(57)【要約】【課題】狭い範囲を測定できる終点検知センサを有して膜厚検出精度が向上した研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置１０は、半導体ウェハＷＦを研磨する研磨表面１０１ａを有する研磨パッド１０１と、研磨パッド１０１の、研磨表面１０１ａとは反対側の裏面１０１ｂが取り付け可能な研磨テーブル１００と、研磨表面１０１ａに対向させて半導体ウェハＷＦを保持できるトップリング１と、研磨テーブル１００内に配置され、研磨の終点を検知する渦電流センサ５０とを有する。研磨テーブル１００は、研磨パッド１０１が取り付けられる取付面１０４から突出している突出部材１２を取付面１０４に有する。研磨パッド１０１の裏面１０１ｂは、突出部材１２に対向する部分に凹部を有し、渦電流センサ５０の一部は、突出部材１２の内部に配置される。【選択図】図１
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【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表面を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドの、前記研磨表面とは反対側の裏面が取り付けられる研磨テーブルと、
前記研磨パッドの前記研磨表面に対向させて前記研磨対象物を保持できる保持部と、
前記研磨テーブル内に配置され、前記研磨の終点を検知する終点検知センサとを有する研磨装置において、
前記研磨テーブルは、前記研磨パッドが取り付けられる取付面から突出している突出部材を前記取付面上に有し、
前記研磨パッドの前記裏面は、前記突出部材に対向する部分に凹部を有し、
前記終点検知センサの少なくとも一部は、前記突出部材の内部に配置されることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記突出部材は、前記研磨テーブルと一体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】
前記突出部材は、前記研磨テーブルとは独立の部品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】
前記研磨パッドは、前記研磨表面を有する研磨層と、前記裏面を有する裏打ち層とを有し、前記凹部における前記研磨層及び前記裏打ち層のうち少なくとも一方の厚さは、前記凹部以外における前記研磨層及び前記裏打ち層のうち前記少なくとも一方の厚さより薄いことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記研磨パッドは、前記研磨表面を有する研磨層と、前記裏面を有する裏打ち層とを有し、前記凹部において、前記研磨層及び前記裏打ち層のうち少なくとも一方は、前記研磨表面側にくぼんでいることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記突出部材は、前記研磨パッドの前記裏面と接触していることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記突出部材は、前記研磨パッドの前記裏面と接触していないことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記終点検知センサの全体が、前記研磨テーブルの内部に配置されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記終点検知センサは、前記突出部材から前記研磨テーブルの外部に突出しないことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記研磨パッドは、第１の部材と、前記第１の部材とは別箇独立な第２の部材とを有し、前記第２の部材に前記凹部が設けられることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記第１の部材は、前記研磨表面を有する研磨層と、前記裏面を有する裏打ち層とを有し、前記研磨層及び前記裏打ち層のうち少なくとも前記裏打ち層は穴を有し、前記第２の部材は前記穴に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。
【請求項１２】
前記第１の部材は、前記研磨パッドの前記研磨表面と前記裏面とを貫通する穴を有し、前記第２の部材は貫通する前記穴に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。
【請求項１３】
前記研磨パッドは、前記第２の部材の前記研磨表面側に、第３の部材を有することを特徴とする請求項１２に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置に関し、特に研磨の終点を検知する終点検知センサを備え、半導体ウェハ等の基板に成膜した導電性膜を研磨するのに使用される研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。そこで、研磨対象物である半導体ウェハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の一手段として研磨装置により研磨（ポリッシング）することが行われている。
【０００３】
研磨装置は、研磨対象物を研磨するための研磨パッドを保持するための研磨テーブルと、研磨対象物を保持して研磨パッドに押圧するためのトップリングを備える。研磨テーブルとトップリングはそれぞれ、駆動部（例えばモータ）によって回転駆動される。研磨剤を含む液体（スラリー）を研磨パッド上に流し、そこにトップリングに保持された研磨対象物を押し当てることにより、研磨対象物は研磨される。
【０００４】
研磨装置では、研磨対象物の研磨が不十分であると、回路間の絶縁がとれず、ショートするおそれが生じ、また、過研磨となった場合は、配線の断面積が減ることによる抵抗値の上昇、又は配線自体が完全に除去され、回路自体が形成されないなどの問題が生じる。このため、研磨装置では、最適な研磨終点を検出することが求められる。
【０００５】
このような技術としては、特開２０１２−１３５８６５号に記載の渦電流式終点検知センサ(以下では、「渦電流センサ」と呼ぶ。)がある。この渦電流センサにおいては、ソレノイド型又は渦巻型のコイルが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１３５８６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、半導体ウェハのエッジ近くの不良品率を減らすために、半導体ウェハのエッジの、より近くまで膜厚を測定して、In-situの閉ループ制御で膜厚コントロールを行いたいという要求がある。
【０００８】
また、トップリングには、空圧等を利用したエアバッグヘッド方式のものがある。エアバッグヘッドは、同心状の複数のエアバッグを有する。渦電流センサによる半導体ウェハの表面の凹凸の分解能を向上させて、狭い幅のエアバッグにて膜厚コントロールするために、より狭い範囲の膜厚を測定したいという要求がある。
【０００９】
しかし、ソレノイド型又は渦巻型のコイルでは、磁束を細くすることが困難であり、狭い範囲の測定に限界があった。
従来の一般的な渦電流センサにより、半導体ウェハの研磨面に形成される渦電流の面積(すなわち、渦電流センサのスポット径)は、約２０ｍｍ以上であり、１点当りの検出モニタ領域が一般に広く、広範囲の領域を平均化した膜厚しか得られなかった。このため、残膜有無の検出精度およびプロファイルコントロールの精度に限界があり、特に、研磨後の基板のエッジ部における膜厚のばらつきに対応できなかった。これは、基板上に成膜した
銅膜等の導電成膜を研磨する際、基板のエッジ部は境界領域となって、ここに成膜される膜の膜厚が他の場所に成膜される膜の膜厚に比べて変化し易いためである。また、基板の一部に残った、６ｍｍ幅以下の残膜の検出が一般に困難で、基板上への膜の成膜状態、あるいは膜の研磨条件の変動などにより、本来研磨すべき膜が基板の一部に残ってしまうことがあった。
【００１０】
なお、渦電流センサのスポット径が広い理由の１つは、センサコイル径が大きいためである。これを解決するため、渦電流センサのセンサコイル径を小さくし、膜厚の検出モニタ領域を小さくすることが考えられる。しかし、渦電流センサで膜厚が検出できる渦電流センサから膜までの距離は、センサコイル径と相関関係があり、センサコイル径を小さくすると、当該距離は小さくなる。渦電流センサと基板との間には研磨パッドが存在することから、渦電流センサと基板との間の距離は、研磨パッドの厚さ以下にすることはできない。センサコイル径を小さくすると、渦電流センサで膜厚が検出できる渦電流センサから膜までの距離が小さくなり、研磨パッドの厚さのために、渦電流を基板に形成することが困難になり、膜厚の検出が困難になる。
【００１１】
渦電流センサのスポット径が広い別の理由は、半導体ウェハと渦電流センサの距離が離れているために、磁束が広がることである。同一のコイルを用いた場合、半導体ウェハと渦電流センサとの間の距離が離れるほど、磁束が広がり、渦電流センサのスポット径が大きくなる。磁束が広がるほど、磁束が弱くなり、半導体ウェハに形成される渦電流が弱くなり、結果として、センサ出力が小さくなる。半導体ウェハの膜厚を精度よくコントロールするために、狭い範囲を測定できる渦電流センサが望まれている。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、狭い範囲を測定できる終点検知センサを有して膜厚検出精度が向上し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】
【００１３】
本願発明の研磨装置の第１の形態によれば、研磨対象物を研磨するための研磨表面を有する研磨パッドと、前記研磨パッドの、前記研磨表面とは反対側の裏面が取り付けられる研磨テーブルと、前記研磨パッドの前記研磨表面に対向させて前記研磨対象物を保持できる保持部と、前記研磨テーブル内に配置され、前記研磨の終点を検知する終点検知センサとを有する研磨装置において、前記研磨テーブルは、前記研磨パッドが取り付けられる取付面から突出している突出部材を前記取付面上に有し、前記研磨パッドの前記裏面は、前記突出部材に対向する部分に凹部を有し、前記終点検知センサの少なくとも一部は、前記突出部材の内部に配置されることを特徴とする研磨装置が提供される。
【００１４】
以上の形態によれば、研磨パッドが取り付けられる取付面から突出している突出部材の内部に終点検知センサ配置され、研磨パッドの裏面は、突出部材に対向する部分に凹部を有するため、研磨対象物とセンサの距離を近づけることができる。従来よりも、より小さい範囲の膜厚を感度良く測定することができる。
【００１５】
また、形状が異なる研磨パッドを初めて研磨テーブルに装着する際、及び、形状が同じで研磨パッドが摩耗したときに、新品の研磨パッドに交換する際に、本実施形態の突出部材を用いないで、終点検知センサを研磨テーブルの取付面から研磨パッドに向かって外部に露出させる場合、次のような問題がある。すなわち、露出している終点検知センサが研磨パッドと接触しないように、研磨パッドを新たに装着又は交換する毎に、終点検知センサの前記取付面からの高さを調整する必要がある。
【００１６】
本実施形態では、突出部材の内部に終点検知センサが配置されているため、終点検知センサが研磨パッドと接触することがない。そのため、本実施形態では、形状が異なる研磨
パッドを初めて研磨テーブルに装着する際に、及び、形状が同じで新品の研磨パッドに交換する際に、終点検知センサの前記取付面からの高さを調整する必要がない。すなわち、形状が異なる研磨パッドを初めて研磨テーブルに装着する前後で、又は、新品の研磨パッドに交換する前後で、終点検知センサの前記取付面からの高さを常に突出部材の内部の同じ位置に維持することができる。さらに、終点検知センサの前記取付面からの高さが常に同じ位置であるため、終点検知センサの感度が安定するという利点がある。
【００１７】
突出部材の形状は任意の形状が可能であり、例えば、円柱、角柱、円錐台、角錐台等の形状が可能である。
本願発明の第２の形態によれば、前記突出部材は、前記研磨テーブルと一体である。本願発明の第３の形態によれば、前記突出部材は、前記研磨テーブルとは独立の部品である。前記突出部材が前記研磨テーブルとは独立の部品である場合、突出部材を研磨テーブルから容易に脱着することができる。この際に、突出部材と終点検知センサとをあらかじめ組み立ててから、この組立品を研磨テーブルに取り付けてもよい。
【００１８】
本願発明の第４の形態によれば、前記研磨パッドは、前記研磨表面を有する研磨層と、前記裏面を有する裏打ち層とを有し、前記凹部における前記研磨層及び前記裏打ち層のうち少なくとも一方の厚さは、前記凹部以外における前記研磨層及び前記裏打ち層のうち前記少なくとも一方の厚さより薄い。本願発明の第５の形態によれば、前記研磨パッドは、前記研磨表面を有する研磨層と、前記裏面を有する裏打ち層とを有し、前記凹部において、前記研磨層及び前記裏打ち層のうち少なくとも一方は、前記研磨表面側にくぼんでいる。
【００１９】
本願発明の第４、及び第５の形態において、研磨パッドの裏面の凹みは、裏当て層の一部を除去して形成してもよく、除去しないで形成してもよく、除去しない場合、発泡ウレタン等からなる既存の研磨パッドを熱により変形させて、簡単に凹みを作ることもできる。
【００２０】
本願発明の第６の形態によれば、前記突出部材は、前記研磨パッドの前記裏面と接触している。本願発明の第７の形態によれば、前記突出部材は、前記研磨パッドの前記裏面と接触していない。
【００２１】
本願発明の第８の形態によれば、前記終点検知センサの全体が、前記研磨テーブルの内部に配置される。すなわち、本願発明の第１の形態に示すように終点検知センサの少なくとも一部は、前記突出部材の内部に配置され、前記突出部材の内部に配置されない終点検知センサの他の部分は、前記突出部材以外の前記研磨テーブルの内部に配置される。
【００２２】
本願発明の第９の形態によれば、前記終点検知センサは、前記突出部材から前記研磨テーブルの外部に突出しない。本願発明の第８、及び第９の形態によれば、終点検知センサは、前記研磨テーブルの外部と接触することが防止できる。特に、突出部材の周囲にある研磨パッドと終点検知センサが接触することが防止できる。
【００２３】
本願発明の第１０の形態によれば、前記研磨パッドは、第１の部材と、前記第１の部材とは別箇独立な第２の部材とを有し、前記第２の部材に前記凹部が設けられる。本願発明の第１０の形態によれば、第１の部材と、第２の部材は別箇独立であるため、第２の部材のみに単独で凹部を形成して、第１の部材に組み込むことができる。製造作業や組立作業が容易になる。
【００２４】
本願発明の第１１の形態によれば、前記第１の部材は、前記研磨表面を有する研磨層と、前記裏面を有する裏打ち層とを有し、前記研磨層及び前記裏打ち層のうち少なくとも前
記裏打ち層は穴を有し、前記第２の部材は前記穴に配置される。
【００２５】
本願発明の第１２の形態によれば、前記第１の部材は、前記研磨パッドの前記研磨表面と前記裏面とを貫通する穴を有し、前記第２の部材は貫通する前記穴に配置される。
【００２６】
本願発明の第１３の形態によれば、前記研磨パッドは、前記第２の部材の前記研磨表面側に、第３の部材を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本実施例に係る研磨装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図２は、研磨テーブルと渦電流センサと半導体ウェハとの関係を示す平面図である。
【図３】図３は、渦電流センサの構成を示す図であり、図３（ａ）は渦電流センサの構成を示すブロック図であり、図３（ｂ）は渦電流センサの等価回路図である。
【図４】図４は、図１の渦電流センサ５０の近傍の拡大図を示す。
【図５】図５は、研磨テーブルとは独立の部品である突出部材を示す断面図である。
【図６】図６は、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂに設けられた凹部３０を示す図である。
【図７】図７は、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂに設けられた凹部３０を示す図である。
【図８】図８は、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂに設けられた凹部３０を示す図である。
【図９】図９は、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂに設けられた凹部３０を示す図である。
【図１０】図１０は、研磨パッドが、第１の部材と、第１の部材とは別箇独立な第２の部材とを有する例を示す図である。
【図１１】図１１は、裏打ち層２８に穴を有する実施例を示す図である。
【図１２】図１２は、研磨層２６及び裏打ち層２８の両方に穴を有する実施例を示す図である。
【図１３】図１３は、第２の部材２０２の研磨表面１０１ａ側に、第３の部材２１２を有する例を示す図である。
【図１４】図１４は、第２の部材２０２に粘着剤２１４を設けている例を示す図である。
【図１５】図１５は、突出部材１６が、研磨パッド１０１の裏打ち層２８に接触する平坦部と傾斜部を備えている例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施例に係る研磨装置の実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、添付の図面において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施例に係る研磨装置１０の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、研磨装置１０は、研磨テーブル１００と、研磨対象物である半導体ウェハＷＦ等の基板を保持して研磨テーブル１００上の研磨面に押圧するトップリング(保持部)１とを備えている。
【００３０】
研磨テーブル１００は、テーブル軸１００ａを介してその下方に配置される駆動部であるモータ（図示せず）に連結されており、そのテーブル軸１００ａ周りに回転可能になっている。研磨テーブル１００の上面(取付面)１０４には研磨パッド１０１が貼付されている。研磨パッド１０１の表面１０１ａが半導体ウェハＷＦを研磨する研磨表面を構成して
いる。研磨パッド１０１の、研磨表面１０１ａとは反対側の裏面１０１ｂが、研磨テーブル１００の取付面１０４に取り付けられている。トップリング１は、研磨パッド１０１の研磨表面１０１ａに対向させて半導体ウェハＷＦを保持できる。
【００３１】
研磨テーブル１００の上方には研磨液供給ノズル１０２が設置されている。この研磨液供給ノズル１０２によって研磨テーブル１００上の研磨パッド１０１上に研磨液Ｑ１が供給されるようになっている。図１に示すように、研磨テーブル１００の内部には、研磨の終点を検知する渦電流センサ（終点検知センサ）５０が埋設されている。
【００３２】
トップリング１は、半導体ウェハＷＦを研磨面１０１ａに対して押圧するトップリング本体２と、半導体ウェハＷＦの外周縁を保持して半導体ウェハＷＦがトップリングから飛び出さないようにするリテーナリング３とから基本的に構成されている。
【００３３】
トップリング１は、トップリングシャフト１１１に接続されている。このトップリングシャフト１１１は、上下動機構１２４によりトップリングヘッド１１０に対して上下動するようになっている。このトップリングシャフト１１１の上下動により、トップリングヘッド１１０に対してトップリング１の全体を昇降させ位置決めするようになっている。なお、トップリングシャフト１１１の上端にはロータリージョイント１２５が取り付けられている。
【００３４】
トップリングシャフト１１１およびトップリング１を上下動させる上下動機構１２４は、軸受１２６を介してトップリングシャフト１１１を回転可能に支持するブリッジ１２８と、ブリッジ１２８に取り付けられたボールねじ１３２と、支柱１３０により支持された支持台１２９と、支持台１２９上に設けられたＡＣサーボモータ１３８とを備えている。サーボモータ１３８を支持する支持台１２９は、支柱１３０を介してトップリングヘッド１１０に固定されている。
【００３５】
ボールねじ１３２は、サーボモータ１３８に連結されたねじ軸１３２ａと、このねじ軸１３２ａが螺合するナット１３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１１１は、ブリッジ１２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ１３８を駆動すると、ボールねじ１３２を介してブリッジ１２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１１１およびトップリング１が上下動する。
【００３６】
また、トップリングシャフト１１１はキー（図示せず）を介して回転筒１１２に連結されている。この回転筒１１２はその外周部にタイミングプーリ１１３を備えている。トップリングヘッド１１０にはトップリング用モータ１１４が固定されており、上記タイミングプーリ１１３は、タイミングベルト１１５を介してトップリング用モータ１１４に設けられたタイミングプーリ１１６に接続されている。したがって、トップリング用モータ１１４を回転駆動することによってタイミングプーリ１１６、タイミングベルト１１５、およびタイミングプーリ１１３を介して回転筒１１２およびトップリングシャフト１１１が一体に回転し、トップリング１が回転する。なお、トップリングヘッド１１０は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたトップリングヘッドシャフト１１７によって支持されている。
【００３７】
図１に示すように構成された研磨装置において、トップリング１は、その下面に半導体ウェハＷＦなどの基板を保持できるようになっている。トップリングヘッド１１０はトップリングシャフト１１７を中心として旋回可能に構成されており、下面に半導体ウェハＷＦを保持したトップリング１は、トップリングヘッド１１０の旋回により半導体ウェハＷＦの受取位置から研磨テーブル１００の上方に移動される。そして、トップリング１を下降させて半導体ウェハＷＦを研磨パッド１０１の表面（研磨面）１０１ａに押圧する。こ
のとき、トップリング１および研磨テーブル１００をそれぞれ回転させ、研磨テーブル１００の上方に設けられた研磨液供給ノズル１０２から研磨パッド１０１上に研磨液を供給する。このように、半導体ウェハＷＦを研磨パッド１０１の研磨面１０１ａに摺接させて半導体ウェハＷＦの表面を研磨する。
【００３８】
図２は、研磨テーブル１００と渦電流センサ５０と半導体ウェハＷＦとの関係を示す平面図である。図２に示すように、渦電流センサ５０は、トップリング１に保持された研磨中の半導体ウェハＷＦ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１００の回転中心である。例えば、渦電流センサ５０は、半導体ウェハＷＦの下方を通過している間、通過軌跡（走査線）上で連続的に半導体ウェハＷＦのＣｕ層等の金属膜（導電性膜）を検出できるようになっている。
【００３９】
次に、本発明の一実施例に係る研磨装置が備える渦電流センサ５０について、添付図面を用いてより詳細に説明する。
図３は、渦電流センサ５０の構成を示す図であり、図３（ａ）は渦電流センサ５０の構成を示すブロック図であり、図３（ｂ）は渦電流センサ５０の等価回路図である。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、渦電流センサ５０は、検出対象の金属膜（または導電性膜）ｍｆの近傍に配置される。渦電流センサ５０の具体的な配置については後述する。そのコイルに交流信号源５２が接続されている。ここで、検出対象の金属膜（または導電性膜）ｍｆは、例えば半導体ウェハＷＦ上に形成されたＣｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｗなどの薄膜である。渦電流センサ５０は、検出対象の金属膜（または導電性膜）に対して、例えば１．０〜４．０ｍｍ程度の近傍に配置される。
【００４１】
渦電流センサには、金属膜（または導電性膜）ｍｆに渦電流が生じることにより、発振周波数が変化し、この周波数変化から金属膜（または導電性膜）の膜厚の変化を検出する周波数タイプと、インピーダンスが変化し、このインピーダンス変化から金属膜（または導電性膜）の膜厚の変化を検出するインピーダンスタイプとがある。即ち、周波数タイプでは、図３（ｂ）に示す等価回路において、渦電流I２が変化することで、インピーダンスＺ１が変化し、信号源（可変周波数発振器）５２の発振周波数が変化すると、検波回路５４でこの発振周波数の変化を検出し、金属膜（または導電性膜）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３（ｂ）に示す等価回路において、渦電流I２が変化することで、インピーダンスＺ１が変化し、信号源（固定周波数発振器）５２から見たインピーダンスＺ１が変化すると、検波回路５４でこのインピーダンスＺ１の変化を検出し、金属膜（または導電性膜）の変化を検出することができる。
【００４２】
インピーダンスタイプの渦電流センサでは、膜厚の変化に伴う抵抗成分（Ｒ１）、リアクタンス成分（Ｘ１）、振幅出力（（Ｒ１２＋Ｘ１２）１／２）および位相出力（ｔａｎ−１Ｒ１／Ｘ１）を取り出すことができる。周波数、または振幅出力（（Ｒ１２＋Ｘ１２）１／２）等から、金属膜（または導電性膜）Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｗの膜厚の変化に関する測定情報が得られる。渦電流センサ５０は、図１に示すように研磨テーブル１００の内部の表面付近の位置に内蔵することができ、研磨対象の半導体ウェハに対して研磨パッドを介して対面するように位置し、半導体ウェハ上の金属膜（または導電性膜）に流れる渦電流から金属膜（または導電性膜）の変化を検出することができる。
【００４３】
渦電流センサの周波数は、単一電波、混合電波、ＡＭ変調電波、ＦＭ変調電波、関数発生器の掃引出力または複数の発振周波数源を用いることができる。金属膜の膜種に適合させて、感度の良い発振周波数や変調方式を選択することが好ましい。
【００４４】
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
５２は、２〜３０ＭＨｚ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５２により供給される交流電圧により、渦電流センサ５０に電流Ｉ１が流れる。金属膜（または導電性膜）ｍｆの近傍に配置された渦電流センサ５０に電流が流れることで、この磁束が金属膜（または導電性膜）ｍｆと鎖交することでその間に相互インダクタンスＭ１が形成され、金属膜（または導電性膜）ｍｆ中に渦電流Ｉ２が流れる。ここでＲ１は渦電流センサを含む一次側の等価抵抗であり、Ｌ１は同様に渦電流センサを含む一次側の自己インダクタンスである。金属膜（または導電性膜）ｍｆ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５２の端子ａ１，ｂ１から渦電流センサ側を見たインピーダンスＺ１は、金属膜（または導電性膜）ｍｆ中に形成される渦電流損の大きさによって変化する。
【００４５】
図４に、図１の渦電流センサ５０の近傍の拡大した断面図を示す。研磨テーブル１００は、研磨パッド１０１が取り付けられる平面状の取付面１０４から突出している突出部材１２，１４，１６を取付面１０４上に有する。突出部の形状は、様々に考えられる。 図４は、突出部材１２，１４，１６の種々の形状の一例を示し、図４（ａ）、４（ｂ）は、円柱状の突出部材１２を示し、図４（ｃ）は、円錐台形状の突出部材１６を示す。図４（ａ）の突出部材１２と図４（ｂ）の突出部材１４の形状の違いは、突出部材の角部１８にある。図４（ａ）の突出部材１２の角部１８ａは、丸みがなく、図４（ｂ）の突出部材１４の角部１８ｂは、丸みがある。
【００４６】
研磨パッド１０１の裏面１０１ｂは、突出部材１２，１４，１６に対向する部分に凹部を有する。凹部の詳細は後述する。渦電流センサ５０の少なくとも一部は、突出部材１２，１４，１６の内部に配置される。渦電流センサ５０の他の部分は、取付面１０４より下部の研磨テーブル１００の内部に配置される。従って、渦電流センサ５０の全体が、研磨テーブル１００の内部に配置される。渦電流センサ５０は、接着又はねじ止め等の手段により、突出部材１２，１４，１６又は研磨テーブル１００に固定される。
【００４７】
渦電流センサ５０は、突出部材１２，１４，１６から研磨テーブル１００の内部に向かって突出しているが、突出部材１２，１４，１６から研磨テーブル１００の外部に向かって突出していない。渦電流センサ５０が突出部材１２，１４，１６から研磨テーブル１００の外部に向かって突出すると、渦電流センサ５０は、突出部材１２，１４，１６の周囲にある研磨パッド１０１と干渉する可能性がある。
【００４８】
渦電流センサ５０の上面５０ａの、取付面１０４からの高さＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、図４に示すように、突出部材１２，１４，１６の最上部１２ａ，１４ａ，１６ａの取付面１０４からの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３と、それぞれ同一であることが好ましい。同一であることにより、渦電流センサ５０が研磨パッド１０１と干渉することを防ぎつつ、渦電流センサ５０とウェハＷＦとの間の距離を最小化できる。
【００４９】
図４に示すように、本実施例では、渦電流センサ５０の一部を研磨テーブル１００から研磨パッド１０１の方向へ突出させるのではなく、研磨テーブル１００の形状を変更して、すなわち研磨テーブル１００の一部として突出部材１２，１４，１６を設けて、渦電流センサ５０はあくまで研磨テーブル１００（「プラテン」）の内部にとどめる。図４の方式の利点としては以下がある。・渦電流センサが研磨パッドと接触しないため、渦電流センサが機械的(物理的)に研磨パッドから保護される。なお、後述する図６，８においては、高さＳ１，Ｓ２，Ｓ３が、高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３と、それぞれ同一である場合、渦電流センサが研磨パッドと接触する可能性があるため、高さＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３よりも、それぞれ若干低くする。・本実施例の突出部材を用いないで、終点検知センサを研磨テーブルの取付面から研磨パッドに向かって外部に露出させる場合、形状の異なる研磨パッドに交換する、又は形状が同じで新品の研磨パッドに交換する場合に、
既述のような問題が発生する。本実施例では、形状の異なる研磨パッドを新たに装着する前後で、又は新品の研磨パッドに交換する前後で、取付面１０４からの、すなわち、研磨テーブル１００からの渦電流センサの高さが常に同じ位置（同じ高さ）であり、位置調節（高さ調節）が不要である。従って、研磨対象物と渦電流センサとの間の距離が、研磨パッドを交換する前後で研磨開始時点においては、常に同じ大きさになるように設定することが可能となる。・突出部材は、研磨パッドを介して研磨対象物に力を及ぼすため、突出部材の形状が、研磨状態に影響を与える可能性がある。その場合、突出部材の形状のみを変えることにより、渦電流センサの電気的特性や形状を変えずに、研磨に与える影響を軽減することができる。
【００５０】
なお、渦電流センサ５０を、突出部材１２，１４，１６から研磨パッド１０１の方向へ(すなわち上方へ)外部に突出させることは好ましくないが、研磨テーブル１００の下面１０６から外部に、すなわち下方へ向かって突出させてもよい。
【００５１】
図４の突出部材１２，１４，１６は、研磨テーブル１００と一体であるが、突出部材は、研磨テーブル１００と一体でなくてもよい。図５に、研磨テーブルとは独立の部品であるアタッチメント方式の突出部材２０を示す。突出部材２０は、上部２０ａと下部２０ｂとを有し、上部２０ａは、研磨テーブル１００ａに設けられた穴１００ｃに挿入されている。突出部材２０は、以下のように研磨テーブル１００ａに取り付けられる。最初に、下部２０ｂを複数個のねじ２２で研磨テーブル１００ａに取り付ける。次に上部２０ａを複数個のねじ２４で下部２０ｂに取り付ける。
【００５２】
渦電流センサ５０は、予め、上部２０ａと組み立て後、組立品を研磨テーブル１００ａに取り付けられる、又は、突出部材２０を研磨テーブル１００ａに取り付け後、上部２０ａに取り付けられる。図５では、ねじ２２，２４を用いているが、締結方法はねじに限られない。締結方法は接着や溶接等でもよい。
【００５３】
次に、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂに設けられた凹部３０について図６〜９により説明する。凹部３０は、突出部材１２，１４，１６に対向する部分に設けられる。研磨パッド１０１は、研磨表面１０１ａを有する研磨層２６と、裏面１０１ｂを有する裏打ち層２８とを有する。研磨層２６は、発泡ポリウレタンシート等からなる。裏打ち層２８は、ポリウレタン或いは不織布等からなる。研磨層２６は、発泡構造又は無発泡構造を有する。無発泡構造の場合、ポリウレタン等に対してドレッシング処理により研磨表面１０１ａが荒らされて、研磨剤の保持力を高める処理がなされる。
【００５４】
図６〜９には、高さの大きい渦電流センサ５０１と、高さの小さい渦電流センサ５０２の場合に、それぞれ、どのように凹部３０が形成されるかを示す。図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）は、高さの小さい渦電流センサ５０１の場合の凹部３０を示す。図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）は、高さの大きい渦電流センサ５０２の場合の凹部３０を示す。高さの大きい渦電流センサ５０１の場合、図６（ｂ）に示すように、研磨層２６に渦電流センサ５０の一部が陥入し、高さの小さい渦電流センサ５０２の場合、研磨層２６に渦電流センサ５０が陥入しないとする。
【００５５】
図６〜９は、研磨対象物と渦電流センサ５０との距離が遠い場合（図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ））と、近い場合（図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ））に、それぞれ、凹部３０をどのように形成するかを示すと考えてもよい。
【００５６】
凹部３０の形成方法としては、凹部３０における研磨層２６及び裏打ち層２８のうち少なくとも一方の厚さを、凹部３０以外における研磨層２６及び裏打ち層２８のうち当該少なくとも一方の厚さより薄くする方法がある。この場合、凹部３０において、研磨層２６
及び裏打ち層２８のうち少なくとも一方は、研磨表面側にくぼんでいる。以下では、これらについて具体的に説明する。
【００５７】
図６（ａ）では、裏打ち層２８にのみ窪みを設けて(研磨層２６の厚さは変更せずに、裏打ち層２８の一部のみを薄くして)、凹部３０を形成する。図６（ｂ）では、研磨層２６の一部を薄くし、かつ裏打ち層２８の一部を完全に除去することにより、研磨層２６と裏打ち層２８に窪みを設けて、凹部３０を形成する。
【００５８】
凹部３０は、研磨層２６や裏打ち層２８の一部を部分的に除去することにより薄くして、くぼみを形成することができるが、くぼみを形成する方法としては、研磨層２６や裏打ち層２８を全く除去しないで薄くする方法も可能である。例えば既存の(すなわち、すでに完成している)研磨層２６や裏打ち層２８の一部を全く除去せずに、既存の研磨層２６や裏打ち層２８（発泡ポリウレタンや無発泡ポリウレタン）を熱により変形させて凹みを作る方法がある。熱変形の場合、任意の研磨層２６や裏打ち層２８に対して簡単に凹みを作ることができるという利点がある。本願明細書では、研磨層２６や裏打ち層２８を薄くするという場合、研磨層２６や裏打ち層２８を除去して薄くすることと、除去せずに熱変形により薄くすることの両方を意味する。なお、熱変形処理と除去処理の両方を用いて、薄くしてもよい。
【００５９】
図７（ａ）では、裏打ち層２８を一部において完全に除去して、凹部３０を形成する。図７（ｂ）では、裏打ち層２８を一部において完全に除去するとともに、研磨層２６の一部を薄くして、凹部３０を形成する。領域３２が、裏打ち層２８が完全に除去された部分である。一方、図８，９では、裏打ち層２８を完全に除去することはせずに、研磨層２６や裏打ち層２８を一部薄くすることにより、凹部３０を形成する。
【００６０】
図８、９では、図７と異なり、凹部３０において裏打ち層２８を完全に除去することは行われていない。図８（ａ），８（ｂ），９（ｂ）では、裏打ち層２８及び研磨層２６の一部を薄くして、凹部３０を形成する。図９（ａ）では、裏打ち層２８の一部のみを薄くして、凹部３０を形成する。
【００６１】
なお、図６〜９を比較すると、図６、８では、突出部材１６は、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂと接触している。一方、図７、９では、突出部材１６は、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂと接触していない。なお、本願明細書では、研磨パッド１０１の裏面１０１ｂとは、裏打ち層２８がある場合は、裏打ち層２８の下面を意味し、裏打ち層２８がない場合は、研磨層２６の下面を意味する。
【００６２】
突出部材１６と研磨パッド１０１の裏面１０１ｂが接触する場合、研磨層２６に上からウェハを押し付けたときに、突出部材１６が存在する部分、すなわち渦電流センサ５０が存在する部分において、研磨層２６が上方に凸状になる可能性がある。一方、突出部材１６と研磨パッド１０１の裏面１０１ｂが接触していない場合、すなわち突出部材１６と研磨パッド１０１との間に空間が存在する場合、研磨層２６が下方に凹状になる可能性がある。研磨層２６が凸状もしくは凹状になる場合、ウェハの研磨平坦性に影響がある。
【００６３】
これに対する対策としては、裏打ち層２８を完全に除去しない場合は、裏打ち層２８及び研磨層２６のうちの少なくとの一方の形状を適切に加工成形する、又は裏打ち層２８及び研磨層２６のうちの少なくとの一方の材質を適切に選択する。これにより、上部からの研磨層２６に対する圧力に対して、突出部材のある部分とない部分で、同程度に研磨層２６が変形するように設計して対処することができる。
【００６４】
また、裏打ち層２８を完全に除去する場合、除去した部分に、別の部材を形成すること
により、突出部材のある部分とない部分で、同程度に研磨層２６が変形するようにしてもよい。別の部材を形成する際に、もしくは別の部材を形成することなく、研磨層２６の形状を適切に加工成形する、又は研磨層２６の材質を適切に選択することを行ってもよい。
【００６５】
次に、研磨パッド１０１が、第１の部材２００と、第１の部材２００とは別箇独立な第２の部材２０２とを有し、第２の部材２０２に凹部３０が設けられる実施例について説明する。図１０は、第１の部材２００が、研磨表面１０１ａを有する研磨層２６と、裏面１０１ｂを有する裏打ち層２８とを有する例を示す。
【００６６】
第１の部材２００は、研磨パッド１０１の研磨表面１０１ａと裏面１０１ｂとを貫通する貫通穴２０４を有する。第２の部材２０２は貫通穴２０４に配置される。第２の部材２０２は、例えば、スポンジ状素材のような柔軟性のある素材であればよく、特定の材質に限定されることはない。第２の部材２０２は、例えばウレタンスポンジである。
【００６７】
図１１は、研磨層２６及び裏打ち層２８のうち少なくとも裏打ち層２８に穴を有する実施例である。特に、図１１では、裏打ち層２８にのみ、穴２０６を有し、研磨層２６には、穴を有しない。第２の部材２０２は穴２０６に配置される。第２の部材２０２は、例えば、スポンジ状素材である。
【００６８】
図１２は、研磨層２６及び裏打ち層２８の両方に穴を有する実施例である。図１２では、裏打ち層２８に貫通穴２０８を有し、研磨層２６は、その一部に穴２１０を有する。第２の部材２０２は貫通穴２０８と穴２１０に配置される。第２の部材２０２は、例えば、スポンジ状素材である。
【００６９】
図１３では、研磨パッド１０１は、第２の部材２０２の研磨表面１０１ａ側に、第３の部材２１２を有する。第１の部材２００は、研磨パッド１０１の研磨表面１０１ａと裏面１０１ｂとを貫通する貫通穴２０４を有する。スポンジ状素材である第２の部材２０２の上部に、耐水性及び耐薬剤性を有する第３の部材２１２を取り付ける。第３の部材２１２は、スポンジ素材のカバーであり、その材料は、非磁性かつ非導電性であれば、材質は特に限定されない。第３の部材２１２は、例えばウレタン樹脂である。
【００７０】
図１４の実施例では、研磨パッド１０１の裏打ち層２８には、研磨パッド１０１を研磨テーブル１００に貼り付けるための粘着剤２１６が設けられている。スポンジ状素材である第２の部材２０２にも、第２の部材２０２を突出部材１６に貼り付けるための粘着剤２１４を設けても良い。
【００７１】
図１０〜１４では、第１の部材２００が、研磨層２６と裏打ち層２８とを有するが、図１０〜１４では、第１の部材２００が、研磨層２６のみを有してもよい。
【００７２】
図１５の実施例では、突出部材１６は、研磨パッド１０１の裏打ち層２８または第２の部材２０２に接触する平坦部２１８と傾斜部２２０を備えている。平坦部２１８は、突出部材１６の頂部に設けられる。傾斜部２２０は、突出部材１６の側面に設けられる。突出部材１６は、研磨テーブル１００に設けられた貫通孔２２２内に配置される。突出部材１６の高さＬ１と、研磨テーブル１００の高さＬ１は同じである。突出部材１６の内部に設けられた内部空間２２４，２２６内に、渦電流センサ５０１が配置される。
【００７３】
図１５の実施例では、突出部材１６と、研磨テーブル１００は別箇独立の部材であるため、突出部材１６のみを単独で製作して、研磨テーブル１００に組み込むことができる。突出部材１６を研磨テーブル１００に組み込む前に、突出部材１６に渦電流センサ５０１を組み込むことができる。突出部材１６と研磨テーブ、ル１００を独立に製作することが
できるため、全体を一体化して製造する場合に比べて、製造作業や組立作業が容易になる。
【００７４】
突出部材１６と研磨テーブル１００を独立に製作することができるため、突出部材１６と、研磨テーブル１００を、それぞれに最適な別の材質とすることができる。突出部材１６の材質は、例えば、シリコンカーバイド（SIC）やステンレス鋼（SUS）である。研磨テーブル１００の材質は、例えばSICやSUSである。
【符号の説明】
【００７５】
１  トップリング
１０  研磨装置
１２，１４，１６  突出部材
２６  研磨層
２８  裏打ち層
３０  凹部
５０  渦電流センサ
１００  研磨テーブル
１０１  研磨パッド
【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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