(57)【要約】【課題】研磨時の環境変化に対応しつつ、ウェハの研磨時間を精度よく算出する。【解決手段】研磨時間算出部１１は、目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハＷの研磨量の不足分を調整する第１調整時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出するとともに、以前に研磨されたウェハＷと次に研磨されるウェハＷの研磨前の膜厚差を調整する第２調整時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出し、第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて以前に研磨されたウェハＷの実際の研磨時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに補正することにより、次に研磨されるウェハＷの研磨時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出する。【選択図】      図１
2005052906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを研磨する研磨手段と、
前記ウェハの研磨前後の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
前記研磨手段の研磨レートを補正する補正係数または補正時間の少なくとも一方を格納する補正データ格納手段と、
前記補正係数または補正時間の少なくとも一方および前記膜厚測定結果に基づいて補正された研磨時間を算出する研磨時間算出手段と、
前記研磨時間算出手段により算出された研磨時間に基づいて、前記研磨手段による研磨量を制御する研磨制御手段とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨手段は、
複数の研磨テーブルと、
前記研磨テーブルより１個だけ余分に設けられ、各研磨テーブル上でウェハを押さえる複数の研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを保持しながら、前記研磨テーブル上に前記研磨ヘッドを順次搬送する研磨ヘッド搬送手段と、
前記各研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、
前記各研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記各研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、
前記各研磨パッドの表面の状態を整えるコンディショナとを備えることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨レート、前記補正係数および前記補正時間は、前記研磨ヘッドごとに与えられることを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨時間算出手段は、
目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、第１調整時間を前記研磨ヘッドごとに算出する第１調整時間算出手段と、
以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差に基づいて、第２調整時間を前記研磨ヘッドごとに算出する第２調整時間算出手段と、
前記第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて、以前に研磨されたウェハの実際の研磨時間を前記研磨ヘッドごとに補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を研磨ヘッドごとに算出する研磨時間補正手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の研磨装置。
【請求項５】
前記第１調整時間算出手段は、各研磨テーブルにて以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値に前記本体補正係数を乗じた後、前記本体補正時間を加えた値を算出することにより、前記第１調整時間を研磨ヘッドごとに算出し、
前記第２調整時間算出手段は、各研磨テーブルにて以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記第２調整時間を研磨ヘッドごとに算出することを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
【請求項６】
前記研磨時間算出手段は、目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、以前に研磨されたウェハの追加研磨時間を算出する追加研磨時間算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の研磨装置。
【請求項７】
設定研磨時間に基づいて、最初のウェハの初期研磨を行う工程と、
前記最初のウェハの研磨結果に基づいて、所定枚数分のウェハの本調整研磨を行う工程と、
前記所定枚数分のウェハの研磨結果に基づいて、前記所定枚数分以降のウェハの微調整研磨を行う工程と、
前記研磨されたウェハの研磨後の膜厚を測定する工程と、
前記ウェハの研磨後の膜厚が所定範囲内にない場合、前記研磨後のウェハの追加研磨を行う工程とを備えることを特徴とする研磨方法。
【請求項８】
前記本調整研磨を行う工程は、目標研磨量に対する前記最初のウェハの研磨量の不足分および前記最初のウェハと次回研磨されるウェハとの間の研磨前の膜厚差に基づいて、前記本調整研磨の研磨時間を算出するステップを備え、
前記微調整研磨を行う工程は、前記目標研磨量に対する前記所定枚数分以降のウェハの研磨量の不足分および前記所定枚数分以降のウェハと次回研磨されるウェハとの間の研磨前の膜厚差に基づいて、前記微調整研磨の研磨時間を算出するステップを備え、
前記追加研磨を行う工程は、前記目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、前記追加研磨の研磨時間を算出するステップを備えることを特徴とする請求項７記載の研磨方法。
【請求項９】
前記本調整研磨を行う工程は、
研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、
前記最初のウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記最初のウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記最初のウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた後、前記本体補正時間を加えた値を算出することにより、前記本調整研磨の第１調整時間を算出するステップと、
前記最初のウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記ウェハ間の研磨前の膜厚差に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記ウェハ間の膜厚差に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記本調整研磨の第２調整時間を算出するステップと、
前記本調整研磨の第１の調整時間および前記第２の調整時間に基づいて前記最初のウェハの実際の研磨時間を補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出するステップとを備え、
前記微調整研磨を行う工程は、
前記研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、
前記所定枚数分までに研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記所定枚数分までに研磨されたウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記所定枚数分までに研磨されたウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記微調整研磨の第１調整時間を算出するステップと、
前記所定枚数分までに研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記ウェハ間の研磨前の膜厚差に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記ウェハ間の膜厚差に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記微調整研磨の第２調整時間を算出するステップと、
前記微調整研磨の第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて前記所定枚数分までに研磨されたウェハの実際の研磨時間を補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出するステップとを備え、
前記追加研磨を行う工程は、
前記研磨レートを補正する追加補正係数および追加補正時間を取得するステップと、
以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記追加補正係数を乗じた後、前記追加補正時間を加えた値を算出することにより、前記追加研磨の研磨時間を算出するステップとを備えることを特徴とする請求項８記載の研磨方法。
【請求項１０】
目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、第１調整時間を算出するステップと、
以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差に基づいて、第２調整時間を算出するステップと、
前記第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて、以前に研磨されたウェハの実際の研磨時間を補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出するステップとを備えることを特徴とする研磨時間算出方法。
【請求項１１】
前記第１調整時間を算出するステップは、
研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、
以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた後、前記本体補正時間を加えた値を算出するステップとを備え、
前記第２調整時間を算出するステップは、
前記研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、
以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記ウェハ間の研磨前の膜厚差に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記膜厚差に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出するステップとを備えることを特徴とする請求項１０記載の研磨時間算出方法。
【請求項１２】
前記目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、以前に研磨されたウェハの追加研磨時間を算出するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１記載の研磨時間算出方法。
【請求項１３】
前記追加研磨時間を算出するステップは、
前記研磨レートを補正する追加補正係数および追加補正時間を取得するステップと、
以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、
前記研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記追加補正係数を乗じた後、前記追加補正時間を加えた値を算出するステップとを備えることを特徴とする請求項１２記載の研磨時間算出方法。
【請求項１４】
目標研磨量に対する以前に研磨された半導体ウェハの研磨量の不足分および以前に研磨された半導体ウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差に基づいて、次回研磨される半導体ウェハの研磨時間を算出するステップと、
前記算出された研磨時間に基づいて、前記半導体ウェハの研磨を行うステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
研磨レートを補正する補正係数または補正時間の少なくとも一方を取得するステップと、
以前に研磨された半導体ウェハの研磨前後の膜厚および次回研磨される半導体ウェハの研磨前の膜厚を測定するステップと、
前記補正係数または補正時間の少なくとも一方および前記膜厚測定結果に基づいて、次回研磨される半導体ウェハの研磨時間を算出するステップと、
前記算出された研磨時間に基づいて、前記半導体ウェハの研磨を行うステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨装置、研磨方法、研磨時間算出方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）における研磨量の制御方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の研磨装置では、次のウェハの最適研磨時間（Ａｄｊｕｓｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を見積もるために、製品ロットの先頭ウェハ（Ｇａｔｉｎｇ  Ｗａｆｅｒ）の研磨前膜厚（Ｐｒｅ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）をインライン膜厚測定器にて測定した後、設定研磨時間（Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）だけ先頭ウェハを研磨する。そして、先頭ウェハの研磨が終了すると、先頭ウェハの研磨後膜厚（Ｐｏｓｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）をインライン膜厚測定器にて測定し、先頭ウェハの研磨前膜厚と先頭ウェハの研磨後膜厚との差分をとることにより、先頭ウェハの実際の研磨量を算出する。
【０００３】
そして、これらの設定研磨時間、実際の研磨量および目標研磨膜厚（Ｔａｒｇｅｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を以下の（１）式に当てはめることにより、次のウェハの最適研磨時間（Ａｄｊｕｓｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）が算出される。
2005052906.tif 000003
例えば、先頭ウェハの研磨前膜厚が１００００Å、先頭ウェハの研磨後膜厚が５８００Å、目標研磨膜厚が５０００Å、設定研磨時間が７０秒の場合、次のウェハの最適研磨時間（Ａｄｊｕｓｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）は、
2005052906.tif 000004
と求めることができる。
【０００４】
そして、ウェハの研磨量が目標研磨膜厚に満たない場合には、（１）式を用いて最適研磨時間を再度算出し、追加研磨を行う。
また、特許文献１には、最新の研磨用不織物表面の状況や研磨液の成分や温度などの研磨条件を反映させるために、前回のウェハの研磨時間、研磨前の膜厚測定値および研磨後の膜厚測定値に基づいて、次回以降のウェハの最適研磨時間を求める方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１０６９８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の研磨時間算出方法では、研磨前のウェハ間の膜厚ばらつきが考慮されていない上、研磨時の環境変化（例えば、研磨時間の長さ、研磨パッドの消耗度、コンディショナの状態、研磨ヘッドの状態など）による研磨レートや研磨プロファイルの変動に柔軟に対応できないため、実用上の研磨精度が伴なわないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、研磨時の環境変化に対応しつつ、ウェハの研磨時間を精度よく算出することが可能な研磨装置、研磨方法、研磨時間算出方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、ウェハを研磨する研磨手段と、前記ウェハの研磨前後の膜厚を測定する膜厚測定手段と、前記研磨手段の研磨レートを補正する補正係数または補正時間の少なくとも一方を格納する補正データ格納手段と、前記補正係数または補正時間の少なくとも一方および前記膜厚測定結果に基づいて補正された研磨時間を算出する研磨時間算出手段と、前記研磨時間算出手段により算出された研磨時間に基づいて、前記研磨手段による研磨量を制御する研磨制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、ウェハの研磨時間を求める際に、ウェハごとに研磨レートを補正することが可能となる。このため、研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、ウェハの研磨時間を求めることが可能となり、研磨時の環境変化によって研磨レートが変動した場合においても、実用上の研磨精度を確保しつつ、ウェハの研磨を行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、前記研磨手段は、複数の研磨テーブルと、前記研磨テーブルより１個だけ余分に設けられ、各研磨テーブル上でウェハを押さえる複数の研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを保持しながら、前記研磨テーブル上に前記研磨ヘッドを順次搬送する研磨ヘッド搬送手段と、前記各研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、前記各研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記各研磨テーブル上にスラリを供給するスラリ供給手段と、前記各研磨パッドの表面の状態を整えるコンディショナとを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、１枚のウェハを複数の研磨テーブル上で段階的に研磨することが可能となり、１個の研磨テーブルで行われる１枚のウェハの研磨時間を分割することが可能となるとともに、研磨テーブルより１個だけ余分に設けられた研磨ヘッドに次のウェハを予め装着させた状態で待機させることが可能となる。
このため、研磨ヘッドにウェハを装着するための時間を短縮することを可能としつつ、研磨後のウェハの搬出効率を研磨テーブルの個数に対応して増大させることが可能となり、研磨後のウェハの洗浄工程がウェハの研磨時間に律速されることを抑制して、スループットを向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、前記研磨レート、前記補正係数および前記補正時間は、前記研磨ヘッドごとに与えられることを特徴とする。
これにより、ウェハの研磨時間を求める際に、研磨ヘッドごとに研磨レートを設定することを可能としつつ、研磨ヘッドごとに研磨レートを補正することが可能となる。このため、研磨ヘッドごとに研磨レートの変動に対応することを可能としつつ、ウェハの研磨時間を求めることが可能となり、研磨時の環境変化によって研磨ヘッドごとに研磨レートが変動した場合においても、実用上の研磨精度を確保しつつ、複数の研磨テーブル上でウェハの研磨を段階的に行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、前記研磨時間算出手段は、目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、第１調整時間を前記研磨ヘッドごとに算出する第１調整時間算出手段と、以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差に基づいて、第２調整時間を前記研磨ヘッドごとに算出する第２調整時間算出手段と、前記第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて、以前に研磨されたウェハの実際の研磨時間を前記研磨ヘッドごとに補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を研磨ヘッドごとに算出する研磨時間補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、実用上の研磨精度を確保しつつ、ウェハの研磨を行うことが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、前記第１調整時間算出手段は、各研磨テーブルにて以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値に前記本体補正係数を乗じた後、前記本体補正時間を加えた値を算出することにより、前記第１調整時間を研磨ヘッドごとに算出し、前記第２調整時間算出手段は、各研磨テーブルにて以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記第２調整時間を研磨ヘッドごとに算出することを特徴とする。
【００１６】
これにより、研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となる。このため、研磨時の環境変化によって研磨レートが変動した場合においても、実用上の研磨精度を確保しつつ、ウェハの研磨を行うことが可能となるとともに、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを吸収することを可能として、ウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、前記研磨時間算出手段は、目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、以前に研磨されたウェハの追加研磨時間を算出する追加研磨時間算出手段をさらに備えることを特徴とする。
これにより、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、以前に研磨されたウェハの追加研磨時間を算出することが可能となり、以前の研磨時間に誤差が発生した場合においても、ウェハの研磨を精度よく行うことが可能となる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る研磨方法によれば、設定研磨時間に基づいて、最初のウェハの初期研磨を行う工程と、前記最初のウェハの研磨結果に基づいて、所定枚数分のウェハの本調整研磨を行う工程と、前記所定枚数分のウェハの研磨結果に基づいて、前記所定枚数分以降のウェハの微調整研磨を行う工程と、前記研磨されたウェハの研磨後の膜厚を測定する工程と、前記ウェハの研磨後の膜厚が所定範囲内にない場合、前記研磨後のウェハの追加研磨を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１９】
これにより、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、初期研磨→本調整研磨→微調整研磨と段階を追うに従って研磨精度を向上させることが可能となる。
このため、追加研磨されるウェハの枚数の増大を抑制しつつ、追加研磨を行うことが可能となり、スループットの増大を抑制しつつ、ウェハの研磨を精度よく行うことが可能となる。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る研磨方法によれば、前記本調整研磨を行う工程は、目標研磨量に対する前記最初のウェハの研磨量の不足分および前記最初のウェハと次回研磨されるウェハとの間の研磨前の膜厚差に基づいて、前記本調整研磨の研磨時間を算出するステップを備え、前記微調整研磨を行う工程は、前記目標研磨量に対する前記所定枚数分以降のウェハの研磨量の不足分および前記所定枚数分以降のウェハと次回研磨されるウェハとの間の研磨前の膜厚差に基づいて、前記微調整研磨の研磨時間を算出するステップを備え、前記追加研磨を行う工程は、前記目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、前記追加研磨の研磨時間を算出するステップを備えることを特徴とする。
【００２１】
これにより、本調整研磨において、最初のウェハの研磨量の不足分が補われるように、所定枚数分までのウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、所定枚数分までのウェハの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、本調整研磨におけるウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００２２】
また、微調整研磨において、所定枚数分までのウェハの研磨量の不足分が補われるように、所定枚数分以降のウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、所定枚数分以降のウェハの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、微調整研磨におけるウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、追加研磨において、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、以前に研磨されたウェハの追加研磨時間を算出することが可能となり、以前に研磨時間に誤差が発生した場合においても、追加研磨におけるウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る研磨方法によれば、前記本調整研磨を行う工程は、研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、前記最初のウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記最初のウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、前記最初のウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた後、前記本体補正時間を加えた値を算出することにより、前記本調整研磨の第１調整時間を算出するステップと、前記最初のウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記ウェハ間の研磨前の膜厚差に対応した研磨時間を求めるステップと、前記ウェハ間の膜厚差に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記本調整研磨の第２調整時間を算出するステップと、前記本調整研磨の第１の調整時間および前記第２の調整時間に基づいて前記最初のウェハの実際の研磨時間を補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出するステップとを備え、前記微調整研磨を行う工程は、前記研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、前記所定枚数分までに研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記所定枚数分までに研磨されたウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、前記所定枚数分までに研磨されたウェハの研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記微調整研磨の第１調整時間を算出するステップと、前記所定枚数分までに研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記ウェハ間の研磨前の膜厚差に対応した研磨時間を求めるステップと、前記ウェハ間の膜厚差に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出することにより、前記微調整研磨の第２調整時間を算出するステップと、前記微調整研磨の第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて前記所定枚数分までに研磨されたウェハの実際の研磨時間を補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出するステップとを備え、前記追加研磨を行う工程は、前記研磨レートを補正する追加補正係数および追加補正時間を取得するステップと、以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記追加補正係数を乗じた後、前記追加補正時間を加えた値を算出することにより、前記追加研磨の研磨時間を算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、本調整研磨において、研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、最初のウェハの研磨量の不足分が補われるように、所定枚数分までのウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、所定枚数分までのウェハの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、研磨時の環境変化に柔軟に対応しつつ、本調整研磨におけるウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００２５】
また、微調整研磨において、研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、所定枚数分までのウェハの研磨量の不足分が補われるように、所定枚数分以降のウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、所定枚数分以降のウェハの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、研磨時の環境変化に柔軟に対応しつつ、微調整研磨におけるウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００２６】
また、追加研磨において、研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、以前に研磨されたウェハの追加研磨時間を算出することが可能となり、以前の研磨時間に誤差が発生した場合においても、研磨時の環境変化に柔軟に対応しつつ、追加研磨におけるウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００２７】
また、本発明の一態様に係る研磨時間算出方法によれば、目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、第１調整時間を算出するステップと、以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差に基づいて、第２調整時間を算出するステップと、前記第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて、以前に研磨されたウェハの実際の研磨時間を補正することにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００２８】
これにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮しつつ、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分を補うことが可能となり、実用上の研磨精度を確保しつつ、ウェハの研磨を行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係る研磨時間算出方法によれば、前記第１調整時間を算出するステップは、研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた後、前記本体補正時間を加えた値を算出するステップとを備え、前記第２調整時間を算出するステップは、前記研磨レートを補正する本体補正係数および本体補正時間を取得するステップと、以前に研磨されたウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記ウェハ間の研磨前の膜厚差に対応した研磨時間を求めるステップと、前記膜厚差に対応した研磨時間に前記本体補正係数を乗じた値を算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００２９】
これにより、次回研磨されるウェハの研磨時間を算出する際に、研磨レートの変動に柔軟に対応することが可能となるとともに、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮しつつ、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分を補うことが可能となり、研磨時の環境変化を伴う場合においても、実用上の研磨精度を確保しつつ、ウェハの研磨を行うことが可能となる。
【００３０】
また、本発明の一態様に係る研磨時間算出方法によれば、前記目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分に基づいて、以前に研磨されたウェハの追加研磨時間を算出するステップをさらに備えることを特徴とする。
これにより、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、以前に研磨されたウェハの研磨時間を算出することが可能となり、研磨時間に誤差が発生した場合においても、ウェハの研磨を精度よく行うことが可能となる。
【００３１】
また、本発明の一態様に係る研磨時間算出方法によれば、前記追加研磨時間を算出するステップは、前記研磨レートを補正する追加補正係数および追加補正時間を取得するステップと、以前に研磨されたウェハの研磨後膜厚と目標研磨膜厚との差分を前記研磨レートで除した値を算出することにより、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間を求めるステップと、前記研磨量の不足分に対応した研磨時間に前記追加補正係数を乗じた後、前記追加補正時間を加えた値を算出するステップとを備えることを特徴とする。
【００３２】
これにより、追加研磨時の追加補正係数または追加補正時間を本研磨時の本体補正係数または本体補正時間とは別個に設定することが可能となり、追加研磨時において、研磨時間による研磨レートの傾きの変化を考慮して、追加研磨時間を設定することが可能となる。
このため、研磨時間による研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、以前に研磨されたウェハの研磨量の不足分が補われるように、以前に研磨されたウェハの研磨時間を算出することが可能となり、研磨時間に誤差が発生した場合においても、研磨時の環境変化に柔軟に対応しつつ、追加研磨におけるウェハの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、目標研磨量に対する以前に研磨された半導体ウェハの研磨量の不足分および以前に研磨された半導体ウェハと次回研磨されるウェハの研磨前の膜厚差に基づいて、次回研磨される半導体ウェハの研磨時間を算出するステップと、前記算出された研磨時間に基づいて、前記半導体ウェハの研磨を行うステップとを備えることを特徴とする。
【００３４】
これにより、以前に回研磨された半導体ウェハの研磨量の不足分が補われるように、次回研磨される半導体ウェハの研磨時間を算出することが可能となるとともに、次回研磨される半導体ウェハの研磨時間を算出する際に、半導体ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、実用上の研磨精度を確保しつつ、半導体ウェハの研磨を行うことが可能となる。
【００３５】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、研磨レートを補正する補正係数または補正時間の少なくとも一方を取得するステップと、以前に研磨された半導体ウェハの研磨前後の膜厚および次回研磨される半導体ウェハの研磨前の膜厚を測定するステップと、前記補正係数または補正時間の少なくとも一方および前記膜厚測定結果に基づいて、次回研磨される半導体ウェハの研磨時間を算出するステップと、前記算出された研磨時間に基づいて、前記半導体ウェハの研磨を行うステップとを備えることを特徴とする。
【００３６】
これにより、半導体ウェハの研磨時間を求める際に研磨レートの変動を補正することが可能となり、研磨時の環境変化によって研磨レートが変動した場合においても、実用上の研磨精度を確保しつつ、半導体ウェハの研磨を行うことが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る研磨装置および研磨方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３８】
図１において、研磨装置には、複数枚のウェハＷを一括して研磨可能な研磨部１が設けられている。そして、研磨部１には、例えば、３個の研磨テーブル（プラテンとも言う。）２ａ〜２ｃが設けられるとともに、ウェハＷを研磨テーブル２ａ〜２ｃ上で押さえる４個の研磨ヘッド４ａ〜４ｄが設けられている。ここで、研磨ヘッド４ａ〜４ｄは、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄを研磨テーブル２ａ〜２ｃ上に順次搬送する研磨ヘッド搬送部３で支持されている。また、研磨部１には、各研磨テーブル２ａ〜２ｃ上に貼り付けられた研磨パッド（研磨クロスとも言う。）を整えるコンディショナ５ａ〜５ｃが設けられている。
【００３９】
また、研磨装置には、複数のウェハＷを収容するウェハ収容部６が設けられるとともに、研磨部１にて研磨されたウェハＷを洗浄するウェハ洗浄装置７が設けられている。そして、ウェハ収容部６およびウェハ洗浄装置７は、搬送機構８を介して研磨部１と接続されている。
また、研磨装置には、膜厚測定部９、補正データ格納部１０、研磨時間算出部１１および研磨制御部１２が設けられている。ここで、膜厚測定部９は、研磨部１にて研磨されるウェハＷの研磨前後の膜厚を測定する。また、補正データ格納部１０は、研磨部１の研磨レートを研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに格納するとともに、研磨レートを補正する補正係数および補正時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに格納する。ここで、研磨レートを補正する補正係数および補正時間としては、本研磨を行うための本体補正係数および本体補正時間ならびに追加研磨を行うための追加補正係数および追加補正時間を別個に用意することができる。
【００４０】
また、研磨時間算出部１１は、補正データ格納部１０に格納されている補正係数および補正時間ならびに膜厚測定部９にて測定された膜厚測定結果に基づいて補正された研磨時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出する。また、研磨制御部１２は、研磨時間算出部１１により算出された研磨時間に基づいて、研磨部１における研磨量を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに制御する。
【００４１】
図２は、図１の研磨テーブル２ａの構成をより詳細に示す斜視図である。
図２において、研磨テーブル２ａは回転駆動部２２に結合され、回転駆動部２２により回転駆動されるとともに、研磨テーブル２ａ上には研磨パッド２１が貼り付けられている。
また、研磨パッド２１が貼り付けられた研磨テーブル２ａ上には、ウェハＷを研磨パッド２１上に押さえ付ける研磨ヘッド４ａが搬送されている。
【００４２】
なお、研磨対象となるウェハＷとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、多結晶シリコンなどの配線層、シリコン酸化膜やシリコン窒素膜などの絶縁層などが形成された半導体ウェハやガラスウェハなどを挙げることができる。
そして、研磨ヘッド２１は、スピンドル２３に結合され、ウェハＷを研磨パッド２１上に押さえ付けながら、スピンドル２３の回りを回転できるように構成されている。また、研磨テーブル２１の上方には、研磨剤スラリ２５を研磨パッド２１上に吐出させるノズル２４が設けられている。
【００４３】
なお、研磨剤スラリー２４としては、シリコン酸化膜などの層間絶縁膜のＣＭＰを行う場合、例えば、フュームドシリカ系スラリーまたはセリア系スラリーを用いることができ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌなどの配線用メタルのＣＭＰを行う場合、例えば、アルミナ系スラリーに酸化剤を混入させたものを用いることができる。
また、研磨テーブル２ａには、研磨パッド２１のだれをならすドレス部３３が設けられ、ドレス部３３の表面には研磨パッド２１の表面を擦るダイヤモンド粒子３４が設けられている。そして、ドレス部３３は、支持アーム３２を介し、ドレス部３３を研磨パッド２１上で揺動させる揺動駆動部３１に連結されている。
【００４４】
そして、ウェハＷを研磨する場合、膜厚測定部９にてウェハＷの研磨前の膜厚を測定した後、搬送機構８を介して研磨部１にウェハＷを搬送する。そして、前回搬送された３枚分のウェハＷを４個の研磨ヘッド４ａ〜４ｄのうちの３個を用いて研磨テーブル２ａ〜２ｃ上でそれぞれ研磨しながら、研磨部１に今回搬送された１枚分のウェハＷを４個の研磨ヘッド４ａ〜４ｄのうちの残りの１個に装着する。
【００４５】
そして、各研磨テーブル２ａ〜２ｃにて全体の研磨量の１／３だけウェハＷの研磨が行われると、研磨ヘッド搬送部３を回転させることにより、待機させられていたウェハＷを最初の研磨テーブル２ａ〜２ｃに搬送するとともに、前段の研磨テーブル２ａ〜２ｃで全体の研磨量の１／３だけ研磨されたウェハＷを次段の研磨テーブル２ａ〜２ｃに移し、最後の研磨テーブル２ａ〜２ｃで研磨されたウェハＷを搬送機構８によりウェハ洗浄装置７に搬送する。
【００４６】
そして、研磨部１にて研磨されたウェハＷがウェハ洗浄装置７に搬送されると、ウェハ洗浄装置７にて洗浄された後、膜厚測定部９に搬送される。そして、膜厚測定部９にてウェハＷの研磨後の膜厚が測定された後、ウェハ収容部６に収容される。
ここで、３個の研磨テーブル２ａ〜２ｃおよび４個の研磨ヘッド４ａ〜４ｄを研磨部１に設けることにより、１枚のウェハＷを複数の研磨テーブル２ａ〜２ｃ上で３段階に分けて研磨することが可能となり、１個の研磨テーブル２ａ〜２ｃで行われる１枚のウェハＷの研磨時間を３分割することが可能となるとともに、余った研磨ヘッド４ａ〜４ｄに次のウェハＷを予め装着させた状態で待機させることが可能となる。
【００４７】
このため、研磨ヘッド４ａ〜４ｄにウェハＷを装着するための時間を短縮することを可能としつつ、研磨後のウェハＷの搬出効率を研磨テーブル２ａ〜２ｃの個数に対応して増大させることが可能となり、ウェハ洗浄装置７で行われるウェハＷの洗浄が研磨部１の研磨時間に律速されることを抑制して、スループットを向上させることが可能となる。
【００４８】
例えば、１枚のウェハＷの全体の研磨に６０秒だけかかり、ウェハ洗浄装置７で行われるウェハＷの洗浄に２０秒だけかかるものとすると、１枚のウェハＷを研磨テーブル２ａ〜２ｃ上で順次研磨することにより、１個の研磨テーブル２ａ〜２ｃ上で行われる１枚のウェハＷの研磨時間を２０秒にすることが可能となる。このため、全体の研磨の終了したウェハＷを最後の研磨テーブル２ａ〜２ｃから２０秒ごとに取り出して、ウェハ洗浄装置７に搬送することが可能となり、研磨部１からの研磨後のウェハＷの搬出時間とウェハ洗浄装置７で行われる洗浄時間とを整合させることを可能として、ウェハ洗浄装置７の稼動効率を向上させることが可能となる。
【００４９】
そして、研磨部１にて研磨の終了したウェハＷが搬出されると、次のウェハＷをウェハ収容部６から研磨部１に搬送する。そして、前回搬送された３枚分のウェハＷを４個の研磨ヘッド４ａ〜４ｄのうちの３個を用いて研磨テーブル２ａ〜２ｃ上でそれぞれ研磨しながら、研磨部１に今回搬送された１枚分のウェハＷを４個の研磨ヘッド４ａ〜４ｄのうちの残りの１個に装着する。
【００５０】
そして、以上の工程を繰り返すことにより、１枚のウェハＷを研磨テーブル２ａ〜２ｃ上に順次搬送し、１枚のウェハＷを全体の研磨量の１／３づつ各研磨テーブル２ａ〜２ｃ上にて順次研磨することができる。
ここで、研磨部１にて研磨を行う場合、研磨時間算出部１１は、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した研磨レートを補正データ格納部１０から取得するとともに、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した補正係数および補正時間を補正データ格納部１０から取得する。また、研磨時間算出部１１は、以前に研磨された研磨前後のウェハＷの膜厚および次に研磨される研磨前のウェハＷの膜厚を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに取得する。
【００５１】
そして、研磨時間算出部１１は、目標研磨量に対する以前に研磨されたウェハＷの研磨量の不足分を調整する第１調整時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出するとともに、以前に研磨されたウェハＷと次に研磨されるウェハＷの研磨前の膜厚差を調整する第２調整時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出する。ここで、研磨時間算出部１１は、研磨量の不足分を調整する第１調整時間およびウェハ間の膜厚差を調整する第２調整時間を算出する場合、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した補正係数または補正時間を用いることで、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄの研磨レートを補正することができる。
【００５２】
そして、研磨時間算出部１１は、補正係数または補正時間で補正された第１調整時間および第２調整時間を求めると、この第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて、以前に研磨されたウェハＷの実際の研磨時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに補正することにより、次に研磨されるウェハＷの研磨時間を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出する。
【００５３】
そして、次に研磨されるウェハＷの研磨時間が研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに求まると、研磨制御部１２は、研磨時間算出部１１により算出された研磨時間に基づいて、研磨部１における研磨量を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに制御する。
ここで、第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて、以前に研磨されたウェハＷの実際の研磨時間を補正することにより、研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとの研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、以前に研磨されたウェハＷの研磨量の不足分が補われるように、次に研磨されるウェハＷの研磨時間を算出することが可能となるとともに、次に研磨されるウェハＷの研磨時間を算出する際に、ウェハＷ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となる。
【００５４】
このため、研磨時の環境変化によって研磨レートが研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに変動した場合においても、実用上の研磨精度を確保しつつ、ウェハＷの研磨を行うことが可能となるとともに、ウェハＷ間の研磨前の膜厚ばらつきを吸収することを可能として、ウェハＷの研磨精度を向上させることが可能となる。
また、研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに研磨時間を補正することにより、研磨レートの変動に研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに対応することを可能としつつ、ウェハＷの研磨時間を求めることが可能となる。このため、研磨時の環境変化によって研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに研磨レートが変動した場合においても、実用上の研磨精度を確保しつつ、複数の研磨テーブル２ａ〜２ｃ上でウェハＷの研磨を段階的に行うことが可能となり、スループットを向上させることが可能となる。
【００５５】
なお、研磨時の環境変化としては、研磨時間の長さ、研磨パッド、研磨ヘッド４ａ〜４ｄ、コンディショナ５ａ〜５ｃなどの状態変化などを挙げることができる。
図３は、本発明の一実施形態に係る研磨時間算出方法を示すフローチャートである。
【００５６】
図３において、今回研磨されるウェハＷをウェハ収容部６から取り出し、今回研磨されるウェハＷの研磨前の膜厚を膜厚測定部９にて測定する（ステップＳ１）。そして、今回研磨されるウェハＷの研磨前の膜厚が膜厚測定部９にて測定されると、今回研磨されるウェハＷを研磨部１に搬送し、研磨テーブル２ａ〜２ｃ上にて順次研磨する（ステップＳ２）。
【００５７】
そして、今回研磨されるウェハＷの研磨が終了すると、今回研磨されたウェハＷを膜厚測定部９に搬送する。そして、今回研磨されたウェハＷの研磨後の膜厚を膜厚測定部９にて測定した後（ステップＳ３）、ウェハ収容部６に戻す。
次に、次回研磨されるウェハＷをウェハ収容部６から取り出し、次回研磨されるウェハＷの研磨前の膜厚を膜厚測定部９にて測定する（ステップＳ４）。
【００５８】
次に、研磨時間算出部１１は、次回研磨されるウェハＷに用いられる同一の研磨ヘッド４ａ〜４ｄで以前に研磨されたウェハＷの研磨後の膜厚と、目標研磨膜厚との差分に基づいて、第１調整時間を算出する（ステップＳ５）。なお、次回研磨されるウェハＷの第１調整時間を算出する場合、次回研磨されるウェハＷに用いられる研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した補正係数または補正時間を用いることにより、その研磨ヘッド４ａ〜４ｄの研磨レートを補正することができる。
【００５９】
次に、研磨時間算出部１１は、次回研磨されるウェハＷの研磨前の膜厚と、次回研磨されるウェハＷに用いられる同一の研磨ヘッド４ａ〜４ｄで以前に研磨されたウェハＷの研磨前の膜厚との差分に基づいて、第２調整時間を算出する（ステップＳ６）。なお、次回研磨されるウェハＷの第２調整時間を算出する場合、次回研磨されるウェハＷに用いられる研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した補正係数または補正時間を用いることにより、その研磨ヘッド４ａ〜４ｄの研磨レートを補正することができる。
【００６０】
次に、研磨時間算出部１１は、補正係数または補正時間で補正された第１調整時間および第２調整時間を求めるとその第１調整時間および前記第２調整時間に基づいて、次回研磨されるウェハＷに用いられる同一の研磨ヘッド４ａ〜４ｄで以前に研磨されたウェハＷの実際の研磨時間を補正することにより、次に研磨されるウェハＷの研磨時間を算出する（ステップＳ７）。
【００６１】
図４は、本発明の一実施形態に係る研磨方法を示すフローチャートである。
図４において、研磨時間算出部１１は、各ロット内における最初のウェハの研磨を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに行うための設定研磨時間を取得する。また、研磨時間算出部１１は、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した研磨レート（Ｈｅａｄ  Ｄａｉｌｙ  Ｒａｔｅ）を補正データ格納部１０から取得するとともに、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した補正係数および補正時間を補正データ格納部１０から取得する。
【００６２】
なお、補正係数および補正時間としては、本研磨を行うための本体補正係数および本体補正時間ならびに追加研磨を行うための追加補正係数および追加補正時間を用意することができる。また、設定研磨時間、研磨レート、補正係数および補正時間は、ホストコンピュータのデータベースにて提供することができる。
そして、今回研磨されるウェハＷが各ロットの何枚目であるかどうかを判断し（ステップＳ１２）、今回研磨されるウェハＷが各ロットの１〜Ｍ枚目である場合、初期研磨を行い（ステップＳ１３）、今回研磨されるウェハＷが各ロットの（Ｍ＋１）〜（Ｍ＋Ｎ）枚目である場合、本調整研磨を行い（ステップＳ１４）、今回研磨されるウェハＷが各ロットの（Ｍ＋Ｎ＋１）枚目以降である場合、微調整研磨を行う（ステップＳ１５）。
【００６３】
なお、ＭおよびＮは研磨ヘッド４ａ〜４ｄの個数の倍数とすることができ、例えば、１ロットにウェハＷが２５枚だけ含まれるとすると、Ｍ＝４、Ｎ＝１２とすることができる。
ここで、初期研磨では、各ロットの１〜Ｍ枚目のウェハＷ（Ｇａｔｉｎｇ  Ｗａｆｅｒ）について、研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに設定研磨時間だけ研磨を行う。
【００６４】
また、本調整研磨では、目標研磨膜厚（Ｔａｒｇｅｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を取得するとともに、初期研磨されたウェハＷの実際の研磨時間（Ｇａｔｉｎｇ  Ａｃｔｕａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに取得する。また、初期研磨された研磨前後のウェハＷの膜厚（Ｇａｔｉｎｇ  Ｐｒｅ  ＴｈｉｃｋｎｅｓｓおよびＧａｔｉｎｇ  Ｐｏｓｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）および次に研磨される研磨前のウェハＷの膜厚（処理ウェハのＰｒｅ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに取得する。
【００６５】
そして、目標研磨膜厚（Ｔａｒｇｅｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）、初期研磨されたウェハＷの実際の研磨時間（Ｇａｔｉｎｇ  Ａｃｔｕａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）、初期研磨された研磨前後のウェハＷの膜厚（Ｇａｔｉｎｇ  Ｐｒｅ  ＴｈｉｃｋｎｅｓｓおよびＧａｔｉｎｇ  Ｐｏｓｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）および次に研磨される研磨前のウェハＷの膜厚（処理ウェハのＰｒｅ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を取得すると、以下の（２）式を用いることにより、次回研磨されるウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出する。
2005052906.tif 000005
なお、（２）式において、研磨レート（Ｈｅａｄ  Ｄａｉｌｙ  Ｒａｔｅ）、本体補正係数および本体補正時間は、研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに与えることができる。
【００６６】
そして、次回研磨されるウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）が研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出されると、各ロットの（Ｍ＋１）〜（Ｍ＋Ｎ）枚目のウェハＷについて、（２）式で求めた研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）だけ研磨部１にて研磨を行う。
ここで、（２）式を用いて次回研磨されるウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を算出することにより、研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、初期研磨された１〜Ｍ枚目のウェハＷの研磨量の不足分が補われるように、（Ｍ＋１）〜（Ｍ＋Ｎ）枚目のウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を算出することが可能となるとともに、（Ｍ＋１）〜（Ｍ＋Ｎ）枚目のウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、研磨時の環境変化に柔軟に対応しつつ、本調整研磨におけるウェハＷの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００６７】
また、微調整研磨では、目標研磨膜厚（Ｔａｒｇｅｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を取得するとともに、本調整研磨されたウェハＷの実際の研磨時間（Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ａｃｔｕａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに取得する。また、本調整研磨された研磨前後のウェハＷの膜厚（Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｐｒｅ  ＴｈｉｃｋｎｅｓｓおよびＭｏｎｉｔｏｒ  Ｐｏｓｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）および次に研磨される研磨前のウェハＷの膜厚（処理ウェハのＰｒｅ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに取得する。
【００６８】
そして、目標研磨膜厚（Ｔａｒｇｅｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）、本調整研磨されたウェハＷの実際の研磨時間（Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ａｃｔｕａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）、本調整研磨された研磨前後のウェハＷの膜厚（Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｐｒｅ  ＴｈｉｃｋｎｅｓｓおよびＭｏｎｉｔｏｒ  Ｐｏｓｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）および次に研磨される研磨前のウェハＷの膜厚（処理ウェハのＰｒｅ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を取得すると、以下の（３）式を用いることにより、次回研磨されるウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出する。
2005052906.tif 000006
なお、（３）式において、研磨レート（Ｈｅａｄ  Ｄａｉｌｙ  Ｒａｔｅ）、本体補正係数および本体補正時間は、研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに与えることができる。
【００６９】
そして、次回研磨されるウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）が研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出されると、各ロットの（Ｍ＋Ｎ＋１）枚目以降のウェハＷについて、（３）式で求めた研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）だけ研磨部１にて研磨を行う。
ここで、（３）式を用いて次回研磨されるウェハＷの研磨時間（Ｎｅｘｔ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を算出することにより、研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、（Ｍ＋１）〜（Ｍ＋Ｎ）枚目のウェハＷの研磨量の不足分が補われるように、（Ｍ＋Ｎ＋１）枚目以降のウェハＷの研磨時間を算出することが可能となるとともに、（Ｍ＋Ｎ＋１）枚目以降のウェハＷの研磨時間を算出する際に、ウェハ間の研磨前の膜厚ばらつきを考慮することが可能となり、研磨時の環境変化に柔軟に対応しつつ、微調整研磨におけるウェハＷの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００７０】
そして、研磨部１にて、初期研磨、本調整研磨または微調整研磨のいずれかが行われると、膜厚測定部９にて研磨後のウェハＷの膜厚を測定することにより、研磨後のウェハＷの膜厚が規定範囲内かどうかを判断する（ステップＳ１６）。そして、研磨後のウェハＷの膜厚が規定範囲内でない場合、そのウェハＷについての追加研磨を行う（ステップＳ１７）。
【００７１】
ここで、追加研磨を行う場合、初期研磨、本調整研磨または微調整研磨されたウェハＷの研磨後の膜厚と目標研磨膜厚との差分を研磨レートで除した値を算出することにより、初期研磨、本調整研磨または微調整研磨における研磨量の不足分に対応した追加研磨時間を求めることができる。
また、追加研磨時間を求める場合、研磨ヘッド４ａ〜４ｄに対応した追加補正係数または追加補正時間を用いることにより、各研磨ヘッド４ａ〜４ｄの研磨レートを補正することができる。ここで、追加研磨において各研磨ヘッド４ａ〜４ｄの研磨レートを補正する場合、追加研磨時の追加補正係数または追加補正時間を本調整研磨時または微調整研磨時の本体補正係数または本体補正時間とは別個に設定することができる。
【００７２】
図５は、本発明の一実施形態に係る補正係数算出方法を説明する図である。
図５において、研磨時間が短い場合（Ａ点）、研磨パッドの温度上昇が不十分で化学反応が不活発になるとともに、研磨剤スラリーが研磨パッドの表面に完全に行き渡る前に研磨が行われるため、研磨レートが小さくなる。そして、研磨時間が長くなるに従って（Ｂ点）、研磨パッドの温度が上昇して化学反応が活発化するとともに、研磨剤スラリーが研磨パッドの表面に完全に行き渡るようになるため、研磨レートが大きくなる。
【００７３】
そして、追加研磨の場合、研磨時間が短いため、Ａ点の傾きに基づいて追加補正係数または追加補正時間を設定し、本調整研磨または微調整研磨の場合、追加研磨よりも研磨時間が長いため、Ｂ点の傾きに基づいて本体補正係数または本体補正時間を設定することができる。これにより、研磨時間による研磨レートの傾きの変化を考慮して、研磨時間を補正することが可能となり、研磨時の環境変化に対応しつつ、ウェハＷの研磨時間を精度よく算出することが可能となる。
【００７４】
すなわち、追加研磨では、目標研磨膜厚（Ｔａｒｇｅｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を取得するとともに、本調整研磨または微調整研磨されたウェハＷの研磨後の膜厚（処理ウェハのＰｏｓｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに取得する。
そして、目標研磨膜厚（Ｔａｒｇｅｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）および本調整研磨または微調整研磨されたウェハＷの研磨後の膜厚（処理ウェハのＰｏｓｔ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を取得すると、以下の（４）式を用いることにより、追加研磨されるウェハＷの追加研磨時間（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに算出する。
2005052906.tif 000007
なお、（４）式において、研磨レート（Ｈｅａｄ  Ｄａｉｌｙ  Ｒａｔｅ）、追加補正係数および追加補正時間は、研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに与えることができる。
【００７５】
ここで、（４）式を用いて追加研磨時間（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を算出することにより、研磨時間による研磨レートの変動に柔軟に対応することを可能としつつ、初期研磨、本調整研磨または微調整研磨されたウェハＷの研磨量の不足分が補われるように、追加研磨されるウェハＷの追加研磨時間（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ  Ｔｉｍｅ）を算出することが可能となり、初期研磨、本調整研磨または微調整研磨の研磨時間に誤差が発生した場合においても、研磨時の環境変化に柔軟に対応しつつ、追加研磨におけるウェハＷの研磨精度を向上させることが可能となる。
【００７６】
また、研磨時間の算出式を変更しながら初期研磨、本調整研磨または微調整研磨を行うことにより、初期研磨→本調整研磨→微調整研磨と段階を追うに従って研磨精度を向上させることが可能となる。このため、追加研磨されるウェハＷの枚数の増大を抑制しつつ、追加研磨を行うことが可能となり、スループットの増大を抑制しつつ、ウェハＷの研磨を精度よく行うことが可能となる。
【００７７】
なお、上述した実施形態では、３個の研磨テーブル２ａ〜２ｃおよび４個の研磨ヘッド４ａ〜４ｄを研磨部１に設ける方法について説明したが、研磨テーブルおよび研磨ヘッドの個数は限定されることなく何個でもよい。
また、上述した実施形態では、研磨ヘッド４ａ〜４ｄごとに研磨時間を補正する方法について説明したが、研磨テーブル２ａ〜２ｃごとに研磨時間を補正するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る研磨装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図１の研磨部の概略構成を示す斜視図。
【図３】一実施形態に係る研磨時間算出方法を示すフローチャート。
【図４】一実施形態に係る研磨方法を示すフローチャート。
【図５】一実施形態に係る補正係数算出方法を説明する図。
【符号の説明】
Ｗ  ウェハ、１  研磨部、２ａ〜２ｃ  研磨テーブル、３  研磨ヘッド搬送部、４ａ〜４ｄ  研磨ヘッド、５ａ〜５ｃ  コンディショナ、６  ウェハ収容部、７  ウェハ洗浄装置、８  搬送機構、９  膜厚測定部、１０  補正データ格納部、１１  研磨時間算出部、１２  研磨制御部、２１  研磨パッド、２２  回転駆動部、２３  スピンドル、２４  ノズル  ２５  研磨剤スラリー、３１  揺動駆動部、３２  支持アーム、３３  ドレス部、３４  ダイヤモンド粒子
【図１】
2005052906.tif 000008
【図２】
2005052906.tif 000009
【図３】
2005052906.tif 000010
【図４】
2005052906.tif 000011
【図５】
2005052906.tif 000012