(57)【要約】  本発明の態様は、基板処理システムにおいて処理時間を調整するために利用できる方法および装置を含んでいる。本発明の一実施形態では、基板が研磨ステーションのうちの１つにある間に基板の処理前の厚さ測定値が採取される。次に、基板は研磨システムにおいて所定の時間だけ処理される。次に、基板が処理ステーションの１つにある間に処理後の厚さ測定値が採取される。処理前および処理後測定値と所定の処理時間とに基づいて除去速度が計算される。１つ以上の処理ステーションの処理時間が除去速度に基づいて調整され、これが後続の製造基板の処理において使用される。【選択図】  図３
2009522126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の研磨ステーションを有する基板研磨システムにおける基板処理時間を調整する方法であって、
ａ）較正基板が前記基板ステーションのうちの１つにある間に、前記較正基板の処理前の厚さ測定値を採取することと、
ｂ）前記研磨システム内で前記較正基板を処理することであって、前記較正基板が少なくとも１つの研磨ステーションにおいて所定の処理時間だけ処理され、前記処理が電気化学機械研磨ステーションにおいて実行されることと、
ｃ）前記較正基板が前記研磨ステーションのうちの１つにある間に、前記較正基板の処理後の厚さ測定値を採取することと、
ｄ）前記処理前および処理後測定値と前記所定の処理時間とに基づいて除去速度を計算することと、
ｅ）１つ以上の研磨ステーションの処理時間を前記除去速度に基づいて調整することであって、前記調整された処理時間が次の製造基板の処理において使用されることと、を備える方法。
【請求項２】
１つ以上の研磨ステーションを有する基板研磨システムにおける基板処理時間を調整する方法であって、
ａ）較正基板が前記基板ステーションのうちの１つにある間に、前記較正基板の処理前の厚さ測定値を採取することと、
ｂ）前記研磨システム内で前記較正基板を処理することであって、前記較正基板が少なくとも１つの研磨ステーションにおいて所定の処理時間だけ処理されることと、
ｃ）前記較正基板が前記研磨ステーションのうちの１つにある間に、前記較正基板の処理後の厚さ測定値を採取することであって、前記厚さ測定値の採取が、１つ以上の光学監視システムから受信した信号に基づくことと、
ｄ）前記処理前および処理後測定値と前記所定の処理時間とに基づいて除去速度を計算することと、
ｅ）１つ以上の研磨ステーションの処理時間を前記除去速度に基づいて調整することであって、前記調整された処理時間が次の製造基板の処理において使用されることと、を備える方法。
【請求項３】
前記厚さ測定値を採取することが、光ビームを生成して、研磨オペレーションの最中に、前記光ビームをアパーチャにより、前記較正基板上に衝突するように案内することを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記厚さ測定値を採取することが、反射率計を利用して厚さ測定値を採取するステップを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記厚さ測定値を採取することが、干渉計を利用して厚さ測定値を採取するステップを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
１つ以上の研磨ステーションを有する基板研磨システムにおける基板処理時間を調整する方法であって、
ａ）較正基板が前記基板ステーションのうちの１つにある間に、前記較正基板の処理前の厚さ測定値を採取することと、
ｂ）前記研磨システム内で前記較正基板を処理することであって、前記較正基板が少なくとも１つの研磨ステーションにおいて所定の処理時間だけ処理さることと、
ｃ）前記較正基板が前記研磨ステーションのうちの１つにある間に、前記較正基板の処理後の厚さ測定値を採取することと、
ｄ）前記処理前および処理後測定値と前記所定の処理時間とに基づいて除去速度を計算することと、
ｅ）１つ以上の研磨ステーションの処理時間を前記除去速度に基づいて調整することであって、前記調整された処理時間が次の製造基板の処理において使用されることと、
ｆ）除去速度計算のログを維持することと、
ｇ）厚さ測定のログを維持することと、
ｈ）ステップｂ）〜ｅ）を、少なくとも一部が除去速度計算のログの変化に応じて決定された頻度で繰り返すことと、をさらに備える、方法。
【請求項７】
２またはこれ以上の研磨ステーションを有する基板研磨システムにおいて複数の除去速度を測定する方法であって、
ａ）較正基板を第１研磨ステーションにおいて処理する前に、前記較正基板の第１処理前の厚さ測定値を採取することと、
ｂ）前記第１研磨ステーションにおいて前記較正基板の１回目の処理を行った後に、前記較正基板の第１処理後の厚さ測定値を採取することと、
ｃ）前記第２研磨ステーションにおいて前記較正基板を第２処理時間だけ処理した後に、前記較正基板の第２処理後の厚さ測定値を採取することと、
ｄ）前記第１および第２処理時間を、前記第１処理前の厚さ測定値と前記第１および第２処理後の厚さ測定とに基づいて調整することであって、前記第１および第２処理時間が、次の、前記第１および第２ステーションでの製造基板の研磨において使用されることと、
前記厚さ測定値のそれぞれが、前記較正基板が研磨ステーションのうちの１つ以上にある間に採取されることと、を備える方法。
【請求項８】
前記第１研磨ステーションが化学機械処理研磨ステーションである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２研磨ステーションが化学機械処理研磨ステーションである、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１研磨ステーションが電気化学機械研磨ステーションである、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２研磨ステーションが電気化学機械研磨ステーションである、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１および第２処理時間を調整することが、前記処理前および処理後測定値に基づいた除去速度の計算に基づいている、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記厚さ測定値の採取することが、１つ以上の光学監視システムから受信した信号に基づいて行われている、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記厚さ測定値の採取することが、光ビームを生成して、研磨オペレーションの最中に、前記光ビームをアパーチャによって、前記較正基板上に衝突するように案内するステップを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記厚さ測定の採取することが、反射計を利用して厚さ測定値を採取するステップを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記厚さ測定の採取することが、干渉計を利用して厚さ測定値を採取するステップを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記厚さ測定値の採取することが、分光光度計を利用して厚さ測定値を採取するステップを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記較正基板が製造基板である、請求項７に記載の方法。
【請求項１９】
基板研磨装置であって、
１つ以上の研磨ステーションであって、少なくとも１つの前記研磨ステーションが、前記較正基板上に形成された１つ以上の層の処理前および処理後の厚さを表す１つ以上の信号を提供するために、プラテンおよび測定デバイスを備えており、前記処理中に前記厚さ測定デバイスがプラテンと共に回転し、前記信号が、前記較正基板が前記研磨ステーションにある間に提供される研磨ステーションと、
１つ以上の研磨ステーションの処理時間を、前記処理前および処理後の厚さを表す前記信号に基づいて調整するために適合された制御装置であって、前記調整された処理時間が、次の製造基板の処理において使用される制御装置と、
を備える基板研磨装置。
【請求項２０】
基板研磨装置であって、
１つ以上の研磨ステーションであって、少なくとも１つの前記研磨ステーションが、較正基板上に形成された１つ以上の層の処理前および処理後の厚さを表す１つ以上の信号を提供するための測定デバイスを含み、前記信号が、前記較正基板が前記研磨ステーションにある間に提供される研磨ステーションと、
１つ以上の研磨ステーションの処理時間を、前記処理前および処理後厚さを表す信号に基づいて調整するように適合された制御装置であって、前記調整された処理時間が、次の製造基板の処理において使用され、さらに、除去速度のログを維持しそれぞれの除去速度後に前記ログを更新するように適合されている制御装置と、
を備える基板研磨装置。
【請求項２１】
基板研磨装置であって、
１つ以上の研磨ステーションであって、前記少なくとも１つの前記研磨ステーションが、較正基板上に形成された１つ以上の層の処理前および処理後の厚さを表す１つ以上の信号を提供するための測定デバイスを含み、前記信号が、前記較正基板が前記研磨ステーションにある間に提供される研磨ステーションと、
１つ以上の研磨ステーションの処理時間を、前記処理前および処理後厚さを表す信号に基づいて調整するように適合された制御装置であって、前記調整された処理時間が、次の製造基板の処理において使用され、さらに、処理後の厚さ測定値のログを維持し、それぞれの測定後に前記ログを更新するように適合されている制御装置と、
を備える基板研磨装置。
【請求項２２】
基板研磨装置であって、
１つ以上の研磨ステーションを備え、少なくとも１つの前記研磨ステーションが、較正基板上に形成された１つ以上の層の処理前および処理後の厚さを表す１つ以上の信号を提供するための測定デバイスを含み、前記信号が、前記較正基板が前記研磨ステーションにある間に提供され、
１つ以上の研磨ステーションの処理時間を、前記処理前および処理後厚さを表す信号に基づいて調整するように適合された制御装置をさらに備え、前記調整された処理時間が、次の製造基板の処理において使用され、前記制御装置がさらに、処理時間を、除去速度のログの変化に基づいて決定された頻度で調整するように適合されている、基板研磨装置。
【請求項２３】
基板研磨装置であって、
１つ以上の研磨ステーションであって、少なくとも１つの前記研磨ステーションが、較正基板上に形成された１つ以上の層の処理前および処理後の厚さを表す１つ以上の信号を提供するための測定デバイスを含み、前記信号が、前記較正基板が前記研磨ステーションにある間に提供される、研磨ステーションと、
１つ以上の研磨ステーションの処理時間を、前記処理前および処理後厚さを表す信号に基づいて調整するように適合された制御装置であって、前記調整された処理時間が、次の製造基板の処理において使用され、さらに、前記除去速度が閾値除去速度から所定量だけ異なる場合に警告を生成するように適合されている、制御装置と、
を備える基板研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に基板処理に関し、より具体的には、基板処理システムの除去速度を監視および制御する方法と装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]集積回路は、典型的に基板上、具体的にはシリコンウェーハ上に伝導性の半導層または絶縁層を連続堆積させることで形成されている。各層を堆積させる毎に層をエッチングして回路特徴部を作成する。一連の層を連続堆積およびエッチングする際に、基板の外面または最上面、即ち基板の露出した面の非平坦性が増加する。この平坦でない面は、集積回路製作処理のフォトリソグラフィックステップにおいて問題となる。そのため、基板表面を定期的に平坦化する必要がある。これに加え、下にある停止層が露出するまで充填材層を除去するため、または画成された厚さの層を作成するために、平坦化を頻繁に行う必要がある。
【０００３】
[0003]化学機械処理（ＣＭＰ）は、受け入れられている１つの平坦化方法である。この平坦化方法では、典型的に、基板をキャリアまたは研磨ヘッド上に搭載する必要がある。従来は、基板の露出した面を回転研磨パッドに接して配置するが、直線ベルトまたは他の研磨表面を使用することができる。研磨パッドは「標準」パッドまたは固定研磨（ｆｉｘｅｄ−ａｂｒａｓｉｖｅ）パッドであってもよい。標準パッドは耐性に優れた荒い表面を有し、固定研磨パッドは収納媒体内に保持された研磨粒子を有する。キャリアヘッドは、基板に制御可能な負荷を提供することで基板を研磨ヘッドに押圧させる。ＣＭＰ処理中、研磨パッドの表面に、少なくとも１つの化学反応薬を含んだ研磨スラリー、また、標準パッド使用時には研磨粒子を含んだ研磨スラリーが供給される（さらに、研磨処理では「非研磨性」処理が使用される）。
【０００４】
[0004]ＣＭＰ処理における重要なステップは、研磨処理が完了したかどうか、即ち、基板層が所望の平坦さまたは厚さにまで平坦化されたかどうか、あるいは、下の層が露出したかどうかを決定することである。過剰な量の材料を除去してしまうと（過剰研磨）、基板は使用できなくなる。一方、材料の除去が不十分である場合には（研磨不足）、基板をＣＭＰ装置内に再装填してさらに処理を加える必要がある。
【０００５】
[0005]そのため、ＣＭＰ装置の除去速度は監視のために重要な変数である。ＣＭＰ装置の除去速度を計算するために、様々な方法を使用して研磨ステップの前後の層の厚さが測定される。一般に、各ＣＭＰステップに十分な処理時間を予定するために、ＣＭＰ装置の除去速度が監視される。例えば、イスラエルのＮｏｖａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＮｏｖａＳｃａｎのような分光光度計２１０をインライン度量衡デバイスとして使用することで、除去速度を計算するために、研磨ステーションにおいて処理ステップ前後に基板の１つ以上層の厚さを測定することが可能である。
【０００６】
[0006]図1に図示するように、基板処理システム１００はＣＭＰ研磨機２２と、湿式ロボット２４と、洗浄機２６と、工場インターフェースモジュール２８と、度量衡デバイス６０を含んだインライン度量衡ステーション３０とを含んでいる。標準の処理では、基板１１はカセット１２内で基板処理システム１００へ移送され、工場インターフェースモジュール２８内のロボット１８によってカセット１２から引き出されて、研磨機２２または洗浄機２６あるいは度量衡デバイス６０へ移送される。例証的に、研磨機２２は３つの研磨ステーション２５ｃ、２５ｂ、２５ａ、移送ステーション２７を含む。
【０００７】
[0007]各研磨ステーションは異なる機能を実行することができる。１例として、第１研磨ステーション２５ｃは、第１ＣＭＰ処理中に大型の材料を除去するために、第２研磨ステーション２５ｂは、第２ＣＭＰ処理中に残余した材料を除去するために、第３研磨ステーション２５ａは、第３ＣＭＰ処理中にバリヤ層材料を除去するために提供される。３つの研磨ステーション２５ｃ、２５ｂ、２５ａのそれぞれにおいて、除去速度に基づく処理時間によって画成された研磨処理が基板１１に施される。
【０００８】
[0008]各処理の除去速度は、パッドの疲労、スラリー組成の変化、除去されている層の組成の変化等といった要因により、時間の経過と共に変化することが当分野で周知である。図２は、研磨ステーション２５内で実施されている多数の処理を受けるブランケット（または較正）基板の除去速度の例証的な変化を図示している。図示にあるように、５００枚の基板の処理後、研磨速度は約３５０オングストローム／分である。その後、１１００枚の処理後には、研磨速度は３５０オングストローム／分を大きく下回って低下する。これに従って処理時間を調整しない限り、除去速度の変化によって基板の厚さが非均等になってしまう。
【０００９】
[0009]そのため、従来の処理システムでは、除去速度を監視するために、多数の基板１１を度量衡デバイス６０内へ定期的に移送し、研磨ステーション２５ｃ、２５ｂ、２５ａによって処理前後の厚さ測定を行っている。次に、処理前後に測定した厚さに基づいて計算したこの除去速度を使用して、ＣＭＰ研磨機２２内の１つ以上の、研磨ステーション２５の処理時間（期間）を調整することができる。調整研磨時間を含むオペレーション全体を制御装置３２によって制御することができる。この制御装置３２は、任意の適切な制御ソフトウェアを実行する１つ以上のプログラム可能なデジタルコンピュータを含んでいてもよい。制御装置３２は、度量衡デバイス６０から受信した厚さ測定値を得て、除去速度を計算し、これに従って、１つ以上の研磨ステーション２５ｃ、２５ｂ、２５ａについての処理時間を調整することができる。
【００１０】
[0010]除去速度の測定は基板処理全体にとって重要であるが、基板を度量衡デバイス６０へ移送する必要があることから、これによって全体処理時間が長くなり、システムスループット（１時間毎の基板数）に悪影響が出てしまう。さらに、インライン度量衡ツールによってシステムの全体コストが大幅に増加する。
【００１１】
[0011]したがって、ＣＭＰシステム内の除去速度を測定するための改良された方法および装置が必要である。
【発明の概要】
【００１２】
[0012]一実施形態は、１つ以上の研磨ステーションを有する基板研磨システムにおける基板処理時間を調整する方法を提供する。この方法は、一般に、ａ）基板が上記基板ステーションのうちの１つにある間に、上記基板の処理前の厚さ測定値を採取することと、ｂ）上記研磨システム内で上記基板を処理することであって、上記基板は少なくとも１つの研磨ステーションにおいて所定の処理時間だけ処理されることと、ｃ）上記基板が上記研磨ステーションのうちの１つにある間に、上記基板の処理後の厚さ測定値を採取することと、ｄ）上記処理前および処理後測定値と上記所定の処理時間とに基づいて除去速度を計算することと、ｅ）１つ以上の研磨ステーションの処理時間を上記除去速度に基づいて調整することであって、上記調整された処理時間は次の製造基板の処理において使用されることと、を備える。
【００１３】
[0013]別の実施形態は、２またはこれ以上の研磨ステーションを有する基板研磨システムにおいて複数の除去速度を測定する方法を提供する。この方法は、一般に、ａ）基板を第１研磨ステーションにおいて処理する前に、上記基板の第１処理前の厚さ測定値を採取することと、ｂ）上記第１研磨ステーションにおいて第１の処理時間だけ処理を行った後に、上記基板の第１処理後の厚さ測定値を採取することと、ｃ）上記第２研磨ステーションにおいて上記基板を第２処理時間だけ処理した後に、上記基板の第２処理後の厚さ測定値を採取することと、ｄ）第１および第２処理時間を、第１および第２ステーションにおいて研磨製造基板に使用するために、第１処理前の厚さ測定値と、第１および第２処理後の厚さ測定値に基づいて調整することであって、上記厚さ測定値のそれぞれは、上記基板が研磨ステーションのうちの１つ以上にある間に採取されることと、を備える。
【００１４】
[0014]別の実施形態は、１つ以上の研磨ステーションを備えた基板研磨装置を提供し、この基板研磨装置は、少なくとも１つの研磨ステーションが、基板上に形成された１つ以上の層の処理前および処理後の厚さを表す１つ以上の信号を提供するために測定デバイスを含んでおり、信号は基板が研磨ステーションにある間に提供され、制御装置が、１つまたは複数の研磨ステーションについて処理時間を、処理前および処理後の厚さを表す信号に基づいて調整するように適合されている。
【００１５】
[0015]上述で挙げた本発明の特徴部を詳細に理解できる方法で、上述において簡単に要約した本発明の説明を、添付の図面に図示した実施形態を参照しながらより具体的に行う。しかし、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを図示したものであり、また、本発明は他の同等の有効な実施形態を許容するものであるため、これらの実施形態は本発明の範囲を限定するものとして考慮されるべきでない。
【詳細な説明】
【００１６】
[0023]本発明の実施形態は、基板処理システムの処理回数を調整するために利用できる方法および装置を提供する。例えば、イン・シトゥー（例えば、基板が研磨ステーションにある状態で）測定技術を利用することで、外部度量衡ステーションに関連したコストおよび処理時間を追加せずに、除去速度を計算することが可能である。
【００１７】
[0024]本システムの記述をＣＭＰ装置および平坦化方法に関連して説明するが、これと同じ技術を、電気化学および化学研磨（ＥＣＭＰ）システムなどの他の研磨方法およびツールにも適用することができる。
【００１８】
例証的なシステム
[0025]図３は、研磨処理の除去速度の計算と、その処理回数の調整とが可能な、本発明の位置実施形態による基板処理システム２０を示す。図示にあるように、基盤処理システム２０はＣＭＰ研磨機２２、湿式ロボット２４、洗浄機２６、工場インターフェースモジュール２８を含んでいてもよい。しかし、基板処理システム２０では、除去速度を計算すべく基板の厚さを計測するために別個の度量衡ステーションを設ける必要がない。むしろ、本明細書で記述しているブランケット／較正基板のイン・シトゥー測定を利用して、除去速度を監視することができる。
【００１９】
[0026]基板処理システム２０では、ブランケット基板１０をカセット１２内の基板処理システム２０へ搬送し、次に、工場インターフェースモジュール２８内のロボット１８でカセット１２から基板１０を引き出し、ＣＭＰ研磨機２２または洗浄機２６へ搬送することができる。基板処理システム２０の動作は制御装置３２によって調整される。研磨機２２はカリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．製のＭｉｒｒａ（登録商標）化学機械研磨機であってもよい。例証的なＣＭＰ研磨機は、３つの研磨ステーション２５ｃ、２５ｂ、２５ａ、搬送ステーション２７を含む。各研磨ステーション２５ｃ、２５ｂ、２５ａでは、製造基板研磨処理が、本明細書で示すシステムを用いて入手したブランケット基板厚さ測定値の処理前・処理後のイン・シトゥー測定により計算した除去速度に基づき、制御装置３２によって画成される。
【００２０】
[0027]本発明の実施形態は、測定システムを採用することによって、および測定されたデータを使用して１つ以上の製造基板の研磨時間を調整することによって、ブランケット基板の処理前および処理後層厚さをイン・トゥーで測定することによる、正確な除去速度計算を可能にする。イン・トゥー測定は、他の適切な測定技術を使用して、例えば渦電流、容量測定、または振動測定を利用することでなされてもよい。
【００２１】
例示的イン・トゥー測定システム
[0028]図４は本発明の実施形態による、基板処理システム２０の研磨ステーション２５ａの概略断面図を描いている。図４に図示されるように、本発明の一実施形態において、ＣＭＰ研磨機２２の研磨ステーションの除去速度を計算するために、厚さ測定システム４０が使用され、ブランケット基板の処理前および処理後の厚さを測定する。図４は、研磨パッド３５、例えば標準的な、または固定研磨または研磨パッドを支持する回転プラテン３４を具備した研磨ステーション２５を図示している。支持構造体３８は、研磨パッド３５に対して基板１１を保持するキャリアヘッド１４を支持する。アパーチャ３７は、プラテン３４内に形成され、透明窓３６がアパーチャを覆う研磨パッド３５の一部分に形成される。
【００２２】
[0029]反射率計、干渉計、分光光度計として機能する厚さ測定システム４０は、アパーチャ３７の下方のプラテン３４に固定され、プラテン３４とともに回転する。厚さ測定システム４０は、レーザまたはフラッシュランプなどの光源４４、およびフォトダイオードまたは電荷結合素子（ＣＣＤ）などの検出器４６を含む。光源は、透明窓３６を伝播して基板１１の露出面に衝突する光ビーム４２を生成する。基板１１から反射したビーム４８の強度は、検出器４６によって測定される。
【００２３】
[0030]本発明の位置実施形態では、動作中、研磨機２２は厚さ測定システム４０を使用して研磨前、研磨中、研磨後のブランケット基板の厚さを決定する。この実施形態では、光源４４および検出器４６が、イン・シトゥー厚さ監視ユニット３３を介して制御装置３２に結合している。制御装置３２は、基板が窓に重なる際に光源４４を始動させ、検出器４６からの強度測定値を格納し、この強度測定値を出力デバイス４９上に表示し、強度測定値をラジアル範囲毎に分類し、基板厚さを測定するために測定された信号に論理を適用するようにプログラムされた汎用デジタルコンピュータであってもよい。そのため、厚さ測定システム４０を処理前、処理中、処理後の基板厚さの測定に使用することができる。
【００２４】
[0031]本発明の幾つかの実施形態では、制御装置３２は、除去速度が閾値（例えばユーザが選択した値）と所定量だけ異なった場合に警告を生成するように適合されている。この特徴部によって、操作者は、サービスまたは検査の目的で基板処理システム２０に迅速に対応することが可能になる。
【００２５】
[0032]本発明のこの他の幾つかの実施形態では、制御装置３２は、処理後の層の厚さが閾値（例えばユーザが選択した値）と所定量だけ異なった場合に警告を生成するように適合されている。この特徴部により、操作者は、システムに第１ブランケットの交換のために、第２ブランケット基板を搬送ステーション２７へ送達するべく、促すことが可能になる。別の実施形態では、本システムは、処理後の厚さ測定値が閾値と事前に決定した量だけ異なる場合に、第１ブランケット基板を自動的に第２基板に交換する。
【００２６】
イン・シトゥー測定を利用した例証的なオペレーション
[0033]図５は、本発明の実現によるオペレーション５００を図示する。オペレーション５００は、例えば制御装置３２によって実行することができる。さらに、以降で述べる方法の様々なステップは、同じ制御装置３２において実行または繰り返される必要はない。例えば、初期基板厚さの測定値を基板処理システム２０の制御装置３２へ転送できる。したがって制御装置３２は、この初期基板厚さの値を使用すればあとは処理後の厚さ値のみを測定するだけでもよく、次に、この初期厚さと測定された処理後の厚さに基づいて除去速度を計算して、処理ステップの製造基板処理時間を設定することができる。さらに、オペレーション５００は図３、図４を必要に応じ参照して理解することができる。
【００２７】
[0034]オペレーションは、ステップ５１０において、ブランケット基板のイン・シトゥー処理前層厚さ測定を行うことで開始される。例えば、まずカセット１２を基板処理システム２０へ送達し、次にブランケット基板１０を研磨ステーション２５へ送達することができる。カセット１２は、１組の標準（即ち製造）基板１５に加えてブランケット基板１０を含んでいてもよい。ブランケット基板１０はブランク酸化物被服ウェーハであってもよい。図３を参照して上述したように、基板研磨ステーション２５ａ内で、ブランケット基板１０の処理前基板厚さ（初期厚さ）をイン・シトゥー厚さ測定システム４０により測定する。
【００２８】
[0035]ステップ５２０では、ブランケット基板が処理される。この処理を行うために、制御装置３２がブランケット基板の研磨時間を決まった期間に設定し、ブランケット基板１０は所定の時間だけ処理することができる。制御装置３２は、ブランケット基板の実際の研磨時間が設定した研磨時間と等しくなると研磨を停止することができる。
【００２９】
[0036]ステップ５４０では、基板研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ａ）内で、イン・シトゥー厚さ測定システム４０によって、ブランケット基板１０の処理後基板厚さ測定値が取得される。ステップ５６０では、制御装置３２が、例えば厚さ測定システム４０によって取得した処理前および処理後の厚さ測定値に基づいて、ブランケット基板の除去速度を決定する。
【００３０】
[0037]次に、ステップ５７０において、算出した除去速度に基づいて、製造基板を処理するための処理時間を調整することができる。幾つかの実施形態では、湿式ロボットが研磨ステーション２５からブランケット基板を除去することができる。次に、製造基板１５が研磨ステーション２５へ移送され、例えば制御装置３２が算出した調整された処理時間を使用して研磨される。これに加え、本発明の幾つかの実施形態では、ブランケット基板の代わりに標準基板（即ち製造基板）を使用して、処理と除去速度計算を行うことができる。換言すれば、製造基板を較正基板として使用できる。本発明の別の実施形態では、除去速度計算を行うために、１つ以上のブランケット基板を繰返し使用することが可能である。
【００３１】
[0038]さらに、当業者には、除去速度を計算することは、省略できる中間ステップであることがわかる。換言すれば、実際に除去速度を計算しなくても、アルゴリズムを使用して、処理前および処理後の厚さ測定値と最新の処理時間に基づいて処理時間を調整することで同じ結果が得られる。
【００３２】
[0039]具体的な実施形態によっては、ステップ５１０〜５７０をステップ５８０で決定した時間間隔において繰り返すようユーザに促すように、基板処理システム２０を制御装置３２によって構成することができる。別の実施形態では、ステップ５８０においてこれらのステップが自動的に繰り返されるように設定することができる。本発明の一実施形態では、決まった枚数の基板を処理した後にステップ５１０〜５７０が繰り返される。本発明の別の実施形態では、基板処理システム２０が限定された時間だけ停止した後に、ステップ５１０〜５７０が繰り返される。さらに本発明の別の実施形態では、製造環境において、規則的な時間間隔に基づいてステップ５１０〜５７０が繰り返される。さらに、これらのオペレーションを、これらの方法を任意に組み合わせた形で開始することができる。
【００３３】
[0040]本発明の幾つかの実施形態では、除去速度監視するためにオペレーション（ステップ５１０〜５７０）を繰り返す頻度を、最も新しく計算された除去速度値における変化率に基づいて調整できる。例えば、幾つかのケースでは除去速度の履歴（ログ）を保存しておき、この除去速度が急激に変化した場合には、この変更に応じて、オペレーションをより頻繁に実行し処理時間を調整することができる。除去速度がゆっくり変化する場合には、処理時間をそれほど頻繁に更新する必要はない。しかし、除去速度が急激に変化する（例えば、規則的に減少する）場合には、処理時間をより頻繁に調整して、製造基板処理における許容範囲外の層厚さの変化を回避する必要がある。除去速度をより頻繁に監視することはスループットに影響するが、除去速度が急激に不安定となった場合にも均一な層厚さを維持して生産性を増加させることでこの影響を相殺することができる。
【００３４】
[0041]本発明の幾つかの実施形態では、事前定義した枚数のブランケット基板を、除去速度を計算する以前に研磨ステーションにおいて処理することが可能である。こうすることで、処理前および処理後の測定値の採取時に研磨ステーションが最適に動作する。本発明の幾つかの実施形態では、基板処理システムが限定された時間だけ停止した際に、このステップが繰り返される。本発明のさらに別の実施形態では、このステップが製造環境において規則的な時間間隔で繰り返される。
【００３５】
[0042]本発明の別の実施形態では、制御装置は、厚さ測定値の履歴（ログ）を維持し、厚さ測定値が事前定義値から所定量だけ逸脱すると警告を生成するように適合されている。
【００３６】
[0043]図６は、本発明の別の実現によるオペレーション６００を図示している。オペレーション６００では、複数の研磨ステーションで決められた複数の期間だけ処理されたブランケット基板のイン・シトゥー処理前の厚さ測定およびイン・シトゥー処理後の厚さ測定を使用して、基板処理システム２０の複数の研磨ステーションにおける複数（例えばこの例では２つ）の除去速度を計算する。これにより、複数の研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ｂ、２５ａ）の処理時間を別個に制御できるようになるため、システム全体の研磨速度をより精密に制御することが可能となり、その結果、さらなる厚さの均一性が得られる。
【００３７】
[0044]オペレーションは、ステップ６１０において、図３を参照して上述したように、第１基板研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ｂ）のイン・シトゥー厚さ測定システム４０で、ブランケット基板のイン・シトゥー処理前層厚さ測定値を採取することで開始する。ステップ６２０において、ブランケット基板の処理を行う。この処理のために、制御装置がブランケット基板の研磨時間を決まった期間に設定することができ、また、ブランケット基板１０を所定の時間だけ処理することができる。ステップ６３０で、第１基板研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ｂ）のイン・シトゥー厚さ測定システム４０によって、ブランケット基板１０の処理後基板厚さ測定を取得する。ステップ６４０で、制御装置３２が、例えば厚さ測定システム４０を介して取得した処理前および処理後の厚さ測定値に基づいて、第１処理ステップの除去速度を決定する。
【００３８】
[0045]ステップ６５０において、ブランケット基板が第１研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ｂ）から第２研磨ステーション(例えば研磨ステーション２５ａ)へ移送され、ブランケット基板の、第２の時間の処理が実行される。制御装置３２は、第２研磨ステーションでのブランケット基板の研磨時間を第２固定期間に設定し、ブランケット基板１０を所定の時間だけ処理することができる。
【００３９】
[0046]ステップ６６０では、第２処理ステップの後に、第２研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ａ）のイン・シトゥー厚さ測定システム４０によって、ブランケット基板１０の処理後基板厚さ測定値を取得する。ステップ６７０では、制御装置３２が、ステップ６３０で第１処理ステップ後に採取した処理後測定値と、厚さ測定システム４０から受信した第２処理ステップ後の処理後の厚さ測定値とに基づいて、第２研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ａ）の第２処理ステップのためにブランケット基板の除去速度を決定する。換言すれば、第１処理の処理後の厚さ測定値を第２処理の処理前の厚さ測定値として使用することができる。次に、ステップ６８０で、算出した除去速度に基づき、２つのステーション（例えば研磨ステーション２５ｂ、２５ａのそれぞれでの処理時間を調整できる。オペレーション６１０〜６８０を、上述のように任意の適切な方法で、例えば適切なイベントまたは期間に基づいて、繰り返すことが可能である。
【００４０】
[0047]本発明の幾つかの実施形態では、第１研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ｂ）においてブランケット基板を研磨した後に、研磨ヘッド（図示せず）がブランケット基板を第１研磨ステーションから第２研磨ステーション（例えば研磨ステーション２５ａ）へ移動し、第２研磨ステーションにおいてブランケット基板の研磨を継続する。こうすることで、同一の研磨ヘッドを使用して、ブランケット基板を第１研磨ステーションから第２研磨ステップのための第２研磨ステーションへ移動させることが可能になる。
【００４１】
[0048]図７は、本発明の実施形態に従って、ブランケット基板の除去速度の変化を補正するために処理時間を調整する方法を図示している。図示のように、例えば、５００枚の基板を処理した後の研磨速度は約３５０オングストローム／分であり、その後、１１００枚を処理した後には３５０オングストロームを大きく下回る値にまで落下する。この除去速度の測定後に、例えば上述した技術を使用して、除去速度の変化を補正するために、また、均一な層厚さを維持するために、処理時間を調整することができる。
【００４２】
[0049]図示のように、一般に、除去速度と処理時間の間には正反対の関係が存在する。図７は、１つのみの処理ステーションの処理時間の調整を図示しているが、複数の処理ステーションの処理時間を関連した除去速度に基づいて調整する場合にも類似の関係が成り立つことが明白である。
【００４３】
結果
[0050]処理前後にブランケット基板のイン・シトゥー厚さ測定値を採取することで、除去速度を計算し、これに従って処理時間を調整することが可能となる。厚さ測定をイン・シトゥーにおいて実行することにより、この目的のために外部度量衡ステーションを設ける必要を排除できる。その結果、本発明の実施形態は全体の処理時間と全体のシステムコストを低減することができる。
【００４４】
[0051]本発明の示唆を組み込んだ上述の実施形態を本明細書に示し、詳細に記述してきたが、当業者は、やはり本発明の示唆が組み込まれ、本発明の精神から逸脱していないこれ以外の実施形態を容易に考案できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術による基板処理システムの略平面図を描く。
【図２】基板処理システムの除去速度の変動の図示である。
【図３】本発明の実施形態による基板処理システムの略平面図を描く。
【図４】本発明の実施形態による基板処理システム内の研磨ステーションの略断面図を描く。
【図５】本発明の実施形態による処理方法のフロー線図を描く。
【図６】本発明の別の実施形態による処理方法のフロー線図を描く。
【図７】本発明の実施形態による、基板処理システムの除去速度変動と、除去速度変動に関連した処理時間の調整との図示である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…ブランケット基板、１２…カセット、１８…ロボット、２０、１００…基板処理システム、２２…ＣＭＰ研磨機、２４…湿式ロボット、２５…研磨ステーション、２６…洗浄機、２７…搬送ステーション、２８…工場インターフェースモジュール、３０…インライン度量衡ステーション、３２…制御装置、３３…厚さ監視ユニット、３４…回転プラテン、３５…研磨パッド、３６…透明窓、３７…アパーチャ、３８…支持構造体、４０…厚さ測定システム、４２…光ビーム、４４…光源、４６…検出器、４８…反射した光ビーム
【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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【国際調査報告】
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