(57)【要約】研磨工具１０により複数の研磨対象物（半導体ウエハＷ）を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前の段階において、研磨パッド１３の目標形状を入力し、ドレッサ３０による研磨パッド１３のドレスとパッド形状計測器２０による研磨パッド１３の形状計測とを交互に繰り返し行うことにより、研磨パッド１３の回転軸１１とドレッサ３０の回転軸３１との間の距離によって表されるドレスポジションＰと研磨パッド１３の形状変化との関係を示すデータを採取しながら、ドレスポジションＰを制御しつつ、研磨パッド１３を目標形状に加工し、上記データの処理結果に基づいて研磨工程時のドレスポジションＰを設定させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する研磨対象物保持手段とを備え、前記研磨対象物保持手段に保持された前記研磨対象物に前記研磨パッドを接触させた状態で前記研磨工具と前記研磨対象物保持手段とを相対移動させろことにより前記研磨対象物の表面の研磨を行う研磨装置において、
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの表面に回転させたドレス面を接触させて前記研磨パッドのドレスを行うドレッサと、
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの形状計測を行うパッド形状計測手段と、
前記研磨工具により複数の前記研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前の段階において、前記研磨パッドの目標形状を入力し、前記ドレッサによる前記研磨パッドのドレスと前記パッド形状計測手段による前記研磨パッドの形状計測とを交互に繰り返し行うことにより、前記研磨パッドの回転軸と前記ドレッサの回転軸との間の距離によって表されるドレスポジションと前記研磨パッドの形状変化との関係を示すデータを採取しながら、前記ドレスポジションを制御しつつ、前記研磨パッドを前記目標形状に加工するパッド加工制御手段と、
前記データの処理結果に基づいて前記研磨工程時のドレスポジションを設定するドレスポジション設定手段とを備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの種類を検出するパッド種類検出手段と、前記パッド種類検出手段により検出された前記研磨パッドの種類に応じて前記研磨対象物の研磨条件を設定する研磨条件設定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記ドレスポジション設定手段は、前記ドレスポジションと前記研磨パッドの形状変化との関係を示す前記データに基づいて、前記研磨パッドの凹凸変位の変化速度がほぼ零となる前記ドレスポジションを求め、該ドレスポジションを基準にし前記研磨パッドの形状変化を最小にするドレスポジションとして設定することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの種類を検出するパッド種類検出手段と、前記パッド種類検出手段により検出された前記研磨パッドの種類に応じて前記研磨対象物の研磨条件を設定する研磨条件設定手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項５】
研磨パッドが取り付けられた研磨工具により研磨対象物の表面を研磨する研磨装置において、
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの種類を検出するパッド種類検出手段と、前記パッド種類検出手段により検出された前記研磨パッドの種類に応じて前記研磨対象物の研磨条件を設定する研磨条件設定手段とを備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
前記研磨対象物や前記研磨パッドの搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業手段と、前記研磨工程の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じた前記プロセス作業手段の作動制御を行う監視制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項７】
前記研磨対象物が半導体ウエハであり、請求項１〜６のいずれかに記載の研磨装置を用いて前記半導体ウエハの表面を平坦化する工程を有したことを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体デバイス製造方法により製造されたことを特徴とする半導体デバイス。
【請求項９】
研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する研磨対象物保持手段とを備え、前記研磨対象物保持手段に保持された前記研磨対象物に前記研磨パッドを接触させた状態で前記研磨工具と前記研磨対象物保持手段とを相対移動させることにより前記研磨対象物の表面の研磨を行う研磨装置において、
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの表面に回転させたドレス面を接触させて前記研磨パッドのドレスを行うドレッサと、
前記研磨工具に取り付けられた状態の前記研磨パッドの形状計測を行うパッド形状計測手段と、
前記研磨工具により複数の前記研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程の中間過程において、一又は複数枚の前記研磨対象物の研磨が終わるごとに前記ドレッサによる前記研磨パッドのドレスを行うドレス制御手段と、
所定枚数の前記研磨対象の研磨が終わるごとに前記パッド形状計測手段を用いた前記研磨パッドの形状計測を行い、前記研磨パッドの形状計測により求められた前記研磨パッドの形状が予め定めた目標形状に近づくように前記研磨パッドに対する前記ドレッサの位置を制御するドレスポジション制御手段とを備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項１０】
前記研磨対象物や前記研磨パッドの搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業手段と、前記研磨工程の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じた前記プロセス作業手段の作動制御を行う監視制御手段とを備えたことを特徴とする請求項９記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記研磨対象物が半導体ウエハであり、請求項９又は１０記載の研磨装置を用いて前記半導体ウエハの表面を平坦化する工程を有したことを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体デバイス製造方法により製造されたことを特徴とする半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨対象物の表面を研磨する研磨装置に関する。また本発明は、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法及びこの半導体デバイス製造方法により製造された半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨対象物（例えば半導体ウエハ）の表面研磨を行う研磨装置は、研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する回転台などの研磨対象物保持手段とを備えており、研磨対象物保持手段に保持された研磨対象物に研磨パッドを接触させた状態で研磨工具と研磨対象物保持手段とを相対移動させることにより研磨対象物の表面の研磨を行うように構成されている。このような研磨装置における研磨パッドの表面は、その表面研磨が進行するにつれて研磨により生じた研磨対象物の削りかすや研磨対象物の被研磨面に供給されるスラリーの残渣等によって目詰まりを起こすため、別途備えたドレッサによってドレスを行う必要がある（例えば、特開平１０−８６０５６号公報、特開２００３−６８６８８号公報、特開２００４−２５４１３号公報参照）。
研磨工具に備えられた研磨パッドは、その形状によって研磨対象物の研磨状態が変化する。換言すると、研磨パッドの形状を所定の形状に整えておくことにより、研磨対象物の研磨状態を調節することが可能である。従って、研磨パッドのドレスは単にパッド表面の目詰まりを解消するだけでなく、研磨パッドの形状が上記所定の形状となるように行う必要がある。研磨パッドに対するドレッサの相対位置を変えると研磨パッドの削れ方は変化するため、研磨パッドの表面形状の変化を計測しながら研磨パッドのドレスを行っていくことにより、研磨パッドの形状を徐々に所定の形状に近づけていくことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来においては研磨パッドを所定の形状に仕上げる作業はオペレータが試行錯誤をしながら、いわば手作業で行っていた。このため研磨工程（研磨工具により複数の研磨対象物を連続的に研磨する一連の工程のこと）の前段階における研磨パッドの形状調整に時間がかかってしまい、研磨工程全体のスループットを低下させてしまう場合があった。また、研磨対象物の研磨条件（研磨時における研磨対象物に対する研磨パッドの相対移動速度や研磨時間等の種々の条件）は研磨パッドの種類等に応じて個々に設定される必要があるが、このような研磨条件の設定は、研磨工具に取り付けられた研磨パッドの種類をオペレータ自身が判断して行う必要があった。このような理由からも研磨工程全体のスループットが悪くなる場合があった。
また、従来においては研磨工程（研磨工具により複数の研磨対象物を連続的に研磨する一連の工程のこと）の途中で研磨パッドの形状調整を行おうとした場合には、一連の研磨工程を中断したうえで、オペレータが手動かつ試行錯誤でこれを行う必要があったため、研磨工程全体のスループットを低下させてしまっていた。
［発明の開示］
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、研磨工程全体のスループットを向上させることが可能な構成の研磨装置、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法及びこの半導体デバイス製造方法により製造された半導体デバイスを提供することを目的としている。
本発明に係る研磨装置は、研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する研磨対象物保持手段（例えば、実施形態における回転台４０）とを備え、研磨対象物保持手段に保持された研磨対象物に研磨パッドを接触させた状態で研磨工具と研磨対象物保持手段とを相対移動させることにより研磨対象物の表面の研磨を行う研磨装置において、研磨工具に取り付けられた状態の研磨パッドの表面に回転させたドレス面を接触させて研磨パッドのドレスを行うドレッサと、研磨工具に取り付けられた状態の研磨パッドの形状計測を行うパッド形状計測手段（例えば、実施形態におけるパッド形状計測器２０）と、研磨工具により複数の研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前の段階において、研磨パッドの目標形状を入力し、ドレッサによる研磨パッドのドレスとパッド形状計測手段による研磨パッドの形状計測とを交互に繰り返し行うことにより、研磨パッドの回転軸とドレッサの回転軸との間の距離によって表されるドレスポジションと研磨パッドの形状変化との関係を示すデータを採取しながら、ドレスポジションを制御しつつ、研磨パッドを目標形状に加工するパッド加工制御手段と、上記データの処理結果に基づいて研磨工程時のドレスポジションを設定するドレスポジション設定手段（例えば、実施形態における研磨制御部６０）とを備える。
ここで、上記ドレスポジション設定手段は、ドレスポジションと研磨パッドの形状変化との関係を示すデータに基づいて、研磨パッドの凹凸変位の変化速度がほぼ零となるドレスポジションを求め、該ドレスポジションを基準にし研磨パッドの形状変化を最小にするドレスポジションとして設定することが好ましい。また、上記研磨装置においては、研磨工具に取り付けられた状態の研磨パッドの種類を検出するパッド種類検出手段（例えば、実施形態における研磨パッド１３のパッド種類判別突起１３ａ及びパッド形状計測器２０）と、パッド種類検出手段により検出された研磨パッドの種類に応じて研磨対象物の研磨条件を設定する研磨条件設定手段（例えば、実施形態における研磨制御部６０）とを備えていることが好ましい。なお、ここで研磨パッドの凹凸変位とは研磨パッド表面の円錐頂角補角に研磨パッドの内周から外周までの距離を乗じたものと定義する。
この研磨装置は、研磨工具により複数の研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前の段階において、研磨パッドを所定の目標形状に加工する工程が自動で行われ、従来のようにオペレータが試行錯誤で研磨パッドのドレスを行って目標形状に仕上げる工程を有さないので、研磨パッドの形状調整を短時間に行うことができ、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。
もう一つの本発明に係る研磨装置は、研磨パッドが取り付けられた研磨工具により研磨対象物の表面を研磨する研磨装置において、研磨工具に取り付けられた状態の研磨パッドの種類を検出するパッド種類検出手段と、パッド種類検出手段により検出された研磨パッドの種類に応じて研磨対象物の研磨条件を設定する研磨条件設定手段とを備える。
また、上記本発明に係る研磨装置においては、研磨対象物や研磨パッドの搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業手段（例えば、実施形態におけるプロセス作業部７０）と、研磨工程の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じたプロセス作業手段の作動制御を行う監視制御手段（例えば、実施形態における監視制御部６２）とを備えていることが好ましい。
この研磨装置では、研磨パッドの種類が自動で判別され、これに応じた研磨対象物の研磨条件（例えば研磨時における研磨対象物に対する研磨パッドの相対移動速度や研磨時間等の種々の条件）が自動で設定されるようになっており、従来のように研磨パッドの種類等をオペレータが判別してこれに応じた研磨条件を設定するという工程を有さないので、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。
さらに、もう一つの本発明に係る研磨装置は、研磨パッドが取り付けられた研磨工具と、研磨対象物を保持する研磨対象物保持手段（例えば、実施形態における回転台４０）とを備え、研磨対象物保持手段に保持された研磨対象物に研磨パッドを接触させた状態で研磨工具と研磨対象物保持手段とを相対移動させることにより研磨対象物の表面の研磨を行う研磨装置において、研磨工具に取り付けられた状態の研磨パッドの表面に回転させたドレス面を接触させて研磨パッドのドレスを行うドレッサと、研磨工具に取り付けられた状態の研磨パッドの形状計測を行うパッド形状計測手段（例えば、実施形態におけるパッド形状計測器２０）と、研磨工具により複数の研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程の中間過程において、一又は複数枚の研磨対象物の研磨が終わるごとにドレッサによる研磨パッドのドレスを行うドレス制御手段（例えば、実施形態における研磨制御部６０）と、所定枚数の研磨対象の研磨が終わるごとにパッド形状計測手段を用いた研磨パッドの形状計測を行い、研磨パッドの形状計測により求められた研磨パッドの形状が予め定めた目標形状に近づくように研磨パッドに対するドレッサの位置を制御するドレスポジション制御手段（例えば、実施形態における計測制御部６１及び研磨制御部６０）とを備える。
この研磨装置においては、研磨対象物や研磨パッドの搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業手段（例えば、実施形態におけるプロセス作業部７０）と、研磨工程の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じたプロセス作業手段の作動制御を行う監視制御手段（例えば、実施形態における監視制御部６２）とを備えていることが好ましい。
この研磨装置は、研磨工具により複数の研磨対象物を連続的に研磨する一連の研磨工程の中間過程において、研磨パッドを所定の目標形状に加工する工程が自動で行われ、従来のように研磨工程を中断させたうえでオペレータが研磨装置による研磨工程を中断して試行錯誤で研磨パッドのドレスを行うことにより目標形状に仕上げる工程を有さないので、研磨パッドの形状調整を短時間に行うことができ、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。
本発明に係る半導体デバイス製造方法は、研磨対象物が半導体ウエハであり、上記本発明に係る研磨装置を用いて半導体ウエハの表面を平坦化する工程を有する。また、本発明に係る半導体デバイスは、上記半導体デバイス製造方法により製造される。
この半導体デバイス製造方法では、半導体ウエハの研磨工程において本発明に係る研磨装置を用いているため、半導体ウエハの研磨工程のスループットが向上し、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することができる。また、本発明に係る半導体デバイスは、本発明に係る半導体デバイス製造方法により製造されているので、低コストの半導体デバイスとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成を示す模式的ブロック図である。
図２は、ドレスポジションと研磨パッドの形状との関係を示す図であり、（Ａ）はドレスポジションが形状キープポジションよりも大きい場合、（Ｂ）はドレスポジションが形状キープポジションに等しい場合、（Ｃ）はドレスポジションが形状キープポジションよりも小さい場合を示している。
図３は、上記研磨装置におけるドレス条件の設定シーケンスのフローチャートである。
図４は、研磨パッドの種類を検出するパッド種類検出手段の構成を示す図である。
図５〜図８は、ドレスポジション制御を示すブロック図である。
図９は、上記研磨装置による研磨シーケンスを示すフローチャートである。
図１０は、本発明に係る半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る研磨装置１を示している。この研磨装置１は研磨対象物を研磨する研磨工具１０、研磨工具１０に取り付けられた研磨パッド１３をドレスするドレッサ３０、研磨対象物を保持する回転台４０及び研磨パッド１３の形状計測を行うパッド形状計測器２０、研磨対象物や研磨パッド１３の搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業部７０のほか、これらの動作制御を行う制御部（研磨制御部６０、計測制御部６１及び監視制御部６２）を備えて構成されている。また、この研磨装置１にはパッド形状計測ステーションＳＴ１、ドレスステーションＳＴ２及び研磨ステーションＳＴ３からなる３つの作業ステーションが備えられており、研磨工具１０はこれら３つのステーションＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３の間を移動することができるようになっている。以下の説明では研磨対象物は半導体ウエハであるとし、研磨装置１はこの半導体ウエハの表面に対して化学的機械的研磨を行うＣＭＰ装置であるとする。
研磨工具１０は上下方向に延びた回転軸１１と、この回転軸１１の下端部に取り付けられた工具本体１２とからなり、上記研磨パッド１３はプレート１４に両面テープ等で取り付けられており、プレート１４と研磨パッド１３は一体で運用される。プレート１４は工具本体１２に真空吸着されて、研磨パッド１３はプレート１４とともに交換可能に取り付けられている。研磨パッド１３は発泡性のポリウレタン等からなっており、その形状は単純な円盤状のほか、中央に穴の開いた薄厚のドーナツ型等に形成されている。本実施形態では研磨パッド１３は薄厚のドーナツ型であるとする（図２参照）。研磨工具１０の回転軸１１の回転制御は図示しないモータによってなされ、そのモータの駆動制御は研磨制御部６０によってなされる。
パッド形状計測ステーションＳＴ１は研磨パッド１３の形状計測を行う作業ステーションであり、パッド形状計測器２０は、このパッド形状計測ステーションＳＴ１に移動した研磨工具１０の下方に位置し得るようになっている。パッド形状計測器２０はセンサ保持部２１とこのセンサ保持部２１に保持されたセンサ２２とからなり、センサ２２はセンサ保持部２１に対して水平面内で移動自在になっている。センサ２２は発光素子と受光素子からなる光学式の（すなわち非接触型の）変位センサからなり、発光した光のスポットが研磨パッド１３上の計測位置において反射し、その光の反射スポットの位置ずれから、パッド形状計測器２０と研磨パッド１３上の計測位置との間の距離を計測し得るようになっている。従ってこのパッド形状計測器２０によれば、研磨パッド１３上の相異なる計測位置間の相対高さを算出することが可能である。なお、この実施形態では、センサ２２は光学式の変位センサとしているが、これは一例に過ぎず、非接触型であれば超音波式の変位センサ等であってもよいし、接触型であればプローブを用いたもの等であっても構わない。センサ２２のセンサ保持部２１に対する相対移動制御は図示しないモータによってなされ、そのモータの駆動制御は研磨制御部６０と繋がる計測制御部６１によってなされる。また、センサ２２により得られた研磨パッド１３の形状計測データは計測制御部６１から研磨制御部６０に送信される。
ドレスステーションＳＴ２は研磨パッド１３のドレスを行う作業ステーションであり、ドレッサ３０は、このドレスステーションＳＴ２に移動した研磨工具１０の下方に位置し得るようになっている。ドレッサ３０は上下方向に（すなわち研磨工具１０の回転軸１１と平行に）延びた回転軸３１と、この回転軸３１の上部にジンバル機構３２を介して取り付けられた円盤状のドレスプレート３３とからなり、ドレスプレート３３の上面がドレス面となっている。ドレッサ３０の回転軸３１の回転制御は図示しないモータによってなされ、このモータの駆動制御は研磨制御部６０によりなされる。このドレッサ３０は研磨工具１０に取り付けられた状態の研磨パッド１３の表面を研磨することにより研磨パッド１３の表面のドレスを行うものであり、下記の研磨ステーションＳＴ３において複数枚の半導体ウエハＷの研磨を行うごとに研磨工具１０をこのドレスステーションＳＴ２に移動させたうえで、回転させた研磨工具１０の研磨パッド１３に、回転させたドレスプレート３３の上面（ドレス面）を接触させて（押し当てて）研磨パッド１３のドレスを行う。また、このような研磨パッド１３のドレスは、上記のような研磨パッド１３の目立てをする目的のほか、研磨パッド１３の形状を所定の形状に加工することも目的としており、従って複数の半導体ウエハＷを連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前段階のほか、この研磨工程の中間過程においても複数回行われる。ここで、研磨工具１０の回転軸１１とドレッサ３０の回転軸３１との間の距離は研磨制御部６０により正確に制御することが可能になっており、後述するように、その距離に応じて研磨パッド１３を所望の形状に仕上げることができる。以下、この研磨工具１０の回転軸１１とドレッサ３０の回転軸３１との間の距離をドレスポジションＰと称することにする（図２参照）。
研磨ステーションＳＴ３は研磨工具１０を用いて半導体ウエハＷの表面研磨を行う作業ステーションであり、回転台４０はこの研磨ステーションＳＴ３に移動した研磨工具１０の下方に位置し得るようになっている。回転台４０は上下方向に（すなわち研磨工具１０の回転軸１１と平行に）延びた回転軸４１と、この回転軸４１の上部に固定された回転プレート４２とからなり、回転軸４１を回転させることにより回転プレート４２を水平面内で回転させることができる。回転プレート４２の上面には図示しない真空吸着チャック機構が設けられており、この真空チャック機構により半導体ウエハＷを回転プレート４２上に吸着保持させることができる。回転軸４１の回転制御及び回転軸の水平方向揺動制御はともに図示しないモータによってなされ、これらモータの駆動制御は研磨制御部６０によりなされる。そして、半導体ウエハＷの表面に研磨パッド１３を上方から接触させた状態で回転台４０と研磨工具１０との双方を回転させ、かつ研磨工具１０を回転台４０に対して水平方向に揺動移動させることにより半導体ウエハＷの表面全体について研磨を行う。
プロセス作業部７０は、研磨対象物である半導体ウエハＷや研磨パッド１３の搬送を行うロボットアームや、半導体ウエハＷの被研磨面へのスラリーの供給を行うスラリー供給装置（図示せず）等から構成される。また、監視制御部６２は、例えば研磨制御部６０によって行われる半導体ウエハＷの研磨工程（後述）の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じてプロセス作業部７０の作動制御を行う。
第１実施例
以下、本発明の第１実施例について説明する。第１実施例においては、以上のような構成の研磨装置１における半導体ウエハＷの研磨工程は、（１）プロセス作業部７０による研磨パッド１３の研磨工具１０への取り付け→（２）ドレッサ３０による研磨パッド１３の加工（ドレス）→（３）プロセス作業部７０による半導体ウエハＷの搬入及び回転台４０への取り付け→（４）ドレッサ３０による研磨パッド１３のドレス→（５）研磨パッド１３による半導体ウエハＷの研磨→（６）プロセス作業部７０による半導体ウエハＷの回転台４０からの取り外し及び搬出→（３）→（４）→（５）→（６）→（３）→・・・という手順で行われる。この研磨装置１では前述のように、研磨工具１０により複数の半導体ウエハＷを連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前に、研磨工具１０に備えられた研磨パッド１３の加工を行う工程（上記（２）の工程）を有するが、本研磨装置１では、この研磨パッド１３の加工工程が自動で行われるようになっており、以下、その工程の詳細について説明する。
先ず、研磨パッド１３のとり得る形状について説明する。研磨パッド１３の形状は研磨対象物である半導体ウエハＷの研磨状態に大きな影響を及ぼすものであるが、その具体的形状は、中央部が周辺部よりも下方に突出した凸円錐形状（図２（Ａ）参照）、表面全体がフラットな（平坦な）平坦形状（図２（Ｂ）参照）、中央部が周辺部よりも上方に窪んだ凹円錐形状（図２（Ｃ）参照）の３種類となる。
研磨パッド１３の形状は、研磨工具１０の回転軸１１とドレッサ３０の回転軸３１との間の距離、すなわちドレスポジションＰによって一意に定まらない。そのためオペレータは試行錯誤で形状の調整を行っていた。唯一ドレスポジションＰが図２（Ｂ）に示すように或る所定値Ｐｖとなっている状態で研磨パッド１３をドレス（研磨）した場合、その研磨パッド１３の形状が変わらないという特性がある。ここで、研磨パッド１３の形状変化が最小となるドレスポジションＰを「形状キープポジションＰｖ」と称することにすると、ドレスポジションＰが形状キープポジションＰｖよりも大きい状態（Ｐ＞Ｐｖ）では、図２（Ａ）のように凸形状が増大し、ドレスポジションＰが形状キープポジションＰｖよりも小さい状態（Ｐ＜Ｐｖ）では、図２（Ｃ）のように凹形状が増大する。つまり、研磨パッド１３の凹凸形状の変化速度が形状キープポジションＰｖでは０であり、Ｐ＞Ｐｖでは凸形状（＋）を進行させ、Ｐ＜Ｐｖでは凹形状（−）を進行させる。なお、形状キープポジションＰｖは、研磨パッド１３の硬度、形状、及びドレッサ３０（ドレスプレート３３）の形状、目の粗さ（番手）などの特性によって異なる値を取り得る。
また、ドレスポジションＰは形状キープポジションＰｖからのずれ量εを用いて
Ｐ＝Ｐｖ＋ε  ・・・  （Ａ１）
のように表すことができるので、研磨パッド１３の形状は、ε＝０のときにはそのままの形状を維持、ε＞０のときには凸状に円錐形状が進行、ε＜０のときには凹状に円錐形状が進行すると表現することもできる（図２参照）。
ここで、オペレータが所望している研磨パッド１３の形状を「目標形状」と称する。目標形状は、所定の表面の凹凸状態、或いは所定のブレークイン量、或いは所定範囲の溝深さを指す。そして、この目標形状を実現する場合には、形状の凹凸を数値で定義する図２で示すような凹凸変位δの値と、パッド厚さｔｈ、溝深さｄを規定する必要がある。凹凸変位δは研磨パッド１３の表面を円錐状に近似して得られた円錐頂角の補角θに対し研磨パッド１３の外半径と内半径の差分長Ｌを乗じた値である。補角θは微少量であるので先の計算は三角関数を用いることなく、乗じるだけで成り立つ。従って目標形状は凹凸変位δの目標値を定めることと同じになり、目標形状に対応して定められる凹凸変位δの値を以後、本文中では「目標凹凸変位δＴ」と称することにする。なお、目標形状の凹凸の違いは目標凹凸変位δＴの極性によって判別することができるので、所望の目標形状は符号を含んだ目標凹凸変位δＴのみによって規定することが可能である。具体的には、δＴ＞０のときは凸円錐形状が目標形状、δＴ＝０のときは平坦形状が目標形状、δＴ＜０のときは凹円錐形状が目標形状と規定される。パッド厚さｔｈは研磨パッド１３の平均的な表面位置からプレート１４の研磨パッド１３の貼り付け面までの距離である。溝深さｄは各溝の平均的な深さである。
或る目標凹凸変位δＴを得るためには、現在の凹凸変位δから、その差分の凹凸量を決める必要がある。先の形状キープポジションＰｖに対し、ずれ量εと凹凸変位δの単位時間当たりの変化量との関係にはほぼ直線的な関係があるので、ずれ量εとドレスする時間の積が加工する凹凸量に相当する。このずれ量εとドレス時間とをうまく制御することで、研磨パッド１３を目標形状にすることができる。しかしながら、ずれ量εを決定するには形状キープポジションＰｖが既知である必要がある。その実現手段として、ドレスの形状キープポジションＰｖはドレッサ３０による研磨パッド１３のドレスとパッド形状計測器２０による研磨パッド１３の形状計測とを交互に繰り返し行い、ドレスポジションＰと研磨パッド１３の形状変化（凹凸変位変化量）との関係を示すデータを採取しながら、ドレスの形状キープポジションＰｖを推定しつつ、目標凹凸変位δＴに加工することが可能となる。同時に次の半導体ウエハＷの研磨の際のドレスポジションを先の形状キープポジションＰｖに設定し、目標凹凸変位δＴを常に維持することが可能となる。
形状キープポジションＰｖを推定する方法は種々考えられるが、本実施形態では、現在のパッド形状計測器２０による研磨パッド１３の形状計測値と、前回の形状計測値の差分から形状キープポジションＰｖを類推する方法を用いた。詳細を以降に示す。
研磨パッド１３の目標形状は前述のように、図２（Ａ）に示す凸円錐形状、図２（Ｂ）に示す平坦形状、図２（Ｃ）に示す凹円錐形状のいずれかであるが、ドレッサ３０のドレスポジションＰを形状キープボジションＰｖに或るずらし量εｃを加えた位置（Ｐｖ＋εｃ）に設定して研磨パッド１３のドレスを行えば、ドレス後の研磨パッド１３の形状は、εｃ＝０のときには加工前形状と同一、εｃ＞０のときには加工前形状よりも凸円錐形状、εｃ＜０のときには加工前形状よりも凹円錐形状となる。
上記のことより、ドレッサ３０の形状キープポジションＰｖが明らかであれば、その形状キープポジションＰｖを基準にドレッサ３０をずらし量εｃだけ移動させて、所定のドレス時間のドレスを行うことで、凹凸形状の変化量を規定することができるが、実際には形状キープポジションＰｖの値は不明であるため、初めに形状キープポジションＰｖのおおよその位置を知る必要がある。これには先ず、形状キープポジションＰｖと推定されるドレスポジションＰ（実際にはＰ＝Ｐｖ＋ε）にドレッサ３０をセットしたうえで所定のドレス時間Ｔｄだけドレスを行い、そのドレスによる研磨パッド１３の凹凸変位δの変化速度ｄδ／ｄｔ（＝Ｖδとする）を下式により算出する。
Ｖδ＝ｄδ／ｄｔ＝Ｅδ／Ｔｄ  ・・・  （Ａ２）
但し、Ｅδはドレス前後の凹凸変位の差
ここで、ドレッサ３０による研磨パッド１３のドレス、及びこのドレスの前後における研磨パッド１３の凹凸変位δの計測は、研磨制御部６０及び計測制御部６１が研磨工具１０の移動及び回転制御、ドレッサ３０の回転制御、パッド形状計測器２０の作動制御などを行うことによって自動的になされる。
ここで、上式（Ａ２）によって算出された凹凸変位δの変化速度Ｖδは、形状キープポジションＰｖからのずれ量εと比例関係にあることが知られており、従って、その比例定数をＫεとすれば、ＶδはＫε及びεを用いて、
Ｖδ＝Ｋε×ε  ・・・  （Ａ３）
と表すことができる。ここで、比例定数Ｋεは経験的に設定（仮定）される値であり、また研磨パッド１３の凹凸変位の変化速度Ｖδは研磨パッド１３の形状計測に基づいて求められる（実測される）値であって既知であるので、これら両値と上式（Ａ３）を変形した
ε＝Ｖδ／Ｋε  ・・・  （Ａ３）′
とによって、形状キープポジションＰｖからのずれ量εの値を算出することができる。そして、ずれ量εが算出されれば、上記式（Ａ１）を変形した
Ｐｖ＝Ｐ−ε  ・・・  （Ａ１）′
から形状キープポジションＰｖを求めることができる。ここで、設定した（仮定した）比例定数Ｋεがばらつきのない（換言すると正確な）値であれば上式（Ａ１）′より求められた形状キープポジションＰｖは正確なものとなるが、実際には比例定数Ｋεは一般にばらつきをもっていることから、ここで求められる形状キープポジションＰｖは必ずしも正確なものではない。したがって、ここで計算により求められた形状キープポジションＰｖはあくまで仮のものであるとして、以下「仮形状キープポジションＰｖ′」と称することにする。
上記のようにして仮形状キープポジションＰｖ′を求めたら、ドレス時間Ｔｄによるドレスによって目標凹凸変位δＴが得られるようにするためのずらし量εｃ（前述）を研磨パッド１３の形状計測に基づいて求め、前述の式（Ａ１）においてＰ＝Ｐｃ、Ｐｖ＝Ｐｖ′、ε＝εｃとおいて得られる式
Ｐｃ＝Ｐｖ′＋εｃ  ・・・  （Ａ４）
によって形状制御のためのドレスポジション（以下、「制御ドレスポジション」と称する）Ｐｃを算出する。
ここで、研磨パッド１３の凹凸変位δ＝δ（ｔ）は前述の式（Ａ２）及び（Ａ３）から得られる式
ｄδ／ｄｔ＝Ｋε×ε  ・・・  （Ａ５）
の両辺を積分することにより
δ（ｔ）＝Ｋε×ε×ｔ＋Ｃ  ・・・  （Ａ６）
と表されるので（Ｃは積分定数）、ｔ＝０のときδ＝δ（０）であるとすればＣ＝δ（０）となり、上式（Ａ６）は
δ（ｔ）＝Ｋε×ε×ｔ＋δ（０）  ・・・  （Ａ７）
と書き換えることができる。ここで、仮形状キープポジションＰｖ′にずらし量εｃを加えた制御ドレスポジションＰｃ（＝Ｐｖ′＋εｃ）において、ドレス時間Ｔｄだけドレスすることによって研磨パッド１３の凹凸変位δを目標凹凸変位δＴにすることができるものとすると、式（Ａ７）においてδ（ｔ）＝δＴ、ε＝εｃ、ｔ＝Ｔｄとおくことにより、式
δＴ＝Ｋε×εｃ×Ｔｄ＋δ（０）  ・・・  （Ａ８）
が得られ、この式（Ａ８）を変形することによって、仮形状キープポジションＰｖ′からのずらし量εｃは
εｃ＝（δＴ−δ（０））／（Ｋε×Ｔｄ）  ・・・  （Ａ８）′
となる。
上述のように設定した比例定数Ｋεにはばらつきがあるため、ただ１回のドレス−計測の結果だけでは正確な形状キープポジションＰｖは決定し得ない。従って、今度は上式（Ａ４）において得られた制御ドレスポジションＰｃを新たなドレスポジションＰとして再びドレス−計測を行い、このようにして得られる複数のドレス−計測の結果（複数のドレスポジションＰに対するドレス−計測の結果）を用いて、統計的処理により得られる最も確からしい値を真の形状キープポジションＰｖとして決定することになる。
形状キープポジションＰｖを決定するための統計処理の例としては、複数回のドレス−計測によって得られる複数のドレスポジションＰとＶδ（＝ｄδ／ｄｔ）との関係を回帰直線としてその回帰係数を導出し、Ｖδがほぼ零となるドレスポジションＰの切片を求め、この切片を形状キープポジションＰｖとして決定する方法が挙げられる。或いは、得られた複数の形状キープポジションＰｖの平均値を求めてこれを真の形状キープポジションＰｖとすることもできる。或いは、これら両方法を組み合わせて、より確からしい方法で形状キープポジションＰｖを求めるようにしてもよい。これらの方法により形状キープポジションＰｖを決定するまでの処理が一連の研磨工程の前段階において行われる研磨パッド１３のドレス条件の設定であり、これによって設定された形状キープポジションＰｖにおいて研磨パッド１３をドレスすることにより、研磨パッド１３の形状を所定の凹凸変位に維持することができる。
次に、図３に示すフローチャートを用いて上記ドレス条件の設定シーケンスの詳細を説明する。ここでは、研磨パッド１３の回転軸１１とドレッサ３０の回転軸３１との間の距離、すなわちドレスポジションＰをＰ（ｎ）で表す。なお、Ｐ（ｎ）の添え字ｎは、研磨パッド１３の加工工程における研磨パッド１３のドレス及び形状計測の回数を意味する。
ドレス条件の設定シーケンスは、先ず、研磨工具１０を（すなわち研磨パッド１３を）ドレスステーションＳＴ２に移動させた状態で行う１回目のドレスから始める（ステップＳ１）。この１回目のドレスでは繰り返し回数ｎをｎ＝１とし、そのときのドレスポジションＰ（１）は経験的に得られる平均的な形状キープポジション、或いは既に求めて記憶されていた形状キープポジションとする。なお、この第１回目のドレスでのドレス時間はＴｄ＝Ｔ１とする。
ステップＳ１が終了したら、研磨工具１０をパッド形状計測ステーションＳＴ１に移動させて、パッド形状計測器２０により研磨パッド１３の凹凸変位δ、厚さｔｈ及び溝深さｄｅを計測する（ステップＳ２）。ここで、図２に示すように凹凸変位δは、研磨パッド１３の表面を円錐状に近似して得られた円錐頂角の補角θに対し研磨パッド１３の外半径と内半径の差分長Ｌを乗じた値である。また、図２に示すように、パッド厚さｔｈは研磨パッド１３の平均的な表面位置から研磨工具１０の研磨パッド１３の貼り付け面までの距離である。また、研磨パッド１３の溝深さｄｅは、ここでは、研磨パッド１３の各溝の深さｄ（図２参照）の全ての平均値と定義する。この１回目のドレス終了後に計測された研磨パッド１３の凹凸変位をδ１、研磨パッド１３の厚さをｔｈ１、研磨パッド１３の溝深さをｄｅ１とする。
ステップＳ２が終了したら、繰り返し回数ｎをｎ＝２としてこれを初期値としてセットする（ステップＳ３）。そしてステップＳ３が終了したら、ｎ（＝２）回目のドレスを行う。このときのドレスポジションは１回目のドレスポジションＰ（１）と同じとする。また、ドレス時間はＴｄ＝Ｔ２とし、ドレス積算時間ΣＴｄ＝Ｔ１＋Ｔ２を算出する（ステップＳ４）。ここで、基本的には各ドレス時間は固定値としておいて方が分かり易いので、Ｔｄ＝Ｔ１＝Ｔ２＝・・・＝Ｔｎとする。そうすると、ドレス積算時間はΣＴｄ＝ｎ×Ｔｄで求められる。
ステップＳ４が終了したら、研磨工具１０をパッド形状計測ステーションＳＴ１に移動させて、パッド形状計測器２０により研磨パッド１３の凹凸変位δ、厚さｔｈ及び溝深さｄｅを計測する（ステップＳ５）。このｎ（＝２）回目のドレス終了後に計測された研磨パッド１３の凹凸変位をδ２、研磨パッド１３の厚さをｔｈ２、研磨パッド１３の溝深さをｄｅ２とする。
ステップＳ５が終了したら、ドレッサ３０の仮形状キープポジションＰｖ′を算出する（ステップＳ６）。これには先ず、研磨パッド１３の凹凸変位の変化量Ｅδｎ＝δｎ−δｎ−１を求める。ここではｎ＝２であるのでＥδ２＝δ２−δ１となる。Ｅδ２を求めたら、このＥδ２とドレス時間Ｔｄとから前述の式
Ｖδ＝ｄδ／ｄｔ＝Ｅδ／Ｔｄ  ・・・  （Ａ２）
を用いて凹凸変位δの変化速度Ｖδを求め、更に前述の式
ε＝Ｖδ／Ｋε  ・・・  （Ａ３）′
より形状キープポジションＰｖからのずれ量εを求める。そして、このようにしてずれ量εが求められたら、前述の式（Ａ１）′より仮形状キープポジションＰｖ′は、式
Ｐｖ′＝Ｐ（ｎ）−ε  ・・・  （１）
より求まる。
従って、例えば、Ｐ１１００（ｍｍ）、Ｐ２＝１００（ｍｍ）、Ｔｄ＝１（ｍｉｎ）、Ｋε＝１０（μｍ／ｍｉｎ）／（ｍｍ）、δ１＝０（μｍ）、δ２＝５（μｍ）であった場合のずれ量εは、Ｅδ２＝δ２−δ１より、ε＝（（５−０）／１）／１０＝０．５（ｍｍ）となる。このときずれ量εの極性は正であるので、仮形状キープポジションＰｖ′はドレスポジションＰ２よりも０．５（ｍｍ）だけ小さい値であることになる。従ってこの例の場合（ｎ＝２）の仮形状キープポジションＰｖ′は、
Ｐｖ′＝Ｐ２−ε＝１００−０．５＝９９．５（ｍｍ）
となる。
ステップＳ６が終了したら、ｎ＝ｎ＋１とおいたうえで、制御ドレスポジションＰｃを算出する（ステップＳ７）。制御ドレスポジションＰｃは、前述の式（Ａ４）においてＰｃ→Ｐ（ｎ＋１）とおいて
Ｐ（ｎ＋１）＝Ｐｖ′＋εｃ  ・・・  （２）
と表すことができる。また、上記両式（１），（２）より、
Ｐ（ｎ＋１）＝Ｐ（ｎ）−ε＋εｃ  ・・・  （３）
と表すことができる。なお、ここではｎ＝２である。また、ずらし量εｃは前述式
εｃ＝（δＴ−δ（０））／（Ｋε×Ｔｄ）  ・・・  （Ａ８）′
から、例えばδＴ＝−１（μｍ）である場合には（このような目標凹凸変位δＴの値は予め研磨装置１の制御部、例えば研磨制御部６０に入力される）、δ（０）＝δ２＝５（μｍ）であることから、仮形状キープポジションＰｖ′からのずらし量εｃは、
εｃ＝（−１−５）／（１０×１）＝−０．６（ｍｍ）
となる。また、制御ドレスポジションＰ（ｎ＋１）（但しｎ＋１＝３）は、上式（３）より、
Ｐ３＝９９．５＋（−０．６）＝９８．９（ｍｍ）
となる。
このようにして制御ドレスポジションＰｃが求められたら、ドレッサ３０のドレスポジションＰをこの制御ドレスポジションＰｃに設定してドレス時間Ｔｄだけ研磨パッド１３のドレスを行う。そして、その結果得られる研磨パッド１３の凹凸変位δの変化速度Ｖδ（＝ｄδ／ｄｔ）を算出してドレスポジションＰとＶδとの関係をデータ保存するとともに新たに得られた、仮形状キープポジションＰｖ′と次の制御ドレスポジションＰｃの値を用いてステップＳ４〜ステップＳ７の工程を繰り返す。また、この際、図３には表記していないが、仮形状キープポジションＰｖ′はデータ保存を行っている。その過程において制御ドレスポジションＰｃは或る値に収束していくことになり、その収束値が真の形状キープポジションＰｖということになる。しかし、実際のドレス−計測においては、比例定数Ｋεのばらつきや計測誤差等があるため、制御ドレスポジションＰｃが或る値に収束せず発散してしまう場合がある。これは仮定した比例定数Ｋεの値が適当でなかったということであり、この場合には、計算された形状キープポジションＰｖからのずれ量ε及び仮形状キープポジションＰｖ′からのずらし量εｃに対して、下式（４），（５）のように修正係数Ｈ１，Ｈ２を乗ずることで、制御ドレスポジションＰｃを収束させることができる。
ε′＝Ｈ１×ε      ・・・  （４）
εｃ′＝Ｈ２×εｃ  ・・・  （５）
これら両式（４），（５）と前述の式（３）とをまとめると、制御ドレスポジションＰ（ｎ＋１）は、
Ｐ（ｎ＋１）＝Ｐ（ｎ）−ε′＋εｃ′  ・・・  （６）
と表される。なお、上記修正係数Ｈ１，Ｈ２はともに１以下であることが好ましい。
ステップＳ７が終了したら、ステップＳ４からステップＳ７までの工程を繰り返すか否かの判断を行う（ステップＳ８〜ステップＳ１０）。これには先ず、凹凸変位δが目標凹凸変位δＴに対する所定の許容範囲内にあるか否かの判断を行う（ステップＳ８）。具体的には、目標凹凸変位δＴの許容範囲の下限値をδＴ（−）、上限値をδＴ（＋）としたとき、δ（ｎ）が式
δＴ（−）≦δ（ｎ）≦δＴ（＋）  ・・・  （７）
を満たすか否かの判断を行う。ここで、例えば、δＴが前述のようにδＴ＝−１（μｍ）であるときには、目標凹凸変位δＴの許容範囲をδＴ±３（μｍ）とすれば、目標凹凸変位δＴの下限値δＴ（−）及び上限値δＴ（＋）はそれぞれδＴ（−）＝−４（μｍ）、δＴ（＋）＝２（μｍ）となるので、そのとき計測される凹凸変位δ（ｎ）が式
−４≦δ（ｎ）≦２
を満足するか否かを判断することになる。そして、計測される凹凸変位δ（ｎ）が上式（７）を満たしているとき（Ｙｅｓのとき）には次のステップＳ９に進み、上式（７）を満たしていないとき（Ｎｏのとき）にはステップＳ４に戻る。上記例では、計測された研磨パッド１３の凹凸変位がδ２＝５（μｍ）であるのでステップＳ４に戻り、引き続き研磨パッド１３のドレスを行う。なお、その際設定されるドレッサ３０のドレスポジションＰは、前述のように、上式（６）により求められた制御ドレスポジションＰ（ｎ＋１）である。すなわち、上記修正係数Ｈ１及びＨ２がともに１である場合は、上述のようにして求められたＰ３＝９８．９（ｍｍ）がステップＳ４におけるｎ＝３回目のドレスポジションＰとなる。
ステップＳ８の判断においてＹｅｓであったときには、次に研磨パッド１３の削り量Ｂｎが目標削り量ＢＴ以上であるか否かの判断を行う（ステップＳ９）。ここで、研磨パッド１３の削り量Ｂｎとは、研磨パッド１３のブレークイン量を表す。そして、この研磨パッド１３の削り量Ｂｎが目標削り量以上であるか否かを判断するのは、研磨パッド１３の研磨の際、研磨パッド１３と半導体ウエハＷとのなじみを得るためには、或る程度研磨パッド１３の表層を削り取らなければならないためである。ｎ回目の削り量Ｂｎはｎ回目計測時の研磨パッド１３の厚さｔｈｎと１回目計測時の研磨パッド１３の厚さｔｈ１との差をとって、
Ｂｎ＝ｔｈｎ−ｔｈ１  ・・・  （８）
で表されるので、このｎ回目の削り量Ｂｎが式
Ｂｎ≧ＢＴ  ・・・  （９）
を満たしているとき（Ｙｅｓのとき）には研磨パッド１３の削り量Ｂｎが目標削り量ＢＴ以上であるとしてステップＳ１０に進み、式（９）を満たしていないとき（Ｎｏのとき）には研磨パッド１３の削り量Ｂｎが目標削り量ＢＴに達していないとしてステップＳ４に戻る。
ステップＳ９の判断においてＹｅｓであったときには、続いて研磨パッド１３の凹凸変位の変化速度Ｖδ（＝ｄδ／ｄｔ＝Ｅδｎ／Ｔｎ）が目標変化速度ＶδＴ以下であるか否かの判断を行う（ステップＳ１０）。具体的には、ステップＳ６で求めた研磨パッド１３の凹凸変位の変位量Ｅδｎ＝δｎ−δｎ−１を用いて得られるＶδが下式
Ｖδ≦ＶδＴ  ・・・  （１０）
を満たすか否かを判断する。ここで、Ｖδが上式（１０）を満たすことは、現在のドレスポジションＰ（ｎ）が真の形状キープポジションＰｖに近いことを示す指標となる。そして、Ｖδが上式（１０）を満たしているとき（Ｙｅｓのとき）には次のステップＳ１１に進み、式（１０）を満たしていないとき（Ｎｏのとき）にはステップＳ４に戻る。
このようにステップＳ８〜ステップＳ１０における３つの判断基準によりステップＳ４からステップＳ７までの工程を繰り返すか否かの判断を行うが、その判断基準は上述の３つに限定する必要はない。例えば、ステップＳ８〜ステップＳ１０における３つの判断基準を全てクリアすることができず、繰り返し回数ｎが増加するのみである場合には、ｎの上限値を予め規定しておき、少なくとも１つの基準でもクリアできれば次のステップＳ１１に進むことができるようにしてもよい。
ステップＳ１１では、ドレッサ３０の（真の）形状キープポジションＰｖの決定を行う。形状キープポジションＰｖの決定は、上述のように複数回の計測データ（複数個の制御ドレスポジションＰｃ）を採取し、ステップＳ８〜ステップＳ１０の判断基準を満たした段階で行う。その算出の方法は例えば前述の方法により行う。なお、この形状キープポジションＰｖの決定に当たっては、この決定に用いられる元のデータの選択基準を設けるようにしても構わない。例えば、研磨パッド１３の凹凸変位の変化速度Ｖδが或る基準値以下となるデータのみを選択するとか、目標凹凸変位δＴに対し、或る幅に入っているデータのみを選択するといったものであってもよい。
ステップＳ１１が終了したら、ステップＳ１１で求めた形状キープポジションＰｖで研磨パッド１３のドレスを行う（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２が終了したら、研磨工具１０をパッド形状計測ステーションＳＴ１に移動させて、研磨パッド１３の凹凸変位δ（ｎ）、研磨パッド１３の厚さｔｈｎ及び溝深さｄｅｎを計測する（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３が終了したら、ステップＳ４からステップＳ１３までの工程を繰り返すか否かの判断を行う（ステップＳ１４）。具体的には、研磨パッド１３の凹凸変位の変化量Ｅδｎ＝δｎ−δｎ−１を求めて凹凸変位の変化速度Ｖδ（＝ｄδ／ｄｔ＝Ｅδｎ／Ｔｎ）を算出し、その変化速度Ｖδが目標変化速度ＶδＴ以下であるか否か、すなわちＶδが下式
Ｖδ≦ＶδＴ  ・・・  （１１）
を満たすか否かの判断を行う。この判断において、Ｖδが上式（１１）を満たしているとき（Ｙｅｓのとき）にはステップＳ１５に進み、式（１１）を満たしていないとき（Ｎｏのとき）にはステップＳ１６に進む。なお、上記ステップＳ１４の判断では、目標変化速度ＶδＴの値はステップＳ１０におけるものと変更するようにしてもよい。
ステップＳ１５では、ステップＳ１１で決定された形状キープポジションＰｖを研磨装置１のドレス条件として設定（或いは更新）する。また、ドレスレートＲｄを式
Ｒｄ＝Ｂｎ／ΣＴｄ  ・・・  （１２）
によって算出する。このドレスレートＲｄは研磨装置１の装置定数として保存し、以後の研磨工程におけるドレッサ３０の交換目安のパラメータとして用いるようにする。このステップＳ１５をもってドレス条件の設定工程を終了する。
一方、ステップＳ１６及びその後のステップＳ１７では、前述のステップＳ６及びステップＳ７と同様の処理を行った後、ステップＳ４に戻る。その際リトライカウントを行うようにし、そのリトライカウントが規定回数を超えるような場合にはエラーと判断してドレス条件の設定シーケンスを強制終了させるようにしてもよい。
これによりドレス条件の設定は終了するが、本研磨装置１では、上記ドレス条件の設定シーケンスの終了形態、すなわち正常終了したか（ステップＳ１５）、リトライ工程に入ったか（ステップＳ１６）、上記のようなエラー終了をしたかの情報を監視制御部６２に送るようにしている。そして監視制御部６２は、ドレス条件の設定シーケンスが正常終了した旨の情報を受けたときにはプロセス作業部７０の稼動を通常通りとし、リトライ工程に入った旨の情報若しくはエラー終了をした旨の情報を受けたときには、プロセス作業部７０にそのエラー内容に合わせた適切な処置が行われるようにする。例えば、ドレス条件の設定シーケンスがリトライ工程に入った情報を受けたときには、研磨パッド１３の加工工程、ひいては半導体ウエハＷの研磨工程が滞ってしまうことから、プロセス作業部７０に指示を出して、研磨装置１に新たな半導体ウエハＷの投入等をさせないようにする必要がある。
研磨装置１が前述した工程を経ることで、研磨パッド１３は目標凹凸変位δＴに加工され、なおかつ目標凹凸変位δＴを維持することが可能となる。これにより、半導体ウエハＷの研磨工程の準備が終了する。
研磨工程の準備が終了したら、プロセス作業部７０を動作させて半導体ウエハＷを研磨装置１の研磨ステーションＳＴ３に投入させ、これを回転プレート４２の上面に保持させる。そして、研磨工具１０を研磨ステーションＳＴ３に移動させて半導体ウエハＷの上方に位置させたら研磨工具１０と回転台４０の双方を回転させる。研磨工具１０と回転台４０の双方が回転を始めたら研磨工具１０を降下させ、研磨パッド１３を半導体ウエハＷに接触させる。これにより半導体ウエハＷと研磨パッド１３との間には相対移動が生じ、半導体ウエハＷの表面は研磨される。なおこの際、研磨工具１０を水平面内で揺動移動させて、半導体ウエハＷの表面全体が均一に研磨されるようにする。また、この半導体ウエハＷの研磨中には、図示しないスラリー供給装置（前述のようにプロセス作業部７０の一部）によって、半導体ウエハＷと研磨パッド１３との接触面にスラリーを供給し、研磨効率の向上を図るとともに削りかすの除去を行う。
ところで、上記のような半導体ウエハＷの研磨工程において設定される研磨条件、例えば研磨工具１０及び回転台４０ぞれぞれの回転速度、研磨工具１０の相対揺動速度や揺動幅、研磨工具１０の半導体ウエハＷに対する加圧力の大きさ、研磨時間、スラリーの供給流量や供給量などの種々の条件は、研磨対象物である半導体ウエハＷの種類（膜種）及び使用される研磨パッド１３の種類等に応じて個々に設定される必要がある。ここで、半導体ウエハＷの研磨に用いる研磨パッド１３の種類は、研磨しようとする半導体ウエハＷの膜種によって決まるので、半導体ウエハＷの種類（膜種）が決まれば研磨パッド１３の種類も決まることとなる。従って、研磨パッド１３の種類が分かれば研磨対象となる半導体ウエハＷの種類（膜種）も決まり、必要な研磨条件も自ずと定まることになる。本研磨装置１では、図４に示すように、研磨パッド１３の中央部に、その研磨パッド１３の種類に対応した（固有の）凹凸形状（同心円状の溝など）を有するパッド種類判別突起１３ａが設けられており、研磨装置１のパッド形状計測ステーションＳＴ１に備えられたパッド形状計測器２０を用いて研磨工具１０に取り付けられた研磨パッド１３の凹凸部（パッド種類判別突起１３ａ）の形状を計測することにより、その研磨パッド１３の種類を検出できるようになっている。そして、その検出情報は計測制御部６１を介して研磨制御部６０に送信される。研磨制御部６０の図示しない記憶部には研磨パッド１３の種類ごとに定めた種々の研磨条件のデータが予め記憶されており、研磨制御部６０は計測制御部６１から得られた情報を元に、必要な研磨条件を設定する。
ここで、上記研磨パッド１３の種類の検出は、本実施形態に示したように研磨パッド１３の形成されたパッド種類判別突起１３ａとその形状を計測するパッド形状計測器２０との組み合わせに限定する必要はなく、他の手段によってもよいことは勿論である。例えば、研磨パッド１３に上記のような凹凸形状（パッド種類判別突起１３ａ）を設ける代わりに、研磨パッド１３の種類に対応した固有の反射率を有した識別子（例えば同心円状の縞）を設け、その識別子における反射率を例えば光ピックアップ等によって検出することにより、研磨パッド１３の種類を検出するようにしてもよい。
また、研磨制御部６０は、研磨パッド１３の所定時間Ｔｄのドレスが終わるごとに計測された溝ｄｅの深さの情報に基づいて、その研磨パッド１３の溝ｄｅが予め設定した溝深さｄｅ０に達したことを検知したときには、その研磨パッド１３は使用寿命に達したとして、プロセス作業部７０の動作制御を行って、研磨パッド１３を新品に交換させるようになっている。そして、研磨パッド１３が新品に交換された後は、前述の手順により、その新品の研磨パッド１３の加工工程を実行する。
また、研磨制御部６０は、１枚の半導体ウエハＷの研磨が終了したことを検知したら、プロセス作業部７０に指示を出して、研磨終了後の半導体ウエハＷの研磨装置１外への搬出と、新たに研磨対象となる半導体ウエハＷの研磨装置１への搬出とを行わせる。そして、上記のような半導体ウエハＷの研磨を繰り返す。なお、研磨対象となる半導体ウエハＷが新たに搬入されたときには、その半導体ウエハＷの研磨を開始する前に、研磨パッド１３のドレス（目立て）を行うようにする。この際、そのドレスを行うドレス時間は、算出したドレッサ３０のドレスレートＲｄに反比例した時間とすることが好ましい。
このように本発明に係る研磨装置１は、研磨工具１０により複数の研磨対象物（半導体ウエハＷ）を連続的に研磨する一連の研磨工程を開始する前の段階において、研磨パッド１３の目標形状を入力し、ドレッサ３０による研磨パッド１３のドレスとパッド形状計測器２０による研磨パッド１３の形状計測とを交互に繰り返し行うことにより、研磨パッド１３の回転軸１１とドレッサ３０の回転軸３１との間の距離によって表されるドレスポジションＰと研磨パッド１３の形状変化との関係を示すデータを採取しながら、ドレスポジションＰを制御しつつ、研磨パッド１３を目標形状に加工するパッド加工制御手段（本実施形態では研磨制御部６０がこれに相当）と、上記データ処理結果に基づいて研磨工程時のドレスポジションＰを設定するドレスポジション設定手段（本実施形態では研磨制御部６０がこれに相当）とを備えている。
本発明に係る研磨装置１は上記構成であるため、研磨パッド１３を所定の目標形状に加工する工程が自動で行われ、従来のようにオペレータが試行錯誤で研磨パッド１３のドレスを行って目標形状に仕上げる工程を有さないので、研磨パッドの形状調整を短時間に行うことができ、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。
また、本研磨装置１では、ドレスポジション設定手段は、ドレスポジションＰと研磨パッド１３の形状変化との関係を示すデータに基づいて、研磨パッド１３の凹凸変位δの変化速度Ｖδ（＝ｄδ／ｄｔ）がほぼ零となるドレスポジションＰを求め、その求めたドレスポジションＰを基準にし研磨パッド１３の形状変化を最小にするドレスポジション（本実施形態では形状キープポジションＰｖがこれに相当）として設定することにしている。
また、本研磨装置１では、研磨工具１０に取り付けられた状態の研磨パッド１３の種類を検出するパッド種類検出手段（本実施形態では研磨パッド１３のパッド種類判別突起１３ａ及びパッド形状計測器２０がこれに相当）と、このパッド種類検出手段により検出された研磨パッド１３の種類に応じて研磨対象物である半導体ウエハＷの研磨条件を設定する研磨条件設定手段（本実施形態では研磨制御部６０がこれに相当）とを備えており、研磨パッド１３の種類が自動で判別され、これに応じた研磨対象物（半導体ウエハＷ）の研磨条件（例えば研磨時における研磨対象物に対する研磨パッド１３の相対移動速度や研磨時間等の種々の条件）が自動で設定されるようになっている。このように本研磨装置１では、従来のように研磨パッド１３の種類等をオペレータが判別してこれに応じた研磨条件を設定するという工程を有さないので、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。なお、このパッド種類検出手段と、パッド種類検出手段により検出された研磨パッドの種類に応じて研磨対象物の研磨条件を設定する研磨条件設定手段とを備えることにより、研磨パッドの種類が自動で判別され、これに応じた研磨対象物の研磨条件が自動で設定される構成は、本実施形態に示した研磨装置１とは異なる別構成の研磨装置に対しても適用することが可能である。
また、本研磨装置１では、研磨対象物（半導体ウエハＷ）や研磨パッド１３の搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業手段（本実施形態ではプロセス作業部７０がこれに相当）と、研磨工程の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じたプロセス作業手段の作動制御を行う監視制御手段（本実施形態では監視制御部６２がこれに相当）とを備えており、ドレス条件の設定に時間がかかったり、研磨工程そのものに滞りがあったりしたとき等には自動でプロセス作業の進行の調整をすることが可能であるので、研磨装置１のダウンタイムを減らし、コストの削減に資することができる。
第２実施例
次に、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例においても図１に示す構成の研磨装置１が用いられ、この研磨装置１における半導体ウエハＷの研磨工程は、（１）プロセス作業部７０による研磨パッド１３の研磨工具１０への取り付け→（２）ドレッサ３０による研磨パッド１３の加工（ドレス）→（３）プロセス作業部７０による半導体ウエハＷの搬入及び回転台４０への取り付け→（４）ドレッサ３０による研磨パッド１３のドレス→（５）研磨パッド１３による半導体ウエハＷの研磨→（６）プロセス作業部７０による半導体ウエハＷの回転台４０からの取り外し及び搬出→（３）→（４）→（５）→（６）→（３）→・・・という手順で行われる。この研磨装置１では前述のように、研磨工具１０により複数の半導体ウエハＷを連続的に研磨する一連の研磨工程の中間過程において、研磨工具１０に備えられた研磨パッド１３のドレスを行う工程（上記（４）の工程）を有するが、本研磨装置１では、この研磨工程の中間過程における研磨パッド１３のドレス工程を利用した研磨パッド１３の形状調整（加工）工程が自動で行われるようになっており、以下、その工程の詳細について説明する。
なお、研磨パッド１３のとり得る形状は、中央部が周辺部よりも下方に突出した凸円錐形状（図２（Ａ）参照）、表面全体がフラットな（平坦な）平坦形状（図２（Ｂ）参照）、中央部が周辺部よりも上方に窪んだ凹円錐形状（図２（Ｃ）参照）の３種類であり、これについては、第１実施例と同一であるので、その説明は省略する。さらに、
第２実施例に係る研磨装置１では、試行錯誤するなどして先ず何らかの方法により形状キープポジションＰｖを検出してその値を装置定数としてセットし、研磨パッド１３をドレスする際にはこの形状キープポジションＰｖにおいてドレスするようにする。これにより研磨工程開始前は勿論のこと、研磨工程の開始後、一又は複数枚の半導体ウエハＷの研磨を終了するごとにドレスを実施することにより、研磨パッド１３の形状を目標形状に保持し得ることになる。しかし、研磨工程の開始前にドレッサ３０のドレスポジションＰを形状キープポジションＰｖに設定しておいたとしても、研磨工程の進行に従って研磨対象部物（半導体ウエハＷ）を次々に研磨していく過程において、設定した形状キープポジションＰｖの誤差やドレッサ３０の特性変化のために、研磨パッド１３の所定の目標形状を維持することができなくなってしまう。つまりこれは、ドレッサ３０の真の形状キープポジションＰｖを正しく設定できなかった場合や、ドレッサ３０の真の形状キープポジションＰｖが変動した場合に起こり得る。ここではドレッサ３０の真の形状キープポジションＰｖを特に区別するために、以降「真の形状キープポジションＰｖｒ」と称することにする。
この研磨装置１では、後述するように研磨パッド１３の凹凸変位δがパッド形状計測器２０により計測されるが、この凹凸変位δがその凹凸変位δの変化速度Ｖδを所定のサンプル時間ｔについて積分した結果であるとすると
Ｖδ＝ｄδ／ｄｔ  ・・・  （２）
の関係式が成り立つ。一方、凹凸変位δの変化速度Ｖδは上記ずれ量εと比例関係にあることが知られているので、その比例定数をＫεとすると、
Ｖδ＝Ｋε×ε  ・・・  （３）
の関係が成り立つ。図５は以上の関係を示したもので、真の形状キープポジションＰｖｒ、ドレスの際のドレスポジションＰ及びパッド形状計測器２０により計測される研磨パッド１３の凹凸変位δの関係を示すブロック図である。但し、図５では、パッド形状計測器２０により計測される凹凸変位δの値がＵ１であるとしている。また、図５に凹凸変位δの１／Ｔ０倍のフィードバックが示されているが、これは凹凸変位δの飽和特性を示したもので、実際の研磨パッド１３とドレッサ３０でのドレスの特性はこの飽和特性を少なからず備えている。式（１）、（２）、（３）はこのフィードバックを無視した式となっている。しかしながら本発明はこの飽和特性の有無に無関係な適応性をもつ。なお、Ｔ０は飽和の時定数を意味する。
図６〜図８は、上記構成の本研磨装置１において、設定した形状キープポジションＰｖの誤差やドレッサ３０の特性変化のために、研磨パッド１３の所定の目標形状を維持することができなくなってしまった場合でも研磨パッド１３の凹凸変位δが目標凹凸変位δＴに保たれるように設定した形状キープポジションＰｖに対しフィードバック補正したドレスポジションＰの制御、或いは形状キープポジションＰｖを自動で更新できるような構成を示している。図６に示す第１の例では、パッド形状計測器２０により計測される研磨パッド１３の凹凸変位δ（値Ｕ１）と、設定した目標凹凸変位δＴ（値をＵ０とする）との差分Ｅδ＝Ｕ１−Ｕ０を算出し、更にこの差分Ｅδを所定のサンプル時間ｔで積分して得られる値Ｕ２を用いて（例えばＵ２に比例した大きさで）形状キープポジションＰｖに対しドレスポジションＰを変化させる構成、或いは形状キープポジションＰｖを再設定する構成をとっている。ここで、Ｕ２の符号が正であったときには、計測された研磨パッド１３の凹凸変位δの値が目標凹凸変位δＴよりも大きかったということになるので、現在設定されている形状キープポジションＰｖに対しドレスポジションＰの値を減少させることによりドレスポジションＰを真の形状キープポジションＰｖｒに近づける（ずれ量εを０に近づける）ことができ、これにより研磨パッド１３の凹凸変位δを目標凹凸変位δＴに近づけることができる。一方、Ｕ２の符号が負であったときには、計測された研磨パッド１３の凹凸変位δの値が目標凹凸変位δＴよりも小さかったということになるので、現在設定されている形状キープポジションＰｖに対しドレスポジションＰの値を増大させることによりドレスポジションＰを真の形状キープポジションＰｖｒに近づける（ずれ量εを０に近づける）ことができ、これにより研磨パッド１３の凹凸変位δを目標凹凸変位δＴに近づけることができる。但し、この図６に示す第１の例では、Ｅδに所定の比例定数ＫＰを乗じた値と、Ｕ２に所定の比例定数ＫＬを乗じた値とをずれ量εにフィードバックさせる、いわゆるＰＩ制御の方式をとっている。
図７に示す第２の例では、パッド形状計測器２０により計測される研磨パッド１３の凹凸変位δ（値Ｕ１）と、設定した目標凹凸変位δＴ（値Ｕ０）との差分Ｅδ＝Ｕ１−Ｕ０を算出した後、この差分Ｅδを位相補償フィルタ（（Ｔ２Ｓ＋１）／（Ｔ１Ｓ＋１）；Ｔ１，Ｔ２は定数、Ｓはラプラス演算子）に通し、更にその位相補償フィルタを通過した値を所定のサンプル時間ｔで積分して得られる値Ｕ２を用いて（例えばＵ２に比例した大きさで）形状キープポジションＰｖに対しドレスポジションＰを変化させる構成、或いは形状キープポジションＰｖを再設定する構成をとっている（Ｕ２の符号とドレスポジションＰの増減の関係は第１の例の場合と同じ）。但し、この図７に示す第２の例では、得られた値Ｕ２に所定の比例定数Ｋｃを乗じた値をずれ量εにフィードバックさせる方式をとっている。
また、図８に示す第３の例では、パッド形状計測器２０により計測される研磨パッド１３の凹凸変位δ（値Ｕ１）と、設定した目標凹凸変位δＴ（値Ｕ０）との差分Ｅδを用いて（例えばＥδに比例した大きさで）形状キープポジションＰｖに対しドレスポジションＰを変化させる構成、或いは形状キープポジションＰｖを再設定する構成をとっている。ここで、Ｅδの符号が正であったときには、計測された研磨パッド１３の凹凸変位δの値が目標凹凸変位δＴよりも大きかったということになるので、現在設定されている形状キープポジションＰｖに対しドレスポジションＰの値を減少させることによりドレスポジションＰを真の形状キープポジションＰｖｒに近づける（ずれ量εを０に近づける）ことができ、これにより研磨パッド１３の凹凸変位δを目標凹凸変位δＴに近づけることができる。一方、Ｅδの符号が負であったときには、計測された研磨パッド１３の凹凸変位δの値が目標凹凸変位δＴよりも小さかったということになるので、現在設定されている形状キープポジションＰｖに対してドレスポジションＰの値を増大させることによりドレスポジションＰを真の形状キープポジションＰｖｒに近づける（ずれ量εを０に近づける）ことができ、これにより研磨パッド１３の凹凸変位δを目標凹凸変位δＴに近づけることができる。但し、この図８に示す第３の例では、Ｅδに所定の比例定数ＫＰを乗じた値と、Ｕ１を微分して得られた値Ｕ４に所定の比例定数ＫＤを乗じた値とをずれ量εにフィードバックさせる、いわゆるＰＤ制御の方式をとっている。
これら３つのいずれの例においても、研磨パッド１３の形状計測により求められた研磨パッド１３の形状が予め定めた目標形状に近づくように研磨パッド１３に対するドレッサ３０の位置（ドレスポジションＰ）を制御することについては共通しており、設定した形状キープポジションＰｖの誤差やドレッサ３０の特性変化のために、研磨パッド１３の所定の目標形状を維持することができなくなってしまった場合でも研磨パッド１３の凹凸変位δが目標凹凸変位δＴに保たれるように設定した形状キープポジションＰｖに対しフィードバック補正したドレスポジションＰの制御、或いは形状キープポジションＰｖを自動で更新できるような構成となっている。
次に、図９に示すフローチャートを用いて、本研磨装置１における半導体ウエハＷの研磨シーケンスの流れを説明する。研磨シーケンスは、先ず、研磨工具１０を（すなわち研磨パッド１３を）ドレスステーションＳＴ２に移動させた状態でドレッサ３０を形状キープポジションＰｖに設定する（ステップＳ２１）。この形状キープポジションＰｖは何らかの方法により予め検出されており、装置定数として設定されているものとする。また、このステップＳ２１において（若しくはステップＳ２１に入る前の段階において）、研磨パッド１３の形状計測を行うタイミングを定める半導体ウエハＷのインターバル枚数と、一連の研磨工程により研磨しようとする半導体ウエハＷの総枚数とを設定しておく。ここでは、例えばインターバル枚数を２５枚、総枚数を１２０枚に設定したものとする。
ステップＳ１１が終了したら、プロセス作業部７０を作動させて、これから研磨しようとする半導体ウエハＷを回転台４０にセットする（ステップＳ２２）。ステップＳ２２が終了したら、研磨制御部６０は研磨工具１０及びドレッサ３０の作動制御を行い、ドレッサ３０による研磨パッド１３のドレスを行う（ステップＳ２３）。同時にこのときのドレス時間Ｔｄを計測し、これまでのドレス時間Ｔｄの積算時間ΣＴｄを算出する。
ステップＳ２３が終了したら、研磨制御部６０は研磨工具１０を研磨ステーションＳＴ３に移動させ、ステップＳ２２において回転台４０にセットされた半導体ウエハＷの研磨を行う（ステップＳ２４）。なお、この半導体ウエハＷの研磨は研磨制御部６０が回転台４０及び研磨工具１０の作動制御を行うことによって実行する。
ステップＳ２４が終了したら、予め定めた総枚数の半導体ウエハＷを研磨したか否かの判断を行う（ステップＳ２５）。ここで、現在までに研磨した半導体ウエハＷの枚数が総枚数に達しているときにはこの研磨シーケンスを終了し、現在までに研磨した半導体Ｗの枚数が総枚数に達していないときには次のステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６では、直前の半導体ウエハの研磨（ステップＳ２３）において研磨した半導体ウエハＷの研磨が研磨パッド１３の形状計測のタイミング枚数に該当するか否かの判断を行う。ここで、前述のようにインターバル枚数が２５枚、総枚数が１２０枚に設定されているときには、計測タイミングの枚数は１枚目のほか、２６枚目、５１枚目、７６枚目及び１０１枚目となる。計測タイミングの枚数に該当しない場合にはステップＳ２２に戻って次に研磨を行う半導体ウエハＷのセットを行い、計測タイミングの枚数に該当する場合には次のステップＳ２７に進む。
ステップＳ２７では、研磨工具１０をパッド形状計測ステーションＳＴ１に移動させて、パッド形状計測器２０により研磨パッド１３の凹凸変位δ、厚さｔｈ及び溝深さｄｅを計測する。図２に示すように凹凸変位δは、研磨パッド１３の表面を円錐状に近似して得られた円錐頂角の補角θに対し研磨パッド１３の外半径と内半径の差分長Ｌを乗じた値である。また、図２に示すように、パッド厚さｔｈは研磨パッド１３の平均的な表面位置からプレート１４の研磨パッド１３の貼り付け面までの距離とする。また、研磨パッド１３の溝深さｄｅは、ここでは、研磨パッド１３の各溝の深さｄ（図２参照）の全ての平均値とする。そして、研磨パッド１３の形状計測により求められた研磨パッド１３の形状が予め定めた目標形状に近づくように、前述の第１〜第３の例によって示した制御方法等を用いて、ドレスポジションＰの制御を行う。なお、ここで用いるサンプル時間は直前のステップＳ２３において算出されたドレス時間Ｔｄの積算時間ΣＴｄである。例えば、前述のようにインターバル枚数が２５枚、１枚の半導体ウエハＷに対して実行されたドレス時間が１０秒であったとすると、サンプル時間は２５０秒となる。設定した形状キープポジションＰｖに対しフィードバック補正したドレスポジションＰの制御は、計測制御部６１及び研磨制御部６０がパッド形状計測器２０の作動制御を行って実行する。
ステップＳ２７が終了したら、研磨条件の算出及び補正を行う（ステップＳ２８）。研磨制御部６０の図示しない記憶部には、研磨パッド１３の凹凸変位δ、研磨パッド１３の厚さｔｈ等に基づいて研磨条件の相関データがデータベースとして予め記憶されており、直前に計測された研磨パッド１３の凹凸変位δや厚さｔｈ等に基づいて最適な研磨条件を算出及び補正する。なお、ここでいう研磨条件とは、例えば、研磨パッド１３の目標凹凸変位δＴ、研磨工具１０及び回転台４０ぞれぞれの回転速度、研磨工具１０の相対揺動速度や揺動幅、研磨工具１０の半導体ウエハＷに対する加圧力の大きさ、研磨時間、スラリーの供給流量や供給量などである。
ステップＳ２８が終了したら、ステップＳ２７及びステップＳ２８において計測されたデータやデータに基づき算出された制御パラメータ（形状キープポジションＰｖや研磨条件など）を新たな装置定数として設定（更新）する（ステップＳ２９）。そして、ステップＳ２９が終了したら、ステップＳ２２に戻り、次に研磨を行う半導体ウエハＷの設定を行った後、ドレスとドレス時間の積算（ステップＳ２３）、半導体ウエハＷの研磨（ステップＳ２４）、研磨パッド１３の形状計測とドレスポジションＰの制御（ステップＳ２７）及び研磨条件の算出（ステップＳ２８）の工程を繰り返す。そして、ステップＳ２５において総枚数の半導体ウエハＷの研磨が終了したと判断したときには、研磨シーケンスを終了する。
このように、本発明に係る研磨装置１では、研磨工具１０により複数の半導体ウエハＷを連続的に研磨する一連の研磨工程の中間過程において、一又は複数枚の半導体ウエハＷの研磨が終わるごとにドレッサ３０による研磨パッド１３のドレスを行うドレス制御手段（本実施形態では計測制御部６１及び研磨制御部６０がこれに相当）と、所定枚数（上記例ではインターバル枚数に相当）の研磨対象の研磨が終わるごとにパッド形状計測器２０による研磨パッド１３の形状計測を行い、研磨パッド１３の形状計測により求められた研磨パッドの形状が予め定めた目標形状に近づくように研磨パッド１３に対するドレッサ３０の位置を制御するドレスポジション制御手段（本実施形態では計測制御部６１及び研磨制御部６０に相当）とを備えている。本発明に係る研磨装置１はこのような構成であるため、研磨パッド１３を所定の目標形状に加工する工程が自動で行われ、従来のように研磨工程を中断させたうえでオペレータが試行錯誤で研磨パッド１３のドレスを行って目標形状に仕上げる工程を有さないので、研磨パッドの形状調整を短時間に行うことができ、研磨工程全体のスループットを向上させることができる。
また、本研磨装置１では、研磨制御部６０は、研磨パッド１３の所定時間Ｔｄのドレスが終わるごとに計測された溝ｄｅの深さの情報に基づいて、その研磨パッド１３の溝ｄｅが予め設定した溝深さｄｅ０に達したことを検知したときには、その研磨パッド１３は使用寿命に達したとして、プロセス作業部７０の動作制御を行って、研磨パッド１３を新品に交換させるようになっている。そして、研磨パッド１３が新品に交換された後は、上述の研磨シーケンスを初めから実行するようにする。
また、本研磨装置１では、研磨パッド１３の厚さｔｈを計測することにより、ドレッサ３０の研削レートを算出することができるが、研削レートは通常研磨対象物（ここでは半導体ウエハＷ）の研磨枚数が増大するに連れて次第に低下するので、半導体ウエハＷの研磨が終わるごとに行うドレス時間を研削レートの低下に合わせて増大させることで、ドレッサ３０の目立て状態を一定に保持することができる。
また、本研磨装置１では、研磨対象物（半導体ウエハＷ）や研磨パッド１３の搬送等のプロセス作業を行うプロセス作業手段（本実施形態ではプロセス作業部７０がこれに相当）と、研磨工程の進捗状況を監視し、その研磨工程の進捗状況に応じたプロセス作業手段の作動制御を行う監視制御手段（本実施形態では監視制御部６２がこれに相当）とを備えており、ドレス条件の設定に時間がかかったり、研磨工程そのものに滞りがあったりしたとき等には自動でプロセス作業の進行の調整をすることが可能であるので、研磨装置１のダウンタイムを減らし、コストの削減に資することができる。
第３実施例
次に、本発明に係る半導体デバイス製造方法の実施形態について説明する。図１０は半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製造プロセスをスタートすると、まずステップＳ２００で次に挙げるステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。ここで、ステップＳ２０１はウエハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶＤ等によりウエハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップＳ２０３はウエハに電極を蒸着等により形成する電極形成工程である。ステップＳ２０４はウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。
ＣＶＤ工程（Ｓ２０２）若しくは電極形成工程（Ｓ２０３）の後で、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工程である。ＣＭＰ工程では本発明による研磨装置１により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨等によるダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）の形成等が行われる。
ＣＭＰ工程（Ｓ２０５）若しくは酸化工程（Ｓ２０１）の後でステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトソリグラフィ工程である。この工程ではウエハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウエハへの回路パターンの焼き付け、露光したウエハの現像が行われる。更に、次のステップＳ２０７は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。
次に、ステップＳ２０８で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップＳ２００に戻り、先のステップを繰り返してウエハ上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。
本発明に係る半導体デバイス製造方法では、半導体ウエハＷの研磨工程（ＣＭＰ工程）において本発明に係る研磨装置１を用いているため、半導体ウエハＷの研磨工程のスループットが向上し、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することができる。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外のＣＭＰ工程に本発明に係る研磨装置１を用いるようにしてもよい。また、本発明に係る半導体デバイスは、本発明に係る半導体デバイス製造方法により製造されているので、低コストの半導体デバイスとなる。
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態において示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態に係る研磨装置１は、回転台４０の上面側に取り付けられた研磨対象物の表面を、回転台４０の上方に位置してその下面に研磨パッド１３を備えた研磨工具１０によって研磨する構成であったが、スピンドルの下端に取り付けられた研磨対象物の表面を、その下方に位置する回転テーブルの上面側に取り付けられた研磨パッドにより研磨する構成であってもよい。また、本発明に係る研磨装置１により研磨される対象、すなわち研磨対象物は半導体ウエハに限られず、液晶基板等の他の物であってもよい。
【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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【国際調査報告】
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