[发明专利]膜厚测定装置、研磨装置、膜厚测定方法及研磨方法

说明书

本发明提供一种可比以往减少事先需要的膜厚测定次数的膜厚测定装置、研磨装置、膜厚测定方法及研磨方法。通过涡电流传感器(210)检测能够形成于研磨对象物(102)的涡电流作为阻抗。使阻抗的电阻成分与电抗成分分别对应于具有正交坐标轴的坐标系统的各轴。角算出部(234)算出连结对应于膜厚为零时的阻抗的第一点、及对应于膜厚为非零时的阻抗的第二点的第一直线，与通过第一点的圆的直径所形成的角的正切。膜厚算出部(238)从正切求出膜厚。

技术领域

本发明涉及一种膜厚测定装置、研磨装置、膜厚测定方法及研磨方法。

背景技术

近年来，随着半导体元器件的高集成化、高密度化，电路的布线越来越微细化，多层布线的层数也增加。为了谋求电路微细化并实现多层布线，需要高精度地平坦化处理半导体元器件的表面。

半导体元器件表面的平坦化技术公知有化学机械研磨(CMP(ChemicalMechanical Polishing))。用于进行CMP的研磨装置具备：贴合有研磨垫的研磨台；及用于保持研磨对象物(例如半导体晶圆等的基板、或形成于基板表面的各种膜)的上方环形转盘。研磨装置通过使研磨台旋转，而且将保持于上方环形转盘的研磨对象物按压于研磨垫来研磨研磨对象物。

研磨装置具备用于基于研磨对象物的膜厚来检测研磨工序终点的膜厚测定装置。膜厚测定装置具备检测研磨对象物的膜厚的膜厚传感器。作为膜厚传感器的代表可举出涡电流传感器。

涡电流传感器配置于形成在研磨台的孔中，与研磨台的旋转一起旋转，而且在与研磨对象物相对时检测膜厚。涡电流传感器使导电膜等研磨对象物感应涡电流，从通过被研磨对象物感应的涡电流所产生的磁场变化检测研磨对象物的厚度变化。

日本特开2005-121616号公报公开了关于涡电流传感器的技术。该涡电流传感器具备：配置于导电性膜附近的传感器线圈；向传感器线圈供给交流信号而在导电性膜上形成涡电流的信号源；及检测形成于导电性膜的涡电流作为从传感器线圈所见的阻抗的检测电路。而后，将阻抗的电阻成分与电抗成分表示在正交坐标轴上。从连结阻抗的坐标与规定的中心点坐标的直线形成的角度检测导电性膜的膜厚。

关于从角度求出膜厚的方法，事先测定如公报图13所示的角度与膜厚的关系，利用该关系将角度直接转换成膜厚。具体而言，求出基于导电性膜的膜质的中心点(基准点)P、及关于该导电性膜的多个膜厚的多个仰角θ，并存储于存储器中。各仰角θ获得1条预备测定直线。按照多个仰角θ获得多条预备测定直线。然后在基板研磨装置动作时，基于将每次测定的阻抗的电阻成分与电抗成分的输出值与存储器中的中心点P连结而成的正式测定直线rn的仰角θ、与预备测定直线，来运算导电性膜的膜厚。

日本特开2005-121616号公报中，通过事先多次测定而求出用于基于仰角θ运算导电性膜的膜厚所需的基准点P及多条预备测定直线。即，关于各种膜厚及多种研磨对象物与涡电流传感器间的距离，事先测定阻抗。因而存在事先测定次数多的问题。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2005-121616号公报

发明内容

(发明所欲解决的问题)

本发明是为了消除这种问题而做出的，其目的为提供一种可比过去减少事先需要的膜厚测定次数的膜厚测定装置、研磨装置、膜厚测定方法及研磨方法。

(用于解决问题的手段)