(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状試料を研磨する研磨装置であって、
平板状試料の供給部と、
平板状試料の研磨手段と、
該研磨手段が所定枚数の平板状試料を研磨したか否かに基づいて研磨状況のモニタの要否を判断する手段と、
研磨量モニタ用の平板状試料の収納部と、
研磨量モニタ用の平板状試料の被膜の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
前記収納部から前記研磨手段及び前記膜厚測定手段を経て、元の収納部へ研磨量モニタ用の平板状試料を搬送する搬送手段とを備え、
前記研磨手段が所定枚数の平板状試料を研磨したことに基づいて前記研磨状況のモニタの要否を判断する手段でモニタが必要と判断された場合に、前記搬送手段が研磨量モニタ用の平板状試料を搬送することにより前記研磨手段で研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨して、研磨した被膜の膜厚を前記膜厚測定手段で測定すると共に、膜厚を測定した研磨量モニタ用の平板状試料を元の収納部へ戻すことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記膜厚測定手段は、研磨量モニタ用の平板状試料の中央部から周辺部へ向かう線上の複数の点を測定する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記膜厚測定手段が測定した膜厚の測定結果から算出された平均研磨速度を用いて求めた研磨時間を製品用の平板状試料の研磨条件として設定する手段を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨手段は、研磨パッドで研磨を行っており、
前記膜厚測定手段が測定した膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にあるか否かに基づき研磨パッドの交換を判断する交換判断手段を更に備え、
研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、前記交換判断手段は研磨パッドの交換を判断し、
前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに１つに記載の研磨装置。
【請求項５】
前記交換判断手段が研磨パッドの交換を判断した場合、研磨に係る処理を一時停止する手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
【請求項６】
ならし研磨用の平板状試料を供給するダミー供給部と、
前記研磨手段でならし研磨用の平板状試料を研磨した後に、前記膜厚測定手段が測定した膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内あるか否かに基づき製品用の平板状試料の研磨開始を判断する開始判断手段とを更に備え、
研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、前記開始判断手段は製品用の平板状試料の研磨を開始すると判断し、
前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の研磨装置。
【請求項７】
研磨量モニタ用の平板状試料を収納する収納部と、膜厚測定部と、搬送手段とを有する研磨装置で平板状試料を研磨する研磨方法であって、
製品用の平板状試料の被膜を研磨した後に、所定枚数の平板状試料を研磨したか否かに基づいて研磨状況のモニタの要否を判断し、
所定枚数の平板状試料を研磨したことに基づいてモニタが必要と判断した場合、前記収納部から前記搬送手段で取り出した研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨し、
被膜を研磨した研磨量モニタ用の平板状試料を前記搬送手段で前記膜厚測定部へ移動して、研磨した被膜の膜厚を測定し、
膜厚を測定した研磨量モニタ用の平板状試料を前記搬送手段で元の収納部へ戻すことを特徴とする研磨方法。
【請求項８】
前記膜厚の測定結果から算出された平均研磨速度を用いて求めた研磨時間を製品用の平板状試料の研磨条件として設定することを特徴とする請求項７に記載の研磨方法。
【請求項９】
前記研磨装置は研磨パッドで平板状試料を研磨しており、
前記膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にあるか否かに基づいて研磨パッドの交換を判断し、
研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、研磨パッドを交換すると判断し、
前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の研磨方法。
【請求項１０】
研磨パッドを交換すると判断した場合、研磨パッドを交換し、
ならし研磨用の平板状試料を研磨することを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
【請求項１１】
研磨パッドを交換しないと判断した場合、前記膜厚の測定結果から算出された平均研磨速度を用いて求めた研磨時間を製品用の平板状試料の研磨条件として設定することを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
【請求項１２】
前記ならし研磨用の平板状試料を研磨した後、研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨し、
研磨した被膜の膜厚を測定し、
膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内あるか否かに基づいて製品用の平板状試料の研磨開始を判断し、
研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、製品用の平板状試料の研磨を開始すると判断し、
前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする請求項１０に記載の研磨方法。
【請求項１３】
研磨装置で平板状試料を研磨する研磨方法であって、
ならし研磨用の平板状試料を研磨し、
前記ならし研磨用の平板状試料を研磨した後、研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨し、
研磨した被膜の膜厚を測定し、
膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内あるか否かに基づいて製品用の平板状試料の研磨開始を判断し、
研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、製品用の平板状試料の研磨を開始すると判断し、
前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする研磨方法。
【請求項１４】
前記膜厚の測定は、研磨量モニタ用の平板状試料の中央部から周辺部へ向かう線上の複数の点で行うことを特徴とする請求項７乃至請求項１３のいずれか１つに記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、その表面に被膜を有するウエハやガラス基板などの平板状試料を研磨する研磨装置および研磨方法に関し、特にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により絶縁膜などを研磨する研磨装置および研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ等の平板状試料を逐次研磨する場合、あらかじめ研磨速度を測定しておき、その研磨速度に基づいて研磨時間を見積もり、この研磨時間で研磨する方法が一般に行われている。この方法によれば、研磨速度およびそのウエハ面内均一性が経時的に安定している場合には、長時間ウエハを安定して研磨することができる。
【０００３】
しかし、研磨速度は、研磨パッドの経時変化や研磨スラリの品質のばらつきなどにより変化する。そのため、研磨量を高精度に管理する必要がある場合や研磨速度の経時変化が大きい場合には、研磨速度の経時変化を考慮する必要がある。
【０００４】
この研磨速度の経時変化を考慮する方法として、段差形状のある被膜を備えたウエハを逐次研磨する際、研磨前後の被膜の膜厚を測定し、研磨速度を求め、研磨時間を再設定する方法が提案されている（特開平８−１７７６８号公報）。
【０００５】
この方法によれば、研磨速度の経時変化に合わせて研磨時間を変化させていくので、研磨量を一定に保つことができる。
【０００６】
しかし、この方法では、研磨を施されて製品となるウエハ（以下、「製品ウエハ」と呼ぶ。）、すなわち段差形状のある被膜を備えたウエハが研磨速度の測定に用いられている。そのため、以下のような問題が生じていた。
【０００７】
▲１▼製品ウエハ上には微細なパターンが形成されているため、位置が少しずれると、例えばシリコンからアルミニウムというように被膜の下地が変化する。そのため、測定位置にずれがあると膜厚の測定値は不正確になる。
【０００８】
▲２▼段差部によっては、測定位置が少しずれると、膜厚が大幅に変化する。そのため、膜厚を正確に測定することが難しい。
【０００９】
▲３▼最近、例えば反射防止膜などとして被膜の下地にＴｉＮなどの中間膜が用いられることが多くなっている。この場合、この中間膜の存在により膜厚の測定精度が悪くなる。
【００１０】
すなわち、研磨速度の測定に製品ウエハを用いた場合、膜厚の測定値が不正確になるおそれが大きいという問題があった。膜厚の測定値が不正確な場合、研磨量（研磨速度）の評価が不正確になり、研磨時間を正確に決めることができなくなるので、目的とする適切な研磨量を得られなくなる。
【００１１】
上記測定上の問題を避けるため、製品ウエハの段差部のない周辺部で膜厚測定することが考えられる。しかし、ウエハ周辺部の膜厚測定のみでは、重要なウエハ中央部の研磨状況の評価ができない。また、重要な指標である研磨量のウエハ面内均一性の評価もできない。
【００１２】
また、研磨装置において研磨パッドを交換した場合、次のような試運転を経て製品ウエハの研磨処理が開始されている。
【００１３】
まず、ウエハの研磨状況を安定させるため、ならし研磨が行われる。これは、シリコンウエハ等のならし研磨用のダミーウエハ（以下、「ダミーウエハ」と呼ぶ）を試料台に載置して研磨を続けて研磨パッドに研磨スラリを十分になじませる処理である。
【００１４】
次に、研磨量モニタ用の被膜を備えたウエハ（以下、「モニタウエハ」と呼ぶ。）を用いて研磨状況が安定したか否かがチェックされる。チェックは以下のようにして行われる。あらかじめ被膜の膜厚が測定されたモニタウエハを研磨する。このモニタウエハを洗浄した後、光学式の膜厚計などを用いて被膜の膜厚を測定し、研磨量および研磨速度を求める。あらかじめ求めておいたモニタウエハの研磨速度と製品ウエハの研磨速度の比較換算表を用いて、モニタウエハの研磨速度から製品ウエハの研磨時間を算出する。そして、製品ウエハの研磨時間が装置に入力され、製品ウエハの研磨処理が開始される。
【００１５】
しかし、上記の工程は、人が関与する部分が多く、効率が悪いという問題があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、定常的な研磨において、研磨パッドや研磨スラリの劣化などに起因する研磨速度などの経時変化に対して、研磨速度などを正確に評価し、研磨量や研磨量のウエハ面内均一性などを安定させることが可能な研磨装置および研磨方法を提供することを目的としている。
【００１７】
また、研磨パッドを交換した場合のならし研磨を含む工程を効率良く行うことが可能な研磨装置および研磨方法を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨装置は、平板状試料を研磨する研磨装置であって、平板状試料の供給部と、平板状試料の研磨手段と、該研磨手段が所定枚数の平板状試料を研磨したか否かに基づいて研磨状況のモニタの要否を判断する手段と、研磨量モニタ用の平板状試料の収納部と、研磨量モニタ用の平板状試料の被膜の膜厚を測定する膜厚測定手段と、前記収納部から前記研磨手段及び前記膜厚測定手段を経て、元の収納部へ研磨量モニタ用の平板状試料を搬送する搬送手段とを備え、前記研磨手段が所定枚数の平板状試料を研磨したことに基づいて前記研磨状況のモニタの要否を判断する手段でモニタが必要と判断された場合に、前記搬送手段が研磨量モニタ用の平板状試料を搬送することにより前記研磨手段で研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨して、研磨した被膜の膜厚を前記膜厚測定手段で測定すると共に、膜厚を測定した研磨量モニタ用の平板状試料を元の収納部へ戻すことを特徴とする。
また、本発明の研磨装置は、前記膜厚測定手段は、研磨量モニタ用の平板状試料の中央部から周辺部へ向かう線上の複数の点を測定する手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の研磨装置は、前記膜厚測定手段が測定した膜厚の測定結果から算出された平均研磨速度を用いて求めた研磨時間を製品用の平板状試料の研磨条件として設定する手段を更に備えることを特徴とする。
さらに、また、本発明の研磨装置は、前記研磨手段は、研磨パッドで研磨を行っており、前記膜厚測定手段が測定した膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にあるか否かに基づき研磨パッドの交換を判断する交換判断手段を更に備え、研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、前記交換判断手段は研磨パッドの交換を判断し、前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の研磨装置は、前記交換判断手段が研磨パッドの交換を判断した場合、研磨に係る処理を一時停止する手段を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の研磨装置は、ならし研磨用の平板状試料を供給するダミー供給部と、前記研磨手段でならし研磨用の平板状試料を研磨した後に、前記膜厚測定手段が測定した膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内あるか否かに基づき製品用の平板状試料の研磨開始を判断する開始判断手段とを更に備え、研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、前記開始判断手段は製品用の平板状試料の研磨を開始すると判断し、前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の研磨方法は、研磨量モニタ用の平板状試料を収納する収納部と、膜厚測定部と、搬送手段とを有する研磨装置で平板状試料を研磨する研磨方法であって、製品用の平板状試料の被膜を研磨した後に、所定枚数の平板状試料を研磨したか否かに基づいて研磨状況のモニタの要否を判断し、所定枚数の平板状試料を研磨したことに基づいてモニタが必要と判断した場合、前記収納部から前記搬送手段で取り出した研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨し、被膜を研磨した研磨量モニタ用の平板状試料を前記搬送手段で前記膜厚測定部へ移動して、研磨した被膜の膜厚を測定し、膜厚を測定した研磨量モニタ用の平板状試料を前記搬送手段で元の収納部へ戻すことを特徴とする。
また、本発明の研磨方法は、前記膜厚の測定結果から算出された平均研磨速度を用いて求めた研磨時間を製品用の平板状試料の研磨条件として設定することを特徴とする。
さらに、本発明の研磨方法は、前記研磨装置は研磨パッドで平板状試料を研磨しており、前記膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にあるか否かに基づいて研磨パッドの交換を判断し、研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、研磨パッドを交換すると判断し、前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の研磨方法は、研磨パッドを交換すると判断した場合、研磨パッドを交換し、ならし研磨用の平板状試料を研磨することを特徴とする。
また、本発明の研磨方法は、研磨パッドを交換しないと判断した場合、前記膜厚の測定結果から算出された平均研磨速度を用いて求めた研磨時間を製品用の平板状試料の研磨条件として設定することを特徴とする。
さらに、本発明の研磨方法は、前記ならし研磨用の平板状試料を研磨した後、研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨し、研磨した被膜の膜厚を測定し、膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内あるか否かに基づいて製品用の平板状試料の研磨開始を判断し、研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、製品用の平板状試料の研磨を開始すると判断し、前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の研磨方法は、研磨装置で平板状試料を研磨する研磨方法であって、ならし研磨用の平板状試料を研磨し、前記ならし研磨用の平板状試料を研磨した後、研磨量モニタ用の平板状試料の被膜を研磨し、研磨した被膜の膜厚を測定し、膜厚の測定結果から算出された研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内あるか否かに基づいて製品用の平板状試料の研磨開始を判断し、研磨状況指標に係る値が所定の数値範囲内にある場合、製品用の平板状試料の研磨を開始すると判断し、前記研磨状況指標は、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値または平均研磨速度であることを特徴とする。
また、本発明の研磨方法は、前記膜厚の測定は、研磨量モニタ用の平板状試料の中央部から周辺部へ向かう線上の複数の点で行うことを特徴とする。
【００２５】
なお、前述したように、製品用の平板状試料とは、その表面にデバイスが形成される平板状試料であり、配線パターンなどの段差のある被膜を表面に備えた試料である。研磨量モニタ用の平板状試料とは、研磨状況の評価用として用いる平板状試料であり、熱酸化膜や、例えばＳｉＨ4−Ｏ2系プラズマ酸化膜（Ｐ−ＳｉＯ膜）やＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate : Si(OC2H5)4 ）−Ｏ2系プラズマ酸化膜（Ｐ−ＴＥＯＳ膜）等のプラズマ酸化膜などの被膜が表面に形成された試料である。なお、本発明の研磨量モニタ用の平板状試料は、パターンのない平坦な被膜を備える試料であり、被膜の膜厚は均一であることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る研磨装置は、平板状試料の供給部とは別に研磨量モニタ用の平板状試料の収納部を備えている。そのため、通常の研磨処理の際には平板状試料の供給部から製品用の平板状試料を供給し、研磨状況をモニタする際には研磨量モニタ用の平板状試料の収納部から研磨量モニタ用の平板状試料を供給することができる。
【００２７】
また、平板状試料の研磨手段と、研磨後の平板状試料の洗浄手段と、研磨量モニタ用の平板状試料の被膜の膜厚測定手段とを備えているので、研磨量モニタ用の平板状試料を用いて正確に研磨量を測定することができる。
【００２８】
さらに、本発明に係る研磨装置にあっては研磨量モニタ用の平板状試料の被膜の膜厚測定結果に基づき製品用の平板状試料の研磨条件を設定する手段を、また本発明に係る研磨装置にあっては研磨量モニタ用の平板状試料の被膜の膜厚測定結果に基づき研磨パッドの交換を判断する手段を備えている。
【００２９】
そのため、本発明に係る研磨装置にあっては、研磨量モニタ用の平板状試料を用いることにより得られた正確な研磨量（研磨速度）や研磨量（研磨速度）の平板状試料の面内均一性などから、製品用の平板状試料の研磨条件を適切に設定することができる。
【００３０】
すなわち、本発明に係る研磨方法を実施することが可能であり、製品用の平板状試料の研磨量や研磨量の試料面内均一性などを安定させることができる。
【００３１】
また、本発明に係る研磨装置にあっては、研磨量モニタ用の平板状試料を用いることにより得られた正確な研磨量（研磨速度）や研磨量（研磨速度）の平板状試料の面内均一性などから、研磨パッドの交換の要否を的確に判断することができる。
【００３２】
すなわち、本発明に係る研磨方法を実施することが可能であり、製品用の平板状試料の研磨量や研磨量の試料面内均一性などを安定させることができる。
【００３３】
また、本発明に係る研磨装置にあっては、研磨量モニタ用の平板状試料の収納部を特に装置内に設けたので、研磨量モニタ用の平板状試料の管理が容易になり、研磨量モニタの工程を製品用の平板状試料の研磨工程に適宜組み込むことができる。
【００３４】
本発明に係る研磨装置は、製品用の平板状試料の研磨開始を判断する手段を備えている。
【００３５】
この研磨装置によれば、本発明に係る研磨方法を実施することができる。すなわち、研磨パッドを交換した後、平板状試料の供給部からならし研磨用のダミー平板状試料を供給し、これを研磨し、研磨パッドに研磨スラリを十分になじませる。次に研磨量モニタ用の平板状試料の収納部から研磨量モニタ用の平板状試料を供給し、これを研磨し、洗浄した後、被膜の膜厚を測定する。そしてこの研磨量モニタ用の平板状試料の被膜の膜厚測定結果に基づいて製品用の平板状試料の研磨開始を判断することができる。
【００３６】
そのため、研磨パッドを交換した場合のならし研磨を含む工程をほとんど人が介入することなく効率良く行うことができる。また、研磨量（研磨速度）を正確に評価できるので、製品用の平板状試料の研磨開始の際、製品用ウエハの研磨条件を適切に決定することができる。
【００３７】
本発明に係る研磨装置は、研磨量モニタ用の平板状試料を研磨量モニタ用の平板状試料の収納部の元の位置に戻すことができる。そのため、研磨量モニタ用の平板状試料上の被膜の膜厚を厚くしておくことにより、研磨量モニタ用の平板状試料を繰り返し使用することができる。その結果、研磨量モニタ用の平板状試料を効率良く使用でき、また研磨量モニタ用ウエハの研磨装置への搬入および搬出の回数を減らし、研磨装置の稼働率を向上させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下、製品用のウエハを製品ウエハ、研磨量モニタ用のウエハをモニタウエハ、ダミー用のウエハをダミーウエハと呼ぶ。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の研磨装置の１例を示すブロック図である。この研磨装置は、研磨装置本体１と、これを制御する装置制御用計算機８とからなっている。
【００４０】
研磨装置本体１は、ウエハ供給部２と、モニタウエハ収納部４と、膜厚測定手段５と、研磨手段６と、洗浄手段７と、ウエハ搬送手段１１とを備えている。
【００４１】
装置制御用計算機８の処理モードの指示に従い、研磨装置本体１の各部は協調して動作するように構成されている。処理モードとして、例えば製品ウエハ研磨処理、モニタウエハ収納処理、モニタウエハ研磨処理、モニタウエハ回収処理などが設定される。
【００４２】
製品ウエハ研磨処理モードは、製品ウエハを研磨処理するモードである。製品ウエハは、ウエハ供給部２に置かれた製品ウエハカセットから研磨手段６、洗浄手段７へ搬送され、研磨および洗浄処理を施され、ウエハ供給部２の製品ウエハカセットに戻される。
【００４３】
モニタウエハ収納処理モードは、モニタウエハをモニタウエハ収納部４に収納するモードである。モニタウエハは、ウエハ供給部２に置かれたモニタウエハカセットから膜厚測定手段５へ搬送され、被膜の膜厚を測定されて後、モニタウエハ収納部４へ収納される。
【００４４】
モニタウエハ研磨処理モードは、モニタウエハを研磨して研磨量を測定するモードである。モニタウエハは、モニタウエハ収納部４から研磨手段６、洗浄手段７へ搬送され、研磨および洗浄処理を施され、膜厚測定手段５へ搬送され、被膜の膜厚を測定されて後、モニタウエハ収納部４へ戻される。
【００４５】
モニタウエハ回収処理モードは、モニタウエハをモニタウエハ収納部４から空のモニタウエハカセットへ回収するモードである。モニタウエハは、モニタウエハ収納部４からウエハ供給部２に置かれた空のモニタウエハカセットへ搬送され、回収される。
【００４６】
装置制御用計算機８は、研磨状況指標演算部４２と、研磨状況判断部４３と、一時停止指示部４４と、パッド交換判断部４５と、パッド交換指示部４６と、研磨条件設定部４７と、装置制御部４８と、モード選択部４９とを備えている。
【００４７】
研磨状況指標演算部４２は、膜厚記憶部と演算部とを備えている。膜厚記憶部は、膜厚測定手段５にて求められた被膜の膜厚を記憶するものであり、演算部は、膜厚記憶部に記憶されている研磨前の膜厚および研磨後の膜厚から研磨量および研磨量を演算する指標（以下、これを研磨状況指標と呼ぶ。）を算出するものである。
【００４８】
研磨状況判断部４３は、研磨状況指標が許容範囲内にあるか否かを判断するものである。すなわち、研磨状況に不具合がないかどうか、すなわち研磨が適正かどうかを判断する。一時停止指示部４４は、研磨状況指標が許容範囲内にない場合、装置の一時停止を指示するものである。
【００４９】
パッド交換判断部４５は、この研磨状況指標から研磨パッドを交換するか否かを判断するものである。パッド交換指示部４６は、研磨パッドを交換するとの判断の場合に、研磨パッド交換の指示を出すものである。
【００５０】
研磨条件設定部４７は、製品ウエハの研磨条件を設定するものである。まず、研磨状況指標から研磨条件の変更が必要か否かを判断する。研磨条件の変更が必要と判断した場合に、研磨条件を変更する。
【００５１】
モード選択部４９は、前述の製品ウエハ研磨処理、モニタウエハ収納処理、モニタウエハ研磨処理、モニタウエハ回収処理などから処理モードを選択するものである。装置制御部４８は、これらの指示に基づき、研磨装置本体１に動作を指示するものである。
【００５２】
研磨状況指標について説明する。研磨状況指標として、例えば、研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値、平均研磨速度などを用いることができる。なお、ここでは、複数枚のウエハを同時に研磨できる装置の場合１回の研磨を１バッチと呼ぶこととする。
【００５３】
図４は、ウエハ上の測定点の１例を示すものである。ウエハテーブル上には５枚のウエハが載置され、１バッチで５枚のウエハの研磨が可能である。また、ウエハ上には、膜厚の測定点が１７点設けられている。
【００５４】
研磨量ｘij（i=1〜5、j=1〜17）は、研磨前の膜厚および研磨後の膜厚から求められる。ここで、ｉは１バッチの５枚のウエハ、ｊはウエハ上の測定点を示す。
【００５５】
また、ウエハ毎の平均研磨量ｘi、１バッチの平均研磨量ｘ、ウエハ毎のウエハ面内の均一性σi、バッチ内均一性Ｓ、研磨形状傾向値Ｋi、平均研磨速度Ｒpは式（１）〜式（１０）により算出すれば良い。ここで、ｍａｘは（）内の最大値、ｍｉｎは（）内の最小値である。また、ｔmonはモニタウエハの研磨時間である。なお、研磨形状傾向値は、この定義式からわかるように、ウエハ中央部とウエハ周辺部の研磨量の差の傾向を見るものである。
【００５６】
【数１】
0003788533.tif 000002
【００５７】
次に、本発明の研磨方法について説明する。
【００５８】
図２は、本発明の研磨方法の１例を説明するフローチャートである。
【００５９】
(1)モニタウエハの被膜の膜厚をあらかじめ測定する（ステップＳ１）。この膜厚は、モニタウエハの研磨前の膜厚として装置制御用計算機８の研磨状況指標演算部４２に記憶される。
【００６０】
なお、この測定は、上述のモニタウエハ収納処理の際に行われ、研磨パッド交換後の試運転時などに行われることが多い。既に、研磨パッド交換後の試運転時に行われている場合は、このステップＳ１はとばして良い。
【００６１】
(2)製品ウエハの研磨条件を初期設定する（ステップＳ２）。この研磨条件として、研磨パッド交換後の試運転の結果により決定された研磨条件などを用いれば良い。
【００６２】
(3)製品ウエハの研磨条件が装置（装置制御部４８）に読み込まれる（ステップＳ３）。
【００６３】
(4)読み込まれた研磨条件にしたがって、製品ウエハを研磨し、洗浄する（ステップＳ４）。
【００６４】
(5)研磨状況をモニタするか否かを判断する（ステップＳ５）。この判断は、製品ウエハの処理枚数などで決めるようにすれば良い。例えば、製品ウエハを５０枚（２カセット）処理する毎にモニタするなどと決めれば良い。
【００６５】
モニタしない場合、製品ウエハの処理（ステップＳ４）に戻る。
【００６６】
モニタする場合、モニタウエハの処理（ステップＳ６）に進む。
【００６７】
(6)所定の研磨条件にしたがって、モニタウエハを研磨し、洗浄する（ステップＳ６）。モニタウエハの研磨条件は、製品ウエハの研磨条件と異ならせても良いし、同じにしても良い。
【００６８】
(7)モニタウエハの被膜の膜厚を測定する（ステップＳ７）。
【００６９】
(8)膜厚の測定結果から、モニタウエハの研磨状況指標を算出する（ステップＳ８）。上述した研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値、平均研磨速度などを算出する。
【００７０】
(9)研磨状況が許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００７１】
図３は、この研磨状況が許容範囲内にあるか否かを判断するフローチャートの１例である。研磨量のウエハ面内均一性σi、研磨量のバッチ内均一性Ｓ、研磨形状傾向値Ｋiにより、研磨状況に不具合がないかを判断するものである。
【００７２】
例えば、研磨量のウエハ面内均一性(σi＜４％)、バッチ内均一性(Ｓ＜±２％)および研磨形状傾向値(Ｋi＜±５％)が満たされているかどうかを評価する。そして、これらの指標のいずれかが許容範囲内にない場合、エラーを表示し処理を一時停止する。これらの指標がすべて許容範囲内にある場合、研磨パッドを交換するか否かの判断（図１のステップＳ１０）に進む。
【００７３】
(10)研磨状況指標から研磨パッドの交換が必要か否かを判断する（ステップＳ１０）。例えば、平均研磨速度Ｒpが所定の範囲内にあるか否かにより、判断すれば良い。
【００７４】
研磨パッドを交換すると判断した場合、処理を一時停止する。研磨パッドの交換を含む試運転（ステップＳ１１）を行い、モニタウエハの研磨前膜厚測定（ステップＳ１）に戻り、処理を再開する。
【００７５】
研磨パッドを交換しないと判断した場合、製品ウエハの研磨条件変更の判断（ステップＳ１２）に進む。
【００７６】
(11)研磨状況指標から製品ウエハの研磨条件変更が必要か否かを判断する（ステップＳ１２）。例えば、研磨パッドの交換の判断と同じく、平均研磨速度Ｒpが所定の範囲内にあるか否かにより、判断すれば良い。
【００７７】
製品ウエハの研磨条件変更が必要と判断した場合、製品ウエハの研磨条件変更（ステップＳ１３）にて製品ウエハの研磨条件を適正な条件に変更する。その後、この研磨条件を読み込み（ステップＳ３）、製品ウエハの研磨処理（ステップＳ４）を再開する。
【００７８】
製品ウエハの研磨条件変更が不要と判断した場合、製品ウエハの研磨条件を変更せず、製品ウエハの研磨処理（ステップＳ４）を再開する。
【００７９】
製品ウエハの研磨条件変更（ステップＳ１３）における研磨条件の変更は、例えば研磨時間の変更などによれば良い。その場合、あらかじめ求めておいたモニタウエハの被膜の平均研磨速度と製品ウエハの被膜の平均研磨速度の換算関数ｆを用いて、モニタウエハの平均研磨速度Ｒpから製品ウエハの平均研磨速度Ｒp’を求める。さらに目標研磨量ｘaimを製品ウエハの平均研磨速度Ｒp’で割り、適正研磨時間ｔpを求める（式（１１））。そして、製品ウエハの研磨時間を適正研磨時間ｔpに設定すれば良い。
【００８０】
【数２】
0003788533.tif 000003
【００８１】
研磨パッド交換判断（ステップＳ９）と研磨条件変更判断（ステップＳ１０）を平均研磨速度Ｒpにより行う判定方法の１例について説明する。
【００８２】
図５は、平均研磨速度Ｒpによる判定方法の１例を説明する模式図である。平均研磨速度の目標値Ｒaimに対して、レベル１、レベル２およびレベル３の範囲を設定する。そして、次のような判断をすれば良い。
【００８３】
平均研磨速度Ｒpがレベル３の範囲にあるとき、研磨パッドの交換を指示する。平均研磨速度がＲpがレベル２の範囲にあるとき、研磨パッドの交換はしないが、製品ウエハの研磨時間の変更は行う。平均研磨速度Ｒpがレベル１の範囲にあるときは、研磨パッドの交換をせず、また製品ウエハの研磨時間の変更もしない。
【００８４】
上述した研磨装置および研磨方法によれば、研磨量を正確に測定することが容易なモニタウエハを用いて研磨量を測定するので、研磨状況を正確に評価することができる。そのため、研磨パッドや研磨スラリの劣化などに起因する研磨速度などの研磨状況の経時変化に対して、研磨条件の変更や研磨パッドの交換により対応することができるので、研磨量や研磨量のウエハ面内均一性などを安定させることができる。
【００８５】
なお、この例は、本発明に係る各研磨装置を組み合わせた装置、および、研磨条件の変更判断に係る研磨方法と研磨パッドの交換判断に係る研磨方法が組合わされた方法の例であるが、それぞれ個別に実施しても所定の効果が得られることは言うまでもない。
【００８６】
例えば、研磨条件を設定する手段のみを備え、研磨条件の変更判断および設定のみ行う研磨装置および研磨方法の場合、通常の操業工程において、製品ウエハの研磨量や研磨量のウエハ面内均一性などを安定させることができる。
【００８７】
また、研磨パッドの交換を判断する手段のみを備え、研磨パッドの交換判断のみ行う研磨装置および研磨方法の場合、研磨パッドの劣化を適切に判断し、それにより、製品ウエハの研磨量や研磨量のウエハ面内均一性などを安定させることができるのである。
【００８８】
この例では、図２のフローチャートに示すように、研磨状況判断（ステップＳ９）を設けている。この研磨状況判断を設けることにより、研磨状況に不具合がないかをまず判断し、不具合のある場合には処理を一時停止し、不具合を解消することができる。その結果、製品ウエハの研磨量や研磨量のウエハ面内均一性などをより安定させることができる。
【００８９】
この例では、研磨パッド交換判断（ステップＳ１０）および研磨条件変更判断（ステップＳ１２）には、平均研磨速度を用いたが、例えば研磨状況判断（ステップＳ９）で説明した種々の研磨状況指標などを用いても良い。逆に、研磨状況判断（ステップＳ９）で、平均研磨速度などその他の指標を判断に用いても良いことは言うまでもない。
【００９０】
（実施の形態２）
本発明の研磨装置および研磨方法の他の実施の形態について説明する。
【００９１】
図６は、本発明の研磨装置の他の例を示すブロック図である。この研磨装置は、研磨パッド交換後の試運転を自動で実施するものである。この研磨装置は、実施の形態１の装置と同じく、研磨装置本体１と、これを制御する装置制御用計算機８とからなっている。
【００９２】
この研磨装置は、装置制御用計算機８内の判断手段とモード選択部で選択される処理モードの種類が、実施の形態１の装置と異なっている。
【００９３】
装置制御用計算機８は、研磨状況指標演算部４２と、研磨開始判断部５０と、一時停止指示部５１と、研磨条件初期設定部５２と、装置制御部４８と、モード選択部４９とを備えている。
【００９４】
研磨状況指標演算部４２は、実施の形態１の装置のそれと同じく、膜厚記憶部と演算部とを備え、研磨前の被膜の膜厚と研磨後の膜厚とから研磨量等の研磨状況指標を演算するものである。
【００９５】
研磨開始判断部５０は、この研磨状況指標が許容範囲内にあるか否かにより製品ウエハの研磨を開始を判断するものである。一時停止指示部５１は、研磨開始判断部５０の判断により、装置の一時停止の指示を出すものである。
【００９６】
研磨条件初期設定部５２は、製品ウエハの研磨開始の際、製品ウエハの研磨条件を設定するものである。
【００９７】
モード選択部４９は、処理モードを選択するものであり、処理モードとして前述の製品ウエハ研磨処理、モニタウエハ収納処理、モニタウエハ研磨処理、モニタウエハ回収処理に加え、ダミーウエハ研磨処理が設けられている。
【００９８】
ダミーウエハ研磨処理モードは、ダミーウエハによりならし研磨するモードである。ダミーウエハは、ウエハ供給部２に置かれたダミーウエハカセットから研磨手段６、洗浄手段７へ搬送され、研磨および洗浄処理を施され、ウエハ供給部２のダミーウエハカセットに戻される。
【００９９】
装置制御部４８は、実施の形態１の装置のそれと同じく、研磨装置本体１に処理モードや研磨条件などの指示し動作させるものである。
【０１００】
図７は、本発明の研磨方法を説明するフローチャートである。このフローチャートは、研磨パッド交換時の試運転を説明するものである。
【０１０１】
(1)研磨パッドを交換する（ステップＳ３１）。
【０１０２】
(2)モニタウエハの被膜の膜厚をあらかじめ測定する（ステップＳ３２）。この膜厚を装置制御用計算機８の研磨状況指標演算部４２に記憶させる。
【０１０３】
(3)ダミーウエハを所定のバッチ数処理する（ステップＳ３３）。研磨パッドに研磨スラリを十分になじませる。このバッチ数は、経験的に決めれば良い。
【０１０４】
(4)所定の研磨条件にしたがって、モニタウエハを研磨し、洗浄する（ステップＳ３４）。
【０１０５】
(5)モニタウエハの被膜の膜厚を測定する（ステップＳ３５）。膜厚測定は、光学式の膜厚計などによれば良い。
【０１０６】
(6)膜厚の測定結果から、モニタウエハの研磨状況指標を算出する（ステップＳ３６）。研磨量、研磨量のウエハ面内均一性、研磨量のバッチ内均一性、研磨形状傾向値、平均研磨速度などの研磨状況指標を算出する。
【０１０７】
(7)研磨状況指標が許容範囲内にあるか否かにより製品ウエハの研磨開始を判断する（ステップＳ３７）。この判断は、例えば図３の研磨状況判断と同様のフローチャートに従って行えば良い。研磨状況指標が許容範囲内にない場合、装置を一時停止し、例えば研磨パッドの取付状況などを確認する。
【０１０８】
(8)製品ウエハの研磨条件を設定する（ステップＳ３８）。例えば研磨条件の設定として研磨時間を設定する場合、適正研磨時間ｔp（式（１１））を研磨時間として設定するなどすれば良い。
【０１０９】
(9)試運転を終了し、製品ウエハの研磨処理を開始する。
【０１１０】
上述した研磨装置および研磨方法によれば、研磨パッドを交換した場合のならし研磨を含む工程をほとんど人が介入することなく効率良く行うことができる。また、研磨量を正確に測定することが容易なモニタウエハを用いて研磨量を測定するので、研磨状況を正確に評価することができる。そのため、研磨量（研磨速度）を正確に評価できるので、製品用の平板状試料の研磨開始の際、製品用ウエハの研磨条件を適切に決定することができる。
【０１１１】
（実施の形態３）
本発明の他の実施の形態について説明する。この実施の形態は、上記の実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせた研磨装置であり、それぞれの研磨方法を実施できるものである。また、ここでは、モニタウエハ収納部４の配置や、モニタウエハ研磨処理などのいくつかの処理モードのウエハフローについて、研磨装置の模式的な平面図を用いて、具体的に説明する。
【０１１２】
図８は、本発明の研磨装置の実施例を示すブロック図である。この研磨装置は、研磨装置本体１と、これを制御する装置制御用計算機８とからなっている。
【０１１３】
研磨装置本体１は、ウエハ供給部２ａ、２ｂ、２ｃと、モニタウエハ収納部４と、膜厚測定手段５と、研磨手段６と、洗浄手段７と、ウエハ搬送手段１１とを備えている。研磨装置本体１の各部は、装置制御用計算機８の処理モードの指示に従い協調して動作するように構成されている。
【０１１４】
装置制御用計算機８は、図１の定常的な製品ウエハの研磨工程である操業工程における判断手段Ａと図１１の研磨パッド交換後の試運転の工程における判断手段Ｂの双方を切り替えられる構成となっている。そのため、定常的な製品ウエハの研磨工程にも研磨パッド交換後の試運転にも対応することができる。
【０１１５】
処理モードとしては、前述の製品ウエハ研磨処理、モニタウエハ収納処理、モニタウエハ研磨処理、モニタウエハ回収処理、ダミーウエハ研磨処理などが設定されている。
【０１１６】
図９は、本発明の研磨装置の実施例を示す模式的平面図である。
【０１１７】
装置前面には、製品ウエハ処理時に製品ウエハカセットが載置されるカセットポート２ａ、２ｂおよびダミーウエハカセットが載置されるカセットポート２ｃが設けられている。製品ウエハカセットは、装置手前のカセット搬送装置３０により自動的に搬送されて載置される。ダミーウエハカセットは、ダミーウエハ研磨処理のときにダミーウエハを供給する以外に、製品ウエハ研磨処理のときには、５枚処理時（後述）において製品ウエハに不足が生じた場合に、ダミーウエハを供給しそれを補う役割を持っている。
【０１１８】
装置左手内部には、モニタウエハ収納ポート(カセット)４が設けられている。モニタウエハ収納ポート４は２５枚のウエハを収納できる。
【０１１９】
研磨部６には、ウエハが保持されるウエハテーブル２１が配設されている。ウエハテーブル２１の上部には研磨パッドが取り付けられた研磨定盤（図示せず）が配設されている。ウエハテーブル２１はウエハ保持部２６が５つ設けられており、ウエハを５枚同時に研磨できる構成となっている。
【０１２０】
装置右側には、洗浄部７が設けられている。この洗浄部７には、スクラブ洗浄部およびスピン乾燥部が配設されている。スクラブ洗浄部では、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）で作製されたスポンジを純水を供給しながらウエハに接触させて洗浄する。スピン乾燥部では、ウエハを高速自回転させ、ウエハ上の純水を吹き飛ばすことで、ウエハを乾燥させる。
【０１２１】
装置左側には、膜厚測定部５が設けられている。
【０１２２】
図１０は、この膜厚測定部の模式図である。
【０１２３】
膜厚測定部５は、光学干渉式のものであり、分光器６１、鏡筒６２、光源６３、対物レンズ６４、オリフラ位置合わせ機構６５、ウエハ保持台６６と、ハーフミラー６７とを備えている。ウエハ保持台６６は、回転機構、水平方向のスライド機構および昇降機構を備えており、ウエハの任意の点を測定できる。
【０１２４】
モニタウエハＳは、オリフラ位置合わせ機構６５およびウエハセンタリング機構（図示せず）により位置決めされる。その後、装置制御用計算機８の指示による所定の測定位置が走査され、膜厚が測定される。測定された膜厚は、装置制御用計算機８に送られて、記憶される。
【０１２５】
この研磨装置のそれぞれ処理モードのウエハフロー、すなわちモニタウエハ収納処理、製品ウエハ研磨処理、モニタウエハ研磨処理、モニタウエハ回収処理、およびダミーウエハ研磨処理のウエハフローについて説明する。
【０１２６】
図１１は、モニタウエハ収納処理のウエハフローを示す模式図である。
【０１２７】
カセット搬送装置３０により、モニタウエハの入ったウエハカセット７４が搬送され、カセットポート２ａに置かれる。次に搬送ロボット１１ａによりこのカセット７４からモニタウエハが取り出され、膜厚測定部５へ搬送される。
【０１２８】
この膜厚測定部５において膜厚が測定され、この膜厚測定結果が装置制御用計算機８に記憶される。膜厚測定が終わったウエハは、搬送ロボット１１ａによってウエハステージ１３に置かれ、搬送ロボット１１ｃにてウエハステージ１３からモニタウエハ収納ポート４へ搬送される。
【０１２９】
この動作を２５回繰り返し、モニタウエハ収納ポート４に２５枚のモニタウエハが蓄積される。なお、この動作は、研磨パッド交換等のメンテナンス時に行えば良い。
【０１３０】
図１２は、製品ウエハ研磨処理のウエハフローを示す模式図である。
【０１３１】
カセット搬送装置３０により、製品ウエハの入ったウエハカセット７１、７２が搬送され、カセットポート２ａ、２ｂに置かれる。
【０１３２】
製品ウエハは、搬送ロボット１１ａによりカセット７１、７２から取り出されウエハステージ１３に載置される。なお、図１２では、カセット７１から製品ウエハが取り出される場合を示している。そして搬送ロボット１１ｃによりウエハステージ１３からウエハロードリフト２２へ搬送される。
【０１３３】
製品ウエハは、ウエハロードリフト２２によりセンタリングされ、ロード側の搬送アーム２３によりウエハテーブル２１上のウエハ保持部２６へ搬送され、真空吸着などにより保持される。
【０１３４】
ウエハテーブル２１は１／５回転され、同様に次のウエハが搬送されウエハ保持部２６に保持される。これを５回繰り返し、全てのウエハ保持部２６にウエハが保持される。
【０１３５】
研磨パッドの取り付けられた研磨定盤が降下し、スラリが供給されつつ研磨定盤およびウエハテーブルのいずれか一方または両方が回転し、製品ウエハの表面が研磨される。
【０１３６】
研磨終了後、洗浄手段２７により製品ウエハの表面がスクラブ洗浄され、アンロード側の搬送アーム２５によりウエハ保持部２６から取り外され、アンロードリフト２４へ搬送される。搬送ロボット１１ｄによって搬出待機ポート（カセット）２９へ搬送される。
【０１３７】
ウエハテーブル２１は１／５回転され、同様にウエハ保持部２６に保持されていた次のウエハが、搬出待機ポート２９へ搬送される。これを５回繰り返し、ウエハ保持部２６に保持されていた研磨後のウエハが全て搬出待機ポート２９へ搬送される。
【０１３８】
なお、これと同時に搬入側では次のウエハをウエハ保持部２６に保持させる工程が行なわれる。
【０１３９】
搬出待機ポート２９へ回収されたウエハは、順に搬送ロボット１１ｄによって洗浄部７の方へ搬送され、洗浄され、最後に乾燥される。その後、搬送ロボット１１ｂによりウエハステージ１５に載置され、搬送ロボット１１ａにより元のカセット７１、７２へ返される。
【０１４０】
図１３は、モニタウエハ研磨処理のウエハフローを示す模式図である。
【０１４１】
モニタウエハが、搬送ロボット１１ｃによってモニタウエハ収納ポート４から取り出されウエハロードリフト２２に載置される。その後、製品ウエハと同様に、前述の研磨、洗浄工程を経る。
【０１４２】
洗浄工程終了後、搬送ロボット１１ｂによりモニタウエハはウエハステージ１５へ載置された後、搬送ロボット１１ａにより膜厚測定部５へ搬送される。
【０１４３】
膜厚測定部５で研磨処理後の膜厚が測定され、この膜厚測定結果が装置制御用計算機８に送られる。
【０１４４】
膜厚測定が終わったウエハは、搬送ロボット１１ａによりウエハステージ１３に置かれ、搬送ロボット１１ｃによりモニタウエハ収納ポート４へ戻される。
【０１４５】
図１４は、モニタウエハ回収処理のウエハフローを示す模式図である。
【０１４６】
モニタウエハは、搬送ロボット１１ｃによりモニタウエハ収納ポート４からウエハステージ１３に置かれ、搬送ロボット１１ａにより、空のウエハカセット７４に搬送される。
【０１４７】
この動作を２５回繰り返し、モニタウエハ収納ポート４からカセット７４に２５枚のモニタウエハを回収する。このモニタウエハ回収の動作もまたモニタウエハ収納の動作と同じく、研磨パッド交換等のメンテナンス時に行えば良い。
【０１４８】
図１５は、ダミーウエハ研磨処理のウエハフローを示す模式図である。
【０１４９】
ダミーウエハのウエハフローは、カセットポート２ｃに載置されたダミーウエハカセット７３から搬送ロボット１１ｂにより取り出されまた戻される以外は、図１２に示した製品ウエハの研磨処理時のウエハフローと同じである。
【０１５０】
これらの１連のウエハフローにより、モニタウエハ収納処理、製品ウエハ研磨処理、モニタウエハ研磨処理、モニタウエハ回収処理、およびダミーウエハ研磨処理のそれぞれの処理モードを行うことができる。
【０１５１】
この例の研磨方法は、図２に示すフローチャートの試運転（ステップＳ１１）に図７に示す試運転のフローチャートを組み込むものである。すなわち、定常的な製品ウエハの研磨工程である操業工程は、実施の形態１で説明した方法により、研磨パッド交換後の試運転の工程は、実施の形態２で説明した方法により行う。なお、これらの操業工程と試運転の工程は、装置制御用計算機８において、操業工程における判断手段Ａと試運転の工程における判断手段Ｂを切り替えることにより行われる。
【０１５２】
こうすることにより、この研磨装置は操業工程と試運転の工程を連続的に行うことができる。
【０１５３】
なお、実施の形態３の研磨装置の図９からもわかるように、実施の形態１、２、３のいずれの研磨装置においても、モニタウエハ研磨処理モードにおいて、モニタウエハはモニタウエハ収納部の元の位置に戻すことが可能な構成となっている。また、装置制御用計算機８の研磨状況指標演算部４２は、膜厚記憶部を備えているので、モニタウエハの研磨後の膜厚を記憶することができる。そこで、研磨状況指標演算後にモニタウエハの研磨後の膜厚を研磨前の膜厚として置き換えて記憶させることにより、モニタウエハを繰り返し使用し、研磨量を測定することが可能になる。すなわち、モニタウエハ上の被膜を十分に厚くしておけば、モニタウエハの繰り返し使用が可能になる。その結果、モニタウエハを効率良く使用でき、またモニタウエハ収納処理および回収処理の回数を減らし、研磨装置の稼働率を向上させることができる。
【０１５４】
また、モニタウエハの被膜の残りの膜厚が、次の研磨処理の除去量に対して十分にあるかどうかを判断する手段と、足りないと判断したときにモニタウエハの交換を指示する手段を装置制御用計算機８内に備えることにより、モニタウエハの管理を容易にすることができる。
【０１５５】
なお、上記の図２および図７のフローチャートでは、モニタウエハ研磨処理による研磨状況指標の結果は、ただちに製品ウエハの研磨条件および研磨パッド交換に反映されるようになっているが、何バッチか後の製品ウエハの研磨条件および研磨パッドの交換に反映させて良いことは言うまでもない。
【０１５６】
なお、本発明の研磨装置および研磨方法は、ＣＭＰ法によるシリコンウエハ上の層間絶縁膜の平坦化以外に、ブランケットタングステン（Ｗ）の平坦化、ダマシン法での銅（Ｃｕ）配線の平坦化など種々の研磨に使用できることは言うまでもない。
【０１５７】
【発明の効果】
以上のように、モニタウエハを使用して研磨状況を定期的にモニタし、研磨条件を変更する、研磨パッドを交換するなどの処置を行うことで、研磨量や研磨量のウエハ面内均一性などを安定させることができる。その結果、不良品を発生を抑え、歩留まりの良いプロセスを実現できる。
【０１５８】
また、研磨パッドを交換した後の試運転を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の研磨方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の研磨状況判断を説明するフローチャートである。
【図４】ウエハ上の測定点の１例を示す模式図である。
【図５】平均研磨速度Ｒpによる判断方法の１例を説明する模式図である。
【図６】本発明の研磨装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の研磨方法を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の研磨装置を示すブロック図である。
【図９】本発明の研磨装置を示す模式的平面図である。
【図１０】本発明の研磨装置の膜厚測定部の模式図である。
【図１１】モニタウエハ収納処理のウエハフローを示す模式図である。
【図１２】製品ウエハ研磨処理のウエハフローを示す模式図である。
【図１３】モニタウエハ研磨処理のウエハフローを示す模式図である。
【図１４】モニタウエハ回収処理のウエハフローを示す模式図である。
【図１５】ダミーウエハ研磨処理のウエハフローを示す模式図である。
【符号の説明】
１  研磨装置本体
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  ウエハ供給部（カセットポート）
４  モニタウエハ収納部（モニタウエハ収納ポート）
５  膜厚測定手段（膜厚測定部）
６  研磨手段（研磨部）
７  洗浄手段（洗浄部）
８  装置制御用計算機
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  搬送ロボット
１３、１５  ウエハステージ
２１  ウエハテーブル
２２  ウエハロードリフト
２３  搬送アーム
２４  ウエハアンロードリフト
２５  搬送アーム
２９  搬出待機ポート
３０  カセット搬送装置
４２  研磨状況指標演算部
４３  研磨状況判断部
４４  一時停止指示部
４５  パッド交換判断部
４６  パッド交換指示部
４７  研磨条件設定部
４８  装置制御部
４９  モード選択部
６１  分光器
６２  鏡筒
６３  光源
６４  対物レンズ
６５  オリフラ位置合わせ機構
６６  ウエハ保持台
６７  ハーフミラー
７１、７２、７５  製品ウエハカセット
７３  ダミーウエハカセット
７４  モニタウエハカセット
【図１】
0003788533.tif 000004
【図２】
0003788533.tif 000005
【図３】
0003788533.tif 000006
【図４】
0003788533.tif 000007
【図５】
0003788533.tif 000008
【図６】
0003788533.tif 000009
【図７】
0003788533.tif 000010
【図８】
0003788533.tif 000011
【図９】
0003788533.tif 000012
【図１０】
0003788533.tif 000013
【図１１】
0003788533.tif 000014
【図１２】
0003788533.tif 000015
【図１３】
0003788533.tif 000016
【図１４】
0003788533.tif 000017
【図１５】
0003788533.tif 000018