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CN119526257A - 膜厚信号处理装置、研磨装置及膜厚信号处理方法 - Google Patents

膜厚信号处理装置、研磨装置及膜厚信号处理方法 Download PDF

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CN119526257A
CN119526257A CN202411212017.3A CN202411212017A CN119526257A CN 119526257 A CN119526257 A CN 119526257A CN 202411212017 A CN202411212017 A CN 202411212017A CN 119526257 A CN119526257 A CN 119526257A
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polishing
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measurement
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CN202411212017.3A
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八木圭太
盐川阳一
铃木佑多
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Original Assignee
Ebara Corp
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Abstract

本发明提供一种改善了测定范围内的膜厚分布的精度的膜厚信号处理装置、研磨装置及膜厚信号处理方法。膜厚信号处理装置具有接收部和校正部。接收部接收从电涡流传感器输出的传感器数据来生成第一膜厚数据(168)和第二膜厚数据(172)。校正部校正由接收部生成的第一膜厚数据和第二膜厚数据。校正部基于在电涡流传感器的一次测定中作为测定对象的研磨对象物上的测定范围(174、176)的尺寸、在研磨对象物上的第一测定点(146)测定出的第一膜厚数据和在研磨对象物上的第二测定点(148)测定出的第二膜厚数据来求出校正后的膜厚数据(166)。第一测定点和第二测定点之间的距离为测定范围的尺寸以下。

Description

膜厚信号处理装置、研磨装置及膜厚信号处理方法
技术领域
本发明涉及一种膜厚信号处理装置、研磨装置以及膜厚信号处理方法。本申请要求基于2023年8月31日提交的日本专利申请第2023-140929号的优先权。包括日本专利申请第2023-140929号的说明书、权利要求、附图和摘要在内的所有公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
近年来，随着半导体器件的高集成化、高密度化，电路的布线越来越微细化，多层布线的层数也在增加。为了在实现电路的微细化的同时实现多层布线，需要高精度地对半导体器件表面进行平坦化处理。
作为半导体器件表面的平坦化技术，已知有化学机械研磨(CMP(ChemicalMechanical Polishing))。用于进行CMP的研磨装置具备：粘贴有研磨垫的研磨台、和用于保持研磨对象物(例如半导体晶片等基板或形成于基板表面的各种膜)的顶圈(保持部)。研磨装置一边利用能够驱动研磨台旋转的电机(驱动部)使研磨台旋转，一边将保持于顶圈的研磨对象物按压于研磨垫，从而研磨研磨对象物。
研磨装置为了根据研磨对象物的膜厚进行研磨工序的终点检测而具备膜厚测定装置。膜厚测定装置具备检测研磨对象物的膜厚的膜厚传感器。膜厚传感器通常包括电涡流传感器或光学式传感器。
电涡流传感器或光学式传感器设置在形成于研磨台的孔中，并且一边随着研磨台的旋转而旋转，一边当与研磨对象相对时检测膜厚。电涡流传感器使导电膜等研磨对象物感应电涡流，根据由研磨对象物感应的电涡流产生的磁场的变化检测研磨对象物的厚度的变化。另一方面，光学式传感器向研磨对象物照射光，通过测定从研磨对象物反射的干涉波来检测研磨对象物的厚度。
基于膜厚传感器的膜厚分布将基于来自传感器的测定点(在电涡流传感器的情况下，在晶片存在感应出的电涡流的晶片上的测定范围。在光学式传感器的情况下，晶片上的光的照射范围。以下称为“测定范围”)的整体的检测信号的膜厚的测定值(膜厚数据)与晶片上的测定点的位置对应起来。例如，作为测定点的位置，有时使用传感器中心的位置。测定范围在晶片中以一定的范围存在，而其测定值与作为晶片上的特定位置的测定点的位置相关联。因此，在测定范围内的膜厚分布的精度、即空间分辨率方面有提高的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许6795337号
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的一个方式是解决这样的问题，其目的在于提供一种改善了测定范围内的膜厚分布的精度的膜厚信号处理装置。
解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题，在第一方式中，采用一种膜厚信号处理装置的结构，其中，具有：接收部，该接收部接收从用于检测研磨对象物的膜厚的膜厚传感器输出的传感器数据来生成第一膜厚数据及第二膜厚数据；以及校正部，该校正部对由所述接收部生成的所述第一膜厚数据及所述第二膜厚数据进行校正，所述校正部基于在所述膜厚传感器的一次测定中作为测定对象的所述研磨对象物上的测定范围的尺寸、在所述研磨对象物上的第一测定点测定出的所述第一膜厚数据和在所述研磨对象物上的第二测定点测定出的所述第二膜厚数据来求出校正后的膜厚数据，所述第一测定点和所述第二测定点的距离为所述测定范围的尺寸以下。
在本实施方式中，校正部基于在膜厚传感器的一次测定中作为测定对象的研磨对象物上的测定范围的尺寸、在研磨对象物上的第一测定点测定出的第一膜厚数据、在研磨对象物上的第二测定点测定出的第二膜厚数据来求出校正后的膜厚数据。特别是由于将测定范围的尺寸用于校正，因此能够提供改善了测定范围内的膜厚分布的精度的膜厚信号处理装置。
在第二方式中，采用第一方式所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，从所述第一测定点到所述研磨对象物的中心为止的第一距离和从所述第二测定点到所述研磨对象物的所述中心为止的第二距离不同。
在第三方式中，采用第一方式或第二方式所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，在测定了所述第一膜厚数据后的最初的测定中测定所述第二膜厚数据。
在第四方式中，采用第一方式至第三方式中任一项所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，所述校正部求出与在所述研磨对象物上相距所述尺寸的距离的第三测定点和第四测定点对应的第三膜厚数据和第四膜厚数据中的至少一方，作为基于所述第一膜厚数据和所述第二膜厚数据校正的所述膜厚数据。
在第五方式中，采用第五方式所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，所述第三膜厚数据与所述第四膜厚数据之差与所述第一膜厚数据与所述第二膜厚数据之差成比例。
在第六方式中，采用第一方式至第五方式中任一项所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，在所述第一膜厚数据或所述第二膜厚数据的与时间相关的变化量超过规定值时进行所述校正。
在第七方式中，采用第一方式至第六方式中任一项所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，在所述第一膜厚数据或所述第二膜厚数据的与位置相关的变化量超过规定值时进行所述校正。
在第八方式中，采用第一方式至第七方式中任一项所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，基于在所述研磨对象物的端部附近测定的所述第一膜厚数据和所述第二膜厚数据进行所述校正。
在第九方式中，采用第八方式所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，在所述膜厚传感器的所述测定范围内存在所述端部时进行所述校正。
在第十方式中，采用第一方式至第九方式中任一项所述的膜厚信号处理装置的结构，其中，将所述研磨对象物与所述膜厚传感器的距离为第一长度时的所述尺寸设为第一尺寸，将所述研磨对象物与所述膜厚传感器的距离为第二长度时的所述尺寸设为第二尺寸时，当所述第一长度比所述第二长度长时，所述第一尺寸比所述第二尺寸大。
在第十一方式中，采用一种研磨装置的结构，其中，具有：第一方式至第十方式中任一项所述的膜厚信号处理装置；研磨台，该研磨台能够粘贴用于研磨所述研磨对象物的研磨垫；驱动部，该驱动部能够驱动所述研磨台旋转；保持部，该保持部保持所述研磨对象物并能够将所述研磨对象物按压于所述研磨垫；以及所述膜厚传感器，该膜厚传感器配置在形成于所述研磨台的孔中，能够随着所述研磨台的旋转而检测所述研磨对象物的膜厚。
在第十二方式中，采用一种膜厚信号处理方法的结构，其中，使用具有膜厚传感器、接收部和校正部的研磨装置，由所述接收部接收从用于检测研磨对象物的膜厚的所述膜厚传感器输出的传感器数据来生成第一膜厚数据及第二膜厚数据，通过所述校正部，进行由所述接收部生成的所述第一膜厚数据及第二膜厚数据的校正，通过所述校正部，基于在所述膜厚传感器的一次测定中作为测定对象的测定范围的尺寸、在所述研磨对象物上的第一测定点测定出的所述第一膜厚数据和在所述研磨对象物上的第二测定点测定出的所述第二膜厚数据来求出校正后的膜厚数据，所述第一测定点和所述第二测定点的距离为所述测定范围的尺寸以下。
附图说明
图1是示意性地表示研磨装置的整体结构的图。
图2是表示本实施方式的电涡流传感器的结构例的概略图。
图3是表示实际的膜厚分布和由电涡流传感器得到的膜厚分布的图。
图4是表示进行基于日本特许6795337号的校正而得到的膜厚分布的图。
图5是表示基于日本特许6795337号的校正的图。
图6是表示配置于研磨台的电涡流传感器随着研磨台的旋转而旋转的状态的图。
图7是表示电涡流传感器通过研磨对象的表面时的研磨对象上的轨迹的图。
图8是说明第四膜厚数据的求出方法的图。
图9是表示作为附近，根据过去的实测值或事前的试验数据，选择距端部规定距离的范围的例子的图。
图10是说明校正方法的流程图。
图11是说明测定范围的外形尺寸的设定方法的图。
图12是说明测定范围的外形尺寸的设定方法的图。
图13是说明测定范围的外形尺寸的设定方法的图。
符号说明
100…研磨装置
102…研磨对象物
108…研磨垫
110…研磨台
112…第一电动机
122、124、126…膜厚分布
128…端部
130…尺寸
144…轨迹
146…第一测定点
148…第二测定点
150…测定范围
152…第一距离
154…第二距离
158…第三测定点
162…第四测定点
164…第三膜厚数据
166…第四膜厚数据
168…第一膜厚数据
172…第二膜厚数据
210…电涡流传感器
230…膜厚信号处理装置
232…接收部
238…校正部。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，在以下的各实施方式中，对相同或等同的部件标注相同符号，并省略重复的说明。另外，各实施方式所示的特征只要不相互矛盾，也可适用于其他实施方式。
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的研磨装置的整体结构的图。如图1所示，研磨装置100包括研磨台110、第一电动机(驱动部)112、顶圈(保持部)116以及第二电动机(驱动部)118，能够将用于研磨研磨对象物(例如，半导体晶片等基板或形成于基板表面的各种膜)102的研磨垫108粘贴于研磨台110的上表面，第一电动机112驱动研磨台110旋转，顶圈116保持研磨对象物102并能够按压研磨垫。第二电动机118驱动顶圈116旋转。
另外，研磨装置100具有向研磨垫108的上表面供给含有研磨材料的研磨磨液的浆料线路120。研磨装置100具备输出与研磨装置100相关的各种控制信号的研磨装置控制部140。
研磨装置100具备电涡流传感器210(膜厚传感器)，该电涡流传感器210配置在形成于研磨台110的孔中，随着研磨台110的旋转而沿着研磨面检测研磨对象物102的膜厚。另外，研磨装置100还包括触发传感器220，触发传感器220包括设置于研磨台110的接近传感器222和设置于研磨台110的外侧的检测块224。
电涡流传感器210包括激励线圈、检测线圈和平衡线圈。励磁线圈由交流电源供给的交流电流励磁，在配置于附近的研磨对象物102形成电涡流。由形成于研磨对象物102的电涡流产生的磁通与检测线圈和平衡线圈交链。由于检测线圈配置在靠近导电膜的位置，因此两个线圈上产生的感应电压的平衡被破坏。由此，电涡流传感器210检测由研磨对象物的电涡流形成的交链磁通，并根据检测出的交链磁通检测研磨对象物的厚度。另外，在此示出了配置电涡流传感器210的例子，但不限于此，也可以配置光学式传感器，该光学式传感器通过对研磨对象物照射光，测定从研磨对象物反射的干涉波来检测研磨对象物的厚度。
图2是表示本实施方式的电涡流传感器210的结构例的概略图。如图2所示，电涡流传感器210由罐型磁芯60和三个线圈72、73、74构成。作为磁性体的罐型磁芯60具有底面部61a、设置在底面部61a的中央的磁心部61b、设置在底面部61a的周围的周壁部61c。
三个线圈72、73、74中，中央的线圈72是与交流信号源(未图示)连接的励磁线圈。励磁线圈72利用由交流信号源供给的电压形成的磁场，在配置于附近的研磨对象物102上的金属膜(或导电性膜)形成电涡流。在励磁线圈72的金属膜侧配置检测线圈73，检测由在金属膜形成的电涡流产生的磁场。在隔着励磁线圈72与检测线圈73相反的一侧配置有平衡线圈74。平衡线圈74用于通过用于检测由电涡流产生的磁场的电阻桥电路(未图示)进行平衡的调整。通过平衡线圈74能够进行零点调整。因此，能够从零的状态检测流过金属膜的电涡流，因此能够提高金属膜中的电涡流的检测灵敏度。励磁线圈72配置于磁心部61b，在金属膜形成电涡流。检测线圈73配置在磁心部61b，检测在金属膜形成的电涡流。电涡流传感器210相对于使用以往的螺线管线圈的电涡流传感器，磁通20集中，磁通20的扩展窄。
当金属膜的膜厚变化时，电涡流产生变化，检测线圈73和平衡线圈74的阻抗变化。本实施方式的电涡流传感器210根据阻抗变化检测金属膜的膜厚的变化。接收部232根据电涡流传感器210输出的传感器数据检测阻抗。当阻抗变化时，能够检测金属膜的膜厚的变化。
接收部232接收从膜厚传感器输出的传感器数据(例如电压信号)，根据传感器数据检测阻抗。接收部232计算检测出的阻抗和膜厚为“0”时的阻抗之差，将差作为膜厚数据输出。事先测定膜厚为“0”时的阻抗。求差的理由是，在膜厚为“0”时，使膜厚数据为“0”。
膜厚数据不限于阻抗的差。例如，也可以在研磨前预先测定阻抗与实际的膜厚的对应关系，接收部232在研磨时根据对应关系，根据检测出的阻抗求出膜厚，将求出的膜厚作为膜厚数据。在后述的本发明的实施方式中，根据检测出的阻抗求出膜厚，将求出的膜厚作为膜厚数据。另外，可以使用阻抗以外的依赖于膜厚的量来生成膜厚数据。另外，电涡流传感器210不限于图2所示的罐型磁芯。例如可以使用螺线管线圈、E型磁芯、U型磁芯。
接近传感器222贴附于研磨台110的下面(未贴附研磨垫108的面)。检测块224设置在研磨台110的外部，由接近传感器222检测。触发传感器220根据接近传感器222和检测块224的位置关系，输出表示研磨台110旋转一周的触发信号。具体而言，触发传感器220在接近传感器222和检测块224最接近的状态下输出触发信号。
电涡流传感器210基于从触发传感器220输出的触发信号来控制测定开始时刻和测定结束时刻。例如,电涡流传感器210将从触发传感器220输出触发信号起经过了规定时间的时刻作为测定开始时刻，将从触发传感器220输出触发信号起经过了规定时间的时刻作为测定结束时刻。这里，规定时间作为参数而被预先设定。
研磨装置100在对研磨对象物102进行研磨时，将含有研磨磨粒的研磨浆料从浆料线路120供给到研磨垫108的上表面，利用第一电动机112驱动研磨台110旋转。然后，研磨装置100在使顶圈116绕与研磨台110的旋转轴偏心的旋转轴旋转的状态下，将保持于顶圈116的研磨对象物102按压于研磨垫108。由此，研磨对象物102被保持有研磨浆料的研磨垫108研磨，并被平坦化。
接着，说明本实施方式的膜厚信号处理装置230。如图1所示，膜厚信号处理装置230经由旋转接头连接器160、170与电涡流传感器210连接。膜厚信号处理装置230对从电涡流传感器210输出的传感器数据进行规定的信号处理并向终点检测器240输出。
终点检测器240根据从膜厚信号处理装置230输出的信号监视研磨对象物102的膜厚的变化。终点检测器240与进行与研磨装置100相关的各种控制的研磨装置控制部140连接。终点检测器240在检测到研磨对象物102的研磨终点时，将表示该意思的信号输出到研磨装置控制部140。研磨装置控制部140当从终点检测器240接收到表示研磨终点的信号，则结束基于研磨装置100的研磨。研磨装置控制部140在研磨中，根据校正后的膜厚数据，控制研磨对象物102的按压力。
在此，对现有技术所具有的技术问题进行说明。在半导体晶片的研磨工序中，研磨中的膜厚和膜厚分布的形状控制被非常重视。通常使用电涡流传感器、光学式传感器进行原位膜厚测定(即研磨中的膜厚测定)，根据测定结果利用顶圈116进行压力控制。以往，当传感器位于晶片的端部附近，且在传感器的测定范围内包含晶片外的区域(即位于晶片的端部外侧的区域)的情况下，存在无法高精度地进行膜厚分布的形状推定的问题。另外，以往认为传感器的输出测定传感器的测定范围内的平均膜厚。因此，在比传感器的测定范围的外形尺寸小的区域内膜厚有凹凸的情况下，不能检测凹凸。其结果是，存在无法高精度地进行膜厚分布的形状推定的问题。
通过图3、图4对其进行进一步说明。图3表示实际的膜厚分布122和由电涡流传感器210得到的膜厚分布124。膜厚分布124不进行校正。图4还示出了通过根据日本特许6795337号的校正获得的膜厚分布126。图的横轴是距圆形研磨对象物102(晶片)的中心的距离(单位为mm)。但是，是仅在端部128的附近的膜厚分布。因此，研磨对象物102的中心位于图的左端的左方向上。纵轴为膜厚(单位为埃)。但是，为了详细表示研磨对象物102的膜厚成为最大值的端部128附近的膜厚的变化，未表示膜厚小的区域(即端部128)的膜厚，以使得纵轴包含膜厚的最大值。即，图3、4所示的纵轴的最小值大于0埃。由于在端部的外侧不存在金属膜，因此端部的膜厚为0埃。
在图3中，在电涡流传感器210的测定范围的外形尺寸130内，实际的膜厚分布122与由电涡流传感器210得到的膜厚分布124之差132相当大。在端部以外的差132朝向研磨对象物102的中心减小。以往，膜厚分布124所表示的测定出的膜厚(校正前的膜厚)是外形尺寸130内的实际的膜厚的平均，并且平均的精度低。以往无法测定正确的膜厚分布122。图4表示以往的校正方法的膜厚分布126。
通过图5说明膜厚分布126的求出方法。图5的(a)表示由电涡流传感器210得到的膜厚分布124和进行日本特许6795337号的校正而得到的膜厚分布126。图中的横轴是距圆形的研磨对象物102的中心的距离(单位为mm)。但是，是仅在端部128的附近的膜厚分布。因此，研磨对象物102的中心位于图的左端的左方向。纵轴为膜厚(单位为埃)。在端部128的外侧，膜厚分布124成为0埃。实际的膜厚在端部128为0埃。
图5的(b)是以离研磨对象物102的中心的距离对膜厚分布124进行微分的图。图中的横轴是距圆形的研磨对象物102的中心的距离(单位为mm)。图的纵轴是微分值(单位为埃/mm)。在根据日本特许6795337的校正中，首先设为研磨对象物102的端部128处于微分值的峰值的位置。然后，为了校正，将位于从端部128向研磨对象物102的外侧离开距离x的位置的膜厚分布124的值与位于从端部128向研磨对象物102的内侧离开距离x的位置的膜厚分布124的值相加。这样得到膜厚分布126。并且，膜厚分布126的值在端部128急剧减小，成为0埃。回到图4，比较膜厚分布122和膜厚分布126，在以往的校正方法中，在端部附近的校正后的膜厚与实际的膜厚的差较大。图4、5所示的校正仅是电涡流传感器210的测定范围包含研磨对象物102的端部的外侧的情况下的校正。由于在电涡流传感器210的测定范围内使用平均化后的信号，因此不能考虑电涡流传感器210的测定范围内的局部的膜厚分布。
另一方面，在本发明的一个实施方式中，由于将测定范围的尺寸用于校正，因此能够提供改善了测定点的范围内的膜厚分布、即空间分辨率的精度的膜厚信号处理装置。另外，还具有以下效果。即，研磨对象物102的端部128(斜面)区域附近处的测定精度提高。当测定中的电涡流传感器210接近研磨对象物102的端部128附近时，由电涡流传感器产生的磁通的一部分不与研磨对象物102交链，因此与接近端部128附近之前相比，测定范围的外形变小，或者测定范围的形状发生变化。因此，电涡流传感器210的输出难以稳定。根据本发明的一个实施方式，提高了端部附近处的测定精度。
根据本发明实施例的膜厚信号处理装置230包括接收部232和校正部238。接收部232接收从用于检测研磨对象物102的膜厚的电涡流传感器210(膜厚传感器)输出的传感器数据而生成第一膜厚数据和第二膜厚数据。校正部238对由接收部232生成的第一膜厚数据及第二膜厚数据进行校正。
利用图6、7、8对校正部238的校正方法进行说明。图6的(a)是表示配置于研磨台110的电涡流传感器210随着研磨台110的旋转而旋转的状态的图。箭头136表示研磨台110的旋转方向。图6的(b)是放大表示图6的(a)所示的范围134的图。在图6中，电涡流传感器210从研磨对象物102的内侧向外侧移动，电涡流传感器210位于研磨对象物102的端部128的附近。电涡流传感器210相对于研磨对象物102在箭头142所示的方向上移动。显示多个电涡流传感器210是为了表示电涡流传感器210的每个测定点的位置。
图7示出了当电涡流传感器210通过研磨对象物102的表面时在研磨对象物102上的轨迹144。在本图中示例性地表示三条轨迹144。在实际测定时，轨迹144的条数多于三条，分布于研磨对象物102的整体。轨迹的位置和条数可以任意设定。轨迹144上的箭头表示电涡流传感器210的移动方向。在该图中，轨迹144通过研磨对象物102的中心Cw。轨迹144也可以不通过中心Cw。在轨迹144上存在第一测定点146、第二测定点148等测定点。
如图8所示，校正部238基于在电涡流传感器210的一次测定中作为测定对象的研磨对象物102上的测定范围150的尺寸、在研磨对象上的第一测定点146测定出的第一膜厚数据168以及在研磨对象物102上的第二测定点148测定出的第二膜厚数据172来求出校正后的第三膜厚数据164或第四膜厚数据166。第一测定点146和第二测定点148之间的距离小于或等于测定范围150的外形尺寸130。在此，所谓一次测定是指图7所示的一条轨迹144上的各个第一测定点146、第二测定点148等处的测定。关于图8的详细情况将在后面叙述。
在图7中，在第一测定点146处进行了测定之后的下一测定在第二测定点148处进行。即，在测定了第一膜厚数据后的最初的测定中测定第二膜厚数据。例如，在第一测定点146处进行第n次测定，在第二测定点148处进行第n+1次测定。第一测定点146和第二测定点148可以不是连续的测定点，并且在第一测定点146和第二测定点148之间可以存在其它测定点。
在此，电涡流传感器210的测定范围150在电涡流传感器的情况下是指存在感应的电涡流的研磨对象物102上的测定范围，在光学式传感器的情况下是指研磨对象物102上的光的照射范围。在电涡流传感器的情况下，测定范围依赖于磁芯的形状、线圈的形状(卷绕方式、配置、匝数等)等。图2所示的电涡流传感器210是罐型磁芯60。在图2的情况下，测定范围150的外形形状为圆形。测定范围150的外形尺寸(圆的情况下，圆的直径)与罐型磁芯60的外形大致相同，但比罐型磁芯60的外形稍大。测定范围150的尺寸130也可以小于罐型磁芯60的外形。在磁芯是E型磁芯的情况下，则测定范围是椭圆形。包括椭圆形的情况在内，关于测定范围150的外形尺寸的确定方法的一例在后面叙述。在光学式传感器的情况下，测定范围的外形尺寸可以比照射光的光纤的外径(圆的直径)大，也可以比照射光的光纤的外径小。
如图7所示，从第一测定点146到研磨对象物102的中心Cw的第一距离152和从第二测定点148到研磨对象物102的中心Cw的第二距离154不同。第二距离154大于第一距离152。换句话说，第二测定点148比第一测定点146更靠近研磨对象物102的端部128。
如图8所示，校正部根据第一膜厚数据168和第二膜厚数据172如后所述求出与在研磨对象物102上相距测定范围150的尺寸130的距离的第三测定点158和第四测定点162对应的第三膜厚数据164和第四膜厚数据166中的一方。在本图中，将第四膜厚数据166作为基于第一膜厚数据168和第二膜厚数据172校正后的第四膜厚数据166求出。第三膜厚数据164和第四膜厚数据166的差如后所述，与第一膜厚数据168和第二膜厚数据172的差成比例。
参照图8说明第四膜厚数据166的求出方法。图8是说明第四膜厚数据166的求出方法的图。图8的横轴是距圆形研磨对象物102的中心的距离(单位为mm)。但是，是仅在端部128的附近的膜厚分布。研磨对象物102的中心位于图的左端的左方向上。纵轴为膜厚(单位为埃)。但是，为了详细表示研磨对象物102的膜厚成为最大值的附近的膜厚变化，未表示膜厚小的区域(即端部)的纵轴，以使得纵轴包含膜厚的最大值。即，图8所示的纵轴的最小值大于0埃。
如图8所示，假定第一测定点146和第二测定点148相距距离MI。第三测定点158和第四测定点162相距距离S(即外形尺寸130)。当电涡流传感器210位于第一测定点146时的电涡流传感器210的测定范围150由箭头174表示。第一测定点146位于箭头174的中心。当电涡流传感器210位于第二测定点148时的电涡流传感器210的测定范围150由箭头176表示。第二测定点148位于箭头176的中心。
当将第一测定点146和第二测定点148的中间位置设为位置R，则第三测定点158是从位置R向中心Cw方向离开距离S的一半量的位置。第四测定点162是从位置R向端部128的方向离开距离S的一半量的位置。此时，
将第一膜厚数据168设为Tmoni(R-MI/2)；
将第二膜厚数据172设为Tmoni(R+MI/2)；
将第三膜厚数据164设为TAct(R-S/2)；
将第四膜厚数据166设为TAct(R+S/2)。
进而，将基于电涡流传感器210的膜厚数据的测定范围150中的平均值设为Toverlapped。另外，可以认为膜厚数据的平均值Toverlapped在箭头174的范围和箭头176的范围重复的范围内大致相同。此时，认为，
第一膜厚数据168＝{膜厚数据的平均值Toverlapped×(外形尺寸-(测定点146与第二测定点148的距离MI))+第三膜厚数据164×(第一测定点146与第二测定点148的距离MI)}/外形尺寸(1)。
即，将膜厚数据的平均值Toverlapped和第三膜厚数据164以长度(S-MI)和长度(MI)加权平均后的值被认为是第一膜厚数据168。
如果仅用已记载的记号来表示式(1)，则成为
Tmoni(R-MI/2)＝{Toverlapped×(S-MI)+TAct(R-S/2)×MI}/S (2)。
关于第二膜厚数据172也同样，认为，
第二膜厚数据172＝{膜厚数据的平均值Toverlapped×(外形尺寸-(第一测定点146与第二测定点148的距离MI))+第四膜厚数据166×(测定点146与第二测定点148的距离MI)}/外形尺寸(3)。
即，将膜厚数据的平均值Toverlapped和第四膜厚数据166按长度(S-MI)和长度(MI)加权平均后的值被认为是第二膜厚数据172。
如果仅用已记载的记号来表示式(3)，则成为
Tmoni(R+MI/2)＝{Toverlapped×(S-MI)+TAct(R+S/2)×MI}/S (4)。
如果从式(4)减去式(2)，对两边乘以(S/MI)，则得到，
TAct(R+S/2)-TAct(R-S/2)
＝(Tmoni(R+MI/2)-Tmoni(R-MI/2))×(S/MI) (5)。
即，能够从第一膜厚数据168和第二膜厚数据172得到第四膜厚数据166。所获得的第四膜厚数据166是膜厚分布178。当将膜厚分布178与图4所示的用现有技术校正的膜厚分布126进行比较，则可知得到了相当大的改善，接近实际的膜厚分布122。
式(5)是表示第三膜厚数据164和第四膜厚数据166之差的式子。因此，如后所述，在利用式(5)开始校正时，需要将第三膜厚数据164指定为初始值。关于初始值的设定方法将在后面叙述。根据式(5)，从连续的测定点之间的监视值的差分求出相距距离S的两点之间的膜厚差。以往的测定值是第一膜厚数据168和第二膜厚数据172，可以认为它们是整个测定范围150的膜厚的平均值。即，以往的膜厚测定的空间分辨率是距离S(测定范围150整体的大小)。另一方面，根据式(5)，能够得到距离MI的区间内的膜厚。因此，可以将测定空间分辨率从S改善到MI。
另外，在式(5)中，第一膜厚数据168和第二膜厚数据172是相邻的测定值，但在式(5)中也可以使用不是相邻的测定值。另外，虽然使用了第三测定点158和第四测定点162这样的表述，但并不意味着第三测定点158和第四测定点162是电涡流传感器210实际进行测定的位置。第三测定点158和第四测定点162表示通过校正而测定膜厚数据的位置。
利用式(5)开始校正时，需要将第三膜厚数据164指定为初始值。对初始值的设定方法进行说明。可以将校正开始的地点的第一膜厚数据168设为第三膜厚数据164的初始值。校正开始的地点以如下的各种方式选择。在第一膜厚数据168或第二膜厚数据172的与时间相关的变化量超过规定值时开始校正，之后，在规定的期间进行校正。规定的期间是指，例如到达端部128为止。或者在第一膜厚数据168或第二膜厚数据172的与位置相关的变化量超过规定值时进行校正。
这种变化量的增大多发生在端部128的附近。因此，优选的是，设为校正仅在研磨对象物102的端部128的附近进行，基于在端部128测定的第一膜厚数据168和第二膜厚数据来进行校正。作为附近，可以根据过去的实测值或事先的试验数据，选择距离端部规定距离的范围。此外，也可以在研磨对象物102的端部128位于电涡流传感器210的测定范围150内时进行校正。
图9是作为附近，基于过去的实测值或事先的试验数据，选择距端部规定距离的范围的例子。图中的横轴是距圆形研磨对象物102的中心的距离(单位为mm)。纵轴为膜厚(单位为埃)。在该图中，显示实际的膜厚分布122、作为电涡流传感器210的测定值的膜厚分布124、通过本申请的一个实施方式的校正而得到的图8所示的膜厚分布178。实际的膜厚分布122是与电涡流传感器210不同的、由更准确的膜厚测定机测定的测定值。图9示出了开始校正的位置180。在由箭头182表示的从位置180到端部128的区域中进行根据本申请的一个实施方式的校正。事先指定校正的范围，并从研磨对象物102的内侧依次朝向端部128进行校正。
根据图10的流程图说明校正方法。在图10中，对从研磨对象物102的中心Cw朝向端部128时进行测定和校正的情况进行说明。另外，校正也可以对从端部128朝向中心Cw时得到的膜厚数据实施。例如，也可以在电涡流传感器210通过研磨对象物102的下方(1次扫描)之后，在进入下一次扫描之前，在表示所得到的膜厚分布的膜厚数据中从研磨对象物102的内侧朝向端部128依次应用校正。这样，也能够校正从研磨对象物102的端部128朝向中心Cw时得到的膜厚数据。在本实施方式中，这样在膜厚数据上进行校正的顺序是从中心Cw到端部128。即，利用研磨对象物102中的内侧的测定点处的膜厚数据来校正外侧的测定点处的膜厚数据。另外，本发明的校正方法在端部128的附近以外的部位，对膜厚数据进行校正的顺序也可以是从端部128朝向中心Cw的方向。从电涡流传感器210在端部128处进入研磨对象物102到电涡流传感器210在端部128处离开研磨对象物102为止，对于图7中所示的轨迹144的各测定点，事先分配了连续的编号。中心Cw的编号是Ncenter。校正从中心Cw开始(S10)。
首先，为了作为数据的初始化(S12)而初始化已述的TAct(R-S/2)的值，在TAct(R-S/2)加入在中心Cw处得到的测定值(Tmoni)。即，设为TAct＝Tmoni。由后述的S22进行设为TAct＝Tmoni的操作，直到进入校正区域，到达根据式(5)通过计算得到TAct(R+S/2)的测定点为止。在到达通过计算得到TAct(R+S/2)的测定点后，由于通过计算得到TAct，因此不需要设为TAct＝Tmoni的操作。另外，如图8所示，设定了TAct(R-S/2)的位置与测定了Tmoni(R-MI/2)的测定点相距S/2-MI/2。在设定了TAct(R-S/2)的位置处不一定准确地存在Tmoni。当不存在时，可以使用位于最近位置的Tmoni。
在表示测定点的位置的计数器n中加入Ncenter(S14)。接着，判断计数器n的值来判断是否进入了图9的箭头182所示的校正区域(S16)。事先设定表示开始校正的位置180的编号ns，在计数器n的值为编号ns以上时，判断为进入了校正区域(S16中为“是”的情况)。当计数器n的值小于编号ns时，判断为未进入校正区域(S16中为“否”的情况)。在进入校正区域的情况下，根据式(5)计算TAct(R+S/2)并进行校正(S18)。接着，判断计数器n的值来判断是否为表示图9的端部128的n＝Nedge(S20)。在达到时(“是”时)结束校正(S24)。未达到时(“否”时)，将表示测定点的位置的计数器n的值增加1，并进行膜厚的测定(S22)。然后，进入S16。在S16中，在判断为计数器n的值小于编号ns，未进入校正区域的情况下(S16中为“否”的情况)，进入S20。
接着，通过图11～图13对测定范围150的外形尺寸130(即距离S)的设定方法进行说明。测定范围150(电涡流传感器210反应的范围)根据电涡流传感器210和研磨对象物102之间的距离184(参照图11的(a)、图12的(a))而变化。当距离184变宽时，电涡流传感器210的灵敏度变低，测定范围150变宽。图11的(b)表示距离184窄时的电涡流传感器210的灵敏度和测定范围150。图12的(b)表示距离184宽时的电涡流传感器210的灵敏度和测定范围151。图11的(b)和图12的(b)的横轴表示距电涡流传感器210的中心186的半径方向的位置(单位为mm)。图11的(b)和图12的(b)的纵轴表示距电涡流传感器210的中心186的半径方向的各位置的灵敏度(单位为mv)。灵敏度是指电涡流传感器210的输出的大小。
比较图11的(b)和图12的(b)可知，即使电涡流传感器210相同，根据使用的研磨垫108的厚度，适当的外形尺寸130也不同。因此，以使校正后的膜厚分布178和用比电涡流传感器210更准确的膜厚测定机测定的膜厚分布122一致的方式调整外形尺寸130的值，从而确定外形尺寸130的值。将所确定的外形尺寸130用于式(5)。图13表示改变外形尺寸130时的膜厚分布178。
图13的各图的横轴是距圆形的研磨对象物102的中心的距离(单位为mm)。纵轴为膜厚(单位为埃)。但是，为了详细表示研磨对象物102的膜厚成为最大值的附近的膜厚变化，未表示膜厚小的区域(即端部)的膜厚，以使得纵轴包含膜厚的最大值。即，图13所示的纵轴的最小值大于0埃。端部处的膜厚未图示，但由于在端部的外侧不存在金属膜，因此为0埃。在图13中，为了比较，还表示校正前的膜厚分布124和用膜厚测定机测定的膜厚分布122。
在表示使用适当外形尺寸130时的校正后的膜厚分布178的图13的(b)的情况下，膜厚分布178和膜厚分布122最一致。图13的(a)中使用的外形尺寸130比图13的(b)中使用的外形尺寸130小。图13的(c)中使用的外形尺寸130比图13的(b)中使用的外形尺寸130大。总结图11～图13的结果如下。将研磨对象物102与电涡流传感器210的距离184为图12的(a)所示的第一长度时的外形尺寸130设为第一尺寸。将研磨对象物102与电涡流传感器210的距离为图11的(a)所示的第二长度时的外形尺寸130设为第二尺寸。此时，在第一长度比第二长度长的情况下，第一尺寸比第二尺寸大。
在电涡流传感器210的外形为圆的情况下，可以使用外形的直径作为尺寸130的初始值，以图13所示的方法确定尺寸130。对电涡流传感器210的外形不是圆时的测定范围150的外形尺寸的确定方法进行说明。在电涡流传感器210的外形为正方形、长方形等的情况下，测定范围150与圆形不同。在考虑测定范围150的外形为椭圆形的情况下，例如包括椭圆形的短轴和长轴的长度，将短轴和长轴的长度的前后长度作为尺寸130，如图13所示，调查与用膜厚测定机测定的膜厚分布的一致度。将一致度良好时的长度设为尺寸130。
在测定范围150的外形与圆、椭圆形不同的情况下，例如，包括外形的长度方向和与其正交的横向的长度，将纵向和横向的长度的前后的长度作为尺寸130，如图13所示，调查与用膜厚测定机测定的膜厚分布的一致度。将一致度良好时的长度设为尺寸130。尺寸130也可以根据对于过去的类似形状所采用的尺寸130进行估计来确定。
下面说明膜厚信号处理方法。使用具有电涡流传感器、接收部和校正部的研磨装置的膜厚信号处理方法，通过接收部232接收从用于检测研磨对象物102的膜厚的电涡流传感器210输出的传感器数据来生成第一膜厚数据168和第二膜厚数据172。通过校正部238校正由接收部232生成的第一膜厚数据168和第二膜厚数据172。通过校正部238，基于在电涡流传感器210的一次测定中作为测定对象的测定范围150的尺寸130、在研磨对象物102上的第一测定点146测定出的第一膜厚数据168和在研磨对象物102上的第二测定点148测定出的第二膜厚数据172来求出校正后的第三膜厚数据164或第四膜厚数据166。第一测定点146和第二测定点148之间的距离为测定范围150的外形尺寸130以下。
研磨装置100具备控制研磨装置100的整体动作的研磨装置控制部140。研磨装置控制部140和膜厚信号处理装置230具备CPU、存储器、存储介质等。研磨装置控制部140和膜厚信号处理装置230可以构成为使用研磨方案等软件(程序)和/或预先输入的关联设备的机器参数的信息来实现所希望的功能(校正功能等)的微型计算机，也可以构成为进行专用的运算处理的硬件电路。研磨装置控制部140和膜厚信号处理装置230也可以由微型计算机和进行专用的运算处理的硬件电路的组合构成。
以上，对本发明的实施方式的例子进行了说明，但上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，并不限定本发明。本发明在不脱离其主旨的前提下，可以进行变更、改良，并且本发明当然包括其等价物。另外，在能够解决上述课题的至少一部分的范围或起到效果的至少一部分的范围内，可以是本发明请求保护的范围及说明书中记载的各构成要素的任意组合或省略。

Claims (12)

1.一种膜厚信号处理装置，其特征在于，具有：
接收部，该接收部接收从用于检测研磨对象物的膜厚的膜厚传感器输出的传感器数据来生成第一膜厚数据及第二膜厚数据；以及
校正部，该校正部对由所述接收部生成的所述第一膜厚数据及所述第二膜厚数据进行校正，
所述校正部基于在所述膜厚传感器的一次测定中作为测定对象的所述研磨对象物上的测定范围的尺寸、在所述研磨对象物上的第一测定点测定出的所述第一膜厚数据和在所述研磨对象物上的第二测定点测定出的所述第二膜厚数据来求出校正后的膜厚数据，
所述第一测定点和所述第二测定点的距离为所述测定范围的尺寸以下。
2.根据权利要求1所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
从所述第一测定点到所述研磨对象物的中心为止的第一距离和从所述第二测定点到所述研磨对象物的所述中心为止的第二距离不同。
3.根据权利要求1或2所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
在测定了所述第一膜厚数据后的最初的测定中测定所述第二膜厚数据。
4.根据权利要求1或2所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述校正部求出与在所述研磨对象物上相距所述尺寸的距离的第三测定点和第四测定点对应的第三膜厚数据和第四膜厚数据中的至少一方，作为基于所述第一膜厚数据和所述第二膜厚数据校正的所述膜厚数据。
5.根据权利要求4所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
所述第三膜厚数据与所述第四膜厚数据之差与所述第一膜厚数据与所述第二膜厚数据之差成比例。
6.根据权利要求1或2所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
在所述第一膜厚数据或所述第二膜厚数据的与时间相关的变化量超过规定值时进行所述校正。
7.根据权利要求1或2所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
在所述第一膜厚数据或所述第二膜厚数据的与位置相关的变化量超过规定值时进行所述校正。
8.根据权利要求1或2所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
基于在所述研磨对象物的端部附近测定的所述第一膜厚数据和所述第二膜厚数据进行所述校正。
9.如权利要求8所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
在所述膜厚传感器的所述测定范围内存在所述端部时进行所述校正。
10.如权利要求1或2所述的膜厚信号处理装置，其特征在于，
将所述研磨对象物与所述膜厚传感器的距离为第一长度时的所述尺寸设为第一尺寸，将所述研磨对象物与所述膜厚传感器的距离为第二长度时的所述尺寸设为第二尺寸时，当所述第一长度比所述第二长度长时，所述第一尺寸比所述第二尺寸大。
11.一种研磨装置，其特征在于，具有：
权利要求1或2所述的膜厚信号处理装置；
研磨台，该研磨台能够粘贴用于研磨所述研磨对象物的研磨垫；
驱动部，该驱动部能够驱动所述研磨台旋转；
保持部，该保持部保持所述研磨对象物并能够将所述研磨对象物按压于所述研磨垫；以及
所述膜厚传感器，该膜厚传感器配置在形成于所述研磨台的孔中，能够随着所述研磨台的旋转而检测所述研磨对象物的膜厚。
12.一种膜厚信号处理方法，使用具有膜厚传感器、接收部和校正部的研磨装置，其特征在于，
由所述接收部接收从用于检测研磨对象物的膜厚的所述膜厚传感器输出的传感器数据来生成第一膜厚数据及第二膜厚数据，
通过所述校正部，进行由所述接收部生成的所述第一膜厚数据及第二膜厚数据的校正，
通过所述校正部，基于在所述膜厚传感器的一次测定中作为测定对象的测定范围的尺寸、在所述研磨对象物上的第一测定点测定出的所述第一膜厚数据和在所述研磨对象物上的第二测定点测定出的所述第二膜厚数据来求出校正后的膜厚数据，
所述第一测定点和所述第二测定点的距离为所述测定范围的尺寸以下。
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