(57)【要約】  化学機械研磨のための装置が、研磨パッドを支持するための表面を有するプラテン、研磨パッドの研磨表面に対して基板を保持するためのキャリアヘッド、研磨表面に押し付けられる導電体を含むパッド調整器、研磨パッドを通過する磁場を生成するためにプラテン内に配置されたセンサを含むインシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム、及び、モニタリングシステムから信号を受信し、センサがパッド調整器の導電体の下方にある時間に対応した信号の一部分に基づいて研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成された、コントローラを含む。【選択図】図１
2019528186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨のための装置であって、
研磨パッドを支持するための表面を有するプラテン、
前記研磨パッドの研磨表面に対して基板を保持するためのキャリアヘッド、
前記研磨表面に押し付けられる導電体を含むパッド調整器、
前記研磨パッドを通過する磁場を生成するために前記プラテン内に配置されたセンサを含むインシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム、及び
前記モニタリングシステムから信号を受信し、前記センサが前記パッド調整器の前記導電体の下方にある時間に対応した信号の一部分に基づいて研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成された、コントローラを備える、装置。
【請求項２】
前記導電体が、導電性シートを備え、前記モニタリングシステムが、前記磁場が前記導電性シート内に渦電流を生成する渦電流モニタリングシステムを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導電体が、開孔を含み、前記モニタリングシステムが、前記磁場が前記導電体内で前記開孔の周りを流れる電流を生成する誘導モニタリングシステムを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記モニタリングシステムからの前記信号を閾値と比較し、前記閾値を満たす前記信号の部分のみを使用するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記閾値が、前記導電体の下方を通過する前記センサからの信号強度未満であり、前記キャリアヘッド及び／又は前記基板の下方を通過する前記センサからの信号強度より高い、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラが、信号強度の対数関数から前記研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記対数関数が、
2019528186.tif 000006
を含み、ここで、Ｓが前記信号強度であり、Ｌが前記研磨パッド厚さであり、ＡとＢが定数である、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記基板上の層の厚さを表す信号を生成するためのインシチュ基板モニタリングシステムを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記インシチュ基板モニタリングシステムが、光学モニタリングシステムを備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステムが、第１の電磁誘導モニタリングシステムを備え、前記インシチュ基板モニタリングシステムが、第２の電磁誘導モニタリングシステムを備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の電磁誘導モニタリングシステムが、異なる共振周波数を有している、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の電磁誘導モニタリングシステムのセンサが、前記プラテン内の異なる凹部内に位置決めされている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記コントローラが、前記研磨パッド厚さの測定値を閾値と比較して、前記研磨パッド厚さの測定値が前記閾値に到達した場合、オペレータへの警報を生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記導電体が、調整器ヘッドの研磨調整ディスクを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記コントローラが、前記基板が研磨されている間に取得された前記信号の一部分に基づいて前記研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、化学機械研磨で使用される研磨パッドのモニタリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、通常、シリコンウエハ上に導電層、半導電層、又は絶縁層を連続的に堆積させることによって基板上に形成される。多種多様な製造プロセスで、基板上の層の平坦化が必要とされる。例えば、１つの製造ステップは、パターニングされた絶縁層上に導電性の充填層を堆積させて、絶縁層内のトレンチ又は孔を充填することを伴う。充填層は次いで、絶縁層の高くなっているパターンが露出するまで研磨される。平坦化の後、導電性の充填層の、絶縁層の高くなっているパターンの間に残っている部分は、基板上の薄膜回路間の導電経路を提供するビア、プラグ、及びラインを形成する。
【０００３】
化学機械研磨（CMP）は、認められた平坦化方法の１つである。この平坦化方法では、典型的には、基板がキャリアヘッドに装着されることが必要になる。基板の露出面は、回転する研磨パッドに当たるように置かれる。キャリアヘッドは、基板に制御可能な負荷をかけて、基板を研磨パッドに押し当てる。砥粒を含むスラリなどの研磨液が、研磨パッドの表面に供給される。
【０００４】
CMPプロセスが特定の期間だけ実行された後で、スラリ副産物並びに／又は基板及び／若しくは研磨パッドから取り除かれた材料の蓄積のために、研磨パッドの表面は光沢（glaze）が出てしまう場合がある。光沢（glazing）は、研磨速度を低減させ又は基板上の不均一を増加させ得る。
【０００５】
通常、研磨パッドは、パッド調整器を用いた調整のプロセスによって所望の表面粗さを有するように維持される（そして、光沢は避けられる）。パッド調整器が使用されて、研磨パッド上の望ましくない蓄積を除去し、研磨パッドの表面は所望の粗さ（asperity）に再生される。通常のパッド調整器は、一般にダイヤモンドの研磨材が埋め込まれた研磨ヘッドを含む。ダイヤモンドの研磨材は、研磨パッドの表面を擦ってパッドに新しい質感（texture）を与えることができる。しかし、調整プロセスは、研磨パッドを摩耗させる傾向もある。結局、研磨及び調整の特定の回数のサイクルの後で、研磨パッドは交換される必要がある。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、化学機械研磨のための装置が、研磨パッドを支持するための表面を有するプラテン、研磨パッドの研磨表面に対して基板を保持するためのキャリアヘッド、研磨表面に押し付けられる導電体を含むパッド調整器、研磨パッドを通過する磁場を生成するためにプラテン内に配置されたセンサを含むインシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム、及び、モニタリングシステムから信号を受信し、センサがパッド調整器の導電体の下方にある時間に対応した信号の一部分に基づいて研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成された、コントローラを含む。
【０００７】
実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含み得る。
【０００８】
導電体は、導電性シートであってよく、モニタリングシステムは、磁場が導電性シート内に渦電流を生成する渦電流モニタリングシステムであってよい。導電体は、開孔を含んでよく、モニタリングシステムは、磁場が導電体内で開孔の周りを流れる電流を生成する誘導モニタリングシステムであってよい。
【０００９】
コントローラは、モニタリングシステムからの信号を閾値と比較し、閾値を満たす信号の部分のみを使用するように構成され得る。閾値は、導電体の下方を通過するセンサからの信号強度未満であってよく、キャリアヘッド及び／又は基板の下方を通過するセンサからの信号強度より高くてよい。
【００１０】
コントローラは、信号強度の対数関数から研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成され得る。対数関数は、以下のように表され得る。すなわち、
2019528186.tif 000003
ここで、Ｓは信号強度であり、Ｌは研磨パッド厚さであり、ＡとＢは定数である。
【００１１】
センサは、磁性コア（magnetic core）、コアの一部分の周りに巻き付けられたコイル、及びコイルを駆動する発振器を含み得る。センサは、約３００kHz未満の共振周波数を有し得る。
【００１２】
インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステムは、研磨パッドを通過する磁場を生成するためにプラテン内に配置された複数のセンサを含み得る。コントローラは、センサから信号を受信し、センサがパッド調整器の導電体の下方にある時間に対応した信号の部分に基づいて研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成され得る。複数のセンサは、プラテンの回転軸の周りに、等しい角度間隔を空けて配置され得る。複数のセンサは、プラテンの回転軸から等しい距離になるように間隔を空けられ得る。
【００１３】
装置は、基板上の層の厚さを表す信号を生成するためのインシチュ基板モニタリングシステムを含み得る。インシチュ基板モニタリングシステムは、光学モニタリングシステムであってよい。インシチュ研磨パッドモニタリングシステムは、第１の電磁誘導モニタリングシステムを設けてよく、インシチュ基板モニタリングシステムは、第２の電磁誘導モニタリングシステムを設けてよい。第１及び第２の電磁誘導モニタリングシステムは、異なる共振周波数を有し得る。第１及び第２の電磁誘導モニタリングシステムのセンサは、プラテン内の異なる凹部内に位置決めされ得る。
【００１４】
コントローラは、研磨パッド厚さの測定値を閾値と比較して、研磨パッド厚さの測定値が閾値に到達するならばオペレータへの警報を生成するように構成され得る。導電体は、調整器ヘッドの研磨調整ディスクの部分であり得る。コントローラは、基板が研磨されている間に取得された信号の一部分に基づいて研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成され得る。
【００１５】
特定の実施態様は、以下の利点のうちの１以上を含み得る。研磨パッド厚さが検出され得る。研磨パッドが使用可能な寿命の終わりに近づいたときに研磨パッドは交換されるが、必ずしもそうでなくてもよい。したがって、基板の不均一な研磨の可能性を低減させると同時に、研磨パッドの寿命は実質的に最大化され得る。
【００１６】
１以上の実施態様の詳細が、添付図面及び以下の説明において明記される。その他の態様、特徴、及び利点は、これらの説明及び図面から、並びに特許請求の範囲から、明白になろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】パッド層厚さを検出するように構成された渦電流モニタリングシステムを含む化学機械研磨システムの概略側面部分断面図である。
【図２】化学機械研磨システムの概略上面図である。
【図３】電磁誘導モニタリングシステムのための駆動システムの概略回路図である。
【図４】プラテンの複数の回転にわたるセンサからの信号強度の例示的なグラフである。
【図５】異なる研磨パッド厚さに対する信号強度値の例示的な散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
様々な図面における類似の参照符号は、類似した要素を指し示している。
【００１９】
上述したように、調整プロセスは、研磨パッドを摩耗させる傾向もある。研磨パッドは、通常、スラリを運ぶための溝を有し、パッドが摩耗する際に、これらの溝がより浅くなり研磨効率が低下する。結局、研磨及び調整の特定の回数のサイクルの後で、研磨パッドは交換される必要がある。通常、これは、単に、１セットの数の基板が研磨された後（例えば、５００基板の後）で、研磨パッドを交換することによって行われる。残念ながら、パッドの摩耗の速度は一貫しているとは限らず、研磨パッドは１セットの数より多く又は少なく持ちこたえる。それは、それぞれ、無駄なパッド寿命又は不均一な研磨をもたらし得る。
【００２０】
インシチュ（現場）で、すなわち、パッドがプラテン上にある間に研磨パッド厚さを測定することによって、パッドが閾値厚さに到達したときにのみパッドが交換され得る。これは、基板の不均一な研磨のリスクを避けると同時に、パッド寿命を実質的に最大化させることができる。
【００２１】
図１は、化学機械研磨装置の研磨システム２０の一実施例を示している。研磨システム２０は、回転可能なディスク形状のプラテン２４を含み、研磨パッド３０はプラテン２４上にある。プラテン２４は、軸２５の周りで回転するように動作可能である。例えば、モータ２２が、駆動シャフト２８を回して、プラテン２４を回転させ得る。研磨パッド３０は、外層３４と、より軟性のバッキング層３２とを備えた、二層研磨パッドであり得る。
【００２２】
研磨システム２０は、スラリなどの研磨液３８を研磨パッド３０に分注するために、供給ポート又は一体型の供給−すすぎアーム３９を含み得る。
【００２３】
研磨システム２０は、研磨パッド３０を一定の研磨状態に維持するために、研磨パッド３０を磨く研磨パッド調整器６０も含み得る。研磨パッド調整器６０は、ベース、研磨パッド３０にわたり側方にスイープすることができるアーム６２、及びアーム６４によってベースに連結された調整器ヘッド６４を含む。調整器ヘッド６４は、研磨表面、例えば、調整器ヘッド６４によって保持されたディスク６６の下側表面を、研磨パッド３０を調整するために研磨パッド３０と接触するように運ぶ。研磨表面は、回転可能であり、研磨パッドに対する研磨表面の圧力は調整可能であり得る。
【００２４】
ある実施態様では、アーム６２が、枢動可能にベースに取り付けられ、研磨パッド３０にわたる振動性のスイープ動作で調整器ヘッド６４を前後にスイープする。調整器ヘッド６４の動作は、衝突を避けるためにキャリアヘッド７０の動作と同期され得る。
【００２５】
調整器ヘッド６４の垂直の動き及び研磨パッド３０上への調整表面の圧力の制御が、調整器ヘッド６４の上方又は内部の垂直なアクチュエータ６８（例えば、調整器ヘッド６４に対して下向きの圧力を加えるように位置決めされた加圧可能なチャンバ）によって提供され得る。代替的に、垂直の動き及び圧力制御は、ベース内の垂直なアクチュエータによって提供され得る。アクチュエータは、全体のアーム６２及び調整器ヘッド６４を持ち上げる。または垂直な動き及び圧力制御は、アーム６２とベースとの間の枢動連結によって提供され得る。その枢動連結は、アーム６２の傾きの制御可能な角度、したがって、研磨パッド３０の上方の調整器ヘッド６４の制御可能な高さを可能にする。
【００２６】
調整ディスク６６は、導電体を設けていてよい。例えば、調整ディスク６６は、導電性材料、例えば、（砥粒、例えば、ダイヤモンドの固い粒でコーティングされた）ステンレス鋼、タングステン、アルミニウム、銅、又はプラチナなどの金属であり得る。
【００２７】
キャリアヘッド７０は、研磨パッド３０に対して基板１０を保持するように動作可能である。キャリアヘッド７０が軸７１の周りで回転し得るように、キャリアヘッド７０は、支持構造物７２、例えば、カルーセル又はトラックから吊るされ、駆動シャフト７４によってキャリアヘッド回転モータ７６に連結されている。任意選択的に、キャリアヘッド７０は、例えば、カルーセル又はトラック７２上のスライダで、或いは、カルーセル自体の回転振動によって側方に振動し得る。動作中、プラテンはその中心軸２５の周りで回転し、キャリアヘッドは、その中心軸７１の周りで回転し、且つ研磨パッド３０の上面にわたり横方向に並進移動する。複数のキャリアヘッドがある場合、各キャリアヘッド７０は、その研磨パラメータの個別制御を有してよく、例えば、各キャリアヘッドは、それぞれの基板の各々に加えられる圧力を個別に制御し得る。
【００２８】
キャリアヘッド７０は、基板１０の裏側に接触する基板装着面を有する可撓性膜８０と、基板１０上の種々のゾーン（例えば、種々の径方向ゾーン）に別々の圧力を加えるための複数の加圧可能チャンバ８２とを含み得る。キャリアヘッドは、基板を保持するための保持リング８４も含み得る。
【００２９】
ある実施態様では、研磨システム２０が、研磨されている基板１０上の層の厚さを表す信号を生成するインシチュ基板モニタリングシステム４０を含む。例えば、インシチュ基板モニタリングシステム４０は、光学モニタリングシステム、例えば、分光モニタリングシステム、又は渦電流モニタリングシステムであってよい。インシチュ基板モニタリングシステム４０は、コントローラ９０に接続され得る。コントローラ９０は、測定値に基づいて、研磨終点を検出し又は研磨の不均一を低減させるために研磨パラメータを調整することができる。インシチュ基板モニタリングシステム４０の少なくとも一部のセンサ構成要素、例えば、光学モニタリングシステムのための光学ポート又は渦電流モニタリングシステムのためのコアは、プラテン２４内に形成された凹部内に位置付けられ得る。
【００３０】
研磨システム２０は、研磨パッド厚さを表す信号を生成するインシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム１００を含む。特に、インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム１００は、電磁誘導モニタリングシステムであり得る。電磁誘導モニタリングシステムは、導電層内の渦電流の生成又は導電ループ内の電流の生成の何れかによって動作することができる。動作中、研磨システム２０は、モニタリングシステム１００を使用して、研磨パッドが交換される必要があるか否かを判定することができる。
【００３１】
モニタリングシステム１００は、プラテン内の凹部２６内に設置されたセンサ１０２を含み得る。センサ１０２は、少なくとも部分的に凹部２６内に位置決めされた磁性コア１０４と、コア１０４の周りに巻き付けられた少なくとも１つのコイル１０６とを含み得る。駆動・感知回路１０８が、コイル１０６と電気的に接続される。駆動・感知回路１０８は信号を生成し、その信号はコントローラ９０に送信され得る。駆動・感知回路４８がプラテン２４の外部のものとして図示されているが、駆動・感知回路４８の一部又は全部が、プラテン２４内に設置されることもある。回転カプラ２９が使用されて、回転可能なプラテン内の構成要素、例えば、コイル１０６を、プラテンの外部の構成要素、例えば、駆動・感知回路１０８と電気的に接続することができる。
【００３２】
任意選択的に、凹部３６が、凹部２６に重なる研磨パッド３０の底部内に形成され得る。任意選択的に、コア１０４の一部分は、凹部３６の中へ突出する。研磨パッド３０が二層パッドであると想定すると、凹部３６は、バッキング層３２の一部分を取り除くことによって、又はバッキング層３２と研磨層３４の一部分との両方を取り除くことによって作られ得る。代替的に、研磨パッドは、そのような凹部を欠いていてよい。すなわち、この場合に、センサのコアはプラテン２４の上端の上方に突出しない。
【００３３】
コア１０４は、背部５２から平行に延びている２つの（図１参照）又は３つの（図３参照）突起部１０５を含み得る。突起部が１つしかない（背部がない）実施態様も可能である。
【００３４】
インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム１００は、１つだけのセンサ１０２（図１参照）を含み得る。代替的に、図２を参照すると、インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム１００は、プラテン２４内に設置された複数のセンサ１０２、例えば、３つ、４つ、又は６つのセンサを含み得る。センサ１０２は、回転軸２５の周りに、等しい角度間隔を空けて位置決めされ得る。センサ１０２は、回転軸２５から等しい距離になるように位置決めされ得る。または、センサ１０２が、回転軸２５から異なる距離にあり得る。複数のセンサ１０２を設けることは、データ収集の速度を高める。コントローラ９０は、適切な信号を選択する（例えば、各センサが導電体の下方を移動する際にそのセンサを選択する）ために、ソフトウェア内に逆多重化（de-multiplexing）を含み得るか、又は逆多重化はハードウェア構成要素によって提供され得る。
【００３５】
各センサ１０２は、インシチュ基板モニタリングシステム４０のためのセンサから分離した凹部内に位置決めされ得る。代替的に、１つセンサ１０２が、インシチュ基板モニタリングシステム４０のためのセンサと同じ凹部内に位置決めされ得る。
【００３６】
図３を参照すると、回路１０８は、コイル１０６にＡＣ電流を印加し、コイル１０６は、コア１０４の２つの柱状部１０５ａと１０５ｂとの間に磁場１２０を生成する。動作中、磁場１２０の一部分は、研磨パッド３０を通って延伸する。以下で説明されるように、磁場１２０は、導電体１３０の中へ間欠的に延伸し得る。
【００３７】
図３は、駆動・感知回路１０８の一実施例を示している。回路１０８は、コイル１０６と並列に接続されたコンデンサ１１０を含む。コイル１０６とコンデンサ１１０は一緒になってLC共振タンクを形成し得る。動作中、電流発生装置１１２（例えば、マージナル発振器回路に基づく電流発生装置）は、コイル１０６（インダクタンスＬを伴う）及びコンデンサ１１０（キャパシタンスＣを伴う）によって形成されたLCタンク回路の共振周波数で、システムを駆動させる。コイル１０６、コア１０４、及び駆動・感知回路１０８の構成は、約１０kHzから１００MHz、例えば、１０kHzから３００kHzの共振周波数を有し得る。
【００３８】
電流発生装置６２は、正弦波振動のピークツーピーク（ピーク間）振幅を一定の値に維持するように設計され得る。振幅Ｖoを伴う時間依存電圧は、整流器６４を使用して整流され、フィードバック回路１１６に供給される。フィードバック回路６６は電流発生装置１１２が電圧の振幅Ｖoを一定に保つための駆動電流を決定する。マージナル発振器回路及びフィードバック回路は、米国特許第4,000,458号、及び第7,112,960号で更に説明されている。
【００３９】
導電体１３０は、研磨パッド３０の上面、すなわち、研磨面と接触するように配置される。したがって、導電体１３０は、研磨パッド３０のセンサ１０２から離れた側に位置付けられる。ある実施態様では、導電体が、調整器ディスク６６である（図１参照）。ある実施態様では、導電体１３０が、そこを通る１以上の開孔を有し得る。例えば、本体がループ状であり得る。ある実施態様では、導電体が、開孔を有しない中実のシートである。これらの何れかが、調整器ディスク６６の部分であってもよい。
【００４０】
プラテン２４が回転する際に、センサ１０２は導電体１３０の下方をスイープする。回路１０８から特定の周波数の信号をサンプリングすることによって、回路１０８は、導電体１３０にわたる、例えば、調整器ディスク６６にわたる複数の位置で測定値を生成する。スイープするたびに、１以上の位置における測定値が、選択され又は組み合され得る。
【００４１】
磁場１２０が導電体１３０に到達したときに、（例えば、本体１３０がループ状ならば）磁場１２０が通過し電流を生成し、且つ／又は（例えば、本体１３０がシートならば）磁場が渦電流を生成する。このことは、実効インピーダンスを生成し、したがって、電圧の振幅Ｖoを一定に維持するために、電流発生装置１１２のために必要とされる駆動電流を増大させる。
【００４２】
実効インピーダンスの大きさは、センサ１０２と導電体１３０、例えば、調整ディスク６６との間の距離に応じる。この距離は、研磨パッド３０の厚さに応じる。したがって、電流発生装置１１２によって生成される駆動電流が、研磨パッド３０の厚さの測定値を提供する。
【００４３】
駆動・感知回路１０８については、他の構成も可能である。例えば、別々の駆動コイルと感知コイルがコアの周りに巻き付けられることもあり、この駆動コイルは一定周波数で駆動されることが可能であり、感知コイルからの電流の（駆動発振器に対する）振幅又は位相が、研磨パッド３０厚さの測定値を提供する信号のために使用されることが可能である。
【００４４】
コントローラ９０、例えば、汎用プログラム可能デジタルコンピュータは、インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム１００から信号を受信し、その信号から研磨パッド３０厚さの測定値を生成するように構成され得る。上述したように、調整プロセスのために、研磨パッド厚さは経時的に、例えば、数十又は数百の基板を研磨する間に変化する。したがって、インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステム１００からの選択された又は組み合された測定値は、複数の基板に対して、研磨パッド３０厚さの変化を表す値の時間依存シーケンスを提供する。
【００４５】
研磨パッド３０厚さの測定値が閾値を満たすときに、コントローラ９０は、研磨パッド３０が交換される必要があるという、研磨システム２０のオペレータへの警報を生成することができる。代替的に又は更に、研磨パッド厚さの測定値が、インシチュ基板モニタリングシステム４０に供給されて、例えば、インシチュ基板モニタリングシステム４０によって使用されて、基板１０からの信号を調整することができる。
【００４６】
センサ１０２はプラテン２４と共に回転するので、センサ１０２は、導電体１３０の下方にないときであってもデータを生成することができる。図４は、プラテン２４の２回の回転にわたるセンサ１０２からの「生の」信号１５０を示している。プラテンの１回の回転が、期間Ｒによって示されている。
【００４７】
センサ１０２は、導電体１３０に近くなれば（したがって、研磨パッド３０が薄くなれば）信号の強度が強くなるように構成され得る。図４で示されているように、最初に、センサ１０２は、キャリアヘッド７０及び基板１０の下方にあり得る。
【００４８】
基板上の金属層は薄いので、それは、領域１５２によって示されている弱い信号を生成する。対照的に、センサ１０２が導電体１３０の下方にあるときに、センサ１０２は、領域１５４によって示されている強い信号を生成する。これらの時間と時間の間では、センサ１０２が、領域１５６によって示されている、より一層弱い信号を生成する。
【００４９】
幾つかの技術が使用されて、導電体１３０に対応しないセンサ１０２からの信号の部分が除去され得る。研磨システム２０は、センサ１０２が導電体１２０の下方にあるときにそのことを感知するための位置センサを含み得る。例えば、光遮断器（optical interrupter）が固定された位置に取り付けられ、フラグがプラテン２４の周縁に取り付けられ得る。フラグの取り付けポイント及び長さは、フラグが、センサ１０２が導電体１３０の下方をスイープしていることを知らせるように選択される。別の一実施例として、研磨システム２０は、プラテン２４の角度位置を決定するためのエンコーダを含み、この情報を使用してセンサ１０２が導電体１３０の下方をスイープしているときにそのことを判定することができる。何れの場合でも、コントローラ９０は、センサ１０２が導電体１３０の下方にない期間からの信号の部分を排除することができる。
【００５０】
代替的に又は更に、コントローラは、信号１５０を閾値Ｔ（図４参照）と単に比較し、閾値Ｔを満たさない、例えば、閾値Ｔ未満の信号の部分を排除することができる。
【００５１】
研磨パッド３０にわたる調整器ヘッド６４のスイープにより、センサ１０２は、導電体１３０の中心の下方を明確に通過しないかもしれない。例えば、センサ１０２は、導電体の端部に沿って導電体を横切るように通過するだけかもしれない。この場合に、より少ない導電性材料が存在するので、例えば、信号１５０の領域１５８によって示されているように、信号強度はより低くなり研磨パッド３０厚さの信頼できる表示ではないことになる。閾値Ｔを満たさない信号の部分を排除することの利点は、コントローラ９０が、センサ１０２が導電体１３０の端部に沿って導電体１３０を横切るように通過することによってもたらされる、これらの信頼できない測定値も排除することである。
【００５２】
ある実施態様では、各スイープに対して、排除されない信号１５０の部分が平均されて、そのスイープに対する平均信号強度を生成することができる。
【００５３】
センサ１０２からの信号強度は、研磨層の厚さに対して直線性を有するとは限らない。実際、信号強度は、研磨層の厚さの指数関数であるはずである。研磨パッド厚さに対する信号強度の関係を規定するために、（例えば、表面形状測定装置（profilometer）などによって測定された）既知の厚さの研磨パッドが、プラテン上に配置され信号強度が測定され得る。図５は、既知の厚さの様々な研磨パッドに対する信号強度の測定値１６２の散布図１６０を示している。
【００５４】
その場合、厚さの指数関数１６４がデータに合致し得る。例えば、その関数は以下のような形式を採り得る。すなわち、
2019528186.tif 000004
ここで、Ｓは信号強度、Ｌは研磨パッド厚さ、及びＡとＢは関数をデータに適合させるために調整される定数である。
【００５５】
後で研磨に使用される研磨パッドに対して、コントローラ９０は、この関数を使用して信号強度から研磨パッド厚さを計算することができる。より詳細には、コントローラが、例えば、以下のように、信号強度の等価対数関数（equivalent logarithmic function）から研磨パッド厚さの測定値を生成するように構成され得る。すなわち、
2019528186.tif 000005
しかし、例えば、二次若しくはより高次の多項式関数、又はポリラインなどの、他の関数が使用されてもよい。
【００５６】
研磨システム２０がインシチュ基板モニタリングシステム４０を含む場合、インシチュ研磨パッドモニタリングシステム１００は、第１の電磁誘導モニタリングシステム、例えば、第１の渦電流モニタリングシステムであり、基板モニタリングシステム４０は、第２の電磁誘導モニタリングシステム、例えば、第２の渦電流モニタリングシステムであり得る。しかし、第１及び第２の電磁誘導モニタリングシステムは、モニタリングされている種々の要素のために種々の共振周波数を用いて構築され得る。
【００５７】
上述の説明はインシチュ研磨パッドモニタリングシステムのための導電体として調整ディスクを使用することに重点を置いたが、導電体は、別の導電性構造体、例えば、インシチュ研磨パッドモニタリングシステムによって専ら使用されるための導電性ディスクによって設けられてもよい。この場合、専用導電性ディスクは、研磨パッドにわたり側方にスイープする必要はなく、研磨用の下側表面を有する必要はない。
【００５８】
インシチュ研磨パッド厚さモニタリングシステムは、様々な研磨システムで使用され得る。研磨パッド又はキャリアヘッドの何れか、或いはその両方は、研磨面と基板との間の相対運動を起こすために移動することができる。研磨パッドは、プラテン、供給ローラと回収ローラとの間に延びるテープ、又は連続ベルトに固定された、円形（又は他の何らかの形状）のパッドであり得る。研磨パッドは、プラテンに取り付けられ得るか、研磨動作の合間にプラテン上で漸進的に送られ得るか、又は研磨中にプラテン上で連続的に駆動され得る。パッドは研磨中にプラテンに固定され得るか、又は研磨中にプラテンと研磨パッドとの間には流体軸受が存在し得る。研磨パッドは、標準的な（例えば、充填材を伴う又は伴わないポリウレタンの）粗パッド、軟性パッド、又は固定砥粒パッドであり得る。
【００５９】
更に、前述の説明は研磨中のモニタリングに重点を置いたが、研磨パッドの測定値は、基板が研磨される前又は後、例えば、基板が研磨システムに移動している間に取得されてもよい。
【００６０】
本発明の実施形態及び本明細書に記載されている機能的な操作の全ては、本明細書に開示されている構造的な手段、及び、構造的な均等物、或いはこれらの組み合わせを含む、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアに実装可能である。
【００６１】
本発明の実施形態は、プログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサ又はコンピュータなどのデータ処理装置によって実行するため、或いはその動作を制御するため、１以上のコンピュータプログラム製品として、すなわち、非一過性のマシン-可読記憶媒体、伝播信号などの情報キャリア内に実際に具現化される１以上のコンピュータプログラムとして、実装可能である。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション又はコードとしても知られている）は、コンパイルまたは翻訳された言語を含む、任意の形のプログラミング言語で書くことができ、また独立型プログラムとして、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、若しくは計算環境で使用するのに適している他のユニットとして配置することを含め、任意の形で配置することができる。１つのコンピュータプログラムは、必ずしも１つのファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラム若しくはデータを保持するファイルの一部分、問題になっているプログラム専用の単一のファイル、又は複数の協調的なファイル（例えば、１以上のモジュール、サブプログラム、若しくはコードの一部分を収納するファイル）に収納することができる。コンピュータプログラムは、一ケ所の１台のコンピュータに実装すること、或いは複数ケ所に分散され通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータに実装することが可能である。
【００６２】
この明細書で説明しているプロセス及び論理フローは、１以上のプログラマブルプロセッサによって実施されてよく、このプログラマブルプロセッサは、入力データに対して動作すること、及び出力を生成することによって機能を実施するために、１以上のコンピュータプログラムを実行する。プロセス及び論理フローは、FPGA（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はASIC（application specific integrated circuit：特定用途向け集積回路）といった特殊用途の論理回路によって実施されてもよく、且つ、装置が、かかる特殊用途の論理回路として実装されることも可能である。
【００６３】
本発明の数多くの実施形態について説明した。しかしながら、本発明の本質及び範囲から逸脱しない限り、様々な修正が行われ得ることを理解されたい。従って、その他の実施形態も下記の特許請求の範囲内にある。
【図１】
2019528186.tif 000007
【図２】
2019528186.tif 000008
【図３】
2019528186.tif 000009
【図４】
2019528186.tif 000010
【図５】
2019528186.tif 000011
【国際調査報告】
2019528186.tif 000012
2019528186.tif 000013