(57)【要約】      （修正有）【課題】製品ウエハの研磨レートをウエハ単位に予測し研磨精度を向上させ、テストウエハの研磨処理を少なくする。【解決手段】装置データ測定手段１０は、研磨パッドの温度データとコンディショナーのトルクデータを収集する。消耗品データ管理手段１１は、研磨パッドと研磨ヘッドのウエハ保持部材とコンディショナーのコンディショナーディスクの交換後の累積使用時間を管理する。膜厚測定手段１２は研磨前後のテストウエハの膜厚を測定し、推定モデル演算手段１４によって実際の研磨レートを演算する。推定モデル演算手段１４ではこの研磨レートと装置データ測定手段１０の装置データと消耗品データ管理手段１１の消耗品データから、重回帰分析により研磨レート推定モデル式を算出する。研磨レート管理手段１５は、製品ウエハ研磨時に装置データ測定手段１０と消耗品データ管理手段１１とに管理されているデータと、推定モデル式とから研磨レートを推測する。【選択図】図２
2010087135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＰ装置を用い、複数枚のテストウエハを研磨し、研磨前後の膜厚測定より得られた研磨レートを目的変数に、研磨時の装置状態を説明変数として重回帰分析を行ない、得られた研磨レートのモデルに基づいて製品ウエハに対する研磨条件を求めて製品ウエハの研磨を行なう半導体装置の製造方法において、前記製品ウエハの研磨時には、重回帰分析の説明変数を得るために行なうテストウエハの研磨時のデータ取得と同種のデータ取得を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
重回帰分析の説明変数として、被研磨ウエハを研磨する研磨パッドの被研磨ウエハ付近の温度、および、被研磨ウエハの研磨中若しくは研磨直後に行なわれる研磨パッドの目立て時におけるコンディショナーのトルク、並びに、被研磨ウエハの研磨直前または直後までの、ＣＭＰ装置の研磨パッド、研磨ヘッドのウエハ保持部材およびコンデショナーディスクの累積使用時間が含まれることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記研磨パッドの被研磨ウエハ付近の温度の測定値、および、前記研磨パッドの目立て時におけるコンディショナーのトルクの測定値を特徴値として算出し、処理プロセス全ての期間や処理プロセスの開始期とを終末期を除く期間の測定値について積算値、最大値、最小値、標準偏差、分散、中央値、最頻値または平均値を用いることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
製品ウエハの研磨終了の際、当該製品ウエハの研磨レートの推定を行なうことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
製品ウエハの研磨時間は、直前、もしくは、それより前に研磨された製品ウエハの推定研磨レートに基づいて決定されることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
製品ウエハの研磨終了後に推定される当該製品ウエハの研磨レートが規格範囲から外れている場合には、次の製品ウエハの研磨を実施しないことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
製品ウエハの研磨終了後に推定される当該製品ウエハの研磨レートが、第１の規格範囲からは外れているものの第２の規格範囲内に収まっている場合には取り掛かり中のロットの製品ウエハが無くなるまで研磨処理を実施したのち、次のロットの投入を禁止し、推定研磨レートが第２の規格範囲から外れている場合には次の製品ウエハの研磨を実施しないことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
推定研磨レートが第１の規格範囲から外れた場合には第一次のアラームを発生させ、第２の規格から外れた場合には第二次のアラームを発生させることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
複数枚のテストウエハを研磨し、研磨前後の膜厚測定より得られた研磨レートを目的変数に、研磨時の装置状態を説明変数として重回帰分析を行ない、得られた研磨レートのモデルに基づいて製品ウエハに対する研磨条件を求めて製品ウエハの研磨を行なうＣＭＰ装置であって、製品ウエハの研磨の終了後に当該製品ウエハの研磨レートの推定が可能であることを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項１０】
前記製品ウエハの研磨時には、重回帰分析の説明変数を得るために行なうテストウエハの研磨時のデータ取得と同種のデータ取得を行なうことを特徴とする請求項９に記載のＣＭＰ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing；化学的機械的研磨）を行なって半導体ウエハの表面を平坦化する工程を備えた半導体装置の製造方法とそれに用いるＣＭＰ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、露光時の焦点深度の浅狭化に対応するために、あるいはダマシン構造の配線を形成するため等のために、ＣＭＰ装置を用いて半導体ウエハの表面を平坦化する手法が多用されている。ＣＭＰ装置は、一般的に研磨ヘッドのウエハ保持部材にてウエハ裏面を保持し、ウエハ表面を下にして研磨テーブル上の研磨パッドに加圧しながら研磨する。研磨ヘッドと研磨テーブルはそれぞれ回転しており、研磨剤であるスラリーが研磨パッド上に所定量注入される。この機構のもとで、ウエハは、研磨剤による化学的な研磨と、パッド上での回転加圧による機械的な研磨の作用により、ある所定の研磨レートでその表面が研磨される。
研磨レートは、研磨による研磨剤の劣化、研磨パッドの表面粗さの変化、研磨屑等により変化しており、所望の厚さにウエハを研磨したい場合は、研磨対象により研磨方法を管理する必要がある。
【０００３】
研磨対象別の研磨方法としては、研磨により異なる膜の種類が現れるまで研磨し、研磨テーブルのトルクやウエハ表面の光の反射率が変化する時点を捉える研磨終点検出と、研磨中の膜種変化がない場合に行なわれる、目標の研磨量とその時点での装置の研磨レートとから必要時間を管理する研磨時間管理方法、とがある。例えば、酸化膜から金属膜に変化するまで研磨する場合は研磨終点検出で、酸化膜中での膜厚を制御したい場合は研磨時間管理方法を利用する。なお、膜種が変化しない場合の研磨でも、例えば酸化膜の研磨において、研磨開始時の凹凸がある状態と、凹凸が無くなってから研磨する状態の２つに分割して管理する方法もある。研磨開始時の凹凸がある状態から凹凸が無くなるまでの状態を検出するのにある種の終点検出を用いることができるが、凹凸が無くなってから研磨する状態では研磨レートをもとに研磨時間管理が必要であり、研磨時間管理をなくすことができない。また、膜種が変化しない場合に、プロセス上でストッパ層を埋め込む方法も存在するが、現在の多層品種においては繰り返しストッパ層を埋め込むことが必要となるため、現実的には研磨時間管理方法が選択される。
研磨レート値は、研磨終点検出方法では膜の変化を利用するため必ずしも必要ないが、研磨時間管理方法では研磨時間を算出するために装置の現在の研磨レート値を求めることが必要である。この研磨レートを算出するためには、あらかじめ研磨対象と同種の膜を製品パターン無しにベタ膜の状態で一定量積んで置いたテストウエハを準備する。ＣＭＰを装置の研磨レートを測定したいときは、研磨前にテストウエハの膜厚を測定する。次に、予め決定した所定の時間だけ、そのテストウエハを研磨する。研磨後、ウエハの膜厚を再度測定する。これらの工程作業が完了したら、研磨された膜厚量と固定した研磨時間から研磨レートを求める。得られた研磨レート値が、測定時点でのＣＭＰ装置の研磨レートである。
研磨時間管理方法では、テストウエハにより得られた装置の研磨レートと、製品別のテストウエハ換算での必要研磨量から、研磨時間を算出し研磨を行う。研磨レートは、テストウエハを使用して一定の時間間隔で測定し、ＣＭＰ装置の研磨レート値の変動を管理して製品の処理を行う。研磨レートが所定の規格値以下になると、研磨パッドを貼りかえ交換するなどのメンテナンス作業が行われる。
【０００４】
ところで、重回帰分析により研磨レート推定モデルを生成する手法が、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された技術では、研磨プロセス中の装置から、ウエハに対する研磨圧力、研磨テーブルのモータ電流、研磨パッドの表面温度と、研磨パッドの残厚のパラメータを抽出し、これらの物理量から研磨レートの推定モデルを作成する。
【特許文献１】特開２００５−３４２８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のテストウエハを使用して研磨レートを算出する手法では、定期的にテストウエハ処理を行なう必要があるため、その処理期間製品ウエハの処理を一時中断しなければならない。そのため、装置の製品ウエハ処理を行う稼働率が下がるという問題があった。特にテストウエハを処理した後は、研磨後膜厚測定が終わり、そのテストウエハの研磨レートが算出されるまでは、装置での新規製品ウエハ処理ができないという問題があった。
テストウエハ処理は定期的に行われるが、装置稼働効率の点から、テストウエハの処理間隔をなるべく広げて、製品ウエハ処理効率を向上させたいが、処理間隔が広がるほど、テストウエハ処理間での実際の研磨レート変動が不明になり、微細化とともに研磨量が少なくなると、研磨レートの変動による研磨量の変動の影響が大きくなり、場合によっては研磨量不足や研磨量オーバーが発生するという問題があった。
【０００６】
また、従来の方法では、テストウエハを処理した結果得られた研磨レートが規格外の場合には、パッドの交換等のメンテナンスが実施されているが、テストウエハは定期的に行われているため、研磨レートがぎりぎり規格内であっても、次回のテストウエハ処理まで研磨レートが維持できないと判断した場合は、規格内でも交換メンテナンス等を実施する必要がある。そのため、パッドなどの消耗部材をぎりぎりまで使えておらず、メンテナンスの最適化ができていないという問題があった。
研磨レートについて重回帰分析を行なうのに、特許文献１に記載されているような、被研磨ウエハに対する研磨圧力や研磨パッドの残厚を用いる手法では、被研磨ウエハに対する研磨圧力をモニタできない装置ではこの方式が使えないという問題があり、また、研磨パッドの残厚を測定するためには、専用の測定ユニットを導入する必要があり追加コストがかかるという問題もある。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第１に、効率よくかつ高精度に研磨を行ない得るようにすることであり、第２に、消耗品を使用限度ぎりぎりまで使用できるようにすることであり、第３に、重回帰分析を行なうためのデータを、ＣＭＰ装置に一般的に備えられている測定装置や簡易に設置することのできる測定手段を用いて収集し得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、ＣＭＰ装置を用い、複数枚のテストウエハを研磨し、研磨前後の膜厚測定より得られた研磨レートを目的変数に、研磨時の装置状態を説明変数として重回帰分析を行ない、得られた研磨レートのモデルに基づいて製品ウエハに対する研磨条件を求めて製品ウエハの研磨を行なう半導体装置の製造方法において、前記製品ウエハの研磨時には、重回帰分析の説明変数を得るために行なうテストウエハの研磨時のデータ取得と同種のデータ取得を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法、が提供される。
【０００８】
そして、好ましくは、重回帰分析の説明変数として、被研磨ウエハを研磨する研磨パッドの被研磨ウエハ付近の温度、被研磨ウエハの研磨中若しくは研磨直後に行なわれる研磨パッドの目立て時におけるコンディショナーのトルク、並びに、被研磨ウエハの研磨直前または直後までのＣＭＰ装置の研磨パッド、研磨ヘッドのウエハ保持部材およびコンデショナーディスクの累積使用時間が含まれる。また、好ましくは、製品ウエハの研磨終了の際、当該製品ウエハの研磨レートの推定を行なう。また、好ましくは、製品ウエハの研磨時間は、直前に研磨された製品ウエハの推定研磨レートに基づいて決定される。また、好ましくは、製品ウエハの研磨終了後に推定される当該製品ウエハの研磨レートが規格範囲から外れている場合には、製品ウエハの研磨を終了する。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、複数枚のテストウエハを研磨し、研磨前後の膜厚測定より得られた研磨レートを目的変数に、研磨時の装置状態を説明変数として重回帰分析を行ない、得られた研磨レートのモデルに基づいて製品ウエハに対する研磨条件を求めて製品ウエハの研磨を行なうＣＭＰ装置であって、製品ウエハの研磨の終了後に当該製品ウエハの研磨レートの推定が可能であることを特徴とするＣＭＰ装置、が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
従来は、一定周期にてテストウエハを流したときのみに研磨レートを算出してこれに基づいて製品ウエハの研磨時間を決定していたため、テストウエハとテストウエハ間の研磨レート変動が不明であったが、本発明によれば、製品ウエハの研磨の都度その研磨レートの推定が可能であるため、製品ウエハを順次研磨している工程中で研磨レートが規格異常となったときに直ちに異常を検出することができ、パッド交換等のメンテンナンスを必要最小限に抑えることが可能となり、メンテナンスを最適化することができる。また、製品ウエハの研磨時間を、前製品ウエハの推定研磨レートから算出が可能なため、研磨時間を最適設定することができ、研磨量の精度を向上させることができる。
また、本発明によれば、研磨レートを確認するテストウエハの処理を、消耗部材の交換メンテナンス直後のみに削減することができるため、テストウエハのウエハコスト、研磨前後に行なわれる膜厚測定の工程コスト、テストウエハの研磨コスト、ベタ膜堆積コストを低減することができる。そして、従来テストウエハを流して研磨レートが確定するまでは製品ウエハが処理できなかった時間も製品ウエハ処理が行えるため、製造装置の稼働率を上昇させることができる。
また、本発明において説明変数を得るのに必要となる測定項目は、ＣＭＰ装置に通常備えられている測定装置やＣＭＰ装置に簡易に設置可能な測定装置のみであるので、ローコストで本願発明の装置を構成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明において用いられるＣＭＰ装置の機構部の概略を示す側面図である。図１において、１は所定の回転数で回転する研磨テーブル、２は研磨テーブル１に貼り付けられた研磨パッド、３は被研磨ウエハ、４は温度センサー、５は、所定の回転数で回転する、上下動可能な研磨ヘッド、６は、被研磨ウエハ３を保持する、研磨ヘッド５に取り付けられたウエハ保持部材、７は、研磨パッド２のドレッシング（目立てないしコンディショニング）を行なうための、所定の回転数で回転する、上下動可能なコンディショナー、８は、コンディショナー７に取り付けられたコンディショナーディスク、９はスラリー供給器、１０は、研磨パッド２上の温度データとコンディショナー７のトルクデータを取得する装置データ測定手段である。ここで、温度センサー４は、研磨テーブル上の研磨パッド２表面の、研磨ヘッド５に把持されている被研磨ウエハ３の近傍の温度を測定する。装置データ測定手段１０は、温度センサー４と、コンディショナー７に付設された回転トルク測定器（図示なし）からの測定値をサンプリングして測定データを収集する。サンプリングは、一般的に１秒ないし０．１秒程度のサンプリング周期で行なわれる。
【００１２】
図２は、本発明に係るＣＭＰ装置の機能を中心に示すブロック図である。装置データ測定手段１０は、上述したように温度データとトルクデータを収集する。消耗品データ管理手段１１は、図１の研磨テーブル１上の研磨パッド２と、研磨ヘッド５のウエハ保持部材６と、コンディショナー７のコンディショナーディスク８の交換後の累積使用時間を管理する。膜厚測定手段１２は、研磨前後のテストウエハ膜厚を測定し、膜厚データ管理手段１３に測定データを渡す。推定モデル演算手段１４は、膜厚データ管理手段１３から得られる測定データより実際の研磨レートを演算し、この前記研磨レートと装置データ測定手段１０の装置データと消耗品データ管理手段１１の消耗品データから、重回帰分析により研磨レート推定モデルを算出する。すなわち、下記の推定モデル式（１）を算出する。
Ｙ＝ｂ０＋ｂ１Ｘ１＋ｂ２Ｘ２＋ｂ３Ｘ３＋ｂ４Ｘ４＋ｂ５Ｘ５    （１）
ここに、Ｙは推定研磨レート、ｂ１〜ｂ５は係数（偏回帰係数）、ｂ０は定数、Ｘ１は、研磨パッドの被研磨ウエハ近傍の温度、Ｘ２はコンディショナーの回転トルク、Ｘ３は研磨パッドの累積使用時間、Ｘ４は研磨ヘッドのウエハ保持部材の累積使用時間、Ｘ５はコンディショナーディスクの累積使用時間である。
【００１３】
研磨レート管理手段１５は、装置データ測定手段１０と消耗品データ管理手段１１とに管理されているデータと、推定モデル演算手段１４より算出された推定モデル式（１）とから算出された各製品ウエハ処理時の研磨レート値を管理する。研磨レート管理手段１５は、またテストウエハの研磨レートも管理する。研磨条件管理手段１９は、製品種類別の研磨条件を管理する。規格データ管理手段１７では、製品ウエハが正常に研磨可能な範囲を管理する。比較演算手段１６は、研磨レート管理手段１５と各製品ウエハ別の研磨条件管理手段１９から研磨時間を算出し、装置制御手段１８へ指示する。また、比較演算手段１６は、研磨レート管理手段１５より得られた各ウエハ毎の研磨レートが、規格データ管理手段１７の規格範囲内であるかを判断する。
【００１４】
〔動作の説明〕
次に、本発明のＣＭＰ装置の動作について説明する。図１には一般的なＣＭＰ装置の機構部の構成が示されている。研磨テーブル１は、被研磨ウエハ３を研磨する回転体で、テーブル１上には研磨パッド２が貼られている。スラリー供給器９は、研磨パッド２上に、シリカ等の砥粒とエッチング性の薬剤とを含むスラリーを供給する。被研磨ウエハ３は、表面を下側にして研磨ヘッド５に取り付けられたウエハ保持部材６に把持されており、研磨ヘッド５の回転と共に研磨パッド２に加圧されながら研磨される。コンディショナー７は、研磨パッド２の目立てを行うもので、ダイアモンド粒子等を表面に持つコンディショナーディスク８にて、研磨パッド２上を、研磨プロセス中または研磨プロセス直後に目立てする。温度センサー４は、被研磨ウエハ３研磨中の被研磨ウエハ３近傍の研磨パッド２上の温度を測定する。装置データ測定手段１０は、被研磨ウエハ３の研磨プロセス中に、あらかじめ設定されたサンプリング周期に基づき、温度センサー４と温度データと、コンディショナー７の回転トルクをモニタする。コンディショナー７によりウエハ研磨中に目立てを行なう場合にはそのときの回転トルクデータをモニタし、研磨直後の一定時間のみに目立てを行なう場合には、その時間のトルクデータをモニタする。
【００１５】
処理されるウエハの種類には、装置状態を確認するためのテストウエハと製品ウエハがある。テストウエハは、定期的にＣＭＰ装置の現在の研磨レートを確認するために、ベタ膜のウエハを一定時間研磨し、研磨前後の膜厚測定より研磨レートを算出し、装置状態を管理する。図２の装置データ測定手段１０では、図１に示すＣＭＰ装置の温度センサー４の温度データと、コンディショナー７の回転トルクをリアルタイムにモニタしている。また図示していないが、装置の各機構の動作であるバルブやシリンダ等についてもモニタしている。一般的にデータのサンプリング間隔は、モニタリング対象の変化程度にて決定するが、本実施例では、温度データは１秒毎に、回転トルクは0.1秒毎に、機構動作であるバルブやシリンダ動作はｎ秒毎にデータ収集を行う。データ収集により蓄積されたデータは、常時収集している場合に膨大なデータ量となるため、データの蓄積やその後の利用時の参照においても保存場所の確保や抽出時間を必要とする問題が発生するため、プロセス中のみのデータをサンプリングし保存してもよい。また、データを圧縮保存する方法を採用することもできる。
【００１６】
本実施の形態では、ＣＭＰの研磨レートを推定するモデル式である上記式（１）を算出するために、複数のテストウエハを流し、目的変数として装置の実際の研磨レートを、説明変数として研磨プロセス中の研磨テーブル上のパッド表面温度、プロセス中ないし直後に実施されるコンディショナーの回転トルクと、プロセス開始または終了時点での消耗部材（研磨パッド２、ウエハ保持部材６、コンディショナーディスク８）の累積使用時間を用いて、重回帰分析を行い、各説明変数の係数ｂ１〜ｂ５と定数ｂ０を決定する。
テストウエハを研磨処理前後の膜厚を膜厚測定手段１２で測定し、研磨前後それぞれのデータを膜厚データ管理手段１３で保持し、テストウエハの研磨レートは、一定時間研磨した時の研磨時間から算出し、推定モデル演算手段１４に目的変数として与える。パッド表面温度は、装置データ測定手段１０により温度の時間変化データを収集し、研磨プロセス処理中の時間範囲において、１回のウエハ処理の温度データの特徴値として算出し、推定モデル演算手段１４に説明変数Ｘ１として与える。特徴値の算出方法としては、例えば各時間での温度値の積算、平均、などが考えられる。コンディショナーの回転トルクは、装置データ測定手段１０により回転トルクの時間変化データを収集し、それぞれのウエハの研磨プロセス中または終了直後のパッドの目立て動作にてコンディショナーが動作する時の時間範囲において、１回のコンディショナーが動作するときの回転トルクの特徴値として算出し、推定モデル演算手段１４に説明変数Ｘ２として与える。特徴値の算出方法としては、例えば各時間での回転トルク値の積算、平均、などが考えられる。但し、コンディショナーの動作開始と終了するときの短時間は、トルクデータが大きく変動するため、その時間のデータは含ませなくても良い。消耗部材（研磨パッド２、ウエハ保持部材６、コンディショナーディスク８）の累積使用時間は、消耗品データ管理手段１１により、装置メンテナンスにより消耗部材が交換されてから該当ウエハが処理されたときの累積使用時間を取得し、推定モデル演算手段１４に説明変数Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５として与える。推定モデル演算手段１４は、テストウエハを複数枚処理したときの目的変数と説明変数から、１次の重回帰分析を行い、目的変数である実際の研磨レートとの誤差が最も小さくなるように、説明変数の係数および定数を決定する。なお、前記の温度や回転トルクの時間に対する値の変化である波形は、各種の波形フィッテイングを実施してからでも良い。波形フィッテイングとは、例えば、移動平均、線形近似、多項式近似、周波数フィルタ、などが考えられる。
【００１７】
製品ウエハを研磨する際、テストウエハ研磨の際と同様の方法で説明変数の取得を行なう。すなわち、装置データ測定手段１０と消耗品データ管理手段１１により、研磨パッド温度データの積算値、コンディショナーの回転トルクの平均値、消耗部材（研磨パッド２、ウエハ保持部材６、コンディショナーディスク８）の累積使用時間を取得し、これらのデータを説明変数Ｘ１〜Ｘ５として研磨レート管理手段１５に渡す。研磨レート管理手段１５は、装置データ測定手段１０と消耗品データ管理手段１１とから渡されたデータと、推定モデル演算手段１４より算出された推定モデル式（１）とから製品ウエハ処理時の推定研磨レートを算出する。この推定研磨レートは、比較演算手段１６に渡され、規格データ管理手段１７に保持されている規格と比較され、規格の範囲内であるかが判定される。規格外である場合には消耗品等の交換メンテナンスが実施される。また、比較演算手段１６は、研磨条件管理手段１９に管理されている製品種類別の研磨条件と受理した推定研磨レートに基づいて、次に研磨される製品ウエハの研磨時間を算出する。そして、この研磨時間を、装置制御手段１８へ指示する。
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
図３は、本発明の第１の実施の形態の製品ウエハの研磨工程を示すフローチャートである。初めに、ステップＳ１０１において、比較演算手段１６は、研磨レート管理手段１５に管理されているテストウエハの研磨レートと研磨条件管理手段１９に管理されている製品別の研磨条件とから製品ウエハの研磨時間を決定する。次に、ステップＳ１０２において、製品ウエハの研磨を行なう。その際に、研磨パッドの温度の測定を行なう。そして、その研磨の際に目立てを行っている場合にはその際に、また研磨直後に目立てが行なわれる場合にはその目立ての際に、研磨テーブルの回転トルクを測定する。また、消耗品データ管理手段１１においてその研磨直前または直後までの消耗品の累積使用時間を取得・管理する。研磨終了後、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２にて収集された説明変数を推定モデル式（１）に代入して研磨レートの推定を行なう。そして、ステップＳ１０４において、算出された研磨レートが規定値の範囲内であるか否かがチェックされる。そして、規定値から外れている場合には製品ウエハの研磨を終了する。この際に、アラームを発生させるようにしてもよい。推定研磨レートが規定値の範囲内である場合には、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０３にて求められた推定研磨レートに基づいて次製品ウエハの研磨時間を決定し、ステップＳ１０２に戻る。
【００１９】
〔第２の実施の形態〕
図４は、本発明の第２の実施の形態の製品ウエハの研磨工程を示すフローチャートである。初めに、ステップＳ２０１において、比較演算手段１６は、研磨レート管理手段１５に管理されているテストウエハの研磨レートと研磨条件管理手段１９に管理されている製品別の研磨条件とから製品ウエハの研磨時間を決定する。次に、ステップＳ２０２において、製品ウエハの研磨を行なう。その際に、研磨パッドの温度の測定を行なう。そして、その研磨の際にドレッシングを行っている場合にはその際に、また研磨直後にドレッシングが行なわれる場合にはそのドレッシングの際に、研磨テーブルの回転トルクを測定する。また、消耗品管理手段においてその研磨直前または直後までの消耗品の累積使用時間を取得・管理する。研磨終了後、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０２にて収集された説明変数を推定モデル式（１）に代入して研磨レートの推定を行なう。そして、ステップＳ２０４において、算出された研磨レートが第２の規定値の範囲内であるか否かがチェックされる。第２の規定値は、これを越えると研磨継続が不適切と考えられる規格値であって、第１の規定値よりも高い値に設定されている。推定研磨レートが第２の規定値から外れていれば、第二次アラームを発生させて（ステップＳ２０５）、製品ウエハの研磨を終了する。ステップＳ２０４において、推定研磨レートが第２の規定値の範囲内であると判断された場合には、ステップＳ２０６に進み、第一次アラームが発生しているか否かがチェックされる。ステップＳ２０６において、第一次アラームが発生していない場合はステップＳ２０７に進み、発生している場合にはステップＳ２１０に進む。ステップＳ２０７において、推定研磨レートが第１の規定値の範囲内であるか否かがチェックされ、第１の規定値の範囲内であればステップＳ２０８に進み、第１の規定値から外れていればステップＳ２０９に移る。ステップＳ２０８では、ステップＳ２０３にて求められた研磨レートに基づいて次製品ウエハの研磨時間を決定する。そして、ステップＳ２０２に戻って、新たな製品ウエハを研磨する。また、第１の規定値から外れている場合には、ステップＳ２０９において第一次アラームを発生させる。次に、ステップＳ２１０において、研磨の済んだウエハがロットの最後のウエハであるか否かがチェックされ、そうであれば製品ウエハの研磨を終了させ、現在処理中のロットに未研磨のウエハがある場合には、ステップＳ２０８に移る。
【実施例１】
【００２０】
本実施例では、ＣＭＰの研磨レートを推定するモデルを構築するために、テストウエハを流し、目的変数として装置の実際の研磨レートを、説明変数として、研磨プロセス中の研磨テーブル上のパッド表面温度、プロセス直後に実施されるドレッシング時のコンディショナーの回転トルク、およびプロセス開始時点での消耗部材（研磨パッド、保持部材、コンディショナーディスク）の累積使用時間を用いて、重回帰分析を行い、モデル式の各説明変数の係数と定数を決定した。
観測された研磨パッドの表面温度の変化を図５に示す。図５の縦線間の研磨開始から終了までの１秒毎のサンプリング値を積算して説明変数となる各ウエハの表面温度とした。図６は、観測されたコンディショナートルクの変化波形を示す。目立てはテストウエハの研磨の終了の都度行なった。コンディショナートルクのサンプリング値収集期間は、観測値の安定する、図６の縦線間の時間内とし、0.1秒毎にサンプリングを行い、そのサンプリング値を平均して各ウエハの説明変数となるトルク値として、推定モデル演算手段１４に与えた。消耗部材である研磨パッド、ウエハ保持部材、コンディショナーディスクの累積使用時間は、消耗品データ管理手段１１により、装置メンテナンスによりそれぞれの消耗部材が交換されてから当該ウエハが処理される直前までの累積使用時間を取得し、推定モデル演算手段１４に説明変数として与えた。
重回帰分析の結果得られた係数を表１に示す。また、図７は、実際の研磨レートの値と得られた係数により作られた推定モデルの研磨レートを表したものである。図７中の直線はＹ＝Ｘであり、この直線に近いほど推定の適合度が高いことを意味する。実施例１では、適合率は８３％であった。
【００２１】
【表１】
2010087135.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明において用いられるＣＭＰ装置の機構部を示す側面図。
【図２】本発明のＣＭＰ装置の機能を中心に示すブロック図。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施例１での研磨テーブルの表面温度を示すグラフ。
【図６】本発明の実施例１でのコンディショナートルクを示すグラフ。
【図７】本発明の実施例１により得られた実測値と予測値との関係を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１  研磨テーブル
２  研磨パッド
３  被研磨ウエハ
４  温度センサー
５  研磨ヘッド
６  ウエハ保持部材
７  コンディショナー
８  コンディショナーディスク
９  スラリー供給器
１０  装置データ測定手段
１１  消耗品データ管理手段
１２  膜厚測定手段
１３  膜厚データ管理手段
１４  推定モデル演算手段
１５  研磨レート管理手段
１６  比較演算手段
１７  規格データ管理手段
１８  装置制御手段
１９  研磨条件管理手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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