(57)【要約】  【課題】ウェハの残膜厚のバラツキを無くし、研磨効率のアップ、ランニングコストの低減及び歩留り向上を図る。  【解決手段】ＣＭＰ装置１は、ウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成する研磨レシピ作成手段３と、該研磨条件下で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する残膜厚予測手段４と、研磨後のウェハの残膜厚を測定する残膜厚測定機４と、該残膜厚の測定結果などに基づき研磨条件の管理等を行うコンピュータ６とから構成される。更に、コンピュータ６は前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出する算出部１１と、該算出した差が最小になるように前記研磨条件を補正・変更する研磨条件補正・変更部１３とを備え、該研磨条件の補正・変更をリアルタイムで行う。【選択図】図１
2008277450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ表面に形成された被研磨膜を研磨するＣＭＰ装置において、
該ウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成する研磨レシピ作成手段と、
該研磨条件下で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する残膜厚予測手段と、
研磨後のウェハの残膜厚を測定する残膜厚測定機と、
該残膜厚の測定結果や前記研磨条件など管理するコンピュータとから構成され、
更に、該コンピュータは前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出する算出部と、該算出した差が最小になるように前記研磨条件を補正・変更する研磨条件補正・変更部とを備え、
該研磨条件の補正・変更をリアルタイムで行うように構成したことを特徴とするＣＭＰ装置の研磨条件管理装置。
【請求項２】
上記研磨レシピ作成手段は、上記ウェハの研磨ステップごと、或いは、上記ＣＭＰ装置の研磨軸ごと、プラテンごと、又は該研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに最適な研磨条件を作成することを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置。
【請求項３】
上記研磨レシピ作成手段は、過去の研磨履歴から作成した近似式、並びに、上記ＣＭＰ装置自体が予め有している研磨モデルのデータに基づいて最適な研磨条件を作成することを特徴とする請求項１又は２記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置。
【請求項４】
上記残膜厚予測手段は、過去の研磨履歴から作成した近似式に基づいてウェハの残膜厚を予測することを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置。
【請求項５】
上記コンピュータは、上記残膜厚の測定値と予測値との差、並びに、ウェハの研磨状況などを表示するモニター部を有することを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置。
【請求項６】
上記コンピュータは、上記算出した差が所定値以上の場合に注意信号、警告信号及び／又は研磨停止信号を出力する研磨状況判断部を有することを特徴とする請求項１又は５記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置。
【請求項７】
上記研磨条件補正・変更部は、上記ウェハの研磨ステップごと、或いは、上記ＣＭＰ装置の研磨軸ごと、プラテンごと、又は該研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに研磨条件を補正・変更することを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置。
【請求項８】
ウェハ表面に形成された被研磨膜を研磨するＣＭＰ装置であって、
該ウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成する研磨レシピ作成工程と、
該研磨条件下で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する残膜厚予測工程と、
研磨後のウェハの残膜厚を測定する残膜厚測定工程と、
前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出する演算工程と、
該算出した差が最小になるように前記研磨条件を補正・変更する研磨条件補正・変更工程とを備え、
該研磨条件の補正・変更をリアルタイムで実行することを特徴とするＣＭＰ装置の研磨条件管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＭＰ装置の研磨条件管理装置及び研磨条件管理方法に関するものであり、特に、ウェハの残膜厚の測定結果より研磨条件を最適化するＣＭＰ装置の研磨条件管理装置及び研磨条件管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、此種ＣＭＰ装置によってウェハを研磨する際は、モータ駆動によりプラテンを回転させると共に、該プラテンに貼り付けた研磨パッド上に研磨剤を供給しつつ、研磨ヘッドのキャリアに保持されたウェハを回転しながら研磨パッドに押し付けて、ウェハの表面に形成された酸化膜、金属膜等の被研磨膜を研磨している。
【０００３】
このＣＭＰ処理では、ウェハ表面の残膜の厚さ（以下、残膜厚という）を残膜厚測定機で測定しながら、該残膜厚が目標値になるように研磨している。この場合、該残膜厚は研磨パッドの上下方向の変位量で測定している。又、残膜厚の測定値を単純にフィードバック制御してＣＭＰ処理を行う方法、或いは、ウェハの研磨中の状態をモニターで監視し、この監視に結果によって次回以降に研磨されるウェハの研磨状態を予測して目標値に研磨する方法も知られている（例えば、特許文献１−３参照）。
【特許文献１】特許３０８２８５号公報
【特許文献２】特許３３１１８６４号公報
【特許文献３】特開２００５−５１８６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のＣＭＰ処理において、ウェハの残膜厚を測定して研磨した場合は、研磨パッドの上下方向変位を残膜厚として測定しているので、精度の高い測定結果が得難い。又、残膜厚測定結果の単純なフィードバック制御によるＣＭＰ処理の場合も、高い残膜厚測定精度が安定して確保されないため、益々微細化及び高集積化するウェハに対して、十分に対応することが困難になっている。
【０００５】
他方、ウェハの研磨状態をモニターで監視しながら、次回以降に研磨されるウェハの研磨状態を予測した場合は、研磨条件が装置のモジュールごと、即ち、個々の研磨ヘッドの回転軸（以下、研磨軸という）ごと、又は、プラテンごとに異なるため、モジュール同士間でウェハの残膜厚にバラツキが生じ易い。
【０００６】
このように従来技術では、ウェハ残膜厚の正確な測定が困難であり、モジュール同士間でウェハ残膜厚にバラツキが生じ易いため、過剰研磨や研磨不足を生じてウェハの研磨効率が低下する。又、研磨後のウェハに不良品が発生して歩留りが低下する。更に、研磨剤等の消耗品が浪費されてランニングコストが高騰するという問題があった。
【０００７】
そこで、ウェハの残膜厚のバラツキを無くし、研磨効率のアップ、ランニングコストの節減及び歩留りの向上を図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ウェハ表面に形成された被研磨膜を研磨するＣＭＰ装置において、該ウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成する研磨レシピ作成手段
と、該研磨条件下で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する残膜厚予測手段と、研磨後のウェハの残膜厚を測定する残膜厚測定機と、該残膜厚の測定結果や前記研磨条件を管理するコンピュータとから構成され、更に、該コンピュータは前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出する算出部と、該算出した差が最小になるように前記研磨条件を補正・変更する研磨条件補正・変更部とを備え、該研磨条件の補正・変更をリアルタイムで行うように構成して成るＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、研磨レシピ作成手段でウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成し、又、該最適な研磨条件で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を残膜厚予測手段で予測する。
【００１０】
そして、前記最適な研磨条件下でウェハを研磨した後に、該ウェハ表面の残膜厚を残膜厚測定機で測定する。次回以降に、前記残膜厚の測定値と予測値との差をコンピュータの算出部で算出し、該算出した差が最小になるように、研磨条件補正・変更部で前記研磨条件をリアルタイムで補正・変更する。斯くして、ウェハは常に最適な研磨条件で研磨されて、該ウェハの残膜厚が目標値に正確に加工される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記研磨レシピ作成手段は、上記ウェハの研磨ステップごと、或いは、上記ＣＭＰ装置の研磨軸ごと、プラテンごと、又は該研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに最適な研磨条件を作成する請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を提供する。
【００１２】
この構成によれば、ウェハの研磨ステップごと、或いは、研磨ヘッドの回転軸である研磨軸ごと、プラテンごと、又は該研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに、最適な研磨条件が作成される。従って、個々の研磨ステップ、研磨軸又はプラテンに応じた最適な研磨条件でウェハが研磨される。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記研磨レシピ作成手段は、過去の研磨履歴から作成した近似式、並びに、上記ＣＭＰ装置自体が予め有している研磨モデルのデータに基づいて最適な研磨条件を作成する請求項１又は２記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を提供する。
【００１４】
この構成によれば、過去の研磨履歴から作成した近似式、並びに、装置自体が予め有している研磨モデルのデータに基づいて最適な研磨条件を作成するので、過去の研磨履歴のデータと装置固有の研磨モデルのデータの双方を反映した研磨条件が作成される。この研磨モデルは、研磨圧力や研磨時間などの研磨パラメータと研磨量の関係を定量して数値式化したものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、残膜厚予測手段は、過去の研磨履歴から作成した近似式に基づいてウェハの残膜厚を予測する請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を提供する。
【００１６】
この構成によれば、過去の研磨履歴から作成した近似式に基づいてウェハの残膜厚を予測するので、ウェハの残膜厚の予測値に研磨履歴のデータが反映される。
【００１７】
請求項５記載の発明は、上記コンピュータは、上記研磨時間の測定値と予測値との差、並びに、上記ウェハの研磨状況などを表示するモニター部を有する請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を提供する。
【００１８】
この構成によれば、上記研磨時間の測定値と前記予測値との差、並びに、ウェハの研磨状況などがモニター部にて監視されるので、変化する結果データと研磨状態がリアルタイ
ムで把握される。
【００１９】
請求項６記載の発明は、上記コンピュータは、上記算出した差が所定値以上の場合に注意信号、警告信号及び／又は研磨停止信号を出力する研磨状況判断部を有する請求項１又は５記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を提供する。
【００２０】
この構成によれば、上記算出した差が所定値以上の時は、注意信号、警告信号及び／又は研磨停止信号が出力される。従って、研磨状態に異変が生じた際はその旨が通報され、又、非常時には研磨加工が即時に停止される。
【００２１】
請求項７記載の発明は、上記研磨条件補正・変更部は、上記ウェハの研磨ステップごと、或いは、上記ＣＭＰ装置の研磨軸ごと、プラテンごと、又は該研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに研磨条件を補正・変更する請求項１記載のＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を提供する。
【００２２】
この構成によれば、前記研磨条件の補正・変更は、研磨ステップごと、研磨軸ごと、プラテンごと、又は該研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに行われる。従って、各研磨ステップに応じた最適な研磨条件に補正・変更されると共に、研磨軸ごと、プラテンごと、又は、研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに最適な研磨条件に補正・変更される。
【００２３】
請求項８記載の発明は、ウェハ表面に形成された被研磨膜を研磨するＣＭＰ装置であって、該ウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成する研磨レシピ作成工程と、該研磨条件下で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する残膜厚予測工程と、研磨後のウェハの残膜厚を測定する残膜厚測定工程と、前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出する演算工程と、該算出した差が最小になるように前記研磨条件を補正・変更する研磨条件補正・変更工程とを備え、該研磨条件の補正・変更をリアルタイムで行うＣＭＰ装置の研磨条件管理方法を提供する。
【００２４】
この方法によれば、ウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成し、又、該最適な研磨条件で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する。そして、前記最適な研磨条件下でウェハを研磨した後に、該ウェハ表面の残膜厚を測定する。次回以降に、前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出し、該算出した差が最小になるように前記研磨条件をリアルタイムで補正・変更する。斯くして、ウェハは常に最適な研磨条件で研磨されて、該ウェハの残膜厚が目標値に円滑に加工される。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の発明は、研磨速度（研磨時間）や研磨剤の流量などの研磨条件を常に最適に維持することにより、過剰研磨や研磨不足を解消して、ウェハの残膜厚のバラツキをなくすことができると共に、研磨効率の向上及びランニングコスト（研磨剤の浪費等）の節減が可能になる。又、従来に比べて不良品が少なくなるので、歩留りを向上させることができる。
【００２６】
請求項２記載の発明は、個々の研磨ステップ、研磨軸又はプラテンに応じた最適な研磨条件でウェハを研磨できるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ウェハの残膜厚を目標値に一層効率良く研磨することができる。
【００２７】
請求項３記載の発明は、過去の研磨履歴と装置固有の研磨モデルのデータを反映した研磨条件が得られるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、ウェハの残膜厚を目標値に一層正確に研磨することができる。
【００２８】
請求項４記載の発明は、研磨履歴のデータをベースとしてウェハの残膜厚を予測するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、該残膜厚の予測値の信頼性が高くなるメリットを有する。
【００２９】
請求項５記載の発明は、変化する結果データと研磨状態をリアルタイムで把握できるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ウェハの研磨が適切に進行しているか否かを容易に確認することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、上記ウェハの研磨状況に異変が生じた際は即時に通報でき、特に、非常時には研磨加工を即時停止できるので、請求項１又は５記載の発明の効果に加えて、異常状態でウェハが研磨加工されることを未然に防止することができる。
【００３１】
請求項７記載の発明は、個々の研磨ステップごと、研磨軸ごと、プラテンごと、又は、研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに最適な研磨条件に補正・変更できるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、複数の研磨ステップ同士間、研磨軸同士間及び／又はプラテン同士間におけるウェハの残膜厚のバラツキを一層効果的に抑制することができる。
【００３２】
請求項８記載の発明は、研磨速度（研磨時間）や研磨剤の流量などの研磨条件を常に最適に維持することにより、ウェハの残膜厚の研磨精度が向上し、ウェハの残膜厚のバラツキを抑制できると共に、高い研磨効率及びランニングコスト（研磨剤の浪費等）の節減が可能になる。又、従来に比べて不良品が少なくなるので、ウェハの歩留りも向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、ウェハの残膜厚のバラツキを無くし、研磨効率のアップ、ランニングコストの節減及び歩留り向上を図るという目的を達成するため、ウェハ表面に形成された被研磨膜を研磨するＣＭＰ装置において、該ウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成する研磨レシピ作成手段と、該研磨条件下で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する残膜厚予測手段と、研磨後のウェハの残膜厚を測定する残膜厚測定機と、該残膜厚の測定結果や前記研磨条件を管理するコンピュータとから構成され、更に、該コンピュータは前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出する算出部と、該算出した差が最小になるように前記研磨条件を補正・変更する研磨条件補正・変更部とを備え、該研磨条件の補正・変更をリアルタイムで行うことにより達成した。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図５に従って説明する。本実施例は、最適な研磨条件を作成すると共に研磨後のウェハの残膜厚を予測し、ウェハをＣＭＰ処理した後に、該研磨後のウェハの残膜厚をモジュールごとに測定し、該残膜厚の測定値を予測値と比較して両者の差を求め、この差が最小になるように可能な限りリアルタイムで研磨条件を補正・変更するように構成したものである。
【００３５】
ウェハの研磨処理で取得された研磨時間や研磨量等の研磨履歴のデータは、研磨軸及び／又はプラテンごとに管理し、研磨条件の作成時に該データを利用する。残膜厚の予測値の計算は、過去の研磨履歴データから作成した近似式に基づいて算出できる。複数の研磨条件、検出結果および研磨状況などの全部又は一部は任意に選択してモニター部にて常時モニターリングすることもできる。
【００３６】
図１に示すように、ＣＭＰ装置１は残膜厚測定機２、研磨レシピ作成手段３、残膜厚予測手段４、研磨部５及びコンピュータ６等とから成る。残膜厚測定機２は研磨後のウェハの残膜厚を測定する。また、研磨レシピ作成手段３はウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨
剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成する。
【００３７】
前記研磨レシピ作成手段３は、個々の研磨ステップごと、或いは、研磨軸ごと、プラテンごと、又は該研磨軸とプラテンとの組み合わせごとに過去の研磨履歴を参照して最適な研磨条件を作成する。
【００３８】
更に、研磨レシピ作成手段３は、過去の研磨履歴から作成した近似式に基づくデータと、上記ＣＭＰ装置１自体が予め有している研磨モデルのデータとの双方又は一方に基づいて最適な研磨条件を作成できる。
【００３９】
例えば、図５（a）は、研磨圧力ごとに示した研磨時間と研磨量の関係を定量し数値化した研磨モデルのグラフである。図５（ｂ）は、図５（a）を基にし、研磨前の膜厚を280nmの時に得られた、研磨圧力ごとに示した研磨時間と残膜量の関係を定量し数値化した研磨モデルのグラフである。これらの研磨モデルにより、予定する研磨量の算出を行う。
【００４０】
この場合、研磨履歴のデータのうちの直近のデータについては、これに重み付けして使用することもできる。
【００４１】
残膜厚予測手段４は、該研磨条件下で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を予測する。過去の研磨履歴から作成した近似式に基づいてウェハの残膜厚を予測できる。なお、残膜厚予測手段４の機能は前記研磨レシピ作成手段３に兼用させることもできる。
【００４２】
また、研磨部５は、ウェハを研磨するＣＭＰ装置本体部であって、図２に示すように、モータ７によりプラテン８の回転軸８Ａを回転させると共に、該プラテン８に貼着した研磨パッド９上に研磨剤（図示せず）を供給しつつ、研磨ヘッド１０の研磨軸１０Ａを回転駆動して該研磨ヘッド１０に保持されたウェハを回転しながら、研磨パッド９にウェハを押し付けて、ウェハ表面の被研磨膜を研磨するように構成されている。
【００４３】
コンピュータ６は前記残膜厚の測定結果に基づき前記研磨条件の管理などを行う。このコンピュータ６は算出部１１、記憶部１２、研磨条件補正・変更部１３、モニター部１４、研磨状況判断部１５及び装置制御部１６等を備える。前記算出部１１は、前記残膜厚の測定値と予測値との差を算出する。又、記憶部１２は、残膜厚の測定結果に基づき前記研磨条件の管理状況その他のデータを記憶する。
【００４４】
更に、研磨条件補正・変更部１３は、算出した差が所定値以上の場合には該差が最小になるように前記研磨条件を補正・変更する。更に又、モニター部１４は、上記残膜厚の測定値と予測値との差、並びに、上記ウェハの研磨状況を表示する。又、研磨状況判断部１５は、上記算出した差が許容値以上の場合には、注意信号、警告信号及び／又は研磨停止信号を出力する。更に、装置制御部１６は、主に各種の指令信号などに基づいて、ＣＭＰ装置１各部の動作を制御する等の機能を有する。
【００４５】
本実施例に係る研磨条件管理方法は、ウェハの残膜厚の測定結果と研磨前の予想結果に基づいて管理する。予想結果は、ウェハの適正な研磨時間を求めて設定した値である。
【００４６】
また、研磨終点検出（図示せず）を用いた場合は、上記の測定結果と研磨前の予想結果に加えて、終点検出結果の管理も行う。尚、研磨終点検出手段の検出原理は特に限定されず、例えば、研磨ヘッド１０又はプラテン８の駆動モータのトルク変動を検出する方式、或いは、光学的に残膜厚を検出する方式、渦電流を利用する方式などいずれでもよい。
【００４７】
上記研磨条件管理装置１１は、研磨後のウェハに形成された金属膜又は酸化膜等の被研
磨膜の厚さをモジュールごと、即ち、研磨軸１０Ａごと、プラテン８ごと、又は、研磨軸１０Ａとプラテン８の組み合わせごとに測定し、該測定値を予測値と比較し、その差が最小になるように可能な限りリアルタイムで研磨条件を補正・変更する。
【００４８】
この研磨条件としては、例えば、研磨時間、研磨圧力（リテーナ圧力、ゾーン圧力）、研磨速度（プラテン８又は研磨軸１０Ａの回転数）、ウェハの研磨温度（研磨ヘッドの温度、プラテン８の温度）、研磨ヘッド１０内のエアフロート流量、研磨剤の種類、成分及び流量などが挙げられる。
【００４９】
測定された残膜厚の結果の評価は、測定値と予測値との絶対値の差又は偏差（平均残膜厚に対する残膜厚の偏差）を採用し、研磨ステップごと、或いは、研磨軸１０Ａごと、プラテン８ごと、又は、研磨軸１０Ａとプラテン８との組み合わせごとに評価する。
【００５０】
次回以降に、本実施例に係る研磨条件管理の手順の一例を図３のフローチャートにより詳述する。先ず、最適な研磨条件を研磨条件作成部により作成する（ステップＳ１）。この場合、ウェハの加工工場やバーコードリーダーから得られる研磨条件に関する有用情報を考慮しつつ、研磨ステップごとに研磨条件を作成する。
【００５１】
前記最適な研磨条件の作成では、計算式に基づいて研磨条件を決定する。この場合、多数の研磨履歴情報により、研磨時間などの研磨条件と研磨量の関係の近似式を作成し、この近似式に具体的なデータを挿入して算出された結果に基づき、次回以降のウェハ（被研磨物）Ｗに対する最適な研磨条件を決定して採択する。図４（ａ）は、研磨済み枚数と残膜量との関係を示すグラフである。同図において、直近のｉ（１以上の整数ｎ）枚目のウェハに対する残膜量の増減率に基づいて、グラフの傾き、即ち、研磨済み枚数に対する残膜量の変化の度合いを求める。次回以降に、この残膜量の変化の度合いに基づいて、（ｉ＋１）枚目のウェハの残膜量を求め、該残膜量を近似式に代入して最適な研磨条件を決定して採択できる。
【００５２】
図４（ｂ）は研磨済み枚数と残膜量との関係を示すグラフである。この残膜量の変化の度合いに基づいて、多項式近似曲線を用いた近似式を作成し、次の（ｉ＋１）枚目にウェハの残膜量を求めて、該ＥＰＤ時間を前記近似式に代入して、外挿により予測値を算出する。予想値に基づいて、（ｉ＋１）枚目のウェハの残膜量を求め、該残膜量を近似式に代入して最適な研磨条件を決定して採択できる。
【００５３】
次回以降に、上記研磨条件で研磨されるウェハの研磨後の残膜厚を残膜厚予測手段４で予測する（ステップＳ２）。この残膜厚の予測は、ステップＳ４でウェハの残膜厚を残膜厚測定機で測定するまでに完了しておく。この後、ステップＳ３でＣＭＰ処理を開始する。このときＣＭＰ処理で取得された研磨データは、研磨軸１０Ａごと及び／又はプラテン８ごと、或いは、研磨ステップごとに管理する。
【００５４】
前記研磨データとしては、研磨時間、研磨加工タイプ別の残膜量、ＥＰＤ時間、研磨パッド９や研磨ヘッド１０等の消耗品の使用時間及び使用枚数、並びに、研磨パッド９の温度、研磨ヘッド１０の温度などのデータが含まれる。これら研磨データは過去の研磨履歴として記憶部１２に記憶して管理し、最適な研磨レシピを作成する際の有用データとして利用される（ステップＳ４）。
【００５５】
例えば、上記研磨データのうち研磨時間、研磨加工タイプ別の残膜量、ＥＰＤ時間は、研磨ステップごと（研磨加工タイプ別）、且つ、プラテン８ごとに管理する。又、研磨剤などの消耗品の使用時間及び／又は使用研磨枚数は、研磨軸１０Ａごと及び／又はプラテン８ごとに管理する。又、研磨パッド９、ドレッサーの使用時間又は使用研磨枚数はプラ
テン８ごとに管理し、ウェハ用リテーナ、研磨ヘッド１０の使用時間又は使用研磨枚数は研磨軸１０Ａごとに管理する。本実施例では、ウェハの研磨温度も研磨軸１０Ａごと及び／又はプラテン８ごとに管理する。例えば、研磨パッド９の温度はプラテン８ごとに管理し、研磨ヘッド１０の温度は研磨軸１０Ａごとに管理する。
【００５６】
然る後、ステップＳ５でウェハの残膜厚を残膜厚測定機により測定する。この場合、被研磨膜の種類に応じて金属膜用残膜厚測定機又は酸化膜用残膜厚測定機などを使用し、残膜厚測定機の測定原理は光学式、電気容量式、X線方式、渦電流方式などのいずれでもよい。
【００５７】
次回以降に、ステップＳ６でＣＭＰ処理の進行状況、即ち、ウェハ研磨面の変化状況や研磨温度などをモニター部６にてリアルタイムで画面表示しながら確認する。本実施例では確認画面を３通りに分けて確認している。確認画面１では、前記残膜厚の予測値と測定値との差を算出部１１で算出した結果を確認する。
【００５８】
又、確認画面２では、研磨剤、研磨パッドなどの消耗品の使用時間又は使用研磨枚数を装置（研磨軸１０Ａ若しくはプラテン８）ごとに監視し、該装置ごとに予め設定した所定値から、該使用時間又は使用研磨枚数がずれていないか否かを確認する。
【００５９】
更に、確認画面３では、温度センサにより測定されるウェハの研磨温度、即ち、研磨パッドの温度又は研磨ヘッドの温度を監視しながら、該測定温度が前記装置ごとに予め設定した所定値からずれているか否かを確認する。
【００６０】
次回以降に、上記結果値と予測値とのずれ値、並びに、結果値のバラツキに基づいて研磨の正常又は異常を評価して判断する（ステップＳ７）。この評価は研磨ステップごと、且つ、研磨軸１０Ａごと及び／又はプラテン８ごとに研磨状況判断部１５で判断する。本実施例では、「異常無し」、「注意状態」及び「警告状態」の３つに分けて評価される。
【００６１】
即ち、上記結果値と予測値とのずれ値、又は、結果値のバラツキの値が、予め定めた許容値又は警告値よりも大きいか否かに応じて３段階で評価し、且つ、評価に応じた信号を外部又は装置各部に出力する。例えば、許容値未満の場合は「異常無し」であると判断して、そのまま次回以降のウェハの研磨を続行する。
【００６２】
又、許容値以上かつ警告値未満の場合は「注意状態」にあると判断し、注意信号（アラーム）を発生してオペレータに通報する。更に、警告値以上の場合は「警告状態」にあると判断し、警告信号（アラーム）を発生してオペレータに通報する同時に、研磨停止信号を出力して研磨加工を即時に自動停止する。尚、上記結果値と予測値とのずれ値が所定範囲を越える場合は、上記近似式などを変更する。また、前記「注意状態」の評価方法と「警告状態」の評価方法とを組み合わせて評価することもできる。
【００６３】
以上説明したように本実施例によれば、研磨レシピ作成手段３でウェハの研磨速度、研磨圧力、研磨剤等の研磨条件が最適になるように研磨条件を作成し、研磨後のウェハの残膜厚の測定値と予測値との差が最小になるように、研磨条件補正・変更部１３で前記研磨条件をリアルタイムで補正・変更する。
【００６４】
例えば、図５（ｃ）に示すように、３０％研磨速度が低い場合、ステップ１０で目的の残膜量を算出する。また、３０％研磨速度が低い場合に上記近似式を求めた後に、ステップ１１、１２において、３０％研磨速度が低いままで目的の研磨速度が得られるまで、研磨時間を延長する。
【００６５】
なお、尚、ウェハＷの膜厚測定はウェハＷを洗浄した後に行うため、測定したウェハＷの１枚目後に研磨されるウェハＷに補正・変更後の研磨条件が反映されるとは限らず、２枚目以上後に研磨されるウェハＷに反映されることがある。
【００６６】
したがって、研磨速度、研磨時間、研磨剤の流量などの研磨条件を常に最適に維持できるので、ウェハの残膜厚が目標値に正確に研磨され、ウェハの残膜厚のバラツキをなくすことができ、又、研磨効率が向上する。また、研磨パッド９、研磨ヘッド１０、研磨剤等の消耗品の使用時間が必要最小に短縮されるので、消耗品の浪費を無くしてランニングコストが節減される。更に、過剰研磨や研磨不足などに起因するウェハの不良品の発生が少なくなるので、ウェハの歩留りを大幅に向上させることができる。
【００６７】
又、ウェハの研磨ステップごと、或いは、研磨軸１０Ａごと、プラテン８ごと、又は該研磨軸１０Ａとプラテン８との組み合わせごとに過去の研磨履歴を参照して、最適な研磨条件が作成される。斯くして、個々の研磨ステップ、研磨軸１０Ａ又はプラテン８に応じた最適な研磨条件でウェハを研磨できるので、ウェハの残膜厚を目標値に一層効率良く研磨することができる。
【００６８】
更に、情報価値の高い直近の研磨履歴のデータに重み付けをした場合は、最新の生データを重視した研磨条件でウェハを研磨できるので、ウェハの研磨効率が更に向上する。
【００６９】
更に又、研磨条件の作成において、過去の研磨履歴から作成した近似式、並びに、装置自体が予め有している研磨モデルのデータを使用することにより、過去の研磨履歴と装置固有の研磨モデルのデータを反映した研磨条件下でウェハを研磨できるので、ウェハの残膜厚を効率良く正確に研磨できる。
【００７０】
又、過去の研磨履歴から作成した近似式に基づいてウェハの残膜厚を予測するので、客観的で信頼性の高い予測値が得られる。
【００７１】
更に、上記研磨時間の測定値と予測値との差、並びに、ウェハの研磨状況がモニター部１４の画面上にてリアルタイムで監視して把握できるので、ウェハの研磨状況の良否を研磨中に容易に確認でき、ウェハの仕様及び研磨環境に見合った研磨条件を常に維持することができる。
【００７２】
更に又、上記算出した差の値が許容値以上の時は、研磨状況判断部１５より注意信号が自動的に出力され、又、警告値以上の時は、警告信号と研磨停止信号が自動的に出力されるので、仮に異常な研磨状態になった時でも即時かつ適切に対応することができる。
【００７３】
本実施例では、前記研磨条件の補正・変更は、ウェハの研磨ステップごと、研磨軸１０Ａごと、プラテン８ごと、又は該研磨軸１０Ａとプラテン８との組み合わせごとに独立に行われる。従って、各研磨ステップに応じた最適な研磨条件が得られ、且つ、研磨軸１０Ａごと、プラテン８ごと、又は、研磨軸１０Ａとプラテン８との組み合わせごとにおいて最適な研磨条件が得られる。斯くして、複数の研磨ステップ間、研磨軸１０Ａ同士間及び／又はプラテン８同士間にてウェハの残膜厚のバラツキを無くすことができる。
【００７４】
本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施例を示し、ＣＭＰ装置の研磨条件管理装置を示すブロック図。
【図２】一実施例に係る研磨部を示す斜視図。
【図３】一実施例に係る研磨条件管理の手順を説明するフローチャート。
【図４】一実施例に係る研磨済み枚数と残膜量との関係を示すグラフであり、（a）は残膜量の許容範囲を説明するグラフ、（b）は実研磨時間と予想時間を説明するグラフ。
【図５】一実施例に係る研磨モデルの特性を説明するグラフであり、（a）は研磨圧力をパラメータとして残膜量が経時的に増加する場合を説明するグラフ、（b）は研磨圧力をパラメータとして残膜量が経時的に減少する場合を説明するグラフ、（c）は研磨速度が変化したときの残膜量と研磨時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７６】
１    ＣＭＰ装置
２    残膜厚測定機
３    研磨レシピ作成手段
４    残膜厚予測手段
５    研磨部
６    コンピュータ（制御手段）
８    プラテン
１０  研磨ヘッド
１１  算出部
１２  記憶部
１３  研磨条件補正・変更部
１４  モニター部
１５  研磨状況判断部
【図１】
2008277450.tif 000003
【図２】
2008277450.tif 000004
【図３】
2008277450.tif 000005
【図４】
2008277450.tif 000006
【図５】
2008277450.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月5日(2008.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
このＣＭＰ処理では、ウェハ表面の残膜の厚さ（以下、残膜厚という）を残膜厚測定機
で測定しながら、該残膜厚が目標値になるように研磨している。この場合、該残膜厚は研磨パッドの上下方向の変位置で測定している。又、残膜厚の測定値を単純にフィードバック制御してＣＭＰ処理を行う方法、或いは、ウェハの研磨中の状態をモニターで監視し、この監視の結果によって次回以降に研磨されるウェハの研磨状態を予測して目標値に研磨する方法も知られている（例えば、特許文献１−３参照）。
【特許文献１】特許３０８２８５０号公報
【特許文献２】特許３３１１８６４号公報
【特許文献３】特開２００５−５１８６５４号公報