特許 7599330 研磨装置、及び研磨方法

(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】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】研磨装置、及び研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/013 20120101AFI20241206BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241206BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20241206BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20241206BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20241206BHJP

   B24B 37/30 20120101ALI20241206BHJP

   B24B 53/017 20120101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

B24B37/013

H01L21/304 622S

B24B49/10

B24B49/16

B24B37/12 D

B24B37/30 Z

B24B53/017 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020216919

(22)【出願日】2020-12-25

(65)【公開番号】P2022102275

(43)【公開日】2022-07-07

【審査請求日】2023-12-14

(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】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】鈴木 佑多

(72)【発明者】

【氏名】高橋 太郎

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５８１９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３／００－３／６０，２１／００－５１／００，

５３／０１７，５３／１２；

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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対象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、
前記研磨対象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、
前記揺動アームが揺動する最大角度範囲のうち、揺動端を除く角度範囲で、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。

【請求項2】

前記アームトルク検知部は、前記揺動アームが一方向に揺動しているときにのみ前記揺動端を除く角度範囲で前記アームトルクを検知することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。

【請求項3】

前記アームトルク検知部は、前記揺動アームが両方向に揺動しているときに前記揺動端を除く角度範囲で前記アームトルクを検知することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。

【請求項4】

前記アームトルク検知部は、前記揺動端を除く角度範囲内の所定の角度において前記アームトルクを検知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。

【請求項5】

前記アームトルク検知部は、前記揺動端を除く角度範囲内の複数の角度において前記アームトルクを検知し、
前記終点検出部は、揺動の少なくとも１周期について前記複数の角度において得られた
前記アームトルクを平均化して、平均化して得られ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請求項１ないし３のいずれか１項に記載の研磨装置。

【請求項6】

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、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の研磨装置。

【請求項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、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の研磨装置。

【請求項8】

前記終点検出部は、前記回転モータの前記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、請求項７に記載の研磨装置。

【請求項9】

前記研磨装置は、前記研磨パッドのドレッシングを行うパッドドレッサーを有し、前記揺動アームが揺動しているときに、前記パッドドレッサーは前記ドレッシングを行うことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の研磨装置。

【請求項10】

前記終点検出部は、前記揺動アームの揺動角度を求め、前記揺動角度に対応する前記アームトルクを求めることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の研磨装置。

【請求項11】

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対象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、前記研磨対象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、
前記揺動アームが揺動する最大角度範囲のうち、揺動端を除く角度範囲で、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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研磨装置、及び研磨方法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。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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００４－２４９４５８号

【文献】特開２００１－２５２８６６号

【文献】米国特許第６２９３８４５号

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００２０８３０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

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、揺動アームの揺動の有無などの組み合わせによって複数の研磨条件が存在する。例えば研磨時に研磨の均一性（プロファイル）の改善を目的として揺動アームを揺動させて研磨を行う場合がある。このときに、研磨テーブルを駆動するモータ（回転モータ）のモータ電流を利用して研磨摩擦力を測定する場合、テーブルの回転中心とウェハの回転中心との距離が揺動アームの揺動によって変化する。このため、テーブルの回転モーメントの変化に起因する揺動アームの揺動周期に応じた変化が、回転モータのモータ電流に現れる。この結果、回転モータのモータ電流から研磨の終点を検出することが困難になる。

【0011】

揺動アームを揺動するためのモータ（揺動モータ）の電流値から揺動アームに加わるアームトルクを検知して、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方法（以下では「アームトルク法」と呼ぶ。）もある。アームトルク法の場合、揺動アームの揺動時には揺動モータが回転するため、揺動に起因してアームトルクが変化する。アームトルク法の場合、揺動アームの揺動時に揺動モータを回転させるためのトルクと比べて、ウェハとパッドとの間の研磨摩擦力の変化に伴うトルク変化が微小である。このため、揺動モータを回転させるためのトルクの影響を除去しなければトルク変化を検出することができず、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。すなわちアームトルクの変動を精度よく検知して、研磨対象物の膜質変化及び／または研磨終点の検知を、従来よりも高精度で実現できることが好ましい。

【0012】

なお、研磨の終点を適切に検出することは、研磨と、研磨パッドのドレッシングが同時に行われる場合においても必要である。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。

【0013】

そこで、本発明の一形態は、トップリングを揺動アームに保持する方式において、揺動アームの揺動時にウェハとパッドとの間の摩擦力変化、すなわちアームトルクの変動を検知するときに、従来よりも改善された精度で検出して、研磨終点検出の精度を向上させることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

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対象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、前記研磨対象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、前記揺動アームが所定の角度範囲で揺動しているときに、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という構成を採っている。

【0015】

第２の形態では、前記アームトルク検知部は、前記揺動アームが所定の一方向に揺動しているときに前記所定の角度範囲で前記アームトルクを検知することを特徴とする第１の形態記載の研磨装置という構成を採っている。

【0016】

第３の形態では、前記アームトルク検知部は、前記揺動アームが両方向に揺動しているときに前記所定の角度範囲で前記アームトルクを検知することを特徴とする第１の形態記載の研磨装置という構成を採っている。

【0017】

第４の形態では、前記アームトルク検知部は、前記所定の角度範囲内の所定の角度において前記アームトルクを検知することを特徴とする第１の形態ないし第３の形態のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。

【0018】

第５の形態では、前記アームトルク検知部は、前記所定の角度範囲内の複数の角度において前記アームトルクを検知し、前記終点検出部は、揺動の少なくとも１周期について前記複数の角度において得られた前記アームトルクを平均化して、平均化して得られ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第１の形態ないし第３の形態のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。

【0019】

第６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ことを特徴とする、第１の形態ないし第５の形態のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。

【0020】

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、第１の形態ないし第５の形態のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。

【0021】

第８の形態では、前記終点検出部は、前記回転モータの前記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、第１の形態ないし第５の形態のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。

【0022】

第９の形態では、前記研磨装置は、前記研磨パッドのドレッシングを行うパッドドレッサーを有し、前記揺動アームが揺動しているときに、前記パッドドレッサーは前記ドレッシングを行うことを特徴とする、第１の形態ないし第８の形態のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。

【0023】

第１０の形態では、前記終点検出部は、前記揺動アームの揺動角度を求め、前記揺動角度に対応する前記アームトルクを求めることを特徴とする、第１の形態ないし第９の形態のいずれか１項に記載の研磨装置という構成を採っている。

【0024】

第１１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対象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、前記研磨対象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、前記揺動アームが所定の角度範囲で揺動しているときに、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。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１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2】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】図３は、アームトルク検知部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】図４は、トップリングが揺動する様子を示す図である。

【図5】図５は、トルクが相対的に安定している特定の揺動角度範囲の一例を示す図である。

【図6】図６は、トルクが相対的に安定している特定の揺動角度範囲の別の一例を示す図である。

【図7】図７は、トルクが相対的に安定している特定の揺動角度範囲のさらに別の一例を示す図である。

【図8】図８は揺動周期と特定の角度との関係を示す図である。

【図9】図９は、終点検出部が行う処理を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、終点検出部が取得したモータ回転速度の一例を示す図である。

【図11】図１１は、終点検出部が積分して得たモータ角度の一例を示す図である。

【図12】図１２は、終点検出部が取得したトルク指令値の一例を示す図である。

【図13】図１３は、移動平均後のトルク指令値を示す図である。

【図14】図１４は、トルク指令値を角度毎のトルク指令値に分割した図を示す。

【図15】図１５は、データ補間により得られたトルク指令値を示す図である。

【図16】図１６は、移動平均により得られたトルク指令値を示す図である。

【図17】図１７は、各揺動周期毎の平均により得られたトルク指令値を示す図である。

【図18】図１８は、移動平均により得られたトルク指令値を示す図である。

【図19】図１９は、微分により得られた微分値を示す図である。

【図20】図２０は、研磨テーブルのモータの電流と、アームトルクを示す図である。

【図21】図２１は、パッドドレッサーが研磨パッド上の所定の領域を往復している時のパッドドレッサーの位置を示す図である。

【図22】図２２は、アームトルクを微分した値と、電流を微分した値を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

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。

【0027】

図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置３４の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、研磨装置３４は、研磨パッド１０と、研磨パッド１０に対向して配置される研磨対象物との間で研磨を行う。研磨装置３４は、研磨パッド１０を保持するための研磨テーブル３０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３１（保持部）とを備えている。

【0028】

研磨装置３４は、トップリング３１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。さらに研磨装置３４は、揺動アーム１１０が所定の角度範囲で揺動しているときに、揺動アーム１１０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。

【0029】

本実施形態によれば、トップリング３１を揺動アーム１１０に保持する方式において、揺動アーム１１０の揺動時に半導体ウェハ１６と研磨パッド１０との間の摩擦力変化、すなわちアームトルクの変動を検知するときに、従来よりも改善された精度で検出して、研磨終点検出の精度を向上させることができる。本実施形態では、トップリング３１の揺動アーム１１０を揺動させながらトルク変動を検知する時に、後述するノイズ低減等により、従来よりもトルク変動を検知する感度を向上させている。既述のようにアームトルク法の場合、揺動アームの揺動時に揺動モータを回転させるためのトルクと比べて、ウェハとパッドとの間の研磨摩擦力の変化に伴うトルク変化が微小である。このため、揺動モータを回転させるためのトルクの影響を除去しなければトルク変化を検出することができず、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。本実施形態は後述のように、揺動アーム１１０が所定の角度範囲で揺動しているときに研磨終点検出を行うことにより、この課題を解決する。

【0030】

本図において研磨テーブル３０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５２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３０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３０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３０上の研磨パッド１０に研磨液Ｑが供給される。

【0031】

研磨装置３４は、モータ５２に、駆動電力を供給するドライバ１１８を有する。さらに研磨装置３４は、研磨テーブル３０が回転しているときに、研磨テーブル３０に加わるトルクを検知するトルク検知部１２６を有してもよい。そして終点検出部２８は、トルク検知部１２６が検知したトルクに基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出してもよい。さらに図２に示すように、研磨テーブル３０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。そして終点検出部２８は、渦電流センサ５０が検知した渦電流に基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出してもよい。

【0032】

図２により、研磨装置３４をさらに説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る研磨装置３４の全体構成を示す概略図である。トップリング３１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。

【0033】

トップリング３１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３１の全体を昇降させ位置決めする。

【0034】

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３１が回転する。

【0035】

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。

【0036】

トップリング３１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３１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３０の上方に移動される。そして、トップリング３１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３１および研磨テーブル３０をそれぞれ回転させる。同時に、研磨テーブル３０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。

【0037】

研磨装置３４は、図１に示すように研磨テーブル３０を回転駆動するテーブル駆動部（モータ５２）を有する。研磨装置３４は、研磨テーブル３０に加わるテーブルトルクを検知するトルク検知部１２６を有してもよい。トルク検知部１２６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。ドライバ１１８は３相（ＵＶＷ相）の電流５４をモータ５２に供給する。電流センサ５６がそのうちの１相の電流を検知して、検知した電流をトルク検知部１２６に送る。トルク検知部１２６は、検知した電流を、テーブルトルクとして終点検出部２８に送る。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、トルク検知部１２６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。

【0038】

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、図３に示すドライバ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。ここでアームトルクとは、揺動アーム１１０の旋回軸１０８を中心に揺動アーム１１０に対して働く、旋回軸１０８の周りの力のモーメントである。テーブルトルクとは研磨テーブル３０の回転軸１９２を中心に研磨テーブル３０に対して働く、回転軸１９２の周りの力のモーメントである。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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２６ａとして出力する。揺動軸モータ１４には、モータの回転速度を検出するためのセンサ１３６が取り付けられている。回転速度を計測するセンサ１３６としては電磁式、ホール素子式、光式、誘導式等のセンサを用いることができる。センサ１３６は、検出したモータの回転速度１３８を終点検出部２８に出力する。

【0043】

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２６ａ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。研磨テーブル３０のテーブルトルクを検知するトルク検知部１２６も、アームトルク検知部２６と同様に構成することができる。

【0044】

アームトルク法においては、揺動アームの揺動時に揺動モータが回転するため、揺動に起因してアームトルクが変化する。揺動軸モータ１４を回転させるためのトルクの影響を除去して、研磨摩擦力にのみ起因するトルク変化を検出する必要がある。研磨摩擦力にのみ起因するトルク変化を検出する方法について以下説明する。図４は、トップリング３１が揺動アーム１１０とともに揺動する様子を示す図である。本実施形態では揺動アーム１１０は、角度範囲５８内で矢印６０のように揺動する。ここで、角度範囲とは、揺動アーム１１０が旋回軸１０８を中心に揺動する時に、揺動アーム１１０が揺動する範囲の全体、又はその一部を角度（単位は度（°））で規定したものである。角度範囲５８は本実施形態において、揺動アーム１１０が揺動する最大の角度範囲であり、かつ角度範囲５８は一定である。すなわち揺動端６２，６４は研磨中、通常固定されている。揺動端６２，６４の位置を変えてもよい。揺動アーム１１０は角度範囲５８において往復運動を行う。なお、研磨中に角度範囲５８を大きくしたり、小さくしたりしてもよい。

【0045】

角度範囲５８のうち揺動端６２，６４では、揺動方向を変えるために揺動アーム１１０の速度を変化させる。揺動アーム１１０に加速度が生じるため、揺動アーム１１０はオーバシュート、又はアンダーシュートが若干発生する。このように揺動端６２、６４では、揺動軸モータ１４を回転させるためのトルクは一定ではなく、大きく変化する。揺動端６２、６４の近傍以外で、研磨摩擦力にのみ起因するトルク変化を検出することが好ましい。また、揺動中の特定領域では、ノイズが発生しやすい。そこで、本実施形態では、トルクが相対的に安定している特定の揺動角度範囲においてアームトルクを求めることとする
。

【0046】

図５は、トルクが相対的に安定している特定の揺動角度範囲の一例を示す図である。図５では、揺動アーム１１０が、角度範囲５８の内側に位置する所定の角度範囲１５８で揺動しているときに、すなわち、角度範囲５８全体で揺動している揺動アーム１１０が角度範囲１５８を通過するときに、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直接または間接に検知する。トルクが角度範囲１５８において安定している理由は、角度範囲５８のうち揺動端６２，６４を含まない角度範囲５８の内側であるからである。角度範囲１５８は例えば、角度範囲５８の中心線１２８（図４参照）の前後の範囲である。角度範囲１５８の角度の大きさとしては、角度範囲５８の角度の大きさを１００％とすると、角度範囲１５８の角度の大きさは例えば５０％である。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に基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する。

【0047】

図６は、トルクが相対的に安定している特定の揺動角度範囲の別の一例を示す図である。図６ではアームトルク検知部２６は、揺動アーム１１０が所定の一方向１２０に揺動しているときに、角度範囲５８の内側に位置する所定の角度範囲２５８でアームトルクを検知する。すなわち、角度範囲５８全体で揺動している揺動アーム１１０が角度範囲２５８を一方向１２０に通過するときに、角度範囲２５８でアームトルクを検知する。アームトルクが所定の一方向１２０において安定している理由は、揺動アーム１１０の揺動方向が研磨テーブル３０の回転方向と同じである（又は異なる）ためにアームトルクが安定するからである。すなわちアームトルクは、揺動アーム１１０の揺動方向が研磨テーブル３０の回転方向と同じであるか、異なるかに応じて異なる。揺動アーム１１０が所定の一方向１２０に揺動しているときのアームトルクのみをモニタすると、研磨テーブル３０の回転に起因するアームトルクの変化が減り、研磨パッド１０と半導体ウェハ１６との間の研磨摩擦力に起因するアームトルクの変化のみを検知しやすい。

【0048】

アームトルク検知部２６は、揺動アーム１１０が所定の一方向１２０とは逆の所定の一方向１２２に揺動しているときに、角度範囲５８の内側に位置する所定の角度範囲３５８でアームトルクを検知することとしてもよい。

【0049】

アームトルクは、揺動アーム１１０の揺動方向が研磨テーブル３０の回転方向と同じであるか、異なるかによって変化するが、アームトルク検知部２６は、揺動アーム１１０が両方向１２０，１２２に揺動しているときに所定の角度範囲２５８，３５８でアームトルクを検知することとしてもよい。すなわち、角度範囲５８全体で揺動している揺動アーム１１０が角度範囲２５８を一方向１２０に、そして角度範囲２５８を一方向１２２に、通過するときに、角度範囲２５８、３５８でアームトルクを検知する。揺動アーム１１０の揺動方向が研磨テーブル３０の回転方向と同じであるか、異なるかによるトルクの変化量が小さい場合があるからである。

【0050】

また両方向１２０，１２２でアームトルクを検知して、両方向１２０，１２２でのアームトルクの平均値を求めることも可能である。平均化により、研磨テーブル３０の回転方向の違いに起因するアームトルクの変化を低減して、研磨パッド１０と半導体ウェハ１６との間の研磨摩擦力に起因するアームトルクの変化のみを検知することができる。

【0051】

図７は、トルクが相対的に安定している特定の揺動角度範囲のさらに別の一例を示す図である。アームトルク検知部２６は、所定の角度範囲５８内の所定の角度１２４においてアームトルクを検知することとしてもよい。ここで角度１２４は、角度範囲５８の一方の端部（揺動端６２）から測った角度である。角度１２４は角度範囲５８内の１か所とは限らず、複数個所でもよい。複数個所でのアームトルクから平均化してアームトルクを算出
してもよい。

【0052】

所定の角度１２４は厳密に１つの角度、例えば４度という角度である必要はない。角度範囲５８の角度の大きさを１００％とすると、４度を中心に例えば１％に相当する角度範囲でもよい。また、揺動アーム１１０が両方向１２０，１２２に揺動しているときに、４度の位置に一方向１２０に回転して到達する時と、逆の一方向１２２に回転して到達する時がある。図６で説明した場合と同様に、４度の位置に一方向１２０に回転して到達する時のみを考慮してもよいし、逆の一方向１２２に回転して到達する時のみを考慮してもよい。両方向から４度に到達する時を考慮してもよい。

【0053】

アームトルクが所定の１つの角度１２４において安定する理由は、研磨テーブル３０上における揺動アーム１１０の揺動位置が同じであるために、揺動アーム１１０が研磨テーブル３０から受けるトルクが同じであると考えられるからである。従って、所定の角度１２４においてアームトルクの変化をモニタすると、研磨パッド１０と半導体ウェハ１６との間の研磨摩擦力に起因するアームトルクの変化のみを検知しやすいと考えられる。ただし、１つの角度１２４におけるアームトルクの変化のみで終点検知を行う場合、測定値に含まれるノイズの影響を受けやすく、ノイズを低減する必要がある。

【0054】

図５、６，７は、この順番でアームトルクを検知する角度範囲が狭くなっている。角度範囲が狭くなるにつれて、研磨テーブル３０の回転による影響が減るため、研磨パッド１０と半導体ウェハ１６との間の研磨摩擦力に起因するアームトルクの変化のみを検知しやすい。しかし、角度範囲が狭くなるにつれて、検知できるアームトルクデータの数が減る。そのため、データ自体が有するノイズの影響が増えてくる。そのため、適切な角度範囲を選択する必要がある。

【0055】

一般的に、所定の角度範囲内でアームトルクを検知する場合、得られたアームトルクは通常、ノイズを含む。ノイズを低減するための１つの方法として平均化処理が行われる。平均化処理として時間平均する場合がある。例えば、検知された時系列データを複数個のデータについて移動平均してノイズを低減する。

【0056】

従って本実施形態において検知された時系列データを複数個のデータについて時間的に移動平均してもよい。別の方法として、検知された時系列データを揺動角度毎のデータに分類してから平均化してもよい。既述のように特定の１つの揺動角度におけるアームトルクの変化に着目した場合が、最も研磨テーブル３０の回転と揺動アーム１１０の揺動との相互作用の影響を受けず、研磨パッド１０と半導体ウェハ１６との間の研磨摩擦力に起因するアームトルクの変化を示すと考えられるからである。

【0057】

時系列データを、そのまま平均化する場合、以下の問題もある。揺動アーム１１０はオーバシュート、又はアンダーシュートが若干発生する。また、揺動周期を一定にする制御は通常行われない。そのため揺動周期（揺動アーム１１０が所定の角度位置から１往復して当該角度位置に戻るまでの時間）は多少のばらつきが生じて、一定しない。時系列データを、そのまま平均化する場合、揺動周期が一定しないため、時間と角度位置との関係が一定しないため、揺動アーム１１０の角度位置が不明である。このために、最悪の場合、揺動の端部における誤差の多い測定値を利用することになり、研磨終点の精度が低下する。

【0058】

この点を図８により説明する。図８は揺動周期と特定の角度との関係を示す図である。図８の横軸は時間（秒：単位はｓｅｃ）、縦軸はアームトルクの測定値（電圧：単位はＶ）である。黒丸は、図７に示す揺動端６２でのアームトルクであり、白丸は、図７に示す角度１２４でのアームトルクである。揺動アーム１１０が一方の揺動端６２から他方の揺
動端１９４に行き、次に揺動端１９４から揺動端６２に戻ってくるまで１往復する時間１３２が揺動周期である。揺動アーム１１０が角度１２４から揺動端６２まで移動する時間１３４は、図８に示すように一定ではない。

【0059】

従って時系列データを、そのまま平均化する場合、既述のように時間と角度位置との関係が一定しないため、揺動アーム１１０の角度位置が不明である。このために、最悪の場合、揺動の端部における誤差の多い測定値を利用することになる。従って、検知された時系列データを揺動角度毎のデータに分類してから平均化することが好ましい。以下の実施形態では、終点検出部２８は、揺動アーム１１０の揺動角度を求め、揺動角度に対応するアームトルクを求める。

【0060】

アームトルク検知部２６は、図５に示す所定の角度範囲１５８内の複数の角度においてアームトルクを検知し、終点検出部２８は、揺動の少なくとも１周期について複数の角度において得られたアームトルクを平均化して、平均化して得られ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。すなわち、検知された時系列データを揺動角度毎のデータに分類し、その後に平均化する。これは、別の表現をすると、角度位置でアームトルクを監視する、すなわち同じ角度位置でのアームトルクの変化に着目するということができる。または時系列データを揺動角度毎のデータに変換しているということができる。

【0061】

図９は、終点検出部２８が行う処理を示すフローチャートである。終点検出部２８は図５に示す所定の角度範囲１５８内に揺動アーム１１０があるときに、センサ１３６からモータ回転速度を電圧信号として取得する（ステップＳ１０）。取得したモータ回転速度１４４の一例を図１０に示す。図１０（ａ）、１０（ｂ）において横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。図１０（ａ）の一部１４０を、横軸方向に拡大したものが図１０（ｂ）である。図１０（ｂ）において縦軸方向には拡大していない。

【0062】

終点検出部２８は、取得したモータ回転速度１４４からノイズを除去するために時間に関する移動平均をとる（ステップＳ１２）。移動平均を取ったのちに、モータ回転速度１４４を積分して、モータ角度１４６を算出する（ステップＳ１４）。モータ角度１４６が揺動アーム１１０の回転位置である。モータ角度１４６は本実施形態の場合、図５に示す角度範囲１５８内にある。積分して得られたモータ角度１４６の一例を図１１に示す。図１１（ａ）、１１（ｂ）において横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は角度（degree）である。図１１（ａ）の一部１４２を、横軸方向に拡大したものが図１１（ｂ）である。図１１（ｂ）において縦軸方向には拡大していない。

【0063】

終点検出部２８は、図１１（ｂ）に示す角度範囲１５８においてのみアームトルク２６ａを取得して終点検出に用いる、またはすべての角度範囲５８においてアームトルク２６ａを取得するが、角度範囲１５８において取得されたアームトルク２６ａのみを終点検出に用いる。同様に、アームトルク検知部２６も角度範囲１５８においてのみアームトルク２６ａを取得する、またはすべての角度範囲５８においてアームトルク２６ａを取得するが、角度範囲１５８において取得されたアームトルク２６ａのみを終点検出部２８に出力してもよい。

【0064】

終点検出部２８は、モータ回転速度を電圧信号として取得する（ステップＳ１０）ことと並行して、図５に示す所定の角度範囲１５８内に揺動アーム１１０があるときに、アームトルク検知部２６からトルク指令値２６ａを電圧信号として取得する（ステップＳ１６）。取得したトルク指令値２６ａの一例を図１２に示す。図１２において横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。

【0065】

終点検出部２８は、取得したトルク指令値２６ａから揺動アーム１１０の揺動周期を求めるために自己相関をとる（ステップＳ１８）。自己相関を求める理由は、揺動周期を算出するためである。揺動周期がわかるということは、揺動の端部の時刻がわかるということである。なお揺動の端部でトルク指令値２６ａはピーク値を取るため、ピーク値を検出することにより、揺動周期がわかる場合もある。しかし、トルク指令値２６ａのピーク値が明確でなく、従って周期が明確に検知できない場合があるからである。信号がノイズを含む場合、一般的に自己相関を求める方法の方が確実に周期を検出できる。揺動の端部の時刻がわかると、トルク指令値２６ａの移動平均をとるときに、揺動の端部付近における移動平均、又は揺動の端部をまたがる移動平均を実施することが防止できる。揺動の端部付近における移動平均、又は揺動の端部をまたがる移動平均は既述のように好ましくないからである。

【0066】

次に、終点検出部２８は、取得したトルク指令値２６ａからノイズを除去するために時間に関する移動平均をとる（ステップＳ２０）。このときに、揺動の端部付近における移動平均、又は揺動の端部をまたがる移動平均は行わない。図１３に移動平均後のトルク指令値１９６を示す。図１３において横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。

【0067】

終点検出部２８は、モータ角度とトルク指令値を得ると、これらのデータから、揺動アーム１１０の揺動角度と、その角度に対応するトルク指令値を求めて、トルク指令値を角度毎のトルク指令値に分割する（ステップＳ２２）。「分割」という用語を用いている理由は、本実施形態では揺動角度について、図５に示す角度範囲１５８を１００分割しているためである。角度に対応するトルク指令値を求める方法は、モータ角度は揺動アーム１１０の揺動角度であることと、モータ角度を取得した時刻に取得したトルク指令値が、揺動アーム１１０の揺動角度に対応するトルク指令値であることから、揺動角度に対応するトルク指令値を求めることができる。

【0068】

図１４にトルク指令値を角度毎のトルク指令値に分割した図を示す。１個の丸印１５２が、１００分割された１個の角度におけるトルク指令値を表す。図１４において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。縦方向に１列分のデータ１５０が、揺動アーム１１０が１往復する間、かつ角度範囲１５８内で取得されたトルク指令値である。ただし、縦方向に１列分のデータ１５０は、取得された時間がそれぞれ異なるために厳密に同一の時間軸上にあるわけではない。それぞれのデータは、それぞれのデータが取得された時間に対応した時間軸上の位置に配置されている。この点は、以下の図１５，１６についても同様である。

【0069】

縦方向に１列分のデータ１５０のうち、最上部付近のデータ１６０は、図５に示す角度範囲１５８の端部１６４、１６６付近のいずれかにおいて取得されたデータである。縦方向に１列分のデータ１５０のうち、最下部付近のデータ１６２は、図５に示す角度範囲１５８の１６４、１６６付近のいずれかにおいて取得されたデータである。この点は、以下の図１５，１６についても同様である。角度範囲１５８の端部１６４、１６６においては、端部１６４と端部１６６との間と比較して、アームトルクが大きいまたは小さいため、図１４に示すような分布となる。角度範囲１５８の端部１６４、１６６においては、端部１６４と端部１６６との間と比較して、アームトルクが大きいまたは小さいことは、図１２，１３からわかる。

【0070】

次に、終点検出部２８は、１００分割されたトルク指令値の間のトルク指令値を求めるために、１００分割されたトルク指令値の、時間的に隣接するトルク指令値の間のトルク指令値を、データ補間により求める（ステップＳ２４）。データ補間の方法としては、線形補間や、２次関数による補間等が可能である。補間により得られたトルク指令値を図１
５に示す。図１５において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。１本の横線１５４が、１００分割された１個の角度におけるトルク指令値を表す。補間されたデータは、図１５には図示していない。図１５では、同じ角度である隣接する横線１５４の端部同士を直線で結んでいる。

【0071】

補間後、終点検出部２８は、ノイズ除去のために移動平均を行う（ステップＳ２６）。移動平均により得られたトルク指令値を図１６に示す。図１６において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。１個の点１５６が、１００分割された１個の角度における移動平均後のトルク指令値を表す。補間されたデータは、図１６には図示していない。図１５では、同じ角度である隣接する点１６同士を接続することはしていない。このため、図１５において横方向に連続した１本の線のように見えるものは、孤立した点１５６が連続するように見えるものである。

【0072】

図１４～１６から、特に図１６から以下のことがわかる。図１６に顕著に表れているが、横方向に線状に伸びる複数の同一曲線を上下方向に並べたように見える。別の表現をすると、複数の横縞模様が上下方向に並んでいるように見える。例えば、最上部のデータ１６０同士、最下部のデータ１６２同士、最上部のデータ１６０と最下部のデータ１６２との間にあるデータ同士は、それぞれ１本の縞を構成しているように見える。実際は１本の縞は、複数の点１５６からなり、点１５６は連続しているわけではない。しかし、１本の縞に見えるということは、各揺動角度毎のアームトルクは研磨中、揺動アーム１１０が揺動しているにも関わらず、比較的緩やかな変化をするということを図１６は示す。そして、研磨終了頃１６８，１７２にアームトルクは大きく変化するということも図１６は示す。

【0073】

図９のフローチャートに戻ると、終点検出部２８は、移動平均を求めた（ステップＳ２６）後に、各揺動周期毎（時間毎）の平均値を算出する（ステップＳ２８）。これは、図１６に示す縦方向に１列分のデータ１５０について平均値を算出することである。得られた平均化されたトルク指令値１７４を図１７に示す。図１７において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。トルク指令値１７４は各揺動周期毎（時間毎）の平均値であるために、時間的に不連続に算出される。図１７に示すトルク指令値１７４は、時間的に不連続なトルク指令値１７４を直線で結んで得られた折れ線グラフである。

【0074】

終点検出部２８は次に、トルク指令値１７４の、時間に関する移動平均を求める（ステップＳ３０）。移動平均によって得られたトルク指令値１７６を図１８に示す。図１８において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）である。

【0075】

終点検出部２８は次に、トルク指令値１７６の微分を求める（ステップＳ３２）。終点検出部２８は次に、微分されたトルク指令値１７６の、時間に関する移動平均を求める（ステップＳ３４）。移動平均によって得られた微分値１７８を図１９に示す。図１９において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電圧（Ｖ）／時間（分）である。

【0076】

終点検出部２８は、次に微分値１７８から研磨終点に達したかどうかを判定する。これは微分値１７８が研磨終点の検出のための所定の検出条件を満たすかどうかによって判定する（ステップＳ３６）。所定の検出条件は例えば、微分値１７８が所定の値よりも大きいかどうかである。所定の検出条件は、これに限られるものではない。所定の検出条件は例えば、図１８に示すトルク指令値１７６が所定値よりも大きいかどうかでもよい。

【0077】

終点検出部２８は、図１９の微分値１７８、又は図１８のトルク指令値１７６が研磨終点の検出のための所定の検出条件を満たすと判断した場合は研磨終点を検出したと判断する（ステップＳ３８）。この時、研磨は終了する。一方、終点検出部２８は、微分値１７
８が研磨終点の検出のための所定の検出条件を満たさないと判断した場合は、研磨終点の検出を続行するためにステップＳ１０，Ｓ１６に戻る。

【0078】

以上の実施形態では、研磨装置は、研磨パッドのドレッシングを行うパッドドレッサー３３を有するが、揺動アーム１１０が研磨のために揺動しているときに、パッドドレッサー３３はドレッシングを行っていないとした。しかし、揺動アーム１１０が研磨のために揺動しているときに、パッドドレッサー３３がドレッシングを行ってもよい。

【0079】

揺動アーム１１０が研磨のために揺動しているときに、パッドドレッサー３３がドレッシングを行うと、アームトルクの検出に悪影響を与える可能性がある。パッドドレッサー３３がドレッシングを行うと、アームトルクの検出に悪影響を与えるかどうかについて実験をした結果を図２０～２２に示す。図２０～２２に示す実験によると、ドレッシングは研磨テーブル３０のモータ５２の電流に対しては大きな影響を与えるが、アームトルクに対しては影響が極めて少ないことが確認された。

【0080】

図２０は、研磨テーブル３０を駆動するモータ５２の電流１８０と、アームトルク１８２を示す。図２０において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電流（Ａ）である。図２０には、パッドドレッサー３３がドレッシングのために、研磨パッド１０上の所定の領域を１往復する時に要する１周期の時間１８４も示す。パッドドレッサー３３が研磨パッド１０上の所定の領域を往復している時のパッドドレッサー３３の位置１８６を図２１に示す。図２１において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は距離（ｍｍ）である。位置１８６は、研磨パッド１０上の所定の基準点から測定したパッドドレッサー３３の位置である。

【0081】

図２２に、アームトルク１８２を微分した値１８８と、電流１８０を微分した値１９０を示す。図２２において、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は電流（Ａ）／時間（分）である。図２０，２２からモータ５２の電流１８０は、パッドドレッサー３３の揺動運動に同期したノイズが現れることがわかる。一方、アームトルク１８２には、パッドドレッサー３３の揺動運動に同期したノイズが現れないことがわかる。従って、揺動アーム１１０が研磨のために揺動しているときに、パッドドレッサー３３がドレッシングを行っても、アームトルク１８２を精度良く検出することができる。

【0082】

なお、アームトルクの検知方法は、揺動アーム１１０を駆動する揺動軸モータ揺動軸モータ１４の電流をモニタする方法以外も可能である。例えば、揺動アーム１１０に、揺動アーム１１０のトルク変動を検出するトルクセンサを接着等により配置してもよい。トルクセンサとしては、ロードセルやヒズミゲージを用いることができる。

【0083】

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研磨方法について次に説明する。図１に示す研磨装置３４を用いた研磨方法では、研磨パッド１０を研磨テーブル３０に保持し、揺動アーム１１０が、半導体ウェハ１６を保持するトップリング３１を保持する。揺動軸モータ１４が揺動アーム１１０を揺動する。揺動アーム１１０が所定の角度範囲１５８で揺動しているときに、アームトルク検知部２６が、揺動アーム１１０に加わるアームトルク２６ａを直接または間接に検知する。終点検出部２８は、検知したアームトルク２６ａに基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する。

【0084】

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）は、全体を制御するメインコントローラ（制御部）と、各部（駆動部、保持部、終点検出部）の動作を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。本発明の実施形態の研磨方法、例えば、終点検出部が実行する「検知したアームトルク２６ａに基づいて、研磨の終了を示す研磨終点を検出する方法」はソフトウェア（プログラム）によって実行することもできる。

【0085】

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】

【0086】

１０…研磨パッド
１４…揺動軸モータ
１６…半導体ウェハ
２６…アームトルク検知部
２８…終点検出部
３０…研磨テーブル
３１…トップリング
３３…パッドドレッサー
３４…研磨装置
５０…渦電流センサ
５２…モータ
５６…電流センサ
５８…角度範囲
１１０…揺動アーム
１１１…トップリングシャフト
１１７…揺動アームシャフト
１２０…一方向
１２２…一方向
１２４…角度
１２６…トルク検知部
１５８…角度範囲
１７４、１７６…トルク指令値
１８０…電流
１８２…アームトルク
１８４…時間
１８ａ…電流指令
２５８…角度範囲
２６ａ…トルク指令値
３５８…角度範囲

【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】