KR20130045819A - 연마 방법 및 연마 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 기판의 연마 중에 실리콘층의 정확한 두께를 취득하여, 얻어진 실리콘층의 두께에 기초하여 기판의 연마 종점을 정확하게 결정할 수 있는 연마 방법을 제공하는 것이다.
본 연마 방법은, 기판으로부터 반사한 적외선의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상대 반사율과 적외선의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고, 상기 결정된 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 높은 경우에는 상기 결정된 실리콘층의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고, 상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여, 기판의 연마 종점을 결정한다.

Description

연마 방법 및 연마 장치{POLISHING METHOD AND POLISHING APPARATUS}
본 발명은 실리콘층이 표면에 형성되어 있는 기판을 연마하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 기판으로부터의 반사광에 포함되는 광학 정보에 기초하여 기판의 연마 종점을 검출할 수 있는 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에는 SiO2 등의 절연막을 연마하는 공정이나, 구리, 텅스텐 등의 금속막을 연마하는 공정 등의 다양한 공정이 포함된다. 이면 조사형 CMOS 센서의 제조 공정에서는, 절연막이나 금속막의 연마 공정의 외에도, 실리콘층(실리콘 웨이퍼)을 연마하는 공정이 포함된다. 이면 조사형 CMOS 센서는, 이면 조사(BSI:Back side illumination) 기술을 이용한 이미지 센서로, 그 수광면은 실리콘층으로 형성되어 있다. 실리콘 관통 전극(TSV:Through-silicon via)의 제조 공정에도, 실리콘층을 연마하는 공정이 포함된다. 실리콘 관통 전극은 실리콘층을 관통하는 구멍에 형성된 구리 등의 금속으로 구성된 전극이다.
실리콘층의 연마는 그 두께가 소정의 목표값에 도달했을 때에 종료된다. 실리콘층의 연마에는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장치가 사용된다. 도 1은 CMP 장치를 도시하는 모식도이다. CMP 장치는 연마 패드(100)가 상면에 설치된 연마 테이블(101)과, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 토플링(110)과, 연마 패드(100)에 연마액(슬러리)을 공급하는 슬러리 공급 기구(115)와, 웨이퍼(W)의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기(120)를 구비하고 있다. 막 두께 측정기(120)는 연마 테이블(101) 내에 매설되어 있다.
토플링(110) 및 연마 테이블(101)은 화살표로 나타낸 바와 같이 회전하고, 이 상태에서 토플링(110)은 웨이퍼(W)를 연마 패드(110)에 압박한다. 슬러리 공급 기구(115)로부터는 연마액이 연마 패드(110) 상에 공급되고, 웨이퍼(W)는 연마액의 존재 하에서 연마 패드(110)와의 미끄럼 접촉에 의해 연마된다. 웨이퍼(W)의 연마 중, 막 두께 측정기(120)는 연마 테이블(101)과 함께 회전하여, 웨이퍼(W)의 표면을 가로지르면서 막 두께를 측정한다. 그리고, 막 두께가 소정의 목표값에 도달했을 때에, 웨이퍼(W)의 연마가 종료된다.
광학식 막 두께 측정기는 상기 CMP 장치에 사용되는 막 두께 측정기(120)의 일례이다. 이 광학식 막 두께 측정기는 웨이퍼의 표면으로 광을 유도하여, 웨이퍼로부터의 반사광을 분석함으로써, 웨이퍼의 표면에 형성되어 있는 막의 두께를 결정한다. 실리콘(Si)은 SiO2 등의 절연 재료에 비해 굴절률이 크고, 또한 가시광이 투과하기 어렵다고 하는 성질을 갖고 있다. 이로 인해, 실리콘층의 두께 측정에는 가시광이 아니라, 투과성이 양호한 적외선이 사용된다.
적외선을 사용한 막 두께 측정기는 실리콘층의 두께를 측정하는 것은 가능하다. 그러나, CMP 장치에 내장된 막 두께 측정기는, 도 1에 도시한 바와 같이 그 자신이 이동하면서 실리콘층의 두께를 측정하므로, 실리콘층의 두께에 편차가 있는 것에 기인하여, 측정에 실패하는 경우가 있다. 특히, 상술한 BSI 제조 프로세스나 TSV 제조 프로세스에서 연마되는 실리콘층은 그 표면의 평탄도가 낮으므로, 측정의 실패가 일어나기 쉽다. 이와 같은 측정의 실패를 피하기 위해, 1회당의 측정 시간을 짧게 하는 것도 생각되지만, 이 경우에는 반사되는 적외선의 양이 줄어 S/N비가 저하되므로, 정확한 측정이 어려워진다. 또한, 실리콘층은 연마 테이블이 1회전할 때마다 깎이므로, 동일한 조건 하에서 동일한 위치에서의 두께를 다시 계측할 수 없다.
일본 특허 출원 공개 제2004-154928호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-125634호 공보
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 기판(예를 들어, 웨이퍼)의 연마 중에 실리콘층(또는 기판 상에 형성된 막)의 정확한 두께를 취득하여, 얻어진 실리콘층의 두께에 기초하여 기판의 연마 종점을 정확하게 결정할 수 있는 연마 방법 및 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태는 실리콘층을 갖는 기판을 연마하는 방법이며, 회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고, 상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 적외선을 조사하고, 상기 기판으로부터 반사한 적외선을 수광하고, 상기 반사한 적외선의 강도를 파장마다 측정하고, 측정된 상기 적외선의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 적외선의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고, 상기 결정된 실리콘층의 두께가 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 방법이며, 회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고, 상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 광을 조사하고, 상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하고, 상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하고, 측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고, 상기 결정된 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 높고 및/또는 상기 결정된 막의 두께가 소정의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고, 상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 공정을 포함하고, 상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 주파수 성분의 강도의 도수 분포에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 방법이며, 회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고, 상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 광을 조사하고, 상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하고, 상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하고, 측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께를 결정하고, 소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도가, 소정의 임계값보다도 낮은 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고, 상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 방법이며, 회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고, 상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 광을 조사하고, 상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하고, 상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하고, 측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 상기 주파수 성분의 강도를 결정하고, 소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도와 상기 결정된 주파수 성분의 강도의 차분의 절대값이 소정의 임계값보다도 큰 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고, 상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 실리콘층을 갖는 기판을 연마하는 장치이며, 연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과, 상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과, 상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 적외선을 조사하는 조사부와, 상기 기판으로부터 반사한 적외선을 수광하는 수광부와, 상기 반사한 적외선의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 취득된 적외선 강도 데이터로부터 상기 실리콘층의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고, 상기 연마 감시부는 측정된 상기 적외선의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 적외선의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고, 상기 결정된 실리콘층의 두께가 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 장치이며, 연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과, 상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과, 상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 광을 조사하는 조사부와, 상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하는 수광부와, 상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 취득된 광강도 데이터로부터 상기 막의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고, 상기 연마 감시부는 측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고, 상기 결정된 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 높고 및/또는 상기 결정된 막의 두께가 소정의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고, 상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하도록 구성되어 있고, 상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 복수의 측정값으로부터 작성된 상기 주파수 성분의 강도의 도수 분포에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 장치이며, 연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과, 상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과, 상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 광을 조사하는 조사부와, 상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하는 수광부와, 상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 취득된 광강도 데이터로부터 상기 막의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고, 상기 연마 감시부는 측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께를 결정하고, 소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도가, 소정의 임계값보다도 낮은 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고, 상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 장치이며, 연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과, 상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과, 상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 광을 조사하는 조사부와, 상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하는 수광부와, 상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와, 상기 분광기에 의해 취득된 광강도 데이터로부터 상기 막의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고, 상기 연마 감시부는 측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고, 상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 상기 주파수 성분의 강도를 결정하고, 소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도와 상기 결정된 주파수 성분의 강도의 차분의 절대값이 소정의 임계값보다도 큰 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고, 상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 실리콘층(또는 기판 상에 형성된 막)의 두께를 정확하게 반영한 측정값, 즉 신뢰성이 높은 측정값이 취득된다. 따라서, 얻어진 측정값으로부터 정확한 연마 종점을 검출하는 것이 가능해진다.
도 1은 CMP 장치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 광학식 연마 종점 검출 방법의 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 웨이퍼와 연마 테이블의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 4는 제1 처리부에 의해 생성된 분광 파형을 도시하는 도면이다.
도 5는 제1 처리부에 의해 생성된 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 6은 연마 테이블이 1회전하는 동안에, 5회 측정이 행해지는 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 이면 조사(BSI)형 이미지 센서가 형성된 웨이퍼를 연마했을 때에 취득된 측정 데이터를 나타내는 테이블이다.
도 8은 이면 조사(BSI)형 이미지 센서가 형성된 웨이퍼를 연마했을 때에 취득된 분광 파형을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시하는 분광 파형으로부터 생성된 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 10은 실리콘층의 두께와 연마 시간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 연마 전과 연마 후의 연마 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 12는 측정값을 선별하는 기준으로서, 주파수 성분의 강도에 관한 소정의 임계값을 사용한 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 측정값을 선별하는 기준으로서, 주파수 성분의 강도에 관한 소정의 임계값과, 실리콘층의 두께에 관한 소정의 범위를 사용한 예를 도시하는 도면이다.
도 14는 실리콘 관통 전극(TSV)의 제조에 있어서 실시되는 실리콘층의 연마 시에 취득된 분광 파형을 도시하는 도면이다.
도 15는 도 14에 도시하는 분광 파형으로부터 생성된 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 16은 주파수 성분의 강도의 도수 분포를 나타내는 히스토그램이다.
도 17은 도 16에 도시하는 히스토그램으로부터 생성된 누적 꺾은 선 그래프를 도시하는 도면이다.
도 18은 신뢰성이 높은 측정값과 신뢰성이 낮은 측정값을 판별하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18에 도시한 판별 방법의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 연마 장치를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 21은 도 20에 도시하는 연마 장치의 변형예를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 광학식 연마 종점 검출 방법의 원리를 설명하기 위한 모식도이고, 도 3은 웨이퍼와 연마 테이블의 위치 관계를 나타내는 평면도이다. 웨이퍼(기판)(W)는 이면 조사(BSI)형 이미지 센서 또는 실리콘 관통 전극(TSV)의 제조에 사용되는 웨이퍼이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)는 하지층(예를 들어, 집적 회로)과, 그 위에 형성된 실리콘층을 갖고 있다. 웨이퍼(W)는 토플링(도 2 및 도 3에는 도시하지 않음)에 보유 지지되고, 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심 주위로 회전된다. 웨이퍼(W)의 표면은 회전하는 연마 테이블(20) 상의 연마 패드(22)에 토플링에 의해 압박되고, 웨이퍼(W)의 실리콘층은 연마 패드(22)와의 미끄럼 접촉에 의해 연마된다. 연마 패드(22)는 웨이퍼(W)를 연마하기 위한 연마면을 갖는 연마구이다.
조사부(11) 및 수광부(12)는 연마 테이블(20) 내에 설치되어 있고, 웨이퍼(W)의 표면에 대향하여 배치되어 있다. 조사부(11)는 적외선을 발하는 LED(도시하지 않음)를 구비하고 있고, 웨이퍼(W)의 표면으로 적외선을 유도한다. 연마 테이블(20)이 1회전할 때마다 웨이퍼(W)의 중심을 포함하는 복수의 영역에 적외선이 조사된다.
수광부(12)는 웨이퍼(W)로부터 반사한 적외선을 받는다. 수광부(12)에는 분광기(13)가 접속되어 있고, 분광기(13)는 반사한 적외선을 파장에 따라서 분해하여, 반사한 적외선의 강도를 파장마다 측정한다. 분광기(13)에는 제1 처리부(15A)가 접속되어 있다. 이 제1 처리부(15A)는 분광기(13)에 의해 취득된 적외선 강도 데이터를 판독하여, 반사한 적외선의 강도 분포를 생성한다. 보다 구체적으로는, 제1 처리부(15A)는 파장마다의 적외선의 강도를 나타내는 분광 파형을 생성한다. 이 분광 파형은 적외선의 파장과 강도의 관계를 나타내는 선 그래프(파형)로서 나타낸다.
웨이퍼(W)에 조사된 적외선은 매질(도 2의 예에서는 물)과 실리콘층의 계면과, 실리콘층과 그 하층의 계면에서 반사하고, 이들 계면에서 반사한 적외선이 서로 간섭한다. 이 적외선의 간섭의 방법은 실리콘층의 두께(즉, 광로 길이)에 따라서 변화된다. 이로 인해, 웨이퍼(W)로부터 복귀되어 오는 적외선으로부터 생성되는 분광 파형은 실리콘층의 두께에 따라서 변화된다. 제1 처리부(15A)는 분광 파형에 대해 FFT(고속 푸리에 변환) 처리를 행하여 분광 파형을 해석하고, 그 해석 결과로부터 현재의 실리콘층의 두께를 결정한다. 도 2에 도시한 바와 같이 매질이 물인 경우에는, 적외선이 물에 흡수되는 것을 방지하기 위해, 적외선으로서, 파장 800㎚ 내지 1000㎚의 근적외선을 사용하는 것이 바람직하다. 800㎚ 내지 900㎚의 근적외선은 얇은 실리콘층(두께 2㎛ 이하)에 적합하다.
제1 처리부(15A)는 제2 처리부(15B)에 접속되어 있고, 제1 처리부(15A)에 의해 결정된 실리콘층의 두께의 측정값이 제2 처리부(15B)로 보내진다. 제2 처리부(15B)는 실리콘층의 두께를 소정의 목표값과 비교하여, 실리콘층의 두께가 목표값에 도달하였는지 여부를 결정한다. 실리콘층의 두께가 목표값에 도달하면, 제2 처리부(15B)는 실리콘층의 연마가 그 종점에 도달했다고 판단하여, 연마 장치(CMP 장치)의 동작 컨트롤러(16)로 연마 종점 검출 신호를 송신한다. 동작 컨트롤러(16)는 이 연마 종점 검출 신호를 받아 웨이퍼(W)의 연마 동작을 종료한다. 이 실시 형태에서는 제1 처리부(15A)와 제2 처리부(15B)에 의해, 연마 감시부가 구성된다. 제1 처리부(15A)와 제2 처리부(15B)는 1개의 처리부로서 설치해도 된다.
이하, 제1 처리부(15A)에 대해, 보다 상세하게 설명한다. 도 4는 제1 처리부(15A)에 의해 생성된 분광 파형을 도시하는 도면이다. 도 4에 있어서, 횡축은 웨이퍼로부터 반사한 적외선의 파장을 나타내고, 종축은 반사한 적외선의 강도로부터 유도되는 상대 반사율을 나타낸다. 이 상대 반사율이라 함은, 적외선의 반사 강도를 나타내는 하나의 지표이고, 구체적으로는, 적외선의 강도와 소정의 기준 강도의 비이다. 각 파장에 있어서 적외선의 강도(실측 강도)를 소정의 기준 강도로 나눔으로써, 장치의 광학계나 광원 고유의 강도의 편차 등의 불필요한 요소가 실측 강도로부터 제거되고, 이에 의해 실리콘층의 두께 정보만을 반영한 분광 파형을 얻을 수 있다.
소정의 기준 강도는, 예를 들어 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼(베어 웨이퍼)를 물의 존재 하에서 연마하고 있을 때에 얻어진 적외선의 강도로 할 수 있다. 실제의 연마에서는, 실측 강도로부터 다크 레벨(광을 차단한 조건 하에서 얻어진 배경 강도)을 감산하여 보정 실측 강도를 구하고, 또한 기준 강도로부터 상기 다크 레벨을 감산하여 보정 기준 강도를 구하고, 그리고, 보정 실측 강도를 보정 기준 강도로 제산함으로써, 상대 반사율이 구해진다. 구체적으로는, 상대 반사율 R(λ)은 다음의 식을 사용하여 구할 수 있다.
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여기서, λ는 파장이고, E(λ)는 웨이퍼로부터 반사한 적외선의 강도이고, B(λ)는 기준 강도이고, D(λ)는 웨이퍼가 존재하지 않는 상태에서 취득된 배경 강도(다크 레벨)이다.
제1 처리부(15A)는 얻어진 분광 파형에 대해 고속 푸리에 변환(푸리에 변환이어도 됨) 처리를 행하여 분광 파형을 해석한다. 보다 구체적으로는, 제1 처리부(15A)는 분광 파형에 포함되는 주파수 성분과 그 강도를 추출하여, 얻어진 주파수 성분을 소정의 관계식을 사용하여 실리콘층의 두께로 변환하고, 그리고, 실리콘층의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 나타내는 주파수 스펙트럼을 생성한다. 상술한 소정의 관계식은 주파수 성분을 변수로 한, 실리콘층의 두께를 나타내는 1차 함수이고, 실측 결과 등으로부터 구할 수 있다.
도 5는 제1 처리부(15A)에 의해 생성된 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이다. 도 5에 있어서, 종축은 분광 파형에 포함되는 주파수 성분의 강도를 나타내고, 횡축은 실리콘층의 두께를 나타내고 있다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 두께 t1일 때에 강도의 값이 가장 커진다. 즉, 이 주파수 스펙트럼은 실리콘층의 두께가 t1인 것을 나타내고 있다. 이와 같이 하여, 주파수 스펙트럼의 피크로부터 실리콘층의 두께가 결정된다.
실리콘층의 두께의 측정은 연마 테이블(20)이 1회전하는 동안에 복수회 행해지는 것이 바람직하다. 1회의 측정 시간은 웨이퍼(W)의 노광 시간, 즉 웨이퍼(W)가 적외선에 노출되는 시간에 의존한다. 따라서, 연마 테이블(20)이 1회전하는 동안에 실시되는 측정 횟수는 노광 시간과, 연마 테이블(20)의 회전 속도와, 토플링의 회전 속도에 의해 결정된다. 도 6은 연마 테이블(20)과 토플링의 회전 속도가 대략 동일할 때의 연마 테이블(20)이 1회전하는 동안에, 5회 측정이 행해지는 예를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 조사부(11) 및 수광부(12)의 선단은, 웨이퍼(W)의 중심을 지나 가로지르고, 그 동안에 5회의 측정이 행해진다. 따라서, 연마 테이블(20)이 1회전할 때마다, 실리콘층의 두께를 나타내는 5개의 측정값이 얻어진다. 이들의 측정값은 제1 처리부(15A)로부터 제2 처리부(15B)로 보내지고, 제2 처리부(15B)는 실리콘층의 두께의 측정값에 기초하여 연마 종점을 결정한다.
상술한 바와 같이, 1회의 연마 테이블(20)의 회전에 의해 복수의 측정값이 얻어지는 것이지만, 이들 측정값 중 몇 개는 실리콘층의 두께를 정확하게 나타내고 있지 않은 것이 있다. 이와 같은 신뢰성이 낮은 측정값이 취득되는 원인으로서는, 실리콘층의 표면에 비교적 큰 단차가 존재하는 경우에, 이 단차를 포함하는 영역의 두께를 1회의 측정으로 취득하였기 때문에, 또는 반사한 적외선의 양이 어떤 이유로 적었기 때문인 것 등이 생각된다.
도 7은 이면 조사(BSI)형 이미지 센서가 형성된 웨이퍼를 연마했을 때에 취득된 측정 데이터를 나타내는 테이블이다. 통상, 이면 조사형 이미지 센서의 제조 공정에서는 두께 약 10㎛ 미만의 실리콘층이 연마된다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 연마 테이블(20)이 1회전하는 동안에, 실리콘층의 두께를 나타내는 5개의 측정값과, 이들 측정값에 각각 대응하는 주파수 성분의 강도를 나타내는 5개의 값이 취득된다.
그러나, 강도가 낮은 측정값은 다른 측정값으로부터 동떨어져 있는 경향이 있다. 바꿔 말하면, 주파수 성분의 강도가 낮은 측정값은 실제의 실리콘층의 두께를 정확하게 나타내고 있지 않다. 따라서, 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 낮은 측정값은 측정 데이터로부터 배제되고, 신뢰성이 높은 측정값만을 포함하는 감시 데이터가 제2 처리부(15B)에 의해 취득된다. 도 7에 나타내는 기호 ○는 임계값 이상의 강도를 수반하는 측정값을 나타내고, 기호 ×는 임계값보다도 낮은 강도를 수반하는 측정값을 나타낸다. 도 7에 있어서, 감시 데이터는 기호 ○가 부여된 측정값으로 구성된다.
측정값이 얻어질 때마다, 그 측정값에 대응하는 주파수 성분의 강도가 임계값과 비교된다. 그리고, 강도가 임계값 이상이면, 그 측정값(기호 ○가 부여된 측정값)은 신뢰성이 높은 측정값이면 제2 처리부(15B)에 의해 인정된다. 이 신뢰성이 높은 측정값은 감시 데이터에 추가되어, 실리콘층의 두께의 감시에 사용된다. 이에 대해, 강도가 임계값 미만이면, 그 측정값(기호 ×가 부여된 측정값)은 감시 데이터에는 포함되지 않는다. 따라서, 감시 데이터는 신뢰성이 높은 측정값만으로 구성된다.
도 8은 상기 이면 조사(BSI)형 이미지 센서가 형성된 웨이퍼를 연마했을 때에 취득된 분광 파형을 도시하는 도면이다. 도 8에 도시하는 2개의 분광 파형 s1, s2는 연마 테이블(20)이 1회전하는 동안에 웨이퍼 상의 다른 영역에서 취득된 것이다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 분광 파형 s1은 비교적 명료한 정현파를 포함하고 있지만, 다른 쪽의 분광 파형 s2는 명료한 정현파를 포함하고 있지 않다. 이는, 상술한 바와 같이, 실리콘층의 표면에 형성되어 있는 단차에 기인하거나, 또는 반사한 적외선의 양이 부족한 것에 기인한다고 생각된다.
도 9는 도 8에 도시하는 분광 파형으로부터 생성된 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이다. 도 9의 종축은 분광 파형에 포함되는 주파수 성분의 강도를 나타내고, 횡축은 주파수 성분으로부터 변환된 실리콘층의 두께를 나타내고 있다. 주파수 성분의 강도는 분광 파형을 구성하는 정현파의 크기를 나타내고, 정현파의 진폭에 대략 비례한다. 도 9에 도시하는 주파수 스펙트럼 f1은 도 8의 분광 파형 s1에 대응하고, 도 9에 도시하는 주파수 스펙트럼 f2는 도 8의 분광 파형 s2에 대응한다.
도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 주파수 스펙트럼 f1의 피크는 실리콘층의 두께가 3.5㎛인 것을 나타내고 있다. 즉, 주파수 스펙트럼 f1은 실리콘층의 두께가 3.5㎛인 것을 나타내고 있다. 이에 대해, 주파수 스펙트럼 f2의 피크는 실리콘층의 두께가 1㎛인 것을 나타내고 있다. 따라서, 주파수 스펙트럼 f2로부터 얻어지는 실리콘층의 두께의 측정값은 1㎛이다. 그러나, 이 측정값 1㎛는 주파수 스펙트럼 f1로부터 얻어지는 측정값 3.5㎛로부터 동떨어져 있다.
도 8 및 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 분광 파형에 명료한 정현파가 나타나는 경우에는, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 강도는 높아진다. 분광 파형에 명료한 정현파가 나타난다고 하는 것은, 도 2에 도시하는 적외선끼리의 간섭이, 실리콘층의 두께의 편차의 영향을 받지 않고 행해진 것을 의미한다고 생각된다. 따라서, 그와 같은 분광 파형은 정확한 실리콘층의 두께의 정보를 포함하고 있다고 할 수 있다. 따라서, 제2 처리부(15B)는 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 강도에 기초하여 부정확한 측정값을 측정 데이터로부터 배제하고, 정확한 측정값만으로 이루어지는 감시 데이터를 생성한다. 보다 구체적으로는, 제2 처리부(15B)는 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 강도가 소정의 임계값 이상의 측정값만을 감시 데이터에 추가한다.
임계값은 다음과 같이 하여 결정할 수 있다. 1매의 웨이퍼를 연마하여 측정 데이터를 취득하고, 그 취득된 측정 데이터에 대해 가상의 임계값을 설정하여, 가상의 임계값 이하인 측정값의 총수가 측정 데이터의, 예를 들어 20％ 이하이면, 그 가상의 임계값을 임계값으로서 채용한다.
도 9에 도시하는 예에서는, 임계값은 1.2로 설정되어 있다. 주파수 스펙트럼 f1의 피크가 나타내는 강도는 약 1.8이다. 따라서, 주파수 스펙트럼 f1의 피크로부터 얻어지는 측정값 3.5㎛는 신뢰성이 높은 측정값이라고 인정되어, 감시 데이터로서 사용된다. 한편, 주파수 스펙트럼 f2의 피크가 나타내는 강도는 약 0.9이다. 따라서, 주파수 스펙트럼 f2로부터 얻어지는 측정값 1㎛는 감시 데이터로서는 사용되지 않는다. 이와 같이 하여, 측정값은 그 대응하는 주파수 성분의 강도에 기초하여, 신뢰성이 높은 측정값과 신뢰성이 낮은 측정값으로 선별된다.
상술한 예에서는, 임계값은 미리 설정된 고정값이다. 이것 대신에, 임계값은 감시 데이터에 포함되는 과거에 취득된 복수의 측정값에 기초하여 변화시켜도 된다. 예를 들어, 최신의 복수의 측정값에 대응한 복수의 주파수 성분의 강도의 평균값을 산출하여, 그 평균값에 대한 소정의 비율을 임계값으로서 사용해도 된다. 예를 들어, 얻어진 평균값의 80％를 임계값으로 결정할 수 있다. 과거에 취득된 복수의 측정값의 예로서는, 현재 연마하고 있는 웨이퍼에 대해 이미 취득된 측정값, 선행하여 연마된 다른 웨이퍼에 대해 취득된 측정값 및 다른 연마 장치에서 과거에 취득된 측정값 등을 들 수 있다.
제2 처리부(15B)는 제1 처리부(15A)로부터 측정 데이터를 수취하여, 이 측정 데이터로부터 상기 감시 데이터를 생성한다. 감시 데이터는, 상술한 바와 같이, 신뢰성이 높다고 인정된 측정값만을 포함한다. 제2 처리부(15B)는 감시 데이터에 포함되는 측정값을 감시하여, 상기 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에, 연마 종점에 도달하였다고 판단한다. 보다 정확하게 연마 종점을 결정하기 위해, 얻어진 신뢰성이 높은 측정값의 이동 평균값을 산출하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 이동 평균값이 소정의 목표값에 도달한 시점이 연마 종점이라고 판단된다. 또한, 보다 정확하게 연마 종점을 결정하기 위해, 연마 테이블(20)이 1회전하는 동안에 취득된 복수의 신뢰성이 높은 측정값의 평균값을 구하는 것이 바람직하다. 또한, 얻어진 평균값의 이동 평균값을 구하는 것이 바람직하다.
도 10은 실리콘층의 두께와 연마 시간의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서, 그래프 a는 연마 테이블(20)이 1회전하는 동안에 취득된 복수의 측정값의 평균값의 시간 변화를 나타내고, 그래프 b는 상기 평균값의 이동 평균값의 시간 변화를 나타내고 있다. 이동 평균값은 최신의 복수의(예를 들어, 최신의 3개의) 평균값의 평균값이다. 측정값의 평균값(그래프 a) 또는 그 이동 평균값(그래프 b)이 미리 설정된 목표값에 도달한 시점이 연마 종점이다. 제2 처리부(15B)는 측정값의 평균값(그래프 a) 또는 그 이동 평균값(그래프 b)이 미리 설정된 목표값에 도달한 시점으로부터, 웨이퍼의 연마 종점(즉, 실리콘층의 연마 종점)을 결정한다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 그래프 b는 그래프 a에 비해 평활화되어 있다. 따라서, 보다 정확한 연마 종점을 검출하기 위해서는, 그래프 b에 나타내는 이동 평균값을 산출하여, 이를 감시하는 것이 바람직하다.
도 11은 연마 전과 연마 후의 연마 프로파일을 도시하는 도면이다. 종축은 실리콘층의 두께를 나타내고, 횡축은 웨이퍼의 반경 방향의 위치를 나타내고 있다. 도 11에 나타내는 점은 실리콘층의 측정값이다. 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼의 중심부에서의 측정값의 편차는 비교적 작다. 바꿔 말하면, 웨이퍼의 중심부에서 취득된 측정값의 신뢰성은 높다고 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 중심부에서 취득된 측정값만을 사용하여 연마 종점을 검출하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이 예로 한정되지 않고, 웨이퍼의 중심부 이외의 영역에서 취득된 측정값을 사용해도 된다. 예를 들어, 웨이퍼의 주연부에서 취득된 측정값만을 사용하여 연마 종점을 검출해도 된다. 또한, 미리 선택된 복수의 영역(예를 들어, 도 6에 도시하는 웨이퍼의 중심부와 주연부)에서 취득된 측정값을 사용해도 된다.
도 7 및 도 9에 도시하는 예에서는, 주파수 성분의 강도에 기초하여 측정값을 신뢰성이 높은 것과 신뢰성이 낮은 것으로 선별하였지만, 측정값 자신에 기초하여 그 측정값을 선별해도 된다. 구체적으로는, 얻어진 측정값이 소정의 범위 내에 있으면, 그 측정값은 신뢰성이 높은 측정값으로서 인정된다. 예를 들어, 연마되는 실리콘층의 두께가 대략 3㎛ 내지 4㎛로 기지인 경우, 얻어진 측정값이 2.0㎛ 내지 4.0㎛의 범위 내(도 12에서는 사선으로 나타냄)이면, 그 측정값은 신뢰성이 높은 측정값이라고 판단할 수 있다. 한편, 얻어진 측정값이 2.0㎛ 내지 4.0㎛의 범위로부터 벗어나 있으면, 그 측정값은 신뢰성이 낮은 측정값이라고 판단할 수 있다. 이와 같이, 연마되는 실리콘층의 두께가 기지인 경우에는, 그 기지의 두께의 범위를 측정값의 신뢰성의 판단 기준으로서 사용할 수 있다.
또한, 주파수 성분의 강도에 대한 소정의 임계값과, 실리콘층의 두께에 대한 소정의 범위의 양쪽을 사용하여, 얻어진 측정값을 선별해도 된다. 도 13은 측정값을 선별하는 기준으로서, 주파수 성분의 강도에 관한 소정의 임계값과, 실리콘층의 두께에 관한 소정의 범위를 사용한 예를 도시하는 도면이다. 이 예에서는, 주파수 성분의 강도에 대한 임계값은 1이고, 실리콘층의 두께에 대한 임계값은 2.0㎛ 내지 4.0㎛의 범위로 설정되어 있다. 주파수 성분의 강도가 1 이상이며, 또한 실리콘층의 두께가 2.0㎛ 내지 4.0㎛의 범위 내에 있는 경우, 즉 주파수 스펙트럼의 피크가 도 13의 그물선으로 나타내는 범위 내에 있는 경우에는, 그 측정값은 신뢰성이 높다고 제2 처리부(15B)에 의해 판단되어, 감시 데이터에 추가된다. 이에 대해, 주파수 스펙트럼의 피크가 도 13의 그물선으로 나타내는 범위로부터 벗어나는 경우에는, 그 측정값은 신뢰성이 낮다고 판단되어, 감시 데이터에는 포함되지 않는다.
도 8에 도시하는 2개의 분광 파형은 그 전체가 우측 상방으로 비스듬히 경사져 있다. 이와 같은 분광 파형 전체의 기울기는 노이즈로서 주파수 스펙트럼에 나타나, 정확한 실리콘층의 두께 측정을 방해한다. 따라서, 노이즈를 포함하지 않는 주파수 스펙트럼을 얻기 위해, 다음과 같은 노이즈 제거 프로세스를 행해도 된다. 즉, 기준 실리콘 웨이퍼(베어 실리콘 웨이퍼)를 준비하여, 이 기준 실리콘 웨이퍼에 적외선을 닿게 하여, 상기 기준 실리콘 웨이퍼로부터 반사한 적외선의 파장마다의 상대 반사율을 산출함으로써 기준 분광 파형을 취득하고, 이 기준 분광 파형에 고속 푸리에 변환 처리를 실시하여 기준 주파수 스펙트럼을 미리 취득하고, 웨이퍼(W)의 연마 중에 얻어진 도 9에 도시한 바와 같은 주파수 스펙트럼을 상기 기준 주파수 스펙트럼으로 나눔으로써, 노이즈가 포함되지 않은 주파수 스펙트럼이 얻어진다. 보다 구체적으로는, 연마 중에 얻어진 주파수 스펙트럼 상의 각 실리콘층 두께에서의 주파수 성분의 강도를, 기준 주파수 스펙트럼 상의 대응하는 주파수 성분의 강도로 제산함으로써, 주파수 스펙트럼을 보정한다. 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도는 이 보정된 주파수 스펙트럼에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
도 14는 실리콘 관통 전극(TSV)의 제조에 있어서 실시되는 실리콘층의 연마 시에 취득된 분광 파형을 도시하는 도면이고, 도 15는 도 14에 도시하는 분광 파형으로부터 생성된 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이다. 도 14에 도시하는 분광 파형 s3, s4, s5는 도 15에 도시하는 주파수 스펙트럼 f3, f4, f5에 각각 대응한다. 도 14에 도시하는 분광 파형 및 도 15에 도시하는 주파수 스펙트럼은 도 4에 도시하는 분광 파형 및 도 5에 도시하는 주파수 스펙트럼과 마찬가지로 하여 생성되므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
실리콘 관통 전극(TSV)의 제조에서는 연마되는 실리콘층의 두께는 약 20㎛ 내지 50㎛이다. 이 경우라도, 측정값을 선별하는 기준으로서, 주파수 성분의 강도의 소정의 임계값 및/또는 실리콘층의 두께의 소정의 범위를 사용할 수 있다. 본 발명의 연마 종점 검출 기술은, 두께 10㎛ 미만의 실리콘층을 연마하는 BSI 프로세스 및 두께 약 20㎛ 내지 50㎛의 실리콘층을 연마하는 TSV 프로세스의 양쪽에 적용하는 것이 가능하다.
조사부(11)는 상기 조사부(11)로부터 발해지는 적외선의 양을 전환하는 기능을 갖고 있고, 적외선의 양은 연마되는 실리콘층의 상태에 따라서 바꾸는 것이 바람직하다. 실리콘층의 상태의 구체예로서는, 실리콘층의 두께, 실리콘층의 표면의 평탄도(면내 균일성), 실리콘층의 아래에 존재하는 막의 두께, 재질, 배선 패턴 밀도를 들 수 있다. 예를 들어, BSI 프로세스와 같은 얇은 실리콘층을 연마할 때에는, 조사부(11)로부터 발해지는 적외선의 양을 적게 하고, TSV 프로세스와 같은 두꺼운 실리콘층을 연마할 때에는, 조사부(11)로부터 발해지는 적외선의 양을 많게 하는 것이 바람직하다.
다음에, 임계값을 결정하는 방법의 일례를 설명한다. 도 16은 주파수 성분의 강도의 도수 분포를 나타내는 히스토그램이다. 도 16의 히스토그램에 있어서, 종축은 강도의 출현 빈도를 나타내고, 횡축은 주파수 성분의 강도를 나타내고 있다. 도 16의 히스토그램에는 25개의 측정값에 대응하는 주파수 성분의 강도가 도시되어 있다. 이들 25개의 측정값은 연마 테이블이 5회전하는 동안에, 웨이퍼 상의 5개의 영역(도 6 참조)에서 취득된 것이다. 따라서, 출현 빈도의 총수는 25이다.
주파수 성분의 강도의 도수 분포는 연마되는 웨이퍼의 특성에 따라서 다르다. 도 16에 도시하는 예에 있어서는, 도수 분포에 나타나는 주파수 성분의 강도는, 신뢰성이 높은 그룹과 신뢰성이 낮은 그룹으로 2극화되는 경향을 나타내고 있다. 이 경우, 2개의 그룹의 가중 평균 사이의 중간값(평균값)이, 상기 임계값으로서 사용된다. 도 16에 도시하는 예에서는, 신뢰성이 높은 그룹에 속하는 주파수 성분의 강도의 가중 평균은 약 0.4이고, 신뢰성이 낮은 그룹에 속하는 주파수 성분의 강도의 가중 평균은 약 1.6이다. 이들 2개의 가중 평균의 중간값은 1.0[＝(0.4＋1.6)/2]이다. 따라서, 이 예에서는, 주파수 성분의 강도의 임계값으로서 1.0이 사용된다. 주파수 성분의 강도가 2극화되지 않는 경우에는, 도수 분포(히스토그램)에 나타낸 주파수 성분의 강도 전체의 가중 평균이 상기 임계값으로서 사용된다. 이와 같이, 과거에 취득된 주파수 성분의 강도의 도수 분포로부터 산출된 가중 평균에 기초하여 임계값을 결정함으로써, 신뢰성에 기초하는 측정값의 선별을 안정적으로 행할 수 있다.
다음에, 임계값을 결정하는 방법의 다른 예를 설명한다. 도 17은 도 16에 도시하는 히스토그램으로부터 생성한 누적 꺾은 선 그래프를 도시하는 도면이다. 종축은 주파수 성분의 강도의 출현 빈도의 누적값을 퍼센트로 나타낸 것이다. 100％는 측정값의 총수인 25에 대응한다. 따라서, 측정값 1개당의 퍼센트는 100％/25＝4％이다. 강도 0.2의 측정값은 1개 존재하므로, 그 빈도는 4％이다. 강도 0.3의 측정값은 3개 존재하므로, 그 빈도는 12％(＝4％×3)이다. 도 17의 종축은 빈도의 누적값을 나타내므로, 강도 0.3에서의 누적값은 4＋12＝16％이다. 이와 같이, 측정값의 총수에 대한 빈도 누적값의 비율을 표현한 그래프가, 누적 꺾은 선 그래프이다.
임계값은 과거에 취득된 측정값에 차지하는 신뢰성이 높은 측정값의 비율로부터 결정된다. 예를 들어, 과거의 측정 데이터로부터, 측정값 전체에 차지하는 신뢰성이 낮은 측정값의 비율이 약 20％인 것이 기지이고, 측정값의 전체수의 20％까지 버리는 것이 허용되는 경우, 종축의 20％에 대응하는 횡축의 강도는 0.4이므로, 임계값은 0.4로 결정된다. 이 경우에는 측정값 전체의 80％를 사용하여 연마 종점이 검출된다.
상술한 도수 분포 및 누적 꺾은 선 그래프의 양쪽을 사용하여, 임계값을 결정해도 된다. 예를 들어, 도수 분포로부터 결정한 임계값과, 누적 꺾은 선 그래프로부터 결정한 임계값의 평균값을, 측정값을 판별하기 위한 임계값으로서 사용해도 된다. 임계값을 결정하는 상술한 방법에서는 과거에 얻어진 측정 데이터가 사용된다. 과거에 얻어진 측정 데이터의 예로서는, 현재 연마하고 있는 웨이퍼에 대해 이미 취득된 측정값, 선행하여 연마된 다른 웨이퍼에 대해 취득된 측정값 및 다른 연마 장치에서 과거에 취득된 측정값 등을 들 수 있다.
도 16 및 도 17을 사용하여 설명한 임계값의 결정 방법은, 화상 처리 분야에 있어서의 이치화 처리에 사용되는 임계값 결정 방법에 기초하고 있다. 예를 들어, 도 17에 도시하는 방법은 P타일법(Percentile Method)이다. 또한, 분리도(separation metrics)를 사용한 판별 분석법(Discriminate Analysis Method, 오츠의 이치화라고도 불림) 등, 그 밖의 화상 처리 분야의 임계값 결정 방법을 적용하는 것도 물론 가능하다.
도 18은 신뢰성이 높은 측정값과 신뢰성이 낮은 측정값을 판별하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 18에 도시하는 2개의 주파수 스펙트럼 f6, f7의 각 피크가 나타내는 강도는 비교적 높다. 이로 인해, 예를 들어 임계값이 0.065인 경우에는, 주파수 스펙트럼 f6, f7로부터 얻어지는 실리콘층의 두께의 측정값은 어느 쪽이든 신뢰성이 높다고 판단된다. 그러나, 주파수 스펙트럼 f7은 주파수 스펙트럼 f6에 비해, 불명료한 피크 형상을 갖고 있다. 일반적으로, 피크 형상이 명료한 주파수 스펙트럼은 신뢰성이 높은 측정값을 나타내고, 피크 형상이 불명료한 주파수 스펙트럼은 신뢰성이 낮은 측정값을 나타내는 경향이 있다.
따라서, 이 방법에 있어서는, 주파수 스펙트럼의 피크에서의 강도 대신에, 소정의 관측 두께에서의 주파수 성분의 강도를 사용하여 측정값의 신뢰성을 판단한다. 즉, 소정의 관측 두께에서의 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 낮은 경우에는, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 높다고 인정된다. 이에 대해, 소정의 관측 두께에서의 주파수 성분의 강도가 상기 소정의 임계값 이상인 경우에는, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 낮다고 인정된다.
도 18에 도시하는 예에서는, 관측 두께는 2㎛로 설정되고, 임계값은 0.065로 설정되어 있다. 주파수 스펙트럼 f6에서는, 관측 두께 2㎛에서의 주파수 성분의 강도 a1은 임계값 0.065보다도 낮다. 따라서, 주파수 스펙트럼 f6으로부터 얻어지는 측정값은 신뢰성이 높다고 판단된다. 이에 대해, 주파수 스펙트럼 f7에서는, 관측 두께 2㎛에서의 주파수 성분의 강도 b1은 임계값 0.065보다도 높다. 따라서, 주파수 스펙트럼 f7로부터 얻어지는 측정값은 신뢰성이 낮다고 판단된다. 관측 두께는 복수여도 된다. 이 경우에는, 각 관측 두께에서의 강도와 상기 임계값이 비교되어, 상술한 바와 마찬가지로 측정값의 신뢰성이 판단된다.
이 방법에 있어서, 주파수 스펙트럼의 피크에서의 강도에 추가하여, 소정의 관측 두께에서의 주파수 성분의 강도를 사용하여, 측정값의 신뢰성을 판단해도 된다. 즉, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 강도가 소정의 임계값보다도 높고, 또한 소정의 관측 두께에서의 주파수 성분의 강도가 상기 소정의 임계값보다도 낮은 경우에는, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 높다고 인정된다. 이에 대해, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 강도가 소정의 임계값 이하이고 및/또는 소정의 관측 두께에서의 주파수 성분의 강도가 상기 소정의 임계값 이상인 경우에는, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 낮다고 인정된다. 이와 같이, 피크에서의 강도를 사용한 신뢰성 판단과, 소정의 관측 두께에서의 강도를 사용한 신뢰성 판단을 조합함으로써, 보다 정확하게 측정값을 판별하는 것이 가능해진다.
도 19는 도 18에 도시한 판별 방법의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 이 방법에 있어서는, 주파수 스펙트럼의 피크에서의 강도와, 소정의 관측 두께에서의 주파수 성분의 강도의 차분(절대값)이, 소정의 설정값과 비교된다. 상기 차분이 설정값보다도 크면, 그 주파수 스펙트럼의 피크로부터 결정되는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 높다고 판단된다. 이에 대해, 상기 차분이 설정값 이하이면, 그 주파수 스펙트럼의 피크로부터 결정되는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 낮다고 판단된다.
도 19에 도시하는 예에 있어서는, 상기 차분의 설정값은 0.005로 설정되어 있다. 주파수 스펙트럼 f6의 피크에서의 강도와, 관측 두께 2㎛에서의 주파수 성분의 강도의 차분 a2는 설정값 0.005보다도 크다. 따라서, 주파수 스펙트럼 f6의 피크로부터 결정되는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 높다고 판단된다. 이에 대해, 주파수 스펙트럼 f7의 피크에서의 강도와, 관측 두께 2㎛에서의 주파수 성분의 강도의 차분 b2는 설정값 0.005보다도 작다. 따라서, 주파수 스펙트럼 f7의 피크로부터 결정되는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 낮다고 판단된다. 이 예에 있어서도, 관측 두께는 복수여도 된다.
이 방법에 있어서도, 주파수 스펙트럼의 피크에서의 강도에 기초하는 신뢰성의 판단과, 상기 차분에 기초하는 신뢰성의 판단을 조합해도 된다. 즉, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 강도가 소정의 임계값보다도 높고, 또한 상기 차분이 소정의 설정값보다도 큰 경우에는, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 높다고 인정된다. 이에 대해, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 강도가 소정의 임계값 이하이고 및/또는 상기 차분이 소정의 설정값 이하인 경우에는, 주파수 스펙트럼의 피크가 나타내는 실리콘층의 두께의 측정값은 신뢰성이 낮다고 인정된다. 도 16 내지 도 19를 사용하여 설명한 상기 방법은 적외선을 사용한 실리콘층의 두께 측정에 적용할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 가시광을 사용한 기판 상의 막(예를 들어, SiO2 등의 절연막)의 두께 측정에도 적용하는 것은 가능하다.
도 20은 상술한 연마 종점 검출 방법을 실행할 수 있는 연마 장치를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 20에 도시한 바와 같이, 연마 장치는 연마 패드(22)를 지지하는 연마 테이블(20)과, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 연마 패드(22)에 압박하는 토플링(24)과, 연마 패드(22)에 연마액(슬러리)을 공급하는 연마액 공급 기구(25)를 구비하고 있다. 연마 테이블(20)은 그 하방에 배치되는 모터(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 연마 패드(22)는 연마 테이블(20)의 상면에 고정되어 있다.
연마 패드(22)의 상면(22a)은 웨이퍼(W)를 연마하는 연마면을 구성하고 있다. 토플링(24)은 토플링 샤프트(28)를 통해 모터 및 승강 실린더(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 이에 의해, 토플링(24)은 승강 가능하고 또한 토플링 샤프트(28) 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 이 토플링(24)의 하면에는 웨이퍼(W)가 진공 흡착 등에 의해 보유 지지된다.
토플링(24)의 하면에 보유 지지된 웨이퍼(W)는 토플링(24)에 의해 회전되면서, 회전하고 있는 연마 테이블(20) 상의 연마 패드(22)의 연마면(22a)에 토플링(24)에 의해 압박된다. 이때, 연마액 공급 기구(25)로부터 연마 패드(22)의 연마면(22a)으로 연마액이 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면과 연마 패드(22) 사이에 연마액이 존재한 상태에서 웨이퍼(W)의 표면이 연마된다. 웨이퍼(W)와 연마 패드(22)를 미끄럼 접촉시키는 상대 이동 기구는 연마 테이블(20) 및 토플링(24)에 의해 구성된다.
연마 테이블(20)에는 그 상면에서 개방되는 제1 구멍(30A) 및 제2 구멍(30B)이 형성되어 있다. 또한, 연마 패드(22)에는 이들 구멍(30A, 30B)에 대응하는 위치에 관통 구멍(31)이 형성되어 있다. 구멍(30A, 30B)과 관통 구멍(31)은 연통하고, 관통 구멍(31)은 연마면(22a)에서 개방되어 있다. 제1 구멍(30A)은 액체 공급로(33) 및 로터리 조인트(32)를 통해 액체 공급원(35)에 연결되어 있고, 제2 구멍(30B)은 액체 배출로(34)에 연결되어 있다.
웨이퍼(W)의 연마 중에는, 액체 공급원(35)으로부터는, 투명한 액체로서 물(바람직하게는 순수)이 액체 공급로(33)를 통해 제1 구멍(30A)에 공급되어, 웨이퍼(W)의 하면과 광파이버(12, 41)의 선단 사이의 공간을 채운다. 물은, 또한 제2 구멍(30B)에 유입되고, 액체 배출로(34)를 통해 배출된다. 연마액은 물과 함께 배출되고, 이에 의해 광로가 확보된다. 액체 공급로(33)에는 연마 테이블(20)의 회전에 동기하여 작동하는 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 밸브는, 관통 구멍(31) 상에 웨이퍼(W)가 위치하지 않을 때에는 물의 흐름을 멈추거나, 또는 물의 유량을 적게 하도록 동작한다. 본 실시 형태에 있어서는, 액체 공급원(35) 및 액체 공급로(33)에 의해, 물 공급 기구가 구성된다.
연마 장치는 상술한 방법에 따라서 연마의 진척을 감시하고, 또한 연마 종점을 검출하는 연마 감시 장치를 갖고 있다. 이 연마 감시 장치는 연마 종점 검출 장치로서도 기능한다. 연마 감시 장치는 적외선을 웨이퍼(W)의 피연마면에 조사하는 조사부(11)와, 웨이퍼(W)로부터 되돌아오는 적외선 반사를 수광하는 수광부로서의 광파이버(12)와, 웨이퍼(W)로부터 반사한 적외선을 파장에 따라서 분해하여, 소정의 파장 범위에 걸쳐서 적외선의 강도를 측정하는 분광기(13)와, 분광기(13)에 의해 취득된 적외선 강도 데이터로부터 실리콘층의 두께를 결정하는 제1 처리부(15A)와, 제1 처리부(15A)로부터 얻어지는 실리콘층의 두께를 감시하고, 또한 웨이퍼(W)의 연마 종점(실리콘층의 연마 종점)을 결정하는 제2 처리부(15B)를 구비하고 있다. 제1 처리부(15A)와 제2 처리부(15B)는 1개의 처리부로서 설치해도 된다.
조사부(11)는 광원(40)과, 광원(40)에 접속된 광파이버(41)를 구비하고 있다. 광파이버(41)는 광원(40)에 의해 발해진 적외선을 웨이퍼(W)의 표면까지 유도하는 광전송부이다. 광파이버(41) 및 광파이버(12)의 선단은 제1 구멍(30A) 내에 위치하고 있고, 웨이퍼(W)의 피연마면의 근방에 위치하고 있다. 광파이버(41) 및 광파이버(12)의 각 선단은 토플링(24)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 중심에 대향하여 배치되고, 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 연마 테이블(20)이 회전할 때마다 웨이퍼(W)의 중심을 포함하는 복수의 영역에 적외선이 조사되도록 되어 있다. 800㎚ 내지 900㎚의 근적외선은 물속을 비교적 용이하게 통과하기 쉬우므로, 근적외선을 사용하는 것이 바람직하다.
광원(40)으로서는, 발광 다이오드(LED)가 사용된다. 광원(40)이 발하는 적외선은 파장 920㎚ 내지 980㎚의 근적외선인 것이 바람직하다. 이 범위의 파장을 갖는 근적외선은, 보다 장파장의 적외선에 비해 물에 흡수되기 어려우므로, 보다 정밀도가 높은 측정이 가능해진다. 광파이버(41)와 광파이버(12)는 서로 병렬로 배치되어 있다. 광파이버(41) 및 광파이버(12)의 각 선단은 웨이퍼(W)의 표면에 대해 대략 수직으로 배치되어 있고, 광파이버(41)는 웨이퍼(W)의 표면에 대략 수직으로 적외선을 조사하도록 되어 있다.
웨이퍼(W)의 연마 중에는 조사부(11)로부터 적외선이 웨이퍼(W)에 조사되어, 광파이버(12)에 의해 웨이퍼(W)로부터 반사한 적외선이 수광된다. 적외선이 조사되는 동안, 구멍(30A, 30B) 및 관통 구멍(31)에는 물이 공급되고, 이에 의해, 광파이버(41) 및 광파이버(12)의 각 선단과, 웨이퍼(W)의 표면과의 사이의 공간은 물로 채워진다. 분광기(13)는 반사한 적외선의 강도를 소정의 파장 범위에 걸쳐서 측정하여, 얻어진 적외선 강도 데이터를 제1 처리부(15A)로 보낸다. 제1 처리부(15A)는 상술한 바와 같이 분광 파형에 FFT(고속 푸리에 변환) 처리를 행하여 실리콘층의 두께를 결정하고, 제2 처리부(15B)는 제1 처리부(15A)로부터 얻어진 실리콘층의 두께에 기초하여 연마 종점을 결정한다.
도 21은 도 20에 도시하는 연마 장치의 변형예를 도시하는 단면도이다. 도 21에 도시하는 예에서는, 액체 공급로, 액체 배출로, 액체 공급원은 설치되어 있지 않다. 이것 대신에, 연마 패드(22)에는 투명창(45)이 형성되어 있다. 조사부(11)의 광파이버(41)는 이 투명창(45)을 통해 연마 패드(22) 상의 웨이퍼(W)의 표면에 적외선을 조사하고, 수광부로서의 광파이버(12)는 웨이퍼(W)로부터 반사한 적외선을 투명창(45)을 통해 수광한다. 그 밖의 구성은, 도 20에 도시하는 연마 장치와 마찬가지이다.
상술한 실리콘층은 실리콘 기판 자체여도 된다. 본 발명은 실리콘 기판 자체의 연마(연삭)에도 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 실리콘 기판의 이면 연삭에 적용할 수 있다. 실리콘 기판을 연마(연마)하는 장치는 연마 패드(22) 대신에, 지석이 연마구로서 사용된다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태로 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 의해 정의되는 기술적 사상을 따른 가장 넓은 범위로 해야 한다.
11 : 조사부
12 : 수광부(광파이버)
13 : 분광기
15A, 15B : 처리부(연마 감시부)
16 : 동작 컨트롤러
20 : 연마 테이블
22 : 연마 패드(연마구)
24 : 토플링
25 : 연마액 공급 기구
28 : 토플링 샤프트
30A, 30B : 구멍
31 : 관통 구멍
32 : 로터리 조인트
33 : 액체 공급로
34 : 액체 배출로
35 : 액체 공급원
40 : 광원
41 : 광파이버
45 : 투명창

Claims (39)

  1. 실리콘층을 갖는 기판을 연마하는 방법이며,
    회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고,
    상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 적외선을 조사하고,
    상기 기판으로부터 반사한 적외선을 수광하고,
    상기 반사한 적외선의 강도를 파장마다 측정하고,
    측정된 상기 적외선의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 적외선의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고,
    상기 결정된 실리콘층의 두께가 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결정된 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 높고 및/또는 상기 결정된 실리콘층의 두께가 소정의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 결정된 실리콘층의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하는 공정을 더 포함하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 상기 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연마 테이블이 1회전하는 동안에, 상기 기판으로의 적외선의 조사로부터 상기 신뢰성이 높은 측정값의 인정까지의 공정을 복수회 반복하여, 복수의 신뢰성이 높은 측정값을 취득하고,
    상기 복수의 신뢰성이 높은 측정값의 평균값을 산출하고,
    상기 평균값이 상기 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 평균값의 이동 평균값을 산출하고,
    상기 이동 평균값이 상기 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 기판으로의 적외선의 조사로부터 상기 신뢰성이 높은 측정값의 인정까지의 공정을 복수회 반복하여, 복수의 신뢰성이 높은 측정값을 취득하고,
    상기 복수의 신뢰성이 높은 측정값의 이동 평균값을 산출하고,
    상기 이동 평균값이 상기 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 적외선은 상기 기판의 중심부에 조사되고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값은 상기 기판의 중심부에 있어서의 상기 실리콘층의 두께의 측정값인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 적외선은 상기 기판의 복수의 영역에 조사되고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값은 상기 복수의 영역으로부터 미리 선택된 적어도 1개의 영역에 있어서의 상기 실리콘층의 두께의 측정값인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 복수의 신뢰성이 높은 측정값에 기초하여 변동되는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하는 공정은,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 실리콘층의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 나타내는 주파수 스펙트럼을 취득하고,
    기준 실리콘 웨이퍼에 적외선을 닿게 하여, 상기 기준 실리콘 웨이퍼로부터 반사한 적외선의 파장마다의 상대 반사율을 산출함으로써 기준 분광 파형을 취득하고,
    상기 기준 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여 기준 주파수 스펙트럼을 취득하고,
    상기 주파수 스펙트럼 상의 각 실리콘층 두께에서의 주파수 성분의 강도를, 상기 기준 주파수 스펙트럼 상의 대응하는 주파수 성분의 강도로 제산함으로써, 상기 주파수 스펙트럼을 보정하고,
    상기 보정된 주파수 스펙트럼으로부터 상기 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 기판에 조사되는 상기 적외선의 양을, 연마되는 상기 실리콘층의 상태에 따라서 바꾸는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 실리콘층은 이면 조사형 이미지 센서의 수광면을 구성하는 실리콘층인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 실리콘층은 실리콘 관통 전극의 실리콘층인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적외선은 파장 800㎚ 내지 1000㎚의 근적외선인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  14. 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 방법이며,
    회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고,
    상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 광을 조사하고,
    상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하고,
    상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하고,
    측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고,
    상기 결정된 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 높고 및/또는 상기 결정된 막의 두께가 소정의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 공정을 포함하고,
    상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 주파수 성분의 강도의 도수 분포에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 상기 도수 분포에 나타낸 상기 주파수 성분의 강도의 가중 평균인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 상기 도수 분포에 있어서 2극화된 신뢰성이 높은 그룹에 속하는 주파수 성분의 강도의 가중 평균과 신뢰성이 낮은 그룹에 속하는 주파수 성분의 강도의 가중 평균 사이의 중간값인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 측정값에 차지하는 신뢰성이 높은 측정값의 비율에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  18. 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 방법이며,
    회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고,
    상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 광을 조사하고,
    상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하고,
    상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하고,
    측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께를 결정하고,
    소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도가, 소정의 임계값보다도 낮은 경우에는 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  19. 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 방법이며,
    회전하는 연마 테이블 상의 연마구에 기판을 압박하여 상기 기판을 연마하고,
    상기 기판의 연마 중에, 상기 기판에 광을 조사하고,
    상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하고,
    상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하고,
    측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 상기 주파수 성분의 강도를 결정하고,
    소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도와 상기 결정된 주파수 성분의 강도의 차분의 절대값이 소정의 임계값보다도 큰 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
  20. 실리콘층을 갖는 기판을 연마하는 장치이며,
    연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과,
    상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 적외선을 조사하는 조사부와,
    상기 기판으로부터 반사한 적외선을 수광하는 수광부와,
    상기 반사한 적외선의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와,
    상기 분광기에 의해 취득된 적외선 강도 데이터로부터 상기 실리콘층의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고,
    상기 연마 감시부는,
    측정된 상기 적외선의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 적외선의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고,
    상기 결정된 실리콘층의 두께가 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 연마 감시부는,
    상기 결정된 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 높고 및/또는 상기 결정된 실리콘층의 두께가 소정의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 결정된 실리콘층의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 연마 테이블이 1회전하는 동안에, 상기 기판으로의 적외선의 조사로부터 상기 신뢰성이 높은 측정값의 인정까지의 공정을 복수회 반복하여, 복수의 신뢰성이 높은 측정값을 취득하고,
    상기 연마 감시부는 상기 복수의 신뢰성이 높은 측정값의 평균값을 산출하여, 상기 평균값이 상기 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 연마 감시부는 상기 평균값의 이동 평균값을 산출하여, 상기 이동 평균값이 상기 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 기판으로의 적외선의 조사로부터 상기 신뢰성이 높은 측정값의 인정까지의 공정을 복수회 반복하여, 복수의 신뢰성이 높은 측정값을 취득하고,
    상기 연마 감시부는 상기 복수의 신뢰성이 높은 측정값의 이동 평균값을 산출하여, 상기 이동 평균값이 상기 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 적외선은 상기 기판의 중심부에 조사되고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값은 상기 기판의 중심부에 있어서의 상기 실리콘층의 두께의 측정값인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  26. 제21항에 있어서, 상기 적외선은 상기 기판의 복수의 영역에 조사되고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값은 상기 복수의 영역으로부터 미리 선택된 적어도 1개의 영역에 있어서의 상기 실리콘층의 두께의 측정값인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  27. 제21항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 복수의 신뢰성이 높은 측정값에 기초하여 변동되는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  28. 제20항에 있어서, 상기 연마 감시부는,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 실리콘층의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 나타내는 주파수 스펙트럼을 취득하고,
    기준 실리콘 웨이퍼에 적외선을 닿게 하여, 상기 기준 실리콘 웨이퍼로부터 반사한 적외선의 파장마다의 상대 반사율을 산출함으로써 기준 분광 파형을 취득하고,
    상기 기준 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여 기준 주파수 스펙트럼을 취득하고,
    상기 주파수 스펙트럼 상의 각 실리콘층 두께에서의 주파수 성분의 강도를, 상기 기준 주파수 스펙트럼 상의 대응하는 주파수 성분의 강도로 제산함으로써, 상기 주파수 스펙트럼을 보정하고,
    상기 보정된 주파수 스펙트럼으로부터 상기 실리콘층의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  29. 제20항에 있어서, 상기 조사부는 상기 기판에 조사되는 상기 적외선의 양을, 연마되는 상기 실리콘층의 상태에 따라서 바꾸는 것이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  30. 제20항에 있어서, 상기 실리콘층은 이면 조사형 이미지 센서의 수광면을 구성하는 실리콘층인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  31. 제20항에 있어서, 상기 실리콘층은 실리콘 관통 전극의 실리콘층인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  32. 제20항에 있어서, 상기 적외선은 파장 800㎚ 내지 1000㎚의 근적외선인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  33. 제20항에 있어서, 상기 연마구에 압박된 상기 기판과, 상기 조사부 및 상기 수광부의 선단 사이의 공간에 물을 공급하는 물 공급 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  34. 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 장치이며,
    연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과,
    상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 광을 조사하는 조사부와,
    상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하는 수광부와,
    상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와,
    상기 분광기에 의해 취득된 광강도 데이터로부터 상기 막의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고,
    상기 연마 감시부는,
    측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 주파수 성분의 강도를 결정하고,
    상기 결정된 주파수 성분의 강도가 소정의 임계값보다도 높고 및/또는 상기 결정된 막의 두께가 소정의 범위 내에 있는 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하도록 구성되어 있고,
    상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 복수의 측정값으로부터 작성된 상기 주파수 성분의 강도의 도수 분포에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 상기 도수 분포에 나타낸 상기 주파수 성분의 강도의 가중 평균인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 상기 도수 분포에 있어서 2극화된 신뢰성이 높은 그룹에 속하는 주파수 성분의 강도의 가중 평균과 신뢰성이 낮은 그룹에 속하는 주파수 성분의 강도의 가중 평균 사이의 중간값인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  37. 제34항에 있어서, 상기 소정의 임계값은 과거에 취득된 측정값에 차지하는 신뢰성이 높은 측정값의 비율에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  38. 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 장치이며,
    연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과,
    상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 광을 조사하는 조사부와,
    상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하는 수광부와,
    상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와,
    상기 분광기에 의해 취득된 광강도 데이터로부터 상기 막의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고,
    상기 연마 감시부는,
    측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께를 결정하고,
    소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도가, 소정의 임계값보다도 낮은 경우에는 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  39. 막이 표면에 형성된 기판을 연마하는 장치이며,
    연마구를 지지하는 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 회전하는 연마 테이블 상의 상기 연마구에 상기 기판을 압박하는 토플링과,
    상기 토플링에 보유 지지된 상기 기판에 광을 조사하는 조사부와,
    상기 기판으로부터 반사한 광을 수광하는 수광부와,
    상기 반사한 광의 강도를 파장마다 측정하는 분광기와,
    상기 분광기에 의해 취득된 광강도 데이터로부터 상기 막의 두께를 결정하는 연마 감시부를 구비하고,
    상기 연마 감시부는,
    측정된 상기 광의 강도를 소정의 기준 강도로 나누어 상대 반사율을 산출하고,
    상기 상대 반사율과 상기 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하고,
    상기 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여, 상기 막의 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 취득하여, 상기 막의 두께 및 대응하는 상기 주파수 성분의 강도를 결정하고,
    소정의 관측 두께에 있어서의 상기 주파수 성분의 강도와 상기 대응하는 주파수 성분의 강도의 차분의 절대값이 소정의 임계값보다도 큰 경우에는, 상기 결정된 막의 두께를 신뢰성이 높은 측정값으로 인정하고,
    상기 신뢰성이 높은 측정값이 소정의 목표값에 도달한 시점에 기초하여 상기 기판의 연마 종점을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
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