057] 图13是表示由将图9所示的下层5102膜的厚度分别是450nm、500nm、550nm的3 片基板研磨的模拟得到的、研磨量的推测误差的曲线图。
[0058] 图14是描绘了实际研磨图8所示的构造的基板而得到的波谱累积变化量的时间 推移的图。
[0059] 图15是表示波谱累积变化量的拐点检测方法的一例的图。
[0060] 图16是表示将相同构造的17片基板在相同的研磨条件下仅改变研磨时间实际研 磨而得到的波谱累积变化量的曲线图。
[0061] 图17是表示波谱累积变化量的初始值的设定方法的图。
[0062] 图18是表示有关上述17片的各基板的研磨终点时的波谱累积变化量、与对各基 板根据研磨前后的膜厚测量而得到的测量研磨量的关系的曲线图。
[0063] 图19是表示在调节铜配线的高度的研磨过程中采用了有关本实施方式的方法时 的处理的流程的流程图。
[0064] 图20是说明决定波谱变化量的符号的工序的图。
[0065] 图21是表示在图8所示的基板的隔离层（A y 7層）除去后取得的波谱累积变 化量的图。
[0066] 图22A是表示研磨工作台与顶圈的旋转速度分别是60min_1、61min _1的情况下 的、在基板的表面上描绘的投受光部的轨迹的图。
[0067] 图22B是表示研磨工作台与顶圈的旋转速度分别是60min_1、54min _1的情况下 的、在基板的表面上描绘的投受光部的轨迹的图。
[0068] 图23是示意地表示具备能够实行有关本实施方式的研磨监视方法及研磨终点检 测方法的研磨监视装置的研磨装置的剖视图。
[0069] 图24是表示图23所示的研磨装置的变形例的剖视图。
[0070] 标号说明
[0071] 11投光部
[0072] 12受光部
[0073] 13分光器
[0074] 15监视装置
[0075] 20研磨工作台
[0076] 22研磨垫板
[0077] 24 顶圈
[0078] 25研磨液供给机构
[0079] 28顶圈轴
[0080] 30 孔
[0081] 31 通孔
[0082] 32旋转接头
[0083] 33液体供给路径
[0084] 34液体排出路径
[0085] 35液体供给源
[0086] 40 光源
[0087] 41 光纤
[0088] 45透明窗
【具体实施方式】
[0089] 以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。图2A是用来说明有关本发明的 一实施方式的研磨监视方法的原理的示意图，图2B是表示基板与研磨工作台的位置关系 的俯视图。如图2A所示，作为研磨对象的基板W具有基底层（例如硅层）、和形成在其上的 膜（例如具有光透过性的Si0 2等的绝缘膜）。基板W被保持在顶圈（在图2A及图2B中没 有图示）上，如箭头所示那样绕基板W的中心旋转。基板W的表面被顶圈推压在旋转的研 磨工作台20上的研磨垫板（A 7 F ) 22上，基板W的膜通过与研磨垫板22的滑动接触而 被研磨。
[0090] 投光部11及受光部12对置于基板W的表面而配置。对于基板W的表面大致垂直 地照射光，受光部12受光来自基板W的反射光。投光部11发出的光为多波长的光。如图 2B所示，每当研磨工作台20旋转1周，就将光照射在包括基板W的中心的区域中。在受光 部12上连接着分光器13。该分光器13将反射光按照波长分解，对各波长测量反射光的强 度。
[0091] 在分光器13上连接着处理装置15。该处理装置15读取由分光器13取得的测量 数据，由强度的测量值生成反射光的强度分布。更具体地讲，处理装置15生成表示各波长 的光的强度的波谱。将该波谱呈现为表示反射光的波长与强度之间的关系的曲线。处理装 置15还构成为，根据波谱的变化监视研磨的进展，决定研磨终点。作为处理装置15,可以使 用通用或专用的计算机。处理装置15通过程序（或计算机软件）执行规定的处理步骤。
[0092] 图3是表示关于图2A所示的构造的基板、基于光的干涉理论进行研磨模拟而得到 的反射光的波谱的曲线图。在图3中，横轴表示光的波长，纵轴表示由光的强度导出的相对 反射率。该相对反射率是表示光的强度的1个指标，具体而言是反射光的强度与规定的基 准强度的比。通过这样将反射光的强度（实测强度）除以规定的基准强度，能够得到除去 了噪声成分的光的强度。规定的基准强度例如可以为在将没有形成膜的硅晶片在水的存在 下研磨时得到的反射光的强度。另外，在研磨模拟的情况下，通过将关于各波长得到的来自 基板的反射光的强度（在模拟中是表示反射光相对于入射光的强度的比率的反射率）用上 述基准强度（同样，在上述模拟中表示反射光相对于入射光的强度的比率的反射率）简单 地除而求出相对反射率。另一方面，在实际的研磨中，在上述除法之前从被除数及除数中分 别减去黑暗水平（夂一夕b ）（在将光遮断的条件下得到的背景强度）。另外，也可以 不使用相对反射率而使用反射光的强度本身。
[0093] 在实际的研磨中，相对反射率R(x)可以使用下式求出。
[0094] [数式 1]
[0096] 这里，A是波长，E(A)是来自基板的反射光的强度，B(A)是基准强度，D(A)是 在不存在基板的状态下取得的背景强度（黑暗水平）。
[0097] 基于光的干涉理论的来自基板的反射光的模拟在使光的介质为水（H20)的条件下 进行。图3所示的曲线图表示在膜厚10nm的间隔下取得的多个波谱。如图3所示，当膜厚 较大时，波谱的极大点及极小点（以下将它们统称作极值点）的间隔较短，极值点的数量较 多。另一方面，当膜厚较小时，极值点的数量较少，波谱描绘平缓的曲线。进而，随着膜厚的 减小（即研磨的进展），波谱向波长较短的方向移动（在图3中向图的左侧移动）。
[0098] 图4是关于图3所示那样的波谱、表示对应于膜厚差A 0的两个波谱的示意图。 这里，0是膜厚，在研磨时膜厚0随着时间而减小，所以A 0〈〇。如上所述，波谱随着膜厚 的变化而沿着波长轴移动。对应于膜厚差△ 0的波谱的变化量如图4所示，相当于由在两 个不同的时刻取得的上述两个波谱包围的区域（用阴影表示）。由图3可知，只要膜厚差 A 0足够小（在该例中A 0 =- l〇nm)，则不论膜厚的大小如何，该区域的面积都大致一 定。因而，通过在研磨中累积上述面积或类似于它的变量，可以期待能够捕捉膜厚的变化。 [0099] 所以，在本方法中，将波谱变化量V(t)用下式表示。
[0100][数式 2]
[0102] 这里，A是光的波长，Al、A 2是决定作为监视对象的波谱的波长范围的最小波 长及最大波长，Nx是上述波长范围内的波长个数，t是时间（研磨时间），At是规定的时 亥幌距，R( A，t)是波长A、时间t时的相对反射率。作为At，例如可以取研磨工作台旋 转P周（P是较小的自然数）所需要的时间。
[0103] 波谱变化量V(t)也可以表示为每单位时间的波谱变化量、即波谱的变化速度。在 此情况下，波谱的变化量v(t)如以下这样表示。
[0104][数式 3]
[0106] 每规定时间At的波谱变化量表示为上述波长范围中的两个波谱的相对变化的 大小（即变位的大小）。上述式（2)是将波谱变化量表示为平方平均平方根的式子。更具 体地讲，由上述式（2)求出的波谱变化量V(t)是两个波谱间的各自的波长下的光的强度的 差的平方平均平方根。
[0107] 进而，根据式（2)及式（3)，波谱的变化量的沿着时间轴的累积值A(t)可以如以下 这样求出。
[0108][数式 4]
[0113] 这里，h是开始膜厚变化的监视的时间。另外，也可以对式（4)、式（5)的右边乘 以适当的系数而将A(t)的值调节为容易看到的大小。另外，式（5)的At并不需要一定与 式⑶的At相等，例如可以将式⑶的At及式（5)的At如以下这样设定。
[0114](步骤i)每1秒测量相对反射率R(t)。
[0115](步骤ii)将式（3)的At设定为2秒，每1秒根据相隔2秒的时刻间的波谱变化 量求出波谱变化速度V(t)。
[0116](步骤iii)将式（5)的At设定为1秒，每1秒求出波谱累积变化量A(t)。
[0117] 将波谱变化量定式化的方法并不限于上述式子，也可以使用其他方法。例如，波谱 变化量V(t)也可以是两个波谱间的各自的波长下的光的强度的差的平方平均。此外，作为 监视对象的波谱的波长范围也可以是不连续的多个范围。进而，波谱变化量v(t)也可以作 为相当于图4所示的阴影区域的面积的值而如下式这样定义。
[0118][数式 6]
[0120] 这里，A X是波长间距。与式（2)的情况同样，波谱变化量V(t)也可以表示为作 为监视对象的波谱的波长范围[XI，A 2]中的每1波长的相对反射率的差的绝对值的平 均。该绝对值平均由下式给出。
[0121] [数式 7]
[0123]进而，也可以代替式（2)~（3)以及式（7)的R( A，t)而使用标准化的相对反射 率RN( A，t)。该标准化的相对反射率RN( A，t)通过将相对反射率R( A，t)用规定的波长 范围中的相对反射率的平均值除而求出。作为规定的波长范围，可以设为例如[M，A2]。 下式（8)是用来求出标准化的相对反射率R N(X，t)的式子。
[0124] [数式 8]
[0126] 下式（9)及式（10)分别是将式⑵及式（7)的R(A，t)用式⑶的馬（1〇替 代的式子。
[0127] [数式 9]
[0129][数式 10]
[0131] 通过使用标准化的相对反射率，能够将光量的变化的影响排除。例如，
[0132] 如果研磨垫板磨损，则基板与光学传感器（投光部11及受光部12)的距离变化， 起因于此，检测到的光量变化。在这样的情况下，也通过使用标准化的相对反射率，能够不 受光量变化的影响而计算出波谱变化量。
[0133] 图5A至图?是表示模拟具有初始厚度为lOOOnm的氧化膜的图2A所述的基板的 研磨的结果的曲线图。图5A对应于上述式（2)，图5B对应于上述式（7)，图5C对应于上述 式（9)，图?对应于上述式（10)。
[0134] 在研磨速度（除去速率）为一定的条件下，在时间t仅增加At的期间
[0135] 中，膜厚0仅变化A 0 (<〇)。因而，时间At对应于膜厚差A 0。如果代替t、 At而使用0、A 0，则式（2)及式（3)可以如以下这样表示。
[0136] [数式 11]
[0138][数式 12]
[0140] 进而，式⑷及式（5)如以下这样表示。
[0141] [数式 13]
[0145] 这里，一般是0〈0。（初始膜厚），但在式（13)、式（14)中，2表示从0到0。的 范围中的V( 9 )的总和。
[0146] 此外，上述式（7)可以如以下这样表示。
[0147] [数式 15]
[0149] 进而，上述式（9)及式（10)分别可以如以下这样表示。
[0150] [数式 16]
[0154] 另外，在图5A至图ro中，纵轴表示每单位研磨量lnm的波谱变化量，横轴表示研 磨量、即膜的除去量。由图5A至图?所示的曲线图可知，当膜厚较大时，波谱变化量虽然 有周期性的较小的变动，但大致是一定的，随着膜厚变小，变动的振幅逐渐变大。
[0155] 图6