JP6423600B2 - 膜厚測定装置、及び、研磨装置 - Google Patents

膜厚測定装置、及び、研磨装置 Download PDF

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Description

本発明は、膜厚測定装置、及び、研磨装置に関するものである。
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。
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、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。
研磨装置は、研磨対象物の膜厚に基づいて研磨工程の終点検知を行うために膜厚測定装置を備えている。膜厚測定装置は、研磨対象物の膜厚を検出する膜厚測定センサを備えている。膜厚測定センサは代表的には、渦電流センサ（Ｒ−ＥＣＭ）、又は、光学式センサ（Ｓ−ＯＰＭ）が挙げられる。
渦電流センサ又は光学式センサは、研磨テーブルに形成された穴に配置され、研磨パッドを介して研磨対象物と対向する。渦電流センサは、導電膜などの研磨対象物に渦電流を誘起させ、研磨対象物に誘起された渦電流によって発生する磁界の変化から研磨対象物の厚さを検出する。一方、光学式センサは、研磨対象物に光を照射し、研磨対象物から反射する干渉波を測定することによって研磨対象物の厚さを検出する。
ところで、膜厚測定センサが配置された研磨テーブルは回転するので、研磨工程においては、膜厚測定センサの上方に研磨対象物が存在する状態と、膜厚測定センサの上方に研磨対象物が存在しない状態とが、交互に出現する。
このため、膜厚測定センサの上方に研磨対象物が存在し始める前に膜厚測定センサの測定を開始し、膜厚測定センサの上方から研磨対象物が存在しなくなった後に膜厚測定センサの測定を終了することが望ましい。そこで、従来技術は、研磨テーブルが１回転したことを検出するためのトリガセンサを設けている。トリガセンサは、例えば、研磨テーブルの外側に配置されたドグと、研磨テーブルに配置され、研磨テーブルが１回転するたびにドグを検出する近接センサと、を含んで構成される。従来技術の研磨装置は、トリガセンサの出力に基づいて、膜厚測定センサの測定開始タイミング及び測定終了タイミングを検出する。
特開２００９−２３３８５３号公報 特表２００２−５２９６８６号公報
しかしながら、従来技術は、膜厚測定装置の汎用性を向上させることについては考慮さ
れていない。
すなわち、研磨装置の中には、研磨テーブルが時計回り及び反時計回りに回転可能になっており、研磨テーブルの回転方向を反転させる場合がある。このような場合、研磨テーブルの回転方向の変更のたびに、トリガセンサ（近接センサ及びドグ）の配置位置を変更する必要が生じることがある。トリガセンサの配置位置を変更する場合には、配線の引き直しが生じ、既設の配線への影響が生じ得る。トリガセンサの形状などの制約によって配置位置を変更できない場合には、交換部品の待ち時間が生じるので研磨装置を稼働できなくなるおそれがある。
一方、複数の研磨テーブルを有する研磨装置では、ある研磨テーブルは時計回りに回転し、他の研磨テーブルは反時計回りに回転する場合がある。この場合、１つの研磨装置の中で、２種類のトリガセンサの配置が混在することになるので、構成が複雑化する。
そこで、本願発明は、膜厚測定装置の汎用性を向上させることを課題とする。
本願発明の膜厚測定装置の一形態は、上記課題に鑑みなされたもので、時計回り及び反時計回りに回転可能な研磨テーブルと、研磨対象物を保持して回転可能な保持部と、を備える研磨装置によって研磨される研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、前記研磨テーブルに配置された第１の部材と前記研磨テーブルの外側に配置された第２の部材とを含み、前記第１の部材と前記第２の部材との位置関係に基づいて前記研磨テーブルが１回転したことを示すトリガ信号を出力するトリガセンサと、前記研磨テーブルに配置され、前記トリガセンサから出力されたトリガ信号に基づくタイミングで、前記研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定センサと、を備え、前記第２の部材は、前記研磨テーブルの回転軸に関して前記保持部の回転軸の反対側に存在する反対領域に配置され、前記膜厚測定センサ及び前記第１の部材は、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域に位置するように、前記研磨テーブルに配置される、ことを特徴とする。
また、膜厚測定装置の一形態において、前記第２の部材は、前記反対領域の、前記保持部の回転軸と前記研磨テーブルの回転軸とを通る平面上に配置され、前記膜厚測定センサ及び前記第１の部材は、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域の、前記保持部の回転軸と前記研磨テーブルの回転軸とを通る平面上に位置するように、前記研磨テーブルに配置されてもよい。
また、膜厚測定装置の一形態において、前記第２の部材は、前記研磨テーブルの外側に配置されたドグであり、前記第１の部材は、前記研磨テーブルが１回転するたびに前記ドグを検出する近接センサであってもよい。
また、膜厚測定装置の一形態において、前記膜厚測定装置は、複数の前記膜厚測定センサを含み、前記トリガセンサから出力されたトリガ信号に基づいて、前記複数の膜厚測定センサそれぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力するタイミング信号発生器をさらに備える、ことができる。
また、膜厚測定装置の一形態において、前記複数の膜厚測定センサのうちの１つの膜厚測定センサは、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域に位置するように、前記研磨テーブルに配置され、前記１つの膜厚測定センサ以外の膜厚測定センサは、前記１つの膜厚測定センサとは異なる領域に配置される、ことができる。
また、膜厚測定装置の一形態において、前記タイミング信号発生器は、前記トリガ信号
と、前記研磨テーブルの回転方向と、近接センサに対する前記複数の膜厚測定センサの位置関係と、前記研磨テーブルの回転速度と、に基づいて、前記複数の膜厚測定センサそれぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力する、ことができる。
また、本願発明の膜厚測定装置の一形態は、上記のいずれかの膜厚測定装置と、前記研磨対象物を研磨するための研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、前記研磨テーブルを時計回り及び反時計回りに回転させる第１の駆動部と、前記研磨対象物を保持して前記研磨パッドに押圧させる保持部と、前記保持部を回転させる第２の駆動部と、を備えることを特徴とする。
かかる本願発明によれば、膜厚測定装置の汎用性を向上させることができる。
図１は、第１実施形態の研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。 図２は、トップリングと渦電流センサとトリガセンサとの位置関係を示す平面図である。 図３は、トップリングと渦電流センサとトリガセンサとの位置関係を示す平面図である。 図４は、第２実施形態の研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。 図５は、トップリングと渦電流センサと光学式センサとトリガセンサとの位置関係を示す平面図である。 図６は、トップリングと渦電流センサと光学式センサとトリガセンサとの位置関係を示す平面図である。 図７は、トップリングと渦電流センサと２つの光学式センサとトリガセンサとの位置関係を示す平面図である。 図８は、トップリングと渦電流センサと２つの光学式センサとトリガセンサとの位置関係を示す平面図である。
以下、本願発明の一実施形態に係る研磨装置を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
＜研磨装置＞
図１は、第１実施形態の研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。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を時計回り及び反時計回りに回転駆動する第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（保持部）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。
また、研磨装置１００は、研磨パッド１０８の上面に研磨材を含む研磨砥液を供給するスラリーライン１２０を備える。また、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。
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スラリーをスラリーライン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は研磨スラリー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。
＜膜厚測定装置＞
次に、膜厚測定装置２００について説明する。図１に示すように、膜厚測定装置２００は、渦電流センサ２１０と、トリガセンサ２２０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及びトリガセンサ２２０と接続されたタイミング信号発生器２３０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と接続された終点検出器２４０と、を備える。トリガセンサ２２０は、研磨テーブル１１０に配置された近接センサ２２２（第１の部材）と、研磨テーブル１１０の外側に配置されたドグ２２４（第２の部材）とを含む。
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。なお、研磨テーブル１１０は、接地されている。
渦電流センサ２１０は、励磁コイル、検出コイル、及びバランスコイルを備える。励磁コイルは、交流電源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。研磨対象物１０２に形成される渦電流によって生じる磁束は、検出コイルとバランスコイルとに鎖交する。検出コイルのほうが導電膜に近い位置に配置されているので、両コイルに生じる誘起電圧のバランスが崩れる。これにより、渦電流センサ２１０は、研磨対象物の渦電流によって形成される鎖交磁束を検出し、検出した鎖交磁束に基づいて研磨対象物の厚さを検出する。なお、ここでは、渦電流センサ２１０を配置する例をしめしたが、これに限らず、研磨対象物に光を照射し、研磨対象物から反射する干渉波を測定することによって研磨対象物の厚さを検出する光学式センサを配置してもよい。
近接センサ２２２は、研磨テーブル１１０の下面（研磨パッド１０８が貼り付けられていない面）に貼り付けられている。ドグ２２４は、近接センサ２２２によって検出されるように、研磨テーブル１１０の外側に配置されている。トリガセンサ２２０は、近接センサ２２２とドグ２２４との位置関係に基づいて研磨テーブル１１０が１回転したことを示すトリガ信号を出力する。具体的には、トリガセンサ２２０は、近接センサ２２２とドグ２２４とが最も接近した状態でトリガ信号を出力する。
タイミング信号発生器２３０は、トリガセンサ２２０から出力されたトリガ信号に基づいて、渦電流センサ２１０の測定開始タイミング及び測定終了タイミングを渦電流センサ２１０へ出力する。例えば、タイミング信号発生器２３０は、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されてから所定時間が経過したタイミングを測定開始タイミングとして、渦電流センサ２１０へ出力する。また、タイミング信号発生器２３０は、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されてから所定時間が経過したタイミングを測定終了タイミングとして、渦電流センサ２１０へ出力する。ここで、所定時間は、タイミング信号発生器２３０にあらかじめパラメータとして記憶されているものとする。
終点検出器２４０は、渦電流センサ２１０から出力される信号に基づいて研磨対象物１０２の膜厚の変化を監視する。終点検出器２４０は、研磨装置１００に関する各種制御を行う研磨装置制御部１４０と接続されている。終点検出器２４０は、研磨対象物１０２の研磨終点を検出したら、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、終点検出器２４０から研磨終点を示す信号を受信したら、研磨装置１００による研磨を終了させる。
図２，３は、トップリング１１６と渦電流センサ２１０とトリガセンサ２２０との位置関係を示す平面図である。図２は研磨テーブル１１０が反時計回りに回転する場合を示し、図３は研磨テーブル１１０が時計回りに回転する場合を示している。図２，３に示すように、渦電流センサ２１０は、トップリング１１６の回転軸Ｃｗ（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（回転軸））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の回転軸である。
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の下方を通過している間、通過軌跡（走査線）上で連続的に研磨対象物１０２の厚さを検出できるようになっている。例えば、渦電流センサ２１０は、トリガセンサ２２０によって検出されたトリガ信号に基づくタイミングで、研磨対象物１０２の膜厚を測定する。具体的には、渦電流センサ２１０は、トリガ信号に基づく測定開始タイミング（例えば、渦電流センサ２１０の上方に研磨対象物１０２が存在し始める直前）で渦電流センサ２１０の測定を開始する。また、渦電流センサ２１０は、トリガ信号に基づく測定終了タイミング（例えば、渦電流センサ２１０の上方から研磨対象物１０２が存在しなくなった直後）で渦電流センサ２１０の測定を終了する。
ドグ２２４は、研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴに関してトップリング１１６の回転軸Ｃｗの反対側に存在する反対領域２５０に配置される。すなわち、反対領域２５０は、トップリング１１６の回転軸Ｃｗから研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴを挟んで反対側に存在する。言い換えると、反対領域２５０は、研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴを挟んでトップリング１１６の回転軸Ｃｗの反対側に存在する。また、渦電流センサ２１０及び近接センサ２２２は、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されたときに反対領域２５０に位置するように、研磨テーブル１１０に配置される。なお、反対領域２５０は、トップリング１１６の回転軸Ｃｗを研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴ周りに約１８０ｄｅｇ（度）回転させた位置を含み、研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴから放射状に存在する領域である。反対領域２５０は、トップリング１１６の回転軸Ｃｗを研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴ周りに１８０ｄｅｇ±３０％回転させた位置を含み、研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴから放射状に存在する領域であることが好ましい。また、反対領域２５０は、トップリング１１６の回転軸Ｃｗを研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴ周りに１８０ｄｅｇ±２０％回転させた位置を含み、研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴから放射状に存在する領域であればより好ましい。また、反対領域２５０は、トップリング１１６の回転軸Ｃｗを研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴ周りに１８０ｄｅｇ±１０％回転させた位置を含み、研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴから放射状に存在する領域であればさらに好ましい。
すなわち、図２の状態は、近接センサ２２２とドグ２２４とが最も接近しておりトリガセンサ２２０からトリガ信号が出力された状態を示している。この状態において、渦電流センサ２１０及び近接センサ２２２はいずれも、反対領域２５０に位置している。
なお、ドグ２２４は、反対領域２５０の、トップリング１１６の回転軸Ｃｗと研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴとを通る平面上に配置されていると好ましい。しかしながら、これに限定されることなく、ドグ２２４は、反対領域２５０内に配置されていればよい。また、渦電流センサ２１０及び近接センサ２２２は、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されたときに、反対領域２５０の、トップリング１１６の回転軸Ｃｗと研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴとを通る平面上に位置するように、研磨テーブル１１０に配置されていると好ましい。しかしながら、これに限定されることなく、渦電流センサ２１０及び近接センサ２２２は、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されたときに反対領域２５０に位置するように、研磨テーブル１１０に配置されていればよい。
本実施形態によれば、膜厚測定装置２００の汎用性を向上させることができる。すなわ
ち、本実施形態のように研磨テーブル１１０が時計回り及び反時計回りに回転可能になっており、研磨テーブル１１０の回転方向を反転させる場合を考える。このような場合、従来技術では、トリガ信号が出力されてから測定開始タイミング及び測定終了タイミングが出現するまでの時間が、研磨テーブル１１０の回転方向によって異なる。したがって、従来技術では、研磨テーブル１１０の回転方向の変更のたびに、トリガセンサ２２０（近接センサ２２２及びドグ２２４）の配置位置を変更する必要が生じることがある。トリガセンサ２２０の配置位置を変更する場合には、配線の引き直しが生じ、既設の配線への影響が生じ得る。トリガセンサ２２０の形状などの制約によって配置位置を変更できない場合には、交換部品の待ち時間が生じるので研磨装置１００を稼働できなくなるおそれがある。
これに対して、本実施形態によれば、研磨テーブル１１０の回転方向によらず、トリガ信号が出力されてから所定の時間（α）が経過した段階で測定開始タイミングが出現し、トリガ信号が出力されてから他の所定の時間（β）が経過した段階で測定終了タイミングが出現する。言い換えると、所定の時間（α）及び他の所定の時間（β）は、研磨テーブル１１０の回転方向に依存せず一定である。したがって、本実施形態によれば、研磨テーブルの回転方向を反転させる場合であっても、トリガセンサ２２０の配置位置の変更を行う必要がないので、その結果、膜厚測定装置２００の汎用性を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と比較して、研磨対象物１０２の膜厚を測定するための膜厚測定センサが複数配置されている点が異なる。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図４は、第２実施形態の研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。図２に示すように、第２実施形態では、膜厚測定装置２００は、複数（２種類）の膜厚測定センサ、すなわち、渦電流センサ２１０と、光学式センサ２６０と、を備える。
図５，６は、トップリング１１６と渦電流センサ２１０と光学式センサ２６０とトリガセンサ２２０との位置関係を示す平面図である。図５は研磨テーブル１１０が反時計回りに回転する場合を示し、図６は研磨テーブル１１０が時計回りに回転する場合を示している。
図５，６に示すように、渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０はいずれも、トップリング１１６の回転軸Ｃｗを通過する位置に設置されている。また、図５，６に示すように、複数の膜厚測定センサのうちの１つの膜厚測定センサ（光学式センサ２６０）は、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されたときに反対領域２５０に位置するように、研磨テーブル１１０に配置される。
一方、光学式センサ２６０以外の膜厚測定センサ（渦電流センサ２１０）は、光学式センサ２６０とは異なる領域に配置される。例えば、トップリング１１６の回転軸Ｃｗと研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴとを結ぶ直線２５２と、研磨テーブル１１０の回転軸ＣＴと渦電流センサ２１０の中心とを結ぶ直線２５４と、でなす角度をθとする。この場合、渦電流センサ２１０は、θ＝１００〜１４０ｄｅｇとなるように配置されるのが好ましいが、これには限定されない。
なお、ここでは、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されたときに光学式センサ２６０が反対領域２５０に位置するように、研磨テーブル１１０に配置される例を示したが、これには限定されない。例えば、渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０のいずれもが、トリガセンサ２２０からトリガ信号が出力されたときに反対領域２５０に位置し
ないように、研磨テーブル１１０に配置されていてもよい。
タイミング信号発生器２３０は、トリガセンサ２２０から出力されたトリガ信号に基づいて、渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０それぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０へ出力する。
すなわち、研磨装置１００は、第１実施形態で説明したように研磨テーブル１１０が時計回りと反時計回りに回転方向を変える場合がある。また、研磨装置１００は、時計回りに回転する研磨テーブルと、反時計回りに回転する研磨テーブルと、を備える場合もある。
このような場合、光学式センサ２６０については、第１実施形態で説明したように、トリガ信号が出力されてから測定開始タイミングが出現するまでの所定の時間（α）、及びトリガ信号が出力されてから測定終了タイミングが出現するまでの所定の時間（β）は、研磨テーブル１１０の回転方向に依存せず一定である。
これに対して、図５，６に示すように、渦電流センサ２１０については、トリガ信号が出力されてから測定開始タイミングが出現するまでの所定の時間、及びトリガ信号が出力されてから測定終了タイミングが出現するまでの所定の時間は、研磨テーブル１１０の回転方向によって変化する。
そこで、タイミング信号発生器２３０は、トリガ信号と、研磨テーブル１１０の回転方向と、近接センサ２２２に対する渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０の位置関係と、研磨テーブル１１０の回転速度と、に基づいて、渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０それぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力する。
タイミング信号発生器２３０は、近接センサ２２２に対する渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０の位置関係を角度パラメータとしてあらかじめ記憶しておくことができる。タイミング信号発生器２３０は、研磨テーブル１１０の回転方向と、研磨テーブル１１０の回転速度と、渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０の角度パラメータと、を考慮して、渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０の測定開始タイミング及び測定終了タイミングを算出する。タイミング信号発生器２３０は、算出した測定開始タイミング及び測定終了タイミングを、渦電流センサ２１０及び光学式センサ２６０へ出力する。
本実施形態によれば、複数の膜厚測定センサへ適切な測定開始タイミング及び測定終了タイミングが出力される。したがって、複数の膜厚測定センサが配置されており、かつ、研磨テーブル１１０の回転方向が反転したり回転方向が異なる研磨テーブル１１０が混在したりする場合であっても、トリガセンサ２２０の配置位置の変更を行う必要がない。その結果、本実施形態によれば、膜厚測定装置２００の汎用性を向上させることができる。
また、複数の膜厚測定センサが存在する場合、従来は膜厚測定センサごとにトリガセンサ２２０を設ける場合があったので、トリガセンサ２２０の配置が複雑になるという問題があった。これに対して、本実施形態では、１つのトリガセンサ２２０を設けるだけでよいので、膜厚測定装置の構成を簡素化することができる。
なお、複数の膜厚測定センサの配置は、図５，６に示すような場合に限られない。図７，８は、トップリング１１６と渦電流センサ２１０と２つの光学式センサ２６０，２７０とトリガセンサ２２０との位置関係を示す平面図である。
図７，８に示すように、複数の膜厚測定センサは、トップリング１１６の回転軸Ｃｗを
通過する位置に設置されていなくてもよい。図７，８の例では、光学式センサ２７０は、研磨対象物１０２のエッジの膜厚を測定することができるように、研磨テーブル１１０に配置されている。
この場合、タイミング信号発生器２３０は、上述と同様の方法により、渦電流センサ２１０、光学式センサ２６０、光学式センサ２７０のそれぞれに対して、適切な測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力することができる。
以上、本実施形態によれば、従来のように複数のトリガセンサ２２０を設ける必要がないので、複数のトリガセンサ２２０が混在することによる構成の複雑化の問題、配線の引き回しの複雑化の問題、誤配線の問題、及びトリガセンサ２２０交換部品の待ち時間の問題を解決することができる。その結果、フレキシビリティと信頼性を兼ね備えた膜厚測定装置、及び研磨装置を提供することができる。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
［形態１］
時計回り及び反時計回りに回転可能な研磨テーブルと、研磨対象物を保持して回転可能な保持部と、を備える研磨装置によって研磨される研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記研磨テーブルに配置された第１の部材と前記研磨テーブルの外側に配置された第２の部材とを含み、前記第１の部材と前記第２の部材との位置関係に基づいて前記研磨テーブルが１回転したことを示すトリガ信号を出力するトリガセンサと、
前記研磨テーブルに配置され、前記トリガセンサから出力されたトリガ信号に基づくタイミングで、前記研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定センサと、
を備え、
前記第２の部材は、前記研磨テーブルの回転軸に関して前記保持部の回転軸の反対側に存在する反対領域に配置され、
前記膜厚測定センサ及び前記第１の部材は、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域に位置するように、前記研磨テーブルに配置される、
ことを特徴とする膜厚測定装置。
［形態２］
形態１の膜厚測定装置において、
前記第２の部材は、前記反対領域の、前記保持部の回転軸と前記研磨テーブルの回転軸とを通る平面上に配置され、
前記膜厚測定センサ及び前記第１の部材は、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域の、前記保持部の回転軸と前記研磨テーブルの回転軸とを通る平面上に位置するように、前記研磨テーブルに配置される、
ことを特徴とする膜厚測定装置。
［形態３］
形態１又は２の膜厚測定装置において、
前記第２の部材は、前記研磨テーブルの外側に配置されたドグであり、
前記第１の部材は、前記研磨テーブルが１回転するたびに前記ドグを検出する近接センサである、
ことを特徴とする膜厚測定装置。
［形態４］
形態１〜３のいずれか１項の膜厚測定装置において、
前記膜厚測定装置は、複数の前記膜厚測定センサを含み、
前記トリガセンサから出力されたトリガ信号に基づいて、前記複数の膜厚測定センサそれぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力するタイミング信号発生器をさらに備える、
ことを特徴とする膜厚測定装置。
［形態５］
形態４の膜厚測定装置において、
前記複数の膜厚測定センサのうちの１つの膜厚測定センサは、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域に位置するように、前記研磨テーブルに配置され、
前記１つの膜厚測定センサ以外の膜厚測定センサは、前記１つの膜厚測定センサとは異なる領域に配置される、ことを特徴とする膜厚測定装置。
［形態６］
形態４又は５の膜厚測定装置において、
前記タイミング信号発生器は、前記トリガ信号と、前記研磨テーブルの回転方向と、近接センサに対する前記複数の膜厚測定センサの位置関係と、前記研磨テーブルの回転速度と、に基づいて、前記複数の膜厚測定センサそれぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力する、
ことを特徴とする膜厚測定装置。
［形態７］
形態１〜６のいずれか１項の膜厚測定装置と、
前記研磨対象物を研磨するための研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを時計回り及び反時計回りに回転させる第１の駆動部と、
前記研磨対象物を保持して前記研磨パッドに押圧させる保持部と、
前記保持部を回転させる第２の駆動部と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
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（第１の駆動部）
１１６ トップリング（保持部）
１１８ 第２の電動モータ（第２の駆動部）
２００ 膜厚測定装置
２１０ 渦電流センサ
２２０ トリガセンサ
２２２ 近接センサ
２２４ ドグ
２３０ タイミング信号発生器
２４０ 終点検出器
２５０ 反対領域
２６０，２７０ 光学式センサ
ＣＴ 研磨テーブル１１０の回転軸
Ｃｗ トップリング１１６の回転軸

Claims (7)

  1. 時計回り及び反時計回りに回転可能な研磨テーブルと、研磨対象物を保持して回転可能な保持部と、を備える研磨装置によって研磨される研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
    前記研磨テーブルに配置された第１の部材と前記研磨テーブルの外側に配置された第２の部材とを含み、前記第１の部材と前記第２の部材との位置関係に基づいて前記研磨テーブルが１回転したことを示すトリガ信号を出力するトリガセンサと、
    前記研磨テーブルに配置され、前記トリガセンサから出力されたトリガ信号に基づくタイミングで、前記研磨対象物の膜厚を測定する膜厚測定センサと、
    前記トリガ信号を受信してから前記測定を開始するまでの所定時間を予め記憶するタイミング信号発生器と、
    を備え、
    前記第２の部材は、前記研磨テーブルの回転軸に関して前記保持部の回転軸の反対側に存在する反対領域に配置され、
    前記膜厚測定センサ及び前記第１の部材は、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域に位置するように、前記研磨テーブルに配置され、
    前記研磨テーブルの前記回転軸は、前記第２の部材と、前記保持部の前記回転軸との間に実質的に位置し、
    前記所定時間が、前記研磨テーブルの回転方向に関わらず一定であり、
    前記膜厚測定センサの上方に前記研磨対象物が存在し始める前に前記膜厚測定センサは測定を開始することを特徴とする膜厚測定装置。
  2. 請求項１の膜厚測定装置において、
    前記第２の部材は、前記反対領域の、前記保持部の回転軸と前記研磨テーブルの回転軸とを通る平面上に配置され、
    前記膜厚測定センサ及び前記第１の部材は、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域の、前記保持部の回転軸と前記研磨テーブルの回転軸とを通
    る平面上に位置するように、前記研磨テーブルに配置される、
    ことを特徴とする膜厚測定装置。
  3. 請求項１又は２の膜厚測定装置において、
    前記第２の部材は、前記研磨テーブルの外側に配置されたドグであり、
    前記第１の部材は、前記研磨テーブルが１回転するたびに前記ドグを検出する近接センサである、
    ことを特徴とする膜厚測定装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項の膜厚測定装置において、
    前記膜厚測定装置は、複数の前記膜厚測定センサを含み、
    前記タイミング信号発生器は、前記トリガセンサから出力されたトリガ信号に基づいて、前記複数の膜厚測定センサそれぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力する、
    ことを特徴とする膜厚測定装置。
  5. 請求項４の膜厚測定装置において、
    前記複数の膜厚測定センサのうちの１つの膜厚測定センサは、前記トリガセンサから前記トリガ信号が出力されたときに前記反対領域に位置するように、前記研磨テーブルに配置され、
    前記１つの膜厚測定センサ以外の膜厚測定センサは、前記１つの膜厚測定センサとは異なる領域に配置される、ことを特徴とする膜厚測定装置。
  6. 請求項４又は５の膜厚測定装置において、
    前記タイミング信号発生器は、前記トリガ信号と、前記研磨テーブルの回転方向と、近接センサに対する前記複数の膜厚測定センサの位置関係と、前記研磨テーブルの回転速度と、に基づいて、前記複数の膜厚測定センサそれぞれに対する測定開始タイミング及び測定終了タイミングを出力する、
    ことを特徴とする膜厚測定装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項の膜厚測定装置と、
    前記研磨対象物を研磨するための研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、
    前記研磨テーブルを時計回り及び反時計回りに回転させる第１の駆動部と、
    前記研磨対象物を保持して前記研磨パッドに押圧させる保持部と、
    前記保持部を回転させる第２の駆動部と、
    を備えることを特徴とする研磨装置。
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