JPH1076464A - 研磨方法及びそれを用いた研磨装置 - Google Patents

研磨方法及びそれを用いた研磨装置

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JPH1076464A
JPH1076464A JP8248746A JP24874696A JPH1076464A JP H1076464 A JPH1076464 A JP H1076464A JP 8248746 A JP8248746 A JP 8248746A JP 24874696 A JP24874696 A JP 24874696A JP H1076464 A JPH1076464 A JP H1076464A
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polishing
film thickness
film layer
measuring
film
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JP8248746A
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Masaru Chichii
勝 乳井
Minokichi Ban
箕▲吉▼ 伴
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Canon Inc
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P74/00—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices
    • H10P74/23—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices characterised by multiple measurements, corrections, marking or sorting processes
    • H10P74/238—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices characterised by multiple measurements, corrections, marking or sorting processes comprising acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection or in-situ thickness measurement

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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学的機械的研磨で半導体デバイスの表面の
平坦化を図る際、研磨終了点を適切に判断し、良好に平
坦化された半導体デバイスが得られる研磨方法及びそれ
を用いた研磨装置を得ること。 【解決手段】 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段で
双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方法において、
該膜層の表面上の所定位置を検出する位置検出工程、該
所定位置の膜厚の絶対値を測定する第１測定工程、該第
１測定工程で得られた測定値を用いて該所定位置の周囲
の膜層の膜厚情報を測定する第２測定工程、該第１，第
２測定工程で得られたデータより該膜層の膜厚分布を求
める膜厚分布測定工程、該膜厚分布測定工程で得られた
データより研磨を続行するか否かを制御する制御工程と
を含むこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの製
造工程等において、誘電体層等を積層したウエハー等基
板の表面を化学的機械的に研磨して平坦化する際の研磨
方法及びそれを用いた研磨装置に関し、例えばシリコン
基板上に塗布した絶縁膜層（膜層）の研磨工程の研磨終
了点を精度良く検出して絶縁膜層の膜厚を所定範囲に効
率的に設定することによって高集積度の半導体デバイス
を得るリソグラフィー工程において好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化に伴っ
て、回路パターンの微細化とともにデバイス構造の３次
元化が進んでいる。半導体デバイスの高集積化を図るた
めに投影光学系の開口数を大きくするとそれに伴って投
影光学系の焦点深度が浅くなってくる。このため、半導
体デバイスの表面を研磨して段差部や凹凸部を取り除い
て表面を平坦化し、平坦化した表面上へフォトレジスト
を塗布して、投影露光して高解像化を図ることが重要に
なっている。
【０００３】また、シリコン基板上に設ける絶縁膜層を
研磨して、均一な厚さの膜層にすることは層間容量のば
らつきや、ビアホールの深さを一定とするための重要な
要件となっている。
【０００４】従来より半導体デバイスの表面の段差部や
凹凸部を除去して平坦化する平坦化技術として化学的機
械的研磨方法が提案されている。
【０００５】化学的機械的研磨において、研磨を効率化
するために、研磨レートや研磨液中のスラリー濃度、研
磨面の温度などを適切に制御する必要がある。この制御
に不備があると、シリコン基板上に設けた絶縁膜が所定
の膜厚にならず、平坦化できずに前述の焦点深度の確保
不可や配線の信頼性低下を起こしたり、また、絶縁膜と
電極配線部分の研磨速度差によるディッシング現象やシ
ンニング現象が発生したり、ビアホール間のショート等
も発生させることになってくる。
【０００６】このため、誘電体等を積層したウエハ等基
板の表面を研磨して平坦化する時、研磨終了点を適切に
判断して下層の材料を除去することなく表面を平坦化す
ることが重要となってくる。
【０００７】例えば研磨対象となる誘電体等を積層した
ウエハ等基板表面の膜厚をその場でモニターしながら、
ウエハ等基板の表面全面や局所的な平坦化のレベルを把
握し研磨終了の最適位置を判断する終了点検出方法が化
学的機械的研磨において重要になってくる。
【０００８】従来より研磨終了点の検出方法として、例
えば研磨量を研磨時間より求める方法や研磨抵抗の変化
を研磨定盤駆動モーターの電流変化より求める方法等が
用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】化学的機械的研磨によ
る半導体デバイスの表面の平坦化における研磨の終了点
の検出方法として研磨量を研磨時間より求める方法は、
半導体デバイスの押圧力、研磨パッドの摩耗度、研磨液
中のスラリー濃度、研磨加工面の温度等の条件を一定に
制御する必要があるため、終了点を精度良く検出するの
が難しい。
【００１０】また、研磨抵抗の変化を研磨定盤駆動モー
ターの電流変化より求める方法は、信号波形とノイズを
高精度に分離する必要があるため、終了点を精度良く検
出するのが難しい。
【００１１】本発明は、誘電体層等を積層したウエハ等
基板の表面を化学的機械的に研磨して平坦化する際、表
面の膜厚を適切に構成した膜厚測定方法又は／及び膜厚
測定手段を利用することによって、その場で直接モニタ
ーすることもできるようにして表面全面や局所的な膜厚
分布を測定し、その測定情報から研磨条件を最適化して
半導体デバイス表面を効率良く平坦化し、研磨終了点の
検出精度を高め、高集積度の半導体デバイスを製造する
のに好適な研磨方法及びそれを用いた研磨装置の提供を
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨方法は、 (1-1) 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段で双方を相
対的に駆動させて研磨する研磨方法において、該膜層の
表面上の所定位置を検出する位置検出工程、該所定位置
の膜厚の絶対値を測定する第１測定工程、該第１測定工
程で得られた測定値を用いて該所定位置の周囲の膜層の
膜厚情報を測定する第２測定工程、該第１，第２測定工
程で得られたデータより該膜層の膜厚分布を求める膜厚
分布測定工程、該膜厚分布測定工程で得られたデータよ
り研磨を続行するか否かを制御する制御工程とを含むこ
とを特徴としている。
【００１３】特に、 (1-1-1) 前記第２測定工程における膜層の膜厚情報は膜
厚差又は膜厚平均値であること。
【００１４】(1-1-2) 前記制御工程では前記膜層の膜厚
又は／及び膜厚分布が予め設定した範囲内になったと
き、研磨を停止していること。
【００１５】(1-1-3) 前記第１，第２測定工程、前記膜
厚分布測定工程、そして前記制御工程の各動作は前記研
磨手段による前記膜厚の表面の研磨中に行っているこ
と。
【００１６】(1-1-4) 前記研磨手段の研磨パッドの面積
は前記膜層の表面面積よりも小さいこと。等を特徴とし
ている。
【００１７】(1-2) 移動する基板面に設けた膜層の表面
を研磨手段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方
法において、該膜層の表面上の所定位置に光束を該膜層
の移動速度に同期させて入射させる光束入射工程、該膜
層を介した光束を利用して該膜層の膜厚情報を求める膜
厚測定工程、該膜厚測定工程で得られた膜厚情報に基づ
いて研磨を続行するか否かを制御する制御工程とを含む
ことを特徴としている。
【００１８】(1-3) 移動する基板面に設けた膜層の表面
を研磨手段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方
法において、該膜層の表面上の所定位置を検出する位置
検出手段からの位置情報に基づいて、該所定位置に光束
を該膜層の移動速度に同期させて入射させる光束入射工
程、該膜層を介した光束を利用して該膜層の膜厚情報を
求める膜厚測定工程、該膜厚測定工程で得られた膜厚情
報に基づいて研磨を続行するか否かを制御する制御工程
とを含むことを特徴としている。
【００１９】特に構成(1-2),(1-3) において、 (1-3-1) 前記制御工程では前記膜層の膜厚又は／及び膜
厚分布が予め設定した範囲内になったとき研磨を停止し
ていること。
【００２０】(1-3-2) 前記光束入射工程、膜厚測定工
程、そして制御工程の各動作は前記研磨手段による前記
膜層の表面の研磨中に行っていること。
【００２１】(1-3-3) 前記研磨手段の研磨パッドの面積
は前記膜層の表面面積よりも小さいこと。等を特徴とし
ている。
【００２２】(1-4) 基板面に設けた膜層の表面を研磨手
段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方法におい
て、該膜層の表面上の所定位置に光束を入射させる光束
入射工程、該膜層の表面からの反射光と該膜層を通過
し、該基板面からの反射光との光路差に基づく干渉信号
を測定する干渉信号測定工程、該光束の波長又は／及び
該光束の該膜層への入射角を該干渉信号測定工程で得ら
れる干渉信号に基づいて選択する波長，入射角選択工
程、該干渉信号測定工程で得られる干渉信号の強度変化
量に基づいて研磨を続行するか否かを制御する制御工程
とを含んでいることを特徴としている。
【００２３】特に、 (1-4-1) 前記制御工程では前記膜層の膜厚又は／及び膜
厚分布が予め設定した範囲内になったとき、研磨を停止
していること。
【００２４】(1-4-2) 前記研磨手段の研磨パッドの面積
は前記膜層の表面面積よりも小さいこと。
【００２５】(1-4-3) 前記光束入射工程、干渉信号測定
工程、波長，入射角選択工程、そして制御工程の各動作
は前記研磨手段による前記膜層の表面の研磨中に行って
いること。等を特徴としている。
【００２６】本発明の研磨装置は、 (2-1) 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段で双方を相
対的に駆動させて研磨する研磨装置において、該膜層の
表面上の所定位置を検出する位置検出手段、該所定位置
の膜厚の絶対値を測定する第１膜厚測定手段、該第１膜
厚測定手段で得られた測定値を用いて、該所定位置の周
囲の膜層の膜厚情報を測定する第２膜厚測定手段、該第
１，第２膜厚測定手段で得られたデータより該膜層の膜
厚分布を求める膜厚分布測定部、該膜厚分布測定部で得
られたデータより研磨を続行するか否かを制御する制御
手段とを有していることを特徴としている。
【００２７】特に、 (2-1-1) 前記第２膜厚測定手段における膜厚の膜厚情報
は膜厚差又は膜厚平均値であること。
【００２８】(2-1-2) 前記制御手段は前記膜厚の膜層又
は／及び膜厚分布が予め設定した範囲内になったとき研
磨を停止していること。
【００２９】(2-1-3) 前記第１，第２膜厚測定手段、前
記膜厚分布測定部、そして前記制御手段による各動作は
前記研磨手段による前記膜層の表面の研磨中に行ってい
ること。
【００３０】(2-1-4) 前記研磨手段の研磨パッドの面積
は前記膜層の表面面積よりも小さいこと。
【００３１】(2-1-5) 前記第１，第２膜厚測定手段を複
数個有し、前記膜層の表面上の複数位置で各々測定して
いること。等を特徴としている。
【００３２】(2-2) 基板面に設けた膜層の表面を研磨手
段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨装置におい
て、該膜層の表面上の所定位置を検出する位置検出手
段、該所定位置に光束を該膜層の移動速度に同期させて
入射させる光束入射手段、該膜層を介した光束を利用し
て該膜層の膜厚情報を求める膜厚測定手段、該膜厚測定
工程で得られた膜厚情報に基づいて研磨を続行するか否
かを制御する制御手段とを有していることを特徴として
いる。
【００３３】特に、 (2-2-1) 前記制御手段は前記膜層の膜厚又は／及び膜厚
分布が予め設定した範囲内になったとき研磨を停止して
いること。
【００３４】(2-2-2) 前記膜厚測定手段、前記制御手段
による各動作は前記研磨手段による前記膜層の表面の研
磨中に行っていること。
【００３５】(2-2-3) 前記研磨手段の研磨パッドの面積
は前記膜層の表面面積よりも小さいこと。
【００３６】(2-2-4) 前記膜厚測定手段を複数個有し、
前記膜層の表面上の複数位置で各々測定していること。
等を特徴としている。
【００３７】(2-3) 基板面に設けた膜層の表面を研磨手
段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨装置におい
て、該膜層の表面上の所定位置に光束を入射させる光束
入射手段、該膜層の表面からの反射光と該膜層を通過
し、該基板面からの反射光との光路差に基づく干渉信号
を測定する干渉信号測定手段、該光束の波長又は／及び
該光束の該膜層への入射角を該干渉信号測定手段で得ら
れる干渉信号に基づいて選択する波長・入射角選択制御
部、該干渉信号測定工程で得られる干渉信号の強度変化
量に基づいて研磨を続行するか否かを制御する制御手段
とを有していることを特徴としている。
【００３８】特に、 (2-3-1) 前記制御工程では前記膜層の膜厚又は／及び膜
厚分布が予め設定した範囲内になったとき、研磨を停止
していること。
【００３９】(2-3-2) 前記研磨手段の研磨パッドの面積
は前記膜層の表面面積よりも小さいこと。等を特徴とし
ている。
【００４０】この他本発明の膜厚測定方法は、 (3-1) 移動する基板面に設けた膜層の表面上の所定位置
に光束を該膜層の移動速度に同期させて入射させ、該膜
層を介した光束を利用して該膜層の膜厚情報を求めてい
ることを特徴としている。
【００４１】(3-2) 移動する基板面に設けた膜層の表面
上の所定位置を検出する位置検出手段からの位置情報に
基づいて、該所定位置に光束を該膜層の移動速度に同期
させて入射させ、該膜層を介した光束を利用して該膜層
の膜厚情報を求めていることを特徴としている。
【００４２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の研磨装置の実施形
態１の要部概略図であり、被加工物６である基板５ｂ上
の絶縁膜層５ａを研磨手段４で研磨している状態を示し
ている。
【００４３】図２は図１に示す本発明に係る膜厚測定手
段２の拡大説明図であり、絶縁膜面５ａ上の所定の測定
位置Ａでの膜厚の絶対値を求め、それを基準にその周囲
の所定領域の膜厚差を測定している状態を示している。
【００４４】図１において１は化学的機械的な研磨装置
である。図１では被加工物６の表面（基板表面）を２つ
の部分研磨工具（研磨手段）４で研磨している様子を示
している。被加工物６はシリコン基板５ｂ上に絶縁膜層
（膜層）５ａを形成した構成より成っており、基板保持
具７に保持されている。基板保持具７は被加工物６を保
持し、回転軸Ｃを中心に駆動手段（不図示）により角速
度ω１で回転している。
【００４５】同図では回転軸ＣをＺ軸に、それと直交す
る平面をＸ，Ｙ平面としている。８はロータリーエンコ
ーダであり、回転軸Ｃの回転情報を検出している。２は
膜厚測定手段であり、第２図に示す構成より成り、第１
膜厚測定手段２ａで基板５ｂ上の絶縁膜層５ａの所定位
置Ａでの膜厚の絶対値を測定し、第２膜厚測定手段２ｂ
で該所定位置Ａの膜厚の絶対値を基準に該所定位置の周
囲Ｂの膜厚差等の膜厚情報を測定している。
【００４６】３は制御手段であり、被加工物６の表面情
報の検出結果に基づいて被加工物６の研磨工程の終了点
又は続行するか否かを制御している。４（４ａ，４ｂ）
は部分研磨工具（研磨手段）である。部分研磨工具は研
磨パッド（４ａ１）と該研磨パッド（４ａ１）を保持す
る保持具（４ａ２）とを有し、回転軸Ｃ′を中心に駆動
手段（不図示）により角速度ω２で回転している。
【００４７】同図では２つの部分研磨工具４ａ，４ｂに
よってシリコン基板５ｂ上の絶縁膜層５ａを部分研磨し
ている場合を示している。尚、部分研磨工具４を２つ以
上複数用いても良い。
【００４８】本実施形態では図に示すように研磨パッド
（４ａ１）の研磨開口は被加工物６の被研磨面（絶縁膜
層）５ａよりも小さくなっている。これによって部分研
磨している。部分研磨工具４（４ａ，４ｂ）は図に示す
ようにＺ軸からＸ軸方向に所定距離の位置にあり、Ｘ軸
上を所定距離だけ移動可能となっている。
【００４９】尚本実施形態においてはスクラバー（不図
示）を設けて膜厚を測定する際に絶縁膜層５ａ上に付着
しているスラリー等を排除している。
【００５０】又純水供給用の給水ノズル（不図示）を設
けて被加工面（絶縁膜層）５ａに純水を放出して、そこ
に付着しているスラリーやゴミ等を排除して、膜厚測定
手段２による被加工物の膜厚の高精度な検出を容易にし
ている。９は位置検出手段であり、絶縁膜層５ａ上の位
置情報を測定している。１０はリニアエンコーダ、１１
（１１ａ，１１ｂ）は２軸リニアエンコーダである。
【００５１】本実施形態において絶縁膜層５ａの表面を
研磨するときは部分研磨工具４を回転軸Ｃ′を中心に回
転させるとともに基板保持具７の回転軸Ｃを中心に回転
させ、双方を相対的に駆動させ、又必要に応じて双方の
Ｘ方向とＹ方向の相対的位置を変位させながらノズル
（不図示）から研磨材を含むスラリーを被加工物６面上
に流出させて、絶縁膜層５ａと研磨パッドとの界面に均
一に供給している。
【００５２】このとき絶縁膜層５ａと部分研磨工具４と
の圧力、回転数の比率、及びスラリー供給量を適切に選
択して研磨している。これによってシリコン基板５ｂ上
に形成した絶縁膜層５ａを部分研磨工具４で部分研磨し
て、その表面の平坦化を図っている。
【００５３】そして予め設定した時間、部分研磨した後
に図２に示す膜厚測定手段２で後述する方法により絶縁
膜層５ａの膜厚の絶対値と相対値等の膜厚情報を測定し
ている。
【００５４】本実施形態では被加工物６の絶縁膜層５ａ
の膜厚情報を、それが研磨中であっても測定することが
できるようにして、これによってスループットの向上を
図っている。
【００５５】そして膜厚測定手段２から得られた出力信
号に基づいて制御手段３により絶縁膜層５ａ全体の膜厚
及び膜厚分布を求めている。このとき制御手段３は絶縁
膜層５ａの膜厚及び膜厚分布が予め設定した範囲内にあ
るか否かを判断している。
【００５６】そして膜厚及び膜厚分布が予め設定した範
囲内にあるときは研磨の終了点であると判断して研磨工
程を停止する。又そうでないときは再度研磨工程を続行
するように制御している。そして制御手段３は研磨工程
中に絶縁膜層５ａの膜厚及び膜厚分布が予め設定した範
囲に入らないと判断したとき（例えば研磨しすぎて薄く
なりすぎてしまったとき等）は、研磨工程を停止するよ
うにしている。このとき被加工物６を不良品と判断して
いる。
【００５７】次に本発明の各実施形態の具体的な構成及
び動作について順次説明する。
【００５８】（ａ）実施形態１ まず膜厚測定手段２で絶縁膜層５ａのどの位置を測定し
ているかの位置情報の検出方法（位置検出工程）につい
て説明する。
【００５９】(a1)所定位置Ａの検出方法について (a1-1)基板５ｂを基板保持具７に装着、保持するときに
基板保持具７の基準マークｍ１と基板５ｂ上に形成され
ているマークｍ２を一致させる。このマークｍ１の位置
は、基板保持具７に連結しているロータリーエンコーダ
８の原点位置に対応している。
【００６０】(a1-2)膜厚を測定する基板５ｂ上の所定の
位置Ａは、この原点位置から角度θ、基板５ｂの回転中
心Ｃからの距離ｒとする。
【００６１】(a1-3)位置検出手段９は、この位置Ａを確
認し、リニアエンコーダ１０を用いて膜厚測定手段２の
測定基準軸ｇが基板５ｂの回転中心Ｃから距離ｒの位置
になるように制御する。
【００６２】(a1-4)ロータリーエンコーダ８の出力がθ
になる位置で膜厚測定を指令する。
【００６３】本実施形態における膜厚測定手段２は膜厚
の絶対値を測定する為の第１膜厚測定手段２ａによる第
１測定工程と膜厚の絶対値を基準にその周囲の膜厚差の
相対値を測定する第２膜厚測定手段２ｂによる第２測定
工程とを有している。
【００６４】まず第１膜厚測定手段２ａによる測定位置
Ａの膜厚の絶対値の測定方法について説明する。
【００６５】(a2)第１膜厚測定手段２ａの膜厚測定方法
について (a2-1)膜厚測定時は、ノズルによって被加工物である基
板５ｂ上の絶縁膜層５ａに純水などを放出し、そこに付
着しているスラリーやゴミ等を排除してから膜厚を測定
する。
【００６６】(a2-2)第１膜厚測定手段２ａは、分光反射
率測定方法を用いている。光源１０１を射出した白色光
は、コンデンサーレンズ１０２、ハーフミラー（ＨＭ）
１０３、対物レンズ１０４を経て絶縁膜層５ａの特定の
測定位置Ａに対し測定光束Ｌ１として集光照射される。
【００６７】(a2-3)位置Ａからの反射光束は対物レンズ
１０４、ハーフミラー（ＨＭ）１０３、レンズ１０５を
経て分光器１０６のピンホール１０７に結像する。ピン
ホール１０７を通過した光束は、凹面回折格子１０８に
より分光され１次元センサー１０９に受光される。
【００６８】(a2-4)このときの１次元センサー１０９か
らの出力信号と膜厚との関係は次のようである。
【００６９】絶縁膜層５ａの表面と絶縁膜層５ａとの基
板５ｂの境界面で反射する２光束による干渉強度の変化
が最大、最小になる時の波長をλ１，λ２、絶縁膜層５
ａの屈折率をｎ１、前述の境界面での反射角度をφ１
（本実施形態ではφ１＝０）とすると、位置Ａにおける
膜厚ｄ（Ａ）は、 ｄ（Ａ）＝１／（４ｎ１cos φ１）（１／λ２−１／λ
１） と表される。これによって膜厚ｄの絶対値を求めてい
る。
【００７０】(a2-5)この第１膜厚測定手段は複数個設け
ている。
【００７１】次に第２膜厚測定手段２ｂによって測定位
置Ａの周辺領域における測定装置Ａの絶対値からの膜厚
差の測定方法について説明する。
【００７２】(a3)第２膜厚測定手段２ｂの膜厚測定方法
について (a3-1)絶対膜厚値を測定した位置Ａの周囲がその絶対膜
厚値からどの程度差があるかを測定するための膜厚差測
定領域Ｂを設定する。
【００７３】(a3-2)第２膜厚測定手段２ｂは、この膜厚
差測定領域ＢをカラーＣＣＤ１１６に縮小投影する光学
系を有する。まず、光源１１１を射出した白色光は、コ
ンデンサーレンズ１１２、ハーフミラー（ＨＭ）１１
３、対物レンズ１１４を経て絶縁膜層５ａの膜厚差測定
領域Ｂに対し測定光束Ｌ２として照射される。膜厚差測
定領域Ｂからの反射光束は対物レンズ１１４、ハーフミ
ラー（ＨＭ）１１３、レンズ１１５を経てカラーＣＣＤ
１１６に縮小投影される。
【００７４】(a3-3)その領域をｂとすると、領域ｂ内は
次に説明するように位置Ａでの絶対膜厚値ｄ（Ａ）に対
する膜厚差に応じた干渉色を呈する。図３において、膜
厚がｄ（Ａ）の場合に干渉により強め合う波長λＡが何
であるかが次式の計算により求められ、位置Ａでの干渉
色が決定する。
【００７５】２ｎＡｄ（Ａ）＝ＮλＡ （Ｎは整数） (a3-4)領域ｂの干渉色の分布が波長の表現でλ１〜λ２
であるとすると、絶対膜厚値ｄ（Ａ）の結果と比較し
て、 ｄ１＝Ｎλ１／２ｎ１ ｄ２＝Ｎλ２／２ｎ２ から、領域ｂ内の膜厚差の分布ｄ１〜ｄ２を求め、算出
している。
【００７６】以上のように本実施形態１では第１，第２
膜厚測定手段２ａ，２ｂを複数個設けて膜厚の絶対値と
膜厚差を測定することによって基板５ｂ全体の絶縁膜層
５ａの膜厚分布を求める膜厚分布測定工程を有してい
る。
【００７７】次に本実施形態における研磨工程の制御に
ついて説明する。
【００７８】(a4)研磨手段，研磨条件の制御について (a4-1)位置検出手段９から２軸用のリニアエンコーダ１
１を用いて、研磨手段（部分研磨工具）４をＺ軸から距
離ｒの位置に移動させる。またこの研磨手段４は回転し
ながらＸ軸，Ｙ軸に揺動可能となっている。
【００７９】(a4-2)第１，第２の膜厚測定手段２ａ，２
ｂからの情報に基づき、最終的に目標とする膜厚分布と
の差分を比較し、差分が所定の値の範囲にない場合は、
その差分値により研磨条件を補正して再研磨するように
研磨手段４を制御する。
【００８０】(a4-3)この差分が所定の値の範囲になった
場合は研磨加工を停止する。
【００８１】図８は本実施形態において各種の手段にお
ける動作のフローチャートを示している。
【００８２】以上のように本実施形態では研磨手段でシ
リコン基板５ｂの絶縁膜層５ａを研磨して平坦化するこ
とによって投影露光する際に絶縁膜層５ａの対象となる
領域全体が投影光学系の焦点深度内に入るようにしてい
る。又絶縁膜層５ａの膜厚が所定の範囲内となるように
して層間容量のバラツキを防止するとともにビアホール
の深さを統一している。
【００８３】（ｂ）実施形態２ 図４は本発明の研磨装置の実施形態２に係る膜厚測定手
段２の要部概略図である。次に本実施形態の構成につい
て順次説明する。
【００８４】(b1)位置検出の方法については実施形態１
の(a1)と同じである。
【００８５】(b2)第１膜厚測定手段２ａの膜厚測定方法
については実施形態１の(a2)と同じである。尚、図５
（Ａ）は本実施形態において第１膜厚測定手段２ａで得
られる分光反射率を示している。
【００８６】(b3)第２膜厚測定手段２ｂの膜厚測定方法
について (b3-1)絶対膜厚値を測定した位置Ａの周囲がその絶対膜
厚値から度の程度差があるかを測定するための膜厚平均
値測定領域Ｂを設定する。
【００８７】(b3-2)第２膜厚測定手段２ｂは、この膜厚
平均値測定領域Ｂを領域ｂに縮小投影する光学系を有す
る。まず、光源１１１を射出した白色光は、コンデンサ
ーレンズ１１２、ハーフミラー（ＨＭ）１１３、対物レ
ンズ１１４を経て絶縁膜層の膜厚差測定領域Ｂに対し測
定光束Ｌ２として照射される。膜厚平均値測定領域Ｂか
らの反射光束は対物レンズ１１４、ハーフミラー（Ｈ
Ｍ）１１３、レンズ１１５を経て領域ｂに縮小投影され
る。
【００８８】(b3-3)領域ｂ内の複数箇所にファイバー１
１７を設置する。この各ファイバー１１７には膜厚平均
値測定領域Ｂの複数箇所の有限領域からの反射光束が導
光され、スリット１１８、反射凹面鏡１１９、グレーテ
ィング１２０、反射凹面鏡１２１を介してカラーＣＣＤ
の２次元センサー１２２を有する分光器１２３によりこ
の各複数箇所の有限領域を平均化した図５（Ｂ）に示す
ような分光反射率の出力を得ている。
【００８９】これと図５（Ａ）の分光反射率を用いて実
施形態１と同様にして測定領域Ｂにおける膜厚分布を求
めている。
【００９０】以上のように本実施形態においては第１，
第２膜厚測定手段を複数個、設けて膜厚の絶対値と膜厚
平均値を測定することで基板５ｂ全体の膜層の膜厚分布
を求めている。
【００９１】(b4)研磨手段，研磨条件の制御については
実施形態１の(a4)と同じである。尚、本実施形態の動作
は図８のフローチャートと同じである。
【００９２】（Ｃ）実施形態３ 図６は本発明の研磨装置の実施形態３に係る膜厚測定手
段２の要部概略図である。
【００９３】図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の実
施形態３で用いているフィルターの分光透過率、第１，
第２膜厚測定手段２ａ，２ｂからの出力信号の説明図で
ある。次に本実施形態の構成について順次説明する。
【００９４】(C1)位置検出の方法については実施形態１
の(a1)と同じである。
【００９５】(C2)第１膜厚測定手段２ａの膜厚測定方法
については実施形態１の(a2)と同じである。
【００９６】(C3)第２膜厚測定手段２ｂの膜厚測定方法
について (C3-1)絶対膜厚値を測定した位置Ａの周囲がその絶対膜
厚値からどの程度差があるかを測定するための膜厚平均
値測定領域Ｂを設定する。
【００９７】(C3-2)第２膜厚測定手段２ｂは、この膜厚
平均値測定領域ＢをカラーＣＣＤ１２５，１２６に縮小
投影する光学系を有する。まず、光源１１１を射出した
白色光は、コンデンサーレンズ１１２、ハーフミラー
（ＨＭ）１１３、対物レンズ１１４を経て絶縁膜層の膜
厚差測定領域Ｂに対し測定光束Ｌ２として照射される。
膜厚平均値測定領域Ｂからの反射光束は対物レンズ１１
４、ハーフミラー（ＨＭ）１１３、レンズ１１５、ダイ
クロイックミラー１２４を経てカラーＣＣＤ１２５，１
２６に縮小投影される。
【００９８】(C3-3)その領域をｂ１，ｂ２とする。カラ
ーＣＣＤ１２５，１２６には図７（Ａ）に示すように、
それぞれ波長λ１〜λ３と波長λ４〜λ６との波長を透
過させるバンドパスフィルターが取り付けられている。
これにより図７（Ｃ）に示すように膜厚平均値測定領域
Ｂ全体からの反射光束に含まれている波長λ１〜λ６に
対応した分光反射率を測定できる。
【００９９】(C3-4)その波長λ１〜λ６に対応した各反
射率をサンプリングして、第１膜厚測定手段２ａで測定
されている絶対膜厚値ｄ（Ａ）を基準にこれらのサンプ
リング点に適合する分光反射率曲線を図７（Ｂ）に示す
ように決定し、この分光反射率曲線から算出される膜厚
を領域Ｂの膜厚としている。
【０１００】以上のように本実施形態では第１，第２膜
厚測定手段を複数個、設けて膜厚の絶対値と膜厚平均値
を測定することで基板全体の膜層の膜厚分布を求めてい
る。
【０１０１】(C4)研磨手段，研磨条件の制御については
実施形態１の(a4)と同じである。尚本実施形態の動作は
図８のフローチャートと同じである。
【０１０２】（ｄ）実施形態４ 図９は本発明の研磨装置の実施形態４の要部概略図、図
１０は図９に示す膜厚測定手段２０の拡大説明図であ
る。図９において図１で示した要素と同一要素には同符
号を付している。
【０１０３】本実施形態の膜厚測定手段２０は移動する
基板面上の絶縁膜層の所定位置Ａの膜厚を測定する際に
該所定位置Ａに入射させる測定光束を光束入射手段で基
板５ｂの移動と同期させて移動させることによって、該
所定位置Ａの膜厚を基板保持具７を停止させることな
く、直接測定（モニター）している点が図１の実施形態
１に比べて異なっており、その他の基本構成は同じであ
る。
【０１０４】(d1)位置検出の方法について (d1-1)基板５ｂを基板保持具７に装着、保持するときに
基板保持具７の基準マークｍ１と基板５ｂ上に形成され
ているマークｍ２を一致させる。このｍ１の位置は、基
板保持具７に連結しているロータリーエンコーダ８の原
点位置に対応している。
【０１０５】(d1-2)膜厚を測定する基板５ｂ上の所定の
位置Ａは、この原点位置から角度θ、基板５ｂの回転中
心Ｃからの距離ｒとする。
【０１０６】(d1-3)位置検出手段９は、この位置Ａを確
認し、リニアエンコーダ１０を用いて膜厚測定手段２０
の測定基準軸ｇが基板５ｂの回転中心Ｃから距離ｒの位
置になるように制御する。
【０１０７】(d1-4)移動する基板５ｂ上の所定の測定位
置Ａに膜厚測定手段２０からの測定光束Ｒを同期させる
角度範囲を２Δθとし、ロータリーエンコーダ８からの
出力がθ−Δθからθ＋Δθの角度範囲を検出する。
【０１０８】(d2)測定位置Ａと測定光束Ｒの同期方法、
膜厚測定方法について (d2-1)膜厚測定時は、被加工物６である基板６ｂ上の絶
縁膜層６ａに純水等をノズルより放出し、そこに付着し
ているスラリーやゴミ等を排除して膜厚を測定する。
【０１０９】(d2-2)膜厚測定手段２０は、分光反射率測
定方法を用いている。光源２０１を射出した白色光は、
コリメータレンズ２０２により平行光束となりハーフミ
ラー（ＨＭ）２０３を通過後、対物レンズ２０５の焦点
位置に設けられた２軸スキャンミラー２０４により反射
され対物レンズ２０５に向けられる。これらの各要素は
光束入射手段の一要素を構成している。
【０１１０】このとき、２軸スキャンミラー２０４は位
置検出手段９で検出される位置Ａの位置情報を基に測定
光束Ｌが移動する位置Ａと同期して移動するようα軸，
β軸廻りの角度を制御するようにしている。
【０１１１】(d2-3)位置Ａが角度２Δθの範囲を移動す
る間に、位置Ａからの反射光束は入射時の光路を逆進
し、再び２軸スキャンミラー２０４で反射された後、ハ
ーフミラーレンズ２０３を経て分光器２０６のレンズ２
０を介してピンホール２０８に結像する。ピンホール２
０８を通過した光束は、凹面回折格子２０９により分光
され１次元センサー２１０に受光される。
【０１１２】(d2-4)このときの出力信号と膜厚との関係
は次のようである。
【０１１３】絶縁膜層５ａの表面と絶縁膜層５ａと基板
５ｂの境界面で反射する２光束による干渉強度の変化が
最大、最小になる時の波長をλ１，λ２、絶縁膜層の屈
折率をｎ１、前述の境界面での反射角度をφ１（実施例
ではφ１＝０）とすると、位置Ａにおける膜厚ｄ（Ａ）
は、 ｄ（Ａ）＝１／（４ｎ１cos φ１）（１／λ２−１／λ
１） と表される。本実施形態ではこの式を用いて膜厚ｄの絶
対値を求めている。
【０１１４】(d2-5)この膜厚測定手段２０は複数個あ
り、これら複数の膜厚値より基板５ｂ面に設けた膜層５
ａの膜厚分布を算出するようにしている。
【０１１５】(d3)研磨手段，研磨条件の制御について (d3-1)位置検出手段９から２軸用のリニアエンコーダ１
１を用いて、研磨手段（部分研磨工具）４をＺ軸から距
離ｒの位置に移動させる。またこの研磨手段４は回転し
ながらＸ軸，Ｙ軸に揺動可能となっている。
【０１１６】(d3-2)制御手段２１は膜厚測定手段２０か
らの情報に基づき、最終的に目標とする膜厚分布との差
分を比較し、差分が所定の値の範囲にない場合は、その
差分値により研磨条件を補正して再研磨するように研磨
手段４を制御する。
【０１１７】(d3-3)この差分が所定の値の範囲になった
場合は研磨加工を停止する。
【０１１８】図１１は本実施形態において各種の手段に
おける動作のフローチャートを示している。
【０１１９】尚、本実施形態の膜厚測定方法は半導体デ
バイスの表面上の膜厚測定に限らず、一般の移動する基
板面に設けた膜厚の測定にも同様に適用することができ
る。
【０１２０】（ｅ）実施形態５ 次に本発明の研磨装置の実施形態５について説明する。
本実施形態の研磨装置の概略は図１に示す実施形態１と
略同じである。本実施形態では図１の実施形態１に比べ
て膜厚測定手段の内部構成が異なっている。図１２は本
実施形態の膜厚測定手段（干渉信号測定手段）の要部概
略図である。
【０１２１】本実施形態は基板面に設けた膜層の表面を
研磨手段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨装置
において膜厚測定手段としての干渉信号測定手段で所定
の測定位置で膜表面からの反射光と膜を透過後基板表面
から返ってくる反射光との光路差による位相差に基づい
た干渉信号をセンサー３０４で測定する際に波長，入射
角選択制御部３０１で測定波長又は／及び測定光束の膜
層に対する入射角をモノクロメータ３０２と入射角度可
変器３０５で選択し、このときセンサー３０４で得られ
る信号を用いて制御手段３０６で干渉信号強度の変化量
が最大になる付近を検出し、これより研磨停止の判定を
行うようにしていることを特徴としている。
【０１２２】(e1)位置検出Ａの方法については実施形態
１の(a1)と同じである。
【０１２３】(e2)干渉信号測定方法について (e2-1)干渉信号の測定時は、ノズルによって被加工物で
ある基板５ｂ上の絶縁膜層５ａに純水等を放出し、そこ
に付着しているスラリーやゴミ等を排除してから測定す
る。
【０１２４】(e2-2)研磨開始前の膜厚は製造過程中にお
いて概略管理されており、今、所定の測定位置Ａにおい
てその値をｄ（Ａ）とする。この値を正確に測定する必
要がある場合は、研磨開始前に実施形態１で示した膜厚
測定手段等で測定しておいても良い。
【０１２５】図１２に示すように測定手段内の波長，入
射角選択制御部３０１でモノクロメータ３０２から出射
する光を波長λ１の単色光に設定し、ファイバー３０３
を介して位置Ａの絶縁膜層５ａに対して入射角度φ０で
測定光束Ｌを入射させる（光束入射工程）。このとき、
図１３に示すように、波長λ１に対する絶縁膜層５ａの
屈折率をｎ１、境界面での反射角度をφ１とすると、絶
縁膜表面からの反射光ａと絶縁膜を透過後に基板表面か
ら返ってくる反射光ｂとの光路差による位相差に基づい
たセンサー３０４で得られる干渉信号の強度Ｉは、 Ｉ＝ｕａ2＋ｕｂ2＋２ｕａ2ｕｂ2 cos(σａ−σｂ) ＝ｕａ2＋ｕｂ2＋２ｕａ2ｕｂ2 cos{(２π／λ１)２ｎ
１ｄ(Ａ)cos φ１} となる（干渉信号測定工程）。（但し、sin φ０ ＝ｎ
１ sin φ１ ，ａ＝ｕａｅiσa 、ｂ＝ｕｂｅiσb ，） 本実施形態ではこの式より位置Ａにおける膜厚ｄ（Ａ）
をセンサー３０４と制御手段３０６とにより求めてい
る。
【０１２６】(e2-3)このとき、モノクロメータから出射
する光の波長λ１、入射角度φ０は任意に選択して良い
が、 （２π／λ１）２ｎ１ｄ（Ａ）cos φ１＝（２ｎ＋１／
２）π （ｎ＝０，１，２，‥‥） を満足する波長λ１と入射角度φ０を設定するのが望ま
しい。これによれば所定の測定位置Ａの膜厚値ｄ（Ａ）
から目標膜厚値ｄｔまでの研磨除去される膜厚量Δｄを
実際に測定する時の精度を、波長λ１、入射角度φ０を
任意に選択した場合に比べて、より高めることができ
る。
【０１２７】(e2-4)研磨除去される膜厚量Δｄの測定
は、センサー３０４からの信号出力をＡ／Ｄ変換して干
渉信号の１周期分λ１／２ｎ１ cosφ１を２０分割した
程度の間隔でレベルサンプリングしながら干渉信号の繰
り返し回数を測定することにより行っている。
【０１２８】(e3)干渉信号強度の変化量の最大付近で研
磨停止する為の波長と入射角度を選定する方法 (e3-1)図１４に示すように、このレベルサンプリングに
より測定される膜厚量Δｄは、測定精度のために実際に
はΔｄ′となる（実際はｔ１ の信号レベルを検出でき
ず、ｔ２の信号レベルを検出している。）この測定のズ
レは、干渉信号が最大または最小となる付近に目標膜厚
値ｄｔの位置があるときに顕著になる。
【０１２９】(e3-2)このズレを補正し、目標膜厚値ｄｔ
の位置で干渉信号強度の変化量が最大となる、即ち膜厚
変化に対して干渉信号強度の変化が敏感になる状態で最
終的な検出を行うようにしている。
【０１３０】(e3-3)レベルサンプリングにより目標膜厚
値ｄｔに達したと判断した時（実際にはまだΔｄ′であ
る）、次式を満足するように波長λｔを選択する（波
長、入射角選択工程）。
【０１３１】（２π／λｔ）２ｎｔｄｔ cos φ１＝
（２ｍ＋１／２）π （ｍ＝０，１，２‥‥） 制御手段３０６ではこの波長変更により干渉信号強度ｔ
３になるが、干渉信号強度がｔ４の位置をレベルサンプ
リングして検出することによって残りΔｄとΔｄ′のズ
レ分の膜厚を研磨除去したことになり、精度の高い研磨
停止の判定を行っている（制御工程）。
【０１３２】(e3-4)ここで波長のみを変更したが、上式
の関係を満足する入射角度のみを、または波長と入射角
度の両方を変更してもよい。
【０１３３】(e3-5)この干渉信号測定手段は複数個設け
ている。
【０１３４】本実施形態においては以上のように、所定
の測定位置で膜表面からの反射光と膜を透過後基板表面
から返ってくる反射光との光路差による位相差に基づい
た干渉信号を測定する際、測定波長または測定光束の膜
層に対する入射角を選択し、このとき干渉信号強度の変
化量が最大になる付近で研磨停止の判定を高精度に行っ
ている。
【０１３５】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、誘電体層
等を積層したウエハ等基板の表面を化学的機械的に研磨
して平坦化する際、表面の膜厚を適切に構成した膜厚測
定方法又は／及び膜厚測定手段を利用することによっ
て、その場で直接モニターすることもできるようにして
表面全面や局所的な膜厚分布を測定し、その測定情報か
ら研磨条件を最適化して半導体デバイス表面を効率良く
平坦化し、研磨終了点の検出精度を高め、高集積度の半
導体デバイスを製造するのに好適な研磨方法及びそれを
用いた研磨装置を達成することができる。
【０１３６】特に本発明によれば、 (イ) 誘電体層を積層したウエハ等基板の表面を化学的機
械的に研磨して平坦化する際、表面の膜厚をその場で直
接モニターして表面全面や局所的な膜厚分布を測定する
のに必要な時間を合理化できる。
【０１３７】(ロ) その膜厚測定情報から研磨条件を最適
化して半導体デバイス表面を効率良く平坦化し、研磨終
了点の検出精度を高め、高集積度の半導体デバイス製造
のスループットを向上させることができる。
【０１３８】又膜厚測定の為にウエハ等基板を停止させ
る必要がないので、研磨加工を遅延させることがない。
等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨装置の実施形態１の要部概略図
【図２】本発明の研磨装置の実施形態１に係る膜厚測定
手段の要部概略図
【図３】本発明の研磨装置の実施形態１に係る膜厚測定
手段において膜厚差が干渉色の分布として表されること
を示す図
【図４】本発明の研磨装置の実施形態２に係る膜厚測定
手段の要部概略図
【図５】本発明の研磨装置の実施形態２に係る膜厚測定
手段において複数位置からの分光反射率を平均化して膜
厚平均値を算出した結果を示す図
【図６】本発明の研磨装置の実施形態３に係る膜厚測定
手段の要部概略図
【図７】本発明の研磨装置の実施形態３に係る膜厚測定
手段において複数位置からのサンプリング各波長による
反射率を基にフィッティングする分光反射率曲線を求め
膜厚平均値を算出した結果を示す図
【図８】本発明の実施形態１〜３の動作のフローチャー
ト
【図９】本発明の研磨装置の実施形態４の要部概略図
【図１０】本発明の研磨装置の実施形態４に係る膜厚測
定手段の要部概略図
【図１１】本発明の研磨装置の実施形態４に係る動作の
フローチャート
【図１２】本発明の研磨装置の実施形態５に係る膜厚測
定手段の要部概略図
【図１３】本発明の研磨装置の実施形態５における干渉
信号測定手段での光束状態を説明する図
【図１４】本発明の研磨装置の実施形態５における干渉
信号強度の変化量最大付近で研磨停止するための波長，
角度を選定する方法を説明する図
【符号の説明】
１ 研磨装置 ２，２０ 膜厚測定手段 ３ 制御手段 ４ 部分研磨工具 ４ａ１，４ｂ１ 研磨パッド ５ａ 絶縁膜層 ５ｂ シリコン基板 ６ 被加工物 ７ 基板保持具 ８ ロータリーエンコーダ ９ 位置検出手段 １０ リニアエンコーダ １１ ２軸リニアエンコーダ ２ａ 第１膜厚測定手段 ２ｂ 第２膜厚測定手段 Ａ 測定位置 ３０１ 波長，入射角選択制御部 ３０２ モノクロメータ ３０３ ファイバー ３０４ センサー ３０５ 入射角度可変器 ３０６ 制御手段

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段で
    双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方法において、
    該膜層の表面上の所定位置を検出する位置検出工程、該
    所定位置の膜厚の絶対値を測定する第１測定工程、該第
    １測定工程で得られた測定値を用いて該所定位置の周囲
    の膜層の膜厚情報を測定する第２測定工程、該第１，第
    ２測定工程で得られたデータより該膜層の膜厚分布を求
    める膜厚分布測定工程、該膜厚分布測定工程で得られた
    データより研磨を続行するか否かを制御する制御工程と
    を含むことを特徴とする研磨方法。
  2. 【請求項２】 前記第２測定工程における膜層の膜厚情
    報は膜厚差又は膜厚平均値であることを特徴とする請求
    項１の研磨方法。
  3. 【請求項３】 前記制御工程では前記膜層の膜厚又は／
    及び膜厚分布が予め設定した範囲内になったとき、研磨
    を停止していることを特徴とする請求項１又は２の研磨
    方法。
  4. 【請求項４】 前記第１，第２測定工程、前記膜厚分布
    測定工程、そして前記制御工程の各動作は前記研磨手段
    による前記膜厚の表面の研磨中に行っていることを特徴
    とする請求項１，２又は３の研磨方法。
  5. 【請求項５】 前記研磨手段の研磨パッドの面積は前記
    膜層の表面面積よりも小さいことを特徴とする請求項
    １，２，３又は４の研磨方法。
  6. 【請求項６】 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段で
    双方を相対的に駆動させて研磨する研磨装置において、
    該膜層の表面上の所定位置を検出する位置検出手段、該
    所定位置の膜厚の絶対値を測定する第１膜厚測定手段、
    該第１膜厚測定手段で得られた測定値を用いて、該所定
    位置の周囲の膜層の膜厚情報を測定する第２膜厚測定手
    段、該第１，第２膜厚測定手段で得られたデータより該
    膜層の膜厚分布を求める膜厚分布測定部、該膜厚分布測
    定部で得られたデータより研磨を続行するか否かを制御
    する制御手段とを有していることを特徴とする研磨装
    置。
  7. 【請求項７】 前記第２膜厚測定手段における膜厚の膜
    厚情報は膜厚差又は膜厚平均値であることを特徴とする
    請求項６の研磨装置。
  8. 【請求項８】 前記制御手段は前記膜厚の膜層又は／及
    び膜厚分布が予め設定した範囲内になったとき研磨を停
    止していることを特徴とする請求項６又は７の研磨装
    置。
  9. 【請求項９】 前記第１，第２膜厚測定手段、前記膜厚
    分布測定部、そして前記制御手段による各動作は前記研
    磨手段による前記膜層の表面の研磨中に行っていること
    を特徴とする請求項６，７又は８の研磨装置。
  10. 【請求項１０】 前記研磨手段の研磨パッドの面積は前
    記膜層の表面面積よりも小さいことを特徴とする請求項
    ６，７，８又は９の研磨装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１，第２膜厚測定手段を複数個
    有し、前記膜層の表面上の複数位置で各々測定している
    ことを特徴とする請求項６から１０のいズレか１項記載
    の研磨装置。
  12. 【請求項１２】 移動する基板面に設けた膜層の表面上
    の所定位置に光束を該膜層の移動速度に同期させて入射
    させ、該膜層を介した光束を利用して該膜層の膜厚情報
    を求めていることを特徴とする膜厚測定方法。
  13. 【請求項１３】 移動する基板面に設けた膜層の表面上
    の所定位置を検出する位置検出手段からの位置情報に基
    づいて、該所定位置に光束を該膜層の移動速度に同期さ
    せて入射させ、該膜層を介した光束を利用して該膜層の
    膜厚情報を求めていることを特徴とする膜厚測定方法。
  14. 【請求項１４】 移動する基板面に設けた膜層の表面を
    研磨手段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方法
    において、該膜層の表面上の所定位置に光束を該膜層の
    移動速度に同期させて入射させる光束入射工程、該膜層
    を介した光束を利用して該膜層の膜厚情報を求める膜厚
    測定工程、該膜厚測定工程で得られた膜厚情報に基づい
    て研磨を続行するか否かを制御する制御工程とを含むこ
    とを特徴とする研磨方法。
  15. 【請求項１５】 移動する基板面に設けた膜層の表面を
    研磨手段で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方法
    において、該膜層の表面上の所定位置を検出する位置検
    出手段からの位置情報に基づいて、該所定位置に光束を
    該膜層の移動速度に同期させて入射させる光束入射工
    程、該膜層を介した光束を利用して該膜層の膜厚情報を
    求める膜厚測定工程、該膜厚測定工程で得られた膜厚情
    報に基づいて研磨を続行するか否かを制御する制御工程
    とを含むことを特徴とする研磨方法。
  16. 【請求項１６】 前記制御工程では前記膜層の膜厚又は
    ／及び膜厚分布が予め設定した範囲内になったとき研磨
    を停止していることを特徴とする請求項１４又は１５の
    研磨方法。
  17. 【請求項１７】 前記光束入射工程、膜厚測定工程、そ
    して制御工程の各動作は前記研磨手段による前記膜層の
    表面の研磨中に行っていることを特徴とする請求項１
    ４，１５又は１６の研磨方法。
  18. 【請求項１８】 前記研磨手段の研磨パッドの面積は前
    記膜層の表面面積よりも小さいことを特徴とする請求項
    １４，１５，１６又は１７の研磨方法。
  19. 【請求項１９】 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段
    で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨装置におい
    て、該膜層の表面上の所定位置を検出する位置検出手
    段、該所定位置に光束を該膜層の移動速度に同期させて
    入射させる光束入射手段、該膜層を介した光束を利用し
    て該膜層の膜厚情報を求める膜厚測定手段、該膜厚測定
    工程で得られた膜厚情報に基づいて研磨を続行するか否
    かを制御する制御手段とを有していることを特徴とする
    研磨装置。
  20. 【請求項２０】 前記制御手段は前記膜層の膜厚又は／
    及び膜厚分布が予め設定した範囲内になったとき研磨を
    停止していることを特徴とする請求項１９の研磨装置。
  21. 【請求項２１】 前記膜厚測定手段、前記制御手段によ
    る各動作は前記研磨手段による前記膜層の表面の研磨中
    に行っていることを特徴とする請求項１９又は２０の研
    磨装置。
  22. 【請求項２２】 前記研磨手段の研磨パッドの面積は前
    記膜層の表面面積よりも小さいことを特徴とする請求項
    １９，２０又は２１の研磨装置。
  23. 【請求項２３】 前記膜厚測定手段を複数個有し、前記
    膜層の表面上の複数位置で各々測定していることを特徴
    とする請求項１９から２２のいズレか１項記載の研磨装
    置。
  24. 【請求項２４】 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段
    で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨方法におい
    て、該膜層の表面上の所定位置に光束を入射させる光束
    入射工程、該膜層の表面からの反射光と該膜層を通過
    し、該基板面からの反射光との光路差に基づく干渉信号
    を測定する干渉信号測定工程、該光束の波長又は／及び
    該光束の該膜層への入射角を該干渉信号測定工程で得ら
    れる干渉信号に基づいて選択する波長，入射角選択工
    程、該干渉信号測定工程で得られる干渉信号の強度変化
    量に基づいて研磨を続行するか否かを制御する制御工程
    とを含んでいることを特徴とする研磨方法。
  25. 【請求項２５】 前記制御工程では前記膜層の膜厚又は
    ／及び膜厚分布が予め設定した範囲内になったとき、研
    磨を停止していることを特徴とする請求項２４の研磨方
    法。
  26. 【請求項２６】 前記研磨手段の研磨パッドの面積は前
    記膜層の表面面積よりも小さいことを特徴とする請求項
    ２４又は２５の研磨方法。
  27. 【請求項２７】 前記光束入射工程、干渉信号測定工
    程、波長，入射角選択工程、そして制御工程の各動作は
    前記研磨手段による前記膜層の表面の研磨中に行ってい
    ることを特徴とする請求項２４，２５又は２６の研磨方
    法。
  28. 【請求項２８】 基板面に設けた膜層の表面を研磨手段
    で双方を相対的に駆動させて研磨する研磨装置におい
    て、該膜層の表面上の所定位置に光束を入射させる光束
    入射手段、該膜層の表面からの反射光と該膜層を通過
    し、該基板面からの反射光との光路差に基づく干渉信号
    を測定する干渉信号測定手段、該光束の波長又は／及び
    該光束の該膜層への入射角を該干渉信号測定手段で得ら
    れる干渉信号に基づいて選択する波長，入射角選択制御
    部、該干渉信号測定工程で得られる干渉信号の強度変化
    量に基づいて研磨を続行するか否かを制御する制御手段
    とを有していることを特徴とする研磨装置。
  29. 【請求項２９】 前記制御工程では前記膜層の膜厚又は
    ／及び膜厚分布が予め設定した範囲内になったとき、研
    磨を停止していることを特徴とする請求項２８の研磨方
    法。
  30. 【請求項３０】 前記研磨手段の研磨パッドの面積は前
    記膜層の表面面積よりも小さいことを特徴とする請求項
    ２８又は２９の研磨方法。
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