(57)【要約】【課題】研磨工程の進行状況の測定精度を向上させた研磨装置及び研磨方法を提供する。【解決手段】研磨装置１００は、研磨対象物１０２を研磨パッド１０８に押し付けて、研磨対象物１０２の研磨を行う。渦電流センサ２１０は、研磨対象物１０２の膜厚の変化に応じて変化可能なインピーダンスを、研磨対象物１０２の複数の位置において測定して、測定信号を出力する。差分算出部２２２は、測定信号に基づいて、膜厚に対応したデータを生成する。さらに、差分算出部２２２は、研磨対象物１０２の中心ＣＷにおいて、異なる時刻に渦電流センサ２１０が出力する測定信号に基づいて、異なる時刻のデータ間の差分を算出する。終点検出部２２４は、差分算出部２２２が算出した差分に基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する。【選択図】図１
2018083267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象物を研磨するための研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させながら、前記研磨対象物を前記研磨パッドに押し付けて、前記研磨対象物の研磨を行う研磨装置において、
前記研磨対象物の膜厚の変化に応じて変化可能な物理量を測定して、測定信号を出力するセンサと、
前記測定信号に基づいて、膜厚に対応したデータを生成し、前記研磨対象物の所定の位置において、異なる時刻に前記センサが出力する前記測定信号に基づいて、前記異なる時刻の前記データ間の差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部が算出した前記差分に基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出部と、を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記所定の位置は、前記研磨対象物の中心であることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記所定の位置は、前記研磨対象物の中心の近傍であることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項４】
前記異なる時刻は、前記研磨テーブルが１回転または複数回、回転するために要する時間だけ異なる時刻であることを特徴とする、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】
前記センサを複数、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】
前記所定の位置は、異なる複数の位置であることを特徴とする、請求項１、４、および５のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記終点検出部は、前記差分算出部が算出した複数の差分を平均して、前記研磨終点を検出することを特徴とする、請求項６記載の研磨装置。
【請求項８】
研磨対象物を研磨する研磨方法において、
研磨対象物を研磨するための研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させながら、前記研磨対象物を前記研磨パッドに押し付けて、前記研磨対象物の研磨を行い、
前記研磨対象物の膜厚の変化に応じて変化可能な物理量を測定して、測定信号を出力し、
前記測定信号に基づいて、膜厚に対応したデータを生成し、前記研磨対象物の所定の位置において、異なる時刻に出力される前記測定信号に基づいて、前記異なる時刻の前記データ間の差分を算出し、
算出した前記差分に基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出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、研磨装置及び研磨方法に関し、特に、研磨の終点検出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（例えば半導体ウエハなどの基板、又は、基板の表面に形成された金属膜、バリア膜などの各種の膜）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、研磨パッドに研磨砥液（スラリー）を供給し、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】
研磨装置では、一般に、研磨対象物を所望の厚みに研磨するために、研磨終点の決定が行われている。例えば、従来技術では、渦電流式膜厚センサを用いた導電性膜の厚さ検出が行われている。しかし、目標の厚さに到達した時点で研磨プロセスを直ちに終了することは難しい。これは、膜厚を検出する際に検出遅れ時間が発生すること、および導電性膜の研磨を実際に停止させるにはある程度の時間がかかることなどが原因である。したがって、従来の研磨プロセスにおいては、研磨速度を算出し、実際に研磨を停止したい目標の厚さに所定のオフセット値を加えた仮の終点膜厚を研磨速度から算出する。この仮の終点膜厚を検出した後、所定研磨時間だけ導電性膜を研磨するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2015-076449
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、研磨工程の進行状況の測定精度が不十分な場合があった。例えば、金属膜のみを正確に除去したいときには、仮の終点膜厚を研磨速度から算出する方法では、精度が不十分であった。すなわち、従来技術では、膜厚を検出する際に検出遅れ時間が発生し、検出遅れ時間に起因する不十分な精度のために、金属膜を完全に除去したいときに問題が生じていた。金属膜の除去が不十分なときは、例えば、電気的なショートが発生し、ショートを防ぐために過剰に研磨すると、金属膜の下層にある絶縁膜を過剰に研磨することになる。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、研磨工程の進行状況の測定精度を向上させた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】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の形態では、研磨対象物を研磨するための研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させながら、前記研磨対象物を前記研磨パッドに押し付けて、前記研磨対象物の研磨を行う研磨装置において、前記研磨対象物の膜厚の変化に応じて変化可能な物理量を測定して、測定信号を出力するセンサと、前記測定信号に基づいて、膜厚に対応したデータを生成し、前記研磨対象物の所定の位置において、異なる時刻に
前記センサが出力する前記測定信号に基づいて、前記異なる時刻の前記データ間の差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部が算出した前記差分に基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出部と、を有する研磨装置という構成を採っている。
【０００８】
従来、膜厚を検出する際に検出遅れ時間が発生した原因の１つは、センサが出力する測定信号を、時間的に移動平均していたことにある。時間的に移動平均する理由は、センサが出力する測定信号に異常値が発生した時に、異常値の影響を低減するためである。本実施形態では、差分算出部は、センサが出力する測定信号を時間的に移動平均することを行わない。差分算出部は、研磨対象物の所定の位置において、異なる時刻にセンサが出力する測定信号の差分を算出する。このため、膜厚を検出する際に、移動平均に起因する検出遅れ時間が発生しない。研磨工程の進行状況の測定精度を向上させた研磨装置を提供できる。
【０００９】
第２の形態では、前記所定の位置は、前記研磨対象物の中心であるという構成を採っている。第３の形態では、前記所定の位置は、前記研磨対象物の中心の近傍であるという構成を採っている。研磨対象物の中心および、その近傍は、研磨対象物の周辺部に比べて、膜厚のばらつきが少ないため、精度よく、膜厚を測定することができる。研磨対象物の中心の近傍とは、例えば、(1)研磨プロファイルが安定する範囲もしくは(2)センサのスポット径内の、全体が平均化される範囲である。研磨プロファイルが安定する範囲とは、研磨時において、研磨表面に凹凸が生じていない実質的に平坦と考えられる範囲である。この範囲は、研磨条件（すなわち、研磨対象物の材質、研磨時間、研磨時の圧力分布等）に依存する。センサのスポット径内の、全体が平均化される範囲とは、センサのスポット径による制約により、ある大きさより小さい範囲における研磨表面の凹凸は検出できず、平均的な研磨状態を検出する範囲である。
【００１０】
第４の形態では、前記異なる時刻は、前記研磨テーブルが１回転または複数回、回転するために要する時間だけ異なる時刻であるという構成を採っている。研磨テーブルが１回転または複数回、回転するために要する時間だけ異なる時刻である場合、研磨対象物の同一の位置を測定することができる。研磨対象物の同一の位置で測定する場合、位置の違いによる膜厚の変動がないため、精度よく、膜厚を測定することができる。
【００１１】
第５の形態では、前記センサを複数、有するという構成を採っている。この場合、前記研磨テーブルが１回転する間に、前記研磨対象物の所定の位置について、複数回測定することができる。そのため、前記異なる時刻を、前記研磨テーブルが１回転するために要する時間よりも短い時間に設定することができる。
【００１２】
第６の形態では、前記所定の位置は、異なる複数の位置であるという構成を採っている。第７の形態では、前記終点検出部は、前記差分算出部が算出した複数の差分を平均して、前記研磨終点を検出するという構成を採っている。
【００１３】
第８の形態では、研磨対象物を研磨する研磨方法において、研磨対象物を研磨するための研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させながら、前記研磨対象物を前記研磨パッドに押し付けて、前記研磨対象物の研磨を行い、前記研磨対象物の膜厚の変化に応じて変化可能な物理量を測定して、測定信号を出力し、前記測定信号に基づいて、膜厚に対応したデータを生成し、前記研磨対象物の所定の位置において、異なる時刻に出力される前記測定信号に基づいて、前記異なる時刻の前記データ間の差分を算出し、算出した前記差分に基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出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】
【００１４】
【図１】図１は、研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、渦電流センサの構成を示す図である。
【図３】図３は、渦電流センサにおいて用いられているセンサコイルの構成例を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態と比較するための比較例の出力の説明図である。
【図５】図５は、本本発明の一実施形態の出力の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１に示すように、研磨装置１００は、研磨対象物（例えば、半導体ウエハなどの基板、又は基板の表面に形成された金属膜、バリアメタルなどの各種の膜）１０２を研磨するための研磨パッド１０８を上面に取付け可能な研磨テーブル１１０と、研磨テーブル１１０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１１６と、トップリング１１６を回転駆動する第２の電動モータ１１８と、を備える。
【００１７】
また、研磨装置１００は、研磨パッド１０８の上面に研磨砥粒（研磨剤）を含む研磨砥液を供給するスラリーライン１２０を備える。研磨装置１００は、研磨対象物１０２を研磨するための研磨パッド１０８を支持する研磨テーブル１１０を回転させながら、研磨対象物１０２を研磨パッド１０８に押し付けて、研磨対象物１０２の研磨を行う。研磨装置１００は、研磨装置１００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。
【００１８】
研磨装置１００は、研磨対象物１０２を研磨するときは、研磨砥粒を含む研磨砥液をスラリーライン１２０から研磨パッド１０８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１１０を回転駆動する。そして、研磨装置１００は、トップリング１１６を、研磨テーブル１１０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１１６に保持された研磨対象物１０２を研磨パッド１０８に押圧する。これにより、研磨対象物１０２は、研磨砥液を保持した研磨パッド１０８によって研磨され、平坦化される。
【００１９】
図１に示すように、研磨装置１００は、センサである渦電流センサ２１０と、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と接続された差分算出部２２２と、終点検出部２２４を備える。渦電流センサ２１０は、研磨対象物の膜厚の変化に応じて変化可能な物理量を、研磨対象物の複数の位置において測定して、測定信号を出力する。本実施形態では、物理量は、研磨対象物１０２の抵抗と、自己インダクタンスである。なお、本実施形態では、渦電流センサ２１０を用いる例を示すが、これには限られず、光の反射を利用した光学式センサであってもよい。
【００２０】
差分算出部２２２は、研磨対象物１０２の中心（所定の位置）での測定信号に基づいて、膜厚に対応したデータを生成する。差分算出部２２２は、測定信号を研磨対象物１０２の所定の位置において、異なる時刻に渦電流センサ２１０が出力する測定信号に基づいて、異なる時刻のデータ間の差分を算出する。本実施形態では、差分算出部２２２は、測定信号に関して、後述するような移動平均は行わない。終点検出部２２４は、差分算出部２２２が算出した差分に基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する。所定の位置は、本実施形態では、研磨対象物１０２の中心である。
【００２１】
なお、所定の位置は、研磨対象物１０２の中心に限られず、研磨対象物１０２の中心の
近傍でもよい。また、所定の位置は、１箇所に限られず、複数の箇所でもよい。所定の位置が複数の位置である場合、終点検出部２２４は、差分算出部２２２が算出した複数の差分を平均して、研磨終点を検出する。もしくは、差分算出部２２２は、渦電流センサ２１０が出力する測定信号を平均した後に、平均値の差分を求めてもよい。終点検出部２２４は、差分算出部２２２が算出した差分に基づいて、研磨終点を検出する。異なる時刻は、本実施形態では、研磨テーブル１１０が１回転するために要する時間だけ異なる時刻である。異なる時刻は、研磨テーブル１１０が複数回、回転するために要する時間だけ異なる時刻でもよい。
【００２２】
まず、渦電流センサ２１０について説明する。研磨テーブル１１０には、渦電流センサ２１０を研磨テーブル１１０の裏面側から挿入できる穴が形成されている。渦電流センサ２１０は、研磨テーブル１１０に形成された穴に挿入される。
【００２３】
渦電流センサ２１０は、トップリング１１６に保持された研磨中の研磨対象物１０２の中心Ｃｗを通過する位置に設置されている。符号ＣＴは研磨テーブル１１０の回転中心である。
【００２４】
研磨対象物１０２は、中心Ｃｗを軸に回転する。一方、研磨テーブル１１０の回転にともない、渦電流センサ２１０は、中心ＣＴを回転中心として回転する。その結果、研磨対象物１０２を研磨する研磨工程には、渦電流センサ２１０が研磨対象物１０２の下方を通過しておらず渦電流センサ２１０と研磨対象物１０２とが対向しない第１の状態が含まれる。また、研磨工程には、渦電流センサ２１０が研磨対象物１０２の下方を通過することによって渦電流センサ２１０と研磨対象物１０２とが対向する第２の状態が含まれる。第１の状態と第２の状態は、研磨テーブル１１０の回転にともなって交互に出現する。
【００２５】
また、研磨砥液は、研磨パッド１０８上に供給され、研磨テーブル１１０の回転による遠心力をうけて研磨パッド１０８の外側へ向けて移動するとともに、研磨テーブル１１０の回転にともなって回転移動する。
【００２６】
図２は、渦電流センサ２１０の構成を示す図である。図２Ａは渦電流センサ２１０の構成を示すブロック図であり、図２Ｂは渦電流センサ２１０の等価回路図である。
【００２７】
図２Ａに示すように、渦電流センサ２１０は、検出対象の金属膜等の研磨対象物１０２の近傍に配置されるセンサコイル２６０を備える。センサコイル２６０には、交流信号源２６２が接続される。ここで、検出対象の研磨対象物１０２は、例えば半導体ウエハ上に形成されたＣｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｗなどの薄膜である。センサコイル２６０は、検出対象の研磨対象物１０２に対して、例えば０．５〜５．０ｍｍ程度の近傍に配置される。
【００２８】
渦電流センサ２１０には、研磨対象物１０２に渦電流が生じることに起因する交流信号源２６２の発振周波数の変化に基づいて導電膜を検出する周波数タイプがある。また、渦電流センサ２１０には、研磨対象物１０２に渦電流が生じることに起因する交流信号源２６２から見たインピーダンスの変化、に基づいて導電膜を検出するインピーダンスタイプがある。すなわち、周波数タイプでは、図３Ｂに示す等価回路において、渦電流Ｉ２が変化することによって、インピーダンスＺが変化し、その結果、交流信号源（可変周波数発振器）２６２の発振周波数が変化する。渦電流センサ２１０は、検波回路２６４でこの発振周波数の変化を検出し、導電膜の変化を検出することができる。インピーダンスタイプでは、図３Ｂに示す等価回路において、渦電流Ｉ２が変化することによって、インピーダンスＺが変化し、その結果、交流信号源（固定周波数発振器）２６２から見たインピーダンスＺが変化する。渦電流センサ２１０は、検波回路２６４でこのインピーダンスＺの変化を検出し、導電膜の変化を検出することができる。
【００２９】
インピーダンスタイプの渦電流センサでは、インピーダンスＺの実部、虚部である信号出力Ｘ、Ｙ、インピーダンスＺの位相、インピーダンスＺの絶対値が取り出される。周波数Ｆ、または信号出力Ｘ、Ｙ等から、導電膜の測定情報が得られる。渦電流センサ２１０は、図１に示すように研磨テーブル１１０の内部の表面付近の位置に内蔵することができる。渦電流センサ２１０は、研磨対象物１０２に対して研磨パッドを介して対向するように位置している間は、研磨対象物１０２に流れる渦電流から導電膜の変化を検出することができる。
【００３０】
以下に、インピーダンスタイプの渦電流センサについて具体的に説明する。交流信号源２６２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２６２により供給される交流電圧により、センサコイル２６０に電流Ｉ１が流れる。研磨対象物１０２の近傍に配置されたセンサコイル２６０に電流が流れることで、センサコイル２６０から発生する磁束が研磨対象物１０２と鎖交する。その結果、センサコイル２６０と研磨対象物１０２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２６０を含む一次側の抵抗であり、Ｌ１は同様にセンサコイル２６０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抵抗であり、Ｌ２は研磨対象物１０２の自己インダクタンスである。交流信号源２６２の端子ａ，ｂからセンサコイル２６０側を見たインピーダンスＺは、渦電流Ｉ２によって発生する磁力線の影響で変化する。
【００３１】
図３は、渦電流センサにおいて用いられているセンサコイルの構成例を示す概略図である。図３に示すように、渦電流センサのセンサコイル２６０は、ボビン２７０に巻回された３個のコイル２７２，２７３，２７４を備える。コイル２７２は、交流信号源２６２に接続される励磁コイルである。励磁コイル２７２は、交流信号源２６２から供給される交流電流により励磁され、近傍に配置される研磨対象物１０２に渦電流を形成する。ボビン２７０の研磨対象物１０２側には、検出コイル２７３が配置され、研磨対象物１０２に形成される渦電流に起因して発生する磁界を検出する。励磁コイル２７２を挟んで検出コイル２７３の反対側にはバランスコイル２７４が配置されている。
【００３２】
研磨対象物１０２が検出コイル２７３の近傍に存在すると、研磨対象物１０２中に形成される渦電流によって生じる磁束が検出コイル２７３とバランスコイル２７４とに鎖交する。このとき、検出コイル２７３のほうが導電膜に近い位置に配置されているので、両コイル２７３，２７４に生じる誘起電圧のバランスが崩れ、これにより導電膜の渦電流によって形成される鎖交磁束を検出することができる。
【００３３】
次に、研磨終点の検出について、図４，５により説明する。図４は、本実施形態と比較するための比較例を示す図である。図４（ａ）の横軸は時間、縦軸は、例えば、渦電流センサ２１０が出力する測定信号から得られた膜厚に相当するインピーダンスの絶対値２０である。図４（ｂ）の横軸は時間、縦軸は、渦電流センサ２１０が出力する測定信号から得られた膜厚に相当するインピーダンスの絶対値を差分した値である。比較例では、インピーダンスの絶対値２０を、研磨テーブル１１０が２回転する期間２２にわたって移動平均する。
【００３４】
研磨テーブル１１０が１回転する期間には、既述の第１の状態と第２の状態がある。第１の状態では、渦電流センサ２１０から研磨対象物の測定信号出力はなく、第２の状態においてのみ、渦電流センサ２１０から研磨対象物からの測定信号が出力される。移動平均を求める時は、第１の状態における補間データとして、ダミーデータ２４を用いる。ダミーデータ２４は、例えば、ダミーデータ２４の直前に存在する第２の状態における絶対値
２０の平均値である。従って、ダミーデータ２４は、本比較例では、研磨テーブル１１０が１回転する期間中、すなわち、１回転中の第１の状態において一定値である。
【００３５】
第２の状態では、渦電流センサ２１０は、複数の測定信号、例えば、１００個の測定信号を出力する。研磨テーブル１１０が１回転する期間中に、第１の状態の期間の長さは、第２の状態の期間の長さの数倍から１０倍程度ある。図４においては、第２の状態における複数の絶対値２０は、明りょう化のために、１つの黒丸で示されるが、実際は、１００個の絶対値２０の集まりである。第１の状態におけるダミーデータ２４は、明りょう化のために、３個の点線の丸で示すが、実際は、数百個以上のダミーデータ２４の集まりである。
【００３６】
移動平均を求める際は、これらの絶対値２０とダミーデータ２４を、期間２２にわたって、平均する。期間２２は、研磨テーブル１１０が２回転する期間２２である。期間２２は、図４(a)と図４(b)において、同じ長さとしているが、必ずしも同じ長さである必要はない。移動平均は、渦電流センサ２１０によって測定が行われた時刻から、期間２２の長さ分の過去の絶対値２０とダミーデータ２４を用いて行われる。このため、期間２２内には、黒丸が２個、点線の丸が６個図示されている。期間２２を、図４（ａ）に示すように、少しずつずらしながら、平均を算出する処理を行う。得られた平均値２８は、研磨終点に達するまでは、図４の比較例の場合、右下がりの直線３０上にある。
【００３７】
移動平均を求める処理のために、渦電流センサ２１０によって測定が行われた時刻と、移動平均が得られる時刻との間に、遅延時間３２が生じる。図示する遅延時間３２は、金属膜が完全に除去された時刻３４と、時刻３４に測定された絶対値２０を用いて、移動平均を求める処理が終了した時刻３６との差である。
【００３８】
図４（ｂ）は、渦電流センサ２１０が出力する測定信号から得られた平均値２８を差分した差分値３８と、差分値３８を移動平均して得られた平均値４０を示す。差分値３８は、ある時点の平均値２８と、その時点よりも研磨テーブル１１０が１回転する期間分前の平均値２８との差である。平均値４０は、平均値２８を求める期間２２と同じ長さの期間にわたって、差分値３８を移動平均して算出する。
【００３９】
比較例の場合、これらの処理によって以下の検出遅れ時間が生じる。ここで、検出遅れ時間とは、実際の研磨終点時刻である時刻３４と、差分の平均値４０が得られて研磨終点が検知された時刻５８との差である。検出遅れ時間には、平均値２８を求める移動平均処理による遅延時間３２、差分値３８を求める差分処理による遅延時間４２、差分が研磨テーブル１１０の１回転期間分の差であることに起因する遅延時間４６、及び平均値４０を求める移動平均処理による遅延時間４４が含まれる。これらの時間の合計である検出遅れ時間４８は、比較例の場合、研磨テーブル１１０が３回転する期間に相当する。
【００４０】
比較例の場合、ダミーデータ２４を使用する理由は、研磨テーブル１１０が１回転するときに得られる渦電流センサ２１０の出力データが少なく（すなわち、第１の状態の期間の長さは、第２の状態の期間の長さの数倍から１０倍程度ある）、かつ、出力データに異常値が発生した際に補正をかけるためである。研磨テーブル１１０が１回転する間にダミーデータ２４を入れて、既述のように、平均値２８および平均値４０を求める際に、移動平均することにより、異常値の影響が低減する。
【００４１】
比較例の場合、平均値２８によって残膜量を検出することができる。また、微分値と考えられる平均値４０が「０」であるかどうかによって、金属膜がすべて除去されたかどうかが、すなわち、メタルクリアであるかどうかが、検出できる。
【００４２】
センサ性能の向上や研磨中プロセスの安定等により、出力データに異常値が発生する可能性が低い場合、または、出力データに異常値が発生してもその影響が少ない場合等においては、移動平均することによる遅延時間は望ましくない。比較例の場合、２つの計算箇所にて遅れ時間が生じる。すなわち、平均値２８を求める移動平均処理による遅延時間３２、及び平均値４０を求める移動平均処理による遅延時間４４である。これらの遅延時間により、過研磨（ディッシング、エロージョン等）が生じるため、この時間を短縮することが好ましい。特に、研磨後の残膜厚に高い精度が求められるメタルクリアにおいては、これらの遅延時間は好ましくない。
【００４３】
図５に示す本発明の一実施形態では、渦電流センサ２１０の測定値について、ある時点の測定値と、その時点から、研磨テーブル１１０の１回転前の測定値との比較（差分）を行い、得られた差分の絶対値が一定値以下になった場合に、メタルクリアとする。これにより、移動平均を行わずに、終点検出が可能になる。
【００４４】
なお、差分を行わずに、かつ、移動平均を行わずに、研磨テーブル１１０の１回転毎に取得されるウェーハ中心部のデータを平均し（または中心部近傍の１点のみを使用し）、得られたデータから、研磨終点を検出してもよい。
【００４５】
図５に示す実施形態について、以下説明する。図５（ａ）の横軸は時間、縦軸は、渦電流センサ２１０が出力する測定信号から得られた膜厚に相当するインピーダンスの絶対値２０である。図５（ｂ）の横軸は時間、縦軸は、渦電流センサ２１０が出力する測定信号から得られた膜厚に相当するインピーダンスの絶対値を差分した差分値５４である。本実施形態では、移動平均は行っていない。研磨テーブル１１０の１回転毎に取得される研磨対象物１０２の中心のデータのみ、すなわち、研磨対象物１０２の一カ所について得られたデータのみを使用し、得られたデータから、メタルクリアを検出する。
【００４６】
差分算出部２２２は、渦電流センサ２１０が出力する測定信号に基づいて、膜厚に対応したデータである膜厚に相当するインピーダンスの絶対値５０を生成する。絶対値５０は図５（ａ）に示されるように、異なる時刻ごとに生成される。異なる時刻とは、研磨テーブル１１０が１回転するために要する時間５２だけ異なる時刻である。差分算出部２２２は、絶対値５０を移動平均することなく、異なる時刻に渦電流センサ２１０が出力する測定信号に基づいて、異なる時刻のデータ間の差分値５４を算出する。本実施形態では、比較例と対比した時に、移動平均に起因する遅延時間３２、及び遅延時間４４が生じない。このため、メタルクリア等の研磨終点の検知精度が向上する。本実施形態では、差分が研磨テーブル１１０の１回転期間分の差であることに起因する、研磨テーブル１１０が１回転するために要する時間５２のみの遅延が生じる。
【００４７】
時間５２をさらに低減する方法として、研磨テーブル１１０内に複数の渦電流センサ２１０を配置する方法がある。複数の渦電流センサ２１０を、研磨対象物１０２の中心Ｃｗを通過する位置に配置する。例えば、図１に示す渦電流センサ２１０と、回転中心ＣＴに関して点対称な位置に配置する。このように、研磨テーブル１１０内に２個の渦電流センサ２１０を配置すると、研磨テーブル１１０が半回転すると、次の測定信号が得られる。この実施形態では、差分は、研磨テーブル１１０の半回転期間分の差とすることができる。従って、差分が研磨テーブル１１０の半回転期間分の差であることに起因する遅延時間は、図５に示す時間５２と比較して半減する。遅延時間が半減することにより、終点検出の精度が向上する。
【００４８】
終点検出部２２４は、差分算出部２２２が算出した差分値５４に基づいて、研磨の終了を示す研磨終点に対応する差分値５６を検出する。終点検出部２２４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、終点検出部２２４から研磨終点を示す信号を受信すると、研磨装置１００による研磨を終了させる。
【００４９】
膜厚センサによって検出された研磨対象物１０２の膜厚または膜厚に相当する信号を上位のホストコンピュータ（複数の半導体製造装置と接続し、管理しているコンピュータ）に送信し、ホストコンピュータで蓄積しても良い。そして、研磨装置側から送信された研磨対象物１０２の膜厚または膜厚に相当する信号に応じて、ホストコンピュータで、異なる時刻のデータ間の差分値５４を算出し、差分値５４に基づいて研磨対象物１０２の研磨終点を検出した際に、その旨を示す信号を当該研磨装置の制御部１４０に送信しても良い。
【００５０】
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】
【００５１】
１００…研磨装置
１０２…研磨対象物
１０８…研磨パッド
１１０…研磨テーブル
１１２…第１の電動モータ
１１６…トップリング
１１８…第２の電動モータ
１２０…スラリーライン
１４０…研磨装置制御部
１６０…ロータリージョイント・コネクタ
２１０…渦電流センサ
２２２…差分算出部
２２４…終点検出部
【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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