TW201811499A - 研磨裝置及研磨狀態監視方法 - Google Patents

研磨裝置及研磨狀態監視方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種可實現高精度加工性能之研磨裝置。研磨裝置具備：測定在靜止狀態之基板膜厚的線上膜厚測定器80；及具有配置於研磨台30A內之膜厚感測器40的即時分光式膜厚監視器39。即時分光式膜厚監視器39藉由從基板研磨前藉由線上膜厚測定器80取得之初期膜厚，減去基板研磨前藉由即時分光式膜厚監視器39取得之初期膜厚而決定修正值，在基板研磨中取得之膜厚加上修正值而取得監視膜厚，並依據監視膜厚監視基板之研磨進展。

Description

研磨裝置及研磨狀態監視方法
本發明係關於一種研磨晶圓等基板之研磨裝置、及監視基板之研磨狀態的方法。
研磨半導體晶圓等基板之研磨裝置中，主要基於監視絕緣層(透明層)之研磨的進行狀態，來檢測研磨終點之目的，而使用即時(in situ)分光式膜厚監視器。該即時分光式膜厚監視器係在裝設於研磨台之光源及分光光度計上分別連接投光用光纖與受光用光纖。此等光纖之前端作為投受光部，而設置於當研磨台旋轉時逐次掃瞄晶圓表面之位置。將投受光部設置於通過晶圓中心之位置時，投受光部在研磨台旋轉1次中掃瞄晶圓面上概略接近直徑之線(曲線)。
近年來，伴隨半導體元件之微細化，對研磨之加工性能的要求提高，對即時分光式膜厚監視器要求之精度亦極為嚴格。但是，因為即時分光式膜厚監視器並未構成可獲得膜厚之絕對值，所以其膜厚測定值與依據基準晶圓之膜厚而校正的線上型(或獨立型)之膜厚測定器的膜厚測定值有若干偏差。
此外，因為即時分光式膜厚監視器裝設於研磨台中，所以其校正並不容易。換言之，校正研磨台中之分光式膜厚監視器的作業繁雜， 且設置用於自動校正之裝置的空間受限。再者，即時分光式膜厚監視器之構成要素本身也會隨時間而變化。加之，晶圓面上之測定點及其分布與線上型膜厚測定器不同。在此種背景下，存在了即時分光式膜厚監視器之膜厚測定值與線上型膜厚測定器的膜厚測定值不一致之問題。此外，晶圓中研磨對象之膜的下層膜厚不同時，因為受到其影響，各晶圓也有研磨終點之檢測結果不同的問題。
再者，晶圓之膜厚會沿著晶圓之周方向而參差不齊。此種在晶圓周方向之膜厚參差不齊，會對晶圓整體之膜厚測定造成不良影響。
為了減低膜厚參差不齊之影響，曾提出有適切調節研磨台及頂環(top ring)之旋轉速度的方法(參照日本特開2010-240837號公報)。根據該方法，膜厚感測器可掃瞄晶圓全面而獲得平均膜厚。但是，欲獲得平均膜厚，需要取得研磨台數個旋轉部分之膜厚資料。因而，膜厚監視時產生時間延遲，可能因研磨率之變化造成研磨過度或研磨不足。
本發明係解決此種問題，而提供一種可實現高精度之加工性能的研磨裝置及研磨狀態監視方法者。
為了達成上述目的，本發明一種樣態之研磨裝置的特徵為具備：研磨台，其係支撐研磨墊；頂環，其係將基板按壓於前述研磨墊上；線上膜厚測定器，其係測定在靜止狀態之基板的膜厚；及即時分光式膜厚監視器，其係具有配置於前述研磨台中之膜厚感測器，而前述即時分光式 膜厚監視器藉由從前述基板研磨前藉由前述線上膜厚測定器測定之初期膜厚，減去前述基板研磨前藉由前述即時分光式膜厚監視器測定之初期膜厚來決定修正值，藉由在前述基板研磨中測定之膜厚加上前述修正值而取得監視膜厚，並依據前述監視膜厚來監視前述基板之研磨進展。
本發明其他樣態之研磨狀態監視方法的特徵為：藉由線上膜厚測定器測定在靜止狀態之基板的初期膜厚，藉由即時分光式膜厚監視器測定被研磨台支撐之研磨墊上的前述基板之初期膜厚，藉由從前述線上膜厚測定器測定之前述初期膜厚減去藉由前述即時分光式膜厚監視器測定之前述初期膜厚而決定修正值，將研磨液供給於前述研磨墊上，同時將前述基板按壓於前述研磨墊來研磨該基板，在前述基板研磨中藉由前述即時分光式膜厚監視器測定之膜厚加上前述修正值而取得監視膜厚，並依據前述監視膜厚來監視前述基板之研磨進展。
本發明又其他樣態之研磨裝置的特徵為具備：研磨台，其係支撐研磨墊；頂環，其係將基板按壓於前述研磨墊上；及即時分光式膜厚監視器，其係具有配置於前述研磨台中之膜厚感測器，而前述即時分光式膜厚監視器在基板上照射光，生成來自該基板之反射光的光譜，使用前述光譜決定前述基板之旋轉角度，並從前述光譜決定膜厚。
本發明又其他樣態之研磨狀態監視方法的特徵為：將基板按壓於研磨墊上，在前述研磨墊上之前述基板上照射光，生成來自前述基板之反射光的光譜，使用前述光譜決定前述基板之旋轉角度，並從前述光譜決定膜厚，依據前述膜厚監視前述基板之研磨進展。
採用本發明時，由於藉由修正值來修正即時分光式膜厚監視器之測定值，因此可正確監視研磨狀態，可實現高精度之加工性能。
採用本發明時，作業時間不致延遲，無須依沿著晶圓面內周方向之膜厚的參差不齊即可獲得平均之監視膜厚。再者，可獲得與研磨前後之膜厚管理點一致的測定位置之監視膜厚。
1‧‧‧殼體
1a、1b‧‧‧間隔壁
2‧‧‧裝載/卸載部
3‧‧‧研磨部
3A~3D‧‧‧第一~第四研磨單 元
4‧‧‧洗淨部
5‧‧‧動作控制部
6‧‧‧第一線性輸送機
7‧‧‧第二線性輸送機
10‧‧‧研磨墊
10a‧‧‧研磨面
11‧‧‧升降機
12‧‧‧搖擺輸送機
16‧‧‧頂環轉軸
17‧‧‧連結手段
18‧‧‧頂環馬達
19‧‧‧台馬達
20‧‧‧前裝載部
21‧‧‧行駛機構
22‧‧‧搬送機器人
30A~30D‧‧‧第一~第四研磨台
31A~31D‧‧‧第一~第四頂環
32A~32D‧‧‧第一~第四研磨液 供給機構
33A~33D‧‧‧第一~第四修整器
34A~34D‧‧‧第一~第四霧化器
30a‧‧‧台軸
39‧‧‧即時分光式膜厚監視器
40‧‧‧膜厚感測器
42‧‧‧投光部
43‧‧‧光纖
44‧‧‧分光光度計
45‧‧‧處理部
47‧‧‧光源
48‧‧‧光纖
50A‧‧‧第一孔
50B‧‧‧第二孔
51‧‧‧通孔
53‧‧‧液體供給路徑
54‧‧‧液體排出路徑
55‧‧‧液體供給源
72‧‧‧暫置台
73‧‧‧一次洗淨機
74‧‧‧二次洗淨機
75‧‧‧乾燥機
77‧‧‧第一搬送機器人
78‧‧‧第二搬送機器人
80‧‧‧線上膜厚測定器
84‧‧‧膜厚測定頭
85‧‧‧定向檢測器
87‧‧‧基板載台
92‧‧‧頭移動機構
100‧‧‧光源
101‧‧‧聚光透鏡
103‧‧‧分束器
105‧‧‧成像透鏡
110‧‧‧分光光度計
117‧‧‧中繼透鏡
120‧‧‧處理部
TP1~TP7‧‧‧第一~第七搬送位置
W‧‧‧晶圓
第一圖係顯示本發明之實施形態的研磨裝置之圖。
第二圖係模式顯示第一研磨單元之斜視圖。
第三圖係顯示具備即時分光式膜厚監視器之第一研磨單元的模式剖面圖。
第四圖係用於說明即時分光式膜厚監視器之原理的模式圖。
第五圖係顯示晶圓與研磨台之位置關係的前視圖。
第六圖係顯示藉由處理部所生成之光譜圖。
第七圖係從獲得之光譜與複數個參照光譜的比較來決定現在膜厚之處理的說明圖。
第八圖係顯示線上膜厚測定器之模式圖。
第九圖係顯示線上膜厚測定器之膜厚測定頭的詳細模式圖。
第十圖係顯示研磨前後以線上膜厚測定器測定膜厚之測定點的一例圖。
第十一圖係顯示即時分光式膜厚監視器之膜厚感測器在晶圓面上描繪之掃瞄軌跡的一例圖。
第十二圖係晶圓之剖面圖。
第十三圖係在研磨台旋轉60次中重複描繪在晶圓某個半徑方向之位置的測定點獲得之光譜圖形。
第十四圖係顯示膜厚感測器之前端部沿著晶圓的劃片線(scribe line)而移動之情況圖。
第十五圖係利用從即時分光式膜厚監視器獲得之光譜檢測劃片線，而求出晶圓之旋轉角的方法一例之說明圖。
第十六圖係顯示研磨台旋轉1次中之測定點的圖。
第十七圖係顯示即時分光式膜厚監視器檢測劃片線時之4個測定點的圖。
第十八圖係顯示研磨台之旋轉速度為60min-1，頂環之旋轉速度係61min-1時的膜厚感測器之掃瞄軌跡圖。
第十九圖係顯示研磨前後沿著晶圓之周方向的膜厚分布圖形。
第二十圖係顯示本發明之實施形態的流程圖。
第二十一圖(a)、第二十一圖(b)、第二十一圖(c)係顯示用於求出晶圓之旋轉角的另外方法之圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。第一圖係顯示本發明實施形態之研磨裝置的圖。如第一圖所示，該研磨裝置具備概略矩形狀之殼體1，殼體1之內部藉由間隔壁1a,1b劃分成裝載/卸載部2、研磨部3及洗淨部4。研磨裝置具有控制晶圓處理動作之動作控制部5。
裝載/卸載部2具備前裝載部20，其係載置存放多數個晶圓(基板)之晶圓匣盒。該裝載/卸載部2中，沿著前裝載部20之排列敷設有行 駛機構21，在該行駛機構21上設置可沿著晶圓匣盒之排列方向而移動的2台搬送機器人(裝載機)22。搬送機器人22藉由在行駛機構21上移動，可對搭載於前裝載部20中之晶圓匣盒存取。
研磨部3係進行晶圓研磨之區域，並具備第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D。如第一圖所示，第一研磨單元3A具備：安裝了具有研磨面之研磨墊10的第一研磨台30A；保持晶圓且用於將晶圓按壓於第一研磨台30A上之研磨墊10同時進行研磨的第一頂環31A；用於在研磨墊10上供給研磨液(例如漿液)或修整液(例如純水)之第一研磨液供給機構32A；用於進行研磨墊10之研磨面的修整之第一修整器33A；及將液體(例如純水)與氣體(例如氮氣)之混合流體或液體(例如純水)形成霧狀而噴射至研磨面的第一霧化器34A。
同樣地，第二研磨單元3B具備安裝了研磨墊10之第二研磨台30B、第二頂環31B、第二研磨液供給機構32B、第二修整器33B、及第二霧化器34B，而第三研磨單元3C具備安裝了研磨墊10之第三研磨台30C、第三頂環31C、第三研磨液供給機構32C、第三修整器33C、及第三霧化器34C，第四研磨單元3D具備安裝了研磨墊10之第四研磨台30D、第四頂環31D、第四研磨液供給機構32D、第四修整器33D、及第四霧化器34D。
由於第一研磨單元3A、第二研磨單元3B、第三研磨單元3C及第四研磨單元3D彼此具有相同構成，因此，以下參照第二圖說明第一研磨單元3A。第二圖係概要顯示第一研磨單元3A之斜視圖。另外，第二圖中省略修整器33A及霧化器34A。
研磨台30A經由台軸30a而連結於配置在其下方之台馬達 19，研磨台30A藉由該台馬達19而在箭頭顯示之方向旋轉。在該研磨台30A之上面貼合有研磨墊10，研磨墊10之上面構成研磨晶圓W之研磨面10a。頂環31A連結於頂環轉軸16之下端。頂環31A構成藉由真空吸附可在其下面保持晶圓W。頂環轉軸16藉由無圖示之上下移動機構而上下移動。
第一研磨單元3A具備用於監視晶圓W之膜厚的即時分光式膜厚監視器39。該即時分光式膜厚監視器39具備：取得隨晶圓W之膜厚而變化的膜厚信號之膜厚感測器40；及從膜厚信號決定膜厚之處理部45。膜厚感測器40配置於研磨台30A之內部。膜厚感測器40如記號A所示，與研磨台30A一體旋轉，而取得保持於頂環31A之晶圓W的膜厚信號。膜厚感測器40連接於處理部45，並將藉由膜厚感測器40所取得之膜厚信號傳送至處理部45。
其次，說明即時分光式膜厚監視器39。第三圖係顯示具備即時分光式膜厚監視器39之第一研磨單元3A的模式剖面圖。另外，由於研磨單元3B~3D亦具有與第三圖所示之第一研磨單元3A同樣的構成，因此省略其重複之說明。
頂環轉軸16經由皮帶等連結手段17連結於頂環馬達18而旋轉。頂環31A藉由該頂環轉軸16之旋轉而在箭頭顯示之方向旋轉。
如上述，即時分光式膜厚監視器39具備膜厚感測器40與處理部45。膜厚感測器40係構成在晶圓W之表面照射光，接收來自晶圓W之反射光，並按照波長分解其反射光。膜厚感測器40具備：投光部42，其係將光照射在晶圓W之被研磨面；光纖43，其係作為接收從晶圓W返回之反射光的受光部；及分光光度計(分光器)44，其係按照波長分解來自晶圓W之反 射光，在指定之波長範圍測定反射光強度。
研磨台30A中形成有在其上面開口之第一孔50A及第二孔50B。此外，於研磨墊10中，在對應於此等孔50A,50B之位置形成有通孔51。孔50A,50B與通孔51連通，而通孔51在研磨面10a開口。第一孔50A經由液體供給路徑53及旋轉接頭(無圖示)而連結於液體供給源55，第二孔50B連結於液體排出路徑54。
投光部42具備發出多波長之光的光源47、及連接於光源47之光纖48。光纖48係將藉由光源47所發出之光引導至晶圓W表面的光傳送部。光纖48及光纖43之前端位於第一孔50A中，且位於晶圓W之被研磨面附近。光纖48及光纖43之各前端與保持於頂環31A之晶圓W相對而配置。當研磨台30A旋轉時，在晶圓W之複數個區域照射光。光纖48及光纖43之各前端宜與保持於頂環31A之晶圓W的中心相對而配置。
晶圓W研磨中，從液體供給源55經由液體供給路徑53供給作為透明液體之水(宜為純水)至第一孔50A，並填滿晶圓W之下面與光纖48,43前端之間的空間。水進一步流入第二孔50B，並通過液體排出路徑54排出。研磨液與水一起排出，藉此確保光程。液體供給路徑53上設有與研磨台30A之旋轉同步工作的閥門(無圖示)。該閥門係以晶圓W不在通孔51上時停止水之流動，或是減少水之流量的方式動作。
光纖48與光纖43彼此並聯配置。光纖48及光纖43之各前端對晶圓W表面垂直配置，光纖48在晶圓W之表面垂直照射光。
晶圓W研磨中，從投光部42照射光於晶圓W，並藉由光纖(受光部)43接收來自晶圓W之反射光。分光光度計44在遍及指定之波長範圍 測定反射光之各波長的強度，將獲得之光強度資料傳送至處理部45。該光強度資料係反映晶圓W之膜厚的膜厚信號，且隨膜厚而變化。處理部45從光強度資料生成表示各波長之光強度的光譜，進一步從光譜決定晶圓W之膜厚。
第四圖係用於說明即時分光式膜厚監視器39之原理的模式圖，第五圖係顯示晶圓W與研磨台30A之位置關係的前視圖。第四圖所示之例係晶圓W具有下層膜、及形成於其上之上層膜。投光部42及受光部43與晶圓W之表面相對而配置。投光部42於研磨台30A每旋轉1次，在包含晶圓W中心之複數個區域照射光。
照射於晶圓W之光，係在媒介(第四圖之例係水)與上層膜之界面、及上層膜與下層膜之界面反射，在此等界面反射之光波彼此干擾。該光波之干擾方式隨上層膜之厚度(亦即光程長)而變化。因而，從來自晶圓W之反射光生成的光譜隨上層膜之厚度而變化。分光光度計44隨波長分解反射光，且各波長測定反射光之強度。處理部45從分光光度計44獲得之反射光的強度資料(膜厚信號)生成光譜。該光譜以顯示光波長與強度之關係的線圖(亦即分光波形)來表示。光之強度亦可以反射率或相對反射率等之相對值來表示。
第六圖係顯示藉由處理部45所生成之光譜圖。第六圖中，橫軸表示反射光之波長，縱軸表示從反射光之強度導出的相對反射率。所謂相對反射率，係表示反射光強度之1個指標，具體而言，係反射光強度與指定基準強度之比。基準強度預先依各波長取得。各波長中，藉由反射光強度(實測強度)除以對應之基準強度，從實測強度除去裝置之光學系統或 光源固有之強度參差不齊等不需要的因素，藉此可獲得僅反映晶圓W之膜厚資訊的光譜。
指定之基準強度，例如可為在水存在下研磨未形成膜之矽晶圓(裸晶圓)時獲得的反射光強度。實際之研磨係從實測強度減去黑位準(在遮斷光條件下獲得之背景強度)，求出修正實測強度，進一步從基準強度減去上述黑位準，求出修正基準強度，而後，藉由修正實測強度除以修正基準強度而求出相對反射率。具體而言，相對反射率R(λ)可使用以下公式(1)求出。
此處，λ係波長，E(λ)係來自晶圓之反射光的波長λ之強度，B(λ)係波長λ之基準強度，D(λ)係波長λ之黑位準(遮斷光條件下所測定之光強度)。
第七圖係從獲得之光譜與複數個參照光譜的比較來決定現在膜厚之處理的說明圖。處理部45藉由比較研磨中所生成之光譜與複數個參照光譜，決定最接近所生成之光譜的參照光譜，並將該決定之參照光譜相關的膜厚決定為現在膜厚。複數個參照光譜係藉由研磨與研磨對象之晶圓同種的晶圓而預先取得者，各參照光譜與取得其參照光譜時之膜厚相關。亦即，各參照光譜係不同膜厚時取得者，且複數個參照光譜對應於複數個不同膜厚。因此，藉由特定最接近現在光譜之參照光譜，可推測現在之膜厚。
晶圓W之研磨進行如下。使頂環31A及研磨台30A分別在箭頭顯示之方向旋轉，並從研磨液供給機構32A供給研磨液(漿液)至研磨墊 10上。在該狀態下，下面保持晶圓W之頂環31A將晶圓W按壓在研磨墊10之研磨面10a上。晶圓W之表面藉由研磨液中包含之研磨粒的機械性作用與研磨液之化學性作用而研磨。研磨結束後，藉由修整器33A進行研磨面10a之修整(調整)，進一步從霧化器34A供給高壓流體至研磨面10a，而除去殘留於研磨面10a之研磨屑及研磨粒等。
回到第一圖，鄰接於第一研磨單元3A及第二研磨單元3B配置有第一線性輸送機6。該第一線性輸送機6係在4個搬送位置(第一搬送位置TP1、第二搬送位置TP2、第三搬送位置TP3、第四搬送位置TP4)之間搬送晶圓的機構。此外，鄰接於第三研磨單元3C及第四研磨單元3D配置有第二線性輸送機7。該第二線性輸送機7係在3個搬送位置(第五搬送位置TP5、第六搬送位置TP6、第七搬送位置TP7)之間搬送晶圓的機構。
晶圓藉由第一線性輸送機6搬送至研磨單元3A,3B。第一研磨單元3A之頂環31A藉由其搖擺動作而在研磨台30A之上方位置與第二搬送位置TP2之間移動。因此，係在第二搬送位置TP2進行向頂環31A交接晶圓。同樣地，第二研磨單元3B之頂環31B在研磨台30B之上方位置與第三搬送位置TP3之間移動，在第三搬送位置TP3進行向頂環31B交接晶圓。第三研磨單元3C之頂環31C在研磨台30C之上方位置與第六搬送位置TP6之間移動，在第六搬送位置TP6進行向頂環31C交接晶圓。第四研磨單元3D之頂環31D在研磨台30D之上方位置與第七搬送位置TP7之間移動，在第七搬送位置TP7進行向頂環31D交接晶圓。
鄰接於第一搬送位置TP1配置有用於從搬送機器人22接收晶圓之升降機11。晶圓經由該升降機11從搬送機器人22送交第一線性輸送 機6。位於升降機11與搬送機器人22之間，在間隔壁1a中設有快門(無圖示)，搬送晶圓時打開快門，可從搬送機器人22送交晶圓至升降機11。
在第一線性輸送機6、第二線性輸送機7與洗淨部4之間配置有搖擺輸送機12。從第一線性輸送機6向第二線性輸送機7搬送晶圓係藉由搖擺輸送機12進行。晶圓藉由第二線性輸送機7搬送至第三研磨單元3C及/或第四研磨單元3D。
鄰接於搬送機器人22設有線上膜厚測定器80。晶圓在研磨前及/或研磨後，藉由搬送機器人22搬送至線上膜厚測定器80，在此測定晶圓之膜厚。
其次，參照第八圖說明線上膜厚測定器80。第八圖係顯示線上膜厚測定器80之模式圖。以下，說明線上膜厚測定器80。第八圖係顯示線上膜厚測定器80之模式圖。線上膜厚測定器80具有水平放置晶圓W之基板載台87、及測定晶圓W之膜厚的膜厚測定頭84。
基板載台87為了可支撐晶圓W之周緣部，而具備沿著晶圓W周緣部之環狀部件，或是沿著晶圓W周緣部排列之複數個支撐部件。晶圓W藉由上述之搬送機器人22在測定對象之膜朝向上方的狀態下放置於基板載台87上。
在被基板載台87所支撐之晶圓W的上方設有檢測晶圓W周方向之方向的定向檢測器85。該定向檢測器85藉由檢測形成於晶圓W周緣部之節點或是稱為定向平面的缺口，來檢測晶圓W之方向。基板載台87具有使晶圓W在其中心周圍旋轉之基板旋轉機構(無圖示)，可隨意調整藉由定向檢測器85檢測出之晶圓W方向(周方向的位置)。藉由基板載台87使晶 圓W旋轉，同時藉由定向檢測器85檢測晶圓W之方向，並藉由基板載台87使晶圓W旋轉至晶圓W朝向指定的方向。
膜厚測定中，在晶圓W朝向指定方向的狀態下，晶圓W在該基板載台87上靜止。將晶圓W之周緣部放置於基板載台87上時，晶圓W成為水平狀態。膜厚測定頭84配置於基板載台87上之晶圓W的上方。膜厚測定頭84在晶圓W表面垂直照射光，並接收來自晶圓W之反射光，生成反射光之光譜，依據該光譜決定晶圓W之膜厚。
膜厚測定頭84連結於頭移動機構92，膜厚測定頭84可在與晶圓W表面平行之水平面內隨意移動。頭移動機構92構成可使膜厚測定頭84亦在上下方向移動。膜厚測定頭84藉由頭移動機構92可在晶圓W之複數個測定點測定膜厚。膜厚測定中，由於晶圓W處於靜止狀態且水平放置，因此膜厚測定頭84可以比測定旋轉之晶圓膜厚的即時分光式膜厚監視器39高的精度測定膜厚。
第九圖係顯示線上膜厚測定器80之膜厚測定頭84的詳細模式圖。如第九圖所示，膜厚測定頭84具備：發出多波長之光的光源100；將來自光源100之光聚集的聚光透鏡101；將通過聚光透鏡101之光朝向晶圓W的分束器103；使來自分束器103之光集中於晶圓W上的成像透鏡105；及測定來自晶圓W之反射光強度的分光光度計110。在分光光度計110與分束器103之間配置有中繼透鏡117。
分光光度計110係構成按照波長分解反射光，並在遍及指定之波長範圍測定各波長之反射光強度。膜厚測定頭84進一步具備處理部120，其係從分光光度計110獲得之反射光的強度資料(膜厚信號)生成光 譜，並依據光譜決定膜厚。光譜表示各波長之反射光強度。藉由線上膜厚測定器80獲得之膜厚的測定值傳送至即時分光式膜厚監視器39之處理部45。
回到第一圖，在搖擺輸送機12之側方配置有設置在無圖示之框架上的晶圓暫置台72。如第一圖所示，該暫置台72鄰接於第一線性輸送機6而配置，且位於第一線性輸送機6與洗淨部4之間。搖擺輸送機12在第四搬送位置TP4、第五搬送位置TP5及暫置台72之間移動。上述之實施例係在各研磨單元3A-3D間收授晶圓時，晶圓從頂環脫離，並經由線性輸送機6,7而搬送至其他研磨單元，不過在研磨單元間之晶圓交接機構不限定於上述之例，例如亦可藉由保持晶圓狀態下之頂環直接移動至其他研磨單元來搬送晶圓。
載置於暫置台72之晶圓，藉由洗淨部4之第一搬送機器人77而搬送至洗淨部4。如第一圖所示，洗淨部4具備以洗淨液洗淨研磨後之晶圓的一次洗淨機73及二次洗淨機74、與將洗淨後之晶圓乾燥的乾燥機75。第一搬送機器人77係以將晶圓從暫置台72搬送至一次洗淨機73，進一步從一次洗淨機73搬送至二次洗淨機74的方式動作。在二次洗淨機74與乾燥機75之間配置有第二搬送機器人78。該第二搬送機器人78係以將晶圓從二次洗淨機74搬送至乾燥機75的方式動作。
乾燥後之晶圓藉由搬送機器人22從乾燥機75取出，並返回晶圓匣盒。如此，對晶圓進行包含研磨、洗淨、乾燥及膜厚測定的一連串處理。
第十圖顯示研磨前後以線上膜厚測定器80測定膜厚之測定 點的一例。基本上，測定點係以有限之測定點數獲得整個晶圓之平均或代表性的膜厚之方式分布。
第十一圖顯示即時分光式膜厚監視器39之膜厚感測器40在晶圓面上描繪之掃瞄軌跡的一例。本例中，研磨台30A之旋轉速度為60min-1，頂環31A之旋轉速度為66min-1，膜厚感測器40於研磨台30A旋轉10次中，在晶圓面上於周方向均等掃瞄後返為原來位置。因而，膜厚感測器40係在此時測定整個晶圓。或是亦可在研磨台30A旋轉5次中，膜厚感測器40在晶圓面上於周方向掃瞄半周部分後，考慮晶圓中心之前後測定點時，於研磨台30A旋轉5次中，膜厚感測器40近似地測定整個晶圓。因此，藉由平均在研磨台30A旋轉10次或旋轉5次中所取得之膜厚值，可獲得不依晶圓面之周方向的膜厚分布之平均膜厚值。
但是，從第十一圖瞭解，此時之測定點多集中存在於晶圓中心部。因而，中心部之膜厚大情況下，獲得之平均膜厚值比實際的膜厚大，中心部之膜厚小的情況下，獲得之平均膜厚值比實際的膜厚小。
因此，在晶圓研磨前，以線上膜厚測定器80取得第十圖所示之複數個測定點上的光譜，決定在各個測定點之晶圓膜厚，而取得此等膜厚平均之膜厚TL0。測定點係形成於劃片線上之測定區域(亦稱為測定墊)情況下，理論性計算參照光譜，並與測定光譜比較，藉由進行曲線配合(Curve fitting)可求出各層之膜厚。
此外，關於研磨中之第十一圖所示的測定點，研磨初期從例如研磨台30A旋轉5次或旋轉10次中獲得之光譜決定膜厚，並依據研磨率及研磨時間算出研磨前之膜厚TS0。此時，亦可求出研磨初期在複數個測定點 獲得之複數個光譜的平均光譜，從該平均光譜決定膜厚，並依據在各測定點之測定時間(研磨時間)的平均與研磨率，將上述決定之膜厚換算成膜厚TS0；亦可從各個測定點獲得之複數個光譜決定對應的複數個膜厚，依據測定時間(研磨時間)與研磨率，將獲得之複數個膜厚換算成研磨前之複數個推測膜厚，算出此等複數個推測膜厚的平均膜厚TS0。或是，在使用漿液之晶圓研磨前，設置短時間的水研磨步驟，在不進行研磨而晶圓面各部之膜厚無變化的狀態下，亦可求出研磨前之膜厚TS0。該水研磨係取代漿液而在研磨墊上供給純水同時研磨晶圓的工序，且該水研磨中實質上不進行晶圓之研磨。
即時膜厚監視時，各測定點(測定區域)存在於圖案上之各個位置。因而，欲藉由比較藉由理論計算所決定之參照光譜與測定光譜求出膜厚困難。因此如第七圖所示，亦可將測定光譜與藉由預先研磨同一規格(同一遮罩、同一層)之晶圓而獲得的參照光譜作比較。具體而言，研磨與研磨對象之晶圓同一規格(同一遮罩、同一層)的晶圓，預先取得對應於不同膜厚之複數個參照光譜。而後，將研磨中晶圓在各時間點之光譜(測定光譜)與參照光譜作比較，決定對應於兩者之差為最小的參照光譜之膜厚。此時，2個光譜之差只須取各波長之光強度的絕對值差之總和，或是各波長之光強度的平方差之總和即可。對應於各參照光譜之各膜厚，可藉由測定研磨前後之膜厚，在假設研磨率一定情況下藉由比例分配而求出。
其次，處理部45求出線上膜厚測定器80獲得之研磨前的晶圓膜厚TL0與即時分光式膜厚監視器39獲得之研磨前膜厚TS0的差△T。
△T=TL0-TS0 (2)
以後，處理部45對於在研磨中各時間點藉由即時分光式膜厚監視器39獲得之膜厚TS，利用以下修正公式作修正來決定監視膜厚T。
T=TS+△T (3)
另外，在各時間點之膜厚TS亦如第十一圖所示，宜為在視為反映晶圓全週之膜厚的條件下，藉由膜厚感測器40所測定之複數個膜厚值的平均。
一般而言，採用如前述之旋轉式的研磨裝置情況下，晶圓面周方向之膜厚分布幾乎不致因研磨而改變。此外，通常係以在晶圓面上之任何半徑位置研磨量皆為一定的方式調整研磨條件(研磨壓力等)。因此，研磨中晶圓面上之膜厚輪廓大致一定，關於膜厚感測器40在晶圓面之掃瞄軌跡上的全部測定點亦可求出一個修正量△T。此時，亦可在整個研磨中獲得整合於線上膜厚測定器80之監視膜厚。此外，即使即時分光式膜厚監視器39對線上膜厚測定器80發生偏差或隨時間而變化，或是即使晶圓中下層之厚度或光學常數有參差不齊，藉由如上述修正膜厚，在研磨中仍可獲得可靠之監視膜厚。
研磨量依晶圓之半徑位置而改變時，例如不管初期之膜厚分布，藉由輪廓控制以研磨後之膜厚在徑方向保持一定的方式控制情況下，只須將即時分光式膜厚監視器39之測定點按照晶圓之半徑位置分組，各個組求出研磨前之膜厚TS0即可。此時，線上膜厚測定器80獲得之膜厚TL0亦依需要對各測定點從膜厚值實施插補等之處理後，求出複數個對應於各組之平均值。
若在1批量中，初期之膜厚輪廓或下層膜厚及光學常數實質上一定時，線上膜厚測定器80對初期膜厚TL0之測定，只須對最前之1片晶 圓進行即可。反之，在1批量中，晶圓間之初期輪廓及下層有參差不齊之情況下，則須對各片晶圓進行研磨前之膜厚TL0的測定。通常，所謂1批量中之晶圓，係指收容於1個晶圓匣盒中之複數個晶圓。
一般而言，晶圓研磨中，需要監視最上層膜之厚度。在最上層膜之下有別種膜或配線等情況下，如第十二圖之符號T所示，監視從最上層膜之表面至其膜與存在於其下之別種材料的邊界之厚度很重要。因此，線上膜厚測定器80係對如此層構成之最上層膜進行研磨前的膜厚測定，此外，即時分光式膜厚監視器39算出膜厚時，仍係計算相當於該區域之最上層的膜厚。
第十一圖所示之例係膜厚感測器40在研磨台30A旋轉10次或旋轉5次中，在周方向均等掃瞄晶圓面上。因此，藉由平均研磨台30A在旋轉10次或旋轉5次中所取得的膜厚值，可獲得不依賴於晶圓面之周方向膜厚分布的平均膜厚值。
但是，欲獲得平均膜厚，需要取得研磨台數次旋轉部分之膜厚資料，並將移動平均等之平均化處理加入膜厚資料中。因而，算出之膜厚會產生時間延遲，而可能因研磨率之變化造成研磨過度或研磨不足。
因此，本發明係藉由求出研磨中晶圓之旋轉角，正確掌握晶圓面內在周方向之膜厚分布，不延誤時間地監視研磨之進行狀態。通常研磨裝置中並無使研磨台30A與頂環31A之旋轉角同步，而時時刻刻測定旋轉角之機構。因此，以下說明之方法係從即時分光式膜厚監視器39所取得之光譜抽出具有特徵者，並將所抽出之光譜與晶圓面上之位置資訊相關連。
有圖晶圓(pattern wafer)中，通常有在劃片線上形成單層氧化 膜之區域。從該區域反射之光的光譜與從形成有圖案之區域獲得的光譜大為不同。第十三圖係在研磨台30A旋轉60次中重複描繪在晶圓某個半徑方向之位置的測定點獲得之光譜圖形。本例中即時分光式膜厚監視器39之光源係鹵素燈，且連續地照射晶圓表面。圖形之縱軸係相對反射率，且公式(1)之基準強度B(λ)為使用來自裸矽晶片的反射光強度。圖形之橫軸表示反射光之波長。
第十三圖中，粗實線及粗虛線所示之光譜具有與單層氧化膜之光譜同樣的形狀及大小，相對於此，細點線所示之其他光譜具有不同之形狀及大小。相當於單層氧化膜之光譜的光譜(粗實線及粗虛線所示)如第十四圖所示，可理解為係在膜厚感測器40之前端部如點線橢圓所示沿著劃片線移動時取得，其他光譜在膜厚感測器40之前端部於晶片中移動，或是與劃片線交叉之方式移動時取得。第十三圖中，例如設定波長450nm以上之相對反射率的最大值為90%以上的條件時，可與其他光譜區別而檢測單層氧化膜之光譜。
參照第十五圖，說明利用從即時分光式膜厚監視器39獲得之光譜檢測劃片線，而求出晶圓之旋轉角的方法一例。如第十五圖所示，將晶圓W之中心OW作為原點的固定座標系統定義為xy固定座標系統，並將晶圓W之中心OW作為原點，而與晶圓一起旋轉之旋轉座標系統定義為XY旋轉座標系統。晶圓W在其中心OW周圍反時鐘方向旋轉，研磨台30A在其中心OT周圍反時鐘方向旋轉。以下所述之旋轉角表示從x軸正方向算起之角度。
將研磨墊10之研磨面上的點P(膜厚感測器40之前端部)的基準時刻0(可任意設定)、及在某個時刻t之旋轉角分別設為θT0、θT，並將 點P之角速度設為ωT時，xy固定座標系統上之P(x,y)表示如下。
θT=θT0+ωTt (4)
x=LcosθT-L (5)
y=LsinθT (6)
其中，L係研磨台30A之中心OT與晶圓之中心OW的距離。
XY旋轉座標系統係與晶圓W一起旋轉，在晶圓W之中心具有原點OW，並在晶圓W上之晶片正交的兩邊方向具有X軸、Y軸的座標系統。將在基準時刻及時刻t時晶圓W之旋轉角分別設為θW0、θW，並將晶圓W之角速度設為ωW時，點P(膜厚感測器40之前端部)在晶圓面上之軌跡使用座標X、Y表示如下。
θW=θW0+ωWt (7)
X=Lcos(θT-θW)-LcosθW (8)
Y=Lsin(θT-θW)+LsinθW (9)
X2+Y2=2L2(1-cosθT) (10)
從公式(8)、公式(9)獲得以下公式。
dX/dt=-L(ωT-ωW)sin(θT-θW)+LωW sinθW=(AcosθT+B)sinθW-AsinθTcosθW=Csin(θW+Φ) (11)
dY/dt=L(ωT-ωW)cos(θT-θW)+LωW cosθW=(AcosθT+B)cosθW+AsinθTsinθW=Csin(θW+Φ) (12)
其中，A=L(ωT-ωW) (13)
B=LωW (14)
cosΦ=(AcosθT+B)/C (16)
sinΦ=-AsinθT/C (17)
sinΦ=cosΦ，cosΦ=-sinΦ (18)
從公式(18)瞭解Φ=Φ+π/2 (19)
檢測出相當於劃片線上之單層氧化膜的光譜時，由於dX/dt=0或dY/dt=0，因此從公式(11),(12),(19)將此時間之晶圓旋轉角θW表示如下。
θW=-Φ+nπ/2(n=0,1,2，或3) (20)
其中，角度Φ係由公式(16)及公式(17)來決定。n係0或2時，點P沿著X軸在晶圓面上移動，n係1或3時，點P沿著Y軸移動。此外，研磨中之研磨台30A與頂環31A的角速度ωT,ωW一定時，公式(20)所示之θW成為僅將n與θT作為獨立變數之函數。
晶圓研磨中，係以分光光度計(分光器)44之計測周期S一定，且研磨台30A每旋轉1次膜厚感測器40即測定晶圓中心的方式調整測定時序(參照日本特開2004-154928號公報)。此外，研磨台30A旋轉1次中之測定點k如第十六圖所示，係將晶圓中心之測定點設為0，按照測定時間順序賦予編號者。
k=‧‧‧-2,-1,0,1,2,‧‧‧
此時，測定點k之旋轉角θT決定如下。
θT=kSωT (21)
其中，S係分光光度計44之計測周期。
藉此，從即時分光式膜厚監視器39檢測劃片線時之測定點的編號，藉由公式(21)唯一性決定點P之旋轉角。因此，藉由公式(20)求出晶圓之4個旋轉角θW。再者，藉由公式(8)~(9)計算晶圓面上之4個測定點的座標值(X,Y)。
第十七圖中，以實心圓●及空心圓○顯示如此計算之4個測定點的座標值。內側虛線之圓係公式(10)決定之圓，方格線表示晶圓面上之劃片線。藉由將該座標值與晶圓面上之劃片線的配置對照，可決定此時測定點之座標值。第十七圖中實心圓●所示之第二象限的點在膜厚感測器40之前端部沿著Y方向之劃片線移動時的測定點位置。
第十七圖中，第一象限或第三象限之空心圓○表示的點位於X方向之劃片線上者，限定於晶片之尺寸與配置特別的情況。此外，通常晶圓中心不在劃片線交叉之方格點上，關於晶圓中心對稱之第四象限的點不存在於Y方向劃片線上。因此，通常決定一個(唯一性)檢測劃片線時測定點之座標值。
此時，同時決定一個公式(20)之整數n及旋轉角θW。再者，從公式(7)僅決定一個在基準時刻之晶圓旋轉角θW0。決定在基準時刻之晶圓旋轉角θW0時，可藉由公式(7)求出此時以後任意時間之晶圓旋轉角θW。而後，可藉由公式(8)及公式(9)將公式(5)、公式(6)及公式(21)表示之測定點P(x,y)轉換成晶圓面上之座標值(X,Y)。
第十七圖所示之晶圓面上的膜厚感測器40之掃瞄軌跡，係研磨台30A之旋轉速度及頂環31A之旋轉速度分別為60min-1、66min-1時者。如此，膜厚感測器40在短時間均等地掃瞄晶圓面內時，即時分光式膜厚監視 器39可在短時間(例如研磨台30A旋轉5次或旋轉10次中)獲得整個晶圓之膜厚測定值。因此，研磨率穩定時，可將在其時間範圍內之各測定點(區域)的膜厚值，依據研磨率換算成一個時間(例如在其時間範圍內最後測定光譜之時間)的膜厚值。藉此，對整個晶圓面之最小膜厚設臨限值以決定研磨終點，或是指定比率之膜厚值低於臨限值時結束研磨等，可設置更詳細之條件進行研磨終點檢測。再者，藉由插補求出相當於線上膜厚測定器80之測定點的膜厚值時，可獲得在與研磨前後之膜厚管理點完全一致的位置之監視膜厚。
再者，在比較短時間中，膜厚感測器40在周方向均等地掃瞄晶圓時，例如第十七圖所示，研磨台30A之旋轉速度為60min-1，頂環31A之旋轉速度為66min-1時，膜厚感測器40在晶圓面上之掃瞄軌跡可依晶圓上之半徑方向位置(從晶圓中心起之距離)或研磨台30A之旋轉取各種方向。
但是，例如研磨台30A旋轉10次時，晶圓面上之測定點返回原來位置，會造成晶圓面上之測定點的軌跡稀疏。因而，晶片尺寸比較大情況下，可能無法藉由在基準時刻之頂環31A的旋轉角檢測劃片線。此種情況下，如第十八圖所示，若將研磨台30A之旋轉速度與頂環31A之旋轉速度設定成少許差異，使膜厚感測器40之掃瞄軌跡逐漸變化時，可更確實地檢測劃片線。第十八圖顯示研磨台30A之旋轉速度為60min-1，頂環31A之旋轉速度係61min-1時的膜厚感測器40在晶圓面上之掃瞄軌跡。
再者，亦可在使用漿液研磨晶圓前設置水研磨的步驟，來檢測劃片線。水研磨係取代漿液，而在研磨墊10上供給純水，並研磨晶圓的工序，該水研磨中，實質上不進行晶圓之研磨。
另外，宜將膜厚之計測周期縮短為某種程度，例如為3毫秒等，而將1個測定點(1次測定區域)的長度抑制在數mm程度，不過仍須視研磨台30A之旋轉速度及劃片線的寬度而定。
以上顯示了依據膜厚感測器40在晶圓面上沿著劃片線掃瞄時之光譜檢測晶圓旋轉角的方法，不過，一般而言，此種情況在研磨中不限於1次，且在晶圓面內不限於1處。另外，也考慮到晶圓在頂環31A中旋轉方向會稍微偏差，晶圓與頂環31A之間會產生旋轉角之差。因此，在研磨中繼續進行劃片線之檢測，求出測定點在晶圓面上之座標及晶圓的旋轉角，計算相當於基準時刻之晶圓旋轉角。逐次更新關於相當於基準時刻之晶圓旋轉角在過去劃片線檢測時獲得之值。
於研磨中之某個時間，求出相當於基準時刻之晶圓的旋轉角θW0時，如前述，可在該時間以後的時刻求出晶圓之旋轉角θW，計算此時測定點在晶圓面上之座標值(X,Y)。
第十九圖係顯示研磨前後沿著晶圓之周方向的膜厚分布圖形。從第十九圖瞭解，研磨中在晶圓面周方向之膜厚分布大致一定。因此，假設周方向之膜厚分布一定時，如前述，藉由求出測定點在晶圓面上之座標值(X,Y)，使用即時分光式膜厚監視器39所求出之膜厚值與研磨前線上膜厚測定器80所求出之膜厚分布，可在研磨中推測在晶圓某個半徑方向之位置的晶圓面周方向之膜厚分布。因此，可即時算出在該半徑方向位置之基板周方向的平均膜厚。此外，關於在晶圓面上大致排列於徑方向之全部測定點求出膜厚，關於各個測定點推測周方向之膜厚分布時，可在研磨台30A旋轉1次時推測晶圓全面之膜厚分布。藉此，對整個晶圓面之最小膜厚設置 臨限值，以決定研磨終點，或是當指定比率之膜厚值低於臨限值時結束研磨等，可設置更詳細之條件進行研磨終點檢測。再者，藉由插補求出相當於線上膜厚測定器80之測定點的膜厚值時，亦可獲得在與研磨前後之膜厚管理點完全一致之位置的監視膜厚。
亦考慮到因晶片尺寸、劃片線寬度、劃片線上單層氧化膜之佔有率等，而有可能無法檢測劃片線。在經過指定時間後無法檢測劃片線情況下，亦可發出警告，或是當作異常而停止研磨。以上流程之概略顯示於第二十圖。
另外，僅使用即時分光式膜厚監視器39情況下，亦可藉由算出膜厚感測器40之掃瞄軌跡大致在晶圓面上旋轉1周中取得的平均膜厚值，實質地除去膜厚在周方向之參差不齊。但是，該方法依膜厚感測器40之掃瞄時間，在取得平均膜厚值時會產生時間延遲。因此，藉由併用線上膜厚測定器80之資料消除此種時間延遲，可適時檢測研磨終點。這在實際時間控制晶圓面半徑方向之膜厚分布時亦同樣，無須考慮周方向之膜厚參差不齊，可在周方向求出平均膜厚，即時且適時作控制。
另外，檢測劃片線求出晶圓之旋轉角的方法，不限於上述檢測單層氧化膜。亦可採用任何方法，只要可判斷在晶圓面上反射光之光譜的特徵即可。例如，亦可為劃片線上無圖案之疊層膜。
第二十一圖(a)至第二十一圖(c)係顯示用於求出晶圓之旋轉角θW的另外方法者。第二十一圖(c)中，關於第二十一圖(a)所示之角度θ，係將研磨前線上膜厚測定器80所測定之晶圓外周部的膜厚，從附近測定點之膜厚值插補而以曲線顯示。本例中，晶圓面上之X軸正方向的膜厚最大，X 軸負方向最小。
另外，第二十一圖(b)係顯示研磨台30A、頂環31A之旋轉速度分別為60min-1、66min-1時即時分光式膜厚監視器39之膜厚感測器40在晶圓面上的掃瞄軌跡者。膜厚感測器40按照No.1~No.10所示之位置及序號突入晶圓面內。此時，以空心圓○顯示突入晶圓面後第1點的測定點。此外，開始研磨後旋轉10次部分之膜厚值如第二十一圖(c)之空心圓○所示，由於本例係隨著時間經過軌跡在面內順時鐘方向旋轉而角度減少，因此膜厚值以與測定相反之序號，將No.10對準θ=0而顯示。該膜厚值亦可從各測定點開始研磨後的經過時間與設定的研磨率換算成研磨前之值。
此時，以即時分光式膜厚監視器39測定膜厚時之晶圓的旋轉角係未知，第二十一圖(c)中，實線顯示之線上膜厚測定器80獲得的膜厚值，與空心圓○顯示之即時分光式膜厚監視器39獲得的膜厚值產生角度偏差。因此，使即時分光式膜厚監視器39之膜厚值沿著橫軸(θ軸)平行移動，求出最接近線上膜厚測定器80之膜厚值的點。具體而言，係求出No.1~No.10之膜厚值與線上膜厚測定器80的膜厚值之間的二次方差總和，或是求出絕對值差總和最小之點。將此時沿著橫軸之移動量設為△θ時，△θ表示在軌跡No.10上晶圓對最初測定點之旋轉角θW。亦即，晶圓之旋轉角θW等於膜厚值之移動量△θ(本例係負值)(θW=△θ)。
此處，著眼於晶圓外周部之膜厚，以膜厚感測器40之軌跡No.1~No.10的最初測定點為例作說明，不過比較之膜厚的測定點(半徑方向之位置)當然不限於此者。此外，顯示將研磨初期之周方向的膜厚分布與線上膜厚測定器80之研磨前膜厚比較而求出晶圓旋轉角之例，不過，如 第十九圖所示，由於研磨中周方向之膜厚分布大致為一定，因此不限於研磨初期，即使在研磨中之任意時刻仍可求出晶圓之旋轉角。此時，將即時分光式膜厚監視器39及線上膜厚測定器80兩者獲得之周方向的膜厚分布分別除以平均值，加以正規化使平均厚度一致時，可期待求出更正確之旋轉角。
採用本方法情況下，需要調節研磨台30A與頂環31A之旋轉速度比，俾使膜厚感測器40之掃瞄軌跡在短時間在晶圓上轉動1周。此外，前述檢測劃片線之方法，在膜厚感測器40最初沿著劃片線掃瞄之前無法獲得頂環31A的旋轉角，反之，本方法從研磨初期即繼續獲得旋轉角度。當然亦可併用本方法與前述的方法。
以上係說明本發明之實施形態，不過本發明不限定於上述實施形態，在其技術思想之範圍內，當然可以各種不同形態來實施。

Claims (8)

  1. 一種研磨裝置，其特徵為具備：研磨台，其係支撐研磨墊；頂環，其係將基板按壓於前述研磨墊上；及即時分光式膜厚監視器，其係具有配置於前述研磨台中之膜厚感測器，而前述即時分光式膜厚監視器在基板上照射光，生成來自該基板之反射光的光譜，使用前述光譜決定前述基板之旋轉角度，並從前述光譜決定膜厚。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述即時分光式膜厚監視器具備連續亮燈光源，從前述光譜中抽出來自前述基板之劃片線的反射光之光譜，使用前述抽出之光譜決定前述基板之旋轉角度。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述研磨裝置進一步具備線上膜厚測定器，其係測定在靜止狀態之前述基板的膜厚，前述即時分光式膜厚監視器取得沿著前述基板之周方向的膜厚分布，藉由將前述膜厚分布與藉由前述線上膜厚測定器所取得之沿著前述基板周方向的膜厚分布比較，來決定前述基板之旋轉角度。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述即時分光式膜厚監視器於研磨中之各時間點，在前述基板半徑方向之指定位置沿著基板周方向取得複數個膜厚，並算出該複數個膜厚之平均。
  5. 一種研磨狀態監視方法，其特徵為：將基板按壓於研磨墊上， 在前述研磨墊上之前述基板上照射光，生成來自前述基板之反射光的光譜，使用前述光譜決定前述基板之旋轉角度，並從前述光譜決定膜厚，依據前述膜厚監視前述基板之研磨進展。
  6. 如申請專利範圍第5項之研磨狀態監視方法，其中前述光連續照射於前述基板，從前述光譜中抽出來自前述基板之劃片線的反射光之光譜，使用前述抽出之光譜決定前述基板的旋轉角度。
  7. 如申請專利範圍第5項之研磨狀態監視方法，其中在前述基板研磨前，測定在靜止狀態之前述基板的膜厚，取得沿著該基板周方向之第一膜厚分布，在前述基板研磨中，依據從前述光譜所決定之膜厚取得沿著前述基板周方向之第二膜厚分布，藉由將前述第二膜厚分布與前述第一膜厚分布比較，來決定前述基板之旋轉角度。
  8. 如申請專利範圍第5項之研磨狀態監視方法，其中於研磨中之各時間點，在前述基板之半徑方向的指定位置沿著基板周方向取得複數個膜厚，並算出該複數個膜厚之平均。
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