(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板の研磨の進捗を監視する方法であって、
回転する研磨テーブル上の研磨パッドに前記基板を押圧して前記基板を研磨し、
前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射し、
各計測点からの反射光を受光し、
所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定し、
前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成し、
前記スペクトルと、膜厚にそれぞれ関連付けられた複数の基準スペクトルから選択された基準スペクトルとの差分の二乗和を求め、
前記二乗和を求める工程を繰り返して、前記複数の基準スペクトルに対応する複数の二乗和を求め、
前記複数の二乗和のうち最も小さい二乗和に対応する基準スペクトルを決定して、前記決定された基準スペクトルに関連付けられた膜厚を取得し、
前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にあるときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする方法。
【請求項２】
異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板の研磨の進捗を監視する方法であって、
回転する研磨テーブル上の研磨パッドに前記基板を押圧して前記基板を研磨し、
前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射し、
各計測点からの反射光を受光し、
所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定し、
前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成し、
前記スペクトルを高速フーリエ変換により周波数成分に分解し、
得られた前記周波数成分が、所定の基準周波数成分と実質的に一致するときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
得られた前記周波数成分が、前記所定の基準周波数成分と実質的に一致しないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする方法。
【請求項３】
前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗をさらに監視することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視と、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視は、同時または連続して行なわれることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視と、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視は、異なる研磨監視アルゴリズムに従って行なわれることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記基板の研磨進捗の監視は、少なくとも２つの研磨監視アルゴリズムに従って行なわれ、前記少なくとも２つの研磨監視アルゴリズムを研磨中に切り換えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視し、かつ前記基板の研磨終点を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
前記基板は、複数のメモリが表面に形成された基板であり、
前記第一の領域は、各メモリのセル領域であり、
前記第二の領域は、前記セル領域を囲む周辺領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の領域は規則的な構造を持つ領域であり、前記第二の領域は不規則な構造を持つ領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板を研磨する装置であって、
研磨パッドを支持する、回転可能な研磨テーブルと、
前記研磨パッドに前記基板を押圧するトップリングと、
前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射する投光部と、
各計測点からの反射光を受光する受光部と、
所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定する分光器と、
前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成する処理装置とを備え、
前記処理装置は、
前記スペクトルと、膜厚にそれぞれ関連付けられた複数の基準スペクトルから選択された基準スペクトルとの差分の二乗和を求め、
前記二乗和を求める工程を繰り返して、前記複数の基準スペクトルに対応する複数の二乗和を求め、
前記複数の二乗和のうち最も小さい二乗和に対応する基準スペクトルを決定して、前記決定された基準スペクトルに関連付けられた膜厚を取得し、
前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にあるときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする装置。
【請求項１１】
異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板を研磨する装置であって、
研磨パッドを支持する、回転可能な研磨テーブルと、
前記研磨パッドに前記基板を押圧するトップリングと、
前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射する投光部と、
各計測点からの反射光を受光する受光部と、
所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定する分光器と、
前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成する処理装置とを備え、
前記処理装置は、
前記スペクトルを高速フーリエ変換により周波数成分に分解し、
得られた前記周波数成分が、所定の基準周波数成分と実質的に一致するときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
得られた前記周波数成分が、前記所定の基準周波数成分と実質的に一致しないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、
前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記処理装置は、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗をさらに監視することを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記処理装置は、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視と、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視を、同時または連続して行なうことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記処理装置は、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視と、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視を、異なる研磨監視アルゴリズムに従って行なうことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記処理装置は、前記基板の研磨進捗の監視は、少なくとも２つの研磨監視アルゴリズムに従って行ない、前記少なくとも２つの研磨監視アルゴリズムを研磨中に切り換えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記処理装置は、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視し、かつ前記基板の研磨終点を決定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記基板は、複数のメモリが表面に形成された基板であり、
前記第一の領域は、各メモリのセル領域であり、
前記第二の領域は、前記セル領域を囲む周辺領域であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第一の領域は規則的な構造を持つ領域であり、前記第二の領域は不規則な構造を持つ領域であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１９】
前記トップリングは、前記基板の複数の領域を独立に押圧することができる複数の押圧機構を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどの基板の研磨の進捗を監視する方法および基板の研磨装置に係り、特に基板からの反射光から得られるスペクトルの変化に基づいて研磨の進捗を監視し、研磨終点を決定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、シリコンウェハ上に種々の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造を形成するためには、最上層の表面を平坦にすることが重要である。このような基板の平坦化の一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）が広く使用されている。
【０００３】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は研磨装置によって実行される。この種の研磨装置は、一般に、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板（膜を有するウェハ）を保持するトップリングと、研磨液を研磨パッド上に供給する研磨液供給機構とを備える。基板を研磨するときは、研磨液供給機構から研磨液を研磨パッド上に供給しながら、トップリングにより基板の表面を研磨パッドに押し付ける。さらにトップリングと研磨テーブルをそれぞれ回転させて基板と研磨パッドとを相対移動させることにより、基板の表面を形成する膜を研磨する。
【０００４】
研磨装置は、通常、研磨終点検知装置を備えている。研磨終点検知装置の一つの例として、基板の表面に光を照射し、基板から反射してくる光のスペクトルに基づいて研磨終点を決定する光学式研磨終点検知装置がある。例えば、特許文献１に開示されている方法では、反射光の強度にノイズ成分を除去するための所定の処理が施されて特性値が生成され、この特性値の時間的変化の特徴点（極大点または極小点）から研磨終点が決定される。
【０００５】
スペクトルは、波長に従った光の強度の配列であり、各波長での光の強度を示す。スペクトルから生成される特性値は、図１に示すように、研磨時間とともに周期的に変化し、極大点と極小点が交互に現われる。これは、光の波の干渉による現象である。つまり、基板に照射された光は、媒質と膜との界面と、膜とこの膜の下にある層との界面で反射し、これらの界面で反射した光の波が互いに干渉する。この光の波の干渉の仕方は、膜の厚さ（すなわち光路長）に応じて変化する。このため、基板から戻ってくる反射光の強度は、膜の厚さとともに周期的に変化する。
【０００６】
上述した光学式研磨終点検知装置は、図１に示すように、研磨中に特性値の時間変化の特徴点（極大点または極小点）の数をカウントし、その特徴点の数から研磨の進捗を監視する。そして、特徴点の数が所定の値に達した時点から所定時間経過した時点で研磨が終了される。
【０００７】
最近では、エアバッグなどの複数の加圧機構により基板の複数の領域を独立して押圧することが可能なトップリングが開発されている。このトップリングは、研磨中の基板の研磨プロファイル（膜の断面形状）に基づいて基板の各領域（例えば、中心部、中間部、エッジ部）に対する押圧力を調整することが可能である。基板の各領域についての研磨の進捗を監視するためには、研磨中に光を基板に照射し、基板の各領域からの反射光を取得する必要がある。具体的には、研磨テーブルに埋設された光源から、基板の表面上の複数の計測点に光を照射し、光源に隣接して配置された受光器で基板からの反射光を受光する。
【０００８】
基板の研磨プロファイルを正確に取得するためには、基板上の多数の計測点、例えば１００個の計測点に光を当て、それぞれの計測点からの反射光を受け取ることが好ましい。しかしながら、基板の表面には、構造の異なる様々な領域が存在するため、反射光から生成されたスペクトルが、基板の領域によって大きく異なることがあり得る。その結果、計測点ごとに得られる膜厚情報が大きく異なって、正確な研磨プロファイルが得られないという問題がある。
【０００９】
例えば、フラッシュメモリは、規則的な表面構造と不規則な表面構造を持つデバイスである。図２（ａ）は、複数のフラッシュメモリが表面に形成された基板を示す図である。基板Ｗに形成されているフラッシュメモリ４は、ダイシングライン７に沿って一つずつ切り離される。各フラッシュメモリ４は、図２（ｂ）に示すように、通常、２つのセル領域５と、それらを囲む周辺領域６とから構成される。
【００１０】
セル領域５は、メモリセルがマトリックス状に配列されたセルアレイであり、規則的な構造を有している。このようなセル領域５では、反射光から生成されるスペクトルは研磨の進捗に従って変化する。一方、周辺領域６は配線がランダムに延びる領域であり、場所によって異なる構造を有している。このような周辺領域６では、反射光から生成されるスペクトルは、光が当たる場所に依存して変わり得る。また、周辺領域６の周囲には、図２（ａ）に示すように、ダイシングライン７が存在し、セル領域５や周辺領域６と異なるスペクトルが生成される場合もある。しかしながら、ダイシングライン７は周辺領域６と比較して微小な領域であるため、以降の説明において周辺領域６は、ダイシングライン７を含むものとする。
【００１１】
セル領域５からの反射光のスペクトルと周辺領域６からの反射光のスペクトルは、それらの構造の違いに起因して大きく異なる。その結果、正確な研磨の進捗の監視と正確な研磨終点検知が行われないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１５４９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、基板の研磨の進捗を精度よく監視することができる方法および研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板の研磨の進捗を監視する方法であって、回転する研磨テーブル上の研磨パッドに前記基板を押圧して前記基板を研磨し、前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射し、各計測点からの反射光を受光し、所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定し、前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成し、前記スペクトルと、膜厚にそれぞれ関連付けられた複数の基準スペクトルから選択された基準スペクトルとの差分の二乗和を求め、前記二乗和を求める工程を繰り返して、前記複数の基準スペクトルに対応する複数の二乗和を求め、前記複数の二乗和のうち最も小さい二乗和に対応する基準スペクトルを決定して、前記決定された基準スペクトルに関連付けられた膜厚を取得し、前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にあるときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗をさらに監視することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視と、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視は、同時または連続して行なわれることを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視と、前記第二の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づく前記基板の研磨進捗の監視は、異なる研磨監視アルゴリズムに従って行なわれることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の研磨進捗の監視は、少なくとも２つの研磨監視アルゴリズムに従って行なわれ、前記少なくとも２つの研磨監視アルゴリズムを研磨中に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記スペクトルを分類する工程は、前記スペクトル上に現われる極大点および／または極小点の数が、所定の基準数と一致するときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記極大点および／または極小点の数が、前記基準数と一致しないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類する工程を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の態様は、異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板の研磨の進捗を監視する方法であって、回転する研磨テーブル上の研磨パッドに前記基板を押圧して前記基板を研磨し、前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射し、各計測点からの反射光を受光し、所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定し、前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成し、前記スペクトルを高速フーリエ変換により周波数成分に分解し、得られた前記周波数成分が、所定の基準周波数成分と実質的に一致するときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、得られた前記周波数成分が、前記所定の基準周波数成分と実質的に一致しないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記スペクトルを分類する工程は、前記反射光の強度と所定のしきい値とを比較し、前記反射光の強度が前記しきい値以上であるときは、前記反射光のスペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記反射光の強度が前記しきい値未満であるときは、前記反射光のスペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類する工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視し、かつ前記基板の研磨終点を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板は、複数のメモリが表面に形成された基板であり、前記第一の領域は、各メモリのセル領域であり、前記第二の領域は、前記セル領域を囲む周辺領域であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第一の領域は規則的な構造を持つ領域であり、前記第二の領域は不規則な構造を持つ領域であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の態様は、異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板を研磨する装置であって、研磨パッドを支持する、回転可能な研磨テーブルと、前記研磨パッドに前記基板を押圧するトップリングと、前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射する投光部と、各計測点からの反射光を受光する受光部と、所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定する分光器と、前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成する処理装置とを備え、前記処理装置は、前記スペクトルと、膜厚にそれぞれ関連付けられた複数の基準スペクトルから選択された基準スペクトルとの差分の二乗和を求め、前記二乗和を求める工程を繰り返して、前記複数の基準スペクトルに対応する複数の二乗和を求め、前記複数の二乗和のうち最も小さい二乗和に対応する基準スペクトルを決定して、前記決定された基準スペクトルに関連付けられた膜厚を取得し、前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にあるときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記取得された膜厚が所定の基準範囲内にないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする。
本発明の他の態様は、異なる構造を持つ第一の領域および第二の領域を含む少なくとも２つの領域が表面に形成された基板を研磨する装置であって、研磨パッドを支持する、回転可能な研磨テーブルと、前記研磨パッドに前記基板を押圧するトップリングと、前記基板の研磨中に前記基板上の複数の計測点に光を照射する投光部と、各計測点からの反射光を受光する受光部と、所定の波長範囲に亘って前記反射光の強度を測定する分光器と、前記強度の測定値から前記反射光のスペクトルを生成する処理装置とを備え、前記処理装置は、前記スペクトルを高速フーリエ変換により周波数成分に分解し、得られた前記周波数成分が、所定の基準周波数成分と実質的に一致するときは、前記スペクトルを前記第一の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、得られた前記周波数成分が、前記所定の基準周波数成分と実質的に一致しないときは、前記スペクトルを前記第二の領域からの反射光のスペクトルとして分類し、前記第一の領域からの反射光のスペクトルの時間的変化に基づいて前記基板の研磨の進捗を監視することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、基板の表面構造に依存して変わる光学情報に基づいてスペクトルを分類することで、研磨の監視に最適なスペクトルのみに基づいて研磨の進捗を監視し、さらには研磨終点を決定することができる。したがって、正確な研磨進捗の監視および正確な研磨終点検知を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】研磨時間と共に特性値が変化する様子を示すグラフである。
【図２】図２（ａ）は、フラッシュメモリが形成された基板を示す図であり、図２（ｂ）は、フラッシュメモリを構成するセル領域と周辺領域とを示す図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る研磨監視方法の原理を説明するための模式図であり、図３（ｂ）は基板と研磨テーブルとの位置関係を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、反射光のスペクトルを示すグラフである。
【図５】研磨テーブルによって回転する基板の表面に当たった光の軌跡を表す図である。
【図６】反射光のスペクトルと各基準スペクトルとの差分の二乗和を縦軸とし、基準スペクトルに関連付けられた膜厚を横軸としたグラフである。
【図７】膜厚の基準範囲を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る研磨監視方法を実行することができる研磨監視装置を備えた研磨装置を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に示す研磨装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】図８に示す研磨装置のさらに他の変形例を示す断面図である。
【図１１】基板の複数の領域を独立に押圧する複数の押圧機構を備えたトップリングの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る研磨監視方法の原理を説明するための模式図であり、図３（ｂ）は基板と研磨テーブルとの位置関係を示す平面図である。研磨対象となる基板Ｗは、下地層（例えば、シリコン層）１と、その上に形成された膜（例えば、光透過性を有するＳｉＯ２などの絶縁膜）２を有している。基板Ｗの表面２ａは、回転する研磨テーブル２０上の研磨パッド２２に押圧され、基板Ｗの表面２ａは研磨パッド２２との摺接により研磨される。基板Ｗの研磨中は、研磨パッド２２上に研磨液（スラリー）が供給される。
【００２６】
投光部１１および受光部１２は、基板Ｗの表面に対向して配置されている。投光部１１は、基板Ｗの表面に対してほぼ垂直に光を照射し、受光部１２は基板Ｗからの反射光を受ける。投光部１１が発する光は、可視光である。また研磨液が光の通路に侵入しないようにするために、投光部１１，受光部１２と基板Ｗとの間の空間には純水の流れが形成されている。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、研磨テーブル２０が１回転するたびに基板Ｗの中心を含む複数の計測点に光が照射される。受光部１２には分光器１３が接続されている。この分光器１３は、反射光を波長に従って分解し、所定の波長範囲に亘って反射光の強度を測定する。分光器１３が測定可能な波長範囲は、例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍである。
【００２８】
分光器１３には、処理装置１５が接続されている。この処理装置１５は、分光器１３によって取得された測定データを読み込み、強度の測定値から反射光の強度分布を生成する。より具体的には、処理装置１５は、波長ごとの光の強度を表すスペクトルを生成する。このスペクトルは、反射光の波長と強度との関係を示す線グラフとして表わすことができる。処理装置１５は、さらに、スペクトルの変化から研磨の進捗を監視し、研磨終点を決定するように構成されている。処理装置１５としては、汎用または専用のコンピュータを使用することができる。処理装置１５は、プログラム（またはコンピュータソフトウエア）によって所定の処理ステップを実行する。
【００２９】
次に、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す基板を研磨して得られた反射光のスペクトルについて説明する。図４（ａ）は図２（ｂ）に示すセル領域５からの反射光から得られたスペクトルを示すグラフであり、図４（ｂ）は図２（ｂ）に示す周辺領域６内のＡ点からの反射光から得られたスペクトルを示すグラフであり、図４（ｃ）は図２（ｂ）に示す周辺領域６内のＢ点からの反射光から得られたスペクトルを示すグラフである。図４（ａ）乃至図４（ｃ）において、縦軸は光の反射強度比を表わし、横軸は光の波長（ｎｍ）を表わす。
【００３０】
ここで、図４（ａ）乃至図４（ｃ）では、光の強度は反射強度比として表されている。すなわち、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すスペクトルは、反射強度比と光の波長との関係を示している。反射強度比とは、光の強度を表す指標であり、具体的には、反射光の実測強度と所定の基準強度との比（実測強度／基準強度）である。所定の基準強度は、例えば、研磨パッド２２上に純水を供給しながら、膜が形成されていないシリコンウェハ（すなわちベアシリコンウェハ）を研磨しているときに得られた反射光の強度とすることができる。
【００３１】
処理装置１５は、分光器１３から得られる測定値から上記反射強度比を算出する。この反射強度比は、研磨される膜の厚さに従って変化する。これは、光の波の干渉による現象である。すなわち、基板に照射された光は、媒質と膜との界面と、膜とこの膜の下にある層との界面で反射し、これらの界面で反射した光の波が互いに干渉する。この光の波の干渉の仕方は、膜の厚さ（すなわち光路長）に応じて変化する。このため、基板から戻ってくる反射光の強度は、膜の厚さとともに周期的に変化する。よって、反射光の強度から求められる反射強度比も、膜の厚さと共に変化する。
【００３２】
図５は、研磨テーブルによって回転する基板の表面に当たった光の軌跡を表す図である。１つのフラッシュメモリ４には、通常、２つのセル領域５と、それを囲む周辺領域６が含まれる。１つのフラッシュメモリ４における２つのセル領域５と周辺領域６との面積比は、概ね７：３である。本実施形態では、短い時間間隔で光が間欠的に基板に照射される。具体的には、研磨テーブル２０が一回転するごとに、セル領域５には、少なくとも１回、好ましくは複数回、光が当てられる。図５に示す例では、基板の表面に当てられた光の軌跡、すなわち露光スポットは、２つ存在する。この露光スポットが計測点となる。
【００３３】
１つのセル領域５あたりの計測点の数は、セル領域５の大きさのほかに、研磨テーブル２０の回転速度および１つの計測点あたりの光照射時間に依存する。例えば、図５に示す１つのフラッシュメモリ４が高さ１２ｍｍ、幅１２ｍｍの大きさを有し、１つのセル領域５が高さ１０ｍｍ、幅５ｍｍの大きさを有し、かつ研磨テーブル２０の回転速度が１分間あたり１５０回転である場合、研磨テーブル２０が一回転するごとに１つのセル領域５に光が１回当たるためには、１つの計測点あたりの光照射時間（すなわち、１つの計測点の計測時間）は、約１．７ｍｓｅｃである。したがって、１つのセル領域５に光を２回当てるためには、１つの計測点あたりの光照射時間は約１（≒１．７／２）ｍｓｅｃとなる。このように、基板の表面上の各セル領域５内に少なくとも１つの計測点が存在するように、研磨テーブル２０の回転速度および１つの計測点あたりの光照射時間が決定される。
【００３４】
研磨すべき対象物は、メモリを構成するセル領域５であり、したがって、監視すべき対象物はセル領域５である。セル領域５は、上述したように、規則的な構造を有しているので、セル領域５からの反射光は、信頼性の高い膜厚情報を含んでいる。一方、周辺領域６は、不規則な構造を有しており、周辺領域６からの反射光をセル領域５の研磨の監視に用いることは好ましくない。そこで、処理装置１５は、反射光から生成されたスペクトルを、セル領域５からの反射光のスペクトルか、または周辺領域６からの反射光のスペクトルに分類し、セル領域５からの反射光のスペクトルのみを研磨監視に使用する。
【００３５】
セル領域５は、その全体において均一な構造を有しているので、計測点の位置によらず、セル領域５からの反射光からは、ほぼ同一のスペクトルが取得される。一方、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、周辺領域６からの反射光から取得されるスペクトルは、計測点の位置によって変わりうる。研磨テーブル２０が一回転するごとに得られる複数のスペクトルには、セル領域５に対応するスペクトルと、周辺領域６に対応するスペクトルが含まれる。そこで、本実施形態では、反射光のスペクトルの形状に基づいて、取得されたスペクトルがセル領域５についてのスペクトルか、または周辺領域６についてのスペクトルかに分類する。
【００３６】
本実施形態の処理装置１５は、所定の分類アルゴリズムを用いてスペクトルの分類処理を行なう。分類処理の一例では、処理装置１５は、膜厚に関連付けられた複数の基準スペクトルから、研磨中に得られたスペクトルに最も一致する形状を有する基準スペクトルを決定し、決定された基準スペクトルに関連付けられた膜厚が所定の範囲内にあるか否かを決定する。処理装置１５には、異なる膜厚に対応した複数の基準スペクトルが予め記憶されている。基準スペクトルは、研磨される基板と同一構造の基板の研磨のシミュレーションから求められた理論スペクトルである。すなわち、基準スペクトルは、ある膜厚のときに得られるべきスペクトルである。取得された基準スペクトルと、対応する膜厚は、処理装置１５に予め記憶されている。
【００３７】
処理装置１５は、反射光のスペクトルと各基準スペクトルとの差分の二乗和を求め、上記複数の基準スペクトルに対応した複数の二乗和を取得する。より具体的には、処理装置１５は、反射光のスペクトルが生成されるごとに、スペクトル上に示される実測反射強度比と各基準スペクトル上に示される理論反射強度比の差分の二乗和を求める。この二乗和の算出は上記複数の基準スペクトルについて繰り返し行なわれ、複数の基準スペクトルにそれぞれ対応する複数の二乗和を得る。さらに、処理装置１５は、得られた複数の二乗和のうち最も小さい二乗和に対応する基準スペクトルを決定し、その基準スペクトルに関連付けられた膜厚を得る。この得られた膜厚は、理論スペクトルである基準スペクトルに関連付けられた推定膜厚である。
【００３８】
図６は、反射光のスペクトルと各基準スペクトルとの差分の二乗和を縦軸とし、基準スペクトルに関連付けられた膜厚を横軸としたグラフである。図６に示す例では、二乗和は、膜厚ｔ１のときに最小値をとる。この図６に示すグラフから、反射光のスペクトルは膜厚ｔ１のときに取得されたスペクトルであると推定される。したがって、処理装置１５は、スペクトルに対応する膜厚をｔ１と決定する。
【００３９】
次に、処理装置１５は、決定された膜厚ｔ１が所定の基準範囲内にあるか否かを判断する。この基準範囲は、実際に測定された初期膜厚、最終膜厚、および研磨時間に基づいて定義されたものであり、膜厚を表す座標軸と研磨時間を表す座標軸とを持つ座標系上に定義される。この基準範囲は、処理装置１５に予め記憶されている。これら初期膜厚、最終膜厚、および研磨時間は、同一の構造を持つ基板を実際に研磨し、その研磨前後の膜厚および研磨時間を測定することによって求められる。通常この基準範囲は、処理装置１５に記憶されている研磨レシピに登録されており、基板の研磨枚数に依らず固定的である。しかしながら、研磨パッドの摩耗などにより研磨レートが大きく変化すると、最適な基準範囲も大きく変わる。そこで、処理装置１５は、先に研磨された基板の研磨時間などを元にして基準範囲を定期的に更新することとしてもよい。
【００４０】
図７は、膜厚の基準範囲を示すグラフである。図７において、縦軸は膜厚を表し、横軸は研磨時間を表している。図７に示すように、基準範囲は、実測により求められた研磨レート（膜の除去レート）と、その研磨レートの許容幅とによって決定される。研磨レートは、実測により求められた初期膜厚、最終膜厚、および研磨時間から算出することができる。具体的には、初期膜厚と最終膜厚との差分を研磨時間で割ることにより、研磨レートが求められる。
【００４１】
上述のようにして決定された膜厚（推定膜厚）が基準範囲内にある場合は、処理装置１５は、反射光の実測スペクトルを、セル領域５からの反射光のスペクトルとして分類する。一方、膜厚が基準範囲内にない場合は、処理装置１５は、反射光の実測スペクトルを、周辺領域６からの反射光のスペクトルとして分類する。例えば、図７において、膜厚ｔ１は基準範囲内にあるので、処理装置１５は、実測スペクトルをセル領域５からの反射光のスペクトルとして分類する。一方、膜厚ｔ２は基準範囲内にないので、処理装置１５は、実測スペクトルを周辺領域６からの反射光のスペクトルとして分類する。
【００４２】
さらに、処理装置１５は、分類されたセル領域５からの反射光のスペクトルを用いて、基板の研磨の進捗を監視する。具体的には、処理装置１５は、スペクトル上に示される２つの波長に対応する２つの反射強度比から、次の式を用いて特性値Ｓを算出する。
Ｓ（λ１，λ２）＝Ｒ（λ１）／{Ｒ（λ１）＋Ｒ（λ２）}    …（１）
ここで、λ１，λ２はそれぞれ波長を表し、Ｒ（λ１）は波長λ１での反射強度比を表し、Ｒ（λ２）は波長λ２での反射強度比を表す。２つの波長λ１，λ２は、分光器１３が測定可能な波長範囲４００ｎｍ〜８００ｎｍの中から選択される。
【００４３】
上記式（１）によれば、反射強度比を反射強度比で割ることにより、それら反射強度比に含まれているノイズがキャンセルされる。したがって、ノイズのない特性値が得られる。この特性値は、図１に示すように、光の波の干渉に起因して研磨時間とともに周期的に変動する。処理装置１５は、研磨中に特性値の極大点または極小点の数をカウントし、極大点または極小点の数が所定の数に達した時点を決定し、さらにその決定された時点から所定の時間が経過した時を研磨終点として決定する。
【００４４】
本実施形態によれば、規則的な構造を持つセル領域５からの反射光のスペクトルのみを使用して基板の研磨を正確に監視することができ、さらには正確な研磨終点検知が実現される。なお、特性値の計算に使用されるパラメータとしての波長の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。すなわち、特性値は、複数の波長における複数の反射強度比から算出される。波長λ１，λ２，…，λＮでの複数の反射強度比を用いる場合は、上記式（１）は次のように表される。
Ｓ（λ１，λ２，…，λＮ）
＝Ｒ（λ１）／{Ｒ（λ１）＋Ｒ（λ２）＋…＋Ｒ（λＮ）}    …（２）
【００４５】
なお、特性値を求めずに、上記分類アルゴリズムに従って分類されたスペクトルに対応する推定膜厚自体を監視し、この推定膜厚に基づいて研磨終点を決定することもできる。特性値を用いた研磨監視アルゴリズムと、推定膜厚を用いた研磨監視アルゴリズムとを同時に使用してもよく、または研磨中に切り換えてもよい。例えば、第１の膜の研磨の監視には推定膜厚を用いた研磨監視アルゴリズムに従った研磨監視を行ない、第１の膜の下層にある第２の膜の研磨の監視には特性値を用いた研磨監視アルゴリズムに従った研磨監視を行なってもよい。
【００４６】
周辺領域６が規則的な構造を有している場合は、周辺領域６からの反射光のスペクトルに基づいて基板研磨を監視してもよい。この場合、セル領域５からの反射光のスペクトルに基づく研磨監視に使用される研磨監視アルゴリズムとは異なる研磨監視アルゴリズムを用いて、周辺領域６からの反射光のスペクトルに基づいて基板研磨を監視してもよい。
【００４７】
本発明は、異なる構造を持つ複数の領域が表面に形成された基板の研磨進捗の監視に適用することができる。上述の例では、繰り返しパターンを持つセル領域が第一の領域を構成し、ランダムパターンを持つ周辺領域が第二の領域を構成するが、本発明はこの例に限定されない。例えば、第一の領域および第二の領域は、異なる繰り返しパターンを持つ領域であってもよい。
【００４８】
さらに、第一の領域および第二の領域に加え、第三の領域が表面に形成されている基板の研磨にも、本発明を適用することができる。例えば、図７に示す基準範囲として、第一の領域に対応する第一の基準範囲と第二の領域に対応する第二の基準範囲を設け、得られた推定膜厚を、第一の基準範囲に属する推定膜厚と、第二の基準範囲に属する推定膜厚と、第一および第二の基準範囲のいずれにも属さない推定膜厚とに分類することによって、研磨中に得られたスペクトルを、第一の領域からの反射光のスペクトル、第二の領域からの反射光のスペクトル、および第三の領域からの反射光のスペクトルに分類することができる。同様にして、第四の領域，第五の領域，…，第ｎの領域がさらに表面に形成された基板にも本発明を適用することができる。
【００４９】
第一の領域および第二の領域の両方からの反射光のスペクトルに基づいて基板の研磨を監視してもよい。この場合において、第一の領域のスペクトルと第二の領域のスペクトルを同時に用いて研磨進捗の監視をしてもよく、研磨時間または研磨される膜の種類に応じて使用すべきスペクトルを切り換えてもよい。また、第一の領域からの反射光のスペクトルまたは第二の領域からの反射光のスペクトルによって研磨監視アルゴリズムを変えてもよい。
【００５０】
基板の種類によっては、第一の領域および第二の領域のいずれもが規則的な構造を有していることがある。このような場合は、より研磨進捗の監視に適した領域を選択することが好ましい。例えば、基板の表面を占める領域の面積、領域を構成する材料の研磨されやすさ（すなわち、研磨レート）、または、領域内の下層の配線密度や最小パターン幅などの選択基準に従って、研磨進捗の監視に使用される領域を選択することが好ましい。
【００５１】
また、本発明は、フラッシュメモリが形成された基板の研磨に限定されず、異なる構造を持つ少なくとも２つの領域が表面に形成された基板であれば他のタイプの基板の研磨にも適用することができる。例えば、ＤＲＡＭが形成された基板の研磨に本発明を適用してもよい。
【００５２】
さらに、処理装置１５が実行するスペクトルの分類アルゴリズムは、上述の例に限られず、他の分類アルゴリズムを用いてもよい。例えば、反射光のスペクトルに現われる極大点および／または極小点の数に基づいてスペクトルを分類してもよい。具体的には、処理装置１５は、スペクトルに現われる極大点および／または極小点の数を、予め設定された基準数と比較し、極大点および／または極小点の数が基準数に一致するときは、そのスペクトルをセル領域５からの反射光のスペクトルとして分類する。一方、極大点および／または極小点の数が基準数に一致しないときは、処理装置１５は、そのスペクトルを周辺領域６からの反射光のスペクトルとして分類する。なお、スペクトルに現われる極大点および／または極小点の数は、研磨による基板の膜厚変化によって変わりうる。したがって、上記基準数は、基板の膜厚または研磨時間に対応して複数設けることが好ましい。
【００５３】
基準数は、上述の例と同様に、研磨される基板と同一構造の基板の研磨のシミュレーションから理論スペクトルを求め、その理論スペクトル上に現われる極大点および／または極小点の数から決定することができる。
【００５４】
さらに他の分類アルゴリズムの例では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いてスペクトルを分類してもよい。具体的には、処理装置１５は、高速フーリエ変換によって波形としてのスペクトルを周波数成分に分解し、得られた周波数成分と所定の基準周波数成分とを比較し、周波数成分が基準周波数成分に実質的に一致するときは、そのスペクトルをセル領域５からの反射光のスペクトルとして分類する。一方、周波数成分が基準周波数成分に実質的に一致しないときは、処理装置１５は、そのスペクトルを周辺領域６からの反射光のスペクトルとして分類する。
【００５５】
基準周波数成分は、上述の例と同様に、研磨される基板と同一構造の基板の研磨のシミュレーションから理論スペクトルを求め、その理論スペクトルを高速フーリエ変換により周波数成分に分解することにより求めることができる。
【００５６】
上述した例では、処理装置１５は、プログラムされた所定の分類アルゴリズムに従ってスペクトルを選別しているが、分類アルゴリズムを使用せずに反射光の強度に基づいて、スペクトルを分類することもできる。基板の種類によっては、規則的な構造を持つセル領域５からの反射光の強度が、不規則な構造を持つ周辺領域６からの反射光の強度よりも大きくなる場合がある。このような場合は、反射光の強度が所定のしきい値以上であるときは、処理装置１５はその反射光はセル領域５からの反射光であると判断し、その反射光から生成されたスペクトルをセル領域５からの反射光のスペクトルとして分類する。一方、反射光の強度が所定のしきい値未満であるときは、処理装置１５はその反射光は周辺領域６からの反射光であると判断し、その反射光から生成されたスペクトルを周辺領域６からの反射光のスペクトルとして分類する。なお、反射光の強度は、分光器１３により測定することが可能である。この例において、基板と受光部１２との間、または受光部１２と分光器１３と間に、周辺領域６からの反射光のみを減光する偏光フィルタを配置してもよい。
【００５７】
図８は、上述した研磨監視方法を実行することができる研磨監視装置を備えた研磨装置を模式的に示す断面図である。図８に示すように、研磨装置は、研磨パッド２２を支持する研磨テーブル２０と、基板Ｗを保持して研磨パッド２２に押圧するトップリング２４と、研磨パッド２２に研磨液（スラリー）を供給する研磨液供給機構２５とを備えている。研磨テーブル２０は、その下方に配置されるモータ（図示せず）に連結されており、軸心周りに回転可能になっている。研磨パッド２２は、研磨テーブル２０の上面に固定されている。
【００５８】
研磨パッド２２の上面２２ａは、基板Ｗを研磨する研磨面を構成している。トップリング２４は、トップリングシャフト２８を介してモータ及び昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これにより、トップリング２４は昇降可能かつトップリングシャフト２８周りに回転可能となっている。このトップリング２４の下面には、基板Ｗが真空吸着等によって保持される。
【００５９】
トップリング２４の下面に保持された基板Ｗはトップリング２４によって回転させられつつ、回転している研磨テーブル２０上の研磨パッド２２にトップリング２４によって押圧される。このとき、研磨液供給機構２５から研磨パッド２２の研磨面２２ａに研磨液が供給され、基板Ｗの表面と研磨パッド２２との間に研磨液が存在した状態で基板Ｗの表面が研磨される。基板Ｗと研磨パッド２２とを摺接させる相対移動機構は、研磨テーブル２０およびトップリング２４によって構成される。
【００６０】
研磨テーブル２０には、その上面で開口する孔３０が形成されている。また、研磨パッド２２には、この孔３０に対応する位置に通孔３１が形成されている。孔３０と通孔３１とは連通し、通孔３１は研磨面２２ａで開口している。孔３０は液体供給路３３およびロータリージョイント３２を介して液体供給源３５に連結されている。研磨中は、液体供給源３５からは、透明な液体として水（好ましくは純水）が孔３０に供給され、基板Ｗの下面と通孔３１とによって形成される空間を満たし、液体排出路３４を通じて排出される。研磨液は水と共に排出され、これにより光路が確保される。液体供給路３３には、研磨テーブル２０の回転に同期して作動するバルブ（図示せず）が設けられている。このバルブは、通孔３１の上に基板Ｗが位置しないときは水の流れを止める、または水の流量を少なくするように動作する。
【００６１】
研磨装置は、上述した方法に従って研磨の進捗を監視し、かつ、研磨終点を検出する研磨監視装置を有している。この研磨監視装置は、光を基板Ｗの被研磨面に照射する投光部１１と、基板Ｗから戻ってくる反射光を受光する受光部としての光ファイバー１２と、基板Ｗからの反射光を波長に従って分解し、所定の波長範囲に亘って反射光の強度を測定する分光器１３と、分光器１３によって取得された測定データから反射光のスペクトルを生成し、このスペクトルの変化に基づいて研磨の進捗を監視する処理装置１５とを備えている。スペクトルは、所定の波長範囲に亘って分布する光の強度を示す。
【００６２】
投光部１１は、光源４０と、光源４０に接続された光ファイバー４１とを備えている。光ファイバー４１は、光源４０の光を基板Ｗの表面まで導く光伝送部である。光ファイバー４１は、光源４０から孔３０を通って基板Ｗの被研磨面の近傍位置まで延びている。光ファイバー４１および光ファイバー１２の各先端は、トップリング２４に保持された基板Ｗの中心に対向して配置され、図３（ｂ）に示すように、研磨テーブル２０が回転するたびに基板Ｗの中心を含む領域に光が照射されるようになっている。
【００６３】
光源４０は、所定の時間間隔で光を間欠的に基板Ｗに照射する。光源４０としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハロゲンランプ、キセノンフラッシュランプなど、複数の波長を持つ光を発する光源を用いることができる。光ファイバー４１と光ファイバー１２は互いに並列に配置されている。光ファイバー４１および光ファイバー１２の各先端は、基板Ｗの表面に対してほぼ垂直に配置されており、光ファイバー４１は基板Ｗの表面にほぼ垂直に光を照射するようになっている。
【００６４】
基板Ｗの研磨中は、投光部１１から光が基板Ｗに間欠的に照射され、光ファイバー１２によって基板Ｗからの反射光が受光される。光が照射される間、孔３０には水が供給され、これにより、光ファイバー４１および光ファイバー１２の各先端と、基板Ｗの表面との間の空間は水で満たされる。分光器１３は、波長ごとの反射光の強度を測定し、処理装置１５は、反射強度比と波長との関係を示す反射光のスペクトルを生成する。さらに処理装置１５は、上述したように、反射光のスペクトルを、セル領域５からの反射光のスペクトルか、または周辺領域６からの反射光のスペクトルのいずれかに分類し、セル領域５からの反射光のスペクトルから、研磨の進捗を示す研磨指標である特性値を求め、この特性値の時間変化に基づいて研磨の進捗を監視し、さらに研磨終点を決定する。
【００６５】
図９は、図８に示す研磨装置の変形例を示す断面図である。図９に示す例では、液体供給路、液体排出路、液体供給源は設けられていない。これに代えて、研磨パッド２２には透明窓４５が形成されている。投光部１１の光ファイバー４１は、この透明窓４５を通じて研磨パッド２２上の基板Ｗの表面に光を照射し、受光部としての光ファイバー１２は、透明窓４５を通じて基板Ｗからの反射光を受光する。その他の構成は、図８に示す研磨装置と同様である。
【００６６】
図１０は、図８に示す研磨装置のさらに他の変形例を示す断面図である。この例では、受光部としての光ファイバー１２と、基板Ｗとの間に、上述した偏光フィルタ４９が配置されている。この偏光フィルタ４９は、基板の表面の周辺領域６からの反射光のみを減光する機能を有している。セル領域５からの反射光は偏光フィルタ４９を通過して分光器１３に受光される一方、周辺領域６からの反射光は偏光フィルタ４９により減光される。その結果、セル領域５からの反射光と、周辺領域６からの反射光との間には、その強度（または光量）において大きな差が生じる。したがって、処理装置１５は、基板Ｗからの反射光の強度に従ってスペクトルを分類することができる。
【００６７】
偏光フィルタ４９は、光ファイバー１２と分光器１３との間に配置してもよい。この場合、光ファイバー１２に偏波面保持ファイバーを用いる。偏波面保持ファイバーは偏光度が弱いものの、偏光フィルタなしで偏光フィルタが配置されているときと同様の効果が得られる場合がある。
【００６８】
図１１は、基板の複数の領域を独立に押圧する複数の押圧機構を備えたトップリングの一例を示す断面図である。トップリング２４は、トップリングシャフト２８に自由継手５０を介して連結されるトップリング本体５１と、トップリング本体５１の下部に配置されたリテーナリング５２とを備えている。トップリング本体５１の下方には、基板Ｗに当接する円形の弾性パッド（メンブレン）５６と、弾性パッド５６を保持するチャッキングプレート５７とが配置されている。弾性パッド５６とチャッキングプレート５７との間には、４つの圧力室（エアバッグ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が設けられている。圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は弾性パッド５６とチャッキングプレート５７とによって形成されている。中央の圧力室Ｐ１は円形であり、他の圧力室Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は環状である。これらの圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、同心上に配列されている。
【００６９】
圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４にはそれぞれ流体路６１，６２，６３，６４を介して圧力調整部７０により加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力は互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、基板Ｗの４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、および周縁部に対する押圧力を独立に調整することができる。また、トップリング２４の全体を昇降させることにより、リテーナリング５２を所定の押圧力で研磨パッド２２に押圧できるようになっている。
【００７０】
チャッキングプレート５７とトップリング本体５１との間には圧力室Ｐ５が形成され、この圧力室Ｐ５には流体路６５を介して上記圧力調整部７０により加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。これにより、チャッキングプレート５７および弾性パッド５６全体が上下方向に動くことができる。基板Ｗの周端部はリテーナリング５２に囲まれており、研磨中に基板Ｗがトップリング２４から飛び出さないようになっている。圧力室Ｐ３を構成する、弾性パッド５６の部位には開口が形成されており、圧力室Ｐ３に真空を形成することにより基板Ｗがトップリング２４に吸着保持されるようになっている。また、この圧力室Ｐ３に窒素ガスやクリーンエアなどを供給することにより、基板Ｗがトップリング２４からリリースされるようになっている。
【００７１】
処理装置１５は、各圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対応する位置にある計測点での研磨の進捗に基づいて、各圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力の目標値を決定する。処理装置１５は上記圧力調整部７０に指令信号を送り、圧力室Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の内部圧力が上記目標値に一致するように圧力調整部７０を制御する。複数の圧力室を持つトップリング２４は、研磨の進捗に従って基板の表面上の各領域を独立に研磨パッド２２に押圧できるので、膜を均一に研磨することができる。
【００７２】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００７３】
１１      投光部
１２      受光部
１３      分光器
１５      処理装置
２０      研磨テーブル
２２      研磨パッド
２４      トップリング
２５      研磨液供給機構
２８      トップリングシャフト
３０      孔
３１      通孔
３２      ロータリージョイント
３３      液体供給路
３４      液体排出路
３５      液体供給源
４０      光源
４１      光ファイバー
４５      透明窓
４９      偏光フィルタ
５６      弾性パッド
７０      圧力調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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