(57)【要約】基板研磨装置（１０）は、基板（２０）を平坦かつ鏡面に研磨する。基板研磨装置（１０）は、基板（２０）が押圧される研磨テーブル（１２）と、基板（２０）の膜測定のために、研磨テーブル（１２）から基板（２０）に測定光を投光し、基板（２０）から反射光を受光する投受光装置（２４）と、研磨テーブル（１２）の投受光箇所に設けられる流体室（６８）へ、測定光及び反射光が透過する測定用流体を供給する流体供給路（４２）と、流体室（６８）への測定用流体の供給を制御する流体供給制御装置（５６，５８）とを有する。
2006526292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が押圧される研磨テーブルと、
前記基板の膜測定のために、前記研磨テーブルから前記基板に測定光を投光し、前記基板から反射光を受光する投受光装置と、
前記研磨テーブルの投受光箇所に設けられる流体室へ、前記測定光及び前記反射光が透過する測定用流体を供給する流体供給路と、
前記流体室への前記測定用流体の供給を制御する流体供給制御装置と、
を有することを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２】
前記流体供給制御装置は、前記流体室と前記基板の位置関係に応じて、前記流体室への前記測定用流体の供給を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板研磨装置。
【請求項３】
前記流体供給制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞される閉塞期間に、前記測定用流体を前記流体室に噴射することを特徴とする請求項１に記載の基板研磨装置。
【請求項４】
前記流体供給制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞されない非閉塞期間に、噴射時よりも少ない流量の測定用流体を前記流体室に供給することを特徴とする請求項３に記載の基板研磨装置。
【請求項５】
前記流体室と前記基板の位置関係に応じて、前記流体室内の流体の強制排出を制御する強制排出制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の基板研磨装置。
【請求項６】
前記強制排出制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞される閉塞期間に前記流体室内の流体を強制排出することを特徴とする請求項５に記載の基板研磨装置。
【請求項７】
前記強制排出制御装置は、前記閉塞期間が終わった後の所定の閉塞後期間にも前記流体室内の流体の強制排出を継続することを特徴とする請求項６に記載の基板研磨装置。
【請求項８】
前記強制排出制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞される前の所定の閉塞前期間には、前記流体室内の流体の強制排出を制限することを特徴とする請求項５に記載の基板研磨装置。
【請求項９】
基板が押圧される研磨テーブルと、
前記研磨テーブルから前記基板に光を投光し、前記基板から反射光を受光する投受光装置と、
前記研磨テーブルの投受光箇所に設けられる流体室へ、前記光及び前記反射光が透過する流体を導く噴射用の第１の流路と、
前記流体室へ前記流体を導く前記噴射用の第１の流路よりも絞られた低流量用の第２の流路と、
前記流体が導かれる第１、第２の流路を切り替える流路切替装置と、
を有することを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１０】
基板が押圧される研磨面を有する研磨テーブルと、
前記研磨テーブルの研磨面へ流体を供給する流路を有し、
前記流路は大流量用の流路と低流量用の流路を有することを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１１】
半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、
前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光する投光用光ファイバと、
前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する受光用光ファイバと、
を備え、
前記投光用光ファイバの出射端と前記受光用光ファイバの入射端とが互いに隣接して配置され、かつ、前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバから前記半導体基板までの距離が、前記投光用光ファイバの拡がり角及び前記受光用光ファイバの拡がり角に基づいて定められていることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１２】
前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバから前記半導体基板までの距離が、前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバの開口数をＮ、コア径をＣ、クラッドの厚さをＴとして、
Ｌ＝（１−Ｎ２）１／２×（２Ｔ＋Ｃ）／２Ｎ
により求められる値Ｌに基づいて設定されることを特徴とする請求項１１に記載の基板研磨装置。
【請求項１３】
前記投光用光ファイバの出射端及び／又は前記受光用光ファイバの入射端にまたがって設けられ、前記投光用光ファイバが投光する測定光を前記半導体基板に集光及び／又は前記半導体基板で反射した測定光を前記受光用光ファイバに集光する投光及び／又は受光用集光手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載の基板研磨装置。
【請求項１４】
前記投光用光ファイバと前記受光用光ファイバのいずれか一方を他方が取り囲んでいることを特徴とする請求項１１に記載の基板研磨装置。
【請求項１５】
半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、
前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光する投光用光ファイバと、
前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する受光用光ファイバと、
を備え、
前記投光用光ファイバの光軸と前記受光用光ファイバの光軸とが互いに傾いていることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１６】
前記投光用光ファイバの光軸と前記受光用光ファイバの光軸とが前記半導体基板の法線に関して対称であることを特徴とする請求項１５に記載の基板研磨装置。
【請求項１７】
半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、
前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光し、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する光ファイバ体と、
を備え、
前記光ファイバ体は、少なくとも１本の投光用光ファイバと、少なくとも１本の受光用光ファイバとを含み、前記少なくとも１本の投光用光ファイバと前記少なくとも１本の受光用光ファイバの一方を他方が取り囲んでいることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１本の投光用光ファイバと前記少なくとも１本の受光用光ファイバの一方を他方が被覆していることを特徴とする請求項１７に記載の基板研磨装置。
【請求項１９】
半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、
前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光し、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する光ファイバ体と、
を備え、
前記光ファイバ体は、複数本の投光用光ファイバと複数本の受光用光ファイバとを含み、前記投光用光ファイバと前記受光用光ファイバとが束ねられていることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２０】
半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、
前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光し、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する光ファイバ体と、
を備え、
前記光ファイバ体は、投光用光ファイバの領域と受光用光ファイバの領域に分割された断面形状を有する複合型の光ファイバであることを特徴とする基板研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を利用する基板測定装置を備えた基板研磨装置に関し、特に、基板測定が研磨プロセスへ与える影響を低減するとともに基板測定装置の測定精度の向上を図ることができる基板研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハ等の基板の表面を平坦かつ鏡面にするために基板研磨装置が用いられている。基板研磨装置は研磨面を有する研磨テーブルを有する。研磨テーブルの研磨面に基板が押し付けられる。そして、研磨面に研磨剤を供給しつつ研磨テーブルを回転させて基板の研磨を行う。基板の研磨中に基板上の膜の測定を行う装置として、光を利用する基板測定装置が提案されている。例えば、基板測定装置により膜厚を測定し、測定された膜厚に基づいて研磨の終了時点を判定することができる。
【０００３】
この種の基板測定装置の一つとして、水流タイプの装置が提案されている。例えば、特開２００１−２３５３１１号公報は、研磨テーブル内に水供給路を有する基板測定装置を開示している。水供給路の出口が研磨面に設けられており、水供給路を通じて純水が基板に噴射される。水流内には、２本の光ファイバが配置されている。一方の光ファイバを介して測定光が基板に投光され、他方の光ファイバによって基板からの反射光が受光される。そして、反射光に基づいて膜厚が計算される。
【０００４】
水流式の基板測定装置は、研磨パッドの貫通孔に水を供給しており、これにより、研磨テーブルと基板の間から貫通孔に流入してくるスラリを希釈でき、また、基板に付着しているスラリを洗浄できる。このようにして、測定へのスラリの影響が低減され、要求される測定能力が確保される。
【０００５】
しかしながら、測定能力の要求を満たすためには、大量の水の供給が求められる。測定用の水が貫通孔から研磨パッドの表面（研磨面）へ流出すると、スラリが希釈されてしまう。そして、スラリの希釈は、研磨性能に影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
上記の水流出についてさらに説明すると、水供給路が基板に塞がれていれば、水の流出量は比較的小さい。しかし、従来提案されている基板研磨装置では、基板の位置が研磨テーブルの回転中心から離れていることが多く、水供給路が常に基板により塞がれているわけではない。すなわち、研磨テーブルの回転に応じて、水供給路が塞がれる期間と、塞がれない期間が交互に存在する。そして、水供給路が基板により塞がれない期間には、水の流出量が増大し、スラリが希釈され、研磨性能が影響を受ける。
【０００７】
上記した基板研磨装置では、上述したように、測定光を基板に照射するために研磨面に開口が設けられている。研磨面に設けられた開口は、研磨への影響がないようになるべく小さい方がよい。開口を小さくするためには、光ファイバの収容スペースを小さくする必要があった。以上のような事情により、基板研磨装置の膜厚測定には細径の光ファイバが使用されていた。
【０００８】
しかし、細径の光ファイバは、投受光可能な光量が小さい。このため、測定光の投光量に対する受光量の比率（受光効率）を高めた基板研磨装置が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記背景の下でなされたものであり、研磨性能への測定用流体の影響を低減可能とし、かつ測定光の受光効率を高めた基板研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、基板が押圧される研磨テーブルと、前記基板の膜測定のために、前記研磨テーブルから前記基板に測定光を投光し、前記基板から反射光を受光する投受光装置と、前記研磨テーブルの投受光箇所に設けられる流体室へ、前記測定光及び前記反射光が透過する測定用流体を供給する流体供給路と、前記流体室への前記測定用流体の供給を制御する流体供給制御装置とを有することを特徴とする基板研磨装置である。
【００１１】
本発明によれば、流体室への測定用流体の供給が制御されるので、測定能力が確保される範囲で流体供給を制限することができる。したがって、測定用流体の流出を低減し、研磨性能への測定用流体の影響を低減できる。
【００１２】
本発明の好ましい態様では、前記流体供給制御装置は、前記流体室と前記基板の位置関係に応じて、前記流体室への前記測定用流体の供給を制御する。
【００１３】
本発明によれば、流体室と基板の位置関係に応じて測定用流体の供給を制御して、測定能力が確保される範囲で流体供給を制限することができる。したがって、測定用流体の流出を低減し、研磨性能への測定用流体の影響を低減できる。
【００１４】
本発明において、流体室は、例えば、研磨テーブルの研磨パッドに開けられた貫通孔で構成される。しかし、流体室はこれに限定されない。流体室は、流体供給路の出口部分の空間であればよい。したがって、流体室と流体供給路の境界が明確である必要はない。流体供給路の終端付近の領域が流体室であってもよい。
【００１５】
本発明の好ましい態様では、前記流体供給制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞される閉塞期間に、前記測定用流体を前記流体室に噴射する。
【００１６】
上記の閉塞期間は、流体室が基板に面している期間を少なくとも含む期間であり、測定が行われる期間である。また、閉塞期間は、基板により流体室が塞がれているので、測定用流体を噴射しても、流体室からの流出量は少ない。したがって、流出量を少なく抑えつつ、大量の測定用流体が供給される状態で基板を測定できる。
【００１７】
本発明の範囲内で、閉塞期間以外の期間には、測定用流体の供給を停止して、測定用流体の流出を止めてもよいが、下記のように低流量の供給が行われてもよい。
【００１８】
本発明の好ましい態様では、前記流体供給制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞されない非閉塞期間に、噴射時よりも少ない流量の測定用流体を前記流体室に供給する。
【００１９】
本発明によれば、非閉塞期間に低流量の流体が流体室に供給されるので、非閉塞期間における流体室へのスラリの侵入が制限される。そのため、例えば測定用ファイバが設けられる構成では、測定用ファイバ表面、特にファイバ端へのスラリ付着を防止できる。
【００２０】
本発明の好ましい態様では、前記流体室と前記基板の位置関係に応じて、前記流体室内の流体の強制排出を制御する強制排出制御装置を有する。
【００２１】
本発明によれば、流体室と基板の位置関係に応じて、流体室内の流体の強制排出が制御されるので、測定能力が確保される範囲で強制排出を行うことができる。これにより、測定用流体の流出を低減し、研磨性能への測定用流体の影響を低減できる。
【００２２】
本発明の好ましい態様では、前記強制排出制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞される閉塞期間に前記流体室内の流体を強制排出する。
【００２３】
本発明によれば、閉塞期間に流体室に供給される大量の流体室内の流体を強制排出し、測定用流体の流出量を低減できる。
【００２４】
本発明の好ましい態様では、前記強制排出制御装置は、前記閉塞期間が終わった後の所定の閉塞後期間にも前記流体室内の流体の強制排出を継続する。
【００２５】
本発明によれば、閉塞期間が終わった後の閉塞後期間も強制流出を継続して、閉塞後期間における測定用流体の流出量を低減できる。
【００２６】
本発明の好ましい態様では、前記強制排出制御装置は、前記流体室が前記基板により閉塞される前の所定の閉塞前期間には、前記流体室内の流体の強制排出を制限する。
【００２７】
本発明によれば、閉塞前期間に強制排出が制限されるので、閉塞前期間には流体室の測定用流体の量を増大し、流体を測定用流体で概ね満たすことができる。好適には低流量の流体供給により流体室が測定用流体で満たされる。これにより、研磨テーブル上で流体室が基板下方に突入する直前に存在するスラリ溜り（スラリの溜まった部分）に流体室が到達したときに流体室へと流入するスラリの量を低減できる。スラリ溜りを通過するときのスラリ流入量の低減により、基板を流体室が通過するときの測定性能の向上が図れる。
【００２８】
なお、スラリ溜りの大きさは、スラリ及び研磨パッド等の仕様に応じて異なり、スラリ溜りが殆ど発生しない場合もある。このような場合にも、本形態によれば、流体室が基板により閉塞される前に流体室の流体を増加させることで、測定性能の向上が図れる。例えば、基板の下方に流体室が突入するときに巻き込まれる気泡を低減可能である。
【００２９】
本発明の第２の態様によれば、基板が押圧される研磨テーブルと、前記研磨テーブルから前記基板に光を投光し、前記基板から反射光を受光する投受光装置と、前記研磨テーブルの投受光箇所に設けられる流体室へ、前記光及び前記反射光が透過する流体を導く噴射用の第１の流路と、前記流体室へ前記流体を導く前記噴射用の第１の流路よりも絞られた低流量用の第２の流路と、前記流体が導かれる第１、第２の流路を切り替える流路切替装置とを有することを特徴とする基板研磨装置である。
【００３０】
本発明によれば、噴射用の第１の流路と低流量用の第２の流路が切り替えられる。噴射と低流量供給の切替により、上述した本発明の利点が得られる。
【００３１】
本発明の第３の態様によれば、基板が押圧される研磨面を有する研磨テーブルと、前記研磨テーブルの研磨面へ流体を供給する流路を有し、前記流路は大流量用の流路と低流量用の流路を有することを特徴とする基板研磨装置である。本発明によっても、大流量用と低流量用の流路を設けることで流量の好適な制御ができる。
【００３２】
本発明の好ましい態様では、基板が押圧される研磨テーブルと、前記基板の膜測定のために、前記研磨テーブルから前記基板に測定光を投光し、前記基板から反射光を受光する投受光装置と、前記研磨テーブルの投受光箇所に設けられる流体室へ、前記測定光及び前記反射光が透過する測定用流体を供給する流体供給路と、前記流体室への前記測定用流体の供給を制御し、前記測定用流体を噴射する噴射モードと、前記噴射モードより流量が少ない低流量モードを切り替える流体供給制御装置と、前記流体室内の流体の強制排出を制御する強制排出制御装置とを有する。前記流体室が前記基板により閉塞される閉塞期間には、前記流体供給制御装置が前記噴射モードを設定し、前記強制排出制御装置が前記流体室（測定室）内の流体を強制排出し、前記流体室が前記基板により閉塞される前の所定の閉塞前期間には、前記流体供給制御装置が前記低流量モードを設定し、前記強制排出制御装置が前記測定室内の流体の強制排出を制限し、前記基板による前記流体室の閉塞が終わった後の所定の閉塞後期間には、前記流体供給制御装置が前記低流量モードを設定し、前記強制排出制御装置が前記測定室内の流体を強制排出する。
【００３３】
本発明によれば、閉塞期間には、流体の噴射と共に強制排出が行われる。したがって、流出量を少なく抑えつつ、十分な量の測定用流体を用いた測定ができる。また、閉塞前期間には、低流量の供給を行い、かつ、強制排出が制限される。したがって、閉塞前期間内に流体室の測定用流体の量を増大でき、測定室が基板下方に突入する直前にスラリ溜りを通過するときに流体室に流入するスラリ量を低減できる。さらに、閉塞後期間には、低流量の供給を行い、かつ、強制排出が行われる。したがって、流出量を少なく抑えつつ、流体室へのスラリの侵入を制限できる。このようにして、本発明によれば、測定能力を確保しながら、測定用流体の流出量を低減して、研磨性能への影響を低減できる。
【００３４】
本発明の好ましい態様では、研磨プロセスの終了後は、前記流体供給制御装置が前記低流量モードを設定し、前記強制排出制御装置が前記流体室の流体の強制排出を制限する。
【００３５】
本発明によれば、研磨プロセスの終了後は、低流量の供給が行われ、かつ、強制排出が制限されるので、流体室に測定用流体が存在する状態を保持できる。
【００３６】
本発明の第４の態様によれば、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光する投光用光ファイバと、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する受光用光ファイバとを備え、前記投光用光ファイバの出射端と前記受光用光ファイバの入射端とが互いに隣接して配置され、かつ、前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバから前記半導体基板までの距離が、前記投光用光ファイバの拡がり角及び前記受光用光ファイバの拡がり角に基づいて定められていることを特徴とする基板研磨装置である。
【００３７】
本発明によれば、投光用光ファイバの出射端と受光用光ファイバの入射端とが互いに隣接した構成により、投光用光ファイバから出射して受光用光ファイバに入射する測定光の経路が基板に対して垂直に近くなる。これにより、受光用光ファイバによる受光量を増大させることができる。
【００３８】
また、一般的に、基板からの反射光の受光効率を高めるためには、投光用光ファイバの出射端及び受光用光ファイバの入射端から基板までの距離が短い方が良いと考えられる。しかし、投光用光ファイバの出射端及び受光用光ファイバの入射端を基板に近づけていくと、基板上の有効照射範囲が減少してしまう。「有効照射範囲」とは、基板上に照射された測定光のうちで、反射により受光用光ファイバへと到達できる測定光が照射する範囲である。本発明は、有効照射範囲が光ファイバの特性である拡がり角に影響されることに着目し、拡がり角に基づいて投光用光ファイバ及び受光用光ファイバから基板までの距離を定めることにより、測定光の受光効率を向上可能とした。なお、「拡がり角」とは、光ファイバの最大の受光角であり、光ファイバの特性を表すパラメータであるＮＡ値によって規定される。
【００３９】
本発明の好ましい態様では、前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバから前記半導体基板までの距離が、前記投光用光ファイバ及び前記受光用光ファイバのＮＡ値をＮ、コア径をＣ、クラッドの厚さをＴとして、
Ｌ＝（１−Ｎ２）１／２×（２Ｔ＋Ｃ）／２Ｎ
により求められる値Ｌに基づいて設定される。
【００４０】
この式により求められる値Ｌは、有効照射範囲を減少させないで投光用光ファイバ及び受光用光ファイバを基板に近づけることができる距離である。従って、求められた値Ｌに基づいて距離を設定することにより、受光効率を向上できる。
【００４１】
本発明の好ましい態様では、前記投光用光ファイバの出射端及び前記受光用光ファイバの入射端にまたがって設けられ、前記投光用光ファイバが投光する測定光を前記半導体基板に集光すると共に、前記半導体基板で反射した測定光を前記受光用光ファイバに集光する投受光用集光手段を備えている。
【００４２】
本発明の好ましい態様では、前記投光用光ファイバと前記受光用光ファイバのいずれか一方を他方が取り囲んでいる。
【００４３】
本発明の第５の態様によれば、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光する投光用光ファイバと、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する受光用光ファイバとを備え、前記投光用光ファイバの光軸と前記受光用光ファイバの光軸とが互いに傾いていることを特徴とする基板研磨装置である。
【００４４】
光ファイバからは光軸に沿った方向に強い光が出射され、光軸から離れるに従い出射された光の強度は弱くなる。光ファイバの受光感度についても、光軸に沿った方向から入射する光の方が、光軸から離れた周辺部から入射する光より感度良く受光可能である。本発明によれば、投光用光ファイバの光軸と受光用光ファイバの光軸とを互いに傾けることにより、受光用光ファイバによる反射光の受光効率を向上可能である。
【００４５】
本発明の好ましい態様では、前記投光用光ファイバの光軸と前記受光用光ファイバの光軸とが前記半導体基板の法線に関して対称である。
【００４６】
投光用光ファイバの光軸と受光用光ファイバの光軸とを半導体基板の法線に関して対称とした構成により、基板で反射した光の進行方向と受光用光ファイバの光軸がほぼ一致する。これにより、受光用光ファイバによる測定光の受光効率を向上可能である。
【００４７】
本発明の好ましい態様では、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、半導体基板の膜を測定するための測定光を研磨面に設けられた開口を通じて半導体基板に投光する投光用光ファイバと、半導体基板によって反射された測定光を受光する受光用光ファイバと、投光用光ファイバの出射端に設けられ、投光用光ファイバが投光する測定光を半導体基板に集光する投光用集光手段とを備える。
【００４８】
本発明によれば、投光用集光手段により測定光を基板に集光し、投光の範囲を小さく限定できる。これにより、基板上のパターンの膜測定への影響を低減できる。基板上のパターンの凹凸が膜測定に影響しないように、測定光の投光範囲を絞ることも好適である。なお、投光用集光手段は、出射端にレンズを取り付けて構成してもよいし、出射端をレンズ加工することにより形成してもよい。
【００４９】
本発明の好ましい態様では、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、半導体基板の膜を測定するための測定光を研磨面に設けられた開口を通じて半導体基板に投光する投光用光ファイバと、半導体基板によって反射された測定光を受光する受光用光ファイバと、受光用光ファイバの入射端に設けられ、半導体基板で反射した測定光を受光用光ファイバに集光する受光用集光手段とを備える。
【００５０】
この構成により、基板上の所定の箇所に焦点を合わせて、その箇所から反射した光を集光可能である。これにより、ノイズ成分を低減して、測定光のＳ／Ｎ比を向上できる。なお、受光用集光手段は、入射端にレンズを取り付けて構成してもよいし、入射端をレンズ加工することにより形成してもよい。
【００５１】
本発明の好ましい態様では、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、半導体基板の膜を測定するための測定光を研磨面に設けられた開口を通じて半導体基板に投光する投光用光ファイバと、半導体基板によって反射された測定光を受光する受光用光ファイバと、隣接して配置された投光用光ファイバの出射端及び受光用光ファイバの入射端にまたがって設けられ、投光用光ファイバが投光する測定光を半導体基板に集光すると共に半導体基板で反射した測定光を受光用光ファイバに集光する投受光用集光手段とを備える。
【００５２】
本発明によれば、一の投受光用集光手段により、測定光の基板への集光と基板からの反射光の集光を行うので、投光用光ファイバが投光する測定光の焦点位置と、受光用光ファイバが受光する測定光の焦点位置が一致する。これにより、投光した測定光を基板に集光し、集光した箇所で反射した光を受光用光ファイバに集光でき、測定光のＳ／Ｎ比を向上可能である。なお、投受光用集光手段は、出射端と入射端にまたがるレンズを取り付けて構成してもよいし、出射端及び入射端をレンズ加工することにより形成してもよい。
【００５３】
本発明の第６の態様によれば、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光し、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する光ファイバ体とを備え、前記光ファイバ体は、少なくとも１本の投光用光ファイバと、少なくとも１本の受光用光ファイバとを含み、前記少なくとも１本の投光用光ファイバと前記少なくとも１本の受光用光ファイバの一方を他方が取り囲んでいることを特徴とする基板研磨装置である。
【００５４】
この構成により、基板で反射した測定光の受光割合を増やし、測定光のＳ／Ｎ比を向上可能である。
【００５５】
本発明の好ましい態様では、前記少なくとも１本の投光用光ファイバと前記少なくとも１本の受光用光ファイバの一方を他方が被覆している。
【００５６】
投光用光ファイバと受光用光ファイバの一方を他方が被覆した構成により、投光用光ファイバと受光用光ファイバとの間に、双方の光ファイバに共通のクラッドを形成できる。クラッドの共通化により、投光用光ファイバのコアと受光用光ファイバのコアの間隔を狭くできる。これにより、基板での反射光のうち、受光用光ファイバに受光される光の割合を増やすことができる。
【００５７】
本発明の好ましい態様では、光ファイバ体は、１本の投光用光ファイバと、投光用光ファイバを取り囲む複数本の受光用光ファイバとを有する。
【００５８】
１本の投光用ファイバによって測定光を投光することにより、測定光が当たる範囲を限定できる。
【００５９】
本発明の好ましい態様では、光ファイバ体は、１本の受光用光ファイバと、受光用光ファイバを取り囲む複数本の投光用光ファイバとを有する。
【００６０】
本発明によれば、受光用光ファイバの周囲が複数の投光用光ファイバにより取り囲まれるので、受光用光ファイバは、投光用光ファイバから投光された測定光を効率良く受光可能である。
【００６１】
本発明の第７の態様によれば、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光し、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する光ファイバ体とを備え、前記光ファイバ体は、複数本の投光用光ファイバと複数本の受光用光ファイバとを含み、前記投光用光ファイバと前記受光用光ファイバとが束ねられていることを特徴とする基板研磨装置である。
【００６２】
この構成により、基板で反射した測定光の受光割合を増やし、Ｓ／Ｎ比を向上可能である。
【００６３】
本発明の好ましい態様では、光ファイバ体は、複数本の投光用光ファイバを複数本の受光用光ファイバが取り囲むように構成される。
【００６４】
光ファイバ体の中央に複数の投光用ファイバを集めることにより、測定光が当たる範囲を限定できる。
【００６５】
本発明の好ましい態様では、光ファイバ体は、複数本の受光用光ファイバを複数本の投光用光ファイバが取り囲むように構成される。
【００６６】
本発明によれば、受光用光ファイバの周囲が複数の投光用光ファイバにより取り囲まれるので、受光用光ファイバは、投光用光ファイバから投光された測定光を効率良く受光可能である。
【００６７】
本発明の第８の態様によれば、半導体基板を研磨するための研磨面を有する研磨テーブルと、前記半導体基板の膜を測定するための測定光を前記研磨面に設けられた開口を通じて前記半導体基板に投光し、前記半導体基板によって反射された前記測定光を受光する光ファイバ体とを備え、前記光ファイバ体は、投光用光ファイバの領域と受光用光ファイバの領域に分割された断面形状を有する複合型の光ファイバであることを特徴とする基板研磨装置である。
【００６８】
投光用光ファイバの領域と受光用光ファイバの領域とを有する構成により、それぞれの領域の間に双方の光ファイバに共通のクラッドを形成できる。クラッドの共通化により、投光用光ファイバ領域のコアと受光用光ファイバ領域のコアの間隔を狭くできる。これにより、投光用光ファイバから投光される測定光の照射範囲と、受光用光ファイバにより受光可能な範囲との重なり部分を増やすことができる。
【００６９】
以上に、本発明の各種の態様を説明したが、本発明は上記の基板研磨装置に限定されない。例えば、本発明の別の態様は、上記の基板研磨装置に備えられる基板測定装置である。また、本発明の別の態様は、上記の基板研磨装置による基板研磨方法及び基板測定装置による基板測定方法である。
【００７０】
本発明の上述した目的ならびにその他の目的及び効果は、本発明の好ましい実施形態を一例として図示した添付図面と照らし合わせれば、以下に述べる説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
以下、本発明の実施形態に係る基板研磨装置を図１から図３１を参照して説明する。
【００７２】
図１は、本発明の第１の実施形態の基板研磨装置を示している。基板研磨装置１０は、いわゆる化学的機械的研磨（ＣＭＰ）装置であり、研磨テーブル１２とトップリング１４を有する。研磨テーブル１２には、研磨面１６を有する研磨パッド１８が取り付けられている。トップリング１４は、下面で基板２０を支持しており、基板２０と共に回転する。そして、トップリング１４は、研磨テーブル１２の中心から離れた位置で基板２０を研磨パッド１８に押し付ける。研磨パッド１８と基板２０の間には研磨用のスラリが供給される。基板２０は、スラリの存在下で、研磨テーブル１２の研磨パッド１８に押し付けられた状態で回転し、さらに、研磨テーブル１２が回転し、これにより基板２０が研磨される。研磨パッド１８としては、発泡ポリウレタン製、不織布タイプ、又はスエードタイプの研磨クロスのほか、研磨砥粒をエポキシ等のバインダ材で固めて形成した固定砥粒タイプの研磨パッドを用いることができる。
【００７３】
基板研磨装置１０は、基板２０に形成された薄膜の研磨に用いられる。薄膜の厚さが所定の値になった時点で研磨が終了する。終了時点の判定を本実施形態では、終点検知という。終点検知のために、基板研磨装置１０は、以下に説明する膜厚測定装置２２を備えている。
【００７４】
膜厚測定装置２２は、本発明の基板測定装置の一形態である。測定対象の膜は、例えば酸化シリコン膜である。膜厚測定装置２２は、研磨テーブル（回転テーブル）１２に内蔵されたセンサ２４を有し、さらに、研磨テーブル１２の下面に取り付けられた電源ユニット２６、コントローラユニット２８、光源ユニット３０及びフォトメータユニット３２を有する。
【００７５】
電源ユニット２６は、ロータリーコネクタ３４を介して電力を受け取り、膜厚測定装置２２の各ユニットに電力を供給する。コントローラユニット２８は膜厚測定装置２２の全体を制御する。光源ユニット３０はセンサ２４に測定光を供給し、測定光はセンサ２４にて基板２０に照射される。センサ２４は、基板２０からの反射光を受光し、フォトメータユニット３２に送る。測定光及び反射光の伝達部材は共に光ファイバである。フォトメータユニット３２では、光信号が電気信号に変換される。この電気信号がコントローラユニット２８で処理される。
【００７６】
コントローラユニット２８は、ロータリーコネクタ３４を介して光学的指標計算部３６に接続され、光学的指標計算部３６は光学的指標判定部３８に接続されている。コントローラユニット２８で処理された信号は光学的指標計算部３６に送られ、光学的指標計算部３６で膜厚、反射強度、スペクトル等の光学的指標が計算される。光学的指標判定部３８は、膜厚等の光学的指標の判定を行い、そして、膜厚が所定の値に達したか否かの終点検知を行う。判定結果は、基板研磨装置１０の全体を制御する研磨制御部４０に送られる。
【００７７】
膜厚測定装置２２は、さらに、センサ２４に測定用流体を供給するための供給路４２と、センサ２４から測定用流体を排出するための排出路４４を有する。供給路４２は、ロータリージョイント４６を介して、タンク（図示せず）に接続されている。また、排出路４４は、測定室（流体室）内の流体を排出するポンプ４８に接続されている。ポンプ４８により測定用流体が排出され、また、測定室に流入するスラリ等の研磨液も排出される。
【００７８】
本実施形態では、測定用流体は純水であり、純水は、基板研磨装置が備えられる工場等の施設に備えられるタンクから供給されてよい。また、供給路４２及び排出路４４は適当な配管等で構成される。例えば、配管をポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ材）等の樹脂等（非金属部材）でコーティングすることにより、基板への金属汚染を防止することができる。供給路４２及び排出路４４は、研磨テーブル１２に内に設けられたジャケットを含んでもよい。
【００７９】
供給路４２は、図１に示すように並列部５０を有し、並列部５０は主流路５２及び副流路５４からなる。そして、主流路５２及び副流路５４には供給制御弁５６，５８が設置されている。主流路５２は、大流量の純水の供給によってセンサ２４で純水を噴射するために用いられる。一方、副流路５４にはオリフィス（図示せず）が設けられており、副流路５４は低流量の純水の供給に用いられる。低流量供給と噴射の切替のために、供給制御弁５６，５８が開閉される。
【００８０】
さらに、排出路４４には排出制御弁６０が設置されている。排出制御弁６０は、強制排出タイミングの制御のために使われる。排出制御弁６０及び供給制御弁５６，５８は、電磁弁ユニット（図示せず）を有する電磁弁である。この電磁弁ユニットは、他のユニットと同じく研磨テーブル１２の下面に取り付けられている。
【００８１】
基板研磨装置１０は、さらに、研磨テーブル１２内に冷却用のウォータージャケット６２を有する。ウォータージャケット６２はロータリージョイント４６を介して水タンク（図示せず）に接続されている。
【００８２】
図２は、センサ２４の構成例を示している。既に説明したように、研磨テーブル１２に研磨パッド１８が載せられており、研磨パッド１８に基板２０が接触する。研磨テーブル１２には、供給路４２及び排出路４４が並んで設けられている。そして、供給路４２の供給口６４及び排出路４４の排出口６６が、研磨テーブル１２の上面に位置している。研磨パッド１８は貫通孔６８を有しており、これにより、供給口６４及び排出口６６が露出する。
【００８３】
供給路４２には、投光用光ファイバ７０及び受光用光ファイバ７２が並んで配置されている。投光用光ファイバ７０及び受光用光ファイバ７２は、光源ユニット３０及びフォトメータユニット３２（図１）に接続されている。そして、投光用光ファイバ７０は、光源ユニット３０から供給された測定光を基板２０に照射する。受光用光ファイバ７２は、基板２０からの反射光を受光し、反射光をフォトメータユニット３２へ伝える。
【００８４】
上記のセンサ２４では、純水等の測定用流体が、供給口６４から供給され、排出口６６から排出されている。貫通孔６８の内部が純水等で満たされ、研磨用のスラリの貫通孔６８への侵入が制限される。これにより、貫通孔６８の内部が透明に保たれるので、測定光を使った膜測定が良好に行える。
【００８５】
図３は、基板研磨装置１０を備えた基板処理装置８０の全体構成を示している。基板処理装置８０は、基板カセット保持部８２、基板移動装置８４及び洗浄室８６を基板研磨装置１０と共に備えている。被研磨体である基板は、基板カセット保持部８２から基板研磨装置１０に送られる。そして、研磨後の基板は、洗浄室８６で洗浄及び乾燥され、基板カセット保持部８２に戻される。
【００８６】
また、基板処理装置８０は、基板研磨装置１０が設けられた部屋に、作業用窓８８を有する。基板研磨装置１０には、基板を支持するトップリング１４が備えられている。また、研磨テーブル１２を挟んでトップリング１４と向き合うようにドレッサ１５が備えられている。スラリはノズル９０を通って研磨テーブル１２へ供給される。ノズル９０は、スラリ容器（図示せず）からスラリを供給するスラリ供給管を構成しており、すなわち、スラリ供給装置を構成している。測定用流体は、研磨テーブル１２へと下側から供給される（図示せず）。
【００８７】
以上に、本実施形態の基板研磨装置１０の全体構成を、センサ２４の構成と共に説明した。次に、本実施形態の特徴的構成について説明する。
【００８８】
図４は、純水等の測定用流体の供給及び排出の制御に関する構成を示している。既に説明した通り、研磨パッド１８には貫通孔６８が設けられており、貫通孔６８へと供給路４２及び排出路４４が連通している。供給路４２には、投光用光ファイバ７０及び受光用光ファイバ７２が配置されている。
【００８９】
また、供給路４２は並列部５０を有し、並列部５０は主流路５２及び副流路５４からなる。副流路５４にはオリフィス９２が設けられており、これにより流路が絞られている。主流路５２には噴射制御弁Ｖ１が設置され、副流路５４には低流量制御弁Ｖ２が設置されている。噴射制御弁Ｖ１及び低流量制御弁Ｖ２は、図１の供給制御弁５６，５８に対応し、主流路５２と副流路５４の切替装置を構成している。
【００９０】
供給路４２には、基板研磨装置１０が備えられる施設の配管から送られてくる純水が導かれる。そして、供給路４２から貫通孔６８への供給量は以下のように設定されている。すなわち、主流路５２の噴射制御弁Ｖ１が開き、副流路５４の低流量制御弁Ｖ２が閉じるとき、流量が５０〜２００ｃｃ／ｍｉｎであり、低流量制御弁Ｖ２が開き、噴射制御弁Ｖ１が閉じるとき、流量が５０ｃｃ／ｍｉｎ以下になるように、供給路４２が構成されている。このような構成により、主流路５２を用いて貫通孔６８に純水が噴射され、副流路５４を用いて貫通孔６８に低流量の純水が供給される。
【００９１】
一方、排出路４４には、ポンプ４８が設置され、さらに、排出制御弁Ｖ３が設置されている。排出制御弁Ｖ３は、図１の排出制御弁６０に対応する。また、ポンプ４８は、本実施形態では定量ポンプである。そして、ポンプ４８の排出量は、噴射時の供給量の±２０％以内に設定されている。好ましくは、供給量が排出量以上に設定され、これにより、測定時の十分な水量が確保される。ただし、本発明の範囲内でポンプ４８は定量ポンプに限定されず、定圧ポンプも適用可能である。
【００９２】
また、排出路４４の排出量を、排出制御弁Ｖ３の開閉又はポンプ４８の運転と停止の切替により制御してもよい。また、ポンプ４８は、圧電素子により駆動されるダイアフラムを備えたダイアフラム式ポンプであってもよい。また、ポンプ４８の接液部及び制御弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の接液部は、それぞれ非金属材料により形成されていることが好ましい。さらに、制御弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は電磁弁であることが好ましい。
【００９３】
噴射制御弁Ｖ１、低流量制御弁Ｖ２及び排出制御弁Ｖ３の開閉は、コントローラユニット２８により制御される。コントローラユニット２８には、回転角センサ９４が接続されている。回転角センサ９４は、研磨テーブル１２の回転方向の角度位置を検出する。コントローラユニット２８は、回転角センサ９４の検出信号に基づいて、噴射制御弁Ｖ１、低流量制御弁Ｖ２及び排出制御弁Ｖ３の開閉を制御する。
【００９４】
ここで、研磨テーブル１２に対する基板２０の位置は決まっている。また、貫通孔６８は研磨テーブル１２と共に回転する。したがって、コントローラユニット２８は、研磨テーブル１２の角度位置を用いることにより、貫通孔６８と基板２０の位置関係に応じて噴射制御弁Ｖ１、低流量制御弁Ｖ２及び排出制御弁Ｖ３を制御できる。このとき、回転角センサ９４は、研磨テーブル１２の回転角を検出することで、貫通孔６８と基板２０の位置関係を検出するセンサ又は手段として機能する。
【００９５】
上記構成においては、貫通孔６８が本発明の流体室に相当する。また、投光用光ファイバ７０及び受光用光ファイバ７２が、測定光の投光と反射光の受光を行う投受光装置を構成している。供給路４２及び排出路４４は、純水等の測定用流体の供給装置及び排出装置である。また、噴射制御弁Ｖ１及び低流量制御弁Ｖ２が、コントローラユニット２８とともに流体供給制御装置を構成しており、同様に、排出制御弁Ｖ３がコントローラユニット２８とともに流体排出制御装置を構成している。さらに、供給路４２の主流路５２及び副流路５４が、噴射用の流路及び低流量用の流路に相当する。
【００９６】
次に、図５〜図９を参照し、コントローラユニット２８による供給及び排出制御を説明する。
【００９７】
図５は、貫通孔６８（流体室）と基板２０の位置関係を示している。上述したように、研磨テーブル１２に対する基板２０の位置が決まっており、かつ、貫通孔６８は研磨テーブル１２と共に回転する。したがって、貫通孔６８と基板２０の位置関係は、貫通孔６８の回転方向の角度位置θで表される。図５では、研磨テーブル１２の中心と基板２０の中心を結ぶ線上に貫通孔６８が位置するとき、貫通孔６８の角度位置θが０度であるとする。
【００９８】
図５において、θ＝θ１のとき、貫通孔６８の端が基板２０に到達し、貫通孔６８が基板２０に覆われ始める。そして、θ＝θ２のとき、貫通孔６８が完全に基板２０を通過し、貫通孔６８の全体が基板２０に覆われなくなる。したがって、θ１≦θ≦θ２の期間では、基板２０が貫通孔６８の上に位置する。この期間を本実施形態では「閉塞期間」という。閉塞期間以外の期間は、貫通孔６８が基板２０により閉塞されない期間であり、図５のように「非閉塞期間」と呼ぶ。「非閉塞期間」は、「閉塞前期間」と「閉塞後期間」の２つに分けられる。
【００９９】
閉塞前期間は、貫通孔６８が基板２０により閉塞される前の所定の期間である。本実施形態では、閉塞前期間は、θ０≦θ＜θ１に設定されている。そして、θ０は−１２０度に設定されている。閉塞後期間は、基板２０による貫通孔６８の閉塞が終わった後の所定の期間である。閉塞後期間は、図５では、θ２＜θ＜θ３の期間である。θ３は２４０度（＝３６０＋θ０）であり、したがって、閉塞後期間が終わると、次の閉塞前期間が始まる。
【０１００】
ここで、上記の閉塞期間は、より詳細には以下のように設定されてよい。
【０１０１】
図６は、基板２０を支持するトップリング１４の構成を示している。図６に示すように、一般のトップリング１４は、基板２０を装着する支持面にガイドリング９６を有している。そして、基板２０の周囲はガイドリング９６で囲まれる。このような場合に、上記の「閉塞期間」は、貫通孔がガイドリング９６に到達し、基板２０を通り、基板２０の反対側でガイドリング９６から離れるまでの期間に設定されてよい。この設定は、ガイドリング９６を基板２０の一部として扱っており、このような構成も本発明の範囲内である。言い換えれば、本発明の範囲内で、貫通孔がガイドリング９６に達してから離れるまでの期間が、本発明の閉塞期間であってよく、すなわち、流体室が基板により塞がれる期間であってよい。なお、この点は、ガイドリング９６以外の部材が基板２０の周囲に存在する場合でも同様に適用される。また、閉塞期間は、上記のようなガイドリング９６等の部材を考慮せずに、基板２０のみと貫通孔の重なりに基づいて設定されてもよい。
【０１０２】
次に、図７は、図５に示される各期間における噴射制御弁Ｖ１、低流量制御弁Ｖ２及び排出制御弁Ｖ３の開閉制御を示している。
【０１０３】
まず、閉塞前期間には、コントローラユニット２８は、低流量モードを設定する。低流量モードでは、コントローラユニット２８の制御信号に応答して、噴射制御弁Ｖ１が閉じ、低流量制御弁Ｖ２が開く。これにより、副流路５４を通って、低流量の純水が供給される。
【０１０４】
また、閉塞前期間には、コントローラユニット２８は、排出制御弁Ｖ３を制御して強制排出を制限する。本実施形態では、排出制御弁Ｖ３が閉じるので、強制排出は停止する。
【０１０５】
次に、閉塞期間が来ると、コントローラユニット２８は、噴射モードを設定する。噴射モードでは、コントローラユニット２８の制御信号に応答して、噴射制御弁Ｖ１が開き、低流量制御弁Ｖ２が閉じる。これにより、主流路５２を通って、大量の純水が供給され、供給された純水は貫通孔６８内に噴出する。なお、本発明の範囲内で、低流量制御弁Ｖ２は閉じなくてもよく、この場合も低流量供給と噴射の切替が可能である（以下、同様）。
【０１０６】
また、閉塞期間には、コントローラユニット２８は、排出制御弁Ｖ３を制御して強制排出を行わせる。コントローラユニット２８の制御信号に応答して排出制御弁Ｖ３が開き、ポンプ４８を使った強制排出が行われる。
【０１０７】
次に、閉塞後期間が来ると、コントローラユニット２８は、噴射モードから低流量モードへの切替を行う。したがって、噴射制御弁Ｖ１が閉じ、低流量制御弁Ｖ２が開き、供給量が低下する。
【０１０８】
また、閉塞後期間には、コントローラユニット２８は、閉塞期間での強制排出を継続する。したがって、排出制御弁Ｖ３は開いたままであり、ポンプ４８を使った強制排出が行われる。
【０１０９】
図８は、上記の各期間における貫通孔６８の状態を示す概念図である。まず、図８の中央の閉塞期間について説明すると、閉塞期間には純水が噴射されるので、大量の純水によって貫通孔６８が満たされる。貫通孔６８のスラリが純水で希釈され、特に、供給路４２の上方は、供給されたばかりの純水が概ね垂直な液柱を形成して、測定に必要な透明度が確保される。膜厚測定は、この閉塞期間に行われる。すなわち、噴射により生じる水柱の中で、測定光が投光され、反射光が受光される。また、閉塞期間には、貫通孔６８が基板２０に塞がれており、さらには、強制排出が行われているので、基板２０と研磨パッド１８の表面との隙間への純水の流出量は少なく抑えられる。
【０１１０】
このようにして、閉塞期間には、純水の流出を抑えつつ、貫通孔６８内の透明度を確保でき、必要な測定能力が得られる。
【０１１１】
次に、閉塞後期間には、低流量の純水が貫通孔６８に供給され、かつ、貫通孔６８から純水が強制排出される。したがって、概念的には図８に示すように貫通孔６８の一部に純水が残存する。このような制御により、純水の噴出によるスラリの希釈が避けられ、さらに、貫通孔６８へのスラリの侵入も制限できる。そのため、測定用ファイバ表面、特に、ファイバ端へのスラリ付着を防止できる。
【０１１２】
この点に関し、閉塞後期間には、測定が行われないので、貫通孔６８への純水の供給を完全に停止することも考えられる。しかし、スラリが過度に貫通孔６８に侵入すると、次の閉塞期間で貫通孔６８にスラリが残り、透明度が落ちる可能性がある。これを避けるために、本実施形態は、閉塞後期間に低流量の純水を供給しており、貫通孔６８へのスラリの侵入を好適に制限できる。
【０１１３】
次に、閉塞前期間について説明すると、閉塞前期間には、低流量の純水の供給は継続されるが、強制排出は停止する。これにより、貫通孔６８の純水の量が増す。ただし、純水の供給量が少ないので、貫通孔６８からの純水の流出量は少なく抑えられる。
【０１１４】
上記のように閉塞前期間には、貫通孔６８の純水の量が増大し、流体室を純水で概ね満たすことができる。好ましくは、図８に示される如く、閉塞前期間に貫通孔６８が純水で満たされるように、閉塞前期間の長さが設定される。これにより、以下の利点が得られる。
【０１１５】
研磨テーブル１２上で貫通孔６８が基板２０下方に突入する直前には、スラリ溜りが存在する。スラリ溜りは、基板２０下方に巻き込まれるべきスラリが基板２０の縁に溜まることで生じる。より詳細には、基板２０がトップリング１４のガイドリング９６（図６参照）に囲まれる構成では、スラリ溜りはガイドリング９６の縁に発生する。強制排出が行われると、貫通孔６８に空隙がある状態で貫通孔６８がスラリ溜りに到達し、その結果、大量のスラリが貫通孔６８に流入し、測定性能の低下を招く可能性がある。しかし、本実施形態では、上述の制御により、スラリ溜りに貫通孔６８が到達する前に、貫通孔６８の純水の量を増大できるので、貫通孔６８がスラリ溜りを通るときの貫通孔６８へのスラリの流入量を低減できる。スラリ流入量の低減により、基板２０を貫通孔６８が通過するときの測定性能の向上が図れる。
【０１１６】
なお、スラリ溜りの大きさは、スラリ及び研磨パッド等の仕様に応じて異なり、スラリ溜りが殆ど発生しない場合もある。このような場合にも、本実施形態によれば、貫通孔６８が基板２０により閉塞される前に貫通孔６８の純水を増加させることで、測定性能の向上が図れる。例えば、基板２０の下方に貫通孔６８が突入するときに巻き込まれる気泡を低減可能である。
【０１１７】
次に、研磨プロセス終了後の制御について説明する。研磨プロセス終了後は、コントローラユニット２８は、低流量モードを設定するとともに、強制排出を停止する。噴射制御弁Ｖ１が閉じられ、低流量制御弁Ｖ２が開かれ、排出制御弁Ｖ３が閉じられる。すなわち、閉塞前期間と同様の制御が行われる。この制御は、好適には、ある基板の研磨が終わってから、次の基板の研磨が開始するまでの期間に行われる。このような制御により、研磨プロセス終了後（基板交換時）に、貫通孔６８からの純水の流出を抑えることができ、かつ、貫通孔６８へのスラリの侵入も制限できる。
【０１１８】
また、上述した制御では、研磨テーブルの１回転に一度、上記の一連の制御が行われ、貫通孔６８に純水が噴射される。しかし、本発明の範囲内で、複数回の回転に一度、純水が噴射されてもよい。すなわち、Ｎ回転に一度、純水が噴射されてよい（Ｎ≧２）。
【０１１９】
この場合、噴射が行われない周回では、全周（閉塞前期間、閉塞期間及び閉塞後期間）において、閉塞後期間と同様に、低流量供給と強制排出が行われてよい。そして、噴射が行われる閉塞期間の直前の閉塞前期間から、次の閉塞後期間まで、図７の制御が実行される。
【０１２０】
上記の制御は、基板測定を複数周回に一度行う場合に好適に適用される。測定を行う周回に噴射が行われればよい。これにより噴射回数が減り、純水の流出も低減する。
【０１２１】
また、上記の実施形態において、閉塞期間は、流量制御の切替タイミングを定める期間である。流量制御の設定においては、閉塞期間の開始時期が、基板２０と貫通孔６８が重なり始める時期と正確に一致する必要はない。例えば、基板２０が貫通孔６８（流体室）の上方に位置する前であって、貫通孔６８が基板２０の端部から１０ｍｍ以内に近づいたときを閉塞期間の開始時期としてもよい。
【０１２２】
この場合においては、図４に示すように、基板２０が貫通孔６８に近づいてきたことを検知し、閉塞期間の開始時期を決定するセンサ１３を設けてもよい。このセンサ１３からの信号はコントローラユニット２８に送られ、ここで閉塞期間の開始時期が決定される。このセンサ１３としては、金属が近づくと反応する近接センサや光学式センサ、渦電流センサなどを用いることができる。また、例えば、光学式センサと渦電流センサの双方を研磨テーブル１２に設け、これらのセンサにより同時又は交互に測定を行ってもよい。図４では、回転側の研磨テーブル１２にセンサ１３を設け、基板２０を検知する例を示したが、基板２０側にセンサを設けて、回転する研磨テーブル１２の特定点を検知するようにしてもよい。
【０１２３】
また、例えば、閉塞期間の後半の間のみ、供給路４２から供給される純水の量を増やして純水の噴出が行われるようにしてもよい。この場合には、測定に必要な透明度を確保するとともに、純水の噴射によるスラリの過度の希釈を防止することができる。
【０１２４】
また同様に、閉塞期間の終了時期も、基板と貫通孔の重なりが終わる時期と正確に一致する必要はない。図６のガイドリングを考慮した期間設定も、基板と貫通孔の重なり期間に閉塞期間が正確に一致しない設定の例ということができる。さらには、噴射制御弁Ｖ１、低流量制御弁Ｖ２及び排出制御弁Ｖ３の切替時期が正確に同一でなくてもよい。
【０１２５】
また、既に説明したように、上記の制御の変形例では、噴射モードで測定用流体を噴射するときに、低流量制御弁Ｖ２は閉じなくてもよい。すなわち、低流量制御弁Ｖ２は、低流量供給時も噴射時も開いていてもよい。例えば、図９に示すように、非閉塞期間中は低流量制御弁Ｖ２だけを開き、閉塞期間中は、噴出制御弁Ｖ１、低流量制御弁Ｖ２、排出制御弁Ｖ３を開いてもよい。これらの制御でも低流量供給と噴射の切替が可能である。この観点では、低流量制御弁Ｖ２をなくしてもよい。
【０１２６】
また、本実施形態は、流体室への流体供給手段として、主流路５２及び副流路５４からなる並列部分５０を用いたが、流体の流量を任意の値に可変に設定、供給できる流量コントロール弁を介するように供給路４２を構成してもよい。
【０１２７】
研磨パッド１８は定期的に新しいものと交換されるが、研磨パッド１８の交換時には研磨テーブル１２の接着面を清潔かつ乾燥状態に維持する必要がある。したがって、研磨パッド１８の交換時には供給路４２からの純水の供給を短時間だけ一時的に停止してもよい。この場合において、他の期間においては、供給路４２を介して純水を供給して光ファイバ７０の発光端及び光ファイバ７２の受光端が乾燥するのを防止することが好ましい。通常、貫通孔（流体室）６８及び供給路４２内には、純水が充填されている状態であるため、短時間の純水供給の停止は問題ないと考えられる。
【０１２８】
研磨パッド１８の交換に長時間必要とする場合は、供給路４２及び排出路４４を覆う保護カバーを取り付け、光ファイバ７０，７２が乾燥するのを防止することが好ましい。図１０は、このような保護カバー１９０を取り付けた状態を示す断面図である。図１０に示すように、保護カバー１９０は、六角ねじ１９２によって研磨テーブル１２に着脱可能に取り付けられている。
【０１２９】
研磨パッドを交換するときは、研磨テーブル１２の各部分を洗浄した後、供給路４２及び排出路４４を純水で満たした状態で保護カバー１９０を研磨パッド１８の貫通孔６８（図４参照）にはめ込み、保護カバー１９０を六角ねじ１９２によって研磨テーブル１２に取り付ける。このとき、保護カバー１９０の上面が研磨テーブル１２の上面と同一の高さに位置するように設定する。続いて、古い研磨パッドを取り外して、新しい研磨パッドを取り付ける。研磨パッドの取り付けにおいては、研磨テーブル１２に取り付けられた保護カバー１９０が研磨パッド１８の貫通孔６８内に位置するように取り付ける。この場合に、保護カバー１９０が研磨パッドの貫通孔に合うようにガイドを用いてもよい。
【０１３０】
研磨パッドを取り付けた後、六角ねじ１９２を抜き、保護カバー１９０に形成された貫通孔１９４に長さ１２ｍｍ程度のネジを挿入することにより、保護カバー１９０を研磨テーブル１２から持ち上げて取り外す。このとき、３箇所の貫通孔１９４に順番にネジをゆっくりと挿入していくことで、保護キャップ１９０を引っかけることなく、確実に取り外すことができる。
【０１３１】
このように、供給路４２及び排出路４４を保護カバー１９０で覆うことにより、研磨パッドの交換時や運搬時、長期保管時などに光ファイバ７０，７２を保護することができ、光ファイバ７０，７２の乾燥を防止することができる。保護カバー１９０を取り付けているときは、絶えず供給路４２から純水を供給し、光ファイバ７０，７２の乾燥を防止してもよい。このとき、排出路４４を介して強制排水を行ってもよい。なお、供給する純水に界面活性剤や防腐剤、微量のアルコールなどの有機溶剤を混合すれば、微生物の繁殖を防止することができ、長期保管を実現することもできる。
【０１３２】
以上に、本発明の好適な実施形態を説明した。本実施形態は、本発明の範囲内で当業者が変形可能なことはもちろんである。例えば、測定用流体は純水に限定されない。
【０１３３】
上述したように、図１乃至図１０に例示した本発明によれば、流体室と基板の位置関係に応じて、流体室への測定用流体の供給が制御されるので、測定能力が確保される範囲で流体供給を制限することができる。したがって、測定用流体の流出を低減し、研磨性能への測定用流体の影響を低減できる。
【０１３４】
また、本発明によれば、流体室が基板に閉塞されない非閉塞期間に、低流量の測定用流体が流体室に供給され、これにより、非閉塞期間における測定用流体の流出を抑えつつ、流体室へのスラリの侵入を制限できる。
【０１３５】
さらに、本発明によれば、測定用流体の供給とともに強制排出を制御することにより、流体室から研磨パッド表面への測定用流体の流出を適切に抑えられ、流出量をさらに低減できる。また、本発明では、閉塞前期間に強制排出が制限され、これにより、流体室の測定用流体を増大し、流体室が基板下方に突入する直前のスラリ溜り通過時のスラリ流入量を低減し、測定性能を向上できる。
【０１３６】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る基板研磨装置１０を説明する図であり、研磨テーブル（回転テーブル）１２の測定部位を拡大して示す図である。図１１は、図１の全体構成のうちのセンサ２４部分に相当する。既に説明したように、研磨テーブル１２の研磨パッド取付面７８に研磨パッド１８が載せられており、研磨パッド１８に基板２０が接触する。研磨テーブル１２には、供給路４２及び排出路４４が並んで設けられている。
【０１３７】
研磨パッド１８は貫通孔（開口）６８を有しており、供給路４２及び排出路４４は貫通孔６８に連通している。貫通孔６８内に供給路４２を形成するための配管ピース１０８６が研磨テーブル１２に取り付けられている。配管ピース１０８６の終端は測定用流体の出口１０８８を構成する。出口１０８８は、供給路４２を通じて供給される測定用流体が貫通孔６８内に供給される供給口である。配管ピース１０８６は、貫通孔６８の内部に位置している。すなわち、出口１０８８は研磨テーブル１２より上方に位置し、研磨パッド１８の研磨面１６付近に位置している。
【０１３８】
配管ピース１０８６は円管状の部材であり、ネジ部１０９２で研磨テーブル１２に取り付けられる。より詳細には、ネジ部１０９２は、配管ピース１０８６の雄ネジと研磨テーブル１２の雌ネジで構成され、これらが結合される。ネジ部１０９２は、配管ピース１０８６を研磨テーブル１２に締め付けたときに、配管ピース１０８６の上端の出口１０８８が、貫通孔６８の内部で適当な高さに位置するように設定されている。本実施形態では、交換可能な配管ピース１０８６を用いたが、研磨テーブル１２に常設された交換可能でない配管を用いることも可能であり、本発明の範囲に含まれる。
【０１３９】
本実施形態に係る基板研磨装置１０では、純水等の測定用流体が供給路４２を通じて供給され、排出路４４を通じて排出されている。貫通孔６８の内部が透明な純水で満たされ、研磨用のスラリの貫通孔６８への侵入が制限され、これにより、透過光を用いる測定を可能にしている。
【０１４０】
供給路４２には、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が配置されている。投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２は、光源ユニット３０及びフォトメータユニット３２（図１参照）に接続されている。そして、投光用光ファイバ１０８０は、光源ユニット３０から供給された測定光を基板２０に照射する。受光用光ファイバ１０８２は、基板２０からの反射光を受光し、反射光をフォトメータユニット３２へ伝える。
【０１４１】
次に、本実施形態において、基板２０からの反射光の受光効率を向上させるための投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２の配置について説明する。本実施形態では、投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２とは隣接して配置され、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２は接触している。このように投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２を配置したことにより、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４と受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６は隣接し、共に基板２０側を向いている。また、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２は、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６から基板２０までの距離Ｌだけ離隔するように配置される。
【０１４２】
以下、この配置により測定光の受光効率を向上可能な理由について説明する。最初に、投光用光ファイバと受光用光ファイバが隣接して配置されている理由について説明し、次に投光用光ファイバ及び受光用光ファイバから基板までの距離Ｌの設定について説明する。
【０１４３】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２と基板２０を示す模式図である。図１２Ａでは投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２が離隔して配置された例、図１２Ｂでは投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２とが隣接して配置された例を示す。図１２Ｂに示す例が、本実施形態の光ファイバの配置に相当する。図１２Ａに示すように、投光用光ファイバ１０８０から投光された測定光が基板２０に照射される。基板２０に照射された測定光が反射し、その一部が受光用光ファイバ１０８２により受光される。受光用光ファイバ１０８２により受光される測定光が照射される範囲を「有効照射範囲」という。次に、有効照射範囲に照射される測定光の光量について説明する。
【０１４４】
図１２Ｃは、図１２Ａにおける有効照射範囲Ｂ１に投光される測定光の光量と、図１２Ｂにおける有効照射範囲Ｂ２に投光される測定光の光量について説明する図である。一般的に、ある領域における光の光量は、その領域を切り取る立体角によって規定される。図１２Ｃに示すように、有効照射範囲Ｂ１の立体角Ψ１は、有効照射範囲Ｂ２の立体角Ψ２より小さい。つまり、図１２Ａに示す有効照射範囲Ｂ１より図１２Ｂに示す有効照射範囲Ｂ２への投光量の方が大きい。図１２Ｃから理解されるように、基板２０上において同じ面積を切り取る立体角は、出射端１０９４から基板２０に引いた垂線１０９８に近い範囲ほど大きい。すなわち、出射端１０９４の正面近くに位置する有効照射範囲ほど投光量が大きい。以上の原理に基づき、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４と受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６とが隣接するように、投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２を配置した。この配置により、測定光の経路が基板２０に対して垂直に近くなるため、有効照射範囲への投光量が増える。これにより、測定光の受光効率を向上できる。
【０１４５】
次に、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６の基板２０からの距離Ｌの設定について説明する。
【０１４６】
投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が基板２０に近接すると、基板２０の単位面積あたりの投光量が増大する。しかし、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が基板２０に近接しすぎると反射光の受光量が減少する。以下、これらの点について順に説明し、それから、受光効率を高めるための、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２から基板２０までの最適な距離Ｌの設定について説明する。
【０１４７】
まず、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が基板２０に近接すると、測定光の受光量が増大する理由について図１３Ａ及び図１３Ｂを参照しながら説明する。
【０１４８】
図１３Ａは、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２と基板２０を示す模式図である。図１３Ａに示すように、投光用光ファイバ１０８０から投光された測定光が基板２０に照射されている。そして、基板２０に照射された測定光が反射して、その一部が受光用光ファイバ１０８２に受光される。すなわち、照射された基板上の測定光のうち、図１３Ａの有効照射範囲Ｂ１に照射された光が、受光用光ファイバ１０８２へ到達する。従って、有効照射範囲Ｂ１への投光量が受光用光ファイバ１０８２への受光量に関係する。図１３Ｂを参照して、有効照射範囲Ｂ１への投光量と距離との関係について述べる。
【０１４９】
図１３Ｂは、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４から基板２０までの距離と基板２０の単位面積あたりの照射光量との関係を示す図である。図１３Ｂでは、基板２０が位置Ｐ１にある場合と位置Ｐ２にある場合を比較して示す。基板２０が位置Ｐ１にあるときの基板２０の領域Ｂへの照射光量は、領域Ｂを切り取る立体角Ψ１で表せる。また基板２０が位置Ｐ２にあるときの領域Ｂへの照射光量は、立体角Ψ２で表せる。ここで、位置Ｐ１と位置Ｐ２における照射光量を比較すると、基板２０が位置Ｐ２にあるときの方が同一の領域Ｂへの照射光量が大きいことがわかる（Ψ１＜Ψ２）。すなわち、図１３Ｂは、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４から基板２０までの距離が小さくなると、基板２０に照射される単位面積あたりの光量が増大することを示している。従って、有効照射範囲Ｂ１への投光量を増大させ、受光用光ファイバ１０８２による受光量を増大させるためには、出射端１０９４から基板２０までの距離は小さい方がよい。
【０１５０】
しかし、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が基板２０に近接しすぎると、以下の理由により、基板２０からの反射光の受光量が減少する。図１４Ａ及び図１４Ｂを参照しながら説明する。ここでは、簡単のため、ファイバのクラッドや被覆の厚みを無視している。
【０１５１】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２から基板２０までの距離Ｌ３，Ｌ４と、基板２０における有効照射範囲Ｂ３，Ｂ４の関係について説明する模式図である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、投光用光ファイバ１０８０から出射された測定光が基板２０に照射される。そして、基板２０に照射された測定光が反射し、その一部が受光用光ファイバ１０８２により受光される。図１４Ｂに示す例は、図１４Ａに示す例より、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６が基板２０に近接している。
【０１５２】
図１４Ａに示すように、距離Ｌ３が大きいと、投光用光ファイバ１０８０から投光された測定光は、受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６の縁１０９９に到達可能である。この場合、有効照射範囲Ｂ３の幅は、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４の幅によって決まる。図１４Ａから分かるように、距離Ｌ３が大きくなると照射範囲Ａ３はますます大きくなるが、それに含まれる有効照射範囲Ｂ３の大きさは一定である。
【０１５３】
しかし、図１４Ｂに示すように距離Ｌ４が小さくなると、投受光用光ファイバ１０８０，１０８２の拡がり角の影響で、有効照射範囲Ｂ４が狭くなる。すなわち、図１４Ｂでは、照射範囲Ａ４の最も受光用光ファイバ１０８２寄りの地点１１００からの反射光が、受光用光ファイバ１０８２の入射端の中心付近の位置１１０１に入射される。すなわち、入射位置１１０１から縁１０９９までの部分に光が入射しない。また、受光可能範囲Ｃ４の最も投光用光ファイバ１０８０寄りの地点１１０２からの反射光が受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６の縁１１０３に入射される。すなわち、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４のうち、位置１１０４から縁１１０５までの面から出射される光は、受光用光ファイバ１０８２に到達しない。これに応じて、有効照射範囲Ｂ４も狭くなる。図１４Ｂから分かるように、距離Ｌ４が小さくなると有効照射範囲Ｂ４も小さくなり、受光量が減少する。投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２のコア間の距離が０であると仮定すると、Ｌ４＝０のとき受光用光ファイバ１０８２の受光量は０となる。
【０１５４】
以上より、測定光の受光率を向上させる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの配置は、図１４Ａに示す大きさの有効照射範囲を維持可能な範囲で、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を基板２０に最も近接させた配置といえる。次に、この条件を満たす距離Ｌを求める。
【０１５５】
図１５は、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２と基板２０を示す図である。投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２は隣接して配置されている。投光用光ファイバ１０８０のコア１１０６と受光用光ファイバ１０８２のコア１１０６との間は、投光用光ファイバ１０８０のクラッド１１０８と受光用光ファイバ１０８２のクラッド１１０８が存在し、その厚さ分の間隔を有する。ここでは、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２は同型の光ファイバであるとし、クラッド１１０８の厚さをＴとする。なお、実際には、クラッド１１０８に被覆層が被覆される場合があり、さらに被覆層にコーティング層がコーティングされる場合がある。その場合には、被覆層及びコーティング層の厚さを含めて厚さＴとすればよい。ここで、有効照射範囲の大きさを減少させない範囲における距離Ｌの最小値を求める。光ファイバのコア１１０６の径をＣ、開口数（ＮＡ値）をＮとすると、図１５より次の関係が成り立つ。
ｔａｎθ＝（２Ｔ＋Ｃ）／２Ｌ・・・（１）
ＮＡ値は、空気中（屈折率１）においては、ｓｉｎθである。
Ｎ＝ｓｉｎθ・・・（２）
式（１）及び式（２）を距離Ｌについて解くと、
Ｌ＝（１−Ｎ２）１／２×（２Ｔ＋Ｃ）／２Ｎ・・・（３）
となる。従って、式（３）で示される値が距離Ｌの最小値である。この距離Ｌは、ｉ）有効照射範囲を減らさず、かつ、ｉｉ）投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を基板２０に近接させる、という条件を満たす。従って、式（３）で示す値は、距離Ｌの最適値である。
【０１５６】
実際の基板研磨装置１０においては、光ファイバのわずかな傾き、測定光の経路の状態などによって距離Ｌの最適値は変動し得る。また、距離Ｌの近傍においては、有効照射範囲の狭小化に伴う受光量の減少と、光ファイバ端１０９４，１０９６の近接による受光量の増大とが相殺する。これに伴う総受光量の増減は、各光ファイバ１０８０，１０８２の仕様によって異なる。従って、上記計算により求めた距離Ｌの近傍で、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２と基板２０との距離を調整し、受光効率を最大化する配置を得ることが好ましい。
【０１５７】
図１６は、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２から基板２０までの距離と、受光用光ファイバ１０８２による受光量との関係を求めるために行った実験の結果である。ここでは、内面を鏡面加工した配管ピース１０８６内に投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を設けた。投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６が配管端の出口１０８８から２ｍｍ下方に位置するように、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を配置した。図１６では、以上の構成において配管端から基板２０までの距離をＬとしている。この結果によれば、距離Ｌが２．７ｍｍのときに受光量が最大となることがわかる。距離Ｌが２．７ｍｍより小さくなると、受光量が急速に減少した。また、距離Ｌが２．７ｍｍより大きくなった場合にも受光量が減少した。この実験結果は、受光率を最大にする最適の距離が存在するという上記した説明に合致している。
【０１５８】
以上、本発明の好適な第２の実施形態を説明した。本実施形態に係る基板研磨装置１０では、投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２とが隣接して配置されることにより、投光用光ファイバ１０８０から出射して受光用光ファイバ１０８２に入射する測定光の経路が基板２０に対してほぼ垂直となる。すなわち、基板２０の膜測定を行うための有効照射範囲が、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６のほぼ正面となる。これにより、有効照射範囲への投光量を増大させ、受光用光ファイバ１０８２による受光量を増大させることができる。
【０１５９】
また、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６から基板２０までの距離Ｌを、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の拡がり角に基づいて求めており、より詳細には、拡がり角に基づいて有効照射範囲が小さくならない範囲で距離Ｌを小さく設定している。そして、求めた距離Ｌに基づいて投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を配置することにより、測定光の受光効率を高めることができる。
【０１６０】
次に、本発明の第３の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第３の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第２の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じであるが、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の配置が異なる。
【０１６１】
図１７は、第３の実施形態に係る基板研磨装置１０における投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の配置を示す図である。第３の実施形態に係る基板研磨装置１０では、投光用光ファイバ１０８０の光軸１１１０と受光用光ファイバ１０８２の光軸１１１２とが傾いている。より詳細には、投光用光ファイバ１０８０の光軸１１１０が受光用光ファイバ１０８２の側に傾けられている。また、受光用光ファイバ１０８２の光軸１１１２が投光用光ファイバ１０８０の側に傾けられている。投光用光ファイバ１０８０の光軸１１１０の基板２０の法線に対する傾きは角度θ１であり、受光用光ファイバ１０８２の光軸１１１２の基板２０の法線に対する傾きは角度θ２である。
【０１６２】
光ファイバからは、光軸が延びる方向に強い光が出射される。投光用光ファイバ１０８０の光軸１１１０を受光用光ファイバ１０８２側に傾けることにより、受光用光ファイバ１０８２に向かう光の強度を高めることができる。また、受光用光ファイバ１０８２も、光軸に沿った方向から入射する光に対する感度が高い。従って、受光用光ファイバ１０８２の光軸１１１２を投光用光ファイバ１０８０側に傾けることにより、反射光を感度良く受光可能である。これにより、測定光の受光効率を向上可能となる。
【０１６３】
なお、投光用光ファイバ１０８０の光軸１１１０の傾き角度θ１と受光用光ファイバ１０８２の光軸１１１２の傾き角度θ２は等しいことが好ましい。傾きの角度が等しいことにより、投光用光ファイバ１０８０の光軸１１１０と受光用光ファイバ１０８２の光軸１１１２とが半導体基板２０の法線に関して対称となる。従って、基板２０で反射した光の進行方向と受光用光ファイバ１０８２の光軸１１１２がほぼ一致し、測定光の受光効率を向上可能である。また、この場合、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４と受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６を基板２０側にずらして配置してもよい。投光用光ファイバ１０８０の拡がり角に応じて、受光用光ファイバ１０８２を近づけると、さらに外乱の影響を低減できる。
【０１６４】
次に、本発明の第４の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第４の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第３の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じであるが、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２にレンズが取り付けられている。
【０１６５】
図１８は、第４の実施形態に係る基板研磨装置１０における投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を示す図である。第３の実施形態と同様に、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の光軸は互いに傾けられている。また、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６のそれぞれにレンズ１１１４が取り付けられている。投光用光ファイバ１０８０に取り付けられたレンズ１１１４は、投光用光ファイバ１０８０が投光する測定光を基板２０に集光する機能を有する。また、受光用光ファイバ１０８２に取り付けられたレンズ１１１４は、基板２０で反射した光をコアに集光する機能を有する。
【０１６６】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、基板２０の研磨対象面を拡大して示す模式図である。図１９Ａ及び図１９Ｂに示されるように、研磨対象の基板２０の表面はパターンを有する。すなわち、ＳｉＯ２基板１１１３上にＡｌ配線１１１５が形成され、Ａｌ配線１１１５に応じたパターンが形成されている。図１９Ａに示されるように、測定光が投光される箇所にパターンの凹凸が存在する。
【０１６７】
本実施形態によれば、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４に取り付けたレンズ１１１４により測定光を基板２０に集光するので、測定光が投光される箇所を小さい範囲に限定することができる。図１９Ｂに示されるように、凹凸が存在しない箇所（例えば、比較的大きな配線部分）に測定光を投光することにより、その反射光に基づく膜厚の測定を正確に行うことも好適である。特に、光の干渉を用いて膜のプロパティを計測する場合に有効である。また、受光用光ファイバ１０８２に取り付けたレンズ１１１４により、基板２０での反射光を集光して受光する。すなわち、図１９Ｂに示されるように、測定光が反射される箇所からの光を集光し、その他の部分からの受光を低減する。これにより、ノイズ成分を低減して測定光のＳ／Ｎ比を向上可能である。
【０１６８】
なお、本実施形態においては、レンズ１１１４を投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６に取り付けることとしたが、レンズ１１１４を取り付ける代わりに、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の端部を加工することにより、レンズを形成してもよい。
【０１６９】
次に、本発明の第５の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第５の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第２の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じである。
【０１７０】
図２０は、第５の実施形態に係る基板研磨装置１０で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図である。本実施形態では、投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２とが光ファイバ体１１１６を構成している。そして、投光用光ファイバ１０８０を受光用光ファイバ１０８２が被覆して構成されている。より詳細には、投光用光ファイバ１０８０のコアをクラッドが被覆し、そのクラッドの外側に受光用光ファイバ１０８２のコアが設けられている。そして、受光用光ファイバ１０８２のコアをクラッドがさらに被覆している。投光用光ファイバ１０８０のコアと受光用光ファイバ１０８２のコアとの間に設けられるクラッドは、投光用光ファイバ１０８０のクラッドとしての役割と受光用光ファイバ１０８２のクラッドとしての役割を有する。
【０１７１】
図２１Ａは従来例における投光用光ファイバ１０８０の照射範囲及び受光用光ファイバ１０８２の受光可能範囲を示す図であり、図２１Ｂは、第５の実施形態での投光用光ファイバ１０８０の照射範囲及び受光用光ファイバ１０８２の受光可能範囲を示す図である。図２１Ａ及び図２１Ｂから分かるように、第５の実施形態では受光用光ファイバ１０８２が投光用光ファイバ１０８０を囲んでいるので、投光用光ファイバ１０８０から投光される測定光の照射範囲と、受光用光ファイバ１０８２の受光可能な範囲が同方向にわたって重なりを有している。従って、基板２０で反射した測定光の受光効率を向上可能である。
【０１７２】
また、第５の実施形態においては、投光用光ファイバ１０８０のコアと受光用光ファイバ１０８２のコアは、共通のクラッドを介して隣接する。コアの間隔が小さいため、投光用光ファイバ１０８０による照射範囲と受光用光ファイバ１０８２による受光可能範囲の重なりを大きくできる。これにより、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を基板２０にさらに近接させることができる。前述のように、受光用光ファイバ１０８２で受光される光は、基板２０に対して垂直に近くなり、照射時の立体角が大きくなって光量が増す。
【０１７３】
なお、光ファイバ体１１１６は、接着等により投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２を一体化してもよいが、投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２が分離可能でもよい。この点については、他の実施形態についても同様である。
【０１７４】
図２２Ａは第５の実施形態の変形例において用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を示す図、図２２Ｂは投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６のそれぞれにレンズ１１１４を取り付けた構成例である。図２２Ａに示す変形例では、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６にまたがってレンズ１１１４が取り付けられている。このレンズ１１１４は、投光用光ファイバ１０８０が投光する測定光を基板２０に集光すると共に、基板２０からの反射光を集光する機能を有する。この構成によれば、図２２Ｂに示す場合と異なり、測定光を集光する場合の焦点位置と、反射光を集光する場合の焦点位置とが共通である。これにより、投光用光ファイバ１０８０が投光した測定光を基板２０に集光し、基板２０で反射した光を受光用光ファイバ１０８２に集光でき、測定光のＳ／Ｎ比を向上可能である。
【０１７５】
なお、本実施形態においては、投光用光ファイバ１０８０を受光用光ファイバ１０８２で被覆した構成について説明したが、受光用光ファイバ１０８２を投光用光ファイバ１０８０で被覆してもよい。また、変形例においては、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２にレンズ１１１４を取り付けることとしたが、投光用光ファイバ１０８０の出射端１０９４及び受光用光ファイバ１０８２の入射端１０９６を加工してレンズを形成してもよい。
【０１７６】
次に、本発明の第６の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第６の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第２の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じである。
【０１７７】
図２３は、第６の実施形態に係る基板研磨装置１０で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図であり、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が光ファイバ体１１１６を構成している。本実施形態では、１本の投光用光ファイバ１０８０の周囲を複数本の受光用光ファイバ１０８２が取り囲んでいる。受光用光ファイバ１０８２は、投光用光ファイバ１０８０の周囲に均等に配置されている。
【０１７８】
このように投光用光ファイバ１０８０の周囲に受光用光ファイバ１０８２を複数配置した構成により、測定光の受光割合を増大させ、Ｓ／Ｎ比を向上可能である。また、基板研磨装置１０では、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２は、測定用流体を供給する供給路４２に配置される。投光用光ファイバ１０８０の周囲に複数の受光用光ファイバ１０８２を配置した構成では、投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２の隙間、また受光用光ファイバ１０８２間の隙間に測定用流体が通過する。これにより、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が測定用流体により洗浄される効果がある。
【０１７９】
図２４は、第６の実施形態の変形例で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図である。この変形例が上記実施形態と異なるのは、１本の投光用光ファイバ１０８０の周囲を取り囲む複数本の受光用光ファイバ１０８２がランダムに配置されている点である。すなわち、複数本の受光用光ファイバ１０８２は、１本の投光用光ファイバ１０８０を中心に束ねられている。この構成によっても上記実施形態と同様に、測定光の受光効率を向上できる効果を有する。
【０１８０】
上記実施形態では、１本の投光用光ファイバ１０８０を複数本の受光用光ファイバ１０８２が取り囲む構成について説明したが、１本の受光用光ファイバ１０８２を複数本の投光用光ファイバ１０８０が取り囲む構成とすることも可能である。また、第５の実施形態の変形例と同様に、１本の投光用光ファイバ１０８０と複数本の受光用光ファイバ１０８２に、出射端及び各入射端にまたがるレンズを取り付けることとしてもよい。
【０１８１】
次に、本発明の第７の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第７の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第２の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じである。
【０１８２】
図２５は、第７の実施形態に係る基板研磨装置１０で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図である。本実施形態では、複数本の投光用光ファイバ１０８０と複数本の受光用光ファイバ１０８２とを有する。これらが光ファイバ体１１１６を構成する。複数の投光用光ファイバ１０８０と複数の受光用光ファイバ１０８２は束ねられている。１本の投光用光ファイバ１０８０又は受光用光ファイバ１０８２の周囲に６本の投光用光ファイバ１０８０又は受光用光ファイバ１０８２が配置されている。投光用光ファイバ１０８０の周囲に２〜４本の割合で受光用光ファイバ１０８２が存在し、かつ受光用光ファイバ１０８２の周囲に２〜４本の割合で投光用光ファイバ１０８０が存在するように、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が並べられている。
【０１８３】
このように投光用光ファイバ１０８０の周囲に適当な本数の受光用光ファイバ１０８２が配置され、かつ受光用光ファイバ１０８２の周囲に適当な本数の投光用光ファイバ１０８０が配置されていることにより、受光用光ファイバ１０８２による測定光の受光割合を増大させ、Ｓ／Ｎ比を向上可能である。好ましくは、投光用光ファイバ１０８０の周囲に配置される光ファイバには、３０〜７０％の受光用光ファイバ１０８２が含まれ、受光用光ファイバ１０８２の周囲に配置される光ファイバには、３０〜７０％の投光用光ファイバ１０８０が含まれる。このような割合で投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を配置することにより、測定光の受光割合を増大させ、Ｓ／Ｎ比を向上可能である。
【０１８４】
次に、本発明の第８の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第８の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第２の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じである。
【０１８５】
図２６は、第８の実施形態に係る基板研磨装置１０で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図である。第８の実施形態では、第７の実施形態と同様に、複数本の投光用光ファイバ１０８０と複数本の受光用光ファイバ１０８２とが束ねられている。これらが光ファイバ体１１１６を構成する。第８の実施形態では、複数本からなる投光用光ファイバ１０８０の束を複数本の受光用光ファイバ１０８２が取り囲んでいる。
【０１８６】
図２７は、第８の実施形態での測定光の経路を示す模式図である。図２７に示されるように、複数本の投光用光ファイバ１０８０を複数本の受光用光ファイバ１０８２が取り囲む構成により、受光用光ファイバ１０８２による反射光の受光効率を向上可能である。また、投光用光ファイバ１０８０が束ねられているので、投光用光ファイバ１０８０からの測定光が照射される範囲を限定できる。
【０１８７】
図２８は、第８の実施形態の変形例で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図である。この変形例では、複数本からなる受光用光ファイバ１０８２の束を複数本の投光用光ファイバ１０８０が取り囲んでいる。この構成により、受光用光ファイバ１０８２による測定光の受光効率を向上可能である。
【０１８８】
また、前述したように、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２は測定用流体の供給路４２に配置され、測定光の経路は測定用流体に混入する研磨剤の影響を受ける場合がある。この変形例では、投光用光ファイバ１０８０が受光用光ファイバ１０８２の周囲に配置されていることにより、受光用光ファイバ１０８２の周囲のあらゆる方向から反射光を受光可能なので、研磨剤の影響を受けにくい。
【０１８９】
次に、本発明の第９の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第９の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第２の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じである。
【０１９０】
図２９は、第９の実施形態に係る基板研磨装置１０で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図であり、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が光ファイバ体１１１６を構成する。第９の実施形態では、第７の実施形態と同様に、複数本の投光用光ファイバ１０８０と複数本の受光用光ファイバ１０８２とが束ねられている。第９の実施形態では、１本の受光用光ファイバ１０８２を複数本の投光用光ファイバ１０８０が取り囲み、さらにその外側を受光用光ファイバ１０８２が取り囲んでいる。この構成により、受光用光ファイバ１０８２による測定光の受光効率を向上可能である。
【０１９１】
図３０は、第９の実施形態の変形例で用いられる投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２の断面図であり、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２が光ファイバ体１１１６を構成する。この変形例では、投光用光ファイバ１０８０と受光用光ファイバ１０８２の配置が第９の実施形態と逆になっている。すなわち、１本の投光用光ファイバ１０８０を複数本の受光用光ファイバ１０８２が取り囲み、さらにその外側を投光用光ファイバ１０８０が取り囲んでいる。この変形例によっても、第９の実施形態と同様に、受光用光ファイバ１０８２による測定光の受光効率を向上できる効果がある。
【０１９２】
次に、本発明の第１０の実施形態に係る基板研磨装置１０について説明する。第１０の実施形態に係る基板研磨装置１０は、第２の実施形態に係る基板研磨装置１０と基本的な構成は同じである。
【０１９３】
図３１は、第１０の実施形態に係る基板研磨装置１０において、測定光を投光し反射光を受光する光ファイバ体１１１６を示す断面図である。第１０の実施形態では、内部が投光用光ファイバ１０８０の領域と受光用光ファイバ１０８２の領域に分割された複合型の光ファイバ体１１１６が構成されている。すなわち、光ファイバ体１１１６は、断面半円の投光用光ファイバ領域１０８０と断面半円の受光用光ファイバ領域１０８２とを有する。それぞれの領域は、共通のクラッドにより仕切られている。この光ファイバ体１１１６により、投光用光ファイバ１０８０の機能と受光用光ファイバ１０８２の機能とが実現される。
【０１９４】
この構成により、投光用光ファイバ領域１０８０と受光用光ファイバ領域１０８２は、共通のクラッドを介して隣接する。この構成では、投光用光ファイバ領域１０８０のコアと受光用光ファイバ領域１０８２のコアの間隔が小さいため、投光用光ファイバ１０８０による照射範囲と受光用光ファイバ１０８２による受光可能範囲の重なりを大きくできる。これにより、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２と基板２０にさらに近接させることができる。
【０１９５】
また、第５の実施形態の変形例と同様に、端部に投光用光ファイバ領域１０８０及び受光用光ファイバ領域１０８２にまたがるレンズを取り付けることとしてもよい。
【０１９６】
以上、本発明の基板研磨装置１０について、実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【０１９７】
上記実施形態では、投光用光ファイバ１０８０及び受光用光ファイバ１０８２を配置する位置を拡がり角に基づいて求め、求められた位置に配置したが、必ずしも配置箇所を固定しなくてもよい。投光用光ファイバ及び受光用光ファイバを、例えば精密ボールネジや圧電素子などの駆動手段に接続し、上記実施形態と同様にして求められた基板からの最適距離Ｌに基づいて、投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの位置を調整してもよい。この構成によれば、研磨中に研磨パッドの摩耗度合に応じて、投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの位置をフィードバック制御可能となる。
【０１９８】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【０１９９】
上述したように、図１１乃至図３１に例示した本発明によれば、投光用光ファイバの出射端と受光用光ファイバの入射端とが互いに隣接した構成により、投光用光ファイバから出射して受光用光ファイバに入射する測定光の経路が基板に対して垂直に近くなる。これにより、受光用光ファイバによる受光量を増大させることができる。
【０２００】
本発明では、有効照射範囲が投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの拡がり角によって表されることに着目し、投光用光ファイバ及び受光用光ファイバから基板までの距離を拡がり角に基づいて定めている。これにより、受光効率を高める上で最適な位置に投光用光ファイバ及び受光用光ファイバを配置できる。
【０２０１】
これまで本発明の一実施形態について図示及び説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更及び改変が可能であることは容易に理解できよう。
【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本発明は、基板測定が研磨プロセスへ与える影響を低減するとともに基板測定装置の測定精度の向上を図ることができる基板研磨装置に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る基板研磨装置を示す図である。
【図２】図２は図１の基板研磨装置に備えられるセンサの構成例を示す図である。
【図３】図３は図１の基板研磨装置が備えられる基板処理装置を示す図である。
【図４】図４は図１の基板研磨装置における測定用流体の供給及び排出の制御のための構成を示す図である。
【図５】図５は図１の基板研磨装置における基板と研磨テーブルの貫通孔との位置関係を示す図である。
【図６】図６は基板を支持するトップリングの構成を示す図である。
【図７】図７は図４の構成による測定用流体の供給及び排出の制御を示す図である。
【図８】図８は図７の制御下での研磨テーブルの貫通孔内の流体量の変化を示す図である。
【図９】図９は図４の構成による測定用流体の供給及び排出の制御の他の例を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は図４の構成における保護カバーを示す断面図である。
【図１１】図１１は第２の実施形態に係る基板研磨装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは投光用光ファイバ及び受光用光ファイバと基板の間の投受光を示す模式図、図１２Ｃは有効照射範囲に投光される測定光の光量について説明する図である。
【図１３】図１３Ａは投光用光ファイバ及び受光用光ファイバと基板の間の投受光を示す模式図、図１３Ｂは投光用光ファイバ出射端から基板までの距離と基板に照射される光量との関係を示す図である。
【図１４】図１４Ａ及び図１４Ｂは、投光用光ファイバ及び受光用光ファイバから基板までの距離と、基板における有効照射範囲の関係について説明する模式図である。
【図１５】図１５は投光用光ファイバ及び受光用光ファイバと基板を示す図である。
【図１６】図１６は投光用光ファイバ及び受光用光ファイバから基板までの距離Ｌと、受光用光ファイバによる受光量との関係を実験した結果である。
【図１７】図１７は第３の実施形態における投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの配置を示す図である。
【図１８】図１８は第４の実施形態における投光用光ファイバ及び受光用光ファイバを示す図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは基板の研磨対象面を拡大して示す模式図である。
【図２０】図２０は第５の実施形態で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図２１】図２１Ａは従来例における照射範囲及び受光可能範囲を示す図、図２１Ｂは第５の実施形態での照射範囲及び受光可能範囲を示す図である。
【図２２】図２２Ａは第５の実施形態の変形例において用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバを示す図、図２２Ｂは投光用光ファイバ及び受光用光ファイバのそれぞれにレンズを取り付けた構成例である。
【図２３】図２３は第６の実施形態で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図２４】図２４は第６の実施形態の変形例で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図２５】図２５は第７の実施形態で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図２６】図２６は第８の実施形態で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図２７】図２７は第８の実施形態での測定光の経路を示す模式図である。
【図２８】図２８は第８の実施形態の変形例で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図２９】図２９は第９の実施形態で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図３０】図３０は第９の実施形態の変形例で用いられる投光用光ファイバ及び受光用光ファイバの断面図である。
【図３１】図３１は第１０の実施形態で用いられる光ファイバ体の断面図である。
【図１】
2006526292.tif 000003
【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２０】
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【図２１】
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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】
2006526292.tif 000032
【図３１】
2006526292.tif 000033
【国際調査報告】
2006526292.tif 000034
2006526292.tif 000035