[发明专利]膜厚测定方法、膜厚测定装置、研磨方法及研磨装置

说明书

本发明涉及一种通过分析来自基板的反射光中包含的光学信息来检测膜厚的膜厚测定方法。膜厚测定方法包含生成表示来自基板(W)的反射光强度与波长的关系的分光波形，对分光波形进行傅里叶变换处理，决定频率成分的强度及对应的膜厚，并决定频率成分强度的多个极大值M1、M2，从分别对应于极大值M1、M2的膜厚t1、t2中，按照选择基准选择1个膜厚的工序。选择基准选择第N大的膜厚，或选择第N小的膜厚，N是预定的自然数。

技术领域

本发明是关于一种在表面形成膜的基板(例如晶片)的膜厚测定方法及膜厚测定装置，特别是关于通过分析来自基板的反射光中包含的光学信息来检测膜厚的膜厚测定方法及膜厚测定装置。此外，本发明是关于利用此种膜厚测定方法及膜厚测定装置的研磨方法及研磨装置。

背景技术

半导体组件的制程包含：研磨SiO2等绝缘膜的工序、研磨铜、钨等金属膜的工序等各种工序。背面照射型CMOS(互补式金氧半导体)传感器及硅贯穿电极(TSV：Through-Silicon Via)的制造工序除了绝缘膜及金属膜的研磨工序之外，还包含研磨硅层(硅晶片)的工序。

晶片的研磨在构成其表面的膜(绝缘膜、金属膜、硅层等)的厚度达到规定目标值时结束。因此，在晶片研磨中要测定膜厚。膜厚测定方法的例有专利文献1、2所揭示的光学性膜厚测定方法。该方法是在晶片研磨中从膜厚传感器在晶片上照射光，取得来自晶片的反射光强度与频率的关系的分光波形，对分光波形进行傅里叶变换处理而取得频率谱，再从所获得的频率谱的峰值决定膜厚。

图12是表示分光波形的一例的图形。图12中，纵轴示出表示来自晶片的反射光强度的相对反射率，横轴表示反射光的频率。相对反射率是表示反射光强度的指标值，且是光的强度与规定的基准强度的比。在各波长中通过将光强度(实测强度)除以规定的基准强度，而从实测强度中除去装置的光学系统、光源固有强度的偏差等不需要的噪声。

基准强度是对各波长预先取得的强度，且对各波长算出相对反射率。具体而言，是通过将各波长的光强度(实测强度)除以对应的基准强度而求出相对反射率。基准强度例如是通过直接测定从膜厚传感器所发出的光强度，或从膜厚传感器照射光至镜，通过测定来自镜的反射光强度而获得。或是，基准强度亦可作为在水存在下水研磨尚未形成膜的硅晶片(裸晶片)时获得的光强度。实际研磨时是从实测强度减去黑位准(在遮蔽光条件下获得的背景强度)而求出修正实测强度，进一步从基准强度减去上述黑位准来求出修正基准强度，而后，通过将修正实测强度除以修正基准强度而求出相对反射率。具体而言，可使用以下公式求出相对反射率R(λ)。

【数学式1】

其中，λ是波长，E(λ)是从晶片反射的波长λ的光强度，B(λ)是波长λ的基准强度，D(λ)是在遮断光条件下所取得的波长λ的背景强度(黑位准)。

图13是表示对图12所示的分光波形进行傅里叶变换处理所获得的频率谱的图形。图13中，纵轴表示分光波形中包含的频率成分的强度，横轴表示膜厚。频率成分的强度相当于作为正弦波而表示的频率成分的振幅。分光波形中包含的频率成分是使用规定的关系公式变换成膜厚，而生成表示如图13所示的膜厚与频率成分强度的关系的频率谱。上述规定的关系公式是将频率成分作为变量的表示膜厚的一次函数，且可从膜厚的实测结果或光学性膜厚测定仿真等求出。

图13所示的图形中，在厚度t1时，频率成分的强度最大。即，该频率谱表示膜的厚度是t1。如此，从频率谱的峰值来决定膜的厚度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-110390号公报

专利文献2：日本特开2014-216457号公报

发明要解决的课题