TWI422798B - 加工終點檢測方法、研磨方法及研磨裝置 - Google Patents

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Ryuichiro Mitani
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Description

加工終點檢測方法、研磨方法及研磨裝置
本發明係關於算出基板等加工對象物之被加工面的特性值，以檢測加工終點(研磨停止、研磨條件的變更、蝕刻停止、成膜停止等)的時序之加工終點檢測方法。
此外，本發明係關於對半導體晶圓等的基板進行研磨而予以平坦化之研磨方法及研磨裝置。
由於近年來隨著半導體裝置的高積體化所產生之配線的細微化及多層化之要求，因此對於基板表面的平坦度之要求亦逐漸增加。因此正進行一種藉由化學機械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)去除基板表面的凹凸以將其表面予以平坦化之方式。
於上述化學機械研磨中，有必要在進行預定時間的研磨後於期望的位置結束研磨。例如，可能有欲於Cu(銅)或Al(鋁)等金屬配線的上部殘留SiO2 等之絕緣層(由於在之後的步驟中，於絕緣層上更形成金屬等的層，因此如此的絕緣層被稱為層間膜)之情形。此時，若進行所需程度以上的研磨，則下層的金屬膜會暴露於表面，因此必須以僅殘存預定膜厚的層間膜之方式結束研磨。
此外，亦有預先於基板形成預定圖案的配線用的溝槽，並於該溝槽中填充Cu(銅)或其合金後，以化學機械研磨(CMP)將表面不需要的部分予以去除之情形。於以CMP製程對Cu層進行研磨時，必須僅殘留形成於配線用溝槽內部之Cu層，並從基板中選擇性地去除Cu層。亦即，於配線用的溝槽部以外之處，被要求去除Cu層直至(由SiO2 等所構成之)絕緣膜暴露出為止。
此時，若形成過剩研磨而將配線用的溝槽內的Cu層與絕緣膜一同去除，則電路電阻會上升，因此必須廢棄基板全體而導致極大的損失。相反的，若研磨不夠充分使Cu層殘留於絕緣膜上，則無法順利進行電路的隔離而會引起短路，結果需再次進行研磨而導致製造成本的增加。
因此，為人所知者有，使用光學式感測器測定反射光強度，並根據所測定之反射光強度而檢測CMP製程的加工終點之研磨狀態監視裝置。亦即，設置具有投光元件及受光元件之光學式感測器，並從該光學式感測器中將光照射至基板的被研磨面。之後檢測被研磨面之光的反射強度變化，而檢測出CMP製程的加工終點。
在此，關於在上述CMP製程中測定光學特性之方法，為人所知者有以下方法。
(1)將半導體雷射或發光二極體(LED)等之單色光源照射至被研磨面，並檢測該反射強度的變化。
(2)將白色光照射至被研磨面，並與預先記錄該分光(比)反射強度之研磨終點的分光(比)反射強度進行比較。
近來，亦開發出一種，推定基板的初期膜厚，將雷射光照射至基板，且以正弦波的模型函數近似出所反射的反射光之反射強度測定值的時間變化，而算出膜厚之研磨狀態監視裝置。
此外，亦有人提出一種，藉由將權重函數乘上使光照射至基板所獲得之光譜資料並進行積分，以算出基板的特性值，並從該特性值的時間變化當中檢測研磨終點之方法(例如參照日本特開2004－154928號公報)。
然而，於以往的方法中，並不易擷取成為表示出研磨終點之指標的特徵點(反射強度或特性值之特徵性變化點)，且難以正確地檢測研磨終點。例如，於使用單色光源時，對於光源波長，膜厚與反射強度訊號之間係以單一關係所決定，並不必然能夠於應進行終點檢測的膜厚中出現特徵點。此外，亦難以對此進行修正。
另一方面，於使用白色光等之多波長光時，由於可任意選擇波長，因此可於期望的膜厚中出現反射強度的特徵點。但是，於被研磨物的構造中選擇最適波長時，由於需進行嘗試錯誤，因此於選擇時會花費極多時間，而具有難以確認出最適波長之課題。
關於進行上述CMP之研磨裝置，為人所知者有可獨立調整頂環內之多數個室的壓力者。於此研磨裝置中，例如感測器測定與基板上的膜厚相關聯之物理量，並根據此物理量而生成監測訊號。於基板研磨前，預先準備表示出監測訊號與時間之間的關係之基準訊號，並於研磨中，以使基板上之各個計測點的監測訊號收斂於基準訊號之方式，調節頂環的按壓力。藉此可於基板面內實現均一的殘餘膜厚(例如參照WO 2005/123335)。
近年來隨著半導體裝置的高速化、高積體化，逐漸於1個半導體晶片內加入記憶部或運算部等諸多功能，以實行CPU的高功能化。於如此的半導體晶片內，係混合存在有圖案之密度或構造為不同之區域。此外，晶片尺寸亦逐年增大，於CCD裝置中亦具有薄膜尺寸為24×36mm者。於半導體製造中，由於將如此的晶片形成多數個於1片基板內，因此於基板的表面內分散存在有圖案之密度或構造為不同之區域。再者，為了評估裝置的完成度，亦有於基板的一部分上，存在圖案構造與裝置具有大為不同之電氣特性評估用圖案之情形。
於研磨此種基板時，可藉由將光照射於基板表面並以光學式感測器檢測該反射光，而監測基板表面的膜厚變化。然而，來自基板表面之反射光的強度，不僅因研磨所造成之膜厚變化，並且亦受到裝置圖案或構造的影響而具有複雜的變化。亦即，於研磨中，由於研磨平台與頂環一同旋轉，因此於研磨平台上所裝載之光學式感測器掃描基板表面時，感測器於每一次均會通過基板上的圖案之密度或構造為不同之區域。因此，反射光的強度係受到裝置圖案或構造的影響而變化，此係成為較大雜訊而與表示出膜厚變化之訊號重疊。此時，即使進行將訊號予以平滑化之處理，亦由於雜訊較大而無法正確地監測膜厚變化，而對用以獲得研磨終點檢測精密度及均一膜厚之研磨控制造成影響。
於研磨對象物為銅膜時，為了測定膜厚，較多為採用渦電流式感測器。此銅膜係以一般的電鍍所形成。用以進行鍍銅之電鍍裝置，一般係於基板的周緣部具有等間隔配置的陰極電極，並一邊以密封構件來保持供應至基板表面的電鍍液，一邊於陰極電極與電鍍液中的陽極電極之間施加電壓，而將銅電鍍於基板表面。於使用此類的電鍍裝置時，會因陰極電極的接觸電阻或密封構件的密封性之變動，於基板的周緣部中，於圓周方向產生膜厚的變動。結果，於研磨時，在某時間中感測器僅掃描膜厚較厚的部位或較薄的部位，而無法掌握平均膜厚。
本發明係鑒於此種問題點而開發完成者，其第1目的在於提供一種可簡單的獲得如於目標膜厚中具有極大值、極小值等的特徵性變化點之特性值之加工終點檢測方法及加工裝置，以實現高精密度之加工終點檢測。
此外，本發明之第2目的在於提供一種，可減輕感測器的輸出訊號受到圖案的密度或構造為不同之區域之影響，或是於成膜步驟中所產生之圓周方向的膜厚變動之影響，而能夠實現高精密度的研磨終點檢測及膜厚均一性之研磨方法及研磨裝置。
為了達成上述第1目的，本發明的一態樣為一種加工終點檢測方法，係根據對於被加工面之特性值而檢測加工終點之方法，該對於被加工面之特性值，係使用將光照射至被加工物的被加工面所獲得之反射光的分光波形所算出，其特徵為：使用基準被加工物或藉由模擬計算，產生用以表示出加工終點之反射強度與波長之間的關係之分光波形；根據上述分光波形，選擇成為反射強度的極大值及極小值之波長；從上述所選擇的波長之反射強度中算出對於被加工面之特性值；將被加工物的加工終點之特性值的時間變化之特徵點設定為加工終點；於被加工物的加工中藉由檢測上述特徵點而檢測被加工物的加工終點。
另外，加工的具體例，可列舉具有膜之基板之研磨，或是對基板上之成膜。
本發明之較佳態樣的特徵為，求取上述基準被加工物之加工時間內之各波長的平均反射強度；藉由將上述基準被加工物之加工終點的反射強度除以上述平均反射強度而產生基準分光波形；根據上述基準分光波形，進行成為極大值及極小值之波長的上述選擇。
本發明之較佳態樣的特徵為，定義出具有以上述所選擇之成為極大值的波長為中心之權重的權重函數；對將光照射至被加工物的被加工面所獲得之反射光的反射強度，乘上上述權重函數並進行積分，藉此算出上述對於被加工面之特性值；藉由檢測上述特性值的時間變化之特徵點，而檢測被加工物的加工終點。
本發明之較佳態樣的特徵為，將上述所選擇的波長往前後的波長移位。
本發明的其他態樣為一種加工終點檢測方法，係根據對於被加工面之特性值而檢測加工終點之方法，該對於被加工面之特性值，係使用將由多波長所構成之光照射至被加工物的被加工面所獲得之反射光的分光波形所算出，其特徵為：使用基準被加工物或藉由模擬計算，求取加工時間內之各波長的平均反射強度：藉由監測基準分光波形而檢測被加工物的加工終點，該基準分光波形，係將於被加工物的加工中照射由多波長所構成之光所獲得之反射光的分光波形之反射強度，除以上述基準被加工物的平均反射強度所獲得。
本發明的其他態樣為一種加工裝置，其特徵為：具備：將光照射至被加工物的被加工面之光源；接受來自上述被加工面的光之受光部；將上述受光部所受光的光予以分光，並轉換為電性資訊之分光器單元；及對來自上述分光器單元的電性資訊進行運算之運算部；其中上述運算部，係求取基準被加工物之加工時間內之各波長的平均反射強度，並藉由將上述基準被加工物之加工終點的反射強度除以上述平均反射強度，而產生基準分光波形，選擇成為該基準分光波形的極大值及極小值之波長，從上述所選擇的波長之反射強度中算出上述基準被加工物之對於被加工面之特性值，將被加工物的加工終點之特性值的時間變化之特徵點設定為加工終點，且於加工中藉由檢測上述特徵點而檢測被加工物的加工終點。
本發明的其他態樣為一種加工裝置，其特徵為：具備：將由多波長所構成之光照射至被加工物的被加工面之光源；接受來自上述被加工面的光之受光部；將上述受光部所受光的光予以分光，並轉換為電性資訊之分光器單元；及對來自上述分光器單元的電性資訊進行運算之運算部；其中上述運算部，係求取基準被加工物之加工時間內之各波長的平均反射強度，並藉由監測基準分光波形而檢測被加工物的加工終點，該基準分光波形，係將於被加工物的加工中照射由多波長所構成之光所獲得之反射光的分光波形之反射強度，除以上述基準被加工物的平均反射強度所獲得。
根據本發明，由於在研磨終點等的加工終點中具有特徵性變化點，且可獲得SN比極佳之特性值，因此能夠高精密度地檢測加工終點。
為了達成上述第2目的，本發明的一態樣為一種研磨方法，其特徵為：包含：以頂環一邊保持被研磨物一邊旋轉，將被研磨物按壓於旋轉的研磨平台上的研磨面以研磨該被研磨物，以設置於上述研磨平台之感測器，監測研磨中之被研磨物的表面狀態之步驟；且以於預定的測定時間內使上述感測器於被研磨物的表面所描繪之軌跡在涵蓋上述被研磨物表面的全周圍做大致呈均等地分布之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度。
本發明之較佳態樣的特徵為，以於上述預定的測定時間內使上述感測器的軌跡在被研磨物的表面旋轉大約0.5×N次(N為自然數)之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度。
本發明之較佳態樣的特徵為，上述預定的測定時間，為對從上述感測器中所獲得之監測訊號進行移動平均處理時之移動平均時間。
本發明之較佳態樣的特徵為，藉由上述感測器監測被研磨物的表面狀態以檢測研磨終點。
本發明之較佳態樣的特徵為，一邊藉由上述感測器監測被研磨物的表面狀態，一邊以使該被研磨物的表面的膜厚呈均一之方式進行研磨。
本發明之較佳態樣的特徵為，預定的測定時間，為上述研磨平台旋轉從4至16×V(V係表示上述研磨平台的旋轉速度)為止的自然數中所選擇之次數的時間。
本發明的其他態樣為一種研磨方法，其特徵為：包含：以頂環一邊保持被研磨物一邊旋轉，將被研磨物按壓於旋轉的研磨平台上的研磨面以研磨該被研磨物，以設置於上述研磨平台之感測器，監測研磨中之被研磨物的表面狀態之步驟；且於上述研磨平台僅旋轉由第1自然數所表示的預定次數之期間，以上述頂環僅旋轉與上述第1自然數互為質數之第2自然數為相等的次數之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度；上述第1自然數為4以上，且為上述研磨平台於16秒之期間內所旋轉之次數以下。
本發明的其他態樣為一種研磨方法，其特徵為：包含：以頂環一邊保持被研磨物一邊旋轉，將被研磨物按壓於旋轉的研磨平台上的研磨面以研磨該被研磨物，以設置於上述研磨平台之感測器，監測研磨中之被研磨物的表面狀態之步驟；且上述頂環的旋轉速度與上述研磨平台的旋轉速度，係滿足以nV/m－1≦R≦nV/m＋1或是m．R/n－1≦V≦m．R/n＋1所表示之關係式。其中，V為上述研磨平台的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數；R為上述頂環的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數；m為預定的自然數，且為上述感測器於涵蓋被研磨物表面的全周圍朝向與圓周方向為均等的方向進行掃描時所需之上述研磨平台的旋轉次數；n為與m互為質數之自然數。
本發明的其他態樣為一種研磨裝置，其特徵為：具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；及設置於上述研磨平台，用以監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；且上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度，係以於預定的測定時間內使上述感測器於被研磨物的表面所描繪之軌跡在涵蓋上述被研磨物表面的全周圍做大致呈均等地分布之方式而設定。
本發明的其他型態為一種研磨裝置，其特徵為：具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；及設置於上述研磨平台，且監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；且於上述研磨平台僅旋轉由第1自然數所表示的預定次數之期間，以上述頂環僅旋轉與上述第1自然數互為質數之第2自然數為相等的次數之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度；上述第1自然數為4以上，且為上述研磨平台於16秒之期間內所旋轉之次數以下。
本發明的其他態樣為一種研磨裝置，其特徵為：具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；及設置於上述研磨平台，且監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；且上述頂環的旋轉速度與上述研磨平台的旋轉速度，係滿足以nV/m－1≦R≦nV/m＋1或是m．R/n－1≦V≦m．R/n＋1所表示之關係式。
本發明的其他態樣為一種研磨裝置，其特徵為：具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；設置於上述研磨平台，用以監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；及對來自上述感測器的訊號進行運算之監測裝置；且上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度，係以上述感測器於被研磨物的表面所掃描之軌跡不會成為每一次均相同之方式而設定；上述監測裝置，係以繞行被研磨物的表面一周之多數個上述軌跡為一組，進行將該一組的軌跡的訊號值予以平均化之運算。
根據本發明，藉由調整研磨平台的旋轉速度與頂環的旋轉速度，即可於預定的測定時間內使感測器不會受到被研磨物表面的局部區域之影響，而能夠均等地於幾乎全面上進行掃描。結果為可抑制雜訊的影響而獲得平均的膜厚，並實現高精密度的研磨終點檢測及膜厚均一性。
以下係參照圖式，詳細說明本發明的實施形態。
第1圖係顯示本發明的實施形態之進行研磨終點檢測方法之研磨裝置的全體構成之模式圖。如第1圖所示，研磨裝置係具備：研磨布10貼設於上面之研磨平台12；及保持作為研磨對象物的基板W且往研磨布10的上面按壓之頂環(top ring)14。研磨布10的上面，係構成與研磨對象物的基板W滑動接觸之研磨面。此外，亦能夠以樹脂等的黏結劑將精細的研磨粒(由CeO2 等所形成)予以固定之固定研磨粒板的上面，做為研磨面而構成。
研磨平台12係連結於該下方所配置之馬達(圖中未顯示)，且如箭頭所示，可於該軸心周圍旋轉。此外，於研磨平台12的上方設置有研磨液供應噴嘴16，且從該研磨液供應噴嘴16中，供應研磨液Q至研磨布10上。
頂環14係連結於頂環轉軸18，且經由此頂環轉軸18而連結於馬達及升降壓缸(cylinder)(圖中未顯示)。藉此，頂環14可進行升降且沿著頂環轉軸18周圍旋轉。於此頂環14的下面，係以真空等方式將研磨對象物的基板W予以吸附並保持。藉由此構成，頂環14可一邊自轉，一邊以任意壓力將保持於該下面之基板W往研磨布10按壓。
於上述構成的研磨裝置中，保持於頂環14的下面之基板W，被按壓於旋轉之研磨平台12的上面之研磨布10。此時，從研磨液供應噴嘴16中供應研磨液Q至研磨布10上，藉此，於基板W的被研磨面(下面)與研磨布10之間存在有研磨液Q之狀態下進行研磨。
於研磨平台12的內部，埋設有於研磨中監視基板W的研磨狀態之研磨狀態監視裝置20。此研磨狀態監視裝置20係以即時方式連續性地監視基板W之被研磨面的研磨狀況(殘餘膜的厚度或狀態等)。此外，於研磨布10中，裝設有用以讓來自研磨狀態監視裝置20的光穿透之透光部22。此透光部22係由穿透率較高的材質所形成，例如由無發泡聚氨基甲酸酯(Polyurethane)等所形成。或者是，亦可於研磨布10中設置貫通孔，且從貫通孔由基板W所阻塞之正下方使透明液流通，藉此構成透光部22。透光部22只要位於通過頂環14所保持之基板W的被研磨面之位置，則可配置於研磨平台12的任意位置，但較理想為配置於通過基板W的中心之位置。
如第1圖所示，研磨狀態監視裝置20係具備：光源30；將來自光源30的光照射至基板W的被研磨面之作為發光部的發光光纖32；接受來自被研磨面的反射光之作為受光部的受光光纖34；於內部具有將受光光纖34所受光的光予以分光之分光器、及將由此分光器所分光的光轉換為電性資訊並予以儲存之多數個受光元件之分光器單元36；進行光源30的點燈及關燈、及分光器單元36內之受光元件的讀取開始時序等的控制之控制部40；以及供應電力至控制部40之電源42。於光源30及分光器單元36中，係經由控制部40而供應電力。
發光光纖32的發光端及受光光纖34的受光端，係以大致垂直於基板W的被研磨面之方式而構成。此外，發光光纖32及受光光纖34，就考量到研磨布10的交換時之操作性及受光光纖34的受光量，係以不會較研磨平台12的表面更為上方突出之方式而配置。此外，分光器單元36內的受光元件，例如可使用512個元件之光電二極體陣列。
分光器單元36係經由纜線44而連接於控制部40。來自分光器單元36內的受光元件之資訊，係經由纜線44被傳送至控制部40，並根據此資訊而產生反射光的光譜資料。亦即，本實施形態之控制部40，係構成讀取受光元件中所儲存的電性資訊而產生反射光的光譜資料之光譜資料產生部。從控制部40開始的纜線46，係通過研磨平台12內並連接於例如由個人電腦所構成之運算部48。於控制部40的光譜資料產生部中所產生之光譜資料，係經由纜線46被傳送至運算部48。
於運算部48中，係根據從控制部40所接收之光譜資料，算出成為被研磨面的研磨狀態的指標之特性值。此外，運算部48亦具備：從控制研磨裝置之控制器(圖中未顯示)中接收關於研磨條件之資訊的功能；或是根據所算出之特性值的時間變化，決定研磨終點(研磨停止或研磨條件的變更)的時序並對研磨裝置的控制器下達指令的功能。
此外，如第1圖所示，於研磨平台12之外周部的下面，裝設有近接感測器50，對應於此近接感測器50，於研磨平台12之外邊設置有檢知器52。於研磨平台12每旋轉一次，近接感測器50係檢測出檢知器52，藉此可檢測研磨平台12的旋轉角度。
光源30例如可使用，可將具有以白色光為首的波長區域之光線予以照射之光源。例如可使用氙氣燈等之脈衝點燈光源作為光源30。於使用脈衝點燈光源作為光源30時，於研磨中的各個測量點中，光源30係藉由誘發訊號而進行脈衝點燈。此外，於使用鎢燈等作為光源30時，只需至少於發光光纖32的發光端及受光光纖34的受光端與基板W的被研磨面對向之間連續點燈即可。
來自光源30的光，係從發光光纖32的發光端，通過透光部22而照射至基板W的被研磨面。此光線於基板W的被研磨面產生反射，並通過透光部22而於研磨狀態監視裝置的受光光纖34中予以受光。於受光光纖34中所受光的光，被傳送至分光器單元36內的分光器，並在此被分光為多數個波長成分。被分光為多數個波長成分之光，被照射至對應於各個波長之受光元件，並因應所照射之光的光量而於受光元件中儲存有電荷。於各受光元件中所儲存之電性資訊，係於預定時序中被讀取(被釋放)並轉換為數位訊號。此數位訊號係被傳送至控制部40的光譜資料產生部，並在此產生對應於各測量點之光譜資料。
接下來說明分光器單元36內的受光元件之動作。第2圖及第3圖係顯示，於分光器單元36內具有N個受光元件60－1至60－N時之各受光元件的動作之模式圖。第2圖係顯示使用脈衝點燈光源時，第3圖係顯示使用連續點燈光源時之模式圖。於第2圖及第3圖中，橫軸係表示時間，對應於各受光元件之圖式中的上升部分，為表示於受光元件中儲存有電性資訊者，下降部分為表示受光元件的電性資訊被讀取(被釋放)者。於第2圖中，黑色圓圈(●)係表示脈衝點燈光源被點燈之時點。
於1次的取樣中，各受光元件60－1至60－N係依序切換而進行讀取(釋放)。如上述般，於各受光元件60－1至60－N中，所對應之波長成分的光之光量係作為電性資訊被儲存，且具有相位差而以取樣週期T重複進行讀取(釋放)。此取樣週期T，係於受光元件60－1至60－N中儲存有充分的光量作為電性資訊，且能夠於實際時間中充分處理從受光元件60－1至60－N中所讀取之資料之範圍內，設定為較小值。於使用512個元件之光電二極體陣列作為受光元件時，此取樣週期T係成為10毫秒的等級。於第2圖及第3圖中，從第1個受光元件60－1的讀取至最後1個受光元件60－N的讀取為止之時間為S。在此，S<T。於第2圖時，係將脈衝點燈光源為點燈之時點(於第2圖中以●標記表示)設定為取樣時刻，於第3圖時，係進行第1個受光元件60－1的讀取，並將從新的儲存開始至最後1個受光元件60－N的讀取為止之時間的一半之時點(於第3圖中以×標記表示)，設定為代表所對應的測量區域之取樣時刻。此外，於此取樣時刻中，將與透光部22對向之基板W的點稱為取樣點。
於第2圖中，於光源30瞬間點燈之間(數微秒之間)，所有的受光元件60－1至60－N係儲存光線。於將從進行最後1個受光元件60－N的讀取(釋放)開始至光源30點燈為止之時間設定為Q時，若於進行下1次第1個受光元件60－1的讀取(釋放)之前使光源30點燈，則0<Q<T－S。Q於此不等式所示的範圍中，可取任意值，以下係以Q＝(T－S)/2進行說明。進行第1個受光元件60－1的讀取且開始下一次儲存，為僅較取樣時刻更早S＋Q，亦即僅較取樣時刻更早(T＋S)/2之時序。此外，於第3圖中，進行第1個受光元件60－1的讀取，為僅較取樣時刻更早(T＋S)/2之時序。於第3圖所示之連續點燈光源時，由於受光元件60－1至60－N的儲存開始．讀取之時點因元件的不同而不同，因此係因波長成分的不同，使實際的測量區域產生若干差異。
接下來說明以研磨狀態監視裝置20決定取樣的時序之方法。首先說明於使用脈衝點燈光源時，決定取樣的時序之方法。第4圖係顯示用以說明研磨狀態監視裝置20的取樣時序之圖式。於研磨平台12每旋轉一次，設置於研磨平台12的外周部之近接感測器50，係檢測成為近接感測器動作的基準位置之檢知器(dog)52。亦即，如第4圖所示般，從連結研磨平台12的旋轉中心CT 與基板W的中心CW 之線LT－W (以下稱為基板中央線)，往研磨平台12的反旋轉方向定義旋轉角度時，近接感測器50係於旋轉角度θ下檢測出檢知器52。基板W的中心CW 例如可藉由進行頂環的位置控制而預定出。
在此，如第4圖所示般，若將研磨平台12的中心CT 與透光部22的中心CL 之間的水平距離設定為L，將研磨平台12的中心CT 與基板W的中心CW 之間的水平距離設定為M，將從基板W的被研磨面去除邊緣截角部後之基板W的被測量面的半徑設定為R，將透光部22於此被測量面進行掃描之角度設定為2 α，則根據餘弦定理，下列第(1)式乃成立，因此可求取角度α。
於本實施形態中，係以必將透光部22所通過之基板中央線LT－W 上的點P作為取樣點之方式，調整取樣時序。若將從基板中央線LT－W 位於單側之取樣點的數目設定為n(整數)，則於透光部22掃描基板W的被測量面之間的所有取樣點的數目，包含基板中央線LT－W 上的取樣點P時為2n＋1。
若於基板W的外側以可遮蔽背景光之方式配置頂環14的外周部，則於最初的取樣時刻中使透光部22位於基板W的被測量面內之條件，於以ωT 為研磨平台12的角速度時，能夠以下列不等式(2)所表示。因此，從該不等式(2)中，可求取滿足此條件之整數n。
α－ω T T ≦n ω T T <α亦即，
在此，若透光部22與近接感測器50位於對研磨平台12的中心CT 為同一角度之位置，則於研磨平台12旋轉1次時，於近接感測器50檢測檢知器52開始至開始儲存第1次取樣之第1個受光元件60－1為止之時間ts，亦即取樣開始時刻ts，可從下列第(3)式所求取。
在此，為了可確實消除於透光部22位於基板W之被測量面的外側之間儲存於受光元件之光量，亦可捨去第1次取樣的讀取。此時之取樣開始時刻ts，可從下列第(4)式所求取。
研磨狀態監視裝置20係根據如此求取之取樣開始時刻ts而開始進行取樣。亦即，控制部40於近接感測器50檢測檢知器52開始經過ts後，開始光源30的脈衝點燈，之後以於每個取樣週期T重複進行取樣之方式，控制分光器單元36內之受光元件的動作時序。藉此，各取樣點的反射光譜資料係由控制部40的光譜資料生成部所生成，並傳送至運算部48。於運算部48中，係根據此光譜資料而求取對基板W的被研磨面之特性值。
於本實施形態中，由於設定為必將透光部22所通過之基板中央線LT－W 上的點P作為取樣點，因此，於研磨平台12旋轉1次時，可重複測定研磨對象物表面上之預定半徑位置的特性值。此外，若取樣週期設為一定，則於研磨對象物的表面上，研磨平台12的每1次旋轉之各測量點的半徑位置為一定。因此，相較於測定不預定位置的特性值時，更能夠有效掌握基板W之殘膜的狀況。尤其於構成為透光部22通過基板W的中心CW 時，研磨平台12每旋轉1次，必以基板W的中心CW 為以定點進行測定，因此更能夠正確掌握基板W的殘膜狀況之時間變化。
另一方面，於使用連續點燈光源時，如上述般，由於連續進行受光元件的儲存，且因受光元件的不同使開始時點有所不同，因此，n的求取方式係與脈衝點燈光源為不同。亦即於第1個受光元件60－1的儲存開始時點中，透光部22必須位於基板W的被測量面內。因此，關於n之不等式係如以下所表示。
亦即，
從該不等式(5)中求取n(整數)，並可根據上述第(3)式或第(4)式求取取樣開始時刻ts。之後，與脈衝點燈光源相同，研磨狀態監視裝置20係根據所求取之取樣開始時刻ts而開始進行取樣，並從各取樣點的反射光譜資料中，求取對基板W的被研磨面之特性值。於上述例子中，係說明脈衝點燈光源的點燈時序及透光部22與近接感測器50之間的位置關係為一定之條件進行說明，但即使去除此等條件，亦同樣可求取n及ts。
接下來說明，從各取樣點的反射光譜資料中檢測研磨終點之方法。第5圖係顯示具有形成於金屬配線上的氧化膜之基板(基準被研磨物)的剖面圖。於此例中，係取得將金屬配線70上的氧化膜80研磨大約800nm(104秒)時之反射強度以作為取樣資料。於第5圖中，目標研磨終點為94秒之時點，此時點之分光波形係以第6圖中的元件符號100所表示。元件符號100a及100b係表示與94秒的時點不同之其他研磨時點的分光波形。分光波形100、100a、100b的形狀差異，係表示研磨時間的差異(亦即膜厚的差異)。然而，由於因裝置圖案或底膜的材質等影響使分光波形的基本形狀產生較大畸變，因此難以明確地確認出因膜厚變化所形成之反射強度變化的特徵。
因此，為了排除分光波形之基本形狀的畸變，係製作出：基準被研磨物的目標膜厚(研磨終點)之分光波形100除以研磨時間內之各波長的反射強度的平均值後的基準分光波形。亦即，於每個波長中求取研磨時間內(此例中為0至104秒)的平均反射強度，且分光波形100所表示的反射強度除以對應各波長之平均反射強度，而藉此求取基準分光波形。於第6圖中，右側的縱軸係表示基準分光波形的大小，基準分光波形200、200a、200b分別對應於分光波形100、100a、100b。從第6圖中可得知，若與基準化前的分光波形比較，則因膜厚不同所形成之基準分光波形的形狀差異變得較為明確，極大值及極小值乃清楚的顯現。因此，根據目標膜厚的基準分光波形200，選擇成為極大值及極小值之波長，並從這些波長之反射強度的組合中，算出成為膜厚指標之特性值。此外，於本實施形態中，雖於各波長中以平均反射強度除上反射強度，但是於各波長中從反射強度中減去平均反射強度時，亦可獲得同樣結果。此外，於分光波形未產生畸變時，亦可不求取基準分光波形而從分光波形中求取極大極小點。
在此，係參照第7圖的流程圖，說明特性值的算出及波長的選擇。首先將第5圖所示之具有圖案配線的基板(基準被研磨物)研磨至目標膜厚為止，並測定膜厚。接著從研磨後之基板的基準分光波形中，選擇成為極大值及極小值之2個波長。之後從所選擇之2個波長的反射強度中求取特性值。亦可因應必要，將應選擇之波長往長波長側或短波長側予以移位而對特性值進行微調(此點將於之後詳述)。接著對與基準被研磨物具有同一構成之基板進行研磨，於膜厚成為目標膜厚時，確認出上述特性值是否表示為特徵點，亦即藉由監視上述特性值的時間變化，而確認是否可檢測出目標膜厚。於可檢測出目標膜厚時，將上述特徵點設定為研磨終點，且上述特徵點係使用於其他基板之研磨終點的檢測。這些運算係由運算部48所進行。
以下係舉出具體例以說明求取特性值之程序。如第6圖所示般，係選擇基準分光波形200之成為極大值的波長540nm及成為極小值的波長576nm，並從下列式子中求取特性值X(t)。
X(t)＝ρ540 (t)/(ρ540 (t)＋ρ576 (t))………(6)
在此，ρ為反射強度，t為研磨時間。
將該特性值適用於下一片研磨基板或是第任意片數後的基板之研磨時。
另外，在此係說明從基準被研磨物的基準分光波形中算出特性值之過程，但亦可將基準被研磨物於研磨時間內之各波長的反射強度的平均值，適用於下一片或是第任意片數後的研磨基板之研磨時，以作為其他實施例。亦即，係以基準被研磨物之各波長的反射強度的平均值，除上從目前研磨中的基板中所獲得之分光波形的反射強度，以取得基準分光波形，並藉由上述方式監測此基準分光波形，亦能夠檢測出研磨終點。如上述般，由於基準分光波形的形狀差異較為明確，因此可進行高精密度的研磨終點檢測。
第8圖係顯示從上述第(6)式中所求取之特性值的時間變化之曲線圖。如原先所意料般，從第8圖中可得知，特性值的極大值係出現於94秒的時點。因此，係將出現此極大值之特徵點預先設定為研磨終點，且於檢測出此特徵點時乃停止研磨。另外，於檢測出特徵點之後，亦可進行預定時間的過度研磨。在此，如第8圖所示般，初期的20秒，由於係位於研磨初期之階差消除的中途，因此於特性值中出現較多雜訊，且存在有較細微的極值。因此，研磨終點檢測順序，例如可設定為於研磨開始的25秒後開始特性值的監測，就此例而言，可採取將第5個極大值設定為研磨終點之步驟。
於選擇成為最大極大值及最小極小值之波長作為求取特性值之極值波長時，較多情況為特性值的變化幅度變大，且SN比變佳。然而，因裝置構造的不同，選擇成為最大極大值及最小極小值之波長者，並不見得為最佳。因此，較理想為從多數個極值波長中，選擇複數個組合，並以各個組合求取特性值的波形，而選擇於目標膜厚時特徵點所明確顯現之極值波長。於上述例子中，係抽出2個極值波長以求取特性值，但特性值亦可從所獲得之n個極值波長中，抽出任意個數而予以組合。例如有，ρk/ρi、(ρj＋...＋ρj＋q)/(ρi＋...＋ρi＋p)等。
於上述例子中，係說明根據所選擇的極值波長之反射強度的時間變化以求取特性值之例子，但亦可如日本特開2004－154928號公報(日本特願2003－321639)所揭示般，將具有以極值波長為中心的權重之權重函數，乘上分光波形以求取特性值。關於權重函數的形狀，例如可使用常態分布等。以下係說明利用此權重函數之方法。
首先，根據研磨終點之基準分光波形200，選擇表示出極大值之波長λ＝540nm。接著如第9圖所示般，以此波長為中心，定義具有權重之權重函數w(λ)。之後，將w(λ)乘上來自被研磨面之反射光的反射強度測定值ρ(λ)並予以積算，亦即將進行積分成為純量值之值作為特性值X。亦即，係以下列第(7)式定義特性值X。
此時，亦可定義多數個權重函數wi (λ)，例如以下列第(7)式定義特性值Xi 。
根據此方法，於膜厚成為目標膜厚，亦即研磨終點時，特性值係表示出極大值或極小值等之特徵性變化點(特徵點)。因此，藉由在研磨中監視特性值並檢測此特性值之時間變化的特徵點，而能夠檢測研磨終點(研磨停止或研磨條件的變更)。此外，根據此方法，於某波長中即使反射強度的測定值受到擾動的影響，但由於進行積分運算，因此較直接監視目標膜厚的反射強度時，更可降低該影響。
本實施形態之研磨終點檢測方法，係較上述日本特開2004－154928號公報所揭示之方法，更具有下列優點。亦即，於日本特開2004－154928號公報之方法中，於目標膜厚(研磨終點)中，將特性值表示出特徵性變化之權重函數予以抽出之方式，係依據嚐試錯誤的重複進行，因而花費極長的時間。此外，因權重函數的不同，可能產生SN比(訊號/雜訊比)變差，而無法檢測安定的研磨終點之情形。再者，即使研磨的膜質、膜厚相同，但因裝置圖案的不同、底膜的種類、裝置構造的不同而對反射光的分光波形造成影響，因此需針對不同種類的基板定義出最適的權重函數，結果導致生產性的降低。根據本實施形態，係以平均反射強度除上反射強度而藉此獲得具有特徵性極值之基準分光波形，因此容易獲得最適的權重函數。
在此，若起因於裝置圖案之雜訊位準較大，則基準化前的分光波形當然會從目標殘餘膜厚(目標研磨結束時間)中偏移，使用基準化後的分光波形所求取之特性值的特徵點，亦可能會從目標殘餘膜厚(目標研磨結束時間)中偏移。此時，可藉由將於計算特性值時所選擇之分光波形的極值波長予以移位，而將特性值的極值時間往前後移動。因此，只需重新選擇於研磨終點中表示出特徵點之最適波長即可。若將所選擇的2個波長往長波長側移位，則特性值的特徵點所出現之時間，係往研磨時間較短之方向(膜厚較大)移動，若往短波長側移位，則往研磨時間較長之方向(膜厚較小)移動。第10圖係顯示將所選擇的2個波長往長波長側移位10nm以及往短波長側移位10nm時之特徵點的變化。若以此方法求取大致成為研磨終點之波長，則可藉由選擇波長的微調，而容易將特性值的特徵點配合於研磨終點。
於從基準化前的分光波形當中，於因膜厚變化所導致之反射強度的變化中獲取特徵點時，可從基準化前的分光波形之成為極值的波長中求取特性值。此外，於裝置的構造較單純，且可藉由模擬計算，在實用性上不會有問題之精密度下獲得預定膜厚的分光波形時，可使用從模擬計算中所獲得之分光波形。
如以上所述般，根據本實施形態，由於在研磨終點中具有特徵性變化點，且可求取因應基板的裝置圖案之SN比極佳之特性值，因此能夠以高精密度之方式檢測研磨終點。此外，本實施形態不僅適用於研磨方法及裝置，亦適用於將膜蝕刻至目標膜厚為止之方法及裝置，以及將膜形成至目標膜厚為止之方法及裝置。
接下來詳細說明本發明的其他實施形態。
第11圖係顯示本發明的其他實施形態之研磨裝置的全體構成之模式圖。如第11圖所示般，研磨裝置係具備：研磨墊110貼設於上面之研磨平台112；及保持作為研磨對象物的基板且往研磨墊110的上面按壓之頂環114。研磨墊110的上面，係構成與研磨對象物的基板滑動接觸之研磨面。
研磨平台112係連結於該下方所配置之馬達(圖中未顯示)，且如箭頭所示般，可於該軸心周圍旋轉。此外，於研磨平台112的上方設置有圖中未顯示的研磨液供應噴嘴，且從該研磨液供應噴嘴中供應研磨液至研磨墊110上。
頂環114係連結於頂環轉軸118，且經由此頂環轉軸118而連結於馬達及升降壓缸(圖中未顯示)。藉此，頂環114可進行升降且沿著頂環轉軸118周圍旋轉。於此頂環114的下面，係以真空等方式將研磨對象物的基板予以吸附並保持。
於上述構成中，保持於頂環114的下面之基板，被按壓於旋轉之研磨平台112的上面之研磨墊110。此時，係從研磨液供應噴嘴中供應研磨液至研磨墊110上，並於基板的被研磨面(下面)與研磨墊110之間存在有研磨液之狀態，對基板進行研磨。
第12圖係顯示第11圖所示之頂環的剖面之模式圖。如第12圖所示般，頂環114係具備：經由自由接頭部130連結於頂環轉軸118的下端之大致呈圓盤狀的頂環主體131；及配置於頂環主體131的下部之固定環132。頂環主體131係由金屬或陶瓷等之強度及剛性較高之材料所形成。此外，固定環132係由剛性較高的樹脂材或陶瓷等所形成。此外，亦可將固定環132與頂環主體131一體地形成。
於頂環主體131及固定環132的內側所形成之空間內，係收納有抵接於基板W之彈性墊133、由彈性膜所形成之環狀的加壓薄片134、及用以保持彈性墊133之大致呈圓盤狀的吸附平板135。彈性墊133的上周端部係保持於吸附平板135，於彈性墊133與吸附平板135之間，設置有4個壓力室(氣囊)P1、P2、P3、P4。於這些壓力室P1、P2、P3、P4中，分別經由流體路徑137、138、139、140供應有加壓空氣等的加壓流體，或是予以真空吸引。中央的壓力室P1為圓形，其他壓力室P2、P3、P4為環狀。這些壓力室P1、P2、P3、P4係排列於同心上。
壓力室P1、P2、P3、P4的內部壓力，可藉由圖中未顯示的壓力調整部而獨立地變化，藉此可大致獨立地調整對基板W的4個獨立區域，亦即對中央部C1、內側中間部C2、外側中間部C3、及周緣部C4之按壓力(正確來說，亦多少受到壓力室對鄰接的區域等的其他區域之影響)。此外，藉由使頂環114全體升降，能夠以預定的按壓力將固定環132按壓至研磨墊110。於吸附平板135與頂環主體131之間，形成有壓力室P5，於壓力室P5中，分別經由流體路徑141供應有加壓流體，或是予以真空吸引。藉此，吸附平板135及彈性墊133全體可於上下方向移動。於基板W的周圍設置有固定環132，以防止於研磨中基板W從頂環114中飛出。
如第11圖所示般，於研磨平台112的內部，係埋設有監視(檢測)基板W之膜的狀態之感測器150。此感測器150係連接於監測裝置153，此監測裝置153係連接於CMP控制器154。上述感測器150可採用光學式感測器或渦電流感測器。感測器150的輸出訊號係被傳送至監測裝置153，並於此監測裝置153中，對感測器150的輸出訊號(感測訊號)施以必要的轉換．處理(運算處理)而產生監測訊號。雖然監測訊號(及感測訊號)之值並非顯示膜厚本身，但監測訊號之值係因應膜厚而變化。
監測裝置153亦具有根據監測訊號而操作各壓力室P1、P2、P3、P4的內部壓力之控制部的功能，以及檢測研磨終點之終點檢測部的功能。亦即，於監測裝置153中，係根據監測訊號而決定頂環114按壓基板W之按壓力，此按壓力被傳送至CMP控制器154。CMP控制器154係變更頂環114對基板W之按壓力之方式，將指令輸出至圖中未顯示的壓力調整部。此外，監測裝置153與控制部可為各自不同的裝置，亦可將監測裝置153與CMP控制器154予以一體化而構成1個控制裝置。
第13圖係顯示研磨平台112與基板W之間的關係之俯視圖。如第13圖所示般，感測器150係設置於通過頂環114所保持之研磨中的基板W的中心CW 之位置。符號CT為研磨平台112的旋轉中心。例如，感測器150於通過基板W的下方之間，於通過軌跡(掃描線)上，可連續性因應基板W之Cu層等的導電膜的膜厚或膜厚變化，而檢測增加或減少的量。
第14圖係顯示感測器150於基板W上掃描之軌跡。亦即，於研磨平台112每旋轉1次，感測器150係檢測基板W的表面(被研磨面)，若研磨平台112旋轉，則感測器150係大致描繪出通過基板W的中心CW (頂環轉軸118的中心)之軌跡，於基板W的被研磨面上掃描。由於頂環114的旋轉速度與研磨平台112的旋轉速度一般為不同，因此，如第14圖所示般，基板W表面之感測器150的軌跡，係隨著研磨平台112的旋轉而如掃描線SL1 、SL2 、SL3 ...所變化。此時亦如上述般，感測器150係配置於通過基板W的中心CW 之位置，因此，感測器150所描繪的軌跡，係於每次通過基板W的中心CW 。於本實施形態中，係調整感測器150的測量時序，且必定以感測器150於每次測量基板W的中心CW 。
此外，為人所知者，基板W之研磨速度的分布，係通過基板W的中心CW 而成為對垂直於表面的軸大致呈軸對稱。因此，如第14圖所示般，於以MPm－n 表示第m條掃描線SLm 上的第n個測量點時，可藉由追蹤對各掃描線之第n個測量點MP1－n 、MP2－n 、...、MPm－n 之監測訊號，而監測第n個測量點的半徑位置之基板W的膜厚變遷。
另外，於第14圖中，為了簡化，係將1次掃描之測量點的數目設定為15。然而，測量點的數目並不限於此，可因應測量週期及研磨平台112的旋轉速度而設定為各種值。於使用渦電流感測器做為感測器150時，一般於1條掃描線上具有100個以上的測量點。若增加測量點，則任一個測量點大致與基板W的中心CW 一致，因此亦可不進行對上述基板W的中心CW 之測量時序的調整。
第15圖係顯示於第14圖所示之基板W上的測量點中，選出由監測裝置153進行監測的測量點之一例之俯視圖。於第15圖所示的例子中，係進行，按壓力被獨立操作之各區域C1、C2、C3、C4的中心附近、及對應於邊界線附近之位置的測量點MPm－1 、MPm－2 、MPm－3 、MPm－4 、MPm－5 、MPm－6 、MPm－8 、MPm－10 、MPm－11 、MPm－12 、MPm－13 、MPm－14 、MPm－15 之監測。在此，與第14圖所示的例子不同，於測量點MPm－i 與MPm－(i＋1) 之間可具有其他測量點。此外，監測之測量點的選擇，並不限定於第15圖所示的例子，亦可於基板W的被研磨面上，選擇應予監測出控制上須重視的點作為測量點，或掃描線上的所有測量點。
監測裝置153係對所選擇的測量點之感測器150的輸出訊號(感測訊號)進行預定的運算處理，而產生監測訊號。此外，監測裝置153係根據所產生的監測訊號及之後所述的基準訊號，分別算出對應於基板W的各區域C1、C2、C3、C4之頂環114內的壓力室P1、P2、P3、P4的壓力。亦即，監測裝置153係將上述針對所選擇的測量點而取得之監測訊號，與預先於每個測量點中所設定之基準訊號比較，以算出用以使各監測訊號分別收斂於各基準訊號之壓力室P1、P2、P3、P4的最適壓力值。之後，所算出的壓力值係從監測裝置153被傳送至CMP控制器154，CMP控制器154係變更壓力室P1、P2、P3、P4的壓力。如此，可調整對基板W的各區域C1、C2、C3、C4之按壓力。
在此，為了排除雜訊的影響以將資料予以平滑化，亦可使用對附近的測量點之監測訊號予以平均化後之資料。或者是因應距離該中心CW 的半徑，將基板W的表面分割為同心圓狀的多數區域，求取對各區域內的測量點之監測訊號的平均值或代表值，並使用此平均值或代表值作為控制用之新的監測訊號。在此，若設定為於研磨中的各時點中，求取從各測量點的CW 之距離以判斷屬於哪個區域，則亦可有效對應於感測器於研磨平台112的半徑方向並列配置有多數個之情況，以及於研磨中頂環114以頂環轉軸118為中心而搖動之情況。
接下來根據日本特開2004－154928號公報的記載，說明於使用光學式感測器作為感測器150時，從各測量點中所獲得之反射強度中，檢測研磨終點之方法。
於被研磨膜為氧化膜般的透光性薄膜時，若考量到厚度為均一且無外界雜訊之理想狀態，則由於因被研磨膜所形成之干涉，各波長之相對反射率的時間變化，大致如第16圖所示。於以被研磨膜的折射率為n，膜厚為d，光的波長(真空中)為λ時，相當於時間變化的1個周期量之膜厚差△d＝λ/2n。因此，若膜厚隨著研磨時間產生直線變化，則相對反射率係如第16圖所示般，呈現出極大值及極小值為週期性顯現之時間變化。在此，實線係表示波長λ＝500nm時，虛線係表示波長λ＝700nm時。
關於以包含有將權重函數乘上光譜資料的波長成分的乘算之運算所求取之特性值，乃因應研磨時間，亦即膜厚的減少，使特性值重複出現同樣的增減。此外，於圖案膜時，雖然波形中出現些許的雜訊及畸變，但特性值亦同樣的增減。
於監測中，係檢測如此所獲得之特性值時間變化的極大值及/或極小值，而表示出研磨進行狀況。若預先於極值檢測時點中停止研磨並進行膜厚測定以作為參考值，則可將研磨進行狀況與被研磨膜的膜厚賦予關聯性。
於研磨終點(研磨停止點或研磨條件變更點)的檢測中，係檢測期望膜厚之前的極值(特徵點之一)，且僅於相當於對極值之膜厚與期望膜厚之間的差分之時間，進行過度研磨。
另外，於感測器150每1次掃描基板W的表面時，亦可將於各測量點中所測定之反射強度予以平均化，並從平均化後的值算出上述特性值。於對反射強度資料進行上述一連串的處理以計算特性值時，較理想為於反射強度資料處理的適當階段中進行移動平均處理。例如，可在對獲得的反射強度資料進行移動平均處理後，進行一連串的處理以求取特性值，或者是對算出的特性值進行移動平均處理。所謂的移動平均處理，是指一邊移動某預定時間的區間，一邊將於此時間區間內所獲得之時間序列資料予以平均化之處理。
接下來說明於感測器150掃描基板的表面時之軌跡(掃描線)。
於研磨平台的旋轉速度與頂環的旋轉速度為相等時，於基板上的所有點之相對速度為相等，且理論上可得知，設置於研磨平台之感測器，每次係掃描基板的同一場所。然而，實際上嚴格來說，研磨平台的旋轉速度與頂環的旋轉速度無法形成為相等，若設定為相同的旋轉速度，則研磨平台與頂環同步，而可能因研磨墊上的溝等之影響而產生局部性的過小研磨之情況。因此，較多為意圖性改變些許的研磨平台的旋轉速度與頂環的旋轉速度。
第17圖係顯示將研磨平台112的旋轉速度設定為70min－1 ，將頂環114的旋轉速度設定為71min－1 時之基板W上的感測器150的軌跡。
於此條件下，例如若將移動平均時間設定為5秒，則感測器150在此之間可掃描基板W上6次，於研磨平台112每旋轉1次，感測器軌跡僅旋轉5.14度。結果為於第17圖所示般，僅能獲得基板W上之偏差部分的資訊，而無法正確掌握因應原先的膜厚變化之反射強度的變化。
第18圖係顯示於第17圖所示的條件下所獲得之特性值的訊號波形之曲線圖。一般而言，從反射強度中所求取之特性值，係由於光的干涉而因應膜厚變化產生正弦曲線狀變化。然而，於將研磨平台112的旋轉速度設定為70min－1 ，將頂環114的旋轉速度設定為71min－1 ，將移動平均時間設定為5秒(移動平均點的數目為6個)時，如第18圖所示般，可得知於特性值的訊號波形上出現隨機的雜訊。如上述般，一般係檢測特性值的極大值或極小值並設定為研磨終點，但由於雜訊的原因，無法明確獲取極值，或是表示出極值之時間從原先的研磨終點時間中偏移，而無法正確檢測研磨終點。
因此，於本發明中，係以於預定時間內(例如於移動平均時間內)感測器150於基板W上所描繪的軌跡，於基板W表面的全周圍幾乎呈均等分布之方式，調整頂環114與研磨平台112的旋轉速度之旋轉速度比。第19圖係顯示將研磨平台112的旋轉速度設定為70min－1 ，將頂環114的旋轉速度設定為77min－1 時，於移動平均時間(於此例為5秒)內感測器50於基板上所描繪的軌跡之圖式。如第19圖所示般，於此條件下，由於研磨平台112每旋轉1次時感測器的軌跡旋轉36度，因此於每掃描5次時，感測器軌跡於基板W上僅旋轉半周。若亦考量到感測器軌跡的彎曲，則於移動平均時間內感測器150掃描基板W為6次，藉此使感測器150幾乎均等的掃描基板W的全面，因此可期待，圖案密度或構造為不同之區域的影響，於每次的移動平均時間中幾乎為相等。
第20圖係顯示於第19圖所示的條件下所獲得之特性值的訊號波形之曲線圖。從第20圖中可得知，特性值的訊號波形上之雜訊係較第18圖更少。再者，若將移動平均時間設定為增加1倍的10秒，或將研磨平台112的旋轉速度設定為70min－1 ，將頂環114的旋轉速度設定為84min－1 ，則於移動平均時間內感測器軌跡大約旋轉一周，因此更能夠提升研磨終點檢測的精密度。
一般而言，一旦對時間序列資料進行移動平均處理，則處理後的資料，係對實際資料延遲大約移動平均時間的一半時間而取得。此外，為人所知者，若大幅改變頂環114與研磨平台112之旋轉速度比，則基板W上之頂環114與研磨平台112之相對速度的分布產生變化，因而使基板W的膜厚分布產生變化。因此，必須考量到因應CMP製程之延遲時間的容許範圍、及膜厚分布的變化程度，而決定移動平均時間、研磨平台112的旋轉速度及頂環114的旋轉速度。一般而言，由於頂環114與研磨平台112之旋轉速度比的些許變化，對研磨分布幾乎不產生影響，因此，能夠僅藉由調整頂環114與研磨平台112之旋轉速度比，而容易使感測器150以大致呈均等之方式掃描基板W的表面。
於上述例子中，係表示頂環114的旋轉速度較研磨平台112的旋轉速度還快之情況，但即使於頂環114的旋轉速度較研磨平台112的旋轉速度還慢之情況(例如研磨平台112的旋轉速度為70min－1 ，將頂環114的旋轉速度為63min－1 )，感測器軌跡於基板W上僅往反方向旋轉，就於預定時間內感測器150於基板W表面上所描繪的軌跡，於基板W表面的全周圍呈分布者，係與上述例子相同。
此外，於上述例子中，係說明頂環114與研磨平台112之旋轉速度比接近於1之情況，但於旋轉速度比為0.5或1.5、2等(0.5的倍數)時亦為相同。亦即，於頂環114與研磨平台112之旋轉速度比為0.5時，研磨平台112每旋轉1次時感測器的軌跡旋轉180度，從基板W來看，感測器150於每旋轉1次時係從相反方向於同一軌跡上移動。
因此，若使頂環114與研磨平台112之旋轉速度比稍微偏移0.5(例如將頂環114的旋轉速度設定為36min－1 ，將研磨平台112的旋轉速度設定為70min－1 )，且研磨平台112每旋轉1次時感測器的軌跡旋轉(180＋α)度，則能夠使感測器軌跡就表面上產生α度的偏移。因此，係以於移動平均時間內感測器軌跡於基板W的表面上僅旋轉約0.5次、或約N次、或約0.5＋N次(換言之，為0.5的倍數，亦即0.5×N次(N為自然數))之方式而設定α(亦即設定頂環114與研磨平台112之旋轉速度比)。
設定為於移動平均時間內感測器150於基板W上所描繪的軌跡於全周圍大致呈均等分布者，就考量到移動平均時間的調整時，亦可於較寬廣的範圍內選擇旋轉速度比。因此，亦可對應於，因研磨液(漿液)的特性等而必須大幅改變頂環114與研磨平台112的旋轉速度比之研磨製程。
再者，一般而言，除了頂環114的旋轉速度為研磨平台112的旋轉速度之正好一半的情況外，感測器150於基板W上所描繪的軌跡，係如第19圖般彎曲。因此，即使於預定時間內(例如於移動平均時間內)感測器150於基板W上所描繪的軌跡遍及分布於基板W的全周圍，嚴格來說，感測器軌跡並不見得於基板W的圓周方向呈均等分布。於使感測器軌跡於基板W的圓周方向呈嚴密的均等分布時，必須於每預定時間內，感測器軌跡於基板W的圓周方向正好旋轉N次(N為自然數)。於此期間，感測器150係於全周圍中以朝向與圓周方向為均等的方向掃描基板W的表面。為了實現此，只需例如於研磨平台112僅旋轉預定次數(自然數)之期間，以使頂環114正好旋轉與研磨平台112的旋轉次數為不同之次數(自然數)之方式，決定研磨平台112與頂環114的旋轉速度即可。此時如上述般，由於感測器軌跡為彎曲，因此雖然感測器軌跡不見得於圓周方向呈等間隔分布，但若考量各以2個感測器軌跡為一對，則感測器軌跡於任意的半徑位置中，可視為於圓周方向呈均等分布。第21圖係顯示此情形之例子，且於與第19圖為相同的條件下，研磨平台112旋轉10次之期間之基板W上的感測器軌跡。從上述中，感測器150可取得較上述例子更能夠平均反映基板W全面的種種構造之資料。
關於將此方法予以具體化之例子，接下來說明被研磨物為銅膜，且使用渦電流感測器作為感測器150時之實施形態。於本實施形態中，係使用感測器150監測基板的表面狀態，且以使基板徑向的膜厚呈均一之方式，進行用以調整對研磨面之基板的按壓分布之即時控制。於上述使用光學式感測器之實施形態中，可將於1次的掃描中所獲得之全部資料予以平均化並進行處理，但於本實施形態中，並不進行如此的平均化處理。亦即，表示出於感測器150掃描基板W的表面之期間所獲得的膜厚之資料，係對應於基板W的徑向所分布之各區域C1、C2、C3、C4(參照第15圖)而被分配，並使用各區域中的資料，決定對應於該區域之壓力室的壓力。此時，亦可對於每個區域移動平均處理隨著研磨平台112的旋轉所獲得之資料。
第22圖係顯示於研磨前後，於圓周方向測定於直徑300mm的基板上所形成之銅的膜厚的一例之曲線圖。從第22圖中可得知，於基板的中間部(半徑r＝116mm)中，膜厚大致呈均一，於基板的周緣部(半徑r＝146mm)中，係於圓周方向確認到無法忽視的水準之膜厚變動。此如上述般，係由於等間隔配置於基板的周緣部之陰極電極(陰極)之接觸電阻的變動，以及用以保持電鍍液之密封構件的密封性的變動等之存在之故。如此之接觸電阻或密封性的變動之原因為，電鍍裝置之零件的個體差距或組裝誤差、零件因時間經過所產生之劣化等。此外，於電鍍裝置內裝載有多數個單元(電鍍槽)，且分別於各個單元中進行電鍍時，係因各個單元的不同，使圓周方向之膜厚變動有所不同。再者，於零件交換前後，亦具有膜厚產生變動之傾向。
第23圖係顯示將研磨平台112的旋轉速度設定為60min－1 ，將頂環114的旋轉速度設定為31min－1 時之基板面上的感測器軌跡。此第23圖所示之例子，就感測器軌跡逐漸旋轉之方面來看，係與第17圖所示之例子相同，但由於研磨平台112每旋轉1次(旋轉360°)之間，頂環114旋轉186°，因此若不考慮掃描的朝向，則感測器軌跡於30秒中，於基板W的表面上旋轉半周並返回原先的位置。因此，若以移動平均點的數目為5點，則於此期間，感測器150於基板的周緣部中，僅連續掃描膜厚較大的部位或較小的部位，因而產生膜厚的過大評估或過小評估。
第24圖係顯示以使膜厚於基板W之徑向分布的各區域C1、C2、C3、C4中呈均一者為目標，於上述旋轉速度條件下，於研磨中對頂環114的4個壓力室(氣囊)P1、P2、P3、P4的壓力進行操作之結果的一例之曲線圖。從第24圖中可得知，係受到基板W的周緣部之膜厚的圓周方向變動之影響，於大約30秒的週期中，愈位於外側的壓力室，愈產生較大的壓力變動。
第25圖係顯示，為了避免此問題，於將研磨平台的旋轉速度調節為60min－1 ，將頂環的旋轉速度調節為36min－1 時之基板面上的感測器軌跡。於此例中，從第25圖中可得知，可視為於研磨平台112每旋轉5次，感測器軌跡於基板W表面上以逆時針方向旋轉2周，於此期間，感測器150係於全周圍中以朝向與圓周方向為均等的方向掃描基板W的表面。
第26圖係顯示於第25圖所示的條件下進行研磨時之頂環114的各壓力室P1、P2、P3、P4的壓力變化之曲線圖。於此例中，係將移動平均時間設定為4秒，且對從某時點開始至4秒前為止之1秒間隔的5點的資料，亦即對研磨平台112旋轉5次之間所取得的資料進行移動平均處理。如第26圖所示般，並未觀看到如第24圖所出現之大約30秒的週期之壓力變化，且可推測為，感測器150能夠掌握關於基板圓周方向的平均膜厚。
在此，係說明感測器150以等間隔的角度均等地掃描基板W的表面上之研磨平台112的旋轉速度與頂環114的旋轉速度之間的關係。
目前，於研磨平台112僅旋轉預定次數m(自然數)之間，若感測器150於全周圍中以朝向與圓周方向為均等的方向掃描基板W的表面，則此時之研磨平台112的旋轉速度V與頂環114的旋轉速度R之間的關係，係由下列式子表示。
R/V＝n/m亦即m．R/V＝n (9)在此，R：頂環的旋轉速度；V：研磨平台的旋轉速度；m：預定的研磨平台的旋轉次數；n；於研磨平台旋轉m次之期間，頂環所旋轉的次數(自然數)。
目前，於研磨平台僅旋轉m次時，若感測器150均等的掃描基板W的表面為1周，則m與n為互為質數之自然數。
成為上述第(9)式的根據之思考方式，係如下列所述。於研磨平台旋轉m次時，頂環114旋轉m．R/V。於此期間，若感測器150於全周圍中以朝向與圓周方向為均等的方向掃描基板W的表面上，則頂環114需正好旋轉n次(第(9)式)。惟於研磨平台僅旋轉m次(頂環114為n次)之前，係以不會產生此狀況者為條件。換言之，m與n為互為質數之自然數。
在此，若以其他觀點觀看第(9)式，則研磨平台112的旋轉速度V與頂環114的旋轉速度R之間的關係，亦可由下列式子表示。
|(V/R)/V |．m＝n’亦即| 1－R/V |．m＝n’ (10)
其中，n’為自然數，且表示出於基板W的表面上所旋轉之感測器軌跡，返回至初期方向為止之感測器軌跡的旋轉次數。
此時，若V>R，則m．R/V＝m－n’(其中，n’＝1、2、...、m－1)
若V<R，則m．R/V＝m＋n’(其中，n’＝1、2、...)
因此，於V>R時將m－n’置換為n，於V<R時將m＋n’置換為n，則第(10)式與第(9)式成為等效。亦即，基板表面上之感測器軌跡的旋轉次數n’，係成為研磨平台112的旋轉次數m與頂環114的旋轉次數n之間的差。
在此，為了因應研磨中的膜厚變化而即時控制各壓力室P1、P2、P3、P4的壓力，必須於儘可能接近壓力決定時點之時點中掌握膜表面的狀態。從該理由中可得知，上述m較理想為降低某種程度。例如，若能夠掌握從壓力決定時點中即使較長為16秒以內之膜的表面狀態，則必須為m/V≦16秒。另一方面，為了不受到圓周方向的膜厚變動、圖案密度、構造的不同之影響而掌握平均的表面狀態，上述m較理想為提高某種程度。若以對應於至少4條掃描線之8個測量值代表圓周方向的膜厚變動，則m≧4。因此，就考量到即時控制及膜厚變動，旋轉次數m較理想為設定於4≦m≦16×V。
第27圖係顯示滿足第(9)式之頂環與研磨平台的旋轉速度比R/V的例子之圖表。實際上，在考量到研磨裝置的研磨性能下，可從該圖表中選擇適當的旋轉速度比，以決定頂環114與研磨平台112的旋轉速度。
於從電鍍裝置之單元(電鍍槽)的構造等當中，於基板周緣部的膜厚變化中觀察到M週期的空間週期性時，頂環114與研磨平台112的旋轉速度之關係，係由下列式子表示。
R/V＝n/(m．M) n＝1,2,3,... (11)
在此，於研磨平台112旋轉m次後開始，若掃描線於基板W上均等地掃描圓周方向上具有變動之膜厚的各值，則m與n為互為質數之自然數。
根據上述第(9)式、第(10)式、第(11)式而將研磨平台112的旋轉速度設定為研磨裝置的設定單位(例如1min－1 )的整數倍時，頂環114的旋轉速度可能不會成為上述設定單位的整數倍。此時，只需將接近於由上述式子所求取之值之整數，設定為頂環114的旋轉速度。此外，於根據上述式子決定研磨平台112及頂環114的旋轉速度時，於研磨平台112旋轉m次之間，研磨墊110的同一部位對基板W之表面上的同一部位進行研磨，可能因研磨墊110上的溝等之影響，而使基板W的研磨產生局部性不足之情況。此時，僅需將研磨裝置的設定單位(例如1min－1 )的旋轉速度，加算或減算至上述式子所求取之研磨平台112或頂環114的旋轉速度即可。
例如，頂環114及研磨平台112的旋轉速度，可根據上述第(9)式，而設定於下列式子所表示之範圍內。
nV/m－1≦R≦nV/m＋1 (12)或是，m．R/n－1≦V≦m．R/n＋1 (13)
其中，V為研磨平台112的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數；R為頂環114的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數。
即使提到感測器150於全周圍中以朝向與圓周方向為均等的方向掃描基板W的表面者，但實用上於研磨平台112僅旋轉m次之期間，頂環114並不一定需正好旋轉n次。於研磨平台112旋轉m次時，若頂環114可偏移±0.2轉的範圍內，則可於下列式子所表示之範圍內，設定研磨平台112的旋轉速度V。
m．R/(n＋0.2)≦V≦m．R/(n－0.2) (14)
另外，上述方法並不限於研磨的即時控制，當然亦可僅適用於研磨終點檢測或膜厚的監測。於以膜厚的均一性為目的之研磨控制中，較多為重視基板周緣部的膜厚。然而，於研磨終點檢測或僅為膜厚的監測時，並不一定需監測基板的周緣部，亦可監測基板的中心部及/或該附近的膜厚。於基板的中心部及該周邊中，即使為感測器軌跡旋轉180度之狀態，亦可取得幾乎為同一部位之表面狀態，因此於僅為研磨終點檢測或膜厚的監測時，於上述第(9)式中，可將n置換為n/2。亦即，此時的旋轉速度比可由下列式子表示。
R/V＝n/(2m) (15)
於以上的例子中，係以移動平均法作為抑制監測訊號的雜訊成分之平滑化的方法之例子，但只要為實質上可將相當於監測訊號中所產生的旋轉次數m之週期的雜訊成分予以平滑化，則並不限定於移動平均，例如亦可為無線脈衝響應型的數位濾波器。此外，於根據監測訊號進行即時控制時，只要以不與旋轉次數m為同步之方式，適當地設定控制週期(具體而言，因應膜厚變化而改變壓力室的壓力之週期)，則亦可不進行移動平均處理等之平滑化處理而進行良好的控制。
如上述般，於以化學機械性研磨(CMP)將形成於半導體晶圓等的基板表面之膜予以平坦化時，本發明可適用於，表示出從光學式或渦電流式感測器等之現場(In－situ)形式的感測器中所輸出之研磨狀態之監測訊號的處理。光學式感測器一般係使用於讓光穿透之矽氧化膜系的研磨。另一方面，金屬等之導體膜的研磨中，係使用渦電流式感測器。然而，於金屬中，若膜厚為數十nm以下則會使光穿透，因此亦可使用光學式感測器。
此外，本發明亦可適用於，使用上述監測訊號，且以使被研磨膜之研磨後的膜厚呈均一之方式進行研磨之情況。
(產業上之可利用性)
本發明可適用於，用以算出基板等的加工對象物之被加工面的特性值，而檢測加工終點的時序之加工終點檢測方法及裝置。
10．．．研磨布
12、112．．．研磨平台
14、114．．．頂環
16．．．研磨液供應噴嘴
18、118．．．頂環轉軸
20．．．研磨狀態監視裝置
22．．．透光部
30．．．光源
32．．．發光光纖
34．．．受光光纖
36．．．分光器單元
40．．．控制部
42．．．電源
44、46．．．纜線
48．．．運算部
50．．．近接感測器
52．．．檢知器
60－1至60－N．．．受光元件
70．．．金屬配線
80．．．氧化膜
100、100a、100b．．．分光波形
110．．．研磨墊
130．．．自由接合部
131．．．頂環主體
132．．．固定環
133．．．彈性墊
134．．．加壓薄片
135．．．吸附平板
137、138、139、140、141．．．流體路徑
150．．．感測器
153．．．監測裝置
154．．．CMP控制器
200、200a、200b．．．基準分光波形
C1．．．中央部
C2．．．內側中間部
C3．．．外側中間部
C4．．．周緣部
CT．．．研磨平台112的旋轉中心
CW ．．．基板W的中心
MPm－1 至MPm－N ．．．測量點
P1、P2、P3、P4、P5．．．壓力室
Q．．．研磨液
SL1 、SL2 、SL3 ...．．．掃描線
W．．．基板
第1圖係顯示本發明的一項實施形態之進行研磨終點檢測方法之研磨裝置的全體構成之模式圖。
第2圖係顯示於第1圖所示之研磨狀態監視裝置中，使用脈衝點燈光源時之分光器單元內的受光元件的動作之模式圖。
第3圖係顯示於第1圖所示之研磨狀態監視裝置中，使用連續點燈光源時之分光器單元內的受光元件的動作之模式圖。
第4圖係顯示用以說明第1圖所示之研磨狀態監視裝置的取樣時序之俯視圖。
第5圖係顯示於金屬配線上形成有氧化膜之樣本基板之剖面圖。
第6圖係顯示分光波形及基準分光波形之曲線圖。
第7圖係顯示用以說明特性值的算出及波長的選擇之程序之流程圖。
第8圖係顯示特性值的時間變化之曲線圖。
第9圖係顯示權重函數之曲線圖。
第10圖係顯示將所選擇的2個波長往長波長側移位10nm以及往短波長側移位10nm時之特徵點的變化。
第11圖係顯示本發明的其他實施形態之研磨裝置的全體構成之模式圖。
第12圖係顯示第11圖所示之頂環的剖面之模式圖。
第13圖係顯示研磨平台與基板之間的關係之俯視圖。
第14圖係顯示感測器於基板上掃描之軌跡。
第15圖係顯示於第14圖所示之基板上的測量點中，選出由監測裝置進行監測的測量點之一例之俯視圖。
第16圖係顯示反射強度之曲線圖。
第17圖係顯示將研磨平台的旋轉速度設定為70min－1 ，將頂環的旋轉速度設定為71min－1 時之基板W上的感測器50的軌跡。
第18圖係顯示於第17圖所示的條件下所獲得之特性值的訊號波形之曲線圖。
第19圖係顯示將研磨平台的旋轉速度設定為70min－1 ，將頂環的旋轉速度設定為77min－1 時，於移動平均時間內感測器50於基板上所描繪的軌跡。
第20圖係顯示於第19圖所示的條件下所獲得之特性值的訊號波形之曲線圖。
第21圖係顯示於與第19圖為相同的條件下，研磨平台旋轉10次之間之基板上的感測器軌跡。
第22圖係顯示於研磨前後，於圓周方向測定於直徑300mm的基板上所形成之銅的膜厚的一例之曲線圖。
第23圖係顯示將研磨平台的旋轉速度設定為60min－1 ，將頂環的旋轉速度設定為31min－1 時之基板面上的感測器軌跡。
第24圖係顯示以使膜厚於基板之徑向分布的各區域C1、C2、C3、C4中呈均一者為目標，於研磨中對頂環的4個壓力室的壓力進行操作之結果的一例之曲線圖。
第25圖係顯示將研磨平台的旋轉速度調節為60min－1 ，將頂環的旋轉速度調節為36min－1 時之基板面上的感測器軌跡。
第26圖係顯示於第25圖所示的條件下進行研磨時之頂環的各壓力室的壓力變化之曲線圖。
第27圖係顯示滿足第(9)式之頂環與研磨平台的旋轉速度比R/V的例子之圖表。
10．．．研磨布
12．．．研磨平台
14．．．頂環
16．．．研磨液供應噴嘴
18．．．頂環轉軸
20．．．研磨狀態監視裝置
22．．．透光部
30．．．光源
32．．．發光光纖
34．．．受光光纖
36．．．分光器單元
40．．．控制部
42．．．電源
44、46．．．纜線
48．．．運算部
50．．．近接感測器
52．．．檢知器
Q．．．研磨液
W．．．基板

Claims (36)

  1. 一種加工終點檢測方法，係根據對於被加工面之特性值而檢測加工終點之方法，該對於被加工面之特性值係使用將光照射至被加工物的被加工面所獲得之反射光的分光波形所算出，其特徵為：使用基準被加工物或藉由模擬計算，產生用以表示加工終點之反射強度與波長之間的關係之分光波形；根據上述分光波形，選擇成為反射強度的極大值及極小值之波長；從上述所選擇的波長之反射強度算出對於被加工面之特性值；將前述基準被加工物的加工終點之特性值的時間變化之特徵點設定為加工終點；於被加工物的加工中藉由檢測上述特徵點而檢測被加工物的加工終點。
  2. 如申請專利範圍第1項之加工終點檢測方法，其中，求取上述基準被加工物之加工時間內之各波長的平均反射強度；藉由將上述基準被加工物之加工終點的反射強度除以上述平均反射強度而產生基準分光波形；根據上述基準分光波形，進行成為極大值及極小值之波長的上述選擇。
  3. 如申請專利範圍第1項之加工終點檢測方法，其中，定義出具有以上述所選擇之成為極大值的波長為中心之 權重的權重函數；對將光照射至被加工物的被加工面所獲得之反射光的反射強度，乘上上述權重函數並進行積分，藉此算出上述對於被加工面之特性值；藉由檢測上述特性值的時間變化之特徵點，而檢測被加工物的加工終點。
  4. 如申請專利範圍第1項之加工終點檢測方法，其中，將上述所選擇的波長往前後的波長移位。
  5. 一種加工終點檢測方法，係根據對於被加工面之特性值而檢測加工終點之方法，該對於被加工面之特性值，係使用將由多波長所構成之光照射至被加工物的被加工面所獲得之反射光的分光波形所算出，其特徵為：使用基準被加工物或藉由模擬計算，求取加工時間內之各波長的平均反射強度；藉由監測基準分光波形而檢測被加工物的加工終點，該基準分光波形係將於被加工物的加工中照射由多波長所構成之光所獲得之反射光的分光波形之反射強度，除以上述基準被加工物的平均反射強度所獲得。
  6. 一種加工裝置，其特徵為，具備：將光照射至被加工物的被加工面之光源；接受來自上述被加工面的光之受光部；將上述受光部所受光的光予以分光，並轉換為電性資訊之分光器單元；及對來自上述分光器單元的電性資訊進行運算之運 算部；其中上述運算部，係求取基準被加工物之加工時間內之各波長的平均反射強度，並藉由將上述基準被加工物之加工終點的反射強度除以上述平均反射強度，而產生基準分光波形，選擇成為該基準分光波形的極大值及極小值之波長，從上述所選擇的波長之反射強度中算出上述基準被加工物之對於被加工面之特性值，將前述基準被加工物的加工終點之特性值的時間變化之特徵點設定為加工終點，且於加工中藉由檢測上述特徵點而檢測被加工物的加工終點。
  7. 如申請專利範圍第6項之加工裝置，其中，上述運算部，係將上述所選擇的波長往前後的波長移位。
  8. 如申請專利範圍第6項之加工裝置，其中，上述運算部，係定義出具有以上述所選擇之成為極大值的波長為中心之權重的權重函數，並對將光照射至被加工物的被加工面所獲得之反射光的反射強度，乘上上述權重函數並進行積分，藉此算出上述對於被加工面之特性值，藉由檢測上述特性值的時間變化之特徵點而檢測被加工物的加工終點。
  9. 一種加工裝置，其特徵為，具備：將由多波長所構成之光照射至被加工物的被加工面之光源；接受來自上述被加工面的光之受光部；將上述受光部所受光的光予以分光，並轉換為電性 資訊之分光器單元；及對來自上述分光器單元的電性資訊進行運算之運算部；其中上述運算部，係求取基準被加工物之加工時間內之各波長的平均反射強度，並藉由監測基準分光波形而檢測被加工物的加工終點，該基準分光波形係將於被加工物的加工中照射由多波長所構成之光所獲得之反射光的分光波形之反射強度，除以上述基準被加工物的平均反射強度所獲得。
  10. 一種研磨方法，其特徵為，包含：以頂環一邊保持被研磨物一邊旋轉，將被研磨物按壓於旋轉的研磨平台上的研磨面以研磨該被研磨物，以設置於上述研磨平台之感測器，監測研磨中之被研磨物的表面狀態之步驟；且以於預定的測定時間內使上述感測器於被研磨物的表面所描繪之軌跡在涵蓋上述被研磨物表面的全周圍做大致呈均等地分布之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度。
  11. 如申請專利範圍第10項之研磨方法，其中，以於上述預定的測定時間內使上述感測器的軌跡在被研磨物的表面旋轉大約0.5×N次(N為自然數)之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度。
  12. 如申請專利範圍第10項之研磨方法，其中，上述預定 的測定時間，為對從上述感測器中所獲得之監測訊號進行移動平均處理時之移動平均時間。
  13. 如申請專利範圍第10項之研磨方法，其中，藉由上述感測器監測被研磨物的表面狀態以檢測研磨終點。
  14. 如申請專利範圍第10項之研磨方法，其中，一邊藉由上述感測器監測被研磨物的表面狀態，一邊以使該被研磨物的表面的膜厚呈均一之方式進行研磨。
  15. 如申請專利範圍第10項之研磨方法，其中預定的測定時間，為上述研磨平台旋轉從4至16×V(V係表示上述研磨平台的旋轉速度)為止的自然數中所選擇之次數的時間。
  16. 一種研磨方法，其特徵為，包含：以頂環一邊保持被研磨物一邊旋轉，將被研磨物按壓於旋轉的研磨平台上的研磨面以研磨該被研磨物，以設置於上述研磨平台之感測器，監測研磨中之被研磨物的表面狀態之步驟；且於上述研磨平台僅旋轉由第1自然數所表示的預定次數之期間，以上述頂環僅旋轉與上述第1自然數互為質數之第2自然數為相等的次數之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度；上述第1自然數為4以上，且為上述研磨平台於16秒之期間內所旋轉之次數以下。
  17. 如申請專利範圍第16項之研磨方法，其中，藉由上述 感測器監測被研磨物的表面狀態以檢測研磨終點。
  18. 如申請專利範圍第16項所記載之研磨方法，其中，一邊藉由上述感測器監測被研磨物的表面狀態，一邊以使該被研磨物表面的膜厚呈均一之方式進行研磨。
  19. 一種研磨方法，其特徵為，包含：以頂環一邊保持被研磨物一邊旋轉，將被研磨物按壓於旋轉的研磨平台上的研磨面以研磨該被研磨物，以設置於上述研磨平台之感測器，監測研磨中之被研磨物的表面狀態之步驟；且上述頂環的旋轉速度與上述研磨平台的旋轉速度，係滿足以nV/m-1≦R≦nV/m+1或是m．R/n-1≦V≦m．R/n+1(其中，V為上述研磨平台的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數；R為上述頂環的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數；m為預定的自然數，且為上述感測器於涵蓋被研磨物表面的全周圍，朝向與圓周方向為均等的方向進行掃描時所需之上述研磨平台的旋轉次數；n為與m互為質數之自然數)所表示之關係式。
  20. 如申請專利範圍第19項所記載之研磨方法，其中，藉由上述感測器監測被研磨物的表面狀態以檢測研磨終點。
  21. 如申請專利範圍第19項之研磨方法，其中，一邊藉由上述感測器監測被研磨物的表面狀態，一邊以使該被研磨物表面的膜厚呈均一之方式進行研磨。
  22. 一種研磨裝置，其特徵為，具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；及設置於上述研磨平台，用以監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；且上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度，係以於預定的測定時間內使上述感測器於被研磨物的表面所描繪之軌跡在涵蓋上述被研磨物表面的全周圍做大致呈均等地分布之方式而設定。
  23. 如申請專利範圍第22項之研磨裝置，其中，以於上述預定的測定時間內使上述感測器的軌跡在被研磨物的表面旋轉大約0.5×N次(N為自然數)之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度。
  24. 如申請專利範圍第22項之研磨裝置，其中，上述預定的測定時間，為對從上述感測器中所獲得之監測訊號進行移動平均處理時之移動平均時間。
  25. 如申請專利範圍第22項之研磨裝置，其中，更具備終點檢測部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面狀態，而檢測研磨終點。
  26. 如申請專利範圍第22項之研磨裝置，其中，更具備控 制部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面狀態，而決定被研磨物對上述研磨面之按壓力俾可均一地研磨該被研磨物的表面。
  27. 如申請專利範圍第22項之研磨裝置，其中，預定的測定時間，為上述研磨平台旋轉從4至16×V(V係表示上述研磨平台的旋轉速度)為止的自然數中所選擇之次數的時間。
  28. 一種研磨裝置，其特徵為，具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；及設置於上述研磨平台，用以監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；且於上述研磨平台僅旋轉由第1自然數所表示的預定次數之期間，以上述頂環僅旋轉與上述第1自然數互為質數之第2自然數為相等的次數之方式，設定上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度；上述第1自然數為4以上，且為上述研磨平台於16秒之期間內所旋轉之次數以下。
  29. 如申請專利範圍第28項之研磨裝置，其中，更具備終點檢測部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面狀態，而檢測研磨終點。
  30. 如申請專利範圍第28項之研磨裝置，其中，更具備控制部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面 狀態，而決定被研磨物對上述研磨面之按壓力俾可均勻地研磨該被研磨物的表面。
  31. 一種研磨裝置，其特徵為，具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；及設置於上述研磨平台，且監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；且上述頂環的旋轉速度與上述研磨平台的旋轉速度，係滿足以nV/m-1≦R≦nV/m+1或是m．R/n-1≦V≦m．R/n+1(其中，V為上述研磨平台的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數；R為上述頂環的旋轉速度，且表示出研磨裝置所容許之設定單位的倍數之自然數；m為預定的自然數，且為上述感測器於涵蓋被研磨物表面的全周圍朝向與圓周方向為均等的方向進行掃描時所需之上述研磨平台的旋轉次數；n為與m互為質數之自然數)所表示之關係式。
  32. 如申請專利範圍第31項之研磨裝置，其中，更具備終點檢測部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面狀態，而檢測研磨終點。
  33. 如申請專利範圍第31項之研磨裝置，其中，更具備控制部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面 狀態，而決定被研磨物對上述研磨面之按壓力俾可均勻地研磨該被研磨物的表面。
  34. 一種研磨裝置，其特徵為，具備：一邊保持被研磨物一邊旋轉之頂環；具備上述頂環所保持之被研磨物受到按壓的研磨面之可旋轉的研磨平台；設置於上述研磨平台，用以監測研磨中之被研磨物的表面狀態之感測器；及對來自上述感測器的訊號進行運算之監測裝置；且上述頂環與上述研磨平台的旋轉速度，係以上述感測器於被研磨物的表面所掃描之軌跡不會成為每一次均相同之方式而設定；上述監測裝置，係以繞行被研磨物的表面一周之多數個上述軌跡為一組，進行將該一組的軌跡的訊號值予以平均化之運算。
  35. 如申請專利範圍第34項之研磨裝置，其中，更具備終點檢測部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面狀態，而檢測研磨終點。
  36. 如申請專利範圍第34項之研磨裝置，其中，更具備控制部，係根據從上述感測器中所獲得之被研磨物的表面狀態，而決定被研磨物對上述研磨面之按壓力俾可均勻地研磨該被研磨物的表面。
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