(57)【要約】【課題】  研磨レートの推定精度を高める。【解決手段】  研磨中における研磨部分の温度を検出すると共に、温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量を検出する（ステップＳ１）。そして、その検出した温度の時間的な変化傾向に基づき研磨期間中における少なくとも２つの異なる時間範囲を設定する（ステップＳ２）。それら各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する（ステップＳ３）。【選択図】      図１
2011148036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づき設定された少なくとも２つの異なる時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する研磨レート推定部が設けられているデータ処理装置。
【請求項２】
前記研磨部分温度情報は、前記各時間範囲内でそれぞれ検出された前記研磨部分の温度の統計的な代表値である請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項３】
前記研磨レート推定部は、前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の所定の物理量の情報とをそれぞれ説明変数とし、当該説明変数を検出した研磨時における実測の研磨レートの情報を目的変数として回帰分析により作成されたモデル式と、研磨レート推定対象の研磨中における前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の所定の物理量の情報とに基づいて、研磨レートを推定する請求項１又は請求項２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】
前記所定の物理量の情報は、研磨を行う機構部に設けられている少なくとも１つのモータの回転トルクに関する情報を含む請求項１又は請求項２又は請求項３に記載のデータ処理装置。
【請求項５】
前記時間範囲の始点と終点の一方又は両方は、研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化を表す関数の時間微分値が所定のしきい値以上となった時点である請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のデータ処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載されているデータ処理装置を備えている研磨装置。
【請求項７】
研磨中における研磨部分の温度を検出すると共に、温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量を検出し、
前記検出した温度の時間的な変化傾向に基づき研磨期間中における少なくとも２つの異なる時間範囲を設定し、
前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する研磨レートの推定方法。
【請求項８】
研磨レートを推定するときには、前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の所定の物理量の情報とをそれぞれ説明変数とし、当該説明変数を検出した研磨時における実測の研磨レートの情報を目的変数として回帰分析により作成されたモデル式を利用する請求項７に記載の研磨レートの推定方法。
【請求項９】
前記所定の物理量の情報は、研磨を行う機構部に設けられている少なくとも１つのモータの回転トルクに関する情報を含む請求項７又は請求項８に記載の研磨レートの推定方法。
【請求項１０】
データ処理装置に、
研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づき設定された少なくとも２つの異なる時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する機能
を持たせるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ処理装置、研磨装置、研磨レートの推定方法およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研磨装置の研磨レートを推定する手法は様々に提案されている。例えば、特許文献１には次のような研磨レート推定手法が示されている。つまり、特許文献１では、研磨対象物を研磨する研磨部材を回転させるためのモーターの通電電流や、研磨開始から研磨終了までに検出された研磨期間全体の研磨部分の温度の平均値というような複数の要素を利用して、研磨レートを推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４２８４１号公報
【特許文献２】特開２００４−１０６１２３号公報
【特許文献３】特開平８−２２７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、研磨中における研磨部分の温度変化を調べてみたところ、図５のグラフに示されるような結果を得た。この実験では、３種のサンプルＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれについて、それらサンプルＡ，Ｂ，Ｃを同様な条件の下で研磨しているときの研磨部分の温度を測定した。図５中の実線ＡはサンプルＡのものであり、点線ＢはサンプルＢのものであり、鎖線ＣはサンプルＣのものである。
【０００５】
それらサンプルＡ，Ｂ，Ｃについて、研磨開始から研磨終了までの温度測定値の平均値（研磨期間全体の温度平均値）を算出したところ、サンプルＡ，Ｂ，Ｃの研磨期間全体の温度平均値はほぼ等しかった。これに対して、各サンプルＡ，Ｂ，Ｃについて、研磨により除去された厚みの実測値を研磨時間で割って研磨レートを算出したところ、研磨レートに関しては、サンプルＣ＞サンプルＡ＞サンプルＢの結果を得た。
【０００６】
すなわち、サンプルＡ，Ｂ，Ｃにおける研磨期間全体の温度平均値はほぼ等しいのに対して、サンプルＡ，Ｂ，Ｃの研磨レートは互いに異なっているという実験結果を得た。
【０００７】
特許文献１では、前記の如く、研磨部分の温度だけでなく、モーターの通電電流というような温度以外の要素をも考慮して研磨レートを推定している。しかし、研磨部分の温度と研磨レートとの関連性が温度以外の要素と研磨レートとの関連性よりも強い場合には、研磨部分の温度が、温度以外の要素よりも、研磨レートの推定に大きく影響する。このような場合に、特許文献１の如く研磨期間全体の温度平均値を利用して研磨レートを推定すると、研磨レートの推定精度が落ちる虞がある。つまり、特許文献１における研磨レート推定手法では、例えば、サンプルＡ，Ｂ，Ｃの研磨レートが異なっているのにも拘わらず、研磨期間全体の温度平均値が等しいために、サンプルＡ，Ｂ，Ｃの研磨レートは同様という推定結果になってしまう虞がある。このようなことから、特許文献１に示されている研磨レート推定手法による研磨レートの推定精度は満足できるものではなかった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明の目的は、研磨レートの推定精度を高めることができるデータ処理装置、研磨装置、研磨レートの推定方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のデータ処理装置は、
研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づき設定された少なくとも２つの異なる時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する研磨レート推定部が設けられている。
【００１０】
本発明の研磨装置は、上記本発明のデータ処理装置を備えている。
【００１１】
本発明の研磨レートの推定方法は、
研磨中における研磨部分の温度を検出すると共に、温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量を検出し、
前記検出した温度の時間的な変化傾向に基づき研磨期間中における少なくとも２つの異なる時間範囲を設定し、
前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する。
【００１２】
本発明のプログラムは、
データ処理装置に、
研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づき設定された少なくとも２つの異なる時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する機能
を持たせる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、研磨レートの推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態を説明するための図である。
【図２】第２実施形態を説明するための図である。
【図３】第２実施形態における研磨部分の温度の時間的な変化とその変化傾向（微分値）の一例を表したグラフである。
【図４】その他の実施形態を説明するためのモデル図である。
【図５】複数種のサンプルのそれぞれにおける研磨部分の温度の時間的な変化例を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１（ａ）に示されるように、第１実施形態のデータ処理装置１００は、研磨レート推定部１０１を備えている。この研磨レート推定部１０１は、研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づき設定された少なくとも２つの異なる時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する。このようなデータ処理装置１００の機能は、図１（ｄ）に示されるようなプログラム１０５によって実現される。
【００１７】
この第１実施形態では、研磨レートと関係がある研磨部分温度の情報と、温度以外の所定の物理量の情報との複数の情報を利用して研磨レートを推定するので、一つの情報だけで研磨レートを推定する場合に比べて、研磨レートの推定精度を向上できる。その上、この第１実施形態では、研磨レートを推定する際に利用する研磨部分温度情報は、研磨開始から研磨終了までの研磨期間全体の温度の平均値ではなく、研磨期間中の異なる少なくとも２つの各時間範囲毎のものである。これにより、研磨レートの推定精度をより高めることができる。特に、研磨レートと研磨部分の温度との関連性が、前記温度以外の物理量と研磨レートとの関連性よりも強い場合には、研磨レートの推定に対する研磨部分温度の関与の度合いが大きくなることから、研磨レートの推定精度をより一層向上できる。すなわち、研磨レートと研磨部分の温度との関係（換言すれば、研磨レートと研磨部分の温度との関連性の度合い）は、研磨の全期間に亘って一定ではなく、研磨期間中に変化することがある。例えば、研磨対象部分が複数の層構造となっており、第１層目の研磨中と、その後の第２層目の研磨中とでは、層の構成材料の差異等により、研磨レートと研磨部分の温度との関係が変化する。このような研磨レートと研磨部分の温度との関係が変化する時点は、研磨部分の温度の時間的な変化傾向を利用することで検知できる。このことから、研磨レートと研磨部分の温度との関係が異なる時間範囲を設定することができる。この第１実施形態では、そのように設定された研磨中の各時間範囲毎の研磨部分温度情報を利用し、かつ、各時間範囲毎における研磨レートと研磨部分の温度との関係を考慮して、研磨レートを推定できることから、上記の如く研磨レートの推定精度を高めることができる。
【００１８】
この第１実施形態のデータ処理装置１００は、図１（ｂ）に示されるように、研磨装置１０３に組み込まれ当該研磨装置１０３を構成することができる。この第１実施形態の研磨装置１０３は、次のように研磨レートを推定する。例えば、研磨装置１０３は、研磨中に、研磨部分の温度を検出すると共に、温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量を検出する（図１（ｃ）のステップＳ１参照）。そして、その検出した温度の時間的な変化傾向に基づき研磨期間中における少なくとも２つの異なる時間範囲を設定する（ステップＳ２）。その後、それら各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する（ステップＳ３）。
【００１９】
この第１実施形態の研磨装置１０３は、データ処理装置１００を備えることによって、また、上記のような研磨レートの推定動作を行うことによって、前記同様に研磨レートの推定精度を高めることができるというものである。
【００２０】
（第２実施形態）
以下に、第２実施形態を説明する。
【００２１】
この第２実施形態では、研磨装置は、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical-Polishing）装置(化学機械的研磨装置)である。図２（ａ）に示されるように、当該研磨装置１は、研磨機構部Ｓと、当該研磨機構部Ｓの動作を制御する制御装置Ｍとを備えている。その研磨機構部Ｓは、研磨テーブル２と、テーブルモータ３と、ウェハホルダー４と、ホルダーモータ５と、ドレッサーヘッド６と、ドレッサーモータ７と、研磨液供給ノズル８と、温度検出手段９とを備えている。
【００２２】
研磨テーブル２の上面には、研磨対象物である半導体ウェハＷを研磨する研磨部材である研磨パッド１０が設けられている。テーブルモータ３はその研磨パッド１０が配設されているテーブル面（研磨パッド形成面）に垂直な研磨テーブル中心軸を中心にして研磨テーブル２を回転させるものである。ウェハホルダー４は、研磨テーブル２の上方側に配置されている。当該ウェハホルダー４は、研磨テーブル２の研磨パッド形成面に対向するウェハ搭載面４ａを有している。そのウェハ搭載面４ａには、例えば、静電チャック手法等の保持手法により半導体ウェハＷが保持される。ホルダーモータ５は、そのウェハ搭載面４ａに垂直なウェハホルダー中心軸を中心にしてウェハホルダー４を回転させるものである。この研磨装置１には、ウェハホルダー４を研磨テーブル２に対して進退方向に移動させるウェハホルダー移動手段（図示せず）が設けられている。
【００２３】
ドレッサーヘッド６は、ウェハホルダー４の横側に当該ウェハホルダー４と共に研磨テーブル２の上方側に配置されている。当該ドレッサーヘッド６は、研磨テーブル２の研磨パッド１０に向き合う部分を有し、当該部分には、研磨パッド１０をドレッシングする部材が設けられている。ドレッサーモータ７はドレッサーヘッド６を回転させるものである。この研磨装置１には、ドレッサーヘッド６を研磨テーブル２の研磨パッド形成面に対して進退方向に移動させるドレッサー用移動手段（図示せず）が設けられている。
【００２４】
研磨液供給ノズル８は、研磨液であるスラリーを研磨テーブル２の研磨パッド１０に供給するノズルである。温度検出手段９は、研磨テーブル２の上部の温度を検出するものであり、例えば、赤外線温度センサ等により構成される。
【００２５】
このような研磨機構部Ｓでの研磨は次のように行われる。すなわち、研磨中には、研磨液供給ノズル８から研磨パッド１０に研磨液（スラリー）が供給される。また、テーブルモータ３によって研磨テーブル２が回転している。さらに、研磨対象物である半導体ウェハＷは、ウェハホルダー４のウェハ搭載面４ａに保持されている。そのウェハホルダー４は、ホルダーモータ５によって回転し、かつ、ウェハホルダー移動手段によって研磨テーブル２に所定の押圧力で押し付けられている。つまり、半導体ウェハＷは、研磨液が供給され、かつ、回転している研磨パッド１０に押し付けられることにより、研磨パッド１０による機械的な研磨と、研磨液（スラリー）による化学的な研磨とによって、研磨される。
【００２６】
また、研磨の後には（例えば１枚の半導体ウェハＷの研磨が終了する度に）、研磨パッド１０のドレッシングが行われる。つまり、ドレッサー用移動手段によってドレッサーヘッド６を研磨パッド１０に押し付ける。そして、ドレッサーモータ７により回転しているドレッサーヘッド６によって、研磨パッド１０上の研磨くず等のゴミが除去される。このとき、研磨テーブル２はテーブルモータ３によって回転している。
【００２７】
制御装置Ｍは、データ処理装置としての機能を有し、図２（ｂ）に示すように、測定レート検出部１５と、記憶部１６と、データ取得部１７と、時計機構１８と、研磨制御部１９と、ドレッシング制御部２０と、研磨レート推定部２１とを備えている。
【００２８】
研磨制御部１９は、予め定められた研磨動作用の制御手順を実行させるために記憶部１６に格納されたプログラムに従って、研磨機構部Ｓの研磨動作を制御する。つまり、研磨制御部１９は、上記プログラムに従って、モータ３，５やウェハホルダー移動手段等を制御して、研磨機構部Ｓに半導体ウェハＷを研磨させる機能を備えている。研磨動作用の制御手順には様々な手順があり、ここでは、その何れの手順でもって研磨動作が行われてもよく、その説明は省略する。なお、この第２実施形態では、研磨制御部１９は、研磨中には、テーブルモータ３およびホルダーモータ５が予め定められた一定の回転数でもって回転駆動するようにモータ３，５の回転を制御する。
【００２９】
ドレッシング制御部２０は、予め定められたドレッシング動作用の制御手順を実行させるために記憶部１６に格納されたプログラムに従って、ドレッサーヘッド６により研磨パッド１０のドレッシングを行わせる機能を備えている。ドレッシング動作用の制御手順には様々な手順があり、ここでは、その何れの手順でもってドレッシング動作が行われてもよく、その説明は省略する。なお、この第２実施形態では、ドレッシング制御部２０は、ドレッシング中に、モータ３，７が予め定められた一定の回転数でもって回転駆動するようにモータ３，７の回転を制御する。
【００３０】
データ取得部１７は、記憶部１６に格納されているプログラムに従って、次のように動作する。例えば、データ取得部１７は、研磨制御部１９の制御動作情報等に基づいて研磨が開始されたことを検知したときに、温度検出手段９により検出される温度の取り込みを開始する。そして、データ取得部１７は、研磨中において、例えば時計機構１８を利用して予め定められた時間間隔毎に（所定のサンプリング周期で）温度検出手段９の検出温度を研磨部分温度として取り込む。また、データ取得部１７は、そのように温度を検出する度に、当該温度が取り込まれたときの時間情報（例えば研磨開始時からの経過時間情報）を時計機構１８を利用して検出する。さらに、データ取得部１７は、検出した研磨部分温度と、当該温度が取り込まれたときの時間情報とを対応させる。さらに、データ取得部１７は、その温度−時間の対応情報を、研磨中の半導体ウェハＷに対して付与されている識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００３１】
また、データ取得部１７は、テーブルモータ３とホルダーモータ５とドレッサーモータ７のそれぞれの回転トルクデータを取り込む機能を有する。研磨装置１には、それらモータ３，５，７のそれぞれの回転トルクデータを取り込むために、トルク検出器や、モータ３，５，７の通電電流を回転トルクデータとして取り込むための電流計等のトルク検出手段（図示せず）が設けられている。データ取得部１７は、例えば研磨制御部１９の制御動作情報等に基づいて研磨が開始されることを検知したときに、テーブルモータ３およびホルダーモータ５が回転駆動する前に、前記トルク検出手段からの出力値を取り込む。また、データ取得部１７は、研磨開始以降に、前記研磨部分温度の取り込みと同様に、例えば時計機構１８を利用して予め定められた時間間隔毎に、前記トルク検出手段の検出値を回転トルクデータとして取り込む。そして、データ取得部１７は、取り込んだ回転トルクデータを、当該データが取り込まれたときの時間情報（例えば研磨開始時からの経過時間情報）に対応させる。さらに、データ取得部１７は、それらモータ３，５のそれぞれの回転トルクデータ−時間の対応情報を、それぞれ、その研磨中の半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。なお、この第２実施形態では、テーブルモータ３およびホルダーモータ５は、前述したように、研磨中には、予め定められた一定の回転数でもって回転駆動するように研磨制御部１９により回転が制御される。このため、研磨開始以降の研磨パッド１０と半導体ウェハＷとの摩擦係数の変化に応じてテーブルモータ３およびホルダーモータ５のそれぞれの回転トルク（通電電流）は変化する。換言すれば、テーブルモータ３およびホルダーモータ５のそれぞれの回転トルクは、研磨中の半導体ウェハＷの研磨面の表面粗さと関係して変化する。その研磨中の半導体ウェハＷの研磨面の表面粗さは研磨レートに関係している。すなわち、モータ３，５の回転トルクデータは、研磨レートと関係のある物理量である。
【００３２】
さらに、データ取得部１７は、例えば研磨制御部１９の制御動作情報に基づいて研磨終了を検知したときには、時計機構１８からの時間情報に基づいて、研磨に要した時間（研磨時間）を検出する。そして、データ取得部１７は、その検出した研磨時間の情報を、研磨が終了した半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００３３】
さらに、データ取得部１７は、例えばドレッシング制御部２０の制御動作情報に基づいてドレッシング動作が開始されることを検知したときに、ドレッサーモータ７が回転駆動する前の前記トルク検出手段の検出値を取り込む。また、データ取得部１７は、引き続き、ドレッシング開始以降のドレッサーモータ７の回転トルクデータを前記トルク検出手段を利用して取り込む。データ取得部１７は、その回転トルクデータの取り込みに関しても、前記モータ３，５の回転トルクデータの取り込みと同様に、例えば時計機構１８を利用して予め定められた時間間隔毎に取り込む。そして、データ取得部１７は、取り込んだ回転トルクデータを、当該データが取り込まれたときの時間情報（例えばドレッシング開始時からの経過時間情報）に対応させる。さらに、データ取得部１７は、その回転トルクデータ−時間の対応情報を、そのドレッシング工程の直前に研磨されていた半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００３４】
なお、研磨パッド１０の表面状態は研磨を行うに従って変化する。また、研磨パッド１０の表面状態によって、当該研磨パッド１０と研磨対象物（半導体ウェハＷ）との研磨状態が変化する。つまり、研磨パッド１０の表面状態は半導体ウェハＷの研磨レートに関係している。さらに、ドレッサーモータ７は、所定の一定の回転数でもって回転駆動するようにドレッシング制御部２０によって制御される。このため、ドレッサーモータ７の回転トルクデータ（通電電流量）は、その研磨パッド１０の表面状態の変化に応じて変化する。上記のようなことから、ドレッサーモータ７の回転トルクデータは、研磨レートと関係のある物理量である。
【００３５】
測定レート検出部１５は、記憶部１６に予め格納されたプログラムに従って次のように動作する。例えば、測定レート検出部１５は、次のような研磨量測定値に基づいて研磨レートの測定値（実測の研磨レート）を算出し、当該算出した実測の研磨レートの情報を記憶部１６に書き込む。すなわち、予め研磨レートを実測すると定められた半導体ウェハＷは、研磨前と研磨後のそれぞれの厚みが例えばレーザー三角測量方式の厚み測定装置により測定される。その測定された研磨前後の厚み差分が研磨量測定値として検出される。当該研磨量測定値は、研磨装置１とは別の装置で算出されて研磨装置１の制御装置Ｍに入力されてもよいし、研磨前後のそれぞれの厚みの測定値を制御装置Ｍに入力して当該制御装置Ｍで算出させてもよい。このような研磨量測定値は、当該測定値に対応する半導体ウェハＷの識別情報と共に測定レート検出部１５に加えられる。
【００３６】
測定レート検出部１５は、上記研磨量測定値と半導体ウェハＷの識別情報を受け取ると、その半導体ウェハＷの識別情報に対応している前記研磨時間の情報を記憶部１６から読み出す。そして、測定レート検出部１５は、受け取った研磨量測定値を、記憶部１６から読み出した研磨時間で割って、研磨レートを算出する。さらに、測定レート検出部１５は、その算出した研磨レートを実測研磨レート情報として、前記半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００３７】
研磨レート推定部２１は、図２（ｂ）に示すように、区分位置検出部２３と、モデル式作成部２４と、温度情報検出部２５と、モータ回転情報検出部２６と、研磨レート算出部２７とを備えている。それら各構成部２３〜２７は、それぞれ、記憶部１６に予め格納されているプログラムに従って次のように動作する。
【００３８】
区分位置検出部２３は、研磨開始から研磨終了までの研磨期間を、例えば図３に示されるＡ区間とＢ区間のように複数に区分する区分位置Ｐを検出する。その区分位置Ｐは、研磨期間中に、研磨レートと研磨部分温度の関係が大きく変化すると想定される時点である。例えば、研磨対象物（半導体ウェハＷ）の表面に複数の層が積層形成されており、その最上層が金属層であり、その金属層の下側には絶縁層が形成されている場合がある。そのような半導体ウェハＷの研磨工程において、半導体ウェハＷの最上層の金属層を除去し、引き続き、その下の絶縁層の一部を研磨により除去する場合がある。このような場合には、最上層の金属層の研磨中と、その下側の絶縁層の研磨中とでは、研磨対象の材料等の差異により、研磨レートと研磨部分温度の関係が異なる。この第２実施形態では、上記のように研磨の進行による研磨対象材料等の変化に起因して研磨レートと研磨部分温度の関係が変化する時点を区分位置Ｐとする。
【００３９】
この第２実施形態では、区分位置検出部２３は、区分位置Ｐを、研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づいて決定する。すなわち、前述したように、この第２実施形態の研磨装置はＣＭＰ装置であり、研磨パッド１０による機械的な研磨と、研磨液による化学的な研磨とによって、研磨を行うものである。機械的な研磨の状態の変化は、例えば、前記したように研磨レートと関係のあるモータ３，５，７の通電量等の変化に表れる。また、科学的な研磨の状態の変化は、例えば、研磨部分の温度の変化に表れる。ここでは、化学的な研磨が、機械的な研磨よりも研磨対象物（半導体ウェハＷ）の研磨に大きく寄与している場合を想定している。この場合には、研磨対象の材料が変化すると（例えば図３の時点Ｐ）、化学反応による発熱状態が大きく変化することから、図３に示されるように、研磨部分の温度変化傾向（微分値）が大きく変化する。このことから、この第２実施形態では、区分位置検出部２３は、研磨部分の温度の時間的な変化傾向が大きく変化した時点を区分位置Ｐとして検出する。より具体的には、例えば、区分位置検出部２３は、半導体ウェハＷ単位で前記温度−時間の対応情報を記憶部１６から読み出し、当該読み出した情報に基づいて研磨部分温度の時間的な変化傾向を算出する。その研磨部分温度の時間的な変化傾向は、例えば、研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化を表す関数の時間微分値である。そして、区分位置検出部２３は、その算出した研磨部分温度の時間的な変化傾向が、実験（シミュレーションを含む）の結果等に基づいて予め定められたしきい値以上に大きくなった時点を区分位置Ｐと決定（検出）する。さらに、区分位置検出部２３は、その決定した区分位置Ｐの情報を、前記半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００４０】
温度情報検出部２５は、次のようにして、研磨部分温度情報を検出する。例えば、温度情報検出部２５は、半導体ウェハＷの識別情報に基づいて、半導体ウェハＷ毎の温度−時間の対応情報を記憶部１６から読み出す。そして、温度情報検出部２５は、その読み出した情報に基づいて、区分位置Ｐにより設定される２つの時間範囲（つまり、図３のＡ区間とＢ区間）のそれぞれにおける温度の統計的な代表値を研磨部分温度情報として半導体ウェハＷ毎に算出する。なお、統計的な代表値には、平均値や、中央値や、最頻値を始め複数種あり、何れを採用してもよいが、例えば、ここでは、平均値を統計的な代表値として算出する。
【００４１】
温度情報検出部２５は、Ａ区間とＢ区間のそれぞれの温度の代表値（研磨部分温度情報）を算出した後には、その算出した各研磨部分温度情報をそれぞれ、前記半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００４２】
モータ回転情報検出部２６は、次のようにして、温度以外の、研磨レートと関係ある所定の物理量であるモータ回転情報を検出する。例えば、モータ回転情報検出部２６は、半導体ウェハＷ毎に、各半導体ウェハＷの識別情報に基づいて、研磨開始から研磨終了までに検出されたテーブルモータ３とホルダーモータ５のそれぞれの回転トルクデータを記憶部１６から読み出す。そして、モータ回転情報検出部２６は、読み出した各回転トルクデータから、それぞれ、研磨を開始する前に検出した停止中の各モータ３，５における前記トルク検出手段の出力値を差し引いた値を算出する。つまり、ゼロ点補正を行う。さらに、モータ回転情報検出部２６は、ゼロ点補正後の回転トルクデータに基づいて、各半導体ウェハＷ毎に、研磨中のテーブルモータ３とホルダーモータ５のそれぞれの回転トルクデータの統計的な代表値を検出する。統計的な代表値には、前記の如く、平均値や、中央値や、最頻値を始め複数種あり、何れを採用してもよいが、例えば、ここでは、平均値を統計的な代表値として検出する。
【００４３】
モータ回転情報検出部２６は、その検出した値を、それぞれ、前記半導体ウェハＷの識別情報に対応させモータ回転情報として記憶部１６に格納する。
【００４４】
また、モータ回転情報検出部２６は、半導体ウェハＷの識別情報に基づいてドレッサーモータ７の回転トルクデータを各半導体ウェハＷ毎に記憶部１６から読み出す。そして、モータ回転情報検出部２６は、読み出した回転トルクデータから、ドレッシングを開始する前に検出された停止中のドレッサーモータ７の前記トルク検出手段の出力値を差し引いた値を算出する。つまり、ゼロ点補正を行う。さらに、モータ回転情報検出部２６は、そのゼロ点補正後の回転トルクデータに基づいてドレッシング中におけるドレッサーモータ７の回転トルクデータの統計的な代表値（例えば平均値）を検出する。モータ回転情報検出部２６は、その検出した値をモータ回転情報として、前記半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００４５】
モデル式作成部２４は、予め記憶部１６に格納されているプログラムに従って、次のように、回帰分析のモデル式を作成して記憶部１６に格納する。例えば、モデル式作成部２４は、測定レート検出部１５によって記憶部１６に格納された実測研磨レート情報を読み出す。また、モデル式作成部２４は、その実測研磨レート情報と共通の半導体ウェハＷの識別情報に対応している前記研磨中のＡ区間とＢ区間の各研磨部分温度情報を記憶部１６から読み出す。同様に、モデル式作成部２４は、半導体ウェハＷの識別情報に基づいて、各モータ３，５，７のモータ回転情報を記憶部１６から読み出す。換言すれば、モデル式作成部２４は、半導体ウェハＷ毎に、実測研磨レート情報と、研磨中のＡ区間とＢ区間の各研磨部分温度情報と、各モータ３，５，７のモータ回転情報とを、それぞれ、記憶部１６から読み出す。
【００４６】
モデル式作成部２４は、上記のように記憶部１６から読み出した情報に基づいて、研磨レートを目的変数（Ｙ）とし、次に示すような変数を説明変数（Ｘ１，．．．Ｘ５）とした回帰分析の下記のようなモデル式（１）を作成する。ここでの説明変数は、研磨中のＡ区間における研磨部分温度情報（Ａ区間の温度の代表値（平均値））Ｘ１と、研磨中のＢ区間における研磨部分温度情報（Ｂ区間の温度の代表値（平均値））Ｘ２である。さらに、この第２実施形態では、説明変数として、テーブルモータ３のモータ回転情報Ｘ３と、ホルダーモータ５のモータ回転情報Ｘ４と、ドレッサーモータ７のモータ回転情報Ｘ５とをも用いられる。
【００４７】
モデル式：Ｙ＝ａ・Ｘ１＋ｂ・Ｘ２＋ｃ・Ｘ３＋ｄ・Ｘ４＋ｅ・Ｘ５＋ｆ・・・（１）
【００４８】
つまり、モデル式作成部２４は、前記のように記憶部１６から読み出した情報に基づいて、回帰分析のモデル式（１）における係数ａ〜ｆを例えば最小二乗法により求めて、研磨レートを推定するためのモデル式を作成する。モデル式作成部２４は、その作成したモデル式を記憶部１６に格納する。
【００４９】
研磨レート算出部２７は、予め記憶部１６に格納されているプログラムに従って、次のように研磨レートを算出する。例えば、研磨レート算出部２７は、半導体ウェハＷの識別情報を利用して、研磨レート推定対象の研磨期間におけるＡ区間とＢ区間の各研磨部分温度情報を記憶部１６から読み出す。また、研磨レート算出部２７は、半導体ウェハＷの識別情報を利用して、研磨レート推定対象の研磨期間における各モータ３，５のモータ回転情報を記憶部１６から読み出す。さらに、研磨レート算出部２７は、研磨レート推定対象の研磨が行われた後のドレッシング中におけるドレッサーモータ７のモータ回転情報を記憶部１６から読み出す。
【００５０】
さらにまた、研磨レート算出部２７は、記憶部１６から前記回帰分析のモデル式を読み出す。そして、研磨レート算出部２７は、上記のように読み出した研磨部分温度情報とモータ回転情報の数値を、それぞれ、前記モデル式の該当する変数に代入する。これにより、研磨レート算出部２７は、モデル式に基づいて研磨レートを算出する。
【００５１】
この第２実施形態では、上記のように、研磨レートを推定する際に利用する研磨部分の温度情報として、研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づいて設定された複数の時間範囲毎に、別個の研磨部分温度情報を検出した。そして、それら各時間範囲毎の研磨部分温度情報を利用して重回帰分析により研磨レートを推定している。つまり、この第２実施形態では、前述したように、研磨進行時間によって研磨部分温度と研磨レートの関係が異なることから、この関係の違いを考慮して研磨レートを推定している。このために、この第２実施形態では、研磨期間全体の研磨部分の温度の平均値を利用して研磨レートを推定する場合に比べて、研磨レートの推定精度を高めることができるというものである。
【００５２】
（第３実施形態）
以下に、第３実施形態を説明する。なお、この第３実施形態の説明において、第２実施形態と同様な構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００５３】
この第３実施形態では、例えば、研磨期間中に、研磨レートと研磨部分の温度との関係が複数回変化する場合を想定している。この場合には、研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づいて研磨期間を３区間以上に区分できる。ここでは、それら全区間、あるいは、全区間の中から選択された少なくとも２つの区間における各区間（研磨部分温度情報検出対象区間）毎の研磨部分温度情報を検出して研磨レートを推定する。
【００５４】
すなわち、この第３実施形態では、区分位置検出部２３は、第２実施形態と同様な手法によって、研磨期間を所定の３つ以上に区分するための複数の区分位置を検出する機能を備えている。
【００５５】
温度情報検出部２５は、その検出された区分位置に基づいて設定される各研磨部分温度情報検出対象区間毎の研磨部分温度情報を前記同様に検出する。そして、温度情報検出部２５は、そのように検出した研磨部分温度情報を各半導体ウェハＷの識別情報に対応させて記憶部１６に格納する。
【００５６】
モデル式作成部２４は、上記のような各研磨部分温度情報検出対象区間毎の研磨部分温度情報と、第２実施形態同様のモータ回転情報とを利用したモデル式を作成する機能を備えている。また、研磨レート算出部２７は、そのように作成されたモデル式と、各研磨部分温度情報検出対象区間毎の研磨部分温度情報と、モータ回転情報とを利用して、研磨レートを推定する機能を備えている。
【００５７】
この第３実施形態の上記以外の構成は、第２実施形態と同様である。
【００５８】
この第３実施形態は、研磨レートと研磨部分の温度との関係の変化によって研磨期間を３区間以上に区分できる場合に有効であり、そのような場合に、研磨レートの推定精度を格段に向上させることが可能となる。
【００５９】
なお、研磨期間を３区間以上に区分し、それら全区間の中から少なくとも２つ研磨部分温度情報検出対象区間を選択する場合には、研磨レートと、研磨部分の温度との関連性の度合いを主に考えて選択する。しかし、その関連性の度合いは研磨対象の材料や研磨液等によって異なる。このため、研磨レートの推定精度を向上させるために利用する研磨部分温度情報検出対象区間の選択手法は一概には言えず、研磨対象物に応じた適宜な区間が選択される。
【００６０】
なお、この発明は第１〜第３の各実施形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、第２実施形態や第３実施形態では、モータ回転情報は、研磨期間全体の代表値であった。これに代えて、モータ回転情報に関しても、研磨部分温度情報と同様に、研磨期間における少なくとも２つの各区間毎にモータ回転情報を求めて研磨レートの推定に利用してもよい。つまり、モータ回転情報検出部２６は、研磨中における少なくとも２つの異なる所定の時間範囲毎に回転トルクデータの代表値をモータ回転情報として求める機能を有する。さらに、モデル式作成部２４は、第２実施形態や第３実施形態と同様に設定された所定の時間範囲毎の研磨部分温度情報とモータ回転情報を説明変数としたモデル式を作成する機能を備える。そして、研磨レート算出部２７は、その作成されたモデル式と、所定の時間範囲毎の研磨部分温度情報およびモータ回転情報とを利用して、研磨レートを推定する。
【００６１】
また、第２実施形態や第３実施形態では、研磨期間中の複数の区間毎の研磨部分温度情報を研磨レートの推定に利用していた。これに対して、前記区間毎の研磨部分温度情報に加えて、研磨期間全体の研磨部分の温度の代表値をも研磨部分温度情報として研磨レートの推定に利用してもよい。なお、その研磨期間全体の研磨部分温度情報と、各区間毎の研磨部分温度情報との相関関係が高いと、重回帰分析の計算が発散してしまう。このために、研磨期間全体の研磨部分温度情報をも利用して研磨レートを重回帰分析により推定する場合には、研磨期間全体の研磨部分温度情報と、各区間毎の研磨部分温度情報との相関が高くないという条件を満たす必要がある。
【００６２】
さらに、研磨レートの推定には、例えば、研磨期間を複数に区分した全区間のうちの１つの区間の研磨部分温度情報と、研磨期間全体の研磨部分温度情報との２つの時間範囲の研磨部分温度情報を利用してもよい。この場合にも、上記同様の理由により、その区間の研磨部分温度情報と、研磨期間全体の研磨部分温度情報との相関が高くないという条件を満たす必要がある。
【００６３】
さらに、温度以外の所定の物理量の情報（モータ回転情報）に関しても上記同様に、研磨期間を複数に区分けした少なくとも１つの区間の情報と、研磨期間全体の情報というような、少なくとも２つの時間範囲の情報を利用してもよい。
【００６４】
さらに、この発明は、図２（ａ）に示すような研磨装置だけでなく、それ以外の研磨装置にも適用することができる。例えば、本発明は、図４に示すような構成の研磨装置３０にも適用することができる。図４に示す研磨装置３０は、研磨対象物３１を搭載する回転テーブル３２と、当該回転テーブル３２の研磨対象物搭載面３２ａに垂直な中心軸を中心にして回転テーブル３２を回転させるモータ３３とを備えている。さらに、研磨装置３０は、回転テーブル３２の上方側に配置される研磨ヘッド３４と、当該研磨ヘッド３４における回転テーブル３２に向き合っている部分に設けられる研磨部材３５とを備えている。さらに、研磨装置３０は、回転テーブル３２に研磨液を供給する研磨液供給ノズル３６を備えている。さらに、研磨装置３０は、研磨ヘッド３４の移動機構（図示せず）を備えている。当該移動機構は、研磨ヘッド３４を回転テーブル３２に対して進退方向に移動させる機能と研磨ヘッド３４を回転テーブル３２の研磨対象物搭載面３２ａに沿わせて移動させる機能とを備えている。さらに、研磨装置３０は、当該装置の動作を制御する制御装置３７を備えている。このような研磨装置３０にも本発明を適用することができる。このような研磨装置３０においても、本発明を適用することによって、研磨レートの推定精度を高めることができる。
【００６５】
さらに、第２実施形態や第３実施形態では、モータ３，５，７の全ての回転トルクデータを所定の物理量の情報として研磨レートの推定に利用していた。これに対して、モータ３，５，７のうちの予め選択された１つあるいは２つのモータの回転トルクデータを研磨レートの推定に利用してもよい。
【００６６】
さらに、第２実施形態や第３実施形態では、研磨装置１の制御装置Ｍがデータ処理装置と成している例を示した。これに対して、本発明に係るデータ処理装置の別の実施形態として、データ処理装置は、制御装置Ｍとは別体の、少なくとも上記のような研磨レート推定部２１を備えた装置であってもよい。また、その制御装置Ｍとは別体のデータ処置装置は、研磨レートの推定に関わる制御構成部分、例えば、前述したような、測定レート検出部１５と、記憶部１６と、データ取得部１７と、時計機構１８と、研磨レート推定部２１とを備えていてもよい。
【００６７】
（付記１）  研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づき設定された少なくとも２つの異なる時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する研磨レート推定部が設けられているデータ処理装置。
【００６８】
（付記２）  前記研磨部分温度情報は、前記各時間範囲内でそれぞれ検出された前記研磨部分の温度の統計的な代表値である付記１に記載のデータ処理装置。
【００６９】
（付記３）  前記研磨レート推定部は、前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の所定の物理量の情報とをそれぞれ説明変数とし、当該説明変数を検出した研磨時における実測の研磨レートの情報を目的変数として回帰分析により作成されたモデル式と、研磨レート推定対象の研磨中における前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の所定の物理量の情報とに基づいて、研磨レートを推定する付記１又は付記２に記載のデータ処理装置。
【００７０】
（付記４）  前記所定の物理量の情報は、研磨を行う機構部に設けられている少なくとも１つのモータの回転トルクに関する情報を含む付記１又は付記２又は付記３に記載のデータ処理装置。
【００７１】
（付記５）  前記時間範囲の始点と終点の一方又は両方は、研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化を表す関数の時間微分値が所定のしきい値以上となった時点である付記１乃至付記４の何れか一つに記載のデータ処理装置。
【００７２】
（付記６）  付記１乃至付記５の何れか一つに記載されているデータ処理装置を備えている研磨装置。
【００７３】
（付記７）  研磨中における研磨部分の温度を検出すると共に、温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量を検出し、
前記検出した温度の時間的な変化傾向に基づき研磨期間中における少なくとも２つの異なる時間範囲を設定し、
前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する研磨レートの推定方法。
【００７４】
（付記８）  前記研磨部分温度情報は、前記各時間範囲毎の検出温度の統計的な代表値である付記７に記載の研磨レートの推定方法。
【００７５】
（付記９）  研磨レートを推定するときには、前記各時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の所定の物理量の情報とをそれぞれ説明変数とし、当該説明変数を検出した研磨時における実測の研磨レートの情報を目的変数として回帰分析により作成されたモデル式を利用する付記７又は付記８に記載の研磨レートの推定方法。
【００７６】
（付記１０）  前記所定の物理量の情報は、研磨を行う機構部に設けられている少なくとも１つのモータの回転トルクに関する情報を含む付記７又は付記８又は付記９に記載の研磨レートの推定方法。
【００７７】
（付記１１）  前記時間範囲の始点と終点の一方又は両方は、研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化を表す関数の時間微分値が所定のしきい値以上となった時点とする付記７乃至付記１０の何れか一つに記載の研磨レートの推定方法。
【００７８】
（付記１２）  データ処理装置に、
研磨中における研磨部分の温度の時間的な変化傾向に基づき設定された少なくとも２つの異なる時間範囲毎の研磨部分温度情報と、前記温度以外の、研磨レートと関係のある所定の物理量の情報とを利用して、研磨レートを推定する機能
を持たせるためのプログラム。
【符号の説明】
【００７９】
１，３０，１０３  研磨装置
３  テーブルモータ
５  ホルダーモータ
７  ドレッサーモータ
１０  研磨パッド
２１，１０１  研磨レート推定部
Ｗ  半導体ウェハ
【図１】
2011148036.tif 000003
【図２】
2011148036.tif 000004
【図３】
2011148036.tif 000005
【図４】
2011148036.tif 000006
【図５】
2011148036.tif 000007