(57)【要約】【課題】複数品種の研磨対象の研磨を簡便かつ高精度で行う。【解決手段】研磨処理部２で複数品種の研磨対象について研磨を行い、膜厚測定部３でその研磨前後の膜厚を測定する。プロセス制御部４では、研磨レート比算出部７が、膜厚と研磨時間を用いて研磨レート算出部５で算出される実測研磨レートと、その研磨対象の品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数及びメンテナンス回数を用いた重回帰分析を行い、各品種の研磨レート比を算出する。以後は、その研磨レート比を用いて、研磨時間算出部６で算出される研磨時間が次の研磨対象の品種に応じて調整され、研磨処理部２は、その調整後の研磨時間で次の研磨を実施する。複雑なモデル式やパラメータを用いず、複数品種の研磨対象について実測したデータを用いて、複数品種の高精度な研磨プロセス制御に対応することができる。【選択図】図４
2009160691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨プロセスの制御を行う研磨制御システムにおいて、
所定研磨時間で研磨対象に形成されている膜の研磨を行う研磨処理部と、
研磨前後の前記膜の膜厚を測定する膜厚測定部と、
前記所定研磨時間及び前記膜厚を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の前記研磨処理部での予測研磨レートを算出する研磨レート算出部と、
算出された前記予測研磨レートを用いて前記研磨処理部での研磨時間を算出する研磨時間算出部と、
複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートを用いた重回帰分析により、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する研磨レート比算出部と、
を有することを特徴とする研磨制御システム。
【請求項２】
前記研磨レート比算出部による前記研磨レート比の算出後、
前記研磨レート算出部は、前記実測研磨レートを算出した研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて前記予測研磨レートを算出し、
前記研磨時間算出部は、算出された前記予測研磨レート及び次回の研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて、算出する研磨時間を調整する、
ことを特徴とする請求項１記載の研磨制御システム。
【請求項３】
前記研磨レート比算出部は、前記所定数の実測研磨レートとともに、前記所定数の実測研磨レートが取得されたそれぞれの回、前記所定研磨時間及び前記種類を用いて前記重回帰分析を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨制御システム。
【請求項４】
研磨プロセスの制御に用いる研磨制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
膜の研磨前後の膜厚及び前記膜の所定研磨時間を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の予測研磨レートを算出する研磨レート算出部、
算出された前記予測研磨レートを用いて研磨時間を算出する研磨時間算出部、
複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートを用いた重回帰分析により、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する研磨レート比算出部、
として機能させることを特徴とする研磨制御プログラム。
【請求項５】
研磨プロセスを有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上にトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタが形成された前記半導体基板上層に膜を形成する工程と、
形成された前記膜の膜厚を測定する工程と、
所定研磨時間で前記膜の研磨を行う工程と、
研磨後の前記膜の膜厚を測定する工程と、
研磨前後の前記膜厚及び前記所定研磨時間を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の予測研磨レートを算出する工程と、
算出された前記予測研磨レートを用いて研磨時間を算出する工程と、
複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートを用いた重回帰分析により、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する工程と、
を有す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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨制御システム、研磨制御プログラム及び半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体装置の製造過程で実施される研磨プロセスの制御を行う研磨制御システム並びに研磨制御プログラム、及びそのような制御を行う半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置製造分野においては、ＳｏＣ（System On Chip）等の多品種少量生産に対応できる技術の確立が推し進められている。また、半導体装置の微細化の進展につれて処理のばらつきに対する製造装置側のマージンが著しく狭くなってきていることから、製造ラインにそのような処理のばらつきを減らすＡＰＣ（Advanced Process Control）技術を導入することも推し進められている。ＡＰＣ技術を適用した製造ラインでは、Ｒｕｎ−ｔｏ−Ｒｕｎ制御により、前回の処理についての測定結果から次回の処理の結果が予測され、次回処理のレシピのパラメータ調整が自動的に行われる。
【０００３】
ところで、半導体装置の製造プロセスでは、成膜後の平坦化を行う等の目的で、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）が広く実施されている。一般的なＣＭＰプロセスの制御は、まず成膜後に実際に行った研磨の研磨量と研磨時間から求めた研磨レートを用いて次回の研磨レートを予測し、次回の研磨の際にその予測研磨レートで狙い膜厚が得られるように研磨時間を調整することによって行われる。
【０００４】
また、従来、このようなＣＭＰプロセスに対し、各種モデル式及びパラメータを用いて制御する試みもなされている（例えば、特許文献１〜４参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２５２０３６号公報
【特許文献２】特開２０００−２５２１７９号公報
【特許文献３】特開２００５−３４２８４１号公報
【特許文献４】特表２００１−５２３５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＣＭＰプロセスでは、特にそのＣＭＰに用いる研磨装置が処理に伴って消耗する研磨パッド等の部品を用いているといった構造上、研磨処理間で研磨レートが変動しやすく、また、部品交換等の研磨装置のメンテナンスを行ったときにもそのメンテナンス前後で研磨レートは大きく変動する。
【０００６】
ＣＭＰプロセスの制御においては、そのプロセスの性質上、制御に用いるモデル式やパラメータが複雑になったり、制御に要する演算が複雑になったり、或いは十分な精度の制御を行うことができなかったりする等の問題点があった。さらに、既存の制御手法は、多品種のＣＭＰプロセスの制御にはそのまま適用することが難しい場合があるといった問題点もあった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、研磨プロセスの制御を簡便かつ高精度で行うことのできる研磨制御システム及び研磨制御プログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、簡便かつ高精度で制御が行われる研磨プロセスを含む半導体装置の製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、次のような研磨制御システムが提供される。すなわち、この研磨制御システムは、所定研磨時間で研磨対象に形成されている膜の研磨を行う研磨処理部と、研磨前後の前記膜の膜厚を測定する膜厚測定部と、前記所定研磨時間及び前記膜厚を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の前記研磨処理部での予測研磨レートを算出する研磨レート算出部と、算出された前記予測研磨レートを用いて前記研磨処理部での研磨時間を算出する研磨時間算出部と、複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートを用いた重回帰分析により、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する研磨レート比算出部と、を有する。
【００１０】
このような研磨制御システムによれば、研磨レート比算出部が、複数の種類の研磨対象について取得された所定数の実測研磨レートを用いて、研磨対象の種類ごとの研磨レート比を算出する。複数種類の研磨対象の研磨を行うに際し、複雑なモデル式やパラメータは不要になる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、開示の研磨制御プログラム及び半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
開示の研磨制御システム、研磨制御プログラム及び半導体装置の製造方法によれば、複数種類の研磨対象の研磨をそれぞれ高精度に制御することができる。それにより、高品質の半導体装置の製造が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して詳細に説明する。
はじめに、半導体装置の製造過程において行われるＣＭＰプロセスの概略について説明する。
【００１４】
図１はＣＭＰプロセスの概略説明図である。
まず、半導体装置の製造にあっては、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板上の所定位置に所定数のトランジスタ等の回路素子が形成され、その上層に絶縁膜、配線、絶縁膜を貫通するビア等が形成されていく。ＣＭＰプロセスは、例えば、ＣＶＤ等で絶縁膜を堆積した後の膜表面を研磨して平坦化する際に行われる。或いは、絶縁膜に形成した配線溝やビアホールに導電材料を埋め込むために、まず全面に導電材料を堆積した後にそれを絶縁膜まで研磨することによって配線やビアを形成する際に行われる。
【００１５】
このようなＣＭＰプロセスは、ＣＶＤ法等で形成された研磨すべき膜の研磨前の膜厚（研磨前膜厚）を測定するステップＳ１０、研磨前膜厚測定後の膜に対して研磨を行うステップＳ１１、その膜の研磨後の膜厚（研磨後膜厚）を測定するステップＳ１２を有している。研磨する膜が形成されたウェハ等の研磨対象は、これらのステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２に順に送られていき、各ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２において、それぞれ所定の処理が実施される。研磨後膜厚測定後の研磨対象は、次のプロセスに送られる。或いは、必要に応じ、さらに研磨が行われる。
【００１６】
異なる半導体装置をそれぞれ形成するための複数種のウェハ等、複数の種類（品種）の研磨対象について研磨を行う場合、ステップＳ１０で取得される研磨前膜厚、その研磨前膜厚が取得された研磨対象の品種に固有の研磨後の狙い膜厚（研磨後狙い膜厚）、予測される研磨レート（予測研磨レート）、及びその品種に固有の研磨レート比を用いて、次式（１）により研磨時間が算出される。
【００１７】
研磨時間＝（研磨前膜厚−研磨後狙い膜厚）／（予測研磨レート×研磨レート比）・・・（１）
この研磨時間の算出に用いる研磨レート比は、異なる品種間に存在し得る研磨レート差を考慮し、複数品種のうちの一の品種（基準品種）の研磨レートに対する特定品種（基準品種を含む。）の研磨レートの比としたものである。また、式（１）の予測研磨レートは、基準品種の予測研磨レート、又は基準品種の予測研磨レートに換算した基準品種換算の予測研磨レートである。式（１）により、研磨対象の研磨時間が、基準品種の場合の研磨時間に対して、その品種に適した研磨時間に調整される。
【００１８】
算出された研磨時間は、ステップＳ１１に送られ、ステップＳ１１では、送られてきた研磨時間で研磨が実施される。
ステップＳ１２の研磨後膜厚の測定後は、その測定で取得された研磨後膜厚、ステップＳ１０で取得された研磨前膜厚、及び研磨時間を用いて、次式（２）により、実際に研磨した研磨対象の研磨レート（実測研磨レート）が算出される。
【００１９】
実測研磨レート＝（研磨前膜厚−研磨後膜厚）／研磨時間・・・（２）
さらに、算出された実測研磨レートは、研磨したその研磨対象の品種の研磨レート比を用いて、次式（３）により、換算される。
【００２０】
換算実測研磨レート＝特定品種の実測研磨レート／特定品種の研磨レート比・・・（３）
この式（３）により、実際に研磨した研磨対象の実測研磨レートが、その研磨対象が基準品種であったとした場合の研磨レートに換算される。そして、次式（４）のように、算出された換算実測研磨レートと、それを取得するのに用いた基準品種又は基準品種換算の予測研磨レート（前回予測研磨レート）とを用いた指数移動平均（係数γは平滑化定数）により、次回の研磨の予測研磨レートが算出される。
【００２１】
予測研磨レート＝換算実測研磨レート×γ＋前回予測研磨レート×（１−γ）・・・（４）
なお、係数γは、通常、０．２〜０．３程度に設定される。
【００２２】
算出される次回予測研磨レートは、次回の研磨が基準品種であるとした場合の予測研磨レートであり、式（１）によって次回の研磨の研磨時間を算出するための予測研磨レートになる。次回の研磨では、次回の研磨対象の研磨前膜厚、及びその品種に固有の研磨後狙い膜厚並びに研磨レート比を用いて、式（１）により、その品種に適した研磨時間が算出されることになる。
【００２３】
ここで、複数回の研磨で得られる実測研磨レートの推移、及びＣＭＰプロセスの制御に用いられる研磨レート比について述べる。
図２は実測研磨レートの推移の概念図である。
【００２４】
連続して複数回行われる研磨の実測研磨レートは、研磨装置の構造上、パッドの消耗等により、図２にトレンド線１００ａとして示したように、研磨回数の増加に伴って次第に低下していくように推移する傾向がある。低下した研磨レートは、図２にトレンド線１００ｂとして示したように、パッド交換等のメンテナンスを行うことで回復し、以後は再び研磨回数の増加に伴って次第に低下していくように推移する。
【００２５】
このように実測研磨レートが推移する傾向があるＣＭＰプロセスでは、メンテナンスまでの複数回の研磨の間、すべて同じ品種について研磨を行う場合のほか、異なる品種について研磨を行う場合がある。その場合、品種が異なるとたとえ同じ条件で研磨を行ったとしてもそれらの研磨レートが同じになるとは限らない。
【００２６】
ＣＭＰプロセスにおいては、用いる研磨装置の状態のほか、異なる品種間に存在する研磨レート差が、その制御（研磨時間の調整）に影響してくる可能性がある点に留意する必要がある。
【００２７】
図３は複数品種の研磨対象の研磨の説明図であって、（Ａ）は複数品種の研磨対象に研磨を行った場合の実測研磨レートの推移の一例を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の品種ごとの実測研磨レートとその単純平均を示す図である。ただし、図３には、研磨レート比を考慮せずに（すべての品種で研磨レート比を１として）研磨を行った場合の実測研磨レートを示している。
【００２８】
図３（Ａ）に示したように、例えば４種類の異なる品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて所定の順番で連続して研磨を行った場合には、上記のように、全体的には研磨回数の増加とともに実測研磨レートが低下していく傾向が見られる。品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとについて見ると、図３（Ｂ）に示したように、品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで実測研磨レートの単純平均Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１は異なってくる。
【００２９】
今、図３の例で最も研磨回数の多い品種Ａを基準にし、基準品種Ａの研磨レート比を１、基準品種Ａの単純平均に対する他の各品種Ｂ，Ｃ，Ｄの単純平均の比を各品種Ｂ，Ｃ，Ｄの研磨レート比とする。これら各品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの研磨レート比を用い、かつ、基準品種（品種Ａ）又は基準品種換算の予測研磨レートを用いて、上記図１に示したステップＳ１０の研磨時間を算出することで、単純平均で見た場合の品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ間の研磨レート差を考慮した研磨時間が得られるようになる。
【００３０】
ただし、このような単純平均で求めた品種固有の研磨レート比を用いる手法では、研磨装置の構造上発生する上記図２に示したような実測研磨レートの推移を考慮せずに研磨レート比を求めている。例えば、実測研磨レートの単純平均が小さい品種Ｄは、本質的に研磨レートが小さいものである可能性があるほか、その研磨までに行われた研磨回数が多いために実測研磨レートが小さくなっている可能性がある。
【００３１】
そこで、次に、研磨レート比を、研磨結果を用いた重回帰分析によって求める手法について説明する。
ＣＭＰプロセスにおいては、まず、複数品種の研磨対象について、研磨レート比を考慮せず、すべての品種で研磨レート比を１として、上記図１に示したステップＳ１０の研磨前膜厚測定、ステップＳ１１の研磨及びステップＳ１２の研磨後膜厚測定を行う。これにより、研磨レート比を考慮しなかった場合の研磨結果のデータ（研磨対象の品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数、メンテナンス回数、実測研磨レート等。）を取得する。その際、各データは、研磨対象ごとに関連付けて取得される。そして、複数品種の研磨対象について合計で所定数の研磨結果データが得られた段階で、次のようにして重回帰分析を行う。
【００３２】
重回帰分析にあたっては、品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数及びメンテナンス回数を説明変数とし（品種名及びメンテナンス回数は名義尺度、研磨時間及びメンテナンス後研磨回数は連続尺度。）、実測研磨レートを目的変数とする。このような重回帰分析を行えば、研磨レートは次のような式（５）で表される。
【００３３】
実測研磨レート＝ａ（品種固有）＋ｂ×研磨時間＋ｃ×メンテナンス後研磨回数＋ｄ（メンテナンス固有）＋ｅ・・・（５）
この式において、ａは、品種固有の値である。一方、ｂ，ｃは、品種固有でない研磨時間及びメンテナンス後研磨回数の係数である。ｄは、メンテナンスに固有の値である。係数ｅは、切片である。
【００３４】
メンテナンス回数が同じ研磨結果データの重回帰分析の場合、各品種の実測研磨レートを、各品種に固有のａの値にそれぞれｅの値を足したものとみなす。そして、各品種の研磨レート比を求める。その際は、複数品種のうち一の品種を基準品種とし、その基準品種の実測研磨レートに対する特定品種の実測研磨レートの比を求める。各品種の研磨レート比は、ａ，ｅを用いて、次のような式（６）で算出される。
【００３５】
研磨レート比＝（特定品種固有ａ＋ｅ）／（基準品種固有ａ＋ｅ）・・・（６）
これにより、基準品種の研磨レート比１に対し、他の品種の研磨レート比が算出される。
【００３６】
また、このような研磨レート比を考慮した実測研磨レートのトレンドを評価するために、各品種の実測研磨レート及び各品種の研磨レート比を用い、次のような式（７）でトレンド研磨レートを算出する。
【００３７】
トレンド研磨レート＝特定品種の実測研磨レート／特定品種の研磨レート比・・・（７）
各品種の研磨レート比を求めた後は、その各品種の研磨レート比を用いて、上記図１に示したようなフローでＣＭＰプロセスの制御を行っていく。
【００３８】
研磨レート比の算出、及び求めた研磨レート比を用いたＣＭＰプロセスの制御は、例えば、次の図４に示すような研磨制御システムを用いて行うことができる。
図４は研磨制御システムの構成例を示す図である。
【００３９】
図４に示す研磨制御システム１は、研磨対象に形成されている研磨すべき膜の研磨を行う研磨処理部２、その膜の研磨前後の膜厚を測定する膜厚測定部３、及び研磨処理部２での研磨時間を制御するプロセス制御部４を有している。
【００４０】
研磨対象は、研磨前に膜厚測定部３によってその膜の研磨前膜厚が測定され、その後、研磨処理部２に送られる。研磨処理部２では、研磨対象に対し、プロセス制御部４によって調整された所定の研磨時間で研磨が行われる。研磨後の研磨対象は、再び膜厚測定部３に戻され、その膜の研磨後膜厚が測定される。
【００４１】
研磨処理部２は、研磨を行う機構を備えた研磨部２ａ、及び研磨部２ａの研磨動作制御を行う制御部２ｂを備える。さらに、研磨処理部２は、メモリ部２ｃを備え、研磨が行われて取得される研磨結果データ（その品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数及びメンテナンス回数等。）が格納されるようになっている。
【００４２】
膜厚測定部３は、膜厚測定を行う機構を備えた測定部３ａ、及び測定部３ａの測定動作制御を行う制御部３ｂを備える。さらに、膜厚測定部３は、メモリ部３ｃを備え、研磨前後に測定される膜厚のデータが格納されるようになっている。
【００４３】
例えば、研磨処理部２は、ＣＭＰ装置とそれと協働するコンピュータによって構成され、膜厚測定部３は、レーザ等を利用して側長可能な膜厚測定装置とそれと協働するコンピュータによって構成される。
【００４４】
研磨制御システム１のプロセス制御部４は、研磨レート算出部５、研磨時間算出部６、研磨レート比算出部７、及びデータ格納部８を備えている。
研磨レート算出部５は、研磨処理部２で研磨が行われた研磨対象の実測研磨レート、それを基準品種の研磨レートに換算した換算実測研磨レート、及び次回の研磨の予測研磨レートを算出する。実測研磨レート、換算実測研磨レート及び予測研磨レートはそれぞれ、式（２），（３），（４）を用いて算出される。すなわち、研磨レート算出部５は、式（２）により、研磨処理部２で取得された研磨結果データ及び膜厚測定部３で取得された研磨前膜厚並びに研磨後膜厚を用いて実測研磨レートを算出する。また、この研磨レート算出部５は、式（３）により、換算実測研磨レートを算出し、式（４）により、換算実測研磨レート及び前回予測研磨レート（その換算実測研磨レートを取得するのに用いた予測研磨レート）を用いて予測研磨レートを算出する。さらに、研磨レート算出部５は、算出した実測研磨レート、及び複数品種の各研磨レート比を用いて、式（７）によりトレンド研磨レートを算出する。
【００４５】
研磨時間算出部６は、研磨レート算出部５で算出された予測研磨レート、及び複数品種の各研磨レート比を用いて、次回研磨の研磨時間を算出する。次回研磨の研磨時間は、その次回研磨の予測研磨レート、その次回研磨を行う品種の研磨レート比のほか、膜厚測定部３で取得された研磨前膜厚、及び品種ごとに設定されている研磨後狙い膜厚を用いて、式（１）により算出される。研磨時間算出部６で算出された研磨時間のデータは、研磨処理部２に送信され、研磨処理部２では、受信したその研磨時間のデータを用いて次回の研磨対象について研磨が行われることになる。
【００４６】
研磨レート比算出部７は、複数品種の研磨対象について研磨処理部２で連続して取得された所定数の研磨結果データを用いて、各品種の研磨レート比を算出する。この研磨レート比算出部７は、研磨レート比を考慮せずに取得された複数品種の研磨対象の研磨結果データを用いた重回帰分析処理を実行し、式（５），（６）により各品種の研磨レート比を算出する。なお、研磨レート比の算出に用いる研磨結果データの数は、研磨制御システム１の外部から予め設定しておくことができるようになっている。
【００４７】
データ格納部８は、第１，第２メモリ部８ａ，８ｂを備えている。第１メモリ部８ａには、研磨レート算出部５によって算出された実測研磨レート及び予測研磨レートが格納される。研磨レート算出部５は、次回研磨の予測研磨レートを算出する際、この第１メモリ部８ａに格納されている前回（次回研磨の１回前）の予測研磨レートを用いて、次回研磨の予測研磨レートを算出する。さらに、研磨レート算出部５は、第１メモリ部８ａに格納されている実測研磨レート、及び第２メモリ部８ｂに格納されている各品種の研磨レート比を用いて、トレンド研磨レートを算出する。また、第２メモリ部８ｂには、研磨レート比算出部７によって算出された各品種の研磨レート比が格納される。研磨時間算出部６は、第１メモリ部８ａに格納されている前回の予測研磨レート、及びこの第２メモリ部８ｂに格納されている各品種の研磨レート比を用いて、研磨時間を算出する。
【００４８】
なお、プロセス制御部４の処理機能は、コンピュータによって実現可能である。
この図４に示したような構成を有する研磨制御システム１を用いたＣＭＰプロセスの制御は、例えば、次のような流れで行われる。
【００４９】
まず、適正な研磨時間を予測するために、研磨レート比を求める。その際は、複数品種の研磨対象について、研磨レート比を考慮せず、すべての品種で研磨レート比を１として、上記図１に示したようなフローに従ってデータを取得し、そのデータを用いて重回帰分析を行い、各品種の研磨レート比を求める。
【００５０】
１回目の研磨では、特定品種の研磨対象について、膜厚測定部３によりその膜の研磨前膜厚が測定され、その研磨前膜厚は、メモリ部３ｃに格納される。さらに、研磨時間算出部６により、式（１）の研磨レート比を１にし、予測研磨レートを適当に設定し（例えば、従前の結果や他の品種から予測される研磨レート等。）、さらにその研磨対象の研磨後狙い膜厚を用いて、研磨時間が算出される。算出後の研磨時間は、研磨処理部２（制御部２ｂ）に送信される。
【００５１】
その後、その研磨対象は、研磨処理部２に送られ、研磨時間算出部６で算出された研磨時間で研磨され、その研磨の研磨結果データ（品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数、メンテナンス回数等。）が取得され、メモリ部２ｃに格納される。研磨後の研磨対象は、膜厚測定部３に送られてその膜の研磨後膜厚が測定され、その研磨後膜厚は、メモリ部３ｃに格納される。
【００５２】
研磨処理部２で取得されたメモリ部２ｃの研磨結果データ、膜厚測定部３で取得されたメモリ部３ｃの研磨前膜厚及び研磨後膜厚のデータは、研磨レート算出部５に送信され、研磨レート算出部５では、式（２）によりその研磨対象の実測研磨レートが算出される。算出された実測研磨レートは、データ格納部８の第１メモリ部８ａに格納される。そして、例えば、この実測研磨レートを２回目の研磨の予測研磨レートとする。なお、研磨時間算出時に設定した予測研磨レートを用い、式（３），（４）により（研磨レート比１，換算実測研磨レート＝実測研磨レート）、２回目の研磨の予測研磨レートを算出することもできる。
【００５３】
続く２回目の研磨では、特定品種（１回目の研磨と同じ又は異なる品種）の研磨対象について、膜厚測定部３によりその膜の研磨前膜厚が測定され、その研磨前膜厚は、メモリ部３ｃに格納される。さらに、研磨時間算出部６により、式（１）の研磨レート比を１にし、１回目の研磨で算出された第１メモリ部８ａの予測研磨レート、及びその研磨対象の研磨後狙い膜厚を用いて、研磨時間が算出される。算出後の研磨時間は、研磨処理部２に送信される。
【００５４】
その後、その研磨対象は、１回目の研磨と同様に、研磨処理部２においてその研磨時間で研磨され、取得された研磨結果データがメモリ部２ｃに格納される。研磨後の研磨対象は、膜厚測定部３に送られてその膜の研磨後膜厚が測定され、その研磨後膜厚がメモリ部３ｃに格納される。
【００５５】
研磨処理部２で取得された研磨結果データ、膜厚測定部３で取得された研磨前膜厚及び研磨後膜厚のデータは、研磨レート算出部５に送信され、研磨レート算出部５では、実測研磨レートが算出され、研磨レート比１の条件で、さらに第１メモリ部８ａ内にある２回目の研磨の予測研磨レートを用いて、３回目の研磨の予測研磨レートが算出される。算出後の実測研磨レート及び３回目の研磨の予測研磨レートは、第１メモリ部８ａに格納される。
【００５６】
３回目以降の研磨についてもこれと同様にして行われる。
そして、複数品種の研磨対象について、合計で所定数の研磨結果データ（品種名、研磨時間、実測研磨レート、メンテナンス後の研磨回数、メンテナンス回数等。）が得られた段階で、それらの研磨結果データを用いて、研磨レート比算出部７により各品種の研磨レート比が算出される。研磨レート比算出部７は、各品種の研磨レート比を考慮せずに取得した所定数の研磨結果データを用いた重回帰分析処理を実行し、式（５），（６）により各品種の研磨レート比を求める。求められた各品種の研磨レート比は、データ格納部８の第２メモリ部８ｂに格納される。また、研磨レート算出部５により、第１メモリ部８ａに格納されている実測研磨レート、及び第２メモリ部８ｂに格納されている各品種の研磨レート比を用いて、トレンド研磨レートを算出する。
【００５７】
このようにして各品種の研磨レート比を求めた後、その研磨レート比を用いて以後のＣＭＰプロセスの制御を行っていく。その際は、各品種の研磨レート比を用いて、上記図１に示したようなフローに従って、データ取得及びプロセス制御を行っていくようにすればよい。
【００５８】
すなわち、研磨レート比取得後の１回目の研磨では、まず、特定品種の研磨対象について、膜厚測定部３によりその膜の研磨前膜厚の測定及びメモリ部３ｃへの格納が行われる。次いで、研磨時間算出部６により、その研磨対象の品種の研磨レート比を用い、所定の予測研磨レート、及びその品種の研磨後狙い膜厚を用いて、研磨時間が算出される。算出後の研磨時間は、研磨処理部２に送信される。
【００５９】
その後、その研磨対象は、研磨処理部２に送られ、研磨時間算出部６で算出された研磨時間で研磨され、その研磨で取得された研磨結果データ（品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数、メンテナンス回数等。）がメモリ部２ｃに格納される。研磨後の研磨対象は、膜厚測定部３に送られ、その膜の研磨後膜厚の測定及びメモリ部３ｃへの格納が行われる。
【００６０】
メモリ部２ｃの研磨結果データ、メモリ部３ｃの研磨前膜厚及び研磨後膜厚のデータは、研磨レート算出部５に送信される。研磨レート算出部５では、式（２）によりその研磨対象の実測研磨レートが算出される。例えば、この実測研磨レートは、２回目の研磨の予測研磨レートとして第１メモリ部８ａに格納される。
【００６１】
続く２回目の研磨では、特定品種（１回目の研磨と同じ又は異なる品種）の研磨対象について、膜厚測定部３によりその膜の研磨前膜厚の測定及びメモリ部３ｃへの格納が行われる。次いで、研磨時間算出部６により、そのメモリ部３ｃに格納されている研磨前膜厚、第１メモリ部８ａに格納されている２回目の研磨の予測研磨レート、第２メモリ部８ｂに格納されているその研磨対象の品種の研磨レート比、及びその品種の研磨後狙い膜厚を用いて、研磨時間が算出される。算出後の研磨時間は、研磨処理部２に送信される。
【００６２】
その後、その研磨対象は、１回目の研磨と同様に、研磨処理部２においてその研磨時間で研磨され、取得された研磨結果データ（品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数、メンテナンス回数等。）がメモリ部２ｃに格納される。研磨後の研磨対象は、膜厚測定部３に送られてその膜の研磨後膜厚が測定され、その研磨後膜厚がメモリ部３ｃに格納される。
【００６３】
メモリ部２ｃの研磨結果データ、メモリ部３ｃの研磨前膜厚及び研磨後膜厚のデータは、研磨レート算出部５に送信される。研磨レート算出部５では、式（２）によりその研磨対象の実測研磨レートが算出される。算出後の実測研磨レートは、第１メモリ部８ａに格納される。さらに、研磨レート算出部５では、第１メモリ部８ａに格納されている実測研磨レート並びに２回目の研磨の予測研磨レート、及び第２メモリ部８ｂに格納されているその研磨対象の品種の研磨レート比を用いて、式（３），（４）により３回目の研磨の予測研磨レートが算出される。
【００６４】
３回目以降の研磨についてもこれと同様にして行われる。
以下、具体例を挙げて説明する。
図５は実測研磨レートの推移の一例を示す図である。
【００６５】
図５には、４種類の半導体装置がそれぞれ形成される品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各研磨対象（ウェハ）について、研磨レート比を考慮せずに（研磨レート比１とし）、上記図１に示したようなフローに従って連続して研磨を実施したときの各回の実測研磨レートを示している。
【００６６】
これら１５回分の実測研磨レートとともに取得されている研磨結果データ（品種名、研磨時間、メンテナンス後の研磨回数、メンテナンス回数等。）を用い、重回帰分析を実行した。研磨レートは、式（５）に従い、次のように表すことができる。
【００６７】
研磨レート＝ａ＋ｂ×研磨時間＋ｃ×メンテナンス後研磨回数＋ｄ＋ｅ
重回帰分析を実行することによって取得された係数ａ，ｂ，ｃ，ｄの各値（推定値）は、次の表１のようになった。
【００６８】
【表１】
2009160691.tif 000003
【００６９】
ここで、研磨した回数（ｎ数）が最も多い品種Ａを基準品種とし、各品種の研磨レート比を式（６）に従って算出した。基準品種Ａの研磨レート比は１である。品種Ｂの研磨レート比は、次のようになる。
【００７０】
（品種Ｂのａ＋ｅ）／（基準品種Ａのａ＋ｅ）＝（０．１５６９＋１０．０６４９）／（−０．０４４８＋１０．０６４９）＝１．０２０
他の品種Ｃ，Ｄについても同様に算出した。品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各研磨レート比は、次の表２のようになった。なお、表２には、各品種の実測研磨レートの単純平均も併せて示している。
【００７１】
【表２】
2009160691.tif 000004
【００７２】
表２より、品種Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれも、重回帰分析によって求めた場合と単純平均で求めた場合とで、研磨レート比が異なっており、特に、品種Ｄで双方の研磨レート比が大きく異なった。
【００７３】
このようにして求めた研磨レート比を用い、式（７）に従ってトレンド研磨レートを算出した。
図６はトレンド研磨レートの推移を示す図である。
【００７４】
図６には、図５に示したように取得された各実測研磨レートをそれぞれ、重回帰分析によって求めた該当品種の研磨レート比で除して算出したトレンド研磨レートと、単純平均で求めた該当品種の研磨レート比で除して算出したトレンド研磨レートとを示している。
【００７５】
図６より、重回帰分析によって求めた研磨レート比を用いた場合の方が、単純平均で求めた研磨レート比を用いた場合に比べ、トレンド研磨レートの推移が滑らかになっていることがわかる。特に、品種Ｄについて、双方の場合でトレンド研磨レートの差が大きくなっている。
【００７６】
このように、研磨レート比の算出に重回帰分析を用いることにより、研磨レートの推移を適正に把握することができ、研磨時間の予測をより正確に行うことが可能になり、研磨後膜厚のばらつきを低減することが可能になる。上記手法を用いて研磨レート比を算出した後、上記図１に示したようなフローに従ってＣＭＰプロセスを実施したところ、研磨後狙い膜厚からのずれ量について、工程能力が１．３倍程度に向上することが確認された。その結果、研磨後の半導体装置製造過程における製造ばらつきも低減することができた。
【００７７】
なお、複数品種の研磨レート比算出の対象とするｎ数は、上記の例（１５回）に限定されるものではない。ｎ数が多くなるほど、演算の負荷は大きくなるが、より適正な研磨レート比を算出することが可能になる。このｎ数は、予め設定される。また、複数品種の研磨レート比算出を、研磨レート比を用いた研磨を所定回数実施するごとに、行うようにしてもよい。
【００７８】
以上説明したように、複数品種の研磨対象について所定数取得された実測研磨レートを用いて各品種の研磨レート比を算出する上記手法を用いることにより、ＣＭＰプロセスを高精度に制御することができ、高品質の半導体装置の製造が可能になる。上記手法では、研磨対象の膜の凹凸や研磨装置の状態を示すパラメータ、そのようなパラメータを用いたモデル式、実験やシミュレーションに基づくパラメータの最適化等が不要で、複数品種の研磨対象について実測した必要十分なデータを用いて、複数品種の高精度なＣＭＰプロセス制御に対応することができる。
【００７９】
なお、以上の説明では、重回帰分析によって研磨レート比を算出する手法について説明したが、次のような手法を用いて研磨レート比を算出しても、同様の効果を得ることが可能である。
【００８０】
すなわち、図５に示したような各実測研磨レートとそれぞれの取得直前に算出されている各予測研磨レートとの比（実測研磨レート／予測研磨レート）を算出し、それらを品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに平均化することによって、各品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの研磨レート比を算出する。このような手法によっても各品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの研磨レート比を適正に算出することが可能であり、それにより、研磨時間の正確な予測が可能になる。
【００８１】
このような手法を用いる場合にも、上記図４に示した研磨制御システムと同様のシステムを用いることが可能であり、その研磨レート比算出部７において、必要な実測研磨レート及び予測研磨レートを用いてそれらの比を算出し、さらに品種Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに平均化する処理を実行するようにすればよい。
【００８２】
なお、以上説明したような研磨制御システム１が有する処理機能は、コンピュータを用いて実現可能である。その場合、そのような研磨制御システム１が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、所定の処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。
【００８３】
以上説明した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）  研磨プロセスの制御を行う研磨制御システムにおいて、
所定研磨時間で研磨対象に形成されている膜の研磨を行う研磨処理部と、
研磨前後の前記膜の膜厚を測定する膜厚測定部と、
前記所定研磨時間及び前記膜厚を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の前記研磨処理部での予測研磨レートを算出する研磨レート算出部と、
算出された前記予測研磨レートを用いて前記研磨処理部での研磨時間を算出する研磨時間算出部と、
複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートを用いた重回帰分析により、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する研磨レート比算出部と、
を有することを特徴とする研磨制御システム。
【００８４】
（付記２）  前記研磨レート比算出部による前記研磨レート比の算出後、
前記研磨レート算出部は、前記実測研磨レートを算出した研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて前記予測研磨レートを算出し、
前記研磨時間算出部は、算出された前記予測研磨レート及び次回の研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて、算出する研磨時間を調整する、
ことを特徴とする付記１記載の研磨制御システム。
【００８５】
（付記３）  前記研磨レート比算出部は、前記所定数の実測研磨レートとともに、前記所定数の実測研磨レートが取得されたそれぞれの回、前記所定研磨時間及び前記種類を用いて前記重回帰分析を行うことを特徴とする付記１又は２に記載の研磨制御システム。
【００８６】
（付記４）  研磨プロセスの制御を行う研磨制御システムにおいて、
所定研磨時間で研磨対象に形成されている膜の研磨を行う研磨処理部と、
研磨前後の前記膜の膜厚を測定する膜厚測定部と、
前記所定研磨時間及び前記膜厚を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の前記研磨処理部での予測研磨レートを算出する研磨レート算出部と、
算出された前記予測研磨レートを用いて前記研磨処理部での研磨時間を算出する研磨時間算出部と、
複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートの、それぞれの取得直前に算出された前記予測研磨レートに対する各比を前記種類ごとに平均化することにより、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する研磨レート比算出部と、
を有することを特徴とする研磨制御システム。
【００８７】
（付記５）  研磨プロセスの制御に用いる研磨制御プログラムにおいて、
コンピュータを、
膜の研磨前後の膜厚及び前記膜の所定研磨時間を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の予測研磨レートを算出する研磨レート算出部、
算出された前記予測研磨レートを用いて研磨時間を算出する研磨時間算出部、
複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートを用いた重回帰分析により、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する研磨レート比算出部、
として機能させることを特徴とする研磨制御プログラム。
【００８８】
（付記６）  前記研磨レート比算出部による前記研磨レート比の算出後、
前記研磨レート算出部は、前記実測研磨レートを算出した研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて前記予測研磨レートを算出し、
前記研磨時間算出部は、算出された前記予測研磨レート及び次回の研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて、算出する研磨時間を調整する、
ことを特徴とする付記５記載の研磨制御プログラム。
【００８９】
（付記７）  前記研磨レート比算出部は、前記所定数の実測研磨レートとともに、前記所定数の実測研磨レートが取得されたそれぞれの回、前記所定研磨時間及び前記種類を用いて前記重回帰分析を行うことを特徴とする付記５又は６に記載の研磨制御プログラム。
【００９０】
（付記８）  研磨プロセスを有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上にトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタが形成された前記半導体基板上層に膜を形成する工程と、
形成された前記膜の膜厚を測定する工程と、
所定研磨時間で前記膜の研磨を行う工程と、
研磨後の前記膜の膜厚を測定する工程と、
研磨前後の前記膜厚及び前記所定研磨時間を用いて実測研磨レートを算出し、算出された前記実測研磨レートを用いて次回の予測研磨レートを算出する工程と、
算出された前記予測研磨レートを用いて研磨時間を算出する工程と、
複数の種類の研磨対象について取得された所定数の前記実測研磨レートを用いた重回帰分析により、前記種類による研磨時間の調整に用いる、前記種類ごとの研磨レート比を算出する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００９１】
（付記９）  前記研磨レート比算出部による前記研磨レート比の算出後、
前記実測研磨レートを算出した研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて前記予測研磨レートを算出し、
算出された前記予測研磨レート及び次回の研磨対象の前記種類に該当する前記研磨レート比を用いて、算出する研磨時間を調整する、
ことを特徴とする付記８記載の半導体装置の製造方法。
【００９２】
（付記１０）  前記重回帰分析を、前記所定数の実測研磨レートとともに、前記所定数の実測研磨レートが取得されたそれぞれの回、前記所定研磨時間及び前記種類を用いて行うことを特徴とする付記８又は９に記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】ＣＭＰプロセスの概略説明図である。
【図２】実測研磨レートの推移の概念図である。
【図３】複数品種の研磨対象の研磨の説明図であって、（Ａ）は複数品種の研磨対象に研磨を行った場合の実測研磨レートの推移の一例を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の品種ごとの実測研磨レートとその単純平均を示す図である。
【図４】研磨制御システムの構成例を示す図である。
【図５】実測研磨レートの推移の一例を示す図である。
【図６】トレンド研磨レートの推移を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  研磨制御システム
２  研磨処理部
２ａ  研磨部
２ｂ  制御部
２ｃ  メモリ部
３  膜厚測定部
３ａ  測定部
３ｂ  制御部
３ｃ  メモリ部
４  プロセス制御部
５  研磨レート算出部
６  研磨時間算出部
７  研磨レート比算出部
８  データ格納部
８ａ  第１メモリ部
８ｂ  第２メモリ部
【図１】
2009160691.tif 000005
【図２】
2009160691.tif 000006
【図３】
2009160691.tif 000007
【図４】
2009160691.tif 000008
【図５】
2009160691.tif 000009
【図６】
2009160691.tif 000010