CN105428229A - 膜厚信号处理装置、研磨装置、膜厚信号处理方法、及研磨方法 - Google Patents

膜厚信号处理装置、研磨装置、膜厚信号处理方法、及研磨方法 Download PDF

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Abstract

提供一种提高膜厚的检测精度的膜厚信号处理装置、研磨装置、膜厚信号处理方法、及研磨方法，该膜厚信号处理装置(230)包括：接收部(232)，其接收由沿着研磨面对研磨对象物(102)的膜厚进行检测的涡流传感器(210)输出的膜厚数据；确定部(236)，其基于由接收部(232)接收的膜厚数据，对膜厚数据的有效范围进行确定；补正部(238)，其对由确定部(236)确定的有效范围内的膜厚数据进行补正。

Description

膜厚信号处理装置、研磨装置、膜厚信号处理方法、及研磨方法
技术领域
本发明涉及一种膜厚信号处理装置、研磨装置、膜厚信号处理方法、及研磨方法。
背景技术
近年来，随着半导体器件的高集成化、高密度化，电路的布线越来越细微化，多层布线的层数也增加了。为了要一边谋求电路的细微化，一边实现多层布线，则有必要对半导体器件表面高精度地进行平坦化处理。
作为半导体器件表面的平坦化技术，已知的有化学性的机械研磨(CMP(ChemicalMechanicalPolishing化学机械抛光))。用于进行CMP的研磨装置包括：粘贴有研磨垫的研磨台；和用于保持研磨对象物(例如，半导体晶片等的基板或者形成在基板的表面上的各种膜)的顶环。研磨装置一边使研磨台旋转，一边通过将被顶环保持的研磨对象物按压在研磨垫上来对研磨对象物进行研磨。
研磨装置包括：用于根据研磨对象物的膜厚，进行研磨工程的终点检测的膜厚测定装置。膜厚测定装置包括对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器。膜厚传感器可以代表性地列举涡流传感器或者光学式传感器。
涡流传感器或者光学式传感器被配置在形成于研磨台上的孔中，一边与研磨台的旋转而一起旋转，一边以与研磨对象物相对的时间相位对膜厚进行检测。涡流传感器使导电膜等研磨对象物感应涡流，根据由研磨对象物感应的涡流而产生的磁场变化来对研磨对象物的厚度进行检测。另一方面，光学式传感器通过对研磨对象物进行光照射，对从研磨对象物反射的干涉波进行测定来对研磨对象物的厚度进行检测。
可是，膜厚传感器随着研磨台的旋转，一边沿研磨对象物的研磨面相对地移动，一边对膜厚进行检测。另一方面，膜厚传感器存在用于检测膜厚的磁场或者光的光斑直径。因此，为使膜厚传感器的输出大致达到100％，光斑直径的整个范围有必要与研磨对象物相对。即，在研磨对象物的研磨面的中央部与膜厚传感器相对的状态下，膜厚传感器的光斑直径的整个范围与研磨对象物相对，所以膜厚传感器的输出大致成为100％。另一方面，在研磨对象物的边缘部分与膜厚传感器相对的状态下，膜厚传感器的光斑直径的一部与研磨对象物相对，所以膜厚传感器的输出达不到100％。
在现有技术中，已知的有在膜厚传感器的输出未达到大致100％之处，对膜厚传感器的输出进行废弃并处理的、所谓边缘切除处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2005-11977号公报
专利文献2日本特开2005-121616号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，现有技术并未关于提高膜厚的检测精度进行考虑。
即，现有技术在膜厚传感器的输出未达到大致100％之处对膜厚传感器的输出进行废弃并处理的、所谓边缘切除处理，所以难以在研磨对象物的边缘部分高精度地检测膜厚。
在此，本申请发明以通过提高边缘部的膜厚的检测精度，扩大传感器输出的有效范围来提高研磨对象物的面内均匀性为技术问题。
用于解决课题的手段
本申请发明的膜厚信号处理装置的一实施方式正是鉴于上述技术问题而做出的，其特征在于，包括：接收部，其接收从沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；确定部，其基于由所述接收部接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定；以及补正部，其对由所述确定部确定的有效范围内的所述膜厚数据进行补正。
又，本申请发明的膜厚信号处理装置的一实施方式正是鉴于上述技术问题而做出的，其特征在于，包括：接收部，其接收从沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；运算部，其基于由所述接收部接收的膜厚数据的相邻的多个点的膜厚的差分，来求出所述膜厚数据的有效范围的边缘部；以及确定部，其基于由所述运算部求得的边缘部，来对所述膜厚数据的有效范围进行确定。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以还包括运算部，其基于由所述接收部接收的膜厚数据的相邻的多个点的膜厚的差分，来求出所述膜厚数据的有效范围的边缘部；所述确定部基于由所述运算部求得的边缘部，来对所述膜厚数据的有效范围进行确定。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以还包括补正部，其对由所述确定部确定的有效范围内的所述膜厚数据进行补正。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以是所述运算部通过将由所述接收部接收的膜厚数据的相邻的多个点的膜厚的差分相乘，来生成边缘检测用波形，所述确定部将由所述运算部生成的边缘检测用波形中出现的2个峰值之间的范围确定为所述有效范围。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以是所述确定部将以由所述运算部生成的边缘检测用波形中出现的2个峰值为起点相互靠近的方向上前进了规定的距离的范围确定为规定的处理用的区域。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以是所述确定部将以由所述运算部生成的边缘检测用波形中出现的2个峰值为起点相互靠近的方向上前进了规定的距离的范围确定为对所述膜厚数据进行补正的补正区域。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以是所述补正部对于所述有效范围内的所述膜厚数据中，与膜厚相关的强度未达到基准强度的膜厚数据进行补正，以使该膜厚数据的强度符合所述基准强度，或者，将大于1的规定倍率乘以该膜厚数据的强度来进行补正。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以是所述膜厚传感器沿着研磨面对所述研磨对象物的膜厚进行多次检测，每当所述接收部接收到所述膜厚数据，所述确定部就基于所接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定。
又，在膜厚信号处理装置的一实施方式中，可以是所述膜厚传感器沿着研磨面对所述研磨对象物的膜厚进行多次检测，所述确定部基于由所述接收部接收的基准的膜厚数据，对所述膜厚数据的基准的有效范围进行确定，将该确定的基准的有效范围确定为相对于所述多个膜厚数据的有效范围。
本申请发明的研磨装置的一实施方式，其特征在于，包括：研磨台，其粘贴有用于对研磨对象物进行研磨的研磨垫；驱动部，其对所述研磨台进行旋转驱动；保持部，其对所述研磨对象物进行保持并将其按压在所述研磨垫上；膜厚传感器，其被配置在所述研磨台上所形成的孔中，伴随所述研磨台的旋转而沿着研磨面对所述研磨对象物的膜厚进行检测；以及上述任一项所述的膜厚信号处理装置。
又，在研磨装置的一实施方式中，可以包括：研磨装置控制部，其基于由所述膜厚信号处理装置的所述补正部补正的所述膜厚数据，对所述研磨对象物的按压力进行控制。
又，在研磨装置的一实施方式中，可以是所述研磨装置控制部基于由所述膜厚信号处理装置的所述补正部补正了的所述膜厚数据，对所述研磨对象物的多个区域的按压力进行独立的控制。
本申请发明的膜厚信号处理方法的一实施方式，其特征在于，包括以下步骤：接收由沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；基于所述接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定；以及对于所述确定的有效范围内的所述膜厚数据中，与膜厚相关的强度未达到基准强度的膜厚数据进行补正，以使该膜厚数据的强度符合所述基准强度，或者，通过将大于1的规定倍率乘以该膜厚数据的强度来进行补正。
本申请发明的研磨方法的一实施方式，其特征在于，包括以下步骤：接收由沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；基于所述接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定；对所述确定的有效范围内的所述膜厚数据进行补正；以及基于所述补正的膜厚数据，对所述研磨对象物的按压力进行控制。
发明的效果
根据这样的本申请发明，能够使膜厚的检测精度提高。
附图说明
图1是示意性地示出第1实施方式的研磨装置的整体结构的图。
图2是示出运算部234及确定部236的处理的概略示意图。
图3是对补正区域的确定进行说明的示意图。
图4是用于对补正的第1实施方式进行说明的图。
图5是用于对补正的第2实施方式进行说明的图。
图6是用于对补正的第3实施方式进行说明的图。
图7是用于对补正的第4实施方式进行说明的图。
图8是用于对补正的第5实施方式进行说明的图。
图9是示出研磨中进行的压力控制的动作的一例的流程图。
图10是本实施方式的膜厚信号处理方法的流程图。
图11是本实施方式的研磨方法的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对涉及本申请发明的一实施方式的膜厚信号处理装置、研磨装置、膜厚信号处理方法、及研磨方法进行说明。
＜研磨装置＞
图1是示意性地示出第1实施方式的研磨装置的整体结构的图。如图1所示，研磨装置100包括：能够将用于对研磨对象物(例如，半导体晶片等的基板、或者形成在基板表面上的各种膜)102进行研磨的研磨垫108安装在上表面的研磨台110；对研磨台110进行旋转驱动的第1电动马达(驱动部)112；能够对研磨对象物102进行保持的顶环(保持部)116；对顶环116进行旋转驱动的第2电动马达(驱动部)118。
又，研磨装置100包括将包含研磨料的研磨磨液提供给研磨垫108的上表面的浆液管线120。又，研磨装置100包括对有关研磨装置100的各种控制信号进行输出的研磨装置控制部140。
又，研磨装置100包括配置在形成于研磨台110上的孔中、随着研磨台110的旋转而沿研磨面对研磨对象物102的膜厚进行检测的涡流传感器210。又，研磨装置100具有触发传感器220，该触发传感器220包括：配置在研磨台110上的靠近传感器222(第1构件)，和配置于研磨台110外侧的挡块(ドグ)224(第2构件)。
涡流传感器210包括励磁线圈、检测线圈、及平衡线圈。励磁线圈通过由交流电源提供的交流电流而被励磁，在附近配置的研磨对象物102上形成涡流。由研磨对象物102上所形成的涡流而产生的磁通与检测线圈和平衡线圈磁链。因为检测线圈配置在更靠近导电膜的位置，因此两线圈产生的感应电压的平衡将崩溃。由此，涡流传感器210对由研磨对象物的涡流所形成的磁链磁通进行检测，根据检测到的磁链磁通来对研磨对象物的厚度进行检测。此外，在此，虽然示出了配置涡流传感器210的例子，但并不限于此，也可以配置通过对研磨对象物进行光照射，并测定从研磨对象物反射的干涉波来对研磨对象物的厚度进行检测的光学式传感器。
靠近传感器222粘贴在研磨台110的下表面(未粘有研磨垫108的面)。挡块224配置在研磨台110的外侧以便被靠近传感器222检测到。触发传感器220根据靠近传感器222和挡块224的位置关系，输出表示研磨台110进行了一次旋转的触发信号。具体来说，触发传感器220在靠近传感器222与挡块224最接近的状态下输出触发信号。
涡流传感器210根据由触发传感器220输出的触发信号，来控制测定开始时刻及测定结束时刻。例如，涡流传感器210将从触发传感器220输出触发信号起经过了规定时间的时刻作为测定开始时刻，将从触发传感器220输出触发信号起经过了规定时间的时刻作为测定结束时刻。这里，规定时间是预先作为参数而设定的。
研磨装置100在对研磨对象物102进行研磨时，将包含研磨颗粒的研磨浆液从浆液管线120提供给研磨垫108的上表面，通过第1电动马达112对研磨台110进行旋转驱动。并且，研磨装置100在使顶环116以绕与研磨台110的旋转轴偏心的旋转轴旋转的状态下，将被顶环116所保持的研磨对象物102按压在研磨垫108上。由此，研磨对象物102通过保持研磨浆液的研磨垫108被研磨、被平坦化。
＜膜厚信号处理装置＞
接着，对膜厚信号处理装置230进行说明。如图1所示，膜厚信号处理装置230借助旋转接头·连接器160、170与涡流传感器210连接。膜厚信号处理装置230对由涡流传感器210输出的膜厚数据进行规定的信号处理并输出给终点检测器240。
终点检测器240根据由膜厚信号处理装置230输出的信号，对研磨对象物102的膜厚的变化进行监视。终点检测器240与进行有关研磨装置100的各种控制的研磨装置控制部140连接。终点检测器240检测到研磨对象物102的研磨终点后，就将表示该情况的信号输出至研磨装置控制部140。研磨装置控制部140从终点检测器240接收到表示研磨终点的信号后，就使研磨装置100的研磨结束。
膜厚信号处理装置230包括接收部232、运算部234、确定部236、及补正部238。
接收部232接收由涡流传感器210输出的膜厚数据。
运算部234根据接收部232所接收的膜厚数据的相邻多个点的膜厚的差分，求出膜厚数据的有效范围的边缘部。例如，运算部234利用卷积运算，可以通过对接收部232所接收的膜厚数据的相邻多个点的膜厚的差分进行计算，来生成边缘检测用波形。
即，假设相邻多个点(3点)的膜厚数据分别为f(i-1)、f(i)、f(i+1)，则拉普拉斯滤波F(i)的计算可以表示为：F(i)＝{(f(i-1)-f(i))}-{(f(i)-f(i+1))}＝f(i-1)-2f(i)+f(i+1)。再做减法的话，就变成F’(i)＝f(i)-F(i)＝-f(i-1)+3f(i)-f(i+1)，边缘被进一步强调。将边缘检测用波形上出现的2个峰值作为膜厚数据的有效范围的边缘部。因为边缘是作为原来波形的轮廓来处理的，所以能够作为有效范围来使用。此外，在本实施方式中，虽然示出了通过对相邻多个点的膜厚的差分做乘法，来生成边缘检测用波形的例子，但不限于此，也可以进行索贝尔滤波等别的运算。
确定部236根据接收部232所接收的膜厚数据，对膜厚数据的有效范围进行确定。具体来说，确定部236根据运算部234所求得的边缘部，对膜厚数据的有效范围进行确定。更具体来说，确定部236将由运算部234生成的边缘检测用波形上出现的2个峰值之间的范围确定为有效范围。
用图对运算部234及确定部236进行说明。图2是示出运算部234及确定部236的处理的概略的示意图。图2中，横轴表示经过时间，纵轴表示与研磨对象物102的膜厚相关的信号强度。
接收部232从涡流传感器210接收如图2所示的膜厚数据310。膜厚数据310在示意性地示出的研磨对象物102存在的区域中输出将变大。膜厚数据310是将时间序列的多个点312上的膜厚接合而构成的。如图2所示，膜厚数据310在研磨对象物102的边缘部分将产生坍肩。
运算部234通过对由接收部232接收的膜厚数据的相邻的多个点312的膜厚的差分做乘法，来生成边缘检测用波形320。因为边缘检测用波形320是通过对膜厚数据310的相邻多个点312的膜厚的差分做乘法而生成的，因此如图2所示，峰值322出现在膜厚数据310变化较大的区域中。在此例中，膜厚数据310在从研磨对象物102不与涡流传感器210相对的状态开始相对的区域中变大，而在从研磨对象物102与涡流传感器210相对的状态开始变得不相对的区域中则变小，所以出现2个峰值322。
确定部236将由运算部234生成的边缘检测用波形320上出现的2个峰值322之间的范围确定为有效范围330。此外，如上所述，涡流传感器210将从触发传感器220输出触发信号起经过了规定时间的时刻作为测定开始时刻，将从触发传感器220输出触发信号起经过了规定时间的时刻作为测定结束时刻。本实施方式中的膜厚数据的有效范围330被确定为在涡流传感器210的测定开始时刻和测定结束时刻之间。
又，确定部236可以将由运算部234生成的边缘检测用波形320上出现的2个峰值322作为起点，将相互靠近的方向上前进了规定的距离的范围确定为对膜厚数据310进行补正的补正区域。
关于这点用图来进行说明。图3是对补正区域的确定进行说明的示意图。图3中，横轴表示经过时间，纵轴表示与研磨对象物102的膜厚相关的信号强度。图3虽然对边缘检测用波形320上出现的2个峰值322中的一方的峰值322上的补正区域的确定进行说明，但另一方的峰值322也是同样的。
如图3所示，确定部236可以将由运算部234生成的边缘检测用波形320上出现的一方的峰值322作为起点并将在靠近另一方的峰值322的方向上前进了规定的距离α的范围确定为对膜厚数据310进行补正的补正区域340。补正区域340被确定为有效范围330内的一部分区域。在图3的例中，膜厚数据310中，信号强度为75％、90％的膜厚数据成为补正对象。规定的距离α可以任意地设定。
此外，在本实施方式中，虽然示出了确定部236对补正区域340进行确定的例子，但并不限于此，也可以根据边缘检测用波形320上出现的2个峰值322，来对别的处理用区域进行确定。即，确定部236可以将由运算部234生成的边缘检测用波形320上出现的2个峰值322作为起点并将在相互靠近的方向上前进了规定的距离的范围确定为规定的处理用区域。例如，在进行对于每个研磨对象物102的区域使向研磨垫108的按压力为不同的分区控制的情况下，可以用由确定部236确定的区域的膜厚数据，来对该区域的按压力进行控制。
＜第1实施方式＞
接着，对补正的第1实施方式进行说明。补正部238对由确定部236确定的有效范围330(补正区域340)内的膜厚数据310进行补正。具体来说，补正部238可以对有效范围330(补正区域340)内的膜厚数据中、与膜厚相关的强度未达到基准强度的膜厚数据进行补正，以使该膜厚数据的强度符合基准强度。
图4是用于对补正的第1实施方式进行说明的图。如图4所示，假如将来自涡流传感器210的输出为100％的强度设为基准强度的话，则在补正区域340内，约75％、约90％的强度的膜厚数据未达到基准强度。在此，补正部238将补正区域340内的约75％、约90％的强度的膜厚数据补正为100％的强度。此外，补正部238对补正区域340内的膜厚数据中、原本强度为100％的膜厚数据则不进行补正。
通过这样对膜厚数据进行补正，能够将膜厚数据310的坍肩的部分补正为可用于研磨终点的检测的膜厚数据。其结果，在研磨对象物的边缘部分，能够以高精度对膜厚进行检测，所以能够扩大传感器输出的有效范围，使研磨对象物的面内均匀性提高。
＜第2实施方式＞
如上所述，涡流传感器210一边随研磨台110的旋转而一起旋转，一边沿着研磨面对研磨对象物102的膜厚多次进行检测。在这种情况下，每次由接收部232接收到膜厚数据310，确定部236便基于接收到的膜厚数据310，对膜厚数据的有效范围330进行确定。
图5是用于对补正的第2实施方式进行说明的图。如图5所示，如果对研磨对象物102进行研磨，研磨对象物102的边缘部分就被逐渐地削去，边缘部分的位置将会移动。由接收部232接收到的膜厚数据310也随之产生变化。由于膜厚数据310的变化，边缘检测用波形320的2个峰值322的位置将朝相互靠近的方向移动。在第2实施方式中，每次边缘检测用波形320的2个峰值322的位置发生变化，确定部236就对膜厚数据310的有效范围330及补正区域340进行确定。
补正部238根据每次膜厚数据310被接收而确定的有效范围330及补正区域340，对膜厚数据310进行补正。在图5的例子中，假如将来自涡流传感器210的输出为100％的强度设为基准强度，则在补正区域340内，约75％、约90％的强度的膜厚数据就未达到基准强度。在此，补正部23将补正区域340中的约75％、约90％的强度的膜厚数据补正成100％的强度。此外，补正部238对补正区域340内的膜厚数据中的、原本强度为100％的膜厚数据则不进行补正。
根据本实施方式，因为每当接收到膜厚数据310，就根据接收到的膜厚数据310，对膜厚数据的有效范围330进行确定，因此即使研磨对象物102的形状因研磨而产生变化、边缘部分移动，也能够高精度地对有效范围330及补正区域340进行确定。其结果，因为能够在研磨对象物的边缘部分高精度地对膜厚进行检测，所以能够扩大传感器输出的有效范围，可以提高研磨对象物的面内均匀性。
＜第3实施方式＞
在第1、第2实施方式中，虽然示出了补正部238将补正区域340内的膜厚数据补正为100％的强度的例子，但并不局限于此。即，补正部238可以对于有效范围330(补正区域340)内的膜厚数据中的、与膜厚相关的强度未达到基准强度的膜厚数据，通过将该膜厚数据的强度乘以大于1的规定倍率来进行补正。
图6是用于对补正的第3实施方式进行说明的图。如图6所示，补正部238可以对于补正区域340内的膜厚数据，通过乘以规定倍率(例如，1.2倍或1.3倍等)来进行补正。
根据本实施方式，因为对于强度未达到基准强度的膜厚数据，通过将膜厚数据的强度乘以大于1的规定倍率进行补正，所以能够对膜厚数据进行平滑地补正。其结果，因为能够在研磨对象物的边缘部分高精度地检测出膜厚，所以能够扩大传感器输出的有效范围，可以提高研磨对象物的面内均匀性。
＜第4、5实施方式＞
在第2、3实施方式中，虽然示出了每次接收到膜厚数据310就对膜厚数据的有效范围330及补正区域340进行确定的例子，但并不局限于此。即在涡流传感器210沿着研磨面对研磨对象物102的膜厚进行多次检测的情况下，确定部236可以根据由接收部232接收的基准的膜厚数据，对膜厚数据的基准的有效范围进行确定，将该确定了的基准的有效范围确定为相对于多个膜厚数据的有效范围。
图7、8是用于对补正的第4、5实施方式进行说明的图。如图7，8所示，确定部236根据由接收部232接收到的基准的膜厚数据350，对膜厚数据的基准的有效范围330及补正区域340进行确定。
在此，基准的膜厚数据350可以作为为取得基准膜厚数据而对所准备的基准研磨对象物进行研磨时所得到的膜厚数据。又，基准的膜厚数据350可以作为，用不含研磨料的水等对实际进行研磨处理的对象的研磨对象物进行水抛光时所得到的膜厚数据。
根据本实施方式，因为用基准的膜厚数据350对有效范围330及补正区域340进行确定，所以能够更准确地对有效范围330及补正区域340进行确定。其结果，因为能够在研磨对象物的边缘部分高精度地对膜厚进行检测，所以能够扩大传感器输出的有效范围，可以提高研磨对象物的面内均匀性。此外，在第4、5实施方式中，虽然示出了将用基准的膜厚数据350确定的补正区域340内的膜厚数据的强度乘以大于1的规定倍率来进行补正的例子，但并不限于此，也可以对用基准的膜厚数据350确定的补正区域340内的膜厚数据的强度进行100％地补正。
此外，在适用上述的各实施方式的研磨装置100中，可以在顶环116的内部空间中设多个压力室，对压力室的内部压力进行调整。即，在形成于顶环116的内侧的空间内设有多个压力室。多个压力室包括中央的圆形压力室和在该压力室的外侧呈同心圆状地配置的多个环状压力室。各压力室的内部压力可以通过未图示的压力调整部相互独立地变化。由此，与各压力室对应的位置的研磨对象物102的各区域的按压力可以大致独立地进行调整。
研磨台110的内部埋设有对研磨对象物102的膜的状态进行监视(检测)的膜厚传感器(例如，涡流传感器210)。涡流传感器210与膜厚信号处理装置230连接，膜厚信号处理装置230借助终点检测器240与研磨装置控制部140连接。涡流传感器210的输出信号被送至膜厚信号处理装置230。如上述各实施方式所述，膜厚信号处理装置230对涡流传感器210的输出信号施以必要的处理(运算处理·补正)并生成监测信号(由膜厚信号处理装置230的补正部238补正的膜厚数据)。膜厚信号处理装置230根据监测信号对顶环116内的各压力室的内部压力进行操作。即，膜厚信号处理装置230确定顶环116按压研磨对象物102的力，且将该按压力发送至研磨装置控制部140。研磨装置控制部140向未图示的压力调整部发出指令，以更改顶环116对研磨对象物102的按压力。此外，膜厚信号处理装置230和研磨装置控制部140可以是分开的装置，也可以是一个一体化的控制装置。也可以将由膜厚传感器检测出的研磨对象物102的膜厚或相当于膜厚的信号的分布发送至上位的主机(与多个半导体制造装置连接并进行管理的计算机)，由主机进行存储。并且，也可以按照从研磨装置侧发送来的研磨对象物102的膜厚或相当于膜厚的信号的分布，由主机根据主机的数据库中存放的相对于按压条件的研磨量，来确定膜厚或相当于膜厚的信号的分布被检测到的研磨对象物102的按压条件，并发送至该研磨装置的控制部104。以下，对研磨对象物102的各区域的按压力的控制进行说明。
图9是示出研磨中进行压力控制的动作的一例的流程图。首先，研磨装置100将研磨对象物102输送至研磨位置(步骤S101)。接着，研磨装置100开始对研磨对象物102进行研磨(步骤S102)。
接着，膜厚信号处理装置230在研磨对象物102的研磨过程中，就研磨对象物的各区域计算出残膜指数(步骤S103)。接着，研磨装置控制部140根据残膜指数对残膜厚的分布进行控制(步骤S104)。
具体来说，研磨装置控制部140根据对各区域计算出的残膜指数，对施加在研磨对象物102的背面各区域的压力(即，压力室内的压力)进行操作。此外，在研磨初期，由于研磨对象物102的被研磨膜表层的变质等有时研磨特性(相对于压力的研磨速度)会变得不稳定。在这种情况下，从研磨开始到进行初次控制为止的期间，也可以设置规定的等待时间。
接着，终点检测器240根据残膜指数来确定对研磨对象物的研磨是否应该结束(步骤S105)。当终点检测器240判断为残膜指数未达到预先设定的目标值时(步骤S105，否)，则返回至步骤S103。
另一方面，当终点检测器240判断为残膜指数达到了预先设定的目标值时(步骤S105，是)，研磨装置控制部140结束对研磨对象物的研磨(步骤S106)。在步骤S105～106中，也可以对从研磨开始起是否经过了规定的时间进行判断并结束研磨。根据本实施方式，因为扩大了传感器输出的有效范围，所以能够增加研磨对象物102的各区域的测定点，谋求对研磨的控制性的提高。
接着，对本实施方式的膜厚信号处理方法进行说明。图10是本实施方式的膜厚信号处理方法的流程图。首先，接收部232接收从沿着研磨面对研磨对象物102的膜厚进行检测的涡流传感器210输出的膜厚数据(步骤S201)。
接着，确定部236根据由接收部232接收的膜厚数据，对膜厚数据的有效范围进行确定(步骤S202)。如上所述，确定部236可以根据由运算部234求得的边缘部，来对膜厚数据的有效范围进行确定。又，确定部236可以将由运算部234生成的边缘检测用波形上出现的2个峰值之间的范围确定为有效范围。此外，确定部236可以通过上述各种各样的方式对膜厚数据的有效范围进行确定。
接着，补正部238对由确定部236确定的有效范围内的膜厚数据进行补正(步骤S203)。补正部238可以通过上述各种各样的方式对膜厚数据进行补正。例如，补正部238可以对由确定部236确定的有效范围内的膜厚数据中的、与膜厚相关的强度未达到基准强度的膜厚数据，进行补正，以使该膜厚数据的强度符合基准强度，或者，通过将该膜厚数据的强度乘以大于1的规定倍率来进行补正。
根据本实施方式的膜厚信号处理方法，能够将膜厚数据的坍肩部分补正为可用于研磨终点的检测的膜厚数据。其结果，根据本实施方式的膜厚信号处理方法，因为能够在研磨对象物的边缘部分对膜厚进行高精度地检测，所以能够扩大传感器输出的有效范围，提高研磨对象物的面内均匀性。
接着，对本实施方式的研磨方法进行说明。图11是本实施方式的研磨方法的流程图。
因为图11中的步骤S301～S303与图10中的步骤S201～S203相同，所以详细的说明予以省略。
步骤S303之后，膜厚信号处理装置230或研磨装置控制部140根据由补正部238补正了的膜厚数据对研磨对象物102的按压力进行控制(步骤S304)。如上所述，膜厚信号处理装置230或研磨装置控制部140确定顶环116对研磨对象物102的按压力，并向未图示的压力调整部发出指令，以更改顶环116对研磨对象物102的按压力。对研磨对象物102进行按压力控制的细节如图9所示。
根据本实施方式的研磨方法，因为对由涡流传感器210检测出的膜厚数据进行补正，所以扩大了涡流传感器210输出的有效范围。其结果，根据本实施方式的研磨方法，能够增加研磨对象物102的每个区域的测定点，谋求研磨的控制性的提高。
符号说明
100研磨装置
102研磨对象物
108研磨垫
110研磨台
112电动马达(驱动部)
116顶环(保持部)
140研磨装置控制部
210涡流传感器(膜厚传感器)
220触发传感器
222靠近传感器
224挡块
230膜厚信号处理装置
232接收部
234运算部
236确定部
238补正部
240终点检测器
310膜厚数据
320边缘检测用波形
322峰值
330有效范围
340补正区域
350基准的膜厚数据。

Claims (15)

1.一种膜厚信号处理装置，其特征在于，包括：
接收部，其接收从沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；
确定部，其基于由所述接收部接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定；以及
补正部，其对由所述确定部确定的有效范围内的所述膜厚数据进行补正。
2.一种膜厚信号处理装置，其特征在于，包括：
接收部，其接收从沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；
运算部，其基于由所述接收部接收的膜厚数据的相邻的多个点的膜厚的差分，来求出所述膜厚数据的有效范围的边缘部；以及
确定部，其基于由所述运算部求得的边缘部，来对所述膜厚数据的有效范围进行确定。
3.根据权利要求1所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
还包括运算部，其基于由所述接收部接收的膜厚数据的相邻的多个点的膜厚的差分，来求出所述膜厚数据的有效范围的边缘部；
所述确定部基于由所述运算部求得的边缘部，来对所述膜厚数据的有效范围进行确定。
4.根据权利要求2所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
还包括补正部，其对由所述确定部确定的有效范围内的所述膜厚数据进行补正。
5.根据权利要求2或3所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述运算部通过将由所述接收部接收的膜厚数据的相邻的多个点的膜厚的差分相乘，来生成边缘检测用波形，
所述确定部将由所述运算部生成的边缘检测用波形中出现的2个峰值之间的范围确定为所述有效范围。
6.根据权利要求5所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述确定部将以由所述运算部生成的边缘检测用波形中出现的2个峰值为起点相互靠近的方向上前进了规定的距离的范围确定为规定的处理用的区域。
7.根据权利要求5所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述确定部将以由所述运算部生成的边缘检测用波形中出现的2个峰值为起点相互靠近的方向上前进了规定的距离的范围确定为对所述膜厚数据进行补正的补正区域。
8.根据权利要求1或4所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述补正部对于所述有效范围内的所述膜厚数据中，与膜厚相关的强度未达到基准强度的膜厚数据进行补正，以使该膜厚数据的强度符合所述基准强度，或者，将大于1的规定倍率乘以该膜厚数据的强度来进行补正。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述膜厚传感器沿着研磨面对所述研磨对象物的膜厚进行多次检测，
每当所述接收部接收到所述膜厚数据，所述确定部就基于所接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定。
10.根据权利要求1～8中的任一项所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述膜厚传感器沿着研磨面对所述研磨对象物的膜厚进行多次检测，
所述确定部基于由所述接收部接收的基准的膜厚数据，对所述膜厚数据的基准的有效范围进行确定，将该确定的基准的有效范围确定为相对于所述多个膜厚数据的有效范围。
11.一种研磨装置，其特征在于，包括：
研磨台，其粘贴有用于对研磨对象物进行研磨的研磨垫；
驱动部，其对所述研磨台进行旋转驱动；
保持部，其对所述研磨对象物进行保持并将所述研磨对象物按压在所述研磨垫上；
膜厚传感器，其被配置在所述研磨台上所形成的孔中，伴随所述研磨台的旋转而沿着研磨面对所述研磨对象物的膜厚进行检测；以及
权利要求1～10中的任一项所述的膜厚信号处理装置。
12.根据权利要求11的研磨装置，其特征在于，包括：
研磨装置控制部，其基于由所述膜厚信号处理装置的所述补正部补正的所述膜厚数据，对所述研磨对象物的按压力进行控制。
13.根据权利要求12的研磨装置，其特征在于，
所述研磨装置控制部基于由所述膜厚信号处理装置的所述补正部补正了的所述膜厚数据，对所述研磨对象物的多个区域的按压力进行独立的控制。
14.一种膜厚信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收由沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；
基于所述接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定；以及
对于所述确定的有效范围内的所述膜厚数据中，与膜厚相关的强度未达到基准强度的膜厚数据进行补正，以使该膜厚数据的强度符合所述基准强度，或者，通过将大于1的规定倍率乘以该膜厚数据的强度来进行补正。
15.一种研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收由沿着研磨面对研磨对象物的膜厚进行检测的膜厚传感器输出的膜厚数据；
基于所述接收的膜厚数据，对所述膜厚数据的有效范围进行确定；
对所述确定的有效范围内的所述膜厚数据进行补正；以及
基于所述补正的膜厚数据，对所述研磨对象物的按压力进行控制。
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