特開 2024-172334 渦電流センサ、渦電流センサ組立体、および研磨装置

(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】P2024172334

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】渦電流センサ、渦電流センサ組立体、および研磨装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/06 20060101AFI20241205BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20241205BHJP

   B24B 49/04 20060101ALI20241205BHJP

   B24B 37/013 20120101ALI20241205BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20241205BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

G01B7/06 M

B24B49/10

B24B49/04 Z

B24B37/013

B24B37/10

H01L21/304 622S

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089987

(22)【出願日】2023-05-31

(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】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【氏名又は名称】串田 幸一

(72)【発明者】

【氏名】湊崎 勝也

(72)【発明者】

【氏名】高橋 太郎

【テーマコード（参考）】

2F063

3C034

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

2F063AA16

2F063BA26

2F063DA01

2F063DA05

2F063GA08

3C034AA13

3C034AA19

3C034CA02

3C034CB03

3C034DD10

3C034DD20

3C158AA07

3C158AC02

3C158BA02

3C158BA09

3C158BB02

3C158BC01

3C158BC02

3C158CB01

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

3C158EB01

5F057AA20

5F057BA15

5F057BB23

5F057BB24

5F057BB25

5F057BB27

5F057BB34

5F057CA12

5F057DA03

5F057EB11

5F057FA41

5F057GA27

5F057GB03

5F057GB13

(57)【要約】

【課題】渦電流センサの検出コイルの感度を従来よりも改善した渦電流センサを提供する。
【解決手段】渦電流センサ２１０は、磁性体と検出コイル３４と補正コイル１６６と励磁コイルを有する。励磁コイルは磁性体の第１柱部および／または外壁部を囲むように巻かれて、導電膜に渦電流を発生させる。検出コイル３４および補正コイル１６６は、第１柱部および／または外壁部を囲むように巻かれて、導電膜に生成される渦電流の変化を検出する。導電膜に生成される渦電流が変化した時の補正コイル１６６の出力信号の変化量は、検出コイル３４の出力信号の変化量より少ない。補正コイル１６６の一端は検出コイル３４の一端に直接接続され、補正コイルの他端と検出コイルの他端がインピーダンス変換器１２４または増幅器に直接接続される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

底部、前記底部の中央から延びる第１柱部、および、前記底部の周辺部から延びる外壁部を備える磁性体と、
前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、導電膜に渦電流を発生させる励磁コイルと、
前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、前記導電膜に生成される前記渦電流の変化を検出する検出コイルおよび補正コイルとを備え、
前記導電膜に生成される前記渦電流が変化した時の前記補正コイルの出力信号の変化量は、前記検出コイルの出力信号の変化量より少なく、
前記補正コイルの一端は前記検出コイルの一端に直接接続され、前記補正コイルの他端と前記検出コイルの他端がインピーダンス変換器または増幅器に直接接続されることを特徴とする渦電流センサ。

【請求項2】

前記検出コイルの断面積は前記補正コイルの断面積より大きい、および／または前記検出コイルの巻き数は前記補正コイルの巻き数より多い、および／または前記検出コイルから前記底部までの距離は前記補正コイルから前記底部までの距離より長い、ことを特徴とする請求項１記載の渦電流センサ。

【請求項3】

前記外壁部は、前記第１柱部の外周を囲んでいることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。

【請求項4】

前記底部は、棒形状であり、前記外壁部は、前記棒形状の両端部にそれぞれ設けられた第２柱部と第３柱部とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。

【請求項5】

前記補正コイルと前記検出コイルの巻き方向は逆方向であることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。

【請求項6】

前記励磁コイルと前記検出コイルはいずれも、前記第１柱部が延びる方向において前記底部とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。

【請求項7】

前記補正コイルは、前記第２柱部と前記第３柱部に巻かれていることを特徴とする請求項４記載の渦電流センサ。

【請求項8】

前記検出コイルと前記補正コイルの巻き方向は同じ方向であることを特徴とする請求項７記載の渦電流センサ。

【請求項9】

前記検出コイルと前記補正コイルは、連続した一本の導電線から構成されており、前記一本の導電線の一部が前記検出コイルであり、前記一本の導電線の他の一部が前記補正コイルであることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。

【請求項10】

請求項１または２記載の渦電流センサと、前記インピーダンス変換器または前記増幅器とを備えることを特徴とする渦電流センサ組立体。

【請求項11】

前記導電膜を研磨するための研磨表面を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドが取り付けられる研磨テーブルと、
前記研磨テーブル内に配置される請求項１または２記載の渦電流センサと、
前記インピーダンス変換器または前記増幅器と、
前記インピーダンス変換器または前記増幅器の出力から前記導電体の膜厚データを算出
するように構成される検出信号処理回路と、を備える研磨装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、渦電流センサ、渦電流センサ組立体、および研磨装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

渦電流センサは膜厚測定、変位測定等に使用される。以下では、膜厚測定を例にして渦電流センサを説明する。膜厚測定用渦電流センサは、例えば半導体デバイスの製造工程（研磨工程）で用いられる。研磨工程において渦電流センサは、以下のように用いられる。半導体デバイスの製造工程では被研磨物である半導体ウェハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の一手段として化学的機械的研磨（CMP）装置により研磨（ポリッシング）することが行われている。

【0003】

化学的機械的研磨（CMP）では、回転する研磨テーブル上に設けられた研磨パッドに研磨液を供給しつつ、研磨ヘッドによってワークピース（ウェハ）を回転させるとともにウェハを研磨パッドに押し付けてウェハの研磨を行う。基板を適切な膜厚まで研磨したかどうか、すなわち研磨終点に到達したかどうかを判断するために、研磨テーブル内には渦電流式の膜厚センサ（以下、渦電流センサという）が設けられることがある。

【0004】

渦電流センサは、基板に存在する導電膜（例えば金属膜）の膜厚測定に用いられる。渦電流センサは、磁束を生成する励磁コイルを有する。基板の導電膜に対して、生成された磁束の一部を重ねる（鎖交させる）ことで、渦電流センサは導電膜に渦電流を生成する。生成された渦電流を検出コイルにより検出する。導電膜の膜厚は、検出した渦電流に基づいて決定される。

【0005】

特許文献１に記載する従来技術では、可変抵抗によって構成されたブリッジ回路を使用して検出コイルとダミーコイルの出力信号の差を検出する。そして出力信号の差を高周波用のアンプ（RFアンプ）で増幅していた。しかし以下のような問題点があった。
・RFアンプによってノイズが増加する。
・温度等の環境変化によって、抵抗値が変化する結果、出力信号の差が変動(例えば飽和)して、ブリッジ回路等の再調整が必要になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－１５２４７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の一形態は、このような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、渦電流センサの検出コイルの感度を従来よりも改善した渦電流センサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、第１の形態では、底部、前記底部の中央から延びる第１柱部、および、前記底部の周辺部から延びる外壁部を備える磁性体と、前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、導電膜に渦電流を発生させる励磁コイルと、前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、前記導電膜に生成される前記渦電流の変化を検出する検出コイルおよび補正コイルとを備え、前記導電膜に生成される前記渦電流が変化した時の前記補正コイルの出力信号の変化量は、前記検出コイルの出力信号の変化量より少なく、前記補正コイルの一端は前記検出コイルの一端に
直接接続され、前記補正コイルの他端と前記検出コイルの他端がインピーダンス変換器または増幅器に直接接続されることを特徴とする渦電流センサという構成を採っている。

【0009】

本実施形態では、可変抵抗によって構成されたブリッジ回路を使用していないため、抵抗値が変化する結果、出力信号の差が飽和して、ブリッジ回路等の再調整が必要となることが低減する。出力信号が飽和することが従来よりも低減するため、渦電流センサの検出コイルの感度が従来よりも改善した渦電流センサを提供できる。

【0010】

第２の形態では、前記検出コイルの断面積は前記補正コイルの断面積より大きい、および／または前記検出コイルの巻き数は前記補正コイルの巻き数より多い、および／または前記検出コイルから前記底部までの距離は前記補正コイルから前記底部までの距離より長い、ことを特徴とする形態１記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0011】

第３の形態では、前記外壁部は、前記第１柱部の外周を囲んでいることを特徴とする形態１または２記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0012】

第４の形態では、前記底部は、棒形状であり、前記外壁部は、前記棒形状の両端部にそれぞれ設けられた第２柱部と第３柱部とを備えることを特徴とする形態１または２記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0013】

第５の形態では、前記補正コイルと前記検出コイルの巻き方向は逆方向であることを特徴とする形態１ないし４のいずれか１項に記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0014】

第６の形態では、前記励磁コイルと前記検出コイルはいずれも、前記第１柱部が延びる方向において前記底部とは反対側に配置されていることを特徴とする形態１ないし５のいずれか１項に記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0015】

第７の形態では、前記補正コイルは、前記第２柱部と前記第３柱部に巻かれていることを特徴とする形態４記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0016】

第８の形態では、前記検出コイルと前記補正コイルの巻き方向は同じ方向であることを特徴とする形態７記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0017】

第９の形態では、前記検出コイルと前記補正コイルは、連続した一本の導電線から構成されており、前記一本の導電線の一部が前記検出コイルであり、前記一本の導電線の他の一部が前記補正コイルであることを特徴とする形態１ないし８のいずれか１項に記載の渦電流センサという構成を採っている。

【0018】

第１０の形態では、形態１ないし９のいずれか１項に記載の渦電流センサと、前記インピーダンス変換器または前記増幅器とを備えることを特徴とする渦電流センサ組立体という構成を採っている。

【0019】

第１１の形態では、前記導電膜を研磨するための研磨表面を有する研磨パッドと、前記研磨パッドが取り付けられる研磨テーブルと、前記研磨テーブル内に配置される形態１ないし９のいずれか１項に記載の渦電流センサと、前記インピーダンス変換器または前記増幅器と、前記インピーダンス変換器または前記増幅器の出力から前記導電体の膜厚データを算出するように構成される検出信号処理回路と、を備える研磨装置という構成を採っている。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、研磨装置の全体構成を模式的に示す図である。

【図2】図２は、研磨テーブルと渦電流センサと研磨対象物との関係を示す平面図である。

【図3】図３は、渦電流センサの電気的接続を示す図である。

【図4】図４は、従来のアナログ信号処理回路に用いられているブリッジ回路を示す図である。

【図5】図５は、従来のアナログ信号処理回路を示す図である。

【図6】図６は、従来技術と、比較回路と、本発明の実施形態の違いを説明する図である。

【図7】図７は、比較回路の課題を説明する図である。

【図8】図８は、渦電流センサの概念図である。

【図9】図９は、渦電流センサの断面図である。

【図10】図１０は、渦電流センサの磁性体を示す図である。

【図11】図１１は、検出コイルの両端に生成される電圧と、補正コイルの両端に生成される電圧を示す図である。

【図12】図１２は、一実施形態の磁場を示す図である。

【図13】図１３は、いわゆるＥ型コアを示す図である。

【図14】図１４は、図１３に示す渦電流センサを上から見た図である。

【図15】図１５は、図１３（ａ）に示す実施形態の磁場を示す図である。

【図16】図１６は、図１３（ｂ）に示す実施形態の磁場を示す図である。

【図17】図１７は、Ｅ型コアを示す図である。

【図18】図１８（ａ）、図１８（ｂ）は、図１７に示す渦電流センサを上から見た図である。

【図19】図１９は、図１７（ａ）に示す実施形態の磁場を示す図である。

【図20】図２０は、図１７（ｂ）に示す実施形態の磁場を示す図である。

【図21】図２１は、Ｅ型コアを示す図である。

【図22】図２２は第１柱部の幅を示す図である。

【図23】図２３は、図２１に示す実施形態の磁場を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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ことがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0022】

図１に示すように、研磨対象物１０２（導電膜）を研磨する研磨装置１００は、基板またはウェハ等の研磨対象物１０２を研磨するための研磨表面を有する研磨パッド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。研磨対象物１０２が検出対象物である。検出対象物は、例えば、半導体ウェハなどの基板、又は基板の表面に形成された各種の導電膜である。研磨パッド１０８、研磨テーブル１１０、第１の電動モータ１１２、トップリング１１６、第２の電動モータ１１８は、検出対象物の研磨が可能な研磨部を構成する。

【0023】

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。

【0024】

研磨装置１００は、研磨対象物１０２を研磨するとき、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。

【0025】

研磨装置１００は、検出対象物に渦電流を形成するとともに、形成された渦電流を検出可能な渦電流センサ２１０と、渦電流センサ２１０に接続された検出信号処理回路２２０と、を備える。検出信号処理回路２２０が出力する膜厚データ１５０は、ロータリージョイント・コネクタ１６０，１７０（またはスリップリング）を介して終点検出部２４０に出力される。

【0026】

渦電流センサ２１０について説明する。研磨テーブル１１０及び研磨パッド１０８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。本実施形態では検出信号処理回路２２０は、研磨テーブル１１０内に配置される。検出信号処理回路２２０は、渦電流センサ２１０と一体化してもよい。

【0027】

図２は、研磨テーブル１１０と渦電流センサ２１０と研磨対象物１０２との関係を示す平面図である。図２に示すように、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の中心Ｃｗ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の回転中心である。例えば、渦電流センサ２１０は、研磨対象物１０２の下方を通過している間、通過軌跡２５８（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。

【0028】

図３は、渦電流センサ２１０の電気的接続を示す図である。図３（ａ）は渦電流センサ２１０の電気的接続を示すブロック図であり、図３（ｂ）は渦電流センサ２１０の等価回路図である。

【0029】

図３（ａ）に示すように、渦電流センサ２１０は、研磨対象物１０２内の金属膜等の近傍に配置される検出コイル３４と励磁コイル１６４を備える。励磁コイル１６４には、交流信号源２０３が接続される。検出コイル３４と励磁コイル１６４と、交流信号源２０３及び検出信号処理回路２２０との詳細な接続については後述する。研磨対象物１０２は、例えば半導体ウェハ上に形成されたＣｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｗなどの薄膜を有する。検出コイル３４と励磁コイル１６４は、研磨対象物１０２に対して、例えば０．５～５．０ｍｍ程度の近傍に配置される。

【0030】

渦電流センサ２１０には、研磨対象物１０２に渦電流が生じることに起因する交流信号源２０３から見たインピーダンスの変化に基づいて導電膜を検出するインピーダンスタイプがある。すなわち、インピーダンスタイプでは、図３（ｂ）に示す等価回路において、渦電流Ｉ_２が変化することによって、インピーダンスＺが変化し、その結果、交流信号源（固定周波数発振器）２０３から見たインピーダンスＺが変化する。渦電流センサ２１０は、検出信号処理回路２２０でこのインピーダンスＺの変化を検出し、導電膜の変化を検出することができる。

【0031】

インピーダンスタイプの渦電流センサでは、インピーダンスＺの実数部Ｉ（抵抗成分）、虚数部Ｑ（リアクタンス）、位相、合成インピーダンスＺ、が取り出される。周波数Ｆ、またはインピーダンスの各成分Ｑ、Ｉ等から、導電膜の測定情報が得られる。渦電流センサ２１０は、図１に示すように研磨テーブル１１０の内部の表面付近の位置に内蔵する
ことができ、研磨対象物１０２に対して研磨パッドを介して対向するように位置している間は、研磨対象物１０２に流れる渦電流から導電膜の変化を検出することができる。

【0032】

以下に、インピーダンスタイプの渦電流センサについて図３（ｂ）により具体的に説明する。交流信号源２０３は、１～５０ＭＨｚ程度の固定周波数の発振器であり、例えば水晶発振器が用いられる。そして、交流信号源２０３により供給される交流電圧により、センサコイル２６０に電流Ｉ_１が流れる。研磨対象物１０２の近傍に配置されたセンサコイル２６０に電流が流れることで、センサコイル２６０から発生する磁束が研磨対象物１０２と鎖交する。その結果、センサコイル２６０と研磨対象物１０２の間に相互インダクタンスＭが形成され、研磨対象物１０２中に渦電流Ｉ_２が流れる。ここでＲ１はセンサコイル２６０を含む一次側２２８の抵抗であり、Ｌ１は同様にセンサコイル２６０を含む一次側２２８の自己インダクタンスである。研磨対象物１０２側では、Ｒ２は渦電流損に相当する抵抗であり、Ｌ２は研磨対象物１０２の自己インダクタンスである。交流信号源２０３の端子ａ，ｂからセンサコイル２６０側を見たインピーダンスＺは、渦電流Ｉ_２によって発生する磁力線の影響で変化する。

【0033】

渦電流センサの検出信号を処理してインピーダンスＺの変化を検出する従来のアナログ信号処理回路はノイズが大きく、渦電流センサの検出信号を処理して得られた膜厚は変動して不安定である。従来のアナログ信号処理回路において、出力が安定しない理由の一例を図４により説明する。図４は、従来のアナログ信号処理回路に用いられているブリッジ回路を示す。センサコイル２６０は、検出コイル３４とダミーコイル３６と励磁コイル１６４を有する。３個のコイルのうちの検出コイル３４とダミーコイル３６は直列回路を構成し、その両端は可変抵抗３８を含む抵抗ブリッジ回路４０に接続されている。抵抗ブリッジ回路４０の可変抵抗３８を調整することによりバランスの調整を行うことで、膜厚がゼロのときに、抵抗ブリッジ回路４０の出力４２がゼロになるようにゼロ点の調整が可能である。

【0034】

従来のブリッジ回路４０を使用した検出方法に関しては、ゼロ点調整時の抵抗値調整量はブリッジ回路４０を構成する抵抗値全体の大きさに比べて非常に小さい。その結果、抵抗値全体の温度変化量は、ゼロ点調整時の抵抗値調整量と比べると、無視できない量である。温度変化による可変抵抗３８や固定抵抗４４の抵抗値の変化や、抵抗が有する浮遊容量４６の変化等のために、抵抗の周囲環境の変化に対してブリッジ回路４０の特性が敏感に影響を受ける。この結果、上述のゼロ点がシフトしやすく、膜厚の測定精度が低下するという問題があった。

【0035】

本願の実施形態との比較のために、抵抗ブリッジ回路４０を用いた従来のアナログ信号処理回路を図５に示す。センサコイル２６０は、検出コイル３４とダミーコイル３６と励磁コイル１６４を有する。センサコイル２６０の励磁コイル１６４は交流信号源２０３に接続され、交番磁束を生成することで、渦電流センサ２１０の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の近傍に配置されたセンサコイル２６０に、交流信号を供給する信号源２０３は、水晶発振器からなる固定周波数の発振器である。交流信号源２０３は、例えば、１～５０ＭＨｚの固定周波数の電圧を供給する。信号源２０３で形成される交流電圧は、励磁コイル１６４に供給される。

【0036】

センサコイルの端子から出力される信号１２８，１３１は、抵抗ブリッジ回路４０を経て出力４２として出力される。出力４２は高周波アンプ３０３を経て、ｃｏｓ同期検波回路３０５およびｓｉｎ同期検波回路３０６からなる同期検波部に入力される。同期検波部により検出信号のｃｏｓ成分（Ｑ成分）とｓｉｎ成分（Ｉ成分）とが取り出される。ここで、信号源２０３で形成される発振信号から、位相シフト回路３０４により、信号源２０３の同相成分（０゜）と直交成分（９０゜）の２つの信号が形成される。これらの信号は
、それぞれｓｉｎ同期検波回路３０６とｃｏｓ同期検波回路３０５とに導入され、上述の同期検波が行われる。

【0037】

同期検波された信号は、ローパスフィルタ３０７，３０８により、信号成分以上の不要な例えば５ＫＨｚ以上の高周波成分が除去される。同期検波された信号は、ｃｏｓ同期検波出力であるＱ成分出力３０９と、ｓｉｎ同期検波出力であるＩ成分出力３１０である。また、演算回路３１１によりベクトル演算を行い、Ｑ成分出力３０９とＩ成分出力３１０とから、インピーダンスＺの大きさ、（Ｑ^２＋ Ｉ^２）^１／２、が得られる。また、演算回路３１１によりθ処理を行い、同様にＱ成分出力３０９とＩ成分出力３１０とから、位相出力（θ ＝ ｔａｎ^－１Ｑ／Ｉ）、が得られる。ここで、これらフィルタ３０７，３０８は、センサ信号の雑音成分を除去するために設けられ、各種フィルタに応じたカットオフ周波数が設定されている。検波回路２２６は、位相シフト回路３０４と、同期検波回路３０５と、同期検波回路３０６と、ローパスフィルタ３０７、３０８と、演算回路３１１とを含む。Ｑ成分出力３０９、Ｉ成分出力３１０、インピーダンスＺの大きさ、位相出力のうちの少なくとも１つが膜厚データ１５０である。

【0038】

図５に示す従来技術は、既述のように（１）増幅率の大きい高周波アンプ３０３が必要であり、高周波アンプ３０３によってノイズが増加する、（２）温度変化等の環境変化によって、抵抗ブリッジ回路４０の出力が変動(飽和)して再調整が必要になるという問題があった。これを改善するために、抵抗ブリッジ回路４０を使用しない回路（以下では「比較回路」と呼ぶ。）が考えられる。比較回路について図６により説明する。

【0039】

図６は、従来技術と、比較回路と、本発明の実施形態の違いを説明する図である。図６（ａ）は、図５に示す抵抗ブリッジ回路４０を用いた従来のアナログ信号処理回路である。図６（ｂ）は比較回路１０４を示す。図６（ｃ）は本発明の一実施形態を示す。比較回路１０４では、抵抗ブリッジ回路４０を使用しないため、ダミーコイル３６も使用しない。検出コイル３４のみの１コイルと高性能なアナログデジタル変換回路１２２（ＡＤＣ）を用いて、検波回路２２４をデジタル化することで安定性改善とノイズ改善が実現できる。検波回路２２４は、検波回路２２６と同等の機能を有するデジタル回路もしくはソフトウェアである。

【0040】

比較回路１０４の課題としては、検出コイル３４の検出信号を大きくできず、感度向上が不十分であるという課題がある。この課題について図７により説明する。図７は、比較回路の課題を説明する図である。比較回路１０４は、渦電流センサの励磁コイル（図示せず）が測定対象の導電膜に生成した磁場を、渦電流センサの受信コイルである検出コイル３４により電圧に変換する。検出コイル３４の出力は、減衰回路１０６に入力されて、振幅を小さくする。その後、信号はインピーダンス変換器１２４によりインピーダンス変換される。インピーダンス変換器１２４は増幅率がほぼ１である。インピーダンス変換された信号はアナログデジタル変換回路１２２によりデジタル信号に変換された後に、検波回路２２４に入力される。図７（ａ）は検出コイル３４の両端に現れる電圧を示す。図７（ｂ）は、インピーダンス変換器１２４の出力信号である。図７（ａ）と図７（ｂ）の横軸は時間（単位は秒：ｓ）であり、縦軸は電圧（単位はミリボルト：ｍｖ）である。

【0041】

渦電流センサが、導電膜から離れた位置から導電膜の近傍にまで移動すると、移動に伴い検出コイル３４が出力する電圧が変化する。渦電流センサが導電膜から離れた位置にあるときの検出コイル３４の出力１３４と、渦電流センサが導電膜の近傍にあるときの検出コイル３４の出力１４２との差分が導電膜検出信号１４６，１４８となる。導電膜検出信号は、渦電流センサが導電膜の近傍にあるときの導電膜の厚さにも依存する。渦電流センサ２１０が研磨対象物１０２の下にある時（図２を参照）の検出コイル３４の出力の時間変化から研磨の進行状況を判断する。図７（ａ）、図７（ｂ）に渦電流センサが導電膜か
ら離れた位置にあるときの検出コイル３４の出力１３４，１３６と、渦電流センサが導電膜の近傍にあるときの検出コイル３４の出力１４２，１４４を示す。図７（ａ）、図７（ｂ）に導電膜検出信号１４６，１４８も示す。導電膜を検知することにより、検出コイル３４の出力信号は、出力１３４，１３６から出力１４２，１４４へと矢印１５２が示すように変化する。研摩が進行するに伴って、導電膜が薄くなるため、導電膜検出信号１４６，１４８の振幅は小さくなる。

【0042】

膜厚の検出感度を大きくするためには、比較回路１０４において、検出コイル３４の巻き数を増やす等の感度向上策により、検出コイル３４の感度を上げることが必要である。検出コイル３４の感度を上げようとすると、抵抗ブリッジ回路４０を使用していないため、従来技術よりも検出した信号の振幅が大きくなる。しかし、検出コイル３４に後続する検波回路２２４等では、検出可能な電圧範囲が決まっており、この範囲を超えると減衰回路１０６を追加する必要がある。このため比較回路１０４では減衰回路１０６が設けられている。電圧減衰により、渦電流センサの感度向上策が相殺されてしまい、結果として導電膜厚の検出感度が上げられないという課題がある。

【0043】

図６（ｃ）に示す本発明の一実施形態では、従来技術の課題と比較回路の課題を解決するために、導電膜に反応しやすい検出コイル３４と、導電膜に反応しにくい補正コイル１６６を、検出信号成分を増やすように組み合わせる。これにより、従来技術や比較回路と比較して感度を、より改善する。本発明の一実施形態に係わる渦電流センサ２１０の詳細を図８、図９、図１０に示す。図８は渦電流センサ２１０の概念図である。図９は渦電流センサ２１０の断面図である。図１０は、渦電流センサ２１０の磁性体１５４を示す図である。図８では、コイルの配置を説明するために磁性体１５４の一部を省略している。

【0044】

渦電流センサ２１０は磁性体１５４を有する。磁性体１５４は、底部１５６、底部１５６の中央から延びる第１柱部１５８、および、底部１５６の周辺部から延びる外壁部１６２を備える。外壁部１６２は、第１柱部１５８の外周を囲んでいる、すなわち磁性体１５４はいわゆるポッド型コアである。後述するように磁性体１５４はいわゆるＥ型コアでもよい。渦電流センサ２１０は、励磁コイル１６４と、検出コイル３４と、補正コイル１６６とを有する。励磁コイル１６４は、本発明では第１柱部１５８および／または外壁部１６２を囲むように巻かれており、研磨対象物１０２（導電膜）に渦電流を発生させる。本実施形態では励磁コイル１６４は、第１柱部１５８にのみ巻かれている。

【0045】

検出コイル３４および補正コイル１６６は、本発明では第１柱部１５８および／または外壁部１６２を囲むように巻かれており、研磨対象物１０２に生成される渦電流の変化を検出する。本実施形態では検出コイル３４は、第１柱部１５８および外壁部１６２を囲むように巻かれている。言い換えると、検出コイル３４は第１柱部１５８の外周を囲む外壁部１６２を囲むように巻かれている。補正コイル１６６は、第１柱部１５８のみを囲むように巻かれている。研磨対象物１０２に生成される渦電流が変化した時の補正コイル１６６の出力信号の変化量は、検出コイル３４の出力信号の変化量より少ない。

【0046】

補正コイル１６６の一端１６８は検出コイル３４の一端１７２に直接接続されている。補正コイル１６６の他端１７４と検出コイル３４の他端１７６がインピーダンス変換器または増幅器に直接接続される。本実施形態では補正コイル１６６の他端１７４と検出コイル３４の他端１７６がインピーダンス変換器１２４に直接接続されている。励磁コイル１６４は信号源２０３に接続されている。「研磨対象物１０２に生成される渦電流が変化した時の補正コイル１６６の出力信号の変化量は、検出コイル３４の出力信号の変化量より少ない」ことは、別の表現で述べると、「検出コイル３４は導電膜に反応しやすく、補正コイル１６６は導電膜に、検出コイル３４よりも反応しにくい」ということである。また、「検出コイル３４は導電膜に対する感度が高く、補正コイル１６６は導電膜に対する感
度が検出コイル３４より低い」ということである。

【0047】

ここで「補正コイル１６６の一端１６８は検出コイル３４の一端１７２に直接接続されている。補正コイル１６６の他端１７４と検出コイル３４の他端１７６がインピーダンス変換器または増幅器に直接接続される。」における「直接接続」とは、抵抗等の回路素子を介さずに接続されていることを意味する。図４に示す従来技術では、ダミーコイル３６の一端１７８は検出コイル３４の一端１８０に直接接続されているが、ダミーコイル３６の他端１８２と検出コイル３４の他端１８４が高周波アンプ３０３に直接接続されていない。ダミーコイル３６の他端１８２と検出コイル３４の他端１８４が高周波アンプ３０３に固定抵抗４４と可変抵抗３８を介して接続されている。

【0048】

「補正コイル１６６の一端１６８は検出コイル３４の一端１７２に直接接続されている。」とは、別の表現でいうと、「検出コイル３４と補正コイル１６６は、連続した一本の導電線から構成されており、一本の導電線の一部が検出コイル３４であり、一本の導電線の他の一部が補正コイル１６６である。」ということである。なお、別の表現として「それぞれ別の導電線で構成した補正コイル１６６の一端と検出コイル３４の一端とを接続する」ということも含まれる。

【0049】

研磨対象物１０２に生成される渦電流が変化した時の補正コイル１６６の出力信号の変化量を、検出コイル３４の出力信号の変化量より少なくする方法は種々可能である。コイルの感度は、コイルの断面積が大きくなると高くなり、コイルの巻き数が多くなると高くなり、コイルと導電膜との距離が近くなると高くなる。従って、断面積、巻き数、距離を調整することにより、感度を調整することができる。例えば断面積を大きくしても巻き数を減らすと、結果として感度が低下する場合もある。従って、検出コイル３４の感度が補正コイル１６６の感度より大きくなるように、断面積、巻き数、距離を調整することが必要である。なお、後述する図１１に示すように、検出コイル３４の感度の大きさにはシステム設計上の上限があり、補正コイル１６６の感度の大きさにはシステム設計上の下限がある。

【0050】

本実施形態では、検出コイル３４の断面積は補正コイル１６６の断面積より大きい。ここで「断面積」とは、コイルの軸方向に垂直なコイルの断面の面積である。検出コイル３４の断面積は補正コイル１６６の断面積より大きいため、検出コイル３４は導電膜に反応しやすく、補正コイル１６６は導電膜に反応しにくい。「検出コイル３４は導電膜に反応しやすく、補正コイル１６６は導電膜に反応しにくい」ことを実現するために、「検出コイル３４の巻き数を補正コイル１６６の巻き数より多くする、および／または検出コイル３４から底部１５６までの距離を補正コイル１６６から底部１５６までの距離より長く」してもよい。「検出コイル３４から底部１５６までの距離を補正コイル１６６から底部１５６までの距離より長くする」とは、別の表現で述べると、「検出コイル３４から研磨対象物１０２までの距離を補正コイル１６６から研磨対象物１０２までの距離より短くする」ということである。

【0051】

図８－図１０では外壁部１６２は、第１柱部１５８の外周を囲んでいる、すなわち磁性体１５４はいわゆるポッド型コアである。後述するように磁性体１５４はいわゆるＥ型コアでもよい。Ｅ型コアの場合、底部１５６は、棒形状であり、外壁部１６２は、棒形状の両端部にそれぞれ設けられた第２柱部１８６と第３柱部１８８とを備える。図１０（ａ）は、磁性体１５４のみを示す。図１０（ｂ）は、外壁部１６２のみを示す。図１０（ｃ）は、底部１５６と第１柱部１５８を示す。図１０（ｄ）、図１０（ｅ）、図１０（ｆ）は、渦電流センサ２１０を上から見た図である。図１０（ｄ）、図１０（ｅ）、図１０（ｆ）はそれぞれ上から見たときの、検出コイル３４、励磁コイル１６４、補正コイル１６６の位置のみを示す。

【0052】

図８－図１０では補正コイル１６６と検出コイル３４の巻き方向は逆方向である。しかし、補正コイル１６６と検出コイル３４の巻き方向は同じ方向でもよい。そのときは補正コイル１６６と検出コイル３４の接続端子を図８と逆にすればよい。なお、図８－図１０では励磁コイル１６４と検出コイル３４の巻き方向は同じ方向である。補正コイル１６６と検出コイル３４は直列に接続されている。直列に接続する場合、補正コイル１６６の一端１６８を、検出コイル３４の一端１７２と他端１７６のいずれに接続するかは、図９（ｂ）に示すように検出コイル３４の両端に生成される電圧１９０と、補正コイル１６６の両端に生成される電圧１９２が逆向きになるように、すなわち、電圧１９０と電圧１９２が相殺するように接続する。

【0053】

図９に示すように励磁コイル１６４が生成して補正コイル１６６を通る磁場１９４は上向きである。検出コイル３４を通る磁場には、上向きの磁場１９４と下向きの磁場１９６があり、上向きの磁場１９４の方が強い。この２つのことにより、図９（ｂ）に示すように、巻き方向を逆にすることにより、検出コイル３４の両端に生成される電圧１９０と、補正コイル１６６の両端に生成される電圧１９２は逆相になる。従って、既述のように補正コイル１６６の一端１６８を検出コイル３４の一端１７２に接続すると、補正コイル１６６の他端１７４と検出コイル３４の他端１７６との間に生じる電圧１９８は、図９（ｂ）に示すように電圧１９０と電圧１９２が相殺されたものである。

【0054】

このように二つのコイル（検出コイル３４と補正コイル１６６）を磁場に対して逆向きで組み合わせることにより、導電膜が二つのコイルに近接したときの二つのコイルの反応振幅を維持しつつ、導電膜が二つのコイルに近接していない時の振幅を受信回路（インピーダンス変換器１２４）の測定範囲内に抑えることができる。すなわち、比較回路１０４の減衰回路が不要となり、導電膜を検出したときの信号が減衰しない。この点についてさらに説明する。

【0055】

図１１は、検出コイル３４の両端に生成される電圧１９０と、補正コイル１６６の両端に生成される電圧１９２を示す。図１１（ａ）は検出コイル３４の両端に生成される電圧１９０であり、電圧１９０１は導電膜が検出コイル３４に近接していない時の振幅であり、電圧１９０２は導電膜が検出コイル３４に近接している時の振幅である。図１１（ｂ）は補正コイル１６６の両端に生成される電圧１９２であり、電圧１９２１は導電膜が補正コイル１６６に近接していない時の振幅であり、電圧１９２２は導電膜が補正コイル１６６に近接している時の振幅である。図１１（ｃ）は補正コイル１６６の他端１７４と検出コイル３４の他端１７６との間に生じる電圧１９８であり、電圧１９８１は導電膜が二つのコイルに近接していない時の振幅であり、電圧１９８２は導電膜が二つのコイルに近接している時の振幅である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）の横軸は時間（単位は秒：ｓ）であり、縦軸は電圧（単位はミリボルト：ｍｖ）である。

【0056】

ここで「コイルが導電膜に近接していない」とは、検出コイル３４と補正コイル１６６の出力信号の大きさの基準となる状態を意味する。すなわち「コイルが導電膜に近接していない」とは、「コイルが研磨対象物１０２である導電膜の影響を受けない位置まで離れている」場合等を意味する。例えば「図１のトップリング１１６が研磨テーブル１１０の外部にある状態」、または「トップリング１１６が研磨テーブル１１０上にあるが、渦電流センサ２１０から十分離れている状態」、または「トップリング１１６の中心の直下に渦電流センサ２１０があるが、トップリング１１６が基板を保持していない又は所定の膜厚を有する導電膜が存在する基板を保持している状態」等である。

【0057】

研磨テーブル１１０が回転して渦電流センサが導電膜に接近していくと、図１１（ａ）に示すように電圧１９０１から電圧１９０２へと、矢印２０２の方向に検出コイル３４の
出力が変化する。電圧１９０１と電圧１９０２の差分２００が、検出コイル３４が導電膜に反応して出力信号が変化した変化量である。研摩が進行するに伴い、導電膜が薄くなるため、導電膜に生成される渦電流が変化する。すなわち差分２００が小さくなっていく。「検出コイル３４の出力信号の変化量」とは「導電膜に生成される渦電流が変化した時の検出コイル３４の出力信号の差分２００もしくは差分２０４の変化量」である。

【0058】

研磨テーブル１１０が回転して渦電流センサが導電膜に接近していくと、図１１（ｂ）に示すように電圧１９２１から電圧１９２２へと補正コイル１６６の出力が変化する。電圧１９２１と電圧１９２２の差分２０４が、補正コイル１６６が導電膜に反応して出力信号が変化した変化量である。研摩が進行するに伴い、導電膜が薄くなるため、導電膜に生成される渦電流が変化する。すなわち差分２０４が小さくなっていく。「導電膜に生成される渦電流が変化した時の補正コイル１６６の出力信号の変化量」とは、「導電膜に生成される渦電流が変化した時の補正コイル１６６の出力信号の差分２０４もしくは差分２０４の変化量」を意味する。本実施形態では導電膜に生成される渦電流が変化した時の補正コイル１６６の出力信号の変化量は、検出コイル３４の出力信号の変化量より少ない。これは差分２００と差分２０４を比較したときに、差分２０４が差分２００よりかなり小さいことからもわかる。

【0059】

研磨テーブル１１０が回転して渦電流センサが導電膜に接近していくと、図１１（ｃ）に示すように、検出コイル３４と補正コイル１６６の出力電圧の差は、電圧１９８１から電圧１９８２へと矢印２０２の方向に変化する。電圧１９８１と電圧１９８２の差分２０６は、検出コイル３４と補正コイル１６６の出力電圧の差が、導電膜に反応して出力信号が変化した変化量である。研摩が進行するに伴い、導電膜が薄くなるため、導電膜に生成される渦電流が変化する。渦電流が変化した時の出力電圧の差の変化量とは、差分２０６の変化量である。

【0060】

本実施形態では検出コイル３４は、導電膜に励磁コイル１６４が生成する渦電流によって生成される逆磁場（すなわち励磁コイル１６４が生成する磁場と逆向きの磁場）を検出しやすくするために大きい断面積で巻かれている。補正コイル１６６は逆磁場の影響を受けにくいように小さい断面積で巻かれている。逆磁場は、導電膜からコイルまでの距離が大きいほど弱くなるため、検出コイル３４は上に、補正コイル１６６は下に配置されている。このような「検出コイル３４と補正コイル１６６の組み合わせ」により、検出コイル３４と補正コイル１６６の組み合わせが生成する電圧を、受信回路であるインピーダンス変換器１２４の測定範囲２０８（入力可能範囲：図１１（ｃ）参照）以下に抑えることができる。比較回路１０４のように減衰回路１０６によって膜反応変化量を減衰することなく、組み合わせが生成する電圧を検出できる、即ち渦電流センサ２１０の感度が上がる。本実施形態の効果としては、以上述べたように、感度の異なるセンサを減衰回路に接続しないでインピーダンス変換器に直結することにより受信回路の検出範囲を広く使える、測定精度に影響する環境要因（ブリッジ回路への温度影響）を回避できる、増幅器ではなくインピーダンス変換器に直接接続するためノイズが改善する、励磁コイル１６４と検出コイル３４をともに研磨面近くに配置するため、検出感度を最大化できる、という効果がある。

【0061】

本実施形態における磁場２１２を図１２に示す。図１２は、本実施形態の磁場を示す図である。励磁コイル１６４が研磨対象物１０２に近い位置に配置されるため、研磨対象物１０２に強い磁場ができる。検出コイル３４が研磨対象物１０２に近い位置に配置されるため、検出コイル３４の出力信号が大きくなる。

【0062】

別の実施形態を図１３により説明する。図１３は、いわゆるＥ型コアを示す図である。磁性体１５４はＥ型コアである。Ｅ型コアの場合、底部１５６は角棒形状であり、外壁部
１６２は、棒形状の両端部にそれぞれ設けられた角棒形状の第２柱部１８６と第３柱部１８８とを備える。第１柱部１５８も角棒形状である。第１柱部１５８、第２柱部１８６、第３柱部１８８、底部１５６は角型に限られず、丸棒でもよく、３角形、５角形等の多角形でもよい。図１３（ａ）では検出コイル３４は外壁部１６２に巻かれている。本実施形態の場合、外壁部１６２は第２柱部１８６と第３柱部１８８からなる。検出コイル３４は、第２柱部１８６と第３柱部１８８の全体の外周に巻かれている。検出コイル３４は研磨対象物１０２に最も近い位置に配置されている。補正コイル１６６と励磁コイル１６４は第１柱部１５８に巻かれている。励磁コイル１６４は、検出コイル３４と補正コイル１６６の中間に位置している。補正コイル１６６は第１柱部１５８の研磨対象物１０２から最も遠い位置に配置されている。

【0063】

図１３（ｂ）では励磁コイル１６４は研磨対象物１０２に最も近い位置に配置されている。検出コイル３４は外壁部１６２に巻かれている。すなわち検出コイル３４は、第２柱部１８６と第３柱部１８８の全体の外周に巻かれている。補正コイル１６６と励磁コイル１６４は第１柱部１５８に巻かれている。検出コイル３４は、研磨対象物１０２からの距離に関して、励磁コイル１６４と補正コイル１６６の中間に位置している。補正コイル１６６は第１柱部１５８の研磨対象物１０２から最も遠い位置に配置されている。

【0064】

図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）は、図１３に示す渦電流センサ２１０を上から見た図である。図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）はそれぞれ上から見たときの、検出コイル３４、励磁コイル１６４、補正コイル１６６の位置のみを示す。

【0065】

図１３に示す実施形態の磁場２１２を図１５，１６に示す。図１５、１６はそれぞれ、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示す実施形態の磁場を示す図である。図１５と図１６を比較すると、図１６は、励磁コイル１６４が研磨対象物１０２に近い位置に配置されるため、研磨対象物１０２に強い磁場ができる。

【0066】

別の実施形態を図１７により説明する。図１７は、Ｅ型コアを示す図である。磁性体１５４はＥ型コアであり、図１３に示す実施形態の磁性体１５４と同一形状である。補正コイルは、第２柱部１８６と第３柱部１８８に巻かれている。検出コイルと補正コイルの巻き方向は図１７（ｃ）に、矢の先端と根元の記号で示すように同じ方向である。励磁コイル１６４と検出コイル３４の巻き方向も図１７（ｃ）に示すように同じ方向である。検出コイル３４と補正コイル１６６は、連続した一本の導電線から構成されており、一本の導電線の一部が検出コイル３４であり、一本の導電線の他の一部が補正コイル１６６である。

【0067】

図１７（ａ）では励磁コイル１６４が検出コイル３４よりも図において上側に、すなわち励磁コイル１６４が検出コイル３４よりも研磨対象物１０２に近く位置する。図１７（ｂ）では励磁コイル１６４が検出コイル３４よりも図において下側に、すなわち励磁コイル１６４が検出コイル３４よりも研磨対象物１０２から遠くに位置する。

【0068】

図１７の実施形態では、検出コイル３４と補正コイル１６６の巻き方に特徴がある。これまでの実施形態では、検出コイル３４と補正コイル１６６は別個独立のコイルである。図１７の実施形態では、検出コイル３４と補正コイル１６６と２種類に分けるのではなく、巻き方(複数個所巻き付け)によって図１３と同一の機能を実現する。一本の導線２１４のうち、一部が検出コイル３４であり、他の一部が補正コイル１６６である。導線２１４のうち補正コイル１６６は、第２柱部１８６と第３柱部１８８のそれぞれに巻かれており、補正コイル１６６の断面積は、第２柱部１８６と第３柱部１８８の断面積の和である。一方、検出コイル３４は、第１柱部１５８と第２柱部１８６と第３柱部１８８を全体として囲う外周に巻かれており、従って検出コイル３４の断面積は、底部１５６の断面積と実
質的に一致する。

【0069】

図１８（ａ）、図１８（ｂ）は、図１７に示す渦電流センサ２１０を上から見た図である。図１８（ａ）は上から見たときの、検出コイル３４と補正コイル１６６の位置のみを示す。図１８（ｂ）は上から見たときの励磁コイル１６４の位置のみを示す。なお、補正コイル１６６と検出コイル３４を巻きつける位置が図１７、図１８に示すものであれば、補正コイル１６６と検出コイル３４を第２柱部１８６と第３柱部１８８に巻きつける順序はどのような順番でも構わない。

【0070】

図１７に示す実施形態の磁場２１２を図１９，２０に示す。図１９、２０はそれぞれ、図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示す実施形態の磁場を示す図である。図１９と図２０を比較すると、図１９は、励磁コイル１６４が研磨対象物１０２に近い位置に配置されるため、図２０よりも研磨対象物１０２に強い磁場ができる。

【0071】

別の実施形態を図２１により説明する。図２１は、Ｅ型コアを示す図である。磁性体１５４はＥ型コアである。磁性体１５４の中心フェライト（第１柱部１５８）のみ幅を小さくして、励磁コイル１６４と検出コイル３４を同一の高さにする。すなわち本実施形態は、図８の実施形態と同様に、研磨対象物１０２と、励磁コイル１６４および検出コイル３４との距離が同じであり、励磁コイル１６４および検出コイル３４は、研磨対象物１０２に最も近い位置にある。励磁コイル１６４と検出コイル３４はいずれも、第１柱部１５８が延びる方向において底部１５６とは反対側に配置されている。図２２（ｃ）は第１柱部１５８の幅２１６を示す。図２２（ｂ）に第２柱部１８６と第３柱部１８８の幅２１８を示す。幅２１６は幅２１８よりも小さい。図２２（ａ）、図２２（ｂ）、図２２（ｃ）は、図２１に示す渦電流センサ２１０を上から見た図である。図２２（ａ）、図２２（ｂ）、図２２（ｃ）はそれぞれ上から見たときの、補正コイル１６６、励磁コイル１６４、検出コイル３４の位置のみを示す。図２１に示す実施形態の磁場２１２を図２３に示す。励磁コイル１６４が研磨対象物１０２に近い位置に配置されるため、研磨対象物１０２に強い磁場ができる。本実施形態によれば、励磁コイル１６４と検出コイル３４をともに研磨面近くに配置するため、検出感度を最大化できる。

【0072】

なお以上の説明では、磁性体としてＥ型コアとポッド型コアの場合について本発明の一実施形態を説明してきたが、本発明の磁性体はＥ型コアとポッド型コアに限られない。磁性体は、1本の棒形状でもよい。棒の形状は、円柱形状、角柱形状、楕円柱形状等の任意の形状でもよい。例えば磁性体が円柱形状の場合、１本の円柱に検出コイル３４と励磁コイル１６４と補正コイル１６６を巻いてもよい。研磨対象物１０２に近い位置から遠い位置へと１本の円柱に検出コイル３４と励磁コイル１６４と補正コイル１６６を順に配置してもよい。感度を調整するために例えば、検出コイル３４の巻き数を補正コイル１６６の巻き数より多くする。

【0073】

次に、図１に示す終点検出部２４０と研磨装置制御部１４０について説明する。終点検出部２４０は、検出信号処理回路２２０により得られた膜厚データ１５０を受信する。終点検出部２４０は、膜厚データ１５０の変化に基づいて研磨の終点を監視する。終点検出部２４０は、膜厚データ１５０が所定値に達したことにより、研磨の終点を検出することができる。

【0074】

終点検出部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。終点検出部２４０は、膜厚データ１５０に基づいて研磨対象物１０２の研磨終点を検出すると、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、終点検出部２４０から研磨終点を示す信号を受信すると、研磨装置１００による研磨を終了させる。

【0075】

本発明の一実施形態である渦電流センサ組立体は、渦電流センサ２１０と、インピーダンス変換器１２４または増幅器を有する。

【0076】

なお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（研磨装置１００）は、全体を制御するメインコントローラ（研磨装置制御部１４０）と、各部（駆動部１１２、１１８、保持部１１６、検出信号処理回路２２０）の動作をそれぞれ制御する複数のサブコントローラとを有する。メインコントローラおよびサブコントローラは、それぞれ、ＣＰＵ，メモリ、記録媒体と、各部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（プログラム）を有する。

【0077】

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。

【符号の説明】

【0078】

３４…検出コイル
１００…研磨装置
１０２…研磨対象物
１０８…研磨パッド
１１０…研磨テーブル
１１６…トップリング
１２２…アナログデジタル変換器
１２４…インピーダンス変換器
１５０…膜厚データ
１５４…磁性体
１５６…底部
１５８…第１柱部
１６２…外壁部
１６４…励磁コイル
１６６…補正コイル
１８６…第２柱部
１８８…第３柱部
１９４、１９６…磁場
２００、２０４、２０６…差分
２１０…渦電流センサ
２２０…検出信号処理回路
２４０…終点検出部

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】