特開 2022-138845 センサを備えた測定ウェーハ、およびその使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022138845

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】センサを備えた測定ウェーハ、およびその使用方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/10 20060101AFI20220915BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20220915BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20220915BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

B24B49/10

B24B37/10

B24B37/005 A

H01L21/304 622S

【審査請求】未請求

【請求項の数】25

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021038953

(22)【出願日】2021-03-11

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】加藤 良和

【テーマコード（参考）】

3C034

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA13

3C034AA19

3C034BB73

3C034BB92

3C034BB94

3C034CA19

3C034CA26

3C034CA30

3C034CB04

3C034CB13

3C034DD10

3C034DD18

3C158AA07

3C158AB04

3C158AB06

3C158AC02

3C158BA02

3C158BA05

3C158BA08

3C158BA09

3C158BB02

3C158BB04

3C158BB06

3C158BB08

3C158BB09

3C158BC01

3C158CB01

3C158CB10

3C158DA12

3C158EA13

3C158EB01

5F057AA20

5F057AA53

5F057BA11

5F057CA27

5F057DA03

5F057GA13

5F057GA16

5F057GA17

5F057GB01

5F057GB23

5F057GB24

5F057GB26

5F057GB34

5F057GB40

(57)【要約】

【課題】研磨中のウェーハの表面上の物理量と実質的に等価の物理量を測定することができる技術を提供する。
【解決手段】研磨装置は、研磨テーブル５および研磨ヘッド７を含む。研磨装置内の物理量を測定する本方法は、センサ１１２を備えた測定ウェーハ１００を、研磨テーブル５上の研磨パッド２に研磨ヘッド７により押し付け、センサ１１２により物理量を測定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨テーブルおよび研磨ヘッドを含み、ターゲットウェーハを研磨するための研磨装置内の物理量を測定する方法であって、
センサを備えた測定ウェーハを、前記研磨テーブル上の研磨パッドに前記研磨ヘッドにより押し付け、
前記センサにより物理量を測定する、方法。

【請求項2】

前記物理量は、温度、圧力、力、加速度、音響のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記研磨パッド上に研磨液を供給しながら、かつ前記測定ウェーハを、回転する前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記研磨ヘッドにより押し付けながら、前記センサにより前記物理量を測定する、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記物理量の測定データに基づいて、前記研磨装置の運転異常を判定する工程をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記研磨装置の運転異常を判定する工程は、前記物理量の測定データに含まれる測定値が目標値に到達しないときに前記研磨装置の運転異常を示す警報信号を生成する工程である、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記研磨装置の運転異常を判定する工程は、前記物理量の測定データが基準データから所定の許容範囲を超えて乖離しているときに前記研磨装置の運転異常を示す警報信号を生成する工程である、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記基準データは、他の研磨装置で得られた物理量の測定データである、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記研磨装置の立ち上げ時であって、かつ前記ターゲットウェーハを研磨する前に、前記センサにより前記物理量を測定する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

複数のターゲットウェーハを研磨した後に、前記センサにより前記物理量を測定する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記センサは、複数のセンサである、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記複数のセンサは、複数種の物理量を測定するように構成されている、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記測定ウェーハは研磨対象層を有しており、前記測定ウェーハの底面は前記研磨対象層から形成されている、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記研磨対象層の厚さが所定の下限値を下回った後、新たな研磨対象層を前記測定ウェーハ上に形成する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記測定ウェーハは、２ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記測定ウェーハは、前記ターゲットウェーハと同じ大きさおよび同じ形状を有する、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

研磨テーブルおよび研磨ヘッドを含み、ターゲットウェーハを研磨するための研磨装置内の物理量を測定するための測定ウェーハであって、
基盤と、
前記基盤に設置され、前記物理量を測定するように構成されたセンサを備えている、測定ウェーハ。

【請求項17】

前記センサは、温度、圧力、力、加速度、音響のうちの少なくとも１つを測定するように構成されている、請求項１６に記載の測定ウェーハ。

【請求項18】

前記センサは、複数のセンサである、請求項１６または１７に記載の測定ウェーハ。

【請求項19】

前記複数のセンサは、複数種の物理量を測定するように構成されている、請求項１８に記載の測定ウェーハ。

【請求項20】

前記測定ウェーハは研磨対象層をさらに備えており、前記測定ウェーハの底面は前記研磨対象層から形成されている、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の測定ウェーハ。

【請求項21】

前記測定ウェーハは、２ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の測定ウェーハ。

【請求項22】

前記測定ウェーハは、前記ターゲットウェーハと同じ大きさおよび同じ形状を有する、請求項１６乃至２１のいずれか一項に記載の測定ウェーハ。

【請求項23】

前記センサは、露出面を有するダイヤフラムを含む、請求項１６乃至２２のいずれか一項に記載の測定ウェーハ。

【請求項24】

前記ダイヤフラムは、前記基盤の一部から構成されている、請求項２３に記載の測定ウェーハ。

【請求項25】

前記測定ウェーハは、前記センサを覆う保護膜をさらに備えている、請求項１６乃至２４のいずれか一項に記載の測定ウェーハ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハを研磨するための研磨装置の管理に関し、特に研磨装置によって研磨されているウェーハの表面上の物理量を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

化学機械研磨装置（ＣＭＰ装置）は、ウェーハの表面を研磨するために使用される。この化学機械研磨装置（以下単に研磨装置という）は、研磨テーブルおよび研磨ヘッドを回転させながら、研磨テーブル上の研磨パッドに研磨液（典型的にはスラリー）を供給し、さらに研磨ヘッドによりウェーハを研磨パッドの研磨面に対して押し付けるように構成されている。ウェーハは、研磨液の存在下で研磨パッドの研磨面に摺接される。ウェーハの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用により平坦化される。

【0003】

ウェーハの研磨レート（除去レートともいう）は、研磨装置の運転条件に依存して変わりうる。例えば、ウェーハを研磨するための研磨条件や、研磨パッドの研磨面を再生するためのドレッシング条件は、ウェーハの研磨レートに大きく影響する。研磨条件の例としては、研磨ヘッドおよび研磨テーブルの回転速度、研磨ヘッドがウェーハを研磨パッドに押し付ける力、研磨液の流量および供給位置などが挙げられる。ドレッシング条件の例としては、ドレッサの回転速度、ドレッサが研磨パッドを押し付ける力、ドレッサが研磨パッド上を移動する速度などが挙げられる。

【0004】

これらの研磨条件およびドレッシング条件を最適化するためには、研磨中のウェーハの表面状態を監視することが重要である。そこで、従来から、研磨テーブルまたは研磨パッドに埋設されたセンサにより研磨中のウェーハの表面状態を監視する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１７－０１３３２５２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、研磨テーブルまたは研磨パッドに埋設されたセンサは、ウェーハの表面を直接的に感知することはできない。さらに、センサとウェーハ表面との間には、研磨液が存在し、さらにはウェーハ研磨中にウェーハとセンサの相対位置は常に変化している。このため、従来の技術では、ウェーハの表面状態を正しく監視することが難しかった。

【0007】

そこで、本発明は、研磨中のウェーハの表面上の物理量と実質的に等価の物理量を測定することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、研磨テーブルおよび研磨ヘッドを含み、ターゲットウェーハを研磨するための研磨装置内の物理量を測定する方法であって、センサを備えた測定ウェーハを、前記研磨テーブル上の研磨パッドに前記研磨ヘッドにより押し付け、前記センサにより物理量を測定する、方法が提供される。

【0009】

一態様では、前記物理量は、温度、圧力、力、加速度、音響のうちの少なくとも１つである。
一態様では、前記研磨パッド上に研磨液を供給しながら、かつ前記測定ウェーハを、回転する前記研磨テーブル上の前記研磨パッドに前記研磨ヘッドにより押し付けながら、前記センサにより前記物理量を測定する。
一態様では、前記物理量の測定データに基づいて、前記研磨装置の運転異常を判定する工程をさらに含む。
一態様では、前記研磨装置の運転異常を判定する工程は、前記物理量の測定データに含まれる測定値が目標値に到達しないときに前記研磨装置の運転異常を示す警報信号を生成する工程である。
一態様では、前記研磨装置の運転異常を判定する工程は、前記物理量の測定データが基準データから所定の許容範囲を超えて乖離しているときに前記研磨装置の運転異常を示す警報信号を生成する工程である。
一態様では、前記基準データは、他の研磨装置で得られた物理量の測定データである。

【0010】

一態様では、前記研磨装置の立ち上げ時であって、かつターゲットウェーハを研磨する前に、前記センサにより前記物理量を測定する。
一態様では、複数のターゲットウェーハを研磨した後に、前記センサにより前記物理量を測定する。
一態様では、前記センサは、複数のセンサである。
一態様では、前記複数のセンサは、複数種の物理量を測定するように構成されている。
一態様では、前記測定ウェーハは研磨対象層を有しており、前記測定ウェーハの底面は前記研磨対象層から形成されている。
一態様では、前記方法は、前記研磨対象層の厚さが所定の下限値を下回った後、新たな研磨対象層を前記測定ウェーハ上に形成する工程をさらに含む。
一態様では、前記測定ウェーハは、２ｍｍ以下の厚さを有する。
一態様では、前記測定ウェーハは、前記ターゲットウェーハと同じ大きさおよび同じ形状を有する。

【0011】

一態様では、研磨テーブルおよび研磨ヘッドを含み、ターゲットウェーハを研磨するための研磨装置内の物理量を測定するための測定ウェーハであって、基盤と、前記基盤に設置され、前記物理量を測定するように構成されたセンサを備えている、測定ウェーハが提供される。

【0012】

一態様では、前記センサは、温度、圧力、力、加速度、音響のうちの少なくとも１つを測定するように構成されている。
一態様では、前記センサは、複数のセンサである。
一態様では、前記複数のセンサは、複数種の物理量を測定するように構成されている。
一態様では、前記測定ウェーハは研磨対象層をさらに備えており、前記測定ウェーハの底面は前記研磨対象層から形成されている。
一態様では、前記測定ウェーハは、２ｍｍ以下の厚さを有する。
一態様では、前記測定ウェーハは、前記ターゲットウェーハと同じ大きさおよび同じ形状を有する。
一態様では、前記センサは、露出面を有するダイヤフラムを含む。
一態様では、前記ダイヤフラムは、前記基盤の一部から構成されている。
一態様では、前記測定ウェーハは、前記センサを覆う保護膜をさらに備えている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、研磨ヘッドにより測定ウェーハを研磨パッドに押し付けながら、測定ウェーハに内蔵されたセンサは測定ウェーハの表面上の物理量（例えば温度、圧力など）を測定することができる。この物理量は、ターゲットウェーハ（例えばデバイスが形成されている製品ウェーハ）を研磨装置で研磨しているときのターゲットウェーハの表面上の物理量に実質的に相当する。したがって、センサによって得られた物理量の測定データに基づいて、研磨装置の運転状態を正確に監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。

【図2】図１に示す研磨ヘッドの断面図である。

【図3】測定ウェーハを含む監視システムの一実施形態を示す模式図である。

【図4】測定ウェーハの一部を示す断面図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は、センサの配置の例を示す断面図である。

【図6】センサの具体的構成の一実施形態を示す模式図である。

【図7】センサのより詳細な構成の一例を示す模式図である。

【図8】図８（ａ）および図８（ｂ）は、ダイヤフラムの構成例を示す拡大断面図である。

【図9】センサのより詳細な構成の他の例を示す模式図である。

【図10】測定ウェーハの他の実施形態を示す断面図である。

【図11】測定ウェーハのさらに他の実施形態を示す断面図である。

【図12】測定ウェーハによって取得された温度の測定データの時間変化の一例を示すグラフである。

【図13】測定ウェーハによって取得された温度の測定データの時間変化の他の例を示すグラフである。

【図14】複数の測定ウェーハを用いて物理量を測定する一実施形態を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。
図１は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨面２ａを有する研磨パッド２を支持する研磨テーブル５と、ウェーハＷを研磨面２ａに対して押し付ける研磨ヘッド７と、研磨液を研磨面２ａに供給する研磨液供給ノズル８と、研磨装置の動作を制御する動作制御部４７を備えている。研磨ヘッド７は、その下面にウェーハＷを保持できるように構成されている。ウェーハＷは、研磨対象であるターゲットウェーハである。ウェーハＷは半導体デバイスの製造に使用される。ウェーハＷは円形であるが、一実施形態では、研磨対象であるターゲットウェーハは角型ウェーハなどの他の形状を有してもよい。

【0016】

研磨装置は、支軸１４と、支軸１４の上端に連結され、研磨ヘッド７を揺動させる研磨ヘッド揺動アーム１６と、研磨ヘッド揺動アーム１６の自由端に回転可能に支持された研磨ヘッドシャフト１８と、研磨ヘッド７をその軸心を中心に回転させる研磨ヘッド回転モータ２０をさらに備えている。研磨ヘッド回転モータ２０は、研磨ヘッド揺動アーム１６内に配置されており、ベルトおよびプーリ等から構成されるトルク伝達機構（図示せず）を介して研磨ヘッドシャフト１８に連結されている。研磨ヘッド７は、研磨ヘッドシャフト１８の下端に連結されている。研磨ヘッド回転モータ２０は、上記トルク伝達機構を介して研磨ヘッドシャフト１８を回転させ、研磨ヘッド７は研磨ヘッドシャフト１８とともに回転する。このようにして、研磨ヘッド７は、その軸心を中心として矢印で示す方向に研磨ヘッド回転モータ２０により回転される。

【0017】

研磨ヘッドシャフト１８は、昇降機構（図示せず）により研磨ヘッド揺動アーム１６に対して相対的に上下動可能であり、この研磨ヘッドシャフト１８の上下動により研磨ヘッド７が研磨ヘッド揺動アーム１６に対して相対的に上下動可能となっている。

【0018】

研磨装置は、研磨パッド２および研磨テーブル５をそれらの軸心を中心に回転させるテーブル回転モータ２１をさらに備えている。研磨テーブル５は、テーブル軸５ａを介してテーブル回転モータ２１に連結されている。研磨テーブル５および研磨パッド２は、テーブル回転モータ２１によりテーブル軸５ａを中心に矢印で示す方向に回転されるようになっている。研磨パッド２は、研磨テーブル５の上面に貼り付けられている。研磨パッド２の上面はウェーハＷを研磨する研磨面２ａを構成している。

【0019】

ウェーハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド７および研磨テーブル５をそれぞれ回転させながら、研磨テーブル５の上方に設けられた研磨液供給ノズル８から研磨液を研磨パッド２の研磨面２ａ上に供給する。研磨パッド２に供給される研磨液の例としては、砥粒を含むスラリーが挙げられる。研磨パッド２はその軸心を中心に研磨テーブル５と一体に回転する。研磨ヘッド７は昇降機構（図示せず）により所定の研磨位置まで下降される。さらに、研磨ヘッド７は上記研磨位置でウェーハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付ける。研磨液が研磨パッド２の研磨面２ａ上に存在した状態で、ウェーハＷは研磨パッド２の研磨面２ａに摺接される。ウェーハＷの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッド２の機械的作用との組み合わせにより、研磨される。

【0020】

研磨装置は、研磨パッド２の研磨面２ａをドレッシングするドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１の上端に設けられたドレッサ押圧アクチュエータとしてのエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転可能に支持するドレッサ揺動アーム５５と、ドレッサ揺動アーム５５が固定された支軸５８と、研磨パッド２の研磨面２ａにドレッシング液を供給するドレッシング液供給ノズル５９をさらに備えている。

【0021】

ドレッサ５０の下面はドレッシング面５０ａを構成し、このドレッシング面５０ａは砥粒（例えば、ダイヤモンド粒子）から構成されている。エアシリンダ５３は、支柱５６により支持された支持台５７上に配置されており、これらの支柱５６はドレッサ揺動アーム５５に固定されている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１を介してドレッサ５０に連結されている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１およびドレッサ５０を一体に上下動させ、ドレッサ５０のドレッシング面５０ａを所定の力で研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けるように構成されている。エアシリンダ５３に代えて、サーボモータおよびボールねじ機構との組み合わせをドレッサ押圧アクチュエータに用いてもよい。

【0022】

研磨装置は、ドレッサ５０をその軸心を中心に回転させるドレッサ回転モータ６０をさらに備えている。このドレッサ回転モータ６０は、ドレッサ揺動アーム５５内に配置されており、ベルトおよびプーリ等から構成されるトルク伝達機構（図示せず）を介してドレッサシャフト５１に連結されている。ドレッサ５０はドレッサシャフト５１の下端に連結されている。ドレッサ回転モータ６０は、上記トルク伝達機構を介してドレッサシャフト５１を回転させ、ドレッサ５０はドレッサシャフト５１とともに回転する。このようにして、ドレッサ５０はその軸心を中心に矢印で示す方向にドレッサ回転モータ６０により回転される。

【0023】

研磨装置は、ドレッサ５０を研磨面２ａ上で揺動させるドレッサ揺動モータ６３をさらに備えている。このドレッサ揺動モータ６３は支軸５８に連結されている。ドレッサ揺動アーム５５は支軸５８を中心として支軸５８とともに旋回可能に構成されている。ドレッサ揺動モータ６３は、ドレッサ揺動アーム５５を支軸５８を中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ旋回させることにより、ドレッサ５０は、そのドレッシング面５０ａを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けながら、研磨パッド２上で研磨パッド２の半径方向に揺動する。

【0024】

本実施形態では、ドレッサ揺動アーム５５は支軸５８に固定され、ドレッサ揺動モータ６３は、支軸５８をドレッサ揺動アーム５５とともに回転させるように支軸５８に連結されている。一実施形態では、ドレッサ揺動モータ６３は支軸５８の上端に設置され、支軸５８を回転させずにドレッサ揺動アーム５５を旋回させるように配置されてもよい。

【0025】

研磨パッド２の研磨面２ａのドレッシングは次のようにして行われる。研磨テーブル５および研磨パッド２が回転しながら、ドレッシング液供給ノズル５９からドレッシング液が研磨パッド２の研磨面２ａ上に供給される。ドレッシング液の例としては、純水が挙げられる。ドレッサ５０は、ドレッサシャフト５１を中心に回転しながら、ドレッサ５０のドレッシング面５０ａはエアシリンダ５３により研磨面２ａに押し付けられる。研磨面２ａ上にドレッシング液が存在した状態で、ドレッサ５０は研磨面２ａに摺接される。ドレッサ５０が研磨面２ａに摺接されている間、ドレッサ揺動モータ６３は、ドレッサ揺動アーム５５を支軸５８を中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ旋回させて、ドレッサ５０を研磨パッド２の半径方向に移動させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド２が削り取られ、研磨面２ａがドレッシング（再生）される。

【0026】

動作制御部４７は、プログラムが格納された記憶装置４７ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置４７ｂを備えている。動作制御部４７は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。記憶装置４７ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置４７ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部４７の具体的構成は本実施形態に限定されない。

【0027】

図２は、図１に示す研磨ヘッド７の断面図である。研磨ヘッド７は、研磨ヘッドシャフト１８に固定されたキャリア７１と、キャリア７１の下方に配置されたリテーナリング７２とを備えている。キャリア７１の下部には、ウェーハＷに当接する柔軟なメンブレン（弾性膜）７４が保持されている。メンブレン７４とキャリア７１との間には、４つの圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が形成されている。圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４はメンブレン７４とキャリア７１とによって形成されている。中央の圧力室Ｇ１は円形であり、他の圧力室Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は環状である。これらの圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、同心上に配列されている。一実施形態では、５つ以上の圧力室が設けられてもよく、あるいは、３つ以下の圧力室が設けられてもよい。

【0028】

圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４にはそれぞれ流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を介して気体供給源７７から圧縮空気等の圧縮気体が供給されるようになっている。ウェーハＷは、メンブレン７４によって研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けられる。より具体的には、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４内の圧縮気体の圧力は、メンブレン７４を介してウェーハＷに作用し、ウェーハＷを研磨面２ａに対して押し付ける。圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の内部圧力は独立して変化させることが可能であり、これにより、ウェーハＷの対応する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研磨圧力を独立に調整することができる。

【0029】

キャリア７１とリテーナリング７２との間には、環状のローリングダイヤフラム７６が配置されおり、このローリングダイヤフラム７６の内部には圧力室Ｇ５が形成されている。圧力室Ｇ５は、流体路Ｆ５を介して上記気体供給源７７に連通している。気体供給源７７は圧縮気体を圧力室Ｇ５内に供給し、圧力室Ｇ５内の圧縮気体はローリングダイヤフラム７６を介してリテーナリング７２を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。

【0030】

ウェーハＷの周端部およびメンブレン７４の下面（すなわちウェーハ押圧面）はリテーナリング７２に囲まれている。ウェーハＷの研磨中、リテーナリング７２は、ウェーハＷの外側で研磨パッド２の研磨面２ａを押し付け、研磨中にウェーハＷが研磨ヘッド７から飛び出すことを防止している。

【0031】

流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５から気体供給源７７に延びている。流体路Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５には、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５がそれぞれ取り付けられている。気体供給源７７からの圧縮気体は、圧力レギュレータＲ１～Ｒ５および流体路Ｆ１～Ｆ５を通って圧力室Ｇ１～Ｇ５内に供給される。

【0032】

圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５内の圧力を制御するように構成されている。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は動作制御部４７に接続されている。動作制御部４７は、各圧力室Ｇ１～Ｇ５の目標圧力値を生成するように構成されている。動作制御部４７は目標圧力値を上記圧力レギュレータＲ１～Ｒ５に送り、圧力室Ｇ１～Ｇ５内の圧力が対応する目標圧力値に一致するように圧力レギュレータＲ１～Ｒ５が作動する。複数の圧力室Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５を持つ研磨ヘッド７は、研磨の進捗に基づいてウェーハＷの表面上の各領域を独立に研磨パッド２に押圧できるので、ウェーハＷの膜を均一に研磨することができる。

【0033】

上述のように構成された研磨装置内の物理量を測定するために、以下に説明する測定ウェーハが使用される。この測定ウェーハは、研磨中のウェーハＷの表面上の物理量と実質的に等価の物理量を測定することができるセンサ搭載ウェーハである。測定ウェーハは、上記ウェーハＷと同じようにして、図１に示す研磨装置によって研磨される。すなわち、研磨ヘッド７および研磨テーブル５をそれぞれ回転させながら、研磨テーブル５の上方に設けられた研磨液供給ノズル８から研磨液を研磨パッド２の研磨面２ａ上に供給する。研磨ヘッド７は測定ウェーハを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付ける。研磨液が研磨パッド２の研磨面２ａ上に存在した状態で、測定ウェーハは研磨パッド２の研磨面２ａに摺接される。

【0034】

図３は、測定ウェーハを含む監視システムの一実施形態を示す模式図である。監視システムは、研磨装置内の物理量を測定する測定ウェーハ１００と、物理量の測定データを解析するデータ解析装置１０３を備えている。図３において、測定ウェーハ１００は上面図として描かれている。測定ウェーハ１００は、基盤１１０と、物理量（例えば温度）を測定する複数のセンサ１１２と、物理量の測定データを記憶するメモリ１１５と、データ通信部１１７と、バッテリー１１８を有している。センサ１１２、メモリ１１５、データ通信部１１７、およびバッテリー１１８は、図示しない配線により電気的に接続されている。

【0035】

本実施形態の基盤１１０は、円形であり、図１に示すターゲットウェーハＷと同じ大きさおよび同じ直径を有している。図３に示す測定ウェーハ１００の各構成要素の配置は一例であり、これら構成要素の配置は図３に示す例に限定されない。図３に示す例のように、データ解析装置１０３は、図１に示す研磨装置と同様の構成を持つ複数の研磨装置に接続されてもよい。

【0036】

測定ウェーハ１００は、研磨対象であるターゲットウェーハ（上記ウェーハＷ）と同じ形状および同じ大きさを有する。例えば、ターゲットウェーハが直径２００ｍｍまたは３００ｍｍの円形であれば、測定ウェーハ１００も直径２００ｍｍまたは３００ｍｍの円形である。他の例では、ターゲットウェーハが四角形であれば、測定ウェーハ１００も同じ大きさの四角形である。測定ウェーハ１００は、研磨対象であるターゲットウェーハ（上記ウェーハＷ）と同じ厚さか、またはそれよりも大きい厚さを有する。これは、研磨対象であるターゲットウェーハと同じ条件下で、測定ウェーハ１００が研磨装置内の物理量を測定することを可能とするためである。この観点から、測定ウェーハ１００は、２ｍｍ以下の厚さを有する。本明細書において、「同じ」との文言は、厳密に同じであることを必ずしも意味しなく、当業者にとって同じとみなすことができる範囲を含む。

【0037】

基盤１１０には硬質の材料（金属は除く）が用いられる。基盤１１０の材料の例としては、シリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、セラミックなどが挙げられる。複数のセンサ１１２は基盤１１０上に配置されている。より具体的には、複数のセンサ１１２は基盤１１０内に埋設されている。

【0038】

センサ１１２によって測定される物理量の例としては、温度、圧力、力、加速度、音響が挙げられる。複数のセンサ１１２は、異なるタイプの物理量を測定する異なるタイプのセンサを含んでもよく、あるいは同じタイプの物理量を測定する同じタイプの複数のセンサであってもよい。例えば、複数のセンサ１１２は、温度を測定する温度センサと、圧力を測定する圧力センサを含んでもよい。別の例では、複数のセンサ１１２は、温度を測定する温度センサと、圧力を測定する圧力センサと、加速度を測定する加速度センサを含んでもよい。さらに別の例では、複数のセンサ１１２は、温度を測定する温度センサまたは圧力を測定する圧力センサのみを含んでもよい。測定ウェーハ１００に搭載されるセンサ１１２は、微小なセンサであり、特に説明しない限りその具体的構成は限定されない。例えば、センサ１１２は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の技術を用いて測定ウェーハ１００内に製造されたセンシングデバイスであってもよい。あるいは、予めセンシングデバイスを製造した後に、そのセンシングデバイスを測定ウェーハ１００に設置することでセンサ１１２を構成してもよい。

【0039】

図３に示す実施形態では、複数のセンサ１１２は、測定ウェーハ１００の半径方向に分布している。一実施形態では、測定ウェーハ１００は、その周方向に分布するセンサ１１２をさらに備えてもよい。各センサ１１２は、バッテリー１１８からの電力供給を受けて動作する。一実施形態では、測定ウェーハ１００は、１つのセンサ１１２のみを備えてもよい。

【0040】

データ通信部１１７は、無線通信および／または有線通信により、研磨装置の動作制御部４７に接続可能に構成されている。無線通信の例としては、ＲＦＩＤ（Radio-frequency identification）、Bluetooth、赤外線通信などが挙げられる。有線通信の例としては、ケーブル通信、ＵＳＢ通信が挙げられる。

【0041】

センサ１１２、メモリ１１５、データ通信部１１７、およびバッテリー１１８は、図示しない配線により電気的に接続されている。センサ１１２によって取得された物理量の測定データは、一旦メモリ１１５に保存される。メモリ１１５内に保存された物理量の測定データは、データ通信部１１７によって外部機器である研磨装置の動作制御部４７に送信される。動作制御部４７は、データ解析装置１０３に有線通信または無線通信により接続されている。

【0042】

データ解析装置１０３は、物理量の測定データに基づいて、研磨装置の運転に異常が発生しているか否かを判定し、研磨装置の運転異常が発生していると判定したときに、警報信号を生成し、その警報信号を動作制御部４７に送るように構成されている。一実施形態では、データ解析装置１０３は、測定データに含まれる測定値が所定の目標値に到達しないときは、警報信号を生成し、警報信号を動作制御部４７に送るように構成されている。一実施形態では、データ解析装置１０３は、測定データを基準データと比較し、測定データが基準データから所定の許容範囲を超えて乖離しているときは、警報信号を生成し、警報信号を動作制御部４７に送るように構成されている。

【0043】

データ解析装置１０３は、プログラムが格納された記憶装置１０３ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置１０３ｂを備えている。データ解析装置１０３は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。記憶装置１０３ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置１０３ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、データ解析装置１０３の具体的構成は本実施形態に限定されない。

【0044】

データ解析装置１０３は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。前記少なくとも１台のコンピュータは、１台のサーバまたは複数台のサーバであってもよい。データ解析装置１０３は、動作制御部４７に有線通信または無線通信で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークによって動作制御部４７に接続されたクラウドサーバまたはフォグサーバであってもよい。データ解析装置１０３は、ゲートウェイ、ルーターなどの中に配置されてもよい。

【0045】

図４は、測定ウェーハ１００の一部を示す断面図である。図４に示すように、測定ウェーハ１００は、センサ１１２、メモリ１１５、データ通信部１１７、およびバッテリー１１８を研磨液から保護するための保護膜１２０を備えている。保護膜１２０は、基盤１１０の露出面の上に配置されており、測定ウェーハ１００の上面を形成している。保護膜１２０は、基盤１１０、センサ１１２、メモリ１１５、データ通信部１１７、およびバッテリー１１８を覆っている。保護膜１２０には、電気絶縁性、耐酸性、耐アルカリ性、低吸水率を有することが求められる。さらに、保護膜１２０には、基盤１１０に反り（応力）を発生させないこと、気泡を含まないこと、平坦な露出面を有すること、各種界面に接着しやすいこと、などが求められる。これらの要件を満たす保護膜１２０の材料の例として、ＵＶ硬化型エポキシアクリレート樹脂が挙げられる。

【0046】

測定ウェーハ１００の底面１００ａは、図１に示す研磨ヘッド７によって研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付けられる面である。図４に示す実施形態では、測定ウェーハ１００の底面１００ａは、基盤１１０の底面から構成されている。本実施形態では、センサ１１２の全体は、基盤１１０内に埋設されており、センサ１１２の前面（図４ではセンサ１１２の下面）は、測定ウェーハ１００の底面１００ａ（すなわち、基盤１１０の底面）から露出している。測定ウェーハ１００の全体の厚さＴは、２ｍｍ以下である。

【0047】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、センサ１１２の配置の例を示す断面図である。図５（ａ）に示す例では、測定ウェーハ１００の底面１００ａ（すなわち、基盤１１０の底面）には開口１００ｂが形成されており、センサ１１２は開口１００ｂ内に配置されている。この開口１００ｂは、基盤１１０の底面に形成されている。センサ１１２の前面は、測定ウェーハ１００の底面１００ａよりも内側に位置している。図５（ｂ）に示す例では、センサ１１２は開口１００ｂ内に配置されている点では図５（ａ）と同じであるが、センサ１１２の前面は測定ウェーハ１００の底面１００ａ（すなわち、基盤１１０の底面）と同一平面内にある。

【0048】

図６は、センサ１１２の具体的構成の一実施形態を示す模式図である。図６に示すように、センサ１１２は、検出部１４０、集積回路部１５０、および回路保持部１６０を備えている。検出部１４０は、物理量を測定するための構成要素を含み、センサ１１２の前面（図６の例では下面）を構成する露出面１４０ａを有する。集積回路部１５０は、温度補正処理、制御回路等を含む電子回路を有する。回路保持部１６０は、集積回路部１５０を保持する部材である。測定データを送るための配線（図示せず）は回路保持部１６０を通って集積回路部１５０に電気的に接続される。

【0049】

図７は、センサ１１２のより詳細な構成の一例を示す模式図である。図７に示すセンサ１１２は、基盤１１０内に直接作り込まれた圧力センサの一例である。図７に示すように、センサ１１２の検出部１４０は、センサ１１２の前面（図７の例では下面）を構成する露出面１４０ａを有するダイヤフラム１４１と、ダイヤフラム１４１上に配置された圧電素子、電極などを含む検出素子１４２と、ダイヤフラム１４１の上方に形成された空間１４３を有している。集積回路部１５０と回路保持部１６０の間に弾性体（例えば、シリコーンゴム）が配置されてもよい。

【0050】

図８（ａ）に示すように、ダイヤフラム１４１は、基盤１１０の一部から構成されてもよい。この場合、ダイヤフラム１４１の機械的強度を高めるために、ダイヤフラム１４１の端部に三角断面形状のコーナー補強部１４４を設けてもよい。図８（ｂ）に示すように、ダイヤフラム１４１は、物理量伝達部材１４５によって連結された複数のダイヤフラム１４１Ａ，１４１Ｂであってもよい。複数のダイヤフラム１４１Ａ，１４１Ｂのうちの少なくとも１つは、基盤１１０の一部から構成されてもよい。図８（ｂ）に示す例では、下側のダイヤフラム１４１Ａは、基盤１１０の一部から構成されている。複数のダイヤフラム１４１Ａ，１４１Ｂの全てが基盤１１０の一部から構成されてもよい。物理量伝達部材１４５は、例えばシリコーンゴム、エポキシ樹脂、ＵＶ硬化樹脂、シリコーンフィルムなどの樹脂から構成される。

【0051】

図９は、センサ１１２のより詳細な構成の他の例を示す模式図である。図９に示すセンサ１１２は、予め製造された圧力センサが基盤１１０内に設置された構成を有している。この例では、検出部１４０のダイヤフラム１４１は、物理量伝達部材１４５によって連結された複数のダイヤフラム１４１Ａ，１４１Ｂから構成されている。複数のダイヤフラム１４１Ａ，１４１Ｂのうちの下側のダイヤフラム１４１Ａは、基盤１１０の一部から構成されている。上側のダイヤフラム１４１Ｂと下側のダイヤフラム１４１Ａとの間には物理量伝達部材１４５が配置されており、上側のダイヤフラム１４１Ｂと集積回路部１５０との間には空間１４３が形成されている。一実施形態では、検出部１４０は、単一のダイヤフラムを備えてもよい。集積回路部１５０と回路保持部１６０の間に弾性体（例えば、シリコーンゴム）が配置されてもよい。

【0052】

図６乃至図９に示すように、センサ１１２は、様々な態様で基盤１１０内に設置されうる。意図した物理量を測定することができる限りにおいて、センサ１１２の具体的構成は特に限定されない。

【0053】

図１０は、測定ウェーハ１００の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない構成は、図４および図５を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１０に示す実施形態では、測定ウェーハ１００は、基盤１１０の底面を覆う研磨対象層１２５を有している。この研磨対象層１２５は、測定ウェーハ１００の底面１００ａを形成する。したがって、測定ウェーハ１００が図１に示す研磨装置によって研磨されているとき、研磨対象層１２５は、図１に示す研磨ヘッド７によって研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けられる。このような研磨対象層１２５を備えることで、測定ウェーハ１００は、ターゲットウェーハ（上記ウェーハＷ）と同じ研磨条件下で研磨されながら、センサ１１２により研磨装置内の物理量を測定することができる。

【0054】

一実施形態では、研磨対象層１２５の材料は、ターゲットウェーハ（上記ウェーハＷ）の被研磨面を構成する材料と同じであってもよい。研磨対象層１２５の材料の例としては、金属および絶縁材が挙げられる。例えば、金属は、銅、アルミニウム、タングステン、コバルト、またはルテニウムなどであり、絶縁材は、ＳｉＯ_２、またはＴＥＯＳなどである。

【0055】

研磨対象層１２５は、物理量の測定中に研磨装置によって徐々に研磨される。したがって、研磨対象層１２５の厚さが所定の下限値を下回った後、新たな研磨対象層が測定ウェーハ１００上に形成される。一実施形態では、研磨対象層１２５の露出面（底面）は、溝などのマーカーを有してもよい。マーカーが消えると、研磨対象層１２５の厚さが所定の下限値を下回ったと判断することができる。

【0056】

図１１は、測定ウェーハ１００の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない構成は、図４乃至図１０を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１１に示す実施形態では、測定ウェーハ１００は、基盤１１０よりも熱伝導率が低い低熱伝導層１３０をさらに有している。この低熱伝導層１３０は、センサ１１２の水平断面と同じ大きさおよび同じ形状の通孔１３０ａを有しており、センサ１１２は通孔１３０ａを貫通して配置されている。センサ１１２の前面（図１１ではセンサ１１２の下面）は、低熱伝導層１３０から露出している。低熱伝導層１３０の材料は、基盤１１０の熱伝導率よりも低いものであれば特に限定されないが、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）が使用される。低熱伝導層１３０の厚さは、例えば、数ｎｍ～数十μｍの範囲である。

【0057】

図１１に示す実施形態は、センサ１１２として温度センサが使用されるときに有利である。すなわち、測定ウェーハ１００の底面１００ａおよび／または研磨パッド２で発生する熱は、基盤１１０内に拡散することなくセンサ１１２に伝わる。結果として、センサ１１２は、測定ウェーハ１００の底面１００ａの温度を精度良く測定することができる。

【0058】

今まで説明した各実施形態に係る測定ウェーハ１００は、研磨装置の運転監視に使用することができる。すなわち、図３に示すデータ解析装置１０３は、測定ウェーハ１００によって取得された研磨装置内の物理量（例えば、測定ウェーハ１００の表面上の温度、圧力など）の測定データを解析し、解析結果に基づいて研磨装置に運転異常が発生しているか否かを判定する。運転監視のタイミングには様々な例が挙げられる。例えば、量産体制の中で流れてくる複数のウェーハ搬送容器（例えばＦＯＵＰ）の中に、少なくとも１つの測定ウェーハ１００を収容したウェーハ搬送容器を含ませ、通常のウェーハ研磨処理の中で、測定ウェーハ１００で物理量の測定を行ってもよい。少なくとも１つの測定ウェーハ１００を収容するウェーハ搬送容器を定期的に研磨装置に流すことで、研磨装置を定期的に運転監視することができる。測定ウェーハ１００を含むウェーハ搬送容器（例えばＦＯＵＰ）を研磨装置に流すタイミングは任意に決められる。以下、測定データの解析結果に基づいて研磨装置の運転状態を判定する実施形態について説明するが、測定データの用途は以下の実施形態には限定されない。

【0059】

一実施形態では、研磨パッド２上に研磨液を供給しながら、かつ研磨ヘッド７で測定ウェーハ１００を研磨パッド２に押し付けながら、測定ウェーハ１００は、センサ１１２により物理量を測定する。物理量の測定中、測定ウェーハ１００はターゲットウェーハと同じように研磨ヘッド７により回転される。一実施形態では、物理量の測定中、測定ウェーハ１００を研磨ヘッド７で回転させないでもよい。

【0060】

一実施形態では、研磨パッド２上に研磨液を供給しながら、かつ研磨ヘッド７で測定ウェーハ１００を研磨パッド２に押し付けながら、測定ウェーハ１００は、センサ１１２により温度を測定し、温度の測定データを動作制御部４７に送る。データ解析装置１０３は、温度の測定データを動作制御部４７から取得し、温度の時間変化を解析する。そして、図１２に示すように、温度が所定の目標値に到達しない場合は、データ解析装置１０３は、研磨装置に運転異常が発生していると判定する。温度が所定の目標値に到達しない原因としては、研磨液の流量が高いこと、研磨ヘッド７の押し付け力が低いこと、および研磨液供給ノズル８の研磨液供給位置が適切でないこと、研磨パッド２のドレッシングが適切でないこと、などが考えられる。

【0061】

一実施形態では、研磨パッド２上に研磨液を供給しながら、かつ研磨ヘッド７で測定ウェーハ１００を研磨パッド２に押し付けながら、測定ウェーハ１００は、センサ１１２により圧力を測定し、圧力の測定データを動作制御部４７に送る。データ解析装置１０３は、圧力の測定データを動作制御部４７から取得し、圧力の時間変化を解析する。そして、データ解析装置１０３は、圧力が所定の目標値に到達しない場合は、データ解析装置１０３は、研磨装置に運転異常が発生していると判定する。圧力が所定の目標値に到達しない原因としては、圧力レギュレータ（図２参照）の動作不良、圧縮気体の漏洩などが考えられる。

【0062】

一実施形態では、データ解析装置１０３は、データ解析装置１０３に接続されている別の研磨装置（図３参照）から送られてきた測定データを基準データとして用い、図１３に示すように、動作制御部４７から得られた測定データが基準データから許容範囲を超えて乖離している場合は、データ解析装置１０３は、研磨装置に運転異常が発生している、と判定する。基準データは、予め設定された目標データであってもよい。

【0063】

データ解析装置１０３によって研磨装置に運転異常が発生していると判定された場合には、ユーザーは、研磨装置の動作チェックをすることができる。動作チェックの項目の例としては、研磨テーブル５の回転速度、研磨ヘッド７の回転速度、研磨液の供給位置、研磨液の流量、研磨ヘッド７の押し付け力（圧力室Ｇ１～Ｇ５内の圧力）、ドレッサ５０の回転速度、ドレッサ５０の押し付け力、ドレッサ５０の研磨パッド２上での移動速度、などが挙げられる。

【0064】

一実施形態では、データ解析装置１０３によって研磨装置に運転異常が発生していると判定された場合には、研磨装置のキャリブレーションをしてもよい。例えば、同じ構成の複数の研磨装置で同じプロセス条件下で複数の測定ウェーハを研磨している場合において、図１に示す研磨装置で測定ウェーハ１００によって得られた圧力の測定データが、別の研磨装置で得られた圧力の測定データから許容範囲を超えて乖離している場合は、測定ウェーハ１００によって測定される圧力が同一になるように圧力レギュレータＲ１～Ｒ５（図２参照）をキャリブレーションしてもよい。

【0065】

一実施形態では、測定ウェーハ１００のセンサ１１２は、加速度を測定する加速度センサであってもよい。例えば、センサ１１２は、３次元の加速度を測定することができる３軸加速度センサである。このようなセンサ１１２は、研磨装置により研磨されているときの測定ウェーハ１００の挙動を測定することができる。より具体的には、センサ１１２は、研磨ヘッド７のリテーナリング７２（図２参照）内の測定ウェーハ１００の底面に沿った方向の加速度、および測定ウェーハ１００の底面に垂直な方向の加速度を測定することができる。

【0066】

データ解析装置１０３は、加速度を時間で積分することで、測定ウェーハ１００の速度や位置を特定し、リテーナリング７２内での測定ウェーハ１００の挙動を解明することができる。このような解析結果に基づいて、リテーナリング７２内でのウェーハの挙動を安定化させるためのプロセス条件（例えば、研磨ヘッド７の回転速度、研磨テーブル５の回転速度など）の最適化、および消耗部材の最適化（リテーナリング７２の材料、リテーナリング７２内径、メンブレン７４の材料、メンブレン７４の表面粗さなど）が達成できる。

【0067】

一実施形態では、複数の測定ウェーハ１００を用いて物理量を測定してもよい。例えば、図１４に示すように、ＦＯＵＰなどのウェーハ搬送容器１４０内に、第１測定ウェーハ１００Ａ、複数のターゲットウェーハＷ、および第２測定ウェーハ１００Ｂを収容し、ウェーハ搬送容器１４０を図１に示す研磨装置に搬送し、第１測定ウェーハ１００Ａ、複数のターゲットウェーハＷ、および第２測定ウェーハ１００Ｂの順にこれらウェーハを研磨する。第１測定ウェーハ１００Ａのセンサ１１２は、研磨装置の立ち上げ時であって、かつ複数のターゲットウェーハＷの研磨前に研磨装置内の物理量を測定する。第２測定ウェーハ１００Ｂは、複数のターゲットウェーハＷが研磨された後に研磨装置内の物理量を測定する。

【0068】

このように、研磨装置の立ち上げ時のウェーハ表面での物理量の測定データが得られるので、研磨装置が正常に起動しているか否かを高い精度で判断することができる。また、第１測定ウェーハ１００Ａが複数のセンサ１１２で複数種の物理量（例えば、圧力、温度、加速度など）を測定するように構成されている場合は、これら複数種の物理量の測定データに基づいて、研磨装置の立ち上げ時の運転状態が不安定である場合の原因を特定しやすくなる。

【0069】

一実施形態では、第１測定ウェーハ１００Ａおよび第２測定ウェーハ１００Ｂがウェーハ搬送容器１４０内に収容されると、各測定ウェーハ１００のバッテリー１１８（図３参照）が充電されるように構成されてもよい。バッテリー１１８の充電の仕方は、接触式充電または非接触式充電のいずれであってもよい。さらに、研磨後に第１測定ウェーハ１００Ａおよび第２測定ウェーハ１００Ｂがウェーハ搬送容器１４０内に収容されると、各測定ウェーハ１００Ａ，１００Ｂのメモリ１１５（図３参照）に格納された測定データは、データ通信部１１７により外部機器（例えば、図３に示す研磨装置の動作制御部４７）に送信されてもよい。

【0070】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0071】

２ 研磨パッド
５ 研磨テーブル
５ａ テーブル軸
７ 研磨ヘッド
８ 研磨液供給ノズル
１４ 支軸
１６ 研磨ヘッド揺動アーム
１８ 研磨ヘッドシャフト
２０ 研磨ヘッド回転モータ
２１ テーブル回転モータ
４７ 動作制御部
５０ ドレッサ
５０ａ ドレッシング面
５１ ドレッサシャフト
５３ エアシリンダ
５５ ドレッサ揺動アーム
５６ 支柱
５７ 支持台
５８ 支軸
５９ ドレッシング液供給ノズル
６０ ドレッサ回転モータ
６３ ドレッサ揺動モータ
７１ キャリア
７２ リテーナリング
７４ メンブレン（弾性膜）
７６ ローリングダイヤフラム
７７ 気体供給源
１００ 測定ウェーハ
１０３ データ解析装置
１１０ 基盤
１１２ センサ
１１５ メモリ
１１７ データ通信部
１１８ バッテリー
１２０ 保護膜
１２５ 研磨対象層
１３０ 低熱伝導層
Ｗ ウェーハ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５ 圧力室
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５ 流体路
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ 圧力レギュレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】