JP2002252273A

JP2002252273A - 膜厚測定装置および研磨装置

Info

Publication number: JP2002252273A
Application number: JP2001049965A
Authority: JP
Inventors: Hideki Takada; 高田　　秀樹; Tatsu Baba; 龍馬場; Makoto Nishimura; 誠西村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【構成】測定ステージ１８上に載置されたウエハが、
ガイド突起５６によりセンタリングされる。カメラユニ
ット２４内のカメラの視野内にウエハのアライメントパ
ターンを配置する際には、測定ステージ１８の透孔５０
に吸着パッド７２が挿通され、この吸着パッド７２でウ
エハが吸着される。そして、モータ７０により吸着パッ
ド７２およびウエハが回動され、センサ６２によりウエ
ハの回動位置が検出される。そして、ウエハの回動位置
に基づいてアライメントパターンの位置が特定され、そ
のアライメントパターンがカメラの視野内に位置決めさ
れる。【効果】装置全体を小型化できるとともに、アライメ
ント後の位置ずれを防止できる。また、測定ステージ１
８にウエハを載置すると同時にウエハのセンタリングが
完了するので、アライメント時間を大幅に短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は膜厚測定装置および研
磨装置に関し、特にたとえばウエハに形成された膜の厚
さを測定する膜厚測定装置およびその膜を研磨する研磨
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の膜厚測定装置では、測
定ステージにウエハが載置され、ウエハのアライメント
パターンがＣＣＤカメラを用いて認識され、アライメン
トパターンに基づいて測定位置が特定される。このた
め、膜厚測定時には、ウエハのアライメントパターンを
ＣＣＤカメラの視野内に配置する必要がある。

【０００３】そこで、従来では、膜厚測定装置とは別に
アライメントユニットを設け、アライメントユニットで
アライメント（方向づけ）したウエハを測定ステージ上
に載置していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来では、膜厚測定装
置とは別にアライメントユニットを設ける必要があった
ため、装置全体が大型化するという問題があった。ま
た、アライメントされたウエハを測定ステージに移送し
ていたため、移送時に位置ずれを生じるおそれがあっ
た。

【０００５】一方、これらの問題を解決する膜厚測定装
置の一例が、平成１１年６月１８日付けで出願公開され
た特開平１１−１６００３１号公報[Ｇ０１Ｂ１１/０
６]に開示されている。この膜厚測定装置によれば、測
定ステージ上でウエハをアライメントするようにしてい
るため、アライメント後の位置ずれを防止できるが、測
定ステージとして６軸ステージを用いているため、アラ
イメントに長時間を要するという別の問題があった。

【０００６】したがって、この膜厚測定装置を研磨装置
（ＣＭＰ装置）に組み込んだとしても、全ウエハについ
て膜厚を測定することは、時間がかかり過ぎることから
困難であり、研磨ステーションを研磨環境の変化に応じ
て細かく制御することは困難であった。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、装
置全体を小型化でき、しかも、アライメント時間を短縮
できる、膜厚測定装置を提供することである。

【０００８】この発明の他の目的は、研磨ステーション
を細かく制御することにより、研磨精度を向上できる、
研磨装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、Ｘ−Ｙ軸
方向へ移動可能な測定ステージ、測定ステージにウエハ
を吸着する第1吸着部、測定ステージの中央に形成され
た透孔、測定ステージの上面に形成されてウエハをセン
タリングするガイド突起、Ｚ軸方向へ移動可能でかつ透
孔に挿通可能な吸着パッド、吸着パッドにウエハを吸着
する第２吸着部、吸着パッドを回動させるモータ、およ
び吸着パッドに吸着されたウエハの回動位置を検出する
センサを備える、膜厚測定装置である。

【００１０】第２の発明は、ウエハに形成された膜の厚
さを測定する膜厚測定ステーションと、膜を研磨する研
磨ステーションと、ウエハを洗浄する洗浄ステーション
とを1つのフレーム上に設け、膜厚測定ステーションは
第１の発明の膜厚測定装置を含み、ウエハを研磨ステー
ションへ投入する前に膜厚測定ステーションで膜の厚さ
を測定し、研磨および洗浄の後に膜厚測定ステーション
で膜の厚さを再測定し、測定結果に基づいて研磨ステー
ションを制御する、研磨装置である。

【００１１】

【作用】第１の発明では、測定ステージ上に載置された
ウエハが、ガイド突起によりセンタリングされる。した
がって、センタリングのために測定ステージを移動させ
る必要はない。カメラの視野内にアライメントパターン
を配置する際には、測定ステージの透孔に吸着パッドが
挿通され、この吸着パッド（第２吸着部）でウエハが吸
着される。そして、モータにより吸着パッドおよびウエ
ハが回動され、センサによりウエハの回動位置が検出さ
れる。そして、ウエハの回動位置に基づいてアライメン
トパターンの位置が特定され、そのアライメントパター
ンがカメラの視野内に位置決めされる。

【００１２】第２の発明では、膜厚測定ステーションに
第１の発明の膜厚測定装置が用いられ、これによって研
磨前および研磨後の膜厚が測定される。そして、膜厚測
定装置による測定結果に基づいて、研磨ステーションが
制御される。たとえば、先に処理されたウエハの研磨時
間と研磨前後の膜厚差とに基づいて、単位時間当たりの
研磨量が求められ、その結果に基づいて研磨ステーショ
ンにおける研磨時間が調整される。

【００１３】

【発明の効果】この発明によれば、膜厚測定装置にアラ
イメント機構を組み込んでいるので、装置全体を小型化
できるとともに、アライメント後の位置ずれを防止でき
る。

【００１４】また、測定ステージにウエハを載置すると
同時にウエハのセンタリングが完了するので、アライメ
ント時間を大幅に短縮できる。

【００１５】そして、膜厚測定装置を研磨装置に組み込
んだときには、キャリアから供給される全ウエハについ
て短時間で膜厚を測定できるので、その測定結果に基づ
いて研磨ステーションを細かく制御でき、研磨精度を向
上できる。

【００１６】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１７】

【実施例】図１および図２を参照して、この実施例の膜
厚測定装置１０は、ウエハ１２（図２，図３）の表面に
形成された膜（絶縁膜または酸化膜等）の厚さを測定す
るものであり、基台１４，Ｘ−Ｙ軸ステージ１６，測定
ステージ１８，Ｚ軸コラム２０，回動ユニット２２およ
びカメラユニット２４を含む。なお、ウエハ１２は、図
３に示すように、シリコン等により円板状に形成された
ものであり、その表面には、図示しないアライメントパ
ターンが形成されており、その外周部には、ノッチ１２
ａが形成されている。

【００１８】基台１４（図１）は、装置１０の基礎とな
る部分であり、その上面は、Ｘ−Ｙ軸ステージ１６等の
駆動精度を高めるために、所定の寸法精度で平坦に形成
される。

【００１９】Ｘ−Ｙ軸ステージ１６は、互いに直交して
配置されるＸ軸ステージ２６およびＹ軸ステージ２８を
含む。

【００２０】Ｘ軸ステージ２６は、測定ステージ１８を
水平面内において一方向すなわちＸ軸方向へ移動させる
ものであり、基台１４の上面に設けられた２本のレール
３０と、レール３０上に載置された摺動プレート３２と
を含む。そして、摺動プレート３２の下面には、図示し
ない雌ねじ部材が設けられ、雌ねじ部材には、ボールね
じ３４が螺合され、ボールねじ３４には、モータ３６の
回転軸が接続される。したがって、モータ３６でボール
ねじ３４を回転させることにより、摺動プレート３２を
Ｘ軸方向へ移動させることができる。

【００２１】Ｙ軸ステージ２８は、測定ステージ１８を
Ｘ軸に対して直交するＹ軸方向へ移動させるものであ
り、摺動プレート３２の上面に設けられた２本のレール
３８と、レール３８上に載置された摺動プレート４０と
を含む。そして、摺動プレート４０の下面には、図示し
ない雌ねじ部材が設けられ、雌ねじ部材には、ボールね
じ４２が螺合され、ボールねじ４２にはモータ４４の回
転軸が接続される。したがって、モータ４４でボールね
じ４２を回転させることにより、摺動プレート４０をＹ
軸方向へ移動させることができる。

【００２２】そして、Ｙ軸ステージ２８における摺動プ
レート４０の上面に、平面視略Ｌ字状の台座４６を介し
て測定ステージ１８が取り付けられる。

【００２３】測定ステージ１８は、図２からよくわかる
ように、円板状の本体４８を含み、本体４８の中央部に
は、透孔５０が形成され、本体４８の上面には、ロボッ
トアーム５２（図４）を納める溝５４が外周部から中央
部（透孔５０）へ延びて形成される。また、本体４８の
上面外周部には、複数（この実施例では８個）のガイド
突起５６が周方向へ間隔を隔てて放射状に形成される。

【００２４】各ガイド突起５６は、図２に示すように、
本体４８の上面から垂直に立ち上がる垂直部５６ａと、
垂直部５６ａの上端から本体４８の外方へ向けて上昇す
る傾斜部５６ｂとを含む。各垂直部５６ａは、本体４８
の上面においてウエハ１２を位置決め（センタリング）
する部分であり、各垂直部５６ａを通過する円の直径
は、ウエハ１２の外径よりもやや大きく（０．６ｍｍ程
度大きく）設定され、各垂直部５６ａの高さＨは、たと
えば１ｍｍ程度に設定される。一方、各傾斜部５６ｂ
は、本体４８の上面にウエハ１２を載置する際に、ウエ
ハ１２を案内する部分であり、各傾斜部５６ｂの長さＬ
は、ロボットアーム５２（図４）による搬送誤差を吸収
し得る程度に設定され、たとえば１５ｍｍ程度に設定さ
れる。

【００２５】また、本体４８（図２）の上面には、第１
吸着部としての複数の吸着孔５８が形成される。各吸着
孔５８は、本体４８の上面に載置されたウエハ１２を真
空吸引するための空気孔であり、それぞれが基台１４の
内部（または外部）に配置された真空ポンプ６０（図
１）に排気チューブ等を介して連通される。したがっ
て、真空ポンプ６０をオンすると、ウエハ１２が本体４
８の上面に吸着され、オフすると、吸着状態が解除され
る。真空ポンプ６０をオンしたにもかかわらず、所定の
真空圧を得られない場合には、真空ポンプ６０に設けら
れた圧力センサの出力に基づいて警報（音または光等）
が発せられる。

【００２６】さらに、本体４８の上面には、ウエハ１２
に形成されたノッチ１２ａの位置（すなわちウエハ１２
の回動位置）を検出するためのセンサ受光部６２ａが埋
め込まれる。

【００２７】Ｚ軸コラム２０は、基台１４の側面に固定
された固定コラム６４と、固定コラム６４に対して摺動
可能に取り付けられた逆Ｌ字状の可動コラム６６とを含
み、可動コラム６６の垂直部６６ａには、回動ユニット
２２が取り付けられ、水平部６６ｂには、カメラユニッ
ト２４が取り付けられる。さらに、水平部６６ｂには、
測定ステージ１８に埋め込まれたセンサ受光部６２ａに
対応するセンサ発光部６２ｂが取り付けられる。つま
り、センサ受光部６２ａとセンサ発光部６２ｂとによっ
て、透過型センサ６２が構成される。

【００２８】回動ユニット２２は、可動コラム６６に固
定された支持部６８を含み、支持部６８の先端には、モ
ータ７０が取り付けられ、モータ７０の回転軸には、吸
着パッド７２が取り付けられる。

【００２９】吸着パッド７２は、測定ステージ１８に形
成された透孔５０の内径よりも小さい外径を有する円板
状の本体７４を含み、本体７４の上面には、第２吸着部
としての複数の吸着孔７６が形成される。各吸着孔７６
は、ウエハ１２を真空吸引するための空気孔であり、そ
れぞれが真空ポンプ６０に排気チューブ等を介して連通
される。したがって、この吸着パッド７２においても測
定ステージ１８と同様に、ウエハ１２の吸着および吸着
解除が可能であり、また、異常発生時には警報が発せら
れる。

【００３０】吸着パッド７２を用いてウエハ１２を保持
する際には、可動コラム６６が図示しないモータで上昇
されることにより、図６に示すように、吸着パッド７２
が測定ステージ１８の透孔５０に挿通され、吸着パッド
７２の上面でウエハ１２が持ち上げられる。

【００３１】カメラユニット２４（図１）は、ケーシン
グ２４ａを含み、ケーシング２４ａの内部には、図示し
ないＣＣＤカメラおよび膜厚検出部が収容される。ＣＣ
Ｄカメラは、ウエハ１２の表面状態を観察するためのも
のであり、たとえばウエハ１２のアライメントパターン
を認識するのに用いられる。ＣＣＤカメラの焦点を合わ
せる際には、可動コラム６６が昇降され、ＣＣＤカメラ
のレンズ７８とウエハ１２との距離が調整される。

【００３２】以下には、図７および図８のフロー図に従
って、膜厚測定装置１０の動作を説明する。なお、以下
の動作は、ＣＰＵを含む図示しない制御部により自動制
御されるものである。

【００３３】膜厚測定装置１０を含むシステムの運転が
開始されると、まず、ステップＳ１において、測定ステ
ージ１８の上面にウエハ１２が載置され、かつ、センタ
リングされる。すなわち、まず、図４（Ａ）に示すよう
に、ウエハ１２を吸着保持したロボットアーム５２が図
示しないキャリアから測定ステージ１８の上方まで移動
され、溝５４に対応する位置に位置決めされる。続い
て、図３（Ｂ）に示すように、ウエハ１２の吸着を解除
した状態で、ロボットアーム５２が溝５４まで降下され
る。その後、図３（Ｃ）に示すように、ロボットアーム
５２が溝５４から引き出される。ロボットアーム５２の
搬送誤差等によりウエハ１２が測定ステージ１８に対し
て偏心すると、図３（Ｂ）の工程において、ウエハ１２
がガイド突起５６上に載置されることになるが、この場
合でも、ウエハ１２は、傾斜部５６ｂに案内されて測定
ステージ１８の中央に位置決めされる。つまり、ガイド
突起５６によって、ロボットアーム５２の搬送誤差等が
吸収される。

【００３４】続くステップＳ３では、図５に示すよう
に、Ｘ−Ｙ軸ステージ１６により測定ステージ１８が回
動ユニット２２に対応する位置まで移動され、吸着パッ
ド７２の中心に透孔５０の中心が合わせられる。

【００３５】そして、ステップＳ５において、吸着パッ
ド７２の吸着動作がオンされ、ステップＳ７において、
可動コラム６６が上昇され、それとともに回動ユニット
２２（吸着パッド７２）が上昇される。すると、ウエハ
１２が吸着パッド７２に吸着されて、測定ステージ１８
の上面から持ち上げられる。ウエハ１２を持ち上げたに
もかかわらず、所定の真空圧が得られない場合には、ウ
エハ１２が吸着されていないと判断され、警報が発せら
れる。

【００３６】次のステップＳ９では、回動ユニット２２
のモータ７０が回動されることにより、吸着パッド７２
が回動され、ウエハ１２の回動位置が変位される。そし
て、ステップＳ１１において、センサ６２がオンしたか
否かが判断され、“ＮＯ”と判断されると、ステップＳ
９に戻って吸着パッド７２の回動が続けられる。

【００３７】ここで、センサ６２は、図９に示すよう
に、センサ発光部６２ｂから出射された光をセンサ受光
部６２ｂで受光することによりノッチ１２ａを検出し、
オン信号を出力する。したがって、センサ６２がオンし
た位置では、ノッチ１２ａとセンサ６２とが位置的に対
応することになる。

【００３８】ステップＳ１１において“ＹＥＳ”と判断
されると、すなわちノッチ１２ａが検出されると、吸着
パッド７２の回動が停止され、ノッチ１２ａがセンサ６
２の位置に位置決めされる。なお、この実施例では、ウ
エハ１２のアライメントマークが必ずＣＣＤカメラの視
野に納まるように、ノッチ１２ａの検出位置すなわちセ
ンサ６２の位置が設定されるそして、ステップＳ１５
（図８）において、吸着パッド７２の吸着動作がオフさ
れ、ステップＳ１７において、吸着パッド７２が下降さ
れる。これによって、図１０に示すように、ウエハ１２
が測定ステージ１８の上面に戻される。

【００３９】そして、ステップＳ１９において、測定ス
テージ１８の吸着動作がオンされた後、ステップＳ２１
において、吸引圧力が所定値以下であるか否かが判断さ
れ、“ＹＥＳ”と判断されると、ステップＳ２３におい
て、測定ステージ１８が移動され、ステップＳ２５にお
いて、膜厚が測定される。

【００４０】つまり、ステップＳ２３では、ＣＣＤカメ
ラによりウエハ１２の表面が撮影されてアライメントマ
ークが認識され、かつ、可動コラム６６によりカメラユ
ニット２４が昇降されてＣＣＤカメラの焦点が合わされ
る。そして、アライメントマークに基づいて測定ポイン
トが特定され、その測定ポイントが測定用レーザ光の照
射ポイントに合致するように、Ｘ−Ｙ軸ステージ１６に
より測定ステージ１８が移動される。ステップＳ２５で
は、カメラユニット２４に収容された図示しないレーザ
素子からレーザ光が出射され、このレーザ光が測定ポイ
ントに照射されて反射される。そして、反射光が、カメ
ラユニット２４に収容された図示しない受光部において
受光され、受光部の出力に基づいて膜厚が算出される。

【００４１】一方、ステップＳ２１において、“ＮＯ”
と判断されると、ウエハ１２の吸着が十分ではないとし
て、ステップＳ２７において、吸着パッド７２が上昇・
下降される。つまり、吸着パッド７２でウエハ１２を押
すことによりその位置が修正される。そして、ステップ
Ｓ２９において、吸引圧力が所定値以下であるか否かが
再度判断され、“ＹＥＳ”と判断されると、ステップＳ
２３へ進み、“ＮＯ”と判断されると、ステップＳ３１
において、アラーム（警報）が発せられた後、ステップ
Ｓ３３において、測定動作が停止される。

【００４２】この実施例によれば、アライメントユニッ
トを別途設ける必要がないので、膜厚測定装置１０を含
むシステム全体の設置スペースを狭小化でき、しかも、
アライメント後にウエハ１２の位置がずれるのを防止で
きる。

【００４３】また、ウエハ１２を測定ステージ１８に載
置すると同時に、ウエハ１２をセンタリングできるの
で、アライメント時間を大幅に短縮できる。

【００４４】なお、上述の実施例では、１つのセンサ６
２を用いてウエハ１２のノッチ１２ａを検出するように
しているが、たとえば図１１に示すように、２つのセン
サ６２を用いてウエハ１２のオリエンテーション・フラ
ット（オリフラ）１２ｂを検出するようにしてもよい。

【００４５】また、ガイド突起５６の数は適宜変更可能
であり、たとえば環状のガイド突起５６として１つだけ
形成してもよい。

【００４６】また、上述の実施例では、測定ステージ１
８の上面にウエハ１２を載置した後、測定ステージ１８
を回動ユニット２２に対応する位置（図５の位置）まで
移動させるようにしているが、回動ユニット２２に対応
する位置（図５の位置）においてウエハ１２を載置する
ようにしてもよい。

【００４７】さらに、上述の実施例では、ステップＳ２
１，Ｓ２７〜Ｓ３３において、ウエハ１２の位置ずれ等
を修正し、修正できない場合に警報を発するようにして
いるが、この処理を動作初期の段階すなわちステップＳ
１の直後に実行するようにしてもよい。

【００４８】図１２を参照して、他の実施例の研磨装置
１００は、ウエハ１２に形成された膜（絶縁膜または酸
化膜等）を研磨するものであり、それぞれが１つのフレ
ーム１０２に組み込まれた、膜厚測定ステーション１０
４，研磨ステーション１０６および洗浄ステーション１
０８を含む。

【００４９】膜厚測定ステーション１０４は、ウエハ１
２の膜厚を測定する場所であり、上述した膜厚測定装置
１０（図１），未処理のウエハ１２を収容する第１キャ
リア１１０，処理後のウエハ１２を収容する第２キャリ
ア１１２およびウエハ１２を搬送するロボットアーム１
１４を含む。そして、第１キャリア１１０，第２キャリ
ア１１２，研磨ステーション１０６および洗浄ステーシ
ョン１０８のそれぞれと膜厚測定装置１０との間におい
て、ロボットアーム１１４を介してウエハ１２がやり取
りされる。ただし、第１キャリア１１０および第２キャ
リア１１２は、他の装置との間を移動されるものであ
り、膜厚測定ステーション１０４に固定的に設けられる
ものではない。

【００５０】研磨ステーション１０６は、膜厚測定ステ
ーション１０４から搬送されたウエハ１２の膜を研磨す
る場所であり、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g）装置１１６，研磨処理前のウエハ１２を載せる第１
テーブル１１８，研磨処理後のウエハ１２を載せる第２
テーブル１２０を含む。ＣＭＰ装置１１６は、研磨材に
よる物理的手法と化学反応を用いた化学的手法とにより
膜を研磨するものであり、研磨布が装着されたターンテ
ーブル１１６ａ，ターンテーブル１１６ａを駆動する回
転機構（図示せず）および研磨アーム１１６ｂを含み、
研磨アーム１１６ｂの先端には、ウエハ１２を保持する
研磨ヘッド１１６ｃが取り付けられる。

【００５１】洗浄ステーション１０８は、研磨処理後の
ウエハ１２を洗浄する場所であり、第１洗浄部１２２，
第２洗浄部１２４，第３洗浄部１２６，ロボットアーム
１２８およびロボットアーム１３０を含む。そして、研
磨ステーション１０６から搬送されたウエハ１２が、第
１洗浄部１２２，第２洗浄部１２４および第３洗浄部１
２６を通過して洗浄される。なお、ロボットアーム１３
０の詳細な機構については、図示を省略するが、この過
程において、ロボットアーム１３０によりウエハ１２の
表裏が裏返（反転）される。

【００５２】以下には、図１３のフロー図に従って、研
磨装置１００の動作を説明する。なお、図１３のフロー
図では、１枚のウエハ１２についての処理工程を示した
が、実際には、複数のウエハ１２が所定の時間間隔で連
続的に処理されるものである。また、以下の動作は、Ｃ
ＰＵを含む図示しない制御部により自動制御されるもの
である。

【００５３】研磨装置１００の運転が開始されると、ま
ず、ステップＳ４１において、第１キャリア１１０に収
容されたウエハ１２が、ロボットアーム１１４により膜
厚測定装置１０へ移送され、ステップＳ４３において、
上述した手順（図７，図８）により膜厚Ｄ１が測定され
る。膜厚測定が完了すると、ステップＳ４５において、
ウエハ１２がロボットアーム１１４により研磨ステーシ
ョン１０６（第１テーブル１１８）へ移送される。

【００５４】続くステップＳ４７では、研磨時間が読み
込まれる。つまり、最初の数枚のウエハ１２を研磨する
際には、膜質や環境温度等に基づいて経験的に求められ
た研磨時間が読み込まれ、その後のウエハ１２について
は、先のウエハ１２の膜厚測定結果に基づいて設定され
た研磨時間が読み込まれる。

【００５５】そして、ステップＳ４９において、膜の研
磨が実行される。つまり、第１テーブル１１８上のウエ
ハ１２が、研磨アーム１１６ｂによりターンテーブル１
１６ａに移送され、ターンテーブル１１６ａに装着され
た研磨布により研磨される。所定の研磨時間が経過する
と、そのウエハ１２が、研磨アーム１１６ｂにより第２
テーブル１２０上へ移送される。

【００５６】そして、ステップＳ５１において、第２テ
ーブル１２０上のウエハ１２が、ロボットアーム１２８
により洗浄ステーション１０８（第１洗浄部１２２）へ
移送され、ステップＳ５３において、表裏両面が段階的
に洗浄される。つまり、第１洗浄部１２２によりある程
度洗浄された後、第２洗浄部１２４により裏面が洗浄さ
れ、その後、第３洗浄部１２６により表面が洗浄され
る。また、第２洗浄部１２４から第３洗浄部１２６への
移送時に、ロボットアーム１３０によりウエハ１２の表
裏が反転される。

【００５７】洗浄が完了すると、ステップＳ５５におい
て、第３洗浄部１２６のウエハ１２が、ロボットアーム
１１４により膜厚測定装置１０へ移送され、ステップＳ
５７において、膜厚Ｄ２が測定される。

【００５８】そして、ステップＳ５９において、研磨処
理による膜厚の変化量Ｄ（Ｄ＝Ｄ１−Ｄ２）が算出さ
れ、その変化量Ｄに基づいてその後の研磨時間が設定さ
れる。つまり、先のウエハ１２の研磨時間と膜厚変化量
Ｄとが求まると、そのウエハ１２が研磨されたときのＣ
ＭＰ装置１１６の能力が分かり、一方、後のウエハ１２
の膜厚Ｄ１が求まると、そのウエハ１２について研磨す
べき膜厚が分かるため、これらの情報に基づいて後のウ
エハの研磨時間が設定される。たとえば、ＣＭＰ装置１
１６の能力が基準能力よりも高い場合には、研磨時間が
基準時間よりも短めに設定され、逆に、基準能力よりも
低い場合には、研磨時間が基準時間よりも長めに設定さ
れる。

【００５９】膜厚Ｄ２の測定等が完了すると、ステップ
Ｓ６１において、そのウエハ１２が、ロボットアーム１
１４により第２キャリア１１２へ移送され、一連の研磨
処理が終了される。

【００６０】この実施例によれば、小型でかつ膜厚を迅
速に測定できる膜厚測定装置１０を用いているので、装
置全体が大型化する心配はない。

【００６１】また、第１キャリア１１０から供給される
全ウエハ１２について短時間で膜厚を測定できるので、
研磨後の膜厚がスペック通りであることを全数保証で
き、しかも、その測定結果に基づいて研磨ステーション
１０６の動作（研磨時間等）を細かく制御できる。した
がって、研磨精度を飛躍的に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の膜厚測定装置を示す斜視
図である。

【図２】測定ステージを示す斜視図である。

【図３】ウエハを示す斜視図である。

【図４】測定ステージにウエハを載置する方法を示す図
解図である。

【図５】測定ステージを移動させた状態を示す斜視図で
ある。

【図６】吸着パッドでウエハを持ち上げた状態を示す図
解図である。

【図７】膜厚測定装置の動作を示すフロー図である。

【図８】膜厚測定装置の動作を示すフロー図である。

【図９】センサとノッチとの位置関係を示す図解図であ
る。

【図１０】測定ステージにウエハを戻した状態を示す図
解図である。

【図１１】２つのセンサを用いてオリフラを検出する状
態を示す図解図である。

【図１２】他の実施例の研磨装置を示す図解図である。

【図１３】研磨装置の動作を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０ …膜厚測定装置１２ …ウエハ１２ａ …ノッチ１４ …基台１６ …Ｘ−Ｙステージ１８ …測定ステージ２０ …Ｚ軸コラム２２ …回動ユニット２４ …カメラユニット５６ …ガイド突起６４ …固定コラム６６ …可動コラム７２ …吸着パッド１００ …研磨装置１０４ …膜厚測定ステーション１０６ …研磨ステーション１０８ …洗浄ステーション１１０ …第１キャリア１１２ …第２キャリア１１６ …ＣＭＰ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｒ 21/66 21/66 Ｐ (72)発明者西村誠京都府京都市右京区西院溝崎町21 ローム株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA30 BB28 CC19 DD02 DD06 FF23 GG12 HH13 JJ01 MM04 PP13 UU04 UU09 3C058 AA07 AA09 AC02 BA01 BA02 BA07 BB01 CB01 CB03 CB05 4M106 AA01 BA05 CA48 DH03 DH12 DH32 DJ04 DJ05 DJ07 5F031 CA02 FA01 FA07 GA02 HA08 HA09 HA13 HA33 HA58 HA59 JA02 JA04 JA05 JA10 JA15 JA17 JA27 JA34 JA35 JA47 KA08 KA11 MA22 MA33 PA04 PA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ−Ｙ軸方向へ移動可能な測定ステージ、前記測定ステージにウエハを吸着する第1吸着部、前記測定ステージの中央に形成された透孔、前記測定ステージの上面に形成されて前記ウエハをセン
タリングするガイド突起、Ｚ軸方向へ移動可能でかつ前記透孔に挿通可能な吸着パ
ッド、前記吸着パッドに前記ウエハを吸着する第２吸着部、前記吸着パッドを回動させるモータ、および前記吸着パ
ッドに吸着された前記ウエハの回動位置を検出するセン
サを備える、膜厚測定装置。
【請求項２】前記ウエハを撮影するカメラと前記カメラ
をＺ軸方向へ移動させるＺ軸コラムとをさらに備える、
請求項１記載の膜厚測定装置。
【請求項３】前記測定ステージの上面にロボットアーム
用の溝を形成した、請求項１または２記載の膜厚測定装
置。
【請求項４】前記ガイド突起は、前記測定ステージの上
面から垂直に立ち上がる垂直部と前記垂直部の上端から
前記測定ステージの外方へ向かって上昇する傾斜部とを
含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の膜厚測定装
置。
【請求項５】ウエハに形成された膜の厚さを測定する膜
厚測定ステーションと、前記膜を研磨する研磨ステーシ
ョンと、前記ウエハを洗浄する洗浄ステーションとを1
つのフレーム上に設け、前記膜厚測定ステーションは請求項１記載の膜厚測定装
置を含み、前記ウエハを前記研磨ステーションへ投入する前に前記
膜厚測定ステーションで前記膜の厚さを測定し、研磨お
よび洗浄の後に前記膜厚測定ステーションで前記膜の厚
さを再測定し、測定結果に基づいて前記研磨ステーショ
ンを制御する、研磨装置。