(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-18
(45)【発行日】2022-11-29
(54)【発明の名称】渦電流検出装置及び研磨装置
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20221121BHJP
B24B 37/013 20120101ALI20221121BHJP
B24B 49/10 20060101ALI20221121BHJP
B24B 49/04 20060101ALI20221121BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20221121BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 B
B24B37/013
B24B49/10
B24B49/04 Z
H01L21/304 622S
H01L21/304 622X
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2018210865
(22)【出願日】2018-11-08
(65)【公開番号】P2020076672
(43)【公開日】2020-05-21
【審査請求日】2021-09-17
(73)【特許権者】
【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】100117411
【弁理士】
【氏名又は名称】串田 幸一
(74)【代理人】
【識別番号】100186613
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 誠
(72)【発明者】
【氏名】高橋 太郎
(72)【発明者】
【氏名】澁江 宏明
(72)【発明者】
【氏名】徳永 晋平
【審査官】永井 皓喜
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－５８２４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２５４３０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１２６３４１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平７－１１６７３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１８４７７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１３６０９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ １５／１８
Ｇ０１Ｒ ３３／０２
Ｇ０１Ｂ ７／０６
Ｂ２４Ｂ ３７／０１３
Ｂ２４Ｂ ４９／１０
Ｂ２４Ｂ ４９／０４
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性膜が形成された被研磨物の近傍に配置可能な渦電流検出装置であって、前記渦電流検出装置は、複数の渦電流センサを有し、前記複数の渦電流センサは互いに近傍に配置され、
前記複数の渦電流センサの各々は、
コア部と、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に渦電流を形成可能な励磁コイルと、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能な検出コイルとを有し、
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部から垂直方向に、前記被研磨物に向かって伸びる複数の柱状部とを有し、
前記複数の柱状部は、第１の磁気極性を生成可能な複数の第１の柱状部と、前記第１の磁気極性とは反対の第２の磁気極性を生成可能な複数の第２の柱状部とを有する、ことを特徴とする渦電流検出装置。
【請求項2】
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、前記励磁コイルと前記検出コイルは同一のコイルであり、前記励磁コイルは、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能であることを特徴とする請求項１記載の渦電流検出装置。
【請求項3】
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、前記コア部は、底面部と、前記底面部の中央に設けられた磁心部と、前記底面部の周辺に設けられた周辺部とを有し、
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流検出装置。
【請求項4】
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に加えて前記周辺部に配置されることを特徴とする請求項３記載の渦電流検出装置。
【請求項5】
前記周辺部は、前記磁心部を囲うように前記底面部の周辺に設けられる周壁部であることを特徴とする請求項３または４記載の渦電流検出装置。
【請求項6】
前記底面部は、柱状の形状を有し、前記周辺部は、前記柱状の形状の両端に配置されることを特徴とする請求項３または４記載の渦電流検出装置。
【請求項7】
前記周辺部は、前記底面部の周辺に複数個設けられることを特徴とする請求項３または４記載の渦電流検出装置。
【請求項8】
前記複数の渦電流センサは、多角形を構成するように前記多角形の頂点および／または前記多角形の辺および／または前記多角形の内部に配置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の渦電流検出装置。
【請求項9】
前記複数の渦電流センサは、直線を構成するように前記直線上に配置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の渦電流検出装置。
【請求項10】
被研磨物を研磨するための研磨パッドが貼り付け可能な研磨テーブルと、前記研磨テーブルを回転駆動可能な駆動部と、
前記被研磨物を保持して前記研磨パッドに押圧可能な保持部と、
前記研磨テーブルの内部に配置され、前記研磨テーブルの回転に伴い前記励磁コイルによって前記被研磨物に形成される渦電流を前記検出コイルによって検出可能な請求項１ないし９のいずれか１項に記載の渦電流検出装置と、
前記検出された前記渦電流から前記被研磨物の研磨の終了を示す研磨終点を検出可能な終点検出部と、
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、渦電流検出装置及びそれを用いた研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
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。そこで、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研磨装置により研磨（ポリッシング）することが行われている。
【0003】
研磨装置は、被研磨物を研磨するための研磨パッドを保持するための研磨テーブルと、被研磨物を保持して研磨パッドに押圧するためにトップリングを備える。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。研磨剤を含む液体（スラリー）を研磨パッド上に流し、そこにトップリングに保持された被研磨物を押し当てることにより、被研磨物は研磨される。
【0004】
研磨装置では、被研磨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、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。
【0005】
このような技術としては、特開２０１７－５８２４５号に記載のものがある。この技術においては、いわゆるポッド型のコイルを用いた渦電流センサが研磨終点を検出するために用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１７－５８２４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
被研磨物の表面には、金属が広く面状に（バルク状に）分布する場合と、銅などの細い配線が表面に部分的に存在する場合がある。表面に部分的に存在する場合、被研磨物に流れる渦電流密度を、金属が広く面状に分布する場合よりも大きくする、すなわち、渦電流センサが被研磨物に形成する磁場を、より強くすることが求められる。
【0008】
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、被研磨物に形成する磁場を、より強くした渦電流検出装置及びそれを用いた研磨装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、形態１では、導電性膜が形成された被研磨物の近傍に配置可能な渦電流検出装置であって、前記渦電流検出装置は、複数の渦電流センサを有し、前記複数の渦電流センサは互いに近傍に配置され、前記複数の渦電流センサの各々は、コア部と、前記コア部に配置され、前記導電性膜に渦電流を形成可能な励磁コイルと、前記コア部に配置され、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能な検出コイルとを有する、ことを特徴とする渦電流検出装置という構成を採っている。
【0010】
本実施形態では、複数の渦電流センサは互いに近傍に配置され、複数の渦電流センサの各々は、コア部と、コア部に配置され、渦電流を形成可能な励磁コイルと、同一のコア部に配置され、渦電流を検出可能な検出コイルとを有する。このため、従来は１個の渦電流センサのみで渦電流を形成していたが、互いに近傍に配置された複数の渦電流センサにより、渦電流を形成するため、被研磨物に形成される磁場が、従来よりも強くなる。渦電流センサの個数は複数であればよく、２個，３個、４個，８個，１２個等が可能である。また、広い領域において高精度で膜厚を評価するために、１２個より多い数量の渦電流センサを用いることが可能である。
【0011】
また、本実施形態では、同一のコア部に励磁コイルと検出コイルが配置されているため、励磁コイルが形成した渦電流を、検出コイルが効率よく検出できる。励磁コイルが配置されているコア部に、検出コイルが配置されていない場合、検出コイルは渦電流を効率よく検出できない。励磁コイルが設けられたコア部において、励磁コイルが形成した渦電流による逆磁場が、最も大きくなるからである。
【0012】
形態２では、前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、前記励磁コイルと前記検出コイルは同一のコイルであり、前記励磁コイルは、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能であることを特徴とする形態１記載の渦電流検出装置という構成を採っている。すなわち、同一の１個のコイルが励磁コイルと検出コイルの機能を兼ねてもよい。
【0013】
形態３では、前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、前記コア部は、底面部と、前記底面部の中央に設けられた磁心部と、前記底面部の周辺に設けられた周辺部とを有し、前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に配置されることを特徴とする形態１または２記載の渦電流検出装置という構成を採っている。
【0014】
形態４では、前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に加えて前記周辺部に配置されることを特徴とする形態３記載の渦電流検出装置という構成を採っている。励磁コイルと検出コイルが、磁心部に加えて周辺部にも配置されると、励磁コイルと検出コイルが磁心部にのみ配置される場合と比較して、励磁コイルにより形成可能な渦電流を狭い領域に集中させることができ、被研磨物に形成される磁場が、より強くなる。
【0015】
形態５では、前記周辺部は、前記磁心部を囲うように前記底面部の周辺に設けられる周壁部であることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置という構成を採っている。本実施形態によれば、励磁コイルにより形成可能な渦電流を、狭い領域に集中させることができる。被研磨物に形成される磁場が、底面部の周辺に周壁部がない場合と比較して、より強くなる。
【0016】
形態６では、前記底面部は、柱状の形状を有し、前記周辺部は、前記柱状の形状の両端に配置されることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置という構成を採っている。
【0017】
形態７では、前記周辺部は、前記底面部の周辺に複数個設けられることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置という構成を採っている。
【0018】
形態８では、前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、前記コア部は、底面部と、前記底面部から垂直方向に、前記被研磨物に向かって伸びる複数の柱状部とを有し、前記複数の柱状部は、第１の磁気極性を生成可能な複数の第１の柱状部と、前記第１の磁気極性とは反対の第２の磁気極性を生成可能な複数の第２の柱状部とを有することを特徴とする形態１または２記載の渦電流検出装置という構成を採っ
ている。
ている。
【0019】
形態９では、前記複数の渦電流センサは、多角形を構成するように前記多角形の頂点および／または前記多角形の辺および／または前記多角形の内部に配置されることを特徴とする形態１ないし８のいずれか１項に記載の渦電流検出装置という構成を採っている。渦電流検出装置が生成する磁場が対称な形状になるように、多角形は正多角形であることが好ましい。正多角形とは、全ての辺の長さが等しく、全ての内角の大きさが等しい多角形である。最も辺の数が少ない多角形は三角形である。
【0020】
形態１０では、前記複数の渦電流センサは、直線を構成するように前記直線上に配置されることを特徴とする形態１ないし８のいずれか１項に記載の渦電流検出装置という構成を採っている。
【0021】
形態１１では、被研磨物を研磨するための研磨パッドが貼り付け可能な研磨テーブルと、前記研磨テーブルを回転駆動可能な駆動部と、前記被研磨物を保持して前記研磨パッドに押圧可能な保持部と、前記研磨テーブルの内部に配置され、前記研磨テーブルの回転に伴い前記励磁コイルによって前記被研磨物に形成される渦電流を前記検出コイルによって検出可能な形態１ないし１０のいずれか１項に記載の渦電流検出装置と、前記検出された前記渦電流から前記被研磨物の研磨の終了を示す研磨終点を検出可能な終点検出部と、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】
【0022】
【図1】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。
【発明を実施するための形態】
【0023】
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。
【0024】
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、筐体部、すなわち、本実施形態で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。
【0025】
ロード／アンロード部６２は、多数の半導体ウェハ（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。
【0026】
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、処理された半導体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、処理前の半導体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、半導体ウェハを反転させることができる。
【0027】
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。
【0028】
研磨部６３は、半導体ウェハの研磨（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。
【0029】
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、半導体ウェハを保持し、かつ半導体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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
図２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１１１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。
【0033】
図３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１１１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１１１との互いの傾動を許容しつつ、トップリングシャフト１１１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２４と、トップリング本体２４の下部に配置されたリテーナリング２３とを備えている。トップリング本体２４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２３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２３をトップリング本体２４と一体的に形成することとしてもよい。
【0034】
トップリング本体２４およびリテーナリング２３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，Ｐ
３，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。
３，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。
【0035】
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２３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２４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。
【0036】
半導体ウェハ１６の周端部はリテーナリング２３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。
【0037】
図４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４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渦電流検出装置５０が埋設されている。渦電流検出装置５０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、渦電流検出装置５０により検出された渦電流から被研磨物の研磨の終了を示す研磨終点を検出可能な終点検出部である。
【0038】
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。
【0039】
渦電流検出装置５０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の膜厚センサ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での半導体ウェハの研磨の進捗を監視する。複数の半導体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、半導体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。
【0040】
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。
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。
【0041】
渦電流検出装置５０は、半導体ウェハの膜が金属膜である場合に好適に用いられる。半導体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、渦電流検出装置５０の代わりに、膜厚センサとして光学式センサを用いることができる。あるいは、膜厚センサ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。
【0042】
次に、半導体ウェハ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。
【0043】
リフタ１１は、搬送ロボット２２から半導体ウェハを受け取る。第１リニアトランスポータ６６は、リフタ１１から受け取った半導体ウェハを、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から半導体ウェハ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、研磨した半導体ウェハを第１リニアトランスポータ６６へ渡す。
【0044】
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との間で半導体ウェハの受け渡しを行う。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から受け取った半導体ウェハを、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から半導体ウェハ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、研磨した半導体ウェハを第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半導体ウェハは、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。
【0045】
図５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５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１６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（保持部）とを備えている。
【0046】
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。
【0047】
【0048】
トップリング(保持部)３１Ａと揺動アーム１１０とアーム駆動部（揺動軸モータ１４）と終点検知部は、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。
【0049】
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Ｍ３（図２を参照）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５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検出装置５０が埋設されている。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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
。制御部６５は、渦電流検出装置５０が検知した渦電流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、アームトルク検知部が検知したアームトルクや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。
。制御部６５は、渦電流検出装置５０が検知した渦電流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、アームトルク検知部が検知したアームトルクや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。
【0056】
図６により、本実施形態に係わる渦電流検出装置５０を説明する。本図は、渦電流検出装置５０の平面図であり、３種類の渦電流検出装置５０が示されている。図６（ａ）は４個の渦電流センサ５６を有する渦電流検出装置５０を示す。図６（ｂ）、図６（ｃ）はそれぞれ、３個の渦電流センサ５６を有する渦電流検出装置５０を示す。渦電流検出装置５０は、導電性膜が形成された半導体ウェハ１６（被研磨物）の近傍に配置可能である。渦電流検出装置５０は、複数の渦電流センサ５６を有し、複数の渦電流センサ５６は互いに近傍に配置される。
【0057】
ここで、互いに近傍に配置するとは、例えば、半導体ウェハ１６上の所望の狭い領域に必要な所定の強度の強い磁場を複数の渦電流センサ５６によって生成できるように複数の渦電流センサ５６を互いに接近して配置することである。所望の狭い領域に必要な所定の強度の強い磁場を生成した具体例については、後述する図８により説明する。
【0058】
互いに近傍に配置した具体例としては、例えば、個々の渦電流センサ５６が図６に示すように円形である場合は、隣接する渦電流センサ５６の中心間の距離９５０が、渦電流センサ５６の直径９５２の長さの２倍以下であることが好ましい。隣接する渦電流センサ５６が正方形である場合は、隣接する渦電流センサ５６の中心間の距離が、正方形の１辺の長さの２倍以下であることが好ましい。隣接する渦電流センサ５６が長方形である場合は、隣接する渦電流センサ５６の中心間の距離が、長方形の短辺の長さの２倍以下であることが好ましい。隣接する渦電流センサ５６が楕円形である場合は、隣接する渦電流センサ５６の中心間の距離が、楕円の短径の長さの２倍以下であることが好ましい。
【0059】
渦電流センサ５６が多角形である場合は、例えば、当該多角形に内接または外接する円または楕円を想定して、上述のように配置することが可能である。なお、図６においては、隣接する渦電流センサ５６の直径は同じである。隣接する渦電流センサ５６の直径が異なる場合は、隣接する渦電流センサ５６の中心間の距離９５０が、当該隣接する渦電流センサ５６の個々の直径９５２の半分（すなわち半径９５４）の和の２倍以下であることが好ましい。
【0060】
前記複数の渦電流センサ５６の各々は、ポットコア６０（コア部）と、ポットコア６０に配置され、導電性膜に渦電流を形成可能な励磁コイル８６０，８６２と、ポットコア６０に配置され、導電性膜に形成される渦電流を検出可能な検出コイル８６４，８６６とを有する。励磁コイル８６０，８６２と検出コイル８６４，８６６が、ポットコア６０にどのように配置されているかについては後述する。
【0061】
【0062】
本図により、励磁コイル８６０および／または励磁コイル８６２が生成する磁場の強度を、半導体ウェハ１６の導電性が変化した時に大きくする必要がある実施形態について説明する。以下では、励磁コイル８６０および励磁コイル８６２が生成する磁場の強度を大きくする実施形態について説明するが、励磁コイル８６０および励磁コイル８６２の一方のみについて、生成する磁場の強度を大きくしてもよい。
【0063】
図７では、半導体ウェハ１６に絶縁層８８８（バリア）が形成され、その上に銅等の導
電層８９０が形成されている。図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態を経て、図７（ｃ）の状態まで研磨が行われる。導電層８９０は、例えば配線として使用されるものである。
電層８９０が形成されている。図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態を経て、図７（ｃ）の状態まで研磨が行われる。導電層８９０は、例えば配線として使用されるものである。
【0064】
図７（ａ）の状態では、導電層８９０は、半導体ウェハ１６の前面の全体に存在するため、導電層８９０は、多くの渦電流を生成する。図７（ａ）に示す導電層８９０のように、表面の大部分を覆っている膜をバルクと呼ぶ。図７（ｃ）の状態では、導電層８９０は、半導体ウェハ１６の小さな部分にのみ存在するため、導電層８９０は、少ない渦電流を生成する。図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態になるまでは、励磁コイル８６０、８６２が生成する磁場の強度は小さくてよい。図７（ｂ）の状態になった時に、励磁コイル８６０、８６２が生成する磁場の強度を大きくする必要がある。図７（ｂ）の状態になった時に、半導体ウェハ１６の導電性が変化するからである。
【0065】
励磁コイル８６０、８６２が生成する磁場の強度を、半導体ウェハ１６の導電性が変化した時に変えるタイミングとして、図７（ｂ）の状態になった時ではなくて、図７（ａ）に示す絶縁層８８８の部分８９２の研磨が終了した時としてもよい。
【0066】
励磁コイル８６０、８６２が生成する磁場の強度を大きくするためには、励磁コイル８６０、８６２に流す電流を大きくする、または励磁コイル８６０、８６２に印加する電圧を大きくする。磁場の強度を大きくする別の方法として、励磁コイル８６０および励磁コイル８６２の一方のみを使用している状態から、励磁コイル８６０および励磁コイル８６２の両方を用いる状態に変えてもよい。
【0067】
ところで、図７（ｃ）の状態で、導電層８９０が、励磁コイルの外径サイズと比較した時に、半導体ウェハ１６の小さな部分にのみ存在する場合がある。このときに、励磁コイル８６０および／または励磁コイル８６２が生成する磁場の強度を、半導体ウェハ１６の導電性が変化した時に変えるのみでは、不十分な場合がある。このようなときに、本実施形態のように渦電流センサを複数有する渦電流検出装置５０が必要となる。この点について、図８により説明する。
【0068】
図８は、外径サイズが大きい励磁コイルによる磁場と、外径サイズが小さい励磁コイルによる磁場を比較して示す図である。図８は、従来のように励磁コイルの外径サイズが大きい渦電流センサ５８が１個あるときに半導体ウェハ１６の表面の導電層８９０内に生成される磁場９２０と、励磁コイルの外径サイズが小さい渦電流センサ５６（例えば直径５ｍｍ）が３個あるとき（図６（ｂ）に相当）に半導体ウェハ１６の表面の導電層８９０内に生成される磁場９２４を示す。本図の横軸は、渦電流センサ５８の励磁コイルの中心からの距離（ｍｍ）、縦軸はコイルが生成する磁場の強度（Ｗｂ／ｍ２）である。本図に示す渦電流センサ５８は、その側面図であり、励磁コイル８６２の外形のみを示す。渦電流検出装置５０は、図６（ｂ）の中心線９２８を通る断面図で示す。
【0069】
渦電流センサ５６のサイズについては、概略１５ｍｍ以下のセンサは小さなサイズのセンサとして、１５ｍｍより大きいセンサは大きなサイズのセンサとして用いられることが多い。サイズは、渦電流センサ５６の外形（外周）の直径であることが多いが、渦電流センサ５６の代表長であることもある。小さいサイズのセンサについては、直径１～１５ｍｍのセンサをプロセス用途に応じて使用可能である。また、１ｍｍより小さいセンサはマイクロファブリケーション技術を用いて作製することができる。
【0070】
３個の渦電流センサ５６の各々が生成する磁場９２２を重ねたものが磁場９２４である。磁場９２０と磁場９２４は、図６（ｂ）に示す中心線９２８に対応する半導体ウェハ１６の表面にある導電層８９０内に生成される磁場である。磁場９２０と磁場９２４は、導
電層８９０と、渦電流センサ５６および渦電流センサ５８との距離が同じであるとして図示している。図８において中心線９３２は、渦電流センサ５８の中心と渦電流検出装置５０の中心を通るとしている。
電層８９０と、渦電流センサ５６および渦電流センサ５８との距離が同じであるとして図示している。図８において中心線９３２は、渦電流センサ５８の中心と渦電流検出装置５０の中心を通るとしている。
【0071】
磁場９２０は、磁場の範囲が広く、磁場９２４は生成される磁場の範囲が狭い。
大きい渦電流センサ５８（例えば、直径２０ｍｍ）の外径サイズと比較したときに、導電層８９０において金属が占める領域がバルクでないとき、例えば、５０％（２０ｍｍ角の中に、５ｍｍ角の金属領域が数個あるような場合）しかないときに、渦電流センサ５８によって膜厚の変化を検知することは困難になる場合がある。このときに、渦電流センサ５８と比較した時に、磁場の範囲が狭い小さい渦電流センサ５６を有する渦電流検出装置５０は、以下の利点がある。
大きい渦電流センサ５８（例えば、直径２０ｍｍ）の外径サイズと比較したときに、導電層８９０において金属が占める領域がバルクでないとき、例えば、５０％（２０ｍｍ角の中に、５ｍｍ角の金属領域が数個あるような場合）しかないときに、渦電流センサ５８によって膜厚の変化を検知することは困難になる場合がある。このときに、渦電流センサ５８と比較した時に、磁場の範囲が狭い小さい渦電流センサ５６を有する渦電流検出装置５０は、以下の利点がある。
【0072】
磁場の範囲が狭い小さい渦電流センサ５６（例えば直径５ｍｍ）では、上記のような領域において、渦電流センサ５６の範囲内（直径５ｍｍ）で金属が占める領域が例えば、１００％になるため、渦電流センサ５６によって膜厚の変化が検知できる。しかし、磁場９２２の範囲が狭い小さい渦電流センサ５６が１個では、渦電流センサ５８が生成する磁場９２０と比較した時に、本図に示すように磁場９２２が弱くなり、かつ磁場９２２の到達距離が小さくなる。その結果、磁場９２２によって生成される渦電流が弱くなり、渦電流センサ５６によって検出できないという別の問題が生じる。
【0073】
この問題を、本実施形態では、同一の渦電流検出装置５０内に渦電流センサ５６を複数個搭載することで解決する。本実施形態によれば、（１）渦電流センサ５８と比較して相対的に小型のコイルでスポットを細くし、（２）複数の小型のコイルで磁場を強くすることができる。本図に示す複数の渦電流センサ５６によって生成された磁場９２４（すなわち、渦電流検出装置５０による磁場）は、以下の特徴を有する。
【0074】
磁場９２４は、磁場９２０と比較した時に、磁場の強度が大きい領域が狭い。すなわち、磁場９２４のうち、所定の強度Ｉ０より強度が大きい領域９３４は、磁場９２０のうち、所定の強度Ｉ０より強度が大きい領域９２６より狭い。そして、領域９２６と領域９３４における磁場の強度はほぼ同じである。従って、既述のような２０ｍｍ角の中に、５ｍｍ角の金属領域が数個あるような場合に、５ｍｍ角の金属領域を磁場９２０では、検知できないが、磁場９２４では検知することができる。
【0075】
本実施形態では、渦電流センサ５６が小さいと述べているが、これは、大きい渦電流センサ５８との相対的な比較で述べているものである。渦電流センサ５８が大きいために問題が生じるのは、渦電流センサ５８の大きさと比較した時に、導電層８９０において金属が占める領域がバルクでなく、渦電流センサ５６の大きさと比較した時に、導電層８９０において金属が占める領域がバルクであると考えられるからである。導電層８９０において金属が占める領域がさらに減少した場合は、小さい渦電流センサ５６の大きさと比較した時に、導電層８９０において金属が占める領域がバルクであると考えられず、渦電流センサ５６よりもさらに小さな渦電流センサ５６が必要になると考えられる。
【0076】
渦電流検出装置５０によれば、(1)励磁コイル８６０、８６２が生成する半導体ウェハ１６への磁場が増え、渦電流密度が上がる、(2)渦電流により生成される反磁場(鎖交磁束)を検出コイル８６４，８６６は、より多く取得する事が可能となる、という利点に加えて、さらに、(3)ポットコア６０が相対的に小径であるため、半導体ウェハ１６の表面の膜以外の影響(外部影響)を小さくできる、という利点がある。この点については後述の図１６により説明する。
【0077】
なお、図７（ｃ）の導電層８９０は、例えばＣｕ配線であるが、本実施形態は、配線の
検出に限られず、金属が狭い領域にあるときに、当該金属を検出する感度を向上させることができる。
検出に限られず、金属が狭い領域にあるときに、当該金属を検出する感度を向上させることができる。
【0078】
次に、本発明に係る研磨装置が備える渦電流検出装置５０について、添付図面を用いてより詳細に説明する。図６（ａ）、（ｃ）に示すように、複数の渦電流センサ５６は、研磨テーブル３０Ａの表面(上面)において、正多角形を構成するように正多角形の各頂点に配置される。なお、渦電流センサ５６の一部(上部)は、研磨パッド１０内に配置されてもよい。図６（ａ）では正方形の各頂点に配置される。図６（ｃ）では三角形の各頂点に配置される。図６（ｂ）では、複数の渦電流センサ５６は、直線を構成するように中心線９２８上に配置される。
【0079】
複数の渦電流センサ５６を、渦電流検出装置５０の内周に沿って複数配置してもよい。例えば、渦電流検出装置５０の外形が円形であるときに、複数の渦電流センサ５６を、渦電流検出装置５０の内周に沿って円周上に配置してもよい。また、渦電流検出装置５０に含まれる複数の渦電流センサ５６の一部のみを使用して膜厚を測定してもよい。例えば９個の渦電流センサ５６を、外形が４角形の渦電流検出装置５０内に１列に３個、３列に配置する。すなわち１列３個×３列、合計９個の渦電流センサ５６を渦電流検出装置５０内に設ける。９個の渦電流センサ５６の一部のみ、または全部を使用して膜厚を測定してもよい。９個の渦電流センサ５６のうち、どれを使用するかは、測定対象である半導体ウェハ１６上の微細回路に応じて選択する。
【0080】
なお、図５においては、研磨テーブル３０Ａ内に１個の渦電流検出装置５０を設けているが、渦電流検出装置５０を複数、研磨テーブル３０Ａ内に設けてもよい。研磨テーブル３０Ａ内の渦電流検出装置５０の配置としては、例えば、円形である研磨テーブル３０Ａ内の円周上に複数の渦電流検出装置５０を配置することができる。
【0081】
図８に示す領域９３４の大きさを、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）について比較する。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において渦電流センサ５６が同じセンサである場合、図６（ｂ）の渦電流検出装置５０が生成する領域９３４は、図６（ａ）、（ｃ）の渦電流検出装置５０が生成する領域９３４よりも広い。従って、より細い部分に磁場を集中させたい場合は、渦電流センサ５６を図６（ａ）、（ｃ）の渦電流検出装置５０のように配置することが好ましい。
【0082】
図６において、渦電流検出装置５０の外形(ハウジング)は円筒状であり、ハウジングの材質は、樹脂または金属である。渦電流センサ５６の周囲９３０は例えば、エポキシ樹脂等の絶縁材で充填されて、渦電流センサ５６は渦電流検出装置５０内に固定される。渦電流センサ５６の固定方法は、絶縁材で充填する方法に限られず、固定部材、溶接、接着等、又はこれらの組み合わせにより、円筒内に固定してもよい。なお、渦電流検出装置５０の外形は円筒状に限られず、角柱でもよい。
【0083】
次に、渦電流センサ５６について説明する。渦電流センサ５６のコアの形状は、任意の形状が可能である。すなわち、ソレノイドコイルのような円柱状、ポッドコア形状、またはＥ型形状等が可能である。円柱状、ポッドコア形状、およびＥ型形状のうちでは、ポッドコア形状が相対的に、磁束を細くできるため、好ましい。ポッドコア形状の場合、コア部は通常、底面部と、底面部の中央に設けられた磁心部と、底面部の周辺に設けられた周辺部とを有する。励磁コイルと検出コイルは、磁心部に配置することができる。
【0084】
励磁コイルと検出コイルは、磁心部に加えて周辺部に配置することもできる。周辺部は、磁心部を囲うように底面部の周辺に設けられる周壁部である。図９、１０は、本実施形態の渦電流センサ５６の構成例を示す概略図である。導電性膜が形成された基板の近傍に
配置される渦電流センサ５６は、ポットコア６０と、６個のコイル８６０，８６２、８６４，８６６、８６８、８７０により構成されている。磁性体であるポットコア６０は、底面部６１ａ（底部磁性体）と、底面部６１ａの中央に設けられた磁心部６１ｂ（中央磁性体）と、底面部６１ａの周辺部に設けられた周壁部６１ｃ（周辺部磁性体）とを有する。周壁部６１ｃは、磁心部６１ｂを囲うように底面部６１ａの周辺部に設けられる壁部である。本実施形態では、底面部６１ａは、円形のディスク形状であり、磁心部６１ｂは、中実な円柱形状であり、周壁部６１ｃは、底面部６１ａを囲うシリンダ形状である。
配置される渦電流センサ５６は、ポットコア６０と、６個のコイル８６０，８６２、８６４，８６６、８６８、８７０により構成されている。磁性体であるポットコア６０は、底面部６１ａ（底部磁性体）と、底面部６１ａの中央に設けられた磁心部６１ｂ（中央磁性体）と、底面部６１ａの周辺部に設けられた周壁部６１ｃ（周辺部磁性体）とを有する。周壁部６１ｃは、磁心部６１ｂを囲うように底面部６１ａの周辺部に設けられる壁部である。本実施形態では、底面部６１ａは、円形のディスク形状であり、磁心部６１ｂは、中実な円柱形状であり、周壁部６１ｃは、底面部６１ａを囲うシリンダ形状である。
【0085】
前記６個のコイル８６０，８６２、８６４，８６６、８６８、８７０のうち中央のコイル８６０，８６２は、後述する交流信号源５２に接続される励磁コイルである。この励磁コイル８６０，８６２は、交流信号源５２より供給される電圧の形成する磁界により、近傍に配置される半導体ウェハ１６上の金属膜（または導電性膜）ｍｆに渦電流を形成する。励磁コイル８６０，８６２の金属膜側には、検出コイル８６４，８６６が配置され、金属膜に形成される渦電流により発生する磁界を検出する。励磁コイル８６０，８６２を挟んで検出コイル８６４，８６６と反対側にはダミーコイル８６８、８７０が配置されている。
【0086】
励磁コイル８６０は、磁心部６１ｂの外周に配置され、磁場を生成可能な内部コイルであり、導電性膜に渦電流を形成する。励磁コイル８６２は、周壁部６１ｃの外周に配置され、磁場を生成可能な外部コイルであり、導電性膜に渦電流を形成する。検出コイル８６４は、磁心部６１ｂの外周に配置され、磁場を検出可能であり、導電性膜に形成される渦電流を検出する。検出コイル８６６は、周壁部６１ｃの外周に配置され、磁場を検出可能であり、導電性膜に形成される渦電流を検出する。
【0087】
渦電流センサは、導電性膜に形成される渦電流を検出するダミーコイル８６８、８７０を有する。ダミーコイル８６８は、磁心部６１ｂの外周に配置され、磁場を検出可能である。ダミーコイル８７０は、周壁部６１ｃの外周に配置され、磁場を検出可能である。検出コイルとダミーコイルは、本実施形態では、磁心部６１ｂの外周および周壁部６１ｃの外周に配置されているが、検出コイルとダミーコイルは、磁心部６１ｂの外周および周壁部６１ｃの外周の一方のみに配置してもよい。
【0088】
磁心部６１ｂの軸方向は、基板上の導電性膜に直交し、検出コイル８６４，８６６と励磁コイル８６０，８６２とダミーコイル８６８，８７０は、磁心部６１ｂの軸方向に異なる位置に配置され、かつ磁心部６１ｂの軸方向に、基板上の導電性膜に近い位置から遠い位置に向かって、検出コイル８６４，８６６、励磁コイル８６０，８６２、ダミーコイル８６８，８７０の順に配置される。検出コイル８６４，８６６、励磁コイル８６０，８６２、ダミーコイル８６８，８７０からは、それぞれ、外部と接続するためのリード線（図示しない）が出ている。
【0089】
図９は、磁心部６１ｂの中心軸８７２を通る平面における断面図である。磁性体であるポットコア６０は、円板形状の底面部６１ａと、底面部６１ａの中央に設けられた円柱形状の磁心部６１ｂと、底面部６１ａの周囲に設けられた円筒形状の周壁部６１ｃとを有する。ポットコア６０の寸法の１例としては、底面部６１ａの直径Ｌ１は約１ｃｍ～５ｃｍ、渦電流センサ５６の高さＬ２は約１ｃｍから５ｃｍである。周壁部６１ｃの外径は、図９では高さ方向に同一である円筒形状であるが、底面部６１ａから離れる方向に、すなわち先端に向かって細くなる先細形状(テーパ形状)でもよい。
【0090】
検出コイル８６４，８６６、励磁コイル８６０，８６２、ダミーコイル８６８，８７０に使用される導線は、銅、マンガニン線、又はニクロム線である。マンガニン線やニクロム線を使用することにより、電気抵抗等の温度変化が少なくなり、温度特性が良くなる。
【0091】
本実施形態では、フェライト等の磁性体からなる磁心部６１ｂの外側と、周壁部６１ｃの外側に線材を巻き付けて、励磁コイル８６０，８６２を形成しているために、計測対象物に流れる渦電流密度を上げることができる。また、検出コイル８６４，８６６も磁心部６１ｂの外側と、周壁部６１ｃの外側に形成しているために、生成された逆磁場（鎖交磁束）を効率的に収集できる。
【0092】
計測対象物に流れる渦電流密度を上げるために、本実施形態では、さらに、励磁コイル８６０と励磁コイル８６２は、図１０に示すように、並列に接続する。すなわち、内部コイルと外部コイル（すなわち励磁コイル８６０と励磁コイル８６２）は電気的に並列に接続される。並列に接続する理由は、以下のとおりである。並列に接続すると、直列に接続した場合よりも、励磁コイル８６０と励磁コイル８６２に印加できる電圧が増加して、励磁コイル８６０と励磁コイル８６２に流れる電流が増加する。このため、磁場が大きくなる。また、直列に接続すると、回路のインダクタンスが増加して、回路の周波数が低下する。必要な高周波を励磁コイル８６０，８６２に印可することが困難になる。矢印８７４は、励磁コイル８６０と励磁コイル８６２に流れる電流の向きを示す。
【0093】
励磁コイル８６０と励磁コイル８６２は、図１０に示すように、励磁コイル８６０と励磁コイル８６２の磁場方向が同じになるように接続することが好ましい。すなわち、電流は励磁コイル８６０と励磁コイル８６２で異なる方向に流す。磁場８７６は、内側の励磁コイル８６０が生成する磁場であり、磁場８７８は、外側の励磁コイル８６２が生成する磁場である。図１１に示すように、励磁コイル８６０と励磁コイル８６２の磁場方向は同じである。すなわち、内部コイルが磁心部６１ｂ内に生成する磁場の方向と、外部コイルが磁心部６１ｂ内に生成する磁場の方向は同じである。
【0094】
領域８８０に示す磁場８７６と磁場８７８は、同じ向きであるために、２つの磁場が加算されて大きくなる。従来のような励磁コイル８６０による磁場８７６のみが存在する場合に比べて、本実施形態では励磁コイル８６２による磁場８７８分だけ、磁場が大きくなる。
【0095】
図１２に、磁場８７６と磁場８７８から最終的に生成される磁場９３６を示す。図１２（ａ）は、渦電流センサ５６の平面図であり、図１２（ｂ）は、磁心部６１ｂの中心軸８７２を通る平面における断面図である。渦電流センサ５６の最外層は本実施形態では、円筒形状のハウジンである。ハウジングの材質は金属または樹脂である。最外層と、励磁コイル８６２、検出コイル８６６、ダミーコイル８７０との間には、絶縁材であるエポキシ樹脂等が充填されている。周壁部６１ｃの内壁と、励磁コイル８６０、検出コイル８６４、ダミーコイル８６８との間には、絶縁材であるエポキシ樹脂等が充填されている。ポットコア６０は、ハウジングに固定具又は接着剤等により固定されている。
【0096】
次に、渦電流センサ５６の電気的構成について説明する。図１３は、渦電流センサ５６の電気的構成を示す図であり、図１３（ａ）は渦電流センサ５６の構成を示すブロック図であり、図１３（ｂ）は渦電流センサ５６の等価回路図である。渦電流検出装置５０は、複数の渦電流センサ５６を有し、これらは電気的に並列接続されることが好ましい。もしくは、個々に独立して信号源等に接続し、検出コイルから得られた出力を、アナログ回路、またはデジタル回路、またはＡＤ変換回路を利用してソフトウェアにより加算してもよい。
【0097】
１個の渦電流検出装置５０内の複数の渦電流センサ５６間に出力特性等にばらつきがある場合がある。バラツキを低減する必要があるときは、以下の複数の方法のうちの１つもしくは複数の方法により対処することが可能である。i)複数の渦電流センサ５６を１個の
渦電流検出装置５０として組み立てる前に、個々の渦電流センサ５６の出力特性等を測定して、出力特性等が似ている複数の渦電流センサ５６を選んで、１個の渦電流検出装置５０として組み立てる。
渦電流検出装置５０として組み立てる前に、個々の渦電流センサ５６の出力特性等を測定して、出力特性等が似ている複数の渦電流センサ５６を選んで、１個の渦電流検出装置５０として組み立てる。
【0098】
ii)１個の渦電流検出装置５０内の複数の渦電流センサ５６の出力特性等が類似するように、複数の渦電流センサ５６の出力特性等を個々に調整する調整回路または調整プログラムを設ける。調整回路または調整プログラムは例えば、事前に個々の渦電流センサ５６の出力特性等を測定して、測定結果に基づいて個々の渦電流センサ５６ごとにその出力特性等を変更する回路またはプログラムである。出力特性等を変更することには、例えば渦電流センサ５６の出力の重みづけを個々に設定することを含んでもよい。
【0099】
i)およびii)の方法の具体的な内容（例えば出力の重みづけ）は、測定対象とする半導体ウェハ１６の特性(例えば材質、形成されている回路の電気的特性等)に応じて変えてもよい。すなわち、測定対象とする半導体ウェハ１６の特性が変化した時は、i)およびii)の方法の具体的な内容を変更することが望ましい場合がある。
【0100】
図１３（ａ）に示すように、渦電流センサ５６は、検出対象の金属膜（または導電性膜）ｍｆの近傍に配置され、そのコイルに交流信号源５２が接続されている。ここで、検出対象の金属膜（または導電性膜）ｍｆは、例えば半導体ウェハ１６上に形成されたＣｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｗなどの薄膜である。渦電流センサ５６は、検出対象の金属膜（または導電性膜）に対して、例えば１．０～４．０ｍｍ程度の近傍に配置される。
【0101】
渦電流センサ５６には、金属膜（または導電性膜）ｍｆに渦電流が生じることにより、発振周波数が変化し、この周波数変化から金属膜（または導電性膜）を検出する周波数タイプと、インピーダンスが変化し、このインピーダンス変化から金属膜（または導電性膜）を検出するインピーダンスタイプとがある。即ち、周波数タイプでは、図１３（ｂ）に示す等価回路において、渦電流I２が変化することで、インピーダンスＺが変化し、信号源（可変周波数発振器）５２の発振周波数が変化すると、検波回路５４でこの発振周波数の変化を検出し、金属膜（または導電性膜）の変化を検出することができる。インピーダンスタイプでは、図１３（ｂ）に示す等価回路において、渦電流I２が変化することで、インピーダンスＺが変化し、信号源（固定周波数発振器）５２から見たインピーダンスＺが変化すると、検波回路５４でこのインピーダンスＺの変化を検出し、金属膜（または導電性膜）の変化を検出することができる。
【0102】
インピーダンスタイプの渦電流センサでは、信号出力Ｘ、Ｙ、位相、合成インピーダンスＺ、が後述するように取り出される。周波数Ｆ、またはインピーダンスＸ、Ｙ等から、金属膜（または導電性膜）Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｗの測定情報が得られる。渦電流センサ５６は、図４に示すように研磨テーブル３０Ａの内部の表面付近の位置に内蔵することができ、研磨対象の半導体ウェハ１６に対して研磨パッド１０を介して対面するように位置し、半導体ウェハ１６上の金属膜（または導電性膜）に流れる渦電流から金属膜（または導電性膜）の変化を検出することができる。
【0103】
渦電流センサの周波数は、単一電波、混合電波、ＡＭ変調電波、ＦＭ変調電波、関数発生器の掃引出力または複数の発振周波数源を用いることができ、金属膜の膜種に適合させて、感度の良い発振周波数や変調方式を選択することが好ましい。
【0104】
以下に、インピーダンスタイプの渦電流センサ５６について具体的に説明する。交流信号源５２は、２～３０ＭＨｚ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５２により供給される交流電圧により、渦電流センサ５６に電流Ｉ１が流れる。金属膜（または導電性膜）ｍｆの近傍に配置された渦電流センサ５６
に電流が流れることで、この磁束が金属膜（または導電性膜）ｍｆと鎖交することでその間に相互インダクタンスＭが形成され、金属膜（または導電性膜）ｍｆ中に渦電流Ｉ２が流れる。ここでＲ１は渦電流センサを含む一次側の等価抵抗であり、Ｌ１は同様に渦電流センサを含む一次側の自己インダクタンスである。金属膜（または導電性膜）ｍｆ側では、Ｒ２は渦電流損に相当する等価抵抗であり、Ｌ２はその自己インダクタンスである。交流信号源５２の端子ａ，ｂから渦電流センサ側を見たインピーダンスＺは、金属膜（または導電性膜）ｍｆ中に形成される渦電流損の大きさによって変化する。
に電流が流れることで、この磁束が金属膜（または導電性膜）ｍｆと鎖交することでその間に相互インダクタンスＭが形成され、金属膜（または導電性膜）ｍｆ中に渦電流Ｉ２が流れる。ここでＲ１は渦電流センサを含む一次側の等価抵抗であり、Ｌ１は同様に渦電流センサを含む一次側の自己インダクタンスである。金属膜（または導電性膜）ｍｆ側では、Ｒ２は渦電流損に相当する等価抵抗であり、Ｌ２はその自己インダクタンスである。交流信号源５２の端子ａ，ｂから渦電流センサ側を見たインピーダンスＺは、金属膜（または導電性膜）ｍｆ中に形成される渦電流損の大きさによって変化する。
【0105】
図１４は、渦電流センサにおける各コイルの接続例を示す概略図である。図１４（ａ）に示すように、検出コイル８６４，８６６とダミーコイル８６８，８７０は互いに逆相に接続されている。検出コイル８６４と検出コイル８６６は直列に接続される。ダミーコイル８６８とダミーコイル８７０は直列に接続される。図２３では、励磁コイル８６０，８６２、検出コイル８６４，８６６、ダミーコイル８６８，８７０は、１つのコイルで図示している。
【0106】
検出コイル８６４，８６６とダミーコイル８６８，８７０は、上述したように逆相の直列回路を構成し、その両端は可変抵抗７６を含む抵抗ブリッジ回路７７に接続されている。励磁コイル８６０，８６２は交流信号源５２に接続され、交番磁束を生成することで、近傍に配置される金属膜（または導電性膜）ｍｆに渦電流を形成する。可変抵抗７６の抵抗値を調整することで、検出コイル８６４，８６６とダミーコイル８６８，８７０からなる直列回路の出力電圧が、金属膜（または導電性膜）が存在しないときにはゼロとなるように調整可能としている。検出コイル８６４，８６６とダミーコイル８６８，８７０のそれぞれに並列に入る可変抵抗７６（VR１，VR２）でＬ１，Ｌ３の信号を同位相にするように調整する。即ち、図１４（ｂ）の等価回路において、
VR1-1×(VR2-2+jωL3)＝VR1-2×(VR2-1+jωL1) (1)
となるように、可変抵抗VR1(=VR1-1+VR1-2)およびVR2(=VR2-1+VR2-2)を調整する。これにより、図１４（ｃ）に示すように、調整前のＬ１,Ｌ３の信号（図中点線で示す）を、同位相・同振幅の信号（図中実線で示す）とする。
VR1-1×(VR2-2+jωL3)＝VR1-2×(VR2-1+jωL1) (1)
となるように、可変抵抗VR1(=VR1-1+VR1-2)およびVR2(=VR2-1+VR2-2)を調整する。これにより、図１４（ｃ）に示すように、調整前のＬ１,Ｌ３の信号（図中点線で示す）を、同位相・同振幅の信号（図中実線で示す）とする。
【0107】
そして、金属膜（または導電性膜）が検出コイル８６４，８６６の近傍に存在する時には、金属膜（または導電性膜）中に形成される渦電流によって生じる磁場が検出コイル８６４，８６６とダミーコイル８６８，８７０とに鎖交するが、検出コイル８６４，８６６のほうが金属膜（または導電性膜）に近い位置に配置されているので、検出コイル８６４，８６６とダミーコイル８６８，８７０に生じる誘起電圧のバランスが崩れ、これにより金属膜（または導電性膜）の渦電流によって形成される鎖交磁束を検出することができる。即ち、交流信号源に接続された励磁コイル８６０，８６２から、検出コイル８６４，８６６とダミーコイル８６８，８７０との直列回路を分離して、抵抗ブリッジ回路でバランスの調整を行うことで、ゼロ点の調整が可能である。従って、金属膜（または導電性膜）に流れる渦電流をゼロの状態から検出することが可能になるので、金属膜（または導電性膜）中の渦電流の検出感度が高められる。これにより、広いダイナミックレンジで金属膜（または導電性膜）に形成される渦電流の大きさの検出が可能となる。
【0108】
図１５は、渦電流センサの同期検波回路を示すブロック図である。本図は、交流信号源５２側から渦電流センサ５６側を見たインピーダンスＺの計測回路例を示している。本図に示すインピーダンスＺの計測回路においては、膜厚の変化に伴う抵抗成分（Ｒ）、リアクタンス成分（Ｘ）、振幅出力（Ｚ）および位相出力（ｔａｎ－１Ｒ／Ｘ）を取り出すことができる。
【0109】
上述したように、検出対象の金属膜（または導電性膜）ｍｆが成膜された半導体ウェハ１６近傍に配置された渦電流センサ５６に、交流信号を供給する信号源５２は、水晶発振
器からなる固定周波数の発振器であり、例えば、２ＭＨｚ，８ＭＨｚ，１６ＭＨｚの固定周波数の電圧を供給する。信号源５２で形成される交流電圧は、バンドパスフィルタ８２を介して渦電流センサ５６に供給される。渦電流センサ５６の端子で検出された信号は、高周波アンプ８３および位相シフト回路８４を経て、ｃｏｓ同期検波回路８５およびｓｉｎ同期検波回路８６からなる同期検波部により検出信号のｃｏｓ成分とｓｉｎ成分とが取り出される。ここで、信号源５２で形成される発振信号は、位相シフト回路８４により信号源５２の同相成分（０゜）と直交成分（９０゜）の２つの信号が形成され、それぞれｃｏｓ同期検波回路８５とｓｉｎ同期検波回路８６とに導入され、上述の同期検波が行われる。
器からなる固定周波数の発振器であり、例えば、２ＭＨｚ，８ＭＨｚ，１６ＭＨｚの固定周波数の電圧を供給する。信号源５２で形成される交流電圧は、バンドパスフィルタ８２を介して渦電流センサ５６に供給される。渦電流センサ５６の端子で検出された信号は、高周波アンプ８３および位相シフト回路８４を経て、ｃｏｓ同期検波回路８５およびｓｉｎ同期検波回路８６からなる同期検波部により検出信号のｃｏｓ成分とｓｉｎ成分とが取り出される。ここで、信号源５２で形成される発振信号は、位相シフト回路８４により信号源５２の同相成分（０゜）と直交成分（９０゜）の２つの信号が形成され、それぞれｃｏｓ同期検波回路８５とｓｉｎ同期検波回路８６とに導入され、上述の同期検波が行われる。
【0110】
同期検波された信号は、ローパスフィルタ８７，８８により、信号成分以上の不要な高周波成分が除去され、ｃｏｓ同期検波出力である抵抗成分（Ｒ）出力と、ｓｉｎ同期検波出力であるリアクタンス成分（Ｘ）出力とがそれぞれ取り出される。また、ベクトル演算回路８９により、抵抗成分（Ｒ）出力とリアクタンス成分（Ｘ）出力とから振幅出力（Ｒ２＋Ｘ２）１／２が得られる。また、ベクトル演算回路９０により、同様に抵抗成分出力とリアクタンス成分出力とから位相出力（ｔａｎ－１Ｒ／Ｘ）が得られる。ここで、測定装置本体には、各種フィルタがセンサ信号の雑音成分を除去するために設けられている。各種フィルタは、それぞれに応じたカットオフ周波数が設定されており、例えば、ローパスフィルタのカットオフ周波数を０．１～１０Ｈｚの範囲で設定することにより、研磨中のセンサ信号に混在する雑音成分を除去して測定対象の金属膜（または導電性膜）を高精度に測定することができる。
【0111】
次に、内側の磁心部６１ｂにのみ励磁コイル８６０を巻き付けている渦電流センサ５６の実施形態と、内側の磁心部６１ｂと、外側の周壁部６１ｃの両方にコイルを巻き付けている渦電流センサ５６の実施形態の違いについて図１６により説明する。図１６は、これらの実施形における磁束の広がりの違いを示す図である。図１６(ａ)の渦電流センサ５６は、内側の磁心部６１ｂにのみ励磁コイル８６０を巻き付けている実施形態であり、図１６(ｂ)の渦電流センサ５６は、内側の磁心部６１ｂと、外側の周壁部６１ｃの両方にコイルを巻き付けている実施形態である。
【0112】
図１６(ａ)の渦電流センサ５６では、内側の磁心部６１ｂにのみ励磁コイル８６０を巻き付けているため、半導体ウェハ１６内の渦電流が生成される領域９３４（スポット径）が大きくなる。一方、図１６(ｂ)の渦電流センサ５６では、内側の磁心部６１ｂと、外側の周壁部６１ｃの両方にコイルを巻き付けているため、半導体ウェハ１６内の渦電流が生成される領域９３４（スポット径）が小さくなる。磁場９３８は、生成された渦電流が生成する磁場(反磁場)である。
【0113】
図１６(ａ)の渦電流センサ５６では、磁束の広がりが大きいため、磁場が遠くまで形成される。そのため、半導体ウェハ１６の近くに金属９４０が存在する場合、金属９４０に反応してしまうという問題が生じることがある。図１６(ｂ)の渦電流センサ５６では、磁束の広がりが小さいため、磁場が遠くには形成されない。そのため、半導体ウェハ１６の近くに金属９４０が存在する場合でも、金属９４０に反応しないという利点がある。金属９４０としては、例えばトップリング３１Ａのリテーナリング２３等の金属(材質はＳＵＳ等)がある。
【0114】
図１６(ａ)の渦電流センサ５６は、非測定対象物からのノイズを多く受ける。図１６(ｂ)の渦電流センサ５６は、図１６(ａ)の渦電流センサ５６よりも、ノイズが少ないため、高感度であり、結果として、より高精度な終点検出が可能となる。図１６(ｂ)の渦電流センサ５６では、磁場が遠くには形成されないため、渦電流センサ５６から、すなわち渦電流検出装置５０から、短距離に半導体ウェハ１６を配置することが好ましい。図１６(
ｂ)の渦電流センサ５６を、図６に示すように複数設けることにより、測定により得られる信号の強度を増強できる。複数設ける点からも図１６(ｂ)の渦電流センサ５６は、渦電流センサ５６が１個設けられた場合よりもＳ／Ｎ比が向上して高精度な測定が可能となる。
ｂ)の渦電流センサ５６を、図６に示すように複数設けることにより、測定により得られる信号の強度を増強できる。複数設ける点からも図１６(ｂ)の渦電流センサ５６は、渦電流センサ５６が１個設けられた場合よりもＳ／Ｎ比が向上して高精度な測定が可能となる。
【0115】
次に、周辺部磁性体が、磁心部６１ｂを囲うように底面部６１ａの周辺部に設けられる図１２に示す壁部とは異なる例について図１７～１９により説明する。図１７，１８では、底面部６１ａが柱状の形状を有し、周壁部６１ｃ（周辺部）は、柱状の形状の両端に配置される渦電流センサ５６である。図１７は上面図である。図１８は、図１７のＡＡ断面図である。周辺部磁性体６１ｄは、底面部６１ａの周辺部に２個設けられている。この渦電流センサ５６は、図１８からわかるようにＥ型の磁性素子である。図１９は、周辺部磁性体６１ｄが、底面部６１ａの周辺部に４個設けられている渦電流センサ５６の上面図である。周辺部磁性体６１ｄは、５個以上でもよい。
【0116】
次に、図２０、２１により、渦電流センサ５６の別の実施形態について説明する。図２０は、渦電流検出装置５０の平面図である。本実施形態の渦電流センサ５６においては、渦電流検出装置５０は４個の渦電流センサ５６を有する。本実施形態では、４個の渦電流センサ５６は同一の構成を有する。渦電流検出装置５０が有する渦電流センサ５６の個数は４個に限られず、複数個の渦電流センサ５６を有することができる。複数個の渦電流センサ５６は互いに同一の構造／サイズでも、異なる構造／サイズでもよい。図２１は、図２０に示す１個の渦電流センサ５６についてのＡＡ断面図である。
【0117】
図２１に示すように、渦電流センサ５６のコア部９４２は、円柱形の底面部９４４と、底面部９４４から垂直方向に、半導体ウェハ１６に向かって伸びる４個の柱状部９４６とを有する。複数の柱状部９４６は、Ｎ極（第１の磁気極性）を生成可能な２個の第１の柱状部９４６ａと、Ｎ極とは反対のＳ極(第２の磁気極性)を生成可能な２個の第２の柱状部９４６ｂとを有する。
【0118】
底面部９４４、第１の柱状部９４６ａ、及び第２の柱状部９４６ｂの形状は円柱形に限られず、楕円形の柱、ディスク形状、または角柱でもよい。また渦電流検出装置５０の形状は円形に限られず、楕円形や多角形でもよい。１個の渦電流センサ５６が有する柱状部９４６の個数は、４個に限られず、２個以上であればよく、偶数でも奇数でもよい。また、１個の渦電流センサ５６が有する第１の柱状部９４６ａと第２の柱状部９４６ｂのそれぞれの個数は、２個に限られず、１個以上であればよい。
【0119】
柱状部９４６にはコイル９４８が巻かれている。コイル９４８として、励磁コイルと検出コイルを別々に設けてもよく、同一の、すなわち１個のコイル９４８が、励磁コイルと検出コイルの機能を兼ねてもよい。すなわち、励磁コイルと検出コイルを同一のコイルとして、励磁コイルは、半導体ウェハ１６の導電性膜に形成される渦電流を検出可能とすることができる。なお、励磁コイルと検出コイルを同一のコイルとする構成は、図９に示す励磁コイル８６０と検出コイル８６４の組み合わせや、励磁コイル８６２と検出コイル８６６の組み合わせにも適用できる。
【0120】
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
導電性膜が形成された被研磨物の近傍に配置可能な渦電流検出装置であって、前記渦電流検出装置は、
複数の渦電流センサを有し、前記複数の渦電流センサは互いに近傍に配置され、
前記複数の渦電流センサの各々は、
コア部と、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に渦電流を形成可能な励磁コイルと、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能な検出コイルとを有する、ことを特徴とする渦電流検出装置。
形態２
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、前記励磁コイルと前記検出コイルは同一のコイルであり、前記励磁コイルは、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能であることを特徴とする形態１記載の渦電流検出装置。
形態３
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部の中央に設けられた磁心部と、前記底面部の周辺に設けられた周辺部とを有し、
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に配置されることを特徴とする形態１または２記載の渦電流検出装置。
形態４
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に加えて前記周辺部に配置されることを特徴とする形態３記載の渦電流検出装置。
形態５
前記周辺部は、前記磁心部を囲うように前記底面部の周辺に設けられる周壁部であることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置。
形態６
前記底面部は、柱状の形状を有し、前記周辺部は、前記柱状の形状の両端に配置されることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置。
形態７
前記周辺部は、前記底面部の周辺に複数個設けられることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置。
形態８
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部から垂直方向に、前記被研磨物に向かって伸びる複数の柱状部とを有し、
前記複数の柱状部は、第１の磁気極性を生成可能な複数の第１の柱状部と、前記第１の磁気極性とは反対の第２の磁気極性を生成可能な複数の第２の柱状部とを有することを特徴とする形態１または２記載の渦電流検出装置。
形態９
前記複数の渦電流センサは、多角形を構成するように前記多角形の頂点および／または前記多角形の辺および／または前記多角形の内部に配置されることを特徴とする形態１ないし８のいずれか１項に記載の渦電流検出装置。
形態１０
前記複数の渦電流センサは、直線を構成するように前記直線上に配置されることを特徴とする形態１ないし８のいずれか１項に記載の渦電流検出装置。
形態１１
被研磨物を研磨するための研磨パッドが貼り付け可能な研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転駆動可能な駆動部と、
前記被研磨物を保持して前記研磨パッドに押圧可能な保持部と、
前記研磨テーブルの内部に配置され、前記研磨テーブルの回転に伴い前記励磁コイルによって前記被研磨物に形成される渦電流を前記検出コイルによって検出可能な形態１ないし１０のいずれか１項に記載の渦電流検出装置と、
前記検出された前記渦電流から前記被研磨物の研磨の終了を示す研磨終点を検出可能な終点検出部と、
を備える研磨装置。
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
導電性膜が形成された被研磨物の近傍に配置可能な渦電流検出装置であって、前記渦電流検出装置は、
複数の渦電流センサを有し、前記複数の渦電流センサは互いに近傍に配置され、
前記複数の渦電流センサの各々は、
コア部と、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に渦電流を形成可能な励磁コイルと、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能な検出コイルとを有する、ことを特徴とする渦電流検出装置。
形態２
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、前記励磁コイルと前記検出コイルは同一のコイルであり、前記励磁コイルは、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能であることを特徴とする形態１記載の渦電流検出装置。
形態３
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部の中央に設けられた磁心部と、前記底面部の周辺に設けられた周辺部とを有し、
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に配置されることを特徴とする形態１または２記載の渦電流検出装置。
形態４
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に加えて前記周辺部に配置されることを特徴とする形態３記載の渦電流検出装置。
形態５
前記周辺部は、前記磁心部を囲うように前記底面部の周辺に設けられる周壁部であることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置。
形態６
前記底面部は、柱状の形状を有し、前記周辺部は、前記柱状の形状の両端に配置されることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置。
形態７
前記周辺部は、前記底面部の周辺に複数個設けられることを特徴とする形態３または４記載の渦電流検出装置。
形態８
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも１個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部から垂直方向に、前記被研磨物に向かって伸びる複数の柱状部とを有し、
前記複数の柱状部は、第１の磁気極性を生成可能な複数の第１の柱状部と、前記第１の磁気極性とは反対の第２の磁気極性を生成可能な複数の第２の柱状部とを有することを特徴とする形態１または２記載の渦電流検出装置。
形態９
前記複数の渦電流センサは、多角形を構成するように前記多角形の頂点および／または前記多角形の辺および／または前記多角形の内部に配置されることを特徴とする形態１ないし８のいずれか１項に記載の渦電流検出装置。
形態１０
前記複数の渦電流センサは、直線を構成するように前記直線上に配置されることを特徴とする形態１ないし８のいずれか１項に記載の渦電流検出装置。
形態１１
被研磨物を研磨するための研磨パッドが貼り付け可能な研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転駆動可能な駆動部と、
前記被研磨物を保持して前記研磨パッドに押圧可能な保持部と、
前記研磨テーブルの内部に配置され、前記研磨テーブルの回転に伴い前記励磁コイルによって前記被研磨物に形成される渦電流を前記検出コイルによって検出可能な形態１ないし１０のいずれか１項に記載の渦電流検出装置と、
前記検出された前記渦電流から前記被研磨物の研磨の終了を示す研磨終点を検出可能な終点検出部と、
を備える研磨装置。
【符号の説明】
【0121】
１０…研磨パッド
１６…半導体ウェハ
３Ａ…第１研磨ユニット
５０…渦電流検出装置
５６…渦電流センサ
６０…ポットコア
６５…制御部
３０Ａ…研磨テーブル
６１ａ…底面部
６１ｂ…磁心部
６１ｃ…周壁部
８６０…励磁コイル
８６２…励磁コイル
８６４…検出コイル
８６６…検出コイル
８７６…磁場
８７８…磁場
９３６…磁場
９４２…コア部
９４４…底面部
９４６…柱状部
９４８…コイル
９４６ａ…第１の柱状部
９４６ｂ…第２の柱状部
１６…半導体ウェハ
３Ａ…第１研磨ユニット
５０…渦電流検出装置
５６…渦電流センサ
６０…ポットコア
６５…制御部
３０Ａ…研磨テーブル
６１ａ…底面部
６１ｂ…磁心部
６１ｃ…周壁部
８６０…励磁コイル
８６２…励磁コイル
８６４…検出コイル
８６６…検出コイル
８７６…磁場
８７８…磁場
９３６…磁場
９４２…コア部
９４４…底面部
９４６…柱状部
９４８…コイル
９４６ａ…第１の柱状部
９４６ｂ…第２の柱状部
【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】