(57)【要約】【課題】基板のエッジ部などで得られた測定値の精度を改善できる研磨装置、及び、研磨方法を提供する。【解決手段】膜厚測定装置２３１と終点検出器２４１は、研磨テーブル３２０Ａに設置された渦電流センサ２１０の出力に基づいて導電膜１０２の膜厚を監視する。渦電流センサ２１０の出力はインピーダンス成分を含み、２つの直交座標軸を有する座標系の各軸に、インピーダンス成分の抵抗成分とリアクタンス成分をそれぞれ対応させたときに、インピーダンス成分に対応する座標系上の点の少なくとも一部は、円の少なくとも一部を形成する。膜厚測定装置２３１は、座標系上の点と円の中心との距離を求め、インピーダンス成分から膜厚を求め、得られた膜厚を、得られた距離を用いて補正する。【選択図】図２
2020011315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面を有し回転可能な研磨テーブルと、
研磨対象の基板を前記研磨面に押圧して前記基板上の導電膜を研磨可能なトップリングと、
前記研磨テーブルに設置された渦電流センサと、
前記渦電流センサの出力に基づいて前記導電膜の膜厚を監視可能なモニタリング装置とを備え、
前記渦電流センサの出力はインピーダンス成分を含み、
２つの直交座標軸を有する座標系の各軸に、前記インピーダンス成分の抵抗成分とリアクタンス成分をそれぞれ対応させたときに、前記インピーダンス成分に対応する前記座標系上の点の少なくとも一部は、円の少なくとも一部を形成し、
前記モニタリング装置は、前記座標系上の点と前記円の中心との第１の距離を求め、前記インピーダンス成分から膜厚を求め、得られた前記膜厚を、得られた前記第１の距離を用いて補正可能であることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記モニタリング装置は、前記第１の距離に応じた所定の補正係数を用いて前記補正を行うことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記モニタリング装置は、前記基板の周辺部において得られた前記膜厚に対して前記補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の研磨装置。
【請求項４】
前記モニタリング装置は、前記円の半径に相当する第２の距離を求め、前記第１の距離と前記第２の距離とを用いて、前記補正を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記研磨装置は、研磨中の前記基板の温度を直接または間接に測定可能な温度センサと、
補正された前記膜厚を、測定された前記温度を用いて、さらに補正可能な温度補正部とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項６】
研磨対象の基板を研磨する研磨方法において、
研磨対象の基板を研磨面に押圧して前記基板上の導電膜を研磨するステップと、
前記導電膜の膜厚を測定するために、前記導電膜に渦電流を形成するとともに、形成された前記渦電流を検出するステップと、
前記検出された渦電流をインピーダンス成分として出力するステップと、
前記インピーダンス成分を入力されて、入力された前記インピーダンス成分から前記導電膜の膜厚を監視する、モニタリングステップとを有し、
２つの直交座標軸を有する座標系の各軸に、前記インピーダンス成分の抵抗成分とリアクタンス成分をそれぞれ対応させたときに、前記インピーダンス成分に対応する前記座標系上の点の少なくとも一部は、円の少なくとも一部を形成し、
前記モニタリングステップは、
前記座標系上の点と前記円の中心との第１の距離を求め、前記インピーダンス成分から膜厚を求め、得られた前記膜厚を、得られた前記第１の距離を用いて補正するステップを有することを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置および研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現するためには、半導体デバイス表面を精度よく平坦化処理する必要がある。
【０００３】
半導体デバイス表面の平坦化技術として、化学的機械研磨（ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ））が知られている。ＣＭＰを行うための研磨装置は、研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、研磨対象物（例えば半導体ウェハなどの基板、又は基板の表面に形成された各種の膜）を保持するためのトップリングとを備えている。研磨装置は、研磨テーブルを回転させながら、トップリングに保持された研磨対象物を研磨パッドに押圧することによって研磨対象物を研磨する。
【０００４】
研磨装置は、研磨対象物の膜厚に基づいて研磨工程の終点検知を行うために、導電膜の膜厚を監視するモニタリング装置を備えている。モニタリング装置は、研磨対象物の膜厚を検出する膜厚センサを備えている。膜厚センサは代表的には、渦電流センサが挙げられる。
【０００５】
渦電流センサは、研磨テーブルに形成された穴等に配置され、研磨テーブルの回転とともに回転しながら、研磨対象物と対向している時に膜厚を検出する。渦電流センサは、導電膜などの研磨対象物に渦電流を誘起させ、研磨対象物に誘起された渦電流によって発生する磁界の変化から研磨対象物の厚さの変化を検出する。
【０００６】
特開2005-121616号公報は、渦電流センサに関する技術を開示する。この渦電流センサは、導電膜の近傍に配置されるセンサコイルと、センサコイルに交流信号を供給して導電膜に渦電流を形成する信号源と、導電膜に形成された渦電流をセンサコイルから見たインピーダンスとして検出する検出回路とを備える。そして、インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを直交座標軸上に表示する。インピーダンスの座標と、指定された中心点の座標とを結ぶ直線が、公報の図１３に示す水平線と成す角度から導電膜の膜厚を検出する。
【０００７】
角度から膜厚を求める方法は、公報の図１３に示すような角度と膜厚の関係を事前に測定しておき、この関係を利用して、角度を膜厚に直接変換する。具体的には、導電膜の膜質に応じた中心点（基準点）Ｐ、およびその導電膜の多数の膜厚に関する多数の仰角θを求めて、メモリ内に記憶する。仰角θごとに１本の予備測定直線が得られる。多数の仰角θに応じて、多数の予備測定直線が得られる。この後に、基板研磨装置の稼動時には、その測定毎のインピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分の出力値とメモリ内の中心点Ｐとを結んだ本番測定直線ｒｎの仰角θと、予備測定直線に基づいて導電膜の膜厚を演算する。
【０００８】
従来から、基板の中心部等などでは、基板のエッジ部などと比較して精度よく膜厚が測定できることが知られている。これは、渦電流センサが基板のエッジ部などの近傍では、渦電流センサが生成する磁束の一部が基板の外部に存在して、渦電流センサが生成する磁束の全体が有効に利用されていないためである。特開2005-121616号公報では、基板のエッジ部などで得られた測定値の精度が低下していることについて考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2005-121616号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一形態は、このような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、基板のエッジ部などで得られた測定値の精度を改善できる研磨装置、及び、研磨方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、形態１では、研磨面を有し回転可能な研磨テーブルと、研磨対象の基板を前記研磨面に押圧して前記基板上の導電膜を研磨可能なトップリングと、前記研磨テーブルに設置された渦電流センサと、前記渦電流センサの出力に基づいて前記導電膜の膜厚を監視可能なモニタリング装置とを備え、前記渦電流センサの出力はインピーダンス成分を含み、２つの直交座標軸を有する座標系の各軸に、前記インピーダンス成分の抵抗成分とリアクタンス成分をそれぞれ対応させたときに、前記インピーダンス成分に対応する前記座標系上の点の少なくとも一部は、円の少なくとも一部を形成し、前記モニタリング装置は、前記座標系上の点と前記円の中心との第１の距離を求め、前記インピーダンス成分から膜厚を求め、得られた前記膜厚を、得られた前記第１の距離を用いて補正可能であることを特徴とする研磨装置という構成を採っている。ここで、インピーダンス成分とは、インピーダンスの抵抗成分およびまたはリアクタンス成分を意味する。
【００１２】
本実施形態では、前記モニタリング装置は、前記座標系上の点と前記円の中心との第１の距離を求め、前記インピーダンス成分から膜厚を求め、得られた前記膜厚を、得られた前記第１の距離を用いて補正可能である。基板の中心部等などの、基板のエッジ部などと比較して精度よく膜厚が測定できる場所で得られた測定値は、円（インピーダンスカーブ）上にある。しかし、基板のエッジ部などの、基板の中心部等などと比較して精度よく膜厚が従来から測定できない場所で得られた測定値は、この円上にないという点に、本実施形態は着目している。
【００１３】
基板のエッジ部などの、精度よく膜厚が測定できない場所で得られた測定値について、どのぐらい精度が低下しているかの指標として、円の中心から測定値までの第１の距離を利用する。この結果、基板のエッジ部などで得られた測定値の精度を従来より改善できる。補正方法としては、例えば、得られた膜厚に、基板の中心部で得られた測定値と円（インピーダンスカーブ）の中心との後述する第２の距離を第１の距離で除算した比をかける。
【００１４】
形態２では、前記モニタリング装置は、前記第１の距離に応じた所定の補正係数を用いて前記補正を行うことを特徴とする形態１記載の研磨装置という構成を採っている。得られた前記膜厚に乗算等すべき所定の補正係数は例えば、基板を用いて複数の異なる第１の距離について事前に測定しておく。補正係数は、関数、テーブル等の形式で記憶部に保存してもよい。
【００１５】
形態３では、前記モニタリング装置は、前記基板の周辺部において得られた前記膜厚に対して前記補正を行うことを特徴とする形態１または２記載の研磨装置という構成を採っている。補正は、基板の全体について行うことができるが、基板の周辺部（エッジ部）において得られた膜厚に対して補正を行うことが好ましい。
【００１６】
形態４では、前記モニタリング装置は、前記円の半径に相当する第２の距離を求め、前記第１の距離と前記第２の距離とを用いて、前記補正を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。ここで、円の半径に相当する第２の距離とは、円の半径もしくは、円の半径と実質的に等しい距離を意味する。円の半径と実質的に等しい距離とは、例えば、前記基板の前記周辺部以外の前記基板の部分において得られた前記インピーダンス成分に関する前記座標系上の点と前記円の中心との距離である。なぜならば、基板の周辺部以外の基板の部分において得られたインピーダンス成分に関する座標系上の点は、実質的に円上にあるからである。
【００１７】
形態４の一実施形態では、例えば、第１の距離と、基板の中心部等などの比較的精度よく膜厚が従来から測定できる場所で得られた測定値と円の中心との第２の距離との比率から精度の低下の程度を算出し、補正係数を算出する。補正係数を用いて、膜厚を補正する、例えば、膜厚に補正係数を乗算、加算、除算、およびまたは減算する。
【００１８】
形態４の一実施形態では、前記モニタリング装置は、前記基板の前記周辺部以外の前記基板の部分において得られた前記インピーダンス成分に関する前記座標系上の点と前記円の中心との第２の距離を求め、前記第１の距離と前記第２の距離とを用いて、前記基板の前記周辺部において得られた前記膜厚に対して前記補正を行うことができる。
【００１９】
形態５では、前記研磨装置は、研磨中の前記基板の温度を直接または間接に測定可能な温度センサと、補正された前記膜厚を、測定された前記温度を用いて、さらに補正可能な温度補正部とを有することを特徴とする形態１ないし４のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。
【００２０】
本実施形態では、温度補正を行っている。温度補正を行う理由は、以下のとおりである。モニタリング装置がインピーダンス成分から膜厚を求めるときは、インピーダンス成分と膜厚との対応情報を利用している。金属膜では研磨により温度が上昇すると電気伝導率が低下する。対応情報は研磨前に、事前に求められている場合がある。対応情報を求める時の金属膜の温度は、その後に研磨を行い対応情報を利用して膜厚を求めるときの金属膜の温度とは異なる。そのため対応情報を利用した膜厚の測定時の温度は、対応情報を事前に求めたときの温度よりも高い場合や低い場合がある。温度が高い場合は、実際の膜厚よりも薄く測定されてしまう。膜厚の測定値を、基板の温度を直接または間接に測定可能な温度センサにより得られた温度を用いて補正することで、より正確な膜厚値を算出できる。
【００２１】
形態６では、研磨対象の基板を研磨する研磨方法において、研磨対象の基板を研磨面に押圧して前記基板上の導電膜を研磨するステップと、前記導電膜の膜厚を測定するために、前記導電膜に渦電流を形成するとともに、形成された前記渦電流を検出するステップと、前記検出された渦電流をインピーダンス成分として出力するステップと、前記インピーダンス成分を入力されて、入力された前記インピーダンス成分から前記導電膜の膜厚を監視する、モニタリングステップとを有し、２つの直交座標軸を有する座標系の各軸に、前記インピーダンス成分の抵抗成分とリアクタンス成分をそれぞれ対応させたときに、前記インピーダンス成分に対応する前記座標系上の点の少なくとも一部は、円の少なくとも一部を形成し、前記モニタリングステップは、前記座標系上の点と前記円の中心との第１の距離を求め、前記インピーダンス成分から膜厚を求め、得られた前記膜厚を、得られた前記第１の距離を用いて補正するステップを有することを特徴とする研磨方法という構成を採っている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１は、研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、洗浄ユニットの平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、洗浄ユニットの側面図である。
【図４】図４は、インピーダンスを測定可能な渦電流センサの構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４のブロック図の等価回路図である。
【図６】図６は、渦電流センサのセンサコイルの構成例を示す斜視図である。
【図７】図６のセンサコイルの接続例を示す回路図である。
【図８】図８は、センサコイル出力の同期検波回路を示すブロック図である。
【図９】図９は、導電膜の厚さ変化に伴う、インピーダンス座標面における抵抗成分（Ｘ）とリアクタンス成分（Ｙ）の円軌跡を示すグラフである。
【図１０】図９のグラフ図形を反時計回りに９０度回転させ、さらに平行移動させたグラフである。
【図１１】図１１は、使用する研磨パッドの厚さに相当する距離に応じて、座標Ｘ，Ｙの円弧軌跡が変化する様子を示したグラフである。
【図１２】図１２は、研磨パッドの厚さの違いにかかわらず、角度αは同じであることを説明する図である。
【図１３】図１３は、基板Ｗの中心部とエッジ部での測定値と、円軌跡との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、基板のエッジ部における渦電流センサが生成する磁束を示す。
【図１５】図１５は、図１３において、第１の距離を図示したものである。
【図１６】図１６は、インピーダンス座標面における円の中心と測定点との距離の一例を示す。
【図１７】図１５は、補正係数の算出方法を説明する図である。
【図１８】図１８は、補正前の膜厚を示すグラフである。
【図１９】図１９は、補正後の膜厚を示すグラフである。
【図２０】図２０は、ＡＩを用いた第１研磨ユニットの制御を示すブロック図である。
【図２１】図２１は、ＡＩを用いた第１研磨ユニットの制御を示すブロック図である。
【図２２】図２２は、ＡＩを用いた第１研磨ユニットの制御を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。
＜基板処理装置＞
図１は、基板処理装置の平面図である。図１に示すように、基板処理装置１０００は、ロード／アンロードユニット２００と、研磨ユニット３００と、洗浄ユニット４００と、を備える。また、基板処理装置１０００は、ロード／アンロードユニット２００、研磨ユニット３００、及び、洗浄ユニット４００、の各種動作を制御するための制御ユニット５００を備える。以下、ロード／アンロードユニット２００、研磨ユニット３００、及び、洗浄ユニット４００、について説明する。
【００２４】
＜ロード／アンロードユニット＞
ロード／アンロードユニット２００は、研磨及び洗浄などの処理が行われる前の基板を研磨ユニット３００へ渡すとともに、研磨及び洗浄などの処理が行われた後の基板を洗浄
ユニット４００から受け取るためのユニットである。ロード／アンロードユニット２００は、複数（本実施形態では４台）のフロントロード部２２０を備える。フロントロード部２２０にはそれぞれ、基板をストックするためのカセット２２２が搭載される。
【００２５】
ロード／アンロードユニット２００は、筐体１００の内部に設置されたレール２３０と、レール２３０上に配置された複数（本実施形態では２台）の搬送ロボット２４０と、を備える。搬送ロボット２４０は、研磨及び洗浄などの処理が行われる前の基板をカセット２２２から取り出して研磨ユニット３００へ渡す。また、搬送ロボット２４０は、研磨及び洗浄などの処理が行われた後の基板を洗浄ユニット４００から受け取ってカセット２２２へ戻す。
【００２６】
＜研磨ユニット＞
研磨ユニット３００は、基板の研磨を行うためのユニットである。研磨ユニット３００は、第１研磨ユニット３００Ａ、第２研磨ユニット３００Ｂ、第３研磨ユニット３００Ｃ、及び、第４研磨ユニット３００Ｄ、を備える。第１研磨ユニット３００Ａ、第２研磨ユニット３００Ｂ、第３研磨ユニット３００Ｃ、及び、第４研磨ユニット３００Ｄ、は、互いに同一の構成を有する。したがって、以下、第１研磨ユニット３００Ａについてのみ説明する。
【００２７】
第１研磨ユニット３００Ａ(研磨装置)は、研磨テーブル３２０Ａと、トップリング３３０Ａと、を備える。研磨テーブル３２０Ａは、図示していない駆動源によって回転駆動される。研磨テーブル３２０Ａには、研磨パッド３１０Ａが貼り付けられる。トップリング３３０Ａは、基板を保持して研磨パッド３１０Ａに押圧する。トップリング３３０Ａは、図示していない駆動源によって回転駆動される。基板は、トップリング３３０Ａに保持されて研磨パッド３１０Ａに押圧されることによって研磨される。
【００２８】
次に、基板を搬送するための搬送機構について説明する。搬送機構は、リフタ３７０と、第１リニアトランスポータ３７２と、スイングトランスポータ３７４と、第２リニアトランスポータ３７６と、仮置き台３７８と、を備える。
【００２９】
リフタ３７０は、搬送ロボット２４０から基板を受け取る。第１リニアトランスポータ３７２は、リフタ３７０から受け取った基板を、第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、及び、第４搬送位置ＴＰ４、の間で搬送する。第１研磨ユニット３００Ａ及び第２研磨ユニット３００Ｂは、第１リニアトランスポータ３７２から基板を受け取って研磨する。第１研磨ユニット３００Ａ及び第２研磨ユニット３００Ｂは、研磨した基板を第１リニアトランスポータ３７２へ渡す。
【００３０】
スイングトランスポータ３７４は、第１リニアトランスポータ３７２と第２リニアトランスポータ３７６との間で基板の受け渡しを行う。第２リニアトランスポータ３７６は、スイングトランスポータ３７４から受け取った基板を、第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、及び、第７搬送位置ＴＰ７、の間で搬送する。第３研磨ユニット３００Ｃ及び第４研磨ユニット３００Ｄは、第２リニアトランスポータ３７２から基板を受け取って研磨する。第３研磨ユニット３００Ｃ及び第４研磨ユニット３００Ｄは、研磨した基板を第２リニアトランスポータ３７２へ渡す。研磨ユニット３００によって研磨処理が行われた基板は、スイングトランスポータ３７４によって仮置き台３７８へ置かれる。
【００３１】
＜洗浄ユニット＞
洗浄ユニット４００は、研磨ユニット３００によって研磨処理が行われた基板の洗浄処理及び乾燥処理を行うためのユニットである。洗浄ユニット４００は、第１洗浄室４１０と、第１搬送室４２０と、第２洗浄室４３０と、第２搬送室４４０と、乾燥室４５０と、
を備える。
【００３２】
仮置き台３７８へ置かれた基板は、第１搬送室４２０を介して第１洗浄室４１０又は第２洗浄室４３０へ搬送される。基板は、第１洗浄室４１０又は第２洗浄室４３０において洗浄処理される。第１洗浄室４１０又は第２洗浄室４３０において洗浄処理された基板は、第２搬送室４４０を介して乾燥室４５０へ搬送される。基板は、乾燥室４５０において乾燥処理される。乾燥処理された基板は、搬送ロボット２４０によって乾燥室４５０から取り出されてカセット２２２へ戻される。
【００３３】
＜第１研磨ユニットの詳細構成＞
次に、第１研磨ユニット３００Ａの詳細について説明する。図２は、第１研磨ユニット３００Ａの斜視図である。第１研磨ユニット３００Ａは、研磨パッド３１０Ａに研磨液又はドレッシング液を供給するための研磨液供給ノズル３４０Ａを備える。研磨液は、例えば、スラリである。ドレッシング液は、例えば、純水である。また、第１研磨ユニット３００Ａは、研磨パッド３１０Ａのコンディショニングを行うためのドレッサ３５０Ａを備える。また、第１研磨ユニット３００Ａは、液体、又は、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３１０Ａに向けて噴射するためのアトマイザ３６０Ａを備える。液体は、例えば、純水である。気体は、例えば、窒素ガスである。
【００３４】
第１研磨ユニット３００Ａは、研磨対象物（例えば、半導体ウェハなどの基板、又は基板の表面に形成された各種の導電膜）１０２を研磨するための研磨部１５０を有する。研磨部１５０は、研磨対象物１０２を研磨するための研磨パッド３１０Ａを上面に取付け可能な研磨テーブル３２０Ａと、研磨テーブル３２０Ａを回転駆動する第１の電動モータ１１２と、研磨対象物１０２を保持可能なトップリング３３０Ａと、トップリング３３０Ａを回転駆動する第２の電動モータ１１８とを備える。
【００３５】
また、研磨部１５０は、研磨パッド３１０Ａの上面に研磨材を含む研磨砥液を供給する研磨液供給ノズル３４０Ａを備える。第１研磨ユニット３００Ａは、研磨部１５０に関する各種制御信号を出力する研磨装置制御部１４０を備える。
【００３６】
第１研磨ユニット３００Ａは、研磨テーブル３２０Ａに形成された穴に配置され、研磨テーブル３２０Ａの回転に伴い研磨対象物１０２の膜厚を研磨面１０４に沿って検出する渦電流センサ２１０を備える。
【００３７】
第１研磨ユニット３００Ａは、研磨対象物１０２を研磨するときは、研磨砥粒を含む研磨スラリを研磨液供給ノズル３４０Ａから研磨パッド３１０Ａの上面に供給し、第１の電動モータ１１２によって研磨テーブル３２０Ａを回転駆動する。そして、第１研磨ユニット３００Ａは、トップリング３３０Ａを、研磨テーブル３２０Ａの回転軸とは偏心した回転軸回りで回転させた状態で、トップリング３３０Ａに保持された研磨対象物１０２を研磨パッド３１０Ａに押圧する。これにより、研磨対象物１０２は研磨スラリを保持した研磨パッド３１０Ａによって研磨され、平坦化される。
【００３８】
受信部２３２は、ロータリージョイント・コネクタ１６０，１７０を介して渦電流センサ２１０と接続されている。受信部２３２は、渦電流センサ２１０から出力された信号を受信して、インピーダンスとして出力する。後述する温度センサ５６は、ロータリージョイント・コネクタ１６０，１７０を介して研磨装置制御部１４０と接続されている。
【００３９】
図２に示すように、膜厚測定装置２３１は、受信部２３２から出力されたインピーダンスに所定の信号処理を行って終点検出器２４１へ出力する。
【００４０】
終点検出器２４１は、膜厚測定装置２３１から出力される信号に基づいて研磨対象物１０２の膜厚の変化を監視する。膜厚測定装置２３１と終点検出器２４１はモニタリング装置を構成する。終点検出器２４１は、第１研磨ユニット３００Ａに関する各種制御を行う研磨装置制御部１４０と接続されている。終点検出器２４１は、研磨対象物１０２の研磨終点を検出すると、その旨を示す信号を研磨装置制御部１４０へ出力する。研磨装置制御部１４０は、終点検出器２４１から研磨終点を示す信号を受信すると、第１研磨ユニット３００Ａによる研磨を終了させる。研磨装置制御部１４０は、研磨中は、膜厚に基づいて、研磨対象物１０２の押圧力を制御する。
【００４１】
本実施形態では、渦電流センサ２１０の出力はインピーダンス成分を含む。２つの直交座標軸を有する座標系の各軸に、インピーダンス成分の抵抗成分とリアクタンス成分をそれぞれ対応させたときに、インピーダンス成分に対応する座標系上の点の少なくとも一部は、円の少なくとも一部を形成する。モニタリング装置は、座標系上の点と円の中心との第１の距離を求め、インピーダンス成分から膜厚を求め、得られた膜厚を、得られた第１の距離を用いて補正する。
【００４２】
モニタリング装置がインピーダンス成分から膜厚を求めるときは、渦電流センサ２１０の出力から得られるデータと膜厚との対応関係を事前に求めておく必要がある。本実施形態では、渦電流センサ２１０の出力から角度αを求める。角度αの定義および求め方の詳細は、後述する。
【００４３】
角度αから算出される１／ｔａｎαと、膜厚ｔは、後述するように、膜厚が厚い時は比例する。すなわち、１／ｔａｎα＝Ｔａとしたときに、膜厚ｔ=A_th×Taという関係がある。ここで、A_thは、比例係数である。膜厚の実際の測定において、渦電流センサ２１０の測定値からＴａを得ることができる。
【００４４】
従って、膜厚が厚い時は、事前の渦電流センサ２１０のキャリブレーションにおいて、膜厚ｔ=A_th×Taという渦電流センサ２１０の出力と膜厚との対応関係における比例係数A_thを求めておけばよい。比例係数A_thが求まれば、キャリブレーション後の本測定において、渦電流センサ２１０の出力から角度αを求めると、膜厚が算出できる。膜厚が薄い時は、渦電流センサ２１０の出力と膜厚との対応関係は非線形な関係である。なお、渦電流センサ２１０の出力は、後述するインピーダンス（Ｘ，Ｙ）、又は、上述の角度α、ｔａｎα、１／ｔａｎα、Ta等を含んでもよい。
【００４５】
モニタリング装置は、第１の距離に応じた所定の後述する補正係数を用いて補正を行う。モニタリング装置は、基板Ｗの周辺部において得られた膜厚に対して補正を行う。モニタリング装置は第２の距離を求める、すなわち、円の半径または、基板Ｗの周辺部以外の基板Ｗの部分において得られたインピーダンス成分に関する座標系上の点と円の中心との距離を求める。モニタリング装置は、第１の距離と第２の距離とを用いて、補正係数を算出して、基板Ｗの周辺部において得られた膜厚に対して補正を行う。これらの処理は、後述する膜厚算出部２３８において行われる。
【００４６】
図４は、第１研磨ユニット３００Ａが備える渦電流センサ２１０を示す。渦電流センサは、そのセンサコイルから導電膜側を見たインピーダンスが変化し、このインピーダンス変化から膜厚を検出する。渦電流センサ２１０は、検出対象の研磨対象物１０２の近傍にセンサコイルを配置し、そのコイルに交流信号源１２４が接続されている。ここで、検出対象の研磨対象物１０２は、例えば半導体ウェハＷ上に形成された厚さが０〜２μｍ程度の銅めっき膜（Ａｕ，Ｃｒ，Ｗなどのメタル材料の蒸着膜でもよい）である。センサコイルは、検出対象の導電膜に対して例えば０．５〜５ｍｍ程度の近傍に配置される。同期検波回路１２６は、センサコイル側から見た検出対象の研磨対象物１０２を含むインピーダ
ンスＺ（その成分がＸ，Ｙである。）を検出する（詳細は後述する）。
【００４７】
図５に示す等価回路において、交流信号源１２４の発振周波数は一定であり、研磨対象物１０２の膜厚が変化すると、交流信号源１２４からセンサコイル側を見たインピーダンスＺが変化する。すなわち、図５に示す等価回路において、研磨対象物１０２に流れる渦電流Ｉ２は、研磨対象物１０２の等価的な抵抗Ｒ２および自己インダクタンスＬ２によって決まる。膜厚が変化すると渦電流Ｉ２が変化し、センサコイル側との相互インダクタンスＭを介して、交流信号源１２４側からみたインピーダンスＺの変化として捉えられる。ここで、Ｌ１はセンサコイルの自己インダクタンス分であり、Ｒ１はセンサコイルの抵抗分である。
【００４８】
以下に、渦電流センサについて具体的に説明する。交流信号源１２４は、１〜５０ＭＨｚ程度の固定周波数の発振器であり、例えば水晶発振器が用いられる。そして、交流信号源１２４により供給される交流電圧により、センサコイルに電流Ｉ１が流れる。研磨対象物１０２の近傍に配置されたコイルに電流が流れることで、この磁束が研磨対象物１０２と鎖交することで、その間に相互インダクタンスＭが形成され、研磨対象物１０２中に渦電流Ｉ２が流れる。ここでＲ１はセンサコイルを含む一次側の等価抵抗であり、Ｌ１は同様にセンサコイルを含む一次側の自己インダクタンスである。研磨対象物１０２側では、Ｒ２は渦電流損に相当する等価抵抗であり、Ｌ２はその自己インダクタンスである。交流信号源１２４の端子１２８，１３０からセンサコイル側を見たインピーダンスＺは、研磨対象物１０２中に形成される渦電流損の大きさによって変化する。
【００４９】
図６は、本実施形態の渦電流センサにおけるセンサコイルの構成例を示す。センサコイルは、導電膜に渦電流を形成するためのコイルと、導電膜の渦電流を検出するためのコイルとを分離したもので、ボビン３１１に巻回された３層のコイルにより構成されている。ここで中央の励磁コイル３１２は、交流信号源１２４に接続される励磁コイルである。この励磁コイル３１２は、交流信号源１２４より供給される電圧の形成する磁界により、近傍に配置される半導体ウェハＷ上の研磨対象物１０２に渦電流を形成する。ボビン３１１の上側（導電膜側）には、検出コイル３１３が配置され、導電膜に形成される渦電流により発生する磁界を検出する。そして、励磁コイル３１２の検出コイル３１３と反対側にはバランスコイル３１４が配置されている。
【００５０】
図７は、各コイルの接続例を示す。検出コイル３１３とバランスコイル３１４とは、上述したように逆相の直列回路を構成し、その両端は可変抵抗３１６を含む抵抗ブリッジ回路３１７に接続されている。コイル３１２は交流信号源２０３に接続され、交番磁束を生成することで、近傍に配置される導電膜である研磨対象物１０２に渦電流を形成する。可変抵抗VR1,VR2の抵抗値を調整することで、コイル３１３，３１４からなる直列回路の出力電圧が、導電膜が存在しないときにはゼロとなるように調整可能としている。
【００５１】
図８は、交流信号源２０３側からセンサコイル２０２側を見たインピーダンスＺの計測回路例を示す。この図８に示すインピーダンスＺの計測回路においては、膜厚の変化に伴うインピーダンス平面座標値（Ｘ，Ｙ）、（すなわち、リアクタンス成分（Ｘ）、抵抗成分（Ｙ））、インピーダンス（Ｚ ＝ Ｘ ＋ ｉＹ）、および位相出力（θ ＝ ｔａｎ−１Ｒ／Ｘ）を取り出すことができる。従って、これらの信号出力を用いることで、例えばインピーダンスの各種成分の大きさにより膜厚を計測するなど、より多面的な処理の進行状況の検出が可能となる。
【００５２】
上述したように、検出対象の研磨対象物１０２が成膜された半導体ウェハＷ近傍に配置されたセンサコイルに、交流信号を供給する信号源２０３は、水晶発振器からなる固定周波数の発振器である。交流信号源２０３は、例えば、１〜５０ＭＨｚの固定周波数の電圧
を供給する。信号源２０３で形成される交流電圧は、バンドパスフィルタ３０２を介して励磁コイル３１２に供給される。センサコイルの端子１２８，１３０で検出された信号は、高周波アンプ３０３および位相シフト回路３０４を経て、ｃｏｓ同期検波回路３０５およびｓｉｎ同期検波回路３０６からなる同期検波部に入力される。同期検波部により検出信号のｃｏｓ成分（Ｘ成分）とｓｉｎ成分（Ｙ成分）とが取り出される。ここで、信号源２０３で形成される発振信号から、位相シフト回路３０４により、信号源２０３の同相成分（０゜）と直交成分（９０゜）の２つの信号が形成される。これらの信号は、それぞれｃｏｓ同期検波回路３０５とｓｉｎ同期検波回路３０６とに導入され、上述の同期検波が行われる。
【００５３】
同期検波された信号は、ローパスフィルタ３０７，３０８により、信号成分以上の不要な例えば５ＫＨｚ以上の高周波成分が除去される。同期検波された信号は、ｃｏｓ同期検波出力であるＸ成分出力と、ｓｉｎ同期検波出力であるＹ成分出力である。また、ベクトル演算回路３０９により、Ｘ成分出力とＹ成分出力とから、インピーダンスＺの大きさ、（Ｘ２＋ Ｙ２）１／２、が得られる。また、ベクトル演算回路（θ処理回路）３１０により、同様にＸ成分出力とＹ成分出力とから、位相出力（θ ＝ ｔａｎ−１Ｙ／Ｘ）、が得られる。ここで、これらフィルタは、センサ信号の雑音成分を除去するために設けられ、各種フィルタに応じたカットオフ周波数が設定されている。
【００５４】
次に、図９により、研磨対象物１０２と渦電流センサ２１０との間の距離が異なるときに得られたインピーダンスに対応するインピーダンス平面座標系上の点（座標値（Ｘ，Ｙ））は、異なる円を形成することを説明する。異なる円のそれぞれの中心は、同一の直線（第２の直線）上にある。異なる円に対して共通な１つの点がある。これを第１の点と呼ぶ。これらについて説明する。
【００５５】
図５に示すセンサ側回路と導電膜側回路には、それぞれ次の式が成り立つ。
Ｒ１Ｉ１＋ Ｌ１ｄＩ１／ｄｔ ＋ ＭｄＩ２／ｄｔ ＝ Ｅ      （１）
Ｒ２Ｉ２＋ Ｌ２ｄＩ２／ｄｔ ＋ ＭｄＩ１／ｄｔ ＝ ０      （２）
ここで、Ｍは相互インダクタンスであり、Ｒ１は、センサ側回路の等価抵抗であり、Ｌ１は、センサ側回路の自己インダクタンスである。Ｒ２は渦電流が誘起される導電膜の等価抵抗であり、Ｌ２は渦電流が流れる導電膜の自己インダクタンスである。
【００５６】
ここで、Ｉｎ＝ Ａｎｅｊωｔ（正弦波）とおくと、上記式（１），（２）は次のように表される。
（Ｒ１＋ ｊωＬ１）Ｉ１ ＋ ｊωＭＩ２＝ Ｅ      （３）
（Ｒ２＋ ｊωＬ２）Ｉ２ ＋ ｊωＭＩ１＝ ０      （４）
これら式（３），（４）から、次の式（５）が導かれる。
Ｉ１＝ Ｅ（Ｒ２ ＋ ｊωＬ２）／｛（Ｒ１＋ ｊωＬ１）（Ｒ２ ＋ ｊωＬ２） ＋ ω２Ｍ２｝
＝ Ｅ／｛（Ｒ１ ＋ ｊωＬ１） ＋ ω２Ｍ２／（Ｒ２＋ ｊωＬ２）｝      （５）
【００５７】
したがって，センサ側回路のインピーダンスＺは、次の式（６）で表される。
Ｚ ＝ Ｅ／Ｉ１ ＝ ｛Ｒ１ ＋ ω２Ｍ２Ｒ２／（Ｒ２２＋ ω２Ｌ２２）｝
＋ ｊω｛Ｌ１ − ω２Ｌ２Ｍ２／（Ｒ２２＋ ω２Ｌ２２）｝      （６）
ここで、Ｚの実部（インピーダンス成分の抵抗成分）、虚部（インピーダンス成分の誘導リアクタンス成分）をそれぞれＸ，Ｙとおくと、上記式（６）は、次のようになる。
Ｚ ＝ Ｘ ＋ ｊωＹ      （７）
ここで、Ｒｘ ＝ ω２Ｌ２Ｍ２／（Ｒ２２＋ ω２Ｌ２２）とすると、(７)式は、
Ｘ ＋ ｊωＹ ＝ [Ｒ１＋ Ｒ２Ｒｘ] ＋ Ｊω[Ｌ１− Ｌ２Ｒｘ]となる。
従って、Ｘ ＝ Ｒ１ ＋ Ｒ２Ｒｘ    Ｙ ＝ ω[Ｌ１− Ｌ２Ｒｘ]となる。
これをＲ２，Ｌ２について解くと、
Ｒ２＝ ω２（Ｘ − Ｒ１）Ｍ２／（（ωＬ１− Ｙ）２ ＋ （Ｘ − Ｒ１）２）    （８）
Ｌ２＝ ω（ωＬ１ − Ｙ）Ｍ２／（（ωＬ１− Ｙ）２ ＋ （Ｘ − Ｒ１）２）    （９）
図９に示す記号ｋは結合係数であり、次の関係式（１０）が成り立つ。
Ｍ ＝ ｋ（Ｌ１Ｌ２）１／２      （１０）
これを(９)に適用すると、
（Ｘ − Ｒ１）２ ＋ （Ｙ − ω（１ − （ｋ２／２））Ｌ１）２＝ （ωＬ１ｋ２／２
）２  （１１）
これは、円の方程式であり、Ｘ、Ｙが円を形成すること、すなわち、インピーダンスＺは円を形成することを示す。
【００５８】
渦電流センサ２１０は、渦電流センサ２１０のコイルを含む電気回路のインピーダンスの抵抗成分Ｘおよび誘導リアクタンス成分Ｙを出力する。これらの抵抗成分Ｘおよび誘導リアクタンス成分Ｙは、膜厚を反映した膜厚信号であり、基板上の導電膜の厚さに従って変化する。
【００５９】
図９は、導電膜の厚さとともに変化するＸ，Ｙを、ＸＹ座標系上にプロットすることで描かれるグラフを示す図である。点Ｔ∞の座標は、膜厚が無限大であるとき、すなわち、Ｒ２が０のときのＸ，Ｙである。点Ｔ０の座標は、基板の導電率が無視できるものとすれば、膜厚が０であるとき、すなわち、Ｒ２が無限大のときのＸ，Ｙである。Ｘ，Ｙの値から位置決めされる点Ｔｎは、導電膜の厚さが減少するに従って、円弧状の軌跡を描きながら点Ｔ０に向かって進む。
【００６０】
図１０は、図９のグラフ図形を反時計回りに９０度回転させ、さらに平行移動させたグラフを示す図である。図１０に示すように、膜厚が減少するに従って、Ｘ，Ｙの値から位置決めされる点Ｔｎは円弧状の軌跡を描きながら点Ｔ０に向かって進む。  結合係数ｋは、片方のコイルにより発生した磁場が、もう片方のコイルに伝達する割合である。ｋ ＝ １が最大であり、コイル間の距離が離れると、すなわち研磨パッド３１０Ａが厚くなると、ｋは小さくなる。 
【００６１】
渦電流センサ２１０のコイルと基板Ｗとの間の距離Ｇは、これらの間に介在する研磨パッド３１０Ａの厚さに応じて変化する。この結果、図１１に示すように、使用する研磨パッド３１０Ａの厚さに相当する距離Ｇ（Ｇ１〜Ｇ３）に応じて、座標Ｘ，Ｙの円弧軌跡が変化する。図１１から分かるように、コイルと研磨対象物１０２との間の距離Ｇにかかわらず、同じ膜厚である座標Ｘ，Ｙを直線（以下、等膜厚直線）という）で結ぶと、その等膜厚直線が交点Ｐで交差する。点Ｐが、第１の点Ｔ０である。この等膜厚直線ｒｎ（ｎ：１，２，３…）は、図１１において、第１の点を通る円の直径）Ｈに対して、導電膜（研磨対象物１０２）の厚さに応じた角度α（インピーダンス角度）で傾斜する。第１の点を通る円の直径は、距離Ｇによらず同一である。
【００６２】
角度αは、膜厚がゼロであるときのインピーダンスに対応する第１の点（Ｔ０）と、膜厚がゼロでないときのインピーダンスに対応する第２の点（Ｔｎ）とを結ぶ第１の直線と、第１の点（Ｔ０）を通る円の直径とのなす角の角度である。導電膜の厚さが同じであるとき、研磨パッド３１０Ａの厚さの違いにかかわらず、角度αは同じである。この点について、図１２により説明する。所定の直線とは、第１の点（Ｔ０）と点Ｔ∞とを結ぶ直線でもある。
点Ｔｎの座標（Ｘ、Ｙ)を図１２に示す角度αを使って表す。図１２より、
Ｘ ＝ Ｒ１ ＋ ω（ｋ２／２）Ｌ１ｓｉｎα      （１２）
Ｙ ＝ ω（１ − （ｋ２／２）Ｌ１ − ω（ｋ２／２）Ｌ１ｃｏａα    （１３）
既述の（８）、（９）から、
Ｒ２／Ｌ２＝ ω（Ｘ − Ｒ１）／（ωＬ１− Ｙ）
この式に（１２）、（１３）を代入すると、
Ｒ２／Ｌ２＝ ωｓｉｎ２α／（１ ＋ ｃｏｓ２α） ＝ ωｔａｎα    （１４）
Ｒ２／Ｌ２は、膜厚のみに依存し、また、結合係数ｋに依存しないため、渦電流センサ２１０と研磨対象物１０２との間の距離、すなわち研磨パッド３１０Ａの厚さに依存しない。Ｒ２／Ｌ２は、膜厚のみに依存し、従って、角度αも膜厚のみに依存する。膜厚算出部２３８は、角度αの正接を算出し、（１４）の関係を利用して、正接から膜厚を求める。
【００６３】
角度αの算出方法及び膜厚の算出方法について、さらに具体的に説明する。図２の膜厚測定装置２３１は、研磨対象物の膜厚を測定するために、渦電流センサ２１０により研磨対象物１０２に形成可能な渦電流をインピーダンスとして検出するときに、インピーダンスを受信部２３２から入力される。入力されたインピーダンスから膜厚を求める。膜厚測定装置２３１は、角算出部２３４、及び膜厚算出部２３８を備える。
【００６４】
角算出部２３４は例えば最初に、測定された第１の点Ｔ０を含む円上の３個のインピーダンス成分の測定点（異なる膜厚に対応する３点）から、円の中心を求める。角算出部２３４は第１の点Ｔ０と円の中心から、円の中心を通る直径１２を求める。角算出部２３４は、膜厚がゼロであるときのインピーダンスに対応する第１の点Ｔ０と、膜厚がゼロでないときのインピーダンスに対応する第２の点Ｔｎとを結ぶ第１の直線１０と、第１の点Ｔ０を通る円の直径１２とのなす角の角度αを算出する。膜厚算出部２３８は、角度αの正接を算出し、正接から膜厚を求める。
【００６５】
次に、正接から膜厚を求める膜厚算出部２３８について説明する。本実施形態では、正接の逆数と膜厚の関係を利用する。最初に、正接の逆数と膜厚の関係を説明する。
膜厚が厚い場合、正接と、金属膜の抵抗値との間には、既述の（１４）の関係、すなわち、
Ｒ２／Ｌ２＝ ωｔａｎα    （１４）
がある。ここでＲ２は、金属膜の抵抗値である。従って、Ｒ２とｔａｎαは比例する。さらに、膜厚が厚い時は、Ｒ２は膜厚と以下の関係がある。
Ｒ２＝ ρＬ／ｔＷ    （１５）
ここで、ρ：抵抗率  Ｌ，Ｗ：金属膜の長さおよび幅  ｔ：膜厚 
（１４）、（１５）から、膜厚ｔと角度αは以下の関係にあることがわかる。 
Ｒ２∝（１／ｔ）∝ωｔａｎα
すなわち、１／ｔａｎα∝ｔ
これより、１／ｔａｎαと膜厚ｔは比例する。既述の比例係数を事前に求めておけば、１／ｔａｎαから膜厚ｔを求めることができる。膜厚が薄い場合は、(１５)が成立しないため、１／ｔａｎαと膜厚ｔとの関係は非線形な関係で表される。
【００６６】
次に、上記のようにして得られた膜厚ｔに対して膜厚算出部２３８が行う、第１の距離に応じた所定の後述する補正係数を用いた補正について説明する。最初に、補正が必要な理由について図１３，１４により説明する。基板の中心部等などでは、基板のエッジ部などと比較して精度よく膜厚が測定できることが知られている。図９〜１２に示す円は、基板Ｗの中心部等などの精度よく膜厚が測定できる基板Ｗ上の場所での測定により得られたものである。精度よく膜厚が測定できる基板Ｗ上の場所では、膜厚の大小にかかわらず、インピーダンスに対応する点は円上にある。
【００６７】
一方、基板のエッジ部などでは、精度よく膜厚が測定できない。図１３はこれを示す。本図は、基板Ｗの中心部とエッジ部での測定値と、円軌跡との関係を示すグラフである。本図において、測定点６０は、基板Ｗの中心部等での測定により得られたものであり、円６２上にある。一方、楕円７２で囲った範囲にある測定点６４は、基板のエッジ部などでの測定により得られたものであり、円６２上にない。軌跡６６と軌跡７４は、異なる基板Ｗについて基板のエッジ部などでの測定により得られた測定値から作成した軌跡である。
【００６８】
基板Ｗのエッジ部などでの測定点６４が、円６２上にない理由を、図１４により説明する。図１４は、基板Ｗのエッジ部７０における渦電流センサ２１０が生成する磁束６８を示す。本図に示すように、渦電流センサ２１０が基板Ｗのエッジ部７０などの近傍では、渦電流センサ２１０が生成する磁束６８の一部が基板Ｗの外部に存在している。このため、渦電流センサ２１０が生成する磁束６８の全体が有効に、すなわち完全に利用されていないためである。結果として、渦電流センサ２１０の出力が低下する。
【００６９】
本実施形態では、以下のようにして補正を行う。基板Ｗのエッジ部などでの測定点６４が、測定点６０と比較して、どのぐらい不完全であるかの指標として、円６２の中心７６から測定点６４までの距離７８（第１の距離）を利用する。距離７８を図１５に示す。図１５は、図１３において、第１の距離を図示したものである。距離７８と、インピーダンスの円６２の半径８０（第２の距離）との比率を不完全な度合とする。不完全な度合から、補正係数を算出する。
【００７０】
円６２の中心７６から、磁束６８の全体が有効に利用されている、すなわち完全な値と考えられる測定点６０までの図１７に示す距離８８との比率を不完全な度合としてもよい。距離８８と、インピーダンスの円６２の半径８０は理論上一致する。しかし、図１５に示すように、測定上の誤差が若干ある。
【００７１】
図１６に距離７８の測定例を示す。本図は、渦電流センサ２１０によって得られたインピーダンス平面座標系上の測定点について距離７８を求めて、距離７８を図示したものである。本図の横軸は、測定点の基板Ｗの中心９０（図２参照）からの距離（ｍｍ）を示す。基板Ｗの半径をＬとする。±Ｌが基板Ｗの端部である。縦軸は、距離７８を示す。縦軸は単位無し、すなわち無次元量である。縦軸の高さ８２は、インピーダンスの円６２の半径８０を示す。本図より、距離７８は、基板Ｗのエッジ部７０において半径８０と相違しており、エッジ部７０で得られる測定点６４は、円６２上にないことがわかる。
【００７２】
次に、不完全な度合から、補正量を算出する方法について図１７により説明する。この方法は種々可能である。例えば、測定点６４から既述のようにして本図に示す角度αを求めて、角度αの正接の逆数から膜厚ｔを求める。得られた膜厚ｔに、半径８０を距離７８で除算した比をかける。別の方法としては、得られた膜厚ｔに乗算等すべき補正係数を、基板Ｗを用いて距離７８に応じて事前に測定しておく。補正係数は、関数、テーブル等の形式で記憶部に保存してもよい。
【００７３】
さらに別の方法について、図１７により説明する。エッジ部７０の測定値は、主に基板Ｗの中心近傍での膜厚による出力と、基板Ｗの導電膜が全く存在しないときの出力が混在して出力されると考える。渦電流センサ２１０の出力は基板Ｗの中心近傍での測定点６０と点Ｔ０を結んだ直線８４上にあると仮定する。図１７に示すように実際は、測定点６４は直線８４上にないが、直線８４上にあると仮定する。そして、直線８４と中心７６との距離８６、すなわち距離７８のうちの最小の距離８６を基準として補正量を考える。
【００７４】
具体的な計算手順は以下のとおりである。以下の計算手順は例えば、膜厚算出部２３８
が実行する。点Ｔ０の座標、円弧中心である中心７６の座標、円弧の半径は、角度αを算出して膜厚に換算する過程で得られている。エッジ部７０の影響を受けていない基板Ｗの中心近傍での測定点６０のインピーダンス座標面での座標の平均を平均出力AveragePtとして計算する。平均出力AveragePtを算出する方法は、例えば複数の測定点６０のインピーダンス座標面での複数個のＸ座標と、複数個のＹ座標をそれぞれ平均する。平均出力AveragePtを求める時に、基板Ｗの中心からどこまでを中心範囲とするかは、ユーザが指定する。例えば基板Ｗの中心から-100mm〜100mmの範囲の円領域で得られた測定点６０を対象とする。
【００７５】
次に、点Ｔ０の座標、円弧の中心７６の座標、測定点６０の座標の平均である平均出力AveragePtから、最小の距離８６を計算する。具体的は、点Ｔ０の座標と、平均出力AveragePtの座標から直線８４の方程式を求める。次に、円弧の中心７６と直線８４との距離を求める。
【００７６】
次に、エッジ部７０の各々の測定点６４において円６２の中心７６からの距離７８を用いて、以下の補正係数Coeff（補正量）を計算する。
Coeff=1-A×(R_idle−R)/(R_idle−R_idle_min)
ここで、A：調整係数
R_idle：  半径８０
R：  距離７８
R_idle_min：  距離８６である。
この補正係数Coeffは、エッジ部７０ではないインピーダンス円弧上に存在する点、例えば測定点６０では、R=R_idleとなるため、補正係数は１となる。従って、補正係数Coeffは、エッジ部７０の近傍以外の測定点６４に対してのみ影響するため、妥当な補正であると考える。
【００７７】
補正係数Coeffは、補正前の膜厚ｔに乗算する。すなわち、次式によって補正する。
Adjusted Thickness(r)＝Thickness(r)×Coeff    （１６）
ここで、r：  測定点６０，６４の基板Ｗの中心７６からの距離
Adjusted Thickness(r)：  距離ｒの関数としての補正後の膜厚
Thickness(r)：  距離ｒの関数としての補正前の膜厚ｔ
Coeff(r)：  補正係数Coeff。
この式においては、Adjusted Thickness(r)、Thickness(r)を距離ｒの関数としている。距離ｒの関数とした理由は、図１６に示すように、距離ｒに依存するからである。
なお、距離８６を考慮した補正を適用する基板Ｗ上の範囲は、エッジ部７０に限定しても良いし、基板Ｗの全体であっても良い。
【００７８】
（１６）式を適用して補正した結果を図１８，１９に示す。図１８は補正前の膜厚ｔ（（１６）式のThickness(r)）を示す。図１９は、図１８に示す膜厚ｔを（１６）式により補正した後の膜厚（（１６）式のAdjusted Thickness(r)）を示す。図１８，１９の横軸は、測定点６０，６４の基板Ｗの中心９０（図２参照）からの距離（ｍｍ）を示す。基板Ｗの半径をＬとする。±Ｌが基板Ｗの端部である。縦軸は、膜厚ｔ（ｎｍ）を示す。図１９から、基板Ｗのエッジ部７０において補正により、膜厚が大きくなっており、（１６）式の補正が妥当であることがわかる。
【００７９】
なお、研磨終了後に基板Ｗの膜厚を、第１研磨ユニット３００Ａまたは基板処理装置１０００の外部に設置した膜厚測定機によって測定し、得られたエッジ部７０の膜厚に関する情報を膜厚算出部２３８等に入力して、調整係数Aの逐次最適化を行っても良い。また、その逐次最適化をクラウド/フォグ上のコンピュータで実施しても良い。さらに、そのデータを同種のウェハを使用している他のセンサ（他の半導体製造装置用処理チャンバ内
の他のセンサ）に適用しても良い。膜厚測定機としては、膜厚ｔを測ることができれば、公知の任意の方式の測定機を用いることができる。例えば、電磁式膜厚計、渦電流式膜厚計、光学式膜厚計、電気抵抗式膜厚計、渦電流位相式膜厚計等である。断面を電子顕微鏡で観察することにより膜厚ｔを測ることも可能である。
【００８０】
研磨対象の基板を研磨する研磨方法は、次のように実施される。研磨対象の基板Ｗを研磨面１０４に押圧して基板Ｗ上の導電膜を研磨する。導電膜の膜厚を測定するために、渦電流センサ２１０により導電膜に渦電流を形成するとともに、形成された渦電流を検出する。渦電流センサ２１０は、検出された渦電流をインピーダンス成分として出力する。膜厚測定装置２３１は、インピーダンス成分を入力されて、入力されたインピーダンス成分から導電膜の膜厚を監視する。２つの直交座標軸を有する座標系の各軸に、インピーダンス成分の抵抗成分とリアクタンス成分をそれぞれ対応させたときに、インピーダンス成分に対応する座標系上の点の少なくとも一部は、円６２の少なくとも一部を形成する。膜厚測定装置２３１は、座標系上の測定点６４と円６２の中心７６との第１の距離７８を求め、インピーダンス成分から膜厚ｔを求め、得られた膜厚ｔを、得られた第１の距離７８を用いて補正する。
【００８１】
次に、第１研磨ユニット３００Ａが、研磨中の基板Ｗの温度を直接または間接に測定可能な温度センサ５６と、求められた膜厚を、測定された温度を用いて補正可能な終点検出器２４１（温度補正部）とを有する実施例について説明する。第１研磨ユニット３００Ａは、第１研磨ユニット３００Ａ内の温度をモニタするための温度センサ５６を含む。図２では、研磨パッド３１０Ａ又は研磨パッド３１０Ａ上の基板Ｗの温度をモニタするように配置されている。温度センサ５６は、基板Ｗの温度を測定するために、トップリング３３０Ａの内部に配置してもよい。温度センサ５６は、研磨パッド３１０Ａ又は基板Ｗの表面の温度をモニタするために、研磨パッド３１０Ａ又は基板Ｗの表面と直接接触してもよい。温度センサ５６は、非接触センサ（例えば、赤外線センサ）でもよい。温度は、膜厚測定する際に用いられる。
【００８２】
研磨パッド３１０Ａの温度を利用して膜厚計算を補正する理由は以下のとおりである。基板Ｗ上の金属膜では、基板Ｗの温度が上昇すると、電気伝導率が低下する。そのため渦電流センサ２１０の本測定時には一般に、キャリブレーションした時の温度より基板Ｗの温度が上昇して、実際の膜厚よりも薄いと誤測定されてしまう。
【００８３】
誤測定を、研磨パッド３１０Ａの温度を用いて補正することで、正しい膜厚を算出できる。終点検出器２４１は、以下の式で補正を行う。
Thickness_adj=Thickness×（1+k×[(T-Tcal)×α+T]）/（1+k×Tcal）  （Ａ１）
ここで、Thickness_adj：補正後の膜厚ｔ
Thickness：補正前の膜厚ｔ
T：  研磨中のテーブル温度
Tcal：  渦電流センサ２１０をキャリブレーションした時の研磨パッド３１０Ａの温度
k：  抵抗率の温度係数（金属固有の値）
α：  第１研磨ユニット３００Ａに依存した係数
例えば、バルク状態（すなわち、ある程度の大きな体積を有する状態）のCuの場合 k＝0.0044であり、キャリブレーションした時の温度が20℃である場合、金属膜が50℃の環境下で、膜厚を測定すると膜厚は1/1.121倍になる。すなわち、10℃上昇で約4%薄く測定される。
【００８４】
上記の（Ａ１）式による膜厚計算の補正の根拠は以下のとおりである。
金属の温度がTであるときの膜厚をThickness1とすると、Thickness1は以下の式であらわ
される。
Thickness1 =ρ(T)/Rs
ここで、ρ(T)は、金属の温度がTであるときの金属の導電率であり、
ρ(T)= ρ0(1+kT)        （Ａ２）
ρ0は、キャリブレーションした時の温度における金属の導電率
Rsはシート抵抗
温度補正を行わない場合は、第１研磨ユニット３００Ａはキャリブレーション時の温度における近似式を有するため、膜厚計算はρ（Tcal）で行っていることになる。ここで、Tcalは、キャリブレーションした時の金属の温度である。
【００８５】
しかし、研磨中に基板Ｗの温度がTとなった場合は、ρ（T）を使って膜厚を算出するべきである。よって、以下の式で補正できる。
Adjusted Thickness=Calculated Thickness×ρ（T）÷ρ（Tcal）
ここで、Adjusted Thickness：ρ（T）を使って補正した膜厚
Calculated Thickness：近似式で得られた補正前の膜厚
これを、（Ａ２）式を用いて、Tを使って表すと、
Adjusted Thickness1=Calculated Thickness ×(1+k×T)/(1+k×Tcal)
さらに研磨パッド３１０Ａの温度は、基板Ｗの温度よりも基本的には温度が低い。基板Ｗの温度に補正するために、Tcal時に、補正係数が１となるように、システムに依存する係数αを追加する。この結果、既述の（Ａ１）式のようになる。
Thickness_adj=Thickness×（1+k×[(T-Tcal)×α+T]）/（1+k×Tcal）  （Ａ１）
【００８６】
次に、図２０〜図２２を用いて、上記した第１研磨ユニット３００Ａにおける情報を取り扱うための構成の一例を説明する。ただし、図２０〜図２２では第１研磨ユニット３００Ａは簡易的に描かれており、具体的な構成（トップリング３３０Ａ、研磨パッド３１０Ａ等）は省略されている。
【００８７】
図２０は、データ処理部９４を有する制御部１４０Ａを備える第１研磨ユニット３００Ａの一例を示す図である。データ処理部９４にはＡＩ（Artificial Intelligence、人工知能）機能が搭載されてもよい。データ処理部９４は何らかのハードウェアであってもよく、たとえば記憶媒体に記憶されたプログラムであってもよい。図２０ではデータ処理部９４は制御部１４０Ａの他の要素と独立した要素であるように描かれているが、データ処理部９４は、たとえば制御部１４０Ａが備えるストレージデバイス（図示せず）に記憶されて制御部１４０Ａのプロセッサ（図示せず）よって制御されてもよい。データ処理部９４は、たとえば研磨プロファイルの生成及び取得、制御パラメータの更新、及び実主力信号を学習データとしたフィードバックなど、画像処理および大規模な計算が必要な処理を行うよう構成される。図２０の構成は、第１研磨ユニット３００Ａを単独で（スタンドアロンで）動作させ得るという利点がある。
【００８８】
図２１は、ルータ９６を介してクラウド（またはフォグ）９７に接続された第１研磨ユニット３００Ａの一例を示す図である。ルータ９６は、制御部１４０Ｂとクラウド９７とを接続するための装置である。ルータ９６は「ゲートウェイ機能を有する装置」と呼ぶこともできる。クラウド９７はインターネットなどのコンピュータネットワークを通じて提供されるコンピュータ資源を指す。なお、ルータ９６とクラウド９７間の接続がローカルエリアネットワークである場合、クラウドはフォグ９７と呼ばれる場合もある。たとえば地球上に点在する複数の工場を接続する際はクラウド９７が用いられ、ある特定の工場内でネットワークを構築する場合はフォグ９７が用いられるとよい。フォグ９７はさらに外部のフォグまたはクラウドへ接続されてもよい。図２１では制御部１４０とルータ９６とが有線接続され、ルータ９６とクラウド（またはフォグ）９７とが有線接続されている。しかし、各接続は無線接続であってもよい。クラウド９７には複数の第１研磨ユニット３
００Ａが接続されている（図示せず）。複数の第１研磨ユニット３００Ａのそれぞれは、ルータ９６を介してクラウド９７と接続されている。各第１研磨ユニット３００Ａが得たデータ（渦電流センサ２１０からの膜厚データ、又はその他任意の情報）はクラウド９６の中に集積される。また、図２１のクラウド９６はＡＩ機能を有してもよく、データの処理はクラウド９６において行われる。ただし、処理が部分的に制御部１４０Ｂで行われてもよい。図２１の構成は、集積された大量のデータに基づいて第１研磨ユニット３００Ａを制御することができるという利点がある。
【００８９】
図２２は、エッジコンピューティング機能を有するルータ９６Ａを介してクラウド（またはフォグ）９７に接続された第１研磨ユニット３００Ａの一例を示す図である。図２２のクラウド９７も複数の第１研磨ユニット３００Ａに接続されている（図示せず）。図２２の複数の第１研磨ユニット３００Ａのそれぞれは、ルータ９６Ａを介してクラウド９７に接続されている。ただし、ルータのうちのいくつかはエッジコンピューティング機能を有していなくともよい（ルータのうちいくつかは図２１のルータ９６であってもよい）。ルータ９６Ａには制御部９６Bが設けられている。ただし、図２２では代表してひとつのルータ９６Ａのみに制御部９６Bが図示されている。さらに、ルータ９６ＡにはＡＩ機能が搭載されてもよい。制御部９６Bおよびルータ９６ＡのＡＩ機能は、第１研磨ユニット３００Ａの制御部１４０Ｃから得たデータを第１研磨ユニット３００Ａの近くで処理することができる。なお、ここでいう近さとは、物理的な距離を意味する用語ではなく、ネットワーク上の距離を指す用語である。ただし、ネットワーク上の距離が近ければ物理的な距離も近いことが多い。したがって、ルータ９６Ａにおける演算速度とクラウド９７における演算速度が同程度ならば、ルータ９６Ａにおける処理は、クラウド９７における処理よりも高速となる。両者の演算速度に差がある場合であっても、制御部１４０Ｃから送信された情報がルータ９６Ａに到達する速度は、制御部１４０Ｃから送信された情報がクラウド９７に到達する速度より早い。
【００９０】
図２２のルータ９６Ａ、より具体的にはルータ９６Ａの制御部９６Bは、処理すべきデータのうち高速処理が必要なデータのみを処理する。ルータ９６Ａの制御部９６Bは、高速処理が不要なデータをクラウド９７に送信する。図２２の構成は、第１研磨ユニット３００Ａの近くでの高速処理と、集積されたデータに基づく制御との両立が可能になるという利点がある。
【００９１】
以上、本発明の実施形態の例について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
５６…温度センサ
６０…測定点
６２…円
６４…測定点
７０…エッジ部
７６…中心
７８…距離
８０…半径
１０２…研磨対象物
１０４…研磨面
１４０…制御部
１５０…研磨部
２３１…膜厚測定装置
２３４…角算出部
２３８…膜厚算出部
２４１…終点検出器
１０００…基板処理装置
３００Ａ…第１研磨ユニット
３１０Ａ…研磨パッド
３２０Ａ…研磨テーブル
３３０Ａ…トップリング
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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