磨装置、これを用いた半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造される半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的な研磨終了点検出を、スラリー流出の
問題を生じることなく、確実且つ容易に行うことができ
るようにする。 【解決手段】 、被研磨面ＷUSを上方に向けた状態でウ
エハＷを保持するウエハ保持装置１０と、このウエハ保
持装置１０の上方に配設されて研磨面を下方に向けた状
態で研磨パッド２５を保持するパッド保持装置２０とを
備え、研磨パッド２５の研磨面を上方からウエハＷの被
研磨面ＷUSに当接させながら相対移動させて被研磨面の
研磨を行うように研磨装置が構成される。そして、パッ
ド保持装置２０に、研磨パッド２５に形成した測定用開
口２７を通して、上方からウエハＷの被研磨面ＷUSの状
態を光学的に測定する光学測定装置４０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、半導体デバイス
（半導体ウエハ）を製造する半導体製造装置に関し、特
に半導体ウエハを製造するプロセスにおいて実施されて
半導体ウエハの平坦化研磨を行う研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの平坦化研磨を行う研磨装
置は従来から知られている。従来の研磨装置としては、
例えば米国特許第５，８３０，０４５号に開示されてい
るように、スピンドル軸に軸承された研磨パッド部材を
用い、そのパッド面（研磨面）に研磨剤（スラリ−）を
供給しながらチャックに保持された半導体ウエハを上方
から圧接し、パッドとウエハを同一方向または逆方向に
回転させてウエハを研磨（ＣＭＰ研磨）する研磨装置が
ある。

【０００３】このような半導体ウエハ研磨装置において
は、研磨量管理が非常に重要であり、研磨終了検出を行
う装置が設けられている。研磨終了検出装置は、例え
ば、研磨対象となるウエハ表面に形成した膜（ＳiＯ_２
膜等）に照射した検出用レーザ光と、この膜の下地膜も
しくは基板に照射した基準用レーザ光とを干渉させて研
磨終了点を検出するように構成される。これは、研磨中
においては両レーザ光は不規則な干渉パターンとなる
が、研磨終了点に到達すると特定の干渉パターンとなる
ことに注目して検出するもので、この特定干渉パターン
を捕らえたときに研磨終了点に達したと判断するように
なっている。

【０００４】このような研磨終了検出装置を用いて研磨
終了点検出を行う場合には、半導体ウエハの被研磨表面
にレーザ光を照射し、その反射光を検出できるようにす
る必要がある。ここで、上述したような従来の研磨装置
においては、上方を向いて配設された研磨パッド部材の
研磨面にチャックに保持された半導体ウエハを上方から
圧接し、パッドとウエハを同一方向または逆方向に回転
させてウエハを研磨するように構成されているため、下
方からウエハの下面側の被研磨面にレーザ光を照射する
必要がある。このように下方からレーザ光を照射できる
ようにするために、研磨パッド部材およびこれを保持す
るプラテン部材に上下に貫通する測定用貫通孔を形成
し、この測定用貫通孔を通してレーザ光の照射および反
射レーザ光の検出を行うようにすることが考えられてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、半導体ウエハの表面研磨を行うときには、研磨
パッド部材の研磨面上に研磨剤（スラリー）を供給しな
がら半導体ウエハを上方から圧接し、パッドとウエハを
同一方向または逆方向に回転させてウエハを研磨するよ
うになっているため、測定用貫通孔を通って液体状の研
磨剤（スラリー）が流出してくるという問題がある。こ
のような研磨剤（スラリー）の流出を防止するために、
測定用貫通孔内にガラス板のようなレーザ光を透過させ
る部材を嵌入配設することが考えられるが、このように
して測定用貫通孔を塞いだ場合、ガラス板より上面側に
おける測定用貫通孔内に研磨剤（スラリー）が溜まると
いう問題がある。特に、研磨剤（スラリー）は白濁した
レーザ光を通し難い液体であるため、このように研磨剤
（スラリー）が測定用貫通孔内に溜まるとレーザ光によ
る終了点検出が難しくなるという問題がある。

【０００６】本発明は以上のような問題に鑑みたもの
で、光学的な研磨終了点検出を、スラリー流出の問題を
生じることなく、確実且つ容易に行うことができるよう
な構成の研磨装置を提供することを目的とする。本発明
はさらに、このような研磨装置を用いた半導体デバイス
の製造方法およびこの方法により製造される半導体デバ
イスを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る研磨装置は、被研磨面を上方に向けた
状態で研磨対象物を保持する対象物保持装置と、被研磨
面を研磨する研磨面を有した研磨パッド部材と、対象物
保持装置の上方に配設されて研磨面を下方に向けた状態
で研磨パッド部材を保持するパッド保持装置とを備え、
研磨パッド部材の研磨面を上方から被研磨面に当接させ
ながら相対移動させて被研磨面の研磨を行うように構成
される。そして、パッド保持装置に、研磨パッド部材に
形成した開口部を通して、上方から研磨対象物の被研磨
面の状態を光学的に測定する光学測定装置が設けられて
いる。

【０００８】このような構成の研磨装置では、研磨対象
物（例えば、半導体ウエハ）はそのの被研磨面を上方に
向けた状態で対象物保持装置により保持されるため、光
学測定装置をその上方に位置するパッド保持装置内に配
設して上方から被研磨面に側抵抗を照射するように構成
される。このため、研磨パッド部材等に測定用貫通孔を
形成してもここから研磨剤（スラリー）が流れ出るよう
なおそれがない。

【０００９】この研磨装置において、パッド保持装置
を、研磨面を下方に向けて研磨パッド部材を保持するプ
ラテン部材と、このプラテン部材を回転させる回転駆動
機構とを有して構成し、上記開口部が、研磨パッド部材
を保持した状態でプラテン部材および研磨パッド部材を
上下に貫通して形成された貫通開口から形成することが
できる。このようにすれば、貫通開口を通して光学測定
装置からのレーザ光等を研磨対象物の被研磨面に上方か
ら照射するとともにその反射光を検出して、研磨終了点
の検出を確実且つ簡単に行うことができる。この場合、
貫通開口は、研磨パッド面より上側に延びて形成される
ため、研磨パッド面に供給される液体状のスラリーがこ
の貫通開口を介して流出するおそれはない。

【００１０】なお、この貫通開口は、プラテン部材およ
び研磨パッド部材に複数形成された貫通孔から構成する
ことができ、また、プラテン部材および研磨パッド部材
に形成された貫通溝から構成しても良い。

【００１１】また、上記パッド保持装置を、研磨面を下
方に向けて研磨パッド部材を保持するプラテン部材と、
プラテン部材を回転させる回転駆動機構とを有して構成
し、プラテン部材を光学測定装置からの測定光を透過さ
せるほぼ透明な材料から構成し、光学測定装置はプラテ
ン部材および研磨パッド部材の開口部を通して被研磨面
の測定を行うように構成しても良い。このようにすれ
ば、ほぼ透明なプラテン部材と研磨パッド部材の開口部
を通して測定光を研磨対象物の被研磨面に照射するとと
もにその反射光を検出することができ、研磨終了点検出
を確実且つ簡単に行うことができる。さらに、この構成
では、貫通孔は不要であり、研磨剤（スラリー）が流出
するという問題は生じない。

【００１２】なお、このようにほぼ透明な材料からプラ
テン部材を構成する場合に、プラテン部材の下面に研磨
パッド部材の開口部に対向する凹部を形成し、光学測定
装置はプラテン部材における凹部が形成された部分およ
び研磨パッド部材の前記開口部を通して被研磨面の測定
を行うように構成しても良い。このようにすれば、光学
測定装置からの測定孔を、プラテン部材における凹部が
形成されて薄くなった部分を通して照射することにな
り、測定光の透過損失が少なくなるため、より精度の高
い研磨終了点検出が可能となる。

【００１３】さらに、このように凹部を形成する場合、
凹部内に所定圧力でほぼ透明な気体を送り込むように構
成したり、凹部内にほぼ透明で研磨パッド部材による被
研磨面の研磨に影響を及ぼさない性質の液体を送り込む
ように構成したりするのが好ましい。これにより凹部内
に液体状のスラリーが溜まることを確実に防止でき、ス
ラリーによる測定光の透過損失を抑えて精度の高い研磨
終了点検出が可能となる。

【００１４】この場合においても、上記凹部を、プラテ
ン部材および研磨パッド部材に複数形成された円筒状の
凹部から構成したり、プラテン部材および研磨パッド部
材に形成された溝状の凹部から構成したりすることかで
きる。

【００１５】本発明を構成するパッド保持装置を、研磨
面を下方に向けて研磨パッド部材を保持するプラテン部
材と、プラテン部材を回転させる回転駆動機構とを有し
て構成し、開口部を、研磨パッド部材を保持した状態で
プラテン部材および研磨パッド部材を上下に貫通して形
成された貫通開口から構成し、この貫通開口内に光学測
定装置からの測定光を透過させるほぼ透明な材料から構
成された栓部材を挿入し、光学測定装置は、栓部材を通
して被研磨面の測定を行うように構成しても良い。

【００１６】この研磨装置では、プラテン部材を透明材
料とする必要はないためプラテン部材の材料選択の自由
度が高い。また、透明な材料からなる栓部材を通して測
定光を照射するため、確実且つ簡単に被研磨面の測定を
行うことができる。さらに、貫通開口が栓部材により塞
がれるため、スラリーが貫通開口内に侵入して測定光の
透過が妨げられるという問題もない。

【００１７】このとき、栓部材を貫通開口内に上下に摺
動自在に配設し、栓部材を下方に付勢する付勢手段を設
けても良い。これにより栓部材の下端面は被研磨面に押
し付けられて栓部材の下端面と被研磨面との間のスラリ
ーを除去するため、測定光を被研磨面に効率よく照射す
ることができ、高精度での研磨終了点検出が可能とな
る。

【００１８】以上のように構成された研磨装置による研
磨対象物としては半導体ウエハがあり、本発明に係る半
導体デバイス製造方法は、以上のような構成の本発明に
係る研磨装置を用いて半導体ウエハの表面を平坦化する
工程を有する。

【００１９】また、本発明に係る半導体デバイスは、こ
のような本発明に係る半導体デバイス製造方法により製
造される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。本発明に係る研磨装
置の一例を図１に示している。この研磨装置は、回転駆
動シャフト１２により回転自在に支持されたボディ１１
内にウエハＷを真空吸着保持するチャック１３を有して
なるウエハ保持装置１０を備える。このウエハ保持装置
１０においては、チャック１３の上面に被研磨面ＷUSを
上面にしてウエハＷが吸着保持され、回転駆動シャフト
１２が回転駆動されてウエハＷが一緒に回転駆動され
る。回転駆動シャフト１２はさらに、図示しない揺動機
構により、全体が水平方向に揺動移動されるように構成
されている。

【００２１】ウエハ保持装置１０の上側にこれと対向し
てパッド保持装置２０が配設されている。このパッド保
持装置２０は、透明材料（透明ガラス、透明樹脂等）製
の円盤状プラテン２１を備え、プラテン２１の下面は平
坦面に形成されて研磨パッド２５が貼り付けられてい
る。プラテン２１の上面には円筒状回転部材３３がボル
ト止めされて取り付けられている。この円筒状回転部材
３３の外周にプーリ３４が固設されており、このプーリ
３４に架けられたベルト３５を介して円筒状回転部材３
３が回転駆動され、一緒にプラテン２１も回転駆動され
るようになっている。このため、円筒状回転部材３３
は、装置フレーム３０に固設された円筒状固定部材３１
にベアリング３２により回転自在に保持されている。

【００２２】プラテン２１の上面中央部には左右一対の
冷却水供給管３６ａ，３６ｂと、スラリー供給管３７と
が取り付けられている。これら冷却水供給管３６ａ，３
６ｂおよびスラリー供給管３７の上端にロータリージョ
イント３８が設けられており、プラテン２１と一緒に回
転するこれら供給管３６ａ，３６ｂ，３７に固定ヘッド
３９から冷却水の給排およびスラリーの供給が行われ
る。このようにして冷却水供給管３６ａから供給された
冷却水はプラテン２１内に形成された冷却水通路２２内
を流れて冷却水供給管３６ｂを通って戻されて排出され
る。一方、スラリー供給管３７を介して供給される液体
状のスラリーＳは、プラテン２１内に上下に貫通して形
成されたスラリー供給孔２３を通り、研磨パッド２５に
スラリー供給孔２３の下端に対向して形成されたスラリ
ー供給開口２６を通って研磨パッド２５とウエハＷの被
研磨面ＷUSとの間に供給される。

【００２３】ウエハＷの被研磨面ＷUSの研磨を行うとき
には、まずウエハ保持装置１０のチャック１３の上面に
被研磨面ＷUSを上面にしてウエハＷを吸着保持する。一
方、パッド保持装置２０を構成するプラテン２１を下動
させてこのプラテン２１の下面に貼付された研磨パッド
２５をウエハ保持装置１０に保持されたウエハＷの被研
磨面ＷUSに当接させる。そして、冷却水供給管３６ａ，
３６ｂから冷却水通路２２内に冷却水を流し、スラリー
供給管３７からスラリー供給孔２３およびスラリー供給
開口２６を通って研磨パッド２５とウエハＷの被研磨面
ＷUSとの間にスラリーの供給を開始する。

【００２４】この状態で、ウエハ保持装置１０の回転駆
動シャフト１２を回転駆動してウエハＷを回転させると
ともに水平方向に揺動移動させ、同時にプラテン２１を
ウエハＷと同方向もしくは反対方向に回転させる。これ
により、スラリーの研磨作用を受けてウエハＷの被研磨
面ＷUSが研磨される。

【００２５】このようなウエハＷの研磨を行うときに、
研磨終了点を検出するための光学測定装置４０が、フレ
ーム３０にブラケット４１を介して取り付けられてい
る。この光学測定装置４０はウエハ表面に測定光を照射
し、その反射光の干渉等に基づいて研磨終了点を検出す
るもので、従来から一般的に知られているものであるた
め、その詳細説明は省略する。このように光学測定装置
４０から照射される光（レーザ光等）およびその反射光
を図１において破線で例示的に示しており、光学測定装
置４０から複数の測定光がプラテン２１を透過してウエ
ハＷの被研磨面ＷUSに照射され、その反射光がプラテン
２１を透過して光学測定装置４０により受光されるよう
に構成されている。

【００２６】このような光学測定装置４０による測定構
成部分を拡大して図２に示している。なお、この図では
一方の測定光を例示的に示している。この図から良く分
かるように、プラテン２１の下面に貼付された研磨パッ
ド２５には光学測定装置４０からの測定光が照射される
部分に測定用開口２７が形成されている。このため、光
学測定装置４０から照射される測定光は図において破線
で示すように、透明なプラテン２１を透過するとともに
測定用開口２７を通ってウエハＷの被研磨面ＷUSに照射
される。なお、研磨パッド２５とウエハＷの被研磨面Ｗ
USとの間にはスラリーＳが供給されて薄い層を形成して
いるが、その層は極く薄い層であり、測定光の透過にほ
とんど影響することがない。このようにして被研磨面Ｗ
USに照射されてここから反射した測定光は上記と逆に測
定用開口２７およびプラテン２１内を通って光学測定装
置４０に受光されて、研磨終了点検出が行われる。この
例ではプラテン２１全体を透明なガラス、樹脂等で作製
しているが、測定光を透過させる部分のみ透明に構成し
ても良い。

【００２７】以上のようにして光学測定装置４０による
研磨終了点検出が光学的に行われるのであるが、本発明
に係る研磨装置における光学的に研磨終了点検出を行う
ための構成は上記のものに限られず、以下に示す種々の
構成がある。なお、以下の説明において、図１および図
２に示したものと同一機能部品もしくは部分について
は、説明の容易化のため同一番号を付して説明する。

【００２８】まず、第２の実施形態として図３に示す構
成がある。この構成では、プラテン２１に上下に貫通す
る測定用貫通孔５１を形成するとともにこの貫通孔５１
に対向して研磨パッド２５に測定用開口２７を形成して
おり、この貫通孔５１および測定用開口２７により光学
測定装置４０からの測定光が照射される経路を形成して
いる。この構成では、プラテン２１を透明材料から作る
必要はなく、材料選択の自由度が大きい。また、図１の
ように透明材料中を透過させる場合より測定光の光透過
損失が小さく、より高精度な測定が可能である。なお、
測定用貫通孔５１内にスラリーＳが入り込むが、貫通孔
５１が上方に開口しているため、従来の研磨装置におけ
るように貫通孔からスラリーが流出するおそれはない。

【００２９】第３の実施形態を図４に示している。ここ
で用いられるプラテン２１は透明なガラス、樹脂等から
作られており、光学測定装置４０からの測定光が照射さ
れる部分に下方に開口した円筒状の測定用凹部５２が形
成されており、その上部に蓋部５３が残されている。研
磨パッド２５には測定用凹部５２に対向して測定用開口
２７が形成されている。この構成の場合には、光学測定
装置４０からの測定光は蓋部５３を透過する必要がある
ため、この部分での光透過損失が若干発生するが、図１
の場合より透過損失は小さく、高精度な測定が可能であ
る。さらに、図３のように貫通孔５１を形成した場合に
は、スラリーＳが飛散して上方に飛沫状のスラリーが出
てくるおそれがあるが、蓋部５３を設けて測定用凹部５
２を覆っているため、このように飛沫状のスラリーＳが
飛び出すおそれは全くない。なお、このプラテン２１に
おいては、全体を透明材料から作っても良いが、蓋部５
３のみ透明に構成しても良い。

【００３０】第４の実施形態を図５に示すが、ここでは
図４に示した実施形態に係るプラテン２１に測定用凹部
５２内に繋がる分岐流路５４が形成されており、この分
岐流路５４に外部配管５５が繋がっている。外部配管５
５には窒素ガスや、クリーンエア等が供給され、測定用
凹部５２内がこの気体により加圧される。これにより、
測定用凹部５２内にスラリーＳが進入することを抑制
し、測定用凹部５２を通る測定光がスラリーＳにより邪
魔されることを少なくして測定精度を向上させることが
できる。

【００３１】なお、このように測定用凹部５２内に供給
される気体としては、窒素ガス、クリーンエアに限られ
ず、スラリーＳに対して不活性で、測定光の透過損失を
発生させることのない気体を用いることができる。さら
に、外部配管５５から純水のようなスラリーＳの研磨性
能に影響せず、且つ測定光の透過損失を発生させない液
体を供給してもよい。

【００３２】第５の実施形態を図６に示しており、ここ
ではプラテン２１に上下に貫通する貫通孔５１が形成さ
れており、この貫通孔５１に透明材料製の栓部材６０が
上下に摺動自在に挿入されている。なお、研磨パッド２
５には貫通孔５１に対向して測定用開口２７が形成され
ている。この構成では、栓部材６０が自重により下方に
押され、その下端面６１はウエハＷの被研磨面ＷUSとほ
ぼ接触する。このため、栓部材６０の下端面６１と被研
磨面ＷUSとの間のスラリーＳの層の厚さが非常に薄くな
り、光学測定装置４０から照射されて透明な栓部材６０
内を透過した測定光はスラリーＳによる光透過損失をほ
とんど発生することなく被研磨面ＷUSに照射される。

【００３３】この構成では、貫通孔５１が栓部材６０に
より塞がれているため、スラリーＳが貫通孔５１内に進
入することもない。また、測定光は栓部材６０を透過す
る構成であり、プラテン２１は透明性が要求されず、そ
の材料選択の自由度が高い。但し、栓部材６０の下端面
６１はウエハＷの被研磨面ＷUSと接触するため、栓部材
６０はウエハＷの被研磨面ＷUSに形成された膜に悪影響
を及ぼすことのない材料から作る必要がある。なお、研
磨を行うことによって栓部材６０の下端面も研磨されて
その長さが短くなる。しかしながら、栓部材６０の上下
ストロークＳＰが十分に大きく設定されているので、栓
部材６０の下端面６１はウエハＷの被研磨面ＷUSに常に
接触する。また、長時間研磨に用いて栓部材６０が消耗
したときには、新しい栓部材６０に容易に交換可能であ
る。

【００３４】なお、図７に示すように、プラテン２１の
上面に配設したブラケット６３により支持された圧縮バ
ネ６４により栓部材６０を下方に付勢するように構成し
ても良い。このようにすれば、栓部材６０の下端面６１
を常にウエハＷの被研磨面ＷUSに当接させて、スラリー
Ｓによる測定光の透過損失を最小に押さえることができ
る。

【００３５】ところで、以上説明した研磨装置におい
て、プラテン２１に形成される貫通孔５１もしくは円筒
状の測定用凹部５２は、図８に示すように複数箇所に形
成される。これにより、ウエハＷの研磨中において光学
測定装置４０により複数位置での測定が行われ、正確な
研磨終了点検出がなされる。なお、図９に示すように、
二カ所に貫通孔５１もしくは円筒状の測定用凹部５２を
形成しても良い。

【００３６】さらに、図１０および図１１に示すよう
に、貫通孔５１に代えて溝状の貫通開口（貫通溝）５
１′を形成したり、円筒状の測定用凹部５２に代えて溝
状の測定用凹部５２′を形成しても良い。

【００３７】次に、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施例について説明する。図１２は半導体デバイ
スの製造プロセスを示すフローチャートである。半導体
製造プロセスをスタートすると、まずステップＳ２００
で次に挙げるステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切
な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。

【００３８】ここで、ステップＳ２０１はウェハの表面
を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶ
Ｄ等によりウェハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するＣ
ＶＤ工程である。ステップＳ２０３はウェハに電極を蒸
着等により形成する電極形成工程である。ステップＳ２
０４はウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程で
ある。

【００３９】ＣＶＤ工程(Ｓ２０２)もしくは電極形成工
程(Ｓ２０３)の後で、ステップＳ２０５に進む。ステッ
プＳ２０５はＣＭＰ工程である。ＣＭＰ工程では本発明
による研磨装置により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デ
バイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨等や、シン
グルダマシン（single damascene）、デュアルダマシン
等のプロセス工程が行われる。

【００４０】ＣＭＰ工程(Ｓ２０５)もしくは酸化工程
(Ｓ２０１)の後でステップＳ２０６に進む。ステップＳ
２０６はフォトリソグラフィ工程である。この工程では
ウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によ
るウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したウェハ
の現像が行われる。さらに、次のステップＳ２０７は現
像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、
その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要
となったレジストを取り除くエッチング工程である。

【００４１】次に、ステップＳ２０８で必要な全工程が
完了したかを判断し、完了していなければステップＳ２
００に戻り、先のステップを繰り返してウェハ上に回路
パターンが形成される。ステップＳ２０８で全工程が完
了したと判断されればエンドとなる。

【００４２】本発明による半導体デバイス製造方法で
は、ＣＭＰ工程において本発明にかかる研磨装置を用い
ているため、ＣＭＰ工程のスループットが向上する。こ
れにより、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コ
ストで半導体デバイスを製造することができるという効
果がある。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外
の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に本発明に
よる研磨装置を用いても良い。また、本発明による半導
体デバイス製造方法により製造された半導体デバイス
は、高スループットで製造されるので低コストの半導体
デバイスとなる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る研磨
装置は、研磨パッド部材の研磨面を上方から被研磨面に
当接させながら相対移動させて被研磨面の研磨を行うよ
うに構成され、パッド保持装置に、研磨パッド部材に形
成した開口部を通して、上方から研磨対象物の被研磨面
の状態を光学的に測定する光学測定装置が設けられてい
る。このような構成の研磨装置では、研磨対象物（例え
ば、半導体ウエハ）はその被研磨面を上方に向けた状態
で対象物保持装置により保持されるため、光学測定装置
をその上方に位置するパッド保持装置内に配設して上方
から被研磨面に測定光を照射するように構成される。こ
のため、研磨パッド部材等に測定用貫通孔を形成しても
ここから研磨剤（スラリー）が流れ出るようなおそれが
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る研磨装置の第１実施形態に係る構
成を示す概略断面図である。

【図２】上記研磨装置における光学測定装置による測定
構成部分を拡大して示す断面図である。

【図３】第２実施形態に係る研磨装置における光学測定
装置による測定構成部分を拡大して示す断面図である。

【図４】第３実施形態に係る研磨装置における光学測定
装置による測定構成部分を拡大して示す断面図である。

【図５】第４実施形態に係る研磨装置における光学測定
装置による測定構成部分を拡大して示す断面図である。

【図６】第５実施形態に係る研磨装置における光学測定
装置による測定構成部分を拡大して示す断面図である。

【図７】上記第５実施形態に係る研磨装置における光学
測定装置による測定構成部分の変形例を拡大して示す断
面図である。

【図８】本発明に係る研磨装置においてプラテンに形成
される測定用貫通孔もしくは測定用凹部の形状を示す底
面図である。

【図９】本発明に係る研磨装置においてプラテンに形成
される測定用貫通孔もしくは測定用凹部の形状の異なる
例を示す底面図である。

【図１０】本発明に係る研磨装置においてプラテンに形
成される測定用貫通孔もしくは測定用凹部の形状の異な
る例を示す底面図である。

【図１１】本発明に係る研磨装置においてプラテンに形
成される測定用貫通孔もしくは測定用凹部の形状の異な
る例を示す底面図である。

【図１２】本発明に係る半導体デバイスの製造プロセス
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ ウエハ保持装置 １３ チャック ２０ パッド保持装置 ２１ プラテン ２５ 研磨パッド ４０ 光学測定装置 ５１ 測定用貫通孔 ５２ 測定用凹部 ５３ 蓋部 ６０ 栓部材 Ｓ スラリー Ｗ ウエハ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被研磨面を上方に向けた状態で研磨対象
   物を保持する対象物保持装置と、前記被研磨面を研磨す
   る研磨面を有した研磨パッド部材と、前記対象物保持装
   置の上方に配設されて前記研磨面を下方に向けた状態で
   前記研磨パッド部材を保持するパッド保持装置とを備
   え、前記研磨パッド部材の前記研磨面を上方から前記被
   研磨面に当接させながら相対移動させて前記被研磨面の
   研磨を行うように構成される研磨装置において、 前記パッド保持装置に、前記研磨パッド部材に形成した
   開口部を通して、上方から前記研磨対象物の被研磨面の
   状態を光学的に測定する光学測定装置が設けられている
   ことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 前記パッド保持装置が、前記研磨面を下
   方に向けて前記研磨パッド部材を保持するプラテン部材
   と、前記プラテン部材を回転させる回転駆動機構とを有
   し、 前記開口部が、前記研磨パッド部材を保持した状態で前
   記プラテン部材および前記研磨パッド部材を上下に貫通
   して形成された貫通開口からなることを特徴とする請求
   項１に記載の研磨装置。
3. 【請求項３】 前記貫通開口が、前記プラテン部材およ
   び前記研磨パッド部材に複数形成された貫通孔からなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
4. 【請求項４】 前記貫通開口が、前記プラテン部材およ
   び前記研磨パッド部材に形成された貫通溝からなること
   を特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
5. 【請求項５】 前記パッド保持装置が、前記研磨面を下
   方に向けて前記研磨パッド部材を保持するプラテン部材
   と、前記プラテン部材を回転させる回転駆動機構とを有
   し、 前記プラテン部材が前記光学測定装置からの測定光を透
   過させるほぼ透明な材料から構成され、前記光学測定装
   置は前記プラテン部材および前記研磨パッド部材の前記
   開口部を通して前記被研磨面の測定を行うことを特徴と
   する請求項１に記載の研磨装置。
6. 【請求項６】 前記プラテン部材の下面に前記研磨パッ
   ド部材の前記開口部に対向する凹部が形成され、前記光
   学測定装置は前記プラテン部材における前記凹部が形成
   された部分および前記研磨パッド部材の前記開口部を通
   して前記被研磨面の測定を行うことを特徴とする請求項
   ５に記載の研磨装置。
7. 【請求項７】 前記凹部内に所定圧力でほぼ透明な気体
   を送り込むように構成されたことを特徴とする請求項６
   に記載の研磨装置。
8. 【請求項８】 前記凹部内にほぼ透明で前記研磨パッド
   部材による前記被研磨面の研磨に影響を及ぼさない性質
   の液体を送り込むように構成されたことを特徴とする請
   求項６に記載の研磨装置。
9. 【請求項９】 前記凹部が、前記プラテン部材および前
   記研磨パッド部材に複数形成された円筒状の凹部からな
   ることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の研
   磨装置。
10. 【請求項１０】 前記凹部が、前記プラテン部材および
    前記研磨パッド部材に形成された溝状の凹部からなるこ
    とを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の研磨装
    置。
11. 【請求項１１】 前記パッド保持装置が、前記研磨面を
    下方に向けて前記研磨パッド部材を保持するプラテン部
    材と、前記プラテン部材を回転させる回転駆動機構とを
    有し、 前記開口部が、前記研磨パッド部材を保持した状態で前
    記プラテン部材および前記研磨パッド部材を上下に貫通
    して形成された貫通開口からなり、 前記貫通開口内に、前記光学測定装置からの測定光を透
    過させるほぼ透明な材料から構成された栓部材が挿入さ
    れており、 前記光学測定装置は、前記栓部材を通して前記被研磨面
    の測定を行うことを特徴とする請求項１に記載の研磨装
    置。
12. 【請求項１２】 前記栓部材が前記貫通開口内に上下に
    摺動自在に配設され、前記栓部材を下方に付勢する付勢
    手段が設けられていることを特徴とする請求項１１に記
    載の研磨装置。
13. 【請求項１３】 前記研磨対象物は半導体ウェハであ
    り、 請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の研磨装
    置を用いて前記半導体ウェハの表面を平坦化する工程を
    有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の半導体デバイス製
    造方法により製造されたことを特徴とする半導体デバイ
    ス。