(57)【要約】【課題】  研磨中のウエハのスリップアウト発生の予測、ウエハのチッピングの発生及びウエハの割れの発生などを検出可能にしたＣＭＰ装置及び方法の実現。【解決手段】  表面に研磨パッド5を有し、回転するプラテン1と、ウエハ7を研磨パッドに押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構8とを備え、ウエハ7を研磨するＣＭＰ装置において、研磨中のウエハの外形を検出するウエハ外形検出手段11と、検出したウエハの外形の変化を算出する外形変化算出手段12とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に研磨パッドを有し、回転するプラテンと、
ウエハを前記研磨パッドに押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備え、前記ウエハを研磨する化学機械研磨装置において、
研磨中の前記ウエハの外形を検出するウエハ外形検出手段と、
前記ウエハ外形検出手段の検出した前記ウエハの外形の変化を算出する外形変化算出手段とを備えることを特徴とする化学機械研磨装置。
【請求項２】
前記外形変化算出手段が、通常状態と大きく異なる変化をした時に研磨異常が発生したと判定する判定手段を更に備える請求項１に記載の化学機械研磨装置。
【請求項３】
前記プラテンと前記研磨パッドは透明であり、
前記ウエハ外形検出手段は、透明な前記プラテンと前記研磨パッドを通して研磨中の前記ウエハを撮影する撮像装置と、該撮像装置の出力する画像を処理して前記ウエハの外形を検出する画像処理装置とを備える請求項１又は２に記載の化学機械研磨装置。
【請求項４】
前記プラテンと前記研磨パッドは、前記プラテンと前記研磨パッドを通して、研磨中の前記ウエハの少なくとも３箇所のエッジの位置を、前記プラテンの回転に同期して光学的に検出するための少なくとも３箇所の透明な穴を備え、
前記ウエハ外形検出手段は、前記透明な穴を通して研磨中の前記ウエハのエッジを光学的に検出する光学装置を備える請求項１又は２に記載の化学機械研磨装置。
【請求項５】
前記光学装置は、１次元イメージセンサと、前記ウエハのエッジを前記１次元イメージセンサ上に投影する光学系とを備える請求項４に記載の化学機械研磨装置。
【請求項６】
前記外形変化算出手段は、前記ウエハの外形から前記ウエハの中心位置を算出し、
前記判定手段は、前記中心位置の変化が所定値を越えた時に、研磨異常と判定する請求項１から５のいずれか１項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項７】
前記外形変化算出手段は、前記ウエハのオリエンテーションフラット又はノッチの位置の変化から前記ウエハの回転速度を算出し、
前記判定手段は、算出した回転速度の変化が所定値を越えた時に、研磨異常と判定する請求項１から６のいずれか１項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項８】
前記外形変化算出手段は、前記ウエハのオリエンテーションフラット又はノッチ以外の前記ウエハの外形の部分的な変化から欠けを算出し、
前記判定手段は、前記欠けの大きさが所定値を越えた時に、研磨異常と判定する請求項１から５のいずれか１項に記載の化学機械研磨装置。
【請求項９】
回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに、ウエハ保持機構に保持されたウエハを回転させながら前記研磨パッドに押し付けて研磨するウエハの化学機械研磨方法において、
研磨中の前記ウエハの外形を検出し、
検出した前記ウエハの外形の変化具合を算出することを特徴とする化学機械研磨方法。
【請求項１０】
算出した前記ウエハの外形の変化が、通常状態と大きく異なる時に研磨異常が発生したと判定する請求項９に記載の化学機械研磨方法。
【請求項１１】
前記研磨異常発生の判定は、前記ウエハの外形から前記ウエハの中心位置を算出し、前記中心位置の変化が所定値を越えた時に、研磨異常と判定する請求項９又は１０に記載の化学機械研磨方法。
【請求項１２】
前記研磨異常発生の判定は、前記ウエハのオリエンテーションフラット又はノッチの位置の変化から前記ウエハの回転速度を算出し、算出した回転速度の変化が所定値を越えた時に、研磨異常と判定する請求項９から１１のいずれか１項に記載の化学機械研磨方法。
【請求項１３】
前記研磨異常発生の判定は、前記ウエハのオリエンテーションフラット又はノッチ以外の前記ウエハの外形の部分的な変化から欠けを算出し、前記欠けの大きさが所定値を越えた時に、研磨異常と判定する請求項９又は１０に記載の化学機械研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスで、ウエハ上の先に形成された層の表面を化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing: CMP)するＣＭＰ装置及びＣＭＰ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセスにおいては、ＣＭＰ装置を使用してプロセスの途中でウエハの表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）することが行われており、特許文献１及び２などに説明されている。まず、従来のＣＭＰ装置の概略構成を簡単に説明する。
【０００３】
ＣＭＰ装置では、研磨パッドを貼り付けたプラテンを回転させ、研磨パッドにスラリィを供給しながら、ウエハ保持機構に保持されたウエハを回転しながら研磨パッドに押し付けて研磨を行う。ＣＭＰでは、ウエハの表面に形成された絶縁膜や金属膜の層を研磨する。そのため、表面に残された層の厚さを正確に検出して研磨を停止する必要がある。これを終点検出と呼んでいる。
【０００４】
図１は、特許文献１に記載された終点検出の方法を示す図である。図１に示すように、研磨パッド１０５を貼り付けたプラテン１０１を回転し、研磨パッド１０５上にスラリィを供給しながら、その上にウエハ保持機構１０８に保持したウエハ１０７を回転させながら押し付ける。プラテン１０１及び研磨パッド１０５は不透明であるので、研磨中のウエハを観察して、その表面の層の厚さを検出することはできない。そこで、プラテン１０１には、溝１０２と、貫通孔１０３と、スラリィの漏れを防止する透明部材１０４とを設け、研磨パッド１０５には窓１０６を設ける。更に、図の位置にプローブ１０９と光ケーブル１１０が設ける。プローブ１０９からは光ケーブル１１０から送られた光ビームが射出され、研磨中のウエハ１０７の表面に照射される。プラテン１０１が回転すると、１回転毎に図示のような状態になるので、その時に光ビームのウエハの表面での反射光をプローブ１０９で集めて、光ケーブル１１０を介して解析装置に送り、分光反射率を算出して残存する層の膜厚を検出する。
【０００５】
特許文献２も特許文献１に記載された終点検出方法に類似の方法を開示している。いずれにしろ、研磨中のウエハ表面の状態を光学的に検出する方法は、上記のように、プラテン及び研磨パッドが不透明であるので、プラテン及び研磨パッドに透明な穴を設けて、その穴を通して、周期的にウエハの表面を観察及び検査する。
【０００６】
また、ＣＭＰではないが、特許文献３は、貼り合せウエハによるＳＯＩ半導体基板を所望の厚さまで研磨する方法で、透明なプラテン及び透明な研磨パッドを使用して、レーザ光を照射してその透過を検出することにより、所望の厚さになったことを検出する方法を記載している。
【０００７】
終点検出の方法は他にも各種提案されている。例えば、絶縁層の表面に形成されたホール(穴）を埋めるように全面に金属層を形成した表面を研磨すると、表面に絶縁層が現れた時に摩擦が変化して、プラテン及びウエハ保持機構の回転負荷が変化するので、それを検出する。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−５２０３２号公報
【特許文献２】特開平７−２３５５２０号公報
【特許文献３】特開平５−３０９５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のＣＭＰ装置では、稀ではあるがウエハが外部に飛び出るスリップアウトという問題が発生している。また、研磨中にウエハの周辺が欠けるチッピングと呼ばれる問題や、研磨中にウエハが割れるという問題が発生している。
【００１０】
ウエハは、スリップアウトした場合破損して使用できなくなる。また、チッピングは小さい場合には問題ないが、チッピングはそのまま放置すると大きくなり、そこからウエハが割れるという問題を生じる。更に、割れたウエハをそのまま研磨していると、研磨パッドなどを損傷するという問題がある。
【００１１】
このような問題が発生すると、歩留まりが低下するだけでなく、研磨パッドが損傷すると、損傷した研磨パッドの表面を研磨が行える状態に整えるためにドレッシングを行ったり、最悪の場合には損傷した研磨パッドを交換する必要が生じる。そのため、ＣＭＰ作業のスループットが低下し、製造コストが増加するといった問題を生じる。
【００１２】
ＣＭＰ装置及び方法においても、プロセスを管理して生産性及び歩留まりを向上することが重要であるが、上記のような問題についてはほとんど考慮されていなかった。例えば、ウエハは、ウエハ保持機構に吸着された状態で研磨パッドに押し付けられたり、ウエハ保持機構に吸着されないがウエハ保持機構のガイドリングなどで外に飛び出さないように動きが規制された状態で空気圧などで研磨パッドに押し付けられる。従来は、ウエハはウエハ保持機構に吸着されて外れることはない、又はガイドリングの外に飛び出ることはないという前提でＣＭＰが行われていた。
【００１３】
従来このような問題について考慮されていなかったのは、実際にスリップアウトの発生を予測したり、研磨中のウエハのチッピング及びウエハの割れなどを検出するのが難しかったためである。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決して、研磨中のウエハのスリップアウトの発生の予測、ウエハのチッピングの発生及びウエハの割れの発生などを検出可能にしたＣＭＰ装置及び方法の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を実現するため、本発明のＣＭＰ装置及び方法は、研磨中のウエハの外形を検出して、検出したウエハの外形が大きくを変化していないか検出することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、本発明のＣＭＰ装置は、表面に研磨パッドを有し、回転するプラテンと、ウエハを前記研磨パッドに押し付けるように保持しながら回転するウエハ保持機構とを備え、前記ウエハを研磨するＣＭＰ装置において、研磨中の前記ウエハの外形を検出するウエハ外形検出手段と、前記ウエハ外形検出手段の検出した前記ウエハの外形の変化を算出する外形変化算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のＣＭＰ方法は、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに、ウエハ保持機構に保持されたウエハを回転させながら前記研磨パッドに押し付けて研磨するウエハのＣＭＰ方法において、研磨中の前記ウエハの外形を検出し、検出した前記ウエハの外形の変化具合を算出することを特徴とする。
【００１８】
算出した外形の変化具合が、通常状態と大きく異なる変化をした時に研磨異常が発生したと判定する。
【００１９】
本発明を行うには、研磨中のウエハの外形を検出してその変化具合を算出する必要がある。これを行うには、例えば、透明なプラテンと研磨パッドを使用し、ビデオカメラなどの撮像装置を使用して研磨中のウエハを撮影し、その画像を処理してウエハの外形を検出する。例えば、透明なプラテンは石英ガラスで作られ、研磨パッドはポリウレタンで作られる。
【００２０】
また、プラテンと研磨パッドに、プラテンと研磨パッドを通して、研磨中のウエハの少なくとも３箇所のエッジの位置を、プラテンの回転に同期して光学的に検出するための少なくとも３箇所の透明な穴を設け、この少なくとも３箇所の透明な穴を通して研磨中のウエハのエッジを光学的に検出して、ウエハの外形を検出することもできる。この場合、例えば、光学系で各穴の画像を投影し、投影位置に素子の配列方向がウエハのエッジに垂直になるように１次元イメージセンサを配置して、ウエハのエッジ位置の変化を検出する。
【００２１】
研磨中には、研磨パッドの表面にはスラリィが供給され、ウエハと研磨パッドの間にはスラリィが存在する。そのため、透明なスラリィを使用することが望ましい。透明でないスラリィを使用する場合、たとえ透明なプラテンと研磨パッド又はプラテンと研磨パッドの透明な穴を通してであっても、ウエハの表面の精密な画像を捕らえることは難しい。しかし、ウエハの外形エッジはウエハのない部分との間に大きな差があるので、外形形状は上記の方法で検出可能である。
【００２２】
ウエハの外形形状が検出できれば、それから研磨中のウエハの中心位置を算出できる。正常な研磨状態であれば、ウエハの中心はほとんど変化せず、所定の範囲内にある。しかし、スリップアウトする前には、研磨中のウエハの中心が急に変化することが分かった。従って、研磨中のウエハの中心が急に変化した時に直ちに研磨を中止すれば、スリップアウトの発生を防止できる。
【００２３】
また、ウエハにはウエハの結晶方向を示すオリエンテーションフラット（以下、ＯＦと略す。）又はノッチがかならず設けられている。ＯＦとノッチはウエハの外形形状を検出することにより検出できる。更に、ＯＦとノッチの位置を検出すれば、ウエハの回転位置が検出でき、ＯＦとノッチの位置の変化を検出すれば、ウエハの回転速度が検出できる。
【００２４】
もしウエハ保持機構がウエハを吸着（チャック）したまま研磨する方式であれば、ウエハはウエハ保持機構の回転と一緒に回転している。そのため、検出したウエハの回転速度がウエハ保持機構の回転とずれている場合には、チャックが外れるなどの問題が発生していることになるので、直ちに研磨を中止する。
【００２５】
また、ウエハ保持機構がウエハをチャックせず、ガイドリングでウエハが外に飛び出すのを防止している場合にも、ウエハはウエハ保持機構の回転に従って回転する。ただし、ウエハの回転速度とウエハ保持機構の回転はずれる場合もある。この場合も、正常な研磨状態であればウエハの回転速度はほぼ一定であり、ウエハの回転速度が急激に変化した時には何らかの問題が生じたので、直ちに研磨を中止する。
【００２６】
また、ウエハのチッピングは、ウエハの外形の部分的な変化から検出できる。
【００２７】
ウエハが割れたことは、透明なプラテンと研磨パッドを使用し、撮像装置でウエハの画像を捕らえる場合には、割れ部分とウエハの他の部分の差が大きいので、検出できる。また、ウエハが割れると外形部分に欠けた部分が存在することになるので、欠けとして検出できる。従って、上記の少なくとも３箇所の透明穴を通してウエハのエッジを検出する場合でも、ウエハの割れは欠けとして検出できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、研磨中のウエハのスリップアウトの発生を事前に予測し、ウエハのチッピング及び割れなどの異常発生を研磨中に検出できるので、重大な故障になる前に未然に防止でき、ＣＭＰ作業のスループットの向上、歩留まりの向上及び製造コストの低減などが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図２は、本発明の第１実施例のＣＭＰ装置の概略構成を示す図である。第１実施例のＣＭＰ装置では、全面が透明なポリウレタン製研磨パッド５を貼り付けた全体が透明な石英ガラス製プラテン１を回転し、研磨パッド５上にスラリィを供給しながら、その上にウエハ保持機構８に保持したウエハ７を回転させながら押し付ける。プラテン１の下側から、ビデオカメラなどの撮像装置１１で研磨中のウエハ７の表面の画像を捕らえる。ウエハ７の表面の画像を捕らえるため、プラテン１の下側からウエハ７の表面を照明する照明装置が設けられているが、ここでは図示を省略している。また、保持機構８は、ウエハ７を研磨パッド上に搬送する時には真空吸着によりウエハ７をチャックして搬送するが、研磨中は真空吸着を解除して、ウエハ７の直径より若干大きな内径を有するガイドリングにより、研磨中にウエハ７が保持機構８より飛び出るのを防止している。ただし、これに限らず、保持機構８は、研磨中もウエハ７を真空吸着によりチャックした状態で、回転させるようにしてもよい。研磨中、保持機構８はウエハ７を研磨パッドに所定の圧力で押し付ける。
【００３０】
なお、スラリィにより研磨パッドの目詰まりが生じるので、図示していないドレッサにより、研磨パッドの表面は定期的にドレッシングされる。
【００３１】
撮像装置１１からの画像信号は、画像処理装置１２により処理される。上記のように、研磨中には、研磨パッド５の表面にはスラリィが供給され、ウエハ７と研磨パッド５の間にはスラリィが存在する。そのため、透明なスラリィを使用することが望ましい。透明でないスラリィを使用する場合、たとえ透明なプラテン１と研磨パッド５を使用しても、ウエハ７の表面の精密な画像を捕らえることは難しい。しかし、本発明では、ウエハ７の外形を検出するだけであり、ウエハ７の外形エッジはウエハのない部分との間に大きな差があるので、たとえ不透明なスラリィを使用しても外形形状は検出可能である。なお、保持機構８のウエハ７を保持する部分は、ウエハとのコントラストが高くなるように、例えば白色であることが望ましい。
【００３２】
ウエハの外形形状が検出できれば、それから研磨中のウエハの中心位置が算出できる。また、ウエハ７には、ウエハの結晶方向を示すために、図３の（Ａ）に示すように、オリエンテーションフラット（ＯＦ）２１、又は図３の（Ｂ）に示すように、ノッチ２２が設けられている。ＯＦ２１及びノッチ２２はウエハ７の外形形状から検出できる。
【００３３】
更に、ウエハ７が回転している場合、ＯＦ２１又はノッチ２２の位置を検出すれば、ウエハ７の回転位置が検出でき、ＯＦ２１又はノッチ２２の位置の変化を検出すれば、ウエハ７の回転速度が検出できる。
【００３４】
また、ウエハ７のエッジにチッピングがある場合には、ウエハ７の外形の部分的な変化から検出できる。上記のＯＦ２１及びノッチ２２もウエハ７の外形の部分的な変化であるが、その位置はあらかじめ判明しているので、それを除くようにする。
【００３５】
更に、画像処理装置１２は、ウエハ７が割れてある程度隙間が生じた場合に、ウエハ７の割れを検出することが可能である。また、ウエハ７が割れて分割された部分がある程度離れると、ウエハ７の外周の位置が部分的に変化したり、ウエハ７のエッジに欠けに相当する部分が現れるので、検出できる。
【００３６】
画像処理装置１２が算出した、研磨中のウエハ７の中心位置、ＯＦ２１又はノッチ２２の回転位置、欠け（チッピング）に関する情報（位置、大きさなど）、及び割れに関する情報（割れ目の位置、大きさなど）は制御装置１３に送られる。
【００３７】
上記のように、本実施例では、ウエハ保持機構８がウエハ７をチャックせず、ガイドリングでウエハ７が外に飛び出すのを防止しているが、実験により、正常な研磨状態であれば、ウエハ７の中心はほとんど変化せず、所定の範囲内にあるが、スリップアウトする前には、研磨中のウエハ７の中心が急に変化することが分かった。そこで、制御装置１３は、研磨中のウエハ７の中心が急に変化した時には直ちに研磨を中止して、スリップアウトの発生の危険があることを知らせるアラームを出力する。
【００３８】
また、実験により、ウエハ保持機構８はウエハ７をチャックせず、ガイドリングでウエハが外に飛び出すのを防止しているだけであるが、ウエハ７も回転することが分かった。ただし、ウエハ７の回転速度とウエハ保持機構８の回転速度は異なり、ずれがある。この場合でも、正常な研磨状態であれば、ウエハ７の回転速度はほぼ一定である。しかし、スリップアウトが生じる場合には、その直前でウエハ７の回転速度が急に変化することが分かった。そこで、制御装置１３は、研磨中のウエハ７の回転速度が急に変化した時には直ちに研磨を中止して、スリップアウトの発生の危険があることを知らせるアラームを出力する。
【００３９】
なお、ウエハ保持機構８がウエハ７をチャックしたまま研磨する方式であれば、ウエハはウエハ保持機構８の回転と一緒に回転するため、ウエハ７の中心はウエハ保持機構８の回転中心とのずれに応じて円軌跡を描き、ウエハ７の回転速度はウエハ保持機構８の回転と同じはずである。もし、ウエハ７の中心がこの軌跡から外れたり、ウエハ７の回転速度がウエハ保持機構８の回転速度と異なる場合には、ウエハ７がウエハ保持機構８にチャックされていないという異常状態であることになるので、制御装置１３は直ちに研磨を中止して、ウエハ７がウエハ保持機構８にチャックされていないことを知らせるアラームを出力する。
【００４０】
ウエハ７のエッジのチッピングは、研磨を開始する前から存在する場合もある。制御装置１３は、ウエハ７のエッジのチッピングを監視し、チッピングの大きさが急に大きくなったり、小さくても多数のチッピングが急に発生した場合には、ウエハの割れなどの問題が発生する可能性が高いので、直ちに研磨を中止して、ウエハ７にチッピングが発生していることを知らせるアラームを出力する。
【００４１】
制御装置１３は、ウエハ７に割れが生じている場合には、直ちに研磨を中止して、ウエハ７に割れが生じたチッピングが発生していることを知らせるアラームを出力する。
【００４２】
ウエハが割れたことは、透明なプラテンと研磨パッドを使用し、撮像装置でウエハの画像を捕らえる場合には、割れ部分とウエハの他の部分の差が大きいので、検出できる。また、ウエハが割れると外形部分に欠けた部分が存在することになるので、欠けとして検出できる。従って、上記の少なくとも３箇所の透明穴を通してウエハのエッジを検出する場合でも、ウエハの割れは欠けとして検出できる。
【００４３】
図４は、本発明の第２実施例のＣＭＰ装置の概略構成を示す図であり、（Ａ）は全体の配置を示し、（Ｂ）は観察のための透明穴の部分を示す。また、図５は、第２実施例における透明穴の配置を示す。第１実施例のＣＭＰ装置では、透明なプラテン及び研磨パッドを使用したが、第２実施例では、不透明なプラテン及び研磨パッドを使用する。第２実施例のＣＭＰ装置では、研磨パッド３５を貼り付けたプラテン３１を回転し、研磨パッド３５の表面にスラリィを供給しながら、ウエハ保持装置３８に保持されたウエハ３７を研磨パッド３５の表面に押し付けて研磨を行う。
【００４４】
プラテン３１及び研磨パッド３５には、研磨中のウエハ７の表面を観察するための３つの透明穴３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが設けられている。３つの透明穴３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、図５の（Ａ）に示すように、研磨中のウエハ３７のエッジで、ウエハ７の円周を略３等分した位置に対応して配置されている。
【００４５】
プラテン３１の下の各穴に対応した位置には、ウエハ３７のエッジを検出するための光学ユニット４１Ａ、４１Ｂ（４１Ｃは図示せず）が設けられている。
【００４６】
各透明穴の部分では、図４の（Ｂ）に示すように、プラテン３１に２段の穴３２を設け、穴３２の内部に透明部材３４を取り付けた支持部材３３を取り付ける。支持部材３３には貫通穴が設けられている。図示していないが、支持部材３３とプラテン３１の間及び支持部材３３と透明部材３４の間にはスラリィの漏れを防止するゴム製リングが設けられている。また、研磨パッド３５には、透明板３６をはめ込む窓が設けられており、プラテン３１の穴の部分に貼り付けられた透明板３６にこの窓を合わせて研磨パッド３５をプラテン３１に貼り付ける。
【００４７】
図４の（Ｂ）に示すように、光学ユニット４１は、投影レンズ４２と、１次元イメージセンサ４３とを有する。ここでも、照明機構は図示を省略している。投影レンズ４２は、ウエハ３７のエッジの部分の像を１次元イメージセンサ４３上に投影する。１次元イメージセンサ４３は、受光素子の列が図５の（Ｂ）において矢印で示す方向になるように配置される。従って、１次元イメージセンサ４３は、ウエハ３７のエッジが投影された位置で、明るさが急激に変化するので、閾値を設定して判定すれば、ウエハ３７のエッジの位置が正確に検出できる。
【００４８】
また、ウエハ保持機構３８は周囲にガイドリング３９を有しており、ガイドリング３９と研磨パッド３５の表面の間隔はウエハ３７の厚さより小さい。ウエハ３７は研磨中ウエハ保持機構３８にはチャックされておらず、所定の圧力で研磨パッド３５に押し付けられているだけであるが、ガイドリング３９と研磨パッド３５の表面の間隔はウエハ３７の厚さより小さいため、ウエハ３７がガイドリング３９より飛び出ることは通常は起きない。
【００４９】
透明穴３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃが、光学ユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの部分にくるのは、プラテン３１が1回転する間に１回である。従って、プラテン３１の回転に同期して光学ユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの出力する信号を検出してウエハ３７のエッジの位置を検出する。なお、透明穴３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃは３箇所に限定されず、例えば、プラテン３１が1回転する間に複数回の測定が行えるように、複数組みの透明穴を設けることも可能である。
【００５０】
図６の（Ａ）は、３つの光学ユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの出力信号の例を示す図であり、各光学ユニットの１次元イメージセンサの出力信号が変化する素子の位置、すなわちウエハのエッジの位置の変化を示す。信号Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ光学ユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの出力に対応する。３つの光学ユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃは、図５に示すように、ウエハ３７の円周を３等分した位置に配置されているので、正常な研磨状態であれば、信号の周期を３Ｔとすればそれの１／３の周期Ｔずれた信号である。図において、Ｎはノッチに対応するエッジ位置の変化を示す。また、Ｃはチッピング（エッジの欠け）に対応する。
【００５１】
なお、上記のように、３つの透明穴３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃが設けられている場合には、図６の信号の狭い一部を周期的に検出することになる。そのため、プラテン３１が1回転する間に複数回の測定が行えるように、複数組みの透明穴を設けることが望ましい。
【００５２】
ウエハ３７の中心が移動する場合には、図６の（Ｂ）に示すように、１つの光学ユニットの出力において、ウエハ３７のエッジ位置に対応する出力信号が変化する素子の位置が増加又は減少する方向に変化に変化するので、通常の平均位置とのずれが閾値Ｘを越えたら、スリップアウトが発生する可能性が高いと判定する。
【００５３】
以上説明したように、第２実施例でも、第１実施例と同様に、ウエハの外形が検出できる。後の処理は第１実施例と同じである。
【００５４】
また、第２実施例では、ウエハの円周を３等分した位置でのエッジ位置を検出したが、これに限定されず、４点以上のエッジ位置を検出することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、これまでほとんど無視されてきたＣＭＰ装置及び方法における不良動作の発生を事前に予測して対処することが可能になるので、ＣＭＰプロセスのスループットや歩留まりを向上でき、ひいては半導体製造工程におけるコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ＣＭＰ装置の従来例の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例のＣＭＰ装置の概略構成を示す図である。
【図３】ウエハのオリエンテーションフラット及びノッチを示す図である。
【図４】本発明の第２実施例のＣＭＰ装置の概略構成を示す図である。
【図５】第２実施例における透明穴（光学ユニット）の配置を示す図である。
【図６】第２実施例における光学ユニットの出力信号の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…プラテン
５…研磨パッド
７…ウエハ
８…ウエハ保持機構
１１…撮像装置
１２…画像処理装置
１３…制御装置
【図１】
2005259979.tif 000003
【図２】
2005259979.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005259979.tif 000006
【図５】
2005259979.tif 000007
【図６】
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