(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハをウェーハ吸着テーブルで保持した状態で研磨布に前記ウェーハの加工面を押付けながら前記ウェーハ吸着テーブルと前記研磨布を相対的に運動させて前記ウェーハを研磨する加工装置において、
前記ウェーハの周縁を包囲し、ウェーハとともに前記研磨布に押し付けられて、ウェーハの縁への研磨圧力の偏在を抑止するリテーナリングと、
前記ウェーハ吸着テーブルの上部の空洞に設けられ、前記ウェーハ吸着テーブルと連動して移動する円柱部材に支持された差動トランスのコイルと、
前記リテーナリングの内周面とウェーハの周縁との間で前記研磨布の加工面に当接する棒状部材に固着された前記差動トランスのコアと、
前記棒状部材の先端部がウェーハの加工面より突出するように、前記棒状部材を側方から前記空洞内に位置する平行バネで支持することによって、前記差動トランスのコアを前記研磨布の加工面から一定の高さに保持する支持部材と、から成り、
ウェーハの加工に伴って、前記差動トランスのコイルとコアとの相対変化から前記研磨布の加工面と前記ウェーハ吸着テーブルとの相対的な変位量を検出して、ウェーハの加工量を測定することを特徴とするウェーハ研磨量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハ研磨量測定装置に係り、特にウェーハをウェーハ吸着テーブルで保持した状態で加工部材に前記ウェーハの加工面を押し付けながら前記ウェーハ吸着テーブルと前記加工部材を相対的に運動させて前記ウェーハを研磨する加工装置において、ウェーハ加工中にウェーハの加工量を測定するウェーハ研磨量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ等のウェーハ表面を加工する研磨装置において、ウェーハ加工中にウェーハの厚さ変化量（研磨量）を測定することは、ウェーハの加工終点の検出、ウェーハの品質、装置のクローズループ制御のために重要である。
従来、ＣＭＰ装置等の研磨加工装置においては、ウェーハの厚さ変化量を直接測定するのが困難なため、研磨定盤又はウェーハ固定スピンドルに使用されるモータの電流変化からウェーハの厚さ変化量を検出している（モータ電流検出法）。
【０００３】
或いは、ウェーハを保持するウェーハ吸着テーブルを移動させながらウェーハを研磨していく研磨装置においてウェーハ吸着テーブルの位置変化を測定し、この位置変化からウェーハの厚さ変化量を測定する方法も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のモータ電流検出法のようにウェーハの厚さ変化量をモーター電流変化から測定する場合、間接的な測定となるため、測定精度が悪いという欠点がある。
また、ウェーハ吸着テーブルの位置変化からウェーハの厚さ変化量を測定する場合、加工中にウェーハの研磨面の位置が一定であることが高精度測定の前提となるが、加工中に研磨定盤に歪みが生じたり、研磨定盤の表面（研磨布）が磨耗すると、ウェーハの研磨面の位置が変化するため、ウェーハ吸着テーブルの位置変化のみの測定では正確にウェーハの厚さ変化量を測定することができないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの研磨量を加工中に直接的に且つ正確に測定することができるウェーハ研磨量測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、ウェーハをウェーハ吸着テーブルで保持した状態で研磨布に前記ウェーハの加工面を押付けながら前記ウェーハ吸着テーブルと前記研磨布を相対的に運動させて前記ウェーハを研磨する加工装置において、前記ウェーハの周縁を包囲し、ウェーハとともに前記研磨布に押し付けられて、ウェーハの縁への研磨圧力の偏在を抑止するリテーナリングと、前記ウェーハ吸着テーブルの上部の空洞に設けられ、前記ウェーハ吸着テーブルと連動して移動する円柱部材に支持された差動トランスのコイルと、前記リテーナリングの内周面とウェーハの周縁との間で前記研磨布の加工面に当接する棒状部材に固着された前記差動トランスのコアと、前記棒状部材の先端部がウェーハの加工面より突出するように、前記棒状部材を側方から前記空洞内に位置する平行バネで支持することによって、前記差動トランスのコアを前記研磨布の加工面から一定の高さに保持する支持部材と、から成り、ウェーハの加工に伴って、前記差動トランスのコイルとコアとの相対変化から前記研磨布の加工面と前記ウェーハ吸着テーブルとの相対的な変位量を検出して、ウェーハの加工量を測定することを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、支持部材によって差動トランスのコアを加工部材の加工面から一定の高さに保持し、差動トランスのコイルをウェーハ吸着テーブルと連動させて移動させるようにする。これにより、ウェーハ吸着テーブルと加工部材の加工面との相対的な変位量、即ち、ウェーハの加工量（研磨量）をウェーハ加工中に差動トランスのコイルとコアの相対的な変位量から直接的且つ精度良く測定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ研磨量測定装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係るウェーハ研磨量測定装置が適用されたウェーハ研磨装置の構成図である。図１に示すようにウェーハ研磨装置は、研磨定盤１０と、ヘッド１８とを備え、ヘッド１８の下面にウェーハ５０が研磨面５０Ａを下方に向けてウェーハ５０の裏面５０Ｂが吸着保持される。
【０００９】
前記研磨定盤１０は、円盤状に形成され、上面にウェーハ５０を研磨するための研磨布１４が取り付けられる。また、研磨定盤１０の下面にはスピンドル１６が固着され、このスピンドル１６は図示しないモータの回転軸に連結される。従って、モータを駆動することにより研磨定盤１０が回転し、研磨布１４が回転する。
【００１０】
前記ヘッド１８は、上面にスピンドル２０が固着され、このスピンドル２０は図示しないモータの回転軸に連結される。従って、モータを駆動することによりヘッド１８が回転し、ヘッド１８に吸着保持されたウェーハ５０が回転する。また、ヘッド１８は図示しない駆動機構によって上下方向に移動するようになっており、これによりヘッド１８に吸着されたウェーハ５０は研磨定盤に向けて下降し、研磨布１４の表面に押し付けられる。
【００１１】
以上の構成により、ウェーハ５０と研磨布１４が回転するとともに、ウェーハ５０が研磨布１４に押し付けられて、ウェーハ５０の研磨が行われる。尚、ウェーハ５０と研磨布１４の間にはスラリ（研削液）が供給される。
図２は本発明に係るウェーハ研磨量測定装置の構成を示した上記ヘッド１８の断面図である。
【００１２】
同図に示すようにヘッド１８は上部にベースプレート３０を有し、このベースプレート３０はヘッド１８に固定され、これにより、ヘッド１８はスピンドル２０に固定される。また、ヘッド１８は側面にガイドリング３２を有し、このガイドリング３２は、ベースプレート３０にネジ３３により固定される。
ガイドリング３２の下面には、リテーナリング３４が取り付けられ、このリテーナリング３４によりウェーハ５０の縁が包囲される。加工時にウェーハ５０が研磨布１４に押し付けられると、このリテーナリング３４も研磨布に押し付けられ、ウェーハ５０の縁への研磨圧力の偏在が抑止される。
【００１３】
上記べースプレート３０の下部には、空気室３６が形成される。この空気室３６はベースプレート３０とガイドリング２２の間に挟持された弾性膜３８によって密閉されるとともに、空気室３６に連通する空気供給路３７を介して圧力調整装置により任意の空気圧に調整される。
空気室３６の下方には円柱部材４０が嵌入され、この円柱部材４０は、図示しない脱落防止ピンによってガイドリング５２に係止される（尚、上下方向に微動可能である）。そして、円柱部材４０の下部に、キャリア４２がネジ４３により固定され、更に、キャリア４３の下部にウェーハ吸着テーブル４４が固着される。ウェーハ吸着テーブル４４は、真空装置により真空路４５を介してその裏面から真空に引くことにより表面にウェーハ５０を吸着保持する。
【００１４】
上記空気室３６の空気圧を圧力調整装置によって調整すると、この空気室３６の空気圧は弾性膜３８を介して円柱部材４０に伝達され、円柱部材４０に伝達された圧力はキャリア４２、ウェーハ吸着テーブル４４を介してウェーハ５０に伝達される。これによりウェーハ５０の押圧力を調整することができ、例えば、一定圧を保ってウェーハ５０を研磨布１４に押し当てながら研磨することができる。
【００１５】
また、キャリア４２の上部に設けられた空洞４６に差動トランス６０が収納される。この差動トランス６０は、支持部材６２を介して円柱部材４０に固着される。
一方、差動トランス６０のコア６４は棒状部材６６に固着され、この棒状部材６６は、キャリア４２の一部に穿設された孔に進退自在に挿通されるとともに、キャリア４２に固着された支持部材６８に支持された平行バネ７０に取り付けられる。
【００１６】
棒状部材６６の先端部は、通常ウェーハ５０の研磨面より突出するように平行バネにより支持されているが、ウェーハ５０の研磨面を研磨布１４に押し当てると、ウェーハ５０の研磨面より先に研磨布１４に当接するとともに、ヘッド１８の下降にともなって平行バネ７０の付勢力に抗して内部に押し込まれる。これにより、ヘッド１８の上下移動に伴って、棒状部材６６に固着されたコア６４と差動トランス６０との位置が相対的に変位する。
【００１７】
従って、差動トランス６０から出力される信号によって、ウェーハ５０の研磨中にウェーハ５０の研磨面が研磨布１８に接触した時点からの研磨布１４とヘッド１８との相対的な変位量、即ち、ウェーハ５０の研磨量を測定することができる。
以上、上記実施の形態では、差動トランス６０を支持部材６８を介して円柱部材４０に固定したが、ガイドリング２２に固定するようにしてもよい。
【００１８】
また、上記実施の形態では、ウェーハ５０を吸着保持したウェーハ吸着テーブル４４（ヘッド１８）を変位させてウェーハ５０の研磨を行うウェーハ研磨装置について説明したが、これに限らず本発明はウェーハ５０に対して研磨定盤１０を移動させて研磨を行うウェーハ研磨装置についても適用できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るウェーハ研磨量測定装置によれば、支持部材によって差動トランスのコアを加工部材の加工面から一定の高さに保持し、差動トランスのコイルをウェーハ吸着テーブルと連動させて移動させるようにしたため、ウェーハ加工中の差動トランスのコイルとコアの相対的な変位量からウェーハの加工量（研磨量）を直接的且つ精度良く測定することができる。これにより、スループットの向上、研磨精度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るウェーハ研磨量測定装置が適用されたウェーハ研磨装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明に係るウェーハ研磨量測定装置の構成を示したヘッド１８の断面図である。
【符号の説明】
１０…研磨定盤
１４…研磨布
１８…ヘッド
２０…スピンドル
３０…ベースプレート
３２…ガイドリング
３４…リテーナリング
３６…空気室
３８…弾性膜
４０…円柱部材
４２…キャリア
４４…ウェーハ吸着テーブル
５０…ウェーハ
６０…差動トランス
６２…支持部材
６４…コア
６６…棒状部材
６８…支持部材
７０…平行バネ
【図１】
0003582554.tif 000002
【図２】
0003582554.tif 000003