特許 7364217 研磨装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】研磨装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/013 20120101AFI20231011BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20231011BHJP

   B24B 37/08 20120101ALI20231011BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20231011BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

B24B37/013

B24B37/005 Z

B24B37/08

B24B49/12

H01L21/304 621B

H01L21/304 622S

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019200854

(22)【出願日】2019-11-05

(65)【公開番号】P2021074794

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000107745

【氏名又は名称】スピードファム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉原 秀明

【審査官】山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１０７６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１０９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／００ － ３７／３４

Ｂ２４Ｂ ４９／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークと定盤とを相対的に回転させ、前記定盤に取り付けた研磨パッドによって前記ワークを研磨する研磨装置において、
前記ワークを研磨する研磨機本体と、前記ワークに測定光を照射し、この測定光が前記ワークの表裏面で反射して得られる反射光をもとに前記ワークの形状を測定する形状測定器と、を備え、
前記形状測定器は、前記測定光を出射するレーザ光源と、
前記ワークの表面で反射して得られる第１反射光と、前記ワークの裏面で反射して得られる第２反射光との干渉信号を検出する測定部と、
前記干渉信号の強度である反射強度と前記ワークの抵抗率とを紐づけたデータベースを有し、前記測定部から入力される反射強度の情報と前記データベースとを照合することで、前記ワークの抵抗率を認識する抵抗率認識部と、
前記抵抗率認識部が認識した前記抵抗率に基づいて前記ワークに照射する直前の測定光である照射光の光量を制御する光量制御部と、
を有することを特徴する研磨装置。

【請求項2】

請求項１に記載された研磨装置において、
前記光量制御部は、前記ワークの抵抗率が高い方が、前記ワークの抵抗率が低いときよりも前記照射光の光量を少なくする
ことを特徴とする研磨装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された研磨装置において、
前記形状測定器は、前記反射強度に基づいて前記レーザ光源の光出力性能を検知する光源性能検知部を有する
ことを特徴とする研磨装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された研磨装置において、
前記光量制御部は、波長毎に光の強さを調整する可変光減衰器と、通過する光を均等に吸収するＮＤフィルタと、光の偏光状態を調整する偏波調整器と、のうちの少なくとも一つを有する
ことを特徴とする研磨装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研磨装置に関する発明である。

【背景技術】

【0002】

従来から、上定盤と下定盤の間に挟み込んだシリコンウェーハ、表面に酸化膜等が成膜されたウェーハ、ＳＯＩウェーハ、ＳｉＣウェーハ、その他半導体ウェーハ、ガラスウェーハ、石英ガラスウェーハ、水晶ウェーハ、サファイアウェーハ、セラミックウェーハ等のワークの表面を研磨する研磨装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この研磨装置は、上定盤を貫通した穴を介して研磨中のワークの形状をリアルタイムで測定する厚み計測器を有している。この厚み計測器では、研磨中のワークに測定光を照射し、ワークの表裏面で反射した反射光に基づいてワークの形状を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－４７６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の研磨装置の形状測定器では、ワーク形状の測定時にワークに照射する直前の測定光である照射光の光量が一定に設定されている。一方、ワークの材質は、上述のとおりさまざまであり、また、不純物濃度もワークごとに異なっている。そのため、ワークの材質又は不純物濃度等によっては、ワーク形状の測定に適切な反射光を得ることができず、ワーク形状を適切に測定できないことがある。

【0005】

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ワークの材質又は不純物濃度等に関わらずワーク形状の測定を適切に実施することができる研磨装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の研磨装置は、ワークと定盤とを相対的に回転させて、定盤に取り付けた研磨パッドによってワークを研磨する。そして、ワークを研磨する研磨機本体と、ワークに照射した測定光がワークの表裏面で反射して得られる反射光をもとにワークの形状を測定する形状測定器と、を備えている。さらに、形状測定器は、測定光を出射するレーザ光源と、ワークの表面で反射して得られる第１反射光と、ワークの裏面で反射して得られる第２反射光との干渉信号を検出する測定部と、干渉信号の強度である反射強度とワークの抵抗率とを紐づけたデータベースを有し、測定部から入力される反射強度の情報とデータベースとを照合することで、ワークの抵抗率を認識する抵抗率認識部と、抵抗率認識部が認識した抵抗率に基づいてワークに照射する直前の測定光である照射光の光量を制御する光量制御部と、を有している。

【発明の効果】

【0007】

本発明の研磨装置が備えた形状測定器では、ワークに照射する直前の測定光である照射光の光量をワークの抵抗率に基づいて制御する。ここで、ワークの抵抗率は、ワークの材質又は不純物濃度等によって異なっている。そのため、照射光の光量をワークの抵抗率に基づいて制御することで、この照射光の光量をワークの材質又は不純物濃度等に応じて切り替えることができる。よって、ワークの材質又は不純物濃度等に関わらずワーク形状の測定を適切に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１の研磨装置を概略的に示す全体構成図である。

【図2】実施例１のサンギヤとインターナルギヤとキャリアプレートの位置関係を示す説明図である。

【図3】実施例１の形状測定器の構成を示すブロック図である。

【図4】実施例１の形状測定器にて描画される断面形状線の例を示す説明図である。

【図5】実施例１の研磨機における光量制御部への印加電圧と、測定光の光透過量と、減衰量と、照射光の光量との関係を示す表である。

【図6】実施例１の研磨装置１において実行されるワーク形状測定処理の流れを示すフローチャートである。

【図7A】高抵抗ワークに測定光を照射したときに検出される反射強度の一例を示す説明図である。

【図7B】低抵抗ワークに測定光を照射したときに検出される反射強度の一例を示す説明図である。

【図7C】光出力性能が低下したレーザ光源からの測定光を高抵抗ワークに照射したときに検出される反射強度の一例を示す説明図である。

【図8A】光量が多い照射光を高抵抗のワークに照射したときに描画されるワークの厚み情報の一例を示す図である。

【図8B】光量が多い照射光を低抵抗のワークに照射したときに描画されるワークの厚み情報の一例を示す図である。

【図8C】光量が少ない照射光を高抵抗のワークに照射したときに描画されるワークの厚み情報の一例を示す図である。

【図8D】光量が少ない照射光を低抵抗のワークに照射したときに描画されるワークの厚み情報の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の研磨装置を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

【0010】

（実施例１）
以下、実施例１の研磨装置１の全体構成を、図１及び図２に基づいて説明する。

【0011】

実施例１の研磨装置１は、シリコンウェーハ、表面に酸化膜等が成膜されたウェーハ、ＳＯＩウェーハ、ＳｉＣウェーハ、その他半導体ウェーハ、ガラスウェーハ、石英ガラスウェーハ、水晶ウェーハ、サファイアウェーハ、セラミックウェーハ等の薄板状のワークＷの表裏両面を研磨する両面研磨装置である。研磨装置１は、図１に示すように、研磨機本体１０と、形状測定器２０と、メモリ３０と、表示器４０と、研磨制御部５０と、を備えている。

【0012】

研磨機本体１０は、図１に示すように、軸線Ｌ１を中心にして同心上に配置された下定盤１１と、上定盤１２と、下定盤１１の中央に配置されたサンギヤ１３と、下定盤１１の外周を取り囲むように配置されたインターナルギヤ１４と、を有している。下定盤１１と、サンギヤ１３と、インターナルギヤ１４とは、それぞれ駆動軸１７ａ、１７ｂ、１７ｃを介して図示しない駆動源に連結され、回転駆動される。

【0013】

上定盤１２は、上面に取り付けられた支持スタッド１６ａ及び取付部材１６ｂを介して、ロッド１６に固定され、ロッド１６が伸縮することで上下に昇降する。研磨機本体１０の中央には、軸線Ｌ１に沿って起立し、上端部にドライバ１８が設けられた駆動軸１７ｄが配置されている。ドライバ１８の外周面には、上定盤１２に設けたフック１２ｂが係合する溝部（不図示）が形成されている。上定盤１２は、図示しない駆動源によって駆動軸１７ｄが回転駆動されることで、ドライバ１８と一体になって回転する。

【0014】

キャリアプレート１５は、下定盤１１及び上定盤１２の間に配置され、図２に示すように、サンギヤ１３及びインターナルギヤ１４に噛み合う。そして、キャリアプレート１５は、サンギヤ１３及びインターナルギヤ１４が回転することで自転しながら軸線Ｌ１の周囲を回転（公転）する。

【0015】

ワークＷは、キャリアプレート１５のワーク保持穴１５ａ内に配置される。そして、回転する下定盤１１に貼付された研磨パッド１１ａと回転する上定盤１２に貼付された研磨パッド１２ａに挟まれた状態でキャリアプレート１５が自転及び公転し、ワークＷは研磨パッド１１ａ及び研磨パッド１２ａにより研磨加工される。

【0016】

さらに、上定盤１２には、測定孔１９が形成されている。この測定孔１９は、上定盤１２及び研磨パッド１２ａを貫通し、形状測定器２０から出射された測定光Ｘを透過する窓部材１９ａが装着されている（図３参照）。

【0017】

形状測定器２０は、後述する分光干渉方式によってワークＷの形状を測定するレーザ測定器である。この形状測定器２０は、プローブ２２が上定盤１２に取り付けられており、上定盤１２と一体となって回転する。

【0018】

メモリ３０は、形状測定器２０及び研磨制御部５０からデータの読み書きが可能な記憶装置である。メモリ３０は、例えば、ＨＤＤ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭ、及び、フラッシュメモリ等からなる。このメモリ３０には、形状測定器２０によって測定されたワークＷの形状情報等が記憶される。

【0019】

表示器４０は、研磨制御部５０からの表示指令に基づき、現在研磨中のワークＷの形状情報や、ワークＷの研磨停止判定をしたこと等を表示する。表示器４０は、例えばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ－ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等からなり、例えば研磨機本体１０に取り付けられている。この表示器４０は、研磨機本体１０のオペレータが目視可能な画面（不図示）を有している。

【0020】

研磨制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等からなる制御演算部５１と、サブメモリ５２と、入力装置５３と、等を備えている。研磨制御部５０は、サブメモリ５２に記憶されたプログラムや、入力装置５３を介して研磨機本体１０のオペレータによって入力されたワークＷの加工目標や研磨条件、研磨環境情報等に基づき、制御演算部５１から制御指令を出力する。これにより、研磨機本体１０は、各種の動作が制御される。また、制御演算部５１では、形状測定器２０によって測定された研磨中のワークＷの形状の情報に基づいてワーク形状の推移を予測し、この予測結果に応じてワークＷの研磨条件の変更タイミングや研磨終了タイミングを演算する。

【0021】

以下、実施例１の形状測定器２０の詳細構成を、図３～図５に基づいて説明する。

【0022】

形状測定器２０は、図３に示すように、レーザ光源２１と、プローブ２２と、測定部２３と、光量制御部２４と、抵抗率認識部２５と、を有し、分光干渉方式によってワークＷの表面形状を測定する。分光干渉方式では、まず、レーザ光源２１から出射した測定光Ｘ（図３参照）を、プローブ２２及び上定盤１２の測定孔１９の窓部材１９ａを介してワークＷに照射する。そして、この測定光ＸがワークＷの表面Ｗαで反射して得られる第１反射光Ｙ（図３参照）と、この測定光ＸがワークＷの裏面Ｗβで反射して得られる第２反射光Ｚ（図３参照）とをプローブ２２にて受光する。プローブ２２は、受光した光を電気信号に変換して測定部２３に入力する。続いて、測定部２３によって第１反射光Ｙと第２反射光Ｚとの干渉現象で生じる干渉信号を検出し、検出した干渉信号の周波数からワークＷの厚みを演算する。さらに、この測定部２３では、このワークＷの厚みに基づいてワークＷの断面の形状を演算し、測定結果とする。

【0023】

ここで、レーザ光源２１は、電流を流すことでレーザを発振する素子である半導体レーザを有しており、この半導体レーザから測定光Ｘを出射する。レーザ光源２１から出力された測定光Ｘは、光ファイバケーブル２１ａを介してプローブ２２に導かれる。なお、レーザ光源２１は、使用期間や使用条件、機器への不適切な取り付け等の影響で経年変化や機能不良が生じると、光出力が変化する。

【0024】

プローブ２２は、レーザ光源２１から出射された測定光Ｘを平行光に調整して照射するコリメータ機能を有し、光ファイバケーブル２１ａの先端に取り付けられている。さらに、プローブ２２は、受光した光を内蔵した光電変換素子によって干渉信号に変換する。プローブ２２で変換された干渉信号は、無線通信等によって測定部２３に入力される。ここで、プローブ２２は、測定光ＸがワークＷの表面Ｗαで反射して得られる第１反射光Ｙと、この測定光ＸがワークＷの裏面Ｗβで反射して得られる第２反射光Ｚとをそれぞれ受光する。

【0025】

測定部２３は、第１反射光Ｙと第２反射光Ｚが干渉して生じる信号の周波数に基づいてワークＷの断面形状を測定し、測定結果を示すワークＷの形状描画を表示器４０に表示させる。この測定部２３は、形状測定部２３ａと、描画生成部２３ｂと、を有している。

【0026】

形状測定部２３ａは、プローブ２２から送信された第１反射光Ｙ及び第２反射光Ｚの電気信号に基づき、これらの干渉現象によって生じる干渉信号を検出する。そして、形状測定部２３ａでは、検出した干渉信号の周波数をフーリエ変換等によって解析して周波数信号を取得し、ワークＷの厚みをこの周波数信号の周波数から演算する。なお、一般的には、周波数が高いほど厚みが厚くなる。ワークＷの厚み情報は、描画生成部２３ｂに入力される。

【0027】

描画生成部２３ｂは、形状測定部２３ａから入力したワークＷの厚み情報に基づいてワークＷの断面形状を演算する。そして、この描画生成部２３ｂでは、ワークＷの断面形状の演算結果から図４に示すような断面形状線Ｔ１を求める。この断面形状線Ｔ１は、ワークＷの断面形状を示す形状描画であり、ワークＷの断面形状を演算するごとに求められる。これにより、同一のワークＷについて求められた断面形状線Ｔ１を時系列で並べることで、当該ワークＷの形状変化の推移が示される。また、当該ワークＷの研磨終了時の断面形状線Ｔ１により、ワークＷの最終ワーク形状である加工結果情報が示される。

【0028】

さらに、描画生成部２３ｂからは、表示器４０に断面形状線Ｔ１を表示させる制御指令が出力され、断面形状線Ｔ１は、表示器４０に表示される。これにより、研磨機本体１０のオペレータは、表示器４０の表示内容を確認することで、研磨中のワークＷの断面形状を把握することが可能となる。ここで、ワークＷの断面形状の演算精度は、ワークＷの厚み情報の演算精度が高いほど高くなる。

【0029】

光量制御部２４は、レーザ光源２１から出力されてワークＷに照射される直前の測定光Ｘである照射光Ｘ´の光量を、波長を維持した状態で制御する機構である。実施例１の光量制御部２４は、光ファイバケーブル２１ａの途中に介装された可変光減衰器２４ａと、この可変光減衰器２４ａに印加するアナログ出力の電圧を制御する電圧制御部２４ｂと、を有している。可変光減衰器２４ａは、光ファイバケーブル２１ａを伝送される測定光Ｘの強さ（光パワー）を可変減衰して調整する装置である。また、電圧制御部２４ｂは、抵抗率認識部２５から入力されるワークＷの抵抗率に応じて可変光減衰器２４ａに印加するアナログ出力の電圧を制御する。そして、この光量制御部２４では、電圧制御部２４ｂで制御された電圧を可変光減衰器２４ａに印加することで、測定光Ｘの透過量（減衰量）を制御する。ここで、可変光減衰器２４ａは、高い電圧が印加されるほど測定光Ｘの透過量を少なくし、測定光Ｘの減衰量を多くする。また、測定光Ｘの透過量（減衰量）が変化することで、照射光Ｘ´の光量が変化する。そのため、測定光Ｘの減衰量（透過量）を調整することは、照射光Ｘ´の光量を制御することと同義となる。なお、測定光Ｘの透過量が少ないほど減衰量が多くなり、照射光Ｘ´の光量が少なくなる。

【0030】

そして、電圧制御部２４ｂでは、ワークＷの抵抗率が高いほど可変光減衰器２４ａに印加する電圧を高くする。すなわち、光量制御部２４は、ワークＷの抵抗率が高い場合に光透過量を少なくし、照射光Ｘ´の光量を少なくする。一方、電圧制御部２４ｂでは、ワークＷの抵抗率が低いほど可変光減衰器２４ａへの印加電圧を低くする。このため、光量制御部２４は、ワークＷの抵抗率が低い場合に光透過量を多くし、照射光Ｘ´の光量を多くする。このように、光量制御部２４は、ワークＷの抵抗率に基づいて照射光Ｘ´の光量を変更する。なお、可変光減衰器２４ａへの印加電圧と、測定光Ｘの光透過量、減衰量及び照射光Ｘ´の光量との関係は、図５に示す通りである。

【0031】

抵抗率認識部２５は、形状測定対象のワークＷの抵抗率を認識し、認識したワークＷの抵抗率を光量制御部２４に出力する。ここで、抵抗率認識部２５では、ワークＷの抵抗率を、測定部２３によって検出した第１反射光Ｙ及び第２反射光Ｚの干渉信号の強度（反射強度）のピーク強度に基づいて認識する。すなわち、この抵抗率認識部２５は、予め作成された反射強度のピーク強度の検出パターンと抵抗率とを紐づけたデータベースを有している。そして、測定部２３から入力される反射強度の情報と、当該データベースとを照合することでワークＷの抵抗率を推定して認識する。なお、ワークＷの研磨前に、ワークＷの材質や不純物濃度等が判明している場合には、研磨機本体１０のオペレータが、研磨制御部５０の入力装置５３を介して判明しているワークＷの材質等の情報を抵抗率認識部２５に入力する。抵抗率認識部２５は、入力装置５３を介して入力された情報からワークＷの抵抗率を認識してもよい。

【0032】

さらに、抵抗率認識部２５は、測定部２３によって検出した反射強度をモニタリングすることで、レーザ光源２１の経時変化や機能不良等によって変化する光出力性能を検知する光源性能検知部２５ａを有する。光源性能検知部２５ａでは、例えば、初期強度値とモニタリング値、又は、初期強度値とモニタリング値の移動平均値等を比較し、レーザ光源２１の光出力性能を検知する。モニタリングする反射光は、第１反射光Ｙ、第２反射光Ｚ、又は、第１反射光Ｙと第２反射光Ｚの干渉信号のいずれであってもよい。また、光出力性能を検知する場合、ピーク強度の強弱に加え、ノイズフロアの平滑度合いをモニタリングすることで、レーザ光源２１の光出力性能の検知精度を向上させることができる。なお、「ノイズフロア」とは、検出した反射強度の検出値のうち、ピーク波形以外のノイズレベルの値のことである。そして、抵抗率認識部２５は、光源性能検知部２５ａにて検知したレーザ光源２１の光出力性能を光量制御部２４に出力する。光量制御部２４では、光源性能検知部２５ａにて検知したレーザ光源２１の光出力性能に基づいて、可変光減衰器２４ａに印加する電圧を補正してもよい。また、光源性能検知部２５ａでは、反射強度の代わりに、レーザ発振後に分光等を行って得られた信号をモニタリングすることで、レーザ光源２１の光出力性能の検知を行うこともできる。

【0033】

以下、実施例１の研磨装置１にて実行されるワーク形状測定処理の各ステップを、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。

【0034】

ステップＳ１では、レーザ光源２１に電流を流し、半導体レーザからレーザを発振させて測定光Ｘを出射し、ステップＳ２へ進む。このとき、予め研磨機本体１０には研磨対象のワークＷをセットしておく。

【0035】

ステップＳ２では、ステップＳ１での測定光Ｘの出射に続き、プローブ２２を介して測定光ＸをワークＷに照射し、ステップＳ３へ進む。ここで、プローブ２２から出射した測定光Ｘは、測定孔１９に取り付けられた窓部材１９ａを介して照射される。なお、このとき、光量制御部２４では可変光減衰器２４ａに電圧を印加しない。そのため、光量制御部２４の影響を受けていない測定光ＸがワークＷに照射される。

【0036】

ステップＳ３では、ステップＳ２での測定光Ｘの照射に続き、この測定光ＸがワークＷの表面Ｗαで反射して得られる第１反射光Ｙと、測定光ＸがワークＷの裏面Ｗβで反射して得られる第２反射光Ｚとをプローブ２２にて受光し、ステップＳ４へ進む。ここで、プローブ２２は、受光した反射光信号を測定部２３に送信する。

【0037】

ステップＳ４では、ステップＳ３での第１、第２反射光Ｙ、Ｚの受光に続き、測定部２３にて、第１反射光Ｙと第２反射光Ｚの干渉信号の強度（反射強度）を検出し、ステップＳ５へ進む。ここで、測定部２３は、検出した反射強度の情報を抵抗率認識部２５へ入力する。

【0038】

ステップＳ５では、ステップＳ４での反射強度の検出に続き、抵抗率認識部２５にて、入力された反射強度のピーク強度に基づいてワークＷの抵抗率を自動的に認識し、ステップＳ６へ進む。ここで、ワークＷの抵抗率の認識は、反射強度の検出パターンと、予め作成された反射強度と抵抗率とを紐づけたデータベースとを照合して行う。また、認識されたワークＷの抵抗率は、光量制御部２４に入力される。

【0039】

すなわち、抵抗率が高い高抵抗のワークＷに測定光Ｘを照射した場合、図７Ａにおいて一点鎖線Ａで囲んで示すように、比較的高いピーク強度が検出される。一方、抵抗率が低い低抵抗のワークＷに測定光Ｘを照射した場合では、図７Ｂにおいて一点鎖線Ｂで囲んで示すように、比較的低いピーク強度が検出される。このように、ワークＷの抵抗率の違い（高低）によって検出される反射強度のピーク強度が異なる。そのため、抵抗率認識部２５は、測定部２３にて検知した反射強度のピーク強度の高さに基づいてワークＷの抵抗率を認識することができる。なお、反射強度のピーク強度の高低を判定する際の指標は、例えばＳ／Ｎ比（信号対雑音比）や、Ｓ／Ｂ比（信号対バックグラウンド比）を用いることができる。また、その他の方法によってピーク強度の高低を判定してもよい。

【0040】

さらに、このステップＳ５では、光源性能検知部２５ａにて、ステップＳ４で検出した反射強度をモニタリングし、レーザ光源２１の光出力性能を検知する。ここで、経時変化等の影響によりレーザ光源２１の光出力性能が低くなった場合には、同じ抵抗率のワークＷに出力設定値が同じ測定光Ｘを照射した場合であっても、初期強度値と比べてピーク強度が低下すると共にノイズフロアαが平滑になる。例えば、図７Ｃには、高抵抗のワークＷに光出力性能が低いレーザ光源２１から測定光Ｘを照射したときの反射強度を示す。この場合、図７Ａに示す初期強度値と比べ、ピーク強度が低下すると共にノイズフロアαが平滑になる。

【0041】

ステップＳ６では、ステップＳ５での抵抗率の認識に続き、光量制御部２４にてワークＷの抵抗率に応じて照射光Ｘ´の光量を制御し、ステップＳ７へ進む。すなわち、光量制御部２４は、抵抗率認識部２５から入力されたワークＷの抵抗率に応じた電圧を可変光減衰器２４ａに印加する。これにより、光量制御部２４によって、光ファイバケーブル２１ａを通過する測定光Ｘの透過量が制御され、照射光Ｘ´の光量をワークＷの抵抗率に応じて制御することになる。ここで、例えばワークＷの抵抗率が高い（高抵抗）場合には、比較的高い電圧を可変光減衰器２４ａに印加することで、測定光Ｘの透過量が少なくし、照射光Ｘ´の光量を少なくする。また、ワークＷの抵抗率が低い（低抵抗）場合には、比較的低い電圧を可変光減衰器２４ａに印加することで、測定光Ｘの透過量を多くし、照射光Ｘ´の光量も多くする。

【0042】

ステップＳ７では、ステップＳ６での照射光Ｘ´の光量制御に続き、ワークＷの形状測定を実行し、エンドへ進む。これにより、ワークＷの形状測定の実行時には、ワークＷの抵抗率に応じて光量が制御された照射光Ｘ´がワークＷに照射される。

【0043】

以下、実施例１の研磨装置１のワーク形状の測定作用を説明する。

【0044】

実施例１の研磨装置１において、研磨機本体１０で研磨中のワークＷの断面形状を形状測定器２０によって測定する場合、図６に示すフローチャートのステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ５の処理を順に行う。すなわち、研磨機本体１０にワークＷをセットしたら、まず、レーザ光源２１から測定光Ｘを出射させ、プローブ２２及び窓部材１９ａを介してワークＷに測定光Ｘを照射する。そして、プローブ２２によって第１反射光Ｙと第２反射光Ｚとを受光し、測定部２３へと送信する。測定部２３では、第１反射光Ｙと第２反射光Ｚの干渉信号の強度（反射強度）を検出し、検出した反射強度の情報を抵抗率認識部２５へ入力する。そして、抵抗率認識部２５は、入力された反射強度の検出パターンと、予め作成された反射強度と抵抗率とを紐づけたデータベースとを照合し、ワークＷの抵抗率を自動的に認識する。

【0045】

続いて、図６のフローチャートにおけるステップＳ６の処理を行い、ワークＷの抵抗率に応じて照射光Ｘ´の光量を制御する。つまり、光量制御部２４は、抵抗率認識部２５によって認識されたワークＷの抵抗率に応じた電圧を可変光減衰器２４ａに印加する。可変光減衰器２４ａでは、印加される電圧に応じて測定光Ｘの透過量を制御し、この結果、光量制御部２４は、照射光Ｘ´の光量を制御することができる。このとき、光量制御部２４は、光源性能検知部２５ａにて検知したレーザ光源２１の光出力性能に基づいて、可変光減衰器２４ａに印加する電圧を補正してもよい。そして、ステップＳ７へと進み、ワークＷの形状測定を実行する。

【0046】

ここで、ワークＷの形状測定の精度は、ワークＷに照射される測定光（照射光Ｘ´）の光量と、ワークＷの抵抗率に応じて決まる。すなわち、光量が多い照射光Ｘ´を高抵抗のワークＷに照射した場合では、図８Ａに示すように、ワークＷの厚み情報のばらつきΔＷが大きくなり、精度の良い断面形状線Ｔ１を求めることが難しい。しかし、光量が多い照射光Ｘ´を低抵抗のワークＷに照射した場合では、図８Ｂに示すようにワークＷの厚み情報のばらつきΔＷを抑制することができ、精度の良い断面形状線Ｔ１を求めることができる。

【0047】

一方、高抵抗のワークＷであっても、少ない光量の照射光Ｘ´を照射する場合では、図８Ｃに示すように、ワークＷの厚み情報のばらつきΔＷを抑制することができ、このときには断面形状線Ｔ１の描画精度を良好にすることができる。しかしながら、低抵抗のワークＷに光量の少ない照射光Ｘ´を照射した場合では、図８Ｄに示すように、ワークＷの厚み情報のばらつきΔＷが大きくなり、精度の良い断面形状線Ｔ１を求めることが難しくなる。なお、ワークＷの厚み情報のばらつきΔＷが大きい場合には、精度の良い断面形状線Ｔ１を求めることができないだけでなく、断面形状線Ｔ１を描画できなかったり、不正な断面形状線Ｔ１となったりすることもある。

【0048】

これに対し、実施例１の研磨装置１では、上述のようにワークＷの抵抗率に応じて測定光Ｘが伝送される光ファイバケーブル２１ａの途中に設けられた光量制御部２４において、ワークＷの抵抗率に応じた電圧を可変光減衰器２４ａに印加する。そして、これにより測定光Ｘの透過量が制御されて、照射光Ｘ´の光量が制御される。この結果、ワークＷの抵抗率に応じた光量の照射光Ｘ´をワークＷに照射することができるため、例えば、高抵抗のワークＷには光量を抑えた照射光Ｘ´を照射してワーク形状の測定を行ったり、低抵抗のワークＷには光量の多い照射光Ｘ´を照射してワーク形状を測定したりすることができる。

【0049】

すなわち、ワークＷの材質又は不純物濃度等（抵抗率）ごとに、プローブ２２によって受信する信号が最適信号状態となるように照射光Ｘ´の光量が適切に調整される。これにより、測定結果の精度を向上させ、ワーク形状の測定を適切に実施することができる。そして、ワーク形状の測定を適切に実施することで、ワークＷの研磨加工精度を向上し、ワークＷの研磨加工の歩留まりを向上させることができたり、ワークＷの形状修正に必要な加工レシピを的確に選択したりすることができる。さらに、ワークＷの研磨加工中に精度よくワーク形状を測定することで、研磨加工後のワーク形状の測定を省略することが可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる。

【0050】

なお、実施例１の研磨装置１の形状測定器２０は、単一のレーザ光源２１の波長を維持した状態で、ワークＷの抵抗率に従って照射光Ｘ´の光量を調整するものである。そのため、例えば複数の光源を有し、これらの光源をワークＷの表面に形成される膜種に従って切り替えるものとは全く異なる。

【0051】

そして、実施例１では、図５に示すように、ワークＷの抵抗率が高抵抗の場合には比較的高い電圧が可変光減衰器２４ａに印加され、ワークＷの抵抗率が低抵抗の場合には比較的低い電圧が可変光減衰器２４ａに印加される。そのため、光量制御部２４では、ワークＷの抵抗率が高い方が、ワークＷの抵抗率が低いときよりも照射光Ｘ´の光量を少なくすることになる。

【0052】

これにより、照射光Ｘ´の光量を、ワークＷの抵抗率に応じてワーク形状を適切に測定可能な光量に制御することができる。よって、ワーク形状の測定を的確に行うことができ、形状測定が実施できないワークＷや、測定エラーが発生することを防止できる。

【0053】

また、この実施例１では、抵抗率認識部２５は、第１反射光Ｙと第２反射光Ｚの干渉信号の強度（反射強度）に基づいてワークＷの抵抗率を認識し、認識したワークＷの抵抗率を光量制御部２４に出力する。そして、光量制御部２４では、抵抗率認識部２５から出力されたワークＷの抵抗率に応じて可変光減衰器２４ａに印加する電圧の大きさを変更する。

【0054】

これにより、ワークＷの抵抗率を自動的に測定し、ワークＷの抵抗率に応じた照射光Ｘ´の光量の変更制御をスムーズに行うことができる。このため、ワーク形状の測定不備が生じにくく、ワーク形状をさらに適切に測定することができる。

【0055】

また、実施例１では、光源性能検知部２５ａによって、反射強度に基づいてレーザ光源２１の光出力性能を検知する。この場合、光量制御部２４においてワークＷの抵抗率に応じた照射光Ｘ´の光量を制御する際、レーザ光源２１の光出力性能に応じて補正することが可能となり、ワーク形状の測定精度をさらに向上させることができる。

【0056】

さらに、この実施例１の研磨装置１では、測定光ＸがワークＷの表面Ｗαで反射して得られる第１反射光Ｙと、測定光ＸがワークＷの裏面Ｗβで反射して得られる第２反射光Ｚとの干渉現象によって生じる干渉信号の周波数からワークＷの厚みを求め、この求めたワークＷの厚みに基づいてワークＷの形状を測定する測定部２３を備えている。すなわち、形状測定器２０は、いわゆる分光干渉方式によってワークＷの表面形状を測定する。

【0057】

これにより、例えば、測定光を出射する光源としてランプを用い、このランプからの測定光がワークで反射した反射光のスペクトルを解析することでワーク形状を測定する場合とは異なり、測定光Ｘのコヒーレント性を高くし、信号の検出精度を向上させることができる。

【0058】

以上、本発明の研磨装置を実施例１に基づいて説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

【0059】

実施例１の形状測定器２０では、光量制御部２４が、可変光減衰器２４ａと電圧制御部２４ｂを有する例を示した。しかしながら、光量制御部２４はこれに限らず、ワークＷに照射する直前の測定光Ｘである照射光Ｘ´の光量を制御することができればよい。そのため、例えば、光量制御部２４は、それぞれ制御部を有する光ファイバケーブル２１ａの途中に介装されたＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタや、偏波調整器によって構成されてもよいし、レーザ光源２１の出力を切り替えられるスイッチ等によって光量制御部２４を構成してもよい。ここで、ＮＤフィルタは、通過する光を均等に吸収することで光量のみを少なくするフィルタである。また、偏波調整器は、例えば光ファイバケーブル２１ａに対して外部から応力を与えること等により、光ファイバケーブル２１ａ内を伝送される測定光Ｘの偏光状態を調整する装置である。また、例えば可変光減衰器とＮＤフィルタ等の複数の機構を組み合わせて光量制御部２４としてもよい。

【0060】

そして、実施例１では、形状測定器２０のプローブ２２が上定盤１２に取り付けられた例を示したが、これに限らない。例えば、上定盤１２の上方に設置された光学ヘッドから測定光Ｘを照射してもよい。この場合では、上定盤１２の周方向に沿って複数の測定孔を形成し、上定盤１２の回転によって測定孔が光学ヘッドの真下にくるごとに測定光Ｘが照射される。なお、下定盤１１に測定孔を設けて、下定盤１１の下方からワークＷの下面に測定光Ｘを照射してワーク形状を測定するようにしてもよい。

【0061】

また、実施例１では、抵抗率認識部２５によって、測定部２３で検出した反射強度のピーク強度や、入力装置５３を介して入力されたワークＷの材質等の情報に基づいてワークＷの抵抗率を自動で認識する例を示した。しかしながら、これに限らず、ワークＷの研磨前に予めワークＷの抵抗率が判明している場合には、研磨制御部５０の入力装置５３等を介してすでに判明しているワークＷの抵抗率を光量制御部２４に直接入力してもよい。また、この場合であっても、光源性能検知部２５ａによって、反射強度のピーク強度の変化に基づいてレーザ光源２１の光出力性能の変化を検知する。そして、レーザ光源２１の光出力性能に基づいて、可変光減衰器２４ａに印加する電圧を補正してもよい。

【0062】

すなわち、抵抗率認識部２５と光源性能検知部２５ａとは、独立して設けられていてもよい。そして、研磨装置は、抵抗率認識部２５と光源性能検知部２５ａのどちらか一方のみを備えるものであったり、抵抗率認識部２５と光源性能検知部２５ａの双方を有さずにオペレータによって入力されたワーク抵抗値に基づいて照射光の光量を制御するものであってもよい。

【0063】

また、実施例１では、レーザ光源２１が、赤外レーザ光を出力可能な素子の例を示したが、これに限らない。例えば、レーザ光源２１として、白色光を出力するものを用いてもよい。

【0064】

また、実施例１では、ワークＷの形状を測定する方法として、反射光を干渉信号に変換し、その干渉信号の強度より得られる周波数信号をフーリエ変換等の周波数解析によって解析し、得られた周波数解析結果から研磨中のワークＷの形状を測定する例を示したが、これに限らない。例えば、光学定数解析、色解析、フィッティング解析等を用いたり、またそれらを複合して用いてワークＷの形状を測定したりしてもよい。

【0065】

また、実施例１の研磨装置１は、下定盤１１と上定盤１２を有し、ワークＷの両面を同時に研磨可能な両面研磨装置とする例を示したがこれに限らない。例えば、ワークＷの片面のみを研磨する片面研磨装置であっても、本発明を適用することができる。

【0066】

さらに、実施例１の研磨装置１にて研磨するワークＷは、シリコンウェーハや、表面に酸化膜等が成膜されたウェーハ等に限らず、測定光となるレーザ光を透過する材質によって形成されたものであればよい。すなわち、レーザ光を透過することができれば、例えば塩化ビニルやＰＥＴ等の樹脂によって形成されたワーク等であってもよい。

【0067】

そして、実施例１の研磨装置１では、形状測定器２０が、レーザ光源２１と、プローブ２２と、測定部２３と、光量制御部２４と、抵抗率認識部２５と、を有する例を示した。ここで、プローブ２２は、上定盤１２に取り付けられているが、レーザ光源２１、測定部２３、光量制御部２４、抵抗率認識部２５については、研磨機本体１０に搭載してもよいし、研磨機本体１０とは別に設置するようにしてもよい。また、研磨制御部５０、形状測定器２０、又は、抵抗率認識部２５を、コンピュータネットワークを介して遠隔管理するようにしてもよい。この場合では、複数の研磨機本体１０のそれぞれに対応する研磨制御部５０、形状測定器２０、又は、抵抗率認識部２５を一元的に管理することができるため、生産ラインの安定稼働に貢献することができる。

【符号の説明】

【0068】

１ 研磨装置
１０ 研磨機本体
１１ 下定盤
１２ 上定盤
１９ 測定孔
２０ 形状測定器
２１ レーザ光源
２２ プローブ
２３ 測定部
２３ａ 形状測定部
２３ｂ 描画生成部
２４ 光量制御部
２４ａ 可変光減衰器
２４ｂ 電圧制御部
２５ 抵抗率認識部
２５ａ 光源性能検知部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】