(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
【請求項２】
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
【請求項３】
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
【請求項４】
上記第５の工程における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むことを特徴とする請求項１，２又は３記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
【請求項５】
上記第２の工程では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記第３の工程では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記第４の工程では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法。
【請求項６】
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
【請求項７】
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
【請求項８】
表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、
前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
【請求項９】
上記膜種判別手段における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むことを特徴とする請求項６，７又は８記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
【請求項１０】
上記周期成分分析手段では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記平均処理時間算出手段では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記平均処理手段では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正することを特徴とする請求項６，７，８又は９記載のトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置に関するものであり、特に、化学機械的研磨加工（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）において連続的に変動する周期ノイズ等をリアルタイムに除去するとともに被研磨膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより研磨終端時点を高い精度で確実に検知することが可能なトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハ上の導電性膜を化学機械的に研磨する際の該導電性膜の研磨終端時点をトルク波形の変化をモニタして検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ウェーハ上の導電性膜を研磨する際に測定されるトルク波形そのものは様々な外乱を含んでいる。このようなトルク波形をどのように加工して、どのような変化を検出するかは研磨終端時点を確実に検出する上で要点になる。
【０００３】
これに対し、他の従来技術として、例えば次のような終点検出方法が知られている。この従来技術は、研磨時間−トルク変化の関係を示す入力波形に対し、トルク変化量を縦辺ｈ、研磨時間幅を横辺ｗとした適宜大きさのボックスを想定している。そして、該ボックスの一方の縦辺ｈにおけるｈ／２の点で前記波形を当該ボックス内に入力させ、該入力波形がボックスのどの辺と交差してボックス外に出るかでトルク変動を解析している。即ち、入力波形が上辺と交差して出たときをアップ、下辺と交差して出たときをダウン、他方の縦辺と交差して出たときをサイドの３種に分類してトルク変化の傾向を監視している。このボックス法は、ボックスのサイズを調整することで、入力波形の軌跡を解析するとともに、ピークと谷を繰り返すような入力波形で、ｎ回目のピーク又は谷を検知した時点を研磨終点とし検出するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、他の従来技術として、例えば次のような研磨終点検出装置が知られている。この従来技術は、下地材料上に付着した該下地材料とは異なる付着材料を研磨除去する研磨装置において、プラテンを駆動する第１の回転軸及び被研磨物を回転させる第２の回転軸の少なくとも一方のトルクを計測する計測機構と、該計測機構によって計測されたトルク及び該トルクの時間微分値の少なくとも一方が予め与えられた設定値以上に変化したことを判定する判定手段とを有し、前記計測機構の次段には前記第１の回転軸の回転数と第２の回転軸の回転数のうち大きい方の回転数より低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタ又は前記第１の回転軸の回転数と第２の回転軸の回転数の少なくとも一方の回転数に相当するノッチ周波数を有するノッチフィルタを挿入して計測トルクからノイズを除去し、前記判定手段の判定結果から、研磨終点を検出するようにしている（例えば、特許文献３参照）。
（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】米国特許第５０６９００２号明細書。
【特許文献２】米国特許第５１９０６１４号明細書。
【特許文献３】特開平６−３１５８５０号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術においては、研磨の際に測定されるトルク波形をモニタすることで研磨終端時点を検出するようにしている。しかしながら、トルク波形そのものは様々な外乱を含んでいる。このため、このようなトルク波形の変化を単純にモニタするだけでは、研磨終端時点を検出することは不可能である。実用上のレベルにまで展開する上では、得られたトルクデータを適切に加工し、加工後のトルク波形のどのような変化をどのような方法で検出するかがなければ、実際のプロセスには適用できない。
【０００６】
特許文献２に記載の従来技術においては、研磨時間−トルク変化の関係を示す入力波形がピークと谷を繰り返すような波形で、ｎ回目のピーク又は谷を検知した時点を研磨終点として検出するようにしている。しかしながら、ウェーハ上の導電性膜研磨時のトルク変化は、研磨終点時に突発的に減少等の変化をする。このためボックスを適用すると、ｎ回連続のアップ又はダウンを検知するという条件を満たさないと研磨終点が検出できないという問題点があり、個体差があるウェーハ上の導電性膜の研磨トルクを監視する場合、研磨終点を誤検出する。そして、トルク変化の解析を、トルク波形がボックス内に入力してから該ボックス外に出るまで待つという“０”、“１”のディジタル的な判断で行っている。このため、波形の傾き程度（数値）の解析は不明であり応用アルゴリズムの併用が困難であるとともに研磨終端をリアルタイムで検出することは難しい。また研磨パッドの表面状態などドリフト成分の外乱は除去することができない。
【０００７】
特許文献３に記載の従来技術においては、ローパスフィルタ及びノッチフィルタを使用してノイズを除去し、このノイズを除去したトルク又は該トルクの微分値で研磨終点を検出するようにしている。以下、トルク波形に関連する外乱の除去方法及び外乱要素が除去された状態で如何に研磨終点に関係する情報を判別するか等について、この特許文献３に記載の従来技術（以下、単に、この従来技術という）と、本発明における場合とを対比して、その異なる点を述べる。
【０００８】
この従来技術では、ローパスフィルタ及びノッチフィルタを使用して外乱を除去するとしている。しかし、例えば、ローパスフィルタだけの場合、低周期のノイズを除去することは不可能である。そこで、そうした周期ノイズを除去するために、ノッチフィルタでプラテン及びヘッドの回転に起因する周期振動を除去するとしている。また、この従来技術で対象となる加工材料は、平面状に形成された磁性体装置、光学部品、電気配線、光配線等である。しかし、こうした一連の部品では、研磨中に入るノイズ状態は、研磨の初期及び終了前ともに一定であることが想定されており、研磨終了付近のみで変化する場合が想定されている。そのため、除去するべき周期振動は、プラテンと研磨ヘッドの回転という固定された周期成分を除去するだけに過ぎない。
【０００９】
これに対し、本発明で扱う研磨対象となる材料で生じる振動は、こうした幅広い研磨加工プロセスにおける振動状態とは明らかに異なる。まず、本発明で扱う平坦化プロセスにおいては、ウェーハの表面に微小な凹凸が存在し、その微小な凹凸を平坦化することによって、多層配線等を形成しようとするものである。また、こうした微小な凹凸は、うねりのあるウェーハ表面状態に一様に形成されているが、研磨するときには、こうしたうねりに追従して均一に研磨しながらも微小な凹凸を平坦化していくことが求められる。そのため、研磨初期のウェーハ表面状態と研磨終了直前のウェーハ表面状態では、明らかに研磨するときの摩擦状態が異なる。初期は微小な凹凸があるため、摩擦力が大きくそれに伴って様々な部材の固有振動からからくる外乱が混入してくる。
【００１０】
しかし、研磨終了付近では、多層配線を形成する上でのステッパの焦点深度を確保する程度の十分な平坦化が達成されているため、ウェーハ表面は比較的平滑であり、摩擦力も小さい。このため、それに伴って様々な部材の固有振動に起因した外乱要素が混入する割合も小さい。以上のことから、本発明で取り扱うデバイスウェーハ平坦化に使用される研磨プロセスでは研磨初期と終了付近とでは明らかに振動状態が変化し、トルク波形に混入する外乱状態も大きく変化する。
【００１１】
この従来技術では、固定したノイズを除去する方法が述べられていたが、こうした方法は、デバイスウェーハ平坦化におけるトルク波形の外乱成分を除去することには到底利用することはできない。なぜならば、平坦化ＣＭＰではプラテンや研磨ヘッドという固定した周期成分よりむしろ、リアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分の方が外乱要素として支配的であるからである。よって、デバイスウエーハ平坦化におけるトルク波形の外乱除去方法としては、固定の周期ノイズではなく、リアルタイム且つ連続的に変動する周期ノイズを除去することが求められる。
【００１２】
さらに、半導体デバイスウェーハの平坦化に必要とされるＣＭＰにおいては、トルクが変動する要因は、ウェーハの状態だけではない。ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態もトルク変動の大きな要因となる。例えば、ドレッシング効果の大きいドレッサでドレッシングした場合は、研磨パッド表面は大きくドレッシング（目立て）されるために、ウェーハと研磨パッド間の摩擦力は大きくなり、結果としてモニタするトルクも大きくなる。その反対に、ドレッシングを行わない場合は、研磨パッドは目詰まりするために、ウェーハは研磨パッド上で滑るような状態になり、モニタされるトルクは小さくなる。
【００１３】
本発明においては、しばしば研磨プロセスによって、インサイチュウドレッシングの場合やインターバルドレッシングの場合などが存在する。インサイチュウドレッシングとは研磨しながら、同時にドレッシングを行う場合である。インターバルドレッシングは研磨と研磨の間にドレッシングを行うもので、研磨中ドレッシングは行わない。特に、インターバルドレッシングの場合、研磨前にドレッシングを行うが、研磨中はドレッシングを行わないため、研磨中は研磨パッドの表面状態が微小ながらも徐々に目詰まりが進展することになる。その結果、ウェーハの表面状態とは関係なく、通常のブランケット酸化膜ウェーハを研磨した場合でも、研磨のトルクは徐々に低下する。
【００１４】
また、インサイチュウドレッシングの場合でも、研磨パッドの目詰まりに合わせて、その研磨パッド面内での目詰まり度合いに合わせたドレッシングがリアルタイムに行われるのであれば、原理的にトルクは一定になる。しかし、実際は、小型のドレッサを使用して、そのドレッサを研磨パッド半径方向にスキャンすることでドレッシングを行う。そのため、原理的には、一度に研磨パッドの目詰まりを解消することはできず、プラテン一回転のうち、研磨パッドの一部しかドレッシングされないため、結果的にモニタされるトルクも完全に一定ではなく、ドレッサのスキャンに応じたトルク波形が観察される。
【００１５】
このように、実際にトルクをモニタする場合、必ずしもウェーハの表面状態に起因したトルク変動だけがモニタされるものではなく、研磨中の研磨パッドの状態やドレッシングの状態に応じたトルク変動も外乱要素として入り込むことになる。研磨パッドの表面状態に起因する外乱要素は、一種のドリフトとして緩やかに波形が変化するため、先に示したような周期ノイズとして除去することはできない。また、ローパスフィルタでも除去できないことは自明である。このようなことから、周期的な波形の変動を除去したとしても、研磨パッドの表面状態の変化に伴う緩やかに変動するノイズを除去することは難しく、この従来技術の方法では、こうした外乱に対して誤検出することが予測される。
【００１６】
さらに、この従来技術では、ローパスフィルタ及びノッチフィルタを使用してノイズを除去したトルク値に対し、判定手段に格納した研磨終点検出用の一つのアルゴリズムにより、前記トルク値もしくは該トルク値の時間微分値が予め与えられた設定値以上に変化したことを判定して研磨終点を検出するようにしている。しかしながら、付着材料の研磨の進行に伴ってサンプリングされるトルクの波形は、その付着材料の膜質、膜厚等に依存して一般的に形が異なる。このため、波形の異なるトルク値に対し、これを固定された一つのアルゴリズムのみで処理することは、この点においても、研磨終点の誤検出又は検出不能につながる。
【００１７】
そこで、連続的に変動する周期ノイズ及びドレッシング条件や研磨パッドの状態に起因するドリフトノイズ等のウェーハ状態に起因しないノイズをリアルタイムに除去して純粋にウェーハ状態に起因するトルク波形の変化を検知するとともに被研磨膜の膜種に応じた適切な研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより研磨終端時点を高い精度で確実に検知するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。
【００１９】
この構成によれば、所定の膜の表面には微小凹凸があるため摩擦力が大きく、それに伴って研磨のトルクには研磨機械における様々な部材の固有振動等からくる外乱が混入してくる。このような研磨のトルクを示すデータにフーリエ変換を施すことで、プラテンモータやヘッドモータの回転に同期して生じる固定した周期成分及びインターバルドレッシングやインサイチュウドレッシング（研磨しながらのドレッシング）等のドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の該データ中の周期成分が分析される。この分析された周期成分を基にリアルタイムに算出した最短必要程度の移動平均処理時間で前記データに平均処理を施すことで、該データから周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が効率よく求められる。次いで、該修正されたトルク波形の特に研磨初期における上昇時の傾斜等の違いが複数のアルゴリズムでモニタされ、そのモニタ結果が複数の制限条件と照合されて被研磨膜である所定の膜の膜質、膜厚等の膜種が判別される。そして、この膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点が適切なタイミングで確実に検知される。
【００２０】
請求項２記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。
【００２１】
この構成によれば、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の一次微分値が算出される。次いで所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化がモニタされ、これらの変化を基に所定の膜の研磨終端時点が研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく適切に検知される。
【００２２】
請求項３記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。
【００２３】
この構成によれば、研磨終端付近における前記一次微分の波形は、殆どの場合、変化点を境にして上に凸で下に凹の形から下に凸で上に凹の形をとる。このような研磨終端付近の領域における一次微分にさらに二次微分を施すと、該二次微分値が前記変化点（極小点）を境にして減少から増加に転じる。そこで、トルク波形について二次微分を施し、この二次微分値が減少から増加に転じる点から前記変化点を求め、この変化点を基にすることで研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点が適切に検知される。
【００２４】
請求項４記載の発明は、上記第５の工程における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。
【００２５】
この構成によれば、膜種判別用の複数の制限条件には少なくとも、傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等が設定され、この複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件として被研磨膜としての所定の膜の膜種が高い確率をもって判別される。
【００２６】
請求項５記載の発明は、上記第２の工程では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記第３の工程では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記第４の工程では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法を提供する。
【００２７】
この構成によれば、研磨のトルクを示すデータ中には、プラテンモータやヘッドモータの回転等に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が生じる。そこで、これら複数の周期成分についてそれぞれリアルタイムに算出した最短必要程度の各移動平均処理時間で前記データに複数の平均処理を施すことで、該データから複数の周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が得られる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。
【００２９】
この構成によれば、所定の膜の表面には微小凹凸があるため摩擦力が大きく、それに伴ってトルク計測手段で計測される研磨のトルクには研磨機械における様々な部材の固有振動等からくる外乱が混入してくる。このような研磨のトルクを示すデータに周期成分分析手段でフーリエ変換を施すことで、プラテンモータやヘッドモータの回転に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の該データ中の周期成分が分析される。平均処理時間算出手段で前記分析された周期成分を基に最短必要程度の移動平均処理時間をリアルタイムに算出し、平均処理手段で前記リアルタイムに算出された移動平均処理時間で前記データに平均処理を施すことで、該データから周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が効率よく求められる。次いで、膜種判別手段において前記修正されたトルク波形の特に研磨初期における上昇時の傾斜等の違いが複数のアルゴリズムでモニタされ、そのモニタ結果が複数の制限条件と照合されて被研磨膜である所定の膜の膜質、膜厚等の膜種が判別される。そして、終端時点検知手段において前記膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点が適切なタイミングで確実に検知される。
【００３０】
請求項７記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。
【００３１】
この構成によれば、終端時点検知手段において、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形の一次微分値が算出される。次いで所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかがモニタされ、これらの変化を基に所定の膜の研磨終端時点が研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく適切に検知される。
【００３２】
請求項８記載の発明は、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを有することを特徴とするトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。
【００３３】
この構成によれば、研磨終端付近における前記一次微分の波形は、殆どの場合、変化点を境にして上に凸で下に凹の形から下に凸で上に凹の形をとる。このような研磨終端付近の領域における一次微分にさらに二次微分を施すと、該二次微分値が前記変化点（極小点）を境にして減少から増加に転じる。そこで、終端時点検知手段において、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形に二次微分が施され、その二次微分値が減少から増加に転じる点から前記変化点が求められる。そして、この変化点を基にすることで研磨パッドの表面状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点が適切に検知される。
【００３４】
請求項９記載の発明は、上記膜種判別手段における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含むトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。
【００３５】
この構成によれば、膜種判別手段における膜種判別用の複数の制限条件には少なくとも、傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等が設定され、この複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件として被研磨膜としての所定の膜の膜種が高い確率をもって判別される。
【００３６】
請求項１０記載の発明は、上記周期成分分析手段では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記平均処理時間算出手段では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記平均処理手段では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置を提供する。
【００３７】
この構成によれば、トルク計測手段で計測される研磨のトルクを示すデータ中には、プラテンモータやヘッドモータの回転等に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が生じる。そこで、平均処理時間算出手段において、前記複数の周期成分についてそれぞれ最短必要程度の移動平均処理時間をリアルタイムに算出し、平均処理手段では前記リアルタイムに算出された各移動平均処理時間で前記データに複数の平均処理を施すことで、該データから複数の周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形が得られる。
【発明の効果】
【００３８】
請求項１記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを具備させたので、固定した周期成分及びドレッシング条件や研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分を分析し、この分析した周期成分を基にリアルタイムに算出された移動平均処理時間で研磨のトルクを示すデータに平均処理を施すことで、周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができる。次いで、該トルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を複数の制限条件と照合することで、所定の膜の膜種を判別することができる。そして、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。
【００３９】
請求項２記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを具備させたので、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の一次微分値を算出し、この一次微分値を基にすることで、研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。
【００４０】
請求項３記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを具備させたので、膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形に二次微分を施して変化点を求め、この変化点を基にすることで研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。
【００４１】
請求項４記載の発明は、上記第５の工程における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含んでいるので、膜種判別用の複数の制限条件として傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等の各判別条件を設定し、該複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件とすることで、被研磨膜である所定の膜の膜種を高い確率で判別することができるという利点がある。
【００４２】
請求項５記載の発明は、上記第２の工程では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記第３の工程では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記第４の工程では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するようにしたので、研磨のトルクを示すデータ中に固定した周期成分及びリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が含まれる場合、これら複数の周期成分についてそれぞれリアルタイムに算出した各移動平均処理時間で複数の平均処理を施すことで、前記データから複数の周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができるという利点がある。
【００４３】
請求項６記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを具備させたので、周期成分分析手段で固定した周期成分及びドレッシング条件や研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分を分析し、平均処理手段で前記周期成分からリアルタイムに算出された移動平均処理時間で研磨のトルクを示すデータに平均処理を施すことで、周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができる。次いで、膜種判別手段において前記トルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を複数の制限条件と照合することで、所定の膜の膜種を判別することができる。そして、終端時点検知手段において膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴う該トルク波形の変化をモニタすることで、所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。
【００４４】
請求項７記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の一次微分値を算出し、所定の研磨初期の一次微分値に対する研磨終端付近の一次微分値の比もしくは研磨終端付近の一次微分値と所定の研磨初期の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを具備させたので、終端時点検知手段において膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の一次微分値を算出し、この一次微分値を基にすることで、研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。
【００４５】
請求項８記載の発明は、トルク又は該トルクに対応した指標を計測するトルク計測手段と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段と、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段と、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して所定の膜の膜種を判別する膜種判別手段と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより前記修正されたトルク波形の二次微分を行い、研磨終端付近における該二次微分波形の変化点を基に前記所定の膜の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段とを具備させたので、終端時点検知手段で膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムによりトルク波形に二次微分を施して変化点を求め、この変化点を基にすることで研磨パッドのドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の膜の研磨終端時点を高い精度で確実に検知することができるという利点がある。
【００４６】
請求項９記載の発明は、上記膜種判別手段における複数の制限条件には少なくとも、研磨初期における上記トルク波形の上昇時の傾斜が所定の設定値以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期において前記トルク波形が所定の閾値を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からのもしくは研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含んでいるので、膜種判別手段における膜種判別用の複数の制限条件として傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件等の各判別条件を設定し、該複数の判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件とすることで、被研磨膜である所定の膜の膜種を高い確率で判別することができるという利点がある。
【００４７】
請求項１０記載の発明は、上記周期成分分析手段では計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の複数の周期成分を分析し、上記平均処理時間算出手段では前記複数の周期成分にそれぞれ対応した複数の移動平均処理時間を算出し、上記平均処理手段では前記データに対しリアルタイムに算出された前記複数の移動平均処理時間を基に複数の平均処理を行って波形を修正するようにしたので、研磨のトルクを示すデータ中に固定した周期成分及びリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等の複数の周期成分が含まれる場合、平均処理時間算出手段で該複数の周期成分についてそれぞれ移動平均処理時間をリアルタイムに算出し、平均処理手段で前記データに対し各移動平均処理時間で複数の平均処理を施すことで、前記データから複数の周期ノイズ成分が除去されたトルク波形を効率よく求めることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
連続的に変動する周期ノイズ及びドレッシング条件や研磨パッドの状態に起因するドリフトノイズ等のウェーハ状態に起因しないノイズをリアルタイムに除去して純粋にウェーハ状態に起因するトルク波形の変化を検知するとともに被研磨膜の膜種に応じた適切な研磨終端時点検知用のアルゴリズムにより研磨終端時点を高い精度で確実に検知するという目的を達成するために、表面に微小凹凸のある所定の膜を有するウェーハを研磨ヘッドに保持し、回転するプラテンの表面に設けられた研磨パッドに前記研磨ヘッドを回転させながら前記所定の膜を押し付けて研磨し、該研磨の進行に伴い変化する研磨のトルクを示すデータをモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知するトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法であって、前記トルク又は該トルクに対応した指標を計測する第１の工程と、その計測したデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する第２の工程と、前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する第３の工程と、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する第４の工程と、その修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の膜の膜種を判別する第５の工程と、該判別された所定の膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムで前記修正されたトルク波形の変化をモニタして前記所定の膜の研磨終端時点を検知する第６の工程とを有することにより実現した。
【実施例１】
【００４９】
以下、本発明の好適な一実施例を図面に従って詳述する。まず、本実施例に係るトルク変化を利用した研磨終端時点検知装置の構成から説明する。図１は化学機械研磨装置の概略構成及び研磨終端時点検知装置のブロック図である。
【００５０】
図１において、化学機械研磨装置１は、主としてプラテン２と、研磨ヘッド３とから構成されている。前記プラテン２は円盤状に形成され、その上面には研磨パッド４が貼着されており、下面中央にはプラテン回転軸５を介して回転駆動源となるプラテンモータＭ1が連結されている。前記研磨ヘッド３は、プラテン２側よりも小形の円盤状に形成され、上面中央にヘッド回転軸６を介して回転駆動源となるヘッドモータＭ2が連結されている。
【００５１】
化学機械研磨装置１は、研磨ヘッド３でウェーハＷを保持し、図示しないノズルから前記研磨パッド４上にスラリーを供給しながら、ウェーハＷ上（図１では下側）の所定の導電性膜７を該研磨パッド４に圧接し、この状態でプラテン２と研磨ヘッド３とを、前記プラテンモータＭ1及びヘッドモータＭ2でそれぞれ回転させて、ウェーハＷ上の所定の導電性膜７を化学機械的に研磨する。
【００５２】
そして、前記プラテン回転軸５の部分に、研磨終端時点検知装置８におけるトルク計測手段としてのトルク計測部９が取付けられている。該トルク計測部９は、プラテン回転軸５のトルクにより前記所定の導電性膜７の研磨のトルクを示すデータを計測する。なお、研磨のトルクを示すデータの計測は、前記プラテン回転軸５のトルクの計測に代えて、ヘッド回転軸６のトルクの計測又はプラテンモータＭ1もしくはヘッドモータＭ2に流れる電流等のトルクに対応した指標の計測により行ってもよい。
【００５３】
研磨終端時点検知装置８には、前記トルク計測部９に加えて、該前記トルク計測部９の後段に、計測されたデータにフーリエ変換を施して前記データ中の周期成分を分析する周期成分分析手段としての周期成分分析部１０、分析された前記周期成分を基に周期ノイズ成分を除去するための移動平均処理時間を算出する平均処理時間算出手段としての平均処理時間算出部１１、前記データに対してリアルタイムに算出された前記移動平均処理時間を基に平均処理して波形を修正する平均処理手段としての平均処理部１２、修正されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を予め設定された複数の制限条件と照合して前記所定の導電性膜７の膜種を判別する膜種判別手段としての膜種判別部１３及び判別された所定の導電性膜７の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の変化をモニタし、該トルク波形の変化を基に前記所定の導電性膜７の研磨終端時点を検知する終端時点検知手段としての終端時点検知部１４が順次接続されている。
【００５４】
次に、上述のように構成された研磨終端時点検知装置８による研磨終端時点検知方法を、「計測された研磨のトルクを示すデータからの周期ノイズ成分の除去」、「周期ノイズ成分が除去されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタすることによる所定の導電性膜の膜種の判別」及び「所定の導電性膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の変化をモニタすることによる研磨終端時点の検知」の順に説明する。
【００５５】
「計測された研磨のトルクを示すデータからの周期ノイズ成分の除去」を図２及び図３の（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図２はウェーハ表面の微小凹凸が研磨の進行に伴って平坦化される様子を説明するための図、図３は研磨のトルクを示すデータ例並びに該データに平均処理を施したトルク波形等を示す波形図であり、（ａ）は研磨のトルクを示すデータ例の波形図、（ｂ）は図（ａ）のデータから分析された周期成分の分析結果例を示す波形図、（ｃ）は図（ａ）のデータに平均処理を施したトルク波形を示す波形図、（ｄ）は図（ｃ）のトルク波形の周期ノイズ成分の分析結果例を示すを示す波形図である。
【００５６】
本実施例に適用される前記ウェーハＷ上の所定の導電性膜７の表面には、図２に示すように、微小凸部７ａ，７ａ，…が存在し、前記化学機械研磨装置１は、このような表面に微小凸部７ａ，７ａ，…のある導電性膜７を研磨除去して平坦化し、多層配線等を形成しようとするものである。このため、図２に示す微小凸部７ａ，７ａ，…が平坦化される過程での摩擦力は大きく、それに伴ってトルク計測部９で計測される研磨のトルクを示すデータには化学機械研磨装置１におけるプラテンモータＭ1やヘッドモータＭ2を含む様々な機器、部材の固有振動等からくる外乱が混入してくる。
【００５７】
図３（ａ）はトルク計測部９で計測されたトルクデータＴａを示しており、該トルクデータＴａには化学機械研磨装置１におけるプラテンモータＭ1やヘッドモータＭ2の回転に同期して生じる固定した周期成分及びドレッシング条件や該ドレッシングにより変化する研磨パッドの表面状態等に起因してリアルタイム且つ連続的に変動していく周期成分等に対応した複数の周期ノイズ成分が混入している。このため、直接、該トルクデータＴａを用いて、その変化から所定の導電性膜７の研磨終端時点を精度よく検知することは困難である。
【００５８】
そこで、本実施例では、まず、周期成分分析部１０で前記トルクデータＴａにフーリエ変換を施すことで、該トルクデータＴａ中に生じている前記複数の周期成分を分析し、平均処理時間算出部１１で分析された前記複数の周期成分から複数の周期ノイズ成分を除去するための最短必要な当該各周期成分に対応した移動平均処理時間をそれぞれリアルタイムに算出している。そして、平均処理部１２で前記トルクデータＴａに前記各周期成分に対応した移動平均処理時間についての複数の平均処理をリアルタイムに施すことで、前記複数の周期ノイズ成分が除去されたトルク波形Ｔｂを求めている。
【００５９】
図３（ｂ）はトルクデータＴａに周期成分分析部１０でフーリエ変換を施すことにより分析された複数の周期成分を示している。該複数の周期成分を含む周期ノイズ成分Ｎａの波形中には、特に強度の大きい周期ノイズ成分としてｕ秒周期の周期ノイズ成分、ｖ秒周期の周期ノイズ成分及びｗ秒周期の周期ノイズ成分等が存在している。次いで、平均処理時間算出部１１により、これらの周期成分、即ちｕ秒周期成分、ｖ秒周期成分、ｗ秒周期成分等から、複数の周期ノイズ成分を除去するための最短必要な当該各周期成分に対応した移動平均処理時間をそれぞれリアルタイムに算出する。最短必要な移動平均処理時間は複数の周期ノイズ成分の各周期よりも、それぞれ僅かに長い時間である。
【００６０】
図３（ｃ）はトルクデータＴａに前記各周期成分に対応してリアルタイムに算出された移動平均処理時間についての複数の平均処理を施すことで得られたトルク波形Ｔｂを示している。また、図３（ｄ）は該トルク波形Ｔｂにフーリエ変換を施すことにより分析された周期ノイズ成分Ｎｂの波形を示している。該ノイズ成分Ｎｂの波形からは、前記強度の大きい周期ノイズ成分を含む複数の周期ノイズ成分が除去されている。
【００６１】
「周期ノイズ成分が除去されたトルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタすることによる所定の導電性膜の膜種の判別」を図４を用いて説明する。図４はトルク波形の変化を複数（本実施例では、第１〜第３の三つ）のアルゴリズムでモニタし、このモニタ結果を予め設定された研磨終端検出のための複数の制限条件と照合して所定の導電性膜の膜種を判別する方法を示す図である。
【００６２】
図４に示す研磨の進行に伴う各トルク波形Ｔｂ1、Ｔｂ2、Ｔｂ3は、所定の導電性膜７の材質を含む膜質、膜厚さらには該導電性膜７により半導体基板上に形成されるパターンの粗密等に依存して一般的に異なった形をとる。なお、図４中には、前記第１〜第３のアルゴリズムに対応するように、トルク波形はＴｂ1〜Ｔｂ3の三種が示してある。これにより、研磨終端を確実に検出するためには、各トルク波形Ｔｂ1、Ｔｂ2、Ｔｂ3に対応した所定の導電性膜７の膜種に応じてアルゴリズムを選択し、該選択したアルゴリズムで各トルク波形Ｔｂ1、Ｔｂ2、Ｔｂ3を処理することが必要となる。このため、終端時点検知部１４による研磨終端時点の検知に先立って膜種判別部１３において前記所定の導電性膜７の膜種の判別が行われる。
【００６３】
該膜種判別部１３における前記膜種判別用の複数の制限条件には少なくとも、研磨初期におけるトルク波形Ｔｂ1、Ｔｂ2、Ｔｂ3の上昇時の傾斜（ｄＴｂ1／ｄｔ）、（ｄＴｂ2／ｄｔ）、（ｄＴｂ3／ｄｔ）がそれぞれ所定の傾斜閾値（該傾斜閾値については図示せず）以上であるか否かの傾斜判別条件、研磨初期においてトルク波形Ｔｂ1、Ｔｂ2、Ｔｂ3がそれぞれ所定のレベル閾値Ｓｔｈ1、Ｓｔｈ2、‥を超えて上昇するか否かの上昇値判別条件、前記傾斜判別条件及び上昇値判別条件の各条件内容が研磨開始直後からの又は研磨開始から所定時間経過後の所定の時間帯ｔD1、ｔD2、ｔD3、ｔD4‥内に生じたものであるか否かの時間的区分条件を含み、これらの判別条件における各特定の内容が重複して生じることを条件としている。
【００６４】
また、複数の制限条件には前記傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件に加えてさらに、トルク波形Ｔｂ1、Ｔｂ2、Ｔｂ3が前記所定のレベル閾値Ｓｔｈ1、Ｓｔｈ2、Ｓｔｈ3‥を超えて上昇した後、該上昇したトルク値を所定の変動幅内で維持して所定時間経過してから、変曲点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3が生じるか否かの変曲点判別条件を設定することで所定の導電性膜７の膜種を一層高い確率で判別することができる。
【００６５】
そして、研磨の進行に伴って、トルク波形Ｔｂ1が生じたとき、該トルク波形Ｔｂ1の変化が第１のアルゴリズムでモニタされて、前記各制限条件との照合が行われる。この照合の結果は、研磨初期における該トルク波形Ｔｂ1の上昇時の傾斜（ｄＴｂ1／ｄｔ）と第１の傾斜閾値との傾斜比較結果が、「傾斜（ｄＴｂ1／ｄｔ）」＞「第１の傾斜閾値」であり、研磨初期におけるトルク波形Ｔｂ1の上昇値と第１のレベル閾値Ｓｔｈ1との上昇値比較結果が、「トルク波形Ｔｂ1の上昇値」＞「第１のレベル閾値Ｓｔｈ1」であり、且つ前記傾斜比較結果及び前記上昇値比較結果の各内容が、研磨開始直後からの第１の時間帯ｔD1内に生じている。さらにトルク波形Ｔｂ1が第１のレベル閾値Ｓｔｈ1を超えて上昇した後、該上昇したトルク値が所定の変動幅内に維持されて研磨開始から所定時間経過後の第３の時間帯ｔD3内で変曲点Ｐ1が生じている。これらの照合結果を条件として、所定の導電性膜７は、研磨の進行に伴ってトルク波形Ｔｂ1の形をとる第１の膜種の導電性膜と判別される。
【００６６】
研磨の進行に伴って、トルク波形Ｔｂ2が生じたときは、該トルク波形Ｔｂ2の変化が第２のアルゴリズムでモニタされて、前記各制限条件との照合が行われる。この照合の結果は、研磨初期における該トルク波形Ｔｂ2の上昇時の傾斜（ｄＴｂ2／ｄｔ）と第１の傾斜閾値及び第２の傾斜閾値との傾斜比較結果が、「第１の傾斜閾値」＞「傾斜（ｄＴｂ2／ｄｔ）」＞「第２の傾斜閾値」であり、研磨初期におけるトルク波形Ｔｂ2の上昇値と第１のレベル閾値Ｓｔｈ1及び第２のレベル閾値Ｓｔｈ2との上昇値比較結果が、「第１のレベル閾値Ｓｔｈ1」＞「トルク波形Ｔｂ2の上昇値」＞「第２のレベル閾値Ｓｔｈ2」であり、且つ前記傾斜比較結果及び前記上昇値比較結果の各内容が、第１の時間帯ｔD1内に生じている。さらにトルク波形Ｔｂ2が第２のレベル閾値Ｓｔｈ2を超えて上昇した後、該上昇したトルク値が所定の変動幅内に維持されて第３の時間帯ｔD3内で変曲点Ｐ2が生じている。これらの照合結果を条件として、所定の導電性膜７は、研磨の進行に伴ってトルク波形Ｔｂ2の形をとる第２の膜種の導電性膜と判別される。
【００６７】
研磨の進行に伴って、トルク波形Ｔｂ3が生じたときは、該トルク波形Ｔｂ3の変化が第３のアルゴリズムでモニタされて、前記各制限条件との照合が行われる。この照合の結果は、研磨初期における該トルク波形Ｔｂ3の上昇時の傾斜（ｄＴｂ3／ｄｔ）と第２の傾斜閾値及び第３の傾斜閾値との傾斜比較結果が、「第２の傾斜閾値」＞「傾斜（ｄＴｂ3／ｄｔ）」＞「第３の傾斜閾値」であり、研磨初期におけるトルク波形Ｔｂ3の上昇値と第２のレベル閾値Ｓｔｈ2及び第３のレベル閾値Ｓｔｈ3との上昇値比較結果が、「第２のレベル閾値Ｓｔｈ2」＞「トルク波形Ｔｂ3の上昇値」＞「第３のレベル閾値Ｓｔｈ3」であり、且つ前記傾斜比較結果及び前記上昇値比較結果の各内容が、第２の時間帯ｔD2内に生じている。さらにトルク波形Ｔｂ3が第３のレベル閾値Ｓｔｈ3を超えて上昇した後、該上昇したトルク値が所定の変動幅内に維持されて第４の時間帯ｔD4内で変曲点Ｐ3が生じている。これらの照合結果を条件として、所定の導電性膜７は、研磨の進行に伴ってトルク波形Ｔｂ3の形をとる第３の膜種の導電性膜と判別される。
【００６８】
次いで、「所定の導電性膜の膜種に応じた研磨終端時点検知用のアルゴリズムでトルク波形の変化をモニタすることによる研磨終端時点の検知」を図５の（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図５はトルク波形の変化を基に研磨終端時点を検知する方法を説明するための図であり、（ａ）はドレッシング方法の違いによるドリフトノイズの影響を受けて変動するトルク波形例を示す波形図、（ｂ）は図  （ａ）のトルク波形に一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法を説明するための図、（ｃ）は図（ａ）のトルク波形に二次微分を施して研磨終端時点を検知する方法を説明するための図である。
【００６９】
前記膜種判別部１３において所定の導電性膜７の膜種の判別が行われた後、終端時点検知部１４において研磨の進行に伴うトルク波形の変化が、その判別された膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで当該トルク波形に一次微分もしくは二次微分を施すことによりモニタされて該所定の導電性膜７の研磨終端時点が検知される。
【００７０】
図５の（ａ）、（ｂ）を用いてトルク波形Ｔｂに一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法から説明する。図５（ａ）中、Ｔｂ4は研磨しながら研磨パッド４のドレッシングを行うインサイチュウドレッシングの場合の所定の導電性膜７の研磨の進行に伴うトルク波形であり、これに対しＴｂ5は研磨の前に研磨パッド４のドレッシングを行うインターバルドレッシングの場合の所定の導電性膜７の研磨の進行に伴うトルク波形である。インターバルドレッシングの場合は、研磨中はドレッシングを行わないため、研磨中に研磨パッド４の表面状態は微小ながらも徐々に目詰まりが進展する。この結果、インターバルドレッシングの場合のトルク波形Ｔｂ5は、ドリフトノイズの影響を受けて図示のように研磨の進行に伴って徐々に減少していく。
【００７１】
このため、トルク波形が、例えば所定の傾き（一次微分値）に達したときを研磨終端の検知時点として設定すると、ドリフトノイズの影響を受けていないトルク波形Ｔｂ4の場合は、Ｅ点で所定の傾き（一次微分値）に達して、このＥ点が研磨終端時点として検知される。これに対し、ドリフトノイズの影響を受けているトルク波形Ｔｂ5の場合は、Ｇ点で所定の傾き（一次微分値）に達してしまい、正しい研磨終端時点Ｅ点に対し、誤検知をしてまう。
【００７２】
そこで、本実施例では、図５（ｂ）に示すように、まず、いずれのトルク波形に対しても一次微分を施して、トルク波形Ｔｂ4に対する一次微分（ｄＴｂ4／ｄｔ）の波形、及びトルク波形Ｔｂ5に対する一次微分（ｄＴｂ5／ｄｔ）の波形を求めている。そして次のように、両一次微分値に対し、所定の研磨初期ｔ1の一次微分値に対する研磨終端付近ｔ2（図５（ｂ）のｔ2はＥ点に等しい）の一次微分値の比、即ち
（ｄＴｂ4／ｄｔ）t2／（ｄＴｂ4／ｄｔ）t1    …（１）
（ｄＴｂ5／ｄｔ）t2／（ｄＴｂ5／ｄｔ）t1    …（２）
をモニタしている。上記式（１）と式（２）の値はほぼ等しくなる。この結果、研磨パッド４のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜７の研磨終端時点Ｅを正しく検知することができる。
【００７３】
また次のように、研磨終端付近ｔ2の一次微分値と所定の研磨初期ｔ1の一次微分値との差分、即ち
（ｄＴｂ4／ｄｔ）t2−（ｄＴｂ4／ｄｔ）t1    …（３）
（ｄＴｂ5／ｄｔ）t2−（ｄＴｂ5／ｄｔ）t1    …（４）
をモニタする。上記式（３）と式（４）の値はほぼ等しくなる。この結果、前記式（１）と式（２）の関係を用いた場合と同様に、研磨パッド４のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜７の研磨終端時点Ｅを正しく検知することができる。
【００７４】
図５（ｃ）を用いてトルク波形Ｔｂに二次微分を施して研磨終端時点を検知する方法を説明する。前記トルク波形Ｔｂに一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法に代えて、次のように、トルク波形Ｔｂ4及びＴｂ5についての二次微分により変化点を求め、該変化点を基にしても所定の導電性膜７の研磨終端時点を検知することができる。
【００７５】
即ち、研磨終端付近ｔ2における前記一次微分（ｄＴｂ4／ｄｔ）及び（ｄＴｂ5／ｄｔ）の両波形は、殆どの場合、前記Ｅ点の位置にほぼ等しい変化点Ｑ1及びＱ2を境にして上に凸で下に凹の形から下に凸で上に凹の形をとる。このような研磨終端付近ｔ2の領域における各一次微分の波形にさらに二次微分（ｄ2Ｔｂ4／ｄｔ2）及び（ｄ2Ｔｂ5／ｄｔ2）を施すと、図５（ｃ）に示すように、該二次微分（ｄ2Ｔｂ4／ｄｔ2）及び（ｄ2Ｔｂ5／ｄｔ2）の値が、それぞれ前記変化点（極小点）Ｑ1及びＱ2を境にして減少から増加に転じる。そこで、トルク波形Ｔｂ4及びＴｂ5について二次微分（ｄ2Ｔｂ4／ｄｔ2）及び（ｄ2Ｔｂ5／ｄｔ2）を施し、この二次微分の値が減少から増加に転じる点から前記変化点Ｑ1又はＱ2を求め、この変化点Ｑ1又はＱ2を基にすることで前記と同様に、研磨パッド４のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜７の研磨終端時点Ｅを正しく検知することができる。
【００７６】
そして、上記いずれの方法で研磨終端時点Ｅを検知する場合においても、所定の導電性膜７が完全に除去された瞬間を研磨終端時点Ｅとして検知することは難しい。このため、膜種に応じて選択されたアルゴリズムで検知した終端時点から、別パラメータでオーバーポリッシュ時間を与えておき、一定時間研磨を継続した後に研磨処理を終了させることで所定の導電性膜７の取りきりを保証することができる。
【００７７】
上述したように、本実施例に係るトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置においては、複数の周期成分についてそれぞれリアルタイムに算出した各移動平均処理時間でトルクデータＴａに複数の平均処理を施すことで、複数の周期ノイズ成分が除去されて修正されたトルク波形Ｔｂを効率よく得ることができる。
【００７８】
周期ノイズ成分が除去されたトルク波形Ｔｂの変化を複数のアルゴリズムでモニタし、そのモニタ結果を傾斜判別条件、上昇値判別条件及び時間的区分条件を含む複数の制限条件と照合し、これら複数の条件における各特定の内容が重複して生じることを条件とすることで、被研磨導電性膜である所定の導電性膜７の膜種を高い確率で判別することができる。
【００７９】
膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴うトルク波形Ｔｂに一次微分を施し、所定の研磨初期ｔ1の一次微分値に対する研磨終端付近ｔ2の一次微分値の比もしくは研磨終端付近ｔ2の一次微分値と所定の研磨初期ｔ1の一次微分値との差分の少なくともいずれかの変化をモニタするようにしたことで、研磨パッド４のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜７の研磨終端時点Ｅを高い精度で確実に検知することができる。
【００８０】
膜種に応じて選択された研磨終端時点検知用のアルゴリズムで研磨の進行に伴うトルク波形Ｔｂに二次微分を施して変化点Ｑを求め、この変化点Ｑを基にすることで、前記と同様に、研磨パッド４のドレッシング状態等に起因して研磨のトルクが減少していくドリフトノイズの影響を受けることなく所定の導電性膜７の研磨終端時点Ｅを高い精度で確実に検知することができる。
【００８１】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
図は本発明の実施例に係るトルク変化を利用した研磨終端時点検知方法及びその装置を示すものである。
【図１】化学機械研磨装置の概略構成及び研磨終端時点検知装置を示すブロック図。
【図２】ウェーハ表面の微小凹凸が研磨の進行に伴って平坦化される様子を説明するための図。
【図３】研磨のトルクを示すデータ例並びに該データに平均処理を施したトルク波形等を示す波形図であり、（ａ）は研磨のトルクを示すデータ例の波形図、（ｂ）は図（ａ）のデータから分析された周期成分の分析結果例を示す波形図、（ｃ）は図（ａ）のデータに平均処理を施したトルク波形を示す波形図、（ｄ）は図（ｃ）のトルク波形の周期ノイズ成分の分析結果例を示す波形図。
【図４】トルク波形の変化を複数のアルゴリズムでモニタして被研磨導電性膜の膜種を判別する方法を説明するための波形図。
【図５】トルク波形の変化を基に研磨終端時点を検知する方法を説明するための図であり、（ａ）はドレッシング方法の違いによるドリフトノイズの影響を受けて変動するトルク波形例を示す波形図、（ｂ）は図（ａ）のトルク波形に一次微分を施して研磨終端時点を検知する方法例を説明するための図、（ｃ）は図  （ａ）のトルク波形に二次微分を施して研磨終端時点を検知する方法例を説明するための図。
【符号の説明】
【００８３】
１    化学機械研磨装置
２    プラテン
３    研磨ヘッド
４    研磨パッド
５    プラテン回転軸
６    ヘッド回転軸
７    導電性膜
７ａ  微小凸部
８    研磨終端時点検知装置
９    トルク計測部（トルク計測手段）
１０    周期成分分析部（周期成分分析手段）
１１    平均処理時間算出部（平均処理時間算出手段）
１２    平均処理部（平均処理手段）
１３    膜種判別部（膜種判別手段）
１４    終端時点検知部（終端時点検知手段）
Ｍ1    プラテンモータ
Ｍ2    ヘッドモータ
Ｎａ    周期ノイズ成分
Ｎｂ    ノイズ成分
Ｔａ    トルクデータ
Ｔｂ    トルク波形
【図１】
0005057892.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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