(57)【要約】【課題】自動で研磨パッドの表面性状を測定して、研磨装置のスループットを向上させることが可能な研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置は、研磨パッド２の表面性状を測定する表面性状測定装置３０と、表面性状測定装置３０を支持する支持アーム５０と、支持アーム５０に連結され、表面性状測定装置３０を待避位置から測定位置に自動で移動させる移動ユニット５３と、を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドの表面性状を測定する表面性状測定装置と、
前記表面性状測定装置を支持する支持アームと、
前記支持アームに連結され、前記表面性状測定装置を待避位置から測定位置に自動で移動させる移動ユニットと、を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記移動ユニットは、
前記研磨装置に固定される固定ブロックと、
前記支持アームに連結される回動ブロックと、
前記回動ブロックを前記固定ブロックに対して回動自在に連結する回転軸と、
前記回動ブロックを回動させる回動機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記回動機構は、前記回動ブロックに連結されるピストンと、前記ピストンを進退自在に収容するシリンダから構成されるピストンシリンダ機構であることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記回転軸は、前記回動ブロックに固定されており、
前記回動機構は、前記回転軸に連結されたモータであることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記測定位置に移動させた前記表面性状測定装置の下面が前記研磨パッドの表面に対して平行になるように、前記表面性状測定装置の姿勢を自動で調整する位置調整機構をさらに備え、
前記位置調整機構は、前記支持アームの下方に配置される支持台と、前記表面性状測定装置の上面に固定され、前記支持台に形成された貫通孔を通って延びる少なくとも１つの調整ピンと、を有しており、
前記調整ピンは、前記貫通孔の直径よりも小さな直径を有し、前記支持台に形成された貫通孔を通って延びるピン本体と、前記支持台よりも上方に位置し、前記貫通孔の直径よりも大きなサイズを有するピンヘッドと、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記表面性状測定装置は、前記研磨パッドの研磨面に対して斜めに加圧気体を噴射するノズルを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記表面性状測定装置は、研磨パッドの表面性状を測定するための測定構造を収容するケーシングを有しており、
前記ケーシングの下部には、切り欠きが形成されており、
前記ノズルは、前記切り欠きの開口に向けて前記加圧気体が流れるように、前記加圧気体を噴射することを特徴とする請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記支持アームに沿って、前記研磨パッドに対する前記表面性状測定装置の位置を変位させる変位機構を、さらに備え、
前記変位機構は、
前記支持アームに沿って延びる長穴と、
前記長穴に挿入される支持軸と、を有し、
前記支持軸は、前記表面性状測定装置に連結される軸本体と、前記長穴の内部に形成された段差部に接触して、前記軸本体に連結された表面性状測定装置を支持する軸ヘッドと、を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記変位機構は、前記表面性状測定装置に連結されるピストンと、前記ピストンを進退自在に収容するシリンダとをさらに備え、
前記変位機構のシリンダは、前記支持アームに固定されることを特徴とする請求項８に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記回動ブロックは、前記支持アームに連結される第１プレートと、前記固定ブロックに連結される第２プレートとにより構成され、
前記第２プレートは、回転ピンによって前記第１プレートに対して回動自在に連結されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレッサーをさらに備え、
前記表面性状測定装置は、前記ドレッサーに取り付けられており、
前記支持アームは、前記ドレッサーに連結されるドレッサーシャフトを回転自在に支持するドレッサーアームであり、
前記移動機構は、前記ドレッサーシャフトを前記ドレッサーアームに対して上下動させる昇降アクチュエータと、前記ドレッサーアームに連結された支軸を揺動させる回転アクチュエータとを含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項１２】
前記表面性状測定装置は、前記研磨パッドをドレッシングしている間に、前記研磨パッドの表面性状を測定することを特徴とする請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１３】
前記ドレッサーに設けられたドレッシング部材は、その上面から下面まで延びる貫通孔を有するリング形状を有しており、
前記表面性状測定装置は、前記ドレッシング部材の前記貫通孔を介して、前記研磨パッドの表面性状を測定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の研磨装置。
【請求項１４】
前記表面性状測定装置は、前記ドレッサーに複数取り付けられていることを特徴とする請求項１２に記載の研磨装置。
【請求項１５】
前記複数の表面性状測定装置のいくつかは、前記研磨パッドにレーザ光を照射し、該研磨パッドの表面で反射した反射光を受光することでパッド表面性状を測定する表面性状測定装置であることを特徴とする請求項１４に記載の研磨装置。
【請求項１６】
前記複数の表面性状測定装置のいくつかは、撮像装置が取得した前記研磨パッドの表面の画像情報からパッド表面性状を測定する表面性状測定装置であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の研磨装置。
【請求項１７】
前記ドレッサーに設けられたドレッシング部材は、その上面から下面まで延びる貫通孔を有するリング形状を有しており、
前記複数の表面性状測定装置の１つは、前記ドレッシング部材の前記貫通孔を介して、前記研磨パッドの表面性状を測定することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の研磨装置と、
前記研磨装置の表面性状測定装置を用いて得られた研磨パッドの表面性状のデータが入力される処理システムと、を備え、
前記処理システムは、
前記研磨装置から出力された前記研磨パッドの表面性状のデータが入力される入力部と、
前記入力部に入力された研磨パッドの表面性状のデータに基づいて、前記研磨装置のドレッシング条件を決定する処理部と、
前記処理部によって決定されたドレッシング条件を前記研磨装置に出力する出力部と、を備え、
前記研磨装置は、前記出力部から出力されたドレッシング条件に基づいて、前記研磨パッドをドレッシングするように構成されていることを特徴とする研磨システム。
【請求項１９】
前記処理システムは、前記ドレッシング条件を決定するための教師データを予め記憶している記憶部をさらに備えており、
前記処理システムの処理部は、前記教師データに基づいて、前記研磨装置のドレッシング条件を決定することを特徴とする請求項１８に記載の研磨システム。
【請求項２０】
前記研磨装置は、前記研磨パッドのドレッシング後に取得された前記研磨パッドの表面性状のデータを前記処理システムの入力部に送信し、
前記処理システムの処理部は、前記ドレッシング後の研磨パッドの表面性状のデータに基づいて、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサーの交換を決定することを特徴とする請求項１８または１９に記載の研磨システム。
【請求項２１】
前記研磨装置は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記研磨パッドの表面性状のデータを前記処理システムの入力部に送信し、
前記処理システムの処理部は、前記ドレッシング中の研磨パッドの表面性状のデータに基づいて、前記研磨パッドのドレッシング中に前記ドレッシング条件を変更することを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか一項に記載の研磨システム。
【請求項２２】
前記処理システムは、ネットワークを介して前記研磨装置と接続されていることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板の研磨に用いられる研磨パッドの表面性状を測定する表面性状測定装置を備えた研磨装置、およびこのような研磨装置を含む研磨システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性（ステップカバレッジ）が悪くなる。したがって、多層配線するためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。
【０００３】
従って、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械研磨（ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing））である。この化学的機械研磨は、研磨装置を用いて、研磨液を研磨パッドに供給しつつ半導体ウエハなどの基板を研磨パッドに摺接させて研磨を行うものである。研磨液は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）やセリア（ＣｅＯ２）等の砥粒を含んだスラリーである。
【０００４】
上述したＣＭＰ（化学的機械研磨）を行う研磨装置は、研磨パッドを有する研磨テーブルと、半導体ウエハ（基板）を保持するためのキャリア又はトップリング等と称される基板保持装置とを備えている。このような研磨装置を用いて基板保持装置により基板を保持しつつ、この基板を研磨パッドに対して所定の圧力で押圧して、基板上の絶縁膜や金属膜等を研磨することが行われている。
【０００５】
基板の研磨を行なうと、研磨パッドの表面には砥粒や研磨屑が付着し、また、研磨パッドの表面形状や状態が変化して研磨性能が劣化してくる。このため、基板の研磨を繰り返すに従い、研磨速度が低下し、また、研磨むらが生じてしまう。そこで、劣化した研磨パッドの表面形状や状態を再生するために、ドレッサーを用いて研磨パッドのドレッシング（コンディショニング）を行っている。
【０００６】
研磨パッドの表面形状や状態、すなわち、研磨パッドの表面性状は、ＣＭＰ性能を決定付ける要因の一つである。したがって、研磨パッドの表面性状を直接的に測定して、この測定値をドレッシング条件に反映させることが望ましい。そこで、従来の研磨装置では、研磨パッドの表面性状を直接的に測定するための装置を用いて、ドレッシング条件を決定している。本明細書では、研磨パッドの表面性状を測定する装置を、「表面性状測定装置」と称する。
【０００７】
特許文献１は、レーザ光を研磨パッドの表面に照射し、研磨パッドからの反射光を受光して、反射角度毎の反射強度を得る表面性状測定装置を記載している。特許文献１に記載される研磨装置は、表面性状測定装置から得られた反射強度分布に基づいて、研磨パッドの表面性状を入手し、得られた研磨パッドの表面性状に基づいて、ドレッシング条件を決定する。この研磨装置によれば、表面性状測定装置を用いて得られた研磨パッドの表面性状に応じてドレッシング条件を変更するので、研磨パッドの表面性状をＣＭＰ性能の確保に必要な状態に維持することができる。さらに、研磨パッドの表面性状を直接的に測定することができるので、異常状態でのＣＭＰ加工を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１１１３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の研磨装置では、表面性状測定装置は、研磨装置に常設されていなかった。すなわち、表面性状測定装置は、研磨パッドの表面性状の測定を意図するたびに、研磨装置に取り付けられ、研磨パッドの表面性状の測定後に取り外されていた。
【００１０】
図３０は、従来の研磨装置に取り付けられた表面性状測定装置の一例を示す模式図である。図３０に示すように、研磨装置は、表面性状測定装置２３０を着脱可能に構成された保持プレート２１５を有しており、この保持プレート２１５は、研磨装置のフレーム（図示せず）から吊り下げられている。研磨パッド２０２の表面性状を測定するときは、研磨装置の運転を停止した後で、作業者が保持プレート２１５の下端部に表面性状測定装置２３０を取り付ける。研磨パッド２０２の表面性状の測定が終了すると、作業者は、表面性状測定装置２３０を保持プレート２１５から取り外し、その後、研磨装置の運転が開始される。
【００１１】
このように、従来の研磨装置では、研磨パッド２０２の表面性状の測定は、研磨装置の運転とは切り離された独立した作業として行われている。したがって、従来の研磨装置で研磨パッド２０２の表面性状を測定するためには、研磨装置の運転を一旦停止させる必要があるので、研磨装置のスループットが低下してしまう。さらに、表面性状測定装置２３０の着脱作業は、作業者にとって非常に煩わしく、時間のかかる作業であるため、自動で研磨パッド２０２の表面性状を測定可能な研磨装置が望まれている。
【００１２】
そこで、本発明は、自動で研磨パッドの表面性状を測定して、研磨装置のスループットを向上させることが可能な研磨装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような研磨装置を含む研磨システムを提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、研磨パッドの表面性状を測定する表面性状測定装置と、前記表面性状測定装置を支持する支持アームと、前記支持アームに連結され、前記表面性状測定装置を待避位置から測定位置に自動で移動させる移動ユニットと、を備えたことを特徴とする研磨装置である。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記移動ユニットは、前記研磨装置に固定される固定ブロックと、前記支持アームに連結される回動ブロックと、前記回動ブロックを前記固定ブロックに対して回動自在に連結する回転軸と、前記回動ブロックを回動させる回動機構と、を備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回動機構は、前記回動ブロックに連結されるピストンと、前記ピストンを進退自在に収容するシリンダから構成されるピストンシリンダ機構であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転軸は、前記回動ブロックに固定されており、前記回動機構は、前記回転軸に連結されたモータであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記測定位置に移動させた前記表面性状測定装置の下面が前記研磨パッドの表面に対して平行になるように、前記表面性状測定装置の姿勢を自動で調整する位置調整機構をさらに備え、前記位置調整機構は、前記支持アームの下方に配置される支持台と、前記表面性状測定装置の上面に固定され、前記支持台に形成された貫通孔を通って延びる少なくとも１つの調整ピンと、を有しており、前記調整ピンは、前記貫通孔の直径よりも小さな直径を有し、前記支持台に形成された貫通孔を通って延びるピン本体と、前記支持台よりも上方に位置し、前記貫通孔の直径よりも大きなサイズを有するピンヘッドと、を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記表面性状測定装置は、前記研磨パッドの研磨面に対して斜めに加圧気体を噴射するノズルを備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記表面性状測定装置は、研磨パッドの表面性状を測定するための測定構造を収容するケーシングを有しており、前記ケーシングの下部には、切り欠きが形成されており、前記ノズルは、前記切り欠きの開口に向けて前記加圧気体が流れるように、前記加圧気体を噴射することを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記支持アームに沿って、前記研磨パッドに対する前記表面性状測定装置の位置を変位させる変位機構を、さらに備え、前記変位機構は、前記支持アームに沿って延びる長穴と、前記長穴に挿入される支持軸と、を有し、前記支持軸は、前記表面性状測定装置に連結される軸本体と、前記長穴の内部に形成された段差部に接触して、前記軸本体に連結された表面性状測定装置を支持する軸ヘッドと、を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記変位機構は、前記表面性状測定装置に連結されるピストンと、前記ピストンを進退自在に収容するシリンダとをさらに備え、前記変位機構のシリンダは、前記支持アームに固定されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回動ブロックは、前記支持アームに連結される第１プレートと、前記固定ブロックに連結される第２プレートとにより構成され、前記第２プレートは、回転ピンによって前記第１プレートに対して回動自在に連結されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記研磨パッドの表面をドレッシングするドレッサーをさらに備え、前記表面性状測定装置は、前記ドレッサーに取り付けられており、前記支持アームは、前記ドレッサーに連結されるドレッサーシャフトを回転自在に支持するドレッサーアームであり、前記移動機構は、前記ドレッサーシャフトを前記ドレッサーアームに対して上下動させる昇降アクチュエータと、前記ドレッサーアームに連結された支軸を揺動させる回転アクチュエータとを含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記表面性状測定装置は、前記研磨パッドをドレッシングしている間に、前記研磨パッドの表面性状を測定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサーに設けられたドレッシング部材は、その上面から下面まで延びる貫通孔を有するリング形状を有しており、前記表面性状測定装置は、前記ドレッシング部材の前記貫通孔を介して、前記研磨パッドの表面性状を測定することを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記表面性状測定装置は、前記ドレッサーに複数取り付けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の表面性状測定装置のいくつかは、前記研磨パッドにレーザ光を照射し、該研磨パッドの表面で反射した反射光を受光することでパッド表面性状を測定する表面性状測定装置であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の表面性状測定装置のいくつかは、撮像装置が取得した前記研磨パッドの表面の画像情報からパッド表面性状を測定する表面性状測定装置であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサーに設けられたドレッシング部材は、その上面から下面まで延びる貫通孔を有するリング形状を有しており、前記複数の表面性状測定装置の１つは、前記ドレッシング部材の前記貫通孔を介して、前記研磨パッドの表面性状を測定することを特徴とする。
【００１９】
本発明の一態様は、上記研磨装置と、前記研磨装置の表面性状測定装置を用いて得られた研磨パッドの表面性状のデータが入力される処理システムと、を備え、前記処理システムは、前記研磨装置から出力された前記研磨パッドの表面性状のデータが入力される入力部と、前記入力部に入力された研磨パッドの表面性状のデータに基づいて、前記研磨装置のドレッシング条件を決定する処理部と、前記処理部によって決定されたドレッシング条件を前記研磨装置に出力する出力部と、を備え、前記研磨装置は、前記出力部から出力されたドレッシング条件に基づいて、前記研磨パッドをドレッシングするように構成されていることを特徴とする研磨システムである。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記処理システムは、前記ドレッシング条件を決定するための教師データを予め記憶している記憶部をさらに備えており、前記処理システムの処理部は、前記教師データに基づいて、前記研磨装置のドレッシング条件を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨パッドのドレッシング後に取得された前記研磨パッドの表面性状のデータを前記処理システムの入力部に送信し、前記処理システムの処理部は、前記ドレッシング後の研磨パッドの表面性状のデータに基づいて、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサーの交換を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨パッドのドレッシング中に取得された前記研磨パッドの表面性状のデータを前記処理システムの入力部に送信し、前記処理システムの処理部は、前記ドレッシング中の研磨パッドの表面性状のデータに基づいて、前記研磨パッドのドレッシング中に前記ドレッシング条件を変更することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記処理システムは、ネットワークを介して前記研磨装置と接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、表面性状測定装置を移動ユニットによって自動で測定位置に移動させて、研磨パッドの表面性状を測定することができる。したがって、研磨装置のスループットを向上させることができる。さらに、作業者が表面性状測定装置の着脱作業を実行する必要がないので、作業者の負担を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。
【図２】図２は、別の実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。
【図３】図３は、図１および図２に示す表面性状測定装置の内部構造（測定構造）の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、図１および図２に示す表面性状測定装置の内部構造（測定構造）の別の例を示す模式図である。
【図５】図５は、図１および図２に示す表面性状測定装置の内部構造（測定構造）のさらに別の例を示す模式図である。
【図６】図６は、研磨装置の内部に配置された表面性状測定装置の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、図６に示される表面性状測定装置の正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される表面性状測定装置の下面図である。
【図８】図８は、図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】図９は、図６に示される表面性状測定装置の周辺を拡大して示す模式図である。
【図１０】図１０は、図９に示す回動機構により測定位置に移動された表面性状測定装置を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す回動機構により待避位置に移動された表面性状測定装置を示す図である。
【図１２】図１２は、回動機構の別の例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、表面性状測定装置をメンテナンス位置に移動させた状態を示す模式図である。
【図１４】図１４（ａ）は、一実施形態に係る姿勢調整機構の概略正面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図１５（ｂ）は、表面性状測定装置が待避位置に移動されたときの、図１５（ａ）に対応する姿勢調整機構の一部の断面図である。
【図１６】図１６は、図９に示す変位機構を模式的に示す斜視図である。
【図１７】図１７は、図１６のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１８】図１８は、変位機構の別の実施形態を示す模式図である。
【図１９】図１９は、図５に示す撮像装置の内部構造（測定構造）の一例を示す模式図である。
【図２０】図２０は、表面性状測定装置の別の実施形態を示す模式図である。
【図２１】図２１は、さらに別の実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。
【図２２】図２２は、図２１に示すドレッサーを拡大して示す模式図である。
【図２３】図２３は、図２１に示すドレッサーが研磨パッド上を揺動する様子を模式的に示す平面図である。
【図２４】図２４（ａ）は、図２１に示す研磨装置のドレッサーの変形例を示す模式図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示すドレッサーの上面図である。
【図２５】図２５は、図２４（ａ）および図２４（ｂ）に示すドレッサーの変形例を示す模式図である。
【図２６】図２６は、表面性状測定装置を備えた研磨装置を含む研磨システムの一実施形態を示す模式図である。
【図２７】図２７（ａ）は、表面性状測定装置の複数の測定ポイントの一例を示す模式図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）に示す各測定ポイントで測定された研磨パッドの複数の画像情報を処理するときの研磨システムの動作の概要を示すイメージ図である。
【図２８】図２８は、研磨システムがニューラルネットワーク形態を用いて、人工知能として構築された別の例を示す模式図である。
【図２９】図２９は、研磨装置の処理部が人工知能機能を有している例を示す模式図である。
【図３０】図３０は、従来の研磨装置に取り付けられた表面性状測定装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。図１に示される研磨装置（ＣＭＰ装置）は、研磨テーブル１と、研磨対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗを保持して研磨テーブル上の研磨パッドに押圧するキャリア１０とを備えている。研磨テーブル１は、テーブル軸１ａを介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ（図示せず）に連結されており、テーブル軸１ａの回りに回転可能になっている。研磨テーブル１の上面には研磨パッド２が貼付されており、研磨パッド２の表面が基板Ｗを研磨する研磨面２ａを構成している。研磨テーブル１の上方には研磨液供給ノズル（図示せず）が設置されており、研磨液供給ノズルによって研磨テーブル１上の研磨パッド２に研磨液（スラリー）が供給されるようになっている。
【００２４】
キャリア１０は、シャフト１１に接続されており、シャフト１１は、キャリアアーム１２に対して上下動するようになっている。シャフト１１の上下動により、キャリアアーム１２に対してキャリア１０の全体を上下動させ位置決めするようになっている。シャフト１１は、モータ（図示せず）の駆動により回転するようになっており、キャリア１０がシャフト１１の軸心の回りに回転するようになっている。
【００２５】
図１に示すように、キャリア１０は、その下面に半導体ウエハなどの基板Ｗを保持できるようになっている。キャリアアーム１２は旋回可能に構成されており、下面に基板Ｗを保持したキャリア１０は、キャリアアーム１２の旋回により基板の受取位置から研磨テーブル１の上方に移動可能になっている。キャリア１０は、下面に基板Ｗを保持して基板Ｗを研磨パッド２の表面（研磨面）に押圧する。このとき、研磨テーブル１およびキャリア１０をそれぞれ回転させ、研磨テーブル１の上方に設けられた研磨液供給ノズルから研磨パッド２上に研磨液（スラリー）を供給する。研磨液には砥粒としてシリカ（ＳｉＯ２）やセリア（ＣｅＯ２）などを含んだ研磨液が用いられる。このように、研磨液を研磨パッド２上に供給しつつ、基板Ｗを研磨パッド２に押圧して基板Ｗと研磨パッド２とを相対移動させて基板上の絶縁膜や金属膜等を研磨する。絶縁膜としてはＳｉＯ２が挙げられる。金属膜としてはＣｕ膜、Ｗ膜、Ｔａ膜、Ｔｉ膜が挙げられる。
【００２６】
図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２をドレッシングするドレッシング装置２０を備えている。ドレッシング装置２０は、ドレッサーアーム２１と、ドレッサーアーム２１に回転自在に取り付けられたドレッサー２２とを備えている。ドレッサー２２の下部はドレッシング部材２２ａにより構成され、ドレッシング部材２２ａは円形のドレッシング面を有しており、ドレッシング面には硬質な粒子が電着等により固定されている。この硬質な粒子としては、ダイヤモンド粒子やセラミック粒子などが挙げられる。ドレッサーアーム２１内には、図示しないモータが内蔵されており、このモータによってドレッサー２２が回転するようになっている。ドレッサーアーム２１は図示しない昇降機構に連結されており、この昇降機構によりドレッサーアーム２１が下降することでドレッシング部材２２ａが研磨パッド２の研磨面２ａを押圧するようになっている。
【００２７】
ドレッシング装置２０は、制御部２３に接続されており、制御部２３によりドレッシング条件が制御されるようになっている。本実施形態では、この制御部２３は、ドレッシング装置２０を含む研磨装置全体の動作を制御するように構成されている。
【００２８】
図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２の表面形状や表面状態などの表面性状を測定する研磨パッドの表面性状測定装置３０を備えている。本実施形態では、表面性状測定装置３０は、研磨パッド２にレーザ光を照射し、研磨パッド２の表面で反射した反射光を受光することでパッド表面性状を測定するように構成されている。研磨パッドの表面性状測定装置３０は、演算部４０に接続されている。
【００２９】
図１に示すように構成された研磨装置においては、研磨パッドの表面性状測定装置３０で得られたパッド表面からの反射光分布を、演算部４０でパッド表面性状値に演算し、その結果を制御部２３に受け渡す。制御部２３では、受け取ったパッド表面性状値に基づいて、ドレッシング条件を決定する。ドレッシング装置２０は、制御部２３で決められたドレッシング条件の通りの動作をすることで、ドレッサー２２によりパッド表面をドレッシングする。
【００３０】
図２は、別の実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。図２に示す研磨装置は、図１に示す研磨装置と同様に、研磨パッド２を貼付した研磨テーブル１やキャリア１０等からなる研磨部およびドレッシング装置２０を備えている。また、図２に示す研磨装置は、図１に示す研磨装置と同様に、表面性状測定装置３０および演算部４０を備えている。演算部４０は表示装置４１に接続されている。図２では、制御部２３の図示を省略しているが、図２に示す研磨装置も、図１に示す研磨装置と同様に、制御部２３を有している。
【００３１】
図２に示される研磨装置では、表面性状測定装置３０で得られたパッド表面からの反射光分布を、演算部４０でパッド表面性状値に演算し、その結果を表示装置４１に表示する。
【００３２】
図３は、図１および図２に示す表面性状測定装置３０の内部構造（測定構造）の一例を示す模式図である。図３に示すように、表面性状測定装置３０は、レーザ光を出射する光源３１と、光源３１から出射されたレーザ光を研磨テーブル１上の研磨パッド２の表面に導く投光部３２と、研磨パッド２の表面で反射した反射光を受光する受光部３３とを備えている。したがって、光源３１から出射されたレーザ光は、投光部３２を介して研磨パッド２の表面に導かれ、研磨パッド２の表面で反射した反射光は受光部３３により受光される。受光部３３は演算部４０（図１および図２参照）に接続されている。
【００３３】
図４は、図１および図２に示す表面性状測定装置３０の内部構造（測定構造）の別の例を示す模式図である。図４に示すように、研磨パッドの表面性状測定装置３０は、レーザ光を出射する光源３１と、光源３１から出射されたレーザ光を所定の方向に導く投光部３２と、投光部３２から投光されたレーザ光の光路に沿って順次配置された偏光子３５、ＮＤフィルター（減光フィルター）３６、ミラー３７とを備えている。ミラー３７は、研磨パッド２にレーザ光が入射する角度を調整するために投光部３２から投光されたレーザ光を反射することにより光路を変更可能に構成されている。また、研磨パッド２の表面で反射した反射光の光路には、受光部３３の手前にバンドパスフィルター３８が配置されている。したがって、光源３１から出射されたレーザ光は、偏光子３５でＳ偏光された後に、ＮＤフィルター３６で光量が調整されて、予めその角度が調整されたミラー３７に入射する。そして、レーザ光は、ミラー３７で反射して光路が変更され、研磨パッド２の表面に入射する。研磨パッド２の表面で反射した反射光は、バンドパスフィルター３８で特定の波長帯のみの透過が許容され、特定の波長帯の反射光が受光部３３で受光される。
【００３４】
図３および図４に示す受光部３３は、例えば、研磨パッド２から反射するレーザ光の少なくとも４次回折光または７次回折光までを受光可能な寸法を持った線状もしくは面状の電荷結合素子（ＣＣＤ）、もしくは相捕型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子のいずれかからなる。研磨パッド２の表面に照射されたレーザ光は、正反射するだけでなく、パッド表面性状に応じて、回折現象を経て、広い角度に反射する。即ち、正反射成分だけでなく、広角度に反射したレーザ光を受光し、これを解析することで、パッド表面性状の情報が得られる。これら広角度に反射したレーザ光を受光するために、線状もしくは面状の受光素子が必要となる。ＣＭＰ性能を左右するパッド表面性状は、望ましくは７次回折光、実用上は４次回折光までに含まれることが分かっている。そのため、この範囲の回折光が受光可能な大きさを持つ受光素子を表面性状測定装置３０の受光部３３として用いるのが好ましい。
【００３５】
本実施形態では、表面性状測定装置３０は、研磨パッド２にレーザ光を照射し、研磨パッド２の表面で反射した反射光を受光することでパッド表面性状を測定するように構成されているが、本発明はこの例に限定されない。例えば、表面性状測定装置３０は、研磨パッド２の表面（すなわち、研磨面２ａ）の画像を取得する任意の撮像装置を備え、該撮像装置が取得したパッド表面の画像情報からパッド表面性状を測定するように構成されてもよい。撮像装置の例としては、ＣＣＤイメージセンサを備えた撮像装置、ＣＭＯＳイメージセンサを備えた撮像装置、およびＴＤＩ（time delay and integration）イメージセンサを備えた撮像装置などが挙げられる。あるいは、撮像装置は、時間経過に伴った連続画像（すなわち、動画）を取得するビデオカメラ装置であってもよい。
【００３６】
次に、図１乃至図４に示すように構成された研磨パッドの表面性状測定装置を備えた研磨装置の作用を説明する。光源３１からレーザ光を出射し、研磨パッド２の表面にレーザ光を照射する。研磨パッド２の表面で反射したレーザ光を受光することで、研磨パッド２の表面の情報を測定する。演算部４０では、研磨パッドの表面性状測定装置３０で得られた反射強度分布を、フーリエ変換することで、研磨パッド表面の空間波長スペクトルに変換する。また、演算部４０は、空間波長スペクトルを演算することで、パッド表面性状値を得る。ここで、同演算は、所定の空間波長領域の反射強度の総和を、より広い空間波長領域の反射強度の総和で除算することで、パッド表面性状値を得る。
【００３７】
ここで、反射強度分布とは、線状もしくは面状の受光素子における、受光位置ごとの受光強度の分布である。受光素子である線状もしくは面状のＣＭＯＳ素子またはＣＣＤ素子は、多数の受光ピクセルを備えており、ピクセル別に受光強度を検知できる。受光位置は、照射されたレーザ光がパッド表面で反射する際の反射角に応じて変化し、受光強度は、パッド表面性状によって変化する。即ち、パッド表面性状に応じて、各反射角に対する反射強度を捉えることで、パッド表面の性状に応じた特徴的な反射強度分布を得ることになる。また空間波長スペクトルとは、反射強度分布をフーリエ変換することで得られるスペクトルで、パッド表面の空間波長ごとの受光強度の分布を示す。例えば、測定されたパッド表面が、主に波長Ａと波長Ｂの組合せから成る形状であった場合、空間波長スペクトルは、波長Ａと波長Ｂに主たるピークを持つ。
【００３８】
空間波長スペクトルは、ＣＭＰ性能を左右するパッド表面性状が含まれる次数以下の回折光に対して、十分に広い波長領域が取得されるようにする。取得されるべき回折光の次数は、望ましくは７次回折光、実用上は４次回折光であることが分かっている。パッド表面性状を評価する場合、ＣＭＰ性能に関連する（＝「所定の」）空間波長領域の強度だけを抽出したい。しかしながら、得られた空間波長スペクトルには、一般に全波長領域に対してランダムノイズが含まれる。そこで、所定の空間波長領域の反射強度の積分値の、より広い空間波長領域の反射強度の積分値に対する比率を求めることで、ノイズの影響を除外して、所定の空間波長領域の反射強度だけを評価する手法を採る。
【００３９】
上述した通り、所定の空間波長領域の反射強度の積分値の、より広い空間波長領域の積分値に対する比率を求め、これを、パッド表面性状を特徴づける指標として「波長構成比率」と定義する。波長構成比率が大きいほど、所定の空間波長領域の反射強度が相対的に大きいことを示し、このことは即ち、測定されたパッド表面が、所定の空間波長成分をより多く含むことを示している。予め、所定の空間波長成分の大小が、ＣＭＰ性能と強い関連性を持つことを調べてあるため、測定されたパッド表面の波長構成比率によって、ＣＭＰ性能を推測することが可能となる。
【００４０】
制御部２３は、演算部４０で求めたパッド表面性状値を得て、その値に基づいて、閉ループ制御で好適なドレッシング条件を算出する。例えば、パッド表面性状値が、予め設定した所定の範囲内で推移するように、ドレッシング条件を算出する。その際、制御部２３は、予め、ドレッシング条件とパッド表面性状値との関連を示す関係式を得ておき、同式により、好適なドレッシング条件を求める。ここでドレッシング条件とは、主に、研磨パッド回転数、ドレッサー回転数、ドレッシング荷重、ドレッサー揺動速度、などである。決定されたドレッシング条件は、ドレッシング装置２０に伝達され、所定のドレッシング条件を適用して、研磨パッド２のドレッシングを行う。
【００４１】
例えば、ドレッシング条件として、ドレッシング荷重が制御対象になる場合には、予め、ドレッシング荷重とパッド表面性状の関係性を取得しておき、即ち、ドレッシング荷重を大きくしたらどのくらい表面性状値が大きくなるか又は小さくなるかを取得しておき、予め定めた理想的なパッド表面性状値と、測定されたパッド表面性状値とを比較して、そこにずれがあれば、上記関係性に基づいてドレッシング荷重を、理想的なパッド表面性状値に近付く方向に設定する。
【００４２】
また、演算部４０で得たパッド表面性状値を異常検知に使用してもよい。この場合、パッド表面性状値やその経時的な変化を測定し、これが予め定めた値の範囲から外れたら、パッド表面性状異常と判定し、１）異常を発報、２）ドレッサー交換が必要であることを発報、などする。
【００４３】
一実施形態では、前記ドレッシング条件の決定は、測定されたパッド表面性状値と予め定めておく所望のパッド表面性状値との差異を所望パッド表面性状変化量として求め、ドレッシング荷重、ドレッサー回転数、研磨パッド回転数、ドレッサー揺動速度の少なくとも一項目の変化量とパッド表面性状の変化量との関係を予め求めて作成した回帰式に、前記所望パッド表面性状変化量を代入することで前記ドレッシング荷重、ドレッサー回転数、研磨パッド回転数、ドレッサー揺動速度の少なくとも一項目を求める。
【００４４】
上記実施形態によれば、予め、ドレッシング条件（ドレッシング荷重、ドレッサー回転数、研磨パッド回転数、ドレッサー揺動速度など）とパッド表面性状値（波長構成比率）との関係を表す回帰式を求めておき、ここに測定されたパッド表面性状値の変化量を代入することで、所望のパッド表面性状値を得るために最適なドレッシング条件を一意的に得ることができる。
【００４５】
回帰式は、例えば、ｄＲ＝Ａ×ｄＬ＋Ｂと表すことができる。ここで、ｄＲはパッド表面性状値（波長構成比率）の変化量、ｄＬはドレッシング荷重の変化量、ＡおよびＢは定数、である。上記ドレッシング条件の決定方法によれば、パッドの表面性状をパッドの使用初期から使用末期まで一定に保つことができるという効果が得られる。パッドの表面性状は、パッドの使用初期から末期まで、パッドの減耗量やドレッサーの切れ味の鋭さによって変化し、その変化に応じて、ＣＭＰ性能も変化する。パッドの表面性状を一定に保つことは、ＣＭＰ性能を一定に保つことにつながる。
【００４６】
また、表示装置４１は、演算部４０で得られた研磨パッド２の表面性状値を、予め設定しておいたパッド表面性状値と比較した上で、ドレッサー２２の状態および研磨パッド２の状態の少なくとも一方を表示するように構成されている。表示装置４１は、上記のように比較をすることなく、演算部４０で得られた研磨パッド２の表面性状に基づき、ドレッサー２２の状態および研磨パッド２の状態の少なくとも一方を表示するように構成してもよい。
【００４７】
研磨装置は、演算部４０（図１および図２参照）で得られた研磨パッドの表面性状値を、予め設定しておいたパッド表面性状値の範囲と比較した上で、範囲外であった場合に研磨パッドの表面性状が異常と判定する異常判定部を備えていてもよい。異常判定部で異常と判定されたら、表示装置４１（図２参照）は異常を発報する。
パッド表面性状の異常の種類は、以下が代表的なものである。
１）パッド表面に異常な点（欠陥）が存在する。
２）研磨パッドのドレッシングが不足している。
３）ドレッサーが寿命を迎えた。
４）パッドが寿命を迎えた。
１）の場合、複数点のパッド表面性状を測定した際、他の測定点に比べて大きな差異がある点があれば、その点をパッド異常と判断して、発報する。
２）の場合、パッド表面性状値が予め設定した所定の範囲の上限値を超えていれば、追加ドレッシングが必要であると判断し、発報する。
３）,４）の場合、経時的に（基板処理枚数毎に）パッド表面性状の推移を測定し、これが予め定めた範囲から外れたら寿命オーバーと判断して、発報する。
【００４８】
表面性状測定装置３０は、図４に示すように、光ファイバー３４、偏光子３５、ＮＤフィルター３６、ミラー３７、バンドパスフィルター３８などを有することで、より測定精度を向上させたり、設置自由度を高めることも可能である。また、偏光子３５によって光源３１から出射されたレーザ光をＳ偏光させた後に研磨パッド２に入射させることで、研磨パッド表面での反射率を高めることができる。さらに、ＮＤフィルター３６を用いてレーザ光の光量を減少させて所望の光量に調整した後に、レーザ光を研磨パッド２に入射させることができる。一方、研磨パッド２の表面で反射した反射光の光路にバンドパスフィルター３８を設置することで、光源３１のレーザ光の波長に対して±５ｎｍ以内の反射光だけを通過させるようにしている。本実施形態では、光源３１のレーザ光として、波長が６３５ｎｍのレーザ光を用いている。このように、バンドパスフィルター３８を設置することで、光源３１のレーザ光の波長に対して±５ｎｍ以内の反射光だけを通過させることにより、ノイズとなる周囲の環境光の影響を低減することができるという効果が得られる。
【００４９】
表面性状測定装置３０の内部構造（測定構造）は、図３および図４に示す実施形態に限定されない。例えば、表面性状測定装置３０は、光源３１から出射されたレーザ光を所望の方向に導く光ファイバーを有していてもよい。これにより、研磨パッドの表面性状測定装置３０の光学系の設置自由度を高めることができる。さらに、表面性状測定装置３０のミラー３７は、その傾斜角度を変更可能に構成されてもよい。ミラー３７の傾斜角度を変更することにより、研磨パッド２にレーザ光が入射する角度を調整することができる。さらに、光源３１および／または受光部３３を揺動可能に構成してもよい。表面性状測定装置３０は、複数の光源３１を有していてもよいし、複数の受光部３３を有していてもよい。
【００５０】
図５は、図１および図２に示す表面性状測定装置３０の内部構造（測定構造）のさらに別の例を示す模式図である。図５に示す表面性状測定装置３０は、光源３１および受光部３３の代わりに、研磨パッド２の表面性状の画像情報を取得する撮像装置３９を有している。撮像装置３９は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサ、または相捕型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサを備えたデジタルカメラである。撮像装置３９は、ＴＤＩイメージセンサを備えたデジタルカメラであってもよいし、動画を撮影するビデオカメラであってもよい。撮像装置３９は、演算部４０を介して制御部２３に接続される。
【００５１】
本実施形態では、撮像装置３９の撮影面３９ａは、研磨パッド２の研磨面２ａと正対している。すなわち、撮像装置３９の撮影面３９ａは、研磨パッド２の研磨面２ａと平行である。一実施形態では、撮像装置３９は、撮影面３９ａが研磨パッド２の研磨面２ａに対して斜めになるように配置されてもよい（図５で、二点鎖線で示された撮像装置３９参照）。図示はしないが、表面性状測定装置３０は、撮像装置３９が撮影する研磨面２ａを照らす光源を備えていてもよい。
【００５２】
撮像装置３９によって取得された研磨パッド２の表面性状の画像情報は、演算部４０に送られ、演算部４０でパッド表面性状値に演算される。上述したように、制御部２３は、演算部４０で求めた表面性状値を得て、その値に基づいて、閉ループ制御で好適なドレッシング条件を算出する。研磨装置は、演算部４０（図１および図２参照）で得られた研磨パッドの表面性状値を、予め設定しておいたパッド表面性状値の範囲と比較した上で、範囲外であった場合に異常を発報してもよい。
【００５３】
上述のように構成された表面性状測定装置３０は、研磨装置の内部に配置される。図６は、研磨装置の内部に配置された表面性状測定装置３０の一例を模式的に示す斜視図である。図７（ａ）は、図６に示される表面性状測定装置３０の正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される表面性状測定装置３０の下面図である。さらに、図８は、図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００５４】
図６および図７（ａ）に示すように、表面性状測定装置３０は、ケーシング４３を有している。このケーシング４３は、その内部に、研磨パッド２の表面性状を測定するための測定構造を収容している。ケーシング４３の内部に収容される測定構造は、例えば、図３乃至図５を参照して説明された光源３１、受光部３３、偏光子３５、ＮＤフィルター３６、ミラー３７、バンドパスフィルター３８、撮像装置３９などである。
【００５５】
図７（ａ）に示すように、ケーシング４３の下部には切り欠き４４が形成されている。本実施形態では、切り欠き４４は、２つの対向する傾斜面４４ａ，４４ｂと、これら傾斜面４４ａ，４４ｂを接続する接続面４４ｃとによって区画される台形形状を有している。図７（ｂ）に示すように、一方の傾斜面４４ａには、透光性を有するフィルター４７ａが配置されており、フィルター４７ａを通して光源３１から出射されたレーザ光が研磨パッド２に照射される。他方の傾斜面４４ｂにも、透光性を有するフィルター４７ｂが配置されており、受光部３３は、フィルター４７ｂを通して、研磨パッド２からの反射光を受光する。これらフィルター４７ａ，４７ｂの例としては、例えば、透明フィルム、または透明ガラスなどが挙げられる。本実施形態では、接続面４４ｃは、一方の傾斜面４４ａから他方の傾斜面４４ｂまで直線状に延びている。
【００５６】
表面性状測定装置３０は、ケーシング４３の側面に固定された位置決めプレート７７，７８を有する。表面性状測定装置３０が図６および図７（ａ）に示す測定位置（後述する）に移動されたとき、位置決めプレート７７，７８が研磨パッド２の研磨面２ａに接触する。位置決めプレート７７，７８によって、鉛直方向における研磨パッド２の研磨面２ａから表面性状測定装置３０の測定構造までの距離、および表面性状測定装置３０の研磨面２ａに対する角度を常に一定に保つことができる。
【００５７】
図７（ａ）、図７（ｂ）、および図８に示すように、表面性状測定装置３０は、接続面４４ｃから突出する先端を有するノズル４５を備えていてもよい。表面性状測定装置３０のノズル４５は、図示しない加圧気体供給ラインに接続されており、該加圧気体供給ラインから加圧気体（例えば、加圧窒素、または加圧空気）を研磨パッド２の研磨面２ａに吹き付けるように構成されている。ノズル４５から吹き付けられた加圧気体によって、研磨面２ａ上の研磨液またはドレッシング液などの液体が除去される。これにより、表面性状測定装置３０は正確な研磨パッド２の表面性状を測定することができる。
【００５８】
ノズル４５は、任意の形状を有する。例えば、ノズル４５は、流路径が先端から後端まで同一である円筒ノズルであってもよいし、流路径が漸次縮小するスロート部と、該スロート部の下流側で流路径が漸次拡大する拡大部とを有するラバルノズルであってもよい。あるいは、ノズル４５は、流路径がノズル４５の先端に向けて漸次縮小または拡大する形状を有するノズルであってもよい。
【００５９】
図８に示すように、ノズル４５は、研磨パッド２の研磨面２ａに対して傾斜して配置されており、ノズル４５から噴射される加圧気体は、研磨パッド２の研磨面２ａに斜めに衝突する。ノズル４５は、加圧気体がケーシング４３に形成された切り欠き４４の開口に向けて流れるように、研磨パッド２の研磨面２ａと平行な面Ｐに対して傾斜角度θだけ傾斜して配置されている。このような構成により、ノズル４５から噴射された加圧気体によって除去された液体が切り欠き４４の傾斜面４４ａ，４４ｂにそれぞれ配置されたフィルター４７ａ，４７ｂに付着することが防止される。
【００６０】
このように、傾斜されたノズル４５から加圧気体を噴射する目的は、研磨面２ａ上の研磨液またはドレッシング液などの液体を除去しつつ、加圧気体によって除去された液体が飛び散って、フィルター４７ａ，４７ｂなどに付着することを防止することである。したがって、ノズル４５の傾斜角度θは、上記目的を達成するための最適傾斜角度に設定される。最適傾斜角度は、例えば、ノズル４５から噴射される加圧気体の圧力、流速などに基づいて決定される。最適傾斜角度を、加圧気体の圧力および／または流速を変更して行われる実験に基づいて決定してもよい。この最適傾斜角度は、例えば、６０°である。一実施形態では、ノズル４５は、ケーシング４３に対して回動可能に取り付けられてもよい。この場合、加圧気体の圧力および流速に応じて、ノズル４５の傾斜角度θを最適傾斜角度に変更することができる。
【００６１】
図９は、図６に示される表面性状測定装置３０の周辺を拡大して示す模式図である。図６および図９に示すように、研磨パッド２の表面性状を測定する表面性状測定装置３０は、支持アーム５０に支持されており、支持アーム５０は、研磨装置に固定される移動ユニット５３に連結される。移動ユニット５３は、表面性状測定装置３０を待避位置から測定位置に、または測定位置から待避位置に移動させるためのユニットである。すなわち、移動ユニット５３によって、表面性状測定装置３０の位置が待避位置から測定位置に、または測定位置から待避位置に自動で変更される。
【００６２】
本実施形態では、表面性状測定装置３０の測定位置を、該表面性状測定装置３０が研磨パッド２の表面性状を測定するために研磨パッド２に接触している位置として定義する。例えば、表面性状測定装置３０の測定位置は、図７（ａ）に示すように、表面性状測定装置３０の位置決めプレート７７，７８が研磨パッド２の研磨面２ａに接触している位置である。さらに、表面性状測定装置３０の待避位置を、該表面性状測定装置３０が研磨パッド２から離間した位置として定義する。
【００６３】
図９に示すように、移動ユニット５３は、研磨装置に固定される固定ブロック５５と、支持アーム５０に連結される回動ブロック５６と、回動ブロック５６を固定ブロック５５に対して回動自在に連結する回転軸５８と、回動ブロック５６を回転軸５８の軸心まわりに回動させる回動機構６０とから構成される。固定ブロック５５は、研磨装置のフレーム４８にねじなどの固定具（図示せず）により固定されている。表面性状測定装置３０を支持する支持アーム５０は、回動ブロック５６に固定された支持プレート５２にねじなどの固定具（図示せず）によって接続されており、該支持プレート５２を介して回動ブロック５６に連結される。一実施形態では、支持プレート５２を回動ブロック５６と一体に形成してもよい。さらに、支持アーム５０を、回動ブロック５６に直接接続してもよい。この場合、支持プレート５２は、移動ユニット５３から省略される。
【００６４】
回動ブロック５６は、回転軸５８を介して固定ブロック５５に連結される。より具体的には、固定ブロック５５には、凹部５５ａが形成されており、回動ブロック５６には、固定ブロック５５の凹部５５ａに挿入される凸部５６ａが形成されている。凸部５６ａには、回転軸５８が挿入される貫通孔（図示せず）が形成されている。固定ブロック５５は、該固定ブロック５５の凹部５５ａの両側部にそれぞれ形成された２つの貫通孔（図示せず）を有している。回動ブロック５６の凸部５６ａを固定ブロック５５の凹部５５ａに挿入したときに、固定ブロック５５に形成された２つの貫通孔を、回動ブロック５６の凸部５６ａに形成された貫通孔と一直線上に配列させることができる。回動ブロック５６の凸部５６ａを固定ブロック５５の凹部５５ａに挿入した状態で、回転軸５８を、固定ブロック５５の凹部５５ａの両側部にそれぞれ形成された２つの貫通孔と、凸部５６ａに形成された貫通孔に挿入する。これにより、回動ブロック５６が固定ブロック５５に対して回動自在に連結される。
【００６５】
図１０は、図９に示す回動機構６０により測定位置に移動された表面性状測定装置３０を示す図であり、図１１は、図１０に示す回動機構６０により待避位置に移動された表面性状測定装置３０を示す図である。
【００６６】
図１０および図１１に示すように、本実施形態に係る回動機構６０は、回動ブロック５６に連結されるピストン６２と、該ピストン６２を進退自在に収容するシリンダ６３から構成されるピストンシリンダ機構である。ピストン６２の先端は、回動ブロック５６の下面に固定されたブラケット７０を介して回動ブロック５６に連結される。ピストン６２の先端には、ピン６７が挿入可能な貫通孔（図示せず）が形成されており、ブラケット７０は、ピストン６２の貫通孔に挿入されたピン７２を挿入可能な貫通孔６８が形成されている。ピストン６２の先端に形成された貫通孔をブラケットの貫通孔６８と一直線に並べた状態で、ピン６７をピストン６２の貫通孔とブラケットの貫通孔６８とに挿入することにより、ピストン６２がブラケット７０を介して回動ブロック５６に連結される。回動ブロック５６の下面に固定されたブラケット７０は、ピストン６２に対して回動自在に連結される。
【００６７】
シリンダ６３は、研磨装置のフレーム４８から延びる台４９に支持されている。シリンダ６３には、流体供給ライン（図示せず）が接続され、該流体供給ラインを介して流体（例えば、加圧窒素または加圧空気）がシリンダ６３に供給される。制御部２３（図１参照）は、シリンダ６３への流体の供給を制御することにより、ピストン６２を上下動させる。例えば、流体供給ラインに開閉弁（図示せず）を配置して、制御部２３がこの開閉弁の動作を制御することにより、ピストン６２を上下動させる。より具体的には、ピストン６２を上昇させるときは、制御部２３は、開閉弁を開き、シリンダ６３に流体を供給する。ピストン６２を下降させるときは、制御部２３は、開閉弁を閉じて、シリンダ６３への流体の供給を停止させる。
【００６８】
研磨パッド２の表面性状を測定するときは、制御部２３は、回動機構６０のピストン６２を下降させる。これにより、回動ブロック５６および支持アーム５０が表面性状測定装置３０を下方に移動させる方向に回動し、表面性状測定装置３０の位置決めプレート７７，７８が研磨パッド２に接触する。このように、制御部２３は、回動機構６０を動作させることにより、表面性状測定装置３０を図１０に示す測定位置に移動させることができる。この状態で、上述した研磨パッド２の表面性状の測定が行われ、ドレッシング条件が決定される。制御部２３が表面性状測定装置３０から得られた表面性状の測定値から研磨パッド２の異常を検知したときは、制御部２３は、異常を発報して、研磨装置の運転を停止してもよい。
【００６９】
研磨パッド２の表面性状の測定が終了して、ドレッシング条件が決定されると、制御部２３は、回動機構６０のピストン６２を上昇させる。これにより、回動ブロック５６および支持アーム５０が表面性状測定装置３０を上方に移動させる方向に回動し、表面性状測定装置３０が研磨パッド２から離間する（図１１参照）。このように、制御部２３は、回動機構６０を動作させることにより、表面性状測定装置３０を図１０に示す測定位置から図１１に示す待避位置に移動させる。研磨パッド２の表面性状を再度測定するときは、制御部２３は、回動機構６０を動作させることにより、表面性状測定装置３０を図１１に示す待避位置から図１０に示す測定位置に移動させる。
【００７０】
図１２は、回動機構の別の例を示す模式図である。図１２に示す回動機構６０は、回転軸５８に連結されたモータ５９を有しており、モータ５９は、制御部２３に電気的に連結されている。モータ５９は、研磨装置のフレーム４８から延びる台４９に支持されている。本実施形態では、回転軸５８は、回動ブロック５６に固定されている。例えば、回転軸５８は、図示しないキーを有しており、回動ブロック５６の凸部５６ａには、該キーが係合するキー溝が形成されている。回転軸５８のキーを回動ブロック５６のキー溝に挿入することにより、回転軸５８がキーとキー溝との係合によって回動ブロック５６に固定される。
【００７１】
制御部２３は、モータ５９の動作を制御することにより回転軸５８を回転させ、これにより、回動ブロック５６が固定ブロック５５に対して回動する。回動ブロック５６は、支持プレート５２を介して支持アーム５０および表面性状測定装置３０に連結されているので、モータ５９の動作により、表面性状測定装置３０を待避位置（図１１参照）から測定位置（図１０参照）に、またはその逆に移動させることができる。
【００７２】
図９に示すように、回動ブロック５６を、支持アーム５０に支持プレート５２を介して連結される第１プレート６４と、固定ブロック５５に回転軸５８を介して連結される第２プレート６５とから構成してもよい。第１プレート６４は、回転ピン６６を介して第２プレート６５に回動自在に連結される。図９に示す実施形態では、第１プレート６４は、回転ピン６６を含むヒンジ機構８８によって、第２プレート６５に連結されている。ヒンジ機構８８は、第１プレート６４の上面に固定される第１ジョイント８９と、第２プレート６５の上面に固定される第２ジョイント９０と、第１ジョイント８９を第２ジョイント９０に対して回動自在に連結する回転ピン６６とから構成されている。
【００７３】
図１３は、表面性状測定装置３０をメンテナンス位置に移動させた状態を示す模式図である。メンテナンス位置は、研磨パッド２のメンテナンスまたは交換を行うために、表面性状測定装置３０が研磨パッド２から遠く離された位置である。図１３に示す例では、支持アーム５０が鉛直方向に延びるように、上記ヒンジ機構８８を動作させている。これにより、表面性状測定装置３０が研磨パッド２から遠くに位置させられるので、研磨パッド２のメンテナンスまたは交換を容易に行うことができる。
【００７４】
図示はしないが、研磨装置は、表面性状測定装置３０をメンテナンス位置に移動させたときに、支持アーム５０の移動を阻止する固定具を有しているのが好ましい。固定具によって、メンテナンス位置に移動された支持アーム５０が意図せずに転倒することが防止される。固定具の例としては、メンテナンス位置に移動された支持アーム５０に係合可能なフックまたはクランプが挙げられる。
【００７５】
本実施形態によれば、制御部２３が移動ユニット５３の回動機構６０の動作を制御することにより、表面性状測定装置３０を待避位置から測定位置に移動させ、さらに、表面性状測定装置３０を用いて研磨パッド２の表面性状を自動で取得することができる。制御部２３は、取得された表面性状に基づいてドレッシング条件を決定する。制御部２３は、取得された表面性状に基づいて異常を発報してもよい。このように、従来必要であった表面性状測定装置の着脱作業を行う必要がなくなるので、研磨装置のスループットを向上させることができるとともに、作業者の負担を軽減させることができる。
【００７６】
研磨装置は、表面性状測定装置３０が測定位置に移動したときに、表面性状測定装置３０の下面が研磨パッド２の表面に対して平行になるように、表面性状測定装置３０の姿勢を自動で調整する姿勢調整機構を有していてもよい。
【００７７】
図１４（ａ）は、一実施形態に係る姿勢調整機構の概略正面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視図である。図１５（ａ）は、図１４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図１５（ｂ）は、表面性状測定装置３０が待避位置に移動されたときの、図１５（ａ）に対応する姿勢調整機構の一部の断面図である。
【００７８】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、姿勢調整機構７０は、支持アーム５０に連結される支持台７２と、表面性状測定装置３０の上面に固定され、支持台７２に形成された貫通孔を通って延びる少なくとも１つの調整ピン７３とを有している。本実施形態では、４本の調整ピン７３が表面性状測定装置３０の上面に固定されている。支持台７２は、支持アーム５０の下面に直接固定されている。さらに、支持台７２は、その下部にフランジ部７２ａを有しており、４つの貫通孔７４がフランジ部７２ａの４角に形成されている。各調整ピン７３は、支持台７２のフランジ部７２ａに形成された各貫通孔７４を通って延びている。
【００７９】
図１５（ａ）示すように、調整ピン７３は、貫通孔７４の直径Ｄｐよりも小さな直径Ｄａを有するピン本体７３ａと、ピン本体７３ａの上部に形成されたピンヘッド７３ｂとを有している。ピンヘッド７３ｂは、支持台７４よりも上方に位置している。より具体的には、ピンヘッド７３ｂは、支持アーム５０と支持台７２のフランジ部７２ａとの間に位置している（図１４（ａ）参照）。ピンヘッド７３ｂは、貫通孔７４の直径Ｄｐよりも大きい直径Ｄｂを有している。
【００８０】
図１５（ｂ）に示すように、制御部２３が表面性状測定装置３０を待避位置に移動させたとき、ピンヘッド７３ｂの下面が支持台７２のフランジ部７２ａの上面に接触し、これにより、表面性状測定装置３０は、支持台７２を介して支持アーム５０に支持される。制御部２３が表面性状測定装置３０を測定位置に移動させて、表面性状測定装置３０の位置決めプレート７７，７８を研磨パッド２の研磨面２ａに接触させると、ピンヘッド７３ｂの下面が支持台７２のフランジ部７２ａから離間する。これにより、表面性状測定装置３０は、その自重により、研磨パッド２の研磨面２ａに支持される。したがって、姿勢調整機構７０によって、表面性状測定装置３０の姿勢がその下面を研磨パッド２の研磨面２ａと平行になるように調整される。
【００８１】
さらに、図９に示すように、研磨装置は、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を支持アーム５０に沿って調整する変位機構８０を有していてもよい。変位機構８０は、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を支持アーム５０の長手方向に沿って移動させるための機構である。
【００８２】
図１６は、図９に示す変位機構８０を模式的に示す斜視図である。図１７は、図１６のＤ−Ｄ線断面図である。図１６および図１７に示すように、変位機構８０は、支持アーム５０の長手方向に沿って延びる長穴８１と、該長穴８１に挿入される支持軸８２とを有する。長穴８１の内部には、段差部８１ａが形成されている。支持軸８２は、表面性状測定装置３０に連結される軸本体８２ａと、長穴８１の段差部８１に接触する軸ヘッド８２ｂとを有している。本実施形態では、支持軸８２は、上記支持台７２の上面に形成されたねじ孔（図示せず）にねじ込まれるボルトであり、支持台７２と上記姿勢調整機構７０を介して表面性状測定装置３０に連結される。以下の説明では、支持軸８２をボルト８２と称することがあり、軸本体８２ａをボルト本体８２ａと称することがあり、軸ヘッド８２ｂをボルトヘッド８２ｂと称することがある。
【００８３】
ボルト８２のボルト本体８２ａは、長穴８１の長手方向に垂直な方向で、かつ水平方向における段差部８１ａの幅よりも小さな直径を有しており、ボルト８２のボルトヘッド８２ｂは、長穴８１の段差部８１ａの幅よりも大きな直径を有している。さらに、ボルトヘッド８２ｂの直径は、段差部８１ａが形成されていない長穴８１の上部の幅よりも小さい。したがって、ボルト８２を支持アーム５０の上方から長穴８１に挿入したときに、ボルト本体８２ａは、長穴８１の段差部８１ａに接触することなく、長穴８１を通過できる。一方で、ボルトヘッド８２ｂは、長穴８１の段差部８１ａに接触して、段差部８１ａを通過することができない。
【００８４】
表面性状測定装置３０を支持アーム５０に支持させるときは、支持台７２を支持アーム５０の下面に接触させた状態で、ボルト８２を支持アーム５０の上方から長穴８１に挿入し、支持台７２に形成されたねじ孔にねじ込む。ボルト８２のボルトヘッド８２ｂが段差部８１ａに接触するまで、ボルト８２を支持台７２のねじ孔にねじ込むことにより、表面性状測定装置３０が支持台７２を介して支持アーム５０に連結される。ボルト８２をさらに支持台７２のねじ孔にねじ込むことにより、支持台７２はボルト８２によって支持アーム５０に強固に固定され、これにより、支持台７２（すなわち、表面性状測定装置３０）の水平方向の位置が固定される。
【００８５】
表面性状測定装置３０の水平方向の位置を調整（すなわち、変更）するときは、ボルト８２を緩めて、支持台７２（すなわち、表面性状測定装置３０）を長穴８１に沿って所望の位置まで移動させる。その後で、再度ボルト８２を支持台７２のねじ孔にねじ込み、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を固定する。
【００８６】
本実施形態によれば、変位機構８０によって、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を調整することができるので、表面性状測定装置３０が研磨パッド２の任意の位置（すなわち、所望の位置）における表面性状を測定することができる。
【００８７】
図１８は、変位機構８０の別の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１６および図１７に示される変位機構８０の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【００８８】
図１８に示す変位機構８０では、支持台７２の位置は支持軸（ボルト）８２によって支持アーム５０に固定されていない。より具体的には、支持軸８２の軸ヘッド８２ｂは、段差部８１ａに接触しているだけであり、長穴８１は、支持台７２（すなわち、表面性状測定装置３０）を支持アーム５０に沿って移動させるための案内穴として機能する。さらに、変位機構８０は、表面性状測定装置３０に連結されるピストン８５と、該ピストン８５を進退自在に収容するシリンダ８６とを有するピストンシリンダ機構８３を備えている。本実施形態では、ピストン８５の先端が支持台７２の側面に接続されており、シリンダ８６は、支持アーム５０の下面に固定されている。さらに、シリンダ８６は、図示しない流体供給ラインに接続されている。
【００８９】
流体供給ラインからシリンダ８６に供給される加圧流体（例えば、加圧窒素または加圧空気）によって、ピストン８５を支持アーム５０に沿って進退させることができる。ピストン８５を支持アーム５０に沿って進退させることにより、該ピストン８５に支持台７２を介して連結される表面性状測定装置３０の水平方向の位置を支持アーム５０に沿って調整することができる。制御部２３（図１参照）は、シリンダ８６に供給される加圧流体の供給を制御して、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を自動で変更する。このように、本実施形態に係る変位機構８０によれば、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を自動で調整することができる。
【００９０】
図示はしないが、変位機構８０は、ピストンシリンダ機構８３の代わりに、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を変更するためのボールねじ機構を有していてもよい。この場合でも、制御部２３がボールねじ機構の動作を制御することにより、表面性状測定装置３０の水平方向の位置を自動で調整することができる。
【００９１】
制御部２３は、基板Ｗの研磨中、または研磨パッド２のドレッシング中に、表面性状測定装置３０を測定位置（図１０参照）に移動させて、回転する研磨パッド２の表面性状を測定してもよい。上述したように、表面性状測定装置３０は、ケーシング４３の傾斜面４４ａ，４４ｂにそれぞれ配置されたフィルター４７ａ，４７ｂ（図７（ｂ）参照）を有している。基板Ｗの研磨中またはドレッシング中は、研磨パッド２上に研磨液（スラリー）またはドレッシング液などの流体が供給されるが、フィルター４７ａ，４７ｂによって、この流体がケーシング４３の内部に浸入することが防止される。したがって、フィルター４７ａ，４７ｂによって、光源３１、受光部３３などの測定構造が流体によって汚染されることを防止することができる。さらに、表面性状測定装置３０が研磨パッド２の研磨面２ａに対して傾斜して配置されたノズル４５（図８参照）を有している場合は、ノズル４５から噴射される加圧気体によって、研磨面２ａ上の流体が切り欠き４４から表面性状測定装置３０の外部に吹き飛ばされる。その結果、基板Ｗの研磨中またはドレッシング中であっても、フィルター４７ａ，４７ｂに流体が付着することをより効果的に防止できるとともに、正確な研磨パッド２の表面性状を測定することができる。
【００９２】
図１９は、図５に示す撮像装置３９の内部構造（測定構造）の一例を示す模式図である。図１９には、撮像装置３９を収容する表面性状測定装置３０のケーシング４３の一部も描かれている。図１９に示すケーシング４３の一部は、撮像装置３９を収容するケーシング４３の下部に形成された切り欠き４４の変形例を示している。
【００９３】
上述したように、撮像装置３９は、表面性状測定装置３０のケーシング４３に収容され、研磨パッド２の表面性状の画像情報を取得する。図１９に示す撮像装置３９は、撮影面３９ａを有するイメージセンサと、該撮影面３９ａに研磨パッド２の表面画像を結像させるレンズ機構２４と、アパーチャ２９と、を有している。レンズ機構２４は、レンズ２５と、研磨パッド２の表面と撮影面３９ａとの間でレンズ２５を移動させるフォーカス機構（図示せず）と、を備えている。フォーカス機構によって、レンズ２５を移動させることにより、撮影面３９ａに研磨パッド２の表面の画像を結像させる。
【００９４】
本実施形態では、アパーチャ２９は、撮影面３９ａとレンズ２５との間に配置されている。アパーチャ２９は、撮像装置３９の視野サイズを調整するために、およびバックグランドからのノイズを除去するために用いられる。
【００９５】
図示はしないが、図３および図４に示される表面性状測定装置３０に、アパーチャ２９を設けてもよい。この場合、アパーチャ２９は、投光部３２と受光部３３の間に形成された光路上で研磨面２ａと受光部３３との間に配置される。アパーチャ２９は、研磨パッド２から反射するレーザ光の回折幅（回折光の次数）を調整するために、およびバックグランドからのノイズを除去するために用いられる。
【００９６】
本実施形態では、表面性状測定装置３０のケーシング４３の下部に形成された切り欠き４４は、２つの対向する傾斜面４４ａ，４４ｂと、各傾斜面４４ａ，４４ｂから上方向に延びる側面４４ｄ，４４ｅと、側面４４ｄ，４４ｅを接続する接続面４４ｃと、によって区画される形状を有している。図示した例では、側面４４ｄ，４４ｅは、垂直方向に延びている。以下の説明では、側面４４ｄ，４４ｅを垂直面４４ｄ，４４ｅとそれぞれ称する。
【００９７】
撮像装置３９が撮影する研磨パッド２の研磨面２ａ上に研磨液またはドレッシング液などの液体があると、撮像装置３９は、正確な研磨パッド２の表面性状の画像情報を取得することができない。そこで、上述したノズル４５から加圧気体を噴射して、撮像装置３９によって撮影される研磨面２ａ上の液体を除去する。
【００９８】
本実施形態では、ノズル４５は、一方の傾斜面４４ａから突出している。一方の垂直面４４ｄには、開口２７が形成されており、他方の垂直面４４ｅには、別の開口２８が形成されている。開口２７，２８は、研磨面２ａとレンズ２５との間に位置している。開口２７は、気体（例えば、ＣＤＡ（クリーンドライエア）、ドライエア、窒素など）を開口２８に向けて噴射するように構成されており、開口２８は、開口２７から噴射した気体が流れ込むように構成されている。このような構成によって、開口２７から開口２８に向かう気体のカーテンを形成することができる。開口２７と開口２８との間に形成された気体のカーテンによって、ノズル４５から噴射させた加圧気体によって飛び散った液体がレンズ２５に到達することが防止される。したがって、撮像装置３９は、研磨パッド２の研磨面２ａの正確な画像情報を取得することができる。
【００９９】
図１９に示す例では、開口２７は、図１９の紙面と平行で、かつノズル４５を通る鉛直面上に位置し、開口２７からの気体およびノズル４５からの加圧気体は、図１９の紙面と平行な方向に噴射される。しかしながら、開口２７は、図１９の紙面と平行で、かつノズル４５を通る鉛直面から水平方向にずれていてもよい。さらに、開口２７からの気体および／またはノズル４５からの加圧気体は、図１９の紙面と平行な方向とは異なる方向に噴射されてもよい。
【０１００】
図示はしないが、ノズル４５と対向する傾斜面４４ｂの一部（例えば、下部）を曲面状に形成してもよい。曲面状に形成された傾斜面４４ｂの一部の表面は、ノズル４５から噴射された加圧気体によって研磨面２ａから吹き飛ばされた液体を、表面性状測定装置３０のケーシング４３の外部に円滑に排出するための案内面として機能する。あるいは、ノズル４５と対向する傾斜面４４ｂの下部に、液体をケーシング４３の外部に排出しやすくするための切り欠きを設けてもよい。
【０１０１】
図２０は、表面性状測定装置３０の別の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態に係る表面性状測定装置３０の構成と同様であるため、重複する説明を省略する。
【０１０２】
図２０に示すように、表面性状測定装置３０は、ケーシング４３の側面に連結されたバリア６９を備える。本実施形態では、バリア６９は、位置決め板７８の側面に取り付けられている。バリア６９の下面は、表面性状測定装置３０が測定位置（図１０参照）に移動されたときに、研磨パッド２の研磨面２ａに接触する。バリア６９は、研磨パッド２の研磨面２ａ上に供給された研磨液またはドレッシング液などの流体が表面性状測定装置３０に到達することを阻害するためのフェンスとして機能する。本実施形態に係るバリア６９は、円弧状形状を有し、研磨面２ａ上を表面性状測定装置３０に向かって流れてきた流体をバリア６９の円弧形状に沿って案内することにより、流体が表面性状測定装置３０に到達することを阻害する。図示はしないが、バリア６９を支持アーム５０に取り付けてもよい。
【０１０３】
図２１は、さらに別の実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。図２２は、図２１に示すドレッサーを拡大して示す模式図であり、図２３は、図２１に示すドレッサーが研磨パッド上を揺動する様子を模式的に示す平面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態の構成と同様であり、同一または相当する部材には同一の符号を付して、その重複する説明を省略する。
【０１０４】
図２１に示す研磨装置は、図１に示す研磨装置と同様に、研磨パッド２を貼付した研磨テーブル１やキャリア１０等からなる研磨部およびドレッシング装置２０を備えている。図２１に示すドレッシング装置２０は、ドレッサーアーム２１と、ドレッサーアーム２１に回転自在に取り付けられたドレッサー２２と、ドレッサー２２に連結されたドレッサーシャフト９１と、ドレッサーシャフト９１の上端に設けられたエアシリンダ９３と、を備えている。ドレッサーシャフト９１は、ドレッサーアーム２１に回転自在に支持されており、ドレッサーアーム２１内に配置されたモータ（図示せず）によって回転する。このドレッサーシャフト９１の回転により、ドレッサー２２がその軸心まわりに回転する。本実施形態では、ドレッサー２２の下部に設けられたドレッシング部材２２ａはリング形状を有しているが、ドレッシング部材２２ａは、円形状を有していてもよい。
【０１０５】
エアシリンダ９３は、図示しない気体供給源に連結されており、研磨パッド２２へのドレッシング荷重をドレッサー２２に付与する装置である。ドレッシング荷重は、エアシリンダ９３に供給される空気圧により調整することができる。さらに、エアシリンダ９３によって、ドレッサー２２を研磨パッド２の研磨面２ａから離間させることができる。エアシリンダ９３は、ドレッサーシャフト９１およびドレッサー２２をドレッサーアーム２１に対して上下動させる昇降アクチュエータとして機能する。一実施形態では、ボールねじ機構をドレッサーシャフト９１およびドレッサー２２をドレッサーアーム２１に対して上下動させる昇降アクチュエータとして用いてもよい。
【０１０６】
さらに、ドレッシング装置２０は、ドレッサーアーム２１に連結された支軸９８と、支軸９８を回転させるモータ（回転アクチュエータ）９６とを有している。ドレッサーアーム２１は、モータ９６に駆動されて、支軸９８を中心として揺動するように構成されている。
【０１０７】
研磨パッド２の研磨面２ａのドレッシングは次のようにして行われる。研磨テーブル１および研磨パッド２を研磨テーブル回転モータ（図示せず）により回転させ、図示しないドレッシング液供給ノズルからドレッシング液（例えば、純水）を研磨パッド２の研磨面２ａに供給する。さらに、ドレッサー２２をその軸心周りに回転させる。ドレッサー２２はエアシリンダ９３により研磨面２ａに押圧され、ドレッシング部材２２ａの下面を研磨面２ａに摺接させる。この状態で、ドレッサーアーム２１を揺動させ、研磨パッド２上のドレッサー２２を研磨パッド２の略半径方向に移動させる。図２３に示すように、研磨テーブル１およびその上の研磨パッド２は、原点（研磨パッド２の中心点）Ｏを中心として回転する。一方で、ドレッサー２２は、図２１に示す支軸９８の中心位置に相当する点Ｃを中心として所定の角度だけ回転する（すなわち揺動する）。研磨パッド２は、回転するドレッサー２２により削り取られ、これにより研磨面２ａのドレッシングが行われる。
【０１０８】
図２１および図２２に示すように、研磨装置は、ドレッサー２２に取り付けられた表面性状測定装置３０を有している。図２２に示す表面性状測定装置３０は、ドレッサー２２の外周面に取り付けられたサブアーム９５の先端に固定されている。サブアーム９５は、略Ｌ字状の断面形状を有しており、表面性状測定装置３０は、サブアーム９５の先端に固定されている。サブアーム９５の末端は、ドレッサー２２の外周面に固定される。本実施形態では、表面性状測定装置３０を支持する支持アームは、ドレッサーアーム２１であり、表面性状測定装置３０は、サブアーム９５、ドレッサー２２、およびドレッサーシャフト９１を介してドレッサーアーム２１に支持される。
【０１０９】
図２２に示す表面性状測定装置３０は、図３または図４を参照して説明された内部構造（測定構造）を有していてもよいし、図５および図１９を参照して説明された撮像装置３９を有していてもよい。以下の説明では、図３または図４を参照して説明された内部構造を、単に「上記測定構造」と称することがある。さらに、表面性状測定装置３０は、上記測定構造または撮像装置３９を収容するハウジング４３を有していてもよい。このハウジング４３の形状は任意であるが、例えば、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して説明されたハウジング４３であってもよい。あるいは、ハウジング４３は、円筒形状を有していてもよい。
【０１１０】
一実施形態では、サブアーム９５の内部に表面性状測定装置３０を収容してもよい。この場合、上記測定構造または撮像装置３９がサブアーム９５内に配置され、サブアーム９５の先端には、開口が形成される。表面性状測定装置３０が上記測定構造を有する場合は、投光部３２から投光されたレーザ光は、サブアーム９５に形成された開口を介して研磨パッド２の表面に到達し、研磨パッド２の表面で反射した反射光は、サブアーム９５に形成された開口を介して受光部３２に受光される。表面性状測定装置３０が撮像装置３９を有する場合は、撮像装置３９は、サブアーム９５に形成された開口を介して研磨パッド２の表面の画像情報を取得する。
【０１１１】
さらに、表面性状測定装置３０は、図８を参照して説明されたノズル４５を有していてもよい。上述したように、ノズル４５は、加圧気体（例えば、加圧窒素、または加圧空気）を研磨パッド２の研磨面２ａに吹き付けるように構成されており、ノズル４５から吹き付けられた加圧気体によって、研磨面２ａ上の研磨液またはドレッシング液などの液体が除去される。図示はしないが、ノズル４５に加圧気体を供給するための加圧気体供給ラインは、例えば、ロータリージョイントなどを介してドレッサーシャフト９１に接続され、ドレッサーシャフト９１、ドレッサー２２、およびサブアーム９５の内部に形成された流路を介して表面性状測定装置３０に供給される。
【０１１２】
図２２に示すように、表面性状測定装置３０は、ドレッサー２２のドレッシング部材２２ａを研磨パッド２の研磨面２ａに接触させたときに、該研磨面２ａから離間している。本実施形態では、ドレッサー２２のドレッシング部材２２ａが研磨パッド２の研磨面２ａに接触したときの表面性状測定装置３０の位置が上記測定位置である。表面性状測定装置３０は、サブアーム９５の先端に固定されているので、測定位置にある表面性状測定装置３０と研磨パッド２の研磨面２ａとの間の距離は常に一定である。したがって、表面性状測定装置３０は、研磨パッド２の研磨面２ａの正確なパッド表面性状を測定することができる。
【０１１３】
上述したように、エアシリンダ（昇降アクチュエータ）９３によって、ドレッサー２２を研磨パッド２の研磨面２ａの上方に移動させることができる。本実施形態では、ドレッサー２２のドレッシング部材２２ａが研磨パッド２の研磨面２ａから上方に離間した位置が待避位置であり、表面性状測定装置３０を測定位置から待避位置に移動させる移動機構は、エアシリンダ９３である。一実施形態では、エアシリンダ９３によって、ドレッサー２２と表面性状測定装置３０を研磨パッド２の研磨面２ａから上方に移動させた後で、ドレッサー２２と表面性状測定装置３０をモータ（回転アクチュエータ）９６によって、研磨パッド２の側方に移動させてもよい（図２３で二点鎖線で示されるドレッサー２２参照）。この場合、表面性状測定装置３０の待避位置は、研磨パッド２の側方の位置であり、移動機構は、エアシリンダ９３と、モータ９６との組み合わせから構成される。
【０１１４】
図示はしないが、ドレッサー２２のドレッシング部材２２ａを研磨パッド２の研磨面２ａに接触させたときに、表面性状測定装置３０を研磨面２ａに接触させてもよい。この場合、表面性状測定装置３０が研磨パッド２に接触している位置が表面性状測定装置３０の測定位置である。表面性状測定装置３０は、図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明された姿勢調整機構７０を介してサブアーム９５に連結されるのが好ましい。姿勢調整機構７０によって、研磨面２ａに接触する表面性状測定装置３０の姿勢がその下面を研磨パッド２の研磨面２ａと平行になるように調整される。この場合の表面性状測定装置３０の待避位置は、表面性状測定装置３０が研磨パッド２の研磨面２ａから離間した位置か、またはドレッサー２２と表面性状測定装置３０が研磨パッド２の側方に移動した位置である。
【０１１５】
表面性状測定装置３０によるパッド表面性状の測定は、基板Ｗの研磨中、または研磨パッド２のドレッシング中に、表面性状測定装置３０を測定位置に移動させて実行されてもよい。この場合、表面性状測定装置３０は、ドレッサー２２とともに回転しながら、研磨パッド２の表面性状を測定する。
【０１１６】
図２１に示すように、研磨装置は、ドレッサーシャフト９１を介してドレッサー２２の回転角度を測定可能なロータリエンコーダ９２を備えている。ロータリエンコーダ９２によって、回転する表面性状測定装置３０の研磨パッド２に対する相対位置を検出することができる。より具体的には、研磨パッド２のドレッシング中、表面性状測定装置３０はドレッサー２２とともに回転している。この場合、表面性状測定装置３０は、ドレッサー２２によってドレッシングされる前の研磨パッド２の上方と、ドレッサー２２によってドレッシングされた後の研磨パッド２の上方を交互に通過する。表面性状測定装置３０は、所定の時間間隔で、研磨パッド２の表面性状を測定しており、研磨パッド２の表面性状を測定するたびにその測定値を制御部２３（図１参照）に送信している。
【０１１７】
ロータリエンコーダ９２も制御部２３に接続されており、ロータリエンコーダ９２は、研磨パッド２に対する表面性状測定装置３０の相対位置を制御部２３に送信する。制御部２３は、送信された相対位置に基づいて、表面性状測定装置３０によって取得された複数のパッド表面性状値をドレッシング前のパッド表面性状値と、ドレッシング後のパッド表面性状値とに分割する。そして、制御部２３は、ドレッシング後のパッド表面性状値を、ドレッシング前のパッド表面性状値と比較し、その比較に基づいて好適なドレッシング条件を算出する。例えば、ドレッシング前後のパッド表面性状値の差が、予め設定した所定の範囲内で推移するように、ドレッシング条件を算出する。その際、制御部２３は、予め、ドレッシング条件とドレッシング前後のパッド表面性状値の差との関連を示す関係式を得ておき、同式により、好適なドレッシング条件を求める。
【０１１８】
一実施形態では、ドレッシング部材２２ａが研磨パッド２の表面から上方に離れたときの表面性状測定装置３０の位置を上記測定位置としてもよい。この場合、表面性状測定装置３０の待避位置は、ドレッシング部材２２ａが研磨パッド２の表面からさらに上方に離れたときの表面性状測定装置３０の位置か、またはドレッサー２２と表面性状測定装置３０が研磨パッド２の側方に移動した位置である。本実施形態では、ドレッシング部材２２ａおよび表面性状測定装置３０が研磨パッド２の表面から離れた状態で、ドレッサー２２を回転させずに、ドレッサーアーム２１を介して研磨パッド２の周縁部から中心部まで移動させる。表面性状測定装置３０は、ドレッサー２２とともに研磨パッド２の周縁部から中心部まで移動する間に、所定の時間間隔で研磨パッド２の表面性状を測定し、その測定値を制御部２３に送信する。制御部２３は、表面性状測定装置３０から送信されたパッド表面性状値に基づいて好適なドレッシング条件を算出する。
【０１１９】
図２４（ａ）は、図２１に示す研磨装置のドレッサーの変形例を示す模式図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示すドレッサーの上面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図２１に示すドレッサー２２の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【０１２０】
図２４（ａ）および図２４（ｂ）に示す研磨装置のドレッサー２２には、複数の（図示した例では、２つの）表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂが取り付けられている。表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂは、ドレッサー２２の中心に対して対称に配置されている。各表面性状測定装置３０をドレッサー２２に連結するサブアーム９５は、略Ｊ字状の形状を有しており、サブアーム９５の末端は、ドレッサー２２の上面に固定されている。
【０１２１】
本実施形態では、２つの表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂがドレッサー２２に取り付けられているが、３つ以上の表面性状測定装置をドレッサー２２に取り付けてもよい。例えば、４つの表面性状測定装置をドレッサー２２の外周面に沿って９０°ごとに配置してもよい。以下の説明では、特に区別する必要のない限り、表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂを単に「表面性状測定装置３０」と称することがある。
【０１２２】
各表面性状測定装置３０は、同一の測定構造を有していてもよいし、互いに異なる測定構造を有していてもよい。例えば、複数の表面性状測定装置３０のうちのいくつか（例えば、表面性状装置３０Ａ）は、図３または図４を参照して説明された測定構造を有する表面性状測定装置である一方で、残りの表面性状測定装置（例えば、表面性状測定装置３０Ｂ）は、図５および図１９を参照して説明された撮像装置３９を有する表面性状測定装置であってもよい。
【０１２３】
上述した実施形態と同様に、研磨パッド２のドレッシング中、複数の表面性状測定装置３０はドレッサー２２とともに回転しており、各表面性状測定装置３０は、所定の時間間隔で、研磨パッド２の表面性状を測定している。各表面性状測定装置３０は、研磨パッド２の表面性状を測定するたびにその測定値を制御部２３に送信する。制御部２３は、研磨パッド２に対する各表面性状測定装置３０の相対位置に基づいて、各表面性状測定装置３０によって取得された複数の表面性状測定値をドレッシング前のパッド表面性状値と、ドレッシング後のパッド表面性状値とに分割する。そして、制御部２３は、ドレッシング前後のパッド表面性状値を比較し、その比較に基づいて好適なドレッシング条件を算出する。本実施形態によれば、複数の表面性状測定装置３０がドレッサー２３に取り付けられているので、制御部２３が取得するドレッシング前後のパッド表面性状値の差のデータ量は、１つの表面性状測定装置がドレッサー２２に取り付けられた実施形態よりも多い。そのため、制御部２３は、より好適なドレッシング条件を算出することができる。
【０１２４】
図２５は、図２４（ａ）および図２４（ｂ）に示すドレッサーの変形例を示す模式図である。特に説明しない構成は、図２４（ａ）および図２４（ｂ）に示す実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【０１２５】
図２５に示すドレッサー２２には、３つの表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが取り付けられている。２つの表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂは、ドレッサー２２の外周面にサブアーム９５を介して取り付けられており、表面性状測定装置３０Ｃは、ドレッサー２２内に配置されている。本実施形態では、ドレッサー２２に設けられたドレッシング部材２２ａはリング形状を有している。すなわち、ドレッシング部材２２ａは、その上面から下面まで延びる貫通孔２２ｂを有している。ドレッサー２２の下面のドレッシング部材２２ａが設けられていない部分（本実施形態では、ドレッサー２２の下面の中央部）には、凹部が形成されており、該凹部に表面性状測定装置３０Ｃは嵌め込まれている。
【０１２６】
表面性状測定装置３０Ｃは、図３または図４を参照して説明された内部構造（測定構造）を有していてもよいし、図５および図１９を参照して説明された撮像装置３９を有していてもよい。一実施形態では、表面性状測定装置３０Ｃは、上記測定構造または撮像装置３９を収容するハウジングを有していてもよい。例えば、ハウジングは、円筒形状を有している。この場合、ハウジングの外周面に形成されたねじを、ドレッサー２２の下面に形成された凹部の壁面に設けられたねじ溝に係合させることにより、表面性状測定装置３０Ｃをドレッサー２２に取り付ける。
【０１２７】
表面性状測定装置３０Ｃは、ドレッシング部材２２ａの貫通孔２２ｂを介して、研磨パッド２の表面性状を測定する。例えば、表面性状測定装置３０Ｃが上記測定構造を有する場合は、投光部３２から投光されたレーザ光は、ドレッシング部材２２ａに形成された貫通孔２２ｂを介して研磨パッド２の表面に到達し、研磨パッド２の表面で反射した反射光は、貫通孔２２ｂを介して受光部３２に受光される。表面性状測定装置３０Ｃが撮像装置３９を有する場合は、撮像装置３９は、ドレッシング部材２２ａに形成された貫通孔２２ｂを介して研磨パッド２の表面の画像情報を取得する。
【０１２８】
図２５に示すように、表面性状測定装置３０Ｃは、図８を参照して説明されたノズル４５を有していてもよい。上述したように、ノズル４５は、加圧気体（例えば、加圧窒素、または加圧空気）を研磨パッド２の研磨面２ａに吹き付けるように構成されており、ノズル４５から吹き付けられた加圧気体によって、研磨面２ａ上の研磨液またはドレッシング液などの液体が除去される。図示はしないが、ノズル４５に加圧気体を供給するための加圧気体供給ラインは、例えば、ロータリージョイントなどを介してドレッサーシャフト９１に接続され、ドレッサーシャフト９１、およびドレッサー２２に形成された流路を介して表面性状測定装置３０Ｃに供給される。
【０１２９】
このように、本実施形態では、ドレッサー２２に取り付けられた複数の表面性状測定装置３０Ａ−３０Ｃのうちの１つの表面性状測定装置３０Ｃがドレッサー２２の内部に配置される。この表面性状測定装置３０Ｃは、例えば、ドレッサー２２が研磨パッド２をドレッシングしている最中の研磨パッド２の表面性状を測定する。表面性状測定装置３０Ｃも、制御部２３に接続されており、表面性状測定装置３０Ｃは、研磨パッド２のドレッシング中に、所定の時間間隔で、研磨パッド２の表面性状を測定し、その測定値（パッド表面性状値）を制御部２３に送信する。
【０１３０】
上述したように、表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂは、ドレッシング前後のパッド表面性状値を測定し、その測定値（パッド表面性状値）を制御部２３に送信する。したがって、制御部２３は、表面性状測定装置３０Ａ，３０Ｂによって取得されたドレッシング前後のパッド表面性状値と、表面性状測定装置３０Ｃによって取得されたドレッシング中のパッド表面性状値と、を取得することができる。その結果、制御部２３は、ドレッシング前後のパッド表面性状値に加えて、ドレッシング中のパッド表面性状値に基づいた、より好適なドレッシング条件を算出することができる。
【０１３１】
図２６は、表面性状測定装置３０を備えた研磨装置を含む研磨システムの一実施形態を示す模式図である。図２６に示す研磨システム１００は、図１乃至図２５を参照して説明された研磨装置と、該研磨装置の表面性状測定装置３０を用いて得られた研磨パッド２の表面性状のデータが入力される研磨プロセス生成システム１０１とを備える。図２６に示す研磨プロセス生成システム１０１は、研磨装置と情報を送受信可能に接続される中継器１０２と、中継器１０２と情報を送受信可能に接続される処理システム１０５と、を備える。したがって、研磨装置は、中継器１０２を介して、処理システム１０５と情報を送受信可能に接続される。
【０１３２】
本実施形態では、研磨装置は、研磨パッド２の表面性状のデータなどの各種情報を出力する出力部１５を備える。上述したように、研磨装置は、表面性状測定装置３０を用いて研磨パッド２の反射強度分布を取得する。研磨装置は、得られた反射強度分布を研磨パッド２の表面性状を表すデータとして出力部１５から出力する。一実施形態では、研磨装置は、表面性状測定装置３０から得られた反射強度分布に基づいて、研磨パッドの表面性状値を入手し、この表面性状値を研磨パッド２の表面性状を表すデータとして出力部１５から出力してもよい。
【０１３３】
表面性状測定装置３０が撮像装置３９（図５および図１９参照）を有する場合は、研磨装置は、撮像装置３９から得られた研磨パッド２の画像情報を研磨パッド２の表面性状を表すデータとして出力部１５から出力する。撮像装置３９によって取得される研磨パッド２の画像情報の例としては、フレーム画像、ＴＤＩ画像、ストロボ画像、ビデオ画像などが挙げられる。一実施形態では、複数の撮像装置３９を表面性状測定装置３０のケーシング４３内に配置して、研磨面２ａの三次元画像を取得してもよい。
【０１３４】
処理システム１０５は、研磨パッド２の表面性状のデータなどの各種情報が入力される入力部１０７と、入力部１０７に入力された研磨パッド２の表面性状のデータに基づいて、研磨装置のドレッシング条件を決定する処理部１０８と、処理部１０８によって決定されたドレッシング条件などの各種情報を研磨装置に出力する出力部１１０と、を備える。本実施形態では、処理システム１０５は、入力部１０７と出力部１１０とが一体に構成された送受信部を有している。さらに、処理システム１０５は、記憶部１１１を備えており、記憶部１１１は、入力部１０７に入力された研磨パッド２の表面性状のデータなどの各種情報を記憶することができる。
【０１３５】
処理システム１０５の処理部１０８は、入力部１０７に入力された反射強度分布などの研磨パッド２の表面性状のデータに基づいて、研磨パッド２の表面性状値を演算し、この値に基づいて、好適なドレッシング条件を算出する。表面性状測定装置３０から得られた反射強度分布に基づいて入手された研磨パッド２の表面性状値が処理システム１０５の入力部１０７に入力される場合は、処理部１０８は、入力部１０７に入力された研磨パッド２の表面性状値に基づいて、好適なドレッシング条件を算出する。研磨パッド２の画像情報が研磨パッド２の表面性状を表すデータとして処理システム１０５の入力部１０７に入力される場合は、処理部１０８は、入力部１０７に入力された研磨パッド２の画像情報に基づいて、好適なドレッシング条件を算出する。
【０１３６】
処理部１０８は、例えば、予め、ドレッシング条件とパッド表面性状値との関連を示す関係式を得ておき、同式により、好適なドレッシング条件を求める。上述したように、ドレッシング条件とは、主に、研磨パッド回転数、ドレッサー回転数、ドレッシング荷重、ドレッサー揺動速度、などである。決定されたドレッシング条件は、処理システム１０５の出力部１１０から中継器１０２を介して研磨装置に出力される。
【０１３７】
研磨装置は、処理システム１０５から出力されたドレッシング条件などの各種情報が入力される入力部１６を有している。本実施形態では、研磨装置は、入力部１６と上記出力部１５とが一体に構成された送受信部を有している。研磨装置の制御部２３は、入力部１６に入力されたドレッシング条件にしたがって研磨パッド２のドレッシングを行う。
【０１３８】
本実施形態では、研磨システム１００の研磨プロセス生成システム１０１は、処理システム１０５と研磨装置との間に配置された中継器１０２を備えている。中継器１０２は、例えば、ルータなどのゲートウェイである。研磨装置の出力部１５から出力される研磨パッド２の表面性状のデータは、中継器１０２を介して処理システム１０５の入力部１０７に送信される。処理システム１０５の出力部１１０から出力されるドレッシング条件は、中継器１０２を介して研磨装置の入力部１６に送信される。
【０１３９】
中継器１０２は、研磨装置の出力部１５から出力された研磨パッド２の表面性状のデータなどの各種情報が入力される入力部１３４と、処理システム１０５から出力されたドレッシング条件などの各種情報を研磨装置の入力部１６に出力する出力部１３６と、を有している。本実施形態では、中継器１０２は、入力部１３４と出力部１３６とが一体に構成された送受信部を有している。さらに、中継器１０２は、入力部１３４から入力された研磨パッド２の表面性状のデータなどの各種情報を処理システム１０５の入力部１０７に出力する出力部１３９と、処理システム１０５の出力部１１０から出力されたドレッシング条件などの各種情報が入力される入力部１３８と、を有している。中継器１０２は、処理部１４０を有しており、処理部１４０は、研磨装置と中継器１０２との間の情報の送受信と、中継器１０２と処理システム１０５との間の情報の送受信を制御する。
【０１４０】
研磨装置は、中継器１０２と無線通信（例えば、高速ＷｉＦｉ（登録商標））または有線通信で接続可能であり、中継器１０２は、処理システム１０５と無線通信（例えば、高速ＷｉＦｉ（登録商標））または有線通信で接続可能である。本実施形態では、研磨装置は、処理システム１０５と中継器１０２を介したネットワーク（例えば、インターネット）により接続されている。
【０１４１】
研磨システム１００は、処理システム１０５で得られた、または処理システム１０５に入力されたパッド表面性状値を異常検知に使用してもよい。この場合、処理システム１０５の処理部１０８は、パッド表面性状値やその経時的な変化が予め定めた値（しきい値）の範囲から外れたら、パッド表面性状異常と判定し、異常信号を研磨装置に出力する。異常信号が入力部１６に入力されると、研磨装置は、異常を発報する。この場合、研磨装置の運転を停止してもよい。
【０１４２】
さらに、研磨システム１００は、処理システム１０５で得られた、または処理システム１０５に入力された研磨パッド２の表面性状値に基づいて、研磨パッド２のドレッシングを行う必要があるか否かを示すドレッシングの必要性、研磨パッド２の追加ドレッシングを行う必要があるか否かを示す追加ドレッシングの必要性、およびドレッサーの交換を決定してもよい。この場合、処理システム１０５は、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサーの交換などの情報を研磨装置に出力し、研磨装置は、入力された情報にしたがって動作する。
【０１４３】
例えば、研磨装置は、研磨パッド２のドレッシング後に、研磨パッド２の表面性状のデータを取得し、このデータを処理システム１０５に出力する。処理システム１０５は、ドレッシング後の表面性状のデータに基づいて、研磨パッド２をドレッシングする必要があるか否か（すなわち、ドレッシングの必要性）を決定する。処理システム１０５は、決定されたドレッシングの必要性を研磨装置に出力し、研磨装置は、入力されたドレッシングの必要性に基づいて、ドレッサーの動作を制御する。すなわち、研磨装置に、ドレッシングが必要であることを示す情報が入力されると、研磨装置は、研磨パッドのドレッシングを実行する。このとき、研磨装置は、処理システム１０５から出力された好適なドレッシング条件で研磨パッドをドレッシングする。研磨装置に、ドレッシングの必要はないことを示す情報が入力されると、研磨装置は、研磨パッドのドレッシングを実行せずに、次の基板Ｗの研磨を開始する。
【０１４４】
上述したように、研磨装置の表面性状測定装置３０は、基板Ｗの研磨中、または研磨パッド２のドレッシング中に、研磨パッド２の表面性状のデータを取得することができる。そこで、研磨装置は、研磨パッド２のドレッシング中に取得された研磨パッド２の表面性状のデータを処理システム１０５に送信し、処理システム１０５の処理部１０８は、ドレッシング中の研磨パッド２の表面性状のデータに基づいて、研磨パッド２のドレッシング中にドレッシング条件を変更する。変更されたドレッシング条件は、研磨装置に送られ、研磨装置は、変更されたドレッシング条件にしたがって研磨パッドのドレッシング行う。
【０１４５】
図２６に示すように、処理システム１０５の処理部１０８は、人工知能（ＡＩ：artificial intelligence）機能を有していてもよい。この場合、処理部１０８は、人工知能機能を利用して、好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサーの交換時期を予測する。処理部１０８は、機械学習またはディープラーニングを行って、パッド表面の性状およびパッド表面状態を評価し、これにより、処理システム１０５は、好適なドレッシング条件、パッド表面のドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサー交換時期を予測して、研磨装置に出力する。処理システム１０５は、パッド表面測定装置３０によって取得された画像情報を記憶部１１１に継続的に蓄積し、この蓄積された画像情報を学習データ、教師データ、および学習データセットとして使用することができる。
【０１４６】
さらに、処理システム１０５は、研磨装置が設置された工場外に構築されたクラウドコンピューティングシステムまたはフォグコンピューティングシステムであってもよいし、研磨装置が設置された工場内に構築されたクラウドコンピューティングシステムまたはフォグコンピューティングシステムであってもよい。
【０１４７】
このような研磨システム１００は、人工知能として、ニューラルネットワーク形態、または量子コンピューティング形態を用いて構築される。研磨システム１００では、研磨装置の表面性状測定装置３０によって取得された研磨パッド２の表面性状を表すデータ（例えば、反射強度分布、画像情報など）を、ルータなどの中継器１０２を介して、処理システム１０５に送信する。処理システム１０５は、人工知能機能を利用して、機械学習またはディープラーニングを行い、好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサー交換時期を予測して、研磨装置に出力する。
【０１４８】
機械学習またはディープラーニングでは、教師データが使用される。処理システム１０５は、記憶部１１１を備えており、この記憶部１１１は、入力部１０７に入力された研磨パッド２の表面性状のデータの比較対象となる教師データを予め記憶している。教師データは、例えば、ドレッシング条件を決定するための研磨パッド２のデータ値、研磨パッド２の交換が必要となる研磨パッド２のデータのしきい値、研磨パッド追加研磨または交換が必要となる研磨パッド２の画像情報などを含んでいる。機械学習またはディープラーニングに使用される教師データは、例えば、正常データ、異常データ、または参照データである。
【０１４９】
正常データを教師データとして用いる場合は、正常データを教師データとして機械学習またはディープラーニングを行い、学習済モデルが作成される。処理システム１０５の処理部１０８には、研磨装置から研磨パッド２の表面性状を表すデータが入力され、該当の学習済モデルを用いた処理が行われる。そして、処理部１０８は、パッド表面の性状を評価する。処理部１０８は、正常データと同等であると判断された画像情報を追加の教師データとして記憶部１１１に蓄積し、教師データおよび追加の教師データを基にした学習を通じて、好適なドレッシング条件、パッド表面のドレッシングの必要性、およびドレッサー交換時期を予測するためのモデルを更新していく。この学習済モデルは、新たに入力される研磨パッド２の表面性状のデータに対する予測に使用される。
【０１５０】
研磨装置から入力された研磨パッド２の表面性状を表すデータが、求められた学習済モデルの正常判定条件から外れている場合は、処理システム１０５の処理部１０８は、研磨パッド２に異常が発生していると判断して、研磨装置に異常情報を出力する。
【０１５１】
このように、ニューラルネットワーク形態で構築された研磨システム１００に、反射強度分布、画像情報などの研磨パッド２の表面性状を表すデータを入力することで、好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、ドレッサー交換時期、および研磨パッド２の異常などのパッド表面診断結果を提供できる。この場合、研磨システム１００は、研磨パッド２の表面性状を表すデータを入力とし、パッド表面診断結果を出力とする。学習の際には、教師データとして、研磨パッド２の表面性状を表すデータと、正常／異常診断の組み合わせを用いることも可能である。これにより、研磨装置のオペレータの操作指示に異常原因がある場合に、その操作の改善提案を提供することができる。さらに、研磨装置において、自動ドレッシング動作が可能となる。
【０１５２】
研磨パッド２の表面性状を表すデータが比較的大きな容量を有している場合でも、ニューラルネットワーク形態、または量子コンピューティング形態を用いて、人工知能として構築された研磨システム１００は、大量の情報を処理することができる。そこで、研磨装置は、表面性状測定装置３０を用いて、基板Ｗ上の複数の測定ポイントで、研磨パッド２の画像情報を取得する。
【０１５３】
図２７（ａ）は、表面性状測定装置３０の複数の測定ポイントの一例を示す模式図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）に示す各測定ポイントで測定された研磨パッド２の複数の画像情報を処理するときの研磨システムの動作の概要を示すイメージ図である。図２７（ａ）に示す例では、表面性状測定装置３０は、基板Ｗの中心ＣＰを含む１３の測定ポイントＳで研磨パッド２の画像情報を取得する。
【０１５４】
図２７（ｂ）に示すように、研磨装置は、表面性状測定装置３０によって取得された複数の研磨パッド２の画像情報と、該画像情報を取得した基板Ｗの各座標とを、処理部１０８に入力する。処理部１０８は、記憶部１１１に記憶された学習済モデルを読み出し、入力された研磨パッド２の画像情報に対して学習済モデルを用いた処理を行い、各座標に対応するパッド表面性状を診断する。さらに、処理部１０８は、好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、ドレッサー交換時期、および研磨パッド２の異常などのパッド表面診断結果を研磨装置に出力する。
【０１５５】
図２６に示す研磨システム１００によれば、研磨パッド２の複数の画像情報が入力された場合でも、比較的高速でパッド表面診断結果を出力することができる。さらに、複数の画像情報は、記憶部１１１に追加教師データとして蓄積されるので、研磨システム１００は、パッド表面診断結果の精度を比較的短時間に向上させることができる。
【０１５６】
図２８は、研磨システム１００がニューラルネットワーク形態（または量子コンピューティング形態）を用いて、人工知能として構築された別の例を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図２６に示す研磨システム１００と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【０１５７】
図２８に示す研磨システム１００では、中継器１０２の処理部１４０が人工知能機能（ＡＩ）を有している。この中継器１０２は、教師データなどの各種情報を記憶する記憶部１４２をさらに有している。図２８に示す研磨システム１００では、研磨装置の表面性状測定装置３０によって取得された研磨パッド２の表面性状を表すデータ（例えば、反射強度分布、画像情報など）が中継器１０２に入力され、中継器１０２が人工知能機能を利用して、機械学習またはディープラーニングを行い、好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサー交換時期を予測して、研磨装置に出力する。
【０１５８】
中継器１０２は、研磨装置の近くに配置されており、研磨システム１００は、エッジコンピューティングシステムとして構築されている。すなわち、本実施形態に係る研磨システム１００では、中継器１０２は、好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、ドレッサー交換時期、および研磨パッド２の異常などのパッド表面診断結果を高速で処理して、研磨装置に出力することができる。例えば、図２７（ａ）に示すような複数の測定ポイントＳで研磨パッド２の画像情報を取得し、該画像情報を中継器１０２に入力する場合でも、研磨システム１００の中継器１０２は、複数の画像情報を高速で処理して、研磨装置にいち早くパッド表面診断結果を出力することができる。そのため、ドレッシング中に、ドレッシング条件を変更する場合であっても、中継器１０２は、画像情報に基づいた好適なドレッシング条件を研磨装置に出力することができる。
【０１５９】
一方で、高速で処理する必要のない情報（例えば、研磨装置のステータス情報など）は研磨装置から中継器１０２を介して処理システム１０５に送信することができる。その結果、中継器１０２の処理部１４０は、余計な情報処理を実行する必要がないので、複数の画像情報をさらに高速で処理することができる。
【０１６０】
図２９は、研磨装置の処理部が人工知能機能を有している例を示す模式図である。図２９に示されるように、研磨装置の処理部２３が人工知能機能を有していてもよい。研磨装置は、記憶部７を有しており、記憶部７は、教師データなどの各種情報を記憶している。
【０１６１】
表面性状測定装置３０によって取得された研磨パッド２の表面性状を表すデータ（例えば、反射強度分布、画像情報など）は、研磨装置の処理部２３に入力され、処理部２３が人工知能機能を利用して、機械学習またはディープラーニングを行い、好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサー交換時期を予測する。さらに、処理部２３は、予測された好適なドレッシング条件、ドレッシングの必要性、追加ドレッシングの必要性、およびドレッサー交換時期に応じて、研磨装置の動作を制御する。
【０１６２】
例えば、処理部２３が追加ドレッシングが必要であると予測した場合は、処理部２３は、ドレッシングが終了した後で、さらに、追加ドレッシングを実行する。処理部２３は、追加ドレッシングの好適なドレッシング条件を予測しており、該好適なドレッシング条件にしたがって、研磨パッド２をドレッシングする。
【０１６３】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【０１６４】
１  研磨テーブル
２  研磨パッド
１５  出力部
１６  入力部
２０  ドレッシング装置
２２  ドレッサー
２３  制御部
３０  表面性状測定装置
４０  演算部
４３  ケーシング
４４  切り欠き
４５  ノズル
４７  フィルター
４８  フレーム
４９  モータ台
５０  支持アーム
５２  支持プレート
５３  移動ユニット
５５  固定ブロック
５６  回動ブロック
５８  回転軸
５９  モータ
６０  回動機構
６２  ピストン
６３  シリンダ
６４  第１プレート
６５  第２プレート
６６  回転ピン
６７  ピン
６８  貫通孔
６９  バリア
７０  姿勢調整機構
７２  支持台
７３  調整ピン
７４  貫通孔
７７，７８  位置決めプレート
８０  変位機構
８１  長穴
８２  支持軸
８３  ピストンシリンダ機構
８５  ピストン
８６  シリンダ
８９  第１ジョイント
９０  第２ジョイント
９１  ドレッサーシャフト
９２  ロータリエンコーダ
９３  エアシリンダ（昇降アクチュエータ）
９５  サブアーム
９６  モータ（回転アクチュエータ）
９８  支軸
１００  研磨システム
１０２  中継器
１０５  研磨プロセス生成システム
１０７  入力部
１０８  処理部
１１０  出力部
１１１  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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