本發(fā)明涉及一種研磨表面形成有膜的晶圓的研磨裝置，特別涉及通過(guò)分析在來(lái)自晶圓的反射光中包含的光學(xué)信息，能夠檢測(cè)晶圓的膜厚的研磨裝置。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體組件的制造步驟中包含：研磨二氧化硅(SiO₂)等絕緣膜的工序；以及研磨銅、鎢等金屬膜的工序等各種工序。在背面照射型CMOS傳感器及硅貫通電極(TSV)的制造工序，除了絕緣膜以及金屬膜的研磨工序之外，還包含研磨硅層(硅晶圓)的工序。晶圓的研磨在構(gòu)成其表面的膜(絕緣膜、金屬膜、硅層等)的厚度達(dá)到指定的目標(biāo)值時(shí)結(jié)束。

晶圓的研磨使用研磨裝置而進(jìn)行。圖13為表示研磨裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖。一般而言，研磨裝置具備：支承研磨墊201并可旋轉(zhuǎn)的研磨臺(tái)202；在研磨臺(tái)202上的研磨墊201上推壓晶圓W的研磨頭205；在研磨墊201上供給研磨液(漿液)的研磨液供給噴嘴206；以及測(cè)定晶圓W膜厚的膜厚測(cè)定裝置210。

圖13所示的膜厚測(cè)定裝置210為光學(xué)式膜厚測(cè)定裝置。該膜厚測(cè)定裝置210具備：發(fā)出光的光源212；連接于光源212的投光光纖215；在研磨臺(tái)202中的不同位置配置有頂端的第一光纖216以及第二光纖217；將第一光纖216以及第二光纖217中的任何一方選擇性地連接于投光光纖215的第一光程切換器220；測(cè)定來(lái)自晶圓W的反射光強(qiáng)度的分光器222；連接于分光器222的受光光纖224；在研磨臺(tái)202中的不同位置配置有頂端的第三光纖227及第四光纖228；以及將第三光纖227以及第四光纖228中任何一方選擇性地連接于受光光纖224的第二光程切換器230。

第一光纖216的頂端以及第三光纖227的頂端構(gòu)成第一光傳感器234，第二光纖217的頂端以及第四光纖228的頂端構(gòu)成第二光傳感器235。這些第一光傳感器234以及第二光傳感器235被配置于研磨臺(tái)202中的不同位置，在研磨臺(tái)202旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，第一光傳感器234以及第二光傳感器235交互地穿過(guò)晶圓W。第一光傳感器234以及第二光傳感器235導(dǎo)光于晶圓W上，并接收來(lái)自晶圓W的反射光。反射光通過(guò)第三光纖227或第四光纖228傳達(dá)至受光光纖224，進(jìn)一步通過(guò)受光光纖224而傳達(dá)至分光器222。分光器222按照波長(zhǎng)分解反射光，測(cè)定反射光的各波長(zhǎng)強(qiáng)度。處理部240連接于分光器222，從反射光強(qiáng)度的測(cè)定值生成分光波形(光譜)進(jìn)而從分光波形確定晶圓W的膜厚。

圖14為表示第一光程切換器220的示意圖。第一光程切換器220具備使第一光纖216以及第二光纖217的端部移動(dòng)的壓電致動(dòng)器244。由于該壓電致動(dòng)器244使第一光纖216以及第二光纖217的端部移動(dòng)，第一光纖216以及第二光纖217中的一方連接于投光光纖215。雖然未圖示，但第二光程切換器230也具有相同構(gòu)成。

第一光程切換器220以及第二光程切換器230在第一光傳感器234穿過(guò)晶圓W期間，將第一光纖216以及第三光纖227分別連接于投光光纖215以及受光光纖224，在第二光傳感器235穿過(guò)晶圓W期間，將第二光纖217以及第四光纖228分別連接于投光光纖215以及受光光纖224。如此，由于在研磨臺(tái)202旋轉(zhuǎn)一周期間，第一光程切換器220及第二光程切換器230工作，因此，分光器222能夠分別處理第一光傳感器234以及第二光傳感器235所接收的反射光。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2012-138442號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特表2014-504041號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

但是，由于第一光程切換器220以及第二光程切換器230為機(jī)械的切換裝置，因此長(zhǎng)期持續(xù)使用時(shí)會(huì)發(fā)生不良狀況，當(dāng)?shù)谝还獬糖袚Q器220或第二光程切換器230發(fā)生不良狀況時(shí)，從第一光傳感器234以及第二光傳感器235導(dǎo)入分光器222的反射光強(qiáng)度改變，導(dǎo)致處理部240確定的膜厚發(fā)生變動(dòng)。

本發(fā)明是鑒于上述情形而做出的，其目的在于提供一種不使用光纖的光程切換器，而使用多個(gè)光傳感器能夠測(cè)定晶圓膜厚的研磨裝置。

解決問(wèn)題的技術(shù)手段

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一種方式為一種研磨裝置，其特征在于，其具備：研磨臺(tái)，其支承研磨墊；研磨頭，其將晶圓推壓于所述研磨墊；光源，其發(fā)出光；投光光纖，其具有配置于所述研磨臺(tái)中的不同位置的多個(gè)頂端；分光器，其將來(lái)自晶圓的反射光按照波長(zhǎng)分解，并測(cè)定各波長(zhǎng)的反射光強(qiáng)度；受光光纖，其具有配置于所述研磨臺(tái)中的所述不同位置的多個(gè)頂端；以及處理部，其生成顯示所述反射光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系的分光波形；所述投光光纖連接于所述光源，將從所述光源發(fā)出的光引導(dǎo)于晶圓表面，所述受光光纖連接于所述分光器，將來(lái)自晶圓的反射光引導(dǎo)至所述分光器，所述處理部依據(jù)所述分光波形確定膜厚。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述投光光纖具有：投光主干光纖，其連接于所述光源；以及第一投光分支光纖及第二投光分支光纖，其從所述投光主干光纖分支，所述受光光纖具有：受光主干光纖，其連接于所述分光器；以及第一受光分支光纖及第二受光分支光纖，其從所述受光主干光纖分支。

本發(fā)明優(yōu)選的方式的特征在于，所述投光光纖的頂端以及所述受光光纖的頂端導(dǎo)光于晶圓上，構(gòu)成接收來(lái)自晶圓的反射光的第一光傳感器以及第二光傳感器，所述第二光傳感器相對(duì)于所述研磨臺(tái)的中心配置于所述第一光傳感器的相反側(cè)。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，進(jìn)一步具備校正用光源，其發(fā)出具有特定波長(zhǎng)的光，所述校正用光源通過(guò)校正用光纖而連接于所述分光器。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述光源由第一光源以及第二光源構(gòu)成。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述第一光源以及所述第二光源發(fā)出相同波長(zhǎng)范圍的光。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述第一光源以及所述第二光源發(fā)出不同波長(zhǎng)范圍的光。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述分光器由第一分光器以及第二分光器構(gòu)成。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述第一分光器以及所述第二分光器以在不同波長(zhǎng)范圍測(cè)定反射光強(qiáng)度的方式構(gòu)成。

本發(fā)明優(yōu)選方式的特征在于，所述處理部對(duì)所述分光波形進(jìn)行傅里葉變換處理，生成表示膜厚與頻率成分強(qiáng)度的關(guān)系的頻率光譜，確定比臨界值大的頻率成分強(qiáng)度的峰值，并確定對(duì)應(yīng)于該峰值的膜厚。

發(fā)明的效果

來(lái)自晶圓的反射光僅在投光光纖以及受光光纖的頂端存在于晶圓下方時(shí)才引導(dǎo)至分光器。換而言之，投光光纖以及受光光纖的頂端不在晶圓下方時(shí)，引導(dǎo)至分光器的光強(qiáng)度極低。即，除了來(lái)自晶圓的反射光以外的光不被用于確定膜厚。因此，能夠不設(shè)置光程切換器而確定膜厚。

附圖說(shuō)明

圖1為表示本發(fā)明一種實(shí)施方式涉及的研磨裝置的圖。

圖2為表示研磨墊以及研磨臺(tái)的俯視圖。

圖3為表示連接于光源的投光光纖的放大圖。

圖4為表示連接于分光器的受光光纖的放大圖。

圖5為用于說(shuō)明光學(xué)式膜厚測(cè)定器的原理的示意圖。

圖6為表示分光波形的一個(gè)實(shí)例的圖形。

圖7為表示對(duì)圖6所示的分光波形進(jìn)行傅里葉變換處理而獲得的頻率光譜圖形。

圖8為表示投光光纖的頂端以及受光光纖的頂端不在晶圓下方時(shí)生成的頻率光譜圖形。

圖9為表示具備第一光源與第二光源的實(shí)施方式的示意圖。

圖10為表示除了光源之外，進(jìn)一步具備發(fā)出具有特定波長(zhǎng)的光的校正用光源的實(shí)施方式的示意圖。

圖11為表示具備第一分光器與第二分光器的實(shí)施方式的示意圖。

圖12為表示設(shè)有第一光源及第二光源、第一分光器及第二分光器的實(shí)施方式的示意圖。

圖13為表示研磨裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖。

圖14為表示圖13所示的第一光程切換器的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1為表示本發(fā)明一實(shí)施方式涉及的研磨裝置的圖。如圖1所示，研磨裝置具備：支承研磨墊1的研磨臺(tái)3；保持晶圓W并將晶圓W推壓于研磨臺(tái)3上的研磨墊1的研磨頭5；用于在研磨墊1上供給研磨液(例如漿液)的研磨液供給噴嘴10；以及控制晶圓W研磨的研磨控制部12。

研磨臺(tái)3經(jīng)由臺(tái)軸3a而連接于配置在其下方的臺(tái)馬達(dá)19，研磨臺(tái)3通過(guò)該臺(tái)馬達(dá)19可在箭頭指示的方向旋轉(zhuǎn)。在該研磨臺(tái)3的上表面貼合有研磨墊1，研磨墊1的上表面構(gòu)成研磨晶圓W的研磨面1a。研磨頭5連接于研磨頭軸桿16的下端。研磨頭5以能夠由真空吸引而在其下面保持晶圓W的方式構(gòu)成。研磨頭軸桿16能夠經(jīng)由未圖示的上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)而上下運(yùn)動(dòng)。

晶圓W的研磨如下進(jìn)行。使研磨頭5以及研磨臺(tái)3分別按箭頭指示的方向旋轉(zhuǎn)，從研磨液供給噴嘴10供給研磨液(漿液)至研磨墊1上。在該狀態(tài)下，研磨頭5將晶圓W推壓于研磨墊1的研磨面1a上。晶圓W表面由于研磨液中包含的研磨粒的機(jī)械作用與研磨液的化學(xué)作用而被研磨。

研磨裝置具備測(cè)定晶圓W膜厚的光學(xué)式膜厚測(cè)定器(膜厚測(cè)定裝置)25。該光學(xué)式膜厚測(cè)定器25具備：發(fā)出光的光源30；具有被配置于研磨臺(tái)3中不同位置的多個(gè)頂端34a、34b的投光光纖34；按照波長(zhǎng)分解來(lái)自晶圓W的反射光，并測(cè)定各波長(zhǎng)的反射光強(qiáng)度的分光器26；具有被配置于研磨臺(tái)3中所述不同位置的多個(gè)頂端50a、50b的受光光纖50；以及生成表示反射光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系的分光波形的處理部27。處理部27連接于研磨控制部12。

投光光纖34連接于光源30，并以使從光源30發(fā)出的光引導(dǎo)于晶圓W表面的方式配置。受光光纖50連接于分光器26，并以將來(lái)自晶圓W的反射光引導(dǎo)至分光器26的方式配置。投光光纖34的一個(gè)頂端34a與受光光纖50的一個(gè)頂端50a彼此相鄰，這些頂端34a、50a構(gòu)成第一光傳感器61。投光光纖34的另一個(gè)頂端34b與受光光纖50的另一個(gè)頂端50b彼此相鄰，這些頂端34b、50b構(gòu)成第二光傳感器62。研磨墊1具有位于第一光傳感器61以及第二光傳感器62上方的通孔1b、1c，第一光傳感器61以及第二光傳感器62可通過(guò)這些通孔1b、1c而導(dǎo)光于研磨墊1上的晶圓W，并接收來(lái)自晶圓W的反射光。

圖2為表示研磨墊1以及研磨臺(tái)3的俯視圖。第一光傳感器61以及第二光傳感器62位于從研磨臺(tái)3中心起不同的距離，且在研磨臺(tái)3的周向彼此分離而被配置。圖2所示的實(shí)施方式為第二光傳感器62相對(duì)于對(duì)研磨臺(tái)3的中心被配置于第一光傳感器61的相反側(cè)。第一光傳感器61以及第二光傳感器62在研磨臺(tái)3每旋轉(zhuǎn)一周描繪不同的軌跡并交互穿過(guò)晶圓W。具體而言，第一光傳感器61穿過(guò)晶圓W的中心，第二光傳感器62僅穿過(guò)晶圓W的邊緣部。第一光傳感器61以及第二光傳感器62交互地導(dǎo)光于晶圓W，并接收來(lái)自晶圓W的反射光。

圖3為表示連接于光源30的投光光纖34的放大圖。投光光纖34由被捆束具31捆束的多條股線(xiàn)光纖32而構(gòu)成。投光光纖34具有：連接于光源30的投光主干光纖35；以及從投光主干光纖35分支的第一投光分支光纖36及第二投光分支光纖37。

圖4為表示連接于分光器26的受光光纖50的放大圖。受光光纖50也同樣地被由捆束具51捆束的多條股線(xiàn)光纖52而構(gòu)成。受光光纖50具有：連接于分光器26的受光主干光纖55；以及從受光主干光纖55分支的第一受光分支光纖56及第二受光分支光纖57。

投光光纖34的頂端34a、34b由第一投光分支光纖36及第二投光分支光纖37的頂端構(gòu)成，這些頂端34a、34b如上所述位于研磨臺(tái)3中。受光光纖50的頂端50a、50b由第一受光分支光纖56及第二受光分支光纖57的頂端構(gòu)成，這些頂端50a、50b也位于研磨臺(tái)3中。

在圖3以及圖4所示的實(shí)施方式，1條主干光纖分支成2條分支光纖，不過(guò)，也可以通過(guò)增加股線(xiàn)光纖，而分支成3條以上的分支光纖。再者，能夠通過(guò)增加股線(xiàn)光纖而輕易地增大光纖直徑。此種由多條股線(xiàn)光纖構(gòu)成的光纖具備容易彎曲，且不易折斷的優(yōu)點(diǎn)。

晶圓W研磨中，從投光光纖34向晶圓W照射光，并由受光光纖50接收來(lái)自晶圓W的反射光。分光器26按照波長(zhǎng)分解反射光，在整個(gè)指定的波長(zhǎng)范圍測(cè)定各波長(zhǎng)的反射光強(qiáng)度，并將獲得的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)傳送至處理部27。該光強(qiáng)度資料為反映晶圓W膜厚的光學(xué)信號(hào)，由反射光的強(qiáng)度及對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)構(gòu)成。處理部27從光強(qiáng)度數(shù)據(jù)生成表示各波長(zhǎng)的光強(qiáng)度的分光波形。

圖5為用于說(shuō)明光學(xué)式膜厚測(cè)定器25的原理的示意圖。在圖5所示的實(shí)例，晶圓W具有：下層膜；以及形成于其上的上層膜。上層膜例如為硅層或絕緣膜等容許光透過(guò)的膜。照射于晶圓W的光在媒介(圖5的例中為水)與上層膜的界面、及上層膜與下層膜的界面反射，被這些界面反射的光波彼此干涉。該光波干涉的方式根據(jù)上層膜的厚度(即光程長(zhǎng))而變化。因而，由來(lái)自晶圓W的反射光而生成的分光波形隨上層膜的厚度而變化。

分光器26按照波長(zhǎng)分解反射光，對(duì)各波長(zhǎng)測(cè)定反射光強(qiáng)度。處理部27從分光器26獲得的反射光強(qiáng)度數(shù)據(jù)(光學(xué)信號(hào))生成分光波形。該分光波形作為表示光波長(zhǎng)與強(qiáng)度的關(guān)系的線(xiàn)圖形來(lái)表示。光強(qiáng)度也可作為后述的相對(duì)反射率等的相對(duì)值來(lái)表示。

圖6為表示分光波形的一個(gè)實(shí)例的圖形。圖6中，縱軸表示顯示來(lái)自晶圓W的反射光強(qiáng)度的相對(duì)反射率，橫軸表示反射光的波長(zhǎng)。所謂相對(duì)反射率為表示反射光強(qiáng)度的指標(biāo)值，且為光強(qiáng)度與指定的基準(zhǔn)強(qiáng)度之比。各波長(zhǎng)中通過(guò)將光強(qiáng)度(實(shí)測(cè)強(qiáng)度)除以指定的基準(zhǔn)強(qiáng)度，能夠從實(shí)測(cè)強(qiáng)度除去裝置的光學(xué)系統(tǒng)、光源固有強(qiáng)度的偏差等不需要的噪聲。

基準(zhǔn)強(qiáng)度為對(duì)于各波長(zhǎng)預(yù)先取得的強(qiáng)度，且對(duì)于各波長(zhǎng)算出相對(duì)反射率。具體而言，通過(guò)將各波長(zhǎng)的光強(qiáng)度(實(shí)測(cè)強(qiáng)度)除以對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)強(qiáng)度而求出相對(duì)反射率?；鶞?zhǔn)強(qiáng)度例如通過(guò)直接測(cè)定從膜厚傳感器發(fā)出的光強(qiáng)度，或是從膜厚傳感器照射光至鏡上，通過(guò)測(cè)定來(lái)自鏡的反射光強(qiáng)度而獲得?；蚴牵鶞?zhǔn)強(qiáng)度也可作為在水存在下水研磨尚未形成膜的硅晶圓(裸晶圓)時(shí)獲得的光強(qiáng)度。在實(shí)際的研磨，從實(shí)測(cè)強(qiáng)度減去黑電平(dark level)(在遮蔽光條件下獲得的背景強(qiáng)度)求出修正實(shí)測(cè)強(qiáng)度，再?gòu)幕鶞?zhǔn)強(qiáng)度減去上述黑電平求出修正基準(zhǔn)強(qiáng)度，而后，通過(guò)將修正實(shí)測(cè)強(qiáng)度除以修正基準(zhǔn)強(qiáng)度而求出相對(duì)反射率。具體而言，可使用以下公式求出相對(duì)反射率R(λ)。

[數(shù)學(xué)式1]

$R\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{E\left(\mathrm{\λ}\right)-D\left(\mathrm{\λ}\right)}{B\left(\mathrm{\λ}\right)-D\left(\mathrm{\λ}\right)}$

其中，λ為波長(zhǎng)，E(λ)為從晶圓反射的波長(zhǎng)λ的光強(qiáng)度，B(λ)為波長(zhǎng)λ的基準(zhǔn)強(qiáng)度，D(λ)為在遮斷光條件下所取得的波長(zhǎng)λ的背景強(qiáng)度(黑電平)。

處理部27對(duì)分光波形進(jìn)行傅里葉變換處理(例如，高速傅里葉變換處理)而生成頻率光譜，并從頻率光譜確定晶圓W的膜厚。圖7為表示對(duì)圖6所示的分光波形進(jìn)行傅里葉變換處理而獲得的頻率光譜的圖形。圖7中，縱軸表示分光波形中包含的頻率成分的強(qiáng)度，橫軸表示膜厚。頻率成分的強(qiáng)度相當(dāng)于作為正弦波而表示的頻率成分的振幅。分光波形中包含的頻率成分使用指定的關(guān)系公式變換成膜厚，生成表示如圖7所示的膜厚與頻率成分強(qiáng)度的關(guān)系的頻率光譜。上述指定的關(guān)系公式為將頻率成分作為變量來(lái)表示膜厚的一次函數(shù)，且能夠根據(jù)膜厚的實(shí)測(cè)結(jié)果或光學(xué)性膜厚測(cè)定模擬等求出。

圖7所示的圖形中，頻率成分強(qiáng)度的峰值在膜厚t1出現(xiàn)。換而言之，膜厚t1時(shí)，頻率成分的強(qiáng)度最大。即，該頻率光譜表示膜厚為t1。如此，處理部27確定對(duì)應(yīng)于頻率成分強(qiáng)度峰值的膜厚。

處理部27將膜厚t1作為膜厚測(cè)定值而輸出至研磨控制部12。研磨控制部12依據(jù)從處理部27送來(lái)的膜厚t1控制研磨動(dòng)作(例如，研磨結(jié)束動(dòng)作)。例如，研磨控制部12于膜厚t1達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)值時(shí)結(jié)束晶圓W的研磨。

本實(shí)施方式的膜厚測(cè)定裝置25與圖13所示的膜厚測(cè)定裝置210不同，不具用于將多條分支光纖選擇性連接于主干光纖的光程切換器。即，投光主干光纖35始終連接于第一投光分支光纖36以及第二投光分支光纖37。同樣地，受光主干光纖55始終連接于第一受光分支光纖56以及第二受光分支光纖57。

第二光傳感器62相對(duì)于研磨臺(tái)3的中心被配置于第一光傳感器61的相反側(cè)。因此，晶圓W研磨中，在研磨臺(tái)3每旋轉(zhuǎn)一周，第一光傳感器61以及第二光傳感器62交互地穿過(guò)晶圓W。分光器26通過(guò)受光光纖50的第一受光分支光纖56及第二受光分支光纖57隨時(shí)接收光。但是，投光光纖34以及受光光纖50的頂端34a、34b、50a、50b不在晶圓W下方時(shí)，分光器26接收的光強(qiáng)度極低。因此，處理部27為了區(qū)別來(lái)自晶圓W的反射光與其他光，而如圖7所示，在處理部27中預(yù)先存儲(chǔ)了有關(guān)頻率成分強(qiáng)度的臨界值。

投光光纖34以及受光光纖50的頂端34a、34b、50a、50b不在晶圓W下方時(shí)，入射于分光器26的光強(qiáng)度低。此時(shí)，頻率光譜中包含的整個(gè)頻率成分的強(qiáng)度降低。圖8為表示投光光纖34的頂端以及受光光纖50的頂端不在晶圓W下方時(shí)所生成的頻率光譜的圖形。如圖8所示，整個(gè)頻率成分的強(qiáng)度的臨界值也低。因此，該頻率光譜不能用于確定膜厚。

反之，如圖7所示，從來(lái)自晶圓W的反射光所生成的頻率光譜包含比臨界值大的頻率成分的強(qiáng)度，且頻率成分強(qiáng)度的峰值比臨界值大。因此，該頻率光譜能夠用于確定膜厚。

如此，處理部27通過(guò)將頻率光譜中包含的頻率成分強(qiáng)度與臨界值比較，即可區(qū)別來(lái)自晶圓W的反射光和其他光。進(jìn)一步地，由于第一光傳感器61以及第二光傳感器62交互穿過(guò)晶圓W，因此，第一光傳感器61以及第二光傳感器62接收的反射光不重疊。因此，不需要設(shè)置光程切換器。上述實(shí)施方式的膜厚測(cè)定除了在晶圓W研磨中之外，也可在晶圓W研磨前和/或研磨后進(jìn)行。

圖9為表示具備第一光源30A與第二光源30B的實(shí)施方式的示意圖。如圖9所示，本實(shí)施方式的光源30由第一光源30A與第二光源30B構(gòu)成。投光光纖34連接于第一光源30A與第二光源30B兩者。即，投光主干光纖35具有2個(gè)輸入端子線(xiàn)35a、35b，這些輸入端子線(xiàn)35a、35b分別連接于第一光源30A與第二光源30B。

第一光源30A與第二光源30B也可為具有不同構(gòu)成的光源。例如，第一光源30A由鹵素?zé)魳?gòu)成，第二光源30B由發(fā)光敏二極管構(gòu)成。鹵素?zé)舭l(fā)出的光的波長(zhǎng)范圍廣(例如，300nm～1300nm)，且壽命短(約2000小時(shí))，而發(fā)光敏二極管發(fā)出的光的波長(zhǎng)范圍窄(例如900nm～1000nm)，且壽命長(zhǎng)(約10000小時(shí))。本實(shí)施方式可以依據(jù)晶圓W的膜種類(lèi)適當(dāng)選擇第一光源30A或第二光源30B的任意一個(gè)。也可以使用氙燈、重氫燈、激光器等其他類(lèi)型的光源。

第一光源30A與第二光源30B也可以為具有發(fā)出相同波長(zhǎng)范圍的光的相同構(gòu)成的光源。例如，也可以第一光源30A及第二光源30B兩者都使用鹵素?zé)?。鹵素?zé)舻膲勖容^短，約為2000小時(shí)。根據(jù)本實(shí)施方式，在第一光源30A的光量降低時(shí)，能夠通過(guò)切換成第二光源30B，延長(zhǎng)膜厚測(cè)定裝置25的使用壽命。進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)诙庠?0B的光量也降低時(shí)，將第一光源30A及第二光源30B兩者更換成新品。根據(jù)本實(shí)施方式，由于能夠通過(guò)一次更換作業(yè)實(shí)現(xiàn)兩倍壽命，因此能夠縮短使研磨裝置運(yùn)轉(zhuǎn)停止的時(shí)間。

圖10為表示除光源30之外，進(jìn)一步具備發(fā)出具有特定波長(zhǎng)的光的校正用光源60的實(shí)施方式的示意圖。校正用光源60以校正用光纖63連接于分光器26。校正用光纖63也可以由受光光纖50的一部分構(gòu)成。即，校正用光纖63也可以由從受光主干光纖55分支的第三受光分支光纖構(gòu)成。

校正用光源60可以使用強(qiáng)烈地發(fā)出特定波長(zhǎng)光的放電系的光源，例如可以使用氙燈。從校正用光源60發(fā)出的光由分光器26分解，并由處理部27生成分光波形。由于校正用光源60的光具有特定波長(zhǎng)，因此生成分光波形作為亮線(xiàn)光譜。校正用光源60的光的波長(zhǎng)為已知。因此，以亮線(xiàn)光譜中包含的亮線(xiàn)的波長(zhǎng)與校正用光源60的光的波長(zhǎng)一致的方式來(lái)校正分光器26。

為了使膜厚測(cè)定裝置正確測(cè)定膜厚，須定期或不定期調(diào)整分光器。過(guò)去的校正方法為在研磨墊上設(shè)置校正用光源，對(duì)第一光傳感器或第二光傳感器2照射光，以分光器測(cè)定光的強(qiáng)度。但是，這種過(guò)去的校正方法不僅需要使研磨裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)，還可能污染研磨墊的研磨面。由于在本實(shí)施方式將校正用光源60設(shè)置于研磨臺(tái)3，并連接于分光器26，因此不停止研磨裝置運(yùn)轉(zhuǎn)即可以實(shí)施分光器26的校正。例如，也可在晶圓W研磨工序中進(jìn)行分光器26的校正。

圖11為表示具備第一分光器26A與第二分光器26B的實(shí)施方式的示意圖。如圖11所示，本實(shí)施方式的分光器26由第一分光器26A與第二分光器26B構(gòu)成。受光光纖50連接于第一分光器26A與第二分光器26B兩者。即受光主干光纖55具有2個(gè)輸出端子線(xiàn)55a、55b，這些輸出端子線(xiàn)55a、55b分別連接于第一分光器26A與第二分光器26B。第一分光器26A及第二分光器26B兩者連接于處理部27。

第一分光器26A及第二分光器26B以在不同波長(zhǎng)范圍測(cè)定反射光的強(qiáng)度的方式構(gòu)成。例如，第一分光器26A可測(cè)定的波長(zhǎng)范圍為400nm～800nm，第二分光器26B可測(cè)定的波長(zhǎng)范圍為800nm～1100nm。使用鹵素?zé)?發(fā)光波長(zhǎng)范圍300nm～1300nm)作為光源30。處理部27根據(jù)第一分光器26A及第二分光器26B送來(lái)的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)(包含反射光之強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)之光學(xué)信號(hào))生成分光波形，進(jìn)一步對(duì)分光波形進(jìn)行傅里葉變換而生成頻率光譜。具備2個(gè)分光器26A、26B的光學(xué)式膜厚測(cè)定器25相比于能夠在400nm～1100nm的波長(zhǎng)范圍測(cè)定的1個(gè)分光器，可以使分辨率提高。

第一分光器26A及第二分光器26B也可以具有不同的構(gòu)成。例如，第二分光器26B也可以由光敏二極管構(gòu)成。此時(shí)，處理部27根據(jù)第一分光器26A送來(lái)的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)(包含反射光的強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光學(xué)信號(hào))生成分光波形，進(jìn)一步對(duì)分光波形進(jìn)行例如傅里葉變換而生成頻率光譜。

為了檢測(cè)水的存在而使用由光敏二極管構(gòu)成的第二分光器26B。使用鹵素?zé)?發(fā)光波長(zhǎng)范圍300nm～1300nm)作為光源30。一般而言，光敏二極管可測(cè)定在900nm～1600nm波長(zhǎng)范圍的光強(qiáng)度。晶圓W與光纖34、50的頂端之間有水存在時(shí)，1000nm附近的波長(zhǎng)的反射光的強(qiáng)度降低。處理部27能夠依據(jù)在1000nm附近波長(zhǎng)的反射光強(qiáng)度降低來(lái)檢測(cè)有水存在。

上述實(shí)施方式可適當(dāng)組合。例如，圖12所示，也可設(shè)置第一光源30A及第二光源30B、與第一分光器26A及第二分光器26B。更具體而言，也可使用鹵素?zé)糇鳛榈谝还庠?0A，使用發(fā)光二極管作為第二光源30B，使用光敏二極管作為第二分光器26B。

上述實(shí)施方式為以具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的一般知識(shí)的人能夠?qū)嵤┍景l(fā)明為目的而記載的。本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然可形成上述實(shí)施形態(tài)的各種變形例，本發(fā)明的技術(shù)性思想也可適用于其他實(shí)施方式。因此，本發(fā)明不限定于所記載的實(shí)施方式中，而為按照由權(quán)利要求書(shū)所定義的技術(shù)性思想解釋為最廣范圍。

符號(hào)說(shuō)明

1 研磨墊

1a 研磨面

1b、1c 通孔

3 研磨臺(tái)

3a 臺(tái)軸

5 研磨頭

10 研磨液供給噴嘴

12 研磨控制部

16 研磨頭軸桿

19 臺(tái)馬達(dá)

25 光學(xué)式膜厚測(cè)定器(膜厚測(cè)定裝置)

26 分光器

26A 第一分光器

26B 第二分光器

27 處理部

30 光源

30A 第一光源

30B 第二光源

31 捆束具

32 股線(xiàn)光纖

34 投光光纖

34a、34b 頂端

35 投光主干光纖

35a、35b 輸入端子線(xiàn)

36 第一投光分支光纖

37 第二投光分支光纖

50 受光光纖

50a、50b 頂端

51 捆束具

52 股線(xiàn)光纖

55 受光主干光纖

55a 輸出端子線(xiàn)

55b 輸出端子線(xiàn)

56 第一受光分支光纖

57 第二受光分支光纖

60 校正用光源

61 第一光傳感器

62 第二光傳感器

63 校正用光纖

201 研磨墊

202 研磨臺(tái)

205 研磨頭

206 研磨液供給噴嘴

210 膜厚測(cè)定裝置

212 光源

215 投光光纖

216 第一光纖

217 第二光纖

220 第一光程切換器

222 分光器

224 受光光纖

227 第三光纖

228 第四光纖

230 第二光程切換器

234 第一光傳感器

235 第二光傳感器

240 處理部

244 壓電致動(dòng)器

t1 膜厚

W 晶圓。