JPH1019537A - 面形状測定装置及びそれを用いた研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学的機械的研磨で半導体デバイスの表面の
平坦化を図る際の表面状態を検出して研磨終了点を適切
に判断し、良好に平坦化された半導体デバイスが得られ
る面形状測定装置及びそれを用いた研磨装置を得るこ
と。 【解決手段】 λ／４板を設けた基準ガラスを基板表面
に該λ／４板が基板表面側に位置するように対向配置
し、光源からの光束を該基準ガラスとλ／４板を介して
基板表面に照射し、該基準ガラスの基準面で反射した参
照光と該基板表面で反射した物体光とを干渉計により互
いに干渉させたときに得られる干渉信号を利用して該基
板表面の面形状を測定していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの表
面（基板表面）を化学的機械的に研磨して平坦化する際
の該基板表面の面形状測定する面形状測定装置及びそれ
を用いた研磨装置に関し、例えばシリコン基板上に塗布
した絶縁膜層（膜層）の研磨工程の研磨終了点を精度良
く検出して、絶縁膜層の膜厚を所定範囲にするとともに
絶縁膜層の表面形状の平坦化加工を効率的に行うことに
よって高集積度の半導体デバイスを得るリソグラフィー
工程において好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴っ
て、回路パターンの微細化とともにデバイス構造の３次
元化が進んでいる。半導体デバイスの高集積化を図るた
めに投影光学系の開口数を大きくするとそれに伴って投
影光学系の焦点深度が浅くなってくる。このため、半導
体デバイスの表面を研磨して段差部や凹凸部を取り除い
て表面を平坦化し、平坦化した表面上へフォトレジスト
を塗布して、投影露光して高解像力化を図ることが重要
になっている。

【０００３】又、シリコン基板上に設ける絶縁膜層を研
磨して、均一な厚さの膜層にすることは層間容量のバラ
ツキや、ビアホールの深さを一定とするための重要な要
件となっている。

【０００４】従来より半導体デバイスの表面の凹凸部や
段差部を除去して平坦化する平坦化技術として化学的機
械的研磨方法が提案されている。

【０００５】化学的機械的研磨では、研磨を効率化する
ために、研磨レートや研磨液中のスラリー濃度、研磨面
の温度等を適切に制御する必要がある。この制御に不備
があるとシリコン基板上に設けた絶縁膜と電極配線部分
の研磨速度差によるディッシング現象やリンニング現象
が発生したり、ビアホール間のショート等も発生させる
ことになってくる。

【０００６】この為、半導体デバイスの表面を研磨して
平坦化するとき、研磨終了点を適切に判断して下層の材
料を除去することなく表面を平坦化することが重要とな
ってくる。

【０００７】例えば研磨対象となる半導体デバイスの表
面に塗布した膜厚と表面形状分布をその場で同時にモニ
ターしながら、デバイス全面や局所的な平坦化のレベル
を把握し、研磨終了の最適位置を判断する終了点検出方
法が化学的機械的研磨において重要になっている。研磨
終了点の検出方法としては、例えば研磨量を研磨時間よ
り求める方法や研磨抵抗の変化を研磨定盤駆動モータの
電流変化より求める方法等がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】化学的機械的研磨によ
る半導体デバイスの表面の平坦化における研磨の終了点
の検出方法として研磨量を研磨時間より求める方法は、
半導体デバイスの押圧力、研磨パッドの摩耗度、研磨液
中のスラリー濃度、研磨加工面の温度等の条件を一定に
制御する必要がある為、終了点を精度良く検出するのが
難しい。

【０００９】又、研磨抵抗の変化を研磨定盤駆動モータ
ーの電流変化から検出する方法は、信号波形とノイズを
高精度に分離する必要がある為、終了点を精度良く検出
するのが難しい。

【００１０】一方、半導体デバイスの表面の研磨工程で
は該表面が投影光学系の焦点深度内に入るように表面を
平坦化することと、表面に塗布された絶縁膜層の厚さが
所定範囲内となるようにすることが層間容量のバラツキ
を防止するとともにビアホールの深さを一定とする為に
必要となってくる。

【００１１】本発明は、基板表面の面状態、例えば半導
体デバイスの表面を化学的機械的研磨により平坦化する
際に、該表面の面状態を測定する際に好適な面形状測定
装置の提供を目的とする。

【００１２】又本発明は、半導体デバイスの表面を化学
的機械的研磨により平坦化する際に、該面形状測定装置
で該表面に設けられている絶縁膜層の膜厚検出の他に被
加工物の表面形状を検出し、これらの値を用いることに
よって研磨工程の終了点を的確に判断することによって
半導体デバイスの表面を効率良く平坦化し、高集積度の
半導体デバイスを製造するのに好適な研磨装置の提供を
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の面形状測定装置
は、 (1-1) λ／４板を設けた基準ガラスを基板表面に該λ／
４板が基板表面側に位置するように対向配置し、光源か
らの光束を該基準ガラスとλ／４板を介して基板表面に
照射し、該基準ガラスの基準面で反射した参照光と該基
板表面で反射した物体光とを干渉計により互いに干渉さ
せたときに得られる干渉信号を利用して該基板表面の面
形状を測定していることを特徴としている。

【００１４】特に、 (1-1-1) 前記基準ガラスに入射させる光束は直線偏光で
あること。

【００１５】(1-1-2) 前記λ／４板と前記基板表面との
間に透明液体が給水されていること。

【００１６】(1-1-3) 前記干渉計は前記参照光と前記物
体光との平行度を調整する為の平行度調整手段を有して
いること。

【００１７】(1-1-4) 前記平行度調整手段は偏光によっ
て出射角の異なるウォラストンプリズムを通過した光を
受光する受光素子を含む面傾き検出系、該面傾き検出系
からの信号に基づいて前記物体光又は参照光のうち少な
くとも一方の波面を傾ける光学部材とを有しているこ
と。等を特徴としている。

【００１８】本発明の研磨装置は、 (2-1) 基板保持具に設けた基板表面をそれよりも小さな
面積の研磨パッドを有する研磨手段で双方を相対的に駆
動させて研磨するとともに該基板の表面の面形状を測定
する面形状測定装置で得られる信号に基づいて制御手段
により、該基板表面の研磨の続行又は停止を制御するよ
うにした研磨装置において、該面形状測定装置はλ／４
板を設けた基準ガラスを基板表面に該λ／４板が基板表
面側に位置するように対向配置し、光源からの光束を該
基準ガラスとλ／４板を介して基板表面に照射し、該基
準ガラスの基準面で反射した参照光と該基板表面で反射
した物体光とを干渉計により互いに干渉させたときに得
られる干渉信号を利用して該基板表面の面形状を測定し
ていることを特徴としている。

【００１９】特に、 (2-1-1) 前記基準ガラスに入射させる光束は直線偏光で
あること。

【００２０】(2-1-2) 前記λ／４板と前記基板表面との
間に透明液体が給水されていること。

【００２１】(2-1-3) 前記干渉計は前記参照光と前記物
体光との平行度を調整する為の平行度調整手段を有して
いること。

【００２２】(2-1-4) 前記平行度調整手段は偏光によっ
て出射角の異なるウォラストンプリズムを通過した光を
受光する受光素子を含む面傾き検出系、該面傾き検出系
からの信号に基づいて前記物体光又は参照光のうち少な
くとも一方の波面を傾ける光学部材とを有しているこ
と。

【００２３】(2-1-5) 前記面形状測定装置は前記基板表
面上であって前記研磨手段と機械的に干渉しない領域に
配置されており、該基板表面の研磨中に測定しているこ
と。

【００２４】(2-1-6) 前記面形状測定装置と前記基板表
面との相対的位置を変化させて該基板表面の面形状を測
定していること。等を特徴としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の研磨装置の実施形
態１の要部概略図である。図２は図１に示す本発明の面
形状測定装置の実施形態１の拡大説明図である。図１に
おいて１は化学的機械的な研磨装置である。図１では被
加工物６の表面（基板表面）を研磨している様子を示し
ている。被加工物６はシリコン基板５ｂ上に絶縁膜層
（膜層）５ａを形成した構成より成っており、基板保持
具７に保持されている。基板保持具７は被加工物６を保
持し、回転軸Ｃを中心に駆動手段８により角速度ω１で
回転している。

【００２６】同図では回転軸ＣをＺ軸に、それと直交す
る平面をＸ，Ｙ平面としている。２は面形状測定装置で
あり、図２に示すような構成を有し、透明な基準ガラス
１０１、λ／４板１０２、そして純水又はスラリー１０
３を介して被加工物６の絶縁膜層５ａの表面情報（表面
形状と膜厚分布，尚膜厚分布測定は図示されていない
が、分光反射法，エリプソメトリー法で測定される。）
を制御手段３とともに検出している。制御手段３は被加
工物６の表面情報の検出結果に基づいて被加工物６の研
磨工程の終了点又は続行するか否かを制御している。４
（４ａ，４ｂ）は部分研磨工具（研磨手段）である。部
分研磨工具は研磨パッド（４ａ１）と該研磨パッド（４
ａ１）を保持する保持具（４ａ２）とを有し、回転軸
Ｃ′を中心に駆動手段（不図示）により角速度ω２で回
転している。

【００２７】同図では２つの部分研磨工具４ａ，４ｂに
よってシリコン基板５ｂ上の絶縁膜層５ａを部分研磨し
ている場合を示している。尚、部分研磨工具４を２つ以
上複数用いても良い。

【００２８】本実施形態では図に示すように研磨パッド
（４ａ１）の研磨開口は被加工物６の被研磨面（絶縁膜
層）５ａよりも小さくなっている。これによって部分研
磨している。

【００２９】部分研磨工具４（４ａ，４ｂ）は図に示す
ようにＺ軸からＸ軸方向に所定距離の位置にあり、Ｘ軸
上を所定距離だけ移動可能となっている。９はスクラバ
ーであり、絶縁膜層５ａ上に付着しているスラリー等を
排除している。尚スクラバー９は絶縁膜層５ａ上に有害
物が付着していないときは設けなくても良い。

【００３０】１０は純水供給用の給水ノズルであり、被
加工面（絶縁膜層）に純水を放出して、そこに付着して
いるスラリーやゴミ等を排除して、被加工物の表面状態
の高精度な検出を容易にしている。

【００３１】本実施形態において絶縁膜層５ａの表面を
研磨するときは部分研磨工具４を回転軸Ｃ′を中心に回
転させるとともに基板保持具７の回転軸Ｃを中心に回転
させ、双方を相対的に駆動させ、又必要に応じて双方の
Ｘ方向とＹ方向の相対的位置を変位させながらノズル１
０から研磨材を含むスラリーを被加工物６面上に流出さ
せて、絶縁膜層５ａと研磨パッドとの界面に均一に供給
している。

【００３２】このとき絶縁膜層５ａと部分研磨工具４と
の圧力、回転数の比率、及びスラリー供給量を適切に選
択して研磨している。これによってシリコン基板５ｂ上
に形成した絶縁膜層５ａを部分研磨工具４で部分研磨し
て、その表面の平坦化を図っている。

【００３３】そして予め設定した時間、部分研磨した後
に図１に示す面形状測定装置２で後述する方法により絶
縁膜層５ａの膜厚と表面位置情報を測定している。本実
施形態では被加工物６の絶縁膜層５ａの表面状態をそれ
が研磨中であっても測定することができ、これによって
スループットの向上を図っている。

【００３４】そして面形状測定装置２から得られた出力
信号に基づいて制御手段３により絶縁膜層５ａ全体の表
面形状及び膜厚分布等の表面状態を求めている。このと
き制御手段３は絶縁膜層５ａの表面上の凹凸や段差等の
表面形状と膜厚分布の双方が予め設定した範囲内にある
か否かを判断している。

【００３５】そして双方が予め設定した範囲内にあると
きは研磨の終了点であると判断して研磨工程を停止す
る。又そうでないときは再度研磨工程を続行するように
制御している。そして制御手段３は研磨工程中に絶縁膜
層５ａの表面形状と膜厚分布の双方が予め設定した範囲
に入らないと判断したとき（例えば研磨しすぎて薄くな
りすぎてしまったとき等）は、研磨工程を停止するよう
にしている。このとき被加工物６を不良品と判断してい
る。

【００３６】以上のように本実施形態ではシリコン基板
５ｂの絶縁膜層５ａを平坦化することによって投影露光
する際に絶縁膜層５ａの対象となる領域全体が投影光学
系の焦点深度内に入るようにしている。又絶縁膜層５ａ
の膜厚が所定の範囲内となるようにして層間容量のバラ
ツキを防止するとともにビアホールの深さを統一してい
る。

【００３７】次に図２を用いて本発明に係る面形状測定
装置２の構成について説明する。図２は所謂トワイマン
型の干渉計を利用して被加工物６であるシリコン基板５
ｂ上の絶縁膜層（ワーク面，ウエハ面）５ａの表面形状
を測定する場合を示している。

【００３８】１０４は光源であり、コヒーレント光を放
射する半導体レーザやＨｅ−Ｎｅレーザ等から成ってい
る。同図ではＰ偏光が放射されるように設定している。
１０５はコリメーターレンズであり、光源１０４からの
光束を平行光束として射出している。１０１は基準ガラ
スであり、透明な平行平面板より成り、下方の面１０１
ａは基準面となっている。１０２はλ／４板であり、基
準ガラス１０１の基準面１０１ａ側に固着している。１
０３は純水又はスラリー等の透明な液体であり、純水ノ
ズル１０（図１参照）から絶縁膜層５ａとλ／４板１０
２との間に給水している。

【００３９】コリメーターレンズ１０５からのＰ偏光の
うち基準面１０１ａで反射したＰ偏光は参照光Ｌ１とし
て集光レンズ１０６に入射する。一方、コリメーターレ
ンズ１０５からのＰ偏光のうち基準面１０１ａとλ／４
板１０２を通過して円偏光となった光は純水１０３を通
過し、絶縁膜層５ａで反射して物体光（信号光）Ｌ２と
なる。

【００４０】その後、純水１０３，λ／４板１０２，基
準ガラス１０１を通過し、Ｓ偏光となって集光レンズ１
０６に入射している。集光レンズ１０６に入射した参照
光Ｌ１と物体光Ｌ２はレンズ１０７，ミラー１０８を介
して偏光ビームスプリッター１０９に入射している。偏
光ビームスプリッター１０９を通過した参照光Ｌ１はλ
／４板１１０を通過し、円偏光となり、ミラー１１１で
反射し、再度λ／４板１１０を通過して入射したときは
直交する偏光（Ｓ偏光）となって偏光ビームスプリッタ
ー１０９で反射して非偏光ビームスプリッター（ハーフ
ミラー）１１２に入射している。

【００４１】一方、偏光ビームスプリッター１０９で反
射したＳ偏光より成る物体光Ｌ２はλ／４板１１３を通
過し、円偏光となって物体光Ｌ２の波面を傾ける光学部
材としてのミラー１１４で反射し、再度λ／４板１１３
を通過して入射したときとは直交する偏光（Ｐ偏光）と
なって偏光ビームスプリッター１０９を通過してハーフ
ミラー１１２に入射している。尚、１１５はミラー駆動
装置であり、ミラー１１４の傾きを後述する検出手段１
２２からの信号に基づいて調整している。

【００４２】ハーフミラー１１２を通過した参照光（Ｓ
偏光）Ｌ１と物体光（Ｐ偏光）Ｌ２はλ／４板１１６，
偏光板１１７を介して結像レンズ１１８によってＣＣＤ
１１９面上に入射し、その面上に絶縁膜層５ａの凹凸形
状に応じた干渉縞を形成する。即ち基準面１０１ａと絶
縁膜層５ａとの間隔に基づく参照光Ｌ１と物体光Ｌ２の
位相差によって、双方の直線偏光の方位角が決まり、こ
の方位角に基づいた干渉縞がＣＣＤ１９面上に形成され
る。

【００４３】ＣＣＤ１１９で得られた干渉縞より信号処
理部１２０で画像処理を行って絶縁膜層５ａの表面状態
（凹凸状態）を求めている。基準面１０１ａは固定し、
絶縁膜層５ａは回転しており、又λ／４板１０２と絶縁
膜層５ａとの間には純水が満たされている。この為基準
面１０１ａと絶縁膜層５ａとの相対的角度を安定して維
持することが難しい。

【００４４】そこで本実施形態ではハーフミラー１１２
で反射した参照光Ｌ１と物体光Ｌ２をウォラストンプリ
ズム１２１を介して集光レンズ１２２で集光してＣＣＤ
１２３面上に入射させている。このときＰ偏光とＳ偏光
の傾き（即ち基準面１０１ａと絶縁膜層５ａとの傾き）
によってＣＣＤ１２３への入射位置が異なってくる。

【００４５】又ウォラストンプリズム１２１に光が入射
すると、その偏光状態によって出射角が異なる為にＣＣ
Ｄ１２３面上には参照光Ｌ１と物体光Ｌ２が異なった位
置に入射する。ここでウォラストンプリズム１２１とＣ
ＣＤ１２３は面傾き検出系の一要素を構成している。

【００４６】本実施形態ではＣＣＤ１２３に入射する参
照光Ｌ１と物体光Ｌ２の入射位置の間隔が所定の値とな
るように、即ちＣＣＤ１１９に入射する参照光Ｌ１と物
体光Ｌ２とが平行となるようにミラー１１４をミラー駆
動装置１１５によって傾けている。尚、ウォラストンプ
リズム１２１，ＣＣＤ１２３，ミラー１１４，ミラー駆
動装置１１５は平行度調整手段の一要素を構成してい
る。

【００４７】本実施形態ではこれによってＣＣＤ１９面
上に形成される干渉縞より絶縁膜層５ａの面形状を精度
良く求めることができるようにしている。又本実施形態
では面形状測定装置２と絶縁膜層５ａとの相対的位置を
変えて複数箇所での面形状を検出するようにしている。

【００４８】図３は本実施形態における絶縁膜層５ａの
表面状態（表面形状）を測定し、化学的機械的研磨によ
る平坦化加工の終点検出を行う際のフローチャートであ
る。

【００４９】本実施形態では図２に示す面形状測定装置
及び図３に示すフローチャートに基づいて絶縁膜層５ａ
の面形状を複数位置で測定している。そして制御手段３
で測定結果と予め設定した値（最終目標値）とを比較し
ている。

【００５０】この差分が所定の値の範囲にない場合は、
研磨レートや研磨液中のスラリー濃度、研磨面の温度等
を適切に補正して平坦化が不適正な部分の研磨が効率良
く促進されるように制御している。この差分の比較作業
を複数回繰り返した後、この差分が所定の値の範囲にな
った場合に研磨加工を終了するようにする。

【００５１】図４は本発明の面形状測定装置の実施形態
２の一部分の要部概略図である。図４は図２の偏光ビー
ムスプリッター１０９以降の各要素を示しており、偏光
ビームスプリッター１０９以前の各要素は図２と同じで
ある。図４は所謂マッハツェンダー型の干渉計を利用し
て絶縁膜層の面形状を測定する場合を示している。

【００５２】図４において偏光ビームスプリッター１０
９に入射した参照光Ｌ１（Ｐ）と物体光Ｌ２（Ｓ）のう
ちＰ偏光である参照光Ｌ１（Ｐ）は偏光ビームスプリッ
ター１０９を通過し、Ｓ偏光である物体光Ｌ２（Ｓ）は
偏光ビームスプリッター１０９で反射する。

【００５３】偏光ビームスプリッター１０９を通過した
参照光Ｌ１は光路長補正ガラス２０１，ミラー２０２，
λ／４板２０３を介して円偏光として偏光ビームスプリ
ッター２０４に入射させている。ここで光路長補正板２
０１は基準面１０１ａで反射した参照光Ｌ１の方が絶縁
膜層５ａで反射した物体光Ｌ２よりも光路長が短くなる
為に、光路長を補正する為のものである。偏光ビームス
プリッター２０４に入射した参照光のうちＳ偏光成分は
反射し、Ｐ偏光成分は透過する。

【００５４】一方、偏光ビームスプリッター１０９で反
射した物体光Ｌ２はミラー２０５、λ／４板２０６を介
して円偏光として偏光ビームスプリッター２０４に入射
させている。偏光ビームスプリッター２０４に入射した
物体光Ｌ２のうちＰ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反
射する。

【００５５】偏光ビームスプリッター２０４で反射した
Ｓ偏光の参照光Ｌ１（Ｓ）と偏光ビームスプリッター２
０４を通過したＰ偏光の物体光Ｌ２（Ｐ）は図２の実施
形態と同様にウォラストンプリズム１２１，集光レンズ
１２２を介してＣＣＤ１２３上に入射している。ウォラ
ストンプリズム１２１からＣＣＤ１２３に至る系及びそ
の動作は図２の実施形態と同じである。

【００５６】偏光ビームスプリッター２０４を通過した
Ｐ偏光の参照光Ｌ１（Ｐ）と偏光ビームスプリッター２
０４で反射したＳ偏光の物体光Ｌ２（Ｓ）は図２の実施
形態１と同様にλ／４板１１６，偏光板１１７，結像レ
ンズ１１８を介してＣＣＤ１１９上に入射している。λ
／４板１１６からＣＣＤ１１９に至る系及びその動作は
図２の実施形態と同じである。

【００５７】図４に示す面形状測定装置によって絶縁膜
層５ａの面形状を測定することによって図２に示す実施
形態１と同様の効果を得ている。尚、図４においてλ／
４板２０３とλ／４板２０６をいずれもλ／２板より構
成し、通過光束を４５度方位の偏光として偏光ビームス
プリッター２０４に入射させるようにしても良く、これ
によれば前述と同様の効果が得られる。

【００５８】又、λ／４板２０３とλ／４板２０６を除
去し、偏光ビームスプリッター２０４を非偏光ビームス
プリッター（ハーフミラー）より構成しても良く、これ
によっても本実施形態と同様の効果が得られる。

【００５９】図５は本発明の面形状測定装置において被
測定物体として球面レンズや非球面レンズを用い、その
レンズ表面の面形状を測定するときのレンズ面近傍の要
部断面図である。

【００６０】図中、５０１は被加工物としてのレンズ、
５０２は研磨手段としての研磨工具であり、レンズ５０
１の表面５０１ａを部分研磨している。研磨工具５０２
は回転軸Ｃ′を中心に駆動手段（不図示）により角速度
ω２で回転している。５０２ａは研磨工具５０２を構成
する研磨パッドである。

【００６１】５０３は基準ガラスであり、その基準面５
０３ａは研磨するレンズ面５０１ａの形状に対応した面
形状を有している。５０４はλ／４板であり、基準ガラ
ス５０３に固着されている。光源（不図示）からの光束
Ｌの一部が基準面５０３ａで反射して参照光Ｌ１とな
り、又、残りの光がレンズ面５０１ａで反射して物体光
Ｌ２となり、各々図２に示す集光レンズ１０６に入射し
ている。集光レンズ１０６に入射した後の光路は図２と
同じであり、又レンズ面５０１の形状測定は図２に示す
方法と同様の方法で行っている。５０５は基板保持具で
あり、被加工物であるレンズ５０１を保持し、回転軸Ｃ
を中心に駆動手段（不図示）により角速度ω１で回転し
ている。

【００６２】本実施形態においてレンズ５０１のレンズ
表面５０１ａを研磨するときは研磨工具５０２を回転軸
Ｃ′を中心に回転させるとともに基板保持具５０５を回
転軸Ｃを中心に回転させ、双方を相対的に駆動させ、又
必要に応じて双方のＸ方向とＹ方向の相対的位置を変位
させながらノズル（不図示）から研磨材をレンズ面５０
１ａ上に流出させて、レンズ面５０１ａと研磨パッド５
０２ａとの界面に均一に供給している。これによってレ
ンズ表面５０１ａを研磨パッド５０２ａで所定形状とな
るように部分研磨している。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することによって、基板表面の面形状、例えば半導体
デバイスの表面を化学的機械的研磨により平坦化する際
に、該表面に設けられている絶縁膜層の表面形状を測定
する際に好適な面形状測定装置を達成することができ
る。

【００６４】又本発明によれば、半導体デバイスの表面
を化学的機械的研磨により平坦化する際に、該面形状測
定装置で該表面に設けられている絶縁膜層の表面形状を
検出し、これらの値を用いることによって研磨工程の終
了点を的確に判断することによって半導体デバイスの表
面を効率良く平坦化し、高集積度の半導体デバイスを製
造するのに好適な研磨装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の実施形態１の要部概略図

【図２】本発明の面形状測定装置の実施形態１の要部概
略図

【図３】本発明の研磨装置の動作のフローチャート

【図４】本発明の面形状測定装置の実施形態２の一部分
の要部概略図

【図５】本発明の面形状測定装置の実施形態３の一部分
の要部概略図

【符号の説明】

１ 研磨装置 ２ 面形状測定装置 ３ 制御手段 ４，５０２ 研磨手段 ４ａ１ 研磨パッド ４ａ２ 保持具 ５ａ 絶縁膜層 ５ｂ シリコン基板 ６ 被加工物 ７ 基板保持具 １０１，５０３ 基準ガラス １０１ａ，５０３ａ 基準面 １０２，１１０，１１３，１１６，５０４ λ／４ １０３ 純水 １０４ 光源 １０５ コリメーターレンズ １０６ 集光レンズ １０７ レンズ １０８，１１１，１１４ ミラー １０９ 偏光ビームスプリッター １１５ ミラー駆動装置 １１７ 偏光板 １１９，１２３ ＣＣＤ １２１ ウォラストンプリズム

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 λ／４板を設けた基準ガラスを基板表面
   に該λ／４板が基板表面側に位置するように対向配置
   し、光源からの光束を該基準ガラスとλ／４板を介して
   基板表面に照射し、該基準ガラスの基準面で反射した参
   照光と該基板表面で反射した物体光とを干渉計により互
   いに干渉させたときに得られる干渉信号を利用して該基
   板表面の面形状を測定していることを特徴とする面形状
   測定装置。
2. 【請求項２】 前記基準ガラスに入射させる光束は直線
   偏光であることを特徴とする請求項１の面形状測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記λ／４板と前記基板表面との間に透
   明液体が給水されていることを特徴とする請求項１の面
   形状測定装置。
4. 【請求項４】 前記干渉計は前記参照光と前記物体光と
   の平行度を調整する為の平行度調整手段を有しているこ
   とを特徴とする請求項１の面形状測定装置。
5. 【請求項５】 前記平行度調整手段は偏光によって出射
   角の異なるウォラストンプリズムを通過した光を受光す
   る受光素子を含む面傾き検出系、該面傾き検出系からの
   信号に基づいて前記物体光又は参照光のうち少なくとも
   一方の波面を傾ける光学部材とを有していることを特徴
   とする請求項４の面形状測定装置。
6. 【請求項６】 基板保持具に設けた基板表面をそれより
   も小さな面積の研磨パッドを有する研磨手段で双方を相
   対的に駆動させて研磨するとともに該基板の表面の面形
   状を測定する面形状測定装置で得られる信号に基づいて
   制御手段により、該基板表面の研磨の続行又は停止を制
   御するようにした研磨装置において、該面形状測定装置
   はλ／４板を設けた基準ガラスを基板表面に該λ／４板
   が基板表面側に位置するように対向配置し、光源からの
   光束を該基準ガラスとλ／４板を介して基板表面に照射
   し、該基準ガラスの基準面で反射した参照光と該基板表
   面で反射した物体光とを干渉計により互いに干渉させた
   ときに得られる干渉信号を利用して該基板表面の面形状
   を測定していることを特徴とする研磨装置。
7. 【請求項７】 前記基準ガラスに入射させる光束は直線
   偏光であることを特徴とする請求項６の研磨装置。
8. 【請求項８】 前記λ／４板と前記基板表面との間に透
   明液体が給水されていることを特徴とする請求項６の研
   磨装置。
9. 【請求項９】 前記干渉計は前記参照光と前記物体光と
   の平行度を調整する為の平行度調整手段を有しているこ
   とを特徴とする請求項６の研磨装置。
10. 【請求項１０】 前記平行度調整手段は偏光によって出
    射角の異なるウォラストンプリズムを通過した光を受光
    する受光素子を含む面傾き検出系、該面傾き検出系から
    の信号に基づいて前記物体光又は参照光のうち少なくと
    も一方の波面を傾ける光学部材とを有していることを特
    徴とする請求項９の研磨装置。
11. 【請求項１１】 前記面形状測定装置は前記基板表面上
    であって前記研磨手段と機械的に干渉しない領域に配置
    されており、該基板表面の研磨中に測定していることを
    特徴とする請求項６の研磨装置。
12. 【請求項１２】 前記面形状測定装置と前記基板表面と
    の相対的位置を変化させて該基板表面の面形状を測定し
    ていることを特徴とする請求項６の研磨装置。