(57)【要約】  【課題】光学式研磨終点検出装置の光量調整工程を全て自動化し、且つ、安定した研磨終点検出の算出基準値を取得して、ウェハの研磨終点検出精度を向上させる。  【解決手段】自動光量調整装置４１は、研磨パッド１３の観測窓１８上に載置される光量調整用シリコンウェハ４３と、該光量調整用シリコンウェハ４３を保持する昇降可能な研磨ヘッド１４と、該研磨ヘッド１４を観測窓１８と対応する光量調整位置に移動させる移動機構４４とを備える。又、光学式研磨終点検出装置１１の光源２１からの光を光量調整用シリコンウェハ４３に照射してその反射光の光量を測定し、該測定値が基準範囲内に収まるように前記照射光を自動調整する。研磨ヘッド１４は水平走行軸４６を介して水平駆動可能に鉛直軸４５で支持されると共に、鉛直軸４５は昇降ガイド４７により昇降駆動可能に保持される。 【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ研磨装置により研磨される製品ウェハの研磨終点を光学的に検出する光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置であって、
研磨パッドに形成された光透過部に載置され、且つ、所定の反射率を有する光量調整用シリコンウェハと、光量調整時又は研磨処理時に応じて該光量調整用シリコンウェハ又は製品ウェハを保持する研磨ヘッドと、該研磨ヘッドを前記研磨パッド側に移動させて前記光透過部上の光量調整位置に前記光量調整用シリコンウェハを載置させる移動機構とを備え、
該光透過部上の光量調整用シリコンウェハに前記光学式研磨終点検出装置の光源からの光を照射してその反射光の光量を測定して、該測定値が基準範囲内に収まるように、前記光源からの照射光量を自動調整するように構成されていることを特徴とする光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置。
【請求項２】
上記移動機構は、上記研磨ヘッドを水平走行駆動可能に支持する水平走行軸と、該研磨ヘッドを昇降駆動可能に保持する鉛直軸と、該鉛直軸の昇降動作をガイドする昇降ガイドとを備えることを特徴する請求項１記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置。
【請求項３】
上記移動機構は、上記製品ウェハの累積研磨時間又は累積研磨処理枚数が所定値になった後の装置アイドル時に、上記研磨ヘッドを上記研磨パッドの光透過部上の光量調整位置に自動的に移動させるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置。
【請求項４】
上記光量調整用シリコンウェハにて反射した光量に基づいて上記研磨パッドの光透過部における気泡の有無、散乱光の有無、及び/又は光学式研磨終点検出装置の光軸の位置ずれの有無を判別し、該判別結果をモニター表示するように構成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置。
【請求項５】
上記光量調整用シリコンウェハにて反射した光量を既定値と比較して評価する時に、上記光量調整用シリコンウェハを無回転状態に設定することを特徴とする請求項４記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置。
【請求項６】
上記光学式研磨終点検出装置の自動光量調整時に、光量調整用シリコンウェハを回転状態にし、且つ、該光量調整用シリコンウェハと上記研磨パッドの間に研磨剤を介在させて光量調整を行うことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置。
【請求項７】
請求項１,２,３,４,５又は６記載の光学式研磨終点検出装置を使用した自動光量調整方法であって、光量調整用シリコンウェハを保持した研磨ヘッドを移動機構により研磨パッド側に移動させて該研磨パッドの光透過部上の光量調整位置に光量調整用シリコンウェハを載置する工程と、  
該光透過部上の光量調整用シリコンウェハに前記光学式研磨終点検出装置の光源からの光を照射する工程とを備え、
該光量調整用シリコンウェハにおける反射光量を測定して、該測定値が基準範囲内に収まるように、前記光源からの照射光量を自動調整することを特徴とする光学式研磨終点検出装置の自動光量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置及び自動光量調整方法に関するものであり、特に、ウェハ研磨装置により研磨されるウェハの研磨終点を光学的に検出する光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置及び自動光量調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、此種ウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）１は、図７に示すように、回転駆動可能なプラテン２と、該プラテン２上面に貼着された研磨パッド３と、ウェハを保持する昇降可能な研磨ヘッド４と、前記研磨パッド３上面に研磨剤を供給する供給ノズル（図示せず）とを備え、前記プラテン２は、モータ５の駆動により回転軸６を介して回転するように構成されている。
【０００３】
前記ウェハ研磨の際は、研磨パッド３上面にウェハを所定圧力で押し付け、該研磨パッド３、ウェハを回転させながら、研磨パッド３上面に研磨剤を供給して研磨する。この場合、ウェハの最終的な研磨面が全て平坦になるように、研磨終点（所定の膜厚）を光学的に検出して、研磨加工を停止させている。
【０００４】
従来の光学式研磨終点検出装置としては、プラテン、研磨パッドに夫々に形成した観測孔、観測窓（透明なポリウレタン等より成る光透過部）の直下に光学式研磨終点検出装置の出射（投光部）を設けて、ウェハの研磨面に光を照射し、その反射光の分光強度特性を測定・解析することにより、研磨終点を検出するように構成したものが知られている。この研磨終点検出方式では、ウェハの研磨面の膜種、例えば、Ｔａ膜やＣｕ膜に応じて分光強度特性が異なるため、研磨進行に伴う分光強度特性の変化を検出することにより、研磨終点が検出される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８７１６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、消耗品である研磨パッドを新しいものと交換した時、即ち、研磨パッドをプラテン上面に両面テープ等にて貼り替えた時、研磨終点検出の算出基準値となる反射光の光量（リファレンス値）が大きく変化することがある。しかし、従来技術では、前記反射光の光量が基準範囲内にあるか否かを自動的に検出できなかった。この場合、前記反射光の光量が大きく変化したまま研磨処理を行うと、光量不足又は光量過剰に起因して、正確な研磨終点検出が困難になり、ウェハの過剰研磨又は研磨不足を招くことがあった。
【０００６】
又、研磨処理中に、上記光量が基準範囲内にないことを発見することがあるが、この場合は、ウェハ研磨装置を停止させて、該光量を人手作業により調整する必要があった。この時、研磨剤が研磨パッド上面、及び研磨槽の壁面、あるいは研磨剤供給ノズル中に付着・滞在している状態での人員作業は大変危険である。即ち、研磨パッド上、研磨槽内の壁面、及び研磨剤供給ノズル中に付着・滞在している研磨剤を完全に除去した後に、複数のオペレータが光量調整用の鏡面体を人力で持ち上げて研磨パッド上に載置し、この状態で光学式研磨終点検出装置の光源からの光を光量調整用の鏡面体に照射して、その反射光量が基準範囲内収まるように、前記光源からの照射光量を手作業で調整する必要があった。
【０００７】
このため、鏡面体のセット作業および光量調整作業を行う場合に、多くの作業要員と工数を要していた。加えて、オペレータの手動による光量調整では、ウェハ研磨装置を一旦オフラインに切り換える必要があるため、生産効率が大幅に低下する。また、研磨プラテン内へのオペレータのアクセスを必要とする作業である為に、残留研磨剤による危険性、複数人員での作業における装置の誤操作による機械的な危険性があった。
【０００８】
更に、次回の光量調整を行うまでの間に所定枚数のウェハが研磨処理されるが、この場合、累積研磨処理枚数の増加に伴い、研磨パッドの観測窓（透明材料から成る漏水防止窓を含む）における光透過度が変化して、前記リファレンス値が変化することがあった。又、高い設備コストを必要とすることなく、実際の研磨条件下で自動光量調整を行なえる装置の開発が一部のユーザから要望されることがあったが、未だこのような装置は開発されていない。                              
【０００９】
そこで、光学式研磨終点検出装置の光量調整工程を全て自動化し、作業の簡素化、及びオペレータに対する安全性の確保、並びに、安定した研磨終点検出の算出基準値を取得してウェハの研磨終点を正確に検出でき、実際の研磨条件下で自動光量調整を行なえるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ウェハ研磨装置により研磨される製品ウェハの研磨終点を光学的に検出する光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置であって、研磨パッドに形成された光透過部に載置され、且つ、所定の反射率を有する光量調整用シリコンウェハと、光量調整時又は研磨処理時に応じて該光量調整用シリコンウェハ又は製品ウェハを保持する研磨ヘッドと、該研磨ヘッドを前記研磨パッド側に移動させて前記光透過部上の光量調整位置に前記光量調整用シリコンウェハを載置させる移動機構とを備え、該光透過部上の光量調整用シリコンウェハに前記光学式研磨終点検出装置の光源からの光を照射してその反射光の光量を測定して、該測定値が基準範囲内に収まるように、前記光源からの照射光量を自動調整するように構成されている光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、光学式研磨終点検出装置の光源の光量を調整する場合は、移動機構により鏡面体保持ヘッドを研磨パッド側に移動させて、該研磨パッド上面における光透過部と対応する光量調整位置に鏡面体を載置する。次に、該研磨パッド上の光量調整用シリコンウェハに光学式研磨終点検出装置の光源からの光を照射させて、光量調整用シリコンウェハにて反射した光量を測定する。そして、該測定値が基準範囲内にあるか否かを判断し、基準範囲以外の場合は、該測定値が基準範囲内に収まるように、前記光源からの照射光量を自動調整する。斯くして、人手作業を必要とせず、簡素化され、且つオペレータの安全性が確保された、光量調整の完全自動化が可能になる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記移動機構は、上記研磨ヘッドを水平走行駆動可能に支持する水平走行軸と、該研磨ヘッドを昇降駆動可能に保持する鉛直軸と、該鉛直軸の昇降動作をガイドする昇降ガイドとを備えることを特徴する請求項１記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、移動機構により研磨ヘッドは、水平走行軸に沿って研磨パッド側に走行して、研磨パッドの光透過部と対応する上方位置に光量調整用シリコンウェハが移動する。この後、鉛直軸が昇降ガイドに沿って下降して、光透過部の上に光量調整用シリコンウェハが載置される。従って、光量調整用シリコンウェハは移動機構により前記光透過部上の光量調整位置に自動位置決めしてセットされる。また、この構成によれば、光量調整用シリコンウェハが流れる工程は、上記製品ウェハを処理する際の搬送工程、洗浄工程と同一である為に、新規の設備が不要であり、設備費の低減化を図ることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記移動機構は、上記製品ウェハの累積研磨時間又は累積研磨処理枚数が所定値になった後の装置アイドル時に、上記研磨ヘッドを上記研磨パッドの光透過部上の光量調整位置に自動的に移動させるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、上記ウェハ研磨装置によるウェハの累積研磨時間又は累積研磨処理枚数が所定値になった時、研磨ヘッドは移動機構により研磨パッドの光透過部と対応する位置に移動し、光透過部上の光量調整位置に光量調整用シリコンウェハが載置される。従って、自動光量調整が必要な時期に該自動光量調整が定期的に実行される。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記光量調整用シリコンウェハにて反射した光量に基づいて上記研磨パッドの光透過部における気泡の有無、散乱光（研磨中の取得データに悪影響を及ぼす傷、光透過部中に存在する不純物 等）の有無、及び/又は光学式研磨終点検出装置の光軸の位置ずれの有無を判別し、該判別結果をモニター表示するように構成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、自動光量調整時に、光量調整用シリコンウェハにて反射した光量は既定値と比較して評価され、前記光透過部における気泡の有無、散乱光（研磨中の取得データに悪影響を及ぼす傷、光透過部中に存在する不純物 等）の有無、及び/又は該光透過部に対する光学式研磨終点検出装置の光軸の位置ずれの有無が判定される。その判定結果はリアルタイムでモニター部にて画面表示されるため、気泡、散乱光及び/又は光軸の位置ずれが画面上にて確認される。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記光量調整用シリコンウェハにて反射した光量を既定値と比較して評価する時に、上記光量調整用シリコンウェハは無回転状態に設定されることを特徴とする請求項４記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置を提供する。
【００１９】
この構成によれば、光量調整用シリコンウェハにて反射した光量を既定値と比較して評価するとき、光量調整用シリコンウェハは無回転状態にて研磨パッドの光透過部に載置される。従って、該光透過部における気泡の有無、散乱光（研磨中の取得データに悪影響を及ぼす傷、光透過部中に存在する不純物 等）の有無、及び/又は光学式研磨終点検出装置の光軸の位置ずれの有無の判定は、光量調整用シリコンウェハを静止させて行われる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記光学式研磨終点検出装置の自動光量調整時に、光量調整用シリコンウェハを回転状態にし、且つ、該光量調整用シリコンウェハと上記研磨パッドの間に研磨剤を介在させて光量調整を行うことを特徴とする請求項１,２,３又は４記載の光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置を提供する。
【００２１】
この構成によれば、光学式研磨終点検出装置の自動光量調整を実行する時、光量調整用シリコンウェハは回転状態であり、且つ、該光量調整用シリコンウェハと研磨パッドの間に研磨剤が介在した状態に設定されるので、実際の研磨条件下で自動光量調整が行われる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１,２,３,４,５又は６記載の光学式研磨終点検出装置を使用した自動光量調整方法であって、光量調整用シリコンウェハを保持した研磨ヘッドを移動機構により研磨パッド側に移動させて該研磨パッドの光透過部上の光量調整位置に光量調整用シリコンウェハを載置する工程と、該光透過部上の光量調整用シリコンウェハに前記光学式研磨終点検出装置の光源からの光を照射する工程とを備え、該光量調整用シリコンウェハにおける反射光量を測定して、該測定値が基準範囲内に収まるように、前記光源からの照射光量を自動調整する光学式研磨終点検出装置の自動光量調整方法を提供する。
【００２３】
この方法によれば、前記光量を調整する場合は、移動機構により研磨ヘッドを移動させて、研磨パッドにおける光透過部上の光量調整位置に鏡面体を載置する。次に、該研磨パッド上の光量調整用シリコンウェハに光学式研磨終点検出装置の光源からの光を照射させて、該光量調整用シリコンウェハにて反射した光量を測定する。そして、該測定値が基準範囲内にあるか否かを判断し、基準範囲以外の場合は、該測定値が基準範囲内に収まるように、前記光源からの照射光量を自動調整する。斯くして、光量調整の完全自動化が可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１記載の発明は、光源からの光量が基準範囲内にあるか否かを判断し、基準範囲以外であれば光量を基準範囲内になるように自動にて調整できるので、従来のようにオペレータが人手により自動光量調整を行う必要がなくなる。加えて、自動で動作制御可能な光量調整機構である為、作業の簡素化が図られると共に、オペレータに対する安全性が確保できる。又、研磨終点検出の算出基準値（リファレンス値）を安定して正確に取得できるので、ウェハの研磨終点を正確に検出することができる。
【００２５】
更に、光量調整用シリコンウェハの保持手段として既存の研磨ヘッドを利用するので、設備費の低減化を図ることができる。更に又、光量調整を行う際、従来のようにウェハ研磨装置をオフラインに切り換える必要がないので、従来に比べてウェハの研磨効率を向上させることができる。また、研磨ヘッドは既存のものを利用できるので、新規の設備が不要であり設備コストの低減化が図られる。
【００２６】
請求項２記載の発明は、光量調整用シリコンウェハは移動機構により研磨パッドの光透過部上の光量調整位置に正確に位置決めされるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、光量調整用シリコンウェの位置決め精度が向上し、自動光量調整を一層精度良く行うことができる。
【００２７】
請求項３記載の発明は、製品ウェハの累積研磨時間又は累積研磨処理枚数が所定値になった時、光学式研磨終点検出装置の自動光量調整が自動的に実施されるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、該自動光量調整の実施時期を人手により管理する必要がない。
【００２８】
請求項４記載の発明は、上記光透過部における気泡の有無、散乱光（研磨中の取得データに悪影響を及ぼす傷、光透過部中に存在する不純物 等）の有無、及び/又は光学式研磨終点検出装置の光軸の位置ずれは、リアルタイムでモニター表示できるので、請求項１，２又は３記載の発明の効果に加えて、前記気泡、散乱光及び/又は光軸の位置ずれを容易にチェックすることができる。
【００２９】
請求項５記載の発明は、光量調整用シリコンウェハにて反射した光量を既定値と比較して評価する際、光量調整用シリコンウェハを静止状態にするので、請求項４記載の発明の効果に加えて、光透過部における気泡の有無、散乱光（研磨中の取得データに悪影響を及ぼす傷、光透過部中に存在する不純物 等）の有無、及び/又は光学式研磨終点検出装置の光軸の位置ずれを一層正確に判定することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、回転状態の光量調整用シリコンウェハと研磨パッドの間に研磨剤が介在した実際の研磨条件下で自動光量調整を実行できるので、請求項１，２，３又は４記載の発明の効果に加えて、安定した研磨終点検出の算出基準値を取得して、ウェハの研磨終点をより正確に検出することができる。
【００３１】
請求項７記載の発明は、光学式研磨終点検出装置の光量調整の際、光量調整用シリコンウェハを保持した研磨ヘッドを移動機構により研磨パッドの光透過部に自動的に載置する。従って、光量調整用シリコンウェハの載置セット工程を迅速かつ自動的に実行でき、従来必要とした多くの作業要員と工数を削減することができる。また、全て自動で動作される光量調整機構である為、作業の簡素化が図られると共に、オペレータに対する安全性が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、光学式研磨終点検出装置の光量調整を自動化し、且つ、安定した研磨終点検出の算出基準値を取得して、ウェハの研磨終点を正確に検出できるようにするという目的を達成するため、ウェハ研磨装置により研磨される製品ウェハの研磨終点を光学的に検出する光学式研磨終点検出装置の自動光量調整装置であって、研磨パッドに形成された光透過部に載置され、且つ、所定の反射率を有する光量調整用シリコンウェハと、光量調整時又は研磨処理時に応じて該光量調整用シリコンウェハ又は製品ウェハを保持する研磨ヘッドと、該研磨ヘッドを前記研磨パッド側に移動させて前記光透過部上の光量調整位置に前記光量調整用シリコンウェハを載置させる移動機構とを備え、該光透過部上の光量調整用シリコンウェハに前記光学式研磨終点検出装置の光源からの光を照射してその反射光の光量を測定して、該測定値が基準範囲内に収まるように、前記光源からの照射光量を自動調整することによって実現した。尚、本発明では、上記鏡面体としてシリコンウェハを使用して光量調整を行うが、この光量調整工程は全自動モードに設定することができる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図６に従って説明する。本実施例は、被研磨膜としてＣｕ膜が形成されたウェハ（以下、製品ウェハという）を研磨対象とし、研磨処理終了毎に、研磨済み製品ウェハの累積枚数および累積研磨時間をカウントする測定手段を有し、自動光量調整装置の運転動作を自動モードと手動モードに切替え可能に構成し、自動モードの設定時には製品ウェハの累積研磨済み枚数又は累積研磨時間が所定値になった後の装置アイドル時に、自動光量調整装置を自動的に起動させて光量調整を実行し、又、研磨パッド等の消耗品を交換若しくは保守点検した時に手動モードに切り換えることにより、光量調整を随時実行できるように構成したものである。
【００３４】
図１は、光学式研磨終点検出装置１１を備えたウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）１０の構成を示すブロック図である。同図において、ウェハ研磨装置１０は、図示しないモータにより駆動されて水平に回転するプラテン１２と、該プラテン１２上面に貼着された研磨パッド１３と、研磨対象物である製品ウェハＷ又は光量調整用シリコンウェハ４３を着脱可能に保持して研磨パッド１３に所定の圧力で押し付ける昇降可能な研磨ヘッド（ウェハ保持ヘッド）１４と、前記研磨パッド１３上面に研磨剤Ｓを供給する供給ノズル１５と、前記ウェハ研磨装置１０全体の駆動を統括的に制御する制御部１６とにより構成されている。
【００３５】
前記プラテン１２の所定位置には観測孔１７が貫通して形成され、且つ、研磨パッド１３における該観測孔１７と対応する箇所には、光透過部である観測窓（漏水防止窓を含む）１８が設けられ、該観測窓１８はポリウレタンピース等の透明材料から成る。
【００３６】
又、研磨ヘッド１４は、図示しないモータにより駆動されて水平に回転する。研磨加工の際は、製品ウェハＷを研磨パッド１３に所定圧力で押し付け、該研磨パッド１３と製品ウェハＷとを回転させながら、供給ノズル１５から研磨パッド１３上面に研磨剤Ｓを供給して研磨する。
【００３７】
製品ウェハＷは、Ｓｉ基板上の酸化膜にＴａ膜が形成され、更に、該Ｔａ膜の上にＣｕ膜（研磨面）が形成されている。光学式研磨終点検出装置１１は、Ｃｕ膜の研磨加工の進行に伴いＴａ膜が研磨表面に露出した時点、即ち、研磨終点を光学的に検出する。
【００３８】
光学式研磨終点検出装置１１は、白色光を発生させるハロゲンランプ等の光源２１と、該光源２１からの光を製品ウェハＷの研磨面に照射させ、且つ、該研磨面で反射した光を受光する照射・受光ユニット２２と、該受光された反射光を分光するポリクロメータ２３と、該ポリクロメータ２３及び光源２１と照射・受光ユニット２２との間に設けられた二分岐ライトガイド２４と、該二分岐ライトガイド２４を介して入力された反射光をデータ解析するコンピュータ２５より構成されている。
【００３９】
前記光源２１には、照射光の光量を調整する光量調整機構２１Ａが内蔵されている。該光量調整機構２１Ａは、例えば光源２１の発光部へ供給する電力を可変することで、照射光の光量を連続的又は非連続的に調整できるが、本発明に係る光量調整方式は之に限定されない。又、照射・受光ユニット２２は観測孔１７の真下に設置され、図２に示すように、筒状のレンズ鏡筒２２Ａと、該レンズ鏡筒２２Ａの上端開口に設置された集光レンズ２２Ｂより成る。
【００４０】
照射・受光ユニット２２の下端部には、多数の光ファイバーを結束して成る二分岐ライトガイド２４の上端部が接続され、該二分岐ライトガイド２４の下端側は、途中で照射側ライトガイド２４Ａと受光側ライトガイド２４Ｂに分岐している。更に、照射側ライトガイド２４Ａには前記光源２１が接続されていると共に、受光側ライトガイド２４Ｂには前記ポリクロメータ２３が接続されている。
【００４１】
ポリクロメータ２３に導かれた反射光は、図３に示すように、入射スリット３０を介して平面鏡３１により凹面回折格子３２に導かれる。そして、凹面回折格子３２によって各波長ごとの光に分光され、アレイ受光素子３３に結像され、該結像された光は各波長ごとの光強度に応じた電気信号に変換され、マルチプレクサ３４を介してコンピュータ25に出力される。
【００４２】
次に、光学式研磨終点検出の手順について詳述する。尚、研磨処理を行う前に、研磨終点検出の算出基準値となるリファレンス値を新規に取得するために、必要時に光源２１から照射される光量を自動調整するが、之については後述する。又、研磨終点検出の算出基準値となるリファレンス値は、コンピュータ２５のメモリ２６に既に記憶されているものとする。
【００４３】
先ず、研磨ヘッド１４により製品ウェハＷを保持して、該製品ウェハＷを研磨パッド１３上に載置し、上記の手順に従って研磨加工を開始する。この研磨加工中、光学式研磨終点検出装置１１の光源２１から光が出射され、該出射光は、照射側ライトガイド２４Ａによって照射・受光ユニット２２に導出された後、プラテン１２側の観測窓１８を通過して製品ウェハＷの研磨面に照射される。
【００４４】
そして、該研磨面で反射した光は、照射・受光ユニット２２を通過した後、受光側ライトガイド２４Ｂを介してポリクロメータ２３に導出され、複数の波長領域ごとの光輝度スペクトル光に分光し、波長領域ごとの光輝度スペクトルを測定する。この反射光は、所定幅の波長領域ａ又はｂにて光強度を積分した光強度信号に増幅して（図４参照）、コンピュータ２５に入力される。
【００４５】
而して、コンピュータ２５は前記光輝度スペクトルと、リファレンス値及びダークネス値に基づいて研磨終点を判定する。この判定と同時に、研磨終点信号を制御部１６に出力すると共にウェハ研磨装置１０の各駆動部に送信して、製品ウェハＷの研磨処理を終了する。研磨済みの製品ウェハＷは研磨ヘッド１４から搬送手段（図示せず）に渡された後、搬送経路及び洗浄経路を経て、製品ウェハ用トレーに回収される。
【００４６】
次に、自動光量調整装置４１について説明する。自動光量調整装置４１は、例えば、メンテナンス時に研磨パッド１３を交換した時、或いは、一定時間又は一定枚数だけ製品ウェハＷを研磨処理した後の装置アイドル時に、光学式研磨終点検出装置１１の光源２１から照射した光量を自動調整する。
【００４７】
自動光量調整装置４１は、図５に示すように、研磨パッド１３の上方に設けられた研磨ヘッド１４と、該研磨ヘッド１４の下端部に着脱可能に保持された光量調整用シリコンウェハ４３と、前記研磨ヘッド１４を上下方向及び水平方向に移動させる移動機構４４とを備え、光量調整用シリコンウェハ４３の下面は所定の反射率を有している。
【００４８】
移動機構４４は、研磨ヘッド１４の上端部に先端部が連結された鉛直軸４５を有し、該鉛直軸４５の基端部は水平走行軸４６に水平走行可能に取り付けられている。尚、水平走行軸４６は水平走行用モータ（図示せず）により水平に走行駆動され、また、鉛直軸４５は昇降ガイド４７に昇降自在に取り付けられ、昇降用モータ（図示せず）により昇降駆動される。
【００４９】
上記光源２１の光量を自動調整する場合、プラテン１２は研磨終点検出信号を取得できる回転位置、即ち、照射・受光ユニット２２の出射端と観測窓１８が一致する回転位置に停止している。この光量調整では、研磨ヘッド１４は無回転状態に設定される場合と、回転状態（研磨剤供給状態）に設定される場合がある。
【００５０】
先ず、光量調整用シリコンウェハ４３は製品ウェハＷとは別個のトレーから搬送手段（図示せず）によって搬出して、研磨ヘッド１４近傍の受け渡し位置まで移送される。次いで、移動機構４４により研磨ヘッド１４を受け渡し位置の真上まで走行移動させた後に該研磨ヘッド１４を下降させて、該研磨ヘッド１４の下端部にて光量調整用シリコンウェハ４３を吸着保持する。
【００５１】
次に、研磨ヘッド１４を研磨パッド１３側へ水平走行させることにより、光量調整用シリコンウェハ４３は研磨パッド１３の観測窓１８の真上に移動する。更に、鉛直軸４５を昇降ガイド４７に沿って下降させることにより、光量調整用シリコンウェハ４３は観測窓１８と対応する光量調整位置に載置セットされる。
【００５２】
次に、光学式研磨終点検出装置１１の光源２１から光が出射され、該出射光は、照射側ライトガイド２４Ａによって照射・受光ユニット２２に導出された後、プラテン１２側の観測窓１８を通過して光量調整用シリコンウェハ４３に照射される。
【００５３】
そして、該研磨面で反射した光は、受光側ライトガイド２４Ｂを介してポリクロメータ２３に導出して複数の波長領域ごとに分光されて光量（光輝度スペクトル）が測定される。而して、測定した光量は、コンピュータ２５の判定部において、予め設定された基準範囲内にあるか否かが判定され、基準範囲以外の場合は、該光量が基準範囲内に収まるように、光源２１からの照射光量が光量調整機構２１Ａによって自動的に調整される。調整後の光量は、コンピュータ２５のメモリ２６に記憶して、研磨終点検出の算出基準値となるリファレンス値として採用される。
【００５４】
この後、ダークネス値を測定する際は、移動機構４４により研磨ヘッド１４を上昇させて、観測窓１８から光量調整用シリコンウェハ４３を離反させた状態、即ち、観測窓１８上に何も置かない状態でダークネス値を測定し、該測定したダークネス値はコンピュータ２５のメモリ２６に記憶する。なお、光量調整が終了した後に、光量調整用シリコンウェハ４３は、製品ウェハＷが流れる搬送経路及び洗浄経路を経て移送されるが、製品ウェハ用トレーとは別個に設けた光量調整用シリコンウェハ専用トレーに回収される。
【００５５】
このように本実施例では、光源２１の光量調整を全自動にて迅速に実行でき、従来必要とした多くの作業要員と工数を削減することができるうえに、装置オペレーションを簡素化し、且つオペレータの安全性を確保することができるのである。また、光量調整用シリコンウェハ４３を無回転状態のまま観測窓１８上の光量調整位置に載置して、光量調整を実行した場合は、静止状態の光量調整用シリコンウェハ４３にて反射した光量を既定値と比較して評価することにより、観測窓１８における気泡の有無、散乱光（研磨中の取得データに悪影響を及ぼす傷、光透過部中に存在する不純物 等）の有無、及び/又は、観測窓１８に対する光学式研磨終点検出装置１１の光軸の位置ずれの有無が正確に判定される。      
【００５６】
この判定結果は、モニター部２９にてリアルタイムで画面表示されるため、気泡の有無、散乱光の有無、光学式研磨終点検出装置１１の光軸の位置ずれの有無を容易にチェックすることができる。
【００５７】
又、製品ウェハＷの処理枚数の増加に伴って変化する研磨終点、並びに、光源２１からの照射光量の変化状況は、モニター部２９の画面上にて常時表示されるため、リアルタイムで連続的に監視してチェックできる。なお、自動光量調整は、モニター部２９上にて簡易な画面操作にて実行できる。
【００５８】
更に、製品ウェハＷの累積研磨時間又は累積研磨処理枚数が所定値になった後の装置アイドル時に、研磨ヘッド１４は移動機構４４により観測窓１８上の光量調整位置に移動して、該観測窓１８上に光量調整用シリコンウェハ４３が載置される。従って、自動光量調整が必要な時期に光量調整が自動的に行われる。
【００５９】
本実施例では、光学式研磨終点検出装置１１の自動光量調整時に、光量調整用シリコンウェハ４３を回転状態に設定し、且つ、該光量調整用シリコンウェハ４３と研磨パッド１３の間に研磨剤Ｓを介在させることができる。従って、実際の研磨条件下で前記光量の自動測定及び自動調整をシミュレーションできるので、信頼性の高い研磨終点検出の算出基準値を安定して取得でき、製品ウェハＷの研磨終点をより正確に検出することができる。
【００６０】
本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。例えば、光源２１から照射される光は白色光に限らず、赤色光、青色光などの波長領域の光でもよく、単色光を複数又は単数の照射するレーザ光照射装置若しくはＬＥＤ装置を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施例を示し、光学式研磨終点検出装置を示すブロック図。
【図２】一実施例に係る照射・受光ユニットおよび研磨パッド等を示す断面図。
【図３】一実施例に係るポリクロメータの構成を示す説明図。
【図４】一実施例に係る反射光の強度分布を例示するグラフ。
【図５】一実施例に係る自動光量調整装置を示し、（a）は自動光量調整装置の斜視図、（b）は自動光量調整装置の平面図。
【図６】一実施例に係る自動光量調整装置の正面断面図。
【図７】ウェハ研磨装置の斜視図。
【符号の説明】
【００６２】
１０    ウェハ研磨装置
１１    光学式研磨終点検出装置
１４    研磨ヘッド（ウェハ保持ヘッド）
１６    制御部
１７    観測孔
１８    観測窓（光透過部）
２１    光源（光照射手段の光源）
２２    照射・受光ユニット（光照射手段）
２５    コンピュータ（判別手段）
２６    メモリ
４１    自動光量調整装置
４３    光量調整用シリコンウェハ（鏡面体）
４４    移動機構
４５    鉛直軸
４６    水平走行軸
４７    昇降ガイド
【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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