JP6842505B2 - 研磨装置、及び研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、研磨装置、及び研磨方法に関するものである。

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。半導体デバイスの製造では、シリコンウェハの上に多くの種類の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造を形成するためには、ウェハの表面を平坦にする技術が重要となっている。このようなウェハの表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行う研磨装置（化学的機械的研磨装置ともいう）が広く用いられている。

この化学機械研磨（ＣＭＰ）装置は、一般に、研磨対象物（ウェハ等の基板）を研磨するための研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルと、研磨対象物を保持して研磨パッドに押圧するためにウェハを保持するトップリングを有する。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。さらに、研磨装置は、研磨液を研磨パッド上に供給するノズルを備えている。ノズルから研磨液を研磨パッド上に供給しながら、トップリングによりウェハを研磨パッドに押し付け、さらにトップリングと研磨テーブルとを相対移動させることにより、ウェハを研磨してその表面を平坦にする。トップリングと、トップリングの駆動部の保持方式としては、これらを揺動アーム（片持アーム）の端部に保持する方式と、トップリングと、トップリングの駆動部をカルーセルに保持する方式がある。

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る。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。

研磨終点検出手段の１つとして、研磨が異材質の物質へ移行した際の研磨摩擦力の変化を検出する方法が知られている。研磨対象物である半導体ウェハは、半導体、導体、絶縁体の異なる材質からなる積層構造を有しており、異材質層間で摩擦係数が異なる。このため、研磨が異材質層へ移行することによって生じる研磨摩擦力の変化を検出する方法である。この方法によれば、研磨が異材質層に達した時が研磨の終点となる。

また、研磨装置は、研磨対象物の研磨表面が平坦ではない状態から平坦になった際の研磨摩擦力の変化を検出することにより、研磨終点を検出することもできる。

ここで、研磨対象物を研磨する際に生じる研磨摩擦力は、研磨テーブルまたはトップリングを回転駆動する駆動部の駆動負荷として現れる。例えば、駆動部が電動モータの場合には、駆動負荷（トルク）はモータに流れる電流として測定することができる。このため、モータ電流（トルク電流）を電流センサで検出し、検出したモータ電流の変化に基づいて研磨の終点を検出することができる。

特開２００４−２４９４５８号には、揺動アームの端部にトップリングを保持する方式において、研磨テーブルを駆動するモータのモータ電流を利用して研磨摩擦力を測定して、研磨の終点を検出する方法を開示する。カルーセルに複数のトップリングを保持する方式においては、カルーセル回転モータのトルク電流（モータ電流）検知による終点検知方法（特開２００１−２５２８６６号、米国特許第６２９３８４５号）がある。また、カル
ーセルに取り付けたリニアモータにより横方向にトップリングが駆動される方式もある。この方式では、リニアモータのトルク電流（モータ電流）検知による終点検知方法（米国特許出願公開第２０１４／００２０８３０号）が開示されている。

特開２００４−２４９４５８号 特開２００１−２５２８６６号 米国特許第６２９３８４５号 米国特許出願公開第２０１４／００２０８３０号

研磨装置によって実行される研磨プロセスには、研磨対象物の種類、研磨パッドの種類、研磨砥液（スラリ）の種類などの組み合わせによって複数の研磨条件が存在する。これら複数の研磨条件の中には、駆動部の駆動負荷に変化が生じてもトルク電流の変化（特徴点）が大きく現れない場合がある。トルク電流の変化が小さい場合、トルク電流に現れるノイズや、トルク電流の波形に生じるうねり部分の影響を受け、研磨の終点を適切に検出することができないおそれがあり、過研磨などの問題が生じ得る。

なお、研磨の終点を適切に検出することは、研磨パッドのドレッシングにおいても重要である。ドレッシングは、ダイヤモンド等の砥石が表面に配置されたパッドドレッサーを研磨パッドに当てて行う。パッドドレッサーにより、研磨パッドの表面を削り、又は、粗化して、研磨開始前に研磨パッドのスラリの保持性を良好にし、又は使用中の研磨パッドのスラリの保持性を回復させ、研磨能力を維持する。

そこで、本発明の一形態は、トップリングを揺動アームの端部に保持する方式において、研磨終点検出の精度を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために、第１の形態では、研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行うための研磨装置であって、前記研磨パッドを保持するための研磨テーブルと、前記研磨物を保持するための保持部と、前記保持部を保持するための揺動アームと、前記揺動アームを揺動するためのアーム駆動部と、前記揺動アームに加わるアームトルクを直接または間接に検知するアームトルク検知部と、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出部と、を有する研磨装置という構成を採っている。

ここで、研磨物とは、研磨対象物である基板の表面を平坦化するときは、基板であり、研磨パッドのドレッシングをおこなうときは、パッドドレッサーである。従って、研磨の終了とは、基板の場合、基板の表面の研磨終了を意味し、研磨パッドのドレッシングをおこなうときは、研磨パッドの表面の研磨終了を意味する。

本実施形態は、トップリングを揺動アームの端部に保持する方式であり、研磨対象物を研磨する際に生じる研磨摩擦力は、アーム駆動部の駆動負荷としても現れる。例えば、アーム駆動部が電動モータの場合には、駆動負荷（トルク）はモータに流れる電流として測定することができる。このため、モータ電流（トルク電流）を電流センサ等で検出し、検出したモータ電流の変化に基づいて研磨の終点を検出することができる。

トップリングを揺動アームの端部に保持する方式では、揺動アームを、揺動させずに、
すなわち所定の位置に停止させて（静止させて）、研磨を行うこともできる。揺動アームの静止時に、揺動アームに加わるアームトルクを検知できる。このため、回転している研磨テーブルに加わるテーブルトルクを検知して終点検知する方式と比較すると、回転により発生するノイズが低減する。ノイズが低減するため、テーブルトルクを検知する方式と比較すると、研磨終点検出の精度が向上する。

なお、揺動アームを揺動させながら、研磨を行う場合は、揺動アームに加わるアームトルクを検知するときに、一時的に揺動アームの揺動を停止させて、揺動アームに加わるアームトルクを検知することができる。また、ノイズが増加する可能性があるが、揺動アームを揺動させながら、揺動アームに加わるアームトルクを検知してもよい。

第２の形態では、前記保持部と前記揺動アームと前記アーム駆動部と前記トルク検知部は、組を構成し、前記組は、複数組あるという構成を採っている。

第３の形態では、前記研磨装置は、前記研磨テーブルを回転駆動するテーブル駆動部と、前記研磨テーブルに加わるテーブルトルクを検知するテーブルトルク検知部とを有し、前記終点検出部は、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクと、前記テーブルトルク検知部が検知した前記テーブルトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するという構成を採っている。

第４の形態では、前記保持部の重量の、前記揺動アームの重量に対する比は、０．３から１．５であるという構成を採っている。

第５の形態では、前記揺動アームの、前記アーム駆動部への接続部において、前記アームトルク検知部は、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知するという構成を採っている。トルクを検知する手段としては、揺動アームを回転させる回転モータの電流値を検知する方法がある。他の方法としては、例えば、アーム駆動部への接続部等に配置した歪ゲージ、圧電素子、磁歪式トルクセンサ等を用いた方法がある。

第６の形態では、前記アーム駆動部は、前記揺動アームを回転させる回転モータであり、前記アームトルク検知部は、前記回転モータの電流値から、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知するという構成を採っている。研磨対象物を研磨する際に生じる研磨摩擦力は、揺動アームの静止時においても、研磨テーブルまたはトップリングが回転しているため、揺動アームを静止させるためのアーム駆動部の駆動負荷に影響する。従って、揺動アームを回転させる回転モータの電流値から、揺動アームに加わるアームトルクを検知することができる。

第７の形態では、前記アーム駆動部は、前記揺動アームを回転させる回転モータであり、前記アームトルク検知部は、前記回転モータの電流値を検知し、前記終点検出部は、前記回転モータの電流値の微分値に基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するという構成を採っている。

第８の形態では、前記揺動アームは複数のアームを有し、前記複数のアーム同士の接合部において、前記アームトルク検知部は、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知するという構成を採っている。

第９の形態では、前記研磨装置は、回転軸の周りに回転可能なカルーセルを有し、前記アーム駆動部は、前記カルーセルに取り付けられるという構成を採っている。

第１０の形態では、前記研磨装置は、支持フレームと、前記支持フレームに取り付けら
れ、前記アーム駆動部の搬送経路を画定するトラックと、前記トラックによって画定された前記経路に沿って、前記アーム駆動部を搬送するキャリッジであって、前記トラックに結合され、前記トラックに沿って可動であるキャリッジとを有するという構成を採っている。

第１１の形態では、前記研磨装置は、前記研磨物を研磨する研磨部と、前記研磨物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、前記研磨部と前記洗浄部との間を分離する隔壁と、前記隔壁の開口を介して研磨後の前記研磨物を前記研磨部から前記洗浄部へ搬送する搬送機構と、側壁を有して、前記研磨部と前記洗浄部と前記搬送機構とを内部に収納する筐体とを有し、前記洗浄部は、研磨後の前記研磨物を洗浄液により洗浄する洗浄手段と、洗浄後の前記研磨物を乾燥させる乾燥手段と、前記洗浄手段と乾燥手段間を水平および昇降自在に前記研磨物の受け渡しが可能な搬送手段とを有し、前記研磨部は、前記研磨テーブルと、前記保持部と、前記揺動アームと、前記アーム駆動部とを有するという構成を採っている。

第１２の形態では、前記終点検出部は、前記研磨物に光を当て、前記研磨物からの反射光の強度を計測する光学式センサを有し、前記終点検出部は、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクと、前記光学式センサが計測した前記研磨物からの反射光の強度とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するという構成を採っている。

第１３の形態では、前記終点検出部は、研磨時に前記研磨物と対向可能な、前記研磨テーブル内の位置に組込まれるウィンドウを有し、前記ウィンドウの下部に、前記光学式センサが配置されるという構成を採っている。

第１４の形態では、前記研磨テーブルは、研磨時に前記研磨物と対向可能な、前記研磨テーブル内の位置に開口を有し、前記光学式センサは、前記ウィンドウの下部に配置され、前記光学式センサは、洗浄用の流体を前記開口内に供給する流体供給部を有するという構成を採っている。

第１５の形態では、前記終点検出部は、前記研磨物に磁場を生成し、生成した前記磁場の強度を検知する渦電流式センサを有し、前記終点検出部は、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクと、前記渦電流式センサが計測した前記磁場の強度とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するという構成を採っている。

第１６の形態では、研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行う研磨方法において、前記研磨パッドを研磨テーブルに保持し、揺動アームが、前記研磨物を保持する保持部を保持し、アーム駆動部が前記揺動アームを揺動し、前記揺動アームに加わるアームトルクを直接または間接に検知し、検知した前記アームトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする研磨方法という構成を採っている。

第１７の形態では、前記揺動アームは複数のアームを有し、前記複数のアーム同士の接合部において、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知することを特徴とする研磨方法という構成を採っている。

第１８の形態では、研磨物を保持するための保持部と、前記保持部を保持するための揺動アームと、前記揺動アームに加わるアームトルクを直接または間接に検知するアームトルク検知部とを有して前記研磨物を研磨する研磨装置を制御するためのコンピュータを、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出手段、前記研磨装置による研磨を制御する制御手段、として機能させるためのプログラムという構成を採っている。

第１９の形態では、前記プログラムは更新可能であることを特徴とする第１８の形態に記載のプログラムという構成を採っている。

第２０の形態では、基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置と、前記基板処理装置と通信手段により接続されるデータ処理装置とを有し、前記データ処理装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するパラメータを更新することを特徴とする研磨装置という構成を採っている。ここで、信号は、アナログ信号及び／又はデジタル信号である。

ここで、研磨パラメータとしては、例えば、（１）半導体ウェハの４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する押圧力、（２）研磨時間、（３）研磨テーブルやトップリングの回転数、（４）研磨終点の判定のための閾値等がある。パラメータの更新とは、これらを更新することである。

第２１の形態では、第２０の形態に記載の研磨装置において、前記信号は、１種類のセンサ又は種類の異なる複数のセンサにより取得されることを特徴とする研磨装置という構成を採っている。本形態で用いられる種類の異なるセンサとしては、以下のセンサ等がある。すなわち（１）揺動軸モータのトルク変動に関する測定信号を取得するセンサ、（２）ＳＯＰＭ（光学式センサ）、（３）渦電流センサ、（４）研磨テーブル回転用モータのモータ電流変動に関する測定信号を取得するセンサである。

第２２の形態では、基板処理装置とデータ処理装置を通信手段により接続するステップと、前記基板処理装置を用いて基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得するステップと、前記データ処理装置により、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するパラメータを更新するステップとを含むことを特徴とする研磨方法という構成を採っている。

第２３の形態では、基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置と、中間処理装置と、データ処理装置とを有し、基板処理装置と中間処理装置は第１の通信手段により接続され、中間処理装置とデータ処理装置は第２の通信手段により接続され、前記中間処理装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを作成し、前記データ処理装置は、前記データセットに基づいて前記基板処理装置の研磨処理の状態を監視し、前記中間処理装置または前記データ処理装置は前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする研磨装置という構成を採っている。

第２４の形態では、第２３の形態において、前記信号は、１種類のセンサ又は種類の異なる複数のセンサにより取得されることを特徴とする研磨装置という構成を採ることができる。本形態で用いられる種類の異なるセンサとしては、以下のセンサ等がある。すなわち（１）揺動軸モータのトルク変動に関する測定信号を取得するセンサ、（２）ＳＯＰＭ（光学式センサ）、（３）渦電流センサ、（４）研磨テーブル回転用モータのモータ電流変動に関する測定信号を取得するセンサである。

第２５の形態では、第２３の形態において、前記データセットの例としては、以下がある。前記センサが出力するセンサ信号と、必要な制御パラメータをデータセットにすることが可能である。すなわち、データセットは、トップリングの半導体ウェハへの押圧・揺動軸モータの電流・ 研磨テーブルのモータ電流・光学式センサの測定信号・ 渦電流センサの測定信号・研磨パッド上でのトップリングの位置・ スラリと薬液の流量／種類、そ
れらの相関算出データ等を含むことができる。

第２６の形態では、第２３の形態において、前記データセットの送信方法の例としては、以下がある。１次元データをパラレルに送信する送信システムや、１次元データをシーケンシャルに送信する送信システムを用いて、送信することが可能である。また、上記１次元データを２次元データに加工して、データセットにすることが可能である。

第２７の形態では、第２３の形態において、信号値の変動が大きい信号を抽出して研磨パラメータを更新することができる。研磨パラメータを更新する方法としては、例えば、以下がある。主であるセンサと従であるセンサの両方の目標値に優先割合係数(重み係数)を設けることにより、主であるセンサと従であるセンサとの影響割合を規定する。信号値の変動が大きい信号を抽出して優先割合係数を変更する。なお、信号値の変動には、短時間のみ変動するものと、長時間にわたって変動するものがある。また、信号値の変動とは、信号値の時間に関する微分値、又は時間に関する差分値等である。

第２８の形態では、基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置と中間処理装置を第１の通信手段により接続するステップと、前記中間処理装置とデータ処理装置を第２の通信手段により接続するステップと、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、前記中間処理装置が研磨処理に関するデータセットを作成するステップと、前記データセットに基づいて前記基板処理装置の研磨処理の状態を前記データ処理装置が監視するステップと、前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を前記中間処理装置または前記データ処理装置が検出するステップとを含むことを特徴とする研磨方法という構成を採っている。

第２９の形態では、基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置と、中間処理装置と、第１のデータ処理装置と、第２のデータ処理装置とを有し、前記基板処理装置と前記中間処理装置は第１の通信手段により接続され、前記中間処理装置と前記第１のデータ処理装置は第２の通信手段により接続され、前記第１のデータ処理装置と前記第２のデータ処理装置は第３の通信手段により接続され、前記第１の通信手段は、前記第２、第３の通信手段よりも高速に通信が可能であり、前記中間処理装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを作成し、前記第１または第２のデータ処理装置は、前記データセットに基づいて前記基板処理装置の研磨処理の状態を監視し、前記中間処理装置は前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする研磨装置という構成を採っている。

第２９の形態は、既述の第２３〜第２７の形態のうちの少なくとも１つの形態と組み合わせることができる。また、第２９の形態においては、既述の第２〜第１６の形態と組み合わせることができる。

第３０の形態では、基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置と中間処理装置を第１の通信手段により接続するステップと、前記中間処理装置と第１のデータ処理装置を第２の通信手段により接続するステップと、前記第１のデータ処理装置と第２のデータ処理装置を第３の通信手段により接続するステップと、前記第１の通信手段が、前記第２、第３の通信手段よりも高速に通信するステップと、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを前記中間処理装置が作成するステップと、前記データセットに基づいて前記基板処理装置の研磨処理の状態を前記第１または第２のデータ処理装置が監視するステップと、前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を前記中間処理装置が検出するステップとを含むことを特徴とする研磨方法という構成を採っている。

第３１の形態では、基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置
と、中間処理装置と、データ処理装置とを有し、前記基板処理装置と前記中間処理装置は第１の通信手段により接続され、前記基板処理装置と前記データ処理装置は第２の通信手段により接続され、前記第１の通信手段は、前記第２の通信手段よりも高速に通信が可能であり、前記中間処理装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを作成し、前記データ処理装置は、前記基板処理装置の状態を監視し、前記中間処理装置は前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする研磨装置という構成を採っている。

第３２の形態では、第３１の形態に記載の研磨装置において、前記データ処理装置は、前記中間処理装置による前記研磨終点の検出を監視することを特徴とする研磨装置という構成を採っている。

第３３の形態では、第３１の形態に記載の研磨装置において、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出するための複数の種類の終点検知センサを有し、前記中間処理装置は、前記複数の種類の終点検知センサが出力する複数の信号値のうち、前記信号値の変動が他の信号値より大きい信号値を抽出して研磨パラメータを更新することを特徴とする研磨装置という構成を採っている。

第３４の形態では、第３１の形態に記載の研磨装置において、前記基板処理装置は、前記研磨物を保持するための保持部と、前記保持部を保持するための揺動アームと、前記揺動アームを揺動するためのアーム駆動部と、前記揺動アームに加わるアームトルクを直接または間接に検知するアームトルク検知部とを有し、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする研磨装置という構成を採っている。

なお、第３１の形態は、既述の第２３〜第２７の形態のうちの少なくとも１つの形態と組み合わせることができる。また、第３１の形態においては、既述の第２〜第１６の形態と組み合わせることができる。

第３５の形態では、基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置と中間処理装置を第１の通信手段により接続するステップと、前記基板処理装置とデータ処理装置は第２の通信手段により接続するステップと、前記第１の通信手段が、前記第２の通信手段よりも高速に通信するステップと、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを前記中間処理装置が作成するステップと、前記基板処理装置の状態を前記データ処理装置が監視するステップと、前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を前記中間処理装置が検出するステップとを含むことを特徴とする研磨方法という構成を採っている。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す概略図である。 図３は、アームトルク検知部２６によるアームトルクの検知方法を説明するブロック図である。 図４は、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ４４と、アームトルクのデータ４６を示す。 図５は、図４のアームトルクのデータ４６のみを示す。 図６は、データ４６を微分したデータである。 図７は、図４の研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ４４のみを示す。 図８は、データ４４を微分したデータである。 図９は、参考として、トップリング３１Ａの回転トルクのデータ６８を示す。 図１０は、データ６８を微分したデータである。 図１１は、基板の断面図を示す。 図１２は、研磨テーブル３０Ａ及びトップリング３１Ａの回転数を示す。 図１３は、トップリング３１Ａ内のエアバッグにより半導体ウェハ１６に印加された圧力のデータを示す。 図１４は、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ８８と、アームトルクのデータ９０を示す。 図１５は、データ８８及びデータ９２を微分したデータである。 図１６は、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータに含まれるノイズレベルと、アームトルクのデータに含まれるノイズレベルを比較した例を示す。 図１７は、図１６に示すデータを、横軸は半導体ウェハ１６に印加した圧力、縦軸はノイズの大きさとして示したものである。 図１８は、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータに含まれるノイズと、アームトルクのデータに含まれるノイズをフーリエ変換して得られるノイズの周波数スペクトラムを示す。 図１９は、第１研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。 図２０は、トップリングの構造を模式的に示す断面図である。 図２１は、トップリングの他の構造例を模式的に示す断面図である。 図２２は、トップリングを回転および揺動させる機構を説明するための断面図である。 図２３は、研磨テーブルの内部構造を模式的に示す断面図である。 図２４は、光学式センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。 図２５は、マイクロ波センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。 図２６は、ドレッサを示す斜視図である。 図２７（ａ）はアトマイザを示す斜視図であり、図２７（ｂ）はアームの下部を示す模式図である。 図２８（ａ）はアトマイザの内部構造を示す側面図であり、図２８（ｂ）はアトマイザを示す平面図である。 図２９（ａ）は洗浄部を示す平面図であり、図２９（ｂ）は洗浄部を示す側面図である。 図３０は、洗浄ラインの一例を示す模式図である。 図３１は、上側乾燥モジュールを示す縦断面図である。 図３２は、上側乾燥モジュールを示す平面図である。 図３３は、カルーセルによって支持されたマルチヘッド型のトップリングと研磨テーブルとの関係を示す概略側面図である。 図３４は、研磨テーブル３０Ａが１つの場合に、複数のＴＲユニットを設置する場合を示す図である。 図３５は、ロードセル７０６の設置例を示す図である。 図３６は、トラック上を揺動アームが移動する実施形態を示す図である。 図３７は、光学式センサを有する別の実施形態を示す図である。 図３８は、光学式センサを有する別の実施形態を示す図である。 図３９は、終点部の膜構造が金属と絶縁膜の混在状態である場合の例を示す図である。 図４０は、終点部の膜構造が金属と絶縁膜の混在状態である場合の例を示す図である。 図４１は、終点部の膜構造が金属と絶縁膜の混在状態である場合の例を示す図である。 図４２は、図２の変形例としての実施形態を示す図である。 図４３は、制御部６５による全体の制御を示す図である。 図４４は、別の実施形態の構成を示す図である。 図４５は、図４４の実施形態の変形例を示す図である。 図４６は、図４４の実施形態の変形例を示す図である。 図４７は、図４４の実施形態の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。

図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、この基板処理装置は、略矩形状のハウジング６１を備えている。ハウジング６１は側壁７００を有する。ハウジング６１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部６２と研磨部６３と洗浄部６４とに区画されている。これらのロード／アンロード部６２、研磨部６３、および洗浄部６４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部６５を有している。

ロード／アンロード部６２は、多数のウェハ（基板）をストックするウェハカセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０はハウジング６１に隣接して配置され、基板処理装置の幅方向（長手方向に垂直な方向）に沿って配列されている。フロントロード部２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

また、ロード／アンロード部６２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されている。走行機構２１上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な２台の搬送ロボット（ローダー）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。各々の搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えている。上側のハンドは、処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに使用される。下側のハンドは、処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに使用される。このように、上下のハンドは使い分けられる。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウェハを反転させることができる。

ロード／アンロード部６２は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域である。そのため、ロード／アンロード部６２の内部は、基板処理装置外部、研磨部６３、および洗浄部６４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部６３は研磨液としてスラリを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部６３の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部６４の内部圧力よりも低く維持されている。ロード／アンロード部６２には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられている。フィルタファンユニットからはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。

研磨部６３は、ウェハの研磨（平坦化）が行われる領域であり、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄを備えている。第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、図１に示すように、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。

図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨テーブル３０Ａと、トップリング３１Ａと、研磨液供給ノズル３２Ａと、ドレッサ３３Ａと、アトマイザ３４Ａとを備えている。研磨テーブル３０Ａには、研磨面を有する研磨パッド１０が取り付けられている。トップリング(保持部)３１Ａは、ウェハを保持し、かつウェハを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨する。研磨液供給ノズル３２Ａは、研磨パッド１０に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給する。ドレッサ３３Ａは、研磨パッド１０の研磨面のドレッシングを行う。アトマイザ３４Ａは、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射する。

同様に、第２研磨ユニット３Ｂは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｂと、トップリング３１Ｂと、研磨液供給ノズル３２Ｂと、ドレッサ３３Ｂと、アトマイザ３４Ｂとを備えている。第３研磨ユニット３Ｃは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｃと、トップリング３１Ｃと、研磨液供給ノズル３２Ｃと、ドレッサ３３Ｃと、アトマイザ３４Ｃとを備えている。第４研磨ユニット３Ｄは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｄと、トップリング３１Ｄと、研磨液供給ノズル３２Ｄと、ドレッサ３３Ｄと、アトマイザ３４Ｄとを備えている。

第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、研磨ユニットの詳細に関しては、以下では、第１研磨ユニット３Ａを対象として説明する。

図１９は、第１研磨ユニット３Ａを模式的に示す斜視図である。トップリング３１Ａは、トップリングシャフト６３６に支持されている。研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、この研磨パッド１０の上面は半導体ウェハ１６を研磨する研磨面を構成する。なお、研磨パッド１０に代えて固定砥粒を用いることもできる。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａは、矢印で示すように、その軸心周りに回転するように構成されている。半導体ウェハ１６は、トップリング３１Ａの下面に真空吸着により保持される。研磨時には、研磨液供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０の研磨面に研磨液が供給され、研磨対象である半導体ウェハ１６がトップリング３１Ａにより研磨面に押圧されて研磨される。

図２０はトップリング３１Ａの構造を模式的に示す断面図である。トップリング３１Ａは、トップリングシャフト６３６の下端に自在継手６３７を介して連結されている。自在継手６３７は、トップリング３１Ａとトップリングシャフト６３６との互いの傾動を許容しつつ、トップリングシャフト６３６の回転をトップリング３１Ａに伝達するボールジョイントである。トップリング３１Ａは、略円盤状のトップリング本体６３８と、トップリング本体６３８の下部に配置されたリテーナリング６４０とを備えている。トップリング本体６３８は金属やセラミックス等の強度および剛性が高い材料から形成されている。また、リテーナリング６４０は、剛性の高い樹脂材またはセラミックス等から形成されている。なお、リテーナリング６４０をトップリング本体６３８と一体的に形成することとしてもよい。

トップリング本体６３８およびリテーナリング６４０の内側に形成された空間内には、半導体ウェハ１６に当接する円形の弾性パッド６４２と、弾性膜からなる環状の加圧シート６４３と、弾性パッド６４２を保持する概略円盤状のチャッキングプレート６４４とが収容されている。弾性パッド６４２の上周端部はチャッキングプレート６４４に保持され、弾性パッド６４２とチャッキングプレート６４４との間には、４つの圧力室（エアバッグ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が設けられている。圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は弾性パッド６４２とチャッキングプレート６４４とによって形成されている。圧力室Ｐ１，Ｐ２
，Ｐ３，Ｐ４にはそれぞれ流体路６５１，６５２，６５３，６５４を介して加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。中央の圧力室Ｐ１は円形であり、他の圧力室Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は環状である。これらの圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、同心上に配列されている。

圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力は後述する圧力調整部により互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、半導体ウェハ１６の４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する押圧力を独立に調整することができる。また、トップリング３１Ａの全体を昇降させることにより、リテーナリング６４０を所定の押圧力で研磨パッド１０に押圧できるようになっている。チャッキングプレート６４４とトップリング本体６３８との間には圧力室Ｐ５が形成され、この圧力室Ｐ５には流体路６５５を介して加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。これにより、チャッキングプレート６４４および弾性パッド６４２全体が上下方向に動くことができる。

半導体ウェハ１６の周端部はリテーナリング６４０に囲まれており、研磨中に半導体ウェハ１６がトップリング３１Ａから飛び出さないようになっている。圧力室Ｐ３を構成する、弾性パッド６４２の部位には開口（図示せず）が形成されており、圧力室Ｐ３に真空を形成することにより半導体ウェハ１６がトップリング３１Ａに吸着保持されるようになっている。また、この圧力室Ｐ３に窒素ガス、乾燥空気、圧縮空気等を供給することにより、半導体ウェハ１６がトップリング３１Ａからリリースされるようになっている。

図２１はトップリング３１Ａの他の構造例を模式的に示す断面図である。この例では、チャッキングプレートは設けられていなく、弾性パッド６４２はトップリング本体６３８の下面に取り付けられている。また、チャッキングプレートとトップリング本体６３８との間の圧力室Ｐ５も設けられていない。これに代えて、リテーナリング６４０とトップリング本体６３８との間には弾性バッグ６４６が配置されており、その弾性バッグ６４６の内部には圧力室Ｐ６が形成されている。リテーナリング６４０はトップリング本体６３８に対して相対的に上下動可能となっている。圧力室Ｐ６には流体路６５６が連通しており、加圧空気等の加圧流体が流体路６５６を通じて圧力室Ｐ６に供給されるようになっている。圧力室Ｐ６の内部圧力は後述する圧力調整部により調整可能となっている。したがって、半導体ウェハ１６に対する押圧力とは独立してリテーナリング６４０の研磨パッド１０に対する押圧力を調整することができる。他の構成および動作は、図２０に示すトップリングの構成と同一である。本実施形態では、図２０または図２１のいずれのタイプのトップリングを用いることができる。

図２２はトップリング３１Ａを回転および揺動させる機構を説明するための断面図である。トップリングシャフト（例えば、スプラインシャフト）６３６はトップリングヘッド６６０に回転自在に支持されている。また、トップリングシャフト６３６は、プーリ６６１，６６２およびベルト６６３を介してモータＭ１の回転軸に連結されており、モータＭ１によってトップリングシャフト６３６およびトップリング３１Ａがその軸心周りに回転する。このモータＭ１はトップリングヘッド６６０の上部に取り付けられている。また、トップリングヘッド６６０とトップリングシャフト６３６とは、上下駆動源としてのエアシリンダ６６５によって連結されている。このエアシリンダ６６５に供給されるエア（圧縮気体）によりトップリングシャフト６３６およびトップリング３１Ａが一体に上下動する。なお、エアシリンダ６６５に代えて、ボールねじおよびサーボモータを有する機構を上下駆動源として用いてもよい。

トップリングヘッド６６０は、支持軸６６７に軸受６７２を介して回転自在に支持されている。この支持軸６６７は固定軸であり、回転しない構造となっている。トップリング
ヘッド６６０にはモータＭ２が設置されており、トップリングヘッド６６０とモータＭ２との相対位置は固定である。このモータＭ２の回転軸は、図示しない回転伝達機構（歯車など）を介して支持軸６６７に連結されており、モータＭ２を回転させることによって、トップリングヘッド６６０が支持軸６６７を中心として揺動（スイング）するようになっている。したがって、トップリングヘッド６６０の揺動運動により、その先端に支持されたトップリング３１Ａは研磨テーブル３０Ａの上方の研磨位置と研磨テーブル３０Ａの側方の搬送位置との間を移動する。なお、本実施形態では、トップリング３１Ａを揺動させる揺動機構はモータＭ２から構成される。

トップリングシャフト３６の内部には、その長手方向に延びる貫通孔（図示せず）が形成されている。上述したトップリング３１Ａの流体路６５１，６５２，６５３，６５４，６５５，６５６は、この貫通孔を通って、トップリングシャフト６３６の上端に設けられている回転継手６６９に接続されている。この回転継手６６９を介してトップリング３１Ａに加圧気体（クリーンエア）や窒素ガスなどの流体が供給され、またトップリング３１Ａから気体が真空排気される。回転継手６６９には、上記流体通路６５１，６５２，６５３，６５４，６５５，６５６（図２０および図２１参照）に連通する複数の流体管６７０が接続され、これら流体管６７０は圧力調整部６７５に接続されている。また、エアシリンダ６６５に加圧空気を供給する流体管６７１も圧力調整部６７５に接続されている。

圧力調整部６７５は、トップリング３１Ａに供給される流体の圧力を調整する電空レギュレータや、流体管６７０，６７１に接続される配管、これら配管に設けられたエアオペレートバルブ、これらのエアオペレートバルブの作動源となるエアの圧力を調整する電空レギュレータ、トップリング３１Ａに真空を形成するエジェクタなどを有しており、これらが集合して１つのブロック（ユニット）を構成している。圧力調整部６７５は、トップリングヘッド６６０の上部に固定されている。トップリング３１Ａの圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５（図２０参照）に供給される加圧気体や、エアシリンダ６６５に供給される加圧空気の圧力は、この圧力調整部６７５の電空レギュレータによって調整される。同様に、圧力調整部６７５のエジェクタによってトップリング３１ＡのエアバッグＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４内や、チャッキングプレート４４とトップリング本体３８の間の圧力室Ｐ５内に真空が形成される。

このように、圧力調整機器である電空レギュレータやバルブがトップリング３１Ａの近くに設置されているので、トップリング３１Ａ内の圧力の制御性が向上される。より具体的には、電空レギュレータと圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５との距離が短いので、制御部６５からの圧力変更指令に対する応答性が向上する。同様に、真空源であるエジェクタもトップリング３１Ａの近くに設置されているので、トップリング３１Ａ内に真空を形成するときの応答性が向上する。また、圧力調整部６７５の裏面を、電装機器の取り付け用台座として利用することができ、従来必要であった取付用のフレームを不要とすることができる。

トップリングヘッド６６０、トップリング３１Ａ、圧力調整部６７５、トップリングシャフト６３６、モータＭ１、モータＭ２、エアシリンダ６６５は、１つのモジュール（以下、トップリングアッセンブリという）として構成されている。すなわち、トップリングシャフト６３６、モータＭ１、モータＭ２、圧力調整部６７５、エアシリンダ６６５は、トップリングヘッド６６０に取り付けられている。トップリングヘッド６６０は、支持軸６６７から取り外しできるように構成されている。したがって、トップリングヘッド６６０と支持軸６６７とを分離することにより、トップリングアッセンブリを基板処理装置から取り外すことができる。このような構成によれば、支持軸６６７やトップリングヘッド６６０などのメンテナンス性を向上させることができる。例えば、軸受６７２から異音が発生したときに、軸受６７２を容易に交換することができ、また、モータＭ２や回転伝達
機構（減速機）を交換する際に、隣接する機器を取り外す必要もない。

図２３は、研磨テーブル３０Ａの内部構造を模式的に示す断面図である。図２３に示すように、研磨テーブル３０Ａの内部には、半導体ウェハ１６の膜の状態を検知するセンサ６７６が埋設されている。この例では、センサ６７６として渦電流センサが用いられている。センサ６７６の信号は制御部６５に送信され、制御部６５によって膜厚を表すモニタリング信号が生成されるようになっている。このモニタリング信号（およびセンサ信号）の値は膜厚自体を示すものではないが、モニタリング信号の値は膜厚に応じて変化する。したがって、モニタリング信号は半導体ウェハ１６の膜厚を示す信号ということができる。

制御部６５は、モニタリング信号に基づいて各々の圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力を決定し、決定された内部圧力が各々の圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に形成されるように圧力調整部６７５に指令を出すようになっている。制御部６５は、モニタリング信号に基づいて各々の圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力を操作する圧力制御部として、および研磨終点を検知する終点検知部として機能する。

センサ６７６は、第１研磨ユニット３Ａと同様に、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄの研磨テーブルにも設けられている。制御部６５は、各々の研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのセンサ７６から送られてくる信号からモニタリング信号を生成し、各々の研磨ユニット３Ａ〜３Ｄでのウェハの研磨の進捗を監視する。複数のウェハが研磨ユニット３Ａ〜３Ｄで研磨されている場合、制御部５は、ウェハの膜厚を示すモニタリング信号を研磨中に監視し、それらのモニタリング信号に基づいて、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄでの研磨時間がほぼ同一となるようにトップリング３１Ａ〜３１Ｄの押圧力を制御する。このように研磨中のトップリング３１Ａ〜３１Ｄの押圧力をモニタリング信号に基づいて調整することで、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄでの研磨時間を平準化することができる。

半導体ウェハ１６は、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄのいずれかで研磨されてもよく、またはこれらの研磨ユニット３Ａ〜３Ｄから予め選択された複数の研磨ユニットで連続的に研磨されてもよい。例えば、半導体ウェハ１６を第１研磨ユニット３Ａ→第２研磨ユニット３Ｂの順で研磨してもよく、または半導体ウェハ１６を第３研磨ユニット３Ｃ→第４研磨ユニット３Ｄの順で研磨してもよい。さらに、半導体ウェハ１６を第１研磨ユニット３Ａ→第２研磨ユニット３Ｂ→第３研磨ユニット３Ｃ→第４研磨ユニット３Ｄの順で研磨してもよい。いずれの場合でも、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのすべての研磨時間を平準化することで、スループットを向上させることができる。

渦電流センサは、ウェハの膜が金属膜である場合に好適に用いられる。ウェハの膜が酸化膜などの光透過性を有する膜である場合には、センサ７６として光学式センサを用いることができる。あるいは、センサ７６としてマイクロ波センサを用いてもよい。マイクロ波センサは、金属膜および非金属膜のいずれの場合にも用いることができる。以下、光学式センサおよびマイクロ波センサの一例について説明する。

図２４は、光学式センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。図２４に示すように、研磨テーブル３０Ａの内部に、半導体ウェハ１６の膜の状態を検知する光学式センサ６７６が埋設されている。このセンサ６７６は、半導体ウェハ１６に光を照射し、半導体ウェハ１６からの反射光の強度（反射強度または反射率）から半導体ウェハ１６の膜の状態（膜厚など）を検知する。

また、研磨パッド１０には、センサ６７６からの光を透過させるための透光部６７７が取付けられている。この透光部６７７は、透過率の高い材質で形成されており、例えば、無発泡ポリウレタンなどにより形成される。あるいは、研磨パッド１０に貫通孔を設け、この貫通孔が半導体ウェハ１６に塞がれる間下方から透明液を流すことにより、透光部６７７を構成してもよい。透光部６７７は、トップリング３１Ａに保持された半導体ウェハ１６の中心を通過する位置に配置される。

センサ６７６は、図２４に示すように、光源６７８ａと、光源６７８ａからの光を半導体ウェハ１６の被研磨面に照射する発光部としての発光光ファイバ６７８ｂと、被研磨面からの反射光を受光する受光部としての受光光ファイバ６７８ｃと、受光光ファイバ６７８ｃにより受光された光を分光する分光器およびこの分光器により分光された光を電気的情報として蓄積する複数の受光素子とを内部に有する分光器ユニット６７８ｄと、光源６７８ａの点灯および消灯や分光器ユニット６７８ｄ内の受光素子の読取開始のタイミングなどの制御を行う動作制御部６７８ｅと、動作制御部６７８ｅに電力を供給する電源６７８ｆとを備えている。なお、光源６７８ａおよび分光器ユニット６７８ｄには、動作制御部６７８ｅを介して電力が供給される。

発光光ファイバ６７８ｂの発光端と受光光ファイバ６７８ｃの受光端は、半導体ウェハ１６の被研磨面に対して略垂直になるように構成されている。分光器ユニット６７８ｄ内の受光素子としては、例えば１２８素子のフォトダイオードアレイを用いることができる。分光器ユニット６７８ｄは、動作制御部６７８ｅに接続されている。分光器ユニット６７８ｄ内の受光素子からの情報は、動作制御部６７８ｅに送られ、この情報に基づいて反射光のスペクトルデータが生成される。すなわち、動作制御部６７８ｅは、受光素子に蓄積された電気的情報を読み取って反射光のスペクトルデータを生成する。このスペクトルデータは、波長に従って分解された反射光の強度を示し、膜厚によって変化する。

動作制御部６７８ｅは、上述した制御部６５に接続されている。このようにして、動作制御部６７８ｅで生成されたスペクトルデータは、制御部６５に送信される。制御部６５では、動作制御部６７８ｅから受信したスペクトルデータに基づいて、半導体ウェハ１６の膜厚に関連付けられた特性値を算出して、これをモニタリング信号として使用する。

図２５は、マイクロ波センサを備えた研磨テーブルを示す模式図である。センサ６７６は、マイクロ波を半導体ウェハ１６の被研磨面に向けて照射するアンテナ６８０ａと、アンテナ６８０ａにマイクロ波を供給するセンサ本体６８０ｂと、アンテナ６８０ａとセンサ本体６８０ｂとを接続する導波管６８１とを備えている。アンテナ６８０ａは研磨テーブル３０Ａに埋設されており、トップリング３１Ａに保持された半導体ウェハ１６の中心位置に対向するように配置されている。

センサ本体６８０ｂは、マイクロ波を生成してアンテナ６８０ａにマイクロ波を供給するマイクロ波源６８０ｃと、マイクロ波源６８０ｃにより生成されたマイクロ波（入射波）と半導体ウェハ１６の表面から反射したマイクロ波（反射波）とを分離させる分離器６８０ｄと、分離器６８０ｄにより分離された反射波を受信して反射波の振幅および位相を検出する検出部６８０ｅとを備えている。なお、分離器６８０ｄとしては、方向性結合器が好適に用いられる。

アンテナ６８０ａは導波管６８１を介して分離器６８０ｄに接続されている。マイクロ波源６８０ｃは分離器６８０ｄに接続され、マイクロ波源６８０ｃにより生成されたマイクロ波は、分離器６８０ｄおよび導波管６８１を介してアンテナ６８０ａに供給される。マイクロ波はアンテナ６８０ａから半導体ウェハ１６に向けて照射され、研磨パッド６１０を透過（貫通）して半導体ウェハ１６に到達する。半導体ウェハ１６からの反射波は再
び研磨パッド１０を透過した後、アンテナ６８０ａにより受信される。

反射波はアンテナ６８０ａから導波管６８１を介して分離器６８０ｄに送られ、分離器６８０ｄによって入射波と反射波とが分離される。分離器６８０ｄにより分離された反射波は検出部６８０ｅに送信される。検出部６８０ｅでは反射波の振幅および位相が検出される。反射波の振幅は電力（ｄｂｍまたはＷ）または電圧（Ｖ）として検出され、反射波の位相は検出部６８０ｅに内蔵された位相計測器（図示せず）により検出される。検出部６８０ｅによって検出された反射波の振幅および位相は制御部６５に送られ、ここで反射波の振幅および位相に基づいて半導体ウェハ１６の金属膜や非金属膜などの膜厚が解析される。解析された値は、モニタリング信号として制御部６５により監視される。

図２６は、本発明の一実施例として用いうるドレッサ３３Ａを示す斜視図である。図２６に示すように、ドレッサ３３Ａは、ドレッサアーム６８５と、ドレッサアーム６８５の先端に回転自在に取り付けられたドレッシング部材６８６と、ドレッサアーム６８５の他端に連結される揺動軸６８８と、揺動軸６８８を中心にドレッサアーム６８５を揺動（スイング）させる駆動機構としてのモータ６８９とを備えている。ドレッシング部材６８６は円形のドレッシング面を有しており、ドレッシング面には硬質な粒子が固定されている。この硬質な粒子としては、ダイヤモンド粒子やセラミック粒子などが挙げられる。ドレッサアーム６８５内には、図示しないモータが内蔵されており、このモータによってドレッシング部材６８６が回転するようになっている。揺動軸６８８は図示しない昇降機構に連結されており、この昇降機構によりドレッサアーム６８５が下降することでドレッシング部材６８６が研磨パッド１０の研磨面を押圧するようになっている。

図２７（ａ）はアトマイザ３４Ａを示す斜視図である。アトマイザ３４Ａは、下部に１または複数の噴射孔を有するアーム６９０と、このアーム６９０に連結された流体流路６９１と、アーム６９０を支持する揺動軸６９４とを備えている。図２７（ｂ）はアーム６９０の下部を示す模式図である。図２７（ｂ）に示す例では、アーム６９０の下部には複数の噴射孔６９０ａが等間隔に形成されている。流体流路６９１としては、チューブ、またはパイプ、またはこれらの組み合わせから構成することができる。

図２８（ａ）はアトマイザ３４Ａの内部構造を示す側面図であり、図２８（ｂ）はアトマイザ３４Ａを示す平面図である。流体流路６９１の開口端部は、図示しない流体供給パイプに接続され、この流体供給パイプから流体が流体流路６９１に供給されるようになっている。用いられる流体の例としては、液体（例えば純水）、または液体と気体の混合流体（例えば、純水と窒素ガスの混合流体）などが挙げられる。流体流路６９１はアーム６９０の噴射孔６９０ａに連通しており、流体は霧状となって噴射孔６９０ａから研磨パッド１０の研磨面に噴射される。

アーム６９０は、図２７（ａ）および図２８（ｂ）の点線で示すように、揺動軸６９４を中心として洗浄位置と退避位置との間で旋回可能となっている。アーム６９０の可動角度は約９０°である。通常、アーム６９０は洗浄位置にあり、図１に示すように、研磨パッド１０の研磨面の径方向に沿って配置されている。研磨パッド１０の交換などのメンテナンス時には、アーム６９０は手動により退避位置に移動する。したがって、メンテナンス時にアーム６９０を取り外す必要がなく、メンテナンス性を向上させることができる。なお、回転機構を揺動軸６９４に連結し、この回転機構によりアーム６９０を旋回させてもよい。

図２８（ｂ）に示すように、アーム６９０の両側面には、互いに形状の異なる２つの補強部材６９６，６９６が設けられている。これらの補強部材６９６，６９６を設けることにより、洗浄位置と退避位置との間でアーム６９０が旋回動作を行ったときに、アーム６
９０の軸心が大幅にぶれることがなく、アトマイジング動作を効果的に行うことができる。また、アトマイザ３４Ａは、アーム６９０の旋回位置（アーム６９０が旋回可能な角度範囲）を固定するためのレバー６９５を備えている。すなわち、レバー６９５を操作することにより、アーム６９０の旋回可能な角度を条件に合わせて調整することができる。レバー６９５を回すと、アーム６９０が自由に旋回可能となり、手動によりアーム６９０を洗浄位置と退避位置との間で移動させる。そして、レバー６９５を締めると、アーム６９０の位置が洗浄位置と退避位置のいずれかで固定される。

アトマイザのアーム６９０は折りたたみ可能な構造とすることもできる。具体的には、アーム６９０をジョイントで連結された少なくとも２つのアーム部材から構成してもよい。この場合、折りたたまれたときのアーム部材同士がなす角度は、１°以上４５°以下とし、好ましくは５°以上３０°以下とする。アーム部材同士がなす角度が４５°よりも大きいと、アーム６９０が占めるスペースが大きくなり、１°未満とすると、アーム６９０の幅を薄くせざるを得ず、機械的強度が低くなる。この例では、アーム６９０は揺動軸６９４周りに回転しないように構成してもよい。研磨パッド１０の交換などのメンテナンス時には、アーム６９０を折りたたむことによって、アトマイザがメンテナンス作業の邪魔にならないようにすることができる。他の変形例としては、アトマイザのアーム６９０を伸縮自在な構造とすることもできる。この例でも、メンテナンス時にアーム６９０を縮めることによって、アトマイザが邪魔となることはない。

このアトマイザ３４Ａを設ける目的は、研磨パッド１０の研磨面に残留する研磨屑や砥粒などを高圧の流体により洗い流すことである。アトマイザ３４Ａの流体圧による研磨面の浄化と、機械的接触であるドレッサ３３Ａによる研磨面の目立て作業により、より好ましいドレッシング、すなわち研磨面の再生を達成することができる。通常は接触型のドレッサ（ダイヤモンドドレッサ等）によるドレッシングの後に、アトマイザによる研磨面の再生を行う場合が多い。

次に、基板を搬送するための搬送機構について、図１により説明する。搬送機構は、リフタ１１と、第１リニアトランスポータ６６と、スイングトランスポータ１２と、第２リニアトランスポータ６７と、仮置き台１８０と、を備える。

リフタ１１は、搬送ロボット２２から基板を受け取る。第１リニアトランスポータ６６は、リフタ１１から受け取った基板を、第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、及び、第４搬送位置ＴＰ４、の間で搬送する。第１研磨ユニット３Ａ及び第２研磨ユニット３Ｂは、第１リニアトランスポータ６６から基板を受け取って研磨する。第１研磨ユニット３Ａ及び第２研磨ユニット３Ｂは、研磨した基板を第１リニアトランスポータ６６へ渡す。

スイングトランスポータ１２は、第１リニアトランスポータ６６と第２リニアトランスポータ６７との間で基板の受け渡しを行う。第２リニアトランスポータ６７は、スイングトランスポータ１２から受け取った基板を、第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、及び、第７搬送位置ＴＰ７、の間で搬送する。第３研磨ユニット３Ｃ及び第４研磨ユニット３Ｄは、第２リニアトランスポータ６７から基板を受け取って研磨する。第３研磨ユニット３Ｃ及び第４研磨ユニット３Ｄは、研磨した基板を第２リニアトランスポータ６７へ渡す。研磨ユニット３によって研磨処理が行われた基板は、スイングトランスポータ１２によって仮置き台１８０へ置かれる。

図２９（ａ）は洗浄部６４を示す平面図であり、図２９（ｂ）は洗浄部６４を示す側面図である。図２９（ａ）および図２９（ｂ）に示すように、洗浄部６４は、第１洗浄室１９０と、第１搬送室１９１と、第２洗浄室１９２と、第２搬送室１９３と、乾燥室１９４
とに区画されている。第１洗浄室１９０内には、縦方向に沿って配列された上側一次洗浄モジュール２０１Ａおよび下側一次洗浄モジュール２０１Ｂが配置されている。上側一次洗浄モジュール２０１Ａは下側一次洗浄モジュール２０１Ｂの上方に配置されている。同様に、第２洗浄室１９２内には、縦方向に沿って配列された上側二次洗浄モジュール２０２Ａおよび下側二次洗浄モジュール２０２Ｂが配置されている。上側二次洗浄モジュール２０２Ａは下側二次洗浄モジュール２０２Ｂの上方に配置されている。一次および二次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは、洗浄液を用いてウェハを洗浄する洗浄機である。これらの一次および二次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは垂直方向に沿って配列されているので、フットプリント面積が小さいという利点が得られる。

上側二次洗浄モジュール２０２Ａと下側二次洗浄モジュール２０２Ｂとの間には、ウェハの仮置き台２０３が設けられている。乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂが配置されている。これら上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは互いに隔離されている。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂの上部には、清浄な空気を乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂ内にそれぞれ供給するフィルタファンユニット２０７，２０７が設けられている。上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、および下側乾燥モジュール２０５Ｂは、図示しないフレームにボルトなどを介して固定されている。

第１搬送室１９１には、上下動可能な第１搬送ロボット２０９が配置され、第２搬送室１９３には、上下動可能な第２搬送ロボット２１０が配置されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、縦方向に延びる支持軸２１１，２１２にそれぞれ移動自在に支持されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、その内部にモータなどの駆動機構を有しており、支持軸２１１，２１２に沿って上下に移動自在となっている。第１搬送ロボット２０９は、搬送ロボット２２と同様に、上下二段のハンドを有している。第１搬送ロボット２０９は、図２９（ａ）の点線が示すように、その下側のハンドが上述した仮置き台１８０にアクセス可能な位置に配置されている。第１搬送ロボット２０９の下側のハンドが仮置き台１８０にアクセスするときには、隔壁１ｂに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

第１搬送ロボット２０９は、仮置き台１８０、上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、仮置き台２０３、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂの間で半導体ウェハ１６を搬送するように動作する。洗浄前のウェハ（スラリが付着しているウェハ）を搬送するときは、第１搬送ロボット２０９は、下側のハンドを用い、洗浄後のウェハを搬送するときは上側のハンドを用いる。第２搬送ロボット２１０は、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、下側乾燥モジュール２０５Ｂの間で半導体ウェハ１６を搬送するように動作する。第２搬送ロボット２１０は、洗浄されたウェハのみを搬送するので、１つのハンドのみを備えている。図１に示す搬送ロボット２２は、その上側のハンドを用いて上側乾燥モジュール２０５Ａまたは下側乾燥モジュール２０５Ｂからウェハを取り出し、そのウェハをウェハカセットに戻す。搬送ロボット２２の上側ハンドが乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂにアクセスするときには、隔壁１ａに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

洗浄部６４は、２台の一次洗浄モジュールおよび２台の二次洗浄モジュールを備えているので、複数のウェハを並列して洗浄する複数の洗浄ラインを構成することができる。「洗浄ライン」とは、洗浄部６４の内部において、一つのウェハが複数の洗浄モジュールに
よって洗浄される際の移動経路のことである。例えば、図３０に示すように、１つのウェハを、第１搬送ロボット２０９、上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、第１搬送ロボット２０９、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、第２搬送ロボット２１０、そして上側乾燥モジュール２０５Ａの順で搬送し（洗浄ライン１参照）、これと並列して、他のウェハを、第１搬送ロボット２０９、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、第１搬送ロボット２０９、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、第２搬送ロボット２１０、そして下側乾燥モジュール２０５Ｂの順で搬送することができる（洗浄ライン２参照）。このように２つの並列する洗浄ラインにより、複数（典型的には２枚）のウェハをほぼ同時に洗浄および乾燥することができる。

次に、上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂの構成について説明する。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは、いずれもロタゴニ乾燥を行う乾燥機である。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは同一の構成を有しているので、以下、上側乾燥モジュール２０５Ａについて説明する。図３１は、上側乾燥モジュール２０５Ａを示す縦断面図であり、図３２は上側乾燥モジュール２０５Ａを示す平面図である。上側乾燥モジュール２０５Ａは、基台４０１と、この基台４０１に支持された４本の円筒状の基板支持部材４０２とを備えている。基台４０１は回転軸４０６の上端に固定されており、この回転軸４０６は軸受４０５によって回転自在に支持されている。軸受４０５は回転軸４０６と平行に延びる円筒体４０７の内周面に固定されている。円筒体４０７の下端は架台４０９に取り付けられており、その位置は固定されている。回転軸４０６は、プーリ４１１，４１２およびベルト４１４を介してモータ４１５に連結されており、モータ４１５を駆動させることにより、基台４０１はその軸心を中心として回転するようになっている。

基台４０１の上面には回転カバー４５０が固定されている。なお、図３１は回転カバー４５０の縦断面を示している。回転カバー４５０は半導体ウェハ１６の全周を囲むように配置されている。回転カバー４５０の縦断面形状は径方向内側に傾斜している。また、回転カバー４５０の縦断面は滑らかな曲線から構成されている。回転カバー４５０の上端は半導体ウェハ１６に近接しており、回転カバー４５０の上端の内径は、半導体ウェハ１６の直径よりもやや大きく設定されている。また、回転カバー４５０の上端には、基板支持部材４０２の外周面形状に沿った切り欠き４５０ａが各々の基板支持部材４０２に対応して形成されている。回転カバー４５０の底面には、斜めに延びる液体排出孔４５１が形成されている。

半導体ウェハ１６の上方には、半導体ウェハ１６の表面（フロント面）に洗浄液として純水を供給するフロントノズル４５４が配置されている。フロントノズル４５４は、半導体ウェハ１６の中心を向いて配置されている。このフロントノズル４５４は、図示しない純水供給源（洗浄液供給源）に接続され、フロントノズル４５４を通じて半導体ウェハ１６の表面の中心に純水が供給されるようになっている。洗浄液としては、純水以外に薬液が挙げられる。また、半導体ウェハ１６の上方には、ロタゴニ乾燥を実行するための２つのノズル４６０，４６１が並列して配置されている。ノズル４６０は、半導体ウェハ１６の表面にＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ_２ガスとの混合気）を供給するためのものであり、ノズル４６１は半導体ウェハ１６の表面の乾燥を防ぐために純水を供給するものである。これらノズル４６０，４６１は半導体ウェハ１６の径方向に沿って移動可能に構成されている。

回転軸４０６の内部には、洗浄液供給源４６５に接続されたバックノズル４６３と、乾燥気体供給源４６６に接続されたガスノズル４６４とが配置されている。洗浄液供給源４６５には、洗浄液として純水が貯留されており、バックノズル４６３を通じて半導体ウェハ１６の裏面に純水が供給されるようになっている。また、乾燥気体供給源４６６には、
乾燥気体として、Ｎ_２ガスまたは乾燥空気などが貯留されており、ガスノズル４６４を通じて半導体ウェハ１６の裏面に乾燥気体が供給されるようになっている。

次に、フロントノズル４５４からの純水の供給を停止し、フロントノズル４５４を半導体ウェハ１６から離れた所定の待機位置に移動させるとともに、２つのノズル４６０，４６１を半導体ウェハ１６の上方の作業位置に移動させる。そして、半導体ウェハ１６を３０〜１５０ｍｉｎ^−１の速度で低速回転させながら、ノズル４６０からＩＰＡ蒸気を、ノズル４６１から純水を半導体ウェハ１６の表面に向かって供給する。このとき、半導体ウェハ１６の裏面にもバックノズル４６３から純水を供給する。そして、２つのノズル４６０，４６１を同時に半導体ウェハ１６の径方向に沿って移動させる。これにより、半導体ウェハ１６の表面（上面）が乾燥される。

その後、２つのノズル４６０，４６１を所定の待機位置に移動させ、バックノズル４６３からの純水の供給を停止する。そして、半導体ウェハ１６を１０００〜１５００ｍｉｎ^−１の速度で高速回転させ、半導体ウェハ１６の裏面に付着している純水を振り落とす。このとき、ガスノズル４６４から乾燥気体を半導体ウェハ１６の裏面に吹き付ける。このようにして半導体ウェハ１６の裏面が乾燥される。乾燥された半導体ウェハ１６は、図１に示す搬送ロボット２２により乾燥モジュール２０５Ａから取り出され、ウェハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェハに対して行われる。上述のように構成された乾燥モジュール２０５Ａによれば、半導体ウェハ１６の両面を迅速かつ効果的に乾燥することができ、また、正確に乾燥処理の終了時点を制御することができる。したがって、乾燥処理のための処理時間が洗浄プロセス全体の律速工程となることはない。また、洗浄部４に形成される上述した複数の洗浄ラインでの処理時間は平準化することができるので、プロセス全体のスループットを向上させることができる。

本実施形態によれば、基板を研磨装置に搬入した時（ロード前）に、基板が乾燥状態にあり、研磨と洗浄が終了後、アンロード前に、基板が乾燥状態になって、基板カセットにアンロードされる。乾燥状態の基板を研磨装置からカセットに入れて、取り出すことが可能となる。すなわち、ドライイン／ドライアウトが可能である。

仮置き台１８０へ置かれた基板は、第１搬送室１９１を介して第１洗浄室１９０又は第２洗浄室１９２へ搬送される。基板は、第１洗浄室１９０又は第２洗浄室１９２において洗浄処理される。第１洗浄室１９０又は第２洗浄室１９２において洗浄処理された基板は、第２搬送室１９３を介して乾燥室１９４へ搬送される。基板は、乾燥室１９４において乾燥処理される。乾燥処理された基板は、搬送ロボット２２によって乾燥室１９４から取り出されてカセットへ戻される。

図２は、本発明の一実施形態に係る研磨ユニット（研磨装置）の全体構成を示す概略図である。図２に示すように、研磨装置は、研磨テーブル３０Ａと、研磨対象物である半導体ウェハ等の基板を保持して研磨テーブル上の研磨面に押圧するトップリング３１Ａとを備えている。

第１研磨ユニット３Ａは、研磨パッド１０と、研磨パッド１０に対向して配置される半導体ウェハ１６との間で研磨を行うための研磨ユニットである。第１研磨ユニット３Ａは、研磨パッド１０を保持するための研磨テーブル３０Ａと、半導体ウェハ１６を保持するためのトップリング３１Ａを有する。第１研磨ユニット３Ａは、トップリング３１Ａを保持するための揺動アーム１１０と、揺動アーム１１０を揺動するための揺動軸モータ１４（アーム駆動部）と、揺動軸モータ１４に、駆動電力を供給するドライバ１８を有する。さらに第１研磨ユニット３Ａは、揺動アーム１１０に加わるアームトルクを検知するアー
ムトルク検知部２６と、アームトルク検知部２６が検知したアームトルクに基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出部２８とを有する。

図２〜図１８により説明する本実施形態によれば、以下の課題を解決することができる。研磨終点検出手段の１つとして、アームトルクに基づく方法とは別に、研磨テーブルまたはトップリングを回転駆動する駆動部の駆動負荷を検出して利用する方法がある。研磨装置によって実行される研磨プロセスには、研磨対象物の種類、研磨パッドの種類、研磨砥液（スラリ）の種類などの組み合わせによって複数の研磨条件が存在する。これら複数の研磨条件の中には、駆動部の駆動負荷に変化が生じても、駆動部のトルク電流の変化（特徴点）が大きく現れない場合がある。トルク電流の変化が小さい場合、トルク電流に現れるノイズや、トルク電流の波形に生じるうねり部分の影響を受け、研磨の終点を適切に検出することができないおそれがあり、過研磨などの問題が生じ得る。図２〜図１８により説明する本実施形態は、トップリングを揺動アームの端部に保持する方式において、アームトルクに基づいて研磨終点検出を行うことにより、この課題を解決する。

図１においては、保持部と揺動アームとアーム駆動部とトルク検知部は、組を構成し、同一の構成を有する組が、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄのそれぞれに設けられている。

研磨テーブル３０Ａは、テーブル軸１０２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１０２周りに回転可能になっている。研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、研磨パッド１０の表面１０１が半導体ウェハ１６を研磨する研磨面を構成している。研磨テーブル３０Ａの上方には研磨液供給ノズル（図示しない）が設置されており、研磨液供給ノズルによって研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に研磨液Ｑが供給される。図２に示すように、研磨テーブル３０Ａの内部には、半導体ウェハ１６内に渦電流を生成して、当該渦電流を検出することにより研磨終点を検知できる渦電流センサ５０が埋設されていてもよい。

トップリング３１Ａは、半導体ウェハ１６を研磨面１０１に対して押圧するトップリング本体２４と、半導体ウェハ１６の外周縁を保持して半導体ウェハ１６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２３とから構成されている。

トップリング３１Ａは、トップリングシャフト１１１に接続されている。トップリングシャフト１１１は、図示しない上下動機構により揺動アーム１１０に対して上下動する。トップリングシャフト１１１の上下動により、揺動アーム１１０に対してトップリング３１Ａの全体を昇降させ位置決めする。

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。揺動アーム１１０にはトップリング用モータ１１４が固定されている。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。トップリング用モータ１１４が回転すると、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３１Ａが回転する。

揺動アーム１１０は、揺動軸モータ１４の回転軸に接続されている。揺動軸モータ１４は揺動アームシャフト１１７に固定されている。従って、揺動アーム１１０は、揺動アームシャフト１１７に対して回転可能に支持されている。

トップリング３１Ａは、その下面に半導体ウェハ１６などの基板を保持できる。揺動アーム１１０は、揺動アームシャフト１１７を中心として、旋回可能である。下面に半導体ウェハ１６を保持したトップリング３１Ａは、揺動アーム１１０の旋回により、半導体ウェハ１６の受取位置から研磨テーブル３０Ａの上方に移動される。そして、トップリング３１Ａを下降させて、半導体ウェハ１６を研磨パッド１０の表面（研磨面）１０１に押圧する。このとき、トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａをそれぞれ回転させる。同時に、研磨テーブル３０Ａの上方に設けられた研磨液供給ノズルから研磨パッド１０上に研磨液を供給する。このように、半導体ウェハ１６を研磨パッド１０の研磨面１０１に摺接させて、半導体ウェハ１６の表面を研磨する。

第１研磨ユニット３Ａは、研磨テーブル３０Ａを回転駆動するテーブル駆動部（図示しない）を有する。第１研磨ユニット３Ａは、研磨テーブル３０Ａに加わるテーブルトルクを検知するテーブルトルク検知部（図示しない）を有してもよい。テーブルトルク検知部は、回転モータであるテーブル駆動部の電流からテーブルトルクを検知することができる。終点検出部２８は、アームトルク検知部２６が検知したアームトルクのみから研磨の終了を示す研磨終点を検出してもよいし、テーブルトルク検知部が検知したテーブルトルクも考慮して、研磨の終了を示す研磨終点を検出してもよい。

図２においては、揺動アーム１１０の、揺動軸モータ１４への接続部において、アームトルク検知部２６は、揺動アーム１１０に加わるアームトルクを検知する。具体的には、アーム駆動部は、揺動アーム１１０を回転させる揺動軸モータ（回転モータ）１４であり、アームトルク検知部２６は、揺動軸モータ１４の電流値から、揺動アーム１１０に加わるアームトルクを検知する。揺動軸モータ１４の電流値は、揺動アーム１１０の、揺動軸モータ１４への接続部におけるアームトルクに依存する量である。揺動軸モータ１４の電流値は、本実施形態では、ドライバ１８から揺動軸モータ１４に供給される電流値１８ｂ、または、ドライバ１８内で生成される後述する電流指令１８ａである。

アームトルク検知部２６によるアームトルクの検知方法を図３により説明する。ドライバ１８は、制御部６５から、揺動アーム１１０の位置に関する位置指令６５ａを入力される。位置指令６５ａは、揺動アームシャフト１１７に対する揺動アーム１１０の回転角度に相当するデータである。ドライバ１８は、また、揺動軸モータ１４に内蔵して取り付けられたエンコーダ３６から、揺動アームシャフト１１７の回転角度３６ａを入力される。

エンコーダ３６は、揺動軸モータ１４の回転軸の回転角度３６ａ、すなわち揺動アームシャフト１１７の回転角度３６ａを検知することができるものである。図３では、揺動軸モータ１４とエンコーダ３６は、独立に図示されているが、実際は、揺動軸モータ１４とエンコーダ３６は、一体化している。このような一体型モータの一例として、フィードバックエンコーダ付き同期型ＡＣサーボモータがある。

ドライバ１８は、偏差回路３８と、電流生成回路４０と、ＰＷＭ回路４２とを有する。偏差回路３８は、位置指令６５ａと回転角度３６ａから、位置指令６５ａと回転角度３６ａの偏差３８ａを求める。偏差３８ａと、電流値１８ｂは、電流生成回路４０に入力される。電流生成回路４０は、偏差３８ａと、現在の電流値１８ｂから、偏差３８ａに応じた電流指令１８ａを生成する。ＰＷＭ回路４２は、電流指令１８ａを入力されて、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御により、電流値１８ｂを生成する。電流値１８ｂは、揺動軸モータ１４を駆動できる３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流である。電流値１８ｂは揺動軸モータ１４に供給される。

電流指令１８ａは、揺動軸モータ１４の電流値に依存する量であり、アームトルクに依存する量である。アームトルク検知部２６は、電流指令１８ａに対して、ＡＤ変換、増幅
、整流、実効値変換等の処理のうちの少なくとも１つの処理をしたのちに、終点検出部２８に、アームトルクとして出力する。

電流値１８ｂは、揺動軸モータ１４の電流値そのものであるとともに、アームトルクに依存する量である。アームトルク検知部２６は、電流値１８ｂから、揺動アーム１１０に加わるアームトルクを検知してもよい。アームトルク検知部２６は、電流値１８ｂを検出する際に、ホールセンサ等の電流センサを用いることができる。

アームトルク検知部２６が検知した電流指令１８ａ（アームトルク）の具体的なデータ、研磨テーブル３０Ａの回転トルク及びトップリング３１Ａの回転トルクのデータの一例を図４以降に示す。研磨テーブル３０Ａの回転トルク、トップリング３１Ａの回転トルクのデータは、本実施例の効果を説明するための比較例である。図４は、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ４４と、アームトルクのデータ４６を示す。横軸は時間、縦軸は電流値である。データ４４とデータ４６を比較すると、回転トルクのデータ４４と、アームトルクのデータ４６は、逆の傾向を示す。すなわち、回転トルクのデータ４４が増加するときは、アームトルクのデータ４６は減少する傾向があり、回転トルクのデータ４４が減少するときは、アームトルクのデータ４６は増加する傾向がある。回転トルクのデータ４４と、アームトルクのデータ４６との間には相関関係がある。このことから、アームトルクのデータ４６を用いて研磨摩擦力の測定が可能であることがわかる。

図５は、図４のアームトルクのデータ４６のみを示す。図６は、データ４６を、時間で微分したデータである。データ４８は、データ４６を時間で微分したものである。データ５２は、データ４８のノイズを減少するために、数秒間にわたって、データ４８の時間平均をとったデータである。図６の横軸は時間、縦軸は電流値／時間（電流の時間による微分値）である。データ４８及びデータ５２には、平坦部６０の後に、ピーク５４がある。平坦部６０があることにより、ピーク５４があることが明確にわかる。ピーク５４は、研磨終点を示す。本図の場合、アームトルクのデータに関して、データ４６では、明確ではない研磨終点が、微分することにより、明確に表れることがわかる。

図７は、図４の研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ４４のみを示す。図８は、データ４４を微分したデータである。データ５６は、データ４４を時間で微分したものである。データ５８は、データ４４のノイズを減少するために、数秒間にわたって、時間平均をとったデータである。図８の横軸は時間、縦軸は電流値／時間（電流の時間による微分値）である。データ５６及びデータ５８には、平坦部がなく、ピークがあることが不明確である。研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ４４よりも、アームトルクのデータに、研磨終点が明確に表れることがわかる。

図９は、参考として、トップリング３１Ａの回転トルクのデータ６８を示す。図１０は、データ６８を時間で微分したデータである。データ７０は、データ６８を微分したものであり、データ７２は、データ６８のノイズを減少するために、数秒間にわたって、時間平均をとったデータである。図１０の横軸は時間、縦軸は電流値／時間（電流の時間による微分値）である。データ７０及びデータ７２には、図８に示すデータ５６及びデータ５８と同様に平坦部がなく、ピークがあることが不明確である。トップリング３１Ａの回転トルクのデータ６８よりも、アームトルクのデータに、研磨終点が明確に表れることがわかる。

なお、図４〜図１０において、研磨終点を検知した後においても研磨を続行している理由は、以下の通りである。これらの図のデータは、本発明の実施形態の有効性を確認するためのデータであり、研磨終点を検知した後においても研磨を続行して、データの変化の様子を確認することも目的としているからである。これらの図のデータを取得した基板の
膜構成を参考として図１１に示す。

図１１は、基板である半導体ウェハ１６の断面図を示す。半導体ウェハ１６は、上層７４と下層７６を有する。上層７４が研磨対象であり、上から下に矢印７８の方向に研磨が行われる。矢印８０で示す位置が研磨終点である。矢印８０で示す位置で、膜の材質または構成が変化する。膜の一例としては、半導体ウェハ１６上の絶縁膜（下層７６）に配線溝１０４や穴を有し、配線溝１０４や穴にＣｕなどの金属膜が成膜されているものがある。上層７４には、Ｃｕなどの金属膜が成膜されている。絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ_２などの酸化膜である。ここに記載した以外の他の膜材質や構造に対しても、本発明は適用可能である。

図４〜図１０に示すデータを測定した時の研磨テーブル３０Ａ及びトップリング３１Ａの回転数を図１２に示す。図１２の横軸は時間、縦軸は回転数である。データ８２が回転数を示し、本実施例では、研磨テーブル３０Ａの回転数と、トップリング３１Ａの回転数は同じに設定された。

図４〜図１０に示すデータを測定した時に、トップリング３１Ａ内のエアバッグにより半導体ウェハ１６に印加された圧力のデータを図１３に示す。図１３の横軸は時間、縦軸は圧力の大きさである。エアバッグ（図示せず）は、同心円状に、半導体ウェハ１６の中心から外側に向かって、５個配置されている。中心に１個の円盤状のエアバッグがあり、その外側にドーナッツ状に、４個のエアバッグがある。データ８４は、一番外側にあるエアバッグの圧力プロファイルであり、データ８６は、そのほかの４個のエアバッグの圧力プロファイルである。データ８４は、データ８６と異なる。すなわち、一番外側の圧力を高くし、そのほかの圧力は同一とした。

図４〜図１０では、アームトルク検知部２６が、アームトルクとして電流指令１８ａを利用した場合を示した。次に、アームトルク検知部２６が、アームトルクとして電流値１８ｂを利用した場合の具体的なデータを、図１４以降に示す。図１４以降は、図４〜図１０とは別の半導体ウェハ１６についてのデータである。電流値１８ｂは、本実施形態では、揺動軸モータ１４に印加される３相のうちの１相、例えばＶ相である。アームトルク検知部２６は、複数相を利用してもよい。図１４は、比較のために、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ８８と、アームトルクのデータ９０を示す。横軸は時間、縦軸は電流値である。なお、研磨テーブル３０Ａの回転トルクの実際のデータ８８と、アームトルクの実際のデータ９０には、後述する図１６に示すようにそれぞれノイズがある。ノイズの詳細は図１６において説明するが、回転トルクの実際のデータ８８には、アームトルクの実際のデータ９０と比較した時、１０倍以上というかなり大きなノイズが含まれる。図１４では、終点検知のためにノイズを除去した後のデータ８８とデータ９０を示す。

データ８８とデータ９０を比較すると、回転トルクのデータ８８と、アームトルクのデータ９０は、同一の傾向を示す。すなわち、回転トルクのデータ８８が増加するときは、アームトルクのデータ９０は増加する傾向があり、データ８８が減少するときは、データ９０は減少する傾向がある。また、データ８８と、データ９０の間に時間遅れはない。回転トルクのデータ８８と、アームトルクのデータ９０との間には相関関係がある。このことから、アームトルクのデータ９０を用いて研磨摩擦力の測定が可能であることがわかる。データ８８よりも、データ９０の方が、変化量が大きい。これらのことから、アームトルクのデータ４６を用いて研磨摩擦力の測定を行うことが好ましいことがわかる。

図１５は、データ８８及びデータ９２を微分したデータである。データ９２は、データ８８を、時間で微分したものであり、データ９４は、データ９０を、時間で微分したものである。図１５の横軸は時間、縦軸は電流値／時間（電流の時間による微分値）である。
データ９２とデータ９４を比較すると、回転トルクのデータ９２と、アームトルクのデータ９４は、同一の傾向を示す。すなわち、回転トルクのデータ９２が増加するときは、アームトルクのデータ９４は増加する傾向があり、回転トルクのデータ９２が減少するときは、アームトルクのデータ９４は減少する傾向がある。また、データ９２と、データ９４の間に時間遅れはない。データ９２よりも、データ９４の方が変化量が大きい。これらのことから、アームトルクのデータ９４を用いて研磨摩擦力の測定を行うことが好ましいことがわかる。

研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータに含まれるノイズレベルと、アームトルクのデータに含まれるノイズレベルを比較した例を次に説明する。図１６は、既述の例とは異なる半導体ウェハ１６についてノイズを示す例である。横軸は時間、縦軸はノイズの大きさである。データ９６は、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータに含まれるノイズである。データ９８は、アームトルクのデータに含まれるノイズである。データ９６ａ、データ９８ａは、半導体ウェハ１６に印加した圧力が小さい時のデータであり、データ９６ｂ、データ９８ｂは、半導体ウェハ１６に印加した圧力が大きい時のデータであり、データ９６ｃ、データ９８ｃは、半導体ウェハ１６に圧力を印加しない時のデータである。データ９６とデータ９８とを比較すると、アームトルクのノイズレベルは、研磨テーブル３０Ａの回転トルクに対し1/17程度にまで軽減されている。

図１７は、図１６に示すデータを、横軸は半導体ウェハ１６に印加した圧力、縦軸はノイズの大きさとして示したものである。縦軸は、データ９６とデータ９８の振幅（最大値―最小値）を示す。図１７により、アームトルクのノイズレベルは、研磨テーブル３０Ａの回転トルクに対し1/17程度にまで軽減されていることがより明確にわかる。

次に、ノイズの周波数分布を説明する。図１８は、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータに含まれるノイズと、アームトルクのデータに含まれるノイズをフーリエ変換して得られるノイズの周波数スペクトラムを示す。両者を比較すると、研磨テーブル３０Ａの回転トルクのデータ９６には、点線１０６で囲った部分に大きなノイズが発生していることがわかる。

この大きなノイズは、研磨テーブル３０Ａの回転数とトップリング３１Ａの回転数比に依存するノイズである。アームトルクのデータ９８には、このようなノイズは発生していない。この点から、トップリング３１Ａを揺動する揺動アーム１１０のトルクは、上記の回転数比に起因するノイズの影響を受けにくいという利点を有する。図１８の例では、アームトルクのデータ９８において、ノイズが１／１７程度に低減した。このように、トップリング付アームのトルク信号（搖動モータ信号等）は、回転テーブル駆動モータのトルク信号に比べて、１／１０以下にノイズを容易に低減することが可能である。研磨条件により異なるが、１／１０〜１／１００の範囲にノイズを容易に低減することが可能である。

以上述べた本発明の複数の実施形態を、従来技術と比較すると、以下のことがわかる。研磨テーブル３０Ａを回転させるテーブルモータの回転トルクを利用する従来の場合は、以下の課題があった。１）研磨テーブル３０Ａの回転速度を所定値に制御するときに、研磨プロセスのための正味の研磨力以外の外力/外乱に対して速度を安定させるために、追
加のトルク（電流）を発生させる必要があった。外力/外乱としては、例えば、研磨テー
ブル３０Ａの回転軸の軸受の転がり摩擦力や、テーブルの回転軸に連結したロータリージョイントの摺動抵抗力がある。これらの力の変動を補償するためのトルク電流は、テーブルモータの回転トルクのノイズ成分といえる。２）研磨テーブル３０Ａの回転数を一定にするための回転センサの検出誤差(回転数の補正誤差)が、研磨テーブル３０Ａの回転速度の１０倍以上の周波数で発生する場合があった。このとき、回転センサが出力する信号に
応じて、補償回路で検出誤差を処理した後のトルク指令値に、１０倍以上の周波数の成分が含まれていた。これにより、不要な電流が発生していた。仮に、回転速度周波数の１０倍の周波数を有する不要な電流成分があると、テーブル回転挙動への影響は10％あり、この成分は研磨プロセスに影響する。残りの90％の不要電流成分は、テーブルモータの回転トルクのノイズ成分といえる。

本発明の実施形態の場合、すなわち、揺動アーム１１０のモータトルクを終点検知に利用する場合、研磨時にトップリングを揺動させずに揺動アーム１１０の位置を静止させると、上記の１）、２）の課題は、揺動アーム１１０のモータトルクに関しては発生しない。なお、通常、揺動アーム１１０を静止させて研磨が行われる。本発明の実施形態では、モータトルクのノイズ成分が少ない計測系が実現できる。

１個のカルーセルに、本発明の１実施形態を適用した場合にも、これらの効果を得ることができる。すなわち、カルーセルに、研磨物を保持するための保持部と、保持部を保持するための揺動アームと、揺動アームを揺動するためのアーム駆動部とを設けることができる。これらの保持部と揺動アームとアーム駆動部が、組を構成し、この組は、１個のカルーセルに、複数組、設けることができる。これにより、１個のカルーセルに、複数のトップリングを保持することができる。なお、揺動アームに加わるアームトルクを直接または間接に検知するアームトルク検知部、および／またはアームトルク検知部が検知したアームトルクに基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出部は、カルーセルに設けてもよいし、カルーセルの外部に設けてもよい。

本発明の実施形態の効果についてさらに説明する。本発明の実施形態では、図２に示すように、揺動アーム１１０の旋回軸１０８が研磨テーブル３０Ａの外側にある。研磨テーブル３０Ａの回転中心からトップリング３１Ａの回転中心までの距離Ｒ１と、揺動アーム１１０の回転中心からトップリング３１Ａの回転中心までの距離Ｒ２とを比較すると、Ｒ１＜Ｒ２となる。加工点中心（トップリング３１Ａの回転中心）と、トルクを検知する旋回軸１０８までの半径距離が大きいほど、研磨力に対抗するためのトルクを大きくする必要がある。従って、半径Ｒ２が大きいほど、小さな研磨負荷変動を検知しやすくなる。すなわち、Ｒ１＜Ｒ２であるため、揺動アーム１１０のモータトルクの方が、研磨テーブル３０Ａのモータトルクよりも検知が容易である。

既述のように、回転動作による研磨テーブル３０Ａのモータトルクにおけるノイズ成分が、揺動アーム１１０のモータトルクには発生しないため、研磨テーブル３０Ａのモータトルクよりも、検出精度が向上した研磨終点検知方法を提供できる。

本発明の実施形態を、１個のカルーセルに複数のトップリングを保持する方式と比較した時、次の効果がある。カルーセルタイプでは、複数のトップリングを１個のカルーセルに保持するため、カルーセルの回転軸周りの慣性モーメントが、１個のトップリングを保持する本発明の実施形態の旋回軸１０８周りの慣性モーメントより大きい。回転軸周りの慣性モーメントが小さい方が、負荷変動に応答する応答速度が速くできるので、より迅速な終点検知の判定が可能となる。

カルーセルタイプの研磨装置では、Ｒ１＝Ｒ２である。カルーセルタイプの研磨装置では、複数のトップリングのうちの１つは、他のトップリングの位置を保持するためのトルク反力を、カルーセル本体経由で受ける。複数のトップリングの１つの挙動が、他のトップリングの挙動に影響する。そのため、カルーセルタイプの研磨装置では、トップリングの旋回軸のモータトルクのみで研磨終点を判断すると、本発明の実施形態に比較して、誤検知のリスクが高まる。カルーセルタイプである米国特許第６２９３８４５号に記載の装置では、この問題を解決するために、研磨テーブル３０Ａの回転モータのトルクと、トッ
プリングの回転モータのトルクとを併用した終点判定方法が開示されている。

ところで、トップリング３１Ａの重量の、揺動アーム１１０の重量に対する比は、０．３から１．５であることが好ましい。０．３から１．５であることが好ましい理由は以下のとおりである。０．３より小さい場合は、トップリング３１Ａの重量が軽いということであり、トップリング３１Ａは振動を生じやすいからである。１．５より大きい場合は、トップリング３１Ａの重量が大きく、揺動アーム１１０の根元に大きな重量がかかる。大きな重量がかかるため、揺動アーム１１０の根元の剛性が不足し、揺動アーム１１０の挙動が不安定になる。

本発明の実施形態の動作は、以下のソフトおよび／またはシステムを用いて行うことも可能である。例えば、システム（基板処理装置）は、全体を制御するメインコントローラ（制御部６５）と、各々のユニット（アンロード部６２、研磨部６３、洗浄部６４）の動作をそれぞれ制御する複数のユニットコントローラとを有する。メインコントローラおよびユニットコントローラは、それぞれ、ＣＰＵ，メモリ、記録媒体と、各々のユニットを動作させるために記録媒体に格納されたソフトウェアを有する。

ユニットが研磨部６３である場合、研磨部６３のユニットコントローラは、トップリング本体２４の回転の制御と、研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に半導体ウェハ１６を押し当てる押圧の制御と、研磨テーブル３０Ａの回転の制御を行う。メインコントローラは、ユニットコントローラの制御を監視することと、ユニットコントローラに動作を指示することを行う。これらの制御に必要なセンサとしては、トップリング本体２４の押圧力測定用センサ、揺動アーム１１０の固定部のトルク測定用力センサ、及び揺動軸モータ１４の電流モニタ用センサがある。ソフトウェアに関しては、初期のソフトウェアから更新できるようにするために、更新したソフトウェアをインストール可能である。

本発明の各実施形態によれば、以下の効果の１つまたは複数が達成できる。研磨テーブルの回転モータのトルクによる終点検出と比較して、本発明の実施形態によれば、終点検出の精度が向上する。例えば、Ｓ／Ｎが１０倍以上、改善可能である。Ｓ／Ｎが１０倍以上改善することにより、従来、ノイズが大きいために必要とされていたノイズ低減のためのデータ平均処理に要する時間が減少もしくは不要となる。これにより、データ平均処理に要する時間に起因する終点検出が遅延する終点検出遅れ時間を短縮できる。検出遅れ時間が短縮することにより、ディッシング、エロージョン等の発生を減少させることができる。ディッシングとは、主に幅広配線パターンで配線断面が皿状にくぼむ現象であり、エロージョンとは、主に微細配線部で配線と共に絶縁膜も削れてしまう現象であり、いずれも、過剰に研磨される現象である。このように、終点検出の精度が向上すると、プロセス全体の精度が向上し、例えばＣＭＯＳセンサの加工や、微細構造相関膜の加工の精度が向上して、チップや機器の性能向上が可能となる。

次に、研磨装置は、回転軸の周りに回転可能なカルーセルを有し、アーム駆動部は、カルーセルに取り付けられる実施形態について、図３３により説明する。図３３は、カルーセル７０２によって支持されたマルチヘッド型のトップリング３１Ａおよび揺動アーム１１０と、研磨テーブル３０Ａとの関係を示す概略側面図である。

図３３〜図３５に示すカルーセル７０２、及び、後述する図３６に示すトラック７１４にトップリングが付いている実施形態によれば、以下の課題を解決することができる。大きなカルーセル７０２又はトラック７１４に複数のトップリング３１Ａが設置されている時、研磨終点検出手段の１つとして、アームトルクに基づく方法とは別に、研磨テーブルの回転駆動モータまたはトップリング回転駆動モータのトルク変動をモニタリングする方法がある。この方法では、トップリング３１Ａの回転抵抗力（摩擦力）の変化を検知する
ことになる。しかし、トップリングの回転の変動と、テーブルの回転の変動による誤差等による摩擦力検知信号の誤差があり、高精度の終点検知が難しい。又、１個の回転テーブルに複数トップリングがある時は、テーブルの回転が複数のトップリング３１Ａの影響により、複雑に変動するため、トップリング３１Ａ毎の正確な摩擦力の変動をとらえることが困難となる。図３３〜図３６に示す実施形態によれば、トップリングの回転の変動と、テーブルの回転の変動による誤差が低減し、また複数のトップリング３１Ａの影響も低減するため、これらの課題を解決できる。

カルーセル７０２に揺動アーム１１０が取り付けられ、揺動アーム１１０にトップリング３１Ａが取り付けられた研磨装置である。１個の揺動アーム１１０と１個のトップリング３１Ａからなるユニット（以下では、「ＴＲユニット」と呼ぶ。）は、カルーセル７０２に１つ設置されている場合と複数設置されている場合（マルチヘッド型）がある。図３３は、複数設置されているカルーセル７０２場合である。

図３３に示すように、研磨装置に複数の研磨テーブル３０Ａがあり、複数の研磨が行える場合は複数のＴＲユニットを設置する。研磨テーブル３０Ａが１つの場合、複数のＴＲユニットを設置する場合と、１個のＴＲユニットを設置する場合がある。図３４は、研磨テーブル３０Ａが１つの場合に、複数のＴＲユニットを設置する場合を示す。この場合、研磨テーブル３０Ａ上で２個のＴＲユニットが同時に研磨を行う研磨装置と、研磨テーブル３０Ａ上では１個のＴＲユニットのみが研磨を行う研磨装置とがありうる。図３４（ａ）は、研磨テーブル３０Ａ上では１個のＴＲユニットのみが研磨を行う研磨装置を示す。図３４（ｂ）は、研磨テーブル３０Ａ上で２個のＴＲユニットが同時に研磨を行う研磨装置を示す。

図３４（ａ）の装置では、１個のＴＲユニットが研磨を行っているときに、他方のＴＲユニットは、次の半導体ウェハ１６の研磨を行うための準備を行う。

図３３，３４に示す例では、カルーセル７０２は回転可能である。カルーセル７０２の中心部付近に回転機構を設ける。カルーセル７０２は、支柱（図示せず）によって支持されている。カルーセル７０２は支柱に取り付けられたモータ（図示せず）の回転主軸に支持されている。したがって、カルーセル７０２は回転主軸の回転によって垂直な回転軸芯７０４を中心に回転可能である。図３３，３４では、揺動軸モータ１４により、揺動アーム１１０は回転可能であるが、揺動アーム１１０を固定してもよい。

カルーセル７０２に揺動アーム１１０を固定した時の揺動トルクをロードセル７０６で測定する場合のロードセル７０６の設置例を図３５に示す。ロードセル７０６をボルト７０８でカルーセル７０２に固定する。ロードセル７０６を金具７１０にボルト７１２で取り付ける。金具７１０にボルト７１５で揺動アーム１１０を取り付ける。この構成により、ロードセル７０６は、金具７１０にかかる回転トルク、すなわち、揺動アーム１１０にかかる揺動トルクを測定できる。

次に、図３６により、トラック上を揺動アーム１１０が移動する別の実施形態を説明する。研磨装置は、図示しない支持フレームと、支持フレームに取り付けられ、トップリング用モータ１１４の搬送経路を画定するトラック７１４と、トラック７１４によって画定された経路に沿って、トップリング用モータ１１４を搬送するキャリッジ７１６であって、トラック７１４に結合され、トラック７１４に沿って可動であるキャリッジ７１６とを有する。研磨テーブル３０Ａは複数設けられる。

トラック７１４と、トラック７１４に沿って移動する機構（キャリッジ）は、リニアモータ駆動方式を用いることも可能である。またモータとベアリングを用いる軌道機構も可
能である。図３６の別の形態として、トラック自体が回転可能な形態がある。この形態では、トラック自体が回転して、トップリングを別のテーブル部に移動可能である。その時に少量の移動調整がキャリッジによって行われる。

次に、図３７により、光学式センサを有する別の実施形態を説明する。本形態では、研磨テーブル３０Ａを揺動する揺動軸モータ１４のトルク変動の検知と、光学式センサによる半導体ウェハ１６の研磨面の反射率の検知を併用する。終点検知のために、研磨テーブル３０Ａにセンサが組み込まれている。センサは光学式センサ７２４である。光学式センサ７２４としては、ファイバを利用したセンサ等が使用される。なお、光学式センサ７２４の代わりに、渦電流センサを用いることもできる。

図３７の実施形態の場合、以下の課題を解決することができる。終点検知のために、トルク変動検知方式又は光学式検知方式の一方のみを用いた場合、研磨対象物の研磨に、金属膜の研磨と絶縁膜の研磨が混在する場合、以下の問題がある。トルク変動検知方式は、金属膜と絶縁膜の境界の検知に適しており、光学式検知方式は、膜の厚さの変化の検知に適している。そのため、一方の方式のみでは、膜の境界の検知と、残膜の厚さの検知の両方が必要な場合に、不十分な検知精度しか得られない。膜の境界の検知と、残膜の厚さの検知のいずれであるかに応じて、トルク変動検知と光学式検知を使い分けることにより、課題が解決できる。

光学式センサの場合、研磨装置の終点検出部は、半導体ウェハ１６に光を当て、半導体ウェハ１６からの反射光の強度を計測する。終点検出部は、アームトルク検知部が検知したアームトルクと、光学式センサ７２４が計測した半導体ウェハ１６からの反射光の強度とに基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する。光学式センサ７２４の出力は、配線７２６を介して、制御部６５に送られる。

光学式センサの場合、研磨パッド１０の一部に開口７２０がある。開口７２０に、ウィンドウであるビューポート７２２がある。ビューポート７２２を介して、光照射と、反射光の検知が行われる。研磨時に半導体ウェハ１６と対向可能な、研磨テーブル３０Ａ内の位置にビューポート７２２は組込まれる。ビューポート７２２の下部に、光学式センサ７２４が配置される。光学式センサ７２４がファイバセンサの場合は、ビューポート７２２が無い場合もある。

ビューポート７２２が無い場合、ファイバセンサの周囲から純水を出して、ノズル７２８から供給されるスラリを除去して終点検知を行う場合もある。光学式センサは、スラリを洗浄するための純水（又は高純度ガス、液体とガスの混合物などの流体）を開口４２０内に供給する流体供給部（図示しない）を有する。

センサは複数あってもよい。例えば、図３７に示すように、中心部と端部に設けて、中心部と端部の双方における検知信号をモニタする。図３７(ａ)は、光学式センサ７２４の配置を示し、図３７(ｂ)は、光学式センサ７２４の拡大図である。終点検出部２８は、それらの複数の信号の中から、研磨条件（半導体ウェハ１６の材質、研磨時間等）の変化に応じて、研磨条件の影響を受けない（もしくは、当該研磨条件に最適な）検知信号を選んで、終点を判断して、研磨を止める。

この点について、さらに説明する。既述の揺動軸モータ１４によるトルク変動検知（モータ電流変動測定）と、光学式検知の組合せは、層間絶縁膜（ＩＬＤ）や、ＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)による素子分離膜の研磨終点を検知することに用いると、有効である。ＳＯＰＭ（Spectrum Optical Endpoint Monitoring）等の光学式検知では、残膜の厚さの検出を行い、終点検知を行う。例えば、ＬＳＩの積層膜の製造プロセスにおいて、金
属膜の研磨と絶縁膜の研磨により、残膜を形成することが必要な場合がある。金属膜の研磨と絶縁膜の研磨を行う必要があり、金属膜の研磨と絶縁膜の研磨のいずれであるかに応じて、トルク変動検知と光学式検知を使い分けることが可能となる。

また、終点部の膜構造が金属と絶縁膜の混在状態である場合、トルク変動検知と光学式検知のうちの一方式だけでは、正確な終点検知が困難である。そのため、トルク変動検知と光学式検知による膜厚測定を行い、双方の検知結果より、終点であるかを判定して、最適な時点で研磨を終了する。混在状態では、トルク変動検知と光学式検知のいずれにおいても測定信号が弱いために測定精度が低下する。しかし、２種類以上の測定方法により得られた信号を用いて判定することにより、最適な終点位置を判定することが可能となる。例えば、２種類以上の測定方法により得られた信号を用いた判定のいずれもが、終点であるという結果を出した時に終点であると判断する。

次に、図３８により、光学式センサを有する別の実施形態を説明する。本形態では、研磨テーブル３０Ａを揺動する揺動軸モータ１４のトルク変動（研磨テーブル３０Ａの摩擦変動）の検知と、光学式センサによる半導体ウェハ１６の研磨面の反射率の検知と、渦電流センサによる半導体ウェハ１６の研磨物内の渦電流の検知を併用する。３種類の検知方法が併用される。

図３８の実施形態の場合、以下の課題を解決することができる。図３７の実施形態のトルク変動検知方式および光学式検知方式は、金属膜の厚さの変化を検知することが難しいという課題がある。図３８の実施形態は、この課題を解決するものであり、図３７の実施形態に、さらに、渦電流の検知を併用している。金属膜内の渦電流を検知するため、金属膜の厚さの変化を検知することが、より容易になる。

図３８(ａ)は、光学式センサ７２４と、渦電流式センサ７３０の配置を示し、図３８(
ｂ)は、光学式センサ７２４の拡大図であり、図３８(ｃ)は、渦電流式センサ７３０の拡
大図である。渦電流式センサ７３０は、研磨テーブル３０Ａ内に配置される。渦電流式センサ７３０は、半導体ウェハ１６に磁場を生成し、生成した磁場の強度を検知する。終点検出部２８は、アームトルク検知部２６が検知したアームトルクと、光学式センサ７２４が計測した半導体ウェハ１６からの反射光の強度と、渦電流式センサ７３０が計測した磁場の強度とに基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する。

本形態は、終点検知のために、揺動軸モータ１４のトルク変動検出、研磨テーブル３０Ａに組み込まれた光学式センサ７２４と渦電流式センサ７３０による半導体ウェハ１６の物理量の検出とが組み合わされた例である。揺動軸モータ１４のトルク変動検知（モータ電流変動測定）は、研磨する試料の膜質が変化する部位の終点検知に優れる。光学方式は、ＩＬＤ、ＳＴＩなどの絶縁膜の残膜量の検出と、それによる終点検出に優れる。渦電流センサによる終点検出は、例えばめっきされた金属膜を研磨して終点である下層の絶縁膜まで研磨した時点の終点検出に優れる。

ＬＳＩなどの多層を有する半導体の製造プロセスにおいては、種々の材料からなる多層の研磨を行うことになるので、多様な膜の研磨と終点検出を高精度にて行うため、３種類の終点検出方法を用いる。３種類以上も可能である。例えば、さらに、研磨テーブル３０Ａを回転させるモータのトルク変動検知（モータ電流変動測定（ＴＣＭ））を併用することができる。

これら４種類の終点検出の組合せを用いて、高機能な制御や精度のよい終点検知を行うことが可能となる。例えば、研磨テーブル３０Ａ上をトップリング３１Ａが移動して（揺動して）研磨を行っている場合、トップリング３１Ａの位置の変化による研磨テーブル３
０Ａのトルク変動をＴＣＭにより検出する。これにより、トップリング３１Ａが研磨テーブル３０Ａの中心部にある時、トップリング３１Ａが研磨テーブル３０Ａの一方の端部に移動した時、トップリング３１Ａが研磨テーブル３０Ａの他方の端部に移動した時のトルク変動により、トップリング３１Ａの試料への押圧が異なる要因を見つけることが可能となる。要因が見つかると、試料への押圧を均一化するために、トップリング３１Ａの表面の押圧の調整を行う等のフィードバックを行うことができる。

トップリング３１Ａの位置の変化による研磨テーブル３０Ａのトルク変動の要因としては、トップリング３１Ａと研磨テーブル３０Ａの水平度のズレや、試料面と研磨パッド１０の表面の水平度のズレ、又は、研磨パッド１０の摩耗度の差異により、中心部にトップリング３１Ａがある時と、中心部からずれた位置にトップリング３１Ａがある時の摩擦力が異なる等が考えられる。

なお、半導体ウェハ１６の膜の研磨終点部の膜構造が金属と絶縁膜の混在状態である場合、１つの検知方式だけでは正確な終点検知が困難であるため、アームトルク変動を検知する方式と光学式検知方法、あるいは、アームトルク変動を検知する方式と渦電流を検知する方式、あるいは、３種類全ての信号検出から終点状態を判定して、最適な時点で研磨を終了する。混在状態では、トルク変動検知と光学式と検知渦電流を検知する方式のいずれにおいても測定信号が弱いために測定精度が低下する。しかし、３種類以上の測定方法により得られた信号を用いて判定することにより、最適な終点位置を判定することが可能となる。例えば、３種類以上の測定方法により得られた信号を用いた判定のいずれもが、終点であるという結果を出した時に終点であると判断する。

これらの組み合わせを列記すると、以下のとおりである。
ｉ．アームトルク検知＋テーブルトルク検知
ｉｉ．アームトルク検知＋光学式検知
ｉｉｉ．アームトルク検知＋渦電流検知
ｉｖ．アームトルク検知＋マイクロ波センサによる光学式検知
ｖ．アームトルク検知＋光学式検知＋テーブルトルク検知
ｖｉ．アームトルク検知＋光学式検知＋渦電流検知
ｖｉｉ．アームトルク検知＋光学式検知＋マイクロ波センサによる光学式検知
ｖｉｉｉ．アームトルク検知＋渦電流検知＋テーブルトルク検知
ｉｘ．アームトルク検知＋渦電流検知＋マイクロ波センサによる光学式検知
ｘ．アームトルク検知＋テーブルトルク検知＋マイクロ波センサによる光学式検知
ｘｉ．この他、アームトルク検知と組み合わせるいかなるセンサの組合せをも含む。

終点部の膜構造が金属と絶縁膜の混在状態である場合の例を図３９，４０，４１に示す。以下の例では、金属としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｃｏ等の金属であり、絶縁膜は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ガラス材（SOG(Spin-on Glass)、BPSG（Boron Phosphorus Silicon Glass)等）、Ｌｏｗｋ材、樹脂材、他の絶縁材料である。ＳｉＯ_２，ＳＯＧ，ＢＰＳＧ等は、ＣＶＤ又はコーティングにより製造される。図３９（ａ）、３９（ｂ）は、絶縁膜を研磨する例である。図３９（ａ）は、研磨前の状態を示し、図３９（ｂ）は、研磨後の状態を示す。膜７３２は、シリコンである。膜７３２の上に、ＳｉＯ_２(熱酸化膜)やＳｉＮ等の絶縁膜である膜７３４が形成されている。膜７３４の上に、成膜による酸化膜（ＳｉＯ_２）やガラス材（SOG、BPSG）等の絶縁膜である膜７３６が形成されている。膜７３６は、図３９（ｂ）に示す状態まで研磨される。

膜７３６は、光学式検知により、膜厚を測定する。膜７３６と膜７３４の境７５８や、膜７３４と膜７３２の境は、光の反射に敏感である。従って、光学式検知が望ましい。また膜７３６と膜７３４の材質が異なるときは、研磨時の摩擦の変化が大きい場合がある。
この時は、光学式検知＋トルク検知が好ましい。

図４０（ａ）、４０（ｂ）は、金属膜を研磨する例である。図４０（ａ）は、研磨前の状態を示し、図４０（ｂ）は、研磨後の状態を示す。埋込部７３７は、ＳＴＩである。膜７３４の上に、膜７３６と同様の膜７３８が形成されている。膜７３４の上に、ゲート電極７４０が形成されている。膜７３４の下にはドレインまたはソースである拡散層７４４が形成されている。拡散層７４４は、ビアやプラグ等の縦配線７４２に接続している。ゲート電極７４０は、図示しない縦配線７４２に接続されている。縦配線７４２は、膜７３８内を貫通している。膜７３８の上に、金属膜７４６が形成されている。縦配線７４２と金属膜７４６は、同一の金属である。金属膜７４６は、図４０（ｂ）に示す状態まで研磨される。なお、図４０では、ゲート電極７４０や拡散層７４４が形成されているが、他の回路要素が形成されてもよい。

金属膜７４６は、金属膜であるため、金属膜が急激に減少した時の、金属膜７４６内の渦電流の波形変化が大きいということを利用して、渦電流を検知する。また、金属膜の反射量が大きい状態から金属膜が減少し、反射量が急激に変化することを利用する光学式検知を、渦電流検知と併用することもできる。膜７３８は、絶縁膜であるため、光学式検知により、膜厚を測定する。

図４１（ａ）、４１（ｂ）は、金属膜を研磨する例である。図４１（ａ）は、研磨前の状態を示し、図４１（ｂ）は、研磨後の状態を示す。埋込部７３７は、ＳＴＩである。膜７３４の上に、膜７３８が形成されている。膜７３４の上に、ゲート電極７４０が形成されている。膜７３４の下にはドレインまたはソースである拡散層７４４が形成されている。拡散層７４４は、ビアやプラグ等の縦配線７４２に接続している。ゲート電極７４０は、図示しない縦配線７４２に接続されている。縦配線７４２は、膜７３８内を貫通している。ビア７４２の上に、金属の横配線７５０が形成されている。金属膜７４８と横配線７５０は、同一の金属である。金属膜７４８は、図４１（ｂ）に示す状態まで研磨される。

金属膜７４８は、金属膜であるため、渦電流センサを用いて、渦電流を検知する。絶縁膜７３８は、絶縁膜であるため、光学式検知により、膜厚を測定する。なお、図３９以下に示す実施形態は、図１〜図３８までの実施形態の全てに対して適用可能である。

次に、図４２により、図２の変形例としての実施形態を説明する。本形態では、揺動アーム１１０が複数のアームで構成されている。図４２では、例えば、アーム７５２とアーム７５４で構成されている。アーム７５２は、揺動軸モータ１４に取り付けられ、アーム７５４にトップリング３１Ａが取り付けられる。アーム７５２とアーム７５４の接合部において、揺動アームのトルク変動を検出して終点検知を行う。

図４２の実施形態の場合、以下の課題を解決することができる。図２の場合、終点検知において、後述するクリアランス振動等の影響により、終点検知精度が低下するという課題がある。図４２の実施形態の場合、クリアランス振動等の影響が低減できるため、この課題が解決できる。

アーム７５２とアーム７５４の接合部７５６に、揺動アームのトルク変動を検出するトルクセンサが配置される。トルクセンサは、ロードセル７０６やヒズミゲージを有する。接合部７５６の構造は、例えば図３５と同様な構造とすることができる。図３５に示すように、アーム７５２とアーム７５４は、金具７１０によって、互いに固定される。アーム７５２は揺動軸モータ１４により搖動が可能である。前述の揺動モータ電流の変動によるトルク変化を測定するときに、揺動動作を一旦停止して、トルク変化を測定することが好ましい場合がある。これは、揺動動作に伴って揺動モータのモータ電流のノイズが増加す
ることがあるためである。

本形態の場合、図３９（ａ）の境７５８のような膜質が変化する部分の摩擦変動による研磨トルクの変動が発生した場合、接合部７５６のトルクセンサによる境７５８の検知が可能となる。研磨トルクの変動の検知は、揺動軸モータ１４の電流変動の検知によっても可能である。電流変動によるトルク変動検出に比べて、接合部７５６のトルクセンサによるトルク変動検出は、以下のメリットを有する。

電流変動の検知によるトルク変動検出は、揺動軸モータ１４の回転動作（スウィング）による誤差、例えば、揺動軸モータ１４による揺動アーム１１０のクリアランス振動等の影響がある。クリアランス振動とは、揺動アーム１１０の揺動軸モータ１４への取り付け部に若干のがたつきがあるため、揺動軸モータ１４の回転動作時に、がたつきに起因して生じる振動である。接合部７５６のトルクセンサによるトルク変動検出においては、接合部７５６にはクリアランス振動が無く、研磨部の摩擦変化に対応したトルク変動を検出できる。このため、より高精度な終点検出を行うことが可能となる。クリアランス振動を低減するためには、揺動アーム１１０のスウィングを停止する必要がある。しかし、接合部７５６のトルクセンサによるトルク変動検出においては、揺動アーム１１０のスウィングを停止しなくても、高精度の終点検出が可能となる。

本形態は、トップリング３１Ａが複数ある場合や、カルーセル方式にも適用可能である。ＬＳＩの積層膜の薄膜化や機能素子の微細化が進むと、性能安定化と歩留まり維持のために、従来と比較して、より高い精度にて研磨終点を行う必要が生じている。この様な要求に対応できる技術として、本形態は有効である。

次に、図４３により、制御部６５による基板処理装置全体の制御について説明する。メインコントローラである制御部６５は、ＣＰＵとメモリと記録媒体と、記録媒体に記録されたソフトウェア等とを有する。制御部６５は、基板処理装置全体の監視・制御を行い、そのための信号の授受、情報記録、演算を行う。制御部６５は主にユニットコントローラ７６０との間で信号の授受を行う。ユニットコントローラ７６０も、ＣＰＵとメモリと記録媒体と、記録媒体に記録されたソフトウェア等とを有する。図４３の場合、制御部６５は、研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出手段、研磨ユニットによる研磨を制御する制御手段として機能するプログラムを内蔵する。なお、ユニットコントローラ７６０が、このプログラムの一部または全部を内蔵してもよい。プログラムは更新可能である。なお、プログラムは更新可能でなくてもよい。

図４３〜図４７により説明する実施形態によれば、以下の課題を解決することができる。これまでの典型的な研磨装置の制御方式の課題として、以下の点がある。終点検出について、対象物の研磨を行う前に、複数のテストを行い、得られたデータから研磨条件や終点判定条件を求めて、研磨条件であるレシピ作成を行う。一部信号解析を用いていることもあるが、ウエハ構造に対して、１つのセンサ信号を用いて、終点検出を判断する処理を行う。これでは次のような要求に対して十分な精度が得られなかった。製作するデバイスやチップの歩留まり向上のために、デバイスやチップの製作において更に高精度の終点検出と、ロット間やチップ間のばらつきを小さく抑える必要がある。それを実現するため、図４３以降にある実施例を適用した終点検知を行うシステムを用いることにより、より高精度の終点検出を行うことが可能となり、歩留まり向上やチップ間の研磨量バラツキを低減することが可能となる。

特に、高速のデータ処理、多数種類かつ多数のセンサの信号処理、これらの信号を規格化したデータ、データから人工知能(Artificial Intelligence; AI)を利用した学習及び
終点検出の判定に用いるデータセットの作成と、作成されたデータセットによる判定例の
蓄積による学習と、学習効果による精度向上、学習された判定機能により判断され更新された研磨パラメータ、この研磨パラメータの高速な制御系への反映を実現する高速通信処理系、等が実現できる。これらは、図４２以前に示した全ての実施例に対して適用可能である。

ユニットコントローラ７６０は、基板処理装置に搭載されているユニット７６２（１個もしくは複数）の制御を行う。ユニットコントローラ７６０は、各々のユニット７６２ごとに本実施形態では設けられる。ユニット７６２としては、アンロード部６２、研磨部６３、洗浄部６４等がある。ユニットコントローラ７６０は、ユニット７６２の動作制御、監視用センサとの信号授受、制御信号の授受、高速な信号処理等を行う。ユニットコントローラ７６０は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）や、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路）等から構成されている。

ユニット７６２は、ユニットコントローラ７６０からの信号により動作を行う。また、ユニット７６２は、センサ信号をセンサから受信し、ユニットコントローラ７６０に送信する。センサ信号は、ユニットコントローラ７６０から、さらに制御部６５に送られることもある。センサ信号が制御部６５又はユニットコントローラ７６０により処理（演算処理含む）され、次の動作のための信号がユニットコントローラ７６０から送られてくる。それに従ってユニット７６２は動作を行う。例えば、ユニットコントローラ７６０は、揺動アーム１１０のトルク変動を揺動軸モータ１４の電流変化により検知する。ユニットコントローラ７６０は検知結果を制御部６５に送る。制御部６５は、終点検知を行う。

ソフトウェアとしては、例えば以下のものがある。ソフトウェアは、コントロール機器（制御部６５又はユニットコントローラ７６０）内に記録されているデータにより、研磨パッド１０の種類とスラリ供給量を求める。次に、ソフトウェアは、研磨パッド１０のメンテナンス時期又はメンテナンス時期まで使用できる研磨パッド１０を特定し、スラリ供給量を演算し、これらを出力する。ソフトウェアは、基板処理装置７６４を出荷後に、基板処理装置７６４にインストール可能なソフトウェアであってもよい。

制御部６５、ユニットコントローラ７６０、ユニット７６２の間における通信は、有線、無線のいずれも可能である。基板処理装置７６４の外部との間ではインターネットを介した通信や他の通信手段（専用回線による高速通信）が使用可能である。データの通信に関しては、クラウド連携によりクラウドを利用すること、スマートフォン連携により基板処理装置においてスマートフォン経由でのデータの交換等を行うことが可能である。これらにより、基板処理装置の運転状況、基板処理の設定情報を基板処理装置の外部とやり取りを行うことが可能である。通信機器として、センサ間に通信ネットワークを形成して、この通信ネットワークを利用してもよい。

上記の制御機能、通信機能を用いて、基板処理装置の自動化運転を行うことも可能である。自動化運転のために、基板処理装置の制御パターンの規格化や、研磨終点の判断における閾値の利用が可能である。

基板処理装置の異常／寿命の予測／判断／表示を行うことが可能である。また、性能安定化のための制御を行うことも可能である。

基板処理装置の運転時の種々のデータや研磨データ（膜厚や研磨の終点）の特徴量を自動的に抽出して、運転状態や研磨状態を自動学習することや、制御パターンの自動規格化を行い、異常／寿命の予測／判断／表示を行うことが可能である。

通信方式、機器インターフェース等において、例えばフォーマット等の規格化を行い、
装置・機器相互の情報通信に用いて、装置・機器の管理を行うことが可能である。

次に、基板処理装置７６４において、センサで半導体ウェハ１６から情報を取得し、インターネット等の通信手段を経由して、基板処理装置が設置された工場内/工場外に設置
されたデータ処理装置（クラウド等）にデータを蓄積し、クラウド等に蓄積されたデータを分析し、分析結果に応じて基板処理装置を制御する実施形態について説明する。図４４は、この実施形態の構成を示す。

１．センサで半導体ウェハ１６から取得する情報としては、以下が可能である。
・ 揺動軸モータ１４のトルク変動に関する測定信号又は測定データ
・ ＳＯＰＭ（光学式センサ）の測定信号又は測定データ
・ 渦電流センサの測定信号又は測定データ
・ 上記の１つ又は複数の組合せの測定信号又は測定データ
２．インターネット等の通信手段の機能及び構成としては、以下が可能である。
・ 上記の測定信号又は測定データを含む信号又はデータを、ネットワーク７６６に接続
されたデータ処理装置７６８に伝送する。
・ ネットワーク７６６は、インターネット又は高速通信等の通信手段でよい。例えば、
基板処理装置、ゲートウェイ、インターネット、クラウド、インターネット、データ処理装置という順序で接続されたネットワーク７６６が可能である。高速通信としては、高速光通信、高速無線通信等がある。また、高速無線通信としては、Wi-Fi (登録商標), Bluetooth(登録商標), Wi-Max(登録商標),3G, LTE等が考えられる。これ以外の高速無線通信も適用可能である。なお、クラウドをデータ処理装置とすることも可能である。
・ データ処理装置７６８が、工場内に設置される場合は、工場内にある１台もしくは複
数の基板処理装置からの信号を処理することが可能である。
・ データ処理装置７６８が、工場外に設置される場合は、工場内にある１台もしくは複
数の基板処理装置からの信号を、工場外部に伝達し、処理することが可能である。このときは、国内又は外国に設置されたデータ処理装置との接続が可能である。
３．クラウド等に蓄積されたデータをデータ処理装置７６８が分析し、分析結果に応じて基板処理装置７６４を制御することに関しては、以下のようなことが可能である。
・ 測定信号又は測定データが処理された後に、制御信号又は制御データとして基板処理
装置７６４に伝達することができる。
・ データを受取った基板処理装置７６４はそのデータに基づいて、研磨処理に関する研
磨パラメータを更新して研磨動作を行う、また、データ処理装置７６８からのデータが、終点が検知されたことを示す信号／データの場合、終点が検知されたと判断して、研磨を終了する。研磨パラメータとしては、（１）半導体ウェハ１６の４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する押圧力、（２）研磨時間、（３）研磨テーブル３０Ａやトップリング３１Ａの回転数、（４）研磨終点の判定のための閾値等がある。

次に、図４５により別の実施形態を説明する。図４５は、図４４の実施形態の変形例を示す図である。本実施形態は、基板処理装置、中間処理装置、ネットワーク７６６、データ処理装置という順に接続された構成である。中間処理装置は、例えば、ＦＰＧＡやＡＳＩＣで構成され、フィルタリング機能、演算機能、データ加工機能、データセット作成機能等を有する。

インターネットと高速光通信をどのように使用するかによって、以下の３ケースに分ける。（１）基板処理装置と中間処理装置との間がインターネットであり、ネットワーク７６６がインターネットである場合、（２）基板処理装置と中間処理装置との間が高速光通信であり、ネットワーク７６６が高速光通信である場合、（３）基板処理装置と中間処理装置との間が高速光通信であり、中間処理装置から外側がインターネットである場合があ
る。

（１）の場合：全体システムにおけるデータ通信速度とデータ処理速度が、インターネット通信速度でよい場合である。データサンプリング速度１〜１０００ｍＳ程度であり、複数の研磨条件パラメータのデータ通信を行うことができる。この場合は、中間処理装置７７０は、データ処理装置７６８に送るデータセットの作成を行う。データセットの詳細は後述する。データセットを受領したデータ処理装置７６８はデータ処理を行い、例えば、終点位置までの研磨条件パラメータの変更値の算出と、研磨プロセスの工程計画を作成し、ネットワーク７６６を通じて中間処理装置７７０に返す。中間処理装置７７０は研磨条件パラメータの変更値と、必要な制御信号を基板処理装置７６４に送る。

（２）の場合：基板処理装置−中間処理装置間、中間処理装置−データ処理装置間のセンサ信号や状態管理機器間の通信が高速通信である。高速通信では、通信速度１〜１０００Ｇｂｐｓで通信が可能である。高速通信では、データ・データセット・ コマンド・ 制御信号等が通信できる。この場合、中間処理装置７７０にてデータセットの作成を行い、それをデータ処理装置７６８に送信する。中間処理装置７７０は、データ処理装置７６８における処理に必要なデータを抽出して、加工を行い、データセットとして作成する。例えば、終点検出用の複数のセンサ信号を抽出してデータセットとして作成する。

中間処理装置７７０は、作成したデータセットを高速通信にてデータ処理装置７６８に送る。データ処理装置７６８は、データセットに基づいて、研磨終点までのパラメータ変更値の算出・工程計画作成を行う。データ処理装置７６８は、複数の基板処理装置７６４からのデータセットを受領し、夫々の装置に対する、次のステップのパラメータ更新値の算出と工程計画作成を行い、更新されたデータセットを中間処理装置７７０に送信する。中間処理装置７７０は、更新されたデータセットに基づいて、更新されたデータセットを制御信号に変換して、基板処理装置７６４の制御部６５に高速通信にて送信する。基板処理装置７６４は、更新された制御信号に応じて研磨を実施し、精度のよい終点検出を行う。

（３）の場合：中間処理装置７７０は、基板処理装置７６４の複数のセンサ信号を高速通信により受領する。高速光通信では、通信速度１〜１０００Ｇｂｐｓの通信が可能である。この場合、基板処理装置７６４、センサ、制御部６５と、中間処理装置７７０との間は、高速通信によるオンラインの研磨条件の制御を行うことが可能である。データの処理順序は、例えば、センサ信号受領（基板処理装置７６４から中間処理装置７６６）、データセット作成、 データ処理、パラメータ更新値算出、更新パラメータ信号の送信、制御
部６５による研磨制御、更新した終点検知という順序である。

この時、中間処理装置７７０は、高速の終点検出制御を高速通信の中間処理装置７７０で行う。中間処理装置７７０からは、ステータス信号をデータ処理装置７６８に定期的に送信し、制御状態のモニタリング処理をデータ処理装置７６８で行う。データ処理装置７６８は、複数の基板処理装置７６４からのステータス信号を受領し、それぞれの基板処理装置７６４に対して、次のプロセス工程の計画作成を行う。計画に基づいたプロセス工程の計画信号をそれぞれの基板処理装置７６４に送り、それぞれの基板処理装置７６４において、互いに独立に、研磨プロセスの準備・研磨プロセスの実施を行う。この様に、高速の終点検出制御を高速通信の中間処理装置７７０で行い、複数の基板処理装置７６４の状態管理をデータ処理装置７６８にて行う。

次に、データセットの例について説明する。センサ信号と必要な制御パラメータをデータセットにすることが可能である。データセットは、トップリング３１Ａの半導体ウェハ１６への押圧・揺動軸モータ１４の電流・ 研磨テーブル３０Ａのモータ電流・光学式セ
ンサの測定信号・ 渦電流センサの測定信号・研磨パッド１０上でのトップリング３１Ａ
の位置・ スラリと薬液の流量／種類、それらの相関算出データ等を含むことができる。

上記の種類のデータセットは、１次元データをパラレルに送信する送信システムや、１次元データをシーケンシャルに送信する送信システムを用いて、送信することが可能である。データセットとして、上記１次元データを２次元データに加工して、データセットにすることが可能である。例えば、Ｘ軸を時間とし、Ｙ軸が多数のデータ列とすると、同時刻における複数のパラメータデータが、一つのデータセットに加工処理される。２次元データは、２次元の画像データのようなものとして扱える。このメリットは、２次元データの転送とするため、１次元データの転送よりも少ない配線で、時間に関連付けられたデータとして授受でき、かつ、取扱いができることである。具体的には、１次元データをそのまま１信号１ラインにすると、多数の配線が必要となるが、２次元データの転送の場合、１本のラインにより複数の信号を送ることができる。また、複数本のラインを用いると、送信されたデータを受けるデータ処理装置７６８とのインターフェースが複雑となり、データ処理装置７６８におけるデータ再組立てが複雑となる。

また、このような時間に関連付けられた２次元データセットがあると、以前に行った標準的な研磨条件による研磨時のデータセットと、現時点で行っている標準的な研磨条件のデータセットの比較が容易となる。また、２次元データ相互の相違点を差分処理等により容易に知ることが可能となる。差があるところを抽出して、異常が起こっているセンサやパラメータ信号を検出することも容易となる。また、以前の標準的な研磨条件と現時点の研磨中のデータセットの比較を行い、周囲との差分が異なる部位のパラメータ信号の抽出による異常検知も容易となる。

次に、図４６により別の実施形態を説明する。図４６は、図４４の実施形態の変形例を示す図である。本実施形態は、半導体工場の例である。複数の基板処理装置７６４が工場内にある。研磨や終点検知を行う基板処理装置７６４に関しては、図４３〜４５に示した機器や機能と同じものを有することができる。例えば、多数のセンサ（１０個以上で、種類数≧３ である。）を用いる終点検知では、センサ信号のデータ量が多量となる。このときに、データセットを作成して、データ解析及び研磨条件パラメータの更新を行うために、インターネットを用いて通信を行うと、通信に時間が掛る。そこで基板処理装置７６４と中間処理装置７７０を接続する通信回線Ｌ１は、高速光通信や高速無線通信等を行う高速通信機器を用いて行う。中間処理装置７７０は、センサ又は基板処理装置７６４の近くにあり、高速でセンサ又はセンサのコントローラからの信号を処理する。処理結果を反映したフィードバック又はフィードフォワードのパラメータ更新を行うための信号を基板処理装置７６４に高速で伝達する。基板処理装置７６４は、パラメータ更新の信号を受取って研磨処理を行い、また終点検知を行う。

基板処理装置７６４が、図４６に示すように、複数ある場合、工場内では各々の基板処理装置７６４からの信号を受取って、処理を行う第１の処理装置７７２があってもよい。第１の処理装置７７２は、中型のメモリと演算機能を有し、高速計算を行うことが可能である。第１の処理装置７７２は、自動学習機能を有して、データを蓄積しながら自動学習を行い、加工量均一性の向上や、終点検出精度向上等のためのパラメータ更新を行う。自動学習により、パラメータを最適値に近づけるパラメータ更新を継続して行うことが可能である。この場合、Ｉｎｓｉｔｕ でオンライン処理を行う時は高速通信が必要であり、通信回線Ｌ１／通信回線Ｌ２は、例えば、高速光通信用通信回線である。この時例えば、データセット作成が中間処理装置７７０で行われ、データ解析やパラメータ更新は第１の処理装置７７２において行うことができる。そして、各々の基板処理装置７６４に更新パラメータ値を反映させるための信号を通信回線Ｌ１／通信回線Ｌ２により、基板処理装置７６４に送る。

又、研磨部相互の間を移動する間に均一性測定等を行うＩｎｌｉｎｅモニタリングのような、それほど高速性が必要とされない場合では、通信回線Ｌ２がインターネット通信用通信回線等の、比較的低速な通信回線で済む場合もある。初期研磨のデータを中間処理装置７７０において処理し、生成されたデータセットをインターネットにより第１の処理装置７７２に送る。第１の処理装置７７２は、解析及びパラメータ更新値を求め、更新データセットを作成する。第１の処理装置７７２は、それを中間処理装置７７０に送る。次の研磨部で本研磨を行う場合に、中間処理装置７７０にある更新データセットから反映された更新パラメータ値が基板処理装置７６４に送られ、それに従って研磨を行う。

工場外部と情報の授受を行う時は、第１の処理装置７７２からネットワーク７６６を用いて、工場外の第２の処理装置７７４又はパソコンなどの管理機器と、当該情報に関するデータのやり取りを行う。この場合、工場外の第２の処理装置７７４と通信を行う場合は、セキュリティを確保するために、当該情報に関するデータは暗号化される場合がある。又、当該情報に関するデータとしては、基板処理装置７６４のステータスに関連した情報を示すデータがある。又、基板処理装置７６４の消耗品の状態に関する情報のデータの授受を行い、その交換時期を外部の第２の処理装置７７４にて算出し、交換時期を顧客に知らせること、又は基板処理装置７６４上に表示することが可能である。

次に、図４７により別の実施形態を説明する。図４７は、図４４の実施形態の変形例を示す図である。本実施形態は、半導体工場の例である。複数の基板処理装置７６４が工場内にある。研磨や終点検知を行う基板処理装置７６４に関しては、図４３〜４５に示した機器や機能と同じものを有することができる。図４６の実施形態と比べると、本実施形態では、基板処理装置７６４から、中間処理装置７７０を介さないで第１の処理装置７７２に接続される通信回線Ｌ３がある点で異なる。本形態の特徴は、多量のセンサ群からのデータから作成され、その作成に高速通信が必要なデータセットを形成するデータの通信に関しては、高速である通信回線Ｌ１および通信回線Ｌ２を用いた通信を利用することである。その他の、高速通信を必要としない制御パラメータの通信は、通信回線Ｌ３により、基板処理装置７６４を第１の処理装置７７２に接続して行う。例えば、搬送系・洗浄系・乾燥系等は、高速制御が必要でないパラメータ群を用いることができるため、これらの系に関しては、通信回線Ｌ３により、基板処理装置７６４を第１の処理装置７７２に接続して行う。基板処理装置７６４の稼働状況に応じて、高速通信・高速解析・高速通信用データセットが必要なパラメータ信号やセンサ信号を可変的に選んで、当該信号等を通信回線Ｌ１および通信回線Ｌ２を用いて送受信することとしてもよい。

本実施形態では、工場内にある第１の処理装置７７２に、通信回線Ｌ２と通信回線Ｌ３を用いて基板処理装置７６４からのデータを送り、データ解析・自動学習・パラメータ更新値作成等を行う。そして、第１の処理装置７７２は、各々の基板処理装置７６４に対して、次の工程における当該装置の制御パラメータを送る。本実施形態によれば、工場内に複数の基板処理装置７６４があるとき、第１の処理装置７７２は、複数の基板処理装置７６４からデータを受取り、データを処理して、各々の基板処理装置７６４に中間処理装置７７０を介して、処理結果を送ることが可能となる。

本実施形態を変更した別の形態としては、通信回線Ｌ２が無い形態も可能である。通信回線Ｌ２を用いないで、中間処理装置７７０にて処理が行われた高速処理状態のステータスに関するデータを、他の装置状態ステータスに関するデータと一緒に、通信回線Ｌ３を介して第１の処理装置７７２に送ることが可能である。この場合、通信回線Ｌ２に関する通信回線用配線が削減できる。つまり、高速データ処理及び高速制御を行う必要のあるところだけ、高速通信回線と高速の中間処理装置７７０によりデータ処理・自動学習・制御パラメータ更新を行い、基板処理装置７６４に処理結果を送る。高速データ処理及び高速
制御に関するステータス信号と他のステータス信号を一緒にして、通信回線Ｌ３にて第１の処理装置７７２に送り、第１の処理装置７７２でデータ処理・自動学習・制御パラメータ更新を行い、各々の基板処理装置７６４に、処理結果を含む信号を送ることが可能である。図４７に示す形態およびそれを変更した別の形態では、複数の基板処理装置７６４に対して１個の第１の処理装置７７２により対応可能である。これらの形態では、工場外への通信については、図４６の形態と同様である。

次に、前述の図４３〜図４７に示すデータ処理及び制御形態におけるデータセットと自動学習、及びそれに関する演算の例について説明する。最初にデータセットの１例に関して説明する。データセットに関しては、研磨等の処理の進行に伴い、有効な制御パラメータの更新を行うために、処理に応じたデータセットを作成する必要がある。例えば、終点検出には、半導体の膜の特徴を効果的にとらえたセンサ信号を選択したデータセットを用いるとよい。研磨レシピを利用して、ウエハ上に形成された膜構造に対応したレシピ(研
磨条件)選択が行われる。その時、膜構造に関して、次の特徴により、膜の分類を行うこ
とが可能である。（１）酸化膜または絶縁膜を薄くする、（２）金属膜または導電膜を薄くする、（３）下層との境界面まで研磨する（導電層と絶縁層の境界面等）、（４）成膜部をパターン境界部まで研磨する（配線材料や絶縁材料の成膜後の不要部の研磨等）。この分類に対応して、データセットとしては、センサの種類について、全ての種類のセンサからのデータを取込んで作成する場合と、当該膜の研磨状態の検知に関して、膜に適した種類のセンサからのデータを選択して、データセットを作成する場合がある。

全ての種類のセンサからのデータを取込んで作成する場合のデータセットとしては、以下がある。例えば、ＴＣＭにおけるトルクデータ（モータ電流等）、トップリング付アームのトルクデータ（搖動モータ電流等）、光学式センサ（ＳＯＰＭ等）データ、渦電流センサデータ、等のデータと、それらのデータを演算したデータ（微分データ等）、相関データ（微分したデータの絶対値等の高いデータと、低いデータの差分データ等）をセットにしたデータセットなどを作成する。

膜の研磨状態の検知に関して、膜に適した種類のセンサからのデータを選択して、データセットを作成する場合のデータセットとしては、以下がある。（１）酸化膜または絶縁膜を薄くする場合、膜厚変化に対して感度の高い光学式センサ信号は、演算したデータの値が高くなる。この場合、複数のデータを評価することにより、例えば、研磨時間を加算することにより、目標の研磨量を達成できたことと、終点の検知を行う。例えば、ＴＣＭによる測定値およびトップリング付アームトルクデータが安定していると、同一研磨レートによる研磨が達成されていると考えられる。光学式センサデータによる膜厚変化により、膜厚が、ある厚さに達した時点を基準とした時間カウントによる終点検知が精度よくできる。

（２）金属膜または導電膜を薄くする場合は、導電膜や金属膜の薄膜化を行うため、導電膜の膜厚変化に対して感度の高い渦電流センサと光学式センサの演算データが、膜厚が、ある厚さに達したことを判定する基準として用いられる。（１）と同様に、ＴＣＭによる測定値およびトップリング付アームトルクデータが安定している場合、目標値に近い膜厚での演算データ値の高い方を主として選択し、他方を従として選択する。主として選択したセンサのデータによる膜厚変化により、膜厚が、ある厚さに達した時点を基準とした時間カウントによる終点検知を行う。従として選択したセンサのデータにより、ズレなし確認（ほぼ目標領域に到達していることの確認）を行い、検知精度を高める。

従として選択したセンサのデータの使用方法としては、主であるセンサと従であるセンサの両方の目標値に優先割合係数(重み係数)を設けて、主であるセンサと従であるセンサとの影響割合を規定して、目標値を設定して終点検知を行うことも可能である。又、この
時、回数を重ねるごとにデータを学習データとして利用して、判断機能（優先割合係数の変更等）において、学習による判断機能の更新を行い、より高い精度の終点検知となるよう改良していくことが可能である。

（３）下層との境界面まで研磨（過研磨）する場合は、ＴＣＭにおけるトルクデータ、トップリング付アームのトルクデータ、光学式センサのデータ、渦電流式センサのデータの全てにおいて変化が生じる。この時、ＴＣＭにおけるトルクデータとトップリング付アームトルクデータは、演算データでみると、境界面付近で急激な変化（パルス的な変化）を発生する。従って、境界面付近の研磨領域に近づいたことの判定を光学式センサのデータおよび／または渦電流式センサのデータで行う。次に、ＴＣＭにおけるトルクデータおよび／またはトップリング付アームのトルクデータの変化を確認した時点を基準に、所定時間経過後を終点検知時刻として再設定することが可能となる。このように過研磨を行う理由は、以下のとおりである。境界面まで研磨した時に、研磨残りがあると、例えば金属が埋め込まれた縦配線、例えばビアやプラグの底に酸化膜が残留していると、縦配線の抵抗値が高くなり、回路動作不良の原因となる。そのため、研磨残りがないように過研磨を行う。境界面において酸化膜は、研磨前は通常、小さな凹凸を有し、波状である。従って、小さな凹凸が存在することを考慮して、過研磨を行い、境界面にある酸化膜を除去する必要がある。過研磨を行う他の理由としては、研磨装置を、境界面に到達した時に急激に停止させることは、できないためである。そこで、前述の所定時間経過後を終点検知時刻として、過研磨を行い、研磨装置を停止させる。

再設定とは例えば、以下のような処理方法を指す。トップリング付アームトルクデータの信号波形変化量の閾値を、研磨開始時に仮基準として設定し、実際に波形検知を行った時点を基準として、所定時間を残りの研磨時間のカウント数として設定し、カウント数を、終点検知時刻の更新値として設定して、研磨を行うことが可能である。この時、ＴＣＭにおけるトルクデータおよび／またはトップリング付アームのトルクデータの内、感度の高い方を主、低い方を従として、（２）と同様に処理することが可能である。再設定の精度を上げるために、学習を利用して、研磨パラメータを設定することや、設定された研磨パラメータを更新することができる。また、再設定の精度を上げるために、複数のセンサを用いることができる。学習は、自動学習が可能であるが、一部マニュアルによる複合式の学習も可能である。

（４）成膜部をパターン境界部まで研磨（配線材料や絶縁材料の成膜後の不要部の研磨等）する場合は、（３）と同様である。但し、成膜部では、金属膜と絶縁膜が混在しているため、境界部のパターンと材料の影響を受けて、境界部以降の波形の変動は他に比べて大きい。渦電流センサのみ、又は光学式センサのみでは、終点検知が困難である。この様なときに、複数センサのデータから作成したデータセットと、それを用いた学習機能による精度改良と、優先割合係数による終点検知用カウント数の更新が有効となる。一つ又は２つのセンサ信号だけを用いた場合は、終点付近の精度の高いモニタリングが難しいので、複数種（３種以上）のセンサデータと、これらのデータから作成したデータセットを用いた終点検出が大変有効となる。このような多くのデータを利用するときは、学習により、精度改良作業の効率が向上する。

（４）の場合、全ての終点検知に係わるセンサ信号を用いてデータセットを作成するが、データセット作成時に有効なセンサデータを選択して、データセットを作成することも可能である。（１）、（２）、（３）の単純な膜構造の場合は特に有効となる。

以上、本発明の実施形態の例について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
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
研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行うための研磨装置であって、
前記研磨パッドを保持するための研磨テーブルと、
前記研磨物を保持するための保持部と、
前記保持部を保持するための揺動アームと、
前記揺動アームを揺動するためのアーム駆動部と、
前記揺動アームに加わるアームトルクを直接または間接に検知するアームトルク検知部と、
前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出する終点検出部と、を有することを特徴とする研磨装置。
形態２
前記保持部と前記揺動アームと前記アーム駆動部と前記トルク検知部は、組を構成し、前記組は、複数組あることを特徴とする形態１記載の研磨装置。
形態３
前記研磨装置は、前記研磨テーブルを回転駆動するテーブル駆動部と、
前記研磨テーブルに加わるテーブルトルクを検知するテーブルトルク検知部とを有し、
前記終点検出部は、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクと、前記テーブルトルク検知部が検知した前記テーブルトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする形態１または２記載の研磨装置。
形態４
前記保持部の重量の、前記揺動アームの重量に対する比は、０．３から１．５であることを特徴とする、形態１ないし３のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態５
前記揺動アームの、前記アーム駆動部への接続部において、前記アームトルク検知部は、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知することを特徴とする、形態１ないし４のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態６
前記アーム駆動部は、前記揺動アームを回転させる回転モータであり、
前記アームトルク検知部は、前記回転モータの電流値から、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知することを特徴とする、形態１ないし５のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態７
前記アーム駆動部は、前記揺動アームを回転させる回転モータであり、
前記アームトルク検知部は、前記回転モータの電流値を検知し、
前記終点検出部は、前記回転モータの電流値の微分値に基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする、形態１ないし５のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態８
前記揺動アームは複数のアームを有し、前記複数のアーム同士の接合部において、前記アームトルク検知部は、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知することを特徴とする、形態１ないし４のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態９
前記研磨装置は、回転軸の周りに回転可能なカルーセルを有し、前記アーム駆動部は、前記カルーセルに取り付けられることを特徴とする、形態１ないし８のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態１０
前記研磨装置は、
支持フレームと、 前記支持フレームに取り付けられ、前記アーム駆動部の搬送経路を画定するトラックと、 前記トラックによって画定された前記経路に沿って、前記アーム駆動部を搬送するキャリッジであって、前記トラックに結合され、前記トラックに沿って可動であるキャリッジとを有することを特徴とする、形態１ないし８のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態１１
前記研磨装置は、
前記研磨物を研磨する研磨部と、
前記研磨物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、
前記研磨部と前記洗浄部との間を分離する隔壁と、
前記隔壁の開口を介して研磨後の前記研磨物を前記研磨部から前記洗浄部へ搬送する搬送機構と、
側壁を有して、前記研磨部と前記洗浄部と前記搬送機構とを内部に収納する筐体とを有し、
前記洗浄部は、研磨後の前記研磨物を洗浄液により洗浄する洗浄手段と、洗浄後の前記研磨物を乾燥させる乾燥手段と、前記洗浄手段と乾燥手段間を水平および昇降自在に前記研磨物の受け渡しが可能な搬送手段とを有し、
前記研磨部は、前記研磨テーブルと、前記保持部と、前記揺動アームと、前記アーム駆動部とを有することを特徴とする、形態１ないし９のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態１２
前記終点検出部は、前記研磨物に光を当て、前記研磨物からの反射光の強度を計測する光学式センサを有し、
前記終点検出部は、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクと、前記光学式センサが計測した前記研磨物からの反射光の強度とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする、形態１ないし１１のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態１３
前記終点検出部は、
研磨時に前記研磨物と対向可能な、前記研磨テーブル内の位置に組込まれるウィンドウを有し、
前記ウィンドウの下部に、前記光学式センサが配置されることを特徴とする、形態１２記載の研磨装置。
形態１４
前記研磨テーブルは、研磨時に前記研磨物と対向可能な、前記研磨テーブル内の位置に開口を有し、
前記光学式センサは、前記ウィンドウの下部に配置され、
前記光学式センサは、洗浄用の流体を前記開口内に供給する流体供給部を有することを特徴とする、形態１２記載の研磨装置。
形態１５
前記終点検出部は、前記研磨物に磁場を生成し、生成した前記磁場の強度を検知する渦電流式センサを有し、
前記終点検出部は、前記アームトルク検知部が検知した前記アームトルクと、前記渦電流式センサが計測した前記磁場の強度とに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする形態１ないし１４のいずれか１項に記載の研磨装置。
形態１６
研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される研磨物との間で研磨を行う研磨方法において、
前記研磨パッドを研磨テーブルに保持し、
揺動アームが、前記研磨物を保持する保持部を保持し、
アーム駆動部が前記揺動アームを揺動し、
前記揺動アームに加わるアームトルクを直接または間接に検知し、
検知した前記アームトルクに基づいて、前記研磨の終了を示す研磨終点を検出することを特徴とする研磨方法。
形態１７
前記揺動アームは複数のアームを有し、前記複数のアーム同士の接合部において、前記揺動アームに加わる前記アームトルクを検知することを特徴とする、形態１６に記載の研磨方法。

３…研磨ユニット
１０…研磨パッド
１４…揺動軸モータ
１６…半導体ウェハ
２４…トップリング本体
２６…アームトルク検知部
２８…終点検出部
３０Ａ…研磨テーブル
３１Ａ…トップリング
６３…研磨部
６４…洗浄部
６５…制御部
１０１…研磨面
１０８…旋回軸
１１０…揺動アーム
１１１…トップリングシャフト
１１２…回転筒
１１７…揺動アームシャフト

Claims (7)

1. 基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置を有する研磨装置であって、
   前記研磨装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを作成し、かつ
   前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を検出し、
   前記データセットは、１次元データを２次元データに加工して、前記データセットにされたものであり、
   前記研磨装置は、複数の前記２次元データ相互間の比較を行うことを特徴とする研磨装置。
2. 基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置を有する研磨装置であって、
   前記研磨装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを作成し、かつ
   前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を検出し、
   前記データセットは、１次元データを２次元データに加工して、前記データセットにされたものであり、
   前記研磨装置は、複数の前記２次元データ相互間の相違点を検知することを特徴とする研磨装置。
3. 基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置を有する研磨装置であって、
   前記研磨装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを作成し、かつ
   前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を検出し、
   前記データセットは、１次元データを２次元データに加工して、前記データセットにさ
   れたものであり、
   前記研磨装置は、複数の前記２次元データ相互間の相違点を差分処理により検知することを特徴とする研磨装置。
4. 前記研磨装置は、前記データセットを２次元の画像データとして処理することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の研磨装置。
5. 前記研磨装置は、前記２次元データの異常を検知することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の研磨装置。
6. 前記基板処理装置は、研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される前記基板との間で研磨を行い、
   前記基板処理装置は、前記研磨パッドを保持するための研磨テーブルと、前記基板を保持するための保持部と、前記保持部を保持するための揺動アームと、前記揺動アームを揺動するためのアーム駆動部と、前記研磨テーブルに配置された光学式センサ及び渦電流センサと、を有し、
   前記データセットは、前記研磨テーブルを回転させるモータのトルクデータ、前記揺動アームに加わるアームトルクデータ、前記光学式センサの出力データ、及び前記渦電流センサの出力データのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の研磨装置。
7. 基板を研磨するとともに研磨に関する信号を取得する基板処理装置を有する研磨装置であって、
   前記研磨装置は、前記基板処理装置が取得した信号に基づいて、研磨処理に関するデータセットを作成し、かつ
   前記データセットに基づいて前記研磨の終了を示す研磨終点を検出し、
   前記データセットは、１次元データを２次元データに加工して、前記データセットにされたものであり、
   前記基板処理装置は、研磨パッドと、前記研磨パッドに対向して配置される前記基板との間で研磨を行い、
   前記基板処理装置は、前記研磨パッドを保持するための研磨テーブルと、前記基板を保持するための保持部と、前記保持部を保持するための揺動アームと、前記揺動アームを揺動するためのアーム駆動部と、前記研磨テーブルに配置された光学式センサ及び渦電流センサと、を有し、
   前記データセットは、前記研磨テーブルを回転させるモータのトルクデータ、前記揺動アームに加わるアームトルクデータ、前記光学式センサの出力データ、及び前記渦電流センサの出力データのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする研磨装置。

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