(57)【要約】【課題】着工ウェハの膜種の切換時にテスト研磨なしで次回に着工するウェハの研磨レートを精度良く予測できるようにする。【解決手段】研磨パッドの目立てを行うドレッサのトルクと、ドレッサの温度と、ドレッサの圧力と、ドレッサを交換してからの累積使用時間とから構成される装置状態パラメータの全てあるいは一部のパラメータの測定値を、ウェハ研磨毎に連続サンプリング時系列データから全研磨区間もしくは所定の研磨区間だけを切り出す。切り出した連続サンプリング時系列データを用いてウェハ毎に研磨装置基準研磨レートを予測し、予測した研磨装置基準研磨レートと予め設定しておいたウェハ膜種毎の換算パラメータを用いて次回着工ウェハ研磨レート換算値である換算研磨レートを計算する。そして、前記換算研磨レートを用いることにより研磨量を最適にする研磨時間を計算して次回着工ウェハを研磨する。【選択図】図５
2010027701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造実行モジュールと、研磨装置からの装置駆動系の状態に関する信号及び被研磨対象の状態に関する信号を受信し量子化する測定信号サンプリングモジュールと、時系列データ切り出しモジュールと、切り出しデータ特徴量計算モジュールと、研磨装置基準研磨レート予測モジュールと、換算研磨レート計算モジュールと、研磨時間制御モジュールと、からなる化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法であって、
前記測定信号サンプリングモジュールが、前記研磨装置から送られた駆動系の状態に関する信号を時系列に並べた時系列データとして前記時系列データ切り出しモジュールに送信する時系列データ送信ステップと、
前記時系列データを受信した時系列データ切り出しモジュールが、前記時系列データの前記被研磨対象の状態に関するデータの変化時によって特徴量を抽出する期間を限定し、限定後の切り出したデータを前記切り出しデータ特徴量計算モジュールに送信する時系列データ切り出しステップと、
前記切り出したデータから、前記研磨装置駆動系の各データの特徴量を前記切り出しデータ特徴量計算モジュールが特徴量データとして導出し、前記研磨装置基準研磨レート予測モジュールへ送信する特徴量計算ステップと、
前記研磨装置基準研磨レート予測モジュールが前記特徴量データに基づき研磨装置基準研磨レートを導出し、導出した前記研磨装置基準研磨レートを前記換算研磨レート計算モジュールに送出する基準研磨レート導出ステップと、
送出された前記研磨装置基準研磨レートから、前記換算研磨レート計算モジュールが換算研磨レートを算出し前記研磨時間制御モジュールに送出する換算研磨レート導出ステップと、
前記換算研磨レートに基づき前記研磨時間制御モジュールが研磨時間を導出し、前記研磨装置に設定する研磨時間設定ステップと、からなることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項２】
製造実行モジュールと、研磨装置からの装置駆動系の状態に関する信号及び被研磨対象の状態に関する信号を受信し量子化する測定信号サンプリングモジュールと、時系列データ切り出しモジュールと、切り出しデータ特徴量計算モジュールと、研磨装置基準研磨レート予測モジュールと、換算研磨レート計算モジュールと、研磨時間制御モジュールと、からなる化学的機械的研磨システムを複数有する化学的機械的研磨システム群における化学的機械的研磨方法であって、
前記時系列データを受信した時系列データ切り出しモジュールが、前記時系列データの被研磨対象の状態に関するデータの変化時によって特徴量を抽出する期間を限定し、限定後の切り出したデータを前記切り出しデータ特徴量計算モジュールに送信する時系列データ切り出しステップと、
前記切り出したデータから、前記研磨装置駆動系の各データの特徴量を前記切り出しデータ特徴量計算モジュールが特徴量データとして導出し、前記研磨装置基準研磨レート予測モジュールへ送信する特徴量計算ステップと、
前記研磨装置基準研磨レート予測モジュールが前記特徴量データに基づき研磨装置基準研磨レートを導出し、導出した前記研磨装置基準研磨レートを前記換算研磨レート計算モジュールに送出する基準研磨レート導出ステップと、
送出された前記研磨装置基準研磨レートから、前記換算研磨レート計算モジュールが換算研磨レートを算出し前記研磨時間制御モジュールに送出する換算研磨レート導出ステップと、
前記換算研磨レートに基づき前記研磨時間制御モジュールが研磨時間を導出し、前記研磨装置に設定する研磨時間設定ステップと、からなることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記装置駆動系はドレッサであり、前記装置駆動系の状態に関する信号は前記ドレッサの温度、あるいは前記ドレッサの駆動トルク、あるいは前記ドレッサ圧力、あるいは前記ドレッサを交換してからのドレッサ累積使用時間の全てあるいは一部に関する情報を含み、前記被研磨対象の状態に関する信号は前記被研磨対象に照射した光の反射光あるいは前記被研磨対象の温度、の全てあるいは一部に関する情報を含むことを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、
前記装置駆動系は研磨パッドを貼り付けたテーブルあるいは研磨ヘッドであり、前記装置駆動系の状態に関する信号は前記テーブルのトルク、あるいは前記研磨装置の構成要素である、前記被研磨対象を前記研磨パッドに押圧する前記研磨ヘッドのトルク、あるいは前記研磨ヘッドの圧力、あるいは前記研磨パッドの温度、あるいは前記研磨パッドの高さ寸法、あるいは前記研磨パッドを交換してからの研磨パッド累積使用時間の全てあるいは一部に関する情報を含み、前記被研磨対象の状態に関する信号は前記被研磨対象に照射した光の反射光、あるいは前記被研磨対象の温度、の全てあるいは一部に関する情報を含むことを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記研磨装置基準研磨レートの予測に用いる予測式は、研磨前の膜厚及び研磨後の膜圧の測定値から計算される実績研磨レートを用いて更新されることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記換算研磨レート計算モジュールは、装置間機差に関するパラメータ、あるいは、前記被研磨対象の材料もしくは凹凸パターンもしくはその表面材料が複数材料で構成される場合における表面材料の分布パターンのいずれかあるいはその組み合わせで定義される膜種毎に予め設定しておいた換算パラメータ、を用いて前記換算研磨レートを導出することを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項７】
請求項６に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記装置間機差に関するパラメータおよび前記換算パラメータは、前記被研磨対象の研磨前の膜厚及び研磨後の膜圧の測定値から計算される前記被研磨対象の前記膜種毎の実績研磨レートを用いて更新されることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記装置間機差に関するパラメータあるいは前記換算パラメータの一部もしくは全部は、研磨前の膜厚あるいは研磨後の膜厚の測定値から計算される膜種毎の実績研磨レートを用いて更新されることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項９】
請求項８に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、複数の研磨装置の中の１台を任意に選択して被研磨対象を研磨するシステム構成とし、
換算パラメータ未設定の被研磨対象の新規投入時期において、研磨前の膜厚及び研磨後の膜圧の測定値から計算される実績研磨レートのデータ数が、予め定めたデータ蓄積完了基準より少ない期間は、前記換算パラメータを複数装置間で統一して計算、設定及び更新を行い、
前記実績研磨レートのデータ数が、予め定めたデータ蓄積完了基準を超えた時点以降は、前記換算パラメータを装置毎に計算、設定及び更新を行うことを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記データ蓄積完了基準は、前記換算パラメータを装置毎に計算、設定及び更新を行った場合の研磨量、及び、前記被研磨対象の膜種の換算パラメータを複数装置間で統一して計算、設定及び更新を行った際の研磨量を用いて導出され、前記研磨量の値は予測値もしくは実際に研磨を行ったときの実績値のいずれかの値とすることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記研磨装置基準研磨レート予測モジュールが、前記化学的機械的研磨を行う製造段階である研磨工程よりも上流の製造段階である研磨前工程の情報を用いて補正されることを特徴とした化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記換算パラメータは、複数の膜種で構成される膜種グループ毎に値が設定され、
前記膜種グループは、前記被研磨対象の材料もしくは凹凸パターンもしくはその表面材料が複数材料で構成される場合における表面材料の分布パターンの全てあるいは一部を用いて決定されることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、前記研磨装置の研磨ヘッド、テーブルまたは前記研磨ヘッドと前記テーブルの組み合わせ毎に前記換算パラメータが設定されることを特徴とする化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法を利用することを特徴とする半導体ウェハの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体ウェハの製造方法により製造されることを特徴とする半導体ウェハ及び半導体装置。
【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）における研磨制御において、特に異なる材料、凹凸パターンもしくは配線パターンを有する複数種類の半導体ウェハを混在した順番で連続着工する場合に適用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）とは、回転する研磨パッドと半導体ウェハの被研磨面との間に、砥粒と薬液からなるスラリー（懸濁流動体）を供給しながら行う研磨である。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、素子間を結線して回路を構成する配線数の増加から配線層の数が増加している。このことからも、各層の平坦化を行う化学的機械的研磨の重要性はますます増加している。
【０００３】
例えば、半導体ウェハの化学的機械的研磨方法の適用例の１つとして、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製造段階がある。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。また、別の適用例として、絶縁膜に配線の溝パターンを先に形成し、その溝にＣｕ金属をメッキ等で埋め込み、溝の上部のＣｕ金属を研磨して取り去り、溝にＣｕ金属を埋め込む製造段階であるＣｕダマシン工程がある。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等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、最下層の絶縁膜の過研磨量が適切な量になるようにする。
【０００４】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）において、研磨時間の設定精度に影響する研磨レート（単位時間当たりの加工量）の正確な把握は研磨の良否を左右するきわめて重要なファクターである。したがって、研磨レートは正確な値を予測する必要がある。
【０００５】
これらの用途に用いる化学的機械的研磨については以下のような技術が開示されている。
【０００６】
特開２００４−４７７４７号公報（特許文献１）においては、下地の配線パターンによって生じる上層の絶縁膜の凹凸の影響を半導体装置の品種毎にパラメータ化して研磨時間の計算式に組み込むことと、装置の研磨能力は事前に基準ウェハを用いたテスト研磨で調べることで、正確な研磨時間を計算可能にし、被研磨対象の半導体装置の品種によらず適切な膜厚になるように制御する方法が述べられている。
【０００７】
なお、半導体装置の品種毎に相違するウェハの表面に積層する膜の材料や凹凸パターン、配線パターン、ウェハの径を総称して以後「膜種」と記す。
【０００８】
特開２００６−１８６１３１号公報（特許文献２）においては、複数種類の半導体ウェハの研磨レートを、ある一つの基準とするウェハの種類の研磨レートから換算して算出する技術が提案されている。すなわち、ウェハの表面に積層する膜の材料が異なると適切な研磨条件も異なるため、前回着工ウェハと次回着工ウェハの膜の材料が切換る際は、テスト研磨を行い、その際の膜厚測定データから次回着工ウェハの研磨条件を算出することが一般に行われている。しかし、特許文献２記載の技術を用いることで、着工ウェハの膜の材料の切換時のテスト研磨が不要となり、連続着工が可能となる。
【０００９】
特開２００５−３４２８４１号公報（特許文献３）においては、温度やトルク等の研磨装置の装置状態パラメータの平均値から研磨レートを予測する方法が述べられている。常に収集可能な装置状態パラメータを用いて研磨レートを予測することで、ウェハを１枚研磨する毎に研磨装置の研磨レート変動を反映した正確な研磨時間を計算可能にし、研磨レート変動によらず適切な膜厚になるように制御する方法が述べられている。
【特許文献１】特開２００４−４７７４７号公報
【特許文献２】特開２００６−１８６１３１号公報
【特許文献３】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】
【００１０】
しかし、絶縁膜の凹凸の平坦化では、凹凸パターンが平坦化されるまでの区間では、凹凸パターンが異なると研磨レートも異なることが知られている。これは、凸部が多いほど所定の膜厚分の研磨に要する時間が短くなることが理由である。
【００１１】
また、Ｃｕダマシン工程では、絶縁膜の材料や配線パターンが異なると研磨レートも異なることが知られている。これは、絶縁膜の材料およびＣｕ配線間の間隔の広さによって削り易さが異なることが理由である。
【００１２】
特許文献１記載の方法では、前回の着工ウェハと次回の着工ウェハで膜種が切り替える際テスト研磨を行い、その際の実績研磨レートから次回着工ウェハの研磨レートを予測することが行われている。しかしテスト研磨の実施はウェハの破棄につながるため、好ましいものではない。また、作業工数の増加に直結するため、工数の面でも不利である。
【００１３】
特許文献２に記載の方法では、研磨レートの実績値を利用しているが、この実績値は計測装置によるウェハ膜厚の計測値から求める必要があるため、計測装置への搬送時間と計測時間だけデータ遅延が発生してしまう。さらに、基準とする研磨レートは特定の膜種の研磨レートであるため、研磨レートの正確さは基準とする膜種の選び方に大きく依存する。さらに、研磨対象ウェハの膜種によっては、その研磨レートが基準とする膜種の研磨レートと相関が悪い可能性がある。
【００１４】
特許文献３に記載の方法では、研磨レートの予測に研磨装置の装置状態パラメータ測定値の研磨時間全体にわたる平均値を用いている。しかし、Ｃｕダマシン工程のように複数種類の材料の膜を連続して研磨する必要がある場合には、研磨装置の装置状態パラメータ測定値の研磨時間全体に渡る平均値を用いては、個々の材料の研磨レートを個別に予測できないという課題があった。最終的に精度を要求される重要な研磨は最下層の絶縁膜の研磨であるが、研磨装置の装置状態パラメータ測定値の研磨時間全体に渡る平均値を用いては、最下層の絶縁膜の研磨レートを精度良く予測できない。また、研磨レートの予測式は膜種毎に予め準備して膜種毎に切換を行う必要があり、多種膜を連続して研磨する際には直前の研磨装置の能力を次回の研磨に反映できないことがある。
【００１５】
研磨時間の設定精度も含めて、研磨レートは研磨の良否を左右するきわめて重要なファクターである。したがって、可能な限り、研磨レートは正確な値を予測する必要がある。
【００１６】
本発明は、上記の問題を解決して、着工ウェハの膜種の切換時にテスト研磨なしで次回に着工するウェハの研磨レートを精度良く予測できるようにすることを目的とする。
【００１７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及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】
【００１８】
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。
【００１９】
本発明の代表的な実施の形態に関わる化学的機械的研磨方法は、製造実行モジュールと、研磨装置からの装置駆動状態に関する信号及び被研磨対象であるウェハの研磨状態に関する信号を受信し、量子化する測定信号サンプリングモジュールと、時系列データ切り出しモジュールと、切り出しデータ特徴量計算モジュールと、研磨装置基準研磨レート予測モジュールと、換算研磨レート計算モジュールと、研磨時間制御モジュールと、からなる化学的機械的研磨システムに関わるものであって、測定信号サンプリングモジュールが研磨装置から送られた装置駆動状態及び被研磨対象であるウェハの研磨状態に関する信号を時系列に並べた時系列データとして時系列データ切り出しモジュールに送信する時系列データ送信ステップと、時系列データを受信した時系列データ切り出しモジュールが、時系列データのウェハの研磨状態に関するデータの変化時によって特徴量を抽出する期間を限定し、限定後の切り出したデータを切り出しデータ特徴量計算モジュールに送信する時系列データ切り出しステップと、切り出したデータから、装置駆動状態の各データの特徴量を切り出しデータ特徴量計算モジュールが特徴量データとして導出し、研磨装置基準研磨レート予測モジュールへ送信する特徴量計算ステップと、研磨装置基準研磨レート予測モジュールが特徴量データに基づき研磨装置基準研磨レートを導出し、導出した研磨装置基準研磨レートを換算研磨レート計算モジュールに送出する基準研磨レート導出ステップと、送出された研磨装置基準研磨レートから、換算研磨レート計算モジュールが換算研磨レートを算出し研磨時間制御モジュールに送出する換算研磨レート導出ステップと、換算研磨レートに基づき研磨時間制御モジュールが研磨時間を導出し、研磨装置に設定する研磨時間設定ステップと、からなることを特徴とする。
【００２０】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、装置駆動状態に関する信号はドレッサの温度、ドレッサの駆動トルク、ドレッサ圧力、ドレッサ累積使用時間、テーブルのトルク、研磨ヘッドのトルク、研磨ヘッドの圧力、研磨パッドの温度、研磨パッドの厚さ寸法、研磨パッドの累積使用時間のいずれかに関する情報を含むことを特徴としても良い。
【００２１】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、ウェハの研磨状態に関する信号はウェハからの反射光、あるいはウェハの温度の両方あるいはいずれかに関する情報を含むことを特徴としても良い。
【００２２】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、研磨装置基準研磨レートの予測に用いる予測式は、研磨前の膜厚及び研磨後の膜厚の測定値から計算される実績研磨レートを用いて更新されることを特徴としても良い。
【００２３】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、換算研磨レート計算モジュールは装置間機差に関するパラメータ及びウェハの表面に積層する膜の材料もしくは凹凸パターンもしくは配線パターンが異なる複数の膜種ごとに予め設定しておいた膜種毎の換算パラメータを用いて次回着工膜種の研磨レート換算値である換算研磨レートを導出することを特徴としても良い。
【００２４】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、装置間機差に関するパラメータ及び前記換算パラメータは研磨前の膜厚及び研磨後の膜厚の測定値および前記研磨時間から計算されるウェハ膜種毎の実績研磨レートを用いて設定されることを特徴としても良い。
【００２５】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、装置間機差に関するパラメータ及び換算パラメータは研磨前の膜厚及び研磨後の膜厚の測定値および前記研磨時間から計算される膜種毎の実績研磨レートを用いて更新されることを特徴としても良い。
【００２６】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、研磨装置基準研磨レート予測モジュールが前記化学的機械的研磨を行う製造段階である研磨工程よりも上流の製造段階である、研磨前工程の情報を用いて補正されることを特徴としても良い。
【００２７】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法において、研磨装置の研磨ヘッド、研磨テーブル又は研磨ヘッドと研磨テーブルの組み合わせごとに前記換算パラメータが設定されることを特徴としても良い。
【００２８】
この化学的機械的研磨システムにおける化学的機械的研磨方法を利用することを特徴とする半導体ウェハの製造方法も本願発明の射程に入る。
【００２９】
本発明の代表的な実施の形態に関わる別の化学的機械的研磨方法は、製造実行モジュールと、研磨装置からの装置駆動状態に関する信号及び被研磨対象であるウェハの研磨状態に関する信号を受信し、量子化する測定信号サンプリングモジュールと、時系列データ切り出しモジュールと、切り出しデータ特徴量計算モジュールと、研磨装置基準研磨レート予測モジュールと、換算研磨レート計算モジュールと、研磨時間制御モジュールと、からなる化学的機械的研磨システムを複数有する化学的機械的研磨システム群におけるものであって、時系列データを受信した時系列データ切り出しモジュールが、時系列データの前記ウェハの研磨状態に関する信号の変化時によって特徴量を抽出する期間を限定し、限定後の切り出したデータを前記切り出しデータ特徴量計算モジュールに送信する時系列データ切り出しステップと、切り出したデータから、装置駆動状態の各データの特徴量を切り出しデータ特徴量計算モジュールが特徴量データとして導出し、研磨装置基準研磨レート予測モジュールへ送信する特徴量計算ステップと、研磨装置基準研磨レート予測モジュールが特徴量データに基づき研磨装置基準研磨レートを導出し、導出した研磨装置基準研磨レートを換算研磨レート計算モジュールに送出する基準研磨レート導出ステップと、送出された研磨装置基準研磨レート及び他の化学的機械的研磨システムにおける換算パラメータから、換算研磨レート計算モジュールが換算研磨レートを算出し前記研磨時間制御モジュールに送出する換算研磨レート導出ステップと、換算研磨レートに基づき研磨時間制御モジュールが研磨時間を導出し、研磨装置に設定する研磨時間設定ステップと、からなることを特徴とする。
【００３０】
この化学的機械的研磨システム群における化学的機械的研磨方法において、累積着工ウェハ数がデータ蓄積完了基準を超えた際には他の化学的機械的研磨システムにおける換算パラメータを参照せずに換算研磨レート計算モジュールが換算研磨レートを算出することを特徴としても良い。
【００３１】
この化学的機械的研磨システム群における化学的機械的研磨方法を利用する半導体ウェハの製造方法も本明細書の射程に入れる。また、この半導体ウェハの製造方法により製造されることを特徴とする半導体装置も射程に含まれる。
【発明の効果】
【００３２】
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。
【００３３】
本発明の代表的な実施の形態に関わる半導体ウェハの研磨方法では、着工するウェハの膜種の切換時にテスト研磨なしで連続着工できる。例えば、層間絶縁膜とＳＧＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｇｒｏｏｖｅ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程のウェハをテスト研磨なしで連続着工可能である。他の例としては、多層配線の際、層毎に配線パターンや材料が異なる場合もウェハを連続着工可能である。
【００３４】
併せて、常時取得可能であり、かつ取得までの遅延がない装置状態パラメータを利用して研磨装置基準研磨レートを算出することで、ウェハ単位で高精度に研磨レートを予測できる。このとき、研磨精度の保証と生産性の確保を両立させることができる。
【００３５】
さらに、研磨装置の研磨装置基準研磨レートとして、ある特定の膜種を基準膜種とした場合の実績研磨レートを採用するのではなく、装置状態パラメータを用いて算出することで、基準膜種のばらつきの影響を受けずに研磨レートを予測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００３７】
（第１の実施の形態）
（前提となる状況）
図１は、本発明適用の状況の一である、Ｃｕダマシン工程における化学的機械的研磨における研磨対象ウェハの断面拡大図である。
【００３８】
この研磨対象ウェハは、下層メタル層３１３、下層絶縁膜３０１、中間層バリア膜３０２、上層金属膜３０３を積層したものである。下層メタル層３１３の上面から中間層バリア膜３０２を積層する前の上面までの高さ３１１は光学式の膜厚計測装置を用いて測定可能である。この高さ３１１を以後、Ｃｕダマシン工程における「前膜厚値」と称する。
【００３９】
下層絶縁膜（層間絶縁膜）３０１は孔エッチング加工および溝エッチング加工が施されているシリコン基板などである。孔エッチング加工および溝エッチング加工により、下層絶縁膜３０１には配線部３０４及び孔部３０５が形成される。この配線部３０４及び孔部３０５を介して、図示しない配線層に接続される。下層絶縁膜３０１の素材としてはＳｉＯ２（酸化シリコン）、ＳｉＯＦ（酸化シリコンにフッ素を添加したもの）やＳｉＯＣ（酸化シリコンに炭素を添加したもの）などが用いられる。
【００４０】
中間層バリア膜３０２は、タンタル（Ｔａ）などを用いて生成されるバリア金属膜である。上層金属膜３０３に用いられる銅の下層絶縁膜３０１への浸透防止、及び、下層絶縁膜３０１と上層金属膜３０３の密着性向上のための導電性膜である。
【００４１】
上層金属膜３０３は、中間層バリア膜３０２が形成された下層絶縁膜３０１に、メッキ法などで構成された金属膜である。
【００４２】
なお、下層絶縁膜３０１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、強度を確保する等の理由でＳｉＯ２酸化膜を配して中間層バリア膜３０２を２層構造にする場合がある。しかし、３層構造の説明で一般性を失うことはない。
【００４３】
Ｃｕダマシン工程においては下層絶縁膜３０１にはＳｉＯＣ、中間層バリア膜３０２にはＴａ、上層金属膜３０３にはＣｕなどが用いられる。
【００４４】
化学的機械的研磨では、まず上層金属膜３０３を研磨する。研磨が進行し、上層金属膜３０３と中間層バリア膜３０２の境界３０６まで到達すると、照射される反射光の色が変わる。これは被研磨材料が変化するためである。この反射光の変化を抽出することで、上層金属膜３０３の膜厚、あるいは、研磨レートの変動にかかわらず、上層金属膜３０３の終点を知ることができる。
【００４５】
この反射光の変化による層の終了の検知は中間バリア膜３０２と下層絶縁膜３０１との境界３０７でも発生する。したがってここでも境界３０６同様の検知が可能となる。
【００４６】
ここで反射光信号とは、研磨実行中、ウェハの研磨面に対して光を照射した際の反射光の特定の周波数の変化を示すデータのことを言う。この反射光信号は、研磨面が上層金属膜３０３から中間層バリア膜３０２に移行した際、及び中間層バリア膜３０２から下層絶縁膜３０１に移行した際に大きく変化する。実施時においては、実施者はこの変化を確認するのに必要な周波数帯域を測定できる測定器を選定すべきである。
【００４７】
同様に、被研磨材料が変化すると被研磨材料と研磨材料の間の摩擦係数が変化し、ウェハの温度も同時に変化する。そのため、ウェハの温度の変化を抽出することでも、前記境界３０６及び前記境界３０７を検知することができる。
【００４８】
なお、装置動作切替記録信号が、前記境界３０６もしくは前記境界３０７の両方もしくはいずれかと同期しているならば、前記装置動作切替記録信号の発信をトリガーとして、前記境界３０６もしくは前記境界３０７に到達したと判断しても良い。
【００４９】
ここで装置動作切替記録信号とは、研磨装置の研磨ヘッド駆動モータ、テーブル駆動モータ、ドレッサ駆動モータ、の全てあるいは一部で構成される装置駆動系の研磨開始からの一連の動作順序と、その動作の継続時間と、各動作における装置駆動系の状態と、を定義した動作内容を予め定めた装置レシピに従い、研磨開始から装置駆動系に対し動作の切替を指令する信号に時刻情報を付加して記録した時系列データのことを言う。
【００５０】
Ｃｕダマシン工程では、配線層全体の研磨は、境界３０７では終わらない。ウェハ面内全域での研磨残りを防ぐため、下層絶縁膜３０１に一定量食い込んだ過研磨面３０８まで研磨する。このとき、研磨が想定した過研磨面３０８まで達していないと、ウェハ面内の一部で研磨残りが生じてウェ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、研磨が想定した過研磨面３０８を越えてしまうと、配線高さ３０９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、消費電力の増大を招く。
【００５１】
よって、Ｃｕダマシン工程における配線層の研磨は中間層バリア膜３０２と下層絶縁膜３０１との境界３０７から過研磨面３０８までの研磨量を表す過研磨量３１０を所定の値に制御することが重要になる。ここで、下層メタル層３１３の上面３１４から過研磨後の上面までの高さ３１２は光学式の膜厚計測装置を用いて測定可能である。この高さ３１２のことをＣｕダマシン工程における「後膜厚値」と称す。
【００５２】
図２は、本発明適用の別の状況の作業段階である、平坦化工程における絶縁膜の拡大図である。
【００５３】
絶縁膜を形成する一様な材料３３１の研磨前の凹凸面の上端部３３２から研磨後の平面３３３までの総研磨量３３４を制御する場合に本発明が利用可能である。このとき、絶縁膜の平坦化工程の研磨量制御において、凹凸面の上端部３３２から研磨後の平面３３３までの区間３３４の高さを制御したい場合は区間３３４をデータの抽出期間とする。ここで、下層メタル層３３７の上面３３８から、凹凸面の上端部３３２までの高さ３４１は光学式の膜厚計測装置を用いて測定可能である。この区間３３４の高さを制御する場合の平坦化工程において、高さ３４１のことを「前膜厚値」と称する。
【００５４】
または、凹凸面の下端部３３５から研磨後の平面３３３までの区間３３６の高さを制御したい場合、区間３３６をデータの抽出期間とする。ここで、下層メタル層３３７の上面３３８から、凹凸面の下端部３３５までの高さ３４０は光学式の膜厚計測装置を用いて測定可能である。区間３３６の高さを制御する場合の平坦化工程において、この高さ３４０のことを、「前膜厚値」と称す。
【００５５】
また、区間３３４の高さ、もしくは区間３３４の高さのいずれを制御したい場合でも、下層メタル層３３７の上面３３８から、研磨後の上面３３３までの高さ３３９は光学式の膜厚計測装置を用いて測定可能である。この高さ３３９のことを以後平坦化工程における「前膜厚値」と称す。
【００５６】
（システム構成）
以下、実際の処理を行う研磨装置１０１及び研磨用システムの構成について説明する。
【００５７】
図３は、半導体ウェハの研磨装置１０１の外観構成図である。
【００５８】
この半導体ウェハ２０１を加工する半導体ウェハの研磨装置は、研磨ヘッド２０２、研磨ヘッド駆動モータ２０３、研磨パッド２０４、テーブル２０５、テーブル駆動モータ２０６、ドレッサ２０７、ドレッサ駆動モータ２０８、スラリー供給装置２０９より構成される。
【００５９】
研磨ヘッド２０２は半導体ウェハ２０１を研磨する際、半導体ウェハ２０１を固定するための部位である。
【００６０】
研磨ヘッド駆動モータ２０３は研磨ヘッド２０２を回転または揺動させるモータである。
【００６１】
研磨パッド２０４は実際に半導体ウェハ２０１を研磨する部位である。
【００６２】
テーブル２０５は研磨ヘッド２０２による半導体ウェハ２０１を押圧する力を受け止め、また、研磨パッド２０４を固定するためのテーブルである。
【００６３】
テーブル駆動モータ２０６はテーブル２０５を回転させるためのモータである。
【００６４】
ドレッサ２０７は研磨パッド２０４の研磨能力を回復させるための部位である。このドレッサ２０７はウェハ２０１との接触が無い。したがって、現在研磨の対象となっている半導体ウェハ２０１の膜種に対して、ドレッサ２０７の各パラメータは依存しない。したがって、ドレッサ２０７に関連する装置状態を利用して基準研磨レートを算出することが有効である。
【００６５】
ドレッサ駆動モータ２０８はドレッサ２０７を回転又は揺動させるモータである。
【００６６】
スラリー供給装置２０９は研磨パッド２０４上面にスラリーを供給する。
【００６７】
なお、実際にはこれら諸部位の駆動状態をセンサで測定しており、その測定値を研磨システムで取得して研磨装置の制御に利用可能である。研磨装置の各構成要素について得られるセンサによる測定値の項目を以下に具体的に述べる。
【００６８】
ドレッサ２０７及びドレッサ駆動モータ２０８に関するセンサ測定値としては、ドレッサ２０７の温度を測る放射温度計（図示せず）から取得したドレッサ温度、あるいはドレッサ駆動モータ２０８の電流を測る電流計（図示せず）から取得したドレッサ駆動トルク、あるいはドレッサ２０７を圧縮エアーによってパッドに押圧する圧力を測定する圧力計（図示せず）から取得したドレッサ圧力、あるいはドレッサ２０８を交換してからの累積使用時間を計るタイマー（図示せず）から取得したドレッサ累積使用時間のうち、一部あるいは全部が得られる。
【００６９】
研磨ヘッド２０２及び研磨ヘッド駆動モータ２０３に関するセンサによる測定値としては、研磨ヘッド駆動モータ２０３の電流を測る電流計（図示せず）から取得した研磨ヘッド駆動トルク、あるいは研磨ヘッド２０２の圧力を測る電流計（図示せず）から取得した研磨ヘッド駆動トルク、あるいは研磨ヘッド２０２の圧力を測る圧力計（図示せず）から取得した研磨ヘッド圧力のうち、一部あるいは全部が得られる。
【００７０】
研磨パッド２０４に関するセンサによる測定値としては、研磨パッド２０４の温度を測定する放射温度計（図示せず）から取得した研磨パッドの温度、あるいは研磨パッド２０４の高さ寸法を測るダイアルゲージ式測定器（図示せず）から取得した研磨パッドの高さ寸法、あるいは研磨パッド２０４を交換してからの累積使用時間を計るタイマー（図示せず）から取得した研磨パッド累積使用時間のうち、一部あるいは全部が得られる。
【００７１】
テーブル２０５及びテーブル駆動モータ２０６に関するセンサによる測定値としては、テーブル駆動モータ２０６の電流を測る電流計（図示せず）から取得したテーブル駆動トルクが得られる。
【００７２】
なお、以上のセンサによる測定値の項目を総称して以後「装置状態パラメータ」と記す。
【００７３】
次に、図４及び図５を用いて、システムの構成を説明する。
【００７４】
図４は研磨装置１０１を含む研磨用システムのハードウェア構成を表すブロック図である。また図５はこの研磨用システム上で動作するソフトウェア構成を表すブロック図である。
【００７５】
この研磨用システムのハードウェアは、研磨装置１０１、バス５００、製造実行用計算機６０１、時系列データ記録計算機６０２、データ解析用計算機６０３、研磨装置基準研磨レート予測用計算機６０４、換算研磨レート計算用計算機６０５、制御用計算機６０６、膜厚計測装置６０７より構成される。
【００７６】
一方この研磨用システムのソフトウェアの構成は、測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２、時系列データ切り出しモジュール１０３、切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５、換算研磨レート計算モジュール１０６、研磨時間制御モジュール１０７、製造実行モジュール１０８、実績研磨レート計算モジュール４０１、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２より構成される。
【００７７】
上記各計算機は、一般のパーソナルコンピュータ（サーバ向けブレード型のものも含む）の使用を想定しているが、これに特化したハードウェアを用意しても良い。
【００７８】
バス５００は、研磨装置１０１や上記各計算機間で情報のやり取りを行うための共用データ送受信経路である。ここでは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの使用を考慮している。
【００７９】
製造実行用計算機６０１は製造実行モジュール１０８を実行するためのコンピュータである。製造実行用計算機６０１の配下には製造実行情報データベース６０１ｄが存在する。
【００８０】
時系列データ記録計算機６０２は測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２を実行するためのコンピュータである。時系列データ記録計算機６０２の配下には時系列データベース６０２ｄが存在する。
【００８１】
データ解析用計算機６０３は時系列データ切り出しモジュール１０３及び切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４を実行するためのコンピュータである。データ解析用計算機６０３の配下には切り出し信号特徴量データベース６０３ｄが存在する。
【００８２】
研磨装置基準研磨レート予測用計算機６０４は研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５を実行するためのコンピュータである。研磨装置基準研磨レート予測用計算機６０４の配下には、研磨装置基準研磨レートデータベース６０４ｄ１及び予測式パラメータデータベース６０４ｄ２が存在する。
【００８３】
換算研磨レート計算用計算機６０５は換算研磨レート計算モジュール１０６を実行するためのコンピュータである。換算研磨レート計算用計算機６０５の配下には、換算研磨レートデータベース６０５ｄ１及び換算パラメータデータベース６０５ｄ２が存在する。
【００８４】
制御用計算機６０６は研磨時間制御モジュール１０７を実行するためのコンピュータである。
【００８５】
膜厚計測装置６０７は前膜厚値および後膜厚値を実績研磨レート計算モジュール４０１に出力するための光学式の計測装置である。膜厚計測装置６０７は、これらの前膜厚値あるいは後膜厚値を一時的、あるいは恒久的に保持し、要求があれば送出する機能も有する。
【００８６】
測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２は研磨装置１０１のドレッサ２０７から測定信号群Ｍ−１を通して、測定信号に関する情報を受け、これらの情報をサンプリングし、記録するためのソフトウェアモジュールである。また、測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２に対しては製造実行モジュール１０８から製造実行情報１１８が送出される。
【００８７】
ここで測定信号群Ｍ−１は研磨装置１０１から送出されるドレッサ温度１１１、ドレッサ圧力１１２、ドレッサ回転トルク１１３、ドレッサ累積使用時間１１４、反射光信号１１５、ウェハ温度１１６、装置動作切替記録信号１１７の各種装置状態パラメータの全てもしくは一部のデータが送出される。図２３（ａ）は、研磨装置１０１から送信される、この測定信号群Ｍ−１の構成を表す概念図である。
【００８８】
この製造実行情報１１８は、次回着工ウェハの膜種、次回着工ウェハの膜種ごとに予め設定された研磨量の狙い値、ウェハを一意に特定するためにウェハごとに予め設定されたウェハ番号などのデータを内包するものである。ウェハ番号からウェハの膜種を一意的に導出でき、定めることが可能なものとする。
【００８９】
この製造実行情報に基づき、測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２は、上記研磨装置１０１から送出されるドレッサ温度等の装置状態パラメータをサンプリングし記録する。
【００９０】
測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２を処理する時系列データ記録計算機６０２は研磨装置１０１から送出される各種装置状態パラメータのデータを時系列データベース６０２ｄに格納し、格納したデータを時系列データ切り出しモジュール１０３に送出する。
【００９１】
図６は、この測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２の処理の流れを表すフローチャートである。以下、図６を用いて測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２の動作を説明する。
【００９２】
半導体ウェハ２０１の研磨開始後に、製造実行モジュール１０８から製造実行情報を受け取ると（ステップＳ１００１）、測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２は上記測定信号群Ｍ−１に含まれる各測定信号のサンプリングを実行する（ステップＳ１００２）。所定の時間が経過するまでは（ステップＳ１００３：Ｎｏ）このサンプリングが継続される。一方所定の時間が経過すると（ステップＳ１００３：Ｙｅｓ）、これまでサンプリングしてきた情報に現在研磨対象の半導体ウェハ２０１に関するウェハ番号を付して、時系列データベース６０２ｄに時系列データとして記録する（ステップＳ１００４）。
【００９３】
その後、測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２は時系列データベース６０２ｄに記録した当該時系列データを時系列データ切り出しモジュール１０３に送出する（ステップＳ１００５）。
【００９４】
時系列データ切り出しモジュール１０３は、測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２から送信された時系列データから下層絶縁膜３０１の研磨に当たる区間だけを切り出すためのソフトウェアモジュールである。図７はこの時系列データ切り出しモジュール１０３の処理を表すフローチャートである。
【００９５】
時系列データ切り出しモジュール１０３にはバス５００経由で測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２から時系列データが送信される。この送信された時系列データを時系列データ切り出しモジュール１０３は受信する（ステップＳ１１０１）。時系列データ切り出しモジュール１０３は送信された時系列データのうち、反射光信号１１５もしくはウェハ温度１１６もしくは装置動作切替記録信号１１７の、全てもしくはいずれかに関するデータに着目する。
【００９６】
図１でも説明したとおり、半導体ウェハ２０１（研磨対象ウェハ）は下層絶縁膜３０１、中間層バリア膜３０２、上層金属膜３０３から構成されている。研磨を進めていくと、下層絶縁膜３０１から中間層バリア膜３０２への研磨対象の移行、中間層バリア膜３０２から上層金属膜３０３への研磨対象の移行の際に、反射光信号１１５は変化する。これは材質の変化による光の反射、吸収に関する特性の変化による。
【００９７】
また、研磨対象が移行すると半導体ウェハ２０１と研磨パッド２０４の摩擦係数が変化し、半導体ウェハの温度も同時に変化する。そのため、装置に取り付けた放射温度計（図示せず）によって測定できる半導体ウェハの温度の変化を抽出することでも、研磨対象の以降を検知することができる。
【００９８】
なお、研磨ヘッド駆動モータ、テーブル駆動モータ、ドレッサ駆動モータの全てもしくは一部で構成される装置駆動系の一連の動作の順序と、各動作における装置駆動系の状態を定義した動作ステップを予め定めた装置レシピに従い、動作ステップの切り替えを指令する信号である装置動作切替記録信号１１７が、研磨対象の移行と同期しているならば、装置動作切替記録信号１１７の発信をトリガとして、研磨対象の移行の完了を判断しても良い。
【００９９】
この変化点のうち後者（中間層バリア膜３０２から上層金属膜３０３）を検出する（ステップＳ１１０２）。そして、時系列データ切り出しモジュール１０３は、この導出した変化点以前の各データから、この変化点以後の各データを切り出す（ステップＳ１１０３）。この切り出したデータは下層絶縁膜３０１の研磨に当たる区間の時系列データとなる。時系列データ切り出しモジュール１０３は、この切り出したデータを切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４に対して、切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４に送信し（ステップＳ１１０４）、時系列データ切り出しモジュール１０３の処理は終了する。
【０１００】
切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４は切り出された下層絶縁膜３０１の研磨に当たる区間の時系列データから各データの特徴量を導出するモジュールである。図８はこの切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４の処理を表すフローチャートである。ここで切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４が導出する「特徴量」とは、ウェハ研磨の際に参照されるドレッサ温度１１１、ドレッサ圧力１１２、ドレッサ回転トルク１１３、ドレッサ累積使用時間１１４の変化量のことである。
【０１０１】
以下図８を用いて切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４の処理を説明する。
【０１０２】
切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４は、上述した時系列データ切り出しモジュール１０３が切り出したデータを受信する（ステップＳ１２０１）。この切り出したデータから、上述する４つのパラメータの変化量を計算する（ステップＳ１２０２）。全てのパラメータについて変化量を導出したら（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）、ウェハ番号をつけて特徴量を特徴量データとして切り出し信号特徴量データベース６０３ｄに記録する（ステップＳ１２０４）。その後、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５に対してこの特徴量データを送信して切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４の処理は終了する（ステップＳ１２０５）。
【０１０３】
研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５は、切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４より与えられた特徴量データを利用して研磨装置基準研磨レートを予測するモジュールである。
【０１０４】
以下、任意の研磨装置1台について計５ウェハ分のデータを、その他の研磨装置については計1ウェハ分のデータを取得する場合について説明する。
【０１０５】
本モジュールでは、送信される特徴量データのうちドレッサ温度１１１に関するデータをＡ、ドレッサ駆動トルク１１３に関するデータをＢ、ドレッサ圧力１１２に関するデータをＣ、ドレッサ累積使用時間１１４に関するデータをＤとした際に、以下の数式で研磨装置基準研磨レートを予測する。
【０１０６】
研磨装置基準研磨レート＝
（ａ×Ａ＋ｂ×Ｂ＋ｃ×Ｃ＋ｄ×Ｄ＋ｅ）×ｆ  …（式１）
ａ：ドレッサ温度係数
ｂ：ドレッサ駆動トルク係数
ｃ：ドレッサ圧力係数
ｄ：ドレッサ累積使用時間係数
ｅ：バイアス係数
ｆ：装置間機差係数
なお、温度係数ａ、ドレッサ駆動トルク係数ｂ、ドレッサ圧力係数ｃは研磨装置基準研磨レートに対して正の相関を持ち、これらのパラメータ値が増大すると、研磨装置基準研磨レートも増加する。それに対してドレッサ累積使用時間係数ｄは研磨装置基準研磨レートに対して負の相関を持つ。負の相関を持つパラメータについては、パラメータ値が増大すると研磨装置基準研磨レートは減少する。  
【０１０７】
この（式１）を計算するのが、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５の処理である。以下、図９を用いて、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５の動作を説明する。
【０１０８】
図９は、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５の処理を表すフローチャートである。
【０１０９】
研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５は切り出しデータ特徴量計算モジュール１０４からの特徴量データをまず受信する（ステップＳ１３０１）。この受信により、上述した（式１）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが取得できる。
【０１１０】
その後、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５は予測式パラメータデータベース６０４ｄ２から上述したａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの各係数を取得する（ステップＳ１３０２）。
【０１１１】
このデータ及び係数の取得により、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５は（式１）の計算が可能となる。したがって、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５は研磨装置基準研磨レートを導出する（ステップＳ１３０３）。
【０１１２】
その後、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５は、導出した研磨装置基準研磨レートにウェハ番号を付加して、研磨装置基準研磨レートデータベース６０４ｄ１に記録する（ステップＳ１３０４）。その後、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５は、換算研磨レート計算モジュール１０６に対して、導出した研磨装置基準研磨レートを送信し、処理は終了する（ステップＳ１３０５）。
【０１１３】
一方、実績研磨レート計算モジュール４０１は、膜厚計測装置６０７から送信される研磨前膜厚値および研磨後膜厚値、および、研磨装置１０１から送信される研磨時間（直前の研磨に要した時間）より、実績研磨レートを導出する。
【０１１４】
図１０はこの実績研磨レート計算モジュール４０１の処理を表すフローチャートである。以下、この図を用いて処理の内容を説明する。
【０１１５】
まず、実績研磨レート計算モジュール４０１は、膜厚計測装置６０７より送信される前膜厚値および後膜厚値を受信する（ステップＳ２００１）。また、研磨装置１０１より、送信されてくる研磨時間１１９を受信する（ステップＳ２００２）。
【０１１６】
その後受信したこれらのデータを利用して実績研磨レート計算モジュール４０１は前記（式２）を用いて実績研磨レートを計算する（ステップＳ２００３）。この実績研磨レートの導出は以下の数式で行う。
【０１１７】
実績研磨レート＝
（前膜厚値  ―  後膜厚値）÷研磨時間Ｔ  …（式２）
その後実績研磨レート計算モジュール４０１は導出した実績研磨レートを換算研磨レート計算モジュール１０６に対して送出し処理を終了する（ステップＳ２００４）。
【０１１８】
換算研磨レート計算モジュール１０６は、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５から送出された研磨装置基準研磨レートから換算研磨レートを導出するソフトウェアモジュールである。以下本モジュールの役割について図１１を使って説明する。
【０１１９】
図１１は複数膜種の研磨レートの挙動を表すグラフである。縦軸４００９は研磨レートを、横軸４００８はドレッサ温度１１１、ドレッサ圧力１１２、ドレッサ回転トルク１１３、ドレッサ累積使用時間１１４等のドレッサに関する装置状態パラメータの特徴量の一つを採ったものであり、異なる２種類の膜種である膜種Ｘと膜種Ｙについて、それぞれの着工データ４００４、４００５をプロットしたものを表す。このとき、着工データ４００４と着工データ４００５について、それぞれ最小自乗法などの手法で直線近似したものを、４００２と４００３に示す。更に、研磨装置基準研磨レートをプロットしたものを４００１に示す。
【０１２０】
この４００１と４００２、４００３のグラフにおける傾きを見ても分かるように、膜種が違っていても、装置状態パラメータに対する研磨レートの変動率（傾き）は研磨装置基準研磨レートの傾きとほぼ同じである。したがって、４００６と４００７で図示したシフト量を４００１の研磨装置基準研磨レートに加算（減算）することで、研磨装置基準研磨レートから膜種Ｘの研磨レート及び膜種Ｙの研磨レートを導出することが可能である。この処理をするのが換算研磨レート計算モジュール１０６である。
【０１２１】
図１２はこの換算研磨レート計算モジュール１０６の処理を表すフローチャートである。以下、図１２を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
【０１２２】
まず換算研磨レート計算モジュール１０６は、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５から送信された研磨装置基準研磨レートを受信する（ステップＳ１４０１）。
【０１２３】
また、次回着工ウェハの膜種の情報を製造実行情報１１８から取得する（ステップＳ１４０２）。この情報を参照して、次回着工ウェハの表面に積層する膜の材料もしくは凹凸パターンもしくは配線パターンが異なる複数の膜種ごとに予め設定しておいた換算パラメータ（図１のシフト量）を換算パラメータデータベース６０５ｄ２より取得する（ステップＳ１４０３）。
【０１２４】
そして換算研磨レート計算モジュール１０６は、研磨装置基準研磨レート及び換算パラメータから換算研磨レートを計算する（ステップＳ１４０４）。この際用いる数式は以下の通りである。
【０１２５】
換算研磨レート＝ｇ×研磨装置基準研磨レート＋ｈ  …（式３）
ｇ：装置間機差に関するパラメータ
ｈ：次回着工ウェハの膜種に関する換算パラメータ
その後、換算研磨レート計算モジュール１０６はステップＳ１４０４にて導出された換算研磨レートに製造実行情報１１８に含まれるウェハ番号をつけ、換算研磨レートデータベース６０５ｄ１に記録する（ステップＳ１４０５）。その後、ステップＳ１４０５で記録した換算研磨レートを研磨時間制御モジュール１０７に送信する（ステップＳ１４０６）。
【０１２６】
研磨時間制御モジュール１０７は、換算研磨レート計算モジュール１０６から送信される換算研磨レートと過去の換算研磨レートから、実際の研磨装置１０１の研磨時間を導出するソフトウェアモジュールである。
【０１２７】
図１３は、この研磨時間制御モジュール１０７の処理を表すフローチャートである。この図を用いて研磨時間制御モジュール１０７の処理を説明する。
【０１２８】
まず、研磨時間制御モジュール１０７は換算研磨レート計算モジュール１０６より送信される換算研磨レートを受信する（ステップＳ１５０１）。
【０１２９】
次に、研磨時間制御モジュール１０７は次回着工ウェハの研磨量を取得する（ステップ１５０２）。研磨時間を導出する際に、目標とする研磨量が不可欠であるためである。この際、次回着工ウェハの種類により一意的に決定できるようにしても良く、また、別途入力できるようにしても良い。
【０１３０】
換算研磨レート及び研磨量を取得すると、それらを用いて研磨時間制御モジュール１０７は研磨時間を計算し、導出する（ステップＳ１５０３）。この際、必要に応じて、換算研磨レートデータベース６０５ｄ１に過去に実行された研磨の換算研磨レートを参照しても良い。
【０１３１】
そして、研磨装置１０１に対して研磨時間を送信・設定することで（ステップＳ１５０４）、次回着工ウェハの研磨が可能となる。
【０１３２】
（パラメータの設定）
図１４は本実施の形態において、異なる膜種のウェハが研磨装置に順次投入される場合のパラメータ導出タイミングを説明する図である。この図では、たとえば「○」のウェハを研磨する前にテスト研磨として「●」（○と同じ膜種であるがテスト用として処理するもの）を連続して実行し、研磨装置に関わるパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを導出する。また、生産対象である膜種の切り替え毎に最初の一枚目に膜種に依存するパラメータｇ、ｈを導出する。なお、研磨装置駆動直後の最初１つ目の膜種についてはテスト研磨の一番最後の回にｇ、ｈを導出するようにしても良い。図１４ではそのような処理を想定している。
【０１３３】
パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、すなわち研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５で用いるパラメータ、は研磨システムの起動時に同一種類の膜種のウェハを５回検査することで求める。この初動のパラメータの導出については、回数に違いはあれども従前の技術においても行っていたものである。
【０１３４】
一方、装置間機差に関するパラメータｇ及び次回着工ウェハの膜種に関する換算パラメータｈ、すなわち換算研磨レート計算モジュール１０６で用いるパラメータ、は膜種切替のタイミングで一枚だけテスト研磨することによって求められる。従来はこの際に、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めるのと同様に複数回テスト研磨を行っていたが、この回数が減る点が本実施の形態の効果である。
【０１３５】
以下に、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの設定方法を説明する。
【０１３６】
テスト用もしくは製品である、任意の膜種の１ウェハを、任意の研磨時間Ｔだけ研磨した際の、ドレッサ温度１１１、ドレッサ圧力１１２、ドレッサ駆動トルク１１３及びドレッサ累積使用時間１１４に関するデータであるデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを取得する。更にこのとき、前記研磨の前後において、光学式や渦電流式などの膜厚計測装置６０７を用いて前膜厚値と後膜厚値を計測し、その計測データを合わせて取得する。そして、前膜厚値と後膜厚値の計測データと研磨時間Ｔを用いて、研磨時の実績の研磨レートである実績研磨レートを（式２）から導出する。
【０１３７】
以上のデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと実績研磨レートのデータ取得作業を、同一の膜種のウェハを用いて、本実施の形態を適用したい全ての研磨装置に対して行う。ただし、そのうち任意の1台の研磨装置に対しては、同一の膜種のウェハを用いて、計５ウェハについてデータを取得しておく。
【０１３８】
次に、データを取得した研磨装置のうち、計５ウェハ分のデータを取得した1台について、パラメータｆをｆ＝１と設定し、次式を用いてパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを導出する。
【０１３９】
［ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ］＝Ｍ１・（Ｍ２の逆行列）
ただし、
Ｍ１＝［実績研磨レート１、実績研磨レート２、…、実績研磨レート５］、
Ｍ２＝［Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２、…、Ｄａｔａ５］、
ただし、
ＤａｔａＴ＝［Ａｉ、Ｂｉ、Ｃｉ、Ｄｉ］  …  （式４）
ここで、（式３）において、下付きの数字が同じ実績研磨レートとＤａｔａベクトルとデータＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは、同一のウェハについて得られた値である。また上付きの「Ｔ」はベクトルの転置を表す。
【０１４０】
以上より、データを取得した研磨装置のうち、計５ウェハ分のデータを取得した一台について、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを設定できる。その他の研磨装置に対してもパラメータ値を設定するが、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは全装置共通である。
【０１４１】
その後、ｆを装置ごとに導出する。装置間機差係数ｆは、設定対象である装置毎に、その装置が取得したデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いて、以下の数式で導出する。
【０１４２】
装置間機差係数ｆ＝（設定対象の装置について得られた実績研磨レート）
／（ａ×Ａ＋ｂ×Ｂ＋ｃ×Ｃ＋ｄ×Ｄ＋ｅ）  …  （式５）
以上では、任意の研磨装置1台について計５ウェハ分のデータを、その他の研磨装置については計1ウェハ分のデータを取得する場合について説明した。しかし、それぞれの研磨装置において、前記よりも多い数の同一膜種のウェハ分のデータを取得できる場合、最小自乗法を用いて、同様の方法でパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを設定することも可能である。複数のデータを用いる場合、ノイズを低減できるため、パラメータの精度の向上が期待できる。
【０１４３】
また、（式１）はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類のデータが得られる場合についての予測式であるが、得られるデータが限られる場合など、４種類のうち一部のデータのみを用いる場合には、（式１）において用いるデータの項のみを残した予測式を用いればよい。
【０１４４】
以下に、膜種毎に設定を行う、パラメータｇ、ｈの設定方法を説明する。
【０１４５】
パラメータの設定対象の膜種の１ウェハを、任意の研磨時間Ｔだけ研磨した際の、ドレッサ温度１１１、ドレッサ圧力１１２、ドレッサ駆動トルク１１３及びドレッサ累積使用時間１１４に関するデータである、データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを取得する。このとき、前記研磨の前後において、膜厚計測装置６０７を用いて前膜厚値と後膜厚値を計測しておき、その計測データを合わせて取得する。次に、データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、予め設定してあるパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの値を用いて、数式（式１）によって研磨装置基準研磨レートを導出する。そして、前膜厚値と後膜厚値の計測データと研磨時間Ｔを用いて、研磨時の実績研磨レート研磨時の実績の研磨レートである実績研磨レートを（式２）から導出する。
【０１４６】
以上の研磨装置基準研磨レートと実績研磨レートの導出作業を、同一の膜種のウェハを用いて、本実施の形態を適用する全ての研磨装置に対して行う。
【０１４７】
次に、データを取得した研磨装置のうち、任意の一台について、装置間機差に関するパラメータｇを１に設定して、（式６）を用いて、次回着工ウェハの膜種に関する換算パラメータｈを導出する。
【０１４８】
ｈ＝実績研磨レート  ー  （ｇ×研磨装置基準研磨レート）  …  （式６）
ただし、ｇ＝１
その他の研磨装置に対してもパラメータ値を設定する。この際、次回着工ウェハの膜種に関する換算パラメータｈは全装置で共通である。そのため、装置間機差係数である装置間機差に関するパラメータｇのみを装置ごとに導出する。
【０１４９】
装置間機差に関するパラメータｇは、設定対象である装置ごとに、その装置ごとに導出した研磨装置基準研磨レートと実績研磨レートを用いて、（式７）により導出する。
【０１５０】
ｇ＝（設定対象の装置の実績研磨レート  −  ｈ）
÷（設定対象の装置の研磨装置基準研磨レート）  …  （式７）
以上では、各研磨装置について計１ウェハ分のデータを取得する場合について説明した。研磨装置において、複数のウェハ分のデータが取得できる場合、最小自乗法を用いて、同様の方法で装置間機差に関するパラメータｇ、次回着工ウェハの膜種に関する換算パラメータｈを設定することも可能である。この際、全てのウェハは同一の膜種であることが必要となる。複数のデータを用いる場合、ノイズを低減できるため、パラメータの精度の向上が期待できる。
【０１５１】
また、前記（式３）では、装置間機差に関するパラメータｇ及び次回着工ウェハの膜種に関する換算パラメータｈを用いて換算研磨レートを算出した。しかし、機差を考慮する必要が無い場合など、２種類のうち片方のパラメータのみを用いて換算研磨レートを算出する場合には、（式３）において用いるパラメータのみを残した予測式を用いればよい。
【０１５２】
（システム運用）
図１５は本研磨用システムの運用手順を表すフローチャートである。
【０１５３】
本研磨システムにおいては、研磨開始と同時に研磨装置１０１がステップＳ１５０４で設定された設定時間だけ研磨すると共に（ステップＳ１６０１）、研磨時の測定信号サンプリング時系列データを記録する（ステップＳ１６０２）。
【０１５４】
研磨装置１０１による研磨が終了すると、研磨装置１０１はステップＳ１６０２で記録した測定信号サンプリング時系列データを、測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２に対して送信する。
【０１５５】
以後の処理は「システム構成」で記載した処理がなされる。
【０１５６】
このように、ウェハの研磨中に研磨装置１０１のドレッサ２０７に関する測定信号サンプリング時系列データを記録し、研磨システムに次回着工ウェハの研磨時間を設定させることで、Ｃｕダマシン工程における下層絶縁膜の研磨量を適切にすることが可能となる。結果、研磨精度の保証と生産性の確保を両立させることが可能となる。
【０１５７】
なお、近年研磨装置の研磨ヘッドの複数化、テーブル（含むテーブル上の研磨パッド）の複数化が進んでおり、装置毎の設定では、実態にそぐわない場合もある。この場合、装置毎の設定ではなく、研磨ヘッドごと、あるいは、研磨パッドごとに装置間機差係数ｆ、装置間機差に関するパラメータｇを用意し適宜切り替えて処理することも考慮する。
【０１５８】
また、この実施の形態では、ウェハ研磨装置の装置状態パラメータに基づいて研磨装置基準研磨レートを予測する（式１）を計算する際に、収集したウェハのデータを選別せずに用いていた。しかし、研磨精度を管理する際に重要となるのは、データばらつきの分布の中央よりも、研磨不足あるいは研磨過多の場合を示す、データばらつきの分布の上端および下端近傍である。そのため、研磨レートの分布に基づき、分布の中央の研磨レートを示すウェハのデータを除外して、分布の上下端近傍のウェハのデータのみを用いて計算するようにすると、生産精度の管理において重要視される分布の上端および下端近傍の研磨レートを、より精度良く予測することができるようになる。
【０１５９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１６０】
第１の実施の形態では、研磨装置１０１から測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２に送出される装置状態パラメータは、ドレッサ温度１１１、ドレッサ圧力１１２、ドレッサ回転トルク１１３、ドレッサ累積使用時間１１４、反射光信号１１５、ウェハ温度１１６、装置動作切替記録信号１１７の全てもしくは一部を含む測定信号群Ｍ−１で構成されていることを想定していた。
【０１６１】
これに対し、本実施の形態では、測定信号群Ｍ−１に含まれるドレッサ温度１１１、ドレッサ圧力１１２、ドレッサ回転トルク１１３、ドレッサ累積使用時間１１４、反射光信号１１５、ウェハ温度１１６、装置動作切替記録信号１１７だけでなく、研磨ヘッド２０２、研磨ヘッド駆動モータ２０３、各種装置状態パラメータ、研磨パッド２０４、テーブル２０５、テーブル駆動モータ２０６に関するセンサによる装置状態パラメータ、の一部あるいは全てのパラメータが研磨装置１０１から測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール１０２に送出されることを特徴とする。
【０１６２】
これにより、研磨装置基準研磨レートの予測に利用できるデータが増えるため、研磨装置基準研磨レートの予測精度を向上させることができる。
【０１６３】
具体的には、第１の実施の形態における、研磨装置基準研磨レートを予測する研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５で用いる研磨装置基準研磨レートの予測式（式１）を拡張すればよい。図２３（ｂ）は、本実施の形態において、研磨装置１０１から送信される、この測定信号群Ｍ−２の構成を表す概念図である。
【０１６４】
本実施の形態の測定信号群Ｍ−２（第１の実施の形態の測定信号Ｍ−１の代わりとなるもの）では、第１の実施の形態の測定信号群Ｍ−１の構成に加え、研磨ヘッド駆動トルク１２０、研磨ヘッド圧力１２１、研磨パッド温度１２２、研磨パッド厚さ寸法１２３、研磨パッド累積使用時間１２４、テーブル駆動トルク１２５を含む。
【０１６５】
送信される特徴量データのうち、研磨ヘッド駆動トルク１２０に関するデータをＰ１、研磨ヘッド圧力１２１に関するデータをＰ２、研磨パッド温度１２２に関するデータをＰ３、研磨パッド厚さ寸法１２３に関するデータをＰ４、研磨パッド累積使用時間１２４に関するデータをＰ５、テーブル駆動トルク１２５に関するデータをＰ６とした際に、以下の数式で研磨装置基準研磨レートを予測する。
【０１６６】
研磨装置基準研磨レート  ＝  
（ａ×Ａ＋ｂ×Ｂ＋ｃ×Ｃ＋ｄ×Ｄ
＋ｐ１×Ｐ１＋ｐ２×Ｐ２＋ｐ３×Ｐ３＋ｐ４×Ｐ４
＋ｐ５×Ｐ５＋ｐ６×Ｐ６＋ｅ）×ｆ  …  （式１ａ）
ｐ１：研磨ヘッド駆動トルク係数
ｐ２：研磨ヘッド圧力係数
ｐ３：研磨パッド温度係数
ｐ４：研磨パッド厚さ寸法係数
ｐ５：研磨パッド累積使用時間係数
ｐ６：テーブル駆動トルク係数
なお、（式１）と同様、ドレッサ温度係数ａ、ドレッサ駆動トルク係数ｂ、ドレッサ圧力係数ｃは研磨装置基準研磨レートに対して正の相関を持ち、これらのパラメータ値が増大すると、研磨装置基準研磨レートも増加する。それらに対し、ドレッサ累積使用時間係数ｄは研磨装置基準研磨レートに対して負の相関を持つ。負の相関を持つパラメータは、パラメータ値が増大すると研磨装置基準研磨レートは減少する。
【０１６７】
さらに、研磨ヘッド駆動トルク係数ｐ１、研磨ヘッド圧力係数ｐ２、研磨パッド温度係数ｐ３、研磨パッド厚さ寸法係数ｐ４、テーブル駆動トルク係数ｐ６は研磨装置基準研磨レートに対して正の相関を持ち、これらのパラメータ値が増大すると、研磨装置基準研磨レートも増加する。それに対して研磨パッド累積使用時間係数ｐ５は研磨装置基準研磨レートに対して負の相関を持つ。負の相関を持つパラメータについては、パラメータ値が増大すると研磨装置基準研磨レートは減少する。
【０１６８】
以下に、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６の設定方法を説明する。
【０１６９】
テスト用もしくは製品である、任意の膜種の１ウェハを、任意の研磨時間Ｔだけ研磨した際の、データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びデータＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を取得する。更にこのとき、前記研磨の前後において、光学式の膜厚研磨装置を用いて前膜厚値と後膜厚値を計測しておき、その計測データを合わせて取得する。そして、前膜厚値と後膜厚値の計測データと研磨時間Ｔを用いて、研磨時の実績の研磨レートである実績研磨レートを（式２）で導出する。
【０１７０】
以上のデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６と実績研磨レートのデータ取得作業を、同一の膜種のウェハを用いて、本実施の形態を適用したい全ての研磨装置に対して行う。ただし、そのうち、任意の１台の研磨装置に対しては、同一膜種のウェハを用いて、計１１ウェハについてのデータを取得しておく。
【０１７１】
次に、データを取得した研磨装置のうち、計１１ウェハ分のデータを取得した一台について、パラメータｆを１と設定し、（式４ａ）を用いて、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６を導出する。
【０１７２】
［ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６］
＝  Ｍ１・（Ｍ２の逆行列）
ただし、
Ｍ１＝［実績研磨レート１、実績研磨レート２、…、実績研磨レート１１］、
Ｍ２＝［Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２、…、Ｄａｔａ１１］、
ただし、
ＤａｔａＴ＝［Ａｉ、Ｂｉ、Ｃｉ、Ｄｉ、
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６］  …  （式４ａ）
ここで、（式４ａ）において、下付きの数字が同じ実績研磨レートとＤａｔａベクトルとデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、同一のウェハについて得られた値とする。また上付きの「Ｔ」はベクトルの転置を表す。
【０１７３】
以上により、データを取得した研磨装置のうち、計１１ウェハ分のデータを取得した１台について、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６を設定できる。
【０１７４】
次に、その他の研磨装置に対してもパラメータ値を設定するが、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６は全装置で共通である。そのため、装置間機差係数であるｆのみを装置ごとに導出する。
【０１７５】
装置間機差係数ｆ＝（設定対象の装置について得られた実績研磨レート）
／（ａ×Ａ＋ｂ×Ｂ＋ｃ×Ｃ＋ｄ×Ｄ
＋ｐ１×Ｐ１＋ｐ２×Ｐ２＋ｐ３×Ｐ３＋ｐ４×Ｐ４
＋ｐ５×Ｐ５＋ｐ６×Ｐ６＋ｅ）  …  （式５ａ）
以上では、任意の研磨装置１台について計１１ウェハ分のデータを、その他の研磨装置について計１ウェハ分のデータを取得する場合について説明した。もし、それぞれの研磨装置において、前記よりも多い数のウェハ分のデータを取得できる場合、最小自乗法を用いて、同様の方法でパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６を設定することも可能である。複数のデータを用いる場合、ノイズを低減できるため、パラメータの精度の向上が期待できる。
【０１７６】
また、前記（式１ａ）はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＰ１ないしＰ６までの１０種類のデータが得られる場合についての予測式であるが、得られるデータが限られる場合など、１０種類のうち一部のデータのみを用いる場合には、（式１ａ）において用いるデータの康のみを残した予測式を作ればよい。
【０１７７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１７８】
第１の実施の形態および第２の実施の形態では、ステップＳ１３０２において研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５が予測式パラメータデータベース６０４ｄ２から読み出す各係数は一定値であった。
【０１７９】
これに対し、本実施の形態においては、研磨レートと各種装置状態パラメータの実績値を用いて上記各係数を更新する。これにより、研磨装置基準研磨レートの予測値を実績値に追従させることを可能にする。
【０１８０】
図１６は研磨装置１２１を含む本実施の形態にかかわる研磨用システムのソフトウェア構成を表すブロック図である。これらを用いて本実施の形態を説明する。
【０１８１】
本実施の形態のハードウェア構成の特徴は、研磨装置１０１の代わりに研磨装置１２１を用いること、及び研磨装置基準研磨レート予測モジュール１２５を用いること、である。またソフトウェア上の特徴は、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２が追加されている点にある。
【０１８２】
第１および第２の実施の形態との相違点について詳述する。
【０１８３】
本実施の形態における研磨装置１２１は、研磨装置１０１の測定項目に加え、研磨時間を保持すること、および実績研磨レート計算モジュール４０１に対して保持している研磨時間を求めに応じて送信可能となっている点で第１および第２の実施の形態と相違する。
【０１８４】
なお、研磨対象の特定は、第1および第２の実施の形態で付加したウェハ番号（図８など参照）が考えられるが、別途ウェハの種別と研磨時間の対応が取れるようしても良い。
【０１８５】
これらを測定することを考えると、膜厚計測装置６０７は研磨装置１２１に含まれることが好ましい。ただし、本明細書中では、研磨装置１２１と膜厚計測装置６０７は分けて説明する。
【０１８６】
基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２は、送信される実績研磨レートからパラメータ更新値を導出するためのソフトウェアモジュールである。ここで更新の対象となるのはバイアス係数ｅである。
【０１８７】
図１７はこの基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２の処理を表すフローチャートである。以下、この図を用いて処理の内容を説明する。
【０１８８】
基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２は、送信されてきた実績研磨レートを受信する（ステップＳ２１０１）。この受信をトリガーとして、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２は研磨装置基準研磨レート予測用計算機６０４に対して、予測式パラメータデータベース６０４ｄ２中に格納されたバイアス係数ｅを要求し、取得する（ステップＳ２１０２）。
【０１８９】
この実績研磨レートおよび予測式パラメータを利用して、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２は予測式パラメータの更新値（パラメータ更新値）を導出する（ステップＳ２１０３）。
【０１９０】
ここで、パラメータ更新値とは、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１２５に送信され、予測式パラメータデータベース６０４ｄ２の予測式パラメータの更新に用いられる値である。
【０１９１】
この際、予測式パラメータの導出に際し、まず復元研磨装置基準研磨レートを導出する。これは、この復元研磨装置基準研磨レートと研磨装置基準研磨レートの差分が減少するように研磨装置基準研磨レートを補正することで研磨装置基準研磨レートの実績に近づけるためである。
【０１９２】
まず復元研磨装置基準研磨レートを以下の式で導出する。
【０１９３】
復元研磨装置基準研磨レート＝
（実績研磨レート  ー  ｈ）÷ｇ  …  （式８）
なお、係数ｇ、ｈは（式５）で用いたものである。このあと、（式１）を変形した以下の（式９）に当てはめることで、パラメータ更新値ｅ´を導出する。
【０１９４】
パラメータ更新値ｅ´  ＝
（復元研磨装置基準研磨レート÷ｆ）―（ａ×Ａ＋ｂ×Ｂ＋ｃ×Ｃ＋ｄ×Ｄ）
…  （式９）
この際、ＥＷＭＡ（指数重みつき移動平均）平滑フィルタを上記式に適用して、パラメータ更新値ｅ´の微細変動を除去しても良い。このＥＷＭＡ（指数重みつき移動平均）平滑フィルタ後のパラメータ更新値ｅ´´は以下の（式１０）で求められる。
【０１９５】
フィルタ後パラメータｅ´´  ＝  
α×ｅ´＋（１−α）×ｅ  …  （式１０）
ただし  ０＜α＜１
このようにしてパラメータ更新値を導出した後、パラメータ更新値（ｅ´またはｅ´´）を基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２に対して研磨装置基準研磨レート予測モジュール１２５に対して送信する（ステップＳ２１０４）。
【０１９６】
研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５に比して、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１２５は、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２からの入力信号が一本増加している。この基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２からの入力信号によって、予測式パラメータデータベース６０４ｄ２に格納された各係数を更新する点が研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５と相違する。このとき、予測式パラメータデータベース６０４ｄ２に格納された各係数は、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２からの入力信号の受信をトリガーとして、更新される。
【０１９７】
このように、バイアス係数ｅを更新することで、研磨精度を良好な状態に維持することが可能となる。
【０１９８】
なお、本実施の形態では、バイアス係数ｅのみを更新する場合について説明を行ったが、最小二乗法などを用いれば、温度係数ａ、回転数係数ｂ、圧力係数ｃ、累積使用時間係数ｄ、装置間機差係数ｆも同時に精度良く設定することが可能となる。
【０１９９】
以上では研磨装置基準研磨レートの予測式として（式１）を用いる場合について説明した。（式１）の代わりに（式１ａ）、もしくは（式１）のうち不要なパラメータを含む項を省略した式、もしくは（式１ａ）のうち不要なパラメータを含む項を省略した式を研磨装置基準研磨レートの予測式として用いた場合にも、同様の方法でパラメータ更新値を導出することができる。
【０２００】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
【０２０１】
第１の実施の形態ないし第３の実施の形態では、配線層毎の換算パラメータを手動で設定していた。これに対し、第４の実施の形態では、実績研磨レートから換算量を設定することで換算パラメータの最適化ならびに工数の削減を図ることを可能にする。
【０２０２】
本実施の形態で対象となるのは換算パラメータｈである。また研磨用システムのハードウェア構成及びソフトウェア構成は第２の実施の形態と同様であるので省略する。
【０２０３】
本実施の形態において、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２はパラメータ更新値だけでなく、換算パラメータｈの設定も行う。
【０２０４】
この換算パラメータｈの導出に際しては、（式２）を変形させた以下の式を用いる。
【０２０５】
設定換算パラメータｈ´＝
実績研磨レートーｇ×研磨装置基準研磨レート  …  （式１１）
この研磨装置基準研磨レートは研磨装置基準研磨レートデータベース６０４ｄ１に記録されたものである。（式１１）の計算に際しては、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２は研磨装置基準研磨レートの値を研磨装置基準研磨レートデータベース６０４ｄ１から読み出して設定換算パラメータｈ´を導出する。
【０２０６】
この際、実績研磨レート及び研磨装置基準研磨レートの一対のデータが複数存在するなら、平均値を導出して、それを設定換算パラメータｈ´としても良い。平均値を用いることで設定換算パラメータのノイズ成分の除去が可能となる。
【０２０７】
そして導出した設定換算パラメータを研磨装置基準研磨レート予測モジュール１２５に送出する。受信した、この設定換算パラメータを用いて研磨装置基準研磨レート予測モジュール１２５は換算パラメータｈを更新する。
【０２０８】
このようにすることで、初期値として設計データなどから求めた換算パラメータを用意しておき、実動作で換算パラメータを補正することで工数削減を図ることが可能となる。換算パラメータｈは半導体ウェハの材料や凹凸パターン、配線パターンに依存するので設計データから精度の高いものを導出することが可能であるためである。
【０２０９】
なお、最小二乗法などを用いれば、装置間機差に関するパラメータｇも合わせて設定を行うことが可能となる。また、該当膜種に類似する膜種のパラメータ値を複写・転用してもかまわない。
【０２１０】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
【０２１１】
第１ないし第４の実施の形態では、配線層毎の装置間機差に関するパラメータｇ及び換算パラメータｈを一定としていた。これらを研磨用システムが更新することで、各パラメータの初期設定値に誤差があっても学習することを可能にする。
【０２１２】
図１８は本実施の形態にかかわるソフトウェア構成を表すブロック図である。第２の実施の形態と対比すると、基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール４０２の代わりに換算パラメータ更新モジュール５０２が、換算研磨レート計算モジュール１０６の代わりに換算研磨レート計算モジュール５０６が用意されている点、第１及び第２の実施の形態同様に研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５が用いられている点が相違する。換算パラメータ更新モジュール５０２に対して、実績研磨レート計算モジュール４０１が実績研磨レートを出力する点は第２の実施の形態と同様である。実績研磨レートを受信した後、換算パラメータ更新モジュール５０２は既定の装置間機差に関するパラメータｇ及び換算パラメータｈを要求・取得し、それらを再度計算しなおす。その後、装置間機差に関するパラメータｇ及び換算パラメータｈを換算研磨レート計算モジュール５０６に戻すことで、これらの更新を行う。
【０２１３】
換算研磨レート計算モジュール５０６は、換算研磨レート計算モジュール１０６と同様に、換算研磨レートを計算するソフトウェアモジュールである。
【０２１４】
ただし、換算研磨レート計算モジュール１０６と以下の点で相違する。すなわち、換算パラメータ更新モジュール５０２の求めに応じて、既定の装置間機差に関するパラメータｇ及び換算パラメータｈを換算研磨レート計算モジュール５０６に対して出力する点である。また、換算研磨レート計算モジュール５０６は換算パラメータ更新モジュール５０２からの再計算された結果を用いて、装置間機差に関するパラメータｇ及び換算パラメータｈを更新する点である。更に、更新されたパラメータを用いて換算研磨レート計算モジュール５０６は換算研磨レートの計算を行う点である。
【０２１５】
図１９はこれらの換算パラメータ更新モジュール５０２及び換算研磨レート計算モジュール５０６の間の処理を表すフローチャートである。以下、この図を用いてこの２つのモジュールの処理の流れを説明する。
【０２１６】
実績研磨レート計算モジュール４０１から実績研磨レートが送信されると、換算パラメータ更新モジュール５０２は送信された実績研磨レートを受信する（ステップＳ３００１）。この実績研磨レートの受信をトリガーとして、換算パラメータ更新モジュール５０２はパラメータデータベース６０５ｄ２から、実績研磨レートを算出するのに用いたウェハの膜種に対応する換算パラメータを取得する（ステップＳ３００２）。さらに、この換算パラメータの受信をトリガーとして、換算パラメータ更新モジュール５０２は、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５から、研磨装置基準研磨レート予測モジュール１０５に格納されている、実績研磨レートを算出するのに用いたウェハの研磨時に導出された研磨装置基準研磨レートの値を取得する（ステップＳ３００３）。
【０２１７】
このステップＳ３００１ないしステップＳ３００３で取得した実績研磨レート及び換算パラメータから、換算パラメータの更新値を導出する（ステップＳ３００４）。この際、以下の式を用いて計算する。
【０２１８】
換算パラメータｈの更新値
＝実績研磨レート  ー  ｇ×研磨装置基準研磨レート  …  （式１２）
また第２の実施の形態同様にＥＷＭＡ平滑フィルタを利用し以下の（式１３）を用いても良い。
【０２１９】
換算パラメータｈのＥＷＭＡフィルタ補正後の更新値
＝α×（実績研磨レート  ー  ｇ×研磨装置基準研磨レート）
＋（１−α）×更新前の換算パラメータｈ          …  （式１３）
このように更新値を導出した後、その換算パラメータを求めた更新値で上書きする（ステップＳ３００５）。
【０２２０】
このようにすることで、装置間機差に関するパラメータｇ及び換算パラメータｈを人手を介さず設定を変更することが可能となり、工数の削減に寄与することができる。
【０２２１】
なお、最小二乗法などを用いれば、装置間機差に関するパラメータｇも合わせて設定を行うことが可能となる。
【０２２２】
（第６の実施の形態）
次に第６の実施の形態について説明する。
【０２２３】
第５の実施の形態では常時換算パラメータ更新モジュール５０２及び換算研磨レート計算モジュール５０６を動作させていた。しかし、各パラメータが収束した等の際には更新を停止するほうが、計算機資源の有効活用に資する。
【０２２４】
そこで、換算パラメータｈの更新前の値と更新後の値を対比し一定の範囲に収まったところで収束したとみなす。そして、いったん収束したとみなした場合には、更新値の計算を行わないとすることで、以降の計算を終了させる。
【０２２５】
これにより、計算機資源を有効に活用することが可能となる。
【０２２６】
（第７の実施の形態）
第１の実施の形態ないし第６の実施の形態では、装置間機差に関するパラメータｇは常に設定を行うことが前提であった。
【０２２７】
しかし、装置間機差係数ｆ及び装置間機差に関するパラメータｇの設定及び更新に用いる実績研磨レート等のデータが少ない時期に、装置ごとに装置間機差係数ｆ及び装置間機差に関するパラメータｇの値を設定及び更新することは、データ数が少ないためにデータのノイズの除去が困難であり、かえって研磨量の誤差を拡大させる虞がある。その為、このような時期には、複数の研磨装置で統一して装置間機差係数ｆ及び装置間機差に関するパラメータｇの設定および更新を行うことで導出に用いるデータ数を多く確保し、実績研磨レートのデータ数が「一定量」を越えた時点以降は、装置間機差係数ｆ及び装置間機差に関するパラメータｇの値を装置ごとに設定及び更新すると良い。
【０２２８】
本実施の形態は、この「一定量」に当たるデータ蓄積完了基準を設定する方法についてのものである。
【０２２９】
図２０は本実施の形態で想定する研磨量の誤差の経時変化を表すグラフである。
【０２３０】
このグラフの縦軸は研磨量の誤差の絶対値を表し、横軸は累積着工ウェハ数を表す。
【０２３１】
本グラフの条件としては装置間機差係数ｆ及び装置間機差に関するパラメータｇを全装置で統一したもの（状況１）、及び装置間機差係数ｆ及び装置間機差に関するパラメータｇを装置ごとに設定更新したもの（状況２）を想定する。
【０２３２】
データが少ない時期は状況１の方が誤差は少ない。これに対し、データが増えるにつれて状況２の方が精度はよくなる。そのため、状況1と状況２の誤差が逆転する累積着工ウェハ数をデータ蓄積完了基準とすればよい。本実施の形態の適用時の研磨量の誤差は図上の点線のようになる。
【０２３３】
状況１及び状況２の値は膜厚計測装置６０７が保持している前膜厚値から後膜厚値を減算することで得られる実績研磨量の狙い値からの誤差の値を着工ロット順にプロットすることで得られる。そのほか、シミュレーション機能を有する計算機（図示せず）を用いて、半導体ウェハの研磨のシミュレーションを行ってプロットすることでも得られる。
【０２３４】
本実施の形態では、製造実行情報データベース６０１ｄは、ウェハの膜種毎に、装置間機差係数ｆ及び装置間機差に関するパラメータｇを設定する対象としている全ての研磨装置における累積着工ウェハ数を一時的、あるいは恒久的に保持し、要求があれば送出する機能を有する。よって、製造実行情報データベース６０１ｄから取得した累積着工ウェハ数とデータ蓄積完了基準とを比較することで、本実施の形態を実現することができる。
【０２３５】
また、上記では、状況1と状況２の誤差が逆転する累積着工ウェハ数に達した時点で状況１から状況２に切り替えることを述べた。これに対し、全装置で統一して算出された換算パラメータ値と、装置ごとに算出した換算パラメータ値、及び（式１４）を用いて、装置間機差に関するパラメータｇの更新値を算出しても良い。
【０２３６】
装置間機差に関するパラメータｇの更新値
＝γ×状況１の換算パラメータ＋δ×状況２の換算パラメータ
＋（１―（γ＋δ））×更新前のパラメータ          …  （式１４）
なお、（γ＋δ）＝１
以上のように、累積着工ウェハ数によって装置間機差を無視する場合と無視しない場合を設けることで、新製品投入時の研磨量の誤差の拡大を防ぐことが可能となる。
【０２３７】
（第８の実施の形態）
次に第８の実施の形態について説明する。
【０２３８】
第１の実施の形態ないし第６の実施の形態では、化学的機械的研磨工程における実績研磨レートもしくは装置状態パラメータの両方あるいはいずれかを用いて、研磨装置基準研磨レートの予測もしくは換算パラメータの計算を行っていた。しかし、実際の研磨においては、前記化学的機械的研磨を行う製造段階である研磨工程よりも上流の製造段階である研磨前工程の結果も、研磨量の精度に大きく影響することが分かっている。
【０２３９】
研磨前工程であるエッチング工程の、例えばドライエッチ放電時間のウェハ間での違いや、着工に用いたドライエッチ処理室間の機差は、中間バリア膜３０２の膜厚の変動の要因である。すなわち、中間バリア膜３０２であるＴａの側壁の膜厚が変動すると、図1に示す研磨（ＩＩ）において、下層絶縁膜３０１と中間層バリア膜３０２と配線部３０４を同時に研磨する際の、ウェハ表面に占める中間層バリア膜３０２の面積が変動する。この変動で中間バリア膜３０２と下層絶縁膜３０１と配線部３０４の材料はそれぞれ削り易さが異なるため、研磨レートが変動してしまう。
【０２４０】
具体的には、中間バリア膜３０２が下層絶縁膜３０１や配線部３０４より削り易いには中間バリア膜３０２の側壁が厚くなると研磨レートが落ち、中間バリア膜３０２の側壁の膜厚が薄くなると研磨レートがあがる。
【０２４１】
このため、中間バリア膜３０２を形成する研磨工程の上流工程である、ウェハ表面に中間バリア膜であるＴａをスパッタする工程であるＴａスパッタ工程（たとえばドライエッチ放電時間のウェハ間での違いや、着工に用いたスパッタ処理室の機差）によって、中間バリア膜３０２の膜厚が変動すると、研磨工程における研磨レートが変動する要因となる。
【０２４２】
このように、中間バリア膜３０２の膜厚の変動は、化学的機械的研磨に要する研磨時間を変動させる要因となる。そのため、研磨前工程のドライエッチ放電時間や、着工に用いたドライエッチ処理室の情報や、中間バリア膜３０２の膜厚の情報を用いて、化学的機械的研磨工程における研磨装置基準研磨レートの予測に用いる予測式もしくは換算パラメータもしくは次回着工ウェハの研磨時間を補正することは、研磨精度の向上につながる。
【０２４３】
そこで本実施の形態では、研磨前工程としてエッチング工程を例として、研磨前工程の情報を用いて適宜に研磨装置基準研磨レートの予測に用いる予測式もしくは換算パラメータもしくは次回着工ウェハの研磨時間を補正する方法を説明する。
【０２４４】
本実施の形態では、第１の実施の形態で用いた（式１）に、ドライエッチ処理室間機差に関するパラメータＩを加える。具体的には、以下のように、研磨装置基準研磨レートに対して、研磨前工程であるＴａスパッタ工程において着工に用いるスパッタ処理室ごとに設定するパラメータＩを係数として乗算する。
【０２４５】
研磨装置基準研磨レート＝
（（ａ×Ａ＋ｂ×Ｂ＋ｃ×Ｃ＋ｄ×Ｄ
＋ｐ１×Ｐ１＋ｐ２×Ｐ２＋ｐ３×Ｐ３＋ｐ４×Ｐ４
＋ｐ５×Ｐ５＋ｐ６×Ｐ６＋ｅ）×ｆ）×Ｉ  …  （式１ｂ）
以上では、着工に用いたドライエッチ処理室を研磨前工程情報とし、研磨装置基準研磨レートの予測式を補正対象とした場合について説明した。状況に応じて研磨前工程情報及び補正対象の変更や追加をしたり、上記（式１１）のパラメータの入る項を変更したりしてもかまわない。
【０２４６】
以下に、スパッタ処理室毎に設定するパラメータＩの設定方法を説明する。
【０２４７】
パラメータＩの設定対象となるスパッタ処理室を前工程において通過した、ウェハテスト用もしくは製品である任意の膜種の１ウェハを、任意の研磨時間Ｔだけ研磨した際のデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、および、Ｐ１からＰ６のデータを取得する。設定対象となるスパッタ処理室毎に１ウェハずつ、このデータ取得作業を実施する。このとき、それぞれのデータ取得に用いるウェハは異なる膜種であったり、異なる研磨装置によって研磨されたものであったりしても構わない。
【０２４８】
次に、得られたデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、および、Ｐ１からＰ６のデータを用いて、通過したスパッタ処理室毎に、研磨装置基準研磨レートを（式１ａ）を用いて導出する。
【０２４９】
次に、設定対象であるスパッタ処理室のうち、任意のスパッタ処理室Ｑについて、パラメータＩをＩ＝１と設定する。そして、その他のスパッタ処理室毎に、次式を用いてパラメータＩを導出する。
【０２５０】
Ｉ＝（スパッタ処理室Ｑで処理したウェハについて（式１ａ）で求めた
研磨装置基準研磨レート）
÷（パラメータＩの設定対象であるスパッタ処理室について
（式１ａ）で求めた研磨装置基準研磨レート）    …（式１５）
ただし、（式１５）における「スパッタ処理室Ｑで処理したウェハについて（式１ａ）で求めた研磨装置基準研磨レート」を導出する際には、スパッタ処理室Ｑを通過したロットの膜種および研磨装置に対応するパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６を用い、「パラメータＩの設定対象であるスパッタ処理室について（式１ａ）で求めた研磨装置基準研磨レート」を導出する際には、パラメータＩの設定対象であるスパッタ処理室を通過したロットの膜種および研磨装置に対応するパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６を用いる必要がある。
【０２５１】
以上では、それぞれのスパッタ処理室について計１ウェハ分のデータを取得する場合について説明した。もし、それぞれのスパッタ処理室において、複数のウェハ分のデータを取得できる場合、最小自乗法を用いて、同様の方法でパラメータＩを設定することも可能である。複数のデータを用いる場合、ノイズを低減できるため、パラメータの精度の向上が期待できる。  
【０２５２】
また、上記（式１５）はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、および、Ｐ１からＰ６までの計１０種類のデータを用いる場合の研磨装置基準研磨レートの予測式であるが、得られるデータが限られる場合など、一部のデータのみを用いる場合には、用いるデータの項のみを残した予測式を用いればよい。
【０２５３】
（第９の実施の形態）
第１ないし第８の実施の形態では、各パラメータは膜種ごとに設定するとしていた。しかし、多品種少量生産の進む今日では、膜種ごとに設定することは工数の増大につながる。そのため、各パラメータ値が類似する複数の膜種毎に膜種グループを設定し、膜種グループごとに換算パラメータ値を設定する。
【０２５４】
本実施の形態では、膜種グループの決定方法について説明する。
【０２５５】
膜種グループは、たとえば実績研磨レートを用いて決定することができる。
【０２５６】
たとえば、第１の実施の形態では、（式５）における装置間機差に関するパラメータｇ及び換算パラメータｈを膜種毎に算出し、その値が類似している膜種を同一グループとすればよい。
【０２５７】
換算研磨レート計算モジュール１０６により、換算研磨レート計算モジュール１０６に格納されたパラメータを取得し、第１の膜種の装置間機差に関するパラメータｇと第２の膜種の装置間機差に関するパラメータｇの差分の絶対値が所定の値ε以下であり、かつ、第１の膜種の換算パラメータｈと第２の膜種の換算パラメータｈの差分の絶対値が所定の値ζ以下であれば類似していると判断する。
【０２５８】
以上、実績研磨レートのデータが得られる場合のパラメータによる膜種グループの自動決定方法について説明した。しかし、実績研磨レートのデータを用いることが困難な場合、半導体ウェハの材料や凹凸パターンや配線パターンなどの設計データが類似する膜種毎に膜種グループを設定すればよい。
【０２５９】
具体的には、ウェハの材料の類似性を判別するには、第1の膜種の誘電率ｋと第２の膜種の材料の誘電率ｋの差分の絶対値が所定の値ε１以下であれば類似していると判断する。凹凸パターンや配線パターンについても、それぞれ凸部の密度や配線密度等の定量的な値の差分の絶対値を利用することで類似しているか否かを判別できる。
【０２６０】
（第１０の実施の形態）
次に第１０の実施の形態について説明する。
【０２６１】
第１ないし第９の実施の形態の全部もしくは一部を用いた方法で半導体装置を製造することで、ウェハの生産ラインへの投入から出荷までの日数であるＴＡＴ（Ｔｕｒｎ  Ａｒｏｕｎｄ  Ｔｉｍｅ）を伸ばすことなく精度良い半導体装置を製造することができる。その結果として不良となるウェハあるいは半導体装置の数が抑制されるため、コスト低減につながる。
【０２６２】
図２１に本実施の形態にかかわる製造工程を表すフローチャートである。図２２に半導体装置の断面図を示す。これらの図面を用いて本実施の形態を説明する。
【０２６３】
図２１の製造フローにおける化学的機械的研磨工程の位置付けを説明する。
【０２６４】
半導体装置は、電気的に分離可能な（この時点では分離されていない）構造を形成するアイソレーション構造形成工程Ｓ２８０１と、ゲート電極構造形成工程Ｓ２８０２と、配線構造形成工程Ｓ２８０３と必要な枚数分反復し（ステップＳ２８０４）、パーケージ化の工程（図示せず）を行うことで完成する。
【０２６５】
まず、アイソレーション構造形成工程Ｓ２８０１では素子を分離するトレンチ２９０１を形成し、ゲート電極構造形成工程Ｓ２８０２ではゲート電極２９０２を形成する。また、配線構造形成工程Ｓ２８０３では、配線層毎に工程反復Ｓ２８０４を行うことで、一般に１０層から２０層で構成される多層配線２９０３（図２２）を形成する。
【０２６６】
まず、アイソレーション構造形成工程Ｓ２８０１で行われるＳＴＩ工程では、素子を分離するトレンチ２９０１を形成する。その際、余剰な絶縁膜の除去のため化学的機械的研磨が必須となっている。次に、ゲート電極構造形成工程Ｓ２８０２でも、ゲート電極２９０２と金属配線の間の絶縁膜の平坦化のため化学的機械的研磨が必須である。この際には図４のように同一の膜種に凹凸があるものを研磨することを想定し、反射光の設定等を行う。
【０２６７】
さらに、その次の配線構造形成工程Ｓ２８０３では、一般に１０層から２０層で構成される多層配線２９０３を形成するが、その際に、例えば、配線層を形成する前記のＣｕダマシン工程において、化学的機械的研磨が必須である。
【０２６８】
以上のように、化学的機械的研磨は半導体装置の製造における複数の工程において必須の技術のため、本発明の適用によるＴＡＴおよびコストの低減効果は大きい。特に、配線構造形成工程Ｓ２８０３では工程の反復が行われるが、数百の製品と１０から２０層の配線層の組合せである数千にもおよぶ膜種毎に研磨条件を適切に設定する必要がある。そのため従来は着工する膜種の切換毎にテスト研磨を行っていたが、本発明を適用すれば研磨条件をテスト研磨なしに設定できるため、多層配線工程にもたらす本発明の適用効果は大きい。
【０２６９】
さらに、化学的機械的研磨による平坦化の精度は、その下流の工程のプロセス精度に影響するため重要である。例えば、下流のホトリソ工程における解像度を高めるためには、浅い焦点深度でも露光ができるよう、表面が高精度に平坦であることが必須である。本発明では特定の膜種に依存しない、装置状態パラメータから予測する基準研磨レートを用いて研磨条件を算出するため、今後の微細化においても必要な精度を確保することができる。
【０２７０】
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、本発明は前記の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が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０２７１】
化学的機械的研磨における研磨方法に関し、特に、異なる材料あるいは異なる凹凸パターン、配線パターンを有する複数種類の半導体ウェハを混在した順番で連続着工する場合の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２７２】
【図１】本発明適用の状況の一つであるＣｕダマシン工程における化学的機械的研磨における研磨対象ウェハの断面拡大図である。
【図２】本発明適用の状況の一つである平坦化工程における絶縁膜の拡大図である。
【図３】本発明における半導体ウェハの研磨装置の外観構成図である。
【図４】本発明における研磨装置を含む研磨用システムのハードウェア構成を表すブロック図である。
【図５】本発明における研磨用システム上で動作するソフトウェア構成を表すブロック図である。
【図６】第1の実施の形態に関わる測定信号サンプリング時系列データ記録モジュールの処理の流れを表すフローチャートである。
【図７】第1の実施の形態に関わる時系列データ切り出しモジュールの処理を表すフローチャートである。
【図８】第1の実施の形態に関わる切り出しデータ特徴量計算モジュールの処理を表すフローチャートである。
【図９】第1の実施の形態に関わる研磨装置基準研磨レート予測モジュールの処理を表すフローチャートである。
【図１０】第２の実施の形態に関わる実績研磨レート計算モジュールの処理を表すフローチャートである。
【図１１】複数膜種の研磨レートの挙動を表すグラフである。
【図１２】第1の実施の形態に関わる換算研磨レート計算モジュールの処理を表すフローチャートである。
【図１３】第1の実施の形態に関わる研磨時間制御モジュールの処理を表すフローチャートである。
【図１４】第1の実施の形態において、異なる膜種のウェハが研磨装置に順次投入される場合のパラメータ導出タイミングを説明する図である。
【図１５】第1の実施の形態に関わる研磨用システムの運用手順を表すフローチャートである。
【図１６】第３の実施の形態に関わる研磨用システム上で動作するソフトウェア構成を表すブロック図である。
【図１７】第３の実施の形態に関わる基準研磨レート予測パラメータ更新モジュールの処理を表すフローチャートである。
【図１８】第５の実施の形態にかかわるソフトウェア構成を表すブロック図である。
【図１９】第５の実施の形態に関わる換算パラメータ更新モジュール及び換算研磨レート計算モジュールの間の処理を表すフローチャートである。
【図２０】第７の実施の形態で想定する装置間機差に関するパラメータの経時変化を表すグラフである。
【図２１】第１０の実施の形態の半導体装置の製造工程を表すフローチャートである。
【図２２】第１０の実施の形態の半導体装置に関わる半導体装置の断面図を示す。
【図２３】測定信号群Ｍの構成を表す概念図である。
【符号の説明】
【０２７３】
１０１…研磨装置、１０２…測定信号サンプリング時系列データ記録モジュール、
１０３…時系列データ切り出しモジュール、
１０４…切り出しデータ特徴量計算モジュール、
１０５…研磨装置基準研磨レート予測モジュール、
１０６…換算研磨レート計算モジュール、１０７…研磨時間制御モジュール、
１０８…製造実行モジュール、
２０１…半導体ウェハ、２０２…研磨ヘッド、２０３…研磨ヘッド駆動モータ、
２０４…研磨パッド、２０５…テーブル、２０６…テーブル駆動モータ、
２０７…ドレッサ、２０８…ドレッサ駆動モータ、２０９…スラリー供給装置、
３０１…下層絶縁膜、３０２…中間層バリア膜、３０３…上層金属膜、
３０４…配線部、３０５…孔部、３０９…配線高さ、３１０…過研磨量、
３１１…前膜厚値、３１２…後膜厚値、３１３…下層のメタル層、
３１４…下層のメタル層の上面、
３３１…材料、３３２…上端部、３３３…研磨後の平面、３３４…総研磨量、
３３７…下層のメタル層、３３８…下層のメタル層の上面、
４０１…実績研磨レート計算モジュール、
４０２…基準研磨レート予測パラメータ更新モジュール、
５００…バス、６０１…製造実行用計算機、６０２…時系列データ記録計算機、
６０３…データ解析用計算機、６０４…研磨装置基準研磨レート予測用計算機、
６０５…換算研磨レート計算用計算機、６０６…制御用計算機、
６０７…膜厚計測装置、
４００１…研磨装置基準研磨レート、４００６…膜種Ｘのシフト量、
４００７…膜種Ｙのシフト量、４００８…装置状態パラメータの特徴量、
４００９…研磨レート。
【図１】
2010027701.tif 000003
【図２】
2010027701.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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