(57)【要約】      （修正有）【課題】表面形状測定装置に対する相対的な位置決めを容易に行うことができる研磨ヘッドの位置決め方法を提供する。【解決手段】本発明に係る研磨ヘッドの位置決め方法では、研磨パッドを有するパッドプレートおよびキャリア部材の代わりに、表面側に所定形状のマークが設けられた治具部材８０を研磨ヘッドに装着保持させ、表面形状測定装置を利用してマークを検出可能な位置まで、治具部材が装着された研磨ヘッドを研磨アームにより移動させ、表面形状測定装置によりマークを検出可能な研磨ヘッドの位置を、表面形状測定装置に対する研磨ヘッドの基準相対位置として決定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、前記研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて前記研磨パッドを着脱可能に保持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、前記研磨室内に設けられ、前記研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した前記研磨ヘッドに保持される前記研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、
前記研磨パッドの代わりに、表面側に所定形状のマークが設けられた治具部材を前記研磨ヘッドに装着保持させ、
前記表面形状測定手段を利用して前記マークを検出可能な位置まで、前記治具部材が装着された前記研磨ヘッドを前記研磨ヘッド移動手段により移動させ、
前記表面形状測定手段により前記マークを検出可能な前記研磨ヘッドの位置を、前記基準相対位置として決定することを特徴とする研磨ヘッドの位置決め方法。
【請求項２】
前記表面形状測定手段は、所定の基準表面を有する基準部材と、
前記基準部材の前記基準表面と前記研磨パッドの表面との間の距離を測定する距離測定器と、
前記距離測定器が取り付けられるとともに案内機構に沿って前記基準表面と略平行な方向に移動可能な可動部材とを有し、
前記研磨パッドを保持する前記研磨ヘッドが前記基準相対位置に位置する状態で、前記可動部材を前記案内機構に沿って移動させながら、前記距離測定器を用いて前記基準部材の前記基準表面と前記研磨パッドの表面との間の距離を測定することにより、前記研磨パッドの表面形状を測定するとともに、
前記治具部材を保持する前記研磨ヘッドが前記基準相対位置に位置する状態で、前記可動部材を前記案内機構に沿って移動させながら、前記距離測定器を用いて前記基準部材の前記基準表面と前記治具部材の表面との間の距離を測定することにより、前記マークを検出することを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッドの位置決め方法。
【請求項３】
前記マークは、前記治具部材の表面側から見てリング状に形成された溝もしくは突起であり、
前記表面形状測定手段を利用して、前記距離測定器により測定した前記基準部材の前記基準表面と前記マークの表面との間の距離と、前記基準平面と前記マークを除いた前記治具部材の表面との間の距離との違いから、前記マークを検出することを特徴とする請求項２に記載の研磨ヘッドの位置決め方法。
【請求項４】
研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、前記研磨パッドが表面側に取り付けられたプレート部材と、前記研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて前記研磨パッドおよび前記プレート部材を着脱可能に保持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、前記研磨室内に設けられ、前記研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した前記研磨ヘッドに保持される前記研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、
前記プレート部材の表面側において前記研磨パッドが取り付けられる領域を除いた部分に、所定形状のマークが設けられており、
前記表面形状測定手段を利用して前記マークを検出可能な位置まで、前記研磨ヘッドを前記研磨ヘッド移動手段により移動させ、
前記表面形状測定手段により前記マークを検出可能な前記研磨ヘッドの位置を、前記基準相対位置として決定することを特徴とする研磨ヘッドの位置決め方法。
【請求項５】
前記表面形状測定手段は、所定の基準表面を有する基準部材と、
前記基準部材の前記基準表面と前記研磨パッドの表面との間の距離を測定する距離測定器と、
前記距離測定器が取り付けられるとともに案内機構に沿って前記基準表面と略平行な方向に移動可能な可動部材とを有し、
前記研磨ヘッドが前記基準相対位置に位置する状態で、前記可動部材を前記案内機構に沿って移動させながら、前記距離測定器を用いて前記基準部材の前記基準表面と前記研磨パッドの表面との間の距離を測定することにより、前記研磨パッドの表面形状を測定するとともに、
前記研磨ヘッドが前記基準相対位置に位置する状態で、前記可動部材を前記案内機構に沿って移動させながら、前記距離測定器を用いて前記基準部材の前記基準表面と前記プレート部材の表面側において前記研磨パッドが取り付けられる領域を除いた部分との間の距離を測定することにより、前記マークを検出することを特徴とする請求項４に記載の研磨ヘッドの位置決め方法。
【請求項６】
前記マークは、前記プレート部材の表面側から見てリング状に形成された溝もしくは突起であり、
前記表面形状測定手段を利用して、前記距離測定器により測定した前記基準部材の前記基準表面と前記マークの表面との間の距離と、前記基準平面と前記マークを除いた前記プレート部材の表面との間の距離との違いから、前記マークを検出することを特徴とする請求項５に記載の研磨ヘッドの位置決め方法。
【請求項７】
研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、前記研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて前記研磨パッドを着脱可能に保持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、前記研磨室内に設けられ、前記研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した前記研磨ヘッドに保持される前記研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、
前記研磨ヘッドは、前記研磨パッドの代わりに、表面側に所定形状のマークが設けられた治具部材を着脱可能に保持できるように構成されており、
少なくとも前記研磨装置を初めて作動させる際に、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の研磨ヘッドの位置決め方法を用いて、前記表面形状測定手段に対する前記研磨ヘッドの前記基準相対位置を決定することを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、前記研磨パッドが表面側に取り付けられたプレート部材と、前記研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて前記研磨パッドおよび前記プレート部材を着脱可能に保持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、前記研磨室内に設けられ、前記研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した前記研磨ヘッドに保持される前記研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、
前記プレート部材の表面側において前記研磨パッドが取り付けられる領域を除いた部分に、所定形状のマークが設けられており、
少なくとも前記研磨装置を初めて作動させる際に、請求項４から請求項６のうちいずれか一項に記載の研磨ヘッドの位置決め方法を用いて、前記表面形状測定手段に対する前記研磨ヘッドの前記基準相対位置を決定することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の研磨対象物の表面を平坦化する研磨装置に関し、さらに詳しくは、このような研磨装置に用いられる研磨ヘッドの位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ等の研磨対象物の表面を平坦化する研磨装置として、ウェハをその被研磨面が露出する状態で保持するウェハ保持装置と、このウェハ保持装置に保持されたウェハの被研磨面と対向する研磨パッドが貼り付けられた研磨部材を保持する研磨ヘッドとを備え、これら双方を回転させた状態で研磨パッドをウェハの被研磨面に押し付け、且つ研磨部材を両者の接触面内方向に揺動させてウェハを研磨する構成のものが知られている。また、このような機械的研磨に加え、研磨パッドとウェハとの接触面に研磨剤（スラリー）を供給して研磨剤の化学的作用により上記研磨を促進させる化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ）を行うＣＭＰ装置も知られている。
【０００３】
このような構成の研磨装置を用いたウェハの研磨加工は、研磨ヘッドとともに研磨パッドを回転させながらウェハ保持装置に回転保持されたウェハの被研磨面に当接させて行われ、このとき、研磨パッドは回転しながらウェハに対して水平方向へ往復運動をすることで、ウェハの全表面が均一に研磨加工される。
【０００４】
また、ウェハ保持装置および研磨ヘッドは、所定の研磨室内に配設され、この研磨室には、ウェハ保持装置および研磨ヘッドの他に、ドレッシング装置やパッド交換台等が配設されている。また、研磨ヘッドは、研磨室内に配設された揺動アームに回転自在に保持されており、この揺動アームの揺動により、ウェハ保持装置、ドレッシング装置、およびパッド交換台の上方にそれぞれ移動することができるようになっている。
【０００５】
そして、ウェハの研磨加工が所定回数終了すると、研磨ヘッドはウェハ保持装置の上方からドレッシング装置の上方へ移動し、そこで研磨パッドのドレッシングが行われる。ドレッシング終了後、研磨パッドが貼り付けられた研磨部材は研磨ヘッドから取り外され、測定装置によって研磨パッドの表面形状（例えば、研磨パッド表面の成す円錐頂角や研磨パッド表面の溝深さ等）が測定される。測定結果が良好であれば、研磨部材は再び研磨ヘッドに取り付けられ、その後、そのまま研磨に使用される。一方、測定結果が良好でない場合には、研磨部材が研磨ヘッドに取り付けられた後、再び研磨パッドのドレッシングが行われる。
【０００６】
このように、従来は研磨室内で研磨パッドの表面形状を測定する手段が無く、一旦研磨部材を研磨室から取り出して研磨パッドの表面形状を測定していた。これに対し、研磨パッドの表面形状を自動測定可能な表面形状測定装置（例えば、特許文献１を参照）が考案され、研磨室内に搭載された研磨装置が実用化されつつある。
【特許文献１】国際公開第０５／０７２９１０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような研磨装置では、研磨ヘッド（揺動アーム）や表面形状測定装置等の組み付け誤差により、表面形状測定装置に対する研磨ヘッドの基準相対位置が同種の装置で数ｍｍ程度ずれるため、表面形状測定装置の測定精度を向上させるために、少なくとも研磨装置を初めて作動させる際、何らかの方法（できれば、簡便な方法）で研磨ヘッドの基準相対位置を決定（補正）する必要があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、表面形状測定手段に対する相対的な位置決めを容易に行うことができる研磨ヘッドの位置決め方法、およびこの方法を用いた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】
【０００９】
このような目的達成のため、第１の発明に係る研磨ヘッドの位置決め方法では、研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて研磨パッドを着脱可能に保持する研磨ヘッドと、研磨ヘッドを研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、研磨室内に設けられ、研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した研磨ヘッドに保持される研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、研磨パッドの代わりに、表面側に所定形状のマークが設けられた治具部材を研磨ヘッドに装着保持させ、表面形状測定手段を利用してマークを検出可能な位置まで、治具部材が装着された研磨ヘッドを研磨ヘッド移動手段により移動させ、表面形状測定手段によりマークを検出可能な研磨ヘッドの位置を、基準相対位置として決定する。
【００１０】
また、上述の発明において、表面形状測定手段は、所定の基準表面を有する基準部材と、基準部材の基準表面と研磨パッドの表面との間の距離を測定する距離測定器と、距離測定器が取り付けられるとともに案内機構に沿って基準表面と略平行な方向に移動可能な可動部材とを有し、研磨パッドを保持する研磨ヘッドが基準相対位置に位置する状態で、可動部材を案内機構に沿って移動させながら、距離測定器を用いて基準部材の基準表面と研磨パッドの表面との間の距離を測定することにより、研磨パッドの表面形状を測定するとともに、治具部材を保持する研磨ヘッドが基準相対位置に位置する状態で、可動部材を案内機構に沿って移動させながら、距離測定器を用いて基準部材の基準表面と治具部材の表面との間の距離を測定することにより、マークを検出することが好ましい。
【００１１】
さらに、上述の発明において、マークは、治具部材の表面側から見てリング状に形成された溝もしくは突起であり、表面形状測定手段を利用して、距離測定器により測定した基準部材の基準表面とマークの表面との間の距離と、基準平面とマークを除いた治具部材の表面との間の距離との違いから、マークを検出することが好ましい。
【００１２】
また、第２の発明に係る研磨ヘッドの位置決め方法では、研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、研磨パッドが表面側に取り付けられたプレート部材と、研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて研磨パッドおよびプレート部材を着脱可能に保持する研磨ヘッドと、研磨ヘッドを研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、研磨室内に設けられ、研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した研磨ヘッドに保持される研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、プレート部材の表面側において研磨パッドが取り付けられる領域を除いた部分に、所定形状のマークが設けられており、表面形状測定手段を利用してマークを検出可能な位置まで、研磨ヘッドを研磨ヘッド移動手段により移動させ、表面形状測定手段によりマークを検出可能な研磨ヘッドの位置を、基準相対位置として決定する。
【００１３】
また、上述の発明において、表面形状測定手段は、所定の基準表面を有する基準部材と、基準部材の基準表面と研磨パッドの表面との間の距離を測定する距離測定器と、距離測定器が取り付けられるとともに案内機構に沿って基準表面と略平行な方向に移動可能な可動部材とを有し、研磨ヘッドが基準相対位置に位置する状態で、可動部材を案内機構に沿って移動させながら、距離測定器を用いて基準部材の基準表面と研磨パッドの表面との間の距離を測定することにより、研磨パッドの表面形状を測定するとともに、研磨ヘッドが基準相対位置に位置する状態で、可動部材を案内機構に沿って移動させながら、距離測定器を用いて基準部材の基準表面とプレート部材の表面側において研磨パッドが取り付けられる領域を除いた部分との間の距離を測定することにより、マークを検出することが好ましい。
【００１４】
さらに、上述の発明において、マークは、プレート部材の表面側から見てリング状に形成された溝もしくは突起であり、表面形状測定手段を利用して、距離測定器により測定した基準部材の基準表面とマークの表面との間の距離と、基準平面とマークを除いたプレート部材の表面との間の距離との違いから、マークを検出することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る第１の研磨装置は、研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて研磨パッドを着脱可能に保持する研磨ヘッドと、研磨ヘッドを研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、研磨室内に設けられ、研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した研磨ヘッドに保持される研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、研磨ヘッドは、研磨パッドの代わりに、表面側に所定形状のマークが設けられた治具部材を着脱可能に保持できるように構成されており、少なくとも研磨装置を初めて作動させる際に、第１の発明に係る研磨ヘッドの位置決め方法を用いて、表面形状測定手段に対する研磨ヘッドの基準相対位置を決定することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る第２の研磨装置は、研磨対象物の被研磨面に当接して研磨を行う研磨面が表面に設けられた研磨パッドと、研磨パッドが表面側に取り付けられたプレート部材と、研磨対象物が搬入される研磨室内に設けられて研磨パッドおよびプレート部材を着脱可能に保持する研磨ヘッドと、研磨ヘッドを研磨室内で移動させる研磨ヘッド移動手段と、研磨室内に設けられ、研磨ヘッド移動手段により所定の基準相対位置に移動した研磨ヘッドに保持される研磨パッドの表面形状を測定する表面形状測定手段とを有する研磨装置において、プレート部材の表面側において研磨パッドが取り付けられる領域を除いた部分に、所定形状のマークが設けられており、少なくとも研磨装置を初めて作動させる際に、第２の発明に係る研磨ヘッドの位置決め方法を用いて、表面形状測定手段に対する研磨ヘッドの基準相対位置を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表面形状測定手段に対する研磨ヘッドの相対的な位置決めを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１実施形態に係る研磨装置の代表例であるＣＭＰ装置（化学的機械的研磨装置）の一部を図１に示している。このＣＭＰ装置Ｃは、その研磨工程に従って、カセットインデックス部、ウェハ洗浄部、および研磨部から構成され、また研磨部は、４分割されたインデックステーブルのそれぞれの区画に設けられる３つの研磨室と１つの搬送室とから構成されるが、本実施形態では、そのうちの１つの研磨室について説明を行う。
【００１９】
搬送室から半導体ウェハＷが搬入される研磨室１には、４分割されてステッピングモータ等の作動により９０度毎に回動送りされるインデックステーブル２と、研磨アーム３と、ドレッシング装置４と、パッド交換台５と、表面形状測定装置５０とが配設されている。インデックステーブル２のそれぞれの区画には、研磨対象物であるウェハＷを裏面から吸着保持するウェハ保持装置１０が配設されており、ウェハＷを吸着保持して研磨室１に移動させる。このウェハ保持装置１０は、インデックステーブル２に水平面内で回転自在に支持されており、インデックステーブル２の内部に配設された図示しない電動モータやエアモータ等の駆動手段により高速回転される。
【００２０】
研磨アーム３は、インデックステーブル２に対して水平方向に旋回可能で、且つ、鉛直方向に上下動可能に構成されている。この研磨アーム３の揺動端部には研磨ヘッド２０が回転自在に取り付けられており、この研磨ヘッド２０は、図４に示すように、パッドプレート２５が取り付けられたキャリア部材２１を着脱可能に保持するようになっている。キャリア部材２１は円盤形に形成されており、ピン部材等を用いた嵌合により研磨ヘッド２０の下端部に着脱可能に装着される。
【００２１】
キャリア部材２１の下側には、パッドプレート２５の形状に合わせた嵌合穴部２２が形成され、この嵌合穴部２２にＯリング等を用いてパッドプレート２５を嵌合させることにより、パッドプレート２５がキャリア部材２１に着脱可能に取り付けられる。また、キャリア部材２１の内部には、図示しない真空源と繋がる吸着穴２３が形成されており、真空源を用いて吸着穴２３に負圧を作用させることで、キャリア部材２１の嵌合穴部２２に取り付けたれたパッドプレート２５を吸着保持できるようになっている。
【００２２】
パッドプレート２５は、樹脂製のプレート部材２６と、プレート部材２６の表面側（下面側）に貼り付けられた研磨パッド２７とを有して構成され、前述したように、キャリア部材２１の嵌合穴部２２に着脱可能に取り付けられる。また、パッドプレート２５は、樹脂製のプレート部材２６を用いた使い捨てのパッドプレートであり、このような使い捨てのパッドプレートを用いることで、キャリア部材２１に対するパッドプレート２５の着脱交換作業を容易にしている。
【００２３】
プレート部材２６は、ＰＥＴ（ポリエチレン−テレフタラート）等の樹脂材料を用いて円盤形に形成され、ウェハＷの表面（被研磨面Ｗｓ）を平坦に研磨可能な研磨パッド２７が両面接着テープ等を用いてプレート部材２６の表面側（下面側）に貼り付けられている。なお、プレート部材２６の材質は、研磨液に浸食されないものであれば問題ないが、手軽に入手でき加工がし易く、かつ廃棄するときに公害上の問題を起こしにくいものとしてＰＥＴが好ましい。
【００２４】
研磨パッド２７は、プレート部材２６とほぼ同じ外径を有するドーナツ円盤形に形成され、プレート部材２６の表面側（下面側）における中心部近傍が研磨パッド２７に覆われずに露出するようになっている。そして、研磨パッド２７の表面（下面）には、ウェハＷの表面（被研磨面Ｗｓ）に当接して研磨を行う研磨面２７ｓが形成される。また、研磨パッド２７の表面には、格子状の溝２８（図５（ｃ）を参照）が縦横にほぼ等間隔で形成されており、研磨加工の際に研磨剤（スラリー）の拡散が促進されるようになっている。なお、溝２８の幅および深さは、ともに約１ｍｍ程度である。
【００２５】
このような研磨ヘッド２０は、研磨アーム３内に配設された図示しない回転駆動機構により回転駆動されて、水平面内で高速回転自在に構成される。また、研磨ヘッド２０は、上述のウェハ保持装置１０の回転方向と逆方向に回転駆動され、研磨パッド２７（パッドプレート２５）をウェハＷに当接させながら高速に相対回転させることにより、ウェハＷの表面（被研磨面Ｗｓ）が平坦に研磨される。さらに、研磨ヘッド２０は、図１に示すように、研磨アーム３の回動により、ウェハ保持装置１０、ドレッシング装置４、パッド交換台５、および表面形状測定装置５０の上方にそれぞれ移動することができるようになっている。
【００２６】
なお、図１で示されるドレッシング装置４は、ウェハＷを研磨加工することによって研磨パッド２７に生じた目詰まりや目の不揃いを修正（ドレッシング、目立て）する装置であり、詳細図示を省略するが、表面にダイヤモンド砥粒等が固着されて回転自在なディスクと、ドレッシングされた研磨パッドの表面に純水を噴射して研磨パッドを純水洗浄する洗浄ノズルを有している。また、パッド交換台５は、使用後のパッドプレート２５を新品のものに交換するための装置である。
【００２７】
研磨パッド２７の表面形状を測定する表面形状測定装置５０は、図２に示すように、防水カバーが取り付けられた筐体部５１の内部に各構成部品が収容される。筐体部５１の内側には、前ブロック５５および後ブロック５６が取り付けられており、前ブロック５５と後ブロック５６との間には、オーステナイト系ステンレスからなる案内保持板５７が取り付けられる。案内保持板５７には、案内機構５２の一方を構成する案内部材５８が取り付けられ、この案内部材５８に沿って、案内機構５２の他方を構成する部材（スライドテーブル５８ａ：図４を参照）に取り付けられた可動部材５９が摺動可能に構成されている。また、案内保持板５７にはボールスクリュー６０が取り付けられており、可動部材５９側に設けられたスクリューナット（図示せず）と螺合して、ボールスクリュー６０の回転により可動部材５９が駆動されるようになっている。
【００２８】
後ブロック５６には、モータ保持部材６１ａを介してモータ６１が取り付けられており、このモータ６１の回転駆動力を受けてボールスクリュー６０が回転するようになっている。また、所定の基準表面６２ｓを有する基準ブロック６２が、第１保持部材６３および第２保持部材６４を介して、前ブロック５５および後ブロック５６にそれぞれ保持されている。
【００２９】
可動部材５９の上部にはメインセンサ６５が設けられ、研磨パッド２７の表面からの距離を測定するようになっている。また、可動部材５９の下部にはサブセンサ６６が設けられ、基準ブロック６２の基準表面６２ｓからの距離を測定するようになっている。なお、筐体部５１における研磨パッド２７と対向する部分には、図示しない窓が設けられており、測定を行うときにだけ開放されるようになっている。また、筐体部５１の内部には、上述の窓を開閉するためのエアシリンダ６７が配設され、さらに、このエアシリンダ６７の作動を制御するための電磁弁６８およびスピードコントローラ６９が配設されている。また、電磁弁６８もしくは窓には、窓の開閉を検知するために窓開閉センサが設けられている。なお、窓の開閉には、エアシリンダ６７以外にも例えば電磁アクチュエータを用いることができる。
【００３０】
案内部材５８の両側には、可動部材５９の暴走を検出して非常停止を行うためのＯＴセンサ７０が設けられる。また、案内部材５８の所定箇所には、可動部材５９の原点位置を検出する原点センサ７１が設けられる。さらに、案内部材５８の温度を検出するための温度センサ７２が、案内保持板５７に取り付けられている。
【００３１】
表面形状測定装置５０の各構成部品の作動は、制御基板７４を介して制御装置７３により制御される。また、制御装置７３は、ＣＭＰ制御装置７５と信号のやりとりを行っている。制御基板７４と各構成部品との間には、図２に示すような信号のやりとりが行われるが、このうち、メインセンサ６５からの信号はメインセンサアンプ７６を介して、サブセンサ６６からの信号はサブセンサアンプ７７を介して制御基板７４に入力される。また、モータ６１からのモータエンコーダ信号（パルス信号）はモータドライバ７８を介して制御基板７４に入力され、モータドライブ信号はモータドライバ７８を介して制御基板７４からモータ６１に出力される。
【００３２】
ところで、表面形状測定装置５０を用いて実際に測定されるのは、研磨パッド２７の形状、溝深さ、厚さ等である。図３に示すように、メインセンサ６５は研磨パッド２７の表面からの距離Ｌｍを測定し、サブセンサ６６は基準ブロック６２の基準表面６２ｓからの距離Ｌｓを測定する。可動部材５９が研磨パッド２７に近づくとＬｍが小さくなりＬｓが大きくなる極性において、実際に測定値とされるのは（Ｌｍ＋Ｌｓ）の値である。すなわち、基準ブロック６２は、研磨パッド２７の表面位置を測定するための基準位置を与えるために使用されており、これにより、例えば案内保持板５７や案内部材５８の変形により可動部材５９の位置が変動しても、正しい測定が行われるようになっている。
【００３３】
また、研磨ヘッド２０が（図１の破線で示す）所定の基準相対位置（測定位置）に位置するときに、研磨パッド２７（すなわち、研磨ヘッド２０）の回転中心近傍をメインセンサ６５の測定方向に沿って延びる線が通過可能に構成されており、可動部材５９が案内部材５８に沿って図３における左右方向へ直線的に移動することで、研磨パッド２７の表面において研磨パッド２７の回転中心近傍を通る直線に沿った研磨パッド２７の表面形状を測定することができる。また、研磨ヘッド２０を所定角度ずつ回転させることにより、研磨パッド２７の回転中心近傍を通る複数の直線に沿った研磨パッド２７の表面形状を測定することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、可動部材５９が案内部材５８に沿って直線運動するように構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、アーム部材等を用いて可動部材を回転運動させるようにしてもよい。この場合、メインセンサによる測定位置は、研磨パッドの表面において研磨パッドの回転中心近傍を通る円弧に沿った位置となる。
【００３５】
メインセンサ６５として、光学式の（非接触式の）変位センサが用いられる。測定対象表面は、研磨パッド２７の表面であり発泡体樹脂の表面ということになる。発泡体の空孔径は２０〜３０μｍであるので、光学式センサスポットはこの空孔面積よりも大きいことが好ましい。また、研磨パッド２７の溝幅は１ｍｍ程度であるので、スポット径は溝幅よりも小さいことが好ましい。なお、接触式のピックセンサの場合は、プローブ先端の直径が１ｍｍ以上であるので溝２８の深さを検出できない。また、渦電流式や超音波式の場合も、測定範囲が５ｍｍ程度であるので同様に溝２８の深さを検出できない。
【００３６】
サブセンサ６６として、渦電流式の変位センサが用いられる。測定感度を上げ、ノイズの影響を少なくするために、基準ブロックは鉄系材料やマルテンサイト系ステンレスを用いる。特に精度を必要としない場合は、アルミニウム、銅系等の各種金属でも構わない。基準ブロック６２の基準表面６２ｓは平坦に精密加工されているが、直径数ｍｍ程度の範囲の平均的な距離を算出することができる、渦電流式の変位センサを使用することが好ましい。
【００３７】
メインセンサ６５の測定点およびサブセンサ６６の測定点、並びに可動部材５９の駆動点はそれぞれ同軸上に配置され、可動部材５９の駆動方向、すなわちボールスクリュー６０の回転軸に対し、各測定点および駆動点の３点を結んだ軸が直交している。この配置であれば、可動部材５９のピッチング、ローリングによる測定点の測定方向変動が２次の微小項として無視できる。
【００３８】
モータ６１は、ＡＣモータ、ＤＣモータ、ステッピングモータいずれでも構わない。また、モータ６１はロータリーエンコーダ（図示せず）を内蔵し、モータ６１から出力されるモータエンコーダ信号に基づいて、ボールスクリュー６０等を介してモータ６１に駆動される可動部材５９の位置を検出できるようになっている。原点位置に関しては、前述したように、案内部材５８の所定箇所に原点センサ７１を取り付け、可動部材５９がこの位置を通過するときに原点リセット動作を行うようにしている。また、モータ６１の回転駆動トルクは、図示省略するモータ軸からギヤ機構およびベルト機構等を介してボールスクリュー６０に伝達されるようになっている。
【００３９】
なお、ロータリーエンコーダが絶対値型であり、かつ、ボールスクリュー６０を含む機械系の精度が十分ある場合には、原点センサ７１は不要である。また、リニアモータとリニアエンコーダの組み合わせでも構わない。
【００４０】
また、前ブロック５５は、図４に示すように、筐体部５１の内側に設けられた取り付け用台座７９に取り付けられる。前述したように、前ブロック５５には案内保持板５７の一端側が取り付けられ、案内保持板５７の下側には案内部材５８が取り付けられる。案内部材５８には、スライドテーブル５８ａが摺動可能に嵌合しており、案内部材５８およびスライドテーブル５８ａが案内機構５２を構成している。スライドテーブル５８ａにはスクリューナット（図示せず）が嵌め込まれており、このスクリューナットにボールスクリュー６０が螺合している。可動部材５９はスライドテーブル５８ａに締結されており、ボールスクリュー６０の回転により、スライドテーブル５８ａとともに案内部材５８に沿って摺動するようになっている。
【００４１】
このような構成のＣＭＰ装置Ｃを用いたウェハＷの研磨加工は、研磨ヘッド２０とともに研磨パッド２７（パッドプレート２５）を回転させながら、研磨パッド２７の研磨面２７ｓをウェハ保持装置１０に回転保持されたウェハＷの被研磨面Ｗｓに当接させて行われ、このとき、研磨パッド２７は回転しながらウェハＷに対して水平方向（すなわち、被研磨面Ｗｓ内の方向）へ往復運動（揺動）することで、ウェハＷの全表面が平坦に研磨加工される。なおこのとき、研磨パッド２７とウェハＷとの間に研磨剤（スラリー）が供給される。
【００４２】
ウェハＷの研磨が所定回数終了すると、研磨アーム３の作動により、研磨ヘッド２０がウェハ保持装置１０の上方からドレッシング装置４の上方に移動し、そこで研磨パッド２７のドレッシングが行われる。ドレッシング終了後、研磨アーム３の作動により、研磨ヘッド２０がウェハ保持装置１０の上方から表面形状測定装置５０上方の基準相対位置に移動し、そこで研磨パッド２７の表面形状（円錐頂角、溝深さ）およびパッド厚さが測定される。
【００４３】
パッド厚さや溝深さが規定の値以下となっていた場合には、研磨ヘッド２０をパッド交換台５の上方に移動させて研磨パッド２７（すなわち、パッドプレート２５）の交換を行い、さらに研磨ヘッド２０をウェハ保持装置１０の上方に移動させて新しくウェハＷの研磨を行う。また、パッド厚さや溝深さが規定の値以上ではあるが、研磨パッド２７の円錐頂角が規定値の範囲に入らない場合には、研磨ヘッド２０をドレッシング装置４の上方に戻し、ドレッシング条件を変更してドレッシングをやり直し、その後、再び研磨パッド２７の表面形状を測定する工程を繰り返す。一方、パッド厚さや溝深さが規定の値以上であり、研磨パッド２７の円錐頂角が規定値の範囲に入る場合には、研磨ヘッド２０をウェハ保持装置１０の上方に戻して新しいウェハＷの研磨を開始する。
【００４４】
ここで、表面形状測定装置５０による研磨パッド２７の表面形状の測定動作、円錐頂角算出、溝深さ算出、パッド厚さ算出までのシーケンスについて説明する。まず、第１のステップとして、表面形状測定装置５０の電源投入時に、所定のイニシャライズ動作が行われる。
【００４５】
第２のステップとして、ＣＭＰ装置側では、ｎ枚のウェハＷに対する研磨が終了するタイミングで、研磨パッド２７のドレッシングが行われる。ドレッシング条件は、ウェハ研磨中同一のドレッシング位置で、研磨残存物とスラリー成分の除去を主目的にしたドレッシング時間となる。
【００４６】
第３のステップでは、ドレッシング中に研磨パッド２７に付着した水滴を除去するため、最高回転数近傍で研磨ヘッド２０を回転させて水滴飛ばしを行う。これにより、ドレッシング後のパッド表面に均一な保水層が得られる。水滴飛ばしを行う位置は、ドレッシング装置４付近で構わない。
【００４７】
第４のステップとして、ＣＭＰ制御装置７５は、パッド表面の水滴飛ばしが終了した時点で、制御装置７３に対して窓（図示せず）を開けるための窓開けコマンドを送信する。コマンドを受けた制御装置７３は、制御基板７４を介して窓を開けるための電磁弁制御信号を電磁弁６８に送る。これにより、弁が切り替わってエアシリンダ６７が作動し、エアシリンダ６７は窓に連結された部材を所定位置まで駆動して、窓を開放する。エアシリンダ６７に内蔵されたセンサにより開放終点を検知し、窓開け動作は完了する。制御装置７３は、窓開けコマンド実行終了をＣＭＰ制御装置７５側に通知する。
【００４８】
第５のステップとして、ＣＭＰ制御装置７５は、第４のステップにおける窓開けコマンドの送信と同時に、研磨ヘッド２０を相対基準位置（測定位置）に移動させる制御を行う。このとき、研磨ヘッド２０の移動中に、あるいは移動終了後に研磨ヘッド２０の回転位置を初期位置（研磨ヘッド２０の回転イニシャライズ位置）に合わせる。第４のステップあるいは本ステップのうち遅い方の完了をもって、研磨パッド２７の測定位置決めを終了とする。
【００４９】
第６のステップとして、ＣＭＰ制御装置７５は、制御装置７３に対して測定コマンドを送信する。コマンドを受けた制御装置７３は制御基板７４へ測定指令を送り、制御基板７４はモータドライバ７８へ駆動指令を出し、可動部材５９が基準ブロック６２の基準表面６２ｓと略平行な方向に動き出す。ロータリーエンコーダ（図示せず）で得られるＸ軸（図３における左右方向軸）位置情報から、所定のサンプルピッチでメインセンサ６５、サブセンサ６６のＺ軸（図３における上下方向軸）方向距離測定値を取り込む。その際、Ｘ軸方向の測定開始点と終了点は事前にパラメータセットしてあるものとする。
【００５０】
なお、基準ブロック６２の基準表面６２ｓを基準面とするため、メインセンサ６５の出力をＬｍ、サブセンサ６６の出力をＬｓとし、可動部材５９が研磨パッド２７に近づくとＬｍが小さくなるとともにＬｓが大きくなる構成であったとすると、基準ブロック６２の基準表面６２ｓから研磨パッド２７の表面までの相対距離Ｌは、Ｌ＝（Ｌｍ＋Ｌｓ）で得られる。
【００５１】
また、第６のステップにおいて、Ｘ軸方向に沿った各測定点で測定した相対距離Ｌに基づいて、円錐頂角、溝深さ、パッド厚さ等が算出される。これらの算出方法は、例えば、国際公開第０５／０７２９１０号パンフレット等に記載されており、詳細な説明を省略する。そして、これらの値が算出されたときに、制御装置７３はＣＭＰ制御装置７５に測定コマンド終了信号を送信する。
【００５２】
第７のステップとして、測定コマンド終了信号を受け取ったＣＭＰ制御装置７５は、研磨ヘッド２０を所定角度回転させる制御を行う。研磨ヘッド２０が所定角度回転すると、ＣＭＰ制御装置７５は、制御装置７３に対して再び測定コマンドを送信する。そして、研磨パッド２７の表面全体をスキャンするまで、研磨ヘッド２０の回転と、研磨パッド２７の表面測定を繰り返す。例えば、１０度刻みであれば、１８回の往復スキャン動作で表面全体の測定ができる。
【００５３】
第８のステップとして、ＣＭＰ制御装置７５は、ドレッシング位置の変更や研磨パッド２７の交換等の目安となる基準値を有しており、その基準値と第６のステップにおける測定結果とを比較し、比較結果に応じてドレッシング位置の変更や研磨パッド２７の交換等のための警告情報を作成し報知する。警告情報を報知した後、ＣＭＰ制御装置７５が自動的にドレッシング位置の変更や研磨パッド２７の交換等を行うようにしてもよい。なお、円錐頂角とは、図５（ａ）においてαで示される角度であり、ドレッシング位置とは、図５（ａ）あるいは図５（ｂ）におけるドレッシング装置４の相対位置βである。また、溝深さは、図５（ｂ）におけるγで示される値であり、パッド厚さは、図５（ｂ）におけるδで表される値である。
【００５４】
このようにして、表面形状測定装置５０により、基準相対位置（測定位置）に位置する研磨ヘッド２０に保持された、研磨パッド２７の表面形状が測定される。ところで、ＣＭＰ装置Ｃの組み立て時において、研磨ヘッド２０（研磨アーム３）や表面形状測定装置５０等の組み付け誤差により、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の基準相対位置が同種の装置で数ｍｍ程度ずれることがある。そのため、本実施形態においては、表面形状測定装置５０の測定精度を向上させるために、ＣＭＰ装置Ｃを初めて作動させるときや、研磨ヘッド２０や表面形状測定装置５０等のユニットを交換した際に、以下に述べるような方法で研磨ヘッド２０の基準相対位置を決定し、基準相対位置の補正を行っている。
【００５５】
そこで、基準相対位置を決定するための研磨ヘッド２０の位置決め方法について、以下に説明する。まず、図６に示すように、研磨パッド２７を有するパッドプレート２５およびキャリア部材２１に代えて、治具部材８０を研磨ヘッド２０に装着保持させる。
【００５６】
治具部材８０は、図６および図７に示すように、アルミニウム等の金属材料を用いて、研磨パッド２７を有するパッドプレート２５およびキャリア部材２１の形状に合わせた円盤状に形成され、キャリア部材２１に代えて、研磨ヘッド２０に着脱可能に保持されるようになっている。治具部材８０の表面側（下面側）における中央部近傍には、治具部材８０の表面側から見てリング状の溝であるマーク８１が形成される。また、治具部材８０の表面（下面）には、光沢を抑えるための表面処理が施されている。
【００５７】
リング状のマーク８１は、図８に示すように、仮に、研磨パッド２７（パッドプレート２５およびキャリア部材２１）を研磨ヘッド２０に装着したとして、マーク８１における所定の縁部が溝２８に囲まれた研磨面２７ｓの各領域の中央部を結ぶ線の１つと同じ線上に並ぶように配置される。このようにすれば、研磨パッド２７を研磨ヘッド２０に装着したときに、溝２８に囲まれた研磨面２７ｓの各領域の中央部をメインセンサ６５の測定点を結ぶ線（可動部材５９およびメインセンサ６５の移動方向）に沿って並べることができるため、研磨パッド２７の表面形状の測定精度をより向上させることができる。なお、これに限らず、マーク８１における所定の縁部が溝２８に沿って延びる線の１つと同じ線上に並ぶように配置してもよい。
【００５８】
次に、表面形状測定装置５０を利用してマーク８１を検出可能な位置まで、治具部材８０が装着された研磨ヘッド２０を研磨アーム３により移動させる。この手順についてさらに詳しく述べると、まず、第１の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、治具部材８０の装着が終了して所定の操作が行われた時点で、制御装置７３に対して窓（図示せず）を開けるための窓開けコマンドを送信する。これにより、先に述べた第４のステップの場合と同様にして、窓が開放される。
【００５９】
第２の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、窓開けコマンドの送信と同時に、治具部材８０が装着された研磨ヘッド２０を、基準相対位置近傍の（例えば、想定される基準相対位置より若干ウェハ保持装置１０側に揺動変位した）所定の設定位置に移動させる制御を行う。このとき、研磨ヘッド２０の移動中に、あるいは移動終了後に研磨ヘッド２０の回転位置を初期位置（研磨ヘッド２０の回転イニシャライズ位置）に合わせる。
【００６０】
第３の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、制御装置７３に対して測定コマンドを送信する。このとき、先に述べた第６のステップの場合と同様にして、可動部材５９が基準ブロック６２の基準表面６２ｓと略平行な方向に動き出し、ロータリーエンコーダ（図示せず）で得られるＸ軸（図６における左右方向軸）位置情報から、所定のサンプルピッチでメインセンサ６５、サブセンサ６６のＺ軸（図６における上下方向軸）方向距離測定値を取り込む。その際、Ｘ軸方向の測定開始点と終了点は事前にパラメータセットしてあるものとする。
【００６１】
なお、治具部材８０の表面を測定面とするため、図６に示すように、メインセンサ６５の出力をＬｍ、サブセンサ６６の出力をＬｓとし、可動部材５９が研磨パッド２７に近づくとＬｍが小さくなるとともにＬｓが大きくなる構成であったとすると、基準ブロック６２の基準表面６２ｓから治具部材８０の表面までの相対距離Ｌ１が、Ｌ１＝（Ｌｍ＋Ｌｓ）で得られる。
【００６２】
そして、第３の工程において、基準ブロック６２の基準表面６２ｓから治具部材８０の表面までの相対距離Ｌ１の測定結果として、図９のような測定波形が得られる。ここで、測定波形の縦軸は相対距離Ｌ１であり、横軸は治具部材８０の表面上における測定位置である。
【００６３】
第４の工程として、測定コマンド終了信号を受け取ったＣＭＰ制御装置７５は、研磨ヘッド２０を所定のピッチだけ（例えば、前述の設定位置から表面形状測定装置５０側に向けて）移動させる制御を行う。研磨ヘッド２０が所定のピッチだけ移動すると、ＣＭＰ制御装置７５は、制御装置７３に対して再び測定コマンドを送信する。そして、治具部材８０のマーク８１を検出したと判定するまで、研磨ヘッド２０のピッチ毎の移動と、治具部材８０の表面測定を繰り返す。
【００６４】
例えば、図９に示す場合において、ｎ回目の測定波形をＫｎとすると、研磨ヘッド２０が前述の設定位置に位置したときの１回目の測定波形Ｋ１は、マーク８１がメインセンサ６５の測定点を結ぶ線と重ならないので、マーク８１の溝深さが測定されず、平坦な波形になる。また、研磨ヘッド２０が１ピッチ（ピッチ間隔０．４ｍｍ）だけ移動したときに測定された、２回目の測定波形Ｋ２は、マーク８１の縁部近傍がメインセンサ６５の測定点を結ぶ線と重なるため、凸部を１つ有した波形になる。さらに、（ピッチ間隔を０．２ｍｍに縮小して）研磨ヘッド２０が２ピッチおよび３ピッチだけ移動したときに測定された、３回目および４回目の測定波形Ｋ３，Ｋ４は、１回目の測定波形Ｋ１と同様に、凸部を１つ有した波形になる。
【００６５】
また、研磨ヘッド２０が４ピッチ（ピッチ間隔０．４ｍｍ）以上移動したときに測定された、５回目以降１１回目までの測定波形Ｋ５〜Ｋ１１は、マーク８１における２箇所の部分がメインセンサ６５の測定点を結ぶ線と重なるため、凸部を２つ有した波形になる。なお、図９において、リング状のマーク８１の外径は６．５ｍｍ、内径は５．５ｍｍ、溝深さは１ｍｍである。また、図９において、測定波形における凸部の高さが０．５ｍｍ以上の場合に当該箇所を溝と判定し、ノイズによる誤検出を防止している。また、図９において、メインセンサ６５の測定点を結ぶ線が変位しているが、実際にはマーク８１の方が変位することになる。
【００６６】
第５の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、治具部材８０のマーク８１を検出したと判定すると、研磨ヘッド２０のピッチ毎の移動を停止する制御を行う。例えば、図９に示す場合において、測定波形に現れる凸部の数が２個になったとき、すなわち、研磨ヘッド２０が４ピッチだけ移動したときに、表面形状測定装置５０によりマーク８１を検出したと判定し、研磨ヘッド２０を停止させる。
【００６７】
上述のようにして、表面形状測定装置５０を利用してマーク８１を検出可能な位置まで、治具部材８０が装着された研磨ヘッド２０が移動すると、表面形状測定装置５０によりマーク８１を検出可能な研磨ヘッド２０の位置を、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の基準相対位置として決定する。
【００６８】
例えば、図９に示す場合において、凸部を１つ有した測定波形Ｋ２〜Ｋ４において凸部が現れる中央部の（ロータリーエンコーダの）Ｘ軸位置情報および、測定波形Ｋ２〜Ｋ４が得られた研磨ヘッド２０の移動ピッチの平均に基づいて、マーク８１を検出可能な研磨ヘッド２０の位置、すなわち、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の基準相対位置が決定される。
【００６９】
そして、上述のように基準相対位置が決定された後、治具部材８０に代えて、パッドプレート２５およびキャリア部材２１が研磨ヘッド２０に装着され、ＣＭＰ装置Ｃの使用が開始される。
【００７０】
この結果、第１実施形態における研磨ヘッド２０の位置決め方法によれば、基準相対位置をほぼ自動的に決定することができ、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の相対的な位置決めを容易に行うことが可能になる。
【００７１】
また、表面形状測定装置５０は、治具部材８０を保持する研磨ヘッド２０が基準相対位置に位置する状態で、可動部材５９を案内機構５２（案内部材５８）に沿って移動させながら、メインセンサ６５およびサブセンサ６６を用いて基準ブロック６２の基準表面６２ｓと治具部材８０の表面との間の距離を測定することにより、マーク８１を検出することができるように構成されている。このような構成にすれば、メインセンサ６５およびサブセンサ６６の測定方向位置が変動しても、正しい測定を行うことができる。
【００７２】
さらに、マーク８１は、治具部材８０の表面側から見てリング状に形成された溝であり、表面形状測定装置５０を利用して、基準ブロック６２の基準表面６２ｓとマーク８１の表面との間の距離と、基準表面６２ｓとマーク８１を除いた治具部材８０の表面との間の距離との違いから、マーク８１を検出することができるように構成されている。このような構成にすれば、マーク８１の検出を簡便な構造で行うことができる。
【００７３】
そして、第１実施形態のＣＭＰ装置Ｃによれば、上述のような研磨ヘッド２０の位置決め方法を用いて基準相対位置が決定されるため、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の相対的な位置決めを容易に行うことが可能になり、表面形状測定装置５０の測定精度を向上させることができる。
【００７４】
次に、ＣＭＰ装置の第２実施形態について説明する。第２実施形態のＣＭＰ装置は、第１実施形態のＣＭＰ装置Ｃと比較して、パッドプレートの構成のみ異なり、他の装置構成は同様であるため、パッドプレート以外の構造について詳細な図示および説明を省略する。また、第２実施形態においては、パッドプレート以外の構成について、第１実施形態の番号と同一の番号を付して説明する。
【００７５】
第２実施形態のパッドプレート１２５は、図１０に示すように、樹脂製のプレート部材１２６と、プレート部材１２６の表面側（下面側）に貼り付けられた研磨パッド１２７とを有して構成され、第１実施形態のパッドプレート２５と同様に、キャリア部材２１の嵌合穴部２２に着脱可能に取り付けられる。また、第２実施形態のパッドプレート１２５は、第１実施形態のパッドプレート２５と同様に、樹脂製のプレート部材１２６を用いた使い捨てのパッドプレートである。
【００７６】
プレート部材１２６は、ＰＥＴ（ポリエチレン−テレフタラート）等の樹脂材料を用いて円盤形に形成され、ウェハＷの表面（被研磨面Ｗｓ）を平坦に研磨可能な研磨パッド１２７が両面接着テープ等を用いてプレート部材１２６の表面側（下面側）に貼り付けられている。なお、プレート部材１２６の材質は、研磨液に浸食されないものであれば問題ないが、手軽に入手でき加工がし易く、かつ廃棄するときに公害上の問題を起こしにくいものとしてＰＥＴが好ましい。
【００７７】
研磨パッド１２７は、プレート部材１２６とほぼ同じ外径を有するドーナツ円盤形に形成され、プレート部材１２６の表面側（下面側）における中心部近傍が研磨パッド１２７に覆われずに露出するようになっている。そして、研磨パッド１２７の表面（下面）には、ウェハＷの表面（被研磨面Ｗｓ）に当接して研磨を行う研磨面１２７ｓが形成される。また、研磨パッド１２７の表面には、格子状の溝１２８が縦横にほぼ等間隔で形成されており、研磨加工の際に研磨剤（スラリー）の拡散が促進されるようになっている。なお、溝１２８の幅および深さは、ともに約１ｍｍ程度である。
【００７８】
なお、プレート部材１２６の表面側（下面側）において、研磨パッド１２７が貼り付けられる領域を除いた（プレート部材１２６中心部近傍の）露出部１８０には、プレート部材１２６の表面側から見てリング状の溝であるマーク１８１が形成される。このマーク１８１は、第１実施形態のマーク８１と同様に、マーク１８１における所定の縁部が溝１２８に囲まれた研磨面１２７ｓの各領域の中央部を結ぶ線の１つと同じ線上に並ぶように配置される。このようにすれば、第１実施形態の場合と同様に、研磨パッド１２７の表面形状の測定精度をより向上させることができる。なお、これに限らず、マーク１８１における所定の縁部が溝１２８に沿って延びる線の１つと同じ線上に並ぶように配置してもよい。
【００７９】
第２実施形態のＣＭＰ装置によるウェハＷの研磨加工は、第１実施形態の場合と同様に行われる。また、表面形状測定装置５０による研磨パッド１２７の表面形状の測定動作、円錐頂角算出、溝深さ算出、パッド厚さ算出のシーケンスも、第１実施形態の場合と同様である。
【００８０】
そして、第２実施形態のＣＭＰ装置においては、前述したように、マーク１８１がプレート部材１２６に形成されており、治具部材を用いずに基準相対位置を決定することができるようになっている。そこで、第２実施形態における研磨ヘッド２０の位置決め方法について、以下に説明する。
【００８１】
まず、表面形状測定装置５０を利用してマーク１８１を検出可能な位置まで、研磨ヘッド２０を研磨アーム３により移動させる。この手順についてさらに詳しく述べると、まず、第１の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、所定の操作が行われた時点で、制御装置７３に対して窓（図示せず）を開けるための窓開けコマンドを送信する。これにより、第１実施形態の場合と同様にして、窓が開放される。
【００８２】
第２の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、第１実施形態の場合と同様、窓開けコマンドの送信と同時に、研磨ヘッド２０を所定の設定位置に移動させる制御を行う。このとき、研磨ヘッド２０の移動中に、あるいは移動終了後に研磨ヘッド２０の回転位置を初期位置（研磨ヘッド２０の回転イニシャライズ位置）に合わせる。
【００８３】
第３の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、制御装置７３に対して測定コマンドを送信する。このとき、第１実施形態の場合と同様にして、可動部材５９が基準ブロック６２の基準表面６２ｓと略平行な方向に動き出し、ロータリーエンコーダ（図示せず）で得られるＸ軸位置情報から、所定のサンプルピッチでメインセンサ６５、サブセンサ６６のＺ軸方向距離測定値を取り込む。その際、Ｘ軸方向の測定開始点と終了点は事前にパラメータセットしてあるものとする。
【００８４】
なお、第２実施形態においては、プレート部材１２６の表面におけるマーク１８１の近傍（露出部１８０の表面）を主な測定面とするため、図６に示すように、メインセンサ６５の出力をＬｍ、サブセンサ６６の出力をＬｓとし、可動部材５９が研磨パッド１２７に近づくとＬｍが小さくなるとともにＬｓが大きくなる構成であったとすると、基準ブロック６２の基準表面６２ｓからプレート部材１２６（露出部１８０）の表面までの相対距離Ｌ２が、Ｌ２＝（Ｌｍ＋Ｌｓ）で得られる。
【００８５】
そして、第３の工程において、基準ブロック６２の基準表面６２ｓからプレート部材１２６（露出部１８０）の表面までの相対距離Ｌ２の測定結果として、プレート部材１２６の表面におけるマーク１８１の近傍においては、第１実施形態の場合と同様に、図９のような測定波形が得られる。
【００８６】
第４の工程として、測定コマンド終了信号を受け取ったＣＭＰ制御装置７５は、第１実施形態の場合と同様に、研磨ヘッド２０を所定のピッチだけ移動させる制御を行う。研磨ヘッド２０が所定のピッチだけ移動すると、ＣＭＰ制御装置７５は、制御装置７３に対して再び測定コマンドを送信する。そして、プレート部材１２６に形成されるマーク１８１を検出したと判定するまで、研磨ヘッド２０のピッチ毎の移動と、プレート部材１２６の表面測定を繰り返す。
【００８７】
第５の工程として、ＣＭＰ制御装置７５は、プレート部材１２６のマーク１８１を検出したと判定すると、第１実施形態の場合と同様にして、研磨ヘッド２０のピッチ毎の移動を停止する制御を行う。
【００８８】
上述のようにして、表面形状測定装置５０を利用してマーク１８１を検出可能な位置まで研磨ヘッド２０が移動すると、第１実施形態の場合と同様にして、表面形状測定装置５０によりマーク１８１を検出可能な研磨ヘッド２０の位置を、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の基準相対位置として決定する。そして、上述のように基準相対位置が決定された後、治具部材等を交換することなく、ＣＭＰ装置の使用を開始することができる。
【００８９】
この結果、第２実施形態における研磨ヘッド２０の位置決め方法によれば、治具部材等を用いることなく、基準相対位置を自動的に決定することができ、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の相対的な位置決めを容易に行うことが可能になる。
【００９０】
また、表面形状測定装置５０は、研磨ヘッド２０が基準相対位置に位置する状態で、可動部材５９を案内機構５２（案内部材５８）に沿って移動させながら、メインセンサ６５およびサブセンサ６６を用いて、基準ブロック６２の基準表面６２ｓと、プレート部材１２６の表面側において研磨パッド１２７が取り付けられる領域を除いた部分（露出部１８０の表面）との間の距離を測定することにより、マーク１８１を検出することができるように構成されている。このような構成にすれば、メインセンサ６５およびサブセンサ６６の測定方向位置が変動しても、正しい測定を行うことができる。
【００９１】
さらに、マーク１８１は、プレート部材１２６の表面側から見てリング状に形成された溝であり、表面形状測定装置５０を利用して、基準ブロック６２の基準表面６２ｓとマーク１８１の表面との間の距離と、基準表面６２ｓとマーク１８１を除いたプレート部材１２６（露出部１８０）の表面との間の距離との違いから、マーク１８１を検出することができるように構成されている。このような構成にすれば、マーク１８１の検出を簡便な構造で行うことができる。
【００９２】
そして、第２実施形態のＣＭＰ装置によれば、上述のような研磨ヘッド２０の位置決め方法を用いて基準相対位置が決定されるため、表面形状測定装置５０に対する研磨ヘッド２０の相対的な位置決めを容易に行うことが可能になり、表面形状測定装置５０の測定精度を向上させることができる。
【００９３】
なお、上述の各実施形態において、マークは、リング状に形成された溝となっているが、これに限られるものではなく、リング状に形成された突起であってもよく、リング状の反射部材を用いるようにしてもよい。また、マークの形状はリング状に限られず、表面形状測定装置５０を用いて検出可能な形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】研磨室の概要を示す平面図である。
【図２】表面形状測定装置の全体概要図である。
【図３】表面形状測定装置の主要部を示す正面図である。
【図４】図３中の矢印IV−IVに沿った断面図である。
【図５】パッドプレートの模式図である。
【図６】研磨ヘッドに治具部材が装着された状態を示す説明図である。
【図７】治具部材の平面図である。
【図８】治具部材におけるマークの拡大図である。
【図９】マーク部近傍の測定波形を示す説明図である。
【図１０】第２実施形態のパッドプレートを示す平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
Ｃ  ＣＭＰ装置（研磨装置）
Ｗ  ウェハ（研磨対象物）                Ｗｓ  被研磨面
１  研磨室                              ３  研磨アーム（研磨ヘッド移動手段）
２０  研磨ヘッド                        ２１  キャリア部材
２５  パッドプレート                    ２６  プレート部材
２７  研磨パッド                        ２７ｓ  研磨面
５０  表面形状測定装置（表面形状測定手段）
５２  案内機構                          ５８  案内部材
５８ａ  スライドテーブル                ５９  可動部材
６２  基準ブロック（基準部材）          ６２ｓ  基準表面
６５  メインセンサ（距離測定器）        ６６  サブセンサ（距離測定器）
８０  治具部材                          ８１  マーク
１２５  パッドプレート（第２実施形態）
１２６  プレート部材
１２７  研磨パッド                      １２７ｓ  研磨面
１８０  露出部                          １８１  マーク
【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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