(57)【要約】【課題】ウェハの研磨レートに影響を与えず、高い精度で膜厚を測定することができる研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置は、ウェハＷを研磨パッドに押し付けるための研磨ヘッドと５、研磨テーブル３内の流路７内に配置された先端３４ａを有し、光源３０に接続された投光ファイバー３４と、ウェハＷからの反射光を波長に従って分解して各波長での反射光の強度を測定する分光器２６と、流路７内に配置された先端５０ａを有し、分光器２６に接続された受光ファイバー５０と、ウェハの膜厚を決定する処理部２７と、流路７に連通する液体供給ライン６２と、流路７に連通する気体供給ライン６３と、液体供給ライン６２に取り付けられた液体供給弁６５と、気体供給ライン６３に取り付けられた気体供給弁６７と、液体供給弁６５および気体供給弁６７の動作を制御する動作制御部７１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
ウェハを前記研磨パッドに押し付けるための研磨ヘッドと、
光を発する光源と、
前記研磨テーブル内の流路内に配置された先端を有し、前記光源に接続された投光ファイバーと、
ウェハからの反射光を波長に従って分解して各波長での反射光の強度を測定する分光器と、
前記流路内に配置された先端を有し、前記分光器に接続された受光ファイバーと、
前記反射光の強度と波長との関係を示す分光波形に基づいてウェハの膜厚を決定する処理部と、
前記流路に連通する液体供給ラインと、
前記流路に連通する気体供給ラインと、
前記液体供給ラインに取り付けられた液体供給弁と、
前記気体供給ラインに取り付けられた気体供給弁と、
前記液体供給弁および前記気体供給弁の動作を制御する動作制御部を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記流路内に配置された超音波振動子をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、
スラリーを前記研磨パッド上に供給しながら、前記研磨パッドにウェハを押し付けて該ウェハを研磨し、
前記ウェハの研磨中に、投光ファイバーから前記ウェハに光を導き、前記ウェハからの反射光を受光ファイバーで受け、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端は前記研磨テーブル内の流路内にあり、
前記反射光の強度と波長との関係を示す分光波形に基づいてウェハの膜厚を決定し、
前記ウェハの研磨中に、液体および気体を交互に前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする研磨方法。
【請求項４】
前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にあるときに前記気体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させ、
前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にないときに前記液体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする請求項３に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にないときに前記気体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させ、
前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にあるときに前記液体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする請求項３に記載の研磨方法。
【請求項６】
前記流路が液体で満たされているときに前記流路内に配置された超音波振動子を振動させることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項７】
研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、
スラリーを前記研磨パッド上に供給しながら、前記研磨パッドにウェハを押し付けて該ウェハを研磨し、
前記ウェハの研磨中に、投光ファイバーから前記ウェハに光を導き、前記ウェハからの反射光を受光ファイバーで受け、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端は前記研磨テーブル内の流路内にあり、
前記反射光の強度と波長との関係を示す分光波形に基づいてウェハの膜厚を決定し、
前記ウェハの研磨中に、水よりも高い屈折率を持つ液体を前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜が表面に形成されているウェハを研磨する研磨装置および研磨方法に関し、特に、ウェハからの反射光に含まれる光学情報を解析することによりウェハの膜厚を検出しながらウェハを研磨する研磨装置および研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスには、ＳｉＯ２などの絶縁膜を研磨する工程や、銅、タングステンなどの金属膜を研磨する工程などの様々な工程が含まれる。裏面照射型ＣＭＯＳセンサおよびシリコン貫通電極（ＴＳＶ）の製造工程では、絶縁膜や金属膜の研磨工程の他にも、シリコン層（シリコンウェハ）を研磨する工程が含まれる。ウェハの研磨は、その表面を構成する膜（絶縁膜、金属膜、シリコン層など）の厚さが所定の目標値に達したときに終了される。
【０００３】
ウェハの研磨は研磨装置を使用して行われる。絶縁膜やシリコン層などの非金属膜の膜厚を測定するために、研磨装置は、一般に、光学式膜厚測定装置を備える。この光学式膜厚測定装置は、光ファイバーの先端から構成される光センサから光をウェハの表面に導き、ウェハからの反射光を光センサで受け取り、そして反射光のスペクトルを解析することで、ウェハの膜厚を検出するように構成される。スラリーが光センサに付着することを防ぐために、ウェハの研磨中は光センサは純水の流れの中に置かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０２５７７号公報
【特許文献２】特開２０１７−５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ウェハの研磨中にスラリーが純水で希釈され、ウェハの研磨レートが局所的に低下することがある。
【０００６】
そこで、本発明は、ウェハの研磨レートに影響を与えず、高い精度で膜厚を測定することができる研磨装置および研磨方法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】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、ウェハを前記研磨パッドに押し付けるための研磨ヘッドと、光を発する光源と、前記研磨テーブル内の流路内に配置された先端を有し、前記光源に接続された投光ファイバーと、ウェハからの反射光を波長に従って分解して各波長での反射光の強度を測定する分光器と、前記流路内に配置された先端を有し、前記分光器に接続された受光ファイバーと、前記反射光の強度と波長との関係を示す分光波形に基づいてウェハの膜厚を決定する処理部と、前記流路に連通する液体供給ラインと、前記流路に連通する気体供給ラインと、前記液体供給ラインに取り付けられた液体供給弁と、前記気体供給ラインに取り付けられた気体供給弁と、前記液体供給弁および前記気体供給弁の動作を制御する動作制御部を備えたことを特徴とする研磨装置である。
本発明の好ましい態様は、前記流路内に配置された超音波振動子をさらに備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、スラリーを前記研磨パッド上に供給しながら、前記研磨パッドにウェハを押し付けて該ウェハを研磨し、前記ウェハの研磨中に、投光ファイバーから前記ウェハに光を導き、前記ウェハからの反射光を受光ファイバーで受け、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端は前記研磨テーブル内の流路内にあり、前記反射光の強度と波長との関係を示す分光波形に基づいてウェハの膜厚を決定し、前記ウェハの研磨中に、液体および気体を交互に前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする研磨方法である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にあるときに前記気体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させ、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にないときに前記液体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にないときに前記気体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させ、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端がウェハの下にあるときに前記液体を前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記流路が液体で満たされているときに前記流路内に配置された超音波振動子を振動させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様は、研磨パッドを支持する研磨テーブルを回転させ、スラリーを前記研磨パッド上に供給しながら、前記研磨パッドにウェハを押し付けて該ウェハを研磨し、前記ウェハの研磨中に、投光ファイバーから前記ウェハに光を導き、前記ウェハからの反射光を受光ファイバーで受け、前記投光ファイバーの先端および前記受光ファイバーの先端は前記研磨テーブル内の流路内にあり、前記反射光の強度と波長との関係を示す分光波形に基づいてウェハの膜厚を決定し、前記ウェハの研磨中に、水よりも高い屈折率を持つ液体を前記受光ファイバーの先端に接触させることを特徴とする研磨方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウェハの研磨中に気体と液体とを切り替えることができる。気体はスラリーを希釈しないので、研磨装置はウェハの研磨レートを低下させずに、高い精度で膜厚を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す図である。
【図２】研磨パッドおよび研磨テーブルを示す上面図である。
【図３】研磨装置の他の実施形態を示す図である。
【図４】研磨装置の他の実施形態を示す図である。
【図５】研磨パッドの通孔に透明窓が嵌め込まれた一実施形態を示す図である。
【図６】光学式膜厚測定器の原理を説明するための模式図である。
【図７】分光波形の一例を示すグラフである。
【図８】図７に示す分光波形にフーリエ変換処理を行って得られた周波数スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド１を支持する研磨テーブル３と、ウェハＷを保持しウェハＷを研磨テーブル３上の研磨パッド１に押し付ける研磨ヘッド５と、研磨パッド１にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル１０と、ウェハＷの研磨を制御する研磨制御部１２とを備えている。
【００１４】
研磨テーブル３は、テーブル軸３ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ１９に連結されており、このテーブルモータ１９により研磨テーブル３が矢印で示す方向に回転されるようになっている。この研磨テーブル３の上面には研磨パッド１が貼付されており、研磨パッド１の上面がウェハＷを研磨する研磨面１ａを構成している。研磨ヘッド５は研磨ヘッドシャフト１６の下端に連結されている。研磨ヘッド５は、真空吸引によりその下面にウェハＷを保持できるように構成されている。研磨ヘッドシャフト１６は、図示しない上下動機構により上下動できるようになっている。
【００１５】
ウェハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド５および研磨テーブル３をそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、スラリー供給ノズル１０から研磨パッド１上にスラリーを供給する。この状態で、研磨ヘッド５は、ウェハＷを研磨パッド１の研磨面１ａに押し付ける。ウェハＷの表面は、スラリーの化学的作用とスラリーに含まれる砥粒の機械的作用により研磨される。
【００１６】
研磨装置は、ウェハＷの膜厚を測定する光学式膜厚測定器（膜厚測定装置）２５を備えている。この光学式膜厚測定器２５は、光を発する光源３０と、研磨テーブル３内の所定の位置に配置された先端３４ａを有する投光ファイバー３４と、研磨テーブル３内の前記所定の位置に配置された先端５０ａを有する受光ファイバー５０と、ウェハＷからの反射光を波長に従って分解して各波長での反射光の強度を測定する分光器２６と、反射光の強度と波長との関係を示す分光波形を生成し、分光波形に基づいてウェハの膜厚を決定する処理部２７とを備えている。分光器２６は、処理部２７に電気的に接続されており、処理部２７は研磨制御部１２に電気的に接続されている。
【００１７】
投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａは、研磨テーブル３内に形成された流路７内に配置されている。投光ファイバー３４の先端３４ａと受光ファイバー５０の先端５０ａは、互いに隣接しており、これらの先端３４ａ，５０ａは光センサ６１を構成する。研磨パッド１は、光センサ６１の上方に位置する通孔１ｂを有しており、光センサ６１は通孔１ｂを通じて研磨パッド１上のウェハＷに光を導き、ウェハＷからの反射光を受けることができるようになっている。
【００１８】
一実施形態では、投光ファイバー３４は研磨テーブル３内の異なる位置に配置された複数の先端を有してもよく、同様に受光ファイバー５０は研磨テーブル３内の前記異なる位置に配置された複数の先端をそれぞれ有してもよい。この場合も、投光ファイバー３４の先端３４ａと受光ファイバー５０の先端は互いに隣接して配置され、投光ファイバー３４の先端と受光ファイバー５０の先端は、研磨パッド１上のウェハＷに光を導き、ウェハＷからの反射光を受ける複数の光センサを構成する。
【００１９】
図２は、研磨パッド１および研磨テーブル３を示す上面図である。光センサ６１は、研磨テーブル３が一回転するたびにウェハＷを横切る。本実施形態では、研磨テーブル３の中心からの光センサ６１の距離は、研磨テーブル３の中心からの研磨ヘッド５の中心までの距離に等しい。したがって、光センサ６１は、研磨テーブル３が一回転するたびにウェハＷの中心を横切りながら、ウェハＷに光を導き、ウェハＷからの反射光を受ける。
【００２０】
図１に戻り、膜厚測定器２５は、流路７に連通する液体供給ライン６２と、流路７に連通する気体供給ライン６３と、液体供給ライン６２に取り付けられた液体供給弁６５と、気体供給ライン６３に取り付けられた気体供給弁６７をさらに備えている。液体供給ライン６２は、研磨装置が設置される工場に備えられたユーティリティ供給源である液体供給源（図示せず）に接続されており、気体供給ライン６３は上記工場に備えられたユーティリティ供給源である清浄空気供給源または窒素ガス供給源などの気体供給源（図示せず）に接続されている。一実施形態では、液体供給ライン６２は、純水を供給するための純水供給ラインである。
【００２１】
液体供給弁６５および気体供給弁６７は、電磁弁、電動弁、またはエアオペレートバルブなどのアクチュエータ駆動型弁である。液体供給弁６５および気体供給弁６７の動作は動作制御部７１により制御される。動作制御部７１が液体供給弁６５に指令を発して該液体供給弁６５を開くと、液体（例えば純水）が液体供給ライン６２を通って流路７に流入し、流路７内にある投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触する。同様に、動作制御部７１が気体供給弁６７に指令を発して該気体供給弁６７を開くと、気体（清浄空気または窒素ガス）が液体供給ライン６２を通って流路７に流入し、流路７内にある投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触する。動作制御部７１と処理部２７は、一体に構成されてもよい。
【００２２】
膜厚測定器２５は、流路７に接続された流体排出ライン７３をさらに有している。流路７に供給された液体および気体は、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触した後、流体排出ライン７３を通じて流路７から排出される。液体供給ライン６２、気体供給ライン６３、および流体排出ライン７３は、ロータリジョイント５６を通って延びている。
【００２３】
ウェハＷの研磨中は、動作制御部７１は液体供給弁６５および気体供給弁６７を操作して、液体と気体を交互に流路７に供給する。より具体的には、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハＷの下方位置にくる前に、動作制御部７１は気体供給弁６７を開き、液体供給弁６５を閉じる。投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハＷの下に位置している間は、気体供給弁６７は開いた状態に維持され、液体供給弁６５は閉じた状態に維持される。気体は、気体供給ライン６３を通って流路７に供給され、投光ファイバー３４の先端３４ａ、受光ファイバー５０の先端５０ａ、およびウェハＷの表面に接触する。気体は流路７を満たし、その後流体排出ライン７３を通って流路７から排出される。
【００２４】
流路７内の気体の流れは、スラリーが投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触することを防止する。気体はスラリーを希釈しないので、膜厚測定器２５はウェハＷの研磨レートを低下させずに、高い精度で膜厚を測定することができる。
【００２５】
投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハＷを通過した後、動作制御部７１は気体供給弁６７を閉じ、液体供給弁６５を開く。液体は、液体供給ライン６２を通って流路７に供給され、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触する。液体は流路７を満たし、その後流体排出ライン７３を通って流路７から排出される。液体は、流路７内に浸入したスラリーを洗い流し、かつ研磨パッド１上でのスラリーの乾燥を防止する。流路７内は液体の流れによって清浄に維持される。さらに、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハＷの下方位置にくる前に、動作制御部７１は気体供給弁６７を開き、液体供給弁６５を閉じる。
【００２６】
本実施形態によれば、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハＷの下にあるときに、気体は投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触し、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハの下にないときに、液体は投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触する。このように、ウェハＷの研磨中に、液体および気体は交互に投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触し、光の伝達と流路７の内部洗浄が交互に行われる。
【００２７】
一実施形態では、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハＷの下にないときに、気体は投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触し、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａがウェハの下にあるときに、液体は投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａに接触するように、動作制御部７１は、ウェハＷの研磨中、液体供給弁６５および気体供給弁６７を操作してもよい。
【００２８】
図３は、研磨装置の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、流路７内に超音波振動子８０が配置されている。超音波振動子８０は動作制御部７１に電気的に接続されており、超音波振動子８０の動作は動作制御部７１によって制御される。
【００２９】
流路７が液体で満たされているとき、液体は超音波振動子８０に接触する。このとき、動作制御部７１が超音波振動子８０に指令を発して超音波振動子８０を振動させると、超音波は流路７内の液体を伝播して投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａを洗浄する。さらに、超音波は流路７を形成する壁面も洗浄する。本実施形態によれば、投光ファイバー３４の先端３４ａおよび受光ファイバー５０の先端５０ａを含む流路７内は清浄に維持されるので、正確な膜厚測定が確保される。
【００３０】
図４は、研磨装置の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、膜厚測定器２５は、液体供給ライン６２に代えて、水よりも高い屈折率を有する液体を流路７に供給する液体供給ライン８５を備えている。気体供給ライン６３は設けられていない。ウェハＷの研磨中、液体は液体供給ライン８５を通って流路７に流入し、流路７を満たし、流体排出ライン７３を通じて流路７から排出される。
【００３１】
水よりも高い屈折率を有する液体は、受光ファイバー５０のコアに近い屈折率を有する。このような液体が受光ファイバー５０の先端５０ａに接触しているとき、ウェハＷからの反射光は、その光量が低下することなく受光ファイバー５０内を伝達される。結果として、分光器２６は反射光の強度を正確に測定でき、処理部２７はウェハＷの正確な膜厚を決定することができる。
【００３２】
水よりも高い屈折率を有する液体は、屈折液または接触液として株式会社島津製作所、株式会社モリテックス、オーシャンオプティクス（米国）などから入手できる。液体の種類によっては、液体をウェハＷに接触させることが好ましくないものもある。そこで、一実施形態では、研磨パッド１の通孔１ｂには、透明窓が嵌め込まれてもよい。図５は、研磨パッド１の通孔１ｂに透明窓８８が嵌め込まれた一実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は図１に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００３３】
流路７は透明窓８８の下に位置する。透明窓８８は、光の透過を許容する材料から構成されている。流路７が液体供給ライン８５から供給された液体で満たされているとき、光は投光ファイバー３４の先端３４ａから液体および透明窓８８を通ってウェハＷの表面に到達し、ウェハＷからの反射光は透明窓８８および液体を通って受光ファイバー５０の先端５０ａに到達する。透明窓８８は、スラリーの流路７内への浸入を防止しつつ、流路７内の液体がウェハＷに接触することを防止する。
【００３４】
図３に示す超音波振動子８０は、図４に示す実施形態にも適用することは可能である。
【００３５】
図１乃至図４に示す実施形態において、ウェハＷの研磨中は、投光ファイバー３４から光がウェハＷに照射され、受光ファイバー５０によってウェハＷからの反射光が受光される。反射光は分光器２６に伝達される。分光器２６は、反射光を波長に従って分解して各波長での反射光の強度を所定の波長範囲に亘って測定し、得られた光強度データを処理部２７に送る。この光強度データは、ウェハＷの膜厚を反映した光学信号であり、反射光の強度及び対応する波長から構成される。処理部２７は、光強度データから波長ごとの光の強度を表わす分光波形を生成する。
【００３６】
図６は、光学式膜厚測定器２５の原理を説明するための模式図である。図６に示す例では、ウェハＷは、下層膜と、その上に形成された上層膜とを有している。上層膜は、例えばシリコン層または絶縁膜などの、光の透過を許容する膜である。ウェハＷに照射された光は、媒質（図６の例では水）と上層膜との界面、および上層膜と下層膜との界面で反射し、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、上層膜の厚さ（すなわち光路長）に応じて変化する。このため、ウェハＷからの反射光から生成される分光波形は、上層膜の厚さに従って変化する。
【００３７】
分光器２６は、反射光を波長に従って分解し、反射光の強度を波長ごとに測定する。処理部２７は、分光器２６から得られた反射光の強度データ（光学信号）から分光波形を生成する。この分光波形は、光の波長と強度との関係を示す線グラフとして表される。光の強度は、後述する相対反射率などの相対値として表わすこともできる。
【００３８】
図７は、分光波形の一例を示すグラフである。図７において、縦軸はウェハＷからの反射光の強度を示す相対反射率を表し、横軸は反射光の波長を表す。相対反射率とは、反射光の強度を示す指標値であり、光の強度と所定の基準強度との比である。各波長において光の強度（実測強度）を所定の基準強度で割ることにより、装置の光学系や光源固有の強度のばらつきなどの不要なノイズが実測強度から除去される。
【００３９】
基準強度は、各波長について予め測定された光の強度であり、相対反射率は各波長において算出される。具体的には、各波長での光の強度（実測強度）を、対応する基準強度で割り算することにより相対反射率が求められる。基準強度は、例えば、光センサ６１から発せられた光の強度を直接測定するか、または光センサ６１から鏡に光を照射し、鏡からの反射光の強度を測定することによって得られる。あるいは、基準強度は、膜が形成されていないシリコンウェハ（ベアウェハ）を研磨パッド１上で水の存在下で水研磨しているとき、または上記シリコンウェハ（ベアウェハ）が研磨パッド１上に置かれているときに分光器２６により測定されたシリコンウェハからの反射光の強度としてもよい。実際の研磨では、実測強度からダークレベル（光を遮断した条件下で得られた背景強度）を引き算して補正実測強度を求め、さらに基準強度から上記ダークレベルを引き算して補正基準強度を求め、そして、補正実測強度を補正基準強度で割り算することにより、相対反射率が求められる。具体的には、相対反射率Ｒ（λ）は、次の式（１）を用いて求めることができる。
【数１】
2019024036.tif 000003
ここで、λは波長であり、Ｅ（λ）はウェハから反射した光の波長λでの強度であり、Ｂ（λ）は波長λでの基準強度であり、Ｄ（λ）は光を遮断した条件下で測定された波長λでの背景強度（ダークレベル）である。
【００４０】
処理部２７は、分光波形にフーリエ変換処理（例えば、高速フーリエ変換処理）を行って周波数スペクトルを生成し、周波数スペクトルからウェハＷの膜厚を決定する。図８は、図７に示す分光波形にフーリエ変換処理を行って得られた周波数スペクトルを示すグラフである。図８において、縦軸は分光波形に含まれる周波数成分の強度を表し、横軸は膜厚を表す。周波数成分の強度は、正弦波として表される周波数成分の振幅に相当する。分光波形に含まれる周波数成分は、所定の関係式を用いて膜厚に変換され、図８に示すような膜厚と周波数成分の強度との関係を示す周波数スペクトルが生成される。上述した所定の関係式は、周波数成分を変数とした、膜厚を表す一次関数であり、膜厚の実測結果または光学的膜厚測定シミュレーションなどから求めることができる。
【００４１】
図８に示すグラフにおいて、周波数成分の強度のピークは膜厚ｔ１で現れる。言い換えれば、膜厚ｔ１において、周波数成分の強度が最も大きくなる。つまり、この周波数スペクトルは、膜厚がｔ１であることを示している。このようにして、処理部２７は、周波数成分の強度のピークに対応する膜厚を決定する。
【００４２】
処理部２７は、膜厚測定値として膜厚ｔ１を研磨制御部１２に出力する。研磨制御部１２は、処理部２７から送られた膜厚ｔ１に基づいて研磨動作（例えば、研磨終了動作）を制御する。例えば、研磨制御部１２は、膜厚ｔ１が予め設定された目標値に達したときに、ウェハＷの研磨を終了する。
【００４３】
膜厚測定器２５によって検出されたウェハＷの膜厚を示す信号を上位のホストコンピュータ（複数の半導体製造装置と接続し、管理しているコンピュータ）に送信し、ホストコンピュータで蓄積しても良い。そして、研磨装置から送信されたウェハＷの膜厚を示す信号に応じて、ホストコンピュータで、ウェハＷの研磨終点を検出した際に、その旨を示す信号を当該研磨装置の研磨制御部１２に送信してもよい。
【００４４】
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。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に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１      研磨パッド
３      研磨テーブル
５      研磨ヘッド
７      流路
１０      スラリー供給ノズル
１２      研磨制御部
１６      研磨ヘッドシャフト
１９      テーブルモータ
２５      光学式膜厚測定器（膜厚測定装置）
２６      分光器
２７      処理部
３０      光源
３４      投光ファイバー
５０      受光ファイバー
５６      ロータリジョイント
６１      光センサ
６２      液体供給ライン
６３      気体供給ライン
６５      液体供給弁
６７      気体供給弁
７１      動作制御部
７３      流体排出ライン
８０      超音波振動子
８５      液体供給ライン
８８      透明窓
【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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