JP2002198334A

JP2002198334A - 基板研磨装置

Info

Publication number: JP2002198334A
Application number: JP2000334377A
Authority: JP
Inventors: Yoshi Chin; 凱陳; Atsushi Ito; 敦伊藤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の研磨量を正確に測定する技術を提供す
る。【解決手段】研磨の途中の基板２３を測定コイル３１に
近づけ、基板２３表面の金属薄膜に渦電流を生じさせ、
渦電流の影響による測定コイル３１のインダクタンス成
分の変化量を測定する。インダクタンス成分の変化量
は、基板２３表面の金属薄膜の膜厚変化と関係があるか
ら、インダクタンス成分の変化量から、基板２３表面の
膜厚を求めることができる。このように、基板２３をキ
ャリア２１から取り外さなくても膜厚、即ち研磨量を測
定できるので、研磨工程が簡略化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板を研磨する技術
にかかり、特に、基板の研磨量を測定する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】基板表面を平坦化する技術として、ＣＭ
Ｐ(chemical-mechanical polishing)技術がある。この
ＣＭＰ技術はエッチバックに替わる技術であり、露光工
程でのフォーカスマージンを向上させるためや、ダマシ
ン配線工程に用いられている。

【０００３】図８の符号１０１は、ＣＭＰを行う研磨装
置を示しており、テーブル１１１上に、研磨パッド１１
３が配置されている。

【０００４】テーブル１１１の上方には、キャリア１２
１が配置されており、このキャリア１２１に基板１２３
を保持させ、基板１２３表面を研磨パッド１１３表面に
押圧しながら、テーブル１１１裏面に設けられた回転軸
１１２を回転させると、基板１２３表面が研磨パッド１
１３で擦られる。

【０００５】基板１２３の表面を擦る際に、研磨パッド
１１３表面に、研磨材とエッチング剤とを含有するスラ
リを供給すると、基板１２３表面は、機械的及び化学的
に研磨される。

【０００６】テーブル１１１を回転させる際には、キャ
リア１２１も回転させると共に、テーブル１１１上で往
復移動させ、基板１２３表面が研磨パッド１１３に均一
に接触するようにされている。

【０００７】このようなＣＭＰ技術により、半導体基板
表面に形成された銅薄膜を研磨する場合、研磨量が多い
と銅薄膜が薄くなりすぎ配線抵抗が大きくなる。

【０００８】従来の技術では、基板１２３の研磨量が決
まっている場合、その研磨量に達する前に基板１２３の
研磨を一旦中断し、キャリア１２１から取り外して基板
１２３の研磨不足量を測定した後、その不足量だけ再研
磨を行っており、作業効率が悪いものになっている。

【０００９】また、上記研磨装置１０１では、１台のテ
ーブル１１１に対して、キャリア１２１が複数台配置さ
れており、各キャリア１２１に基板１２３を１枚ずつ保
持させ、各基板１２３を一緒に研磨するようになってい
るため、研磨作業を中断し、各基板１２３の研磨量を測
定するためには長時間を必要としている。

【００１０】近年では、研磨終点の検出方法として、研
磨中の基板１２３と研磨パッド１１３との間の摩擦が、
研磨量に応じて変化する現象に基づき、テーブル１１１
やキャリア１２１を回転させる回転系の研磨中のトルク
変化を検出し、研磨量を求めるトルクセンシング方式を
採用した終点検出方法や、研磨中のテーブル１１１やキ
ャリア１２１の振動状態の変化を研磨量と対応させた方
式、更に、研磨中の基板１２３表面の反射率の変化を研
磨量と対応させた方式を採用した終点検出方法が提案さ
れている。

【００１１】しかし、いずれの方法でも、ノイズとの判
別が難しく、実用となる終点検出方法には到達していな
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、基板の研磨量を正確に求めることができる技術
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、テーブルと、前記テーブル
を該テーブルの表面に平行な面内で回転させる回転機構
と、基板を保持し、前記基板表面を前記テーブル表面に
配置された研磨パッドに当接させるキャリアと、前記キ
ャリアに保持され、前記研磨パッドに当接された前記基
板の内部に渦電流を生成する測定コイルと、前記測定コ
イルの渦電流の影響によるインダクタンス成分の変化量
を測定する測定装置とを有する基板研磨装置である。請
求項２記載の発明は、前記キャリアに保持された前記基
板を、前記テーブルの表面に平行な面内で移動させる移
動機構を有し、前記測定コイルは、前記テーブルの側方
位置であって、前記テーブルの表面に対して前記キャリ
アに配置された前記基板とは反対側の位置に配置された
請求項１記載の基板研磨装置である。請求項３記載の発
明は、前記測定コイルは前記テーブルの内部の表面付近
の位置に内蔵された請求項１記載の基板研磨装置であ
る。請求項４記載の発明は、前記測定コイルは、前記キ
ャリアの内部の前記基板を保持する部分の付近の位置に
配置された請求項１記載の基板研磨装置である。請求項
５記載の発明は、前記測定コイルは複数個設けられ、前
記各測定コイルは、前記キャリアに保持した前記基板の
中心から異なる距離に配置された請求項４記載の基板研
磨装置である。請求項６記載の発明は、前記測定コイル
と直列接続された基準コイルと、直列接続された２個の
基準抵抗とを有し、前記測定コイルと前記基準コイルが
直列接続された回路と、前記２個の基準抵抗の直列接続
回路を並列接続してインダクタンスブリッジを構成さ
せ、前記測定装置は、前記２個の直列接続回路に交流電
圧を印加したときに、前記測定コイルと前記基準コイル
とが接続された部分と、前記２個の基準抵抗が接続され
た部分の間に現れる交流電圧を測定信号として測定し、
前記渦電流の影響による前記測定コイルのインダクタン
ス成分の変化量を求める請求項１乃至請求項５のいずれ
か１項記載の基板研磨装置である。請求項７記載の発明
は、前記基準コイルは前記測定コイルよりも前記基板か
ら遠くの位置に配置された請求項６記載の基板研磨装置
である。請求項８記載の発明は、基板研磨装置が有する
テーブル表面に研磨パッドを配置し、前記研磨パッド表
面に基板表面を当接させ、少なくとも前記テーブルを回
転させて前記基板を研磨する際に、前記基板の研磨量を
求める研磨量測定方法であって、測定コイルに電流を流
して前記研磨の途中の前記基板内に渦電流を生成し、前
記測定コイルの前記渦電流の影響によるインダクタンス
成分の変化量を測定し、前記インダクタンス成分の変化
量の変化から前記基板の研磨量を求める研磨量測定方法
である。請求項９記載の発明は、前記測定コイルのイン
ダクタンス成分の変化量の測定は、測定対象の基板を研
磨しながら行う請求項８記載の研磨量測定方法である。
請求項１０記載の発明は、複数枚数の基板が前記研磨パ
ッド上で一緒に研磨される請求項８記載の研磨量測定方
法であって、測定対象の基板を研磨しながらインダクタ
ンス成分の変化量を測定するときに、前記測定対象の基
板以外の基板の研磨も継続して行う研磨量測定方法であ
る。請求項１１記載の発明は、前記測定コイルのインダ
クタンス成分の変化量の測定は、前記基板の研磨を一旦
停止し、前記基板を所定の測定位置まで移動させて行う
請求項８記載の研磨量測定方法である。請求項１２記載
の発明は、前記測定コイルと直列接続された基準コイル
と、直列接続された２個の基準抵抗とを有し、前記測定
コイルと前記基準コイルが直列接続された回路と、前記
２個の基準抵抗の直列接続回路を並列接続してインダク
タンスブリッジを構成させ、前記測定装置は、前記２個
の直列接続回路に交流電圧を印加したときに、前記測定
コイルと前記基準コイルとが接続された部分と、前記２
個の基準抵抗が接続された部分の間に現れる交流電圧を
測定信号として測定し、前記渦電流の影響による前記測
定コイルのインダクタンス成分の変化量を求める請求項
８乃至請求項１１のいずれか１項記載の研磨量測定方法
である。請求項１３記載の発明は、前記渦電流の影響が
ない状態での前記測定信号と、前記過電流の影響を受け
た場合の前記測定信号に基づき、前記測定コイルのイン
ダクタンス成分の変化量を求める請求項１２記載の研磨
量測定方法である。請求項１４記載の発明は、請求項８
乃至請求項１３のいずれか１項記載の研磨量測定方法に
よって前記基板の前記研磨量を求め、予め設定された設
定値とを比較し、前記研磨の終点を検出すると、前記テ
ーブルの回転を停止させる研磨装置の制御方法である。

【００１４】本発明は上記のように構成されており、基
板表面に測定コイルを近づけ、測定コイルに交流電圧を
印加し、インダクタンスブリッジを用いた高感度測定回
路により、基板に生じた渦電流の影響を受けた測定コイ
ルのインダクタンス成分の変化量を求めている。

【００１５】図７は、本発明の測定原理を説明するため
のブロック図であり、符号７０は、Ｍａｘｗｅｌｌのイ
ンダクタンスブリッジである。このインダクタンスブリ
ッジ７０は、直列接続された２個の基準抵抗７１、７２
と、直列接続された基準コイル７３及び測定コイル３１
が、並列接続されて構成されている。

【００１６】インダクタンスブリッジ７０のバランスが
取れている場合、入力端子７６、７７の間に交流電圧源
７５を接続し、インダクタンスブリッジ７０に交流電圧
Ｖ_Dを印加しても、出力端子７８、７９の間に電圧は現
れない。

【００１７】インダクタンスブリッジ７０のバランスが
取れた状態で、測定コイル３１に基板２３を近づける
と、基板２３に渦電流が生じ、その影響によって測定コ
イル３１のインダクタンス値が変化し、バランスがくず
れて出力端子７８、７９間に電圧Ｖ_Sが現れる。

【００１８】インダクタンスブリッジ７０に印加する交
流電圧Ｖ_Dを、Ｖ_D ＝Ｖ_D0・ｅｘｐ(ｉωｔ) で表した場合、出力端子７８、７９間に現れる電圧Ｖ_S
は、Ｖ_S ＝Ｖ_S0・ｅｘｐ(ｉωｔ＋φ) ＝Ｖ_S0・ｅｘｐ(ｉ
ωｔ)・ｃｏｓ(φ) ＋ｉ・Ｖ_S0・ｅｘｐ(ｉωｔ)・ｓｉ
ｎ(φ) となる。

【００１９】この電圧Ｖ_Sの、入力電圧Ｖ_Dに同期した位
相の電圧と、９０°ずれた位相の電圧とを測定し、その
比から、測定コイル３１のインダクタンス成分お大きさ
の変化分が求められる。

【００２０】インダクタンス成分の変化量は、基板２３
中の渦電流損失を表しており、交流電圧Ｖ_Dの周波数は
既知であるから、基板２３や基板２３表面の金属薄膜の
比抵抗が既知であれば、膜厚が求められる。

【００２１】交流電圧Ｖ_Dの大きさは数Ｖ程度、交流磁
界は１０ガウス程度である。図６のグラフは、インダク
タンス成分の変化量の大きさと基板表面の銅薄膜の膜厚
の関係の一例を示すグラフである。印加した交流信号の
周波数は２ＭＨｚである。

【００２２】このグラフから分かるように、測定コイル
３１が渦電流の影響を受け、インダクタンス成分が変化
する場合、渦電流の影響による変化量は、基板表面の銅
薄膜の膜厚、即ち研磨量に応じて変化する。

【００２３】従って、予め、渦電流の影響によるインダ
クタンス成分の変化量と、金属薄膜(銅薄膜)の膜厚変
化、即ち研磨量との関係を求め、データベースを作製し
ておき、実際に研磨する前に基板を測定コイルに近づ
け、インダクタンス成分の変化量を測定すると、研磨量
を逆算することができる。

【００２４】なお、渦電流の影響によるインダクタンス
成分の変化量と、金属薄膜(銅薄膜)の膜厚の変化量の関
係は、基板の種類や金属薄膜の種類の他、測定対象の基
板と測定コイル３１との間の距離によって影響を受け
る。

【００２５】そこで、先ず、測定コイル３１に基板を近
づけないでインダクタンスブリッジをバランスさせてお
き、基準となる基板を測定コイル３１に近づけ、研磨対
象の基板毎にデータベースを作製しておくとよい。

【００２６】また、研磨前の基板を測定コイル３１に近
づけ、渦電流によるインダクタンス成分の変化量を測定
し、初期値を求めた場合、その初期値の大きさによっ
て、研磨後のインダクタンス成分の変化量と研磨量の関
係が異なる場合がある。従って、複数の初期値に対する
インダクタンス成分の変化量と研磨量との関係を求めて
おき、初期値毎に、その関係をデータベースにしておく
とよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１、図３、図４を参照し、符号
１〜３は本発明の基板研磨装置の実施例を示している。

【００２８】各基板研磨装置１〜３は、回転軸１２とモ
ータ１５から成る回転機構を有しており、回転軸１２上
にはテーブル１１が取り付けられている。回転軸１２は
鉛直に配置されており、テーブル１１の表面は水平にさ
れている。

【００２９】テーブル１１の表面は平坦に形成されてお
り、その表面上には研磨パッド１３が配置されている。

【００３０】テーブル１１上には、複数のキャリア２１
が配置されている(ここでは二台のキャリア２１が図示
されている)。各キャリア２１の下端部には基板２３が
それぞれ保持されており、各基板２３の研磨される面
は、研磨パッド１３に向けられている。

【００３１】各キャリア２１の上方には、モータ２５
と、キャリア２１と同数の駆動軸２２が配置されてい
る。各キャリア２１の上部は、駆動軸２２の下端部にそ
れぞれ取り付けられており、各駆動軸２２の上端部は、
モータ２５に接続されている。

【００３２】このモータ２５は、各駆動軸２２を回転さ
せると共に水平方向にも移動させる装置であり、このモ
ータ２５とキャリア２１と同数の駆動軸２２とで、移動
機構が構成されている。

【００３３】各基板２３を研磨する場合や、又は各基板
２３表面に形成された金属膜を研磨する場合には、研磨
パッド１３上に研磨材とエッチング剤とを含有するスラ
リーを供給し、テーブル１１を回転させると共に、前記
の移動機構によって、各基板２３を研磨パッド１３上に
所定圧力で押圧しながら基板２３を研磨パッド１３に当
接させながら回転させる。このとき、移動機構により、
各基板２３を水平方向にも直線的に移動させると、基板
２３表面の金属薄膜や基板２３自体が均一に研磨され
る。

【００３４】上記各基板研磨装置１〜３のうち、先ず、
図１に示した本発明の第一例の基板研磨装置１の特徴を
説明すると、この基板研磨装置１では、テーブル１１の
側方に、測定コイル３１が配置されている。この測定コ
イル３１は、テーブル１１の表面よりも下方に配置され
ており、測定コイル３１の上部がテーブル１１表面より
も突き出ないようにされている。

【００３５】各キャリア２１に基板２３を保持させ、複
数の基板２３を研磨する際、先ず、所定時間だけ各基板
２３を研磨した後、測定する基板２３を選択し、移動機
構により、その基板２３をキャリア２１に保持したま
ま、測定コイル３１が位置する方向に移動させ、基板２
３の外周部分の一部をテーブル１１からはみ出させ、基
板２３の表面の一部を測定コイル３１に近接させる。測
定時、この基板２３を保持しているキャリア２１はその
位置で静止させる。従って、基板２３の回転も停止させ
た状態で測定が行われる。

【００３６】このとき、他のキャリア２１の回転及び直
線的な移動と、テーブル１１の回転とは停止させず、測
定対象以外の基板２３は研磨し続ける。

【００３７】測定コイル３１は測定装置５２に接続され
ており、測定装置５２から交流信号が供給されると、測
定コイル３１の内部及び測定コイル３１付近の空間に磁
界が形成される。

【００３８】測定装置５２内には、図７に示したインダ
クタンスブリッジ７０のうち、基準抵抗７１、７２が配
置されており、基準コイル７３は、測定コイル３１近く
の位置であって、測定コイル３１よりも基板２３に対し
て遠い位置に配置されている。

【００３９】図５は、基準コイル７３と測定コイル３１
の位置関係を説明するための図であり、基準コイル７３
と測定コイル３１は、絶縁性の容器７４の中に納められ
ている。

【００４０】測定コイル３１は、テーブル１１からはみ
出した基板２３下方の基板２３に近接する位置にあり、
基準コイル７３は、測定コイル３１よりも更に下方に位
置している。測定コイル３１と基準コイル７３との間
は、一方の磁力線が他方に影響を及ぼさない距離だけ離
間されている。測定コイル３１と基準コイル７３との間
の距離は、測定コイル１１の長さの２倍以上離間させて
いるとよい。は上記のように、インダクタンスブリッジ
７０に交流電圧を印加すると、基準コイル７３及び測定
コイル３１に磁界が形成される。

【００４１】シリコン基板等の半導体から成る基板２３
や、表面に銅薄膜等の金属薄膜が形成されている基板２
３が交流磁界中に置かれると、基板２３を構成する半導
体の内部や基板２３表面の金属薄膜の内部に渦電流が発
生する。

【００４２】シリコン基板等の半導体基板に比べ、金属
薄膜の抵抗率は低く、渦電流は主として金属薄膜中に形
成され、半導体基板内に形成される渦電流は無視できる
程度の大きさである。

【００４３】金属薄膜中に形成された渦電流により、測
定コイル３１を含む空間内に磁界が形成され、その結
果、測定コイル３１のインダクタンス成分の大きさが変
化する。

【００４４】他方、基準コイル７３は、渦電流による磁
界の影響を受けないため、インダクタンスブリッジ７０
のバランスがくずれる。その結果、インダクタンスブリ
ッジ７０の出力端子７８、７９間に現れる交流電圧を測
定することで、渦電流の影響による測定コイル３１のイ
ンダクタンス成分の変化量が求められる。

【００４５】金属薄膜の研磨量を求める場合、予め、基
板２３が配置されていない状態で、インダクタンスブリ
ッジ７０をバランスさせておき、次に、測定対象の基板
２３と同種類の基板を用いて予備測定を行い、測定コイ
ル３１のインダクタンス成分の変化量を既知の研磨量
(研磨した深さ)に対応付け、データベースを作製してお
く。

【００４６】そして、実際に各基板２３の研磨を行う前
に、キャリア２１に基板２３を保持させた状態で、基板
２３を測定コイル３１の真上に１枚ずつ順番に位置さ
せ、測定コイル３１に交流信号を供給し、各基板２３に
対する測定コイル３１のインダクタンス成分の変化量の
初期値を測定し、その初期値をデータベースと照合し、
この初期値に対する研磨量とインダクタンス成分の変化
量の関係を求める。

【００４７】次に、研磨の途中に測定したインダクタン
ス成分の変化量を求めた関係に照合し、基板２３の研磨
量を逆算する。

【００４８】インダクタンス成分の測定によって研磨量
を求めた基板２３は、その基板２３を保持しているキャ
リア２１をテーブル１１の中心方向に戻し、他の基板２
３の外周部分を測定コイル３１上の位置まで移動させ、
上記と同様に、測定コイル３１のインダクタンス成分を
測定する。

【００４９】測定が終了した基板２３のキャリア２１
は、テーブル１１上に戻した後、回転と直線的な移動を
開始し、研磨を再開する。

【００５０】上記のように、研磨を行いながら、所定時
間間隔で基板２３を一枚ずつ測定コイル３１上に位置さ
せ、測定コイル３１のインダクタンス成分の変化量を測
定する。

【００５１】このとき、１枚の基板２３に対し、複数の
位置でインダクタンス成分の変化量を測定し、研磨量を
求めておくと、基板２３の表面内での研磨量の分布も求
めることが可能である。

【００５２】このように、所定の時間間隔で各基板２３
の研磨量の測定を行い、予め定められた範囲の研磨量に
達した基板２３はキャリア２１から取り外し、研磨を終
了させる。

【００５３】研磨量が不足している他の基板２３は、不
足する研磨量に応じた時間だけ研磨を継続させ、上記の
ようにインダクタンス成分を測定し、所定範囲の研磨量
に達したことを確認したらキャリア２１から取り外す。

【００５４】このように、本発明の基板研磨装置１で
は、測定コイル３１のインダクタンス成分の変化量を測
定することにより、基板２３毎に研磨量を求めており、
従って、各基板２３毎に研磨の終点検出を行うことがで
きるようになっている。上記測定方法の場合、測定コイ
ル３１のインダクタンス成分の変化量を測定する時間
は、通常数１００ｍ秒以下と短時間であるので、上記測
定中に基板２３に研磨ムラが生じることはない。

【００５５】なお、上記測定方法では、測定対象の基板
２３に対して測定コイル３１のインダクタンス成分の変
化量を測定している間、測定対象以外の基板２３は研磨
していたが、テーブル１１や、他のキャリア２１の回転
及び直線的な移動は停止させ、全ての基板２３の研磨を
中断してもよい。

【００５６】測定に要する時間が数１００ｍ秒以下と短
時間であるため、基板２３及びキャリア２１の回転速度
が測定時間に比べて相対的に遅い場合には、測定対象の
基板２３の回転は停止させず、基板２３を研磨しながら
測定コイル３１のインダクタンス成分の変化量を測定す
ることもできる。

【００５７】次に、図３に示した本発明の第二例の基板
研磨装置２の特徴を説明すると、この基板研磨装置２で
は、測定コイル３１は、テーブル１１の内部の表面近傍
位置に配置されており、テーブル１１と一緒に回転する
ようになっている。

【００５８】テーブル１１と回転軸１２の接続部分１８
には、導電性のリング３２が取り付けられており、測定
コイル３１は、このリング３２に接続されている。

【００５９】リング３２には導電性のブラシ３３が接触
されている。モータ１５によって回転軸１２が回転し、
テーブル１１が回転する際には、リング３２はブラシ３
３と接触した状態でテーブル１１と一緒に回転するよう
になっている。

【００６０】ブラシ３３は、測定装置５２に接続されて
おり、測定コイル３１は、リング３２とブラシ３３とを
介して測定装置５２に接続されており、リング３２とブ
ラシ３３とを流れた交流信号が測定コイル３１に供給さ
れるようになっている。

【００６１】この基板研磨装置２では、基板２３を測定
コイル３１上に位置させても、基板２３がテーブル１１
上からはみ出さないという利点がある。

【００６２】この第二例の基板研磨装置２でもテーブル
１１上に配置されている複数の基板２３を、基板２３毎
に研磨量を測定し、基板２３毎に研磨の終点を検出する
ことができる。

【００６３】この第二例の基板研磨装置２の場合は、測
定コイル３１のインダクタンス成分を測定する際に、テ
ーブル１１やキャリア２１を静止させ、従って、基板２
３の回転を停止させた状態で測定を行うのがよい。

【００６４】また、測定時間に対して相対的にテーブル
１１の回転速度を遅くしておくと、テーブル１１を回転
させ、また、測定対象の基板２３以外の基板２３を回転
させ、測定対象の基板２３だけ静止させて測定を行って
もよい。

【００６５】更にまた、測定時間に対してテーブル１１
の回転速度を遅くすると共に、基板２３の移動速度や回
転速度を遅くしておくと、測定対象の基板２３を研磨し
ながら測定することが可能になる。

【００６６】次に、図４に示した本発明の第三例の基板
研磨装置３の特徴を説明する。

【００６７】この基板研磨装置３では、１台のキャリア
２１毎に、複数個の測定コイル３１を有している。各測
定コイル３１は、キャリア２１の内部の、基板２３を保
持する面の近傍に配置されている。各キャリア２１の駆
動軸２２には、キャリア２１内部の測定コイル３１と同
じ数だけリング３２が設けられており、測定コイル３１
は、それぞれリング３２に個別に接続されている。

【００６８】各リング３２はそれぞれ絶縁されており、
各リング３２毎に、別々のブラシ３３が接触されてい
る。このブラシ３３の間は互いに絶縁されており、それ
ぞれ測定器５２に接続されている。

【００６９】キャリア２１内には、各測定コイル３１と
インダクタンスブリッジ７０を構成する基準コイル７３
も設けられている。この基準コイル７３は、測定コイル
３１よりもテーブル１１表面から離間した距離に配置さ
れている。

【００７０】インダクタンスブリッジ７０中の測定コイ
ル３１と基準コイル７３とは、リング３２とブラシ３３
を介して測定器５２に接続されている。駆動軸２２が回
転し、それに伴ってリング３２が回転した場合、各ブラ
シ３３はリング３２表面と摺動し、測定装置５２と測定
コイル３１及び基準コイル７３との間の電気的接触が維
持され、測定装置５２内の基準抵抗７１、７２と共に、
ブラシ３３及びリング３２を介してインダクタンスブリ
ッジ７０が構成されている。

【００７１】なお、移動機構により、駆動軸２２が水平
方向に移動した場合でも、各ブラシ３３はキャリア２１
に追随して移動するように構成されており、その結果、
キャリア２１が回転しながら直線的に移動した場合で
も、ブラシ３３とリング３２間の電気的接続は維持され
るようになっている。

【００７２】上記第一例、第二例の基板研磨装置１、２
では、測定コイル３１は基板２３の研磨される表面側に
配置されていたが、この第三例の基板研磨装置３では、
各測定コイル３１は、基板２３の研磨される面とは反対
側の面側に配置されている。

【００７３】測定コイル３１が、測定コイル３１の周囲
に形成する交流磁界は、基板２３の表面を貫いているた
め、この第三例の基板研磨装置３でも、第一、第二例の
基板研磨装置１、２と同様に、各測定コイル３１に交流
信号を印加して交流磁界を形成すると、基板２３の研磨
面の金属薄膜内に渦電流が発生し、その結果、各測定コ
イル３１のインダクタンス成分の値が影響を受ける。渦
電流の影響による測定コイル３１のインダクタンス成分
の変化量を求めると研磨量が求められるようになってい
る。

【００７４】特に、この基板研磨装置３では、キャリア
２１を回転移動させたり、直線的に移動させた場合で
も、各測定コイル３１は基板２３に対して相対的に静止
している。従って、テーブル１１及びキャリア２１の回
転やキャリア２１の直線的な移動を停止させず、基板２
３を通常通り回転させ、研磨しながら測定コイル３１の
インダクタンス成分を測定した場合でも、各測定コイル
３１によって、基板２３の同じ位置の研磨量を測定でき
るようになっている。

【００７５】また、一台のキャリア２１内で、複数の測
定コイル３１を基板２３の中心から異なる距離に配置し
た場合、各測定コイル３１によって基板２３表面の中心
から異なる距離にある点の研磨量を測定できるので、研
磨量のバラツキも簡単に測定することができる。

【００７６】なお、上記の移動機構や回転機構は、駆動
軸２２や回転軸１２を有していたが、本発明の移動機構
や回転機構はそれに限定されるものではなく、例えば回
転軸１２を用いず、ベルト等でテーブル１１を回転させ
る回転機構も本発明に含まれる。要するに、本発明の回
転機構はテーブル１１を回転させる装置を広く含む。

【００７７】同様に、移動機構は必ずしも駆動軸２２を
有していなくてもよく、少なくとも基板を研磨パッドに
押しつけながら基板を回転させる装置を広く含む。

【００７８】

【発明の効果】基板をキャリアから取り外さなくても正
確な研磨量を求めることができる。また、ノイズの影響
を受けにくいので、正確な研磨量を求めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一例の基板研磨装置

【図２】その基板研磨装置の使用方法を説明するための
図

【図３】本発明の第二例の基板研磨装置

【図４】本発明の第三例の基板研磨装置

【図５】測定コイルと基準コイルの位置関係を説明する
ための図

【図６】研磨量(膜厚)とインダクタンス成分の変化量の
関係の一例を示すグラフ

【図７】本発明の測定原理を説明するための図

【図８】一般的な研磨方法を説明するための図

【符号の説明】

１〜３……基板研磨装置１１……テーブル１２及び１５……回転機構１３……研磨パッド２２及び２５……移動機構３１……測定コイル５２……測定装置７０……インダクタンスブリッジ７３……基準コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テーブルと、前記テーブルを該テーブルの表面に平行な面内で回転さ
せる回転機構と、基板を保持し、前記基板表面を前記テーブル表面に配置
された研磨パッドに当接させるキャリアと、前記キャリアに保持され、前記研磨パッドに当接された
前記基板の内部に渦電流を生成する測定コイルと、前記測定コイルの渦電流の影響によるインダクタンス成
分の変化量を測定する測定装置とを有する基板研磨装
置。
【請求項２】前記キャリアに保持された前記基板を、前
記テーブルの表面に平行な面内で移動させる移動機構を
有し、前記測定コイルは、前記テーブルの側方位置であって、
前記テーブルの表面に対して前記キャリアに配置された
前記基板とは反対側の位置に配置された請求項１記載の
基板研磨装置。
【請求項３】前記測定コイルは前記テーブルの内部の表
面付近の位置に内蔵された請求項１記載の基板研磨装
置。
【請求項４】前記測定コイルは、前記キャリアの内部の
前記基板を保持する部分の付近の位置に配置された請求
項１記載の基板研磨装置。
【請求項５】前記測定コイルは複数個設けられ、前記各
測定コイルは、前記キャリアに保持した前記基板の中心
から異なる距離に配置された請求項４記載の基板研磨装
置。
【請求項６】前記測定コイルと直列接続された基準コイ
ルと、直列接続された２個の基準抵抗とを有し、前記測
定コイルと前記基準コイルが直列接続された回路と、前
記２個の基準抵抗の直列接続回路を並列接続してインダ
クタンスブリッジを構成させ、前記測定装置は、前記２個の直列接続回路に交流電圧を
印加したときに、前記測定コイルと前記基準コイルとが
接続された部分と、前記２個の基準抵抗が接続された部
分の間に現れる交流電圧を測定信号として測定し、前記
渦電流の影響による前記測定コイルのインダクタンス成
分の変化量を求める請求項１乃至請求項５のいずれか１
項記載の基板研磨装置。
【請求項７】前記基準コイルは前記測定コイルよりも前
記基板から遠くの位置に配置された請求項６記載の基板
研磨装置。
【請求項８】基板研磨装置が有するテーブル表面に研磨
パッドを配置し、前記研磨パッド表面に基板表面を当接させ、少なくとも
前記テーブルを回転させて前記基板を研磨する際に、前
記基板の研磨量を求める研磨量測定方法であって、測定コイルに電流を流して前記研磨の途中の前記基板内
に渦電流を生成し、前記測定コイルの前記渦電流の影響によるインダクタン
ス成分の変化量を測定し、前記インダクタンス成分の変化量の変化から前記基板の
研磨量を求める研磨量測定方法。
【請求項９】前記測定コイルのインダクタンス成分の変
化量の測定は、測定対象の基板を研磨しながら行う請求
項８記載の研磨量測定方法。
【請求項１０】複数枚数の基板が前記研磨パッド上で一
緒に研磨される請求項８記載の研磨量測定方法であっ
て、測定対象の基板を研磨しながらインダクタンス成分の変
化量を測定するときに、前記測定対象の基板以外の基板
の研磨も継続して行う研磨量測定方法。
【請求項１１】前記測定コイルのインダクタンス成分の
変化量の測定は、前記基板の研磨を一旦停止し、前記基
板を所定の測定位置まで移動させて行う請求項８記載の
研磨量測定方法。
【請求項１２】前記測定コイルと直列接続された基準コ
イルと、直列接続された２個の基準抵抗とを有し、前記
測定コイルと前記基準コイルが直列接続された回路と、
前記２個の基準抵抗の直列接続回路を並列接続してイン
ダクタンスブリッジを構成させ、前記測定装置は、前記２個の直列接続回路に交流電圧を
印加したときに、前記測定コイルと前記基準コイルとが
接続された部分と、前記２個の基準抵抗が接続された部
分の間に現れる交流電圧を測定信号として測定し、前記
渦電流の影響による前記測定コイルのインダクタンス成
分の変化量を求める請求項８乃至請求項１１のいずれか
１項記載の研磨量測定方法。
【請求項１３】前記渦電流の影響がない状態での前記測
定信号と、前記過電流の影響を受けた場合の前記測定信
号に基づき、前記測定コイルのインダクタンス成分の変
化量を求める請求項１２記載の研磨量測定方法。
【請求項１４】請求項８乃至請求項１３のいずれか１項
記載の研磨量測定方法によって前記基板の前記研磨量を
求め、予め設定された設定値とを比較し、前記研磨の終
点を検出すると、前記テーブルの回転を停止させる研磨
装置の制御方法。