JP3367496B2 - 研磨体、平坦化装置、半導体デバイス製造方法、および半導体デバイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばULSI等の半
導体デバイスを製造する方法において、半導体デバイス
の平坦化研磨に用いるのに好適な研磨体、平坦化装置、
半導体デバイス製造方法、および半導体デバイスに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化、微細化に伴
って、半導体製造プロセスの工程は、増加し複雑になっ
てきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は、必
ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの
表面に於ける段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵
抗の増大等を招き、断線や電気容量の低下をもたらす。
また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつなが
る。

【０００３】一方、半導体集積回路の高集積化、微細化
に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置
の光源波長は、短くなり、半導体露光装置の投影レンズ
の開口数、いわゆるNAは、大きくなってきている。これ
により、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実
質的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなることに
対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面
の平坦化が要求されている。

【０００４】具体的に示すと、半導体プロセスにおいて
は図１１（ａ）、（ｂ）に示すような平坦化技術が必須
になってきている。シリコンウエハ121上に半導体デバ
イス124、ＳｉＯ₂からなる層間絶縁膜122、Ａｌからな
る金属膜123が形成されている。図１１（ａ）は半導体
デバイスの表面の層間絶縁膜122を平坦化する例であ
る。図１１（ｂ）は半導体デバイスの表面の金属膜123
を研磨し、いわゆるダマシン（damascene）を形成する
例である。このような半導体デバイス表面を平坦化する
方法としては、化学的機械的研磨（Chemical Mechanica
l Polishing又はChemical Mechanical Planarization、
以下ではCMPと称す）技術が広く行われている。現在、C
MP技術はシリコンウエハの全面を平坦化できる唯一の方
法である。

【０００５】CMPはシリコンウエハの鏡面研磨法を基に
発展している。図１２は、CMPに用いる従来の平坦化装
置の概略構成図である。平坦化装置は研磨部材131、研
磨対象物保持部（以下、研磨ヘッドと称す）132、およ
び研磨剤供給部134から構成されている。そして、研磨
ヘッド132には、研磨対象物であるシリコンウエハ133が
取り付けられ、研磨剤供給部134は、研磨剤（スラリ
ー）135を供給する。研磨部材131は、定盤136の上に研
磨体137を貼り付けたものである。

【０００６】シリコンウエハ133は研磨ヘッド132により
保持され、回転させながら揺動して、研磨部材131の研
磨体137に所定の圧力で押し付けられる。研磨部材131も
回転させ、シリコンウエハ133との間で相対運動を行わ
せる。この状態で、研磨剤135が研磨剤供給部134から研
磨体137上に供給され、研磨剤135は研磨体137上で拡散
し、研磨部材131とシリコンウエハ133の相対運動に伴っ
て研磨体137とシリコンウエハ133との間に入り込み、シ
リコンウエハ133の研磨面を研磨する。即ち、研磨部材1
31とシリコンウエハ133の相対運動による機械的研磨
と、研磨剤135の化学的作用が相乗的に作用して良好な
研磨が行われる。

【０００７】シリコンウエハの研磨量と上述した研磨条
件の関係は、（式１）に示されるPreston式と呼ばれる
経験式により与えられる。

【０００８】 R＝k×P×V （式１） ここで、Rはシリコンウエハの研磨量、Pはシリコンウエ
ハを研磨体に押し付ける単位面積当たりの圧力、Vは研
磨部材とシリコンウエハの相対運動による相対線速度、
kは比例定数である。

【０００９】ところで、CMPにおいては、研磨体の温度
分布や、研磨剤の供給状態の場所的な違いにより、研磨
速度にバラツキが生じる。また、研磨体の表面状態の変
化により、処理枚数による研磨速度の低下や、研磨体の
個体差による研磨速度の違い等があるので、所定研磨量
を時間管理で行う終点判定は、困難である。

【００１０】このため、時間管理による終点判定に代わ
り、モータートルク、振動等をその場計測（in-situ計
測）しながら、終点を判定する方法が提案されている。
これらの方法は、研磨の対象となる材料が変化するCMP
（例えば、配線材料のCMP、ストッパー層のあるCMP）で
は、ある程度有効である。しかし、複雑なパターンを有
するシリコンウエハの場合には、研磨対象の材料の変化
が小さいため、終点を判定することが困難な場合があ
る。また、層間絶縁膜のCMPの場合、配線間容量を制御
する必要があるため、研磨終点ではなく、残り膜厚の管
理が要求されている。モータートルク、振動等をその場
計測（in-situ計測）し、終点を判定する方法で膜厚を
測定することは困難である。

【００１１】上記の問題を解決するため、最近では光学
測定、特に反射分光測定によるin-situ終点検出やin-si
tu膜厚測定が有効とされている。in-situ計測の構成
は、図１２に示すように、定盤136および研磨体137に測
定用の開口部138を設け、開口部138を介し研磨状態を測
定する装置139により研磨対象物表面を観察する方法が
一般的である。図１２には図示されていないが、一般に
開口部を塞ぐために透明な窓が研磨体137等に設置され
ている。窓を設けることにより、研磨状態を測定する装
置139からの測定光は、窓を通過するが、研磨剤135が開
口部138から研磨状態を測定する装置139へ漏れることを
防ぐことができる。

【００１２】研磨時には研磨体上に研磨剤を吐出するた
め、観察は研磨剤をも介した形態となる。散乱体である
研磨剤は測定光を減衰させので、高精度の測定を行う際
には測定光路に介在する研磨剤は少ない方が良い。即
ち、研磨体の表面と窓の研磨対象物側の表面に段差があ
ると、窓部に研磨剤が溜まり、測定光を減衰させるの
で、段差はない方がよい。

【００１３】研磨体としては、これまで発泡ポリウレタ
ンからなる、いわゆる研磨パッドが用いられてきた。し
かしながら、発泡ポリウレタンの研磨パッドは、研磨剤
が目詰まりを起こし、研磨特性が不安定になる。このた
め、発泡ポリウレタンの研磨パッドでは、安定した研磨
を行うためにはダイヤモンド砥石により発泡ポリウレタ
ンの研磨パッドの表面のドレッシングを行うのが一般的
である。ドレッシングは目詰まりした研磨剤を排除する
と同時に、発泡ポリウレタンの研磨パッドの表面を削り
落とし、フレッシュな研磨パッドの面を作り出す処理で
ある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドレッ
シング時に研磨体（研磨パッド）の削り落としと同時
に、窓が傷つき光学的に不透明となるためin-situ計測
ができなくなるという問題がある。

【００１５】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、CMPプロセスにおいてin-situで研磨終点の検
出、膜厚測定を行う場合において、ドレッシング可能な
窓を有する研磨体および平坦化装置を得ることを目的と
している。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、in-situ計測の場合、研磨剤による光の散乱、即
ち窓とシリコンウエハの間隔がある程度許容できるこ
と、許容される間隔で研磨体のドレッシングを行って
も、窓に傷が発生しないことを見出し本発明をなすに至
った。

【００１７】即ち、上記課題を解決するため、本発明に
係る研磨体は、定盤上に設置されている研磨体と研磨対
象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と
前記研磨対象物との間に荷重を加え、且つ、相対移動さ
せることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装置
に用いる研磨体において、１以上の開口部と、該開口部
に設置されている窓とを有し、前記研磨体の表面に対し
て前記窓の前記研磨対象物側の表面が凹んでいて、該凹
み量が段階的もしくは連続的に変化している（請求項
１）。

【００１８】前記研磨体によれば、窓を介して研磨対象
物の研磨面を光学的に観察することにより研磨状態を測
定する装置により研磨対象物の研磨状態を観察する際
に、表面に傷が付いていない窓もしくは窓のうちの傷が
付いていない部分を用いる。そして、ドレッシングもし
くは研磨によりその窓もしくは窓のその部分に傷が付い
たときに、研磨状態を測定する装置による研磨対象物の
研磨状態の観察を初期状態での凹み量が異なり傷が付い
ていない窓もしくは窓の部分に切り替えることにより、
研磨状態のin-situ計測を行うことができ、研磨体もし
くは窓の交換頻度を低減させることができる。これによ
り、研磨に要する費用を低減させることができる。

【００１９】また、前記凹み量が前記開口部毎に異なる
ことにより前記凹み量が段階的に変化していることが好
ましい（請求項２）。これにより、研磨状態を測定する
装置により研磨対象物の研磨状態を観察する際に、開口
部のうち表面に傷が付いていない窓を用い、ドレッシン
グもしくは研磨によりその窓に傷が付いたときに、研磨
状態を測定する装置による研磨対象物の研磨状態の観察
を初期状態での凹み量が異なり傷が付いていない開口部
の窓に切り替えることにより、研磨状態のin-situ計測
を行うことができる。

【００２０】また、前記凹み量が同一の開口部内の２以
上の部分で異なることにより前記凹み量が段階的に変化
していることが好ましい（請求項３）。これにより、研
磨状態を測定する装置により研磨対象物の研磨状態を観
察する際に、窓のうちの傷が付いていない部分を用い、
ドレッシングもしくは研磨により窓のその部分に傷が付
いたときに、研磨状態を測定する装置による研磨対象物
の研磨状態の観察を初期状態での凹み量が異なり傷が付
いていない窓の部分に切り替えることにより、研磨状態
のin-situ計測を行うことができる。

【００２１】また、前記窓が平行平板状の透明板であ
り、前記窓は前記研磨体の表面に対して斜めに設置され
ていることにより前記凹み量が連続的に変化しているこ
とが好ましい（請求項４）。これにより、研磨状態を測
定する装置により研磨対象物の研磨状態を観察する際
に、窓のうちの傷が付いていない部分を用い、ドレッシ
ングもしくは研磨により窓のその部分に傷が付いたとき
に、研磨状態を測定する装置による研磨対象物の研磨状
態の観察を初期状態での凹み量が異なり傷が付いていな
い窓の部分に切り替えることにより、研磨状態のin-sit
u計測を行うことができる。

【００２２】 また、前記凹み量のうちの最小の凹み量
dminは、0μm＜dmin≦400μmであることが好ましい（請
求項６）。これにより、窓と研磨対象物が接触すること
がなくなるため、窓が傷つくことがなくなる。また、前
記凹み量のうちの最大の凹み量dmaxは、0μm＜dmax≦研
磨体の厚さの90％の長さ、であり、且つ、前記窓のうち
の最小の厚さtminは、tmin≧研磨体の厚さの10％の長
さ、であることが好ましい（請求項８）。これにより、
窓と研磨対象物が接触することがなくなるため、研磨対
象物が傷つくことや窓が傷つくことがなくなる。さら
に、窓の厚さが薄すぎないため、窓が変形することがな
くなり、窓の変形による研磨終点の検出の不安定さや膜
厚の測定の不安定さが生じなくなる。

【００２３】 さらに、上記課題を解決するため、本発
明に係る別な態様の研磨体は、定盤上に設置されている
研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在させた状態
で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加え、
且つ、相対移動させることにより、前記研磨対象物を研
磨する平坦化装置に用いる研磨体において、開口部と、
該開口部に設置されている窓とを有し、前記研磨体の表
面に対して前記窓の前記研磨対象物側の表面が凹んでい
て、前記窓が２枚以上の透明材料を積層してなる平行平
板上の透明板であり、前記透明材料の間が剥離可能な程
度の接着力で積層されている（請求項５）。前記研磨体
によれば、研磨対象物の研磨状態を観察する際に、表面
に傷が付いていない窓を用い、ドレッシングもしくは研
磨によりその窓に傷が付いたときに、窓の最上面の透明
材料を剥離することにより、傷が付いていない窓に切り
替えることが可能となり、研磨状態のin-situ計測を行
うことができる。

【００２４】 また、前記凹みの凹み量d0は、0μm＜d0
≦400μmであることが好ましい（請求項７）。これによ
り、窓と研磨対象物が接触することがなくなるため、窓
が傷つくことがなくなる。また、前記凹みの凹み量d0
は、0μm＜d0≦研磨体の厚さの90％の長さ、であり、且
つ、前記窓の厚さt0は、t0≧研磨体の厚さの10％の長
さ、であることが好ましい（請求項９）。これにより、
窓と研磨対象物が接触することがなくなるため、研磨対
象物が傷つくことや窓が傷つくことがなくなる。さら
に、窓の厚さが薄すぎないため、窓が変形することがな
くなり、窓の変形による研磨終点の検出の不安定さや膜
厚の測定の不安定さが生じなくなる。

【００２５】 また、前記窓のうちの少なくとも一部分
の透過率は、22％以上であることが好ましい（請求項１
０）。これにより、窓を通過する研磨状態を測定するた
めの光の強度の減衰が少なくなるので、研磨終点の検出
精度や膜厚の測定精度が低下しなくなる。

【００２６】 また、前記窓の前記研磨対象物の反対側
の面に反射防止膜が形成されていることが好ましい（請
求項１１）。これにより、窓を通過する研磨状態を測定
するための光の窓の表面での反射量が少なくなり、研磨
状態を測定するための光の強度の減衰が少なくなるの
で、研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度が低下しなく
なる。

【００２７】 さらに、上記課題を解決するため、本発
明に係る第１の態様の平坦化装置は、定盤上に設置され
ている研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在させた
状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加
え、且つ、相対移動させることにより、前記研磨対象物
を研磨する平坦化装置において、前記定盤に形成された
１以上の開口部と、前記研磨体に形成された１以上の開
口部と、前記研磨体に設置されている、もしくは前記研
磨体に形成された該開口部の少なくとも一部分を塞ぐよ
うに前記定盤に設置されている窓と、該窓を介して前記
研磨対象物の研磨面を光学的に観察して研磨状態を測定
する装置とを有し、前記研磨体に形成された前記開口部
と前記定盤に形成された前記開口部とは、重なってい
て、前記研磨体の表面に対して前記窓の前記研磨対象物
側の表面が凹んでいて、該凹み量が段階的もしくは連続
的に変化している（請求項１２）。

【００２８】前記平坦化装置によれば、窓を介して研磨
対象物の研磨面を光学的に観察することにより研磨状態
を測定する装置により、研磨対象物の研磨状態を観察す
る際に、表面に傷が付いていない窓もしくは窓のうちの
傷が付いていない部分を用い、ドレッシングもしくは研
磨によりその窓もしくは窓のその部分に傷が付いたとき
に、研磨状態を測定する装置による研磨対象物の研磨状
態の観察を初期状態での凹み量が異なり傷が付いていな
い窓もしくは窓の部分に切り替えることにより、研磨状
態のin-situ計測を行うことができ、研磨体もしくは窓
の交換頻度を低減させることができる。これにより、研
磨に要する費用を低減させることができる。

【００２９】 また、前記凹み量が前記研磨体に形成さ
れた前記開口部毎に異なることにより前記凹み量が段階
的に変化していることが好ましい（請求項１３）。これ
により、研磨状態を測定する装置により研磨対象物の研
磨状態を観察する際に、開口部のうち表面に傷が付いて
いない窓を用い、ドレッシングもしくは研磨によりその
窓に傷が付いたときに、研磨状態を測定する装置による
研磨対象物の研磨状態の観察を初期状態での凹み量が異
なり傷が付いていない開口部の窓に切り替えることによ
り、研磨状態のin-situ計測を行うことができる。

【００３０】 また、前記凹み量が同一の開口部内の２
以上の部分で異なることにより前記凹み量が段階的に変
化していることが好ましい（請求項１４）。これによ
り、研磨状態を測定する装置により研磨対象物の研磨状
態を観察する際に、窓のうちの傷が付いていない部分を
用い、ドレッシングもしくは研磨により窓のその部分に
傷が付いたときに、研磨状態を測定する装置による研磨
対象物の研磨状態の観察を初期状態での凹み量が異なり
傷が付いていない窓の部分に切り替えることにより、研
磨状態のin-situ計測を行うことができる。

【００３１】 また、前記窓が平行平板状の透明板であ
り、前記窓は前記研磨体の表面に対して斜めに設置され
ていることにより前記凹み量が連続的に変化しているこ
とが好ましい（請求項１５）。これにより、研磨状態を
測定する装置により研磨対象物の研磨状態を観察する際
に、窓のうちの傷が付いていない部分を用い、ドレッシ
ングもしくは研磨により窓のその部分に傷が付いたとき
に、研磨状態を測定する装置による研磨対象物の研磨状
態の観察を初期状態での凹み量が異なり傷が付いていな
い窓の部分に切り替えることにより、研磨状態のin-sit
u計測を行うことができる。

【００３２】 また、前記窓のうちの前記研磨状態を測
定する装置からの光が通過する部分の前記凹み量dは、0
μm＜d≦400μmであることが好ましい（請求項１７）。
これにより、窓と研磨対象物が接触することがなくなる
ため、窓が傷つくことがなくなる。また、前記凹み量の
うちの最大の凹み量dmaxは、0μm＜dmax≦前記研磨体の
厚さの90％の長さ、であり、且つ、前記窓の厚さのうち
の最小の厚さtminは、tmin≧前記研磨体の厚さの10％の
長さ、であることが好ましい（請求項１９）。これによ
り、窓と研磨対象物が接触することがなくなるため、研
磨対象物が傷つくことや窓が傷つくことがなくなる。さ
らに、窓の厚さが薄すぎないため、窓が変形することが
なくなり、窓の変形による研磨終点の検出の不安定さや
膜厚の測定の不安定さが生じなくなる。

【００３３】 さらに、上記課題を解決するため、本発
明に係る第２の態様の平坦化装置は、定盤上に設置され
ている研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在させた
状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加
え、且つ、相対移動させることにより、前記研磨対象物
を研磨する平坦化装置において、前記定盤に形成された
開口部と、前記研磨体に形成された開口部と、前記研磨
体に設置されている、もしくは前記研磨体に形成された
該開口部の少なくとも一部分を塞ぐように前記定盤に設
置されている窓と、該窓を介して前記研磨対象物の研磨
面を光学的に観察して研磨状態を測定する装置とを有
し、前記研磨体に形成された前記開口部と前記定盤に形
成された前記開口部とは、重なっていて、前記研磨体の
表面に対して前記窓の前記研磨対象物側の表面が凹んで
いて、前記窓が２枚以上の透明材料を積層してなる平行
平板状の透明板であり、前記透明材料の間が剥離可能な
程度の接着力で積層されている（請求項１６）。 これに
より、研磨対象物の研磨状態を観察する際に、表面に傷
が付いていない窓を用い、ドレッシングもしくは研磨に
よりその窓に傷が付いたときに、窓の最上面の透明材料
を剥離することにより、傷が付いていない窓に切り替え
ることが可能となり、研磨状態のin-situ計測を行うこ
とができる。

【００３４】 また、前記凹みの凹み量d0は、0μm＜d0
≦400μmであることが好ましい（請求項１８）。これに
より、窓と研磨対象物が接触することがなくなるため、
窓が傷つくことがなくなる。また、前記凹みの凹み量d0
は、0μm＜d0≦研磨体の厚さの90％の長さ、であり、且
つ、前記窓の厚さt0は、t0≧研磨体の厚さの10％の長さ
であることが好ましい（請求項２０）。これにより、窓
と研磨対象物が接触することがなくなるため、研磨対象
物が傷つくことや窓が傷つくことがなくなる。さらに、
窓の厚さが薄すぎないため、窓が変形することがなくな
り、窓の変形による研磨終点の検出の不安定さや膜厚の
測定の不安定さが生じなくなる。

【００３５】 また、前記窓が、前記研磨体の研磨特性
と同等の研磨特性を有する樹脂であることが好ましい
（請求項２１）。これにより、窓と研磨対象物であるシ
リコンウエハとが接触する場合でも、窓によりシリコン
ウエハの研磨面に傷が付いたり、研磨が不均一になるこ
とがない。

【００３６】 さらに、上記課題を解決するため、本発
明に係る第３の態様の平坦化装置は、定盤上に設置され
ている研磨体と研磨対象物との間に研磨剤を介在させた
状態で、前記研磨体と前記研磨対象物との間に荷重を加
え、且つ、相対移動させることにより、前記研磨対象物
を研磨する平坦化装置において、前記定盤に形成された
１以上の開口部と、前記研磨体に形成された１以上の開
口部と、前記研磨体に形成された該開口部の少なくとも
一部分を塞ぐように設置されている窓と、該窓を介して
前記研磨対象物の研磨面を光学的に観察して研磨状態を
測定する装置と、前記窓の前記研磨対象物側の表面の位
置を移動させる移動装置とを有し、前記研磨体に形成さ
れた前記開口部と前記定盤に形成された前記開口部と
は、重なっていて、前記窓は前記移動装置を介して前記
定盤に設置されている（請求項２２）。

【００３７】前記平坦化装置によれば、窓を介して研磨
対象物の研磨面を光学的に観察することにより研磨状態
を測定する装置により研磨対象物の研磨状態を観察する
際に、窓の研磨対象物側の表面と研磨対象物の研磨面と
の間隔を制御することにより、ドレッシングもしくは研
磨により窓の研磨対象物側の表面に傷が付かず、研磨状
態のin-situ計測を行うことができ、研磨体もしくは窓
の交換頻度を低減させることができる。これにより、研
磨に要する費用を低減させることができる。

【００３８】 また、前記窓の前記研磨対象物側の表面
と前記研磨対象物の研磨面との間隔を検知する装置、前
記研磨体の磨耗状態を検知する装置、もしくは前記両方
を検知する装置をさらに有することが好ましい（請求項
２３）。これにより、窓の研磨対象物側の表面と研磨対
象物の研磨面との間隔を検知することができる。

【００３９】 また、前記窓の前記研磨対象物側の表面
と前記研磨対象物の研磨面との間隔を制御する制御装置
をさらに有することが好ましい（請求項２４）。これに
より、制御装置により窓の研磨対象物側の表面と研磨対
象物の研磨面との間隔を制御することができる。

【００４０】 また、前記制御装置は、研磨条件、研磨
時間、ドレッシング条件およびドレッシング時間から前
記研磨体の磨耗量を予測して、前記窓の前記研磨対象物
側の表面と前記研磨対象物の研磨面との間隔を制御する
ことが好ましい（請求項２５）。これにより、研磨およ
びドレッシングにより窓に傷が付くことがない。

【００４１】 また、前記制御装置は、前記窓の前記研
磨対象物側の表面と前記研磨対象物の研磨面との間隔が
一定になるように前記移動装置を制御することが好まし
い（請求項２６）。これにより、研磨およびドレッシン
グにより窓に傷が付くことがない。

【００４２】 また、前記制御装置は、前記窓の前記研
磨対象物側の表面と前記研磨対象物の研磨面との間隔を
前記定盤の回転に同期して制御することが好ましい（請
求項２７）。これにより、研磨およびドレッシングによ
り窓に傷が付くことがない。

【００４３】 また、前記窓の前記研磨対象物側の表面
と前記研磨対象物の研磨面との間隔dは、0μm≦d≦400
μmであることが好ましい（請求項２８）。これによ
り、研磨およびドレッシングにより窓に傷が付くことが
ない。

【００４４】 また、前記窓の前記研磨対象物側の表面
と前記研磨対象物の研磨面との間隔dは、0μm≦d≦前記
研磨体の厚さの90％の長さ、であり、且つ、前記窓の厚
さtは、t≧前記研磨体の厚さの10％の長さ、であること
が好ましい（請求項２９）。これにより、研磨およびド
レッシングにより研磨対象物が傷つくことや窓が傷つく
ことがなくなる。さらに、窓の厚さが薄すぎないため、
窓が変形することがなくなり、窓の変形による研磨終点
の検出の不安定さや膜厚の測定の不安定さが生じなくな
る。

【００４５】 また、前記研磨状態を測定する装置から
出射する光は、前記窓を通過し、前記窓と前記研磨対象
物との間の前記研磨剤を通過し、前記研磨対象物の研磨
面で反射し、前記窓と前記研磨対象物との間の前記研磨
剤を再び通過し、前記窓を再び通過し、前記研磨状態を
測定する装置へ戻り、前記研磨状態を測定する装置から
出射する前記光の強度に対する前記研磨状態を測定する
装置へ戻る光の強度の比が5％以上であることが好まし
い（請求項３０）。これにより、研磨状態を測定する装
置へ戻る光の強度が研磨状態を測定するのに十分な強度
となるため、研磨状態を測定する装置による研磨終点の
検出精度や膜厚の測定精度が低下しなくなる。

【００４６】 また、前記窓の前記研磨対象物の反対側
の面に反射防止膜が形成されていることが好ましい（請
求項３１）。これにより、窓を通過する研磨状態を測定
するための光の窓の表面での反射量が少なくなり、研磨
状態を測定するための光の強度の減衰が少なくなるの
で、研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度が低下しなく
なる。

【００４７】 さらに、本発明に係る半導体デバイス製
造方法は、本発明に係る平坦化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（請求項３２）。

【００４８】前記半導体デバイス製造方法によれば、半
導体ウエハの表面を平坦化する工程において本発明に係
る平坦化装置を用いているため、半導体ウエハの表面を
平坦化する工程での研磨終点の検出精度または膜厚の測
定精度が低下することがなくなる等により、半導体ウエ
ハの表面を平坦化する工程での歩留まりが向上する。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。

【００４９】 さらに、本発明に係る半導体デバイス
は、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（請求項３３）。

【００５０】前記半導体デバイスによれば、本発明に係
る半導体デバイス製造方法により製造されているので、
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、半導体デバイスの製
造原価を低減させることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
研磨体および本発明の第２の実施の形態による平坦化装
置について説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態による研磨体を示
す図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は
図１（ａ）のＡ−Ｏ部分の断面図であり、図１（ｃ）は
図１（ａ）のＢ−Ｏ部分の断面図であり、図１（ｄ）は
図１（ａ）のＣ−Ｏ部分の断面図である。

【００５２】第１の実施の形態では、研磨体12が３つの
開口部13a、13b、13cを有する。そして、開口部13aには
窓11aが設置されていて、開口部13bには窓11bが設置さ
れていて、開口部13cには窓11cが設置されている。図１
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において図中の研磨体12の上側
の面が研磨体の表面であり、図中の窓11a、11b、11cの
上側の面が窓の研磨対象物側の表面である。

【００５３】各窓11a、11b、11cの表面は、研磨体12の
表面に対して凹んでいて、各凹み量は開口部毎に異なっ
ている。これにより、開口部毎の凹み量は、段階的に変
化している。第１の実施の形態による研磨体12では、研
磨体の表面に対する窓の研磨対象物側の表面の凹み量
は、開口部13aの窓11aが最も短く、開口部13cの窓11cが
最も長い。開口部13bの窓11bの凹み量は、開口部13aの
凹み量と開口部13cの凹み量のほぼ中間の長さとなって
いる。

【００５４】図２は本発明の第２の実施の形態による平
坦化装置の概略構成図である。本発明に係る平坦化装置
は、研磨部材31、研磨対象物保持部32（以下、研磨ヘッ
ドと称す）、および研磨剤供給部34から構成されてい
る。そして、研磨ヘッド32には、研磨対象物であるシリ
コンウエハ33が取り付けられ、研磨剤供給部34は研磨剤
（スラリー）35を供給する。研磨部材31は、開口部38を
有する定盤36の上に前述した第１の実施の形態による研
磨体12を設置したものであり、研磨体12は両面テープも
しくは接着剤により定盤36に貼り付けられている。開口
部38を介し研磨対象物であるシリコンウエハ33の研磨面
を光学的に観察し、研磨状態を測定する装置39も設置さ
れている。図２では１つの開口部のみを示しているが、
第２の実施の形態による平坦化装置の定盤36は、研磨体
12の開口部の数に合わせて３つの開口部を有する。ま
た、図２では研磨体12に設置されている窓を省略してい
る。定盤36に形成されている開口部38と研磨体12に形成
されている開口部（不図示）は、重なっている。図示さ
れていないが、定盤36の他の２つの開口部も同様に定盤
36に形成されている開口部と研磨体12に形成されている
開口部とは重なっている。このように、研磨体12の開口
部に透明な窓を設けることにより、研磨状態を測定する
装置39から出射する光17およびシリコンウエハ33の研磨
面で反射した光は、窓を通過するが、研磨剤35が開口部
38から定盤36の下へ漏れるのを防ぐことができる。

【００５５】研磨対象物であるシリコンウエハ33は、研
磨ヘッド32により保持され、回転させながら揺動させら
れ、研磨部材31の研磨体12に所定の圧力で押し付られ
る。研磨部材31も回転させ、シリコンウエハ33との間で
相対運動を行わせる。この状態で、研磨剤35が研磨剤供
給部34から研磨体12上に供給され、研磨剤35は研磨体12
上で拡散し、研磨部材31とシリコンウエハ33の相対運動
に伴って研磨体12とシリコンウエハ33との間に入り込
み、シリコンウエハ33の研磨面を研磨する。即ち、研磨
部材31とシリコンウエハ33の相対運動による機械的研磨
と、研磨剤35の化学的作用が相乗的に作用して良好な研
磨が行われる。

【００５６】研磨の開始直後は初期状態で研磨体の表面
に対する窓の研磨対象物側の表面の凹み量が最も短い開
口部13aの部分が研磨面の状態の観察に用いられる。こ
れにより、研磨状態を測定する装置39から出射して、シ
リコンウエハ33の研磨面で反射して、研磨状態を測定す
る装置39へ戻る光のうち、開口部13aに設置されている
窓11aを通過する光により研磨面の状態が観察される。
定盤36には位置検出センサ（不図示）が設置されてい
る。定盤36が回転し定盤36の特定の位置が位置検出セン
サの位置に来たら、位置検出センサはトリガー信号を出
力する。定盤36が回転して位置検出センサがトリガー信
号を出力する定盤36の位置から研磨状態を測定する装置
39の上に開口部13aが到達するまでの時間間隔は、定盤3
6の回転数により決まっている。その時間間隔を予め計
算、もしくは測定しておき、位置検出センサがトリガー
信号を出力してからその時間間隔が経過したら研磨面の
状態を観察する装置39を動作させれば良い。これによ
り、常に開口部13aで研磨終点の検出もしくは膜厚測定
を行うことができる。

【００５７】１枚のシリコンウエハを研磨し終える度
に、研磨体のドレッシングが行われる。ドレッシングに
はダイヤモンド砥石等が用いられる。ドレッシング後、
次に研磨されるシリコンウエハが研磨ヘッド32に取り付
けられ、研磨が行われる。このように研磨工程、ドレッ
シング工程が交互に繰り返される。

【００５８】ドレッシングの度に研磨体12の表面は削ら
れ、研磨体12の表面に対する開口部13aの窓11aの凹み量
は短くなっていき、凹み量が０になるとドレッシングに
より窓11aの研磨対象物側の表面に傷が付くようにな
る。そして、窓に傷が付くようになると窓の部分での光
の散乱等が増加するため、研磨終点の検出の精度や膜厚
測定の精度が低下する。このため、研磨終点の検出や膜
厚測定を初期状態で２番目に凹み量が短かった開口部13
bで行うように切り替える。研磨終点の検出や膜厚測定
を開口部13bで行うように切り替えるには、定盤36に設
置されている位置検出センサがトリガー信号を出力して
から研磨状態を測定する装置39を動作させるまでの時間
間隔を適当な時間間隔に変更し、研磨状態を測定する装
置39の上に開口部13bが来たとき研磨状態を測定する装
置39を動作させるようにすれば良い。

【００５９】そして、研磨工程、ドレッシング工程を繰
り返して、開口部13bの窓11bの研磨対象物側の表面の凹
み量も０になり、ドレッシングにより窓11bの研磨対象
物側の表面に傷が付くようになったら、今度は、研磨終
点の検出や膜厚測定を初期状態で最も窓の凹み量が長か
った開口部13cで行うように切り替える。研磨終点の検
出や膜厚測定の開口部13bから13cへの切り替えは前述の
開口部13aから13bへ切り替えと同様に行えば良い。この
ように、ドレッシング時には研磨終点の検出や膜厚測定
に用いている開口部に設置されている窓の研磨対象物側
の表面は、研磨体の表面に対して凹んでいるため、ドレ
ッシング時にその窓に傷が付くことがない。

【００６０】なお、研磨状態を測定する装置39での受光
量があらかじめ定めておいた設定値よりも小さくなった
ときに、次の開口部に切り替えるような制御装置を設け
て開口部の切り替えを行っても良い。

【００６１】また、第１および第２の実施の形態では、
定盤36は３つの開口部を有していて、研磨体12は窓が設
置されている３つの開口部を有しているが、これらの開
口部の数は、２つでも良いし、４つ以上でも良い。その
場合、これらの開口部の数に対応した回数、研磨状態の
観察を切り替えることができる。

【００６２】このように第１の実施の形態による研磨体
が設置されている第２の実施の形態による平坦化装置で
は、開口部毎に凹み量の異なる複数の窓が研磨体12に設
置されているので、ドレッシングにより窓が傷つき光学
的に不透明となっても、研磨終点の検出や膜厚測定に用
いる窓を他の開口部の窓に切り替えることにより、研磨
終点の検出や膜厚測定が可能になる。これにより、従来
に比べて同じ研磨体を長期間、研磨に使用でき、研磨体
もしくは窓の交換頻度が少なくなるため、研磨にかかる
費用を低減させることができるという効果がある。

【００６３】次に本発明の第３の実施の形態による研磨
体および本発明の第４の実施の形態による平坦化装置に
ついて説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３
の実施の形態による研磨体を示す図である。図３（ａ）
は上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｅ部分
の断面図である。

【００６４】第３の実施の形態による研磨体22は、１つ
の開口部を有している。その開口部に設置されている窓
21は、断面が階段状になっていて、研磨体の表面に対す
る窓21の研磨対象物側の表面の凹み量が３つの部分21
a、21b、21cで異なっている。研磨体の表面に対する窓
の研磨対象物側の表面の凹み量は、21aの部分が最も短
く、21cの部分が最も長く、21bの部分は、21aの部分と2
1cの部分のほぼ中間の長さとなっている。これにより、
窓21の研磨対象物側の表面の凹み量は、段階的に変化し
ている。

【００６５】窓21の材料に高分子樹脂を用いる場合、表
面に階段状の段差を有する窓21は、段差を有する型に溶
解状態の樹脂を流し込み硬化させることにより作製され
る。

【００６６】第４の実施の形態による平坦化装置は、第
２の実施の形態による平坦化装置（図２）において第１
の実施の形態による研磨体（図２の12）の代わりに第３
の実施の形態による研磨体22を設置したものである。た
だし、第３の実施の形態による研磨体22は開口部を１つ
しか有していないので、第４の実施の形態による平坦化
装置の定盤36に形成されている開口部も１つだけであ
る。そして、定盤36に形成されている開口部は、研磨体
22に形成されている開口部と重なっている。第２の実施
の形態による平坦化装置と同様の部分についての説明を
省略する。

【００６７】研磨の開始直後は初期状態で研磨体の表面
に対する窓21の研磨対象物側の表面の凹み量が最も短い
21aの部分が研磨面の状態の観察に用いられる。これに
より、研磨状態を測定する装置39から出射して、シリコ
ンウエハ33の研磨面で反射して、研磨状態を測定する装
置39へ戻る光のうち、窓21の21aの部分を通過する光に
より研磨面の状態が観察される。定盤36には第２の実施
の形態による平坦化装置と同様に位置検出センサ（不図
示）が設置されている。定盤36が回転して位置検出セン
サがトリガー信号を出力する定盤36の位置から研磨状態
を測定する装置39の上に開口部に設置されている窓21の
うちの21aの部分に到達するまでの時間間隔は、定盤36
の回転数により決まっている。よって、第２の実施の形
態と同様に、その時間間隔を予め計算、もしくは測定し
ておき、位置検出センサがトリガー信号を出力してから
その時間間隔が経過したら研磨面の状態を観察する装置
39を動作させれば良い。

【００６８】そして、第２の実施の形態と同様に、研磨
工程、ドレッシング工程が繰り返される。

【００６９】ドレッシングの度に研磨体22の表面は削ら
れ、研磨体22の表面に対する開口部の窓21のうちの21a
の部分の凹み量は短くなっていき、凹み量が０になると
ドレッシングにより窓21のうちの21aの部分に傷が付く
ようになる。そして、窓21のうちの21aの部分に傷が付
くようになると21aの部分での光の散乱等が増加するた
め、研磨終点の検出の精度や膜厚測定の精度が低下す
る。このため、研磨終点の検出や膜厚測定を初期状態で
２番目に凹み量が短かった窓21のうちの21bの部分で行
うように切り替える。研磨終点の検出や膜厚測定を窓21
のうちの21bの部分で行うように切り替えるには、定盤3
6に設置されている位置検出センサがトリガー信号を出
力してから研磨状態を測定する装置39を動作させるまで
の時間間隔を適当な時間間隔に変更し、研磨状態を測定
する装置39の上に窓21のうちの21bの部分が来たとき研
磨状態を測定する装置39を動作させるようにすれば良
い。

【００７０】そして、研磨工程、ドレッシング工程を繰
り返して、窓21のうちの21bの部分の凹み量も０にな
り、ドレッシングにより窓21のうちの21bの部分に傷が
付くようになったら、今度は、研磨終点の検出や膜厚測
定を初期状態で最も凹み量が長かった窓21のうちの21c
の部分に切り替える。このように、ドレッシング時には
研磨終点の検出や膜厚測定に用いている開口部に設置さ
れている窓の部分の研磨対象物側の表面は、研磨体の表
面に対して凹んでいるため、ドレッシング時にその部分
に傷が付くことがない。

【００７１】なお、第３および第４の実施の形態では、
研磨体22は開口部に表面が３段の段差を有する階段状の
窓を有しているが、段差の数は２段でも良いし、４段以
上でも良い。その場合、これらの段差の数に対応した回
数、研磨状態の観察を切り替えることができる。

【００７２】このように第３の実施の形態による研磨体
を用いている第４の実施の形態による平坦化装置では、
研磨体に表面が階段状になっている窓が設けられている
ので、ドレッシングにより窓の一部分が傷つき光学的に
不透明となっても、研磨状態を測定する装置39で観察す
る窓の部分を切り替えることにより、研磨終点の検出や
膜厚測定が可能になる。これにより、従来に比べて同じ
研磨体を長期間、研磨に使用でき、研磨体もしくは窓の
交換頻度が少なくなるため、研磨にかかる費用を低減さ
せることができるという効果がある。

【００７３】次に本発明の第５の実施の形態による研磨
体および本発明の第６の実施の形態による平坦化装置に
ついて説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５
の実施の形態による研磨体を示す図である。図４（ａ）
は上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＦ−Ｇ部分
の断面図である。

【００７４】第５の実施の形態による研磨体42は、１つ
の開口部を有している。その開口部に設置されている平
行平板の窓41は、断面が斜めになるように配置されてい
て、研磨体の表面からの凹み量が図４（ａ）のＦ−Ｇ方
向に異なっている。これにより、窓41の研磨対象物側の
表面の凹み量は、連続的に変化している。研磨体の表面
に対する窓の研磨対象物側の表面の凹み量は、窓41表面
の４カ所41a、41b、41c、41dを指定した場合、41aの部
分が最も短く、41bの部分が２番目に短く、41cの部分が
３番目に短く、41dの部分が最も長くなっている。

【００７５】第６の実施の形態による平坦化装置は、第
２の実施の形態による平坦化装置（図２）において第１
の実施の形態による研磨体（図２の12）の代わりに第５
の実施の形態による研磨体42を設置したものである。た
だし、第５の実施の形態による研磨体42は開口部を１つ
しか有していないので、第６の実施の形態による平坦化
装置の定盤36に形成されている開口部も１つだけであ
る。そして、定盤36の開口部は、研磨体42の開口部と重
なっている。第２の実施の形態による平坦化装置と同様
の部分についての説明を省略する。

【００７６】研磨の開始直後は初期状態で研磨体の表面
に対する窓41の研磨対象物側の表面の凹み量が最も短い
41aの部分が研磨面の状態の観察に用いられる。これに
より、研磨状態を測定する装置39から出射して、シリコ
ンウエハ33の研磨面で反射して、研磨状態を測定する装
置39へ戻る光のうち、窓41の41aの部分を通過する光に
より研磨面の状態が観察される。定盤36には第２の実施
の形態による平坦化装置と同様に位置検出センサ（不図
示）が設置されている。定盤36が回転して位置検出セン
サがトリガー信号を出力する定盤36の位置から研磨状態
を測定する装置39の上に開口部に設置されている窓41の
うちの41aの部分に到達するまでの時間間隔は、定盤36
の回転数により決まっている。よって、第２の実施の形
態と同様に、その時間間隔を予め計算、もしくは測定し
ておき、位置検出センサがトリガー信号を出力してから
その時間が経過したら、研磨面の状態を観察する装置39
を動作させれば良い。

【００７７】そして、第２の実施の形態と同様に、研磨
工程、ドレッシング工程が繰り返される。

【００７８】ドレッシングの度に研磨体42の表面は削ら
れ、研磨体42の表面に対する開口部の窓41のうちの41a
の部分の凹み量は短くなっていき、凹み量が０になると
ドレッシングにより窓41のうちの41aの部分に傷が付く
ようになる。そして、窓41のうちの41aの部分に傷が付
くようになると41aの部分での光の散乱等が増加するた
め、研磨終点の検出の精度や膜厚測定の精度が低下す
る。このため、研磨終点の検出や膜厚測定を２番目に凹
み量が短かった窓41のうちの41bの部分で行うように切
り替える。研磨終点の検出や膜厚測定を窓41のうちの41
bの部分で行うように切り替えるには、定盤36に設置さ
れている位置検出センサがトリガー信号を出力してから
研磨状態を測定する装置39を動作させるまでの時間間隔
を適当な時間間隔に変更し、研磨状態を測定する装置39
の上に窓41のうちの41bの部分が来たとき研磨状態を測
定する装置39を動作させるようにすれば良い。

【００７９】そして、研磨工程、ドレッシング工程を繰
り返して、窓41のうちの41bの部分の凹み量も０にな
り、ドレッシングにより窓41のうちの41bの部分に傷が
付くようになったら、今度は、研磨終点の検出や膜厚測
定を３番目に凹み量が短かった窓41のうちの41cの部分
に切り替える。さらに研磨工程、ドレッシング工程を繰
り返して、窓41のうちの41cの部分の凹み量も０にな
り、ドレッシングにより窓41のうちの41cの部分に傷が
付くようになったら、今度は、研磨終点の検出や膜厚測
定を最も凹み量が長かった窓41のうちの41dの部分に切
り替える。このように、ドレッシング時には研磨終点の
検出や膜厚測定に用いている開口部に設置されている窓
の部分の研磨対象物側の表面は、研磨体の表面に対して
凹んでいるため、ドレッシング時にその部分に傷が付く
ことがない。

【００８０】また、第５および第６の実施の形態では窓
の４カ所で切り替えを行っているが、切り替えを行う部
分は２カ所もしくは３カ所でも良いし、４カ所以上でも
良い。その場合、これらの測定する部分の数に対応した
回数、研磨状態の観察を切り替えることができる。

【００８１】このように第５の実施の形態による研磨体
を用いている第６の実施の形態による平坦化装置では、
研磨体に平行平板状の窓がその表面が斜めになるように
設置されているのでドレッシングにより窓の一部分が傷
つき光学的に不透明となっても、研磨状態を測定する装
置39で観察する窓の部分を切り替えることにより、研磨
終点の検出や膜厚測定が可能になる。これにより、従来
に比べて同じ研磨体を長期間、研磨に使用でき、研磨体
もしくは窓の交換頻度が少なくなるため、研磨にかかる
費用を低減させることができるという効果がある。

【００８２】以上の第４および第６の実施の形態による
平坦化装置において、第２の実施の形態のように、研磨
状態を測定する装置39での受光量があらかじめ定めてお
いた設定値よりも小さくなったときに、次の開口部に切
り替えるような制御装置を設けて窓21の部分21a、21b、
21cの切り替えおよび窓41の部分41a、41b、41c、41dの
切り替えを行っても良い。

【００８３】また、以上の第１から第６の実施形態にお
いては、研磨体の表面に対する窓の研磨対象物側の表面
の凹み量が400μmを越える場合は、凹み部分に溜まる研
磨剤の量が多くなる。そして、研磨剤が散乱体となり研
磨状態を測定する装置39から出射する光17を減衰させる
ので、研磨終点の検出の精度および膜厚測定の精度が低
下してしまう。このため、窓のうちの研磨状態を測定す
る装置39からの光が通過する部分（研磨終点の検出や膜
厚測定に用いている部分）の凹み量dは0μm＜d≦400μm
であることが好ましい。

【００８４】次に本発明の第７の実施の形態による研磨
体および本発明の第８の実施の形態による平坦化装置に
ついて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第７
の実施の形態による研磨体を示す図である。図５（ａ）
は上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＨ−Ｉ部分
の断面図である。

【００８５】第７の実施の形態による研磨体52は、１つ
の開口部を有している。その開口部に設置されている平
行平板状の窓51は、４枚の透明材料51a、51b、51c、51d
が剥離可能な程度の接着力で積層されている構造になっ
ている。透明材料51a、51b、51c、51dは剥離可能な程度
の接着力を有する接着剤もしくは両面テープ等で接着さ
れている。透明材料51a、51b、51c、51dを上部から１枚
ずつ剥離することにより研磨体52の表面に対する窓52の
研磨対象物側の凹み量が段階的に変化する。

【００８６】第８の実施の形態による平坦化装置は、第
２の実施の形態による平坦化装置（図２）において第１
の実施の形態による研磨体（図２の12）の代わりに第７
の実施の形態による研磨体52を設置したものである。た
だし、第７の実施の形態による研磨体は開口部を１つし
か有していないので、第８の実施の形態による平坦化装
置の定盤36に形成されている開口部も１つだけである。
そして、定盤36の開口部は、研磨体の開口部と重なって
いる。第２の実施の形態による平坦化装置と同様の部分
についての説明を省略する。

【００８７】研磨の開始直後は初期状態で４枚の透明材
料51a、51b、51c、51dが積層されている窓が研磨面の状
態の観察に用いられる。これにより、研磨状態を測定す
る装置39から出射して、シリコンウエハ33の研磨面で反
射して、研磨状態を測定する装置39へ戻る光のうち、４
枚の透明材料51a、51b、51c、51dが積層されている窓を
通過する光により研磨面の状態が観察される。定盤36の
回転に伴い定盤36および研磨体52に形成されている開口
部を利用して、研磨終点の検出や膜厚測定を行う機構、
方法は、第２の実施の形態と同様であるので、説明を省
略する。

【００８８】そして、第２の実施の形態と同様に、研磨
工程、ドレッシング工程が繰り返される。

【００８９】ドレッシングの度に研磨体の表面は削ら
れ、研磨体52の表面に対する開口部の窓51のうちの透明
材料51aの研磨対象物側の表面の凹み量は短くなってい
き、凹み量が０になるとドレッシングにより透明材料51
aの表面に傷が付くようになる。そして、窓51のうちの
透明材料51aの表面に傷が付くようになると透明材料51a
での光の散乱等が増加するため、終点検出の精度や膜厚
測定の精度が低下する。このため、積層されている窓51
から、透明材料51aの部分を剥離し、透明材料51bが窓の
最上面になるようにして研磨終点の検出や膜厚測定を行
うようにする。これにより、窓51の表面は、研磨体52の
表面より凹み、かつ、傷が付いていない窓51の表面が得
られ、正常に研磨終点の検出もしくは膜厚測定を行うこ
とが可能になる。なお、第８の実施の形態による平坦化
装置では研磨終点の検出もしく膜厚測定に同じ開口部の
窓51の同じ位置を使用できるので、第２の実施の形態に
よる平坦化装置のように研磨終点の検出や膜厚測定に用
いる窓の位置を切り替えなくて良い。

【００９０】そして、研磨工程、ドレッシング工程を繰
り返して、窓51の透明材料51bの研磨対象物側の表面の
凹み量も０になり、ドレッシングにより透明材料51bの
部分に傷が付くようになったら、今度は、窓51から、透
明材料51bの部分を剥離し、透明材料51cが窓の最上面に
なるようにして研磨終点の検出や膜厚測定を行うように
する。さらに研磨工程、ドレッシング工程を繰り返し
て、窓51の透明材料51cの研磨対象物側の表面の凹み量
も０になり、ドレッシングにより透明材料51cの部分に
傷が付くようになったら、今度は、窓51から、透明材料
51cの部分を剥離し、透明材料51dが窓51の最上面になる
ようにして研磨終点の検出や膜厚測定を行うようにす
る。このように、ドレッシング時には研磨終点の検出や
膜厚測定に用いている開口部に設置されている窓の部分
の研磨対象物側の表面は、研磨体の表面に対して凹んで
いるため、ドレッシング時にその部分に傷が付くことが
ない。

【００９１】なお、窓の部分51a、51b、51cを剥離する
タイミングを知るために、研磨状態を測定する装置39で
の受光量があらかじめ定めておいた設定値よりも小さく
なったときに、剥離するタイミングを知らせる信号を出
力するような制御装置を設けても良い。

【００９２】また、窓51には４枚の透明材料51a、51b、
51c、51dが積層された窓を用いているが、２枚、３枚も
しくは５枚以上の透明材料が積層されている窓を用いて
も良い。その場合、これらの透明材料の数に対応した回
数、研磨状態の観察を切り替えることができる。

【００９３】また、研磨体52の表面に対する窓51の研磨
対象物側の表面の凹み量が400μmを越える場合は、凹み
部分に溜まる研磨剤の量が多くなり、研磨剤が散乱体と
なり研磨状態を測定する装置39から出射する光17を減衰
させるので、研磨終点の検出の精度および膜厚測定の精
度が低下してしまう。このため、窓51の研磨状態を測定
する装置39からの光が通過する部分（研磨終点の検出や
膜厚測定に用いている部分）の凹み量dは0μm＜d≦400
μmであることが好ましい。これにより、最下部の透明
材料51dを除く、剥離する透明材料51a、51b、51cのそれ
ぞれの厚さt1は、0μm＜t1≦400μmであることが好まし
い。

【００９４】このように第７の実施の形態による研磨体
を用いている第８の実施の形態による平坦化装置では、
研磨体に透明材料が積層されている窓が設けられている
のでドレッシングにより窓の研磨対象物側の表面が傷つ
き光学的に不透明となっても、積層されている窓の最上
層の透明材料を剥離することにより、研磨終点の検出や
膜厚測定が可能になる。これにより、従来に比べて同じ
研磨体を長期間、研磨に使用でき、研磨体もしくは窓の
交換頻度が少なくなるため、研磨にかかる費用を低減さ
せることができるという効果がある。

【００９５】以上の第１から第８の実施の形態では、窓
が研磨体の開口部に直接設置されているが、窓は研磨体
に直接設置されていなくても良い。例えば、窓は研磨体
の開口部の少なくとも一部を塞ぐように直接もしくは治
具を介して定盤に設置されていても良い。

【００９６】また、第１から第８の実施の形態では、研
磨体12に設けられている開口部13a、13b、13c、研磨体2
2に設けられている開口部、研磨体32に設けられている
開口部、研磨体42に設けられている開口部、および研磨
体52に設けられている開口部の穴の形状は、階段状にな
っているが、これらの開口部は、直線状の貫通穴でも良
い。

【００９７】また、第１から第８の実施の形態では、窓
11a、11b、11c、21、41、51には、ガラス、アクリル、
ポリウレタン、エポキシ、ＰＥＴ、塩化ビニル、ポリカ
ーボネート、ポリエステル、もしくはシリコーンゴム等
の透明材料が用いられる。これらの透明材料の研磨速
度、硬度等の研磨特性は、研磨体の研磨特性と同等であ
ることが好ましい。これにより、窓と研磨対象物である
シリコンウエハとが接触する場合でも、窓によりシリコ
ンウエハの研磨面に傷が付いたり、研磨が不均一になる
ことがないという効果がある。

【００９８】次に本発明の第９の実施の形態による平坦
化装置について説明する。第９の実施の形態による平坦
化装置は、第２の実施の形態による平坦化装置の変形例
であり、第２の実施の形態による平坦化装置と同じ部分
については説明を省略する。第９の実施の形態による平
坦化装置は、研磨終点の検出や膜厚測定に用いる定盤お
よび研磨体に形成された開口部をそれぞれ１つ有してい
て、定盤に形成された開口部および研磨体に形成された
開口部は重なっている。

【００９９】図６は本発明の第９の実施の形態による平
坦化装置の定盤36の開口部66付近の断面図である。移動
装置61に窓63を支える窓支持台62を取り付けられ、窓支
持台62の上端に窓63を設置した可動窓が定盤36の開口部
66に配置されている。このように、窓63は窓支持台62お
よび移動装置61を介して定盤36に設置されている。移動
装置61としては電動ステージ、ピエゾステージ等が用い
られる。窓支持台62はパイプ状になっており、パイプの
中空部分が研磨終点の検出や膜厚測定等のための光路と
なっている。研磨剤の浸入を防ぐため、定盤36の開口部
66と窓支持台62との隙間は、グリス（不図示）および／
もしくはOリング64でシールされている。移動装置61に
より窓支持台62および窓63が図６中の上下方向に移動す
ることにより、窓63の研磨体対象物側の表面の位置が移
動させられる。

【０１００】定盤36の下に、研磨面の状態を観察する装
置39および窓63の表面と研磨対象物であるシリコンウエ
ハの研磨面との間隔を検知する装置68が配置されてい
る。窓63の研磨対象物側の表面と研磨対象物の研磨面と
の間隔は、研磨体69の表面に対する窓63の研磨対象物側
の表面の凹み量と同じである。研磨面の状態を観察する
装置39により研磨終点の検出や膜厚測定が行われる。間
隔を検知する装置68としてはオートフォーカスの原理を
利用したセンサ、干渉の原理を利用したセンサ、もしく
は光を照射し反射光を受光してその受光量が一定になる
ように制御するための信号を出力するセンサ等が使用さ
れる。間隔を検知する装置68の測定結果より制御装置で
あるコンピューターPC、ステージコントローラーCnot.
を介し電動ステージのモーターMを駆動し、窓63の研磨
対象物側の表面と研磨対象物であるシリコンウエハ（不
図示）の研磨面との間隔が制御される。そして、間隔を
検知する装置68からの信号による窓63の表面とシリコン
ウエハ（不図示）の研磨面との間隔の制御は、前記間隔
が常に一定になるようにコンピューターPCで設定されて
行われる。

【０１０１】第２の実施の形態と同様に１枚のシリコン
ウエハを研磨し終える度に、ドレッシングが行われる。
ドレッシング中も窓63の表面の位置は、前述した研磨時
に制御されていた位置に固定されるように制御される。
ドレッシング後、次に研磨されるシリコンウエハが研磨
ヘッド32に取り付けられ、研磨が行われる。このように
研磨工程、ドレッシング工程が交互に繰り返される。

【０１０２】なお、窓63の研磨対象物側の表面と研磨対
象物であるシリコンウエハの研磨面との間隔を検知する
装置68を用いて窓63の位置の制御を行っているが、間隔
を検知する装置68の代わりに研磨体69の磨耗状態を検知
する装置を設置しても良い。その場合は、研磨体69の摩
耗量分だけ、窓63の研磨対象物側の表面を図６中の下方
向へ移動させるように移動装置61を制御すれば良い。研
磨体の磨耗状態を検知する装置としては触針式の変位
計、光学式の変位計等が用いられる。また、間隔を検知
する装置68および研磨体の磨耗状態を検知する装置の両
方を用いて、窓63の位置の制御を行っても良い。

【０１０３】このように第９の実施の形態による平坦化
装置では、移動装置により窓の研磨対象物側の表面の位
置が制御されていることにより、窓と研磨対象物である
シリコンウエハの研磨面との間に一定の間隔を有するよ
うに研磨体の表面に対して窓の研磨対象物側の表面が凹
んでいて、その状態がドレッシングの際にも保たれてい
るため、ドレッシングにより窓の研磨対象物側の表面が
傷つくことがないので、研磨終点の検出や膜厚測定を常
に行うことができる。これにより、従来に比べて同じ研
磨体を長期間、研磨に使用でき、研磨体もしくは窓の交
換頻度が少なくなるため、研磨にかかる費用を低減させ
ることができるという効果がある。

【０１０４】また、第９の実施の形態による平坦化装置
では、窓63の表面とシリコンウエハの研磨面との間隔の
制御は、前記間隔が常に一定になるようにコンピュータ
ーPCで設定されて行われるとしたが、この制御方法とは
異なり、コンピューターPCにより、研磨条件、研磨時
間、ドレッシング条件およびドレッシング時間から研磨
体の磨耗量を予測して、窓の表面とシリコンウエハの研
磨面との間隔を制御しても良い。

【０１０５】以上の第１から第９の実施の形態では、１
枚のシリコンウエハの研磨が終了する度に研磨体のドレ
ッシングを行うとしているが、２枚以上の適当な枚数の
シリコンウエハの研磨が終了する度に研磨体のドレッシ
ングを行っても良い。

【０１０６】次に本発明の第１０の実施の形態による平
坦化装置について説明する。本発明の第１０の実施の形
態による平坦化装置の構成は、第９の実施の形態による
平坦化装置と同じである。第１０の実施の形態による平
坦化装置は、さらに定盤36に位置センサが設置されてい
て、その位置センサとしてはシリコンウエハが定盤の開
口部66の上にある時のみ（もしくはシリコンウエハが定
盤の開口部の上にない時のみ）に信号を出力するものを
用い、前記位置センサからの前記信号をコンピューター
PCに取り込む。そして、シリコンウエハが開口部66の上
に位置しているときの窓63の表面とシリコンウエハとの
間隔に対して、それ以外の位置にシリコンウエハがある
ときは研磨体69の表面に対する窓63の研磨対象物側の表
面の凹み量がより長くなるように窓63を移動させるよう
に定盤36の回転に同期した動的な制御を行う。

【０１０７】上述したように、研磨中に研磨終点もしく
は膜厚を測定する時のみ窓の凹み量が短く、それ以外の
時は凹み量が長くなるように制御されているので、研磨
体69のドレッシングを研磨と研磨との間に行う必要がな
く、研磨体の上に研磨ヘッドと一緒にドレッシング用の
ダイヤモンド砥石等を設置して、研磨と同時にドレッシ
ングを行うこと（in-situ（その場）ドレッシング）が
可能である。

【０１０８】このように第１０の実施の形態による平坦
化装置では、移動装置により窓の研磨対象物側の表面の
位置が制御されていることにより、ドレッシング用のダ
イヤモンド砥石が研磨体の開口部の上を通過するとき
に、研磨体の表面に対する窓の研磨対象物側の表面の凹
み量が長くなっているため、研磨対象物の研磨を行いな
がらドレッシングを行っても、ドレッシングにより窓の
研磨対象物側の表面に傷つくことがなく、研磨終点の検
出や膜厚測定を常に行うことができる。これにより、従
来に比べて同じ研磨体を長期間、研磨に使用でき、研磨
体もしくは窓の交換頻度が少なくなり、さらにドレッシ
ングを行うための時間をとる必要がないので複数の研磨
対象物の研磨に要する全時間が短縮するため、研磨にか
かる費用を低減させることができるという効果がある。

【０１０９】以上の第９および第１０の実施の形態にお
いて、研磨体の表面に対する窓の研磨対象物側の表面の
凹み量が400μmを越える場合は、凹み部分に溜まる研磨
剤の量が多くなる。そして、研磨剤が散乱体となり研磨
状態を測定する装置39から出射する光17を減衰させるの
で、研磨終点の検出の精度および膜厚測定の精度が低下
してしまう。このため、研磨状態を測定する装置39から
の光が通過する時の窓の凹み量dが0μm＜d≦400μmとな
るように窓の位置が制御されることが好ましい。

【０１１０】なお、第９、第１０の実施の形態におい
て、窓63には、ガラス、アクリル、ポリウレタン、エポ
キシ、ＰＥＴ、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエ
ステル、もしくはシリコーンゴム等の透明材料が用いら
れる。

【０１１１】また、第１から第１０の実施の形態におい
て、窓の厚さが研磨体の厚さの10％未満になると、窓の
厚さが薄くなるため、窓が変形する恐れがある。窓が変
形を起こし光学的に歪むと、その歪みにより窓がレンズ
等としての機能を有するようになるため、研磨終点の検
出や膜厚の測定が不安定になるという問題がある。この
ため、窓のうちの最も薄い部分の窓の厚さが研磨体の厚
さの10％以上の長さとなるように、前記凹み量は、研磨
体の厚さの90％以下の長さであることが好ましい。これ
により、窓の変形による研磨終点の検出の不安定さや膜
厚の測定の不安定さが生じなくなるという効果がある。

【０１１２】次に本発明の第１１の実施の形態による平
坦化装置について説明する。第１１の実施の形態による
平坦化装置は、第２の実施の形態による平坦化装置の変
形例であり、第２の実施の形態による平坦化装置と同じ
部分については説明を省略する。第１１の実施の形態に
よる平坦化装置は、研磨終点の検出や膜厚測定に用いる
定盤および研磨体に形成された開口部をそれぞれ１つ有
していて、定盤に形成された開口部および研磨体に形成
された開口部は重なっている。

【０１１３】図７（ａ）は、本発明の第１１の実施の形
態による平坦化装置の開口部付近の断面図であり、図７
（ｂ）は研磨対象物が開口部の上に来たときの本発明の
第１１の実施の形態による平坦化装置の開口部付近の様
子を示す断面図である。窓固定筒71の上端には透明ゴム
の窓72が、下端にはガラスの窓73が取り付けられてい
る。さらに、窓固定筒71には窓固定筒71内を加圧／減圧
するため空圧制御装置74が接続されている。透明ゴムの
窓72のサイズに合わせて開口部を設けた研磨体75が定盤
36に貼り付けられることにより設置されている。窓固定
筒71内の圧力が減圧（常圧）時の研磨体75の表面に対し
て透明ゴムの窓72の研磨対象物側の表面が凹むように、
窓固定筒71は定盤36の開口部77に設置されている。そし
て、空圧制御装置74により窓固定筒71内の圧力を加圧す
ると、窓固定筒71の上端に取り付けられている透明ゴム
の窓72が上方向に膨らむ。透明ゴムの窓72が上方向に膨
らむと研磨体75の表面からわずかに上に飛び出すように
なるが、シリコンウエハ33が開口部77の上にあるとき
は、図７（ｂ）に示すように透明ゴムの窓72の研磨対象
物側の表面は、シリコンウエハ33の研磨面に密着する。
このように、空圧制御装置74および窓固定筒71は、窓固
定筒71内の圧力を調整することにより、透明ゴムの窓72
を膨らませて、透明ゴムの窓72の研磨対象物側の表面を
図７中の上下方向に移動させる移動装置として機能す
る。よって、透明ゴムの窓72は、移動装置としての機能
を有する窓固定筒71を介して定盤36に設置されている。

【０１１４】定盤36に位置センサが設置されていて、そ
の位置センサとしてはシリコンウエハが定盤の開口部77
の上にある時のみ（もしくはシリコンウエハが定盤の開
口部の上にない時のみ）に信号を出力するものを用い、
前記位置センサからの前記信号をコンピューターPCに取
り込む。そして、シリコンウエハが開口部77の上に位置
しているときは窓固定筒71内の圧力は加圧、それ以外の
位置にあるときは窓固定筒71内の圧力は減圧（常圧）と
なるように定盤36の回転に同期した動的な制御を行う。
このような制御により、シリコンウエハが開口部77の上
に位置しているとき、透明ゴムの窓72の研磨対象物側の
表面は、シリコンウエハ33の表面に接触し、それ以外の
位置にあるとき、透明ゴムの窓72の研磨対象物側の表面
は、研磨体75の表面に対して凹むようになる。

【０１１５】定盤36の下に、研磨面の状態を観察する装
置39が配置されていて、研磨終点の検出および膜厚測定
は、第９の実施の形態と同様に行われる。

【０１１６】上記のように窓72の表面の位置を制御する
ことにより、研磨体75のドレッシングを研磨と研磨との
間に行う必要がなくin-situ（その場）ドレッシングが
可能である。

【０１１７】なお、透明ゴムの窓72の研磨対象物側の表
面は研磨終点の検出もしくは膜厚測定をする時にシリコ
ンウエハ33と接触するようになっているが、透明ゴムの
窓72の研磨対象物側の表面は、シリコンウエハ33と接触
しなくても良い。その場合、研磨体75の表面に対する透
明ゴムの窓72の研磨対象物側の表面の凹み量が400μmを
越える場合は、凹み部分に溜まる研磨剤の量が多くな
る。そして、研磨剤が散乱体となり研磨状態を測定する
装置39から出射する光17を減衰させるので、研磨終点の
検出の精度および膜厚測定の精度が低下してしまう。こ
のため、透明ゴムの窓72の研磨状態を測定する装置39か
らの光が通過する部分（研磨終点の検出や膜厚測定に用
いている部分）の凹み量dは0μm＜d≦400μmであること
が好ましい。

【０１１８】このように第１１の実施の形態による平坦
化装置では、窓固定筒71内の圧力が制御されて窓の研磨
対象物側の表面の位置が制御されていることにより、ド
レッシング用のダイヤモンド砥石が研磨体の開口部の上
を通過するときに、研磨体の表面に対する窓の研磨対象
物側の表面の凹み量が長くなっている。このため、研磨
対象物の研磨を行いながらドレッシングを行っても、ド
レッシングにより窓の研磨対象物側の表面に傷つくこと
がなく、研磨終点の検出や膜厚測定を常に行うことがで
きる。これにより、従来に比べて同じ研磨体を長期間、
研磨に使用でき、研磨体もしくは窓の交換頻度が少なく
なり、さらにドレッシングを行うための時間をとる必要
がないので多数の研磨対象物の研磨に要する全時間が短
縮するため、研磨にかかる費用を低減させることができ
るという効果がある。

【０１１９】以上の第１から１１の実施の形態におい
て、定盤36の下に設置されている研磨面の状態を観察す
る装置39としては反射分光特性（反射分光スペクトル）
から研磨終点の検出および膜厚測定をする装置を用いる
ことが好ましい。研磨面の状態を観察する装置39で計測
された反射分光スペクトルを、コンピューター（不図
示）においてシミュレーション等で得られた参照スペク
トルと比較し、膜厚の算出もしくは研磨終点の検出がさ
れる。なお、研磨面の状態を観察する装置39としては、
前述した反射分光特性（反射分光スペクトル）から研磨
終点の検出および膜厚測定をする装置の代わりに特定の
波長での反射率の変化から研磨終点の検出もしくは膜厚
測定をする装置、または研磨面をＣＣＤカメラ等で撮影
して撮影した画像を画像処理することにより研磨終点の
検出もしくは膜厚測定をする装置等を用いても良い。

【０１２０】また、第１から第１１の実施の形態におい
て、窓11a、11b、11c、21、41、51、63、72、77の透過
率は22％以上であることが好ましい。これにより、窓を
通過する研磨状態を測定するための光の強度の減衰が少
なくなるので、研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度が
低下しなくなるという効果がある。

【０１２１】また、第１から１１の実施の形態におい
て、窓11a、11b、11c、21、41、51、63、72、77の前記
研磨対象物の反対側の面に反射防止膜が形成されている
ことが好ましい。これにより、窓を通過する研磨状態を
測定するための光が窓の研磨対象物の反対側の面での反
射する量が少なくなり、研磨状態を測定するための光の
強度の減衰が少なくなるので、研磨終点の検出精度や膜
厚の測定精度が低下しなくなるという効果がある。

【０１２２】また、第１から１１の実施の形態におい
て、研磨状態を測定する装置39から出射する光17の強
度、および研磨状態を測定する装置39から出射し、窓を
通過し、窓とシリコンウエハ33の間の研磨剤35を通過
し、シリコンウエハ33の研磨面で反射し、窓とシリコン
ウエハ33の間の研磨剤35を再び通過し、窓を再び通過
し、研磨状態を測定する装置39へ戻る光の強度の関係
は、研磨状態を測定する装置39から出射する光17の強度
に対する前記装置へ戻る光の強度の比が5％以上である
ことが好ましい。これにより、研磨状態を測定する装置
へ戻る光の強度が低下しないため、研磨状態を測定する
装置による研磨終点の検出精度や膜厚の測定精度が低下
しなくなるという効果がある。

【０１２３】また、第１から１１の実施の形態におい
て、研磨体のドレッシングを行っているが、研磨体に無
発泡性の材質を用いたときは、ドレッシングが不要な場
合がある。そのような、ドレッシング不要な研磨体で
も、研磨対象物の研磨に伴い、研磨体表面が削れるの
で、ドレッシング不要な研磨体を第１から１１の実施の
形態に用いた場合でも、窓もしくは研磨体を交換する頻
度が低減し、研磨に要する費用を低減させることができ
るという効果がある。

【０１２４】図８は、半導体デバイス製造プロセスを示
すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセス
をスタートして、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する。選
択に従って、ステップS201〜S204のいずれかに進む。

【０１２５】ステップS201はシリコンウエハの表面を酸
化させる酸化工程である。ステップS202はCVD等により
シリコンウエハ表面に絶縁膜を形成するCVD工程であ
る。ステップS203はシリコンウエハ上に電極を蒸着等の
工程で形成する電極形成工程である。ステップS204はシ
リコンウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程で
ある。

【０１２６】CVD工程もしくは電極形成工程の後で、ス
テップS205に進む。ステップS205はCMP工程である。CMP
工程では本発明に係る平坦化装置により、層間絶縁膜の
平坦化や、半導体デバイスの表面の金属膜の研磨による
ダマシン（damascene）の形成等が行われる。

【０１２７】CMP工程もしくは酸化工程の後でステップS
206に進む。ステップS206はフォトリソ工程である。フ
ォトリソ工程では、シリコンウエハへのレジストの塗
布、露光装置を用いた露光によるシリコンウエハへの回
路パターンの焼き付け、露光したシリコンウエハの現像
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。

【０１２８】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S200に戻
り、先のステップを繰り返して、シリコンウエハ上に回
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。

【０１２９】本発明に係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係る平坦化装置を用いて
いるため、CMP工程での研磨終点の検出精度または膜厚
の測定精度が向上することにより、CMP工程での歩留ま
りが向上する。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。

【０１３０】なお、上記の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
に係る平坦化装置を用いても良い。

【０１３１】本発明に係る半導体デバイスは、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。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、半導体デバイ
スの製造原価を低下させることができるという効果があ
る。

【０１３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【０１３３】［実施例１］第１の実施の形態による研磨
体12（図１）として研磨体の下の層がRodel社のSUBA40
0、上の層がRodel社のIC1000からなる２層の研磨体（以
下、IC1000／SUBA400と称す）を用いた。

【０１３４】研磨体の表面から窓の研磨対象物側の表面
までの凹み量が、開口部13aでは0.15mm、開口部13bでは
0.3mm、開口部13cでは0.45mmとなるように、ポリウレタ
ンよりなる窓11a、11b、11cをそれぞれ配置した。

【０１３５】この後、第２の実施の形態による平坦化装
置（図２）の定盤に上記研磨体を設置した。熱酸化膜が
1μm形成された6インチシリコンウエハの研磨を、以下
の条件で行い、開口部13aの窓11aを用いて研磨状態を測
定する装置39によりシリコンウエハの残留膜厚をin-sit
u計測した。

【０１３６】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分。

【０１３７】この時の平均研磨速度は430nm／minであっ
た。研磨終了後、砥粒サイズ#100のダイヤモンド砥石で
1分間ドレッシングを行った。

【０１３８】毎回、熱酸化膜が1μm形成された新しい6
インチシリコンウエハを用いて上記の研磨工程およびド
レッシング工程を繰り返した。図９は研磨中のある瞬間
にin-situで計測したシリコンウエハ表面からの反射分
光スペクトルのグラフであり、図９のグラフの曲線のう
ち曲線（ａ）が得られた反射分光スペクトルである。図
９のグラフにおいて、横軸は波長であり、縦軸は研磨剤
の代わりにイオン交換水を介在させた状態で、アルミが
成膜されたシリコンウエハを研磨体の窓の部分の上に配
置した時の、研磨状態を測定する装置39へ戻る光の反射
分光スペクトルを基準反射分光スペクトルとし、その基
準反射分光スペクトルに対する計測した反射分光スペク
トルの強度比である。シミュレーションによる波形フィ
ッティングからシリコンウエハ上の熱酸化膜の残留膜厚
のin-situ計測が可能であった。しかし、120枚目のシリ
コンウエハの研磨後のドレッシングで窓に傷が生じ始
め、150枚目のシリコンウエハの研磨で取得分反射スペ
クトルが図９の曲線（ｂ）のようになり、in-situ計測
にエラーが生じる確率が高くなった。

【０１３９】そして、初期状態の凹み量が0.3mmであっ
た開口部13bの窓11bに切り換えin-situ計測を行ったと
ころ、それまでと同様にエラーなしでのin-situ計測が
可能であった。

【０１４０】さらに、260枚目のシリコンウエハの研磨
後のドレッシング処理を行ったところで開口部13bの窓1
1bに傷が生じ、280枚目のシリコンウエハの研磨で窓11b
の透過率の低下により測定が困難となった。

【０１４１】再び、初期状態の凹み量0.45mmの開口部13
cの窓11cに切り換えin-situ計測を行ったところ、それ
までと同様にin-situ計測が可能であった。

【０１４２】最終的に開口部13cの窓11cでは450枚目の
シリコンウエハの研磨工程およびドレッシング工程まで
in-situ計測が可能であった。

【０１４３】［実施例２］本発明の第３の実施の形態に
よる研磨体としてRodel社の研磨体IC1000／SUBA400を用
い、その研磨体に開口部を1カ所設けた。

【０１４４】図３に示すポリウレタンよりなる窓21を設
置した。研磨体22の表面に対する窓21の研磨対象物側の
表面までの凹み量は、21a、21b、21cの各部分におい
て、それぞれ0.15mm、0.3mm、0.45mmとなるようにし
た。

【０１４５】この後、本発明の第４の実施の形態による
平坦化装置の定盤に上記研磨体22を設置した。熱酸化膜
が1μm形成された6インチシリコンウエハの研磨を、以
下の条件で行い、窓21の21aの部分を用いて研磨状態を
測定する装置39によりシリコンウエハ上の残留膜厚をin
-situ計測した。

【０１４６】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分。

【０１４７】この時の平均研磨速度は430nm／minであっ
た。研磨終了後、砥粒サイズ#100のダイヤモンド砥石で
1分間ドレッシングを行った。

【０１４８】毎回、熱酸化膜が1μm形成された新しい6
インチシリコンウエハを用いて上記の研磨工程およびド
レッシング工程を繰り返したところ、120枚目のシリコ
ンウエハの研磨後のドレッシングで窓21の21aの部分に
傷が生じ始め、150枚目の研磨で窓21の21aの部分の透過
率の低下によりin-situ計測にエラーが生じる確率が高
くなった。

【０１４９】そこで、初期状態の凹み量が0.3mmの21bの
部分に切り換えin-situ計測を行ったところ、それまで
と同様にエラーなしでのin-situ計測が可能であった。

【０１５０】さらに、260枚目のシリコンウエハの研磨
後のドレッシング処理を行ったところで窓21の21bの部
分に傷が生じ始め、280枚目のシリコンウエハの研磨で
窓21の21bの部分の透過率の低下によりin-situ計測にエ
ラーが生じる確率が高くなった。

【０１５１】再び、初期状態の凹み量が0.45mmであった
窓21の21cの部分に切り換えin-situ計測を行ったとこ
ろ、それまでと同様にエラーなしでのin-situ計測が可
能であった。

【０１５２】最終的に窓21の21cの部分では、450枚目の
シリコンウエハの研磨処理までin-situ計測が可能であ
った。

【０１５３】［実施例３］本発明の第５の実施の形態に
よる研磨体としてRodel社の研磨体IC1000／SUBA400を用
い、その研磨体に開口部を1カ所設けた。

【０１５４】図４に示すように斜めにポリウレタンより
なる窓41を配置した。研磨体42の表面から窓の研磨対象
物側の表面までの凹み量が、最小0.1mm（41aの部分）、
最大0.5mm（41dの部分）となるようにした。

【０１５５】この後、本発明の第６の実施の形態による
平坦化装置の定盤に上記研磨体42を設置した。熱酸化膜
が1μm形成された6インチシリコンウエハの研磨を、以
下の条件で行い、窓41の41aの部分を用いて研磨状態を
観察する装置39によりシリコンウエハ上の残留膜厚をin
-situ計測した。

【０１５６】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分。

【０１５７】この時の平均研磨速度は430nm／minであっ
た。研磨終了後、砥粒サイズ#100のダイヤモンド砥石で
1分間ドレッシングを行った。

【０１５８】毎回、熱酸化膜が1μm形成された新しい6
インチシリコンウエハを用いて上記の研磨工程およびド
レッシング工程を繰り返したところ、50枚目のシリコン
ウエハの研磨後のドレッシングから窓41の41aの部分の
透過率の低下が生じ、70枚目のシリコンウエハの研磨で
透過率の低下によりin-situ計測にエラーが生じる確率
が高くなった。

【０１５９】そして、研磨の初期と同等の透過率が得ら
れる41bの部分に切り換えてin-situ計測を行ったとこ
ろ、それまでと同様にin-situ計測が可能であった。

【０１６０】さらに、110枚目のシリコンウエハの研磨
後のドレッシングを行ったところから透過率低下が生
じ、140枚目のシリコンウエハので透過率低下によりin-
situ計測にエラーが生じる確率が高くなった。

【０１６１】再び、初期と同等の透過率が得られる窓41
の41cの部分に切り換えin-situ計測を行ったところ、そ
れまでと同様にエラーなしでのin-situ計測が可能であ
った。

【０１６２】以上の操作を繰り返し、最終的に650枚目
のシリコンウエハの研磨処理までin-situ計測が可能で
あった。

【０１６３】［実施例４］本発明の第９の実施の形態に
よる平坦化装置（図６）において、ストローク10mmの電
動ステージ61に窓支持台62を取り付け、その上端に、ア
クリルの窓63を配置した。

【０１６４】定盤36の下に、研磨状態を観察する装置39
および窓の研磨対象物側の表面と前記研磨対象物の研磨
面との間隔を検知する装置68を配置した。間隔を検知す
る装置68としてオートフォーカス機構を利用したセンサ
を用いた。

【０１６５】次いで、窓63のサイズに合わせ開口部を設
けた研磨体69（Rodel社のIC1000／SUBA400）を定盤36に
設置した。間隔を検知する装置68からの信号による窓63
の間隔の制御は、窓63の研磨対象物側の表面とシリコン
ウエハの研磨面との間隔が常に0.2mmに制御されるよう
に設定した。

【０１６６】この後、熱酸化膜が1μm形成された6イン
チシリコンウエハを、以下の条件で１枚ずつ連続150枚
研磨し、研磨状態を測定する装置39によりシリコンウエ
ハの残留膜厚をin-situ計測した。

【０１６７】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分。

【０１６８】研磨終了後、砥粒サイズ#100のダイヤモン
ド砥石で1分間ドレッシングを行った。

【０１６９】その結果、研磨前後の研磨体の厚さの測定
から、研磨とドレッシングにより研磨体は0.17mm磨耗し
たが、窓63には傷が発生しなかった。

【０１７０】図１０は研磨中のある瞬間にin-situで計
測したシリコンウエハ表面からの反射分光スペクトルの
グラフである。図１０のグラフにおいて、横軸は波長で
あり、縦軸は研磨剤の代わりにイオン交換水を介在させ
た状態で、アルミが成膜されたシリコンウエハを研磨体
の窓の部分の上に配置した時の、研磨状態を測定する装
置39へ戻る光の反射分光スペクトルを基準反射分光スペ
クトルとし、その基準反射分光スペクトルに対する計測
した反射分光スペクトルの強度比である。150枚のシリ
コンウエハの研磨のすべてにおいて、研磨開始から同じ
時間が経過したある瞬間で図１０の曲線（ａ）に示す様
な反射分光スペクトルが得られ、良好なin-situ計測が
行われた。

【０１７１】［実施例５］本発明の第１０の実施の形態
による平坦化装置において、窓63がシリコンウエハの下
に位置しているときは窓の研磨対象物側の表面と前記研
磨対象物の研磨面との間隔が0.1mm、それ以外の位置に
あるときは窓の研磨対象物側の表面と前記研磨対象物の
研磨面との間隔が0.5mmとなるように制御を行った。実
施例５の平坦化装置は実施例４の平坦化装置と同様の構
成をしている。

【０１７２】この後、熱酸化膜が1μm形成された6イン
チシリコンウエハを、以下の条件で１枚ずつ連続150枚
研磨し、研磨状態を観察する装置39によりシリコンウエ
ハの残留膜厚をin-situ計測した。

【０１７３】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分、ドレッシング条件：砥粒サイズ#100のダイヤモン
ド砥石でシリコンウエハを１枚研磨する毎に1分間。

【０１７４】その結果、研磨前後の研磨体の厚さの測定
から、研磨とドレッシングにより研磨体は0.15mm磨耗し
たが、窓63には傷が発生しなかった。また、150枚のシ
リコンウエハの研磨のすべてにおいて、研磨開始から同
じ時間が経過したある瞬間で図１０の曲線（ｂ）に示す
様な反射分光スペクトルが得られ、良好なin-situ計測
が行われた。

【０１７５】［実施例６］本発明の第１１の実施の形態
による平坦化装置において、窓固定筒71の上端には厚さ
0.2mmの透明ゴムの窓72を取り付け、下端にはガラスの
窓73を取り付けた。

【０１７６】透明ゴムの窓72のサイズに合わせ開口部を
設けた研磨体75（Rodel社のIC1000／SUBA400）を定盤36
に貼り付け、次いで、減圧（常圧）時の透明ゴムの窓72
の研磨対象物側の表面から研磨体75の表面までの間隔が
0.6mmとなるように、窓固定筒71を定盤36の開口部77に
配置した。

【０１７７】シリコンウエハ33が開口部77の上にあると
きは、窓固定筒72内の圧力を加圧し、透明ゴムの窓72の
研磨対象物側の表面はシリコンウエハ33の研磨面に密着
するように設定した。

【０１７８】この後、熱酸化膜が1μm形成された6イン
チシリコンウエハを、以下の条件で１枚ずつ連続150枚
研磨し、研磨状態を測定する装置39によりシリコンウエ
ハの残留膜厚をin-situ計測した。

【０１７９】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分、ドレッシング条件：砥粒サイズ#100のダイヤモン
ド砥石でシリコンウエハを１枚研磨する毎に1分間。

【０１８０】その結果、研磨前後の研磨体の厚さの測定
から、研磨とドレッシングにより研磨体は0.16mm磨耗し
たが、窓72には傷が発生しなかった。また、150枚のシ
リコンウエハのすべての研磨において、研磨開始から同
じ時間が経過したある瞬間で図１０の曲線（ｃ）に示す
様な反射分光スペクトルが得られ、良好なin-situ計測
が行われた。

【０１８１】［比較例１］研磨体としてRodel社の研磨
体IC1000／SUBA400を用い、その研磨体に開口部を1カ所
設けた。研磨体の表面から窓の研磨対象物側の表面まで
の凹み量が10μm以下となるようにポリウレタンよりな
る窓を研磨体の開口部に設置した。

【０１８２】次いで、第２の実施の形態による平坦化装
置（図２）の定盤に上記研磨体を設置した。この後、熱
酸化膜が1μm形成された6インチシリコンウエハの研磨
を、以下の条件で研磨し、シリコンウエハの残留膜厚を
in-situ計測した。

【０１８３】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分。

【０１８４】この時の平均研磨速度は430nm／minであっ
た。

【０１８５】研磨終了後、砥粒サイズ#100のダイヤモン
ド砥石で1分間ドレッシングを行ったところ、窓の研磨
対象物側の表面に傷が付き不透明となった。この時の窓
を透過する光の全透過光量は、ドレッシング前（窓の研
磨対象物側の表面に傷が付いていないとき）の全透過光
量に対して5%以下であった。

【０１８６】上記と同じ研磨条件で2枚目の研磨を行っ
たが、シリコンウエハ上の残留膜厚をin-situ計測は不
可能であった。

【０１８７】［比較例２］研磨体としてRodel社の研磨
体IC1000／SUBA400を用い、その研磨体に開口部を1カ所
設けた。研磨体の表面から窓の研磨対象物側の表面まで
の凹み量が0.1mmとなるようにアクリルよりなる窓を研
磨体の開口部に設置した。

【０１８８】次いで、第２の実施の形態による平坦化装
置（図２）の定盤に上記研磨体を取り付けた。

【０１８９】この後、熱酸化膜が1μm形成された6イン
チシリコンウエハを、以下の条件で連続150枚研磨し、
シリコンウエハの残留膜厚をin-situ計測した。

【０１９０】研磨ヘッド回転数：50rpm、定盤回転数：5
0rpm、研磨ヘッドへの荷重：2.4×10⁴Ｐａ、研磨ヘッド
の揺動：なし、研磨時間：90秒、使用研磨剤：Cabot社
製SS25をイオン交換水で2倍に希釈、研磨剤流量：200ml
／分、ドレッシング条件：砥粒サイズ#100のダイヤモン
ド砥石でシリコンウエハを１枚研磨する毎に1分間。

【０１９１】その結果、研磨枚数17枚で窓に傷が発生し
た。更に研磨を続けたところ、53枚目でシリコンウエハ
からの反射光量が減衰し、in-situ計測が困難となっ
た。窓を確認したところ、ドレッシングによる傷で曇ガ
ラスの様になっていた。研磨前後の研磨体の厚さの測定
から、研磨とドレッシングにより研磨体は0.05m磨耗し
ていた。

【０１９２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る研磨体
および平坦化装置によれば、研磨体の表面に対して窓の
研磨対象物側の表面が凹んでいて、該凹み量が段階的も
しくは連続的に変化している。そして、窓を介して研磨
対象物の研磨面を光学的に観察することにより研磨状態
を測定する装置により研磨対象物の研磨状態を観察する
際に、表面に傷が付いていない窓もしくは窓のうちの傷
が付いていない部分を用い、ドレッシングもしくは研磨
によりその窓もしくは窓のその部分に傷が付いたとき
に、研磨状態を測定する装置による研磨対象物の研磨状
態の観察を初期状態での凹み量が異なり傷が付いていな
い窓もしくは窓の部分に切り替える。これにより、研磨
状態のin-situ計測を行うことができ、研磨体もしくは
窓の交換頻度を低減させることができるので、研磨に要
する費用を低減させることができるという効果を有す
る。

【０１９３】また、本発明に係る平坦化装置によれば、
窓の研磨対象物側の表面の位置を移動させる移動装置を
有している。そして、窓を介して研磨対象物の研磨面を
光学的に観察することにより研磨状態を測定する装置に
より研磨対象物の研磨状態を観察する際に、窓の研磨対
象物側の表面と研磨対象物の研磨面との間隔を、研磨体
表面の摩耗に追随して常に一定の値に保つことにより、
また、定盤の回転と同期し、動的に窓の表面と研磨体の
表面との間隔を制御する。これにより、ドレッシングも
しくは研磨により窓の研磨対象物側の表面に傷が付か
ず、研磨状態のin-situ計測を行うことができので、研
磨体もしくは窓の交換頻度を低減させることができるの
で、研磨に要する費用を低減させることができるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による研磨体を示す
図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は図
１（ａ）のＡ−Ｏ部分の断面図であり、図１（ｃ）は図
１（ａ）のＢ−Ｏ部分の断面図であり、図１（ｃ）は図
１（ａ）のＣ−Ｏ部分の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による平坦化装置の
概略構成図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態による研磨体を示す
図である。図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は図
３（ａ）のＤ−Ｅ部分の断面図である。

【図４】本発明の第５の実施の形態による研磨体を示す
図である。図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は図
４（ａ）のＦ−Ｇ部分の断面図である。

【図５】本発明の第７の実施の形態による研磨体を示す
図である。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は図
５（ａ）のＨ−Ｉ部分の断面図である。

【図６】本発明の第９の実施の形態による平坦化装置の
定盤36の開口部66付近の断面図である。

【図７】図７（ａ）は本発明の第１１の実施の形態によ
る平坦化装置の定盤36の開口部77付近の断面図である。
図７（ｂ）は研磨対象物が開口部の上に来たときの様子
を示す図である。

【図８】半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャ
ートである。

【図９】研磨中のある瞬間にin-situ計測により求めた
反射分光スペクトルである。曲線（ａ）は実施例1でin-
situ計測可能なときの反射分光スペクトルであり、曲線
（ｂ）実施例1で計測困難な時の反射分光スペクトルで
ある。

【図１０】研磨中のある瞬間にin-situ計測により求め
た反射分光スペクトルである。曲線（ａ）は実施例４、
曲線（ｂ）は実施例５、曲線（ｃ）は実施例６における
反射分光スペクトルである。

【図１１】半導体製造プロセスにおける平坦化技術の概
念図であり、半導体デバイスの断面図である。図１１
（ａ）は半導体デバイスの表面の層間絶縁膜を平坦化す
る例である。図１１（ｂ）は半導体デバイスの表面の金
属膜を研磨し、いわゆるダマシン（damascene）を形成
する例である。

【図１２】CMPに用いる従来の平坦化装置の概略構成図
である。

【符号の説明】

11a、11b、11c、21、41、51、63 窓 13a、13b、13c、38、66、77 開口部 12、22、42、52、69、75、137 研磨体 31、131 研磨部材 32、132 研磨ヘッド 33、133 研磨対象物（シリコンウエハ） 34、134 研磨剤供給部 35、135 研磨剤（スラリー） 36、136 定盤 39、139 研磨状態を観察する装置 61 移動装置 62 窓支持台 64 Ｏリング 68 間隔を検知する装置 71 窓固定筒 72 透明ゴムの窓 73 ガラスの窓 74 空圧制御装置 121 シリコンウエハ 122 層間絶縁膜 123 金属膜 124 半導体デバイス

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 B24B 37/00 B24B 37/04

Claims (33)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定盤上に設置されている研磨体と研磨対
   象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と
   前記研磨対象物との間に荷重を加え、且つ、相対移動さ
   せることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装置
   に用いる研磨体において、 １以上の開口部と、 該開口部に設置されている窓とを有し、 前記研磨体の表面に対して前記窓の前記研磨対象物側の
   表面が凹んでいて、該凹み量が段階的もしくは連続的に
   変化していることを特徴とする研磨体。
2. 【請求項２】 前記凹み量が前記開口部毎に異なること
   により前記凹み量が段階的に変化していることを特徴と
   する請求項１に記載の研磨体。
3. 【請求項３】 前記凹み量が同一の開口部内の２以上の
   部分で異なることにより前記凹み量が段階的に変化して
   いることを特徴とする請求項１に記載の研磨体。
4. 【請求項４】 前記窓が平行平板状の透明板であり、 前記窓は前記研磨体の表面に対して斜めに設置されてい
   ることにより前記凹み量が連続的に変化していることを
   特徴とする請求項１に記載の研磨体。
5. 【請求項５】 定盤上に設置されている研磨体と研磨対
   象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と
   前記研磨対象物との間に荷重を加え、且つ、相対移動さ
   せることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装置
   に用いる研磨体において、 開口部と、 該開口部に設置されている窓とを有し、 前記研磨体の表面に対して前記窓の前記研磨対象物側の
   表面が凹んでいて、前記窓が２枚以上の透明材料を積層
   してなる平行平板上の透明板であり、前記透明材料の間
   が剥離可能な程度の接着力で積層されていることを特徴
   とする研磨体。
6. 【請求項６】 前記凹み量のうちの最小の凹み量dmin
   は、0μm＜dmin≦400μmであることを特徴とする請求項
   1から４のいずれかに記載の研磨体。
7. 【請求項７】 前記凹みの凹み量d0は、0μm＜d0≦400
   μmであることを 特徴とする請求項５に記載の研磨体。
8. 【請求項８】 前記凹み量のうちの最大の凹み量dmax
   は、0μm＜dmax≦研磨体の厚さの90％の長さ、であり、
   且つ、前記窓のうちの最小の厚さtminは、tmin≧研磨体
   の厚さの10％の長さ、であることを特徴とする請求項1
   から４のいずれかに記載の研磨体。
9. 【請求項９】 前記凹みの凹み量d0は、0μm＜d0≦研磨
   体の厚さの90％の長さ、であり、且つ、前記窓の厚さt0
   は、t0≧研磨体の厚さの10％の長さ、であることを特徴
   とする請求項５に記載の研磨体。
10. 【請求項１０】 前記窓のうちの少なくとも一部分の透
    過率は、22％以上であることを特徴とする請求項１から
    ９のいずれかに記載の研磨体。
11. 【請求項１１】 前記窓の前記研磨対象物の反対側の面
    に反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項
    １から１０のいずれかに記載の研磨体。
12. 【請求項１２】 定盤上に設置されている研磨体と研磨
    対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体
    と前記研磨対象物との間に荷重を加え、且つ、相対移動
    させることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装
    置において、 前記定盤に形成された１以上の開口部と、 前記研磨体に形成された１以上の開口部と、 前記研磨体に設置されている、もしくは前記研磨体に形
    成された該開口部の少なくとも一部分を塞ぐように前記
    定盤に設置されている窓と、 該窓を介して前記研磨対象物の研磨面を光学的に観察し
    て研磨状態を測定する装置とを有し、 前記研磨体に形成された前記開口部と前記定盤に形成さ
    れた前記開口部とは、重なっていて、 前記研磨体の表面に対して前記窓の前記研磨対象物側の
    表面が凹んでいて、該凹み量が段階的もしくは連続的に
    変化していることを特徴とする平坦化装置。
13. 【請求項１３】 前記凹み量が前記研磨体に形成された
    前記開口部毎に異なることにより前記凹み量が段階的に
    変化していることを特徴とする請求項１２に記載の平坦
    化装置。
14. 【請求項１４】 前記凹み量が同一の開口部内の２以上
    の部分で異なることにより前記凹み量が段階的に変化し
    ていることを特徴とする請求項１２に記載の平坦化装
    置。
15. 【請求項１５】 前記窓が平行平板状の透明板であり、 前記窓は前記研磨体の表面に対して斜めに設置されてい
    ることにより前記凹み量が連続的に変化していることを
    特徴とする請求項１２に記載の平坦化装置。
16. 【請求項１６】 定盤上に設置されている研磨体と研磨
    対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体
    と前記研磨対象物との間に荷重を加え、且つ、相対移動
    させることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装
    置において、 前記定盤に形成された開口部と、 前記研磨体に形成された開口部と、 前記研磨体に設置されている、もしくは前記研磨体に形
    成された該開口部の少なくとも一部分を塞ぐように前記
    定盤に設置されている窓と、 該窓を介して前記研磨対象物の研磨面を光学的に観察し
    て研磨状態を測定する装置とを有し、 前記研磨体に形成された前記開口部と前記定盤に形成さ
    れた前記開口部とは、重なっていて、 前記研磨体の表面に対して前記窓の前記研磨対象物側の
    表面が凹んでいて、 前記窓が２枚以上の透明材料を積層してなる平行平板状
    の透明板であり、 前記透明材料の間が剥離可能な程度の接着力で積層され
    ていることを特徴とする平坦化装置。
17. 【請求項１７】 前記窓のうちの前記研磨状態を測定す
    る装置からの光が通過する部分の前記凹み量dは、0μm
    ＜d≦400μmであることを特徴とする請求項１２から１
    ５のいずれかに記載の平坦化装置。
18. 【請求項１８】 前記凹みの凹み量d0は、0μm＜d0≦40
    0μmであることを特徴とする請求項１６に記載の平坦化
    装置。
19. 【請求項１９】 前記凹み量のうちの最大の凹み量dmax
    は、0μm＜dmax≦前記研磨体の厚さの90％の長さ、であ
    り、且つ、前記窓の厚さのうちの最小の厚さtminは、tm
    in≧前記研磨体の厚さの10％の長さ、であることを特徴
    とする請求項１２から１５のいずれかに記載の平坦化装
    置。
20. 【請求項２０】 前記凹みの凹み量d0は、0μm＜d0≦研
    磨体の厚さの90％の長さ、であり、且つ、前記窓の厚さ
    t0は、t0≧研磨体の厚さの10％の長さ、であることを特
    徴とする請求項１６に記載の平坦化装置。
21. 【請求項２１】 前記窓が、前記研磨体の研磨特性と同
    等の研磨特性を有する樹脂であることを特徴とする請求
    項１２から２０のいずれかに記載の平坦化装置。
22. 【請求項２２】 定盤上に設置されている研磨体と研磨
    対象物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体
    と前記研磨対象物との間に荷重を加え、且つ、相対移動
    させることにより、前記研磨対象物を研磨する平坦化装
    置において、 前記定盤に形成された１以上の開口部と、 前記研磨体に形成された１以上の開口部と、 前記研磨体に形成された該開口部の少なくとも一部分を
    塞ぐように設置されている窓と、 該窓を介して前記研磨対象物の研磨面を光学的に観察し
    て研磨状態を測定する装置と、 前記窓の前記研磨対象物側の表面の位置を移動させる移
    動装置とを有し、 前記研磨体に形成された前記開口部と前記定盤に形成さ
    れた前記開口部とは、重なっていて、 前記窓は前記移動装置を介して前記定盤に設置されてい
    ることを特徴とする平坦化装置。
23. 【請求項２３】 前記窓の前記研磨対象物側の表面と前
    記研磨対象物の研磨面との間隔を検知する装置、前記研
    磨体の磨耗状態を検知する装置、もしくは前記両方を検
    知する装置をさらに有することを特徴とする請求項２２
    に記載の平坦化装置。
24. 【請求項２４】 前記窓の前記研磨対象物側の表面と前
    記研磨対象物の研磨面との間隔を制御する制御装置をさ
    らに有することを特徴とする請求項２３に記載の平坦化
    装置。
25. 【請求項２５】 前記制御装置は、研磨条件、研磨時
    間、ドレッシング条件およびドレッシング時間から前記
    研磨体の磨耗量を予測して、前記窓の前記研磨対象物側
    の表面と前記研磨対象物の研磨面との間隔を制御するこ
    とを特徴とする請求項２４に記載の平坦化装置。
26. 【請求項２６】 前記制御装置は、前記窓の前記研磨対
    象物側の表面と前記研磨対象物の研磨面との間隔が一定
    になるように前記移動装置を制御することを特徴とする
    請求項２４に記載の平坦化装置。
27. 【請求項２７】 前記制御装置は、前記窓の前記研磨対
    象物側の表面と前記研磨対象物の研磨面との間隔を前記
    定盤の回転に同期して制御することを特徴とする請求項
    ２４に記載の平坦化装置。
28. 【請求項２８】 前記窓の前記研磨対象物側の表面と前
    記研磨対象物の研磨面との間隔dは、0μm≦d≦400μmで
    あることを特徴とする請求項２２から２７のいずれかに
    記載の平坦化装置。
29. 【請求項２９】 前記窓の前記研磨対象物側の表面と前
    記研磨対象物の研磨面との間隔dは、0μm≦d≦前記研磨
    体の厚さの90％の長さ、であり、且つ、前記窓の厚さt
    は、t≧前記研磨体の厚さの10％の長さ、であることを
    特徴とする請求項２２から２７のいずれかに記載の平坦
    化装置。
30. 【請求項３０】 前記研磨状態を測定する装置から出射
    する光は、前記窓を通過し、前記窓と前記研磨対象物と
    の間の前記研磨剤を通過し、前記研磨対象物の研磨面で
    反射し、前記窓と前記研磨対象物との間の前記研磨剤を
    再び通過し、前記窓を再び通過し、前記研磨状態を測定
    する装置へ戻り、 前記研磨状態を測定する装置から出射する前記光の強度
    に対する前記研磨状態を測定する装置へ戻る光の強度の
    比が5％以上であることを特徴とする請求項１２から２
    ９のいずれかに記載の平坦化装置。
31. 【請求項３１】 前記窓の前記研磨対象物の反対側の面
    に反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項
    １２から３０のいずれかに記載の平坦化装置。
32. 【請求項３２】 請求項１２から２９のいずれかに記載
    の平坦化装置を用いて半導体シリコンウエハの表面を平
    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。
33. 【請求項３３】 請求項３２に記載の半導体デバイス製
    造方法により製造されることを特徴とする半導体デバイ
    ス。