特開 2023-159949 研磨終点検出のためのパラメータ調整方法および研磨終点検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023159949

(43)【公開日】2023-11-02

(54)【発明の名称】研磨終点検出のためのパラメータ調整方法および研磨終点検出システム

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/013 20120101AFI20231026BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20231026BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20231026BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20231026BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20231026BHJP

【ＦＩ】

B24B37/013

H01L21/304 622S

B24B37/10

B24B49/10

B24B49/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069894

(22)【出願日】2022-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】清水 有子

【テーマコード（参考）】

3C034

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA07

3C034BB71

3C034BB92

3C034BB93

3C034CA02

3C034CA16

3C034CA22

3C034CB03

3C034CB14

3C034DD10

3C158AA07

3C158AB04

3C158AC02

3C158AC04

3C158BA01

3C158BA06

3C158BB02

3C158BB06

3C158BB08

3C158BB09

3C158BC01

3C158BC02

3C158CB01

3C158CB03

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

3C158EB01

5F057AA19

5F057BA15

5F057CA11

5F057DA03

5F057FA20

5F057GA12

5F057GA16

5F057GA27

5F057GB02

5F057GB03

5F057GB13

5F057GB20

5F057GB25

(57)【要約】

【課題】正確な研磨終点を検出するためのパラメータを簡単に決定することができる方法を提供する。
【解決手段】本方法は、サンプルの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、複数のパラメータを構成する複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を時系列データに基づいて算定し、目標検出時間ＴＰに最も近い検出研磨終点ＴＰ２を複数の検出研磨終点から選択し、選択された検出研磨終点ＴＰ２に対応する複数の候補値の組み合わせＨ５，Ｆ４，Ｊ３を、ワークピースの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピースの研磨終点を検出するための複数のパラメータを調整する方法であって、
前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、
前記サンプルの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、
前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、
前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、
前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、
目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、
前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定する、方法。

【請求項2】

各パラメータの前記複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記方法は、
前記時系列データからサンプルグラフを作成し、
前記サンプルグラフを表示画面上に表示する工程をさらに含み、
前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記サンプルは複数のサンプルであり、
前記時系列データは複数の時系列データである、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記研磨モニタリング値は、前記サンプルが押し付けられる研磨パッドと、前記サンプルとを相対移動させるためのモータに供給される電流値、または前記サンプルの膜厚指標値である、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

研磨モジュールに設けられた研磨進捗測定器と、
ワークピースの研磨終点を検出するための複数のパラメータを自動的に調整するパラメータ処理装置を備え、
前記パラメータ処理装置は、
前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨時に前記研磨進捗測定器から出力された、前記サンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、
前記サンプルの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、
前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、
前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、
前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、
目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、
前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定するように構成されている、研磨終点検出システム。

【請求項7】

各パラメータの前記複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である、請求項６に記載の研磨終点検出システム。

【請求項8】

前記パラメータ処理装置は、
前記時系列データからサンプルグラフを作成し、
前記サンプルグラフを表示画面上に表示するように構成されており、
前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である、請求項６に記載の研磨終点検出システム。

【請求項9】

前記サンプルは複数のサンプルであり、
前記時系列データは複数の時系列データである、請求項６に記載の研磨終点検出システム。

【請求項10】

前記研磨進捗測定器は、トルク電流検出器および膜厚測定センサのうちのいずれかである、請求項６に記載の研磨終点検出システム。

【請求項11】

ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得するステップと、
前記サンプルの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成するステップと、
前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成するステップと、
前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成するステップと、
前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定するステップと、
目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択するステップと、
前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハ、基板、パネルなどの半導体デバイスの製造に用いられるワークピースの研磨終点の検出に用いられるパラメータを調整する方法に関する。また、本発明は、そのようなワークピースの研磨終点の検出に用いられるパラメータを調整する機能を有した研磨終点検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造には、ＣＭＰ装置に代表される研磨モジュールが使用される。半導体デバイスの配線構造は、配線溝が形成された絶縁膜上に金属膜（銅膜など）を形成し、その後不要な金属膜を研磨モジュールにより除去することにより形成される。研磨モジュールは、研磨テーブル上の研磨パッドに研磨液（スラリー）を供給しながら、ウェーハと研磨パッドとを相対移動させることにより、ウェーハの表面を研磨する。

【0003】

研磨モジュールは、ウェーハの研磨終点を検出する研磨終点検出装置を備えている。この研磨終点検出装置は、研磨の進捗を示す研磨指標値（例えば、テーブルトルク電流、渦電流式膜厚センサの出力信号、光学式膜厚センサの出力信号）に基づいてウェーハの研磨を監視し、金属膜が目標厚さに達した時点である研磨終点を決定する。

【0004】

研磨終点検出を行うには複数のパラメータが必要であり、これらのパラメータはユーザーによって事前に設定される。パラメータの例としては、研磨指標値に対するしきい値、研磨指標値の監視時間などが挙げられる。ユーザーは、正確な研磨終点を検出できるパラメータを、ウェーハの実際の研磨データ、またはウェーハの研磨シミュレーションのデータに基づいて、決定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－１７６８２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、正確な研磨終点を検出できるパラメータを決定するためには、ユーザーは、研磨終点検出のアルゴリズムを理解することが求められる。また、同じ種類のウェーハでも、表面構造のばらつきがあるため、あるウェーハでは研磨終点検出に成功したパラメータでも、他のウェーハでは研磨終点検出に失敗することがある。多くのウェーハに対して研磨終点を正しく検出できるパラメータを決定するためは、多数のウェーハを用いてトライアンドエラーを繰り返す必要があり、パラメータ決定に長い時間がかかる。

【0007】

そこで、本発明は、正確な研磨終点を検出するためのパラメータを簡単に決定することができる方法および装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、ワークピースの研磨終点を検出するための複数のパラメータを調整する方法であって、前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、前記サンプルの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定する、方法が提供される。

【0009】

一態様では、各パラメータの前記複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である。
一態様では、前記方法は、前記時系列データからサンプルグラフを作成し、前記サンプルグラフを表示画面上に表示する工程をさらに含み、前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である。
一態様では、前記サンプルは複数のサンプルであり、前記時系列データは複数の時系列データである。
一態様では、前記研磨モニタリング値は、前記サンプルが押し付けられる研磨パッドと、前記サンプルとを相対移動させるためのモータに供給される電流値、または前記サンプルの膜厚指標値である。

【0010】

一態様では、研磨モジュールに設けられた研磨進捗測定器と、ワークピースの研磨終点を検出するための複数のパラメータを自動的に調整するパラメータ処理装置を備え、前記パラメータ処理装置は、前記ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨時に前記研磨進捗測定器から出力された、前記サンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得し、前記サンプルの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成し、前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成し、前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成し、前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定し、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択し、前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定するように構成されている、研磨終点検出システムが提供される。

【0011】

一態様では、各パラメータの前記複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である。
一態様では、前記パラメータ処理装置は、前記時系列データからサンプルグラフを作成し、前記サンプルグラフを表示画面上に表示するように構成されており、前記目標検出時間は、予め指定された研磨時間である。
一態様では、前記サンプルは複数のサンプルであり、前記時系列データは複数の時系列データである。
一態様では、前記研磨進捗測定器は、トルク電流検出器および膜厚測定センサのうちのいずれかである。

【0012】

一態様では、ワークピースと同じ表面構造を有するサンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得するステップと、前記サンプルの研磨時間に沿った前記研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成するステップと、前記複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成するステップと、前記複数のパラメータを構成する前記複数の候補値の複数の組み合わせを生成するステップと、前記複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を前記時系列データに基づいて算定するステップと、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を前記複数の検出研磨終点から選択するステップと、前記選択された検出研磨終点に対応する前記複数の候補値の組み合わせを、前記ワークピースの研磨終点検出に使用される前記複数のパラメータの数値に決定するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ユーザーは、研磨終点検出のアルゴリズムを理解する必要はなく、目標検出時間と、サンプルの研磨から得られた時系列データに基づいて、最適なパラメータが自動的に決定される。また、ユーザーがトライアンドエラーを繰り返す必要がないため、短時間で最適なパラメータを決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】研磨終点検出システムおよび研磨モジュールを備えた研磨システムの一実施形態を示す模式図である。

【図2】ワークピースの研磨時間に伴う研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを示すグラフの一例を示す図である。

【図3】研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを示すグラフの他の例を示す図である。

【図4】サンプルグラフの一例を示す図である。

【図5】複数のパラメータの一例を示す図である。

【図6】複数のパラメータの他の例を示す図である。

【図7】複数のパラメータのさらに他の例を示す図である。

【図8】複数のパラメータを調整する方法の一実施形態を説明するフローチャートである。

【図9】研磨終点検出システムの他の実施形態を示す模式図である。

【図10】研磨終点検出システムのさらに他の実施形態を示す模式図である。

【図11】研磨終点検出システムのさらに他の実施形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨終点検出システム７および研磨モジュール１を備えた研磨システムの一実施形態を示す模式図である。研磨モジュール１は、ワークピースＷを化学機械的に研磨する研磨装置（ＣＭＰ装置）である。ワークピースＷの例としては、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハ、基板、パネルなどが挙げられる。研磨終点検出システム７は、研磨モジュール１によって研磨されているワークピースＷの研磨終点を検出するように構成されている。

【0016】

研磨モジュール１は、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、ヘッドシャフト５の下端に連結された研磨ヘッド６を備えている。ヘッドシャフト５は、ベルトおよびプーリ等のトルク伝達機構１０を介して研磨ヘッド回転モータ１２に連結されている。研磨ヘッド回転モータ１２は、トルク伝達機構１０を介してヘッドシャフト５を回転させ、このヘッドシャフト５の回転により、研磨ヘッド６がヘッドシャフト５を中心に矢印で示す方向に回転される。研磨ヘッド６は、その下面にワークピース（例えばウェーハ）Ｗを真空吸着により保持可能に構成されている。

【0017】

ヘッドシャフト５は、ヘッドアーム１５に回転可能に保持されている。ヘッドアーム１５は研磨パッド２の上方に配置され、研磨パッド２の研磨面２ａと平行である。ヘッドアーム１５の一端はヘッドシャフト５を保持し、ヘッドアーム１５の他端はアーム揺動モータ１６に連結されている。アーム揺動モータ１６は、ヘッドアーム１５を所定の角度だけ回転させることにより、研磨ヘッド６を研磨テーブル３上の研磨位置と、研磨テーブル３の外の搬送位置との間で移動させるように構成されている。

【0018】

研磨テーブル３は、テーブル軸３ａを介してその下方に配置されるテーブル回転モータ１８に連結されており、このテーブル回転モータ１８により研磨テーブル３がテーブル軸３ａを中心に矢印で示す方向に回転するようになっている。研磨パッド２の上面は、ワークピースＷを研磨する研磨面２ａを構成している。研磨テーブル３の上方には、研磨面２ａに研磨液（スラリー）を供給するための研磨液供給ノズル２０が配置されている。

【0019】

ワークピースＷの研磨は次のようにして行われる。研磨テーブル３および研磨パッド２はテーブル回転モータ１８により回転されながら、研磨液が研磨液供給ノズル２０から研磨パッド２の研磨面２ａに供給される。研磨ヘッド６は、研磨ヘッド回転モータ１２により回転されながら、ワークピースＷを研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。ワークピースＷは、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッド２の機械的作用の組み合わせにより、研磨される。一実施形態では、ワークピースＷの研磨中に、アーム揺動モータ１６により、研磨ヘッド６を研磨パッド２の研磨面２ａ上で揺動（オシレーション）させてもよい。

【0020】

次に、研磨終点検出システム７について説明する。研磨終点検出システム７は、研磨モジュール１に設けられた研磨進捗測定器３０と、ワークピースＷの研磨終点を検出するための複数のパラメータを自動的に調整するパラメータ処理装置３５を備えている。本実施形態では、研磨進捗測定器３０は、テーブル回転モータ１８に接続されたトルク電流検出器を備えている。トルク電流検出器を含む研磨進捗測定器３０は、テーブル回転モータ１８に供給される電流（以下、トルク電流という）を測定するように構成されている。トルク電流は、テーブル回転モータ１８が研磨テーブル３および研磨パッド２を一定速度で回転させるために必要な電流である。

【0021】

トルク電流の測定値は、ワークピースＷの研磨進捗を示す研磨モニタリング値として機能する。すなわち、ワークピースＷの研磨中は、ワークピースＷの表面と研磨パッド２の研磨面２ａとが摺接するため、ワークピースＷと研磨パッド２との間には摩擦力が生じる。この摩擦力は抵抗トルクとしてテーブル回転モータ１８に作用する。ワークピースＷと研磨パッド２との間に発生する摩擦力は、ワークピースＷの表面状態に依存して変わる。例えば、ワークピースＷの表面が配線パターン構造を有している場合、配線パターン構造を構成する膜または金属配線の除去状態によって、上記摩擦力は変化する。この摩擦力の変化は、研磨テーブル３および研磨パッド２を予め設定された速度で回転させるためにテーブル回転モータ１８に供給されるトルク電流の変化として検出することができる。研磨進捗測定器３０は、パラメータ処理装置３５に接続されており、研磨モニタリング値としてのトルク電流の測定値をパラメータ処理装置３５に送るように構成されている。

【0022】

パラメータ処理装置３５は、プログラムが格納された記憶装置３５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置３５ｂを備えている。パラメータ処理装置３５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。記憶装置３５ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置３５ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、パラメータ処理装置３５の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0023】

パラメータ処理装置３５は、演算装置３５ｂによる処理結果や処理されたデータなどを表示する表示画面３６と、設定値および各種情報を記憶装置３５ａに入力するための入力装置（図示せず）を備えている。

【0024】

パラメータ処理装置３５は、研磨進捗測定器３０に通信線で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットなどのネットワークによって研磨進捗測定器３０に接続されたクラウドサーバであってもよい。パラメータ処理装置３５は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、パラメータ処理装置３５は、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークにより互いに接続されたエッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせであってもよい。ただし、パラメータ処理装置３５の具体的構成はこれらの例に限定されない。一実施形態では、パラメータ処理装置３５は、複数の装置で構成されており、それぞれに記憶装置と演算装置を備えていてもよい。

【0025】

パラメータ処理装置３５は、研磨制御部４０に接続されている。パラメータ処理装置３５は、ワークピースＷの研磨終点を決定すると研磨制御部４０に研磨終了信号を送り、研磨制御部４０は研磨モジュール１に指令を発してワークピースＷの研磨を終了させる。

【0026】

図２は、ワークピースＷの研磨時間に伴う研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを示すグラフの一例を示す図である。図２において、縦軸は研磨モニタリング値（すなわちトルク電流の測定値）を表し、横軸はワークピースＷの研磨時間を表している。ワークピースＷが研磨されるにつれて、ワークピースＷの表面状態は変化する。このワークピースＷの表面状態の変化は、図２に示すように、研磨モニタリング値の変化として現れる。

【0027】

ワークピースＷの研磨終点は、以下に説明する複数のパラメータと、ワークピースＷの研磨進捗を表す研磨モニタリング値に基づいて決定される。本実施形態では、複数のパラメータは、以下に説明する第１パラメータ、第２パラメータ、および第３パラメータを含む。
第１パラメータ：検出しきい値Ｈ
第２パラメータ：オフセット値Ｆ
第３パラメータ：確認時間Ｊ

【0028】

図２に示すように、第１パラメータである検出しきい値Ｈは、研磨モニタリング値について設けられ、研磨モニタリング値と比較される。具体的には、パラメータ処理装置３５は、研磨モニタリング値が検出しきい値Ｈに達した時点である仮検出時点Ｔ１，Ｔ２を決定するように構成されている。仮検出時点Ｔ１，Ｔ２が決定された後も、ワークピースＷの研磨は継続される。

【0029】

第２パラメータであるオフセット値Ｆは、第１パラメータである検出しきい値Ｈから減算される数値である。すなわち、パラメータ処理装置３５は、検出しきい値Ｈからオフセット値Ｆを減算することで、リセットしきい値Ｒを算定する。

【0030】

第３パラメータである確認時間Ｊは、仮検出時点を起点とする比較時間である。パラメータ処理装置３５は、仮検出時点が決定されたとき、研磨モニタリング値とリセットしきい値Ｒとの比較を開始する。確認時間Ｊが経過する前に研磨モニタリング値がリセットしきい値Ｒを下回ると、パラメータ処理装置３５は仮検出時点をキャンセルする。

【0031】

図２に示す実施形態では、研磨終点に使用される複数のパラメータは、上述した３つのパラメータであるが、２つのパラメータ、または４つまたはそれよりも多いパラメータが使用されてもよい。また、パラメータとしての検出しきい値、オフセット値、確認時間は、例であって、パラメータの具体的な種類は、検出しきい値、オフセット値、確認時間には限られない。

【0032】

図２に示す例において、仮検出時点Ｔ１は、最初に研磨モニタリング値が検出しきい値Ｈに達した時点である。しかしながら、仮検出時点Ｔ１から確認時間Ｊが経過する前に、研磨モニタリング値がリセットしきい値Ｒを下回っている。したがって、パラメータ処理装置３５は、仮検出時点Ｔ１をキャンセルする。

【0033】

仮検出時点Ｔ２は、研磨モニタリング値が検出しきい値Ｈに再び達した時点である。研磨モニタリング値は、仮検出時点Ｔ２後も上昇し続け、仮検出時点Ｔ２から始まる確認時間Ｊ内に研磨モニタリング値がリセットしきい値Ｒを下回らない。パラメータ処理装置３５は、確認時間Ｊが経過したときに、仮検出時点Ｔ２を検出研磨終点に認定する。さらに、パラメータ処理装置３５は、研磨終点信号を研磨制御部４０に送る。研磨終点信号を受け取った研磨制御部４０は、研磨モジュール１に指令を発してワークピースＷの研磨を終了させる。

【0034】

図２に示す時系列データは、研磨モニタリング値の極大点ＭＰ１と極小点ＭＰ２を含む。検出研磨終点に認定された仮検出時点Ｔ２は、極大点ＭＰ１と極小点ＭＰ２が現れた後に検出された時点である。しかしながら、同じ表面構造を持つ他のワークピースでは、研磨モニタリング値は異なる態様で変化することがある。例えば、図３に示す研磨モニタリング値の別の時系列データでは、仮検出時点Ｔ１が検出された後、研磨モニタリング値は低下するが、リセットしきい値Ｒを下回らない。したがって、極大点ＭＰ１と極小点ＭＰ２が現れる前の時点である仮検出時点Ｔ１が検出研磨終点と認定される。結果として、パラメータ処理装置３５は研磨終点検出に失敗する。このような研磨終点検出の失敗を防ぐためには、パラメータの調整が必要である。

【0035】

そこで、パラメータ処理装置３５は、以下のようにして上記パラメータを調整する。
まず、ワークピースＷと同じ表面構造を有するサンプルが研磨モジュール１により研磨される。例えば、ワークピースＷが銅配線パターンを構成する表面構造を有するウェーハである場合は、サンプルも、同じ銅配線パターンを構成する表面構造を有するウェーハである。すなわち、ワークピースＷとサンプルは、同じ表面構造および同じ表面材料を有する。本明細書において、「同じ」とは、完全に同一であることのみならず、技術常識に照らして実質的に同じであることも意味する。

【0036】

サンプルは、ワークピースＷと同じ研磨条件で研磨される。研磨条件には、研磨テーブル３の回転速度、研磨ヘッド６の回転速度、研磨ヘッド６のワークピースＷに対する押付力、研磨液の種類、研磨液の流量が挙げられる。

【0037】

研磨進捗測定器３０は、トルク電流をサンプルの研磨中に測定する。パラメータ処理装置３５は、サンプルの研磨進捗を示すトルク電流の測定値、すなわち研磨モニタリング値を研磨進捗測定器３０から取得し、サンプルの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化（すなわちトルク電流の測定値の変化）を表す時系列データを生成する。この時系列データは、パラメータ処理装置３５の記憶装置３５ａ内に格納される。さらに、パラメータ処理装置３５は、時系列データからサンプルグラフを作成する。

【0038】

図４は、サンプルグラフの一例を示す図である。サンプルグラフは、パラメータ処理装置３５の表示画面３６（図１参照）に表示される。ユーザーは、表示画面３６上のサンプルグラフに基づいて、目標検出時点ＴＰを指定する。目標検出時点ＴＰは、サンプルの研磨終点の指標となる点である。目標検出時点ＴＰの指定は、ユーザーが表示画面３６に現れているサンプルグラフ上の点をマウスでクリックすることで行ってもよい。目標検出時間ＴＰは、表示画面３６上に表示されたサンプルグラフ上の指定された点に対応する研磨時間である。あるいは、目標検出時点ＴＰの指定は、ユーザーがキーボードなどの入力装置（図示せず）を用いて目標検出時点ＴＰの数値をパラメータ処理装置３５に入力してもよい。目標検出時点ＴＰの指定は、サンプルグラフの形状に基づいて、パラメータ処理装置３５により実行されてもよい。

【0039】

パラメータ処理装置３５は、複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成する。すなわち、パラメータ処理装置３５は、第１パラメータ（検出しきい値）について複数の候補値（例えば、Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈ１０）を生成し、第２パラメータ（オフセット値）について複数の候補値（例えば、Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆ５）を生成し、第３パラメータ（確認時間）について複数の候補値（例えば、Ｊ１，Ｊ２，…，Ｊ５）を生成する。本実施形態では、各パラメータの複数の候補値は、予め設定された基準値、該基準値よりも小さい数値、及び該基準値よりも大きい値を含む数値である。基準値は、ユーザーによって設定されてもよいし、あるいは過去の研磨データに基づいてパラメータ処理装置３５によって生成されてもよい。

【0040】

パラメータ処理装置３５は、第１パラメータ、第２パラメータ、および第３パラメータを構成する上記複数の候補値の複数の組み合わせを生成する。例えば、第１パラメータの１０個の候補値（Ｈ１～Ｈ１０）、第２パラメータの５個の候補値（Ｆ１～Ｆ５）、第３パラメータの５個の候補値（Ｊ１～Ｊ５）からは、２５０個の組み合わせが生成できる。

【0041】

パラメータ処理装置３５は、生成された候補値の複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点をサンプルの時系列データに基づいて算定する。図５は、候補値の第１の組み合わせ（Ｈ４，Ｆ３，Ｊ１）に対応する検出研磨終点ＴＰ１の一例を示すサンプルグラフであり、図６は、候補値の第２の組み合わせ（Ｈ５，Ｆ４，Ｊ３）に対応する検出研磨終点ＴＰ２の一例を示すサンプルグラフであり、図７は、候補値の第３の組み合わせ（Ｈ９，Ｆ５，Ｊ４）に対応する検出研磨終点ＴＰ３の一例を示すサンプルグラフである。

【0042】

図５乃至図７に示すように、パラメータ処理装置３５は、生成された候補値の複数の組み合わせの１つ１つについて、検出研磨終点をサンプルの時系列データに基づいて算定する。図５乃至図７から分かるように、パラメータの候補値の組み合わせによって、算定される検出研磨終点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は異なる。

【0043】

パラメータ処理装置３５は、ユーザーによって指定された目標検出時点ＴＰに最も近い検出研磨終点を、算定された複数の検出研磨終点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３から選択する。図５乃至図７に示す例では、図６に示す検出研磨終点ＴＰ２が目標検出時点ＴＰに最も近いので、パラメータ処理装置３５は検出研磨終点ＴＰ２を選択する。そして、パラメータ処理装置３５は、選択された検出研磨終点ＴＰ２に対応する候補値の第２の組み合わせ（Ｈ５，Ｆ４，Ｊ３）を、ワークピースＷの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定する。決定された複数のパラメータの数値（Ｈ５，Ｆ４，Ｊ３）は、目標検出時点ＴＰに最も近い検出研磨終点ＴＰ２の算定に使用された数値であるので、ワークピースＷの正確な研磨終点検出が期待される。

【0044】

上述した実施形態によれば、ユーザーは、研磨終点検出のアルゴリズムを理解する必要はない。パラメータ処理装置３５は、目標検出時間ＴＰと、サンプルの研磨から得られた時系列データに基づいて、最適なパラメータを自動的に決定することができる。また、ユーザーがトライアンドエラーを繰り返す必要がないため、短時間で最適なパラメータを決定することができる。

【0045】

図８は、ワークピースＷの研磨終点を検出するための複数のパラメータを調整する方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
ステップ１では、ワークピースＷと同じ表面構造を有するサンプルが研磨モジュール１により研磨される。サンプルは、ワークピースＷと同じ研磨条件で研磨される。研磨進捗測定器３０は、トルク電流をサンプルの研磨中に測定する。
ステップ２では、パラメータ処理装置３５は、サンプルの研磨進捗を示すトルク電流の測定値、すなわち研磨モニタリング値を研磨進捗測定器３０から取得する。

【0046】

ステップ３では、パラメータ処理装置３５は、サンプルの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化（すなわちトルク電流の測定値の変化）を表す時系列データを生成する。
ステップ４では、パラメータ処理装置３５は、時系列データからサンプルグラフを作成する。
ステップ５では、サンプルグラフに基づき、ユーザーまたはパラメータ処理装置３５により目標検出時点が指定される。
ステップ６では、パラメータ処理装置３５は、複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成する。各パラメータの複数の候補値は、連続的または離散的な数値であってよい。

【0047】

ステップ７では、パラメータ処理装置３５は、複数のパラメータを構成する複数の候補値の複数の組み合わせを生成する。
ステップ８では、パラメータ処理装置３５は、生成された候補値の複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を、サンプルの時系列データまたはサンプルグラフに基づいて算定する。
ステップ９では、パラメータ処理装置３５は、上記ステップ５で指定された目標検出時点に最も近い検出研磨終点を、算定された複数の検出研磨終点から選択する。
ステップ１０では、パラメータ処理装置３５は、選択された検出研磨終点に対応する候補値の組み合わせを、ワークピースＷの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定する。

【0048】

パラメータ処理装置３５は、記憶装置３５ａに電気的に格納されたプログラムに含まれる命令に従って動作する。すなわち、パラメータ処理装置３５は、ワークピースＷと同じ表面構造を有するサンプルの研磨進捗を示す研磨モニタリング値を取得するステップと、サンプルの研磨時間に沿った研磨モニタリング値の変化を表す時系列データを生成するステップと、複数のパラメータのそれぞれについて複数の候補値を生成するステップと、複数のパラメータを構成する複数の候補値の複数の組み合わせを生成するステップと、複数の組み合わせにそれぞれ対応する複数の検出研磨終点を時系列データに基づいて算定するステップと、目標検出時間に最も近い検出研磨終点を複数の検出研磨終点から選択するステップと、選択された検出研磨終点に対応する複数の候補値の組み合わせを、ワークピースＷの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定するステップを実行する。

【0049】

これらステップをパラメータ処理装置３５に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介してパラメータ処理装置３５に提供される。または、プログラムは、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークを介してパラメータ処理装置３５に入力されてもよい。

【0050】

一実施形態では、研磨すべきワークピースＷと同じ表面構造を有する複数のサンプルを研磨して、研磨モニタリング値の複数の時系列データを取得してもよい。パラメータ処理装置３５は、複数の時系列データから複数のサンプルグラフを作成し、表示画面３６に表示する。ユーザーまたはパラメータ処理装置３５は、複数のサンプルグラフについて複数の目標検出時点をそれぞれ指定する。パラメータ処理装置３５は、上記と同じようにして、複数のサンプルグラフと、対応する複数の目標検出時点に基づいて、第１パラメータ、第２パラメータ、第３パラメータの数値の複数の組み合わせを決定する。パラメータ処理装置３５は、決定された複数の組み合わせのうちの１つを、ワークピースＷの研磨終点検出に使用される複数のパラメータの数値に決定（使用）する。

【0051】

今まで説明した実施形態では、研磨モニタリング値は、ワークピースＷと研磨パッド２との摩擦に起因して変化するトルク電流の測定値である。ワークピースＷと研磨パッド２との間に発生する摩擦力は、ワークピースＷと研磨パッド２との相対移動に伴って発生する。テーブル回転モータ１８は、ワークピースＷ（およびサンプル）と研磨パッド２とを相対移動させるモータの一例である。ワークピースＷと研磨パッド２との間に発生する摩擦力は、研磨ヘッド６がワークピースＷ（およびサンプル）を研磨パッド２に押し付けているときに研磨ヘッド６を回転させる研磨ヘッド回転モータ１２に供給されるトルク電流にも変化を生じさせる。したがって、一実施形態では、図９に示すように、研磨進捗測定器３０は、研磨ヘッド回転モータ１２に供給されるトルク電流を測定するトルク電流検出器であってもよい。さらに、ワークピースＷ（およびサンプル）の研磨中に研磨ヘッド６をアーム揺動モータ１６により揺動させる場合には、図１０に示すように、研磨進捗測定器３０は、アーム揺動モータ１６に供給されるトルク電流を測定するトルク電流検出器であってもよい。

【0052】

今まで説明した研磨終点検出システム７は、研磨モニタリング値としてトルク電流の測定値を使用しているが、研磨モニタリング値はトルク電流の測定値に限定されない。一実施形態では、図１１に示すように、研磨進捗測定器３０は、ワークピースＷ（およびサンプル）の膜厚を測定する膜厚測定センサであり、研磨モニタリング値はワークピースＷ（およびサンプル）の膜厚指標値であってよい。図１１に示す実施形態では、膜厚測定センサは研磨テーブル３内に配置されており、研磨テーブル３とともに回転する。膜厚測定センサは、研磨パッド２上のワークピースＷ（およびサンプル）を横切りながら、ワークピースＷ（およびサンプル）の膜厚を測定するように構成される。膜厚測定センサの例としては、渦電流センサや光学式センサが挙げられる。このような膜厚測定センサを用いて膜厚を測定する構成は、公知のものを採用することができる。

【0053】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0054】

Ｗ ワークピース
１ 研磨モジュール
２ 研磨パッド
２ａ 研磨面
３ 研磨テーブル
３ａ テーブル軸
５ ヘッドシャフト
６ 研磨ヘッド
７ 研磨終点検出システム
１０ トルク伝達機構
１２ 研磨ヘッド回転モータ
１５ ヘッドアーム
１６ アーム揺動モータ
１８ テーブル回転モータ
２０ 研磨液供給ノズル
３０ 研磨進捗測定器
３５ パラメータ処理装置
３６ 表示画面
４０ 研磨制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】