(57)【要約】【課題】装置状態のデータを用いてドレッサの消耗度もしくは残余寿命の予測や、慣らし運転の要否判定を行い、その判定結果に基づいて研磨工程を制御することで、前膜厚と後膜厚の差分などの研磨結果の品質管理と消耗材延命を両立することができる化学的機械的研磨工程制御方法を提供する。【解決手段】コンピュータシステムによる化学的機械的研磨工程において、研磨パッドの温度の測定値を計測する計測ステップと、測定値もしくは測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いてドレッサの消耗度を予測するドレッサ消耗度算出ステップと、消耗度の予測値を用いて、研磨装置のエージングのために行う慣らし運転の要否、およびドレッサの交換の要否の少なくとも１つを判定するメンテナンス要否判定ステップを有する。【選択図】図４
2010226007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子もしくは配線の形成過程にある半導体ウエハを対象とし、研磨パッドを貼り付けた回転テーブル、研磨対象の半導体ウエハを前記研磨パッドに押圧する研磨ヘッド、および前記研磨パッドを目立てるドレッサを有した研磨装置と、前記研磨装置を制御するコンピュータシステムとを備え、
前記コンピュータシステムにより、前記回転テーブルと前記研磨ヘッドを回転させることにより、前記研磨対象の半導体ウエハを研磨する化学的機械的研磨工程を含み、
前記コンピュータシステムによる前記化学的機械的研磨工程においては、
前記研磨パッドの温度の測定値を計測する計測ステップと、
前記測定値もしくは前記測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いて前記ドレッサの消耗度を予測するドレッサ消耗度算出ステップと、
前記消耗度の予測値を用いて、前記研磨装置のエージングのために行う慣らし運転の要否、および前記ドレッサの交換の要否の少なくとも１つを判定するメンテナンス要否判定ステップとを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項２】
素子もしくは配線の形成過程にある半導体ウエハを対象とし、研磨パッドを貼り付けた回転テーブル、研磨対象の半導体ウエハを前記研磨パッドに押圧する研磨ヘッド、および前記研磨パッドを目立てるドレッサを有した研磨装置と、前記研磨装置を制御するコンピュータシステムとを備え、
前記コンピュータシステムにより、前記回転テーブルと前記研磨ヘッドを回転させることにより、前記研磨対象の半導体ウエハを研磨する化学的機械的研磨工程を含み、
前記コンピュータシステムによる前記化学的機械的研磨工程においては、
前記研磨パッドの厚さもしくは前記ドレッサの高さ方向の変位の測定値で定義される研磨パッド厚さセンサ測定値を計測する計測ステップと、
前記測定値もしくは前記測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いて、前記研磨装置のエージングのために行う慣らし運転の要否を判定するメンテナンス要否判定ステップとを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項３】
素子もしくは配線の形成過程にある半導体ウエハを対象とし、研磨パッドを貼り付けた回転テーブル、研磨対象の半導体ウエハを前記研磨パッドに押圧する研磨ヘッド、および前記研磨パッドを目立てるドレッサを有した研磨装置と、前記研磨装置を制御するコンピュータシステムとを備え、
前記コンピュータシステムにより、前記回転テーブルと前記研磨ヘッドを回転させることにより、前記研磨対象の半導体ウエハを研磨する化学的機械的研磨工程を含み、
前記コンピュータシステムによる前記化学的機械的研磨工程においては、
前記研磨パッドの温度の測定値、および前記研磨パッドの厚さもしくは前記ドレッサの高さ方向の変位の測定値を計測する計測ステップと、
前記研磨パッドの温度の前記測定値もしくは前記測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いて前記ドレッサの消耗度を予測するドレッサ消耗度算出ステップと、
前記消耗度の予測値、および研磨パッド厚さセンサ測定値もしくは前記研磨パッド厚さセンサ測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いて、前記研磨装置のエージングのために行う慣らし運転の要否、および前記ドレッサの交換の要否の少なくとも１つを判定するメンテナンス要否判定ステップとを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の研磨工程制御方法において、
前記研磨パッドの厚さもしくは前記ドレッサの高さ方向の変位の測定値は、前記ドレッサによる前記研磨パッドのドレッシングの開始から終了までの間に連続サンプリングして取得した連続サンプリング測定値であることを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の研磨工程制御方法において、
前記メンテナンス要否判定ステップは、前記連続サンプリング測定値の最大値と最小値の差分、もしくは前記連続サンプリング測定値の平滑化値の最大値と最小値の差分を特徴量の１つとして含むことを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項６】
請求項３記載の研磨工程制御方法において、
前記ドレッサ消耗度予測値を用いてドレッサが寿命に達するまでの残り時間であるドレッサ残余寿命を予測するドレッサ残余寿命算出ステップを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の研磨工程制御方法において、
前記メンテナンス要否判定ステップは、前記ドレッサ残余寿命の予測値を用いて、前記ドレッサ交換に備えた前記ドレッサ備蓄の要求、交換作業者のスケジュール確保の要求、および前記研磨装置の休止スケジュール確保の要求の少なくとも１つから構成されるドレッサ交換計画の要求を出力することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項８】
請求項３記載の研磨工程制御方法において、
前記ドレッサの消耗度を予測する際に用いる予測式に対して、
直近の前記ドレッサの交換後からの累積使用時間と、前記研磨パッド温度の測定値を用いて、前記予測式のパラメータを設定もしくは更新するドレッサ消耗度予測パラメータ設定ステップを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項９】
請求項３記載の研磨工程制御方法において、
前記メンテナンス要否判定ステップにおいて、前記ドレッサの消耗度が、予め定めたドレッサ交換要否判定しきい値から外れた場合に、前記ドレッサ交換が必要であると判定することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項１０】
請求項３記載の研磨工程制御方法において、
前記メンテナンス要否判定ステップにおいて、前記ドレッサの消耗度が、予め定めたドレッサ慣らし運転要否判定しきい値から外れた場合、もしくは前記研磨パッド厚さセンサ測定値もしくは前記研磨パッド厚さセンサ測定値から計算した１つ以上の特徴量が予め定めた研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値から外れた場合に、前記慣らし運転が必要だと判定することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の研磨工程制御方法において、
前記メンテナンス要否判定ステップにおいて、前記慣らし運転が必要だと判定された場合に、前記ドレッサの消耗度の前記ドレッサ慣らし運転要否判定しきい値からの外れ量、
もしくは前記研磨パッド厚さセンサ測定値もしくは前記研磨パッド厚さセンサ測定値から計算した１つ以上の特徴量の前記研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値からの外れ量の少なくとも１つを用いて、前記慣らし運転を行う時間の長さである慣らし運転時間を決定することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の研磨工程制御方法において、
実際に研磨した前記半導体ウエハについて得られた研磨のプロセスの品質を表す指標である、研磨前の膜厚から研磨後の膜厚を引いた値である実績の細線化量、前記実績の細線化量の前記半導体ウエハ面内の標準偏差、研磨後のプローブ検査で測定される配線抵抗値、および前記配線抵抗値のウエハ面内の標準偏差の少なくとも１つを用いて計算された品質特徴量と、実際に研磨した前記半導体ウエハの着工時に算出した前記ドレッサ消耗度を用いて、前記ドレッサ交換要否判定しきい値、およびドレッサ慣らし運転要否判定しきい値を設定もしくは更新するメンテナンス要否判定しきい値設定ステップを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の研磨工程制御方法において、
実際に研磨した前記半導体ウエハについて得られた研磨のプロセスの品質を表す指標である、研磨前の膜厚から研磨後の膜厚を引いた値である実績の細線化量、前記実績の細線化量の前記半導体ウエハ面内の標準偏差、研磨後のプローブ検査で測定される配線抵抗値、および前記配線抵抗値のウエハ面内の標準偏差の少なくとも１つを用いて計算された品質特徴量と、実際に研磨した前記半導体ウエハの着工時に測定した前記研磨パッド厚さセンサ測定値、もしくは前記研磨パッド厚さセンサ測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いて、前記研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値を設定もしくは更新するメンテナンス要否判定しきい値設定ステップを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項１４】
請求項３記載の研磨工程制御方法において、
複数ある前記研磨装置の中から次回に着工する前記半導体ウエハの搬送先を任意に選択できる場合において、
前記次回に着工する前記半導体ウエハの品質管理規格値および複数ある前記研磨装置のそれぞれの前記ドレッサ消耗度を用いて、次回に着工する前記半導体ウエハの搬送先を選択する次回ロット搬送先決定ステップを有することを特徴とする研磨工程制御方法。
【請求項１５】
素子もしくは配線の形成過程にある半導体ウエハを対象とし、研磨パッドを貼り付けた回転テーブル、研磨対象の半導体ウエハを前記研磨パッドに押圧する研磨ヘッド、および前記研磨パッドを目立てるドレッサを有した研磨装置と、
前記研磨パッドの温度の測定値を計測し、前記測定値もしくは前記測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いて前記ドレッサの消耗度を予測するドレッサ消耗度算出装置と、
前記ドレッサ消耗度算出装置で算出された消耗度予測値を用いて、前記研磨装置のエージングのために行う慣らし運転の要否、および前記ドレッサの交換の要否の少なくとも１つを判定するメンテナンス要否判定装置とを有することを特徴とする半導体ウエハ研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）における研磨工程制御方法および半導体ウエハ研磨システムに関し、特に、ドレッサもしくは研磨パッドの慣らし運転が不十分な場合、および、ドレッサの寿命にともない発生する、研磨装置の研磨能力の突発的な変動を、ドレッサおよび研磨パッドの運用管理によって抑制する方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学的機械的研磨とは、回転する研磨パッドと半導体ウエハの被研磨面との間に、砥粒と薬液とからなるスラリーを供給しながら行う研磨である。また、研磨のたびに、研磨パッドをドレッサ（コンディショナとも呼ばれる）によって目立てる。ここで、研磨パッドとドレッサは消耗材であり、消耗して寿命を超えたと判断した時点で交換する。
【０００３】
化学的機械的研磨は、半導体の生産プロセスにおいて、絶縁膜の平坦化およびＣｕ配線形成ダマシンプロセスにおいて適用される。
【０００４】
ここで、近年、半導体の微細化によって、トランジスタの集積度が上がり、素子間を結成して回路を形成するＣｕ配線数の増加に対応して配線層の数が増加していることから、化学的機械的研磨の適用プロセスの数が増加している。また、前記微細化により、研磨後のウエハ表面の膜厚などに代表される研磨結果の品質管理が厳しくなっている。以上より、化学的機械的研磨の技術の重要性は益々増している。
【０００５】
例えば、前記の絶縁膜平坦化では、アルミニウム金属配線パターンを先に形成し、その上に絶縁膜を積層し、絶縁膜の凹凸を平坦にする工程がある。この例では１種類の材料の膜を研磨して、その膜が適切な膜厚になるようにする。
【０００６】
また、前記のＣｕ配線形成ダマシンプロセスでは、絶縁膜に配線の溝パターンを先に形成し、その溝にＣｕ金属をメッキなどで埋め込み、溝の上部のＣｕ金属を研磨して取り去り、溝にＣｕ金属を埋め込む。Ｃｕは絶縁膜に拡散する性質があるため、Ｃｕ膜と絶縁膜の間にはＴａなどのバリア膜を積層する。この例では、複数種類の材料の膜を連続して研磨し、バリア膜の下層にある絶縁膜の過研磨量が適切な量になるようにする。
【０００７】
特許文献１（特開２００９−４４４２号公報）には、研磨パッドの温度の連続サンプリングデータから切り出したデータを用いて、研磨前の膜厚と研磨後の膜厚との差分である研磨量もしくは研磨能力の指標である研磨レート（単位時間あたりの前記研磨量）を予測する方法、および、予測した前記前膜厚と後膜厚の差分もしくは研磨レートを用いて前記過研磨量を最適な値に制御する方法が述べられている。
【０００８】
特許文献２（特開２００８−６８３３８号公報）には、研磨パッドの厚さなどの各種状態を測定し、前記パッドの各種状態が予め定めた基準を満たしている場合には、ドレッサの機械的な状態を良と判定して研磨工程を継続し、前記パッドの各種状態が予め定めた基準を満たしておらず、不良と判定した場合には、ドレッサのダイヤフラムの圧力状態をはじめとする機械的な不具合を修復する方法が述べられている。
【０００９】
特許文献３（特開２００４−２７６１９０号公報）には、前記研磨装置の駆動モータ電流とドレッサ使用時間とに基づいて研磨パッドの交換時期を判定する方法が述べられている。
【００１０】
特許文献４（特開２００６−４９９２号公報）には、研磨装置における各消耗材の累計処理時間および装置状態の設定内容を示すレシピ情報を用いて、消耗材の交換が必要となるまでの残り時間である残余寿命を算出し、その算出結果に基づく情報を報知する方法が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−４４４２号公報
【特許文献２】特開２００８−６８３３８号公報
【特許文献３】特開２００４−２７６１９０号公報
【特許文献４】特開２００６−４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、研磨パッドやドレッサなどの消耗材の劣化にともない、前膜厚と後膜厚の差分や研磨レートは突発的に変動するため、特許文献１に記載のように前膜厚と後膜厚の差分や研磨レートの予測が難しくなるという問題があった。また、予測に誤差があると、研磨不足や研磨過多が発生し、追加研磨あるいは研磨済みウエハの廃棄につながってしまうという課題があった。
【００１３】
そこで、消耗材の消耗の様子を表す指標である残余寿命や消耗度（以降、新品時は消耗度が低く、消耗材の累積使用時間が伸張して消耗するにつれて消耗度が増加し、寿命間近では消耗度が高くなると定義して議論する）を算出する技術が求められている。同時に、管理（例えば交換など）の要否を判定する技術も求められている。そのような技術として、上記特許文献２〜４がある。
【００１４】
ところが、上記研磨レートの設定技術においては、以下の課題があった。
【００１５】
すなわち、上記特許文献２記載の方法では、研磨パッドの厚さを用いて、ドレッサの機械的不具合の修復要否を判定している。しかし、ドレッサの修復要否のみの判定では、事前に残余寿命を知ることができないため、修復や交換に必要な人員や部品を予め用意することが困難という課題があった。
【００１６】
また、上記特許文献４に記載の方法では、消耗材の残余寿命の算出に用いるデータは累積処理時間および装置状態の設定内容のみで、実際の研磨装置の詳細な状態データは用いていない。そのため、各消耗材の製造時に生じる個体差を考慮できないため、残余寿命を精度良く予測できない。
【００１７】
また、上記特許文献２〜４のいずれも、消耗材の消耗度に応じて消耗材の管理（例えば交換など）の要否を判定しているが、消耗材の消耗度に応じた研磨工程の制御は行っていない。
【００１８】
例えば、消耗材交換直後の慣らし運転において、消耗材の消耗度に応じて慣らし運転時間を操作して装置状態を安定化するように制御することによる、研磨結果の品質管理は行われていない。
【００１９】
また、消耗度が高く不安定な装置でも着工可能であるような、品質管理の緩い半導体ウエハを、消耗度の高い装置に優先的に搬送するようにロット搬送を操作することで、消耗材の交換時期を制御することによる、消耗材の延命は行われていない。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決して、装置状態のデータを用いてドレッサの消耗度もしくは残余寿命の予測や、慣らし運転の要否判定を行い、その判定結果に基づいて研磨工程を制御することで、前記前膜厚と後膜厚の差分などに代表される研磨結果の品質管理と消耗材延命を両立することができる研磨工程制御方法および半導体ウエハ研磨システムを提供することにある。
【００２１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００２３】
すなわち、代表的なものの概要は、コンピュータシステムにより、コンピュータシステムによる化学的機械的研磨工程においては、研磨パッドの温度の測定値を計測する計測ステップと、測定値もしくは測定値から計算した１つ以上の特徴量を用いてドレッサの消耗度を予測するドレッサ消耗度算出ステップと、ドレッサ消耗度の予測値を用いて、研磨装置のエージングのために行う慣らし運転の要否、およびドレッサの交換の要否の少なくとも１つを判定するメンテナンス要否判定ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２５】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、前膜厚と後膜厚の差分などの研磨結果の品質管理と消耗材延命を両立できることによる、追加研磨やスクラップの発生数および消耗材使用数の低減と、それに伴うコスト低減効果が得られることである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの半導体ウエハの研磨装置の構成図である。
【図３】図１に示す半導体ウエハ研磨システムを実現する複数の計算機からなるコンピュータシステムの構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムのＣｕダマシン工程における研磨対象ウエハの断面拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの研磨装置の測定信号サンプリング時系列データの１つである、研磨をしている間における研磨パッド温度測定値のサンプリング時刻に対する推移の一例である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムのＣｕダマシン工程での研磨における、研磨パッド厚さセンサ測定値のグラフである。
【図８】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの絶縁膜の平坦化工程での研磨対象ウエハの断面拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法の測定信号サンプリング時系列データを記録し、切り出し区間の特徴量を計算する実行ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法の切り出し区間の特徴量からドレッサ消耗度および残余寿命を予測し、そのドレッサ残余寿命の予測値に応じてドレッサ交換の計画を要求する実行ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法のドレッサ消耗度とメンテナンス要否判定しきい値を用いてメンテナンス要否の判定およびメンテナンス要求を発報する実行ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法の慣らし運転時間算出の実行ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法のドレッサ消耗度予測パラメータの設定／更新処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法のメンテナンス要否判定しきい値の設定および更新処理を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法のステップ１４０１における品質特徴量の算出処理を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る半導体ウエハ研磨システムによるメンテナンス要否判定しきい値の設定／更新方法の概要を説明するための説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る半導体ウエハ研磨システムの構成図である。
【図１８】図１７に示す半導体ウエハ研磨システムを実現する複数の計算機からなるコンピュータシステムの構成図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
以下、図１から図１２を用いて、本発明の実施の形態１を説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの構成図である。
【００３０】
図１において、半導体ウエハ研磨システムは、半導体ウエハの研磨装置２０１、プローブ検査装置２０２、膜厚計測装置２０３、製造実行システム２０４、測定値特徴量算出装置２２１、ドレッサ消耗度算出装置２２２、慣らし運転要否判定装置２２４およびドレッサ交換要否判定装置２２５で構成されるメンテナンス要否判定装置２２３、慣らし運転算出装置２２６、メンテナンス要求発報装置２２７、ドレッサ残余寿命算出装置２２８、ドレッサ交換計画要求装置２２９、ドレッサ消耗度予測パラメータ設定装置２３０、細線化量算出装置２３１、品質特徴量算出装置２３２、メンテナンス要否判定しきい値設定装置２３３から構成されている。各装置間におけるデータの授受の詳細は後述する。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの半導体ウエハの研磨装置の構成図である。
【００３２】
図２において、研磨装置２０１は、被研磨対象である半導体ウエハ（単にウエハとも記す）３０１をパッキング材を介して加圧保持する研磨ヘッド３０２、連結軸を介して研磨ヘッド３０２を回転させる研磨ヘッド回転駆動モータ３０３、ウエハ３０１を研磨する研磨パッド３０４、研磨パッド３０４を貼り付ける研磨テーブル３０５、研磨テーブル３０５を回転させるテーブル回転駆動モータ３０６、研磨パッド３０４を目立てるドレッサ３０７、ドレッサ３０７を回転および揺動させるドレッサ駆動モータ３０８、スラリーを研磨パッド３０４の上面に供給するスラリー供給装置３０９から構成されている。
【００３３】
ところで、ドレッサ３０７の目立て能力は、ドレッサ３０７の温度や圧力や駆動モータのトルクもしくは駆動電流などを用いて予測することが一般的である。しかし、それらに加え、ドレッサ３０７の目立て能力は、ドレッサ３０７によって目立てられた研磨パッド３０４および研磨パッド３０４が貼り付けられた研磨テーブル３０５の装置状態データにも反映される。
【００３４】
図３は、図１に示す半導体ウエハ研磨システムを実現する複数の計算機からなるコンピュータシステムの構成図である。
【００３５】
図３において、本構成は、製造実行システム２０４をソフトウェアによって実現する製造実行用計算機２５１ｃおよび製造実行情報データベース２５１ｄ、測定値特徴量算出装置２２１をソフトウェアによって実現する測定値特徴量算出用計算機２５３ｃおよび特徴量データベース２５３ｄ、ドレッサ消耗度算出装置２２２およびドレッサ残余寿命算出装置２２８およびドレッサ交換計画要求装置２２９をソフトウェアによって実現するドレッサ消耗度／残余寿命算出用計算機２５４ｃ１および予測式パラメータデータベース２５４ｄおよび予測式更新用計算機２５４ｃ２、メンテナンス要否判定装置２２３およびメンテナンス要求発報装置２２７をソフトウェアによって実現するメンテナンス要否判定用計算機２５６ｃ１およびしきい値データベース２５６ｄおよびしきい値更新用計算機２５６ｃ２、慣らし運転時間算出装置２２６をソフトウェアによって実現する慣らし運転時間算出用計算機２５５ｃおよび算出式パラメータデータベース２５５ｄ、細線化量算出装置２３１および品質特徴量算出装置２３２をソフトウェアによって実現する検査／測定結果記録用計算機２５２ｃおよび検査／測定結果データベース２５２ｄから構成されている。
【００３６】
これらの計算機およびデータベースは、ネットワーク２５０に接続され、データの授受と保存と計算を実行するように構成されている。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、ウエハの研磨を開始し、予め設定された研磨時間だけ研磨し（ステップ３５０）、研磨している間に、研磨パッドの状態をはじめとする測定値を記録する（ステップ３５１）。
【００３９】
次に、ステップ３５１での測定値から特徴量を算出する（ステップ３５２）。次に、ステップ３５２で算出された特徴量を用いてドレッサ消耗度を予測する（ステップ３５３）。次に、メンテナンス要否判定を行い、その判定結果に基づいてメンテナンス要求を発報する（ステップ３５４）。以上のステップ３５０〜ステップ３５４の詳細は後述する。
【００４０】
ここで、図５〜図８を用いて、研磨の対象を説明する。
【００４１】
図５は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムのＣｕダマシン工程における研磨対象ウエハの断面拡大図である。
【００４２】
この断面拡大図は、孔エッチング加工および溝エッチング加工を施した下層絶縁膜４０１と、その上に積層した中間層バリア膜４０２と、孔と溝に埋め込んだ上層金属膜４０３とを積層したＣｕダマシン工程の研磨前における配線１層の断面を説明する図である。
【００４３】
上部の配線部４０４は孔部４０５を介して下部の配線層（図示せず）と接続する。例えば、Ｃｕダマシン工程の場合には、上層金属膜４０３はＣｕ金属膜に、また中間バリア膜４０２はＴａなどのバリア膜に、また、下層絶縁膜４０１はＳｉＯＣなどの相関絶縁膜に相当する。下層絶縁膜４０１がＳｉＯＣなどの低誘電率膜の場合には、バリア膜と低誘電率膜の間に、強度を確保するなどの理由でＳｉＯ２酸化膜を配して中間層バリア膜４０２を２層構造にする場合があるが、３層構造の説明で一般性を失うことはない。
【００４４】
図５の上層金属膜４０３と中間層バリア膜４０２との境界４０６では被研磨材料の変化によって反射光の色が変わるため、金属膜厚あるいは装置の研磨レートの変動に関わらず、図１の反射光信号２１１の変化によって上層金属膜４０３の研磨の終点を知ることができる。中間バリア膜４０２と下層絶縁膜４０１との境界４０７でも同様である。
【００４５】
ただし、配線層全体の研磨は、中間層バリア膜４０２と下層絶縁膜４０１の境界４０７で終了させるのではなく、ウエハ面内全域での研磨残りを防ぐために下層絶縁膜に食い込んだ過研磨面４０８まで研磨する。
【００４６】
このとき、研磨が所定の過研磨面４０８まで達していないと、ウエハ面内の一部で研磨残りが生じてウエハ面内に配置した配線間の絶縁性が劣化することがある。他方、研磨が所定の過研磨面４０８を超えてしまうと、配線高さ４０９が小さくなり、配線断面積縮小によって配線抵抗が増大し、半導体装置の演算スピードの低下や消費電力の増大をもたらす。
【００４７】
よって、Ｃｕダマシン工程による配線層の研磨では、中間層バリア膜４０２と下層絶縁膜４０１との境界４０７から過研磨面４０８までの研磨した量を表す細線化量４１０を所定の値に制御することが重要になる。
【００４８】
細線化量４１０を所定の値に制御するため、一般に、制御対象である最下層を研磨する際の研磨レートの予測値に応じて研磨時間を操作したり、あるいは、研磨時間は一定として、細線化量もしくは研磨レートが予め定めた規格値から外れたら消耗材を交換したりする。しかし、消耗材の消耗度が寿命間近となると、予測が困難である突発的な研磨レートの変動が生じ、研磨不足もしくは研磨過多となることが問題であった。
【００４９】
そのため、図１の測定値特徴量算出装置２２１において、制御対象である最下層の膜の研磨に相当する区間の装置状態データだけを切り出した後、切り出しデータの全部もしくは一部におけるデータ開始時刻、平均傾き、平均値、最小値、最大値、積分値、変曲点、高速フーリエ変換などの方法で得られる周波数スペクトルパワー密度、などのうち１つ以上の特徴量を算出する。また、上記以外の特徴量を用いても構わない。
【００５０】
ここで、本実施の形態では、装置状態データのうち、研磨パッド３０４の温度データが、ドレッサ３０７の新品時から寿命までのドレッサ消耗度を継続的に良く反映することを利用している。
【００５１】
これは、研磨パッド３０４はドレッサ３０７に比べ、半導体ウエハ３０１に直接触れて製品出来栄えに最も影響を与えるため、研磨パッド３０４の温度データはドレッサ目立て能力の変化のうち製品出来栄えに関わる変化分を安定して抽出できるためである。
【００５２】
さらに、ドレッサ３０７もしくは研磨パッド３０４の交換直後に、新品のドレッサ３０７もしくは研磨パッド３０４の状態を安定させることを目的として行われる慣らし運転が十分行われたかどうかを、慣らし運転中の研磨パッド３０４の厚さをモニタしたデータを用いて把握できる。これは、慣らし運転中の研磨パッド３０４の厚さの変化が、ドレッサ３０７の目立て能力および研磨パッド表面の状態を反映しているためである。
【００５３】
図６は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの研磨装置の測定信号サンプリング時系列データの１つである、研磨をしている間における研磨パッド温度測定値のサンプリング時刻に対する推移の一例である。
【００５４】
図６の縦軸は研磨パッド温度測定値６０２であり、横軸は中間層バリア膜の研磨開始から下層絶縁膜４０１の研磨終了までのサンプリング時間である。図６には、ドレッサ交換直後からドレッサ寿命直前までに研磨した２０枚のウエハのデータを重ねてプロットしている。
【００５５】
ここで、図６において、ドレッサ交換直後の研磨パッドの温度の最大値６０３からドレッサ寿命直前の温度最大値６０４までの間に、ドレッサ消耗とともに徐々に温度最大値が低下していることが分かる。同時に、研磨パッド温度の変曲点６１０が後退し、平均値６１１、上昇傾き６１２、および温度データ波形が形成する面積（積分値に相当）６１３はいずれも小さくなっていくことが分かる。
【００５６】
まず、研磨パッド温度の変曲点６１０がドレッサの消耗とともに後退する物理的原因は、ドレッサが交換直後の比較的新品のときは研磨パッドが良く目立てられていて研磨レートが高く、ドレッサが交換直前の寿命間近のときは研磨パッドの目立てが不十分で研磨レートが低いことにある。
【００５７】
つまり、研磨レートが高いときは、研磨パッドの温度の摩擦熱が比較的大きい下層絶縁膜４０１に到達する時刻が早く、変曲点６１０も早くなる。逆に、ドレッサの消耗とともに研磨レートが低下すると、下層絶縁膜４０１に到達する時刻が遅くなり、変曲点６１０も遅くなる。
【００５８】
また、ドレッサ交換直後の下層絶縁膜４０１に到達する時刻が早いときは、研磨の最中に生じる累積の摩擦熱が大きいため、研磨パッド温度の最大値、平均値６１１、上昇傾き６１２、および面積６１３は大きくなる。
【００５９】
逆に、ドレッサ交換直前の下層絶縁膜４０１に到達する時刻が遅いときは、研磨の最中に生じる累積の摩擦熱が小さいため、前記研磨パッド温度の最大値、平均値６１１、上昇傾き６１２、および面積６１３は小さくなる。
【００６０】
また、もう一つの物理的原因として、ドレッサ交換直後の比較的新品のときは研磨パッドが良く目立てられていて摩擦熱自体が高いが、ドレッサ交換直前の寿命間近のときは研磨パッドの目立てが不十分で摩擦熱自体が低くなることが挙げられる。
【００６１】
以上より、研磨パッド温度の測定信号サンプリング時系列データにおける特徴量の変化は、ドレッサの消耗を反映しているため、パッド温度を用いてドレッサの消耗度を予測できる。さらに、ドレッサ消耗度が予め定めた規格内かどうかを調べることにより、ドレッサの慣らし運転の延長や交換の要否を判断することができる。
【００６２】
また、パッド温度に加え、研磨パッド３０４もしくはドレッサ３０７もしくは研磨テーブル３０５に関する装置状態データもしくは消耗材の累積使用時間をドレッサ消耗度に用いることで、予測に利用できる情報量が増えるため、予測精度を向上させることができる。
【００６３】
また、ある時点での研磨パッド温度の波形データとの差分や、任意の線形もしくは非線形関数を用いて定義したモデル波形との差分を特徴量としてもよい。
【００６４】
また、パッド温度の変曲点６１０が、変曲点６１０の前後で膜の材料が異なることを反映している場合、変曲点６１０を監視することで、研磨している材料の変化を検出し、その材料の変化点の情報を製造工程にフィードバックできる。例えば、研磨よりも上流の工程である、成膜工程におけるスパッタリングによって膜の表面が変質している場合、その変質層の終点を検出し、成膜工程などにフィードバックできる。
【００６５】
図７は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムのＣｕダマシン工程での研磨における、研磨パッド厚さセンサ測定値のグラフである。
【００６６】
図７（ａ）は、全ウエハに対して同一の一定研磨時間だけ研磨したときの、細線化量のウエハ面内ばらつき７０２の着工順の推移を示した図である。
【００６７】
図７（ａ）の縦軸は細線化量のウエハ面内ばらつき７０２であり、横軸は着工順のウエハである。ここで、図７（ａ）では、細線化量のウエハ面内ばらつきの突発的な変動７０５がある（以後、突発的な変動のことを、突発変動と呼ぶ）。
【００６８】
このとき、図７（ａ）にプロットした突発変動時のウエハ７０５および通常時の代表例であるウエハ７０４の２ウエハについて、図７（ｂ）に、各ウエハの研磨直前に実施したドレッシング時における、パッド厚さのサンプリング時系列データの研磨時間に対する推移を示す。
【００６９】
図７（ｂ）の縦軸は図１の研磨パッド厚さセンサ測定値２１２であり、横軸は中間層バリア膜の研磨開始から下層絶縁膜４０１の研磨終了までのサンプリング時刻である。
【００７０】
ここで、図７（ｂ）に示すように、実線７１５で測定値を示す突発変動時のウエハ７０５では、破線７１６で測定値を示す通常時のウエハ７０４に比べ、研磨パッド厚さがドレッシング中に高速に変化している。この原因は、慣らし運転が不十分であったためにパッド表面状態が不安定であったためである。
【００７１】
このような研磨パッド厚さのドレッシング中の変化速度の異常を検知するためには、例えば、特徴量として研磨パッド厚さの最大値から最小値を引いた値である、変化幅を用いればよい。実際、突発変動時のウエハ７０５の測定値変動幅７１３が通常時のウエハ７０４の測定値変動幅７１４に比べて大きい。
【００７２】
以上より、研磨パッド温度測定値によるドレッサの消耗度の予測に加え、研磨パッド厚さセンサ測定値による慣らし運転不足の検知を加えることで、慣らし運転およびドレッサ寿命にともなう細線化量の突発変動を抑制することができる。
【００７３】
以下の説明では、研磨工程を図５に示す境界４０６までの上層金属膜４０３の研磨（Ｉ）と、境界４０６から過研磨面４０８までの研磨（ＩＩ）の２つに分け、境界４０６から過研磨面４０８までの研磨（ＩＩ）を例に詳細に説明するが、中間層バリア膜４０２と下層絶縁膜４０１の２種類の材料の膜を連続して研磨するため、一般性を失うことはない。なお、図１の反射光信号２１１を用いた上層金属膜４０３の研磨終点検出により、研磨工程を研磨（Ｉ）と研磨（ＩＩ）に分割することは容易である。
【００７４】
以下の説明では、上記のＣｕダマシン工程を例に詳細に説明するが、図８に研磨対象ウエハの断面拡大図を示す、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムの絶縁膜の平坦化工程のように、一様な材料５０１で構成され、研磨前の凹凸面の上端部５０２から研磨後の平面５０３までの総細線化量５０４を制御する場合においても、研磨開始から研磨終了までをデータ切り出し区間とすれば同様に研磨できるため、一般性を失うことはない。
【００７５】
また、例えば、絶縁膜の平坦化工程の細線化量制御において、図８の凹凸面の下端部５０５から研磨後の平面５０３までの研磨区間５０６のデータの寄与度が高い場合には研磨区間５０６をデータ切り出し区間とする等、研磨状況に応じてデータ切り出し区間を変化させても構わない。
【００７６】
また、以上で挙げた、ドレッサ３０７の目立て能力の予測に用いることができる装置状態データである研磨パッドの温度は、図６のグラフに示されるようにＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：雑音の大きさに対する信号の大きさの比）が大きいため、安定してドレッサの目立て能力を予測することができる。
【００７７】
また、研磨パッド３０４およびドレッサ３０７の前回交換後からの累積使用時間もノイズが少ないため、ドレッサ３０７の目立て能力を安定して予測するために有効ではあるが、ドレッサ３０７の個体差によって初期状態や消耗による劣化の様子が異なることを反映しないため、温度データを用いる方が予測の精度が良好となる。
【００７８】
以下の説明では、研磨パッド３０４の温度を測る放射温度計（図示せず）から取得した研磨パッド温度測定値２１３および研磨パッド厚さの相対変化のモニタ値である研磨パッド厚さセンサ測定値を用いる場合について説明するが、これに限定される訳ではない。例えば、前述の累積使用時間を併用することでＳ／Ｎ比改善が期待される。
【００７９】
図９〜図１２は、図４に示す、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法の、各実行ステップの詳細ステップを説明するフローチャートである。
【００８０】
図９は装置の測定信号サンプリング時系列データを記録する実行ステップ（図４のステップ３５１）の詳細と、切り出し区間の特徴量を計算する実行ステップ（図４のステップ３５２）の詳細を説明する図であり、図１０は切り出し区間の特徴量からドレッサ消耗度および残余寿命を予測し、そのドレッサ残余寿命の予測値に応じてドレッサ交換の計画を要求する実行ステップ（図４のステップ３５３）の詳細を説明する図であり、図１１はドレッサ消耗度とメンテナンス要否判定しきい値を用いてメンテナンス要否の判定およびメンテナンス要求を発報する実行ステップ（図４のステップ３５４）の詳細を説明する図である。
【００８１】
まず、図９に示すように、測定値特徴量算出装置２２１は研磨装置２０１から提供された研磨パッド厚さセンサ測定値２１２および研磨パッド温度測定値２１３および反射光信号２１１の測定信号サンプリング時系列データを図３の検査／測定結果記録用データベース２５２ｄ）から取得し（ステップ９０１）、最下層の膜の研磨に相当する区間だけを切り出す（ステップ９０２）。
【００８２】
次に、ステップ９０２で切り出しデータについて特徴量を計算し（ステップ９０３）、図１の製造実行情報２１８に含まれるウエハ番号をつけて図３の特徴量データベース２５３ｄに記録する（ステップ９０４）。
【００８３】
対象とする全ての装置状態データについて、取得ステップと切り出しステップと特徴量計算ステップが完了したかどうかを判定し（ステップ９０５）、未完の場合はステップ９０１からの処理を繰返し、完了の場合は終了する。
【００８４】
次に、図１０に示すように、図１のドレッサ消耗度算出装置２２２が、測定値特徴量算出装置２２１が記録した特徴量を、図３の特徴量データベース２５３ｄから取得し（ステップ１００１）、消耗度予測式パラメータを図３の消耗度／残余寿命予測式パラメータデータベース２５４ｄから取得し（ステップ１００２）、ドレッサ消耗度を予測して図３のドレッサ消耗度データベース８０７ｄにドレッサ消耗度を記録する（ステップ１００３）。
【００８５】
次に、図１のドレッサ残余寿命算出装置２２８がドレッサ消耗度を図３のドレッサ消耗度データベース８０７ｄから取得してドレッサ残余寿命予測式パラメータを図３の消耗度／残余寿命予測式パラメータデータベース２５４ｄから取得し（ステップ１００４）、ドレッサ残余寿命を予測してドレッサ交換要求装置２２９に提供し（ステップ１００５）、ドレッサ交換要求装置２２９がドレッサ残余寿命に応じてドレッサ交換計画を製造実行システム２０４に要求する（ステップ１００６）。
【００８６】
次に、図１１に示すように、図１のドレッサ交換要否判定装置２２５および慣らし運転要否判定装置２２４が、ドレッサ消耗度予測装置２２２が記録したドレッサ消耗度を図３のドレッサ消耗度データベース８０７ｄから、メンテナンス要否判定用しきい値を図３のしきい値データベース２５６ｄから取得する（ステップ１１０１）。
【００８７】
次に、ドレッサ交換要否判定装置２２５が、ドレッサ消耗度がドレッサ慣らし運転要否判定しきい値内かどうか判定する（ステップ１１０２）。
【００８８】
もし、ステップ１１０２でしきい値内であれば、慣らし運転要否判定装置２２４が、研磨パッド厚さ測定値特徴量は研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値内かどうか判定する（ステップ１１０３）。もし、ステップ１１０３でしきい値内であれば、ドレッサ交換要否判定装置２２５はドレッサ消耗度がドレッサ交換要否判定しきい値内かどうかを判定する（ステップ１１０４）。
【００８９】
もしステップ１１０２もしくはステップ１１０３ステップのいずれかでしきい値外れであれば、慣らし運転時間算出装置２２６が慣らし運転時間を算出し（ステップ１１０５）、メンテナンス要求発報装置２２７が慣らし運転要求を発報する（ステップ１１０６）。
【００９０】
もし、ステップ１１０４でしきい値外れであれば、メンテナンス要求発報装置２２７はドレッサ交換要求を発報する（ステップ１１０７）。
【００９１】
ここで、ステップ１１０５における慣らし運転時間算出ステップの詳細は、図１２のフローチャートで表される。
【００９２】
図１２に示すように、まず、慣らし運転時間算出装置２２６は運転時間算出式パラメータデータベース２５５ｄから慣らし運転時間算出用パラメータを取得する（ステップ１２０１）。
【００９３】
次に、ドレッサ慣らし運転要否判定しきい値からドレッサ消耗度を引いた差分値である、ドレッサしきい値外れ量を算出する（ステップ１２０２）。次に、研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値から研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量を引いた差分値である、研磨パッドしきい値外れ量を算出する（ステップ１２０３）。
【００９４】
最後に、ドレッサしきい値外れ量と研磨パッドしきい値外れ量を用いて慣らし運転時間を算出し、慣らし運転時間をメンテナンス要求発報装置２２７に提供する（ステップ１２０４）。以上で説明した、ウエハの研磨と前述した実行ステップを、図４に示すように繰返す。
【００９５】
以下、図１０のドレッサ消耗度を予測する実行ステップ（ステップ１００３）の詳細を説明する。
【００９６】
まず、研磨パッド温度測定値２１３の特徴量に関するパラメータをパラメータＡとして、例えば、予測式として、以下の（数１）の式を用いてドレッサ消耗度を定義した。
【００９７】
（数１）
ドレッサ消耗度＝パラメータＡ×パラメータＱＡ×特徴量Ａ＋パラメータＱＰ×Ｐ
ただし、上記（数１）の式では、特徴量Ａは研磨パッド温度の特徴量のことを指す。また、パラメータＱＡ、ＱＰは、装置毎に設定する装置間機差に関するパラメータである。
【００９８】
また、経験上分かっている、ドレッサ交換の１周期あたりの平均的な時間もしくは研磨回数をＸとし、ドレッサ消耗度は０からＸの値を取るものとして、パラメータを正規化することで、次のドレッサ交換までの残り時間もしくは研磨回数として表される残余寿命を予測することが可能となる（図１０のステップ１００５）。つまり、次のドレッサ交換までの残余寿命の予測値は、以下の（数２）の式で表される。
【００９９】
（数２）
次のドレッサ交換までの残余寿命の予測値＝Ｘ−ドレッサ消耗度
ただし、Ｘはドレッサ交換の１周期の平均的な日数である。Ｘは装置毎に設定してもよい。
【０１００】
ドレッサ残余寿命に応じてドレッサ交換計画を要求する実行ステップ（図１０のステップ１００６）では、予測した残余寿命およびドレッサ交換計画立案の要求などを、量産ラインの管理者へのメール送信などの手段で発報すればよい。これにより、交換に要する人員や部品の確保などのスケジューリングが容易となる。
【０１０１】
また、上記（数１）の式では、特徴量は１種類のみを用いることを想定したが、前述の数種類の特徴量を併用することでノイズの影響低減と情報量の増加による予測精度向上を図ることができる。
【０１０２】
例えば、特徴量の例として、前述の研磨パッドの切り出しデータにおける、平均傾き、平均値、最大値、積分値、変曲点、着目周波数における周波数スペクトルパワー密度の８種類を用いる場合、以下の（数１ａ）の式で表される。
【０１０３】
ただし、研磨パッド温度１１１の平均傾きに関するパラメータをパラメータＡ１、平均値に関するパラメータをパラメータＡ２、最大値に関するパラメータをパラメータＡ３、積分値に関するパラメータをパラメータＡ４、変曲点に関するパラメータをパラメータＡ５、周波数スペクトルパワー密度に関するパラメータをパラメータＡ６とした。
【０１０４】
（数１ａ）
ドレッサ消耗度＝パラメータＡ１×パラメータＱＡ１×特徴量Ａ１＋パラメータＡ２×パラメータＱＡ２×特徴量Ａ２＋…＋パラメータＡ６×パラメータＱＡ６×特徴量Ａ６＋パラメータＱＰ×Ｐ
ただし、特徴量Ａ１〜特徴量Ａ６は以下の通りである。
【０１０５】
特徴量Ａ１：研磨パッド温度の平均傾き
特徴量Ａ２：研磨パッド温度の平均値
特徴量Ａ３：研磨パッド温度の最大値
特徴量Ａ４：研磨パッド温度の積分値
特徴量Ａ５：研磨パッド温度の変曲点
特徴量Ａ６：研磨パッド温度の周波数スペクトルパワー密度
ただし、パラメータＱＡｉ（ｉ＝１〜６）、ＱＰは、装置毎に設定する装置間機差に関するパラメータである。
【０１０６】
また、（数１）の式と同様、ドレッサ交換の１周期の平均的な日数をＸとしたときドレッサ消耗度は０からＸの値を取るものとしてパラメータを正規化すればよい。また、前述の理由により、パラメータＱｉ（ｉ＝１〜６）が正の値ならば、一般にパラメータＡ５は正の値、パラメータＡ１〜Ａ４、パラメータＡ６は負の値となる。
【０１０７】
ここで、特徴量は上記種類だけに限定される訳ではなく、例えば、切り出しデータの開始時刻や、研磨パッド温度の最小値なども用いることができる。また、上記種類の一部だけを用いることも可能である。また、予測式は、１次式以外の非線形式などとしても構わない。
【０１０８】
また、ドレッサ３０７の消耗にともない、研磨パッド３０４の面内における研磨パッド温度の分布およびばらつきが変動する。そのため、研磨パッド３０４の面内に分布する、複数点における研磨パッド３０４の測定値について、それぞれ特徴量を求め、複数の特徴量を用いてドレッサ消耗度を予測することで、ドレッサ消耗度の予測精度を向上させることができる。
【０１０９】
次に、図１１のメンテナンス要否を判断する実行ステップの詳細を説明する。
【０１１０】
細線化量もしくは研磨レートの突発変動が、ドレッサ交換直後の新品時および交換直前の寿命間近に特に散発する。その原因は、新品時はドレッサの慣らし運転が不十分であるとドレッサの刃の脆く脱落しやすい部分が残るためにパッドの目立てが不安定となり、寿命間近ではドレッサの刃の磨耗によりパッドの目立てが不十分となるからと考えられる。
【０１１１】
そのため、例えば、経験に基づいて設定された下限しきい値と上限しきい値を用いて、ドレッサ消耗度が下限しきい値を下回れば慣らし運転不十分と判定してドレッサの慣らし運転を延長し、ドレッサ消耗度が上限しきい値を上回れば寿命に達したとしてドレッサを交換すればよい。
【０１１２】
以上より、図１１の実行ステップによってドレッサメンテナンスの要否を判定できる。
【０１１３】
ここで、ドレッサ消耗度が下限を下回ることはすなわち慣らし運転の不足を、上限を上回ることはすなわち寿命に達したことを意味するため、以後、上限しきい値をドレッサ交換要否判定しきい値、下限しきい値をドレッサ慣らし運転要否判定しきい値と呼ぶ。
【０１１４】
また、研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量の上下限しきい値については、慣らし運転の不足を判定する用途のため、以後、研磨パッド慣らし運転要否判定（上限／下限）しきい値と呼ぶ。
【０１１５】
これらのしきい値は、以下の（数３ａ）の式、（数３ｂ）の式で定義している。
【０１１６】
（数３ａ）
ドレッサ慣らし運転要否判定しきい値＝パラメータＬｄ×パラメータＱＬｄ
ドレッサ交換要否判定しきい値＝パラメータＵｄ×パラメータＱＵｄ
（数３ｂ）
研磨パッド慣らし運転要否判定下限しきい値＝パラメータＬｐ×パラメータＱＬｐ
研磨パッド慣らし運転要否判定上限しきい値＝パラメータＵｐ×パラメータＱＵｐ
ただし、パラメータＬｄおよびＬｐおよびＵｄおよびＵｐは全装置共通のパラメータであり、パラメータＱＬｄおよびＱＬｐおよびＱＵｄおよびＱＵｐは装置毎に設定する装置間機差に関するパラメータである。
【０１１７】
次の、図１２の実行ステップでは、慣らし運転時間の算出を行う。ドレッサ消耗度および研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量のしきい値からの外れ量の大きさに、必要な慣らし運転時間が比例するとして、慣らし運転時間を算出すればよい。具体的には、例えば以下の（数４）の式を用いればよい。
【０１１８】
（数４）
慣らし運転時間＝パラメータＫ×パラメータＱＫ×（ドレッサしきい値外れ量）×（研磨パッドしきい値外れ量）
ただし、パラメータＫはドレッサしきい値外れ量の絶対値と、研磨パッドしきい値外れ量の、絶対値の積の慣らし運転時間に対する係数であり、パラメータＱＫは装置間機差に関する係数である。
【０１１９】
また、図１２に関する先の説明のように、ドレッサしきい値外れ量および研磨パッドしきい値外れ量は、研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値から研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量を引いた差分値として定義しており、また、値の正負は、慣らし運転不足の場合が正の値、慣らし運転過多の場合が負の値となるように定義している。
【０１２０】
ここで、慣らし運転時間は不足すると追加の慣らし運転が必要となり、他方、過多となるとドレッサおよび研磨パッドの残余寿命の減少や装置のスループットの低下が生じるという問題がある。
【０１２１】
そのため、慣らし運転時間は、慣らし運転直後のドレッサしきい値外れ量および研磨パッドしきい値外れ量が、できるだけゼロに近い負の値となるように設定することが望ましい。そのため、上記の（数４）で算出した慣らし運転時間を用いて慣らし運転を行う際に、その際の慣らし運転時間および慣らし運転直後のドレッサしきい値外れ量および研磨パッドしきい値外れ量をフィードバックして、パラメータＫもしくはパラメータＱＫのいずれかもしくは両方を遂次更新して最適なパラメータとすることが望ましい。
【０１２２】
例えば、パラメータＫのみを遂次更新して、慣らし運転実施直後のドレッサしきい値外れ量および研磨パッドしきい値外れ量の値をゼロとすることを目標とする場合、以下の（数５）の式を用いてパラメータＫの更新値を求めればよい。
【０１２３】
（数５）
パラメータＫの更新値＝
（慣らし運転実施直前のしきい値外れ量
÷（慣らし運転実施直前のしきい値外れ量
−慣らし運転実施直後のしきい値外れ量））×パラメータＫ
ただし、定義は以下の通り。
【０１２４】
慣らし運転実施直前のしきい値外れ量：慣らし運転実施直前の（ドレッサしきい値外れ量）×（研磨パッドしきい値外れ量）の値
慣らし運転実施直後のしきい値外れ量：慣らし運転実施直後の（ドレッサしきい値外れ量）×（研磨パッドしきい値外れ量）の値
ここで、上記の（数５）の式をそのまま更新値として用いると、ノイズなどの外乱の影響が大きくなる可能性がある。そのため、以下の（数５ａ）の式のようにＥＷＭＡ（指数重みつき移動平均）平滑化フィルタを適用し、更新前および更新後のパラメータＫの値を用いて得たＥＷＭＡフィルタ補正済み自動更新値をパラメータＫの上書き値とすればよい。
【０１２５】
（数５ａ）
パラメータＫの上書き値＝（１−α）×更新前のパラメータＫ
＋α×（数５）の式で得られたパラメータＫ
ただし、０≦α≦１。
【０１２６】
以上説明した本実施の形態によれば、半導体ウエハ３０１の研磨中に研磨装置２０１における研磨パッド３０４の温度の測定信号サンプリング時系列データを記録し、ウエハ研磨終了後に測定信号サンプリング時系列データから最下層の膜の研磨に相当する区間だけを切り出し、その区間の特徴量を計算し、切り出し区間の特徴量からドレッサ消耗度を予測し、予測したドレッサ消耗度とドレッサメンテナンス要否判定用の基準値を用いてドレッサメンテナンス要否を判定し、判定結果に応じて研磨装置２０１にドレッサメンテナンス要求を発報することで、Ｃｕダマシン工程における最下層の膜の細線化量もしくは研磨レートの突発変動を抑制することができる。
【０１２７】
なお、この実施の形態では、（数１）の式、（数１ａ）の式、（数３ａ）の式、（数３ｂ）の式、（数４）の式における装置間機差に関するパラメータＱ、パラメータＬＲ、パラメータＵＲは、装置毎に値を設定するとしていた。
【０１２８】
しかし、近年、研磨装置２０１の研磨ヘッド３０２の複数化および研磨テーブル３０５の複数化が進んでおり、装置毎の値の設定では、研磨ヘッド３０２毎および研磨テーブル３０５上に設置した研磨パッド３０４毎に研磨能力が異なる実態にそぐわない可能性がある。
【０１２９】
よって、研磨装置２０１の１台あたりの研磨ヘッド３０２もしくは研磨パッド３０４が複数個存在する場合には、パラメータＱ、パラメータＬＲ、パラメータＵＲを、研磨ヘッド３０２毎もしくは研磨テーブル３０５毎もしくは研磨ヘッド３０２と研磨テーブル３０５の組合せ毎に設定すればよい。
【０１３０】
（実施の形態２）
実施の形態１では、ドレッサ消耗度の予測式［（数１）の式、（数１ａ）の式］におけるパラメータＡｉ（ただしｉ＝１、２、…、６）、Ｐ、ＱＡｉ（ｉ＝１〜６）、ＱＰを手動での設定としていたが、実施の形態２では、複数ウエハの実際の研磨時における研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量およびドレッサ累積使用時間の実績値を用いて、パラメータを自動初期値設定もしくは自動更新のいずれかもしくは両方を行うことで、作業者による設定作業などの工数削減およびドレッサ消耗度予測式の実際からの乖離を抑制できる。
【０１３１】
図１３は、本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法におけるドレッサ消耗度予測パラメータの設定／更新処理を示すフローチャートである。
【０１３２】
例として、上記の（数１ａ）の式のパラメータＡｉ（ただしｉ＝１、２、…、６）、Ｐ、ＱＡｉ（ｉ＝１〜６）、ＱＰを自動初期値設定もしくは自動更新する方法を説明する。
【０１３３】
まず、図１のドレッサ消耗度予測パラメータ設定装置２３０が、研磨パッド温度測定値を図３の検査／測定結果データベース２５２ｄから取得した後（ステップ１３０１）、ドレッサ累積使用時間を図３の検査／測定結果データベース２５２ｄから取得する（ステップ１３０２）。
【０１３４】
次に、図１のドレッサ消耗度予測パラメータ設定装置２３０が、ステップ１３０１とステップ１３０２で取得した研磨パッド温度測定値特徴量およびドレッサ累積使用時間を用いて、ドレッサ消耗度予測パラメータの設定もしくは更新を行い、その結果を図３の消耗度／残余寿命予測式パラメータデータベース２５４ｄに記録する（ステップ１３０３）。
【０１３５】
以下に、ステップ１３０３におけるパラメータ設定もしくは更新の方法を詳細に説明する。実施の形態１において、例として、ドレッサ消耗度予測式を以下の（数１ａ）の式のように定義した。
【０１３６】
（数１ａ）
ドレッサ消耗度＝パラメータＡ１×パラメータＱＡ１×特徴量Ａ１＋パラメータＡ２×パラメータＱＡ２×特徴量Ａ２＋…＋パラメータＡ６×パラメータＱＡ６×特徴量Ａ６＋パラメータＱＰ×パラメータＰ
まず、自動初期値設定の方法から説明する。
【０１３７】
はじめに、任意の１つの装置（以後、装置１と呼ぶ）におけるパラメータＱＡｉ（ｉ＝１〜６）とパラメータＱＰを１とおいて、ｍ個のウエハの研磨時における特徴量Ａｉ（ｉ＝１〜６）および実施の形態１で説明した方法により正規化済のドレッサ消耗度を用いて、装置１におけるパラメータＡｉ（ｉ＝１〜６）とパラメータＰを初期値設定する。
【０１３８】
装置１におけるパラメータＡｉ（ｉ＝１〜６）とパラメータＰの自動初期値設定値行列Ｚは、最小二乗近似を用いる場合、以下の（数６）の式で定義するＸ行列とＹベクトルを用いて得られる（ｍは設定するパラメータ以上の数）。
【０１３９】
（数６）
Ｚ＝（ＸＴＸ）−１ＸＴＹ
ただし、
ＺＴ＝［パラメータＡ１、パラメータＡ２、・・・、パラメータＡ６、パラメータＰ］
ＸＴ＝［Ｘ１Ｔ、Ｘ２Ｔ、・・・、ＸｍＴ］
Ｘｊ＝［ウエハｊの特徴量Ａ１、ウエハｊの特徴量Ａ２、・・・、ウエハｊの特徴量Ａ６、１］（ただしｊ＝１〜ｍ）
ＹＴ＝「ウエハ１のドレッサ消耗度、ウエハ２のドレッサ消耗度、・・・、ウエハｍのドレッサ消耗度」（ｍ≧７）
である。
【０１４０】
次に、装置１以外のパラメータＱＡｉ（ｉ＝１〜６）、ＱＰを設定する。例えば、ｍＱ個のウエハの研磨時における装置２〜ｅに対する最小二乗近似による設定値行列ＺＱは以下の（数７）の式の通りである（ｍＱは設定するパラメータ以上の数）。
【０１４１】
（数７）
ＺＱ＝（ＸＱＴＸＱ）−１ＸＱＴＹＱ
ただし、
ＺＱＴ＝［パラメータＱＡ１、パラメータＱＡ２、・・・、パラメータＱＡ６、パラメータＱＰ］、
ＸＱＴ＝［Ｘ１Ｔ、Ｘ２Ｔ、・・・、ＸｍＱＴ］、
ＸｊＱ＝［パラメータＡ１×ウエハｊＱの特徴量Ａ１、パラメータＡ２×ウエハｊＱの特徴量Ａ２、・・・、パラメータＡ６×ウエハｊＱの特徴量Ａ６、パラメータＰ］（ｊＱ＝１〜ｍＱ）
ＹＱＴ＝「ウエハ１のドレッサ消耗度、ウエハ２のドレッサ消耗度、・・・、ウエハｍＱのドレッサ消耗度」（ｍＱ≧８）
次に、パラメータの自動更新方法を説明する。
【０１４２】
上記の（数６）の式、（数７）の式で設定した全てのパラメータを、パラメータの数以上のウエハについての特徴量Ａｉ（ｉ＝１〜６）および実施の形態１で説明した方法により正規化済のドレッサ消耗度の実績値を用いて更新してもよいが、複数パラメータの更新では、複数のウエハのデータが蓄積されるまで更新できないため更新頻度が下がるという欠点があることに注意する。
【０１４３】
それに対して、１パラメータのみの更新では、ウエハ研磨毎に更新ができる。
【０１４４】
以下に、例として、パラメータＰだけを自動更新する方法を記す。
【０１４５】
上記の（数１ａ）を変形することで、以下の（数８）の式を得る。
【０１４６】
（数８）
パラメータＰ＝
（ドレッサ消耗度−
（パラメータＡ１×パラメータＱＡ１×特徴量Ａ１
＋パラメータＡ２×パラメータＱＡ２×特徴量Ａ２
＋…＋パラメータＡ６×パラメータＱＡ６×特徴量Ａ６））
÷パラメータＱＰ
よって、直近に研磨したウエハｗを用いてパラメータＰを更新する場合、ウエハｗについて得られた、特徴量Ａｉ（ｉ＝１〜６）および実施の形態１で説明した方法により正規化済のドレッサ消耗度の実績値およびパラメータＱＡｉ（ｉ＝１〜６）、ＱＰを上記の（数７）の式に代入することで、直近に研磨したウエハｗについて最適なパラメータＰが算出できる。
【０１４７】
しかし、この（数８）の式で得られたパラメータＰをそのままパラメータＰの自動更新値とすると、ノイズのような外乱によって、ドレッサ消耗度の算出式が不安定となってしまう。
【０１４８】
そのため、以下の（数８ａ）の式のように、ＥＷＭＡ（指数重みつき移動平均）平滑化フィルタを適用し、更新前および更新後のパラメータＰの値を用いて得たＥＷＭＡフィルタ補正済み自動更新値をパラメータＰの上書き値とすればよい。
【０１４９】
（数８ａ）
パラメータＰの上書き値＝（１−β）×更新前のパラメータＰ
＋β×（数８）の式で得られたパラメータＰ
ただし、０≦β≦１。
【０１５０】
（実施の形態３）
実施の形態１〜２では、メンテナンス要否判定式におけるパラメータＬｄ、ＱＬｄ、Ｕｄ、ＱＵｄ、Ｌｐ、ＱＬｐ、Ｕｐ、ＱＵｐを手動での設定としていたが、実施の形態３では、複数ウエハの実際の研磨時におけるドレッサ消耗度、研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量、細線化量や配線抵抗値などの研磨結果の品質を表す特徴量などの実績値を用いてパラメータを自動初期値設定もしくは自動更新のいずれかもしくは両方を行うことで、作業者などの工数削減およびメンテナンス要否の判定ミスを抑制できる。
【０１５１】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法のメンテナンス要否判定しきい値の設定および更新処理を示すフローチャートである。
【０１５２】
まず、図１の品質特徴量算出装置２３２が、図１の細線化量２５１もしくは配線抵抗値２５１のいずれかもしくは両方を図３の検査／測定結果データベース２５２ｄから取得した後、品質特徴量２５２を算出してメンテナンス要否判定しきい値設定装置２３３に提供する（ステップ１４０１）。
【０１５３】
次に、図１のメンテナンス要否判定しきい値設定装置２３３が、ドレッサ消耗度２４３を取得した後（ステップ１４０２）、研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量２４２を取得する（ステップ１４０３）。
【０１５４】
次に、ステップ１４０１〜ステップ１４０３で取得した前記品質特徴量、ドレッサ消耗度、研磨パッド厚さセンサ測定値特徴値を用いて、メンテナンス要否判定しきい値設定装置２３３が、メンテナンス要否判定しきい値２５３とドレッサ慣らし運転要否判定しきい値と、研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値を設定／更新し（ステップ１４０４〜ステップ１４０６）、図３のしきい値データベース２５６ｄに記録する。
【０１５５】
図１５は、本発明の実施の形態３に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法のステップ１４０１における品質特徴量の算出処理を示すフローチャートである。
【０１５６】
まず、図１の細線化量算出装置２３１が、前膜厚値２１６および後膜厚値２１７を図３の検査／測定結果データベース２５２ｄから取得した後（ステップ１５０１）、前膜厚値から後膜厚値を引いた値である細線化量を算出する（ステップ１５０２）。
【０１５７】
次に、配線抵抗値２１５を図３の検査／測定結果データベース２５２ｄから取得する（ステップ１５０３）。
【０１５８】
以上で得た細線化量および配線抵抗値を用いて、品質特徴量算出装置２３２が品質特徴量を算出する（ステップ１５０４）。
【０１５９】
以下に、図１４のステップ１４０４〜ステップ１４０６におけるパラメータ設定もしくは更新の方法を詳細に説明する。
【０１６０】
実施の形態１において、例として、ドレッサ消耗度および研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量の上下限しきい値を以下の（数３ａ）の式、（数３ｂ）の式のように定義した。
【０１６１】
（数３ａ）
ドレッサ慣らし運転要否判定しきい値＝パラメータＬｄ×パラメータＱＬｄ
ドレッサ交換要否判定しきい値＝パラメータＵｄ×パラメータＱＵｄ
（数３ｂ）
研磨パッド慣らし運転要否判定下限しきい値＝パラメータＬｐ×パラメータＱＬｐ
研磨パッド慣らし運転要否判定上限しきい値＝パラメータＵｐ×パラメータＱＵｐ
図１６は、本発明の実施の形態３に係る半導体ウエハ研磨システムによるメンテナンス要否判定しきい値の設定／更新方法の概要を説明するための説明図であり、図１４のステップ１４０６における研磨パッド慣らし運転要否設定しきい値の設定／更新処理を示している。
【０１６２】
まず、ある１台の装置（以後、装置１と呼ぶ）についてしきい値の初期値を設定する方法を説明する。まず、装置間機差に関するパラメータＱＬｐ、ＱＵｐを１として、パラメータＬｐとＵｐを設定する。
【０１６３】
図１６は、横軸を研磨パッド厚さセンサ測定値特徴量の例として選択した研磨パッド厚さセンサ測定値の変動幅１６０１、縦軸を品質特徴量の例として選択した細線化量のウエハ面内ばらつき１６０２として、実際にウエハを研磨した際のデータをプロットしたものである。
【０１６４】
ここで、実施の形態１においても図７を用いて説明した通り、研磨パッド交換直後の慣らし運転の不足に起因して細線化量のウエハ面内ばらつきが突発的に増大する際、研磨パッド厚さセンサ測定値の変動幅が同時に増大する（図１６のプロット点１６０３）。
【０１６５】
そのため、図１６のデータを用いて、プロット点１６０３における研磨パッド厚さセンサ測定値の変動幅が、研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値１６０４よりも大きくなるように、研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値を設定すれば、慣らし運転不足を検知できる。
【０１６６】
すなわち、装置１については、パラメータＵｐの値として図１６の１６０４の値を設定すればよい。また、図１６では下限しきい値を設定する必要がない特殊な例であり、このような場合は、パラメータＬｐは現実的に考えうる最小値よりも小さく設定すればよい。
【０１６７】
また、装置間機差に関するパラメータＱＬｐ、ＱＵｐは、他の装置についても図１６に示したように研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値１６０４を求めた後、上記の（数３ｂ）の式の定義に基づき、しきい値１６０４と、パラメータＬｐ、Ｕｐとの比から算出できる。
【０１６８】
次に、研磨パッド慣らし運転要否設定しきい値の更新方法を説明する。新たに研磨を行う毎に図１６に新しいプロット点を追加していき、慣らし運転不足による細線化量のウエハ面内ばらつきの突発変動１６０３が新たに発生した際に、研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値１６０４よりも新しい突発変動１６０３を含む今までに発生したどの突発変動よりも小さい値となるように研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値１６０４を設定しなおせばよい。
【０１６９】
また、装置状態が徐々にドリフトして変動する場合、古いデータが現状から乖離する場合があるため、直近の、ある期間のみにおいて発生した突発変動を対象として、研磨パッド慣らし運転要否判定しきい値１６０４を設定してもよい。
【０１７０】
図１４のステップ１４０４〜ステップ１４０５についても、前述のステップ１４０６と同様に、横軸をドレッサ消耗度、縦軸を品質特徴量として実績値をプロットし、慣らし運転不足により品質特徴量が悪化した際のドレッサ消耗度がドレッサ慣らし運転要否判定しきい値よりも小さくなるようにドレッサ慣らし運転要否判定しきい値として設定／更新し、ドレッサ寿命により品質特徴量が悪化した際のドレッサ消耗度がドレッサ交換要否判定しきい値よりも大きくなるようにドレッサ消耗度がドレッサ交換要否判定しきい値を設定／更新すればよい。
【０１７１】
（実施の形態４）
実施の形態１〜３のいずれかの方法を用いて研磨を行う装置を有するラインにおいて、実施の形態４では、複数ある装置の中から次回に着工するウエハの搬送先を任意に選択できる場合において、次回に着工するウエハについて定められた細線化量や細線化量のウエハ面内ばらつきなどの品質管理規格値に基づいて前記次回着工するロットの搬送先装置を決定することで、研磨結果の品質管理とドレッサ延命を両立することができる。
【０１７２】
一般に、ドレッサ消耗度があまり大きくなく、寿命まで間がある場合には、装置が比較的安定で研磨結果の品質のばらつきが小さい。それに対し、ドレッサ消耗度が大きく寿命間近の場合は、装置が比較的不安定で研磨結果の品質のばらつきが大きくなる。
【０１７３】
そのため、品質管理規格の厳しい製品はドレッサ消耗度がある許容限度内である装置でのみ着工し、品質管理規格の緩い製品はドレッサ消耗度が大きい装置を優先して着工することとする。この方法により、品質管理規格の厳しい製品の品質の安定と、ドレッサ交換のタイミングを定義しているドレッサ消耗度許容しきい値を品質管理規格の緩い製品に合わせて緩く設定することによるドレッサ延命の両立が可能となる。
【０１７４】
具体的には、品質管理規格値別に搬送先装置のドレッサ消耗度の満たすべき条件として品質管理規格別ドレッサ消耗度許容しきい値を設定すればよい。
【０１７５】
図１７は、本発明の実施の形態４に係る半導体ウエハ研磨システムの構成図である。
【０１７６】
図１７において、半導体ウエハ研磨システムは、Ｎ台の半導体ウエハの研磨装置２０１（１）〜（Ｎ）と、製造実行システム２０４と、次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値算出装置１７０１と、次回ロット搬送先決定装置１７０２から構成されている。
【０１７７】
図１８は、図１７に示す半導体ウエハ研磨システムを実現する複数の計算機からなるコンピュータシステムの構成図である。
【０１７８】
図１８において、コンピュータシステムは、Ｎ台の研磨装置２０１（１）〜（Ｎ）および研磨装置２０１（１）〜（Ｎ）の装置毎のドレッサ消耗度を記録するドレッサ消耗度データベース２０１ｄと、実施の形態１の製造実行システム２０４と同様の構成および機能を持つ製造実行用計算機２５１ｃおよび製造実行情報データベース２５１ｄ、および前記ウエハ毎の品質管理規格を記録する品質管理規格値データベース１８０１ｄおよび前記品質管理規格値別着工時ドレッサ消耗度許容しきい値を記録する品質管理規格値別着工時ドレッサ消耗度許容しきい値データベース１８０２ｄと、次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値算出装置１７０１をソフトウェアによって実現する次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値算出用計算機１８０３ｃと、次回ロット搬送先決定装置１７０２をソフトウェアによって実現する次回ロット搬送先決定用計算機１８０４ｃとで構成されている。これらの構成要素はネットワーク２５０に接続され、データの授受と保存と計算を実行するように構成されている。
【０１７９】
図１９は、本発明の実施の形態４に係る半導体ウエハ研磨システムによる研磨工程制御方法を示すフローチャートであり、半導体ウエハ研磨システムによる次回着工ロットの搬送先装置決定を行うフローチャートを示している。
【０１８０】
図１７の次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値算出装置１７０１が、図１８の品質管理規格値データベース１８０１ｄから次回ロットの品質管理規格値を取得し（ステップ１９０１）、品質管理規格値別着工時ドレッサ消耗度許容しきい値データベース１８０２ｄから品質管理規格別のドレッサ消耗度許容しきい値を取得する（ステップ１９０２）。
【０１８１】
次に、ステップ１９０１とステップ１９０２で取得した情報を用いて次回ロット搬送先決定装置１７０２が次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値１７１３を算出し、次回ロット搬送先決定装置１７０２に送信する（ステップ１９０３）。
【０１８２】
次に、次回ロット搬送先決定装置１７０２がドレッサ消耗度データベース２０１ｄから各研磨装置のドレッサ消耗度を取得し（ステップ１９０４）、次回ロット搬送先決定装置１７０２が以上で取得した次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値および各研磨装置のドレッサ消耗度を用いて次回ロット搬送先研磨装置を決定し、決定した搬送先研磨装置名を製造実行システム２０４に送信する（ステップ１９０５）。
【０１８３】
以上の方法により、研磨結果の品質管理とドレッサ延命を両立することができる。
【０１８４】
（実施の形態５）
実施の形態１〜４のいずれかの方法を用いて研磨を行うラインにおいて、実施の形態５では、複数ある装置の中から次回に着工するウエハの搬送先を任意に選択できる場合において、ドレッサ交換作業に必要な人員や交換部品などの確保状況に応じて、次回着工するロットの搬送先装置を決定することで、前記確保状況が十分なときにドレッサ交換が発生するように制御できる。
【０１８５】
具体的には、確保状況が十分であるときはドレッサ消耗度の高い装置に優先的にウエハを搬送して確保状況が十分である間にドレッサ交換を完了できるようにし、確保状況が不十分であるときはドレッサ消耗度の高い装置以外に優先的にウエハを搬送して確保状況が不十分である間はドレッサ交換が必要とならないようにすればよい。
【０１８６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
本発明は、化学的機械的研磨における研磨工程制御方法に関し、異なる材料あるいは異なる凹凸パターンや配線パターンを有する複数種類の半導体ウエハを混在した順番で連続着工する方法およびその方法で研磨する装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１８８】
２０１…研磨装置、２０２…プローブ検査装置、２０３…膜厚計測装置、２０４…製造実行システム、２２１…測定値特徴量算出装置、２２２…ドレッサ消耗度算出装置、２２３…メンテナンス要否判定装置、２２４…慣らし運転要否判定装置、２２５…ドレッサ交換要否判定装置、２２６…慣らし運転算出装置、２２７…メンテナンス要求発報装置、２２８…ドレッサ残余寿命算出装置、２２９…ドレッサ交換計画要求装置、２３０…ドレッサ消耗度予測パラメータ設定装置、２３１…細線化量算出装置、２３２…品質特徴量算出装置、２３３…メンテナンス要否判定しきい値設定装置、２５０…ネットワーク、２５１ｃ…製造実行用計算機、２５１ｄ…製造実行情報データベース、２５３ｃ…測定値特徴量算出用計算機、２５３ｄ…特徴量データベース、２５４ｃ１…ドレッサ消耗度／残余寿命算出用計算機、２５４ｄ…予測式パラメータデータベース、２５４ｃ２…予測式更新用計算機、２５６ｃ１…メンテナンス要否判定用計算機、２５６ｄ…しきい値データベース、２５６ｃ２…しきい値更新用計算機、２５５ｃ…慣らし運転時間算出用計算機、２５５ｄ…算出式パラメータデータベース、２５２ｃ…検査／測定結果記録用計算機、２５２ｄ…検査／測定結果データベース、３０１…半導体ウエハ、３０２…研磨ヘッド、３０３…研磨ヘッド回転駆動モータ、３０４…研磨パッド、３０５…研磨テーブル、３０６…テーブル回転駆動モータ、３０７…ドレッサ、３０８…ドレッサ駆動モータ、３０９…スラリー供給装置、４０１…下層絶縁膜、４０２…中間層バリア膜、４０３…上層金属膜、４０４…配線部、４０５…孔部、４０６…上層金属膜と中間層バリア膜との境界、４０７…中間層バリア膜と下層絶縁膜との境界、４０８…過研磨面、４０９…配線高さ、４１０…細線化量、５０１…一様な材料、５０２…研磨前の凹凸面の上端部、５０３…研磨後の平面、５０４…総研磨量、５０５…凹凸面の下端部、５０６…凹凸面の下端部から研磨後の平面までの研磨区間、１７０１…次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値算出装置、１７０２…次回ロット搬送先決定装置１７０２、１８０１ｄ…品質管理規格値データベース、１８０２ｄ…品質管理規格値別着工時ドレッサ消耗度許容しきい値データベース、１８０３ｃ…次回ロット着工時ドレッサ消耗度許容しきい値算出用計算機、１８０４ｃ…次回ロット搬送先決定用計算機。
【図１】
2010226007.tif 000003
【図２】
2010226007.tif 000004
【図３】
2010226007.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010226007.tif 000007
【図６】
2010226007.tif 000008
【図７】
2010226007.tif 000009
【図８】
2010226007.tif 000010
【図９】
2010226007.tif 000011
【図１０】
2010226007.tif 000012
【図１１】
2010226007.tif 000013
【図１２】
2010226007.tif 000014
【図１３】
2010226007.tif 000015
【図１４】
2010226007.tif 000016
【図１５】
2010226007.tif 000017
【図１６】
2010226007.tif 000018
【図１７】
2010226007.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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