(57)【要約】  平坦化面をコンディショニングする方法、装置および媒体は、研磨パッド（１０２）およびコンディショニングディスク（１０８）を有する化学機械研磨（ＣＭＰ）装置（１００）の中に研磨するウェーハを取り付け、予め選択した最小および最大除去速度の範囲内にウェーハ材料除去速度が維持されるように選択した最初のパッドコンディショニングパラメータセットの下で、ウェーハを研磨し、研磨段階中のウェーハ材料除去速度を決定し、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するように、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算し、更新されたコンディショニングパラメータを使用して研磨パッドをコンディショニングすることを含み、更新されたパッドコンディショニングパラメータは、コンディショニングディスクの回転速度および方向に基づいて研磨パッドのウェーハ材料除去速度を予測するパッド摩耗／コンディショニングモデルによって計算される。
2005509531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドを有し、前記研磨パッドに対して、ウェーハから材料を除去するためにウェーハが配置され、研磨パッドをコンディショニングするためにコンディショニングディスクが配置された化学機械研磨（ＣＭＰ）装置内で平坦化面をコンディショニングする方法であって、
ａ）コンディショニングディスクの回転速度および／または方向を含む少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータの関数としてウェーハ材料除去速度を定義するパッド摩耗／コンディショニングモデルを提供する段階と、
ｂ）前記ＣＭＰ装置内で、予め選択した最小および最大除去速度の範囲内にウェーハ材料除去速度が維持されるように選択した最初のパッドコンディショニングパラメータセットの下で、ウェーハを研磨する段階と、
ｃ）前記研磨段階中のウェーハ材料除去速度を決定する段階と、
ｄ）前記段階（ｃ）の前記決定されたウェーハ材料除去速度および前記段階（ａ）の前記パッド摩耗／コンディショニングモデルに基づいて、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する段階と、
ｅ）前記更新されたコンディショニングパラメータを使用して前記研磨パッドをコンディショニングする段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
段階（ｄ）は、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するように、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最初のパッドコンディショニングパラメータセットは経験的に決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記最初のパッドコンディショニングパラメータセットは履歴データを使用して決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記最初のパッドコンディショニングパラメータセットは、実験計画（ＤＯＥ）の結果を使用して決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
パッド摩耗／パッド回復モデルの前記パッドコンディショニングパラメータはさらに、コンディショニング頻度、コンディショニング継続時間、およびコンディショニング中のコンディショニングディスクの並進速度からなるグループから選択されたコンディショニングパラメータを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
更新されたコンディショニングパラメータを計算する段階（ｄ）は、前記パラメータが前記決定された最小および最大値の範囲内となるようにパラメータを計算することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記更新されたパッドコンディショニングパラメータは、前記パッド摩耗／コンディショニングモデルの出力と段階（ｃ）の前記決定されたウェーハ材料除去との間の差を求めることによって計算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
更新されたコンディショニングパラメータを計算する前に、推定値ゲインを使用して前記差を調整することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ゲインは、測定されたパラメータの変動性または信頼性を表すように選択されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記更新されたパッドコンディショニングパラメータは、式ｋ＝（ｋ1）＋ｇ×（ｋ−（ｋ1））に従って更新され、上式で、ｋは測定されたウェーハ材料除去速度、ｋ1は計算されたウェーハ材料除去速度、ｇは推定値ゲイン、（ｋ−（ｋ1））は予測誤差であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記段階（ｂ）から（ｅ）までを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する前記段階（ｄ）は、帰納的最適化プロセスを実行することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ウェーハ材料除去速度の最大値は、ウェーハ材料除去速度対コンディショニングダウンフォース曲線の飽和点であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ウェーハ材料除去速度の最大値は初期除去速度であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ウェーハ材料除去速度の最小値は、最大許容ウェーハ研磨時間によって定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ウェーハ材料除去速度は下式によって定義され、
【数１】
2005509531.tif 000005
上式で、ωdiskは、前記研磨パッドのコンディショニング中の前記コンディショニングディスクの角速度、ｔはコンディショニング時間、ｆはコンディショニング頻度、ｄｉｒｅｃｔｉｏｎは、前記コンディショニングディスクの回転方向、Ｔ2は、コンディショニング中の前記コンディショニングディスクの掃引速度である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
基板から材料を除去することによって前記基板を平坦化するのに使用する研磨パッドをコンディショニングするための装置であって、
研磨パッドの平坦化面の上に配置可能なアームを有するキャリヤアセンブリと、
前記キャリヤアセンブリに取り付けられたコンディショニングディスクと、
前記コンディショニングディスクの動作パラメータを制御することができるアクチュエータと、
前記アクチュエータに動作可能に結合されたコントローラであって、前記アクチュエータを操作して、前記コンディショニングディスクの前記動作パラメータをパッド摩耗／パッド回復モデルの関数として調整するコントローラと
を備え、前記モデルは、
コンディショニングディスクの回転速度および方向を含むパッドコンディショニングパラメータの関数としてウェーハ材料除去速度を決定することを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記パッド摩耗／パッド回復モデルの前記パッドコンディショニングパラメータはさらに、コンディショニング継続時間、コンディショニング頻度、およびコンディショニング中のコンディショニングディスクの並進速度からなるグループから選択されたコンディショニングパラメータを含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算するために、推定値ゲインを使用して差を調整することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
更新されたパッドコンディショニングパラメータは、式ｋ＝（ｋ1）＋ｇ×（ｋ−（ｋ1））に従って更新され、上式で、ｋは測定されたウェーハ材料除去速度、ｋ1は計算されたウェーハ材料除去速度、ｇは推定値ゲイン、（ｋ−（ｋ1））は予測誤差であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
ウェーハから材料を除去するのに使用する研磨パッドのパッドコンディショニングを最適化するためのパッド摩耗／パッドコンディショニングモデルを開発する方法であって、
ａ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータとウェーハ材料除去速度の間の関係を決定する段階と、
ｂ）前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータおよび前記ウェーハ材料除去速度について、それぞれに最大値および最小値を決定する段階と、
ｃ）前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータと前記ウェーハ除去速度の前記関係ならびに最小値および最大値を記録する段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータは、複数のパラメータを含み、前記ウェーハ除去速度は、前記複数のパッドコンディショニングパラメータの重み付き関数として定義されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータは、コンディショニングディスクの回転速度を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータは、さらにコンディショニングディスクの回転方向を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータは、コンディショニングディスクのダウンフォース、コンディショニングディスクの回転速度および方向、コンディショニング頻度および継続時間、ならびにコンディショニングディスクの並進速度からなるグループから選択された１つまたは複数のパラメータを含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのコンディショニングパラメータと前記ウェーハ除去速度との間の前記関係は、前記コンディショニングパラメータを段階的に変化させ、その結果生じたウェーハ除去速度を測定することによって決定されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記コンディショニングパラメータの前記最大値は、前記ウェーハ除去速度の段階的な増大が、その値より上では観察されなくなる値であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記コンディショニングパラメータの前記最小値は、最低限のウェーハ除去速度を与える値であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
ＣＭＰ装置内で、予め選択された最小および最大除去速度の範囲内にウェーハ材料除去速度が維持されるように選択した、コンディショニングディスクの回転速度および方向を含む最初のパッドコンディショニングパラメータセットの下で、ウェーハを研磨する段階と、
前記研磨段階中のウェーハ材料除去速度を決定する段階と、
前記決定されたウェーハ材料除去速度および前記パッド摩耗／コンディショニングモデルに基づいて、ウェーハ材料除去速度を前記最大および最小除去速度の範囲内に維持するように、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する段階と、
前記更新されたパッドコンディショニングパラメータを使用して前記研磨パッドをコンディショニングする段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記更新されたパッドコンディショニングパラメータは、前記パッド摩耗／コンディショニングモデルの出力と前記決定されたウェーハ材料除去との間の差を求めることによって計算されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記更新されたパッドコンディショニングパラメータは、式ｋ＝（ｋ1）＋ｇ×（ｋ−（ｋ1））に従って更新され、上式で、ｋは測定されたウェーハ材料除去速度、ｋ1は計算されたウェーハ材料除去速度、ｇは推定値ゲイン、（ｋ−（ｋ1））は予測誤差であることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
コンピュータによって実行される命令を含み、前記命令が、化学機械研磨プロセスのためのコンピュータ実行ソフトウェアアプリケーションを含むコンピュータ可読媒体であって、前記プロセスを実行するための前記命令が、
ａ）前記化学機械研磨プロセスで処理された少なくとも１枚のウェーハのウェーハ除去速度に関するデータを化学機械研磨ツールから受け取ること、ならびに
ｂ）前記段階（ａ）のデータから、定義された最大値および最小値の範囲内の更新されたパッドコンディショニングパラメータを、パッド摩耗／コンディショニングモデルの出力と前記段階（ａ）のデータとの間の差を求めることによって計算すること
を含むことを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【請求項３４】
更新されたコンディショニングパラメータを計算することは、前記パラメータが前記決定された最小値および最大値の範囲内となるようにパラメータを計算することを含むことを特徴とする請求項３３に記載の媒体。
【請求項３５】
更新されたコンディショニングパラメータを計算する前に、推定値ゲインを使用して差を調整することを特徴とする請求項３３に記載の媒体。
【請求項３６】
段階（ｂ）の更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算することは、帰納的最適化プロセスを実行することを含むことを特徴とする請求項３３に記載の媒体。
【請求項３７】
ウェーハ材料除去速度の最大値は、ウェーハ材料除去速度対コンディショニングダウンフォース曲線の飽和点であることを特徴とする請求項３３に記載の媒体。
【請求項３８】
ウェーハ材料除去速度の最大値は初期除去速度であることを特徴とする請求項３３に記載の媒体。
【請求項３９】
ウェーハ材料除去速度の最小値は、最小許容ウェーハ研磨時間によって定義されることを特徴とする請求項３３に記載の媒体。
【請求項４０】
研磨パッドを有し、前記研磨パッドに対して、ウェーハから材料を除去するためにウェーハが配置され、研磨パッドをコンディショニングするためにコンディショニングディスクが配置された化学機械研磨（ＣＭＰ）装置内で平坦化面をコンディショニングする方法であって、
（ａ）
（ｉ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータとウェーハ材料除去速度の間の関係を決定し、
（ｉｉ）前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータおよび前記ウェーハ材料除去速度について、それぞれに最大値および最小値を決定し、
（ｉｉｉ）前記少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータと前記ウェーハ除去速度の前記関係ならびに最小値および最大値を記録する
ことによって、ウェーハ材料除去速度をパッドコンディショニングパラメータの関数として定義するパッド摩耗／パッドコンディショニングモデルを開発する段階と、
（ｂ）前記ＣＭＰ装置内で、予め選択された最小および最大除去速度の範囲内にウェーハ材料除去速度が維持されるように選択した、コンディショニングディスクの回転速度および方向を含む最初のパッドコンディショニングパラメータセットの下で、ウェーハを研磨する段階と、
（ｃ）前記研磨段階中のウェーハ材料除去速度を決定する段階と、
（ｄ）前記段階（ｂ）の前記決定されたウェーハ材料除去速度および前記パッド摩耗／コンディショニングモデルに基づいて、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するように、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する段階と、
（ｆ）前記更新されたコンディショニングパラメータを使用して前記研磨パッドをコンディショニングする段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４１】
研磨パッドを有し、前記研磨パッドに対して、ウェーハから材料を除去するためにウェーハが配置され、研磨パッドをコンディショニングするためにコンディショニングディスクが配置された化学機械研磨（ＣＭＰ）装置内で平坦化面をコンディショニングするためのシステムであって、
ａ）前記コンディショニングディスクの回転および方向を含む少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータの関数としてウェーハ材料除去速度を定義するパッド摩耗／コンディショニングモデルと、
ｂ）前記ＣＭＰ装置内でウェーハを研磨する研磨手段と、
ｃ）ウェーハ材料除去速度を決定するための測定手段と、
ｄ）段階（ｃ）の手段を使用して測定されたウェーハ材料除去速度および前記パッド摩耗／コンディショニングモデルに基づいて、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するためにパッドコンディショニングパラメータを更新するための計算手段と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項４２】
最初のパッドコンディショニングパラメータセットは、実験計画（ＤＯＥ）の結果を使用して決定されることを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
パッド摩耗／パッド回復モデルの前記パッドコンディショニングパラメータはさらに、コンディショニング頻度、コンディショニング継続時間、およびコンディショニング中のコンディショニングディスクの並進速度からなるグループから選択されたコンディショニングパラメータを含むことを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
更新されたコンディショニングパラメータを計算する段階は、前記パラメータが決定された最小値および最大値の範囲内となるようにパラメータを計算することを含むことを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記更新されたパッドコンディショニングパラメータは、前記パッド摩耗／コンディショニングモデルの出力と前記段階（ｃ）の手段を使用して測定された前記ウェーハ材料除去速度との間の差を求めることによって計算されることを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４６】
更新されたコンディショニングパラメータを計算する前に、推定値ゲインを使用して前記差を調整することを特徴とする請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する前記段階（ｃ）は、帰納的最適化プロセスを実行することを含むことを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４８】
ウェーハ材料除去速度の最大値は、ウェーハ材料除去速度対コンディショニングダウンフォース曲線の飽和点であることを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【請求項４９】
ウェーハ材料除去速度の最大値は初期除去速度であることを特徴とする請求項４１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に研磨の分野を対象とし、研磨パッドの寿命および化学機械研磨プロセスにおける研磨パッドの有効性を向上させるための方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００１年６月１９日出願の「Advanced Process Control for Semiconductor Manufacturing Process」という名称の出願第６０／２９８８７８号、２００１年７月１６日出願の「Feedforward and Feedback Control for Conditioning of Chemical Mechanical Polishing Pad」という名称の出願第６０／３０５７９８号、２００１年９月１２日出願の「Feedforward and Feedback Control for Conditioning of Chemical Mechanical Polishing Pad」という名称の出願第６０／３１８７４３号、および２００１年１１月３０日出願の「Control of Chemical Mechanical Polishing Pad Conditioner Directional Velocity to Improve Pad Life」という名称の出願第０９／９９８，３７２号の優先権を主張するものである。これらはすべて参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００３】
化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）は、半導体製造プロセスにおいて、半導体ウェーハ全面を平坦化するために使用される。この方法は、たとえばスラリで飽和した可動研磨パッドによる機械的接触および化学的腐食を使用して、ウェーハ（一般に二酸化シリコン（ＳｉＯ2））から材料（たとえば表面犠牲材料層）を除去することを含む。高トポグラフィの領域（丘）は低トポグラフィの領域（谷）よりも速く除去されるので、研磨によって高低差がならされる。図１ＡにＣＭＰ機１００の上面図を、図１Ｂに、線ＡＡで切ったＣＭＰ機１００の側断面図を示す。ＣＭＰ機１００には研磨対象のウェーハが供給される。一般に、ＣＭＰ機１００はアーム１０１でウェーハ１０５を持ち上げ、これを回転する研磨パッド１０２の上に置く。研磨パッド１０２は弾性材料から作られており、研磨プロセスを促進するためにしばしばテクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ）が与えられている。研磨パッド１０２は、研磨パッド１０２の下に位置するプラテン１０４、すなわちターンテーブル上で所定の速度で回転する。ウェーハ１０５は、アーム１０１によって研磨パッド１０２上の適当な位置に保持される。ウェーハ１０５の下面は研磨パッド１０２の上に載っている。ウェーハ１０５の上面は、アーム１０１のウェーハキャリヤ１０６の下面と向き合っている。研磨パッド１０２が回転すると、アーム１０１はウェーハ１０５を所定の速度で回転させる。アーム１０１はウェーハ１０５を、所定のダウンフォース（ｄｏｗｎ  ｆｏｒｃｅ）で研磨パッド１０２に対して押しつける。ＣＭＰ機１００はさらに、研磨パッド１０２の半径に沿って延びるスラリ分配アーム１０７を含む。スラリ分配アーム１０７は、研磨パッド１０２上にスラリ流を分配する。
【０００４】
時間が経つにつれて、研磨パッドはその粗さおよび弾性を失い、したがって所望の除去速度（研磨速度）を維持することができなくなる。所与の研磨パッドの材料除去速度は、図２に示すように、時間の経過とともに指数関数的に低下することが知られている。さらに、この除去速度の低下は、コンディショニングパラメータ、たとえばダウンフォースおよび／またはコンディショニング角速度および／またはコンディショニング時間を絶えず増大させて、ウェーハからの所望の材料除去速度を回復することを要求する。そのため、研磨サイクルと次の研磨サイクルの間に研磨パッドを（たとえばコンディショニングディスク１０８を使用して）コンディショニングしなければならない。コンディショニングディスクは、アーム１０９によって研磨パッド上の適当な位置に保持される。研磨パッドが回転するとコンディショニングディスク１０８も回転する。こうすることによってパッドの表面は粗くなり、少なくとも一時的に当初の材料除去速度を回復する。パッドの過度のコンディショニングはパッドの寿命を縮める。
【０００５】
従来のコンディショニング法の問題は、研磨パッドがオーバーコンディショニングされる可能性、たとえばパッドがすり減ってしまう可能性があることである。ツールが必要な研磨を与えることを保証するために、パッドを交換するたびに１枚ないし数枚のウェーハを研磨し、その結果を測定しなければならない。これはそのまま処理の遅延およびツール効速度の低下につながる。
【０００６】
パッドの寿命を延ばす試みにおいては、研磨パッドの各部分を選択的にコンディショニングすること、または平坦化面上の廃棄材料の分布に基づいて、コンディショニング要素（たとえばコンディショニングディスク１０８）のダウンフォースをＣＭＰパッドの表面に沿って変化させることができる。パッドの寿命を延ばす他の方法は、研磨パッドの不均一性に応答して、研磨パッドの表面全体のコンディショニング処方（ｒｅｃｉｐｅ）を変化させることを含む。しかし、報告されているこれらのＣＭＰプロセスは一般に、パッド寿命を延ばすことよりもＣＭＰプロセスを改良すること、たとえばウォータ（ｗａｔｅｒ）の不均一性を改善することにより関心がある。
【０００７】
パッドの寿命を延ばし、したがってパッド交換の頻度を小さくする方法および装置は、ウェーハ製造プロセスに大幅なコスト削減をもたらす。
【０００８】
【非特許文献１】Ljung L., "System Identification - Theory for the User", Prentice Hall, Upper Saddle River, N. J. 2nd edition, 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、研磨パッドの平坦化面をコンディショニングしてパッドの実用寿命を延ばす方法、システムおよび媒体に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
具体的には、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、パッド摩耗／ウェーハ平坦化プロセスの物理および／または化学モデル（これは単一のモデルまたは複数のモデルとして実装することができる）を使用して、研磨パッドの性能を予測し、パッド寿命を延ばす。これによって、単一の研磨パッドで研磨することができる半導体ウェーハまたは他の基板の数が増大し、それによって、パッド寿命の延長およびパッド交換に充てる時間の短縮の両面においてＣＭＰプロセスのコストがかなり削減される。
【００１１】
このモデルは、コンディショニングプロセスの「コンディショニング」動作パラメータに基づいて研磨の有効性（ウェーハ材料除去速度）を予測する。本発明の少なくともいくつかの実施形態では、コンディショニング動作パラメータが、コンディショニング中のコンディショニングディスク（ディスクを使用してコンディショニングする場合）の角方向および角速度を含み、さらに、コンディショニング頻度、コンディショニング時間などの他の因子を含むことができる。このモデルは、パッドをオーバーコンディショニングせず、許容されるウェーハ材料除去速度を提供する範囲の研磨パッドコンディショニングパラメータを選択し、これらのパラメータをこの範囲に維持する。したがって本発明は、ＣＭＰ研磨プロセスのフィードフォワードおよびフィードバック制御のためのプロセスを提供する。
【００１２】
本発明の一態様では、研磨パッドおよびコンディショニングディスクを有するＣＭＰ装置内で平坦化面をコンディショニングする方法は、ＣＭＰ装置内で、予め選択した最小および最大除去速度の範囲内にウェーハ材料除去速度が維持されるように選択した最初のパッドコンディショニングパラメータセットの下で、ウェーハを研磨する段階と、前記研磨段階中のウェーハ材料除去速度を測定する段階と、前記ウェーハ材料除去速度に基づいて、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するように、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する段階と、更新されたコンディショニングパラメータを使用して研磨パッドをコンディショニングする段階とを含む。更新されたパッドコンディショニングパラメータは、パッド摩耗／パッド回復モデルを使用し、コンディショニングディスクの回転速度および方向を含むパッドコンディショニングパラメータの関数としてウェーハ材料除去速度を計算し、計算されたウェーハ材料除去速度と測定されたウェーハ材料除去速度との差を求め、前記差を低減する更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算することによって計算される。更新されたパッドコンディショニングパラメータは、式ｋ＝（ｋ1）＋ｇ×（ｋ−（ｋ1））に従って更新され、上式で、ｋは測定されたパラメータ、ｋ1は計算されたパラメータの推定値、ｇは推定値ゲイン、（ｋ−（ｋ1））は予測誤差である。
【００１３】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、最初のパッドコンディショニングパラメータセットが経験的に、または履歴データを使用して、あるいは実験計画（ＤＯＥ）の結果を使用して決定される。
【００１４】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、パッド摩耗／パッド回復モデルのパッドコンディショニングパラメータがさらに、コンディショニング頻度、またはコンディショニング時間、またはコンディショニング中のコンディショニングディスクの並進速度を含む。
【００１５】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度を決定する段階は、研磨の前後にウェーハの厚さを測定することを含む。
【００１６】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する段階（ｃ）は、帰納的（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ）最適化プロセスを実行することを含み、または少なくともいくつかの実施形態では、パラメータが決定された最小および最大値の範囲内となるようにコンディショニングパラメータを計算することを含む。
【００１７】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ゲインは、測定されたパラメータの変動性または信頼性の指標であり、ゲインは約０．５から１．０、または約０．７から０．９の範囲にある。
【００１８】
少なくともいくつかの実施形態では、更新されたパッドコンディショニングパラメータは、パッド摩耗／パッドコンディショニングモデルの出力とウェーハ材料除去段階（ｃ）との間の差を求めることによって計算される。少なくともいくつかの実施形態では、この差は最小化される。
【００１９】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、段階（ｂ）から（ｅ）までを繰り返す。
【００２０】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度の最大値は、ウェーハ材料除去速度対コンディショニングダウンフォース曲線の飽和点であり、または少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度の最大値は初期除去速度であり、または少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度の最小値は、最大許容ウェーハ研磨時間によって定義される。
【００２１】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度は下式によって定義され、
【００２２】
【数１】
2005509531.tif 000003
【００２３】
上式で、ωdiskは、研磨パッドのコンディショニング中のコンディショニングディスクの角速度、ｔはコンディショニング時間、ｆはコンディショニング頻度、ｄｉｒｅｃｔｉｏｎは、コンディショニングディスクの回転方向、Ｔ2は、コンディショニング中のコンディショニングディスクの掃引速度である。
【００２４】
本発明の他の態様では、基板を平坦化するのに使用する研磨パッドをコンディショニングするための装置は、研磨パッドの平坦化面の上に配置可能なアームを有するキャリヤアセンブリと、キャリヤアセンブリに取り付けられたコンディショニングディスクと、コンディショニングディスクの動作パラメータを制御することができるアクチュエータと、アクチュエータに動作可能に結合されたコントローラであって、アクチュエータを操作して、コンディショニングディスクの動作パラメータを、コンディショニングパッドの回転速度および方向に基づいてウェーハ材料除去速度を予測するパッド摩耗／パッド回復モデルの関数として調整するコントローラとを備える。
【００２５】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、更新されたパッドコンディショニングパラメータは、パッド摩耗／パッド回復モデルを使用し、コンディショニングディスクの回転速度および方向を含むパッドコンディショニングパラメータの関数としてウェーハ材料除去速度を計算し、計算されたウェーハ材料除去速度と測定されたウェーハ材料除去速度との差を求め、前記差を低減する更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算することによって計算される。更新されたパッドコンディショニングパラメータは、式ｋ＝（ｋ1）＋ｇ×（ｋ−（ｋ1））に従って更新され、上式で、ｋは測定されたパラメータ、ｋ1は計算されたパラメータの推定値、ｇは推定値ゲイン、（ｋ−（ｋ1））は予測誤差である。
【００２６】
少なくともいくつかの実施形態では、パッド摩耗／パッド回復モデルのパッドコンディショニングパラメータがさらに、コンディショニング頻度、またはコンディショニング時間、またはコンディショニング中のコンディショニングディスクの速度を含む。
【００２７】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ゲインは、測定されたパラメータの変動性または信頼性の指標である。
【００２８】
本発明の他の態様では、ウェーハから材料を除去するのに使用する研磨パッドのパッドコンディショニングを最適化するためのパッド摩耗／パッドコンディショニングモデルを開発する方法が提供される。この方法は、
ａ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータとウェーハ材料除去速度の間の関係を決定する段階と、
ｂ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータおよびウェーハ材料除去速度について、それぞれに最大値および最小値を決定する段階と、
ｃ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータとウェーハ除去速度の関係、ならびに少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータおよびウェーハ除去速度の最小および最大値を記録する段階と
を含む。
【００２９】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータは複数のパラメータを含み、ウェーハ除去速度は、複数のパッドコンディショニングパラメータの重み付き関数として定義され、
または少なくともいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータはコンディショニングディスクの回転速度を含み、
または少なくともいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータはコンディショニングディスクの回転方向を含む。
【００３０】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータは、コンディショニングディスクのダウンフォース、コンディショニングディスクの回転速度および方向、コンディショニング頻度および継続時間、ならびにコンディショニングディスクの並進速度からなるグループから選択された１つまたは複数のパラメータを含む。
【００３１】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、少なくとも１つのコンディショニングパラメータとウェーハ除去速度との間の関係は、コンディショニングパラメータを段階的に変化させ、その結果生じたウェーハ除去速度を測定することによって決定される。
【００３２】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、コンディショニングパラメータの最大値は、ウェーハ除去速度の段階的な増大が観察されない値であり、または少なくともいくつかの実施形態では、コンディショニングパラメータの最小値は、最低限のウェーハ除去速度を与える値である。
【００３３】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、本発明はさらに、ＣＭＰ装置内で、予め選択した最小および最大除去速度の範囲内にウェーハ材料除去速度が維持されるように選択した、コンディショニングディスクの回転速度および方向を含む最初のパッドコンディショニングパラメータセットの下で、ウェーハを研磨する段階と、前記研磨段階中のウェーハ材料除去速度を決定する段階と、決定されたウェーハ材料除去速度およびパッド摩耗／コンディショニングモデルに基づいて、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するように、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する段階と、更新されたコンディショニングパラメータを使用して研磨パッドをコンディショニングする段階とを含む。
【００３４】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、更新されたパッドコンディショニングパラメータは、パッド摩耗／コンディショニングモデルの出力と決定されたウェーハ材料除去との間の差を求めることによって計算され、または少なくともいくつかの実施形態では、更新されたパッドコンディショニングパラメータは、式ｋ＝（ｋ−１）＋ｇ×（ｋ−（ｋ−１））に従って更新され、上式で、ｋは測定されたウェーハ材料除去速度、ｋ１は計算されたウェーハ材料除去速度、ｇは推定値ゲイン、（ｋ−（ｋ１））は予測誤差である。
【００３５】
本発明の他の態様では、コンピュータによって実行される命令を有し、この命令が、化学機械研磨プロセスのためのコンピュータ実装ソフトウェアアプリケーションを含むコンピュータ可読媒体が提供される。このプロセスを実装するための命令は、
ａ）化学機械研磨プロセスで処理された少なくとも１枚のウェーハのウェーハ除去速度に関するデータを化学機械研磨ツールから受け取ること、ならびに
ｂ）段階（ａ）のデータから、定義された最大および最小値の範囲内の更新されたパッドコンディショニングパラメータを、パッド摩耗／コンディショニングモデルの出力と段階（ａ）のデータとの間の差を求めることによって計算すること
を含む。
【００３６】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、更新されたコンディショニングパラメータを計算することは、パラメータが決定された最小および最大値の範囲内となるようにパラメータを計算することを含み、または少なくともいくつかの実施形態では、段階（ｂ）の更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算することは、帰納的最適化プロセスを実行することを含む。
【００３７】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度の最大値は、ウェーハ材料除去速度対コンディショニングダウンフォース曲線の飽和点であり、または少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度の最大値は初期除去速度であり、または少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度の最小値は、最小許容ウェーハ研磨時間によって定義される。
【００３８】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、更新されたコンディショニングパラメータを計算する前に、推定値ゲインを使用して前記差を調整する。
【００３９】
本発明の他の態様では、研磨パッドを有し、研磨パッドに対して、ウェーハから材料を除去するためにウェーハが配置され、研磨パッドをコンディショニングするためにコンディショニングディスクが配置された化学機械研磨（ＣＭＰ）装置内で平坦化面をコンディショニングする方法が提供される。この方法は、
（ａ）
（ｉ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータとウェーハ材料除去速度の間の関係を決定し、
（ｉｉ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータおよびウェーハ材料除去速度について、それぞれに最大値および最小値を決定し、
（ｉｉｉ）少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータとウェーハ除去速度の関係、ならびに少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータおよびウェーハ除去速度の最小および最大値を記録する
ことによって、ウェーハ材料除去速度をパッドコンディショニングパラメータの関数として定義するパッド摩耗／パッドコンディショニングモデルを開発する段階と、
（ｂ）ＣＭＰ装置内で、予め選択した最小および最大除去速度の範囲内にウェーハ材料除去速度が維持されるように選択した、コンディショニングディスクの回転速度および方向を含む最初のパッドコンディショニングパラメータセットの下で、ウェーハを研磨する段階と、
（ｃ）前記研磨段階中のウェーハ材料除去速度を決定する段階と、
（ｄ）段階（ｂ）の決定されたウェーハ材料除去速度およびパッド摩耗／コンディショニングモデルに基づいて、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するように、更新されたパッドコンディショニングパラメータを計算する段階と、
（ｆ）更新されたコンディショニングパラメータを使用して研磨パッドをコンディショニングする段階と
を含む。
【００４０】
本発明の他の態様では、研磨パッドを有し、研磨パッドに対して、ウェーハから材料を除去するためにウェーハが配置され、研磨パッドをコンディショニングするためにコンディショニングディスクが配置された化学機械研磨（ＣＭＰ）装置内で平坦化面をコンディショニングするためのシステムは、
ａ）コンディショニングディスクの回転および方向を含む少なくとも１つのパッドコンディショニングパラメータの関数としてウェーハ材料除去速度を定義するパッド摩耗／コンディショニングモデルと、
ｂ）ＣＭＰ装置内でウェーハを研磨する研磨手段と、
ｃ）ウェーハ材料除去速度を決定するための測定手段と、
ｄ）段階（ｃ）の手段を使用して測定されたウェーハ材料除去速度およびパッド摩耗／コンディショニングモデルに基づいて、ウェーハ材料除去速度を最大および最小除去速度の範囲内に維持するためにパッドコンディショニングパラメータを更新するための計算手段と
を備える。
【００４１】
このように、適当なコンディショニング角速度を使用してウェーハ材料除去速度を許容範囲内に維持し、除去速度が許容される除去速度よりも低くなるたびにコンディショニングの方向を逆転させ、かつ／あるいは角速度または他のコンディショニングパラメータを調整することによって、研磨パッド寿命は延長される。「万能サイズ（ｏｎｅ  ｓｉｚｅ  ｆｉｔｓ  ａｌｌ）」手法をパッドコンディショニングパラメータに適用することによって、たとえば、実際のウェーハ材料除去速度の変化を考慮することなくコンディショニングパラメータを決定することによって、従来のプロセスは過剰に補償し、それによってパッド材料を必要以上に除去し、パッドの摩耗を加速させる。対照的に本発明は、損傷したパッドを再コンディショニングするのに最低限必要な力を求めることによって、改良されたコンディショニングパラメータを提供する。
【００４２】
本発明のさまざまな目的、特徴および利点は、本発明の以下の詳細な説明を図面とともに検討したときにより完全に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
次に、研磨パッドの寿命を最大にするためのＣＭＰプロセスの新規のフィードフォワードおよびフィードバック法を説明する。パッドの寿命が延びると、交換または調整（たとえばパッドの損傷部分の除去）の必要なしにより長い期間にわたってより多くのウェーハを研磨できるので、ＣＭＰプロセスのダウンタイム（ｄｏｗｎ  ｔｉｍｅ）が短縮する。用語ウェーハは一般的な意味で使用され、研磨を受ける実質的に平らな任意の物体を含む。ウェーハは、モノリス構造の他に、１つまたは複数の層を有する基層、あるいはその上に付着された薄膜または他の構造を含む。
【００４４】
ＣＭＰプロセスに必要なウェーハ材料除去速度を提供するため、研磨パッドの表面は、その粗さおよび弾性をある水準に維持する必要がある。パッドの粗さおよび弾性はウェーハを研磨し続けるうちに低下し、これによってウェーハ材料除去速度は低減する。研磨パッドの初期の表面状態（突起３２０）を図３Ａに示す。このとき、表面粗さは最大となっている。パッドを研磨に使用した後は、これらの突起がしばしばさまざまな方向に押し倒されている。これを補償し、パッドの粗さの少なくとも一部を回復するため、このパッドをたとえば、たとえば図３Ｂに示す矢印３４０が指示する方向に回転するコンディショニングディスクを使用してコンディショニングする。本明細書ではディスク型のコンディショナを用いて本発明を説明するが、他のコンディショニング機構の使用も明確に企図される。しかしこれによって、パッドの表面特徴３２０に方向バイアスが導入される。以降のコンディショニング操作を同じコンディショニング方向を使用して実施すると、パッド表面の突起の方向性が増し、これによってパッド中でのスラリの流れが妨げられ、さらに、パッドの突起と研磨中のウェーハとの間の接触面が小さくなる可能性がある。これが、よりいっそう大きな方向バイアスが導入された図３Ｃの突起３２０に示されている。その結果、パッド表面特徴の方向バイアスが増大するにつれてウェーハ材料除去速度は悪化する。図２には、図３Ａ〜Ｃに示したコンディショニングプロセスの結果である、時間の経過に伴う除去速度の低下が示されている。
【００４５】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、上述の方向バイアスの問題を解決する目的に使用される、単純化されたモデルを表す。このモデルでは、コンディショニングディスクの角速度が交番する。最初に図４Ａを参照する。この図は研磨パッドの初期表面状態を示している。研磨パッド４００をコンディショニングディスクと最初の角速度で（たとえば図４Ｂの矢印４２０によって指示される時計回りに）接触させることによって、研磨パッド４００をコンディショニングする。これによって、研磨パッドの表面特徴４４０にある方向性が導入される。続くコンディショニング事象で、コンディショニングディスクの角速度を（たとえば図４Ｃの矢印４６０によって示される反時計回りに）逆転させて、以前のコンディショニング事象の影響を「除去」する。コンディショニングの速度および方向を交番させると、表面粗さおよび弾性が持続する。図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示すプロセスは、パッドのライフサイクル全体にわたって、使用可能な活性部位がなくなるまで繰り返すことができる。
【００４６】
したがって、研磨パッドを最初の方向に所定の回数にわたってコンディショニングし、その後にコンディショニング方向を逆転させることができる。特定の方向へのコンディショニング事象の最適回数は、パッドが古くなるにつれて変化する（減少する）と予想される。このパッドコンディショニング／回復モデルはそれに応じてプロセスを調整する。
【００４７】
研磨パッドによるウェーハの平坦化およびコンディショニング中の上述の機械的プロセスは、平坦化プロセスを最適化するためのモデルを提供する。このモデルに従ってパッドコンディショニングパラメータを調整することによって、ウェーハ材料除去速度を犠牲にすることなく、パッドの寿命を延ばすことができる。具体的には、コンディショニングディスクの速度および方向、ならびに任意選択の他の動作変数、たとえばコンディショニング頻度、コンディショニング継続時間、コンディショニングディスクのパッド表面での移動速度を、パッドのコンディショニングの動作パラメータを予測し次いでこれらを最適化するフィードバックおよびフィードフォワードループで調整する。
【００４８】
本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、ウェーハ研磨プロセスの知識に基づいて初期モデルを開発し、これを、本発明の少なくともいくつかの実施形態において、図５に示すように使用する。初期モデル、たとえばウェーハおよび研磨パッドパラメータが一定である初期モデルに基づいて、所与のコンディショニングパラメータセットの予め選択された最小値と最大値の間に含まれるウェーハ材料除去速度を提供する初期処理条件を識別する。以下、この最小値と最大値の間の範囲をウェーハ材料除去速度の「許容可能」範囲と呼ぶ。これらの条件は、パッドのオーバーコンディショニングが起こらないように選択される。
【００４９】
次に図５を参照する。段階５００で、この初期条件に従ってウェーハを研磨する。段階５１０で、研磨したウェーハの厚さを測定し、ウェーハ材料除去速度を計算する。この情報は後に、フィードバックループで、ウェーハ材料除去速度を許容範囲内に維持するのに使用される。この実際の除去速度を（パッド摩耗モデルから導かれた）予測除去速度と比較する。偏差、すなわち予測誤差を使用して、段階５２０で、このモデルで識別された研磨パッドの研磨能力の低下を補償し、かつ／またはモデル化されていない任意の効果を補正する本発明のモデルに従って、パッドコンディショニングパラメータを調整する。更新されたコンディショニングパラメータに従って、段階５３０で、研磨パッドをコンディショニングする。段階５４０で研磨を繰り返し、その研磨結果を使用し、段階５１０〜５３０を繰り返すことによって研磨条件をさらに更新する。
【００５０】
ウェーハ材料除去速度およびコンディショニングパラメータを、予め選択した最小〜最大範囲内に維持することによって、パッドのオーバーコンディショニングが防止される。すなわち、研磨パッドの有効性を回復させるのには十分だが、パッドを必要以上に傷つけないコンディショニングパラメータを使用することができる。動作時には、最小許容除去速度に近いウェーハ材料除去速度が得られるパッドコンディショニングパラメータを選択することが望ましい場合がある。最小許容限度に近いコンディショニング力はあまり攻撃的でなく、したがってこれによって研磨パッドのオーバーコンディショニングが回避される確度が高まるからである。しかし、パッド状態の突然の劣化によって、ウェーハ材料除去速度が最小許容速度よりも低くなる可能性があるので、最小材料除去速度に近づけ過ぎた条件で操作することについては用心深く（または少なくとも認識してい）なければならない。
【００５１】
パッドコンディショニングの最適化は、特定の研磨系に関して実施される。すなわち、パッド寿命を向上させる条件は、研磨するウェーハのタイプ、研磨に使用するスラリおよび研磨パッドの組成に対して固有である。ウェーハ／スラリ／研磨パッド系を識別した後に、本明細書で論じる開発されたモデルを使用して、この系の特性を把握する。例示的な研磨パッドパラメータおよびウェーハパラメータには、研磨パッドのサイズ、研磨パッドの組成、スラリの組成、ウェーハの組成、研磨パッドの回転速度、研磨パッドの圧力、およびウェーハの並進速度が含まれる。
【００５２】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、所与のタイプのウェーハを用いた製造に使用することができるそれぞれのスラリ／研磨パッドウェーハの組合せ（すなわち、異なるそれぞれのタイプ／ブランドのスラリ、およびそれぞれのタイプ／ブランドのパッド）に対して、別個のモデル（または複合モデルの少なくとも１つのサプリメント（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ））が生成されると想像される。
【００５３】
図６に、本発明の少なくともいくつかの実施形態においてパッド摩耗／コンディショニングモデルの開発に使用される諸段階の流れ図を示す。この実験計画（ＤＯＥ）、すなわちモデルを定義するのに使用する一連の実験、の段階６００では、選択した研磨系を使用して、ウェーハ材料除去速度と最初のコンディショニングパラメータｘ1、たとえばコンディショニングディスクの角速度（ｒｐｍ）との間の関係を求める。この関係は、研磨力、研磨継続時間などのウェーハパラメータを一定にし、コンディショニングディスクの角速度をさまざまに変えて、ウェーハ材料除去速度を測定することによって決定される。したがって、指定された条件の下で、たとえば、指定された時間の間、指定された研磨パッド速度およびウェーハ速度でウェーハを研磨し、材料の除去速度を決定する。パッドのコンディショニングとウェーハの研磨（「研磨事象」）は同時に、すなわち図１０に示すものなどの装置を使用して実施し、またはウェーハの研磨の後にパッドのコンディショニングを実施することができる。コンディショニングディスクの速度を、他のすべてのパラメータを一定にして、ウェーハごとに（または厚さの測定ごとに）段階的に増大させ、ウェーハ除去速度を再度、決定する。ウェーハ材料除去速度に対するコンディショニングディスクの速度の効果を示す図７に示すような曲線を、所与の研磨系に対して生成することができる（他のパラメータはすべて一定にする）。この曲線は、関心の除去速度範囲にわたって直線的な曲線として表されているが、本発明の少なくともいくつかの実施形態では非直線、たとえば二次または指数曲線となることもある。
【００５４】
図６の段階６１０では、本発明の少なくともいくつかの実施形態によって企図されるとおり、コンディショニングパラメータの最小値および最大値を決定する。図７を参照する。曲線７００は、所与の動作パラメータセットについて、時間の経過（研磨したウェーハの枚数によって判定される）に伴うウェーハ材料除去速度の変化を表している。除去速度は、平衡除去速度に達するまで、時間の経過とともに直線的に低下するように表されている。平衡除去速度は、オペレータがたとえば生産上の必要に基づいて決定する最小除去速度７７０よりも低い可能性がある。ただしそうでなければならないというわけではない。この曲線の傾きは角度θ1によって特徴づけられる。少なくともいくつかの実施形態ではこの曲線が直線あるいは非直線、たとえば指数、二次または他の曲線となりうる。最低限のウェーハ処理能力が必要なので、最小ウェーハ材料除去速度は、生産目標によって決定される。最大ウェーハ材料除去速度７９５はその初期除去速度と定義される。
【００５５】
さらに、さまざまなコンディショニングディスク速度（この図では速度が増していっている）について、連続する曲線７２０、７４０、７６０を生成することができる。除去速度範囲７８０は、このモデルの最大および最小除去速度を定義する。最大除去速度は初期除去速度であり、最小除去速度は生産上の観点から決定される。曲線７００、７２０、７４０、７６０と最小除去速度との交点は、定義されたパッドコンディショニングパラメータの下で研磨することができるウェーハの枚数の上限を定義する。角度θ1、θ2、θ3およびθ4はそれぞれ、平衡曲線７９０と曲線７００、７２０、７４０、７６０との交点によって定義される。θの値は、コンディショニングパラメータに対する研磨プロセスの応答を記述する。θの値が大きいほど、曲線の傾きも大きく、平坦化プロセスはコンディショニングパラメータに対してより敏感に応答する。
【００５６】
本発明の少なくともいくつかの実施形態によって企図される段階６２０では、同じ研磨系で、ウェーハ材料除去速度と第２のコンディショニングパラメータ、たとえばパッドのコンディショニング方向との間の関係を決定する。段階６３０では、第２のコンディショニングパラメータｘ2の最大値および最小値、ならびにウェーハ材料除去速度の最大値および最小値を決定する。
【００５７】
平衡ウェーハ材料除去速度または最小許容材料除去速度に達したならば、図３および４を参照して先に説明したとおり、パッドのコンディショニング方向を逆転させることによって回復させることが可能である（図４Ｃ参照）。図８を参照すると、ウェーハ除去速度に対するコンディショニングパッドの回転方向の効果を示す曲線が生成されている（他の変数はすべて一定にする）。曲線８００は、所与の角速度について、逆方向のコンディショニングによって研磨パッド表面の平滑化が軽減されるときの、時間の経過（研磨したウェーハの枚数によって判定される）に伴うウェーハ材料除去速度の変化を表している。除去速度は、飽和点８１０に達するまで時間の経過とともに直線的に増大するとして示されている。飽和点は一般に、パッドの初期最大除去速度よりも低い。本発明の少なくともいくつかの実施形態では、この曲線が直線あるいは非直線、たとえば指数、二次または他の曲線となりうる。さらに研磨を続けると、この反対方向に配向するため、表面粗さは失われ、それによってウェーハ材料除去速度は再び低下すると予想される。したがって、最大ウェーハ材料除去速度８１５は曲線の最大値と定義される。先に述べたとおり、最低限のウェーハ処理能力が必要なので、動作最小ウェーハ材料除去速度８２５は、生産目標によって提案することができる。除去速度範囲８８０は、このパッド回復モデルの最大および最小除去速度を定義する。
【００５８】
本発明の少なくともいくつかの実施形態ではさらに、さまざまな速度のコンディショニングディスクに対して連続する曲線８２０、８４０、８６０が生成される。それぞれの曲線は、コンディショニング方向の逆転に起因する研磨パッドの最適な回復を表す最大値に到達し、その後、低下する。曲線８００、８２０、８４０，８６０に対してそれぞれ角度φ1、φ2、φ3およびφ4が定義される。φの値は研磨パッドの回復を記述する。φの値が大きいほど、曲線の傾きも大きく、回復プロセスはコンディショニングパラメータに対してより敏感に応答する。コンディショニング方向を逆転させてもパッドの摩耗を完全に補償することはできないので、所与の角速度でコンディショニングした所与のサンプル曲線について、θ＞φである。
【００５９】
上記モデルによれば、ウェーハ材料除去速度の最大回復が達成された後は、ウェーハ材料除去速度は再び低下し、最小許容除去速度に近づく。この時点で、コンディショニングディスクの方向を再び逆転させると、ウェーハ材料除去速度は再び増大すると予想される。図８の回復曲線群のそれぞれの連続する最大値の値は低下してゆき、ついには、最小除去速度を上回る性能を達成できなくなると予想される。この時点で、コンディショニング速度を増大させて除去速度を許容範囲に戻す。次に、より高速のモデルを使用して将来の性能を予測する。
【００６０】
これらの検討の結果は、最大および最小ウェーハ材料除去速度、ならびにさまざまなコンディショニング速度での性能を提供する。加えて、曲線の傾きに関係する定数θ1〜θ4およびφ1〜φ4の値を求めることができる。上記の実験計画では、パラメータの絶対値の増大とともにウェーハ除去速度が増大するコンディショニングパラメータを示したが、最小のパラメータ値が最大のウェーハ除去速度を生み出す反対の関係が存在しうることも理解される。その場合、これらのモデルはそれに応じて調整することができる。最大および最小条件は、当技術分野で周知の研磨パッド、ウェーハおよび研磨スラリの任意の組合せについて決定することができる。段階６４０および６５０によって指示されているように、ｘnまでの追加のパラメータをモデルに含めることができ、それらの最小および最大値を決定することができる。
【００６１】
このモデルは、その系を反映した生データとして表現し、または系の変数間の関係を記述した式、たとえば多入力−多出力の線形、二次および非線形式によって表現することができる。段階６６０で、フィードバックおよびフィードフォワード制御アルゴリズムを、上記のモデルに基づき、さまざまな方法を使用して構築する。たとえばウェーハ除去速度は、すべてのパッドコンディショニングパラメータｘ1からｘnの重み付けされた寄与として定義することができる。これらのアルゴリズムを使用し、帰納的パラメータ推定などのさまざまな方法を使用してコンディショニングパラメータを最適化することができる。帰納的パラメータ推定は、入出力データを受け取るのと同時にオンラインでモデル化することが望ましい状況などで使用される。帰納的パラメータ推定は、適応制御、適応予測など、オンラインでの判断によく適している。これらのアルゴリズムおよび識別の理論についての詳細は、非特許文献１を参照されたい。
【００６２】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ＣＭＰパッドの寿命が、式１に示すように表面粗さおよびパッド弾性の関数である。
【００６３】
ＰａｄＬｉｆｅ＝ｆ（表面粗さ、弾性）                            (1)
【００６４】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ材料除去速度が式２に基づいて記述される。
【００６５】
【数２】
2005509531.tif 000004
【００６６】
上式で、ωdiskは、研磨パッドのコンディショニング中のコンディショニングディスクの角速度（回転速度、たとえばｒｐｍ）、ｄｉｒｅｃｔｉｏｎは、コンディショニングディスクの回転方向、すなわち時計回りかまたは反時計回りである。Ｔ2は、図１０のＣＭＰ装置例（これについては後に詳細に説明する）に示す、パッド表面を横切るコンディショニングディスクの並進速度、ｔconditioningはコンディショニングの継続時間、ｆはコンディショニングの頻度である。頻度は、コンディショニング事象とコンディショニング事象の間の間隔、たとえば研磨したウェーハの枚数として測定され、回転方向は上記のように定義される。たとえば、頻度１は、ウェーハ１枚ごとにパッドをコンディショニングすることを意味し、頻度３は、ウェーハ３枚ごとにパッドをコンディショニングすることを意味する。掃引速度とは、研磨パッドの表面を横切ってコンディショニングディスクが移動する速度である。この移動は、図１０の矢印Ｔ2によって指示されている。初期の調査の目的上、本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ｔ（時間）、Ｔ2（掃引速度）およびｆ（頻度）が一定に維持されるとする。
【００６７】
目的関数は、コンディショニングディスクの速度および方向を制御し、任意選択でコンディショニングの頻度および継続時間、コンディショニングディスクのダウンフォース、パッド表面を横切るコンディショニングディスクの並進速度などの他の因子を制御することによって、除去速度を、最小および最大許容速度（「許容速度」）の範囲内に維持することである。これらのコンディショニングパラメータもそれぞれ、決定された自体の境界条件、すなわち最小値および最大値の範囲内に維持される。
【００６８】
次いで、このモデルのＣＭＰパラメータ（変数）および定数をコンピュータにプログラムすることができる。これによってこのコンピュータは、ウェーハ材料除去速度およびパッド寿命を向上させる図９に示すプロセスの間、これらのパラメータを絶えず監視し、適切に変化させることができる。ベーススタディ９０１からのパラメータを、ウェーハ研磨プロセスを実行するコンピュータまたは他のコントローラ９０２、およびプロセスパラメータを監視し変更するエスティメータ（ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）９０３に入力する。実際の出力（すなわち測定された除去速度）９０４を監視し、これを、エスティメータ９０３が計算した予測出力（すなわちターゲット除去速度）９０５と比較する。実際の出力９０４と予測出力９０５の間の差９０６を求め、エスティメータ９０３に報告する９０７。エスティメータ９０３は次いで、プロセス９０２に対する更新されたパラメータ９０８を適切に生成する。
【００６９】
フィードバック制御用のモデルパラメータの更新は式３に基づく。
【００７０】
ｋ＝（ｋ1）＋ｇ×（ｋ−（ｋ1））                                  (3)
【００７１】
上式で、ｋは現在のパラメータ、ｋ1は以前のパラメータ推定値、ｇは推定値ゲイン（ｅｓｔｉｍａｔｅ  ｇａｉｎ）、（ｋ−（ｋ1））は予測誤差である。推定値ゲインは、ユーザが選択する定数であり、機械の誤差または変動性の尺度として使用される。ゲイン係数（ｇａｉｎ  ｆａｃｔｏｒ）は経験的に、または統計的手法を使用して決定することができる。少なくともいくつかの実施形態ではゲイン係数が約０．５から１．０、または約０．７から０．９の範囲にある。
【００７２】
たとえば、関心の研磨系について一連の曲線を先に説明したように生成して、ウェーハ材料除去速度とコンディショニングディスクの回転速度／方向との間の関係を決定することができる。曲線は、標準研磨手順を使用し、調査中のパラメータを除くすべての動作条件を一定に維持して生成する。一定に維持される例示的な研磨パッドおよびウェーハパラメータには、研磨パッドのサイズ、研磨パッドの組成、ウェーハの組成、研磨時間、研磨力、研磨パッドの回転速度、およびウェーハの回転速度が含まれる。変数パラメータには、少なくともコンディショニングディスクの角速度および方向が含まれる。だだし、このモデルに追加のパラメータを組み込むこともできる。図６に示したものなどの、本発明の少なくともいくつかの実施形態のモデル、ならびに図７および８と同様に生成した曲線を使用して、θ1〜θ4、φ1〜φ4の値、ウェーハ材料除去速度の最小および最大値、コンディショニングダウンフォース、ならびにコンディショニングディスクの回転速度を決定する。ウェーハ平坦化をモデル化するアルゴリズムを定義し、関心の研磨系に対する最初のパッドコンディショニングパラメータセットを、経験的に、あるいは履歴データまたはＤＯＥからのデータを使用して決定することができる。
【００７３】
パッド摩耗／パッド回復プロセスをモデル化したアルゴリズムをエスティメータに入力し、予測されるウェーハ材料除去速度をこのモデルに基づいて計算する。実際の結果をこの予測結果と比較し、予測誤差をエスティメータに戻して、モデルをより精巧にする。次いで新しいコンディショニングパラメータを決定する。本明細書に記載したモデルを基にすれば、これらのパラメータは、パッド表面を再活性化させるだけのものにしかならず、オーバーコンディショニングは生じない。したがって、モデルの基準を満たすコンディショニングパラメータの最も小さな増分が、更新されたコンディショニングパラメータに対して選択される。更新されるこのモデルを後に評価して、このモデルがどれくらい適合しているかを判定し、必要ならば、プロセスが最適化されるまでさらに変更することができる。
【００７４】
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、コンディショニングパラメータが、たとえば図７および８に示した段階的曲線によって定義される離散的な増分またはステップで更新される。ステップが十分に小さくなり、コンディショニングパラメータに対する調整が小さな調整だけで済むように、適当な数の曲線が生成される。
【００７５】
さらに、本発明の少なくともいくつかの実施形態では、更新されたコンディショニングパラメータを、曲線間にある適当なパラメータへの内挿によって、決定することができる。より少ない数の曲線が最初に生成され、実験結果がパラメータの細かい分解能を提供しない事例では、適当な内挿を実施することができる。
【００７６】
予測された除去速度からの偏差は、１つには、このモデルが、プロセスに寄与しているすべての因子を説明することができないことを反映したものであるが（これは、フィードバックプロセスの反復で改善することができる）、時間の経過に伴う予測ウェーハ材料除去速度からの偏差は、ＣＭＰパッド研磨の劣化を表している。パッドコンディショニングプロセスを識別し、研磨能力のこれらの変化を考慮するように変更することによって、たとえば系の飽和点よりも高い値で動作しているコンディショニングパッドをオーバーコンディショニングすることなく、最適なウェーハ材料除去速度が維持される。
【００７７】
この方法の追加の特徴は、ゲイン係数を使用して予測誤差を、式３に示すように限定することである。したがってこの方法は、予測値からの偏差をこのモデルが１００％補正する必要はないことを示唆している。ゲイン係数を使用して、測定パラメータまたは計算パラメータの不確かさを反映し、あるいはあまりに急激にまたはあまりに大幅に変化するパラメータの効果を「減衰」させることができる。たとえばこのモデルが、予測誤差を過剰補償し、それによってこの過剰補償に反応する別の調整が必要となる可能性がある。これによって、変化の大きい最適化プロセスとなり、最適化された条件が実現されるまでに何回かの繰り返しが必要となる。フィードバック制御のためのパラメータの更新にゲイン係数を使用することによって、モデルが予測誤差に反応する程度が限定される。
【００７８】
基本的な系を理解し最適化したら、他のコンディショニング動作パラメータを経験的に変更し、パッドコンディショニングおよびウェーハ研磨に対するそれらの影響にアクセスすることができる。たとえば、初期の検討では定数値にセットすることができるコンディショニングダウンフォースを、増大（または低減）させることができる。この系を監視して、この変化が系に対して有する効果を決定する。パッド摩耗およびコンディショニングに関連する他の因子をこの方法で評価できることは容易に明らかである。たとえば、コンディショニング時間（パッド上にディスクがとどまる時間）、コンディショニングディスクの並進速度、コンディショニングダウンフォースなどをこのようにして調べることができる。さらに、このモデルに追加のパラメータを含めるようにモデルを変更することもできる。
【００７９】
図１０に示したものなどの装置１０００を使用して、本発明の少なくともいくつかの実施形態を実施できると想像される。この装置は、キャリヤアセンブリ１０２０と、キャリヤアセンブリに取り付けられたコンディショニングディスク１０３０と、キャリヤアセンブリに動作可能に結合されて、コンディショニングディスクのダウンフォース（Ｆ）および回転速度（ω）を制御するコントローラ１０４０とを含む、コンディショニングシステム１０１０を有する。キャリヤアセンブリは、コンディショニングディスク１０３０が取り付けられたアーム１０５０と、平坦化面と接触した状態、および平坦化面から離れた状態でコンディショニングディスクを移動させる手段１０６０ａ〜ｄとを有することができる。たとえば、コントローラ１０４０を、これらの移動手段（１０６０ａ、１０６０ｂ、１０６０ｃ、１０６０ｄ）に動作可能に結合して、コンディショニングディスクを担持したアームの高さおよび位置を調整することができる。ウェーハの位置および移動を制御する同様の制御機構も配置することができる。動作時、コントローラは、ウェーハ材料除去速度の変化に応答して、コンディショニングディスクの動作パラメータ、たとえばダウンフォースおよび回転速度を調整する。このコントローラを、計算されたコンディショニング処方に従ってコンディショニングを自動的に提供するようコンピュータ制御することができる。したがってこの装置は、ウェーハ１０９０の平坦化プロセスを犠牲にすることなくパッド寿命を延ばすために、パッド１０８０の動作寿命全体にわたってパッドコンディショニングパラメータを選択的に変更する手段を提供する。本発明の少なくともいくつかの実施形態では、たとえば他の構成要素が装置の高さ、位置および／または回転を調整する他のタイプの装置も企図される。
【００８０】
フィードフォワードおよびフィードバックループを実装するために利用される追加の装置は、ウェーハ材料除去速度を計算するのに必要な厚さデータを提供する膜厚測定ツールを含む。このツールは、インラインのｉｎ  ｓｉｔｕ測定ができるように研磨装置上に配置し、または研磨装置から離れた位置に配置することができる。このツールは、光学、電気、音響または機械的測定方法を使用することができる。適当な厚さ測定装置は、Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ社（米カリフォルニア州Ｍｉｌｐｉｔａｓ）、またはＮｏｖａ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（米アリゾナ州Ｐｈｏｅｎｉｘ）から入手可能である。コンピュータを利用して、測定された膜厚および計算された除去速度に基づいて、本発明に従って提供されたモデルおよびアルゴリズムを使用して、最適なパッドコンディショニング処方を計算することができる。適当な一体型コントローラ／研磨装置（Ｍｉｒｒａ  ｗｉｔｈ  ｉＡＰＣまたはＭｉｒｒａ  Ｍｅｓａ  ｗｉｔｈ  ｉＡＰＣ）が、米カリフォルニア州の本願特許出願人から入手可能である。
【００８１】
本明細書で論じた概念を使用して研磨することができる例示的な半導体のウェーハには、シリコン、タングステン、アルミニウム、銅、ＢＰＳＧ、ＵＳＧ、熱酸化物、シリコン関連フィルムおよび低ｋ誘電体、ならびにこれらの混合物から作られたウェーハが含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。
【００８２】
本発明は、従来のさまざまなタイプのＣＭＰ研磨パッドを使用して実施することができる。当技術分野には、ウレタンまたは他のポリマーでできた多数のＣＭＰ研磨パッドがある。しかし、再コンディショニングできるパッドは、本発明の方法を使用して評価し、最適化することができる。例示的な研磨パッドには、Ｅｐｉｃ（商標）研磨パッド（Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、米イリノイ州Ａｕｒｏｒａ）、Ｒｏｄｅｌ（登録商標）ＩＣ１０００、ＩＣ１０１０、ＩＣ１４００研磨パッド（Ｒｏｄｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、米デラウェア州Ｎｅｗａｒｋ）、ＯＸＰシリーズ研磨パッド（Ｓｙｃａｍｏｒｅ  Ｐａｄ社）、Ｔｈｏｍａｓ  Ｗｅｓｔパッド７１１、８１３、８１５、８１５−Ｕｌｔｒａ、８１７、８２６、８２８、８２８−Ｅ１（Ｔｈｏｍａｓ  Ｗｅｓｔ社）が含まれる。
【００８３】
さらに、本発明の方法では、さまざまなタイプの任意のスラリを使用することができる。当技術分野には、一般に半導体ウェーハ中の特定のタイプの金属を研磨するために作られた多数のＣＭＰ研磨スラリがある。例示的なスラリには、Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）（Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）１２、Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）２５、Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｄ７０００、Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｄ７１００、Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｄ７３００、Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｐ１０００、Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｗ２０００およびＳｅｍｉ−Ｓｐｅｒｓｅ（登録商標）Ｗ２５８５として入手できる）（Ｃａｂｏｔ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、米イリノイ州Ａｕｒｏｒａ）、Ｒｏｄｅｌ  ＩＬＤ１３００、Ｋｌｅｂｅｓｏｌシリーズ、Ｅｌｅｘｓｏｌ、ＭＳＷ１５００、ＭＳＷ２０００シリーズ、ＣＵＳシリーズおよびＰＴＳ（Ｒｏｄｅｌ社）が含まれる。
【００８４】
少なくともいくつかの実施形態では、本発明の方法を使用して、ツール使用計画のためにパッド寿命を予測することができる。たとえば、コンディショニングサイクルのたびにウェーハの枚数が減少する場合には、パッドの寿命終止点を予測し、その予測を使用してツール更新の予定を組むことができる。
【００８５】
これまでは本発明を、ウェーハ研磨パラメータが一定に維持される条件の下で説明してきた。しかし、本発明の少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ研磨パラメータが最適化エンジンによって変化しているときに、この方法を、最適化エンジンとともに使用することもできる。
【００８６】
少なくともいくつかの実施形態では、ウェーハ研磨の最適化とともに、パッドコンディショニングの最適化も実施することができる。これは、最適化サーチエンジンの目的関数が、研磨パラメータとコンディショニングパラメータの両方を記述する関数を最小化させる最適化によって達成することができる。
【００８７】
ウェーハ研磨の間に、ｎ個の研磨パラメータＮ１、Ｎ２、Ｎ３、．．．、Ｎｎおよびｙ個の制御パラメータＹ１、Ｙ２、．．．、Ｙｙを変化させるとすると、以下のようにすることができる。
【００８８】
Ｓ＝ＷN1（Ｎ１previous−Ｎ１current）2＋ＷN2（Ｎ２previous−Ｎ２current）2＋．．．ＷNn（Ｎｎprevious−Ｎｎcurrent）2＋Ｗω（ωprevious−ωcurrent）2＋Ｗd（ｄprevious−ｄcurrent）2＋ＷY1（Ｙ１previous−Ｙ１current）2＋ＷY2（Ｙ２previous−Ｙ２current）2＋ＷYy（Ｙｙprevious−Ｙｙcurrent）2
上式で、Ｗxは、パラメータｘ（たとえばＮ１、Ｎ２、Ｙ１、Ｙ１、Ｆなど）に対する重み付け係数、ωはパッドの回転速度、ｄはコンディショニングパッドの回転方向である。この関数に、他のパッドコンディショニングパラメータを含めることができる。次いでこの最適化プロセスはＳを最小化することを試みる。したがって、本発明の方法は、研磨パラメータが一定に保たれる条件、または最適化によって研磨パラメータが変化する条件の下で使用することができる。
【００８９】
コンピュータまたは他のコントローラ９０２を含むコンピュータによって制御することができる本発明のさまざまな態様は、図１１に示すものを含む任意の制御／コンピュータエンティティとすることができ（、かつ／または任意の制御／コンピュータエンティティによって制御することができ）る。図１１を参照する。バス１１５６は、システム１１１１の他の構成要素を相互接続する主情報ハイウェイの働きをする。ＣＰＵ１１５８は、このシステムの中央処理装置であり、本発明の実施形態のプロセスおよび他のプログラムを実行するのに必要な計算および論理演算を実行する。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１１６０およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１６２はシステムの主記憶装置を構成する。ディスクコントローラ１１６４は、１つまたは複数のディスクドライブをシステムバス１１５６にインタフェースする。これらのディスクドライブはたとえば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ１１７０、ＣＤ  ＲＯＭまたはＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）ドライブ１１６６、あるいは内部または外部ハードドライブ１１６８である。これらのさまざまなディスクドライブおよびディスクコントローラは任意選択の装置である。
【００９０】
ディスプレイインタフェース１１７２はディスプレイ１１４８をインタフェースし、バス１１５６からの情報をディスプレイ１１４８に表示することを可能にする。ディスプレイ１１４８は、グラフィカルユーザインタフェースの表示に使用することができる。先に説明したシステムの他の構成要素などの外部装置との通信は、たとえば通信ポート１１７４を利用して実施することができる。光ファイバ、電気ケーブル、導線、光通信（たとえば赤外線通信など）、および／または無線通信（たとえば無線周波（ＲＦ）通信など）を、外部装置と通信ポート１１７４との間のトランスポート媒体として使用することができる。周辺インタフェース１１５４は、キーボード１１５０およびマウス１１５２をインタフェースし、入力データをバス１１５６に送信することを可能にする。これらの構成要素に加えて、任意選択でシステム１１１１はさらに赤外線送信器および／または赤外線受信器を含む。赤外線送信器は、赤外線信号送信を介してデータを送／受信する１つまたは複数の処理構成要素／ステーションとともにこのコンピュータシステムを使用するときに任意選択で利用される。赤外線送信器または赤外線受信器を利用する代わりに、コンピュータシステムは任意選択で、低パワー無線送信器１１８０および／または低パワー無線受信器１１８２を使用することもできる。低パワー無線送信器は、製造プロセスの諸構成要素が受け取る信号を送信し、これらの構成要素からの信号を低パワー無線受信器を介して受け取る。低パワー無線送信器および／または受信器は業界標準の装置である。
【００９１】
図１１には、単一のプロセッサ、単一のハードディスクドライブおよび単一のローカルメモリを有するシステム１１１１を示したが、任意選択でシステム１１１１は、多数のプロセッサまたは記憶装置、あるいは任意のプロセッサまたは記憶装置の組合せを適当に備える。たとえば、システム１１１１の代わりに、またはシステム１１１１と組み合わせて、本発明の実施形態の原理に従って動作する他の適当な処理システムを使用することができる。これには、高性能計算器、ハンドヘルド、ラップトップ／ノート、ミニ、メインフレームおよびスーパーコンピュータ、ならびにこれらを組み合わせた処理システム網が含まれる。
【００９２】
図１２は、コンピュータ可読コードないしコンピュータ可読命令の記憶に利用することができる例示的なコンピュータ可読記憶媒体１２８４を示す図である。一例として媒体１２８４は、図１１に示したディスクドライブとともに使用することができる。一般に、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ  ＲＯＭ、ディジタルビデオディスクなどの記憶媒体は、コンピュータが本明細書に記載の機能を実行できるようにたとえば、１バイト言語のためのマルチバイトロケール、および上記システムを制御するためのプログラム情報を含む。あるいは、図１１に示したＲＯＭ１１６０および／またはＲＡＭ１１６２を使用して、瞬時プロセスに関連した演算を実行するよう中央処理装置１１５８に命令するのに使用するプログラム情報を記憶することもできる。情報を記憶する他の適当なコンピュータ可読媒体の例には、磁気、電子または光（ホログラフィを含む）記憶装置、これらの組合せなどが含まれる。さらに、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、媒体が送信（たとえばディジタル信号または伝搬信号）の形態をとることを企図する。
【００９３】
一般に、本発明の実施形態のさまざまな構成要素は、ハードウェア、ソフトウェアまたはこれらの組合せとして実装できることを強調しておく。このような実施形態では、本発明の機能を実行するために、さまざまな構成要素および段階がハードウェアおよび／またはソフトウェアとして実装される。本発明のこのような実施形態では、現在使用可能な、または将来に開発される任意のコンピュータソフトウェア言語および／またはハードウェア構成要素を使用することができる。たとえば、これまでに述べた少なくともいくつかの機能は、Ｃ、Ｃ＋＋、または使用中のプロセッサからみて適当な任意のアセンブラ言語を使用して、実装することができる。これはさらに、Ｊａｖａ（登録商標）などの解釈環境に書き込み、さまざまなユーザの複数の宛て先へ送ることができる。
【００９４】
本発明の教示が組み込まれたさまざまな実施形態を示し詳細に説明したが、当業者なら、これらの教示を組み込んだ他の多くの変形実施形態を考案することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１Ａ】従来のＣＭＰ機の上面図である。
【図１Ｂ】線Ａ−−Ａで切った図１Ａの従来のＣＭＰ機の側断面図である。
【図２】図３Ｂと図３Ｃの間に起こるウェーハ材料除去速度の指数関数的減衰の一例および除去速度の平衡状態を示す図である。
【図３Ａ】新しい研磨パッドの断面図である。
【図３Ｂ】１回（または数回の）コンディショニング事象後の研磨パッドの断面図である。
【図３Ｃ】コンディショニングの繰返しによって表面の突起がなめらかになった古い研磨パッドの断面図である。
【図４Ａ】新しい研磨パッドの断面図である。
【図４Ｂ】最初の角方向にコンディショニングした後の研磨パッドの断面図である。
【図４Ｃ】反対の角方向にコンディショニングした後の同じ研磨パッドの断面図である。
【図５】ＣＭＰプロセス最適化の少なくともいくつかの実施形態で使用されるフィードバックループの流れ図である。
【図６】データ収集およびパッド摩耗／コンディショニングモデル生成の一例を示す流れ図である。
【図７】ＣＭＰプロセスにおいてウォータ除去速度の予測および最適化に使用される図３および４に基づく研磨パッド摩耗モデルを示す図である。
【図８】ＣＭＰプロセスにおいてウォータ除去速度の予測および最適化に使用される図３および４に基づく研磨パッド回復モデルを示す図である。
【図９】ウェーハプロセスを最適化するためにＣＭＰ動作パラメータを予測し変更するための図５および６に基づくモデルを示す図である。
【図１０】本発明の少なくともいくつかの実施形態で使用されるＣＭＰ機の側断面図である。
【図１１】本発明の少なくともいくつかの実施形態で使用されるツール表現およびアクセス制御を含むコンピュータシステムのブロック図である。
【図１２】本発明の少なくともいくつかの実施形態に基づくソフトウェアのさまざまな部分を記憶することができるフロッピー（登録商標）ディスクを示す図である。
【図１Ａ】
2005509531.tif 000006
【図１Ｂ】
2005509531.tif 000007
【図２】
2005509531.tif 000008
【図３Ａ】
2005509531.tif 000009
【図３Ｂ】
2005509531.tif 000010
【図３Ｃ】
2005509531.tif 000011
【図４Ａ】
2005509531.tif 000012
【図４Ｂ】
2005509531.tif 000013
【図４Ｃ】
2005509531.tif 000014
【図５】
2005509531.tif 000015
【図６】
2005509531.tif 000016
【図７】
2005509531.tif 000017
【図８】
2005509531.tif 000018
【図９】
2005509531.tif 000019
【図１０】
2005509531.tif 000020
【図１１】
2005509531.tif 000021
【図１２】
2005509531.tif 000022
【国際調査報告】
2005509531.tif 000023
2005509531.tif 000024
2005509531.tif 000025