長不會隨著膜厚的減小而單調地變化。在這樣的情況下，可 以如以下那樣決定波譜變化量的符號（正或負）。圖20是用來說明決定波譜變化量的符號 的工序的圖。在圖20中，At表示關于當前時刻t的波譜變化量計算區(qū)間，I；表示先行于 區(qū)間At的規(guī)定的符號基準區(qū)間。
[0204] 對于區(qū)間At、區(qū)間T0、以及將兩個區(qū)間At、!；合起來的總區(qū)間，分別求出例如由 式⑵表示的波譜變化量（正值）。在總區(qū)間中的波譜變化量Vi比區(qū)間h中的波譜變化量 %大的情況下（VPVJ，將區(qū)間At中的波譜變化量AV的符號決定為正（AV>0)。因而，膜 厚有減小的趨勢。在此情況下，波譜變化速度AV/At的符號也為正。另一方面，在總區(qū)間 中的波譜變化量％比區(qū)間T ^中的波譜變化量V ^小的情況下（V ，將區(qū)間A t中的波譜 變化量A V的符號決定為負（A V〈0)。因而，膜厚有增加的趨勢。在此情況下，波譜變化速 度A V/At的符號也為負。
[0205] 在研磨初始階段中，在不能定義符號基準區(qū)間I；的情況下，也可以在波譜變化量 計算區(qū)間At以后設置與上述區(qū)間I；相同長度的區(qū)間。波譜變化量的符號被按照與上述 同樣的工序決定，假設設定為"正"的波譜變化量的符號被更新。圖21是表示在圖8所示 的基板的隔離層除去后取得的波譜累積變化量的圖。由圖21可知，波譜變化量的符號兩次 為負。
[0206] 另外，在擔心基板的周向上的膜厚的不均勻性給檢測精度帶來較大影響的情況 下，可以通過調節(jié)研磨工作臺的旋轉速度和保持基板的頂圈的旋轉速度來降低這樣的不均 勻的膜厚的影響。圖22A是表示在圖2B所示的結構的研磨裝置中、研磨工作臺與頂圈的 旋轉速度分別是60mirT 1、61mirT 1的情況下的、在基板的表面上描繪的投光部11及受光 部12 (參照圖2A及圖2B)的軌跡的圖，圖22B是表示研磨工作臺與頂圈的旋轉速度分別是 60min_1、54min _1的情況下的、在基板的表面上描繪的投光部11及受光部12的軌跡的圖。
[0207] 在圖22A的情況下，投光部11及受光部12的軌跡隨著研磨工作臺旋轉而一點點 移動，相對于此，在圖22B的情況下，在研磨工作臺旋轉10周的期間頂圈旋轉9周，投光部 11及受光部12回到基板面內的原來的位置。即，在研磨工作臺旋轉10周之前取得的波譜 與當前時刻的波譜是在基板的表面上的相同位置上取得的波譜。因而，在圖22B的例子中， 優(yōu)選的是，在研磨中的各時刻，根據在研磨工作臺旋轉10周之前取得的波譜與當前時刻的 波譜比較來求出波譜變化量。通過將基板的在相同位置取得的波譜比較，能夠高精度地求 出研磨量?；蛘?，也可以在各時刻求出在研磨工作臺旋轉10周的期間中得到的最近的多個 波譜的平均、根據得到的平均波譜來求出波譜變化量。由于在研磨工作臺旋轉10周的期 間，投光部11及受光部12掃描基板的表面整體，所以能夠得到精度較高的結果。
[0208] 圖23是示意地表示具備能夠執(zhí)行上述研磨監(jiān)視方法及研磨終點檢測方法的研磨 監(jiān)視裝置的研磨裝置的剖視圖。如圖23所示，研磨裝置具備支承研磨墊板22的研磨工作 臺20、保持基板W而推壓在研磨墊板22上的頂圈24、和對研磨墊板22供給研磨液（漿液 (只7 y ))的研磨液供給機構25。研磨工作臺20連結在配置于其下方的馬達（未圖示） 上，能夠繞軸心旋轉。研磨墊板22固定在研磨工作臺20的上表面。
[0209] 研磨墊板22的上表面22a構成研磨基板W的研磨面。頂圈24經由頂圈軸28連 結在馬達及升降壓力缸（未圖示）上。由此，頂圈24能夠升降并且能夠繞頂圈軸28旋轉。 將基板W通過真空吸附等保持在該頂圈24的下表面。
[0210] 被保持在頂圈24的下表面的基板W-邊通過頂圈24旋轉，一邊被頂圈24推壓在 旋轉的研磨工作臺20上的研磨墊板22上。此時，從研磨液供給機構25對研磨墊板22的 研磨面22a供給研磨液，在基板W的表面與研磨墊板22之間存在研磨液的狀態(tài)下將基板W 的表面研磨。使基板W與研磨墊板22滑動接觸的相對移動機構由研磨工作臺20及頂圈24 構成。
[0211] 在研磨工作臺20上，在其上面形成有開口的孔30。此外，在研磨墊板22上，在對 應于該孔30的位置上形成有通孔31?？?0和通孔31連通，通孔31在研磨面22a上開口。 孔30經由液體供給路徑33及旋轉接頭32連結在液體供給源35上。在研磨中，從液體供 給源35作為透明液體而將水（優(yōu)選的是純水）供給到孔30中，充滿由基板W的下面和通 孔31形成的空間中，通過液體排出路徑34排出。研磨液與水一起被排出，由此確保光路。 在液體供給路徑33中，設有同步于研磨工作臺20的旋轉而動作的閥（未圖示）。當基板W 不位于通孔31之上時該閥進行動作以停止水的流動或減小水的流量。
[0212] 研磨裝置具有按照上述方法監(jiān)視研磨的進展、并且檢測出研磨終點的研磨監(jiān)視裝 置。該研磨監(jiān)視裝置還作為研磨終點檢測裝置發(fā)揮功能。研磨監(jiān)視裝置具備將光照射在基 板W的被研磨面上的投光部11、受光從基板W返回的光反射的作為受光部的光纖12、將來 自基板W的反射光按照波長分解、遍及規(guī)定的波長范圍測量反射光的強度的分光器13、和 根據由分光器13取得的測量數據生成波譜、基于該波譜的變化監(jiān)視研磨的進展的處理裝 置15。波譜是表示遍及規(guī)定的波長范圍分布的光的強度的，表現為表示光的強度與波長的 關系的曲線。
[0213] 投光部11具備光源40和連接在光源40上的光纖41。光纖41是將光源40的光 導引到基板W的表面的光傳送部。光纖41從光源40通過孔30延伸到基板W的被研磨面 的附近位置。光纖41及光纖12的各前端對置于被頂圈24保持的基板W的中心而配置，如 圖2B所示，每當研磨工作臺20旋轉時，都對包括基板W的中心的區(qū)域照射光。
[0214] 作為光源40,可以使用發(fā)光二極管（LED)、鹵素燈、氙閃光燈等能夠發(fā)出具有多個 波長的光的光源。光纖41和光纖12相互并列地配置。光纖41及光纖12的各前端相對于 基板W的表面大致垂直地配置，光纖41對基板W的表面大致垂直地照射光。
[0215] 在基板W的研磨中，從投光部11將光照射在基板W上，由光纖12受光來自基板W 的反射光。在照射光的期間中，對孔30供給水，由此，光纖41及光纖12的各前端與基板W 的表面之間的空間被水充滿。分光器13測量各波長的反射光的強度，處理裝置15生成表 示光的強度與波長的關系的反射光的波譜。進而，處理裝置15如上述那樣根據反射光的波 譜計算出波譜累積變化量，基于此監(jiān)視研磨的進展，決定研磨終點。
[0216] 圖24是表示圖23所示的研磨裝置的變形例的剖視圖。在圖24所示的例子中，沒 有設置液體供給路徑、液體排出路徑、液體供給源。代替它而在研磨墊板22上形成有透明 窗45。投光部11的光纖41通過該透明窗45對研磨墊板22上的基板W的表面照射光，作 為受光部的光纖12通過透明窗45受光來自基板W的反射光。其他結構與圖23所示的研 磨裝置是同樣的。
[0217] 上述實施方式是以具備本發(fā)明所屬的技術領域的通常的知識的人能夠實施本發(fā) 明為目的而記載的。上述實施方式的各種變形例只要是本領域的技術人員就當然能夠實 施，本發(fā)明的技術思想也能夠用在其他實施方式中。因而，本發(fā)明并不限定于記載的實施方 式，應為符合由權利要求書定義的技術思想的最大的范圍。
【主權項】
1. 一種研磨監(jiān)視方法，監(jiān)視具有膜的基板的研磨，其特征在于， 在基板的研磨中對上述基板照射光； 接收來自上述基板的反射光； 按各波長測量上述反射光的強度； 由上述強度的測量值生成表示強度與波長之間的關系的波譜； 計算出每規(guī)定時間的上述波譜的變化量； 將上述基板研磨途中的時刻作為起點，沿著研磨時間累積上述波譜的變化量而計算出 波譜累積變化量； 基于上述波譜累積變化量監(jiān)視上述基板的研磨中的研磨量。2. 如權利要求1所述的研磨監(jiān)視方法，其特征在于， 上述基板的研磨是用于調節(jié)形成在上述基板的金屬配線的高度的研磨， 上述基板具有上述膜、形成在上述膜之上的隔離層和形成在上述膜內的上述金屬配 線； 決定上述基板研磨中所述隔離層的除去時刻， 將該所決定了的除去時刻作為起點計算出上述波譜累積變化量。3. 如權利要求2所述的研磨監(jiān)視方法，其特征在于， 在決定了上述隔離層的除去時刻時，追溯上述所決定的除去時刻來進行上述波譜累積 變化量的計算。4. 如權利要求2所述的研磨監(jiān)視方法，其特征在于， 基于將上述基板的研磨開始時刻作為起點而計算出的波譜累積變化量的彎曲點，決定 上述隔離層的除去時刻。5. 如權利要求2所述的研磨監(jiān)視方法，其特征在于， 使用渦電流傳感器決定上述隔離層的除去時刻。6. 如權利要求2所述的研磨監(jiān)視方法，其特征在于， 使用研磨工作臺的馬達的電流計決定上述隔離層的除去時刻。7. 如權利要求1所述的研磨監(jiān)視方法，其特征在于， 基于上述波譜累積變化量決定研磨終點。8. -種研磨監(jiān)視裝置，其特征在于， 具備： 投光部，在基板的研磨中對上述基板照射光； 受光部，接收來自上述基板的反射光； 分光器，按各波長測量上述反射光的強度；以及 處理裝置，處理上述分光器的測量數據； 上述處理裝置進行下述處理： 由上述強度的測量值生成表示強度與波長之間的關系的波譜； 計算出每規(guī)定時間的上述波譜的變化量； 以上述基板的研磨途中的時刻作為起點，沿著研磨時間累積上述波譜的變化量而計算 出波譜累積變化量； 基于上述波譜累積變化量監(jiān)視上述基板的研磨中的研磨量。9. 如權利要求8所述的研磨監(jiān)視裝置， 上述基板具有上述膜、形成在上述膜之上的隔離層和形成在上述膜內的上述金屬配 線， 上述處理裝置決定上述基板研磨中所述隔離層的除去時刻，并將該所決定了的除去時 刻作為起點計算上述波譜累積變化量。10. 如權利要求9所述的研磨監(jiān)視裝置，其特征在于， 所述處理裝置在決定了上述隔離層的除去時刻時，追溯上述所決定的除去時刻來進行 上述波譜累積變化量的計算。11. 如權利要求9所述的研磨監(jiān)視裝置，其特征在于， 上述處理裝置基于將上述基板的研磨開始時刻作為起點而計算出的波譜累積變化量 的彎曲點，決定上述隔離層的除去時刻。12. 如權利要求9所述的研磨監(jiān)視裝置，其特征在于， 上述處理裝置基于渦電流傳感器的輸出信號決定上述隔離層的除去時刻。13. 如權利要求9所述的研磨監(jiān)視裝置，其特征在于， 上述處理裝置基于研磨工作臺的馬達的電流計的輸出信號決定上述隔離層的除去時 刻。14. 如權利要求8所述的研磨監(jiān)視裝置，其特征在于， 上述處理裝置基于上述波譜累積變化量決定研磨終點。15. -種研磨裝置，其特征在于， 具有： 權利要求8-14中任意一項所述的研磨監(jiān)視裝置； 用于支承研磨墊板的研磨工作臺；以及 用于將基板按壓在上述研磨墊板的頂圈。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠正確地監(jiān)視研磨的進展、還能夠檢測正確的研磨終點的方法。本方法在基板的研磨中對基板照射光，受光來自基板的反射光，對各波長測量反射光的強度，由強度的測量值生成表示強度與波長之間的關系的波譜，計算出每規(guī)定時間的波譜的變化量，將波譜的變化量沿著研磨時間累積而計算出波譜累積變化量，基于波譜累積變化量監(jiān)視基板的研磨的進展。
【IPC分類】H01L21/66, B24B37/013, B24B37/005, B24B49/12, H01L21/304
【公開號】CN104907921
【申請?zhí)枴緾N201510303080
【發(fā)明人】小林洋一
【申請人】株式會社荏原制作所
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2011年3月2日
【公告號】CN102194690A, CN102194690B, US8582122, US8773670, US20110216328, US20140036266