(57)【要約】【課題】研磨の終点を容易かつ高い精度で検出する。【解決手段】基板Ｗ表面の被研磨部分と研磨パッド２０を面接触させ、基板Ｗと研磨パッド２０の間に研磨スラリー２５を供給して、接触面に沿って基板Ｗと研磨パッド２０を相対的に移動させることにより、被研磨部分を研磨するに際し、研磨中に測定される、接触面におけるせん断力ＳＦ、押圧力ＤＦおよび摩擦係数ＣＯＰのいずれかに基いて、被研磨部分の研磨の終点を検出する。基板Ｗと研磨パッド２０の相対的な移動は、基板Ｗの回転によって行われ、せん断力ＳＦ、垂直抗力ＤＦおよび摩擦係数ＣＯＦのいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板Ｗの回転数に相当する周波数での強度に基いて、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。【選択図】図１
2010093058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の被研磨部分と研磨パッドを面接触させ、前記基板と前記研磨パッドの間に研磨スラリーを供給して、接触面に沿って前記基板と前記研磨パッドを相対的に移動させることにより、前記被研磨部分を研磨する方法であって、
研磨中に測定される、前記接触面におけるせん断力、押圧力および摩擦係数のいずれかに基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、基板の研磨方法。
【請求項２】
前記摩擦係数は、前記せん断力と前記押圧力から求められる、請求項１に記載の基板の研磨方法。
【請求項３】
前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化を用いて研磨の終点を検出する、請求項１または２に記載の基板の研磨方法。
【請求項４】
前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化の分散値を用いて研磨の終点を検出する、請求項１または２に記載の基板の研磨方法。
【請求項５】
前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、請求項１または２に記載の基板の研磨方法。
【請求項６】
前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、
前記せん断力、前記垂直抗力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、請求項５に記載の基板の研磨方法。
【請求項７】
前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、
前記せん断力、前記垂直抗力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度と、基板の回転数の２倍に相当する周波数での強度を比較して、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、請求項５に記載の基板の研磨方法。
【請求項８】
基板保持部に保持した基板の表面の被研磨部分と、パッド保持部に保持した研磨パッドと面接触させ、前記基板と前記研磨パッドの間に研磨スラリーを供給して、接触面に沿って前記基板保持部と前記パッド保持部を相対的に移動させることにより、前記被研磨部分を研磨する装置であって、
前記接触面におけるせん断力を測定するせん断力測定センサと、前記接触面における押圧力を測定する押圧力センサと、前記せん断力測定センサの測定値、前記押圧力センサの測定値および前記接触面における摩擦係数のいずれかに基いて前記被研磨部分の研磨の終点を検出する制御部を備える、基板の研磨装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記せん断力と前記押圧力から前記摩擦係数を求める、請求項８に記載の基板の研磨装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化を用いて研磨の終点を検出する、請求項８または９に記載の基板の研磨装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化の分散値を用いて研磨の終点を検出する、請求項８または９に記載の基板の研磨装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、請求項８または９に記載の基板の研磨装置。
【請求項１３】
前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、
前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、請求項１２に記載の基板の研磨装置。
【請求項１４】
前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、
前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度と、基板の回転数の２倍に相当する周波数での強度を比較して、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、請求項１２に記載の基板の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハやＬＣＤ基板などといった基板表面に成膜された被研磨部分を研磨処理によって除去する研磨方法と研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウェハ（以下「ウェハ」という）の製造プロセスの中に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）と呼ばれる研磨処理がある。かかるＣＭＰは、例えば配線形成中の平坦化と呼ばれる工程に適用される。この平坦化は、例えばＳｉＯ２からなるパターニングされた絶縁層にバリア層としてのＴａ、ＴａＮ等や配線材料としてのＣｕ等を成膜した後、不要な部分である被研磨部分（ＴａやＣｕ）を削り取って、下地である絶縁層を露出させる工程である。
【０００３】
ＣＭＰでは、基板保持部に保持した基板の表面の被研磨部分と、パッド保持部に保持した研磨パッドが面接触させられ、例えば基板保持部とパッド保持部が偏心させて回転させられることにより、接触面に沿って基板保持部とパッド保持部が相対的に移動させられる。また、研磨処理中は、基板と研磨パッドの間に研磨スラリーが供給され、被研磨部分と研磨パッドの接触面に所定の押圧力が加えられて、被研磨部分が研磨される。
【０００４】
また、ＣＭＰでは、被研磨部分が削られて下地が露出した時点を研磨の終点として検出することが必要となる。そこで従来、ＣＭＰの研磨中に基板にレーザービームを照射し、その反射光の変化によって研磨の終点を検出する方法が知られている（特許文献１参照）。また、ＣＭＰの研磨中に基板の回転トルクを測定し、その回転トルクの変化から研磨の終点を検出する方法が知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−７９８５号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のようにレーザービームを照射するためには、パッド保持部にレーザービームを透過させる透過窓を形成しなければならず、装置の構造が複雑となり、装置コストが高くなってしまう。また一方、上記特許文献１のように回転トルクの変化から研磨の終点を検出する方法は、回転トルクの変化が僅かであり、しかもノイズが多いので、高い精度で終点を検出することができない。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、研磨の終点を容易かつ高い精度で検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成すべく、本発明によれば、基板表面の被研磨部分と研磨パッドを面接触させ、前記基板と前記研磨パッドの間に研磨スラリーを供給して、接触面に沿って前記基板と前記研磨パッドを相対的に移動させることにより、前記被研磨部分を研磨する方法であって、研磨中に測定される、前記接触面におけるせん断力、押圧力および摩擦係数のいずれかに基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出する、基板の研磨方法が提供される。本発明では、研磨中に、被研磨部分と研磨パッドの接触面におけるせん断力、押圧力および摩擦係数の少なくとも一つを測定し、それらの変化に基いて、被研磨部分の研磨の終点を精度良く検出する。
【０００９】
前記摩擦係数は、例えば前記せん断力と前記押圧力から求めても良い。また、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化を用いて研磨の終点を検出することもできる。また、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化の分散値を用いて研磨の終点を検出することもできる。更に、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出することもできる。この場合、前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、前記せん断力、前記垂直抗力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出しても良い。あるいは、前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、前記せん断力、前記垂直抗力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度と、基板の回転周波数の２倍に相当する周波数での強度を比較して、前記被研磨部分の研磨の終点を検出しても良い。
【００１０】
また、本発明によれば、基板保持部に保持した基板の表面の被研磨部分と、パッド保持部に保持した研磨パッドと面接触させ、前記基板と前記研磨パッドの間に研磨スラリーを供給して、接触面に沿って前記基板保持部と前記パッド保持部を相対的に移動させることにより、前記被研磨部分を研磨する装置であって、前記接触面におけるせん断力を測定するせん断力測定センサと、前記接触面における押圧力を測定する押圧力センサと、前記せん断力測定センサの測定値、前記押圧力センサの測定値および前記接触面における摩擦係数のいずれかに基いて前記被研磨部分の研磨の終点を検出する制御部を備える、基板の研磨装置が提供される。
【００１１】
この研磨装置において、前記制御部は、前記せん断力と前記押圧力から前記摩擦係数を求めても良い。また、前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化を用いて研磨の終点を検出することもできる。また、前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化の分散値を用いて研磨の終点を検出することもできる。更に、前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出することもできる。この場合、前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度に基いて、前記被研磨部分の研磨の終点を検出しても良い。また、前記基板と前記研磨パッドの相対的な移動は、基板の回転によって行われ、前記制御部は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化をフーリエ変換した結果において、基板の回転数に相当する周波数での強度と、基板の回転数の２倍に相当する周波数での強度を比較して、前記被研磨部分の研磨の終点を検出しても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被研磨部分の研磨の終点を容易に精度よく検出できるようになる。このため、ＣＭＰによる基板の研磨処理を効率よく行うことができ、半導体等の製造効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態の一例を、図面を参照にして説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる研磨装置１の説明図である。図２は、研磨装置１が備える基板保持部（ｃａｒｒｉｅｒ）１０とパッド保持部（ｐｌａｔｅｎ）１１の斜視図である。なお、以下の実施の形態では、基板の一例としてウェハＷを研磨する例について説明する。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
研磨装置１は、上下に対向して配置された基板保持部１０とパッド保持部１１を備えている。基板保持部１０の下面には、ウェハＷが、被研磨面を下に向けた状態で水平に保持されている。基板保持部１０の上面中央には、モータ１５の回転軸１６が取り付けられており、モータ１５の稼動により、基板保持部１０およびウェハＷが水平面内において回転させられる。また、モータ１５の上部には、シリンダー、ボールネジ等の押圧機構１７のロッド１８が接続されている。押圧機構１７の稼動により、ウェハＷの下面（被研磨面）がパッド保持部１１に向けて所定の押圧力で押し付けられる。
【００１５】
パッド保持部１１の上面には、例えばポリウレタンからなる研磨パッド２０が、水平に保持されている。この研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面が、互いに面接触させられている。パッド保持部１１の下面中央には、モータ２１の回転軸２２が取り付けられており、モータ２１の稼動により、パッド保持部１１および研磨パッド２０が水平面内において回転させられる。但し、基板保持部１０を回転させるモータ１５の回転軸１６と、パッド保持部１１を回転させるモータ２１の回転軸２２はいずれも垂直方向であるが、中心軸の位置は互いにずれた位置関係である。このため、モータ１５とモータ２１が稼動して基板保持部１０とパッド保持部１１が同時に回転させられると、基板保持部１０とパッド保持部１１が、研磨パッド２０とウェハＷの接触面に沿って、相対的に移動させられる。そして、この研磨パッド２０とウェハＷの相対移動により、ウェハＷの下面が研磨パッド２０で研磨される。
【００１６】
また、基板保持部１０の側方には、パッド保持部１１上の研磨パッド２０の上面に、例えばコロイダルシリカなどと呼ばれているシリカを主成分とした研磨スラリー２５を供給するノズル２６が配置されている。ノズル２６には、スラリー供給機構２７から研磨スラリー２５が、流路２８を介して供給されている。
【００１７】
基板保持部１０の上面には、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面におけるせん断力ＳＦを測定するせん断力測定センサ３０が取り付けられている。せん断力測定センサ３０は、例えばロードセルであり、図２に示すように、研磨パッド２０の回転接線方向Ｘに沿った方向に作用する力を測定する。このせん断力測定センサ３０により、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面において、研磨パッド２０の回転接線方向Ｘに沿って発生するせん断力ＳＦを測定することができる。
【００１８】
モータ２１の下部には、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面における押圧力ＤＦを測定する押圧力センサ３１が取り付けられている。押圧力センサ３１は、例えばロードセルであり、図１に示すように、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面に垂直な方向に沿った方向、即ち、鉛直方向Ｚに作用する力を測定する。この押圧力センサ３１により、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面において、接触面に垂直に作用する押圧力ＤＦを測定することができる。
【００１９】
せん断力測定センサ３０と押圧力センサ３１の測定値（せん断力ＳＦ、押圧力ＤＦ）は、いずれも制御部３５に入力されている。制御部３５は、こうして入力されるせん断力ＳＦ、押圧力ＤＦに基いて、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面における摩擦係数ＣＯＦを求めることができる。また、制御部３５は、せん断力ＳＦ、押圧力ＤＦおよび摩擦係数ＣＯＦのいずれかに基いて、ウェハＷ表面の被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。また、制御部３５は、これらせん断力ＳＦ、押圧力ＤＦ、摩擦係数ＣＯＦから検出された研磨の終点等に基いて、モータ１５、押圧機構１７、モータ２１、スラリー供給機構２７等を制御することができる。
【００２０】
以上のように構成された研磨装置１において、先ず、押圧機構１７によってパッド保持部１１が上昇させられ、被研磨面を下に向けた状態で水平な姿勢にされたウェハＷが、基板保持部１０の下面に保持される。そして、制御部３５からの指令により、モータ１５とモータ２１が稼動して基板保持部１０とパッド保持部１１が同時に回転させられ、基板保持部１０とパッド保持部１１の相対的な移動が開始させられる。また、制御部３５からの指令により、スラリー供給機構２７はノズル２６から研磨スラリー２５を吐出させ、研磨パッド２０の上面に研磨スラリー２５が供給される。そして、押圧機構１７の稼動により、パッド保持部１１の上面に保持された研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面が、互いに面接触させられ、ウェハＷの下面（被研磨面）がパッド保持部１１に向けて所定の押圧力で押し付けられる。こうして、ウェハＷと研磨パッド２０の間に研磨スラリー２５がさつつ、研磨パッド２０とウェハＷが相対的に移動させられることにより、ウェハＷの下面が研磨される。
【００２１】
研磨処理中、せん断力測定センサ３０により、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面におけるせん断力ＳＦが測定される。また、押圧力センサ３１により、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面に垂直な押圧力ＤＦが測定される。そして、これらせん断力ＳＦと押圧力ＤＦが、制御部３５に入力される。そして、制御部３５では、せん断力ＳＦと押圧力ＤＦから研磨パッド２０とウェハＷの接触面の摩擦係数ＣＯＦ（ＣＯＦ＝ＳＦ／ＤＦ）を求める演算、それらせん断力ＳＦ、押圧力ＤＦおよび摩擦係数ＣＯＦの少なくとも一つに基く研磨の終点検出等の処理が行われる。
【００２２】
そして、制御部３５において研磨の終点が検出された場合、制御部３５は、押圧機構１７によってパッド保持部１１を上昇させ、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面との面接触が解除される。また、モータ１５およびモータ２１の稼動が停止され、基板保持部１０とパッド保持部１１の回転が停止される。更に、スラリー供給機構２７による研磨スラリー２５の供給も停止される。こうして、ＣＭＰによる研磨処理が終了する。
【００２３】
以下に、制御部３５で行われる研磨の終点検出の内容について、実験例を示しながら具体的に説明する。なお、実験例では、絶縁層がパターニングされていないウェハＷ（Ｏｘｉｄｅ  ｂｌａｎｋｅｔ  ｗａｆｅｒ）と、絶縁層がパターニングされているウェハＷ（Ｏｘｉｄｅ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｗａｆｅｒ）を用いた。
【００２４】
絶縁層がパターニングされていないウェハＷは、研磨処理の前は、図３に示すように、Ｓｉ層５０の表面（下面）にパターニングされていないＳｉＯ２からなる絶縁層５１が成膜され、更に、絶縁層５１の表面（下面）にＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２が成膜されている。そして、研磨処理の後は、図４に示すように、バリア層５２が全体的に除去されて、絶縁層５１の表面が全体的に露出した状態となる。かかる絶縁層がパターニングされていないウェハＷでは、バリア層５２の全部が被研磨部分となる。
【００２５】
絶縁層がパターニングされているウェハＷは、絶縁層５１の表面（下面）に溝５３がパターニングされている。絶縁層がパターニングされているウェハＷは、研磨処理の前は、図５に示すように、絶縁層５１の表面（下面）および溝５３の内面にバリア層５２が成膜され、溝５３の内部には、Ｃｕからなる配線材料５４が、バリア層５２で囲まれた状態で埋め込まれている。そして、研磨処理の後は、図６に示すように、絶縁層５１の表面（下面）に露出していたバリア層５２が除去されることにより、溝５３の外側では絶縁層５１の表面が露出し、溝５３の内部のみに、バリア層５２と配線材料５４が残った状態となる。かかる絶縁層がパターニングされているウェハＷでは、絶縁層５１の表面（下面）に露出していたバリア層５２の部分が被研磨部分となる。
【００２６】
（実験例１）
図７（ａ）は、絶縁層がパターニングされていないウェハＷを研磨処理した場合の、せん断力ＳＦと押圧力ＤＦ（Ｆｏｒｃｅ）の経時的変化を示すグラフである。図７（ｂ）は、絶縁層がパターニングされているウェハＷを研磨処理した場合の、せん断力ＳＦと押圧力ＤＦの経時的変化を示すグラフである。各グラフ中、０〜約３０秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約３０〜約３７秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約３７秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。
【００２７】
絶縁層がパターニングされていないウェハＷと絶縁層がパターニングされているウェハＷのいずれの場合も、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約３７秒経過後の期間では、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約３０秒の期間に比べて、特にせん断力ＳＦが大きくなっていることが分かる。これは、バリア層５２と絶縁層５１の材質の相違によるものであり、バリア層５２を研磨しているときに研磨パッド２０とウェハＷの接触面に生ずるせん断力ＳＦに比べて、絶縁層５１が露出した場合に研磨パッド２０とウェハＷの接触面に生ずるせん断力ＳＦが大きくなることに起因している。この実験例から、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、せん断力ＳＦが大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。
【００２８】
このようにせん断力ＳＦの増加によって、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合、例えば、せん断力ＳＦについて適当な閾値を定めておき、当該閾値を超えた場合に、被研磨部分の研磨の終点を検出するようにしても良い。また、せん断力ＳＦが閾値を超えてから、所定の時間（例えば、せん断力ＳＦが閾値に達するまでの研磨時間の１０％）を経過した時点を、研磨の終点としても良い。
【００２９】
なお、この実験例では、被研磨部分であるバリア層５２がＴａＮ（Ｔａを含む）からなり、下地部分である絶縁層５１がＳｉＯ２からなる場合に、せん断力ＳＦが大きくなったことを利用して、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合を示したが、必ずしもせん断力ＳＦの増加に基いて被研磨部分の研磨の終点を検出するとは限らない。被研磨部分と下地部分の材質によっては、せん断力ＳＦが小さくなったことを利用して、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合も考えられる。また、押圧力ＤＦの変化に基いて被研磨部分の研磨の終点を検出する場合も考えられる。
【００３０】
（実験例２）
図８（ａ）は、絶縁層がパターニングされていないウェハＷを研磨処理した場合の、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化を示すグラフである。図８（ｂ）は、絶縁層がパターニングされているウェハＷを研磨処理した場合の、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化を示すグラフである。摩擦係数ＣＯＦは、制御部３５においてせん断力ＳＦと押圧力ＤＦから演算される（ＣＯＦ＝ＳＦ／ＤＦ）。各グラフ中、０〜約３０秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約３０〜約３７秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約３７秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。
【００３１】
絶縁層がパターニングされていないウェハＷと絶縁層がパターニングされているウェハＷのいずれの場合も、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約３７秒経過後の期間では、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約３０秒の期間に比べて、摩擦係数ＣＯＦが大きくなっていることが分かる。これは、バリア層５２と絶縁層５１の材質の相違によるものであり、バリア層５２を研磨しているときの研磨パッド２０とウェハＷの接触面の摩擦係数ＣＯＦに比べて、絶縁層５１が露出した場合の研磨パッド２０とウェハＷの接触面の摩擦係数ＣＯＦが大きいことに起因している。この実験例から、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦが大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。
【００３２】
このように摩擦係数ＣＯＦの増加によって、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合も同様に、例えば、摩擦係数ＣＯＦについて適当な閾値を定めておき、当該閾値を超えた場合に、被研磨部分の研磨の終点を検出するようにしても良い。また、摩擦係数ＣＯＦが閾値を超えてから、所定の時間（例えば、摩擦係数ＣＯＦが閾値に達するまでの研磨時間の１０％）を経過した時点を、研磨の終点としても良い。
【００３３】
また、図８（ａ）（ｂ）を見ると、研磨処理中は、いずれの期間においても摩擦係数ＣＯＦが周期的な変動を繰り返しているが、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約３０秒の期間と、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約３７秒経過後の期間を比べると、摩擦係数ＣＯＦの変動の周期（周波数）は、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約３０秒の期間では比較的短く（即ち、周波数は高く）、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約３７秒経過後の期間では比較的長く（即ち、周波数は低く）なっている。したがって、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦの周波数が低くなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。この場合も、摩擦係数ＣＯＦの変動の周期（周波数）について、適当な閾値を設定しても良い。また、被研磨部分と下地部分の材質によっては、摩擦係数ＣＯＦの変動の周期（周波数）が高くなった場合に、被研磨部分の研磨の終点を検出することも考えられる。
【００３４】
また、図８（ａ）（ｂ）を見ると、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約３０秒の期間と、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約３７秒経過後の期間を比べると、摩擦係数ＣＯＦの変動の幅（振幅）は、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約３０秒の期間では比較的小さく、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約３７秒経過後の期間では比較的大きくなっている。したがって、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦの変動の振幅が大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。この場合も、摩擦係数ＣＯＦの変動の幅（振幅）について、適当な閾値を設定しても良い。また、被研磨部分と下地部分の材質によっては、摩擦係数ＣＯＦの変動の幅（振幅）が小さくなった場合に、被研磨部分の研磨の終点を検出することも考えられる。
【００３５】
（実験例３）
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、いずれも絶縁層がパターニングされているウェハＷを研磨処理した場合の、せん断力ＳＦと押圧力ＤＦの経時的変化を示すグラフである。但し、図９（ａ）は配線材料５４がＰＶＤ  Ｃｕ、絶縁層５１が自然酸化膜の場合であり、図９（ｂ）は配線材料５４がＥＣＰ（電気めっき）  ＣｕとＰＶＤ  Ｃｕ、絶縁層５１がＴＥＯＳ膜の場合であり、図９（ｃ）は配線材料５４がＥＣＰ  ＣｕとＰＶＤ  Ｃｕ、絶縁層５１が自然酸化膜の場合である。
【００３６】
図９（ａ）、（ｃ）中では、０〜約３０秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約３０〜約３７秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約３７秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。また、図９（ｂ）中では、０〜約２０秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約２０〜約３０秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約３０秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。
【００３７】
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、いずれも絶縁層がパターニングされているウェハＷを研磨処理した場合の、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化を示すグラフである。但し、図１０（ａ）は配線材料５４がＥＣＰ  ＣｕとＰＶＤ  Ｃｕ、絶縁層５１が自然酸化膜の場合であり、図１０（ｂ）は配線材料５４がＰＶＤ  Ｃｕ、絶縁層５１が自然酸化膜の場合であり、図１０（ｃ）は配線材料５４がＥＣＰ  ＣｕとＰＶＤ  Ｃｕ、絶縁層５１がＴＥＯＳ膜の場合である。
【００３８】
図１０（ａ）、（ｂ）中では、０〜約３０秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約３０〜約３７秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約３７秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。また、図１０（ｃ）中では、０〜約２０秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約２０〜約３０秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約３０秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。
【００３９】
これら図９（ａ）〜（ｃ）および図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、配線材料５４や絶縁層５１の製造過程が異なっていても、バリア層５２を研磨しているときに研磨パッド２０とウェハＷの接触面に生ずるせん断力ＳＦに比べて、絶縁層５１が露出した場合に研磨パッド２０とウェハＷの接触面に生ずるせん断力ＳＦと摩擦係数ＣＯＦがいずれも大きくなる傾向を示すことが分かった。但し、配線材料５４や絶縁層５１の製造過程の相違により、研磨の終点も相違する結果となった。
【００４０】
（実験例４）
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、いずれも絶縁層がパターニングされていないウェハＷを研磨処理した場合の、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化を示すグラフである。但し、図１１（ａ）は基板保持部１０の回転数が２３ｒｐｍの場合であり、図１１（ｂ）は基板保持部１０の回転数が３６ｒｐｍの場合であり、図１１（ｃ）は基板保持部１０の回転数が４８ｒｐｍの場合であり、図１１（ｄ）は基板保持部１０の回転数が６０ｒｐｍの場合である。なお、いずれの場合も、パッド保持部１１の回転数は２５ｒｐｍである。
【００４１】
各グラフ中、０〜約４４秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約４４〜約５５秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約５５秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。
【００４２】
基板保持部１０の回転数がいずれの場合も、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約５５秒経過後の期間では、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約４４秒の期間に比べて、摩擦係数ＣＯＦが大きくなっていることが分かる。この実験例から、ウェハＷの回転数は、被研磨部分の研磨の終点に対する影響が少ないことが分かる。
【００４３】
図１２は、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果を示すグラフである。なお、フーリエ変換には高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた。また、図１２中、各回転数（ａ）２３ｒｐｍ、（ｂ）３６ｒｐｍ、（ｃ）４８ｒｐｍ、（ｄ）６０ｒｐｍについて、上段に０〜約４４秒の期間の変換結果、中段に約４４〜約５５秒の期間の変換結果、下段に約５５秒経過後の期間の変換結果をそれぞれ示した。図１２中、横軸は摩擦係数ＣＯＦの経時的変化の周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を示し、縦軸は各周波数における強度（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を示す。
【００４４】
ウェハＷの一回転を振動の一周期と見なした場合、（ａ）回転数２３ｒｐｍは、約０．４Ｈｚの周波数となる。フーリエ変換した結果から、回転数が２３ｒｐｍの場合、０〜約４４秒の期間、約４４〜約５５秒の期間、約５５秒経過後の期間のいずれも、回転数２３ｒｐｍに相当する周波数０．４Ｈｚの位置に、強度のピークが見られることが分かった。そして、周波数０．４Ｈｚの位置におけるピークを、まだ絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている０〜約４４秒の期間と、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２（被研磨部分）が除去された約５５秒経過後の期間とで比較すると、０〜約４４秒の期間ではピークが比較的小さいが、約５５秒経過後の期間ではピークが比較的大きくなった。したがって、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数２３ｒｐｍに相当する周波数０．４Ｈｚでのピークが大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。
【００４５】
同様に、（ｂ）回転数３６ｒｐｍは、約０．６Ｈｚの周波数となる。フーリエ変換した結果から、回転数が３６ｒｐｍの場合、０〜約４４秒の期間、約４４〜約５５秒の期間、約５５秒経過後の期間のいずれも、回転数３６ｒｐｍに相当する周波数０．６Ｈｚの位置に、強度のピークが見られることが分かった。そして、周波数０．６Ｈｚの位置におけるピークを、まだ絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている０〜約４４秒の期間と、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２（被研磨部分）が除去された約５５秒経過後の期間とで比較すると、０〜約４４秒の期間ではピークが比較的小さいが、約５５秒経過後の期間ではピークが比較的大きくなった。したがって、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数３６ｒｐｍに相当する周波数０．６Ｈｚでのピークが大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。
【００４６】
同様に、（ｃ）回転数４８ｒｐｍは、約０．８Ｈｚの周波数となる。フーリエ変換した結果から、回転数が４８ｒｐｍの場合、０〜約４４秒の期間、約４４〜約５５秒の期間、約５５秒経過後の期間のいずれも、回転数４８ｒｐｍに相当する周波数０．８Ｈｚの位置に、強度のピークが見られることが分かった。そして、周波数０．８Ｈｚの位置におけるピークを、まだ絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている０〜約４４秒の期間と、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２（被研磨部分）が除去された約５５秒経過後の期間とで比較すると、０〜約４４秒の期間ではピークが比較的小さいが、約５５秒経過後の期間ではピークが比較的大きくなった。したがって、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数４８ｒｐｍに相当する周波数０．８Ｈｚでのピークが大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。
【００４７】
同様に、（ｄ）回転数６０ｒｐｍは、約１．０Ｈｚの周波数となる。フーリエ変換した結果から、回転数が６０ｒｐｍの場合、０〜約４４秒の期間、約４４〜約５５秒の期間、約５５秒経過後の期間のいずれも、回転数６０ｒｐｍに相当する周波数１．０Ｈｚの位置に、強度のピークが見られることが分かった。そして、周波数０．８Ｈｚの位置におけるピークを、まだ絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている０〜約４４秒の期間と、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２（被研磨部分）が除去された約５５秒経過後の期間とで比較すると、０〜約４４秒の期間ではピークが比較的小さいが、約５５秒経過後の期間ではピークが比較的大きくなった。したがって、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数６０ｒｐｍに相当する周波数１．０Ｈｚでのピークが大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。
【００４８】
これらの結果から、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、ウェハＷの回転数がいずれであっても、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができることが分かる。
【００４９】
また、このようにウェハＷの回転数に相当する周波数における強度の増加によって、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合も同様に、例えば、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度について適当な閾値を定めておき、当該閾値を超えた場合に、被研磨部分の研磨の終点を検出するようにしても良い。また、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が閾値を超えてから、所定の時間（例えば、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が閾値に達するまでの研磨時間の１０％）を経過した時点を、研磨の終点としても良い。また、被研磨部分と下地部分の材質によっては、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が小さくなったことを利用して、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合も考えられる。
【００５０】
また、図１２を見ると、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数の位置においても、強度のピークが現れている。即ち、ウェハＷの回転数が（ａ）２３ｒｐｍの場合は、周波数０．４Ｈｚの位置に加えて、２倍に相当する周波数０．８Ｈｚの位置にピークが現れ、ウェハＷの回転数が（ｂ）３６ｒｐｍの場合は、周波数０．６Ｈｚの位置に加えて、２倍に相当する周波数１．２Ｈｚの位置にピークが現れ、ウェハＷの回転数が（ｃ）４８ｒｐｍの場合は、周波数０．８Ｈｚの位置に加えて、２倍に相当する周波数１．６Ｈｚの位置にピークが現れ、ウェハＷの回転数が（ｄ）６０ｒｐｍの場合は、周波数１．０Ｈｚの位置に加えて、２倍に相当する周波数２．０Ｈｚの位置にピークが現れている。そして、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度と、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度を比較すると、次のようになる。即ち、ウェハＷの回転数が（ａ）２３ｒｐｍの場合、（ｂ）３６ｒｐｍの場合、（ｃ）４８ｒｐｍの場合、（ｄ）６０ｒｐｍの場合、のいずれの場合も、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２がまだ残っている０〜約４４秒の期間では、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度は、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度に比べて相当に少ない。一方、被研磨部分が除去されて研磨が終了した約５５秒経過後の期間では、ウェハＷの回転数が（ａ）２３ｒｐｍの場合では、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度は、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度よりも大きくなっている。また、ウェハＷの回転数が（ｂ）３６ｒｐｍの場合、（ｃ）４８ｒｐｍの場合および（ｄ）６０ｒｐｍの場合では、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度は、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度と同程度まで増加している。したがって、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度と、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度を比較して、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度を超えるか、同程度まで大きくなったときに、被研磨部分の研磨の終点を検出することができる。
【００５１】
また、このようにウェハＷの回転数に相当する周波数での強度と、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度を比較して、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合も同様に、例えば、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度に対する適当な閾値（比率）を定めておき、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が、当該閾値を超えた場合に、被研磨部分の研磨の終点を検出するようにしても良い。また、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が閾値を超えてから、所定の時間（例えば、閾値に達するまでの研磨時間の１０％）を経過した時点を、研磨の終点としても良い。また、被研磨部分と下地部分の材質によっては、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果において、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度が、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度に比べて小さくなったことを利用して、被研磨部分の研磨の終点を検出する場合も考えられる。
【００５２】
また、このように摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果に基いて被研磨部分の研磨の終点を検出する場合、制御部３５は、閾値などとの比較を行うことなく、終点を検出することも可能である。即ち、例えば特許文献２において回転トルクの変化から研磨の終点を検出する場合、予め測定しておいたデータとの比較によって、終点の検出を行う必要があった。一方、このように摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果に基いて被研磨部分の研磨の終点を検出する場合、ウェハＷの回転数に相当する周波数での強度や、ウェハＷの回転数の２倍に相当する周波数での強度を利用して、被研磨部分の研磨の終点を検出できるので、必ずしも予めデータ等を測定しなくても良い。例えば、ＳｉＯ２からなる絶縁層５１の表面に成膜された、ＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２を被研磨部分として、ＣＭＰによって研磨除去する場合、バリア層５２を研磨している間のデータと、絶縁層５１を研磨している間のデータをそれぞれ用意しなくても済むようになる。
【００５３】
（実験例５）
図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、いずれも絶縁層がパターニングされていないウェハＷを研磨処理した場合の、摩擦係数ＣＯＦの経時的変化を示すグラフである。但し、図１３（ａ）はパッド保持部１１の回転数が２５ｒｐｍの場合であり、図１３（ｂ）はパッド保持部１１の回転数が３８ｒｐｍの場合であり、図１３（ｃ）はパッド保持部１１の回転数が５１ｒｐｍの場合であり、図１３（ｄ）はパッド保持部１１の回転数が６３ｒｐｍの場合である。なお、いずれの場合も、基板保持部１０の回転数は２３ｒｐｍである。
【００５４】
図１３（ａ）中では、０〜約４５秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約４５〜約５５秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約５５秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。また、図１３（ｂ）中では、０〜約３５秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約３５〜約４５秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約４５秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。また、図１３（ｃ）中では、０〜約２７秒の期間は、まだ、絶縁層５１の表面（下面）にバリア層５２が残っている状態である。約２７〜約３６秒の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からバリア層５２が部分的に除去され、絶縁層５１の表面（下面）が部分的に露出し始めた状態である（過渡期）。約３６秒経過後の期間は、絶縁層５１の表面（下面）からのバリア層５２（被研磨部分）の除去が終了し、絶縁層５１の表面（下面）が露出して研磨処理が終了した状態である。これら図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、パッド保持部１１の回転数が大きくなるほど、研磨の終点が早くなる傾向が見られた。なお、図１３（ｄ）中では、摩擦係数ＣＯＦの大きな経時的変化は現れなかった。
【００５５】
図１４は、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した摩擦係数ＣＯＦの経時的変化をフーリエ変換した結果を示すグラフである。なお、フーリエ変換には高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた。また、図１４中、回転数（ａ）２５ｒｐｍ、については、上段に０〜約４５秒の期間の変換結果、中段に約４５〜約５５秒の期間の変換結果、下段に約５５秒経過後の期間の変換結果をそれぞれ示した。また、回転数（ｂ）３８ｒｐｍ、については、上段に０〜約３５秒の期間の変換結果、中段に約３５〜約４５秒の期間の変換結果、下段に約４５秒経過後の期間の変換結果をそれぞれ示した。また、回転数（ｃ）５１ｒｐｍ、については、上段に０〜約２７秒の期間の変換結果、中段に約２７〜約３６秒の期間の変換結果、下段に約３６秒経過後の期間の変換結果をそれぞれ示した。図１４中、横軸は摩擦係数ＣＯＦの経時的変化の周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を示し、縦軸は各周波数における強度（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を示す。
【００５６】
ウェハＷの回転数を一定の２３ｒｐｍにした場合、それに対応する約０．４Ｈｚの周波数の位置と、２倍に相当する約０．８Ｈｚの周波数の位置に強度のピークが見られた。
【００５７】
（実験例６）
研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の間に圧力センサ（アイスキャン）を配置して、研磨パッド２０の上面とウェハＷの下面の接触面における圧力分布を調べた。その結果、ウェハＷの下面において、押圧力ＤＦが強い部分と、押圧力ＤＦが弱い部分があることが分かった。図１５（ａ）は、ウェハＷの回転数が２３ｒｐｍである場合の、ウェハＷの下面の所定の位置における押圧力ＤＦ（接触圧力）の経時的変化を示すグラフである。また、図１５（ｂ）は、ウェハＷの回転数が３６ｒｐｍである場合の、ウェハＷの下面の所定の位置における押圧力ＤＦ（接触圧力）の経時的変化を示すグラフである。また、図１５（ｃ）は、ウェハＷの回転数が４８ｒｐｍである場合の、ウェハＷの下面の所定の位置における押圧力ＤＦ（接触圧力）の経時的変化を示すグラフである。
【００５８】
ウェハＷの下面に作用する押圧力ＤＦは周期的に変化することがわかる。また、その変化の周期は、ウェハＷの回転数が大きくなるほど短くなる傾向がある。
【００５９】
以上の実験例の結果から、この実施の形態に示した研磨装置１によれば、制御部３５において、せん断力ＳＦ、押圧力ＤＦおよび摩擦係数ＣＯＦのいずれかに基いて、被研磨部分の研磨の終点検出を、精度良く行えることが理解される。この研磨装置１によれば、パッド保持部１１に透過窓を形成する必要がなく、ロードセル等のセンサを取り付けるだけで、容易に終点検出ができるようになる。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず、種々の様態を採りうるものである。
【００６１】
例えば、被研磨部分がＴａＮ（Ｔａを含む）からなるバリア層５２、下地部分がＳｉＯ２からなる絶縁層５１である場合を例にして説明したが、被研磨部分はバリア層に限られず、任意の下地部分の表面に成膜された、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、そのたの低ｋ絶縁膜等、あらゆる層を研磨する場合について、本発明を適用できる。また、制御部３５は、せん断力、押圧力および摩擦係数のいずれかの経時的変化を用いて研磨の終点を検出することも考えられる。また、制御部３５は、前記せん断力、前記押圧力および前記摩擦係数のいずれかの経時的変化の分散値を用いて研磨の終点を検出することも考えられる。更に、せん断力、押圧力および摩擦係数が周期的に変化する場合、その位相（フェーズ）の変化から被研磨部分の研磨の終点検出を行うことも考えられる。また、本発明は、ウェハＷ以外の例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）基板、フォトマスク用のマスクレチクル基板など、他の基板にも適用できる。また、研磨スラリーには、酸化セリウム、アンモニウムポリアクリレート、アンモニウムアクリレート共重合体、酸化金属、水素、過酸化水素等の酸化剤、ベンゾトリアゾール等の防食剤、界面活性剤、シュウ酸等の有機酸などを含有しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、基板の研磨処理に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態にかかる研磨装置の説明図である。
【図２】基板保持部とパッド保持部の斜視図である。
【図３】研磨処理前の、絶縁層がパターニングされていないウェハの説明図である。
【図４】研磨処理後の、絶縁層がパターニングされていないウェハの説明図である。
【図５】研磨処理前の、絶縁層がパターニングされているウェハの説明図である。
【図６】研磨処理後の、絶縁層がパターニングされているウェハの説明図である。
【図７】実験例１におけるせん断力と押圧力の経時的変化を示すグラフである。
【図８】実験例２における摩擦係数の経時的変化を示すグラフである。
【図９】実験例３におけるせん断力と押圧力の経時的変化を示すグラフである。
【図１０】実験例３における摩擦係数の経時的変化を示すグラフである。
【図１１】実験例４における摩擦係数の経時的変化を示すグラフである。
【図１２】実験例４における摩擦係数の経時的変化をフーリエ変換した結果を示すグラフである。
【図１３】実験例５における摩擦係数の経時的変化を示すグラフである。
【図１４】実験例５における摩擦係数の経時的変化をフーリエ変換した結果を示すグラフである。
【図１５】実験例６におけるウェハの下面の所定の位置における押圧力（接触圧力）の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
Ｗ  ウェハ
１  研磨装置
１０  基板保持部
１１  パッド保持部
１５、２１  モータ
１７  押圧機構
２０  研磨パッド
２５  研磨スラリー
２６  ノズル
２７  スラリー供給機構
３０  せん断力測定センサ
３１  押圧力センサ
３５  制御部
５０  Ｓｉ層
５１  絶縁層
５２  バリア層
５３  溝
【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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【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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