(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な回転定盤に設けた研磨パッドとトップリングとの間に基板を保持して相対回転させると共に、前記研磨パッド上に純水または／及び超純水を供給することで、前記基板を処理するようにした基板処理方法であって、
基板処理の停止状態である待機モードにおいて、間欠的に前記純水または／及び超純水の供給管を開弁して研磨パッドに純水または／及び超純水を供給し、純水または／及び超純水の供給間隔をｔ分とし、１回毎の純水または／及び超純水の供給継続時間をｄｔ秒として、下記の式（１）と式（２）を満足することで、前記研磨パッドが湿潤状態を維持できるようにしたことを特徴とする基板処理方法。
ｄｔ＝２０{１．６−ｅｘｐ（−０．０１７８３ｔ）} ……（１）
１０≦ｔ≦３０ ……（２）
【請求項２】
洗浄手段に純水または／及び超純水を供給しながら基板を洗浄手段で洗浄処理するようにした基板処理方法であって、
基板処理の停止状態である待機モードにおいて、間欠的に前記純水または／及び超純水の供給管を開弁して洗浄手段に純水または／及び超純水を供給し、純水または／及び超純水の供給間隔をｔ分とし、１回毎の純水または／及び超純水の供給継続時間をｄｔ秒として、下記の式（１）と式（２）を満足することで、前記洗浄手段が湿潤状態を維持できるようにしたことを特徴とする基板処理方法。
ｄｔ＝２０{１．６−ｅｘｐ（−０．０１７８３ｔ）} ……（１）
１０≦ｔ≦３０ ……（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的・機械的研磨装置（ＣＭＰ装置）等のような基材処理装置の稼動のために消費される電気、冷却水等の消耗的資源（ユーティリティ）の消費量を必要最小限のレベルまでに低減するようにした省資源・省エネルギーのための基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材処理装置として、ＣＭＰ装置を稼動させるためには、超純水や電気や冷却水などの消耗的資源（ユーティリティ）を消費することを要する。ＣＭＰ装置の実際の運転の都合によって、本来消費すべき必要最小限の量よりもはるかに多いユーティリティ量の消費がなされている場合もあり、稼動の便宜上許容されている。このように必要最小限の量を超えるユーティリティの消費が許容されるのには相当の理由がある。例えばＣＭＰ装置の機構部分の急激かつ頻繁な起動・停止がもたらす過負荷状態の回避、或は頻繁なユーティリティ量の増減に伴う安定運転状態からの逸脱の防止や、アイドリング状態からの復帰過程での想定以上の時間や動力等の浪費の抑止のためである。また、連続処理される研磨対象物の平坦性を確保するためにはユーティリティ消費量を削減することは現実的なものとしにくい事情があった。
しかしながら、正規の運転に必要な量を超えるユーティリティの消費は省資源・省エネルギー・環境保全等の観点から本来的に不適切であって、必要最小限のユーティリティ消費量による運転に移行すべきである。
【０００３】
図９は、例えば３００ｍｍウエハ用ＣＭＰ装置が、従来、比較的長期間の停止状態で消費するユーティリティの種別と量とそれぞれの割合を示している。ここで、ユーティリティ量はＳＥＡＪ（社団法人日本半導体製造装置協会）の定義した換算係数を通常の数値（水であればＬ／分、気体であればＮｍ３／分、放熱量であればｋｃａｌ／時等、慣用的に用いられる単位で表した数値）に乗じて求めた換算消費量ｋＷとして表示している。
図９で明らかなように、ＣＭＰ装置が長期間停止しているとき、消費量が最も多いユーティリティは超純水であって、その消費量は１．７６ｋＷと停止状態での全ユーティリティ消費量４．４３ｋＷの４０％程度を占めている。
一方、運転・稼動中の全ユーティリティ消費量は下記非特許文献１によると、８．８６ｋＷとなっているので、長期停止期間中にも、稼動中のユーティリティ消費量の５０％のユーティリティを消費しているといえる。これは省資源・省エネルギー・環境保全等重視の視点から見ると無視出来ないユーティリティの浪費である。従って、長期停止中において、必要最小限のユーティリティ量だけを消費するような運転方法へ改善することが切望される。
さらに、ユーティリティの消費を、実際の稼動水準を満足するために、各機構・部分が必要とする最小限量に調整するためのユーティリティ供給プログラム及び／又は専用のセンサなどの計測手段と制御機構などを組込んだＣＭＰ装置としておくことが望ましい。
【０００４】
ところで、従来、ＣＭＰ装置においては、回転定盤上に研磨（摩）パッドが取り付けられている。研磨対象物である半導体ウエハ等は研磨パッド上に配設され、トップリングと回転定盤との間に保持される。研磨パッド上には研磨材を含む研磨砥液が供給されると共に純水または超純水からなるインナリンス水が例えば１Ｌ／分の流量で供給されている（ここでは、３００ｍｍの半導体ウエハを研磨する場合の流量である）。そして、半導体ウエハの研磨に際して、回転している回転定盤に対して回転するトップリングは所定の圧力を加え、研磨パッドに接触した半導体ウエハの表面は化学的研磨と機械的研磨の組合せによって平坦且つ鏡面に研磨される。
研磨中において、半導体ウエハが研磨パッドと研磨液によって化学的及び機械的に研磨されるために、その研磨屑であるパーティクルとしてＳｉＯ２粉やＣｕ粉等が発生して研磨パッドに付着することになる。このようなパーティクルが研磨パッド上に付着して乾燥などの原因で固着すると、その後に搬入されてくるウエハに傷をつけるおそれがあるため、リンス水を常時供給することで研磨パット上の乾燥を予防すると共に研磨パッド上からパーティクル等を常時流出させる必要があった。
【０００５】
また、下記特許文献１に記載されたポリッシング装置によれば、研磨中に砥粒を含む研磨液のミストや研磨粉等が発生し、空中に飛散することがある。また、研磨後の半導体ウエハを洗浄するための洗浄部においても洗浄に用いる有機溶剤や酸系の洗浄液が蒸発気化する。しかも、研磨部や洗浄部には開閉用の扉が設けられているから、扉の開閉を検知するセンサを設けて扉が閉じられている時は内部からの排気量を低減し、扉が開けられている時は内部からの排気量を増大させるようにした。
そのため、扉の開閉を検知して、扉の開放及び閉鎖に応じて排気量を増減調整することによって、扉の開閉に関わらず内部の研磨液のミストや研削屑、或いは気化した洗浄液等を含む空気を清浄な雰囲気のクリーンルーム内に流出しないようにする必要があった。
また、これにより排気設備のランニングコストを低減するようにしていた。一方、半導体工場においては半導体製造装置相互の関係をも考慮したコストダウンが求められているが、ユーティリティ量に着目した取り組みはなされてこなかった。スループットを向上させようとすれば、常時ユーティリティを使用することが必要とされるとも考えられ、ダウンタイムの存在を前提としての取り組みはなされづらかったということもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３５６６０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】エバラ時報１９６号（２００２年７月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ＣＭＰ装置が長期停止状態にある場合でも、研磨パッドに付着したパーティクルの乾燥を防ぐために、稼働時と同様に研磨パッドにリンス水を連続して供給しなければならないため、上述したようにリンス水が消費され続けるという不具合があった。
同様に、特許文献１に記載されたＣＭＰ装置においても、研磨液のミストや研削屑、或いは気化した洗浄液等を含む空気が外部に排出されないように、扉の開閉を検知して研磨部や洗浄部内の排気量を増減調整しているが、稼働中であっても長期稼働停止中であっても連続的に排気しているから、ランニングコストの低減や電気消費量の低減は十分とはいえなかった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みて、稼働停止時の待機モードにおける電力等のユーティリティを低減するようにした基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による基板処理方法は、回転可能な回転定盤に設けた研磨パッドとトップリングとの間に基板を保持して相対回転させると共に、研磨パッド上に純水または／及び超純水を供給することで、基板を処理するようにした基板処理方法であって、基板処理の停止状態である待機モードにおいて、間欠的に前記純水または／及び超純水の供給管を開弁して研磨パッドに純水または／及び超純水を供給し、純水または／及び超純水の供給間隔をｔ分とし、１回毎の純水または／及び超純水の供給継続時間をｄｔ秒として、下記の式（１）と式（２）を満足することで、前記研磨パッドが湿潤状態を維持できるようにしたことを特徴とする。
ｄｔ＝２０{１．６−ｅｘｐ（−０．０１７８３ｔ）} ……（１）
１０≦ｔ≦３０ ……（２）
【００１１】
本発明による基板処理方法は、洗浄手段に純水または／及び超純水を供給しながら基板を洗浄手段で洗浄処理するようにした基板処理方法であって、基板処理の停止状態において、間欠的に前記純水または／及び超純水の供給管を開弁して洗浄手段に純水または／及び超純水を供給し、純水または／及び超純水の供給間隔をｔ分とし、１回毎の純水または／及び超純水の供給継続時間をｄｔ秒として、下記の式（１）と式（２）を満足することで、前記洗浄手段が湿潤状態を維持できるようにしたことを特徴とする。
ｄｔ＝２０{１．６−ｅｘｐ（−０．０１７８３ｔ）} ……（１）
１０≦ｔ≦３０ ……（２）
【００１２】
停止状態である待機モードにおいて、（１）式及び（２）式により、純水または／及び超純水の供給継続時間ｔの間隔を１０分〜３０分の間としたので、この範囲の供給間隔ｔであれば研磨パッドが乾燥することなく湿潤状態を確保でき、間欠供給によって純水または／及び超純水の供給量を削減してユーティリティ消費量を低減できる。一方、供給継続時間ｔが１０分より少ないと純水または超純水の消費量が増大し、３０分より大きいと研磨パッドが乾燥するおそれが高くなる。 
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る基板処理方法によれば、基板処理の待機状態において、研磨パッドが湿潤状態を維持できる程度に間欠的に純水または／及び超純水を供給するため、研磨パッドは湿潤状態に保持され、研磨パッドが乾燥して研磨屑等が研磨パッドに固化されて稼働再開時に基板を傷つけたりすることを確実に防止できる。そして、停止状態における純水または超純水の消費量を低減できる。
また、本発明に係る基板処理方法によれば、基板処理の待機状態において、洗浄手段に間欠的に純水または／及び超純水を供給するため、洗浄手段は湿潤状態に保持され、研磨屑等が乾燥して洗浄手段に付着して固化されて稼働再開時に基板を傷つけたりすることを確実に防止できる。そして、停止状態における純水または超純水の消費量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態によるＣＭＰ装置の要部構成の説明図である。
【図２】本実施形態におけるＣＭＰ装置の運転制御手段のブロック図である。
【図３】リンス水の供給タイミングと供給量との関係を示すタイミングチャートである。
【図４】ＣＭＰ装置の待機モードと運転モードとの選択を示すフローチャートである。
【図５】研磨パッドへのリンス水の供給時間間隔と給水継続時間と総給水量との関係を示す図である。
【図６】ＣＭＰ装置における回転定盤が冷却水によって温度が下降する状態を示す図である。
【図７】複数の研磨装置を１台のホストコンピュータで統括的に制御する半導体製造装置の研磨システムを示す図である。
【図８】複数の半導体製造装置を１台のホストコンピュータで統括的に制御する半導体製造装置エンジニアリングシステムを示す図である。
【図９】ＣＭＰ装置の長期停止状態において消費するユーティリティの量と割合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態によるＣＭＰ装置１は基板処理装置であり、図１に示すように、研磨対象物である半導体ウエハＷ（基板）を研磨する研磨部２と、研磨後のウエハＷを洗浄する洗浄部３と、ウエハＷを収容するカセット４（４ａ、４ｂ、…）とを設けていて外部との間でカセット４を搬送する搬送部５とを備えている。これら研磨部２と洗浄部３と搬送部５とは、例えばクリーンルーム等の外部における周囲環境に対してそれぞれ気密に仕切られたルームとして互いに分離した状態で区画されている。
そして、研磨部２と洗浄部３とはそれぞれ排気ダクト６、７に個別に連通しており、各排気ダクト６、７は排気流量調整弁８、９を介して図示しない共通排気ラインに接続され、共通排気ラインは図示しない排気装置に接続されている。なお、搬送部５にも排気ダクトを接続してもよい。
【００２４】
排気ダクト６及び排気流量調整弁８は研磨部２内で研磨中に研磨液のミストや研磨粉等
が発生して空気中に飛散しても外部に流出しないように研磨部２内の圧力を外部圧力（例えば大気圧）より低圧、ここでは負圧に制御する。排気ダクト７及び排気流量調整弁９は洗浄部３内で気化する有機溶剤や酸系の洗浄液が外部に流出しないように洗浄部３内の圧力を外部圧力（ここでは大気圧）より低圧、ここでは負圧に制御する。
同様に、研磨部２と洗浄部３とはそれぞれ洗浄用の純水または超純水（以下、これらをまとめて超純水という）のインナリンス水を供給するリンス水供給管１１、１２が開閉制御手段として接続されており、各リンス水供給管１１、１２はリンス水流量調整弁１３、１４を介して図示しない共通供給ラインに接続されてリンス水供給源に連通している。
【００２５】
次に、研磨部２には、上面に研磨パッド１６を貼り付けた回転定盤（ターンテーブル）１７が設けられている。ウエハＷは研磨パッド１６上に配設され、トップリング１８と研磨パッド１６との間に保持される。そして、研磨パッド１６及び回転定盤１７とトップリング１８の相対回転によってこれらの間に保持されたウエハＷの表面を研磨することになる。
また、回転定盤１７の下部には支持部２０が設けられており、支持部２０及び回転定盤１７内には冷却水管２１が例えば螺旋状または格子状等に配設され、冷却水管２１を流れる冷却水によって回転定盤１７の表面温度を制御するようにしている。冷却水管２１には冷却水流量調整弁２２が設けられ、支持部２０及び回転定盤１７内に流れる冷却水の流量と開閉を調整している。
研磨パッド１６上にはリンス水供給管１１の供給口１１ａが設けられ、インナリンス水を研磨パッド１６上に連続してまたは間欠的に供給するようになっている。また、研磨部２の天井面には上述した排気ダクト６が接続されている。研磨部２内には研磨部２内の気圧を検知する圧力センサとして圧力変換器２４が配設され、研磨部２内の圧力が外部雰囲気の圧力（例えば大気圧）よりどの程度低圧（負圧）であるかを検知する。
なお、研磨部２内には研磨前後のウエハＷを取り扱う図示しない搬送ロボットが配設されている場合もある。
【００２６】
そして、洗浄部３には研磨部２で研磨されたウエハＷを洗浄するための洗浄手段として一対の洗浄用スポンジローラ２６、２７が上下に対向して配設され、これら洗浄用スポンジローラ２６、２７間にウエハＷを挟持して搬送しながら洗浄するようになっている。各洗浄用スポンジローラ２６、２７の近傍には上述したリンス水供給管１２（符号１２ａ、１２ｂを付す）がそれぞれ配設され、各洗浄用スポンジローラ２６、２７に超純水を供給してウエハＷを洗浄することになる。
洗浄部３内にはウエハＷを搬入及び搬出するための搬送ロボット２８が設けられている。洗浄部３内にも洗浄部３内の圧力を検知する圧力センサとして圧力変換器２９が配設され、洗浄部３内の圧力が外部雰囲気の圧力（例えば大気圧）よりどの程度低圧（負圧）であるかを検知する。
また、搬送部５内には、ウエハＷを搬出入する図示しない搬送ロボットが設けられる場合がある。搬送ロボットによって未研磨のウエハＷをカセット４ａ、４ｂから搬出して研磨部２内に直接または間接的に搬送すると共に研磨と洗浄が行われたウエハＷをカセット４ａ、４ｂ内に収容するようにしている。
【００２７】
研磨部２や洗浄部３や搬送部５の外部には運転制御手段３１が配設されている。運転制御手段３１には研磨部２や洗浄部３内の圧力を検知する圧力変換器２４、２９の検知信号が入力され、検知された研磨部２や洗浄部３内の圧力に基づいて排気ダクト６，７の排気流量調整弁８，９の流量や開閉を制御するようになっている。また、運転制御手段３１にはリンス水流量調整弁１３，１４、冷却水流量調整弁２２が電気的に接続されていてこれらの流量と開閉をそれぞれ制御するようになっている。
運転制御手段３１は、図２に示すように、ＣＭＰ装置１が運転状態か停止状態かを例えば図示しない駆動源の駆動指令によるＯＮ，ＯＦＦ切り換えスイッチ等のセンサ３０によって判別するモード認識手段３２と、運転状態ではＣＭＰ装置１の各手段の稼働を制御する運転モード手段３３と、停止状態ではＣＭＰ装置１の各手段の稼働と停止等を制御する待機モード手段３４とが設けられている。
なお、本発明において、研磨パッド１６による半導体ウエハＷの研磨動作が停止している状態を待機状態（停止状態）、待機モードというものとする。
【００２８】
例えば直径３００ｍｍのウエハＷを研磨するためのＣＭＰ装置１では、その停止中において、研磨パッド１６及び洗浄用スポンジローラ２６，２７の乾燥を防ぎ湿潤状態を保持するために、運転制御手段３１の待機モード手段３４において、リンス水流量調整弁１３、１４を間欠的に開弁し、例えば図３に示すように、３０分毎に２０秒開弁してインナリンス水をリンス水供給管１１、１２ａ、１２ｂから研磨パッド１６と洗浄用スポンジローラ２６，２７に供給して乾燥を防ぐようにした。
その際、研磨パッド１６にはリンス水流量調整弁１３を開弁してリンス水を例えば１Ｌ／分供給し、洗浄用スポンジローラ２６，２７にはリンス水流量調整弁１４、１４を開弁してリンス水をそれぞれ例えば０．６Ｌ／分供給することで、乾燥の防止と湿潤状態の維持を達成するようにした。
【００２９】
また、図２における運転制御手段３１では、モード認識手段３２は圧力変換器２４、２９から入力される研磨部２内の圧力信号と洗浄部３内の圧力信号とをそれぞれ個別に識別する。そして、待機モードの場合では、待機モード手段３４において、圧力変換器２４、２９で検知した研磨部２内や洗浄部３内の各圧力が外部雰囲気の圧力、例えば大気圧よりも−３０Ｐａ（パスカル）〜−１２．５Ｐａ低い圧力の範囲にあるか否かを判別し、この範囲内であれば排気流量調整弁８，９を閉弁して排気を停止させた状態に保持する。
また、待機モード手段３４では、停止状態において、研磨部２や洗浄部３内の圧力がこれらの外部圧力、例えば大気圧よりも上述した大気圧に対して好ましくは−３０Ｐａ（パスカル）〜−１２．５Ｐａの範囲の圧力差を有する低圧に維持されるように制御する。
この場合、外部圧力からの所定圧力差の上限値−１２．５ＰａはＮＡＳＡ規格から設定したクリーンルームの圧力差の値と同一であり、研磨部２や洗浄部３内の圧力がこの上限値より大きいと、扉の開閉等によって外部圧力の値に上昇して、内部の研磨液のミストや切削粉、洗浄液等が外部に流出するおそれが増大する。他方、所定圧力差の下限値−３０Ｐａより小さいと、差圧によって研磨部２や洗浄部３のルームが変形して外壁に間隙ができるおそれがある。
そして、研磨部２内、洗浄部３内の各圧力が外気圧より−３０Ｐａ（パスカル）〜−１２．５Ｐａ低い圧力の範囲を外れて高くなっている場合には排気流量調整弁８，９を開弁して排気状態に切り換えて、−３０Ｐａ（パスカル）〜−１２．５Ｐａの範囲に減圧させるように制御する。より好ましくは−２０Ｐａ〜−１５．０Ｐａの範囲に減圧する。
【００３０】
本実施形態によるＣＭＰ装置１は上述の構成を備えており、次に稼働停止状態における処理方法について説明する。
上述したようにＣＭＰ装置１における稼働の待機モード、例えば長期停止期間に消費しているユーティリティの量と割合に関し、従来、超純水は全消費ユーティリティ量のうち３９．９％と最も消費量が高い割合を占めていることに着目し、停止状態における研磨パッド１６、洗浄用スポンジローラ２６，２７の乾燥防止のために供給する超純水からなるリンス水の消費量削減を図った。
【００３１】
まず、図４に示すフローチャートにおいて、ＣＭＰ装置１における運転制御手段３１が運転モード（運転状態）か待機モード（停止状態）かをセンサ３０で認識する（ステップ１０１）。次に、次回運転開始までの待機時間が必要降温時間より長いか否かによって待機モードか運転モードかを判別する（ステップ１０２）。必要降温時間とは、下記に記載のように、待機中に冷却水管２１から回転定盤１７への冷却水の供給を停止して回転定盤１７の温度が２３℃程度に上昇した後、冷却水を供給して回転定盤１７を冷却してウエハＷの研磨に必要な２０℃以下の温度に降下するまでの（予め設定した）時間をいう。
研磨開始までの時間が必要降温時間より短く、待機中でないと判別した場合には、運転モードを運転モード手段３３により続行するものとし、これに関連して研磨部２と洗浄部３でのインナリンス水の供給と排気とを連続して行う（ステップ１０３）。
他方、研磨開始までの時間が必要降温時間より長く、待機中であると判別した場合には、待機モード手段３４によりインナリンス水の間欠供給、間欠排気、冷却準備等の間欠制御を行う（ステップ１０４）。そして、運転モードと待機モードのいずれを選択した場合でも、予め設定された所定のサンプリング時間（例えば１／１００秒）が経過したか否かを判別し（ステップ１０５）、サンプリング時間が経過していない場合にはさらに運転モードまたは待機モードを実行し、サンプリング時間が経過した場合にはステップ１０１に戻ってセンサ３０により運転モードか待機モードかを再度判別する。
【００３２】
そして、待機モードにおいて、図３に示すように、直径３００ｍｍのウエハＷを研磨するためのＣＭＰ装置１では、その待機（停止）中において、研磨パッド１６及び洗浄用スポンジローラ２６，２７の乾燥を防ぎ湿潤状態を保持するためにリンス水供給管１１、１２ａ、１２ｂからリンス水流量調整弁１３、１４を３０分毎に２０秒開弁して間欠的に供給することで研磨パッド１６と洗浄用スポンジローラ２６，２７の乾燥を防ぐことができる。
開弁の際、図３に示すように、研磨部２では、リンス水流量調整弁１３を開弁して研磨パッド１６にリンス水量を１Ｌ／分として２０秒間供給することで乾燥の防止と湿潤状態の維持を達成できる。また、洗浄部３では、リンス水流量調整弁１４、１４を開弁して洗浄用スポンジローラ２６，２７にリンス水量をそれぞれ０．６Ｌ／分として２０秒間供給することで乾燥の防止と湿潤状態の維持を達成できる。
【００３３】
上述したリンス水の間欠供給について、実験によって、研磨パッド１６及び洗浄用スポ
ンジローラ２６，２７の乾燥による弊害を防止するためには、３０分毎に１回純水を供給し、１回当りの供給時間を２０秒とすれば、少なくとも十分なことを検証できた。この場合でも、ウエハＷの研磨速度及び洗浄後のウエハＷ表面上の残留ダスト量は従来と同様であることが実験的に確認できた。
この変更の結果、消費する純水の量は、連続供給する従来と比較して、下式により
２０秒／（３０分×６０秒／分）＝１／９０≒１.１％
によって、従来の９０分の１（＝１.１％）まで停止状態における純水の消費量を削減する
ことが出来た。
さらに、間欠供給する純水の供給頻度と供給継続時間の組合せを上記以外の水準に設定した実験を行うことによって、ウエハＷの研磨速度及び洗浄後のウエハＷ表面上の残留ダスト量が所定の基準内に収まる条件を求めた。表１はその結果を示す。また、表１の結果をグラフで表すと図５に示すようになる。
【００３４】
【表１】
0005632132.tif 000002
【００３５】
図５において白丸のプロットで明らかなように、インナリンス水の供給時間間隔ｔが増加するにつれて、一回毎に必要な給水継続時間ｄｔも増加する傾向にある。例えば、供給時間間隔ｔが１０分のとき、継続時間ｄｔは１５秒であり、供給時間間隔ｔが３０分と長くなると、継続時間ｄｔも２０秒へと増加している。これは、インナリンス水供給後の放置時間が経過するにつれて研磨パッド１６や洗浄用スポンジローラ２６，２７の乾燥が進行するので、これを湿潤状態に復元するために必要なインナリンス水の一回当りの供給量が増加するものである。
さらに、乾燥状態が３０分を超えて継続した場合には、その後大量のインナリンス水を供給しても、研磨パッド１６や洗浄用スポンジローラ２６，２７の表面が必要な湿潤状態に戻ることは不可能であった。これは、研磨パッド１６や洗浄用スポンジローラ２６，２７の表面に主としてスラリー中に含まれる研磨砥粒やウエハＷの研磨粉・粒子が乾燥して強固に付着してしまい、湿潤状態の清浄表面への回復が不可能な状態に至ったためであるといえる。
また、供給時間間隔をｔ分、一回毎のインナリンス水の供給継続時間をｄｔ秒としたとき、表１の関係を回帰するために次の近似式（１）を用いることができる。
ｄｔ＝２０{１．６−ｅｘｐ（−０．０１７８３ｔ）}    ……（１）
図５に示す実線は式（１）で表される近似曲線を実測した点に併記したものである。式（２）は実験結果を近似していると認定できる。
【００３６】
次に、図５において破線で示した曲線は表１の（   ）内の数値で表示された、各給水時間間隔を実行した場合の１時間当りのインナリンス水の総消費（供給）量である。この曲線から明らかなように、供給時間間隔ｔが１０分を下回って小さくなるにつれて、水の消費量が著しく増大する傾向がある。
以上述べてきたように、供給時間間隔が３０分を超えると乾燥による弊害がひどくなり、同じく時間間隔が１０分を下回ると消費する純水の量が膨大になることから、供給時間間隔ｔについて次式（２）の限定も付与する必要がある。
１０≦ｔ≦３０  ……（２）      
表１で示す条件内で実施すれば、ウエハＷの仕上がり状態は基準内に収まるものの、時間間隔が短くなるにつれてインナリンス水の総消費量は増大するので、最低限に削減するためには供給時間間隔ｔ＝３０分を選択するのが最も望ましい。
以上のように、本実施形態によるＣＭＰ装置１を実施した結果、図９から明らかなように、
１．７６ｋＷ×（１−０．０１１）/４．４３ｋＷ＝０．３９
であるから、ＣＭＰ装置１の停止状態における純水の消費量削減は、従来の全ユーティリティ消費量４．４３ｋＷを最大３９％も低下させることが出来た。
【００３７】
従って、本実施形態によるＣＭＰ装置１においては、稼働停止状態で、待機モード手段３４によって供給時間間隔ｔが１０分〜３０分の間隔内で１５秒〜２０秒間インナリンス水を研磨パッド１６や洗浄スポンジローラ２６，２７に間欠供給することで、研磨パッド１６や洗浄スポンジローラ２６，２７を乾燥させることなく湿潤状態を維持することができる。そのため、ＣＭＰ装置１の稼働停止状態において、研磨パッド１６や洗浄スポンジローラ２６，２７を乾燥させることなく湿潤状態を維持してインナリンス水の供給量を削減できる。これによって研磨パッド１６や洗浄スポンジローラ２６，２７において研磨液や洗浄液等に浮遊する研磨屑が研磨パッド１６や洗浄スポンジローラ２６，２７上で乾燥して固着し、これがウエハＷに接触して傷を付けるのを有効に防止できる。
【００３８】
次に、ＣＭＰ装置１の停止状態における研磨部２及び洗浄部３内の排気量制御方法について説明する。
ＣＭＰ装置１の研磨部２や洗浄部３を稼働させている場合、研磨部２内では研磨パッド１６とトップリング１８の相対回転によって両者の間に保持されたウエハＷの表面が研磨される。ウエハＷの研磨に際して、研磨パッド１６に供給される研磨液のミストやウエハＷの研磨粉等が発生して空気中に飛散するため、排気流量調整弁８を開弁して排気ダクト６を通して連続的に排気する。これによって、研磨部２内のミストや研磨粉等が研磨部２の外部、例えば清浄な雰囲気のクリーンルームや大気圧の部屋等に流出することなく排気ダクト６を通して排気され回収される。
洗浄部３においても同様に、研磨後のウエハＷを洗浄するための有機溶剤や酸系の洗浄液が蒸発して空気中に飛散する。これを連続して排気する排気ダクト７を通して回収し、洗浄部３の外部に流出することを防止している。
その際、排気ダクト６，７の吸引によって研磨部２や洗浄部３内は外部の大気圧より低圧に維持され、これら研磨部２や洗浄部３内の研磨液のミストや研磨粉、揮発した有機溶剤や酸系の洗浄液のミスト等が外部に流出するのを防止できる。また、研磨部２や洗浄部３内の圧力はそれぞれ圧力変換器２４，２９で検知され、運転制御手段３１のモード認識手段３２へ入力して検知し、外部圧力より低いことを確認する。  
【００３９】
そして、ＣＭＰ装置１の稼働を停止した場合、これをセンサ３０で検知して排気ダクト６，７の排気流量調整弁８，９を閉弁して排気装置をＯＦＦし、研磨部２及び洗浄部３内の排気も停止させる。この状態では、研磨部２や洗浄部３内の圧力は外部圧力より低い圧力状態であり、この圧力を圧力変換器２４，２９で検知し、運転制御手段３１のモード認識手段３２へ入力する。
そして、検知された研磨部２及び洗浄部３内の圧力が待機モード手段３４で予め設定された圧力、例えば外部の圧力より−３０Ｐａ（パスカル）〜−１２．５Ｐａの範囲で低圧に維持されているか否かを各圧力変換器２４，２９で検知する。研磨部２や洗浄部３内の圧力が、この所定低圧の範囲内である場合には排気流量調整弁８，９を閉弁状態に維持する。この場合、研磨部２や洗浄部３内に浮遊する研磨液のミストや研磨粉、洗浄液のミスト等は外部よりも内部圧力が低圧に保持されているため、研磨部２や洗浄部３の外部に流出することなく保持される。
【００４０】
また、研磨部２や洗浄部３内の圧力がこの低圧を超えた場合には、運転制御手段３１によって排気装置をＯＮして排気流量調整弁８，９を開弁させ、研磨部２や洗浄部３内の空気を排気ダクト６，７を通して排気させる。排気によって研磨部２や洗浄部３内の圧力が外部圧力より−３０Ｐａ（パスカル）〜−１２．５Ｐａの範囲で低圧になるまで減圧させる。
そして、研磨部２や洗浄部３内の圧力が−３０Ｐａ（パスカル）〜−１２．５Ｐａの範囲内に減圧された場合には、圧力調整弁２４，２９で減圧を確認して、運転制御手段３１によって排気流量調整弁８，９を閉弁させると共に排気装置をＯＦＦする。
【００４１】
なお、上述の実施形態によるＣＭＰ装置１は直径３０ｃｍの半導体ウエハＷを研磨する場合について説明したが、異なる径を有する半導体ウエハＷの研磨にも同一のＣＭＰ装置１を用いることができる。そのため、上述した処理方法と同様に待機モードにおける研磨パッド１６への超純水の断続的な供給制御や断続的な排気制御を採用することができる。
【００４２】
次に、ＣＭＰ装置１における回転定盤１７の冷却方法について説明する。
従来、停止状態の待機モードにおいて、冷却水管２１には冷却水が連続的に供給されている。通常、ＣＭＰ装置１はクリーンルーム内に設置されているために、冷却水の供給を停止した状態でも回転定盤１７の表面温度は２３℃を超えて上昇することはない。しかし、回転定盤１７の表面温度は上昇し、研磨する半導体ウエハＷの状況や使用する研磨液（スラリ）の種類などに伴って昇温状況は異なる。
そのため、稼働状態の回転定盤１７の表面を２０℃以下に制御するために、回転定盤１７内に例えば螺旋状に形成された冷却水管２１に冷却水を供給する貯水槽内の水温を冷却器によって１５〜２０℃の範囲に制御している。これにより、ＣＭＰ装置１の稼働時における半導体ウエハＷの研磨中に研磨パッド１６の表面温度を２０℃以下に保持して半導体ウエハＷの研磨精度を確保している。
一方、冷却水を停止された回転定盤１７の表面温度は２３℃程度に維持されているとして、１５〜２０℃程度の温度の冷却水を５Ｌ／分で供給して循環させると、回転定盤１７の表面温度は、図６に示すように、供給開始から２２分程度で１５℃に低下して安定することがわかっている。
【００４３】
本実施形態では、停止状態の待機モードにおいて、冷却水管２１による回転定盤１７の冷却作業を中止し、稼働の直前に冷却水を供給して稼働時に回転定盤１７の表面温度が１５℃程度に下がって安定するようにした。そのために、稼働再開の少なくとも２２分〜３０分前の範囲で冷却水流量調整弁２２を開弁するように運転制御手段３１から作動信号を出力する。これにより、冷却水管２１を通して冷却水を支持部２０に供給して冷却水を供給開始できる。
以上の結果、待機モードでの年間を通しての冷却水量を大略３８％低減することができ
た。この数値算出にあたっては、年間を通してのＣＭＰ装置１の正味稼働時間比率を顧客からの情報に基づき平均６０％とし、さらに１日毎の運転パターンとしても２４時間×０．６＝１４．４時間の実研磨稼動を仮定している。その結果、研磨前の０．５時間を加算した１４．９時間が正味の冷却水供給時間となるので、低減率は（２４時間−１４．９時間）／２４時間＝０．３８となる。また、待機時間には冷却水供給を停止するので、図９から待機期間での冷却水量まるまる１．２７ｋＷ（２８．６％）分を削減することが出来た。
【００４４】
上述のように、ＣＭＰ装置１の停止状態では、研磨部２や洗浄部３内の圧力を外部圧力よりも所定圧だけ低い低圧に維持することで、排気ダクト６，７によって連続的に排気運転をする必要がなく間欠的に研磨部２や洗浄部３内を排気して外部より低圧に維持することで、内部に浮遊するミストや研磨粉、揮発した洗浄液やミスト等が外部に流出するのを防止してＣＭＰ装置１の外部から取り込む清浄空気を抑えて外部環境の汚染を防止すると共に、内部に取り込む清浄空気と排気用電力を低減できる。
【００４５】
なお、本実施形態によるＣＭＰ装置１は、半導体製造装置エンジニアリングシステムの一部として、或いは半導体製造装置の一部として用いてもよく、半導体製造装置エンジニアリングシステム全体として、または半導体製造装置全体としてユーティリティの消費低減を達成することができ、省資源・省エネルギー・環境保全等の観点からエネルギー消費量の削減を達成できる。
【００４６】
ところで、本発明の一実施形態によれば、半導体製造装置および研磨装置の装置エンジニアリングシステム（Equipment Engineering System）を構築することができる。従来、半導体デバイスメーカーでは、製造結果物（プロダクト）の性能向上、および、製造コスト低減のために、半導体デバイスの高集積化、配線、パターンの微細化、ウェハの大口径化等を進めてきたが、コンポーネントや装置単独のコスト削減では、一定の限界がある。
従って、今後、さらなるコスト低減を図るためには、半導体製造装置間の相互インターフェースを含む製造設備システム全体を通した製造コストの低減策が求められてくるといえる。本発明の一実施形態が提供する、装置エンジニアリングシステムすなわち半導体エンジニアリングシステムとは、研磨装置におけるユーティリティ削減にとどまらず、さらに、前工程、後工程で用いられる各種の半導体製造装置すべてのユーティリティ消費を最適化するものである。これによって、単なる研磨装置単独のユーティリティ削減にとどまらず、半導体製造システム全体のユーティリティ削減を相乗的に達成することが可能となる。
【００４７】
ここで、本発明における半導体製造装置エンジニアリングシステム(ESS)の例を以下で述べる。
本発明では、複数の研磨装置（ＣＭＰ装置１）４０１、４０２，４０３に対して１台のホストコンピュータ３０１を設け、このホストコンピュータ３０１が個々の研磨装置４０２〜４０３及び全体のユーティリティ消費を常時最適化しながら、特定の研磨スケジュールを一貫して行うようにしている。たとえば、図７では、ホストコンピュータ３０１が、３台の研磨装置４０１〜４０３のユーティリティを最適化する例を示している。ここで、各研磨装置におけるユーティリティ量は、常時、各研磨装置４０１〜４０３における使用量モニタリングシステムによって感知され、この生データが、ホストコンピュータ３０１へと送られる（研磨装置４０１からは生データＳ１が、研磨装置４０２からは生データＳ３が、研磨装置４０３からは生データＳ５が、ホストコンピュータ３０１に送信される）。そして、ホストコンピュータ３０１では、データベース３０２の目標データＲを参照し、このデータＲと、各研磨装置４０１〜４０３からの生データＳ１、Ｓ３、Ｓ５とをそれぞれ比較し、制御信号Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６を生成する。
【００４８】
そして、この制御信号が各研磨装置４０１〜４０３に送信され、これにより、各研磨装置４０１〜４０３のユーティリティ消費及び全ての研磨装置４０１〜４０３のユーティリティ消費量の合計量が当初設定した目標に近づくようにフィードバック制御される。
通常、ウェハ研磨量は、結果物たるウェハをどれだけ生産するかにより（市場のニーズに応じて）決められる。しかし、ユーティリティ量があらかじめ決定されているような場合、たとえば、使用電力量が決定され、これに応じて、研磨した結果物たるウェハの量を決めたい、といった場合もある。このような場合に、本発明によれば、使用ユーティリティ量に応じて、複数の研磨装置のうちいくつかを、適宜、停止したり起動したりといったことも可能となる。ユーティリティ使用量が生産コストに与える影響は大きいので、製造コストがあらかじめ限定されている場合に、研磨対象物の生産量をそれに応じて調整するといった運転が、本発明によって、容易となる。具体例として、図７において、以下のような運転を行うことができる。
【００４９】
図７で、ホストコンピュータ３０１が、ユーティリティ量のトータルとしての使用量を決定し、これに応じて、各研磨装置での、装置の稼動／非稼働目標時間を決定する。この生成データを格納する。ついで、半導体工場で研磨プロセスが開始されているときには、各研磨装置４０１〜４０３のユーティリティ量が、センサーによりその場測定されるとともに、感知された信号はホストコンピュータ３０１に送信されてモニタリングされる。さらに、データベースに格納されている参照データ（各装置の稼動／非稼働から決定された、初期値としての目標ユーティリティ量）と、モニタリングされたデータとを比較することによって、同等に全ての研磨装置４０１〜４０３で消費するユーティリティの合計量をフィードバック制御する。以上によって、複数の研磨装置４０１〜４０３を有するシステムのユーティリティ消費量を所定の値に抑えながら、所望のスループットを確保するようなシステム全体の有効な運転を可能とすることができる。なお、本実施形態では３台の研磨装置４０１〜４０３からなる例を示したが、研磨装置の数はこれに限られない。
【００５０】
さらに、本発明において、研磨装置以外の製造装置（成膜、エッチング装置、描画装置）を含んだ製造処理装置を組み合わせた大規模な半導体製造装置エンジニアリングシステム(ESS)の例を図８に示す。
本発明では、研磨装置を含む複数の半導体製造装置１００１，１００２，１００３に対して１台のホストコンピュータ３０１を設け、このホストコンピュータ３０１が研磨装置を含む複数の半導体製造装置のそれぞれ、及び装置全体でのトータルのユーティリティ消費を最適化する。図８では、ホストコンピュータ３０１が、研磨装置を含む複数の半導体製造装置１００１〜１００３のユーティリティ消費量を最適化する例を示している。ここで、各半導体製造装置１００１〜１００３におけるユーティリティ量は、常時、各研磨装置における使用量モニタリングシステムによって感知され、この生データが、ホストコンピュータ３０１へと送られる（製造装置１００１からは生データＳ１’が、製造装置１００２からは生データＳ３’が、研磨装置１００３からは生データＳ５’が、ホストコンピュータ３０１に送信される）。
【００５１】
そして、ホストコンピュータ３０１では、データベース３０２のデータＲを参照し、この参照データＲと、各装置の生データＳ１’,Ｓ３’,Ｓ５’とをそれぞれ比較し、制御信号Ｓ２’,Ｓ４’,Ｓ６’を生成して、それを各装置に送信し、各装置のユーティリティ量をフィードバック制御する。半導体製造装置１００１、１００２としては、例えば露光装置、コータ＆デベロッパー装置、エッチング装置、熱処理装置、洗浄装置、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置、外観検査装置を含む、いわゆる、前工程、後工程の種々の装置が該当する。これらの装置は単数でも複数でもよい。また、ここでの研磨装置１００３は、単数でもよいし、複数あってもよい。このように構成すれば、工場全体のユーティリティ消費量を適切に制御することができるので、製造工程全体のコストをトータルに低減させることができる。また、この例では各半導体製造装置に対して１台のホストコンピュータ３０１を設けているが、２台以上のコンピュータでホストコンピュータとしてのシステムを構成することもできる。
【００５２】
なお、上述のＣＭＰ装置１では、排気に際して、研磨部２と洗浄部３と搬送部５とを個別のルームに区画したが、全体を一つのルームとして構成し、一体に排気するようにしてもよい。ルーム内を排気して全体に低圧に制御してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  ＣＭＰ装置（化学的・機械的研磨装置、研磨装置）
２  研磨部
３  洗浄部
４、４ａ、４ｂ  カセット
５  搬送部
６，７  排気ダクト
８，９  排気流量調整弁  
１１，１２、１２ａ、１２ｂ  リンス水供給管
１３、１４  リンス水流量調整弁
１６  研磨パッド
１７  回転定盤
２４、２９  圧力変換器
２６、２７  洗浄用スポンジローラ
２８  搬送ロボット
３１  運転制御手段
３０１  ホストコンピュータ
３０２  データベース（データベース格納装置）
４０１，４０２，４０３  研磨装置
１００１，１００２、１００３  半導体製造装置
Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５、Ｓ１′，Ｓ３′，Ｓ５′  生データ
Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６、Ｓ２′，Ｓ４′，Ｓ６′  制御信号
Ｗ  ウエハ
Ｒ  目標データ、参照データ
【図１】
0005632132.tif 000003
【図２】
0005632132.tif 000004
【図３】
0005632132.tif 000005
【図４】
0005632132.tif 000006
【図５】
0005632132.tif 000007
【図６】
0005632132.tif 000008
【図７】
0005632132.tif 000009
【図８】
0005632132.tif 000010
【図９】
0005632132.tif 000011