JP3218881B2 - ウェーハ膜厚測定装置、ウェーハ膜厚測定方法およびウェーハ研磨装置 - Google Patents
ウェーハ膜厚測定装置、ウェーハ膜厚測定方法およびウェーハ研磨装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はウェーハの膜厚をインプ
ロセスで測定するためのウェーハ膜厚測定装置および測
定方法、並びにウェーハの膜厚をインプロセスで測定し
つつ膜の研磨を行うためのウェーハ研磨装置に関するも
のである。
ロセスで測定するためのウェーハ膜厚測定装置および測
定方法、並びにウェーハの膜厚をインプロセスで測定し
つつ膜の研磨を行うためのウェーハ研磨装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】最近では、半導体素子の製造工程におい
て、ウェーハの鏡面にアルミニウム等を蒸着して回路パ
ターンを形成し、その上にＳｉＯ2 等の絶縁膜を形成し
た後、この絶縁膜を研磨により平坦化して、さらにその
上に素子の内部構造を順次構築する技術が多用されてい
る。
て、ウェーハの鏡面にアルミニウム等を蒸着して回路パ
ターンを形成し、その上にＳｉＯ2 等の絶縁膜を形成し
た後、この絶縁膜を研磨により平坦化して、さらにその
上に素子の内部構造を順次構築する技術が多用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなウェーハ
上の膜の研磨においては、正確な膜厚計測が極めて重要
であり、従来より、このような膜厚を測定する手段とし
て光干渉膜厚計が用いられている。光干渉膜厚計は、周
知のように、光照射部から発信する光をウェーハ表面に
照射するとともに、その反射光を前記光照射部で受信し
て、膜の上面での反射光と膜の下面での反射光との干渉
を検知することにより、膜厚を測定するものであるが、
測定面を清浄化したうえでなければ膜厚測定が行えない
欠点を有する。
上の膜の研磨においては、正確な膜厚計測が極めて重要
であり、従来より、このような膜厚を測定する手段とし
て光干渉膜厚計が用いられている。光干渉膜厚計は、周
知のように、光照射部から発信する光をウェーハ表面に
照射するとともに、その反射光を前記光照射部で受信し
て、膜の上面での反射光と膜の下面での反射光との干渉
を検知することにより、膜厚を測定するものであるが、
測定面を清浄化したうえでなければ膜厚測定が行えない
欠点を有する。
【０００４】したがって、光干渉膜厚計を用いてウェー
ハ研磨工程中にインプロセスで膜厚測定を行い、それに
より研磨量をコントロールすることは困難だった。ま
た、ウェーハの清浄度に拘わりなく膜厚測定が行える他
の間接的な測定法では、この種の膜研磨が要求する高い
測定精度は得られなかった。
ハ研磨工程中にインプロセスで膜厚測定を行い、それに
より研磨量をコントロールすることは困難だった。ま
た、ウェーハの清浄度に拘わりなく膜厚測定が行える他
の間接的な測定法では、この種の膜研磨が要求する高い
測定精度は得られなかった。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ウェーハ研磨加工中に高精度の膜厚測定が行えるウ
ェーハ膜厚測定装置、ウェーハ膜厚測定方法およびウェ
ーハ研磨装置を提供することを課題としている。
で、ウェーハ研磨加工中に高精度の膜厚測定が行えるウ
ェーハ膜厚測定装置、ウェーハ膜厚測定方法およびウェ
ーハ研磨装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に係るウェーハ膜厚測定装置は、
光照射部から発信する光を光透過部を通じてウェーハ成
膜面に照射し、その反射光を前記光照射部で受信してそ
の干渉を検知することにより膜厚を測定する光干渉型膜
厚測定機構と、一端側に開口部を有しこの開口部の周縁
がウェーハ成膜面に近接して配置されるとともに、その
他端側の底部を貫通して、前記光干渉型膜厚測定機構の
前記光透過部がウェーハの膜厚測定箇所に対向配置され
ている液体充填容器と、前記光を通過可能な液体を、前
記液体充填容器の内部に加圧供給するための液体供給手
段と具備することを特徴としている。
め、本発明の請求項１に係るウェーハ膜厚測定装置は、
光照射部から発信する光を光透過部を通じてウェーハ成
膜面に照射し、その反射光を前記光照射部で受信してそ
の干渉を検知することにより膜厚を測定する光干渉型膜
厚測定機構と、一端側に開口部を有しこの開口部の周縁
がウェーハ成膜面に近接して配置されるとともに、その
他端側の底部を貫通して、前記光干渉型膜厚測定機構の
前記光透過部がウェーハの膜厚測定箇所に対向配置され
ている液体充填容器と、前記光を通過可能な液体を、前
記液体充填容器の内部に加圧供給するための液体供給手
段と具備することを特徴としている。
【０００７】また、請求項２に係るウェーハ膜厚測定装
置は、光照射部から発信する光をウェーハ成膜面に照射
し、その反射光を前記光照射部で受信してその干渉を検
知することにより膜厚を測定する光干渉型膜厚測定機構
と、前記光照射部と前記ウェーハ成膜面との間に介装さ
れる洗浄機構とを具備し、前記洗浄機構は、ウェーハ成
膜面との対向面が開口しその開口部の周縁がウェーハ成
膜面に近接して配置される洗浄液容器と、この洗浄液容
器の底部に形成され前記光照射部とウェーハ成膜面との
間で光透過を許容する光透過部と、前記洗浄液容器に設
けられ前記ウェーハ成膜面の測定個所に洗浄液を吹き付
けるウェーハ洗浄ノズルと、このウェーハ洗浄ノズルに
洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを具備することを特
徴としている。
置は、光照射部から発信する光をウェーハ成膜面に照射
し、その反射光を前記光照射部で受信してその干渉を検
知することにより膜厚を測定する光干渉型膜厚測定機構
と、前記光照射部と前記ウェーハ成膜面との間に介装さ
れる洗浄機構とを具備し、前記洗浄機構は、ウェーハ成
膜面との対向面が開口しその開口部の周縁がウェーハ成
膜面に近接して配置される洗浄液容器と、この洗浄液容
器の底部に形成され前記光照射部とウェーハ成膜面との
間で光透過を許容する光透過部と、前記洗浄液容器に設
けられ前記ウェーハ成膜面の測定個所に洗浄液を吹き付
けるウェーハ洗浄ノズルと、このウェーハ洗浄ノズルに
洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを具備することを特
徴としている。
【０００８】一方、本発明の請求項５に係るウェーハ膜
厚測定方法は、一端側に開口部を有し他端側に光透過部
を有する液体充填容器を用意し、この液体充填容器を、
前記開口部の周縁が、膜厚測定すべきウェーハの成膜面
に近接するように配置し、前記液体充填容器の内部に、
前記光を通過可能な液体を加圧供給することにより、前
記光透過部とウェーハ成膜面との間に液体を満たしたう
え、光干渉型膜厚測定機構の光照射部から発信する光を
前記光透過部および前記液体を通じてウェーハ成膜面に
照射し、その反射光を再び前記光照射部で受信してその
干渉を検知することにより膜厚を測定することを特徴と
する。
厚測定方法は、一端側に開口部を有し他端側に光透過部
を有する液体充填容器を用意し、この液体充填容器を、
前記開口部の周縁が、膜厚測定すべきウェーハの成膜面
に近接するように配置し、前記液体充填容器の内部に、
前記光を通過可能な液体を加圧供給することにより、前
記光透過部とウェーハ成膜面との間に液体を満たしたう
え、光干渉型膜厚測定機構の光照射部から発信する光を
前記光透過部および前記液体を通じてウェーハ成膜面に
照射し、その反射光を再び前記光照射部で受信してその
干渉を検知することにより膜厚を測定することを特徴と
する。
【０００９】また、請求項６に係るウェーハ膜厚測定方
法は、一端に開口部が形成された洗浄液容器を、前記開
口部をウェーハ成膜面と対向させて配置し、この洗浄液
容器内に洗浄液を供給することにより洗浄液容器内に洗
浄液を満たすと共に、前記開口部とウェーハ成膜面との
間隙から洗浄水を流出させ、さらに、洗浄液容器に付設
したウェーハ洗浄ノズルよりウェーハ成膜面の膜厚測定
個所に洗浄水を吹き付けて前記膜厚測定個所を洗浄した
後、前記洗浄液容器の底部に形成された光透過部より洗
浄液のみを通じてウェーハ成膜面に光を照射し、ウェー
ハに形成された膜の上面での反射光と、膜の下面での反
射光との干渉を検知することにより膜厚を測定すること
を特徴とする。
法は、一端に開口部が形成された洗浄液容器を、前記開
口部をウェーハ成膜面と対向させて配置し、この洗浄液
容器内に洗浄液を供給することにより洗浄液容器内に洗
浄液を満たすと共に、前記開口部とウェーハ成膜面との
間隙から洗浄水を流出させ、さらに、洗浄液容器に付設
したウェーハ洗浄ノズルよりウェーハ成膜面の膜厚測定
個所に洗浄水を吹き付けて前記膜厚測定個所を洗浄した
後、前記洗浄液容器の底部に形成された光透過部より洗
浄液のみを通じてウェーハ成膜面に光を照射し、ウェー
ハに形成された膜の上面での反射光と、膜の下面での反
射光との干渉を検知することにより膜厚を測定すること
を特徴とする。
【００１０】さらに、本発明の請求項９に係るウェーハ
研磨装置は、表面に研磨パッドが貼付されプラテン駆動
機構により回転駆動されるプラテンと、研磨すべきウェ
ーハの一面を吸着して前記研磨パッドにウェーハ他面を
当接させるウェーハ保持ヘッドと、これらウェーハ保持
ヘッドを前記プラテンに対して平行に相対運動させるこ
とによりウェーハ他面を研磨パッドで研磨するヘッド駆
動機構と、このウェーハ研磨面に形成された膜の厚さを
測定するためのウェーハ膜厚測定装置とを具備し、前記
ウェーハ膜厚測定装置は、光照射部から発信する光をウ
ェーハ研磨面に照射しその反射光を前記光照射部で受信
してその干渉を検知することにより膜厚を測定する光干
渉型膜厚測定機構と、前記光照射部と前記ウェーハ研磨
面との間に介装される洗浄機構と、前記光干渉型膜厚測
定機構および前記洗浄機構をウェーハから退避した位置
と前記洗浄液容器がウェーハ研磨面の近傍に配置される
位置との間で移動させる進退機構とを具備し、前記洗浄
機構は、ウェーハ研磨面と対向する開口部を有しこの開
口部の周縁がウェーハ研磨面の近傍に配置される洗浄液
容器と、この洗浄液容器の底部に形成され前記光照射部
とウェーハ研磨面との間で光透過を許容する光透過部
と、前記洗浄液容器に設けられ前記ウェーハ研磨面の測
定個所に洗浄液を吹き付けるウェーハ洗浄ノズルと、前
記ウェーハ洗浄ノズルに洗浄液を供給する洗浄液供給手
段とを具備することを特徴としている。
研磨装置は、表面に研磨パッドが貼付されプラテン駆動
機構により回転駆動されるプラテンと、研磨すべきウェ
ーハの一面を吸着して前記研磨パッドにウェーハ他面を
当接させるウェーハ保持ヘッドと、これらウェーハ保持
ヘッドを前記プラテンに対して平行に相対運動させるこ
とによりウェーハ他面を研磨パッドで研磨するヘッド駆
動機構と、このウェーハ研磨面に形成された膜の厚さを
測定するためのウェーハ膜厚測定装置とを具備し、前記
ウェーハ膜厚測定装置は、光照射部から発信する光をウ
ェーハ研磨面に照射しその反射光を前記光照射部で受信
してその干渉を検知することにより膜厚を測定する光干
渉型膜厚測定機構と、前記光照射部と前記ウェーハ研磨
面との間に介装される洗浄機構と、前記光干渉型膜厚測
定機構および前記洗浄機構をウェーハから退避した位置
と前記洗浄液容器がウェーハ研磨面の近傍に配置される
位置との間で移動させる進退機構とを具備し、前記洗浄
機構は、ウェーハ研磨面と対向する開口部を有しこの開
口部の周縁がウェーハ研磨面の近傍に配置される洗浄液
容器と、この洗浄液容器の底部に形成され前記光照射部
とウェーハ研磨面との間で光透過を許容する光透過部
と、前記洗浄液容器に設けられ前記ウェーハ研磨面の測
定個所に洗浄液を吹き付けるウェーハ洗浄ノズルと、前
記ウェーハ洗浄ノズルに洗浄液を供給する洗浄液供給手
段とを具備することを特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明の請求項１または５に係るウェーハ膜厚
測定装置およびウェーハ膜厚測定方法においては、液体
充填容器の開口部の周縁が、膜厚測定すべきウェーハの
成膜面に近接するように液体充填容器を配置し、この液
体充填容器の内部に液体を加圧供給することにより、光
透過部とウェーハ成膜面との間に液体を満たしたうえ、
光干渉型膜厚測定機構の光照射部から発信する光を光透
過部および液体を通じてウェーハ成膜面に照射し、その
反射光を再び前記光照射部で受信してその干渉を検知す
ることにより膜厚を測定する。これにより、光透過部と
ウェーハ成膜面との間を液体で満たして気相を排除し、
気相による光干渉に対する外乱を防止しつつ、正確な測
定が行える。さらに、乾燥によりウェーハを変質させる
おそれがないので、膜厚測定後のウェーハに対して直ち
に加工を再開することが可能である。
測定装置およびウェーハ膜厚測定方法においては、液体
充填容器の開口部の周縁が、膜厚測定すべきウェーハの
成膜面に近接するように液体充填容器を配置し、この液
体充填容器の内部に液体を加圧供給することにより、光
透過部とウェーハ成膜面との間に液体を満たしたうえ、
光干渉型膜厚測定機構の光照射部から発信する光を光透
過部および液体を通じてウェーハ成膜面に照射し、その
反射光を再び前記光照射部で受信してその干渉を検知す
ることにより膜厚を測定する。これにより、光透過部と
ウェーハ成膜面との間を液体で満たして気相を排除し、
気相による光干渉に対する外乱を防止しつつ、正確な測
定が行える。さらに、乾燥によりウェーハを変質させる
おそれがないので、膜厚測定後のウェーハに対して直ち
に加工を再開することが可能である。
【００１２】本発明の請求項２または６に係るウェーハ
膜厚測定装置およびウェーハ膜厚測定方法によれば、ウ
ェーハ成膜面に対向して配置した洗浄液容器に洗浄液を
供給し、洗浄液容器の開口部周縁とウェーハ成膜面との
間隙から洗浄水を流出させて洗浄液容器内から気相を除
去し、さらにウェーハ洗浄ノズルよりウェーハの膜厚測
定個所に洗浄水を吹き付けつつ、洗浄液容器の光透過部
および容器内洗浄液を通じてウェーハ成膜面に光を照射
し、膜厚を測定する。このため、研磨などの加工中の汚
れたウェーハを測定対象とした場合にも、ウェーハ成膜
面の汚れを洗浄液で除去し、かつウェーハの乾燥による
汚れの固着を防止しつつ、光干渉膜厚測定法本来の測定
精度を以て膜厚測定を行うことができる。また、光透過
部とウェーハ成膜面との間を洗浄液で満たして気相を排
除することにより、気相による光干渉に対する外乱を防
止でき、正確な測定が可能である。さらに、乾燥により
ウェーハを変質させるおそれがないので、膜厚測定後の
ウェーハに対して直ちに加工を再開することが可能であ
る。したがって加工工程中にインプロセスで高精度に膜
厚測定が行え、その結果を加工に反映させることが容易
である。
膜厚測定装置およびウェーハ膜厚測定方法によれば、ウ
ェーハ成膜面に対向して配置した洗浄液容器に洗浄液を
供給し、洗浄液容器の開口部周縁とウェーハ成膜面との
間隙から洗浄水を流出させて洗浄液容器内から気相を除
去し、さらにウェーハ洗浄ノズルよりウェーハの膜厚測
定個所に洗浄水を吹き付けつつ、洗浄液容器の光透過部
および容器内洗浄液を通じてウェーハ成膜面に光を照射
し、膜厚を測定する。このため、研磨などの加工中の汚
れたウェーハを測定対象とした場合にも、ウェーハ成膜
面の汚れを洗浄液で除去し、かつウェーハの乾燥による
汚れの固着を防止しつつ、光干渉膜厚測定法本来の測定
精度を以て膜厚測定を行うことができる。また、光透過
部とウェーハ成膜面との間を洗浄液で満たして気相を排
除することにより、気相による光干渉に対する外乱を防
止でき、正確な測定が可能である。さらに、乾燥により
ウェーハを変質させるおそれがないので、膜厚測定後の
ウェーハに対して直ちに加工を再開することが可能であ
る。したがって加工工程中にインプロセスで高精度に膜
厚測定が行え、その結果を加工に反映させることが容易
である。
【００１３】一方、本発明の請求項９に係るウェーハ研
磨装置によれば、上記同様の作用によりウェーハ膜の研
磨中にインプロセスで高精度に膜厚測定が行え、その結
果に基づいて研磨量を補正することが可能で、高精度の
研磨が容易に行える。
磨装置によれば、上記同様の作用によりウェーハ膜の研
磨中にインプロセスで高精度に膜厚測定が行え、その結
果に基づいて研磨量を補正することが可能で、高精度の
研磨が容易に行える。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明に係るウェーハ膜厚測定装置
が組み込まれたウェーハ研磨装置の正面図である。図中
符号１は研磨装置の基台で、この基台１上には円盤状の
プラテン２が水平に設置され、基台１内に設けられたプ
ラテン駆動機構（図示略）により回転されるようになっ
ている。また、プラテン２の上面には、ウェーハを研磨
するための研磨パッド４が貼られている。
が組み込まれたウェーハ研磨装置の正面図である。図中
符号１は研磨装置の基台で、この基台１上には円盤状の
プラテン２が水平に設置され、基台１内に設けられたプ
ラテン駆動機構（図示略）により回転されるようになっ
ている。また、プラテン２の上面には、ウェーハを研磨
するための研磨パッド４が貼られている。
【００１５】プラテン２の上方には、これと平行にヘッ
ド駆動機構６が設置され、図示しない昇降機構により上
下動されるようになっている。ヘッド駆動機構６は計６
基（６基に限定されない）のウェーハ保持ヘッド８を有
し、これらウェーハ保持ヘッド８は図２に示すようにプ
ラテン２の中心軸回り６０゜毎等間隔に位置し、それぞ
れヘッド回転軸１０を介してヘッド駆動機構６により遊
星回転される。ウェーハ保持ヘッド８の下面は、図３に
示すようにウェーハＷの上面を吸着できる構造とされて
おり、ヘッド駆動機構６を降下させて吸着したウェーハ
Ｗの下面（成膜面）を研磨パッド４に当接し、さらにウ
ェーハ保持ヘッド８を遊星回転することにより、各ウェ
ーハＷの下面の研磨を行うようになっている。
ド駆動機構６が設置され、図示しない昇降機構により上
下動されるようになっている。ヘッド駆動機構６は計６
基（６基に限定されない）のウェーハ保持ヘッド８を有
し、これらウェーハ保持ヘッド８は図２に示すようにプ
ラテン２の中心軸回り６０゜毎等間隔に位置し、それぞ
れヘッド回転軸１０を介してヘッド駆動機構６により遊
星回転される。ウェーハ保持ヘッド８の下面は、図３に
示すようにウェーハＷの上面を吸着できる構造とされて
おり、ヘッド駆動機構６を降下させて吸着したウェーハ
Ｗの下面（成膜面）を研磨パッド４に当接し、さらにウ
ェーハ保持ヘッド８を遊星回転することにより、各ウェ
ーハＷの下面の研磨を行うようになっている。
【００１６】この実施例の装置が対象とするウェーハＷ
は、例えば、表面にアルミニウム蒸着膜等からなる回路
パターンと、ＳｉＯ2 等の絶縁膜が形成されたものであ
り、回路パターンに倣って凹凸が生じた絶縁膜表面を研
磨し、平坦化する目的で研磨される。ただし、本発明で
はウェーハに絶縁膜以外の膜が形成されている場合にも
適用可能であるし、研磨以外の加工装置にウェーハ膜厚
測定装置２５を組み合わせることも可能である。
は、例えば、表面にアルミニウム蒸着膜等からなる回路
パターンと、ＳｉＯ2 等の絶縁膜が形成されたものであ
り、回路パターンに倣って凹凸が生じた絶縁膜表面を研
磨し、平坦化する目的で研磨される。ただし、本発明で
はウェーハに絶縁膜以外の膜が形成されている場合にも
適用可能であるし、研磨以外の加工装置にウェーハ膜厚
測定装置２５を組み合わせることも可能である。
【００１７】基台１上にはプラテン２の側方に支持壁１
２が形成され、この支持壁１２にウェーハ膜厚測定装置
２５が固定されている。ウェーハ膜厚測定装置２５は、
水平に回動可能な回動アーム１４を有し、この回動アー
ム１４の連結部２０には、回動用シリンダ１６（進退機
構）のロッド１８が連結されている。回動用シリンダ１
６の基端部は支持壁１２に水平回動可能に連結され、ロ
ッド１８を突出させると回動アーム１４がプラテン２と
ヘッド駆動機構６（上昇時）の間に進入し、ロッド１８
を引っ込めると回動アーム１４がプラテン２から退避す
るように構成されている。
２が形成され、この支持壁１２にウェーハ膜厚測定装置
２５が固定されている。ウェーハ膜厚測定装置２５は、
水平に回動可能な回動アーム１４を有し、この回動アー
ム１４の連結部２０には、回動用シリンダ１６（進退機
構）のロッド１８が連結されている。回動用シリンダ１
６の基端部は支持壁１２に水平回動可能に連結され、ロ
ッド１８を突出させると回動アーム１４がプラテン２と
ヘッド駆動機構６（上昇時）の間に進入し、ロッド１８
を引っ込めると回動アーム１４がプラテン２から退避す
るように構成されている。
【００１８】回動アーム１４上には、２基の昇降用シリ
ンダ２２を介して光干渉型膜厚測定機構２４が水平に取
り付けられ、昇降用シリンダ２２により水平のまま昇降
操作されるようになっている。また、光干渉型膜厚測定
機構２４の先端の光照射部の上面には、洗浄機構２６が
固定され、回動アーム１４がプラテン２側に移動した状
態で、この洗浄機構２６がいずれか一つのウェーハ保持
ヘッド８と対向するように各部が位置決めされている。
ンダ２２を介して光干渉型膜厚測定機構２４が水平に取
り付けられ、昇降用シリンダ２２により水平のまま昇降
操作されるようになっている。また、光干渉型膜厚測定
機構２４の先端の光照射部の上面には、洗浄機構２６が
固定され、回動アーム１４がプラテン２側に移動した状
態で、この洗浄機構２６がいずれか一つのウェーハ保持
ヘッド８と対向するように各部が位置決めされている。
【００１９】光干渉型膜厚測定機構２４は、図３に示す
ように水平方向に長細い筒状をなし、その内部には基端
部から順に、ＣＣＤカメラ２８、ウオーラストンプリズ
ム３０、レーザー光源４２、対物レンズ３４、ミラー３
６、窓部３８が設けられている。そして、レーザー光源
４２が光干渉型膜厚測定機構２４の軸線に対して垂直方
向にレーザー光を発すると、このレーザー光は図示しな
いハーフミラーで反射されて対物レンズ３４に導入さ
れ、さらにミラー３６で反射され、窓部３８および洗浄
機構２６を通過してウェーハＷの下面に照射されるよう
になっている。
ように水平方向に長細い筒状をなし、その内部には基端
部から順に、ＣＣＤカメラ２８、ウオーラストンプリズ
ム３０、レーザー光源４２、対物レンズ３４、ミラー３
６、窓部３８が設けられている。そして、レーザー光源
４２が光干渉型膜厚測定機構２４の軸線に対して垂直方
向にレーザー光を発すると、このレーザー光は図示しな
いハーフミラーで反射されて対物レンズ３４に導入さ
れ、さらにミラー３６で反射され、窓部３８および洗浄
機構２６を通過してウェーハＷの下面に照射されるよう
になっている。
【００２０】一方、ウェーハＷからの反射光は、洗浄機
構２６および窓部３８を通過し、ミラー３６で反射さ
れ、対物レンズ３４、前記ハーフミラーおよびウオーラ
ストンプリズム３０を通過して、ＣＣＤカメラ２８に達
し、膜の上面での反射光と膜の下面での反射光との干渉
映像が撮影されるようになっている。ＣＣＤカメラ２８
の出力信号は図示しない信号処理機およびコンピュータ
ーに伝達され、周知の信号処理を経て絶縁膜の膜厚が算
出される。
構２６および窓部３８を通過し、ミラー３６で反射さ
れ、対物レンズ３４、前記ハーフミラーおよびウオーラ
ストンプリズム３０を通過して、ＣＣＤカメラ２８に達
し、膜の上面での反射光と膜の下面での反射光との干渉
映像が撮影されるようになっている。ＣＣＤカメラ２８
の出力信号は図示しない信号処理機およびコンピュータ
ーに伝達され、周知の信号処理を経て絶縁膜の膜厚が算
出される。
【００２１】図４〜図７は洗浄機構２６の詳細を示す図
である。この洗浄機構２６は、上面が開口しその上縁が
ウェーハ下面の近傍に配置される洗浄液容器（液体充填
容器）２７と、光干渉型膜厚測定機構２４の窓部３８と
対向して洗浄液容器２７の底部４８に形成された光透過
部５０と、洗浄液容器２７から洗浄液を排出するための
洗浄液排出路５４と、洗浄液容器２７に設けられ斜め上
方に向けてウェーハ下面の測定個所に洗浄液を吹き付け
るウェーハ洗浄ノズル４０と、光透過部５０に洗浄液を
吹き付ける光透過部洗浄ノズル４４と、ウェーハ洗浄ノ
ズル４０および光透過部洗浄ノズル４４に洗浄液を供給
する洗浄液供給手段（液体供給手段：図示略）とから構
成されている。
である。この洗浄機構２６は、上面が開口しその上縁が
ウェーハ下面の近傍に配置される洗浄液容器（液体充填
容器）２７と、光干渉型膜厚測定機構２４の窓部３８と
対向して洗浄液容器２７の底部４８に形成された光透過
部５０と、洗浄液容器２７から洗浄液を排出するための
洗浄液排出路５４と、洗浄液容器２７に設けられ斜め上
方に向けてウェーハ下面の測定個所に洗浄液を吹き付け
るウェーハ洗浄ノズル４０と、光透過部５０に洗浄液を
吹き付ける光透過部洗浄ノズル４４と、ウェーハ洗浄ノ
ズル４０および光透過部洗浄ノズル４４に洗浄液を供給
する洗浄液供給手段（液体供給手段：図示略）とから構
成されている。
【００２２】洗浄液容器２７の上縁は全周に亙って同一
高さに形成され、ウェーハ洗浄ノズル４０および光透過
部洗浄ノズル４４から流入する洗浄液の一部が、洗浄液
容器２７の上縁全周からほぼ均等に溢れるようになって
いる。ウェーハＷの下面と洗浄液容器２７の上縁との間
隙量は、洗浄液容器２７とウェーハＷとが干渉するおそ
れがなく、しかも洗浄液容器２７から盛り上がる洗浄水
溢流にウェーハＷの下面が広範囲に亙って浸漬されるよ
うに、例えば０．０５〜０．５ｍｍに設定されている。
なお、光干渉膜厚測定方法では、ウェーハＷと光干渉型
膜厚測定機構２４との距離は測定値にあまり影響を与え
ない。また、洗浄水としては透明度やウェーハ汚染を防
ぐ観点から純水が好適であるが、必要に応じては界面活
性剤や洗浄剤を添加した純水なども使用可能である。
高さに形成され、ウェーハ洗浄ノズル４０および光透過
部洗浄ノズル４４から流入する洗浄液の一部が、洗浄液
容器２７の上縁全周からほぼ均等に溢れるようになって
いる。ウェーハＷの下面と洗浄液容器２７の上縁との間
隙量は、洗浄液容器２７とウェーハＷとが干渉するおそ
れがなく、しかも洗浄液容器２７から盛り上がる洗浄水
溢流にウェーハＷの下面が広範囲に亙って浸漬されるよ
うに、例えば０．０５〜０．５ｍｍに設定されている。
なお、光干渉膜厚測定方法では、ウェーハＷと光干渉型
膜厚測定機構２４との距離は測定値にあまり影響を与え
ない。また、洗浄水としては透明度やウェーハ汚染を防
ぐ観点から純水が好適であるが、必要に応じては界面活
性剤や洗浄剤を添加した純水なども使用可能である。
【００２３】洗浄液容器２７の底部４８は、洗浄液排出
路５４側に向けて深くなるように傾斜しており、底部４
８の最深部にはさらに窪んだ底深部５２が形成され、こ
の底深部５２の底中央に洗浄液排出路５４が形成されて
いる。これにより、ウェーハ洗浄ノズル４０および光透
過部洗浄ノズル４４から流入した洗浄水の一部は、洗浄
液排出路５４から図示しない排出チューブを通じて排出
されるようになっている。光透過部５０は、ガラス等の
透明な材質で形成されている。
路５４側に向けて深くなるように傾斜しており、底部４
８の最深部にはさらに窪んだ底深部５２が形成され、こ
の底深部５２の底中央に洗浄液排出路５４が形成されて
いる。これにより、ウェーハ洗浄ノズル４０および光透
過部洗浄ノズル４４から流入した洗浄水の一部は、洗浄
液排出路５４から図示しない排出チューブを通じて排出
されるようになっている。光透過部５０は、ガラス等の
透明な材質で形成されている。
【００２４】なお、この実施例では、図９に示すよう
に、被測定位置にあるウェーハＷの中心点Ｏと、光干渉
型膜厚測定機構２４による膜厚測定範囲Ｓとが一致する
ように各部が位置決めされ、さらに、全てのウェーハＷ
の中心部には、半導体素子となるチップＣが存在しない
ように、ウェーハＷのデザインに配慮することが望まし
い。このようにすると、被測定位置に来たウェーハＷが
どのような向きであっても、膜厚測定範囲Ｓが必ずチッ
プＣから外れた中央部と合致するため、常に、回路パタ
ーンが存在しない無パターン部での膜厚測定を行うこと
ができる。したがって、回路パターン上であるか否かに
よる膜厚測定結果の補正を行う必要が無くなり、測定結
果の評価が容易になる利点を有する。
に、被測定位置にあるウェーハＷの中心点Ｏと、光干渉
型膜厚測定機構２４による膜厚測定範囲Ｓとが一致する
ように各部が位置決めされ、さらに、全てのウェーハＷ
の中心部には、半導体素子となるチップＣが存在しない
ように、ウェーハＷのデザインに配慮することが望まし
い。このようにすると、被測定位置に来たウェーハＷが
どのような向きであっても、膜厚測定範囲Ｓが必ずチッ
プＣから外れた中央部と合致するため、常に、回路パタ
ーンが存在しない無パターン部での膜厚測定を行うこと
ができる。したがって、回路パターン上であるか否かに
よる膜厚測定結果の補正を行う必要が無くなり、測定結
果の評価が容易になる利点を有する。
【００２５】次に、上記装置の具体的な使用方法を説明
する。ウェーハＷを研磨するには、ヘッド駆動機構６を
上昇させた状態で、各ウェーハ保持ヘッド８の下面にウ
ェーハＷをセットした後、ヘッド駆動機構６を下降さ
せ、一定圧力でウェーハＷを研磨パッド４に当接させ
る。そしてプラテン２上に遊離砥粒およびアルカリ液等
を含むスラリーを供給しつつ、ウェーハ保持ヘッド８を
遊星回転し、同時にプラテン２を回転して６枚のウェー
ハＷを一斉に研磨する。
する。ウェーハＷを研磨するには、ヘッド駆動機構６を
上昇させた状態で、各ウェーハ保持ヘッド８の下面にウ
ェーハＷをセットした後、ヘッド駆動機構６を下降さ
せ、一定圧力でウェーハＷを研磨パッド４に当接させ
る。そしてプラテン２上に遊離砥粒およびアルカリ液等
を含むスラリーを供給しつつ、ウェーハ保持ヘッド８を
遊星回転し、同時にプラテン２を回転して６枚のウェー
ハＷを一斉に研磨する。
【００２６】研磨中にウェーハＷの膜厚を測定するに
は、ヘッド駆動機構６を上昇させるとともに、光干渉型
膜厚測定機構２４を前進させて測定位置にあるウェーハ
Ｗと対向させる。さらに、洗浄液供給手段を作動させ、
ウェーハ洗浄ノズル４０からウェーハＷの下面中央の膜
厚測定範囲Ｓに向けて洗浄液を噴出させ、スラリー等を
洗い流しかつ乾燥を防ぐと共に、光透過部洗浄ノズル４
４から溝４６に沿って光透過部５０に向けて洗浄液を噴
出させ、光透過部５０の上面を清浄に保つ。やがて洗浄
液容器２７の上縁から洗浄液が溢れたら、光干渉型膜厚
測定機構２４を作動させ、前述した通りに膜厚を測定す
る。
は、ヘッド駆動機構６を上昇させるとともに、光干渉型
膜厚測定機構２４を前進させて測定位置にあるウェーハ
Ｗと対向させる。さらに、洗浄液供給手段を作動させ、
ウェーハ洗浄ノズル４０からウェーハＷの下面中央の膜
厚測定範囲Ｓに向けて洗浄液を噴出させ、スラリー等を
洗い流しかつ乾燥を防ぐと共に、光透過部洗浄ノズル４
４から溝４６に沿って光透過部５０に向けて洗浄液を噴
出させ、光透過部５０の上面を清浄に保つ。やがて洗浄
液容器２７の上縁から洗浄液が溢れたら、光干渉型膜厚
測定機構２４を作動させ、前述した通りに膜厚を測定す
る。
【００２７】このような構成からなるウェーハ研磨装置
によれば、研磨中のウェーハＷに付着しているスラリー
や研磨屑を洗浄液で除去し、かつウェーハＷの測定中の
乾燥による汚れ固着を防止しつつ、光干渉膜厚測定法本
来の測定精度を以て膜厚測定を行うことができる。ま
た、光透過部とウェーハ成膜面との間を洗浄液で満たし
て気相を排除することにより、気相による光干渉に対す
る外乱を防止でき、正確な測定が可能である。さらに、
乾燥によりウェーハＷを変質させるおそれがないので、
膜厚測定後のウェーハＷに対して後処理を必要とせず、
直ちに研磨を再開することが可能である。したがって研
磨工程中にインプロセスで高精度に膜厚測定が行え、そ
の結果に基づいて研磨量を補正することが可能で、高精
度の研磨が容易に行えるという優れた効果を奏する。
によれば、研磨中のウェーハＷに付着しているスラリー
や研磨屑を洗浄液で除去し、かつウェーハＷの測定中の
乾燥による汚れ固着を防止しつつ、光干渉膜厚測定法本
来の測定精度を以て膜厚測定を行うことができる。ま
た、光透過部とウェーハ成膜面との間を洗浄液で満たし
て気相を排除することにより、気相による光干渉に対す
る外乱を防止でき、正確な測定が可能である。さらに、
乾燥によりウェーハＷを変質させるおそれがないので、
膜厚測定後のウェーハＷに対して後処理を必要とせず、
直ちに研磨を再開することが可能である。したがって研
磨工程中にインプロセスで高精度に膜厚測定が行え、そ
の結果に基づいて研磨量を補正することが可能で、高精
度の研磨が容易に行えるという優れた効果を奏する。
【００２８】なお、上記効果を一層確実なものにするた
め、上記装置には、さらに以下の構成が付加されている
ことが望ましい。なお、これらの構成はいずれも、装置
各部の動作を制御するコンピューター内に制御プログラ
ムの一部として構築されるものである。
め、上記装置には、さらに以下の構成が付加されている
ことが望ましい。なお、これらの構成はいずれも、装置
各部の動作を制御するコンピューター内に制御プログラ
ムの一部として構築されるものである。
【００２９】ａ）予め入力された研磨速度予測値および
目標研磨量を記憶する初期条件記憶手段、 ｂ）ウェーハ膜厚測定装置２５により研磨前のウェーハ
Ｗの膜厚を測定する初期膜厚測定手段、 ｃ）前記初期条件記憶手段が記憶している研磨速度予測
値および前記研磨前ウェーハの膜厚をデータとして、前
記目標研磨量までの所要時間（一次研磨時間）を計算す
る一次研磨時間計算手段、 ｄ）前記一次研磨時間の所定割合（例えば５０％など）
の時間だけプラテン駆動機構およびヘッド駆動機構６を
動作させ、ウェーハ下面の膜を研磨する一次研磨手段、 ｅ）一次研磨終了後に、ウェーハ膜厚測定装置２５によ
りウェーハ下面の膜の厚さ（研磨途中膜厚値）を測定す
る研磨途中膜厚値測定手段、 ｆ）前記研磨途中膜厚値から実際研磨速度を計算する実
際研磨速度計算手段、 ｇ）前記研磨途中膜厚値、前記実際研磨速度および前記
目標研磨量から、前記目標研磨量に到達するまでの二次
研磨時間を計算する二次研磨時間計算手段、 ｈ）前記二次研磨時間だけプラテン駆動機構およびヘッ
ド駆動機構６を動作させ、ウェーハ下面の膜を研磨する
二次研磨手段、 ｉ）ウェーハ膜厚測定装置２５によりウェーハＷの膜厚
値を測定し、その膜厚値が目標研磨量の許容範囲に入る
か否かを判定し、研磨量が不足すれば再度、前記研磨途
中膜厚値測定手段、前記実際研磨速度計算手段、前記二
次研磨時間計算手段、および前記二次研磨手段を動作さ
せる良否判断手段。
目標研磨量を記憶する初期条件記憶手段、 ｂ）ウェーハ膜厚測定装置２５により研磨前のウェーハ
Ｗの膜厚を測定する初期膜厚測定手段、 ｃ）前記初期条件記憶手段が記憶している研磨速度予測
値および前記研磨前ウェーハの膜厚をデータとして、前
記目標研磨量までの所要時間（一次研磨時間）を計算す
る一次研磨時間計算手段、 ｄ）前記一次研磨時間の所定割合（例えば５０％など）
の時間だけプラテン駆動機構およびヘッド駆動機構６を
動作させ、ウェーハ下面の膜を研磨する一次研磨手段、 ｅ）一次研磨終了後に、ウェーハ膜厚測定装置２５によ
りウェーハ下面の膜の厚さ（研磨途中膜厚値）を測定す
る研磨途中膜厚値測定手段、 ｆ）前記研磨途中膜厚値から実際研磨速度を計算する実
際研磨速度計算手段、 ｇ）前記研磨途中膜厚値、前記実際研磨速度および前記
目標研磨量から、前記目標研磨量に到達するまでの二次
研磨時間を計算する二次研磨時間計算手段、 ｈ）前記二次研磨時間だけプラテン駆動機構およびヘッ
ド駆動機構６を動作させ、ウェーハ下面の膜を研磨する
二次研磨手段、 ｉ）ウェーハ膜厚測定装置２５によりウェーハＷの膜厚
値を測定し、その膜厚値が目標研磨量の許容範囲に入る
か否かを判定し、研磨量が不足すれば再度、前記研磨途
中膜厚値測定手段、前記実際研磨速度計算手段、前記二
次研磨時間計算手段、および前記二次研磨手段を動作さ
せる良否判断手段。
【００３０】上記ａ）〜ｉ）の各構成を設けた場合のウ
ェーハ研磨方法を、図８のフローチャートに基づいて説
明する。この場合、研磨開始前にまず、コンピューター
に接続されたキーボード等の入力装置から、この研磨装
置による加工条件と、研磨速度予測値と、最終的に達成
すべき目標研磨量（最終目標とする膜厚でもよい）とを
入力し、これらを初期条件記憶手段に記憶させる。
ェーハ研磨方法を、図８のフローチャートに基づいて説
明する。この場合、研磨開始前にまず、コンピューター
に接続されたキーボード等の入力装置から、この研磨装
置による加工条件と、研磨速度予測値と、最終的に達成
すべき目標研磨量（最終目標とする膜厚でもよい）とを
入力し、これらを初期条件記憶手段に記憶させる。
【００３１】次に、初期膜厚測定手段により、ウェーハ
膜厚測定装置２５を作動させ、研磨前のウェーハＷの初
期膜厚を測定した後、一次研磨時間計算手段により、初
期条件記憶手段が記憶している研磨速度予測値と目標研
磨量、および測定された研磨前ウェーハの膜厚をデータ
として、目標研磨量までの一次研磨時間を計算する。
膜厚測定装置２５を作動させ、研磨前のウェーハＷの初
期膜厚を測定した後、一次研磨時間計算手段により、初
期条件記憶手段が記憶している研磨速度予測値と目標研
磨量、および測定された研磨前ウェーハの膜厚をデータ
として、目標研磨量までの一次研磨時間を計算する。
【００３２】次に、一次研磨手段により、一次研磨時間
に前記所定割合を乗じた時間だけプラテン駆動機構およ
びヘッド駆動機構６を動作させ、ウェーハ下面の膜を途
中まで研磨する。一次研磨が終了したら、研磨途中膜厚
値測定手段によって、ウェーハ膜厚測定装置２５を動作
させ、研磨途中膜厚値を測定する。
に前記所定割合を乗じた時間だけプラテン駆動機構およ
びヘッド駆動機構６を動作させ、ウェーハ下面の膜を途
中まで研磨する。一次研磨が終了したら、研磨途中膜厚
値測定手段によって、ウェーハ膜厚測定装置２５を動作
させ、研磨途中膜厚値を測定する。
【００３３】次に、実際研磨速度計算手段により、研磨
途中膜厚値から実際研磨速度を計算したうえ、二次研磨
時間計算手段により、研磨途中膜厚値、実際研磨速度お
よび目標研磨量をデータとして、目標研磨量に到達する
までの二次研磨時間を計算する。
途中膜厚値から実際研磨速度を計算したうえ、二次研磨
時間計算手段により、研磨途中膜厚値、実際研磨速度お
よび目標研磨量をデータとして、目標研磨量に到達する
までの二次研磨時間を計算する。
【００３４】次に、二次研磨手段によって、計算された
二次研磨時間だけプラテン駆動機構およびヘッド駆動機
構６を動作させ、ウェーハ下面の膜を研磨する。その
後、良否判断手段により、ウェーハ膜厚測定装置２５を
動作させてウェーハＷの膜厚値を測定し、その膜厚値が
目標研磨量の許容範囲に入るか否かを判定する。そし
て、研磨量がもしも不足していれば再度、研磨途中膜厚
値測定、実際研磨速度計算、二次研磨時間計算、および
二次研磨を行った後、再び良否判断手段による判定を繰
り返す。一方、ウェーハＷの膜厚値が許容範囲内であれ
ば、ウェーハ研磨を終了する。
二次研磨時間だけプラテン駆動機構およびヘッド駆動機
構６を動作させ、ウェーハ下面の膜を研磨する。その
後、良否判断手段により、ウェーハ膜厚測定装置２５を
動作させてウェーハＷの膜厚値を測定し、その膜厚値が
目標研磨量の許容範囲に入るか否かを判定する。そし
て、研磨量がもしも不足していれば再度、研磨途中膜厚
値測定、実際研磨速度計算、二次研磨時間計算、および
二次研磨を行った後、再び良否判断手段による判定を繰
り返す。一方、ウェーハＷの膜厚値が許容範囲内であれ
ば、ウェーハ研磨を終了する。
【００３５】このようなウェーハ研磨装置および研磨方
法によれば、本発明の特徴であるインプロセスでの膜厚
測定を有効に利用することができ、単に任意の時点で膜
厚の確認を行うだけの場合に比して、信頼性を著しく向
上することができる。
法によれば、本発明の特徴であるインプロセスでの膜厚
測定を有効に利用することができ、単に任意の時点で膜
厚の確認を行うだけの場合に比して、信頼性を著しく向
上することができる。
【００３６】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、必要に応じて適宜構成を変更してよい
ことは勿論である。例えば、前記実施例では、ウェーハ
成膜面を下に向けた状態で膜厚測定を行う構成であった
が、必要に応じては、ウェーハ成膜面を水平方向に向け
た状態で膜厚測定を行う構成としてもよいし、さらに
は、ウェーハ成膜面を上向きにして膜厚測定を行う構成
としてもよい。
るものではなく、必要に応じて適宜構成を変更してよい
ことは勿論である。例えば、前記実施例では、ウェーハ
成膜面を下に向けた状態で膜厚測定を行う構成であった
が、必要に応じては、ウェーハ成膜面を水平方向に向け
た状態で膜厚測定を行う構成としてもよいし、さらに
は、ウェーハ成膜面を上向きにして膜厚測定を行う構成
としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
または５に係るウェーハ膜厚測定装置およびウェーハ膜
厚測定方法においては、液体充填容器の開口部の周縁
が、膜厚測定すべきウェーハの成膜面に近接するように
液体充填容器を配置し、この液体充填容器の内部に液体
を加圧供給することにより、光透過部とウェーハ成膜面
との間に液体を満たしたうえ、光干渉型膜厚測定機構の
光照射部から発信する光を光透過部および液体を通じて
ウェーハ成膜面に照射し、その反射光を再び前記光照射
部で受信してその干渉を検知することにより膜厚を測定
する。これにより、光透過部とウェーハ成膜面との間を
液体で満たして気相を排除し、気相による光干渉に対す
る外乱を防止しつつ、正確な測定が行える。さらに、乾
燥によりウェーハを変質させるおそれがないので、膜厚
測定後のウェーハに対して直ちに加工を再開することが
可能である。
または５に係るウェーハ膜厚測定装置およびウェーハ膜
厚測定方法においては、液体充填容器の開口部の周縁
が、膜厚測定すべきウェーハの成膜面に近接するように
液体充填容器を配置し、この液体充填容器の内部に液体
を加圧供給することにより、光透過部とウェーハ成膜面
との間に液体を満たしたうえ、光干渉型膜厚測定機構の
光照射部から発信する光を光透過部および液体を通じて
ウェーハ成膜面に照射し、その反射光を再び前記光照射
部で受信してその干渉を検知することにより膜厚を測定
する。これにより、光透過部とウェーハ成膜面との間を
液体で満たして気相を排除し、気相による光干渉に対す
る外乱を防止しつつ、正確な測定が行える。さらに、乾
燥によりウェーハを変質させるおそれがないので、膜厚
測定後のウェーハに対して直ちに加工を再開することが
可能である。
【００３８】また、本発明の請求項２または６に係るウ
ェーハ膜厚測定装置およびウェーハ膜厚測定方法によれ
ば、ウェーハ成膜面に対向して配置した洗浄液容器に洗
浄液を供給し、洗浄液容器の開口部周縁とウェーハ成膜
面との間隙から洗浄水を流出させて洗浄液容器内から気
相を除去し、さらにウェーハ洗浄ノズルよりウェーハの
膜厚測定個所に洗浄水を吹き付けつつ、洗浄液容器の光
透過部および容器内洗浄液を通じてウェーハ成膜面に光
を照射し、膜厚を測定する。このため、研磨などの加工
中の汚れたウェーハを測定対象とした場合にも、ウェー
ハ成膜面の汚れを洗浄液で除去し、かつウェーハの乾燥
による汚れの固着を防止しつつ、光干渉膜厚測定法本来
の測定精度を以て膜厚測定を行うことができる。また、
光透過部とウェーハ成膜面との間を洗浄液で満たして気
相を排除することにより、気相による光干渉に対する外
乱を防止でき、正確な測定が可能である。さらに、乾燥
によりウェーハを変質させるおそれがないので、膜厚測
定後のウェーハに対して直ちに加工を再開することが可
能である。したがって加工工程中にインプロセスで高精
度に膜厚測定が行え、その結果を加工に反映させること
も容易である。
ェーハ膜厚測定装置およびウェーハ膜厚測定方法によれ
ば、ウェーハ成膜面に対向して配置した洗浄液容器に洗
浄液を供給し、洗浄液容器の開口部周縁とウェーハ成膜
面との間隙から洗浄水を流出させて洗浄液容器内から気
相を除去し、さらにウェーハ洗浄ノズルよりウェーハの
膜厚測定個所に洗浄水を吹き付けつつ、洗浄液容器の光
透過部および容器内洗浄液を通じてウェーハ成膜面に光
を照射し、膜厚を測定する。このため、研磨などの加工
中の汚れたウェーハを測定対象とした場合にも、ウェー
ハ成膜面の汚れを洗浄液で除去し、かつウェーハの乾燥
による汚れの固着を防止しつつ、光干渉膜厚測定法本来
の測定精度を以て膜厚測定を行うことができる。また、
光透過部とウェーハ成膜面との間を洗浄液で満たして気
相を排除することにより、気相による光干渉に対する外
乱を防止でき、正確な測定が可能である。さらに、乾燥
によりウェーハを変質させるおそれがないので、膜厚測
定後のウェーハに対して直ちに加工を再開することが可
能である。したがって加工工程中にインプロセスで高精
度に膜厚測定が行え、その結果を加工に反映させること
も容易である。
【００３９】一方、本発明の請求項９に係るウェーハ研
磨装置によれば、上記同様の作用によりウェーハ成膜面
の研磨中にインプロセスで高精度に膜厚測定を行い、そ
の結果に基づいて研磨量を補正することが可能であるか
ら、高精度の研磨が容易に行える。
磨装置によれば、上記同様の作用によりウェーハ成膜面
の研磨中にインプロセスで高精度に膜厚測定を行い、そ
の結果に基づいて研磨量を補正することが可能であるか
ら、高精度の研磨が容易に行える。
【図１】本発明に係るウェーハ研磨装置の一実施例を示
す側面図である。
す側面図である。
【図２】同ウェーハ研磨装置の平面図である。
【図３】同装置の光干渉型膜厚測定機構２４の側面図で
ある。
ある。
【図４】光干渉型膜厚測定機構２４および洗浄機構２６
の平面図である。
の平面図である。
【図５】光干渉型膜厚測定機構２４および洗浄機構２６
の側面図である。
の側面図である。
【図６】光干渉型膜厚測定機構２４および洗浄機構２６
の正面図である。
の正面図である。
【図７】図４中のVII−VII線断面図である。
【図８】同装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】同装置で研磨されるウェーハＷの研磨面を示す
平面図である。
平面図である。
Ｗ ウェーハ １ 基台 ２ プラテン ４ 研磨パッド ６ ヘッド駆動機構 ８ ウェーハ保持ヘッド １４ 回動アーム １６ 回動用シリンダ（進退機構） ２２ 昇降用シリンダ ２４ 光干渉型膜厚測定機構 ２５ ウェーハ膜厚測定装置 ２６ 洗浄機構 ２７ 洗浄液容器 ２８ ＣＣＤカメラ ３０ ウオーラストンプリズム ３４ 対物レンズ ３６ ミラー ４０ ウェーハ洗浄ノズル ４２ レーザー光源 ４３ 光源用ケーブル ４４ 光透過部洗浄ノズル ４６ 溝 ４８ 底部 ５０ 光透過部 ５２ 底深部 ５４ 洗浄液供給路 Ｏ ウェーハ中心点 Ｃ チップ Ｓ 膜厚測定範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−192904（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−251371（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−102873（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−320417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−214970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−99796（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−52032（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30
Claims (10)
- 【請求項１】ウェーハ表面に形成された膜の厚さを、光
干渉法によって測定するためのウェーハ膜厚測定装置で
あって、 光照射部から発信する光を光透過部を通じてウェーハ成
膜面に照射し、その反射光を前記光照射部で受信してそ
の干渉を検知することにより膜厚を測定する光干渉型膜
厚測定機構と、 一端側に開口部を有しこの開口部の周縁がウェーハ成膜
面に近接して配置されるとともに、その他端側の底部を
貫通して、前記光干渉型膜厚測定機構の前記光透過部が
ウェーハの膜厚測定箇所に対向配置されている液体充填
容器と、 前記光を通過可能な液体を、前記液体充填容器の内部に
加圧供給するための液体供給手段と具備することを特徴
とするウェーハ膜厚測定装置。 - 【請求項２】一面を吸着されて保持されたウェーハの他
面に形成された膜の厚さを測定するためのウェーハ膜厚
測定装置であって、 光照射部から発信する光をウェーハ成膜面に照射し、そ
の反射光を前記光照射部で受信してその干渉を検知する
ことにより膜厚を測定する光干渉型膜厚測定機構と、前
記光照射部と前記ウェーハ成膜面との間に介装される洗
浄機構とを具備し、 前記洗浄機構は、ウェーハ成膜面との対向面が開口しそ
の開口部の周縁がウェーハ成膜面に近接して配置される
洗浄液容器と、この洗浄液容器の底部に形成され前記光
照射部とウェーハ成膜面との間で光透過を許容する光透
過部と、前記洗浄液容器に設けられ前記ウェーハ成膜面
の測定個所に洗浄液を吹き付けるウェーハ洗浄ノズル
と、このウェーハ洗浄ノズルに洗浄液を供給する洗浄液
供給手段とを具備することを特徴とするウェーハ膜厚測
定装置。 - 【請求項３】前記光干渉型膜厚測定機構と、前記洗浄機
構とが一体的に設けられ、膜厚測定すべきウェーハから
退避した位置と、前記洗浄液容器の前記開口部周縁がウ
ェーハ成膜面の近傍に配置される位置との間で、前記光
干渉型膜厚測定機構および前記洗浄機構を移動させる進
退機構とを具備していることを特徴とする請求項２記載
のウェーハ膜厚測定装置。 - 【請求項４】前記洗浄液容器には、洗浄液容器の内面側
において光透過部に洗浄液を吹き付けるための光透過部
洗浄ノズルを具備することを特徴とする請求項２または
３記載のウェーハ膜厚測定装置。 - 【請求項５】一端側に開口部を有し他端側に光透過部を
有する液体充填容器を用意し、 この液体充填容器を、前記開口部の周縁が、膜厚測定す
べきウェーハの成膜面に近接するように配置し、 前記液体充填容器の内部に、前記光を通過可能な液体を
加圧供給することにより、前記光透過部とウェーハ成膜
面との間に液体を満たしたうえ、 光干渉型膜厚測定機構の光照射部から発信する光を前記
光透過部および前記液体を通じてウェーハ成膜面に照射
し、その反射光を再び前記光照射部で受信してその干渉
を検知することにより膜厚を測定することを特徴とする
ウェーハ膜厚測定方法。 - 【請求項６】一面を吸着されて保持されたウェーハの他
面に形成された膜の厚さを測定するウェーハ膜厚測定方
法であって、 一端に開口部が形成された洗浄液容器を、前記開口部を
ウェーハ成膜面と対向させて配置し、この洗浄液容器内
に洗浄液を供給することにより洗浄液容器内に洗浄液を
満たすと共に、前記開口部とウェーハ成膜面との間隙か
ら洗浄水を流出させ、さらに、洗浄液容器に付設したウ
ェーハ洗浄ノズルよりウェーハ成膜面の膜厚測定個所に
洗浄水を吹き付けて前記膜厚測定個所を洗浄した後、 前記洗浄液容器の底部に形成された光透過部より洗浄液
のみを通じてウェーハ成膜面に光を照射し、ウェーハに
形成された膜の上面での反射光と、膜の下面での反射光
との干渉を検知することにより膜厚を測定することを特
徴とするウェーハ膜厚測定方法。 - 【請求項７】前記洗浄液として純水を使用することを特
徴とする請求項６記載のウェーハ膜厚測定方法。 - 【請求項８】前記測定は、ウェーハの他面中心部に対し
て行うとともに、測定すべきウェーハとして前記膜の下
に回路パターンを有するものを使用し、さらにウェーハ
の他面中心部には、前記膜の下に回路パターンが存在し
ない無パターン部を常に形成しておくことを特徴とする
請求項６または７記載のウェーハ膜厚測定方法。 - 【請求項９】表面に研磨パッドが貼付されプラテン駆動
機構により回転駆動されるプラテンと、研磨すべきウェ
ーハの一面を吸着して前記研磨パッドにウェーハ他面を
当接させるウェーハ保持ヘッドと、これらウェーハ保持
ヘッドを前記プラテンに対して平行に相対運動させるこ
とによりウェーハ他面を研磨パッドで研磨するヘッド駆
動機構と、このウェーハ研磨面に形成された膜の厚さを
測定するためのウェーハ膜厚測定装置とを具備し、 前記ウェーハ膜厚測定装置は、光照射部から発信する光
をウェーハ研磨面に照射しその反射光を前記光照射部で
受信してその干渉を検知することにより膜厚を測定する
光干渉型膜厚測定機構と、前記光照射部と前記ウェーハ
研磨面との間に介装される洗浄機構と、前記光干渉型膜
厚測定機構および前記洗浄機構をウェーハから退避した
位置と前記洗浄液容器がウェーハ研磨面の近傍に配置さ
れる位置との間で移動させる進退機構とを具備し、 前記洗浄機構は、ウェーハ研磨面と対向する開口部を有
しこの開口部の周縁がウェーハ研磨面の近傍に配置され
る洗浄液容器と、この洗浄液容器の底部に形成され前記
光照射部とウェーハ研磨面との間で光透過を許容する光
透過部と、前記洗浄液容器に設けられ前記ウェーハ研磨
面の測定個所に洗浄液を吹き付けるウェーハ洗浄ノズル
と、前記ウェーハ洗浄ノズルに洗浄液を供給する洗浄液
供給手段とを具備することを特徴とするウェーハ研磨装
置。 - 【請求項１０】予め入力された研磨速度予測値および目
標研磨量を記憶する初期条件記憶手段と、 前記ウェーハ膜厚測定装置により研磨前のウェーハの膜
厚を測定する初期膜厚測定手段と、 前記初期条件記憶手段が記憶している研磨速度予測値と
目標研磨量、および前記研磨前ウェーハの膜厚をデータ
として、前記目標研磨量までの所要時間（一次研磨時
間）を計算する一次研磨時間計算手段と、 前記一次研磨時間の所定割合時間だけ前記プラテン駆動
機構および前記ヘッド駆動機構を動作させ、ウェーハ研
磨面の膜を一次研磨する一次研磨手段と、 一次研磨終了後に、前記ウェーハ膜厚測定装置によりウ
ェーハ研磨面の膜の厚さ（研磨途中膜厚値）を測定する
研磨途中膜厚値測定手段と、 前記研磨途中膜厚値から実際研磨速度を計算する実際研
磨速度計算手段と、 前記研磨途中膜厚値、前記実際研磨速度および前記目標
研磨量から、前記目標研磨量に到達するまでの二次研磨
時間を計算する二次研磨時間計算手段と、 前記二次研磨時間だけ前記プラテン駆動機構および前記
ヘッド駆動機構を動作させ、ウェーハ研磨面の膜を研磨
する二次研磨手段と、 前記ウェーハ膜厚測定装置によりウェーハの膜厚値を測
定し、その膜厚値が前記目標研磨量の許容範囲に入るか
否かを判定し、研磨量が不足すれば再度、前記研磨途中
膜厚値測定手段、前記実際研磨速度計算手段、前記二次
研磨時間計算手段、および前記二次研磨手段を動作させ
る良否判断手段とを具備することを特徴とする請求項９
記載のウェーハ研磨装置。
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-
1994
- 1994-09-16 JP JP22226594A patent/JP3218881B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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