(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨対象物が大口径であっても、研磨部材表面に付着した異物を原因として研磨対象物の研磨後の表面にスクラッチが生じることを抑制することにより研磨対象物の歩留まりが低下することを抑制できるようにする。【解決手段】研磨部材２００と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄する。【選択図】図４
2007290111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、
前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、
研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体からコンピュータに読込み、
前記研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法。
【請求項３】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、
研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体からコンピュータに読込み、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、
前記研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法。
【請求項４】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、
前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積し、
前記蓄積された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲から重点洗浄位置または重点洗浄範囲を算出し、
前記算出された研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法。
【請求項５】
前記研磨部材表面に異物が付着したことを検知部で検知して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする請求項１，３または４記載の研磨方法。
【請求項６】
前記研磨部材表面を画像解析して、該表面に異物が付着したことを検知することを特徴とする請求項５記載の研磨方法。
【請求項７】
研磨対象物の研磨後の研磨面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする請求項１，３または４記載の研磨方法。
【請求項８】
研磨対象物の研磨後の研磨面を画像解析して該研磨面を診断することを特徴とする請求項７記載の研磨方法。
【請求項９】
研磨部材表面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄されるべき位置または範囲として特定すると共に、前記特定した重点的に洗浄されるべき位置または範囲を記憶して蓄積することを特徴とする研磨部材表面の洗浄領域特定方法。
【請求項１０】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨し、
前記研磨対象物の研磨面を診断して、重点的に洗浄されるべき前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする研磨部材表面の洗浄領域特定方法。
【請求項１１】
前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲として特定された情報を記憶して蓄積することを特徴とする請求項１０記載の研磨部材表面の洗浄領域特定方法。
【請求項１２】
前記研磨対象物の研磨面を画像解析して該研磨面を診断することを特徴とする請求項１０記載の研磨部材表面の洗浄領域特定方法。
【請求項１３】
研磨対象物の研磨面を撮影した画像を画像解析して研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする付着領域特定方法。
【請求項１４】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部と、
前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄する洗浄部を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項１５】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨部材表面を洗浄する洗浄部と、
研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を蓄積した記憶媒体から情報を読込み、前記研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄するように前記洗浄部を制御する制御部を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項１６】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨部材表面を洗浄する洗浄部と、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部と、
研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を蓄積した記憶媒体から情報を読込み、かつ前記読込まれた研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄するように前記洗浄部を制御する制御部を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項１７】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
研磨部材表面を洗浄する洗浄部と、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部と、
前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積し、前記蓄積された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲から重点洗浄位置または重点洗浄範囲を算出し、かつ前記算出された研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄するように前記洗浄部を制御する制御部を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項１８】
前記付着領域特定部は、前記研磨部材表面に付着した異物を検知する検知部を有し、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする請求項１４,１６または１７記載の研磨装置。
【請求項１９】
前記付着領域特定部は、前記研磨部材表面を画像解析して該表面に付着した異物を検知する画像解析装置を有することを特徴とする請求項１８記載の研磨装置。
【請求項２０】
前記付着領域特定部は、研磨対象物の研磨後の研磨面を診断して前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する診断装置を有することを特徴とする請求項１４，１６または１７記載の研磨装置。
【請求項２１】
前記診断装置は、研磨対象物の研磨後の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する画像解析装置であることを特徴とする請求項２０記載の研磨装置。
【請求項２２】
前記制御部は、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲として前記付着領域特定部によって特定された情報を記憶して蓄積することを特徴とする請求項１６記載の研磨装置。
【請求項２３】
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する装置であって、
標準パターンを記憶媒体から読込む読込み装置と、
研磨対象物の研磨面を撮影した画像を読込む読込み装置と、
前記読込んだ標準パターンおよび画像を使って画像解析することにより研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する演算装置と、
前記演算装置で特定した異物付着位置または異物付着範囲を出力する出力装置と、
を有することを特徴とする付着領域特定装置。
【請求項２４】
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する装置であって、
研磨装置の幾何学的パラメータと研磨対象物の研磨条件を読込む読込み装置と、
前記読込んだ幾何学的パラメータと研磨条件を使って標準パターンを作成する標準パターン作成装置と、
研磨対象物の研磨面を撮影した画像を読込む読込み装置と、
前記作成した標準パターンおよび前記読込んだ画像を使って画像解析することにより研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する演算装置と、
前記演算装置で特定した異物付着位置または異物付着範囲を出力する出力装置と、
を有することを特徴とする付着領域特定装置。
【請求項２５】
研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するためにコンピュータに、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、
研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び
前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項２６】
研磨部材表面への異物の付着を予防するためにコンピュータに、
研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体から読込む重点洗浄領域読込み手順、
研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び
前記読込まれた研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項２７】
研磨部材表面への異物の付着を予防するか、または研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するためにコンピュータに、
研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体から読込む重点洗浄領域読込み手順、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、
研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び
前記読込まれた研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項２８】
研磨部材表面への異物の付着を予防するか、または研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するためにコンピュータに、
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、
前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積する付着領域記憶手順、
前記蓄積された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲から重点洗浄位置または重点洗浄範囲を算出する重点洗浄領域算出手順、
研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び
前記算出された研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項２９】
前記付着領域特定手順が、前記研磨部材表面に異物が付着したことを検知部で検知して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順であることを特徴とする請求項２５，２７または２８記載のプログラム。
【請求項３０】
前記付着領域特定手順が、前記研磨部材表面を画像解析して該表面に異物が付着したことを検知する手順を含むことを特徴とする請求項２９記載のプログラム。
【請求項３１】
前記付着領域特定手順が、研磨対象物の研磨後の研磨面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順であることを特徴とする請求項２５，２７または２８記載のプログラム。
【請求項３２】
前記付着領域特定手順が、研磨対象物の研磨後の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する手順を含むことを特徴とする請求項３１記載のプログラム。
【請求項３３】
異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積するためにコンピュータに、
研磨部材表面を診断して前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄されるべき位置または範囲として特定する手順、及び
前記特定した重点的に洗浄されるべき位置または範囲を記憶して蓄積する手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項３４】
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定するためにコンピュータに、
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する手順、及び
前記研磨対象物の研磨面を診断して重点的に洗浄されるべき前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項３５】
特定した異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積するためにコンピュータに、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲として特定された情報を記憶して蓄積する手順を更に実行させることを特徴とする請求項３４記載のプログラム。
【請求項３６】
前記付着領域特定手順が、前記研磨対象物の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する手順を含むことを特徴とする請求項３４記載のプログラム。
【請求項３７】
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定するためにコンピュータに、
研磨対象物の研磨面を撮影した画像を画像解析することにより研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項３８】
請求項２５乃至３６のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項３９】
研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、
請求項３８に記載の記憶媒体からプログラムを読出して該プログラムを実行することができるコンピュータを有することを特徴とする研磨装置。
【請求項４０】
請求項３７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項４１】
研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する装置であって、
請求項４０に記載の記録媒体からプログラムを読出して該プログラムを実行することができるコンピュータを有することを特徴とする付着領域特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品、機械部品、セラミックスおよび金属等を研磨する研磨方法および研磨装置、ならびに該研磨方法を実現するためのプログラム、該プログラムを記録した記憶媒体に関し、特に半導体ウェーハ等の研磨対象物の表面を平坦且つ鏡面状に研磨するのに好適な研磨方法および研磨装置、ならびに該研磨方法を実現するためのプログラム、該プログラムを記録した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて、回路の配線が微細化し、集積されるデバイスの寸法もより微細化されつつある。そこで、半導体ウェーハの表面に形成された皮膜を研磨により除去して、表面を平坦化する工程が必要となっている。この平坦化法の一つとして、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置による研磨がある。化学機械研磨装置は、研磨部材（研磨布、研磨パッド等）と、半導体ウェーハ等の研磨対象物を保持する保持部（トップリング、研磨ヘッド、チャック等）とを有している。そして、研磨対象物の表面（被研磨面）を研磨部材の表面に押当て、両者の間に研磨助剤（砥液、薬液、スラリー、純水等）を供給しつつ、両者を相対運動させることにより、研磨対象物の表面を平坦かつ鏡面状に研磨するようにしている。化学機械研磨装置による研磨では、化学的研磨作用と機械的研磨作用により、良好な研磨が行われることが知られている。
【０００３】
この様な化学機械研磨装置に用いられる研磨部材の材料（素材）としては、一般に発泡樹脂や不織布が用いられている。研磨部材の表面には微細な凹凸が形成されており、この微細な凹凸は、目詰まり防止や研磨抵抗の低減に効果的なチップポケットとして作用する。しかし、研磨部材で研磨対象物の研磨を続けると、研磨部材表面の微細な凹凸が潰れてしまい、研磨レートの低下を引き起こす。このため、多数のダイヤモンド粒子を電着させたダイヤモンドドレッサ等で研磨部材表面のドレッシング（目立て）を行い、研磨部材表面に微細な凹凸を再形成する必要がある。
【０００４】
このドレッシングの際に、ダイヤモンド粒子がドレッサから脱落したり、ドレッシング屑が発生したりすることがある。ドレッサから脱落したダイヤモンド粒子やドレッシング屑は、通常ドレッシングの際に供給される洗浄液と共に研磨部材表面から排出される。しかし、排出されずに研磨部材表面に付着したまま残った場合には、異物となって、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）にスクラッチ（傷）を発生させる原因となる。
【０００５】
ドレッシング中に発生したダイヤモンド粒子やドレッシング屑の他にも、酸化膜や金属膜などの皮膜を研磨する際に発生する皮膜屑や研磨部材の屑、研磨助剤に含まれる砥粒などが凝集物となって研磨部材表面に付着し、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）にスクラッチを引き起こす異物となる。研磨対象物が半導体ウェーハであれば、この様なスクラッチは致命的な欠陥となる恐れが高く、大きな問題となる。また、研磨部材表面に異物が付着したまま研磨を継続すると、研磨部材表面から異物が除去されるまで研磨対象物の表面にスクラッチを発生し続け、このため、一つの研磨対象物だけでなく、複数の研磨対象物に欠陥が発生し歩留り低下の原因となる。
【０００６】
上述のように、研磨対象物の表面に発生したスクラッチは致命的な欠陥となる恐れが高く、その防止のために、研磨部材表面に付着した異物を除去する方法や装置が種々提案されている。例えば、研磨部材に純水や薬液などの洗浄液を吹き付けて研磨部材上の異物を洗い流す方法や、その装置を備えた研磨装置が提案されている（特許文献１および特許文献３〜１０参照）。また、研磨部材に洗浄液を吹き付けるとともに、ブラシ、砥石またはＰＶＡスポンジスクラブなどで研磨部材の表面を擦って研磨部材表面から異物を除去する方法や、その装置を備えた研磨装置が提案されている（特許文献３，４、特許文献６〜８参照）。他にも、スラリーを吸引する装置を設け、異物の一因となっているスラリーを吸引して研磨部材表面から除去する研磨装置が提案されている（特許文献１参照）。また、研磨部材を研磨中に洗浄するための流体浴を具備した研磨装置が提案されている（特許文献４参照）。更に、異物をペルオキソ硫酸やフッ酸などの溶解液で溶解させる方法や、その装置を備えた研磨装置が提案されている（特許文献２，８参照）。
【０００７】
また、スクラッチが生じる研磨工程の条件や研磨装置自体を改善するために、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）に生じたスクラッチを解析し、スクラッチ形成に関わった研磨装置とその条件、研磨部材に付着した異物の位置を特定するようにしたスクラッチ解析方法およびスクラッチ解析装置が提案されている（特許文献１１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−９４９６４号公報
【特許文献２】特開平１０−２１７１０４号公報
【特許文献３】特開平１０−２４４４５８号公報
【特許文献４】特開平１０−２９６６２５号公報
【特許文献５】特開平１１−２４３０７２号公報
【特許文献６】特開平１１−３３３６９５号公報
【特許文献７】特開２０００−２１８５１７号公報
【特許文献８】特開２０００−２８０１６３号公報
【特許文献９】特開２０００−３４０５３１号公報
【特許文献１０】特開２００１−１４４０５５号公報
【特許文献１１】特開２００４−２５９８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、研磨部材に付着した異物を除去して、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）にスクラッチが発生することを完全に防止することは困難である。この原因として、研磨対象物の大口径化により、研磨対象物の表面（被研磨面）と接触する研磨部材の面積が大きくなって、洗浄液の吹き付けやブラシの擦り付けなどにムラが生じ、研磨部材に付着した異物を効果的に除去できないことが挙げられる。また、逆に研磨部材表面を均一に洗浄しようとするあまりに、研磨部材の異物の付着箇所を重点的に洗浄できず、研磨部材表面の異物が除去されないことも原因として挙げられる。
【００１０】
なお、特許文献１１に開示されているスクラッチ解析方法およびスクラッチ解析装置は、研磨装置と連携されておらず、したがって、大量生産のラインで稼動している研磨装置で研磨対象物の表面にスクラッチが発生した場合に即座に対応できず、歩留りの低下を抑制できないと考えられる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、たとえ研磨対象物が大口径であっても、研磨部材表面に付着した異物を原因として研磨対象物の研磨後の表面にスクラッチが生じ、これが歩留りを低下させてしまうことを抑制できるようにした研磨方法および研磨装置、ならびに異物の付着領域を特定する付着領域特定方法および付着領域特定装置、研磨方法および付着領域特定方法を実現するためのプログラム、該プログラムを記録した記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法である。
【００１３】
これにより、例えば、研磨を中止した後に、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄することで、異物の研磨部材表面からの除去作業を効果的に行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体からコンピュータに読込み、前記研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法である。
【００１５】
これにより、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲として、異物の付着頻度が高い位置または範囲や、研磨の歩留りにとって特に重要な位置または範囲を記憶媒体に記憶させておくことで、スクラッチの原因となる異物の研磨部材表面への付着を予防することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体からコンピュータに読込み、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、前記研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法である。
【００１７】
これにより、例えば研磨中に研磨部材表面に異物が検知されない結果、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲が特定されない場合は、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄し、研磨部材表面に異物が検知された場合は、その付着位置または付着範囲を重点的に洗浄して、研磨部材表面への異物の付着防止と、異物付着後の異物の除去を効率的に行うことができる。なお前記異物の付着位置または付着範囲を含んでそれよりも広い範囲を重点的に洗浄しても良い。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積し、前記蓄積された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲から重点洗浄位置または重点洗浄範囲を算出し、前記算出された研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄することを特徴とする研磨方法である。
【００１９】
これにより、蓄積された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲から、異物の付着頻度が高い研磨部材表面の位置または範囲を算出し、重点洗浄位置または重点洗浄範囲として記憶媒体に記憶することができる。また、研磨時間が長ければ長いほど、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の情報の蓄積量が増えるので、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲の精度が高まる。したがって、付着した異物の効果的な除去作業が出来ると共に、より効率的に異物の研磨部材表面への付着を防止するための洗浄を行うことができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記研磨部材表面に異物が付着したことを検知部で検知して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする請求項１，３または４記載の研磨方法である。
【００２１】
このように、研磨部材表面への異物の付着を検知部で検知することで、異物の検知により直ちに研磨を中止することができる。また、研磨を中止した後に研磨部材の表面を洗浄して異物を除去したり、研磨部材を交換したりすることにより、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）にスクラッチが発生すること防止することができる。特に、接触方式により研磨部材表面の異物を検知することで、研磨部材表面に液膜などがあったとしても、研磨部材表面の異物を精度良く検知することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記研磨部材表面を画像解析して、該表面に異物が付着したことを検知することを特徴とする請求項５記載の研磨方法である。
これにより、検知部による研磨部材などの汚染を防止することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、研磨対象物の研磨後の研磨面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする請求項１，３または４記載の研磨方法である。
研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）に生じたスクラッチと、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲との間には相関関係がある。このため、研磨対象物の研磨後の表面を診断して、該表面に生じたスクラッチを検知することで、このスクラッチの発生位置から研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。したがって、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄でき、異物を効果的に除去できる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、研磨対象物の研磨後の研磨面を画像解析して該研磨面を診断することを特徴とする請求項７記載の研磨方法である。
これにより、例えば、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）に生じた、異物によるスクラッチが致命的な欠陥であるか否かを調べ、致命的な欠陥となったスクラッチのみを抽出し、この抽出したスクラッチから、致命的なスクラッチを発生させる研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。したがって、異物によるスクラッチが致命的な場合に、直ちに研磨を中止し、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄することで、歩留りの低下を抑制することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、研磨部材表面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄されるべき位置または範囲として特定すると共に、前記特定した重点的に洗浄されるべき位置または範囲を記憶して蓄積することを特徴とする研磨部材表面の洗浄領域特定方法である。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨し、前記研磨対象物の研磨面を診断して、重点的に洗浄されるべき前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする研磨部材表面の洗浄領域特定方法である。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲として特定された情報を記憶して蓄積することを特徴とする請求項１０記載の研磨部材表面の洗浄領域特定方法である。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、前記研磨対象物の研磨面を画像解析して該研磨面を診断することを特徴とする請求項１０記載の研磨部材表面の洗浄領域特定方法である。
このように、特定された情報を記憶して蓄積することで、蓄積した情報を重点洗浄位置または重点洗浄範囲の算出に利用することができる。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、研磨対象物の研磨面を撮影した画像を画像解析して研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする付着領域特定方法である。
これにより、例えば、研磨対象物の研磨面にスクラッチが発生した場合、研磨面を撮影した画像を画像解析することにより、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができるので、異物の研磨部材表面からの除去作業を効率よく行うことができる。
【００３０】
請求項１４に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部と、前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄する洗浄部を有することを特徴とする研磨装置である。
これにより、例えば、研磨を中止した後に、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄することで、効果的な異物の除去作業を実施することができる。
【００３１】
請求項１５に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、研磨部材表面を洗浄する洗浄部と、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を蓄積した記憶媒体から情報を読込み、前記研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄するように前記洗浄部を制御する制御部を有することを特徴とする研磨装置である。
これにより、スクラッチの原因となる異物の研磨部材表面への付着を予防することができる。
【００３２】
請求項１６に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、研磨部材表面を洗浄する洗浄部と、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部と、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を蓄積した記憶媒体から情報を読込み、かつ前記読込まれた研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄するように前記洗浄部を制御する制御部を有することを特徴とする研磨装置である。
【００３３】
これにより、例えば研磨中に研磨部材表面に異物が検知されない結果、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲が特定されない場合は、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄し、研磨部材表面に異物が検知された場合は、その付着位置または付着範囲を重点的に洗浄することで、異物の研磨部材表面への付着防止と、異物付着後の異物の除去を効率的に実施することができる。
【００３４】
請求項１７に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、研磨部材表面を洗浄する洗浄部と、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部と、前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積し、前記蓄積された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲から重点洗浄位置または重点洗浄範囲を算出し、かつ前記算出された研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記付着領域特定部によって特定された前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を重点的に洗浄するように前記洗浄部を制御する制御部を有することを特徴とする研磨装置である。
【００３５】
これにより、蓄積された研磨部材表面への異物の付着位置または付着範囲から、異物の付着頻度が高い研磨部材表面の位置または範囲を算出し、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲として記憶媒体に記憶することができる。また、研磨時間が長ければ長い程、研磨部材表面への異物の付着位置または付着範囲の情報の蓄積量が増えるので、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲の精度が高まる。したがって、付着した異物の効果的な除去作業が出来ると共に、より効率的に異物の付着を防止するための洗浄を実施できる。また、本研磨装置により蓄積した研磨部材表面の異物の付着位置または付着範囲、あるいはこれらから算出した研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関するデータを他の研磨装置で使用することもできる。例えば、既存の研磨装置に加えて新しい研磨装置を増設する場合、既存の研磨装置に蓄積されたデータを新しい研磨装置で使用することができるので、増設した装置であっても効率的に異物の付着を防止することができる。
【００３６】
請求項１８に記載の発明は、前記付着領域特定部は、前記研磨部材表面に付着した異物を検知する検知部を有し、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することを特徴とする請求項１４，１６または１７記載の研磨装置である。
これにより、研磨中において、研磨部材表面に異物が付着したことを検知部で検知して、研磨を中止する等の対応を採ることができる。特に、検知部を研磨部に設けることで、研磨部材表面に付着した異物を直ちに検知することができる。また、接触方式により研磨部材表面の異物を検知することで、研磨部材表面に液膜などがあったとしても、研磨部材表面の異物を精度良く検知することができる。
【００３７】
請求項１９に記載の発明は、前記付着領域特定部は、前記研磨部材表面を画像解析して該表面に付着した異物を検知する画像解析装置を有することを特徴とする請求項１８記載の研磨装置である。
これにより、検知部によって、研磨部材などが汚染されることを防止することができる。
【００３８】
請求項２０に記載の発明は、前記付着領域特定部は、研磨対象物の研磨後の研磨面を診断して前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する診断装置を有することを特徴とする請求項１４，１６または１７記載の研磨装置である。
研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）に生じたスクラッチと、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲との間には相関関係がある。このため、研磨対象物の研磨後の表面を診断して、該表面に生じたスクラッチを検知することで、このスクラッチの発生位置から研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。したがって、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄でき、異物を効果的に除去できる。
【００３９】
請求項２１に記載の発明は、前記診断装置は、研磨対象物の研磨後の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する画像解析装置であることを特徴とする請求項２０記載の研磨装置である。
これにより、例えば、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）に生じた、異物によるスクラッチが致命的な欠陥であるか否かを調べ、致命的な欠陥となったスクラッチのみを抽出し、この抽出したスクラッチから、致命的なスクラッチを発生させる研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。したがって、異物によるスクラッチが致命的な場合に、直ちに研磨を中止し、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄することで、歩留りの低下を抑制することができる。
【００４０】
請求項２２に記載の発明は、前記制御部は、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲として前記付着領域特定部によって特定された情報を記憶して蓄積することを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置である。
これにより、蓄積した情報を研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲の算出に利用することができる。
【００４１】
請求項２３に記載の発明は、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する装置であって、標準パターンを記憶媒体から読込む読込み装置と、研磨対象物の研磨面を撮影した画像を読込む読込み装置と、前記読込んだ標準パターンおよび画像を使って画像解析することにより研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する演算装置と、前記演算装置で特定した異物付着位置または異物付着範囲を出力する出力装置とを有することを特徴とする付着領域特定装置である。
【００４２】
これにより、例えば、研磨対象物の研磨面にスクラッチが発生した場合、予め作成して用意しておいた標準パターンと研磨対象物の研磨面を撮影した画像を使って画像解析することにより、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。したがって、異物の研磨部材表面からの除去作業を効果的に行うことができる。なお標準パターンを読込む上記読込み装置と撮影した画像を読込む上記読込み装置とは、それらの機能を兼ね備える装置としても良いのは言うまでもない。
【００４３】
請求項２４に記載の発明は、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する装置であって、研磨装置の幾何学的パラメータと研磨対象物の研磨条件を読込む読込み装置と、前記読込んだ幾何学的パラメータと研磨条件を使って標準パターンを作成する標準パターン作成装置と、研磨対象物の研磨面を撮影した画像を読込む読込み装置と、前記作成した標準パターンおよび前記読込んだ画像を使って画像解析することにより研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する演算装置と、前記演算装置で特定した異物付着位置または異物付着範囲を出力する出力装置と、を有することを特徴とする付着領域特定装置である。
【００４４】
これにより、上記で読込んだ研磨装置の幾何学的パラメータと研磨対象物の研磨条件を使って標準パターンを作成することができるから、予め標準パターンを作成して用意しておく必要がない。また例えば、研磨対象物の研磨面にスクラッチが発生した場合、上記のようにして作成した標準パターンと上記した、画像を読込む読込み装置から読込んだ研磨対象物の研磨面を撮影した画像を使って、上記演算装置で画像解析することにより、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。したがって、異物の研磨部材表面からの除去作業を効果的に行うことができる。また、上記した研磨装置の幾何学的パラメータと研磨対象物の研磨条件を読込む読込み装置と、研磨対象物の研磨面を撮影した画像を読込む読み込み装置とは、それらの機能を兼ね備えた装置としても良いことは言うまでもない。
【００４５】
請求項２５に記載の発明は、研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するためにコンピュータに、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、を実行させるためのプログラムである。
これにより、研磨部材表面に付着した異物を洗浄するための付着領域特定手順、重点洗浄条件読込み手順、及び重点洗浄手順をコンピュータに実行させることができる。
【００４６】
請求項２６に記載の発明は、研磨部材表面への異物の付着を予防するためにコンピュータに、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体から読込む重点洗浄領域読込み手順、研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び前記読込まれた研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、を実行させるためのプログラムである。
これにより、研磨部材表面への異物の付着を予防するため、重点洗浄領域読込み手順、重点洗浄条件読込み手順、及ぶ重点洗浄手順をコンピュータに実行させることができる。
【００４７】
請求項２７に記載の発明は、研磨部材表面への異物の付着を予防するか、または研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するためにコンピュータに、研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲に関する情報を記憶媒体から読込む重点洗浄領域読込み手順、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び前記読込まれた研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、を実行させるためのプログラムである。
【００４８】
これにより、研磨部材表面への異物の付着を予防するか、または研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するため、研磨部材表面に付着した異物を洗浄するための重点洗浄領域読込み手順、付着領域特定手順、重点洗浄条件読込み手順、及び重点洗浄手順をコンピュータに実行させることができる。
【００４９】
請求項２８に記載の発明は、研磨部材表面への異物の付着を予防するか、または研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するためにコンピュータに、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積する付着領域記憶手順、前記蓄積された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲から重点洗浄位置または重点洗浄範囲を算出する重点洗浄領域算出手順、研磨部材表面を重点的に洗浄する際の洗浄条件を記憶媒体から読込む重点洗浄条件読込み手順、及び前記算出された研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲、及び前記特定された研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲の少なくとも一方を前記読込まれた重点洗浄条件で洗浄する重点洗浄手順、を実行させるためのプログラムである。
【００５０】
これにより、研磨部材表面への異物の付着を予防するか、または研磨部材表面に付着した異物を洗浄により除去するため、研磨部材表面に付着した異物を洗浄するための付着領域特定手順、付着領域記憶手順、重点洗浄領域算出手順、重点洗浄条件読込み手順、及び重点洗浄手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５１】
請求項２９に記載の発明は、前記付着領域特定手順が、前記研磨部材表面に異物が付着したことを検知部で検知して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順であることを特徴とする請求項２５，２７または２８記載のプログラムである。
これにより、研磨部材表面に異物が付着したことを検知部で検知する付着領域特定手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５２】
請求項３０に記載の発明は、前記付着領域特定手順が、前記研磨部材表面を画像解析して該表面に異物が付着したことを検知する手順を含むことを特徴とする請求項２９記載のプログラムである。
これにより、前記研磨部材表面を画像解析して該表面に異物が付着したことを検知する手順を含む付着領域特定手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５３】
請求項３１に記載の発明は、前記付着領域特定手順が、研磨対象物の研磨後の研磨面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順であることを特徴とする請求項２５，２７または２８記載のプログラムである。
これにより、研磨対象物の研磨後の研磨面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５４】
請求項３２に記載の発明は、前記付着領域特定手順が、研磨対象物の研磨後の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する手順を含むことを特徴とする請求項３１記載のプログラムである。
これにより、研磨対象物の研磨後の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する手順を含む付着領域特定手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５５】
請求項３３に記載の発明は、異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積するためにコンピュータに、研磨部材表面を診断して、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄されるべき位置または範囲として特定する手順、及び前記特定した重点的に洗浄されるべき位置または範囲を記憶して蓄積する手順、を実行させるためのプログラムである。
これにより、異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積するための手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５６】
請求項３４に記載の発明は、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定するためにコンピュータに、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する手順、及び前記研磨対象物の研磨面を診断して重点的に洗浄されるべき前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、を実行させるためのプログラムである。
これにより、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定するための手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５７】
請求項３５に記載の発明は、特定した異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積するためにコンピュータに、前記研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲として特定された情報を記憶して蓄積する手順を更に実行させることを特徴とする請求項３４記載のプログラムである。
これにより、特定した異物付着位置または異物付着範囲を記憶して蓄積するための手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５８】
請求項３６に記載の発明は、前記付着領域特定手順が、前記研磨対象物の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する手順を含むことを特徴とする請求項３４記載のプログラムである。
これにより、研磨対象物の研磨面を画像解析して該研磨面を診断する手順を含む付着領域特定手順をコンピュータに実行させることができる。
【００５９】
請求項３７に記載の発明は、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定するためにコンピュータに、研磨対象物の研磨面を撮影した画像を画像解析することにより研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定手順、を実行させるためのプログラムである。
これにより、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定するための付着領域特定手順をコンピュータに実行させることができる。
【００６０】
請求項３８に記載の発明は、請求項２５乃至３６のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記憶媒体である。
請求項３９に記載の発明は、研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ、前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、請求項３８に記載の記憶媒体からプログラムを読み出して該プログラムを実行することができるコンピュータを有することを特徴とする研磨装置である。
このように、コンピュータ読取り可能な記憶媒体にプログラムを記録しておき、記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、スクラッチの発生による歩留りの低下を抑制した研磨装置を提供することができる。
【００６１】
請求項４０に記載の発明は、請求項３７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記憶媒体である。
請求項４１に記載の発明は、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する装置であって、請求項４０に記載の記憶媒体からプログラムを読み出して該プログラムを実行することができるコンピュータを有することを特徴とする付着領域特定装置である。
このように、コンピュータ読取り可能な記憶媒体にプログラムを記録しておき、記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、スクラッチ発生の原因となる研磨部材表面の異物の付着位置または付着領域を特定する付着領域特定装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、研磨対象物が大口径であっても、研磨部材に付着した異物を原因としたスクラッチによる歩留りの低下を抑制することができる。つまり、研磨部材表面に付着した異物を検知した時に、研磨を中止して、研磨部材表面を洗浄したり、研磨部材を交換したりすることで、スクラッチによる歩留りの低下を抑制することができる。また、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し、研磨を中止した後や研磨中に、この研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄することにより、効果的な異物の除去作業を実施して、スクラッチによる歩留りの低下を抑制することができる。更に、研磨部材表面への異物の付着を効率よく予防して、スクラッチによる歩留りの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、研磨パッド等の研磨部材の表面に異物が付着した時の「異物付着位置および異物付着範囲」について、図１を参照して説明する。一般に、研磨中の研磨パッド等の研磨部材は静止しておらず、図１（ａ）に示すように、回転式の研磨部材２００の場合は回転運動を、図１（ｂ）に示すように、無限軌道ベルト式の研磨部材２０２の場合は直線運動をしている。
【００６４】
異物付着位置とは、研磨部材表面の異物が付着している位置そのものを示す。例えば、図１（ａ）に示す、回転式の研磨部材２００において、研磨部材２００の表面に固定された基準座標（図では極座標）をとった場合、異物Ｆが付着している研磨部材２００の表面上の座標（Ｒ１，θ）が異物付着位置となる。図１（ｂ）に示す、ベルト式の研磨部材２０２においては、研磨部材２０２の表面に固定された基準座標をとった場合、研磨部材２０２の表面上の異物Ｆが付着している座標（Ｌ１，Ｈ）が異物付着位置となる。なお、基準座標は、研磨部材表面と一緒に回転または直線運動する。
【００６５】
異物付着範囲とは、研磨部材が静止した時に、研磨部材表面の異物が付着している可能性のある範囲を示す。したがって、図１（ａ）に示す、回転式の研磨部材２００の場合、異物付着範囲は、例えば研磨部材２００の回転中心から半径Ｒ１の位置（円周方向の位置θは特定していない）、または半径Ｒ２から半径Ｒ３の範囲（Ｒ２≠Ｒ３）などと表現することができる。また、図１（ｂ）に示す、ベルト式の研磨部材２０２の場合、異物付着範囲は、ベルトの端から距離Ｌ１の位置（ベルトの移動方向の位置Ｈは特定していない）、または距離Ｌ２から距離Ｌ３の範囲（Ｌ２≠Ｌ３）などと表現することができる。
【００６６】
次に、研磨部材表面の異物を検知部で検知して、研磨部材表面の洗浄に付する異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部について説明する。接触方式による異物の検知部を備えた付着領域特定部は、研磨部材表面に接触させた圧力センサや変位センサなど、研磨部材に検知部を接触させることで、研磨部材表面の異物の付着を検知して、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する。変位センサは、例えば一般的に市販されている接触式変位センサや、研磨部材に接触させた検知片とその変位を読取る読取り機構を備えた変位センサである。読取り機構としては、一般的に市販されている接触式変位センサや非接触式変位センサを用いることができる。
【００６７】
例えば、図２に示すように、検知部として、回転式の研磨部材２００の表面に接触するように設置した複数の圧力センサ２０４を用いた付着領域特定部２０６について説明する。図２（ａ）に示すように、研磨部材２００の表面に付着した異物を検知するための複数の圧力センサ（検知部）２０４が、研磨部材２００の回転中心を中心とする半径に沿って、圧力検出面を研磨部材２００の表面に接するように配設されている。研磨部材２００は、その回転中心の周りを回転する。圧力センサ２０４は、その位置を変えること無く、一定位置に固定されている。これにより、圧力センサ２０４と研磨部材２００は相対運動することとなる。そしてひとつ一つの圧力センサ２０４の研磨部材２００に接する圧力検出面は、研磨部材２００の表面に対して、それぞれ一定の幅を持った円環状の軌跡を描くこととなる。
【００６８】
研磨部材２００の表面であって、異物の付着を避けるべき範囲について、異物の有無を隈なく調べるためには、これらの円環状の軌跡が部分的に重なるように圧力センサ２０４を配設することが好ましく、少なくとも研磨部材２００の表面であって、例えば研磨ヘッド２０８で保持された、半導体ウェーハ等の研磨対象物２１０と接する可能性のある範囲にある表面は、研磨部材２００の回転に伴って、余す所無く必ず圧力センサ２０４の圧力検出面に接するように圧力センサ２０４を配設する。
【００６９】
したがって、圧力センサ２０４の配設位置は上記要件を満たせば良いから、図２（ａ）に示すように、一つの半径に沿っての配設に限られることは無く、例えば研磨部材２００の回転中心に対して１２０°ずつ均等に３箇所でそれぞれ半径に沿って配設しても良い。この場合は、異物の速やかな検知が可能（即ち、研磨部材２００が１２０°回転するうちに検知可能）である一方、比較的多数の圧力センサを必要とする。また圧力センサの他の配設方法として、研磨部材の回転中心を中心とする半径に沿うこと無く、例えば個々の圧力センサが前記回転中心から見て互いに異なった周方向位置に配設されていても、即ち、互いに同一半径直線上には無くても所期の目的は達成できる。
【００７０】
なお、図２（ｂ）に示すように、各圧力センサ２０４は、それぞれの読取り圧力信号を、例えばコンピュータ２１２を備えて構成されるデータ処理装置に伝送できるように、配線２１４が施されている。なお、圧力信号の伝送は、配線を用いた伝送に限らず、無線伝送装置を用いて伝送しても良い。
【００７１】
上記では、研磨部材として、例えば図１（ａ）に示す、回転式の研磨部材２００を用いた場合について説明しているが、研磨部材として、図１（ｂ）に示す、ベルト式の研磨部材２０２を用いた場合も全く同等である。例えば、ベルト式の研磨部材２０２を用いた場合における複数個の圧力センサの配設位置に関して言えば、ベルトの運動方向に直交する方向であって、ベルト表面に並行に１列をなすように配設しても、複数の列として配設しても良い。またベルトの運動方向に直交する方向に列をなすことなく、ばらばらに配設するようにしても良い。必要なことは、ベルト式の研磨部材２０２の異物検知対象となる面が余す所無く圧力センサの圧力検出面と接すること、換言すれば、前記圧力検出面により形成される軌跡に必ず接するように圧力センサを配設することである。
【００７２】
次に、圧力センサ２０４で研磨部材２００の表面に付着した異物Ｆを検知する方法について説明する。図２（ａ）に示すように圧力センサ２０４を設置しておけば、研磨部材２００の表面に付着した異物Ｆは、図２（ｂ）に示すように、研磨部材２００の表面よりも突出しているので、研磨部材２００の表面に付着した異物Ｆが研磨部材２００の表面と圧力センサ２０４との間を通過する際に、図２（ｃ）に示すように、圧力センサ２０４の読取り圧力信号が変動してピークＰとなって現れる。したがって、研磨装置を制御するためのコンピュータなどで圧力センサ２０４の読取り圧力信号をモニタリングすることで、異物Ｆの研磨部材２００の表面への付着を検知できる。
【００７３】
また、複数の圧力センサ２０４のうち、異物Ｆを検知した圧力センサ２０４の位置、またはその圧力センサ２０４が分担している研磨部材２００の表面の測定範囲から、研磨部材２００の異物付着範囲を特定することができる。さらに、研磨部材２００の表面に基準座標を設定し、例えばコンピュータ２１２などで、回転運動または直線運動による基準座標の移動の時間履歴と検知時間とを同期させれば、研磨部材２００の異物付着位置を特定することができる。なお、圧力センサ２０４として、空間分解能が高い圧力分布測定装置（タクタイルセンサ）を用いることで、研磨部材２００の表面の異物付着位置または異物付着範囲を高精度に特定することができる。
なお、図２（ａ）にあっては、研磨部材２００の表面に、ノズル２１６から研磨助剤２１８を供給して、研磨対象物２１０を研磨している状態を示している。
【００７４】
次に、検知部として、図３に示すように、研磨部材２００に接触させた検知片２２０とその変位を読取る変位読取り機構２２２を備えた複数の変位センサ２２４を用いた付着領域特定部２２６について説明する。
【００７５】
図３に示す付着領域特定部２２６に用いられている変位センサ（検知部）２２４は、例えば検知片２２０と、該検知片２２０の変位を読取るように配置された変位読取り機構２２２と、変位読取り機構２２２を一定の空間に位置が変動しないように保持する保持部２２８を備えている。検知片２２０は、研磨部材２００の表面に異物Ｆが該表面よりも突出して存在する場合に、研磨部材２００の運動により当該異物Ｆが検知片２２０に接触するとその位置が変動するように構成されている。したがって、研磨部材２００の表面に異物Ｆが存在すると、変位読取り機構２２２と検知片２２０との相対位置が変化する。このため、図３（ｃ）に示すように、変位読取り機構２２２は、ピークＰを有する変位信号を発信することが出来る。
【００７６】
変位読取り機構２２２として、一般的な接触式変位センサや非接触式変位センサを使用することが出来る。研磨部材２００上の異物Ｆの存在を、先ず検知片２２０の位置変化に置き換え、それを例えば一般的な非接触式変位センサを用いた変位読取り機構２２２で検知し変位信号を発生させて、それを、例えばコンピュータ２１２で認識する。
【００７７】
ここで、研磨対象物２１０が研磨されるように、検知片２２０も少しずつではあるが研磨されて磨耗する。このため、変位読取り機構２２２で読取る検知片２２０の変位は、異物Ｆが無くとも時間と共に変化する。したがって、検知片２２０の磨耗による変位読取り機構２２２と検知片２２０との相対位置の変化を相殺するような手段が必要である。このような手段として、変位読取り機構の変位信号にハイパスフィルタや微分フィルタなどを施す信号フィルタや、予め求めておいた検知片の磨耗速度を用いて相対位置の変化を相殺する手段などがある。
【００７８】
検知片２２０には研磨されにくい材料を使用することが好ましい。このような材料として、例えばジルコニアやアルミナ等のセラミック材料や、エポキシ（ＥＰ）樹脂やフェノール（ＰＦ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等のエンジニアリングプラスチック材料がある。
ここでは、変位センサ２２４として、検知片２２０と変位読取り機構２２２を備えた変位センサについて説明したが、一般的な接触式変位センサを用いてもよい。
【００７９】
図３に示す例は、図２における圧力センサ２０４を変位センサ２２４に置き換えられただけであり、異物Ｆの検知に関して基本となる考え方は、圧力センサ２０４の場合と同等である。即ち、図３（ａ）においては、回転式の研磨部材２００を用いた例であって、図２（ａ）に対応する例が開示されている。ここでは、研磨部材２００の表面に付着した異物Ｆを検知するための複数の変位センサ２２４が、研磨部材２００の回転中心を中心とする半径に沿って、検知片２２０が研磨部材２００の表面に接するように配置されている。研磨部材２００はその回転中心の周りを回転する。変位センサ２２４の変位読取り機構２２２が、例えば保持部２２８によって、その位置を変えることがないように一定位置に固定されている。
【００８０】
変位センサ２２４の検知片２２０は、例えば保持部２２８により可動であるように保持されている。即ち、変位センサ２２４のうち、保持部２２８および変位読取り機構２２２の位置は一定位置に固定され、検知片２２０のみが可動であり、このような変位センサ２２４に対して、研磨部材２００が相対運動する。そして、ひとつ一つの変位センサ２２４の検知片２２０が研磨部材２００の表面に接する部分の研磨部材２００の表面における軌跡は、それぞれ一定の幅を持った円環状となる。研磨部材２００の表面であって、異物の付着を避けるべき範囲について異物の有無を隈なく調べるためには、これらの円環状の軌跡が部分的に重なる程度に変位センサ２２４を配設することが好ましく、少なくとも研磨部材２００の表面であって、例えば研磨ヘッド２０８で保持された研磨対象物２１０と接する可能性のある範囲にある表面は、研磨部材２００の回転に伴って、余す所なく必ず変位センサ２２４の検知片２２０に接するように変位センサ２２４を配設する。
【００８１】
したがって、変位センサ２２４の配設位置は、上記要件を満たせば良いから、図３（ａ）に示すように、一つの半径に沿っての配設に限られることは無く、例えば研磨部材２００の回転中心に対して１８０°ずつ均等に２箇所でそれぞれ半径に沿って配設しても良い。この場合は、異物の速やかな検知が可能（即ち、研磨部材が１８０°回転するうちに検知可能）である一方、比較的多数の変位センサを必要とする。また、変位センサの他の配設方法として、研磨部材の回転中心を中心とする半径に沿うこと無く、例えば個々の変位センサが前記回転中心から見て互いに異なった周方向位置に配設されていても、即ち互いに同一の半径直線上には無くても所期の目的は達成できる。
【００８２】
図３（ｂ）で示すように、各変位センサ２２４は、それぞれ読取り変位信号を、例えばコンピュータ２１２を備えて構成されるデータ処理装置に伝送できるように配線２１４が施されている。
【００８３】
上記の例は、研磨部材として、例えば図１（ａ）に示す、回転式の研磨部材２００を用いた場合について説明しているが、研磨部材として、図１（ｂ）に示す、ベルト式の研磨部材２０２を用いた場合も同様である。即ち、ベルト式の研磨部材２０２を用いた場合、必要なことは、ベルト式の研磨部材２０２の異物検知対象となる面が余す所無く変位センサの検知片により形成される軌跡に必ず接するように変位センサを配設することである。
【００８４】
次に、変位センサ２２４で研磨部材２００の表面に付着した異物Ｆを検知する方法について説明する。図３（ａ）のように変位センサ２２４を設置しておけば、研磨部材２００の表面に付着した異物Ｆは、図３（ｂ）に示すように、研磨部材２００の表面よりも突出しているので、図３（ｃ）に示すように、研磨部材２００の表面に付着した異物Ｆが研磨部材２００の表面と検知片２２０の間を通過する際に、変位センサ２２４の読取り変位信号が変動してピークＰを有するようになる。したがって、研磨装置を制御するためのコンピュータなどで変位センサ２２４の読取り変位信号をモニタリングすることで、研磨部材２００の表面における異物Ｆの付着を検知できる。また、複数の変位センサ２２４のうち、異物を検知した変位センサ２２４の位置または検知片２２０の検知範囲から、研磨部材２００の異物付着範囲を特定することができる。さらに、研磨部材２００の表面に基準座標を設定し、例えばコンピュータ２１２などで回転運動または直線運動による基準座標の移動の時間履歴と検知時間を同期させれば、研磨部材２００の異物付着位置を特定することができる。
【００８５】
上述の接触方式による異物の検知部を備えた付着領域特定部による研磨部材の異物付着位置または異物付着範囲の特定は、研磨対象物の研磨前、研磨中、研磨後や研磨部材のドレッシング中など、研磨部材が運動している時に行うことができる。研磨中であっても異物の付着を検知できるので、異物の付着を直ちに検知することができる。
【００８６】
次に、研磨部材表面の異物を非接触方式の検知部で検知して、研磨部材表面の洗浄に付する異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部について説明する。非接触方式による異物の検知部を備えた付着領域特定部は、例えば、研磨部材の表面を撮影して画像解析するなど、研磨部材に接触することなく研磨部材表面上の異物の付着を検知して、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する。
【００８７】
例えば、研磨部材の表面を撮影する検知部としての撮影装置と、撮影した画像を画像解析する演算装置を備えた付着領域特定部に関して、先ず、構成について説明し、次に、付着領域特定部を利用した画像解析について説明する。
【００８８】
例えば、図４のように、研磨部材２００の上方の該研磨部材２００の表面を撮影可能な位置に撮影装置（検知部）２３０が設置される。撮影装置２３０は、動画撮影装置であっても静止画撮影装置であっても良く、アナログ式撮影装置であってもディジタル式撮影装置であっても良い。撮影した画像は、下記のように、演算装置２３２で画像解析されるので、画像解析を容易にするために、撮影装置２３０はＣＣＤカメラなどを用いたディジタル方式の静止画撮影装置が好ましい。
【００８９】
付着領域特定部２３４は、撮影された画像に画像解析を施すための演算装置２３２を備えている。撮影装置２３０によって撮影された画像は、例えば画像データとして、配線２３３を通して演算装置２３２に伝送され、画像解析が施される。演算装置２３２には、画像解析ソフトや補助的な画像解析回路によって画像解析を実行できる一般的なコンピュータや、画像解析専用コンピュータ、ディジタル式画像解析回路、アナログ式画像解析回路などを用いることができる。また、演算装置２３２は、撮影装置２３０の制御機能を備えていても良い。
この例において、画像とは、アナログ画像、ディジタル画像データ、アナログ画像またはディジタル画像データから変換されたアナログ電気信号である。
【００９０】
次に、付着領域特定部２３４による画像解析について説明する。研磨部材２００の研磨対象物を研磨する表面を適切な数の区画２３６に分け、ある区画２３６を含み、好ましくは当該区画２３６の周辺部分も撮影範囲２３８に含めるようにして、撮影装置２３０で研磨部材２００の表面の区画２３６ごとに逐次撮影する。撮影した画像に演算装置２３２で補正のための画像変換を施し、画像変換した画像から特徴抽出を行う。ここで、補正のための画像変換には、ノイズ除去、ひずみ補正、ぼけ修正、鮮鋭化（尖鋭化）、画像強調などの空間フィルタや、スペクトル変換、ウォルシュ変換、ウェーブレット変換、正規化などが含まれる。また、特徴抽出には、エッジ抽出、線抽出、輪郭抽出、色彩抽出、濃度抽出、テクスチャ抽出などが含まれる。
【００９１】
その後、演算装置２３２により画像認識を行うことで、研磨部材２００の表面に異物が付着しているかどうかを判定する。ここで、画像認識には、最近傍法（Nearest  Neighbor  Method）、ベイズの識別規則、ダイナミックプログラミングマッチング（ＤＰマッチング）、隠れマルコフモデル（Hidden  Markov  Model）などのパターン認識が含まれる。なお、この例では、画像変換、特徴抽出、画像認識のうちの少なくともいずれか一つを行うことを画像解析と呼ぶ。これによって、研磨部材２００の表面に異物が付着しているかどうかを検知できる。
【００９２】
この例では、研磨部材２００の表面を複数の区画２３６に分けて、撮影範囲２３８を逐次撮影する例を説明したが、研磨部材２００の全体を一度に撮影しても良く、また区画２３６の数は、特に限定されるものではない。また、研磨部材２００の表面の異物Ｆの付着位置または付着範囲は、画像認識で異物があると判定した位置または範囲として特定できる。研磨部材２００の表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定するために、上述の接触方式の場合と同様に、研磨部材表面に基準座標を設定し、研磨装置を制御するためのコンピュータなどで回転運動または直線運動による基準座標の移動の時間履歴と検知時間とを同期させてもよい。
【００９３】
ここで、撮影装置２３０には、ＣＣＤカメラを用いるのが好都合である。ＣＣＤカメラを用いると、ディジタル方式の演算装置２３２で画像解析を実施することができる。もちろん、アナログ方式のカメラを撮影装置２３０として用い、撮影信号をＡ／Ｄ変換してディジタル方式の演算装置２３２で画像解析を実施することもできる。これは、他の撮影装置についても同様である。
また、演算装置２３２は、付着領域特定部２３４に専用の演算装置を用いても良いし、研磨装置を制御するためのコンピュータを流用しても良い。
【００９４】
不透明な研磨助剤を用いて研磨を行う場合、上述の非接触方式を採用した付着領域特定部２３４による研磨部材２００の表面の異物の検出は、研磨部材のドレッシング中や、ドレッシング後など、研磨部材の表面に研磨助剤がほとんど残っていない時に行うことが望ましい。図４に示す例では、ノズル２４０から研磨部材２００の表面に純水２４２を流しながら、研磨部材２００をドレッサ２４４でドレッシングしている間に、研磨部材２００の表面の異物Ｆを検出している。研磨助剤の供給中や、研磨部材２００の表面に研磨助剤が大量に残っている時は、研磨部材２００の表面が不透明な研磨助剤により覆われるので、異物の検知が困難となる。
【００９５】
また、上述の非接触方式を採用した付着領域特定部２３４による研磨部材２００の表面の異物の検出は、研磨部材２００が運動しているか否かに拘わらず行うことができる。研磨部材２００が運動中の場合は、研磨部材２００の運動に合わせて区画２３６が移動するので、撮影のタイミングを研磨部材２００の運動に同期させる。また、研磨部材２００が運動していない場合は、撮影装置２３０を移動させるなどして、研磨部材２００の研磨対象物を研磨する表面を隈なく撮影するようにする。上述のように、研磨部材２００全体を一度に撮影しても良い。
【００９６】
上記においては、検知部を有する付着領域特定部について説明した。しかし、付着領域特定部は、必ずしも検知部を備える必要は無く、例えばコンピュータを用いたシミュレーションにより、異物が付着する蓋然性が高い位置や範囲の情報を得て、この情報を、検知部を備えない付着領域特定部に入力するようにしてもよいし、付着領域特定部自身がシミュレーション機能を備えるようにしてもよい。また、付着領域特定部により特定した位置または範囲の情報を蓄積しておき、それら過去の蓄積データに基づいて、位置または範囲を特定する付着領域特定部であっても良い。これらの付着領域特定部を用いた時には、現在用いている研磨部材について、異物の検知を行うことを要件としない。
【００９７】
次に、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）を診断する際の、画像解析による付着領域特定部について説明する。画像解析による付着領域特定部は、研磨対象物の研磨後の表面を撮影して画像解析し、該表面のスクラッチを検出して、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を間接的に特定する。例えば、検知部として、研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）を撮影する撮影装置を使用し、撮影した画像を画像解析する演算装置（診断装置または画像解析装置）を備えた付着領域特定部に関して、先ずその構成について説明し、次に、この付着領域特定部による画像解析について説明する。
【００９８】
例えば、図５に示すように、保持台２４６上に保持された半導体ウェーハ等の研磨対象物２１０の研磨後の表面（研磨面）２１０ａを撮影可能な位置に撮影装置（検知部）２５０が設置されている。ここで、撮影装置２５０は、動画撮影装置であっても静止画撮影装置であっても良く、アナログ式撮影装置であってもディジタル式撮影装置であっても良い。撮影した画像は、下記のように、演算装置（診断装置または画像解析装置）２５２で画像解析されるので、画像解析を容易にするために、撮影装置２５０は、ＣＣＤカメラなどを用いたディジタル方式の静止画撮影装置が好ましい。
【００９９】
付着領域特定部２５４は、撮影された画像に画像解析を施すための演算装置２５２を備えている。撮影装置２５０によって撮影された画像は、例えば画像データとして、配線２５３を通して演算装置２５２に伝送され、画像解析が施される。演算装置２５２には、画像解析ソフトや補助的な画像解析回路によって画像解析を実行できる一般的なコンピュータや、画像解析専用コンピュータ、ディジタル式画像解析回路、アナログ式画像解析回路などを用いることができる。また、演算装置２５２は、撮影装置２５０の制御機能を備えていても良い。
なお、この例において、画像とは、アナログ画像、ディジタル画像データ、アナログ画像またはディジタル画像データから変換されたアナログ電気信号である。
【０１００】
次に、付着領域特定部２５４による画像解析について説明する。研磨対象物２１０の研磨後の表面（研磨面）２１０ａを適切な数の区画２５６に分け、ある区画２５６を含み、好ましくは当該区画２５６の周辺部分も撮影範囲２５８に含めるようにして、撮影装置２５０で、研磨対象物２１０の研磨後の表面２１０ａを各区画２５６ごとに逐次撮影する。撮影した画像に演算装置２５２で補正のための画像変換を施し、画像変換した画像から特徴抽出を行う。ここで、補正のための画像変換には、ノイズ除去、ひずみ補正、ぼけ修正、鮮鋭化（尖鋭化）、画像強調などの空間フィルタや、スペクトル変換、ウォルシュ変換、ウェーブレット変換、正規化などが含まれる。また、特徴抽出には、エッジ抽出、線抽出、輪郭抽出、色彩抽出、濃度抽出、テクスチャ抽出などが含まれる。
【０１０１】
その後、演算装置（診断装置または画像解析装置）２５２により画像認識を行うことで、研磨対象物２１０の研磨後の表面２１０ａに生じたスクラッチ２１０ｂを検出（抽出）する。研磨対象物２１０の研磨後の表面２１０ａにスクラッチがある場合には、研磨部材表面に異物が付着していることになる。ここで、画像認識には、最近傍法（Nearest  Neighbor  Method）、ベイズの識別規則、ダイナミックプログラミングマッチング（ＤＰマッチング）、隠れマルコフモデル（Hidden  Markov  Model）などのパターン認識が含まれる。なお、この例では、画像変換、特徴抽出、画像認識のうちの少なくともいずれか一つを行うことを画像解析と呼ぶ。
【０１０２】
この付着領域特定部２５４を用いることで、研磨部材表面への異物の付着を間接的に検知できる。その際、演算装置２５２により、スクラッチの幅や長さ、深さなどを割り出せば、致命的な欠陥であるか否かを調べることができる。スクラッチが致命的な欠陥である場合には、直ちに研磨を中止し、研磨部材の表面を洗浄するなどの対応をとることができる。また、スクラッチが致命的な欠陥でない場合には、そのまま研磨を続けることができる。したがって、研磨のスループットを極力下げることなく、歩留まり低下を抑制することができる。
ここで、演算装置２５２は、付着領域特定部２５４に専用の演算装置を用いても良いし、研磨装置を制御するためのコンピュータを流用しても良い。
【０１０３】
研磨対象物が半導体ウェーハの場合、半導体デバイス検査装置メーカーが販売している各種ウェーハ欠陥検査装置、ウェーハ異物検査装置などがスクラッチの検出やスクラッチが致命的な欠陥であるか否かの判定に利用できる。したがって、この付着領域特定部２５４を用いて、研磨対象物２１０の表面（研磨面）２１０ａのスクラッチ２１０ｂを検出すると共に、前述の市販の欠陥検査装置を併用すれば、スループットを好適な値に維持できる。
【０１０４】
次に、研磨対象物２１０の研磨後の表面（研磨面）２１０ａを診断する際の、画像解析による異物付着位置または異物付着範囲の特定方法について説明する。画像解析による異物付着位置または異物付着範囲の特定方法とは、研磨後の研磨対象物２１０の表面（研磨面）２１０ａを撮影して画像解析し、該表面２１０ａのスクラッチ２１０ｂから、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する方法である。
【０１０５】
ここで、研磨対象物２１０の表面（研磨面）２１０ａのスクラッチ検出は、例えば、前述の付着領域特定部２５４で行う。この付着領域特定部２５４は、撮影装置（検知部）２５０により検出したスクラッチを画像解析する演算装置２５２を備えている。
【０１０６】
研磨部材の異物付着位置または異物付着範囲を特定する方法の一つは、特許文献１１に開示されているように、スクラッチ上の一点における曲率円中心や曲率半径と研磨装置の幾何学的パラメータを用いて、定式化されたスクラッチ軌道から特定する方法である。ここで、研磨装置の幾何学的パラメータとは、研磨部材回転中心と研磨対象物回転中心との距離など、装置の各要素の位置関係により決まるパラメータのことである。付着領域特定部に備えられた演算装置は、画像解析により、スクラッチから前記曲率円中心や曲率半径を算出し、定式化されたスクラッチ軌道から演算して異物の付着位置または付着範囲を特定する。
【０１０７】
この方法によれば、研磨部材の異物付着位置または異物付着範囲が高精度に求まる。しかし、研磨対象物が研磨部材上を揺動する場合などは、スクラッチ軌道の定式化や、定式化されたスクラッチ軌道から異物付着位置または異物付着範囲を特定する演算方法が複雑となる。
【０１０８】
そこで、この例による付着領域特定部２５４を用いた、異物付着位置または異物付着範囲を特定する方法を以下に示す。この方法によれば、複雑な研磨レシピを設定したとしても、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を高精度で容易に特定することが出来るので、極めて有用である。
【０１０９】
まず、異物が付着した研磨部材で研磨対象物を研磨した時に、研磨後の研磨対象物表面（研磨面）に生じるスクラッチのパターンを、例えば幾つかの異物付着位置または異物付着範囲に対して演算装置により演算し、研磨対象物の研磨面に現れる標準パターンとして、プログラムおよび／またはデータ読込み可能な記憶装置に記憶しておく。次に、付着領域特定部２５４で実際に検出した研磨対象物の研磨後の表面（研磨面）のスクラッチパターン（検出パターン）と標準パターンとを演算装置２５２によって比較し、その近似度合いから、研磨部材の異物付着位置または異物付着範囲を特定する。演算装置２５２による比較には、画像認識が含まれる。
【０１１０】
ここで、標準パターンには、実験的に作成する標準パターンと、シミュレーションで作成する標準パターンとがある。実験的に標準パターンを作成する方法は、例えば次の通りである。まず、異物や異物に代わるものを人為的に付着させた研磨部材で実際に研磨対象物を研磨する。次に、研磨してできたスクラッチを付着領域特定部２５４により画像解析して検出する。検出したスクラッチから、所望のパターンをコンピュータ読取り可能な画像データとして作成する。標準パターンとして画像データを採用する場合、検出したスクラッチの画像データが標準パターンである。
【０１１１】
また、シミュレーションで標準パターンを作成する方法は、次の通りである。まず、研磨装置の幾何学的パラメータや研磨条件、異物付着位置または異物付着範囲を用いて、研磨部材表面に固着した異物の研磨対象物の表面（被研磨面）での軌跡を計算する。計算した軌跡から、所望のパターンをコンピュータ読取り可能なデータとして作成する。標準パターンとして画像データを採用する場合、作成したパターンのデータを画像データに変換した画像データが標準パターンである。
【０１１２】
したがって、撮影装置２５０により検出したスクラッチの画像データを検出パターンとし、演算装置２５２を用いた画像認識により、検出パターンと標準パターンとを比較して、その近似度合いから、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。
【０１１３】
ここで、幾何学的パラメータとは、研磨部材回転中心と研磨対象物回転中心との距離など、装置の各要素の位置関係により決まるパラメータのことであり、研磨条件とは、研磨部材回転速度（研磨部材移動速度）、研磨対象物回転速度、研磨対象物揺動速度、研磨対象物揺動範囲などのことである。研磨条件は、通常研磨前に研磨レシピとして研磨装置に入力されるので、既知の値である。研磨条件が複雑であっても、この既知の研磨レシピから付着位置に応じた標準パターンを作成することは容易である。したがって、研磨装置に研磨レシピを入力した後に、研磨装置に備えられる演算装置やコンピュータでシミュレーションを行い、標準パターンを作成することもできる。
【０１１４】
したがって、複雑な研磨レシピを設定したとしても、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を高精度で特定することができる。検出パターンを標準パターンと比較して、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する手法であるので、必要に応じ標準パターンの数を増加して精度を高める事が出来る。なお、画像認識には、最近傍法（Nearest  Neighbor  Method）、ベイズの識別規則、ダイナミックプログラミングマッチング（ＤＰマッチング）、隠れマルコフモデル（Hidden  Markov  Model）などのパターン認識が含まれる。
【０１１５】
ここで、上記説明では、標準パターンとして、画像データの例を挙げたが、スクラッチの半径方向密度分布や円周方向密度分布、研磨対象面の特定位置でのスクラッチの有無など、スクラッチから得られる種々のデータを標準パターンとして用いることができる。この様な標準パターンを用いる場合、画像認識を行わなくても、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。
【０１１６】
例えば、円形形状の研磨対象面について述べると、標準パターンとして、スクラッチの研磨面半径方向密度分布や円周方向密度分布を用いる場合の特定方法は、次の通りである。まず、演算装置２５２を用いて、撮影装置２５０により検知したスクラッチから、スクラッチの研磨面半径方向密度分布や円周方向密度分布を演算して検出パターンとする。次に、演算装置２５２により、検出パターンと予め演算してデータとして蓄積しておいた標準パターンの分布の特性、例えばスクラッチの分布の周期性やピーク位置（スクラッチの集中する位置）、ピーク高さ（スクラッチの集中度即ち密度）などを比較することで、付着位置または付着範囲を特定する。
【０１１７】
ここで、検出パターンと標準パターンの分布の特性が完全に一致しない場合には、演算装置２５２により、最も近い標準パターンを選択してその付着位置または付着範囲を採用したり、幾つかの近い標準パターンの付着位置または付着範囲の平均や分布関数の極大値を求めその結果を採用したりして、研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する。したがって、異物付着位置または異物付着範囲は、一つとは限らない。これは、他のどの特定方法による場合も同様である。
【０１１８】
ここで、演算装置２５２は、付着領域特定部２５４に専用の演算装置を用いても良いし、研磨装置を制御するためのコンピュータを流用しても良い。
【０１１９】
図６は、本発明の実施の形態に係る主として半導体ウェーハを研磨するための化学機械研磨装置の各部の配置構成を示す平面図である。図６に示す化学機械研磨装置は、多数の半導体ウェーハ（研磨対象物）をストックするウェーハカセット２１を載置するロード・アンロードステージ２２を４つ備えている。ロード・アンロードステージ２２は、昇降可能な機構を有していても良い。ロード・アンロードステージ２２上の各ウェーハカセット２１に到達可能となるように、走行機構２３の上に２つのハンドを有した搬送ロボット２４が配置されている。
【０１２０】
搬送ロボット２４が到達可能な位置に、研磨パッド（研磨部材）に付着した異物を検知するとともに、研磨パッドの異物付着範囲を特定する図５に示す付着領域特定部１２０が備えられている。この付着領域特定部１２０は、この例では、図５に示す、撮影装置２５０と演算装置（診断装置または画像解析装置）２５２を備えた付着領域特定部２５４で構成され、半導体ウェーハの研磨後の表面（研磨面）を診断することで、研磨パッド上の異物の検知と異物付着範囲の特定を行う。ここで、付着領域特定部１２０は、複数の半導体ウェーハを並列して診断できるように構成されるのが好ましい。これにより、研磨装置の処理能力（スループット）を落とさずに研磨することができる。
【０１２１】
搬送ロボット２４における２つのハンドのうち、下側のハンドは、ウェーハカセット２１より半導体ウェーハを受け取る時のみに使用される。また、上側のハンドは、付着領域特定部１２０から半導体ウェーハを出し入れする時と、ウェーハカセット２１に半導体ウェーハを戻す時に使用される。これは、洗浄した後のクリーンな半導体ウェーハを上側にして、それ以上半導体ウェーハを汚さないための配置である。下側のハンドは、半導体ウェーハを真空吸着する吸着型ハンドであり、上側のハンドは、半導体ウェーハの周縁部を保持する落し込み型ハンドである。吸着型ハンドは、ウェーハカセット２１内の半導体ウェーハのずれに関係なく正確に搬送し、落し込み型ハンドは、真空吸着のようにごみを集めてこないので、半導体ウェーハの裏面のクリーン度を保って半導体ウェーハを搬送できる。
【０１２２】
搬送ロボット２４の走行機構２３を対称軸に、ウェーハカセット２１とは反対側に２台の洗浄機２５，２６が配置されている。各洗浄機２５，２６は、搬送ロボット２４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また、２台の洗浄機２５，２６の間で、ロボット２４が到達可能な位置に、４つの半導体ウェーハの載置台２７，２８，２９，３０を備えたウェーハステーション７０が配置されている。洗浄機２５，２６は、半導体ウェーハを高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これにより半導体ウェーハの２段洗浄及び３段洗浄にモジュール交換することなく対応することができる。
【０１２３】
洗浄機２５，２６と載置台２７，２８，２９，３０が配置されている領域Ｂと、ウェーハカセット２１、付着領域特定部１２０及び搬送ロボット２４が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁８４が配置され、互いの領域Ａ，Ｂの間で半導体ウェーハを搬送するため、隔壁８４の開口部にシャッター３１が設けられている。洗浄機２５と３つの載置台２７，２９，３０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット８０が配置されており、洗浄機２６と３つの載置台２８，２９，３０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット８１が配置されている。
【０１２４】
載置台２７は、搬送ロボット２４と搬送ロボット８０との間で半導体ウェーハを互いに受渡すために使用され、半導体ウェーハの有無検知用センサ９１を具備している。載置台２８は、搬送ロボット２４と搬送ロボット８１との間で半導体ウェーハを受渡すために使用され、半導体ウェーハの有無検知用センサ９２を具備する。載置台２９は、搬送ロボット８１から搬送ロボット８０へ半導体ウェーハを搬送するために使用され、半導体ウェーハの有無検知用センサ９３と半導体ウェーハの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル９５を具備している。
【０１２５】
載置台３０は、搬送ロボット８０から搬送ロボット８１へ半導体ウェーハを搬送するために使用され、半導体ウェーハの有無検知用センサ９４と半導体ウェーハの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル９６を具備している。載置台２９，３０は、共通の防水カバーの中に配置されていて、搬送用のカバー開口部にはシャッター９７を設けている。載置台２９は載置台３０の上にあり、洗浄後の半導体ウェーハを載置台２９に、洗浄前の半導体ウェーハを載置台３０に置くことにより、リンス水の落下による汚染を防止している。なお、図６においては、センサ９１，９２，９３，９４、リンスノズル９５，９６及びシャッター９７は模式的に示したものであって、位置および形状は正確に図示されていない。
【０１２６】
搬送ロボット８０，８１の上側のハンドは、一度洗浄された半導体ウェーハを洗浄機２５，２６もしくはウェーハステーション７０の載置台へ搬送するのに使用され、下側のハンドは、１度も洗浄されていない半導体ウェーハ、及び研磨される前の半導体ウェーハを反転機へ搬送するのに使用される。下側のハンドで反転機への半導体ウェーハの出し入れを行うことにより、反転機上部の壁からのリンス水の滴により上側のハンドを汚染することがない。洗浄機２５と隣接するように、搬送ロボット８０のハンドが到達可能な位置に洗浄機８２が配置されている。また、洗浄機２６と隣接するように、搬送ロボット８１のハンドが到達可能な位置に洗浄機８３が配置されている。洗浄機２５，２６，８２，８３、ウェーハステーション７０の載置台２７，２８，２９，３０及び搬送ロボット８０，８１は、全て領域Ｂの中に配置されていて、領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。洗浄機８２，８３は、例えば両面洗浄可能な洗浄機である。
【０１２７】
この化学機械研磨装置は、各機器を囲むようにハウジング６６を有しており、ハウジング６６内は、隔壁８４、隔壁８５、隔壁８６、隔壁８７及び隔壁６７により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。隔壁８７によって領域Ｂと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシング室は、更に隔壁６７によって、第一の研磨部である領域Ｃと第二の研磨部である領域Ｄに区分されている。そして、２つの領域Ｃ，Ｄにはそれぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の半導体ウェーハを保持しかつ半導体ウェーハを前記研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するための１つのトップリングが配置されている。即ち、領域Ｃには研磨テーブル５４，５６、領域Ｄには研磨テーブル５５，５７がそれぞれ配置されており、また、領域Ｃにはトップリング５２、領域Ｄにはトップリング５３がそれぞれ配置されている。
【０１２８】
ここで、研磨テーブル５４，５５，５６，５７の最上面には、研磨部材として研磨パッド１０（図７参照）が貼り付けられている。研磨の目的に応じてそれぞれ種類の異なる研磨パッドが使用されることもある。また、領域Ｃ内の研磨テーブル５４に研磨砥液を供給するための砥液ノズル６０と、研磨テーブル５４のドレッシングを行うためのドレッサ５８とが配置されている。また、領域Ｃ内の研磨テーブル５４に付着した異物を検知し、異物付着範囲を特定するための付着領域特定部１１０が配置され、研磨テーブル５４を洗浄するための洗浄部１１２が配置されている。領域Ｄ内の研磨テーブル５５に研磨砥液を供給するための砥液ノズル６１と、研磨テーブル５５のドレッシングを行うためのドレッサ５９とが配置されている。また、領域Ｄ内の研磨テーブル５５に付着した異物を検知し、異物付着範囲を特定するための付着領域特定部１１１が配置され、研磨テーブル５５を洗浄するための洗浄部１１３が配置されている。さらに、領域Ｃ内の研磨テーブル５６のドレッシングを行うためのドレッサ６８と、領域Ｄ内の研磨テーブル５７のドレッシングを行うためのドレッサ６９とが配置されている。
【０１２９】
この付着領域特定部１１０，１１１は、この例では、図３に示す、複数の変位センサ２２４を有する付着領域特定部２２６で構成されている。この付着領域特定部１１０，１１１を、図２に示す、複数の圧力センサ２０４を有する付着領域特定部２０６で構成したり、図４に示す、撮影装置２３０と演算装置２３２を有する付着領域特定部２３４で構成したりしても良い。
【０１３０】
これにより、付着領域特定部１１０，１１１は、研磨中も研磨パッド上の異物の付着を検知し、研磨パッド上の異物付着範囲を特定することができる。また、洗浄部１１２，１１３は、回転するブラシを研磨パッドに擦り付けることにより研磨パッドの洗浄を行う洗浄部である。洗浄部１１２，１１３は、ブラシを研磨パッドの任意の半径に移動させる機構を有している。したがって、研磨テーブル５４，５５の回転中に洗浄部１１２，１１３のブラシをある位置に固定すれば、研磨パッドのその位置に相当する範囲を重点的に洗浄することができる。また、洗浄部１１２，１１３のブラシを研磨パッドの中心と端の間で揺動させるように移動させれば、研磨パッドを満遍なく洗浄することができる。
【０１３１】
ここで、「重点的に洗浄する」とは、（１）他の位置または範囲に比べて長時間洗浄すること、（２）ブラシや砥石、ＰＶＡスポンジスクラブなどで擦る場合は、他の位置または範囲に比べて大きい圧力で擦ること、（３）ブラシや砥石、ＰＶＡスポンジスクラブなどを回転させて擦る場合は、他の位置または範囲に比べて高回転速度で擦ること、（４）純水や薬液などの洗浄液を吹き付けて異物を洗い流す場合は、他の位置または範囲に比べて大流量、高速（高圧力）、高濃度、高温の中から選択した条件で洗浄液を吹き付けて洗い流すこと、（５）スラリーを吸引する場合は、他の位置または範囲に比べて高吸引力でスラリーを吸引すること、（６）ペルオキソ硫酸やフッ酸などの溶解液で溶解させる場合は、他の位置または範囲に比べて高濃度または高温で溶解させること、（７）超音波で洗浄をアシストする場合は、他の位置または範囲に比べて高出力の超音波で洗浄すること、などを意味する。このことは、以下同様である。
【０１３２】
なお、研磨テーブル５６，５７の替わりに、湿式タイプのウェーハ膜厚測定機を設置してもよい。その場合は、研磨直後に、ウェーハ膜厚測定機で半導体ウェーハ表面の皮膜の膜厚を測定することができ、半導体ウェーハ表面の皮膜の削り増しや、測定値を利用して次の半導体ウェーハへの研磨プロセスの制御を行うこともできる。
【０１３３】
ポリッシング室と領域Ｂの間で半導体ウェーハの受け渡しを行うために、搬送ロボット８０，８１とトップリング５２，５３が到達可能な位置に、半導体ウェーハを表裏反転する反転機９９，１００，１０１，１０２を備えた回転式ウェーハステーション９８が配置されている。反転機９９，１００，１０１，１０２は、回転式ウェーハステーション９８の回転に伴って回転する。
【０１３４】
ポリッシング室と領域Ｂの間での半導体ウェーハの受け渡し方法を説明する。今、回転式ウェーハステーション９８に備えられている反転機９９，１００，１０１，１０２は、図のように、領域Ｂ側に反転機９９，１００が、領域Ｃ側に反転機１０１が、領域Ｄ側に反転機１０２がそれぞれ配置されているとする。研磨に供される半導体ウェーハは、ウェーハステーション７０から搬送ロボット８０により回転式ウェーハステーション９８の領域Ｂ側に配置される反転機９９に渡される。また、別の半導体ウェーハは、ウェーハステーション７０から搬送ロボット８１により回転式ウェーハステーション９８の領域Ｂ側に配置される反転機１００に渡される。
【０１３５】
なお、搬送ロボット８０が半導体ウェーハを回転式ウェーハステーション９８に搬送する時には、隔壁８７に設けられたシャッター４５が開き、領域Ｂとポリッシング室との間の半導体ウェーハの受け渡しが可能となる。また、搬送ロボット８１が半導体ウェーハを回転式ウェーハステーション９８に搬送する時には、隔壁８７に設けられたシャッター４６が開き、領域Ｂとポリッシング室との間の半導体ウェーハの受け渡しが可能となる。
【０１３６】
反転機９９に半導体ウェーハを渡し、反転機１００に別の半導体ウェーハを渡した後、回転式ウェーハステーション９８がその軸を中心に１８０度回転し、反転機９９を領域Ｄ側に、反転機１００を領域Ｃ側に移動させる。回転式ウェーハステーション９８により領域Ｃ側へ移動した半導体ウェーハは、上向きになっている被研磨面（表面）が反転機１００により下向きに反転させられてからトップリング５２へ移送される。また、回転式ウェーハステーション９８により領域Ｄ側へ移動した半導体ウェーハは、上向きになっている被研磨面（表面）が反転機９９により下向きに反転させられてからトップリング５３へ移送される。
【０１３７】
トップリング５２，５３に移送された半導体ウェーハは、トップリング５２，５３の真空吸着機構により吸着され、半導体ウェーハは、研磨テーブル５４，５５まで吸着されたまま搬送される。そして、半導体ウェーハは、研磨テーブル５４，５５上に取り付けられた研磨パッドで研磨される。
【０１３８】
図７は、研磨中における、トップリング５２と研磨テーブル５４の一部の概略断面の一例を模式的に示す図である。トップリング５３および研磨テーブル５５も同様の構造である。図７に示す様に、研磨対象物である半導体ウェーハ２の保持部であるトップリング５２は、半導体ウェーハ２を研磨部材（研磨パッド）１０に所定の圧力で押付けるためのエアバッグ５と、研磨対象物２を取り囲むように設置された支持部（リテーナリング）１４と、リテーナリング１４により所定の支持面圧で半導体ウェーハ２の周囲の研磨パッド１０を押付けるためのエアバッグ６を備えている。
【０１３９】
この実施の形態では、リテーナリング１４は、図７に示すように、トップリング５２に保持された半導体ウェーハ２の外周に若干の隙間をあけて沿った平面視円環状をなすとともに、断面長方形状の単一の部材で構成されている。リテーナリング１４の下面は、半導体ウェーハ２の表面（被研磨面）からの研磨パッド１０のはみ出し部分を支持する支持面をなし、全体に渡って略同一の高さを持つ平面となっている。リテーナリング１４の材質は、例えば、ジルコニアやアルミナ等のセラミック材料や、エポキシ（ＥＰ）樹脂やフェノール（ＰＦ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等のエンジニアリングプラスチック材料で構成される。
【０１４０】
リテーナリング１４を研磨パッド１０に押付ける圧力は、圧力調整機構１０８によりエアバッグ６の圧力を制御して調整する。なお、エアバッグ６を備えることなく、軸からの荷重を圧力調整機構１０８で制御することで、支持面圧を調整するようにしても良い。エアバッグ５は、図の様に一つの区画であっても良いし、同心円状に複数の区画に分かれていても良い。
【０１４１】
研磨テーブル５４は、研磨定盤９と研磨パッド１０を備えている。研磨パッド１０は、図７に示すように、一層の単層パッドであっても良いし、二層以上の多層パッドであっても良い。研磨の際に、トップリング５２は、半導体ウェーハ２を研磨パッド１０に押付けながら、その軸を中心に矢印Ａの向きに回転する。また、研磨の際に、研磨テーブル５４もその軸を中心に矢印Ｂの方向に回転する。なお、研磨の際には、付着領域特定部１１０が研磨パッド１０上の異物の付着を検知している。
【０１４２】
図６に戻って、図６では、更にトップリング５２，５３がそれぞれに到達可能な位置に、前述した第２の研磨テーブル５６，５７が配置されている。これにより、半導体ウェーハは、第１の研磨テーブル５４，５５で研磨が終了した後、第２の研磨テーブル５６，５７に貼着された仕上げ用研磨パッドで仕上げ研磨できるようになっている。仕上げ用テーブルでは、ＳＵＢＡ４００やＰｏｌｙｔｅｘ（共に研磨パッドの商品名であってロデール・ニッタ製）等の研磨パッドに純水、もしくは砥粒を含まない薬液を供給しながら純水仕上げを行うか、もしくはスラリーを供給して研磨を行う。研磨の間に、次の研磨に供される半導体ウェーハが、領域Ｂ側に移動した反転機１０１，１０２に、搬送ロボット８０，８１により渡されていても良い。
【０１４３】
研磨が終了した半導体ウェーハは、トップリング５２，５３により、それぞれ反転機９９，１００に移送される。反転機９９，１００に移送された半導体ウェーハは、反転機９９，１００により、研磨後の表面（研磨面）が上向きなるように反転させられ、その後、回転式ウェーハステーション９８が１８０度回転して、領域Ｂ側へ移動する。領域Ｂ側へ移動した半導体ウェーハは、反転機９９から搬送ロボット８０により洗浄機８２もしくはウェーハステーション７０に搬送される。また、領域Ｂ側へ移動した別の半導体ウェーハは、反転機１００から搬送ロボット８１により洗浄機８３もしくはウェーハステーション７０に搬送される。その後、適切な洗浄工程を経て、付着領域特定部１２０により半導体ウェーハの研磨後の表面（研磨面）のスクラッチの有無が診断され、ウェーハカセット２１へ収納される。
【０１４４】
研磨テーブル５４，５５での研磨が終了した後に、研磨テーブル５４，５５の最上面に貼り付けられた研磨パッドをドレッサ５８，５９によりドレッシングする。ドレッシングの際に、砥液ノズル６０，６１は、純水などの洗浄液を研磨パッドに供給する。このドレッシングにより、研磨パッド表面の洗浄、目立て、形状修正などが行われる。また、付着領域特定部１１０，１１１及び付着領域特定部１２０で研磨パッドに異物の付着が検知されなければ、ドレッシングと並行して、研磨パッドの重点洗浄範囲を洗浄部１１２，１１３のブラシ等により重点的に洗浄する。重点洗浄範囲は、後述のように、予め異物が付着しやすい範囲として設定されているので、このように、研磨パッドの重点洗浄範囲を洗浄部１１２，１１３で重点的に洗浄することで、研磨パッドへの異物の付着を予防することができる。ドレッシングの際にも、付着領域特定部１１０，１１１が研磨パッド上の異物の付着を検知しているので、研磨中も研磨パッド上の異物の付着を検知し、付着範囲を特定することができる。
【０１４５】
研磨中やドレッシング中に付着領域特定部１１０，１１１が研磨パッドに付着した異物を検知した場合、研磨パッド上の異物付着範囲を研磨パッドの半径の範囲として特定することができる。これは、この例では、付着領域特定部１１０，１１１として、図３に示す、複数の変位センサ２２４を有する付着領域特定部２２６が使用され、変位センサ２２４が研磨パッドの半径方向に沿って複数配置されているので、異物を検知した変位センサ２２４の検知範囲に相当する範囲として特定できるからである。異物の付着範囲が特定されると、洗浄部１１２，１１３によって、異物の付着範囲を重点的に洗浄する。これにより、研磨パッドに付着した異物を効率よく除去することができる。なお、付着領域特定部１１０，１１１を常に研磨パッドに接触させておくと、付着領域特定部１１０，１１１が異物の発生源になる恐れがある。したがって、半導体ウェーハの研磨中は、付着領域特定部１１０，１１１を図示しない退避領域に退避させておくようにしても良い。また、退避領域に退避中に、図示しない付着領域特定部洗浄装置で付着領域特定部１１０，１１１を洗浄しても良い。このようにすれば、付着領域特定部１１０，１１１からの異物の発生を防ぐことができる。
【０１４６】
なお、付着領域特定部１１０，１１１では、研磨パッドに付着した異物の他に、スラリーや洗浄液に流されて研磨パッド上を移動する異物が検知されることがある。このため、図６に示す化学機械研磨装置では、より正確に研磨パッド上の異物の付着を検知するために、半導体ウェーハの研磨後の表面（研磨面）のスクラッチの有無を診断して異物の付着を検知する付着領域特定部１２０を備えている。この付着領域特定部１２０として、この例では、図５で示す、撮影装置２５０を用いた付着領域特定部２５４が使用されている。つまり、この付着領域特定部１２０は、撮影装置２５０（図５参照）によって撮影した半導体ウェーハの研磨後の表面（研磨面）の画像を演算装置（診断装置または画像解析装置）２５２で画像解析することによって、該表面上のスクラッチの有無を診断する。画像解析の結果、半導体ウェーハの研磨後の表面にスクラッチが有ると判断された場合、研磨パッドへの異物の付着を検知したことになる。また、撮影したスクラッチの画像をパターン認識することによって、研磨パッド上の異物付着範囲を特定することができる。
【０１４７】
画像認識に用いる標準パターンとして、研磨パッドの半径Ｒ１に異物が付着したとしてスクラッチをシミュレーションした例を図８に示す。この例は、半導体ウェーハ回転速度が８０ｒｐｍ、研磨パッド回転速度が９０ｒｐｍの場合であり、研磨中の半導体ウェーハの揺動は無い。なお、この例では、半径Ｒ１の間隔を６０ｍｍとして、標準パターンを５つ例示している。つまり、図８（ａ）は、研磨パッド上の半径：Ｒ１＝３１５ｍｍ上に異物が付着した時のスクラッチパターンを、図８（ｂ）は、研磨パッド上の半径：Ｒ１＝２５５ｍｍ上に異物が付着した時のスクラッチパターンを、図８（ｃ）は、研磨パッド上の半径：Ｒ１＝１９５ｍｍ上に異物が付着した時のスクラッチパターンを、図８（ｄ）は、研磨パッド上の半径：Ｒ１＝１３５ｍｍ上に異物が付着した時のスクラッチパターンを、図８（ｅ）は、研磨パッド上の半径：Ｒ１＝７５ｍｍ上に異物が付着した時のスクラッチパターンをそれぞれ示している。実際には、間隔を小さくして、より多くの標準パターンを用意することが好ましい。
【０１４８】
パターン認識によって、これらの標準パターンの中から撮影したスクラッチパターンに近いパターンを幾つか選び出し、パターンの近似度合いから研磨パッド上の異物付着範囲（パッドの半径の範囲）を特定する。付着領域特定部１２０によって、半導体ウェーハの表面にスクラッチが無いと判断された場合は、パターン認識をする必要が無い。付着領域特定部１２０が研磨パッド上の異物の付着を検知して、異物付着範囲を特定した場合に、洗浄部１１２，１１３によって、研磨パッドの異物付着範囲を重点的に洗浄する。これにより、研磨パッドに付着した異物を効率よく除去することができる。
【０１４９】
ここで、付着領域特定部１１０，１１１で特定した研磨パッドの異物付着範囲と、付着領域特定部１２０で特定した研磨パッドの異物付着範囲が重なる場合、研磨パッド上に異物が付着している確率が高く、かつ特定した異物付着範囲に異物が付着している確率が高い。また、研磨パッドの異物付着範囲を重点的に洗浄したにもかかわらず、１枚の半導体ウェーハを研磨する間に異物を除去できずに、複数枚にわたって異物が検知された時は、異物が付着した研磨テーブルでの研磨を一旦中止して、洗浄部１１２，１１３によって付着範囲を重点的に洗浄して異物を除去することができる。研磨パッド上から異物が除去されたことは、付着領域特定部１１０，１１１によって知ることができる。
【０１５０】
この化学機械研磨装置は、付着領域特定部１１０，１１１及び付着領域特定部１２０で特定した異物付着範囲を、制御コンピュータ１３０に設置した記憶装置に記憶して蓄積することができる。また、蓄積した特定範囲のデータを元に、制御コンピュータ１３０が付着確率を計算することによって、異物が付着しやすい範囲を割り出すことができる。この異物が付着しやすい範囲を重点洗浄範囲として、異物が付着していない時に洗浄部１１２，１１３によって重点的に洗浄することで、研磨パッドへの異物の付着を効率よく予防することができる。なお、この化学機械研磨装置においては、半導体ウェーハの搬送、研磨、洗浄、研磨パッドへの異物の付着の検知、付着位置の特定など、全ての工程が制御コンピュータ１３０によって制御されている。
【０１５１】
ここで、研磨テーブル５４の研磨パッド１０について、付着領域特定部１１０が特定した特定範囲の蓄積データから、異物が付着した確率を算出する方法について説明する。まず、図９（ａ）に示すように、研磨テーブル５４の研磨パッド１０を半径方向に５分割する区画１から区画５を定義する。それぞれの区画は、付着領域特定部１１０の５つの変位センサ２２４の検知範囲に対応している。なお、検知範囲が重なっている部分は、内側の区画に対応させている。いま、特定範囲のデータが、図９（ｂ）に示すように、区画１から区画５における付着頻度として蓄積されているものとする。それぞれの区画における付着確率は、区画の付着頻度÷全付着頻度×１００％であるので、図９（ｃ）に示す付着確率となる。
【０１５２】
ここで、重点洗浄範囲を付着確率が３０％以上の区画とする場合には、区画３と区画４が重点洗浄範囲となる。この研磨パッド１０の重点洗浄範囲を洗浄部１１２によって重点的に洗浄する場合には、洗浄部１１２のブラシを研磨パッド１０の区画３と区画４の間で揺動させて研磨パッド１０を洗浄する。また、重点洗浄範囲を付着確率が最大の区画とする場合には、研磨パッド１０の区画３が重点洗浄範囲となる。この場合、付着確率を算出する必要は無く、付着頻度が最大の区画を重点洗浄範囲とすれば良い。この研磨パッド１０の重点洗浄範囲（区画３）を洗浄部１１２によって重点的に洗浄する場合、洗浄部１１２のブラシを研磨パッド１０の区画３の間で揺動させて洗浄する。ブラシが大きく、揺動しなくても研磨パッド１０の区画３の範囲を洗浄できる場合には、ブラシを揺動させる必要は無く、ブラシの位置を固定しておけば良い。
【０１５３】
以上、研磨テーブル５４の研磨パッド１０について、付着領域特定部１１０が特定した特定範囲の蓄積データから付着確率を算出する方法について説明したが、研磨テーブル５５の研磨パッドについて、付着領域特定部１１１が特定した特定範囲の蓄積データから付着確率を算出する方法ついても同様である。また、付着領域特定部１２０が特定した特定範囲の蓄積データから付着確率を算出する方法についても同様に、研磨パッドを半径方向に分割する区画を定義し、各区画の付着頻度を記憶装置に蓄積し、蓄積したデータから付着確率を算出するようにすれば良い。
【０１５４】
次に、図６に示す化学機械研磨装置を用いて、研磨対象物としての半導体ウェーハを、研磨部材としての研磨パッドで研磨する際の制御フローを説明する。ここでは説明を簡単にするために、一枚の半導体ウェーハがウェーハカセット２１を出て研磨テーブル５４の研磨パッド１０で研磨され、洗浄されて再びウェーハカセット２１に戻るまで、他の半導体ウェーハの処理が開始されない場合を例に説明する。実際には、スループットを考慮して、複数の半導体ウェーハが並列して処理される。
制御コンピュータ１３０の記憶装置には、例えば下記のような情報が記憶されている。
【０１５５】
Ａ．研磨装置制御プログラム
Ａ−１．研磨メインルーチン
Ａ−２．研磨準備終了判定ルーチン
Ａ−３．ドレッシングルーチン
Ａ−４．研磨パッド洗浄ルーチン
Ａ−５．半導体ウェーハ洗浄ルーチン
Ａ−６．研磨パッド診断による異物付着監視ルーチン
Ａ−７．研磨面診断による異物付着判定ルーチン
Ａ−８．重点洗浄範囲算出ルーチン
Ａ−９．半導体ウェーハ搬送ルーチン
など
【０１５６】
Ｂ．各種条件
Ｂ−１．半導体ウェーハ搬送条件
Ｂ−２．研磨条件（研磨レシピ）
Ｂ−２−１．研磨パッド回転速度
Ｂ−２−２．半導体ウェーハ（トップリング）回転速度
Ｂ−２−３．半導体ウェーハ（トップリング）揺動速度
Ｂ−２−４．半導体ウェーハ（トップリング）揺動範囲
Ｂ−２−５．研磨時間
Ｂ−２−６．研磨圧力
Ｂ−２−７．スラリー供給流量
【０１５７】
Ｂ−３．ドレッシング条件
Ｂ−３−１．研磨パッド回転速度
Ｂ−３−２．ドレッサ回転速度
Ｂ−３−３．ドレッサ揺動速度
Ｂ−３−４．ドレッサ揺動範囲
Ｂ−３−５．ドレッシング時間
Ｂ−３−６．ドレッシング圧力
Ｂ−３−７．洗浄液供給量
Ｂ−４．半導体ウェーハ洗浄条件
【０１５８】
Ｂ−５．研磨パッド洗浄条件
Ｂ−５−１．通常洗浄条件
Ｂ−５−１−１．ブラシ回転速度
Ｂ−５−１−２．ブラシ揺動速度
Ｂ−５−１−３．ブラシ揺動範囲
Ｂ−５−１−４．ブラシ押付け圧力
Ｂ−５−１−５．洗浄時間
Ｂ−５−２．重点洗浄条件
Ｂ−５−２−１．ブラシ回転速度
Ｂ−５−２−２．ブラシ押付け圧力
Ｂ−５−２−３．洗浄時間
【０１５９】
Ｂ−６．幾何学的パラメータ
Ｂ−６−１．半導体ウェーハ直径
Ｂ−６−２．研磨パッド回転中心座標
Ｂ−６−３．トップリング回転中心座標
Ｂ−６−４．トップリング揺動中心座標
Ｂ−６−５．トップリング揺動半径
Ｂ−７．重点洗浄領域
など
【０１６０】
Ｃ．付着関連情報
Ｃ−１．研磨パッド区画
Ｃ−２．画像認識標準パターン
Ｃ−３．異物付着領域
Ｃ−４．重点洗浄領域
など
制御コンピュータ１３０が、研磨装置制御プログラムを記憶装置から読出すと、例えば図１０に示す研磨メインルーチンの手順に従って研磨装置による研磨が開始される。つまり、先ず、制御コンピュータ１３０は、その一部として設置された記憶装置から各種条件を読込む。この記憶装置には、半導体ウェーハ（研磨対象物）搬送条件、研磨条件（研磨レシピ）、ドレッシング条件、半導体ウェーハ洗浄条件、研磨パッド（研磨部材）洗浄条件、幾何学的パラメータ、及び重点洗浄領域などが各種条件として記憶されている。また、この記憶装置には、各種条件の他に、研磨装置制御プログラムや付着関連情報も記憶されている。この記憶装置は、例えば制御コンピュータ１３０とは別個の外部記憶装置であっても良い。その場合、制御コンピュータ１３０は、研磨に先立って、各種条件を制御コンピュータ１３０に設置された入力装置などにより外部記憶装置から読込み、制御コンピュータ１３０の一部として設置された記憶装置に記憶する。
【０１６１】
各種条件を記憶装置から読込んだら、制御コンピュータ１３０は、研磨対象物の研磨面診断による付着領域特定部１２０での異物付着範囲の特定に使用するために、読込んだ各種条件を元に、複数の画像認識用標準パターンを作成する。作成する標準パターンは、例えば、図８に示すような、異物の軌跡データから解析したスクラッチの半径方向密度分布や円周方向密度分布、研磨面の特定位置でのスクラッチの有無などのデータである。制御コンピュータ１３０は、作成した標準パターンを記憶装置に記憶する。なお、異物の軌跡データの作成方法は、前述した通りである。
【０１６２】
次に、制御コンピュータ１３０は、１枚の半導体ウェーハを搬送ロボット２４でウェーハカセット２１から取り出し、載置台２８に搬送するように研磨装置を制御する。そして、載置台２８に半導体ウェーハが搬送された後、制御コンピュータ１３０は、半導体ウェーハを回転式ウェーハステーション９８に備えられた反転機１００に搬送するように搬送ロボット８１等を制御する。
【０１６３】
半導体ウェーハが反転機１００に搬送されると、制御コンピュータ１３０は、図１１に示す研磨準備終了判定ルーチンを実行する。この研磨準備終了判定ルーチンでは、ドレッシング中にＯＮとなるドレッシングフラグ、研磨パッドに異物が付着しているとＯＮになる異物付着フラグ、及び研磨パッドの洗浄中にＯＮになる洗浄フラグを参照する。いずれかのフラグがＯＮの間は次の処理を待ち、全てのフラグがＯＦＦになったら研磨パッド診断による異物付着監視終了フラグをＯＮにして研磨準備終了判定ルーチンを終了する。この状態は、研磨テーブル５４の研磨パッド１０で半導体ウェーハを研磨する準備が整っていることを意味する。また、研磨パッド診断による異物付着監視終了フラグをＯＮにすると、付着領域特定部１１０によって研磨パッド１０の表面の異物を監視していた場合、制御コンピュータ１３０は、異物の監視を終了して付着領域特定部１１０を退避領域に退避させる。
【０１６４】
次に、制御コンピュータ１３０は、回転式ウェーハステーション９８を回転させ、半導体ウェーハを反転機１００で反転させた後、トップリング５２に移送し、研磨テーブル５４に搬送するように研磨装置を制御する。研磨テーブル５４に半導体ウェーハが搬送されたら、制御コンピュータ１３０は、記憶装置から読込んだ研磨条件で半導体ウェーハを研磨するように研磨装置を制御する。半導体ウェーハの研磨条件は、研磨パッド回転速度、半導体ウェーハ（トップリング）回転速度、半導体ウェーハ（トップリング）揺動速度、半導体ウェーハ（トップリング）揺動範囲、研磨時間、研磨圧力、及びスラリー供給流量などである。
【０１６５】
半導体ウェーハの研磨が終了すると、制御コンピュータ１３０は、半導体ウェーハを洗浄及び乾燥させてウェーハカセット２１に戻す系列と、研磨パッド１０をドレッシング及び洗浄して次の研磨に備える系列の、２つの系列の処理を並列に実行する。
【０１６６】
まず、研磨パッドをドレッシング及び洗浄して次の研磨に備える系列から説明する。この系列には、研磨パッドをドレッシングする作業、研磨パッドを洗浄する作業、及び研磨パッド表面の異物の付着を監視する作業の、３つの作業が含まれる。半導体ウェーハの研磨が終了すると、制御コンピュータ１３０は、図１２に示すドレッシングルーチン、図１３に示す研磨パッド洗浄ルーチン、及び図１４に示す研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンを並列して実行する。
【０１６７】
まず、図１２に示すドレッシングルーチンについて説明する。ドレッシングルーチンにおいて、制御コンピュータ１３０は、研磨パッド１０のドレッシング中を示すドレッシングフラグをＯＮにし、研磨パッド１０をドレッサ５８でドレッシングするように研磨装置を制御する。その際のドレッシング条件は、研磨スタート時に記憶装置から読込んだ条件である。ドレッシング条件は、研磨パッド回転速度、ドレッサ回転速度、ドレッサ揺動速度、ドレッサ揺動範囲、ドレッシング時間、ドレッシング圧力、及び洗浄液供給流量などである。研磨パッド１０のドレッシングが終了すると、制御コンピュータ１３０は、ドレッシングフラグをＯＦＦにする。以上でドレッシングルーチンが終了する。
【０１６８】
次に、図１３に示す研磨パッド洗浄ルーチンについて説明する。研磨パッド洗浄ルーチンにおいて、制御コンピュータ１３０は、まず、研磨パッド１０の洗浄中を示す洗浄フラグをＯＮにする。次に、この例では、制御コンピュータ１３０は、研磨が終わった半導体ウェーハが３ｎ枚目（ｎ＝１，２，３，・・・）であるかどうかを判定する。
【０１６９】
研磨が終わった半導体ウェーハが３ｎ枚目でなかった場合、制御コンピュータ１３０は、研磨パッド１０の全体を洗浄部１１２のブラシで満遍なく洗浄するように研磨装置を制御する。その際の洗浄条件は、研磨スタート時に記憶装置から読込んだ通常洗浄条件である。通常洗浄条件は、ブラシ回転速度、ブラシ揺動速度、ブラシ揺動範囲、ブラシ押付け圧力、及び洗浄時間などである。研磨パッド回転速度は、並列して実行されるドレッシングルーチンの研磨パッド回転速度になっている。
【０１７０】
研磨が終わった半導体ウェーハが３ｎ枚目だった場合、制御コンピュータ１３０は、記憶装置から研磨パッド１０の重点洗浄範囲を読込んで、重点洗浄範囲を洗浄部１１２のブラシで重点的に洗浄するように研磨装置を制御する。その際の重点洗浄範囲は、研磨に先立って記憶装置に記憶した重点洗浄範囲および／または後述する重点洗浄範囲算出ルーチンで記憶装置に記憶した重点洗浄範囲である。この例の場合、重点洗浄範囲は、研磨パッド１０を、図９（ａ）に示すように、リング状の５つの区画に分けたいずれかの区画番号として記憶されている。また、洗浄条件は、研磨スタート時に記憶装置から読込んだ重点洗浄条件である。重点洗浄条件は、ブラシ回転速度、ブラシ押付け圧力、及び洗浄時間などである。研磨パッド回転速度は、並列して実行されるドレッシングルーチンの研磨パッド回転速度になっている。
【０１７１】
この例の研磨装置の場合、洗浄部１１２のブラシとして、その直径が重点洗浄範囲の幅よりも大きいものを使用している。したがって、制御コンピュータ１３０が記憶装置から読込んだ重点洗浄範囲に基づいて洗浄部１１２のブラシの位置を適切に設定すれば、ブラシを揺動させなくても研磨パッド１０の重点洗浄範囲を重点的に洗浄できる。洗浄部１１２のブラシの位置は、ブラシ中心の座標として、研磨テーブル５４の回転中心からの距離が重点洗浄範囲になっている区画の内側半径と外側半径の中間値となるように、制御コンピュータ１３０によって設定される。また、洗浄部１１２のブラシの位置は、例えば、図９（ａ）に示す５つの区画をそれぞれ重点的に洗浄できる位置として、予め記憶装置に記憶させておいてもよい。研磨パッド１０の洗浄が終了すると、制御コンピュータ１３０は洗浄フラグをＯＦＦにする。以上で研磨パッド洗浄ルーチンが終了する。
【０１７２】
次に、図１４に示す研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンについて説明する。研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンにおいて、制御コンピュータ１３０は、先ず、研磨パッド診断による異物付着監視終了フラグをＯＦＦにする。次に、制御コンピュータ１３０は、付着領域特定部１１０を研磨パッド１０の監視領域に移動させる。付着領域特定部１１０は、研磨パッド１０上の異物の付着を監視する。
【０１７３】
研磨パッド診断による異物付着監視終了フラグがＯＦＦの間は、制御コンピュータ１３０は付着領域特定部１１０からの信号をモニタリングする。研磨パッド１０の表面に異物が付着していると、付着領域特定部１１０からの信号に、図３（ｃ）に示すようなピークＰが現れる。制御コンピュータ１３０は、付着領域特定部１１０からの信号を解析し、このピークＰを検知することによって、研磨パッド１０上の異物の付着を判定する。ただし、制御コンピュータ１３０は、ピークＰを１度検知しただけでは異物が付着したとは判定しない。なぜならば、研磨パッド１０の表面を洗浄液と共に移動する異物が検知された可能性があるからである。したがって、この例では、ピークＰを検知した変位センサ２２４が、研磨パッド１０が１回転した後にも再度ピークＰを検知した場合に研磨パッド１０に異物が付着したと判定する。
【０１７４】
研磨パッド１０に異物が付着したと判定した場合、制御コンピュータ１３０は異物付着フラグをＯＮにする。異物付着フラグは、研磨パッド１０に異物が付着している間、即ち、ピークＰを検知した変位センサ２２４の信号が、研磨パッドの回転周期にあわせてピークＰを発信し続けている間は、ＯＮになっている。
【０１７５】
異物付着フラグをＯＮにした後、制御コンピュータ１３０は異物付着範囲を特定する。この例では、ピークＰを検知した変位センサ２２４の受け持つ区画（図９（ａ）参照）が異物付着範囲である。制御コンピュータ１３０は、その後、特定した異物付着範囲を洗浄部１１２で重点的に洗浄するように研磨装置を制御する。その際、並列して実行されている研磨パッド洗浄ルーチンは中断される。この場合の洗浄条件は、研磨スタート時に記憶装置から読込んだ重点洗浄条件である。重点洗浄条件は、ブラシ回転速度、ブラシ押付け圧力、及び洗浄時間などである。研磨パッド回転速度は、並列して実行されるドレッシングルーチンの研磨パッド回転速度になっている。
【０１７６】
この例の研磨装置の場合、洗浄部１１２のブラシの直径は、異物付着範囲の幅よりも大きい。したがって、特定した異物付着範囲に基づいてブラシの位置を適切に設定すれば、ブラシを揺動させなくても異物付着範囲を重点的に洗浄できる。ブラシの位置は、ブラシ中心の座標として、研磨テーブル５４の回転中心からの距離が異物付着範囲になっているリング状の区画の内側半径と外側半径の中間値となるように、制御コンピュータ１３０によって設定される。また、ブラシの位置は、例えば図９（ａ）に示す、５つの区画をそれぞれ重点的に洗浄できる位置として、予め記憶装置に記憶させておいてもよい。ここで、この例の研磨装置の場合、先述の重点洗浄範囲の区画と異物付着範囲の区画の分割方法が同一なので、予め記憶装置に記憶させておくブラシの位置が共通であってもよい。
【０１７７】
特定した異物付着範囲を重点洗浄条件で設定した洗浄時間にわたって洗浄部１１２のブラシで洗浄した後、制御コンピュータ１３０は、異物の付着の有無を再度判定し、研磨パッド１０上に異物が付着している場合は上述の処理を繰返す。研磨パッド１０上に異物が付着していない場合は、異物付着フラグをＯＦＦにし、研磨パッド洗浄ルーチンを再開する。その際、研磨パッド洗浄ルーチンで予定していた洗浄終了時間が過ぎていたら、研磨パッド洗浄ルーチンの終了処理を直ちに実行する。
【０１７８】
研磨パッド診断による異物付着監視終了フラグがＯＮになった場合、制御コンピュータ１３０は、付着領域特定部１１０を退避領域に移動させて、研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンを終了する。
【０１７９】
なお、異物付着フラグがＯＮの間は、図１１に示すように、研磨パッド診断による異物付着監視終了フラグがＯＮにはならないので、研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンは終了しない。また、次の半導体ウェーハの研磨は開始されない。したがって、異物付着範囲を何度も重点的に洗浄しても研磨パッド１０上の異物が除去できない場合は、アラームを発信して研磨装置を停止するようにしても良い。これにより、研磨装置のメンテナンス担当者が研磨パッドを交換するなどの対応をとることができる。
【０１８０】
特定した異物付着範囲の洗浄と並列して、制御コンピュータ１３０は重点洗浄範囲の算出を行う。重点洗浄範囲算出ルーチンでは、図１６に示すように、制御コンピュータ１３０は特定した付着範囲を記憶装置に記憶し、蓄積した付着範囲を記憶装置から読込む。次に、重点洗浄範囲を算出する。この例では、蓄積した付着範囲をカウントし、最も付着回数の多い区画を重点洗浄範囲とする。最後に、算出した重点洗浄範囲を記憶装置に記憶する。ここで、蓄積した付着範囲から重点洗浄範囲を算出する代わりに、予め区画ごとに付着した回数をカウントして記憶領域に記録しておき、異物付着範囲を特定したら該当の区画のカウントに１を足すようにすると、最もカウントが多い区画が重点洗浄範囲となる。このようにすると、処理時間を短縮できる。
【０１８１】
なお、重点的に洗浄を行っても研磨パッド１０から取り除かれなかった異物が再び検知された場合は、ダブルカウントを防ぐため、重点洗浄範囲算出ルーチンを実行しない。検知した異物が同じ異物かどうかは、変位センサ２２４からの信号のピークＰが、研磨パッドの回転に同期して周期的に現れているかどうかで判定する。
【０１８２】
次に、図１０に示す研磨メインルーチンに戻って、半導体ウェーハを洗浄及び乾燥させてウェーハカセット２１に戻す系列について説明する。半導体ウェーハの研磨が終了すると、制御コンピュータ１３０は、搬送ロボット８１などを制御して、半導体ウェーハを研磨テーブル５４から洗浄機８３に搬送する。次に、制御コンピュータ１３０は、半導体ウェーハを洗浄機８３で洗浄した後、搬送ロボット８１で洗浄機２６に搬送するように研磨装置を制御する。洗浄機２６では、半導体ウェーハの洗浄と乾燥を実施する。
【０１８３】
洗浄機２６での半導体ウェーハの洗浄と乾燥が終了すると、制御コンピュータ１３０は、半導体ウェーハを搬送ロボット８１で洗浄機２６から載置台２８に搬送した後、搬送ロボット２４で研磨面診断による付着領域特定部１２０に半導体ウェーハを搬送するように研磨装置を制御する。
【０１８４】
付着領域特定部１２０に半導体ウェーハが搬送されると、制御コンピュータ１３０は、半導体ウェーハ（研磨対象物）の研磨面診断による異物付着判定ルーチンを実行し、研磨パッド（研磨部材）表面の異物の付着判定と異物付着範囲の特定を実施する。研磨面診断による異物付着判定ルーチンでは、制御コンピュータ１３０が図１５に示す手順を実行する。
【０１８５】
制御コンピュータ１３０は、まず、付着領域特定部１２０で半導体ウェーハの研磨面を撮影して、その画像データを取込む。次に、取込んだ画像データにノイズ除去、鮮鋭化、二値化などの補正を施し、補正した画像データから線抽出を行う。次に、制御コンピュータ１３０は、抽出した線がスクラッチかどうかを判定するために、パターン認識を実行する。パターン認識では、抽出した線の長さや形状などからスクラッチかどうか判定する。研磨面にスクラッチが無いと判定した場合、制御コンピュータ１３０は、研磨面診断による異物付着判定ルーチンを終了する。
【０１８６】
研磨面にスクラッチが有ると判定した場合、制御コンピュータ１３０は、スクラッチと判定した線だけを抽出した画像データを解析し、スクラッチの半径方向密度分布や円周方向密度分布、研磨面の特定位置でのスクラッチの有無などを検出パターンとする。次に、制御コンピュータ１３０は、検出パターンに最も近い標準パターンを最近傍法（Nearest  Neighbor  Method）により決定する。そして、制御コンピュータ１３０は、この標準パターンの異物付着範囲（異物の研磨パッド中心からの距離）を研磨パッド（研磨部材）表面の異物付着範囲として特定する。
【０１８７】
次に、制御コンピュータ１３０は、特定した異物付着範囲が、図９（ａ）に示す、５つの区画のどれに該当するか判定する。判定した区画が研磨パッド診断によって特定した異物付着範囲と同じである場合、制御コンピュータ１３０は、研磨面診断による異物付着判定ルーチンを終了する。判定した区画が研磨パッド診断によって特定した異物付着位置で無い場合、または研磨パッド診断によって異物の付着が検出されていない場合、制御コンピュータ１３０は、異物付着フラグをＯＮにし、特定した異物付着範囲を洗浄部１１２で重点的に洗浄するように研磨装置を制御する。この際の洗浄条件は、研磨スタート時に記憶装置から読込んだ重点洗浄条件である。重点洗浄条件は、ブラシ回転速度、ブラシ押付け圧力、及び洗浄時間などである。研磨パッド回転速度は、ドレッシングルーチンの研磨パッド回転速度になっている。
【０１８８】
なお、この時点で研磨パッド洗浄ルーチンが実行されている場合は、研磨パッド洗浄ルーチンを中断する。また、研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンで異物付着範囲の重点洗浄が実行されている場合は、研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンでの重点洗浄が終了するまで待機する。
【０１８９】
この例の場合、洗浄部１１２のブラシの直径は、標準パターンの異物付着範囲の間隔よりも十分大きい。したがって、特定した異物付着範囲に基づいてブラシの位置を適切に設定すれば、ブラシを揺動させなくても異物付着範囲を重点的に洗浄できる。ブラシの位置は、ブラシ中心の座標として、研磨テーブル５４の回転中心からの距離が標準パターンの異物付着範囲になるように、制御コンピュータ１３０によって設定される。
【０１９０】
特定した異物付着範囲を重点洗浄条件で読込んだ洗浄時間だけ洗浄部１１２による洗浄を行った後、制御コンピュータ１３０は、異物付着フラグをＯＦＦにして研磨面診断による異物付着判定ルーチンを終了する。また、研磨パッド洗浄ルーチンが中断されていたら、研磨パッド洗浄ルーチンを再開する。その際、研磨パッド洗浄ルーチンで予定していた洗浄終了時間が過ぎていたら、研磨パッド洗浄ルーチンの終了処理を直ちに実行する。
【０１９１】
異物付着範囲を洗浄部１１２で重点的に洗浄するのと並列して、制御コンピュータ１３０は、重点洗浄範囲算出ルーチンを実行する。重点洗浄範囲算出ルーチンの内容は、前述の説明の通りである。重点洗浄範囲算出の際には、先ほど異物付着範囲から判定した区画が異物付着範囲となる。これとは別に、パターン認識により特定した異物付着範囲を記憶して蓄積しても良い。
【０１９２】
図１０の研磨メインルーチンに戻って、研磨面診断による異物付着判定が終了したら、制御コンピュータ１３０は、半導体ウェーハを異物付着範囲特定部１２０から取り出し、ウェーハカセット２１に搬送するように搬送ロボット２４等を制御する。なお、研磨診断による異物付着判定ルーチンにおいて、スクラッチが有りで、かつ研磨パッド診断と付着範囲が異なり、異物付着範囲を重点的に洗浄する場合であっても、異物付着フラグをＯＮにすれば、制御コンピュータ１３０は半導体ウェーハを異物付着範囲特定部１２０から取り出し、ウェーハカセット２１に搬送するように搬送ロボット２４等を制御することができる。そして、制御コンピュータ１３０は、所定枚数の処理が終了したかどうかを判定して、終了していたら全ての処理を終了し、終了していなければ次の半導体ウェーハの処理を開始するように研磨装置を制御する。
【０１９３】
以上は、主として、図６、図１０乃至図１６を参照しながら説明したが、上記説明はあくまで本発明の実施例であって、本発明の範囲が上記説明した内容のみに限られないことは言うまでもない。
【０１９４】
これまで、付着領域特定部１１０，１１１として、図３に示す、変位センサ２２４を用いて研磨パッド（研磨部材）を接触方式で診断する付着領域特定部２２６を備えた化学機械研磨装置の例を示したが、付着領域特定部１１０，１１１として、図２に示す、圧力センサ２０４を用いて研磨部材を接触方式で診断する付着領域特定部２０６や、図４に示す、撮影装置２３０を用いて研磨部材を非接触方式で診断する付着領域特定部２３４を備えるようにしてもよい。
【０１９５】
また、研磨部材（研磨パッド）上の異物を直接的に検知する付着領域特定部１１０，１１１と、研磨対象物（半導体ウェーハ）の研磨後の表面（研磨面）を診断して、研磨部材（研磨パッド）上の異物を間接的に検知する付着領域特定部１２０の両方を備えた化学機械研磨装置の例を示したが、いずれか一方の付着領域特定部を備えた化学機械研磨装置であっても良い。また、付着領域特定部を備えた化学機械研磨装置の例を示したが、付着領域特定部を備えず、重点洗浄位置または重点洗浄領域に関する情報を蓄積した記憶媒体から情報を読込み、前記研磨部材表面の重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄するように前記洗浄部を制御する制御部を備えた化学機械研磨装置であっても良い。この場合、重点洗浄位置または重点洗浄範囲を重点的に洗浄することにより、異物の付着を予防することができる。
【０１９６】
また、全ての工程を一つの制御コンピュータ１３０で制御している化学機械研磨装置の例を示したが、付着領域特定部が独立した制御部を備えていても良い。この場合、化学機械研磨装置全体を制御する制御部と、付着領域特定部を制御する制御部が互いに通信できるように構成されており、それぞれの制御部が連携して研磨工程を遂行できるようになっている。また、この場合、特定した異物付着範囲を付着領域特定部に備えられた記憶装置に記憶するようにしても良い。
【０１９７】
図１７は、前述の例における付着領域特定部１２０を研磨装置から独立した付着領域特定装置とした場合における該付着領域特定装置のシステム構成図である。この付着領域特定装置は、中央処理装置（演算装置）１４０、メインメモリ１４２、記憶装置１４４、入力装置（読込み装置）１４６及び出力装置１４８を有し、それぞれが連携して機能するように構成されている。
記憶装置１４４には、例えば以下のような情報が記憶されている。
【０１９８】
Ａ．付着領域特定装置制御プログラム
Ａ−１．各種条件読込みルーチン
Ａ−２．標準パターン作成ルーチン
Ａ−３．画像読込みルーチン
Ａ−４．画像解析ルーチン
Ａ−５異物付着範囲表示ルーチン
など
【０１９９】
Ｂ．各種条件
Ｂ−１．研磨条件（研磨レシピ）
Ｂ−１−１．研磨パッド回転速度
Ｂ−１−２．半導体ウェーハ（トップリング）回転速度
Ｂ−１−３．半導体ウェーハ（トップリング）揺動速度
Ｂ−１−４．半導体ウェーハ（トップリング）揺動範囲
Ｂ−１−５．研磨時間
Ｂ−２．幾何学的パラメータ
Ｂ−２−１．半導体ウェーハ直径
Ｂ−２−２．研磨パッド回転中心座標
Ｂ−２−３．トップリング回転中心座標
Ｂ−２−４．トップリング揺動中心座標
Ｂ−２−５．トップリング揺動半径
など
【０２００】
Ｃ．付着関連情報
Ｃ−１．画像認識標準パターン
Ｃ−２．研磨面撮影画像
など
【０２０１】
この付着領域特定装置を使って、スクラッチのある半導体ウェーハ等の研磨対象物の研磨面から、スクラッチの原因となった、研磨パッド等の研磨部材表面の異物付着範囲を特定する方法を、図１８に示す異物付着範囲特定処理フローを参照して、以下に説明する。
【０２０２】
先ず、キーボードやマウスやタッチパネルなどの入力装置から処理スタートの指令が入力されると、中央処理装置（演算装置）１４０は、メインメモリ１４２中の制御プログラムの指令を受けて記憶装置１４４から各種条件を読込む。この記憶装置１４４には、上記のように、研磨条件（研磨レシピ）や幾何学的パラメータなどが各種条件として記憶されている。
【０２０３】
ここで、研磨対象物が半導体ウェーハであり、研磨装置が、図７に示すような、研磨パッドを備えた研磨テーブルとトップリングを有する研磨装置である場合、研磨条件（研磨レシピ）は、研磨パッド回転速度、半導体ウェーハ（トップリング）回転速度、半導体ウェーハ（トップリング）揺動速度、半導体ウェーハ（トップリング）揺動範囲、及び研磨時間などである。また、同様に、幾何学的パラメータは、半導体ウェーハ直径、研磨パッド回転中心座標、トップリング回転中心座標、トップリング揺動中心座標、及びトップリング揺動半径などである。
【０２０４】
これらの各種条件は、異物付着範囲特定処理に先立って、付着領域特定装置に設置された入力装置（読込み装置）１４６を使って、研磨装置や外部記憶装置などから読込まれるか、またはキーボードやマウスやタッチパネルなどの入力装置から手入力される。また、この記憶装置１４４には、各種条件の他に、付着位置特定装置制御プログラムや付着関連情報も記憶されている。
【０２０５】
各種条件を記憶装置１４４から読込んだら、中央処理装置１４０は、メインメモリ１４２中の制御プログラムの指令を受け、異物付着範囲の特定に使用するために、読込んだ各種条件を元に複数の画像認識用標準パターンを作成し、付着関連情報として記憶装置１４４に記憶する。作成する標準パターンは、例えば、図８に示すような、異物の軌跡データである。なお、異物の軌跡データの作成方法は、前述した通りである。
【０２０６】
次に、中央処理装置１４０は、メインメモリ１４２中の制御プログラムの指令を受け、スクラッチのある研磨面を撮影した画像を読込む。その際、中央処理装置１４０は、研磨面を撮影した画像を、入力装置（読込み装置）１４６を使って撮影装置から読込んでも良いし、入力装置（読込み装置）１４６を使って、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの外部記憶媒体から読込んでも良い。また、中央処理装置１４０は、予め付着領域特定装置の記憶装置に記憶してある研磨面を撮影した画像を読込んでも良い。
【０２０７】
次に、中央処理装置１４０は、メインメモリ１４２中の制御プログラムの指令を受け、読込んだ画像データにノイズ除去、鮮鋭化、二値化などの補正（画像変換）を施し、補正した画像データから線抽出（特徴抽出）を行う。次に、中央処理装置１４０は、メインメモリ１４２中の制御プログラムの指令を受け、パターン認識（画像認識）を実行して抽出した線から更にスクラッチを抽出する。
【０２０８】
次に、中央処理装置１４０は、メインメモリ１４２中の制御プログラムの指令を受け、スクラッチを抽出した画像データを検出パターンとして、検出パターンに最も近い標準パターンを画像認識により決定し、この標準パターンの異物付着範囲（異物の研磨パッド中心からの距離）を研磨部材表面の異物付着範囲として特定する。
【０２０９】
ここで、画像認識には、最近傍法（Nearest  Neighbor  Method）、ベイズの識別規則、ダイナミックプログラミングマッチング（ＤＰマッチング）、隠れマルコフモデル（Hidden  Markov  Model）などのパターン認識が含まれる。なお、この例では、画像変換、特徴抽出、画像認識のうちの少なくともいずれか一つを行うことを画像解析と呼ぶ。次に、中央処理装置１４０は、メインメモリ１４２中の制御プログラムの指令を受け、プリンタやディスプレイなどの出力装置１４８に異物付着範囲を出力する。
【０２１０】
このように、この例の付着領域特定装置を使用すれば、付着領域特定部を有しない研磨装置により半導体ウェーハ等の研磨を行って研磨面にスクラッチが発生した場合に、研磨パッド等の研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定することができる。
【０２１１】
なお、上記の説明では異物付着範囲特定処理フローの中で標準パターンを作成する例を示したが、予め作成された標準パターンを付着領域特定装置の記憶装置１４４や外部記憶媒体に記憶しておき、異物付着範囲特定処理フローの中で読込むことで、標準パターンを作成しないようにすることも勿論可能である。また、異物付着範囲特定処理フローの中で作成した標準パターンを付着領域特定装置の記憶装置１４４ではなく、外部記憶装置に記憶して、異物付着範囲特定処理フローの中で外部記憶から読込んで使用しても良い。
【０２１２】
また、異物の軌跡データを使用した異物付着範囲特定処理について説明したが、軌跡データの代わりに軌跡データから解析したスクラッチの半径方向密度分布や円周方向密度分布、研磨面の特定位置でのスクラッチの有無などのデータを使用して異物付着範囲特定処理を行っても良い。この場合、スクラッチを抽出した画像データを解析して、スクラッチの半径方向密度分布や円周方向密度分布、研磨面の特定位置でのスクラッチの有無などを検出パターンとする。標準パターンもこれに対応して、スクラッチの半径方向密度分布や円周方向密度分布、研磨面の特定位置でのスクラッチの有無とすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】研磨部材表面の異物付着位置および異物付着範囲の説明に付する図である。
【図２】圧力センサを用いて研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部を示す図である。
【図３】変位センサを用いて研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部を示す図である。
【図４】非接触方式で研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部を示す図である。
【図５】非接触方式で研磨対象物の研磨後の表面を診断して研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定する付着領域特定部を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の化学機械研磨装置の各部の配置構成を示す平面図である。
【図７】トップリングと研磨テーブルの一部を示す概略断面図である。
【図８】標準パターンとして用いるスクラッチパターンの例を示す図である。
【図９】付着領域特定部が特定した特定範囲の蓄積データから異物が付着した確率を算出する方法の説明に付する図である。
【図１０】研磨メインルーチンの制御フロー図である。
【図１１】研磨準備終了判定ルーチンの制御フロー図である。
【図１２】ドレッシングルーチンの制御フロー図である。
【図１３】研磨パッド洗浄ルーチンの制御フロー図である。
【図１４】研磨パッド診断による異物付着監視ルーチンの制御フロー図である。
【図１５】研磨面診断による異物付着判定ルーチンの制御フロー図である。
【図１６】重点洗浄範囲算出ルーチンの制御フロー図である。
【図１７】付着領域特定装置のシステム構成図である。
【図１８】図１７に示す付着領域特定装置における異物付着範囲特定の処理フロー図である。
【符号の説明】
【０２１４】
２  半導体ウェーハ（研磨対象物）
５，６  エアバッグ
１０  研磨パッド（研磨部材）
１４  リテーナリング
５２，５３  トップリング
５４，５５，５６，５７  研磨テーブル
５８，５９，６８，６９  ドレッサ
６０，６１  砥液ノズル
７０  ウェーハステーション
８９３，９４  センサ
９５，９６  リンスノズル
９８  回転式ウェーハステーション
１０８  圧力調整機構
１１０，１１１  付着領域特定部
１１２，１１３  洗浄部
１２０  付着領域特定部
１３０  制御コンピュータ
１４０  中央処理装置
１４２  メインメモリ
１４４  記憶装置
１４６  入力装置（読込み装置）
１４８  出力装置
２００，２０２  研磨部材
２０４  圧力センサ
２０６  付着領域特定部
２０８  研磨ヘッド
２１０  研磨対象物
２１２  コンピュータ
２２４  変位センサ
２２６  付着領域特定部
２３０  撮影装置
２３２  演算装置
２３４  付着領域特定部
２５０  撮影装置
２５２  演算装置
２５４  付着領域特定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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