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研磨方法及研磨装置

阅读：760发布：2021-02-15

IPRDB可以提供研磨方法及研磨装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供能够在基板的研磨过程中获取硅层的正确厚度，根据得到的硅层的厚度正确确定基板的研磨终点的研磨方法以及研磨装置。本研磨方法将从基板反射的红外线的强度除以规定的基准强度，以计算出相对反射率，生成表示相对反射率与红外线的波长之间的关系的光谱波形，对光谱波形实施傅里叶变换处理，确定硅层的厚度以及对应的频率成分的强度，在所述确定的频率成分的强度比规定的阈值高的情况下，将所述确定的硅层厚度认定为可靠性高的测定值，根据该可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定基板的研磨终点。，下面是研磨方法及研磨装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种对具有硅层的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中对所述基板照射红外线，接收从所述基板反射的红外线，

对每一波长测定所述反射的红外线的强度，将测定到的所述红外线的强度除以规定的基准强度，以计算相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述红外线的波长的关系的光谱波形，对所述光谱波形进行傅里叶变换处理，确定所述硅层的厚度以及对应的频率成分的强度，根据所述确定的硅层厚度达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

2.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，还包含在所述确定的频率成分的强度比规定的阈值高，以及／或者所述确定的硅层的厚度在规定的范围内的情况下，将所述确定的硅层厚度认定为可靠性高的测定值的工序，根据所述可靠性高的测定值达到所述规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

3.根据权利要求2所述的研磨方法，其特征在于，在所述研磨台旋转1周的期间内多次反复进行从对所述基板实施的红外线照射到所述可靠性高的测定值的认定为止的工序，以取得多个可靠性高的测定值，计算出所述多个可靠性高的测定值的平均值，根据所述平均值达到所述规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

4.根据权利要求3所述的研磨方法，其特征在于，计算所述平均值的移动平均值，

根据所述移动平均值达到所述规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

5.根据权利要求2所述的研磨方法，其特征在于，多次反复进行从对所述基板实施的红外线照射到所述可靠性高的测定值的认定为止的工序，以取得多个可靠性高的测定值，计算所述多个可靠性高的测定值的移动平均值，根据所述移动平均值达到所述规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

6.根据权利要求2所述的研磨方法，其特征在于，所述红外线被照射于所述基板的中心部，所述可靠性高的测定值是所述基板的中心部的所述硅层的厚度的测定值。

7.根据权利要求2所述的研磨方法，其特征在于，所述红外线被照射至所述基板的多个区域，所述可靠性高的测定值是从所述多个区域预先选出的至少一个区域中的所述硅层的厚度的测定值。

8.根据权利要求2所述的研磨方法，其特征在于，所述规定的阈值根据过去取得的多个可靠性高的测定值而变动。

9.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，以确定所述硅层的厚度以及对应的频率成分的强度的工序包含以下工序：对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得表示所述硅层的厚度与频率成分的强度之间的关系的频谱，通过对基准硅晶片照射红外线，计算从该基准硅晶片反射的红外线的每一波长的相对反射率，来取得基准光谱波形，对所述基准光谱波形实施傅里叶变换处理，取得基准频谱，通过将所述频谱上的各硅层厚度的频率成分的强度除以所述基准频谱上的对应的频率成分的强度，来对所述频谱进行修正，根据所述修正过的频谱来确定所述硅层的厚度以及对应的频率成分的强度。

10.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，使向所述基板照射的所述红外线的量根据被研磨的所述硅层的状态而改变。

11.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述硅层是构成背面照射型图像传感器的受光面的硅层。

12.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述硅层是硅贯通电极的硅层。

13.根据权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，所述红外线是波长为800nm～1000nm的近红外线。

14.一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，包含以下工序：将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中，向所述基板照射光，接收从所述基板反射的光，

对每一波长测定所述反射的光的强度，

将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，确定所述膜的厚度以及对应的频率成分的强度，在所述确定的频率成分的强度比规定的阈值高，以及／或者所述确定的膜的厚度处于规定的范围内的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点，所述规定的阈值根据过去取得的频率成分的强度的频数分布来确定。

15.根据权利要求14所述的研磨方法，其特征在于，所述规定的阈值是所述频数分布所示的所述频率成分的强度的加权平均值。

16.根据权利要求14所述的研磨方法，其特征在于，所述规定的阈值是属于在所述频数分布中被两极分化了的可靠性高的组的频率成分的强度的加权平均值与属于可靠性低的组的频率成分的强度的加权平均值之间的中间值。

17.根据权利要求14所述的研磨方法，其特征在于，所述规定的阈值根据过去取得的测定值中可靠性高的测定值所占的比例来确定。

18.一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中，对所述基板照射光线，接收从所述基板反射的光，

对每一波长测定所述反射的光的强度，

将测定到的所述光的强度除以规定的基准强度，以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，以确定所述膜的厚度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度比规定的阈值低的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

19.一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中，对所述基板照射光，接收从所述基板反射的光，

对每一波长测定所述反射的光的强度，

将测定到的所述光的强度除以规定的基准强度，计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，以确定所述膜的厚度以及对应的所述频率成分的强度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度与所述确定的频率成分的强度的差值的绝对值比规定的阈值大的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻确定所述基板的研磨终点。

20.一种对具有硅层的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；

将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；

对被保持在所述顶环上的所述基板照射红外线的照射部；

接收从所述基板反射的红外线的受光部；

对每一波长测定所述反射的红外线的强度的分光器；以及根据利用所述分光器取得的红外线强度数据来确定所述硅层的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部进行如下操作：将测定到的所述红外线的强度除以规定的基准强度，以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述红外线的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，确定所述硅层的厚度以及对应的频率成分的强度，根据所述确定的硅层的厚度达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

21.根据权利要求20所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨监视部在所述确定的频率成分的强度比规定的阈值高，以及／或者所述确定的硅层厚度在规定的范围内的情况下，将所述确定的硅层厚度认定为可靠性高的测定值，并根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

22.根据权利要求21所述的研磨装置，其特征在于，在所述研磨台旋转1周的期间内多次反复进行从对所述基板实施的红外线照射到所述可靠性高的测定值的认定为止的工序，以取得多个可靠性高的测定值，所述研磨监视部计算出所述多个可靠性高的测定值的平均值，根据所述平均值达到所述规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

23.根据权利要求22所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨监视部计算出所述平均值的移动平均值，根据所述移动平均值达到所述规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

24.根据权利要求21所述的研磨装置，其特征在于，多次反复进行从对所述基板实施的红外线照射到所述可靠性高的测定值的认定为止的工序，以取得多个可靠性高的测定值，所述研磨监视部计算所述多个可靠性高的测定值的移动平均值，根据所述移动平均值达到所述规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

25.根据权利要求21所述的研磨装置，其特征在于，所述红外线被照射至所述基板的中心部，所述可靠性高的测定值是所述基板的中心部的所述硅层的厚度的测定值。

26.根据权利要求21所述的研磨装置，其特征在于，所述红外线被照射至所述基板的多个区域，所述可靠性高的测定值是从所述多个区域预先选出的至少一个区域的所述硅层的厚度的测定值。

27.根据权利要求21所述的研磨装置，其特征在于，所述规定的阈值根据过去取得的多个可靠性高的测定值而变动。

28.根据权利要求20所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨监视部进行如下的操作：

对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得表示所述硅层的厚度与频率成分的强度之间的关系的频谱，通过对基准硅晶片照射红外线，计算从该基准硅晶片反射的红外线的每一波长的相对反射率，来取得基准光谱波形，对所述基准光谱波形实施傅里叶变换处理，以取得基准频谱，通过将所述频谱上的各硅层厚度的频率成分的强度除以所述基准频谱上的对应的频率成分的强度，来对所述频谱进行修正，根据所述修正过的频谱确定所述硅层的厚度以及对应的频率成分的强度。

29.根据权利要求20所述的研磨装置，其特征在于，所述照射部形成为能够使向所述基板照射的所述红外线的量根据被研磨的所述硅层的状态而改变的结构。

30.根据权利要求20所述的研磨装置，其特征在于，所述硅层是构成背面照射型图像传感器的受光面的硅层。

31.根据权利要求20所述的研磨装置，其特征在于，所述硅层是硅贯通电极的硅层。

32.根据权利要求20所述的研磨装置，其特征在于，所述红外线是波长为800nm～1000nm的近红外线。

33.根据权利要求20所述的研磨装置，其特征在于，还具备水供给机构，所述水供给机构对被按压在所述研磨工具上的所述基板与所述照射部和所述受光部的顶端之间的空间供水。

34.一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；

将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；

对被保持在所述顶环上的所述基板照射光的照射部；

接收从所述基板反射的光的受光部；

对每一波长测定所述反射的光的强度的分光器；以及根据所述分光器取得的光强度数据确定所述膜的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部构成为：

将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，确定所述膜的厚度以及对应的频率成分的强度，在所述确定的频率成分的强度比规定的阈值高，以及／或者所述确定的膜的厚度处于规定的范围内的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点，所述规定的阈值基于根据过去取得的多个测定值作成的所述频率成分的强度的频数分布来确定。

35.根据权利要求34所述的研磨装置，其特征在于，所述规定的阈值是所述频数分布中所示的所述频率成分的强度的加权平均值。

36.根据权利要求34所述的研磨装置，其特征在于，所述规定的阈值是属于在所述频数分布中被两极分化了的可靠性高的组的频率成分的强度的加权平均值与属于可靠性低的组的频率成分的强度的加权平均值之间的中间值。

37.根据权利要求34所述的研磨装置，其特征在于，所述规定的阈值根据过去取得的测定值中可靠性高的测定值所占的比例来确定。

38.一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；

将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；

对保持在所述顶环上的所述基板照射光的照射部；

接收从所述基板反射的光的受光部；

对每一波长测定所述反射的光的强度的分光器；以及根据所述分光器取得的光强度数据来确定所述膜的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部进行如下的操作：将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，确定所述膜的厚度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度比规定的阈值低的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

39.一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；

将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；

对所述顶环支承的所述基板照射光的照射部；

接收从所述基板反射的光的受光部；

对每一波长测定所述反射光的强度的分光器；以及根据所述分光器取得的光强度数据确定所述膜的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部进行如下的操作：

将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，确定所述膜的厚度以及对应的所述频率成分的强度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度与所述对应的频率成分的强度的差值的绝对值比规定的阈值大的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

说明书全文

研磨方法及研磨装置

技术领域

[0001] 本发明涉及表面形成有硅层的基板的研磨方法以及研磨装置，特别是涉及能够根据来自基板的反射光中包含的光学信息检测出基板的研磨终点的研磨方法以及研磨装置。

背景技术

[0002] 半导体器件的制造工艺中包含对SiO2等绝缘膜进行研磨的工序、以及对铜、钨等的金属膜进行研磨的工序等各种工序。背面照射型CMOS传感器的制造工序中，除了对绝缘膜和金属膜等进行的研磨工序外，也包含研磨硅层（硅晶片）的工序。背面照射型CMOS传感器是利用背面照射（BSI:Backside illumination）技术的图像传感器，其受光面由硅层形成。硅贯通电极（TSV:Through-silicon via）的制造工序中也包含研磨硅层的工序。硅贯通电极是形成于贯通硅层的孔中的铜等金属所构成的电极。

[0003] 硅层的研磨在其厚度达到规定的目标值时结束。硅层的研磨中使用CMP（ChemicalMechanical Polishing；化学机械抛光）装置。图1是表示CMP装置的示意图。CMP装置具备上表面安装有研磨垫100的研磨台101、支承晶片W的顶环110、向研磨垫100提供研磨液（浆液）的浆液供给机构115、以及测定晶片W的膜厚的膜厚测定器120。膜厚测定器120埋设在研磨台101内。

[0004] 顶环110和研磨台101如箭头所示旋转，顶环110以这样的状态将晶片W按在研磨垫110上。浆液供给机构115向研磨垫110上提供研磨液，晶片W在存在研磨液的情况下通过与研磨垫110的滑动接触而被研磨。晶片W的研磨过程中，膜厚测定器120与研磨台101-起旋转，一边横越晶片W的表面一边进行膜厚测定。而且在膜厚达到规定的目标值时，结束对晶片W的研磨。

[0005] 光学式膜厚测定器是使用于上述CMP装置的膜厚测定器120的一个例子。这种光学式膜厚测定器将光线引向晶片表面，对来自于晶片的反射光进行分析，以确定晶片表面上形成的膜的厚度。硅（Si）与SiO2等绝缘材料相比，其折射率大，而且具有可见光不容易透过的性质。因此，测定硅层的厚度时不采用可见光，而采用透射性能好的红外线。

[0006] 使用红外线的膜厚测定器可测定硅层的厚度。但是，组装于CMP装置中的膜厚测定器，如图1所示，其本身一边移动一边测定硅层的厚度，因此存在硅层厚度波动导致测定失败的情况。特别是用上述BSI制造工艺或TSV制造工艺研磨的硅层，由于其表面的平坦度低，容易造成测定失败。为了避免这样的测定失败，也考虑缩短每1次测定的时间，但是在这样的情况下，反射的红外线量减少，信噪比（S/N）降低，因而难以正确测定。而且，研磨台每旋转1周硅层就被切削，因此在同一条件下，对相同的位置上的厚度进行再测定是不可能的。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本特开2004－154928号公报

[0010] 专利文献2：日本特开平10－125634号公报

发明内容

[0011] 本发明是为解决上述存在问题而作出的，其目的在于，提供能够在基板（例如晶片）的研磨过程中得到硅层（或基板上形成的膜）的正确厚度，根据得到的硅层的厚度正确确定基板研磨的终点的研磨方法和研磨装置。

[0012] 解决问题的手段

[0013] 为了实现上述目的，本发明的一形态是对具有硅层的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中对所述基板照射红外线，接收从所述基板反射的红外线，对每一波长测定所述反射的红外线的强度，将测定到的所述红外线的强度除以规定的基准强度，以计算相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述红外线的波长的关系的光谱波形，对所述光谱波形进行傅里叶变换处理，确定所述硅层的厚度以及对应的频率成分的强度，根据所述确定的硅层厚度达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

[0014] 本发明的另一形态，是一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，包含以下工序：将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中，向所述基板照射光，接收从所述基板反射的光，对每一波长测定所述反射的光的强度，将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，确定所述膜的厚度以及对应的频率成分的强度，在所述确定的频率成分的强度比规定的阈值高，以及／或者所述确定的膜的厚度处于规定的范围内的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点，所述规定的阈值根据过去取得的频率成分的强度的频数分布来确定。

[0015] 本发明是另一形态是一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中，对所述基板照射光线，接收从所述基板反射的光，对每一波长测定所述反射的光的强度，将测定到的所述光的强度除以规定的基准强度，以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，以确定所述膜的厚度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度比规定的阈值低的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

[0016] 本发明的另一形态，是一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨方法，其特征在于，将基板按压在旋转的研磨台上的研磨工具上以对所述基板进行研磨，在所述基板的研磨过程中，对所述基板照射光，接收从所述基板反射的光，对每一波长测定所述反射的光的强度，将测定到的所述光的强度除以规定的基准强度，计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，以确定所述膜的厚度以及对应的所述频率成分的强度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度与所述确定的频率成分的强度的差值的绝对值比规定的阈值大的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻确定所述基板的研磨终点。

[0017] 本发明的另一形态，是一种对具有硅层的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；对被保持在所述顶环上的所述基板照射红外线的照射部；接收从所述基板反射的红外线的受光部；对每一波长测定所述反射的红外线的强度的分光器；以及根据利用所述分光器取得的红外线强度数据来确定所述硅层的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部进行如下操作：将测定到的所述红外线的强度除以规定的基准强度，以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述红外线的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，确定所述硅层的厚度以及对应的频率成分的强度，根据所述确定的硅层的厚度达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

[0018] 本发明的另一形态是一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；对被保持在所述顶环上的所述基板照射光的照射部；接收从所述基板反射的光的受光部；对每一波长测定所述反射的光的强度的分光器；以及根据所述分光器取得的光强度数据确定所述膜的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部构成为：将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，确定所述膜的厚度以及对应的频率成分的强度，在所述确定的频率成分的强度比规定的阈值高，以及／或者所述确定的膜的厚度处于规定的范围内的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点，所述规定的阈值基于根据过去取得的多个测定值作成的所述频率成分的强度的频数分布来确定。

[0019] 本发明的另一形态，是一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；对保持在所述顶环上的所述基板照射光的照射部；接收从所述基板反射的光的受光部；对每一波长测定所述反射的光的强度的分光器；以及根据所述分光器取得的光强度数据来确定所述膜的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部进行如下的操作：将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，确定所述膜的厚度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度比规定的阈值低的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

[0020] 本发明的另一形态是一种对表面上形成有膜的基板进行研磨的研磨装置，其特征在于，具备：支承研磨工具的能旋转的研磨台；将所述基板按压在所述旋转的研磨台上的所述研磨工具上的顶环；对所述顶环支承的所述基板照射光的照射部；接收从所述基板反射的光的受光部；对每一波长测定所述反射光的强度的分光器；以及根据所述分光器取得的光强度数据确定所述膜的厚度的研磨监视部，所述研磨监视部进行如下的操作：将测定出的所述光的强度除以规定的基准强度以计算出相对反射率，生成表示所述相对反射率与所述光的波长之间的关系的光谱波形，对所述光谱波形实施傅里叶变换处理，取得所述膜的厚度与频率成分的强度之间的关系，确定所述膜的厚度以及对应的所述频率成分的强度，在规定的观测厚度的所述频率成分的强度与所述对应的频率成分的强度的差值的绝对值比规定的阈值大的情况下，将所述确定的膜的厚度认定为可靠性高的测定值，根据所述可靠性高的测定值达到规定的目标值的时刻，确定所述基板的研磨终点。

[0021] 发明效果

[0022] 如果采用本发明，则能够取得正确反映硅层（或基板上形成的膜）的厚度的测定值、即可靠性高的测定值。从而，能够根据得到的测定值检测出正确的研磨终点。

附图说明

[0023] 图1是表示CMP装置的示意图。

[0024] 图2是说明光学式研磨终点检测方法的原理用的示意图。

[0025] 图3是表示晶片与研磨台之间的位置关系的俯视图。

[0026] 图4是表示由第1处理部生成的光谱波形的图。

[0027] 图5是表示由第1处理部生成的频谱的图。

[0028] 图6是表示在研磨台旋转1周期间进行5次测定的例子的图。

[0029] 图7是表示对形成有背面照射（BSI）型图像传感器的晶片进行研磨时取得的测定数据的表。

[0030] 图8是表示对形成有背面照射（BSI）型图像传感器的晶片进行研磨时取得的光谱波形的图。

[0031] 图9是表示从图8所示的光谱波形生成的频谱的图。

[0032] 图10是表示硅层的厚度与研磨时间之间的关系的图。

[0033] 图11是表示研磨前和研磨后的研磨轮廓的图。

[0034] 图12是表示采用关于频率成分的强度的规定的阈值作为测定值的选择基准的例子的图。

[0035] 图13是表示采用关于频率成分的强度的规定的阈值、以及关于硅层的厚度的规定的范围作为测定值的选择基准的例子的图。

[0036] 图14是表示制造硅贯通电极（TSV）的过程中实施的硅层的研磨时取得的光谱波形的图。

[0037] 图15是表示从图14所示的光谱波形生成的频谱的图。

[0038] 图16是表示频率成分的强度的频数分布的直方图。

[0039] 图17是表示从图16所示的直方图生成的累积折线图的图。

[0040] 图18是判别可靠性高的测定值与可靠性低的测定值的另一方法的说明图。

[0041] 图19是图18所示的判别方法的变形例的说明图。

[0042] 图20是示意性地示出研磨装置的剖面图。

[0043] 图21是表示图20所示的研磨装置的变形例的剖面图。

[0044] 符号说明

[0045] 11 照射部

[0046] 12 受光部（光纤）

[0047] 13 分光器

[0048] 15A，15B 处理部（研磨监视部）

[0049] 16 动作控制器

[0050] 20 研磨台

[0051] 22 研磨垫（研磨工具0）

[0052] 24 顶环

[0053] 25 研磨液供给机构

[0054] 28 顶环轴

[0055] 30A、30B 孔

[0056] 31 通孔

[0057] 32 旋转接头

[0058] 33 液体供给路

[0059] 34 液体排出路

[0060] 35 液体供给源

[0061] 40 光源

[0062] 41 光纤

[0063] 45 透明窗。

具体实施方式

[0064] 下面参照附图对本发明的实施形态进行说明。

[0065] 图2是说明光学式研磨终点检测方法的原理用的示意图，图3是表示晶片与研磨台的位置关系的俯视图。晶片（基板）W是使用于背面照射（BSI）型图像传感器或硅贯通电极（TSV）的制造的晶片。如图2所示，晶片W具有基础层（例如集成电路）和形成于其上的硅层。晶片W由顶环（图2及图3中未图示）支承，如图3的箭头所示，围绕晶片W的中心旋转。晶片W的表面被顶环按在旋转的研磨台20上的研磨垫22上，晶片W的硅层通过与研磨垫22的滑动接触而被研磨。研磨垫22是具有用于研磨晶片W的研磨面的研磨工具。

[0066] 照射部11及受光部12设置于研磨台20内，与晶片W的表面相对配置。照射部11具备发生红外线的LED（未图示），将红外线导至晶片W的表面。研磨台20每旋转1周，就对晶片W的包含中心的多个区域照射红外线。

[0067] 受光部12接收从晶片W反射的红外线。受光部12上连接着分光器13，分光器13将反射的红外线按波长分解，对每一波长测定反射的红外线的强度。分光器13上连接着第1处理部15A。该第1处理部15A读入分光器13所取得的红外线强度数据，生成反射的红外线的强度分布。更具体地说，第1处理部15A生成表示每一波长的红外线的强度的光谱波形。该光谱波形表示为示出红外线的波长与强度的关系的曲线（波形）。

[0068] 照射于晶片W的红外线被介质（在图2的例子中是水）与硅层之间的界面、硅层与其下层的界面反射，由这些界面所反射的红外线相互干涉。这种红外线的干渉方式因硅层的厚度（即光路长度）而变化。因此，根据从晶片W返回的红外线生成的光谱波形随硅层的厚度变化。第1处理部15A对光谱波形进行FFT（高速傅里叶变换）处理，对光谱波形进行解析，根据该解析结果确定当前的硅层的厚度。如图2所示，介质为水的情况下，为了防止红外线被水吸收，红外线最好采用波长800nm～1000nm的近红外线。800nm～900nm的近红外线对薄硅层（厚度2μm以下）适合。

[0069] 第1处理部15A与第2处理部15B连接，由第1处理部15A确定的硅层厚度的测定值被送往第2处理部15B。第2处理部15B将硅层的厚度与规定的目标值作比较，确定硅层的厚度是否达到目标值。硅层的厚度达到目标值时，第2处理部15B就判定硅层的研磨达到其终点，就向研磨装置（CMP装置）的动作控制器16发送研磨终点检测信号。动作控制器16接收到该研磨终点检测信号后就使研磨晶片W的研磨动作结束。在本实施形态中，由第1处理部15A与第2处理部15B构成研磨监视部。第1处理部15A与第2处理部15B也可以作为一个处理部设置。

[0070] 下面对第1处理部15A进行更详细的说明。图4是表示第1处理部15A所生成的光谱波形的图。图4中，横轴表示从晶片反射的红外线的波长，纵轴表示从所反射的红外线的强度导出的相对反射率。该相对反射率是表示红外线的反射强度的一个指标，具体地说，是红外线的强度与规定的基准强度之比。对于各波长，红外线的强度（实测强度）除以规定的基准强度，以将装置的光学系统、光源固有的强度波动等不需要的因素从实测强度中去除，这样可以得到只反映硅层的厚度信息的光谱波形。

[0071] 规定的基准强度可以采用例如未形成膜的硅晶片（裸晶片）在存在水的条件下研磨时得到的红外线强度。实际研磨中，从实测强度减去黑电平（在遮住了光线的条件下得到的背景强度）求出修正的实测强度，再从基准强度中减去上述黑电平求出修正的基准强度，然后将修正的实测强度除以修正的基准强度，求出相对反射率。具体地说，相对反射率R（λ）可用下式求得。

[0072] 【数1】

[0073]

[0074] 在这里，λ为波长，E（λ）为从晶片反射的红外线的强度，B（λ）为基准强度，D（λ）为不存在晶片的状态下取得的背景强度（黑电平）。

[0075] 第1处理部15A对得到的光谱波形实施高速傅里叶变换（傅里叶变换也可以），对光谱波形进行解析。更具体地说，第1处理部15A提取光谱波形中包含的频率成分及其强度，将得到的频率成分用规定的关系式转换为硅层的厚度，然后生成表示硅层的厚度与频率成分的强度的关系的频谱。上述规定的关系式是以频率成分为变数的，表示硅层的厚度的一次函数，可从实测结果等求得。

[0076] 图5是表示利用第1处理部15A生成的频谱的图。在图5中，纵轴表示光谱波形中包含的频率成分的强度，横轴表示硅层的厚度。由图5可知，厚度t1时，强度值最大。也就是说，该频谱表示硅层的厚度为t1。这样做，根据频谱的峰值确定硅层的厚度。

[0077] 硅层厚度的测定最好是在研磨台20旋转1周期间进行多次。1次的测定时间取决于晶片W的曝光时间、即晶片W被红外线照射的时间。从而，在研磨台20旋转1周的期间里实施的测定次数根据曝光时间、研磨台20的旋转速度、顶环的旋转速度决定。图6是表示研磨台20与顶环的旋转速度大致相同时研磨台20旋转1周的期间里进行5次测定的例子的图。如图6所示，照射部11及受光部12的顶端通过晶片W的中心横越而过，其间进行5次测定。从而，研磨台20每旋转1周，得到5个表示硅层的厚度的测定值。将这些测定值从第1处理部15A送到第2处理部15B，第2处理部15B根据硅层的厚度的测定值确定研磨终点。

[0078] 如上所述，在一周的研磨台20的旋转中得到多个测定值，但有时这些测定值中的某几个不能够正确表示硅层的厚度。作为取得这样的低可靠性的测定值的原因，被认为是由于在硅层的表面存在比较大的阶梯差的情况下通过一次测定取得了包含该阶梯差的区域的厚度，或者是因为所反射的红外线的量由于某种理由变少等原因。

[0079] 图7是表示对形成有背面照射（BSI）型图像传感器的晶片进行研磨时取得的测定数据的表。通常，在背面照射型图像传感器的制造工序中，对厚度小于约10μm的硅层进行研磨。从图7可知，在研磨台20旋转1周的期间里能够取得5个表示硅层的厚度的测定值和5个表示与这些测定值分别对应的频率成分的强度的值。

[0080] 但是，强度低的测定值有远离其他测定值的倾向。换句话说，频率成分的强度低的测定值不能够正确表示实际的硅层厚度。因此，频率成分的强度比规定的阈值低的测定值被从测定数据中排除，通过第2处理部15B得到只包含可靠性高的测定值的监视数据。图7所示的记号○表示伴有阈值以上的强度的测定值，记号×表示伴有比阈值低的强度的测定值。图7中，监视数据由带有记号○的测定值构成。

[0081] 每次得到测定值，就将与该测定值对应的频率成分的强度与阈值进行比较。然后，如果强度在阈值以上，则该测定值（带有记号○的测定值）被第2处理部15B认定为是可靠性高的测定值。该可靠性高的测定值被加入监视数据中，使用于对硅层厚度的监视。相反，如果强度低于阈值，则该测定值（带有记号×的测定值）不被包含于监视数据中。从而，监视数据只由可靠性高的测定值构成。

[0082] 图8是表示在研磨形成有上述背面照射（BSI）型图像传感器的晶片时取得的光谱波形的图。图8所示的2个光谱波形s1，s2是在研磨台20旋转1周的期间里在晶片上的不同区域取得的。从图8可知，光谱波形s1含有比较清晰的正弦波，但是另一光谱波形s2则不含清晰的正弦波。如上所述，这被认为是由于硅层的表面上形成的阶梯的缘故，或是由于所反射的红外线的量不足的缘故。

[0083] 图9是表示从图8所示的光谱波形生成的频谱的图。图9的纵轴表示光谱波形中包含的频率成分的强度，横轴由频率成分转换的硅层的厚度。频率成分的强度表示构成光谱波形的正弦波的大小，与正弦波的振幅大概成正比。图9所示的频谱f1与图8的光谱波形s1对应，图9所示的频谱f2与图8的光谱波形s2对应。

[0084] 从图9可知，频谱f1的峰值表示硅层的厚度为3.5μm。也就是说，频谱f1表示硅层的厚度为3.5μm。而且频谱f2的峰值表示硅层的厚度为1μm。从而，从频谱f2得到的硅层的厚度的测定值为1μm。但是，该测定值1μm大大偏离从频谱f1得到的测定值3.5μm。

[0085] 从图8及图9可知，在光谱波形中出现清晰的正弦波的情况下，频谱的峰值表示的强度大。光谱波形中出现清晰的正弦波，被认为是意味着图2所示的红外线之间的相互干涉不受硅层的厚度波动的影响地进行。因而，那样的光谱波形能够包含正确的硅层厚度信息。因此，第2处理部15B根据频谱的峰值所表示的强度，将不正确的测定值从测定数据中排除，生成只由正确的测定值构成的监视数据。更具体地说，第2处理部15B只将频谱的峰值所表示的强度在规定的阈值以上的测定值添加到监视数据中。

[0086] 阈值可以如以下那样确定。对1块晶片进行研磨，取得测定数据，对该取得的测定数据设定临时阈值，如果小于等于临时阈值的测定值的总数在测定数据的例如20％以下，则采用该临时阈值作为阈值。

[0087] 图9所示的例中，阈值设定为1.2。频谱f1的峰值所示的强度约为1.8。从而，从频谱f1的峰值得到的测定值3.5μm被认定是可靠性高的测定值，被作为监视数据使用。另一方面，频谱f2的峰值表示的强度约为0.9。从而，从频谱f2得到的测定值1μm不作为监视数据使用。这样一来，测定值根据其对应的频率成分的强度，区别为可靠性高的测定值和可靠性低的测定值。

[0088] 在上述例子中，阈值为预先设定的固定值。也可以使阈值根据监视数据中包含的过去取得的多个测定值而改变来取代该固定值。例如，也可以计算出与最新的多个测定值对应的多个频率成分的强度的平均值，以相对于该平均值的规定的比例作为阈值使用。例如可以将得到的平均值的80％确定为阈值。作为过去取得的多个测定值的例子，有例如对于当前正在研磨的晶片已经取得的测定值、对于先前研磨的别的晶片取得的测定值、以及用别的研磨装置在过去取得的测定值等。

[0089] 第2处理部15B从第1处理部15A接收测定数据，从该测定数据生成上述监视数据。如上所述，监视数据只包含被认定为可靠性高的测定值。第2处理部15B对监视数据中包含的测定值进行监视，在该测定值达到规定的目标值的时刻，判定已到达研磨终点。为了更正确地确定研磨终点，最好是计算出所得到的可靠性高的测定值的移动平均值。在这种情况下，将移动平均值达到规定的目标值的时刻判定为研磨终点。又，为了更正确地确定研磨终点，最好是求在研磨台20旋转1周的期间里取得的多个可靠性高的测定值的平均值。而且最好是求出所得到的平均值的移动平均值。

[0090] 图10是表示硅层的厚度与研磨时间之间的关系的图。图10中，曲线a表示研磨台20旋转1周的期间里所取得的多个测定值的平均值随时间的变化，曲线b表示上述平均值的移动平均值随时间的变化。移动平均值是最新的多个（例如最新的3个的）平均值的平均值。测定值的平均值（曲线a）或其移动平均值（曲线b）达到预先设定的目标值的时刻就是研磨终点。第2处理部15B根据测定值的平均值（曲线a）或其移动平均值（曲线b）达到预先设定的目标值的时刻，确定晶片的研磨终点（即硅层的研磨终点）。从图10可知，曲线b与曲线a相比更平滑。从而，为了检测出更正确的研磨终点，最好是计算出曲线b所示的移动平均值，对其进行监视。

[0091] 图11表示研磨前和研磨后的研磨轮廓。纵轴表示硅层的厚度，横轴表示晶片的半径方向上的位置。图11所示的点是硅层的测定值。从图11可知，晶片中心部的测定值的波动比较小。换句话可以说，在晶片中心部取得的测定值的可靠性高。从而，最好是只使用在晶片的中心部取得的测定值检测研磨终点。但是，本发明不限于这一例子，也可以使用在晶片中心部以外的区域取得的测定值。例如，也可以只使用在晶片周边部取得的测定值检测研磨终点。还可以使用在预先选择的多个区域（例如图6所示的晶片的中心部和周边部）取得的测定值。

[0092] 在图7及图9所示的例子中，根据频率成分的强度将测定值区分为可靠性高的测定值和可靠性低的测定值，但是也可以根据测定值本身区分该测定值。具体地说，如果得到的测定值在规定的范围内，则将该测定值认定为可靠性高的测定值。例如，已知研磨的硅层的厚度约为3μm～4μm的情况下，得到的测定值如果是在2.0μm～4.0μm的范围内（图12中以斜线表示），则可以判定为该测定值是高可靠性的测定值。另一方面，如果得到的测定值偏离2.0μm～4.0μm的范围，则可判定该测定值为低可靠性的测定值。这样，在研磨的硅层的厚度为已知的情况下，可以将该已知的厚度范围作为测定值可靠性的判断基准使用。

[0093] 而且，也可以采用对于频率成分的强度的规定的阈值和对于硅层的厚度的规定的范围两者，来区分得到的测定值。图13是表示采用关于频率成分的强度的规定阈值、以及关于硅层的厚度的规定范围作为区分测定值的基准的例子的图。在该例子中，关于频率成分的强度的阈值为1，关于硅层的厚度的阈值被设定于2.0μm～4.0μm的范围内。频率成分的强度为1以上，且硅层的厚度在2.0μm～4.0μm的范围内的情况下，也就是频谱的峰值在图13的网线所表示的范围内的情况下，第2处理部15B判定为该测定值的可靠性高，添加到监视数据中。反之，在频谱的峰值偏离图13的网线表示的范围的情况下，判定为该测定值可靠性低，不包含于监视数据中。

[0094] 图8所示的2个光谱波形，其总体向右斜上方倾斜。这样的光谱波形总体上的倾斜作为噪声出现在频谱上，妨碍正确的硅层厚度的测定。因此，为了得到不含噪声的频谱，也可以实施如下所述的去除噪声的工艺。也就是说，准备基准硅晶片（裸体硅晶片），对该基准硅晶片照射红外线，计算从该基准硅晶片反射的红外线的每一波长的相对反射率，以取得基准光谱波形，对该基准光谱波形实施高速傅里叶变换处理，预先取得基准频谱，将晶片W的研磨过程中得到的图9所示的频谱除以上述基准频谱，以得到不含噪声的频谱。更具体地说，将研磨过程中得到的频谱上的各硅层厚度的频率成分的强度，除以基准频谱上的对应的频率成分的强度，由此对频谱进行修正。硅层的厚度及对应的频率成分的强度最好是根据该修正后的频谱确定。

[0095] 图14是表示在硅贯通电极（TSV）的制造过程中实施的硅层研磨时取得的光谱波形的图，图15是表示从图14所示的光谱波形生成的频谱的图。图14所示的光谱波形s3，s4，s5分别对应于图15所示的频谱f3，f4，f5。图14所示的光谱波形及图15所示的频谱，由于与图4所示的光谱波形及图5所示的频谱一样生成，不再重复说明。

[0096] 制造硅贯通电极（TSV）时，研磨的硅层的厚度约为20μm～50μm。即使是在这种情况下，区分测定值的基准也可以采用频率成分的强度的规定阈值及／或硅层厚度的规定范围。本发明的研磨终点检测技术可以适用于研磨厚度低于10μm的硅层的BSI工艺、以及研磨厚度约20μm～50μm的硅层的TSV工艺这两种工艺。

[0097] 照射部11具有切换从该照射部11发射的红外线的量的功能、红外线量最好是根据研磨的硅层的状态而改变。作为硅层的状态的具体例子，有例如硅层的厚度、硅层表面的平坦度（面内均匀性）、硅层下存在的膜的厚度、材质、配线图案密度。例如，最好是，像BSI工艺那样实施对薄硅层的研磨时，使从照射部11发射的红外线的量减少，像TSV工艺那样实施对厚硅层的研磨时，使从照射部11发射的红外线的量增多。

[0098] 下面对确定阈值的方法的一个例子进行说明。图16是表示频率成分的强度的频数分布的直方图。图16的直方图中，纵轴表示强度的出现频度，横轴表示频率成分的强度。图16的直方图表示与25个测定值对应的频率成分的强度。这25个测定值是研磨台旋转
5周的期间里在晶片上的5个区域（参照图6）取得的。从而，出现频度的总数为25。

[0099] 频率成分的强度的频数分布因研磨的晶片的特性而不同。图16所示的例子中，频数分布中所示的频率成分的强度显示出两极分化为高可靠性的一组和低可靠性的一组的倾向。在这种情况下，2个组的加权平均值之间的中间值（平均值）被用作上述阈值。图16所示的例子中，属于高可靠性的一组的频率成分的强度的加权平均值约0.4，属于低可靠性的一组的频率成分的强度的加权平均值约1.6。这两个加权平均值的中间值为1.0（＝（0.4＋1.6）／2）。从而，在该例子中，频率成分的强度的阈值使用1.0。频率成分的强度没有两极分化的情况下，将频数分布（直方图）所示的频率成分的强度整体的加权平均值作为上述阈值使用。这样，通过根据从过去取得的频率成分的强度的频数分布计算出的加权平均值来确定阈值，可以稳定地实施以可靠性为依据的测定值的区分。

[0100] 下面对确定阈值的方法的其他例子进行说明。图17表示由图16所示的直方图生成的累积折线图。纵轴以百分数表示频率成分的强度的出现频度的累积值。100％对应于测定值的总数即25。从而，每1个测定值的百分数为100％／25＝4％。强度0.2的测定值有1个，因此其频度为4％。强度0.3的测定值有3个，因此其频度为12％（＝4％×3）。图17的纵轴表示频度的累积值，因此强度0.3的累积值为4＋12＝16％。这样，表现频度累积值相对于测定值的总数的比例的曲线就是累积折线图。

[0101] 阈值是根据过去取得的测定值中高可靠性的测定值所占的比例来决定的。例如，根据过去的测定数据，已知低可靠性的测定值占全部测定值的比例约为20％，允许最多舍弃测定值总数的20％的情况下，与纵轴的20％对应的横轴的强度为0.4，因此阈值被确定为0.4。在这种情况下，使用测定值总数的80％检测研磨终点。

[0102] 也可以利用上述频数分布及累积折线图两者确定阈值。例如，也可以将由频数分布确定的阈值和由累积折线图确定的阈值的平均值，作为判别测定值用的阈值使用。确定阈值的上述方法中，使用过去得到的测定数据。作为过去得到的测定数据的例子，有例如对当前正在研磨的晶片已经取得的测定值、对先前研磨的别的晶片取得的测定值、以及用别的研磨装置在过去取得的测定值等。

[0103] 用图16及图17说明的阈值的确定方法基于图像处理领域中的二值化处理所使用的阈值确定方法。例如，图17所示的方法是百分位数法（Percentile Method）。而且，使用分离度（separation metrics）的判别分析法（Discriminate Analysis Method，也称为大津的二值化）等其他图像处理领域的阈值确定方法当然也是可以的。

[0104] 图18是判别可靠性高的测定值和可靠性低的测定值的其他方法的说明图。图18所示的两个频谱f6、f7各自的峰值所表示的强度比较高。因此，例如阈值为0.065的情况下，从频谱f6、f7得到的硅层的厚度的测定值都被判定为是高可靠性的。但是，频谱f7与频谱f6相比，具有不清晰的峰值形状。通常，具有如下的倾向：峰值形状清晰的频谱表示可靠性高的测定值，峰值形状不清晰的频谱表示可靠性低的测定值。

[0105] 因此，在这种方法中，使用规定的观测厚度处的频率成分的强度替代频谱的峰值处的强度，来判定测定值的可靠性。也就是说，在规定的观测厚度处的频率成分的强度比规定的阈值低的情况下，频谱的峰值所表示的硅层的厚度的测定值被认定为是高可靠性的。反之，规定的观测厚度处的频率成分的强度在上述规定的阈值以上的情况下，频谱的峰值所表示的硅层的厚度的测定值被认定为是低可靠性的。

[0106] 图18所示的例子中，观测厚度被设定为2μm，阈值被设定为0.065。在频谱f6中，观测厚度2μm处的频率成分的强度a1比阈值0.065低。从而，从频谱f6得到的测定值被判断为高可靠性。反之，在频谱f7中，观测厚度2μm处的频率成分的强度b1比阈值0.065高。从而，从频谱f7得到的测定值被判断为低可靠性。观测厚度也可以是多个。在这种情况下，将各观测厚度处的强度与上述阈值比较，与上面所述一样判断测定值的可靠性。

[0107] 在这种方法中，也可以除了使用频谱峰值处的强度外，还使用规定的观测厚度处的频率成分的强度，来判断测定值的可靠性。也就是说，在频谱的峰值所示的强度比规定的阈值高，且规定的观测厚度处的频率成分的强度比上述规定的阈值低的情况下，频谱峰值所表示的硅层的厚度的测定值被认为是高可靠性的。反之，频谱峰值表示的强度在规定的阈值以下，而且／或者规定的观测厚度处的频率成分的强度在上述规定的阈值以上的情况下，频谱峰值所表示的硅层的厚度的测定值被认为是可靠性低的。这样，通过将使用峰值处的强度的可靠性判断与使用规定的观测厚度处的强度的可靠性判断加以组合，能够更正确地判别测定值。

[0108] 图19是图18所示的判别方法的变形例的说明图。在这种方法中，将频谱峰值处的强度与规定的观测厚度处的频率成分的强度的差值（绝对值），与规定的设定值进行比较。如果上述差值比设定值大，则根据该频谱峰值确定的硅层厚度的测定值被判断为是高可靠性的。反之，如果上述差值在设定值以下，则根据该频谱峰值确定的硅层厚度的测定值被判断为是低可靠性的。

[0109] 图19所示的例子中，上述差值的设定值被设定为0.005。频谱f6的峰值处的强度与观测厚度2μm处的频率成分的强度的差值a2比设定值0.005大。从而，根据频谱f6的峰值确定的硅层的厚度的测定值被判断为高可靠性。反之，频谱f的峰值处的强度与观测厚度2μm处的频率成分的强度的差值b2比设定值0.005小。从而，根据频谱f7的峰值确定的硅层的厚度的测定值被判断为低可靠性。即使是该例子，观测厚度为多个也可以。

[0110] 在这种方法中，也可以将基于频谱峰值处的强度的可靠性判断与基于上述差值的可靠性判断加以组合。也就是说，在频谱峰值所表示的强度比规定的阈值高，且上述差值比规定的设定值大的情况下，频谱峰值所表示的硅层的厚度的测定值被认定是高可靠性的。反之，频谱峰值所表示的强度在规定的阈值以下，而且／或者上述差值在规定的设定值以下的情况下，频谱峰值所表示的硅层的厚度的测定值被认定是低可靠性的。用图16～图19说明的上述方法，可以适用于利用红外线的硅层厚度测定，但是本发明不限于此，也可以适用于利用可见光的基板上的膜（例如SiO2等绝缘膜）的厚度测定。

[0111] 图20是示意性地示出能够执行上述研磨终点检测方法的研磨装置的剖面图。如图20所示，研磨装置具备支承研磨垫22的研磨台20、保持晶片W将其按在研磨垫22上的顶环24、以及对研磨垫22提供研磨液（浆液）的研磨液供给机构25。研磨台20与配置于其下方的电动机（未图示）连接着，可围绕轴心旋转。研磨垫22被固定于研磨台20的上表面。

[0112] 研磨垫22的上表面22a构成研磨晶片W的研磨面。顶环24通过顶环轴28连接于电动机及升降缸（未图示）。由此，顶环24能够升降，而且能够围绕顶环轴28旋转。在该顶环24的下表面上，利用真空吸附等方法保持晶片W。

[0113] 保持于顶环24的下表面的晶片W借助于顶环24旋转，且借助于顶环24被按压在旋转着的研磨台20上的研磨垫22的研磨面22a上。这时，从研磨液供给机构25向研磨垫22的研磨面22a提供研磨液，在晶片W的表面与研磨垫22之间存在研磨液的状态下对晶片W的表面进行研磨。使晶片W与研磨垫22滑动接触的相对移动机构由研磨台20及顶环24构成。

[0114] 在研磨台20上形成有在其上表面开口的第1孔30A及第2孔30B。又，在研磨垫22上，在与这些孔30A、30B对应的位置上形成通孔31。孔30A、30B与通孔31连通，通孔31在研磨面22a开口。第1孔30A通过液体供给路33及旋转接头32与液体供给源35连接，第2孔30B与液体排出路34连接。

[0115] 晶片W的研磨过程中，从液体供给源35通过液体供给路33对第1孔30A提供作为透明液体的水（最好是纯水），将其充满晶片W的下表面与光纤12、41的顶端之间的空间。水还流入第2孔30B，通过液体排出路34排出。研磨液与水一起排出，以此确保光路。在液体供给路33设置有与研磨台20的旋转同步动作的阀门（未图示）。该阀门是这样动作的：
在晶片W没有位于通孔31之上时使水流停止或减少水的流量。本实施形态中，利用液体供给源35及液体供给路33构成水供给机构。

[0116] 研磨装置按照上述方法监视研磨的进展，而且具有检测研磨终点的研磨监视装置。该研磨监视装置也作为研磨终点检测装置起作用。研磨监视装置具备：将红外线照射于晶片W的被研磨面的照射部11、作为接收从晶片W返回的红外线反射的受光部的光纤12、按照波长分解从晶片W反射的红外线，在规定的波长范围测定红外线的强度的分光器13、根据分光器13所取得的红外线强度数据确定硅层的厚度的第1处理部15A、以及对从第1处理部15A得到的硅层的厚度进行监视，且确定晶片W的研磨终点（硅层的研磨终点）的第2处理部15B。第1处理部15A与第2处理部15B也可以设置为1个处理部。

[0117] 照射部11具备光源40、以及与光源40连接的光纤41。光纤41是将从光源40发射的红外线引导到晶片W的表面的光传送部。光纤41及光纤12的顶端位于第1孔30A内，位于晶片W的被研磨面附近。光纤41及光纤12的各顶端与由顶环24支承的晶片W的中心相对配置，如图3和图6所示，每逢研磨台20旋转，就对包含晶片W的中心的多个区域照射红外线。800nm～900nm的近红外线在水中比较容易通过，因此最好是使用近红外线。

[0118] 光源40采用发光二极管（LED）。最好是光源40发射的红外线为波长920nm～980nm的近红外线。具有该范围的波长的近红外线，由于与更长波长的红外线相比不容易被水吸收，因此能够进行更高精度的测定。光纤41与光纤12相互并列配置。光纤41及光纤12的各顶端与晶片W的表面大致垂直配置，光纤41大致垂直于晶片W表面进行红外线照射。

[0119] 晶片W的研磨过程中，从照射部11向晶片W照射红外线，利用光纤12接收从晶片W反射的红外线。在照射红外线期间向孔30A、30B及通孔31供水，由此光纤41及光纤12的各顶端与晶片W的表面之间的空间充满水。分光器13在规定的波长范围测定反射的红外线的强度，将得到的红外线强度数据发送到第1处理部15A。第1处理部15A如上所述对光谱波形实施FFT（高速傅里叶变换）处理，确定硅层的厚度，第2处理部15B根据从第1处理部15A得到的硅层的厚度确定研磨终点。

[0120] 图21是表示图20所示的研磨装置的变形例的剖面图。在图21所示的例子中，没有设置液体供给路、液体排出路、液体供给源。而代之以在研磨垫22形成透明窗45。照射部11的光纤41通过该透明窗45，向研磨垫22上的晶片W的表面照射红外线，作为受光部的光纤12，通过透明窗45接收从晶片W反射的红外线。其他构成与图20所示的研磨装置相同。

[0121] 上述硅层也可以是硅基板本身。本发明也可适用于对硅基板本身的研磨（磨削）。例如，本发明可适用于硅基板的背面磨削。研磨（磨削）硅基板的装置使用砥石取代研磨垫
22作为研磨工具。

[0122] 上述实施形态是以本发明所属的技术领域的具有通常的知识的人员能够实施本发明为目的而记载的。上述实施形态的各种变形例，只要是本行业的普通技术人员，当然能够实施，本发明的技术思想也能够适用于其他实施形态。从而，本发明不限于所记载的实施形态，应该是根据由权利要求书所定义的技术思想的最广泛的范围。

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吹气式研磨装置-专利编号CN105363527B	2020-05-13	830
多头高速研磨机-专利编号CN101927452A	2020-05-12	68
研磨机及其研磨方法-专利编号CN104815726B	2020-05-11	694
研磨机-专利编号CN103144018B	2020-05-11	268
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