特開 2024-77061 研磨情報処理装置、予測装置、および機械学習装置

(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】P2024077061

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】研磨情報処理装置、予測装置、および機械学習装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/02 20060101AFI20240531BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240531BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20240531BHJP

   B24B 21/00 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

B24B49/02 Z

H01L21/304 621E

H01L21/304 622R

B24B9/00 601H

B24B21/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188873

(22)【出願日】2022-11-28

(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】

【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】緑川 周吾

【テーマコード（参考）】

3C034

3C049

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA13

3C034AA17

3C034BB73

3C034BB93

3C034CA03

3C034CA04

3C034CA22

3C034CA26

3C034CB02

3C034CB03

3C034CB04

3C034CB08

3C034CB18

3C034CB20

3C034DD10

3C034DD20

3C049AA05

3C049AA18

3C049AC02

3C049BA02

3C049BA04

3C049BA05

3C049BA07

3C049BA09

3C049BB02

3C049BB06

3C049BB08

3C049BB09

3C049BC01

3C049BC02

3C049CB01

3C049CB03

3C158AA05

3C158AA18

3C158AC02

3C158BA02

3C158BA04

3C158BA05

3C158BA07

3C158BA09

3C158BB02

3C158BB06

3C158BB08

3C158BB09

3C158BC01

3C158BC02

3C158CB01

3C158CB03

3C158DA17

5F057AA02

5F057AA05

5F057AA19

5F057BA11

5F057BA15

5F057BB03

5F057CA21

5F057CA25

5F057DA06

5F057DA38

5F057EB22

5F057FA01

5F057FA13

5F057FA32

5F057FA34

5F057FA37

5F057FA48

5F057GA01

5F057GA02

5F057GA03

5F057GA06

5F057GA07

5F057GA16

5F057GA17

5F057GA27

5F057GB01

5F057GB02

5F057GB12

(57)【要約】

【課題】所望の基板の周縁部の研磨後プロファイルを得るための適切な研磨条件を自動で精度よく決定することが可能な研磨情報処理装置を提供する。
【解決手段】研磨情報処理装置１１２は、研磨条件と、ウエハＷの周縁部の研磨前後のプロファイルと、を取得する情報取得部２４１と、学習済みモデルに、新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、を含む情報を入力して、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する状態予測部２４０ｂと、状態予測部２４０ｂで予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルとに基づいて、研磨条件を補正する補正部２４２と、を備える。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置のための研磨情報処理装置であって、
前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を取得する情報取得部と、
前記情報取得部によって予め取得された、前記研磨条件と、前記研磨前後のプロファイルとの組み合わせを少なくとも含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得部により新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、を少なくとも含む情報を入力して、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する状態予測部と、
前記状態予測部で予測された前記研磨後の基板の周縁部のプロファイルと、前記基板の周縁部の目標プロファイルとに基づいて、前記新たに取得された研磨条件を補正する補正部と、を備えた、研磨情報処理装置。

【請求項2】

前記研磨条件は、前記保持ステージの状態を表す保持ステージ条件を含み、
前記保持ステージ条件は、前記基板の研磨開始から研磨終了までの間の前記保持ステージの回転数、前記保持ステージの回転速度、前記保持ステージの回転加速度、および前記基板の研磨開始から研磨終了までの間の前記保持ステージの回転時間の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の研磨情報処理装置。

【請求項3】

前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを前記基板の周縁部に対して傾けることが可能なチルト機構をさらに備え、
前記研磨条件は、前記研磨ヘッドの状態を表す研磨ヘッド条件を含み、
前記研磨ヘッド条件は、前記研磨ヘッドが前記研磨具を前記基板に押圧する押圧力、前記研磨ヘッドの前記基板の周縁部に対するチルト角度範囲、前記研磨ヘッドが前記研磨具を前記基板に押圧する研磨時間、前記研磨ヘッドが前記基板の周縁部に対して移動するチルト移動速度、および前記研磨ヘッドの移動を所定のチルト角度で一次停止させる際に用いられるチルト固定時間の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の研磨情報処理装置。

【請求項4】

前記研磨具は、研磨テープであり、
前記研磨装置は、前記研磨テープに張力を与えつつ、前記研磨テープを前記研磨ヘッドに供給する研磨テープ供給装置をさらに備え、
前記研磨ヘッド条件は、前記研磨テープの張力、および／または前記研磨テープの供給速度をさらに含む、請求項３に記載の研磨情報処理装置。

【請求項5】

前記研磨装置は、前記基板に前記研磨液を供給する研磨液供給ノズルをさらに備え、
前記研磨条件は、前記研磨液に関連する研磨液条件を含み、
前記研磨液条件は、前記研磨液供給ノズルから吐出される前記研磨液の流量、前記研磨液の圧力、前記研磨液の温度、前記研磨液に含まれる砥粒の濃度、および前記基板に対する前記研磨液供給ノズルの位置の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の研磨情報処理装置。

【請求項6】

前記基板の周縁部は、前記基板の最外周面であるベベル部を含み、
前記学習データセットに含まれる研磨前の基板の周縁部のプロファイル、および前記学習済みモデルで予測された前記研磨後の基板の周縁部のプロファイルは、
前記ベベル部の表面円弧部中心座標、
前記ベベル部の表面円弧部半径、
前記ベベル部の裏面円弧部中心座標、および
前記ベベルの裏面円弧部半径の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の研磨情報処理装置。

【請求項7】

前記基板の周縁部は、前記基板の最外周面であるベベル部と、前記ベベル部よりも半径方向内側に位置する平坦部であるトップエッジ部と、を備え、
前記学習データセットに含まれる研磨後の基板の周縁部のプロファイル、および前記学習済みモデルで予測された前記研磨後の基板の周縁部のプロファイルは、前記トップエッジ部の研磨幅、および／または前記トップエッジ部の研磨深さを含む、請求項１に記載の研磨情報処理装置。

【請求項8】

保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置で研磨された前記基板の周縁部のプロファイルを予測するための予測装置であって、
前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を少なくとも含む情報を取得する情報取得処理と、
前記情報取得処理によって予め取得された前記情報を含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得処理により新たに取得された研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、を入力して、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する予測処理と、を実行するプロセッサを備える、予測装置。

【請求項9】

保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨処理後の前記基板の周縁部のプロファイルを出力する学習済みモデルを構築する機械学習装置であって、
前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、の組み合わせにより構成される複数の情報によって構成される学習用データセットを記憶する学習用データ記憶部と、
前記学習用データセットを学習モデルに入力することで、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する学習済みモデルを構築する機械学習部と、
前記機械学習部によって構築された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、を備える、機械学習装置。

【請求項10】

保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置のための研磨情報処理装置であって、
前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を取得する情報取得部と、
前記情報取得部によって予め取得された、前記研磨条件と、前記研磨前後のプロファイルとの組み合わせを少なくとも含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得部により新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、目標プロファイルと、を少なくとも含む情報を入力して、前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルを前記目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件を予測する状態予測部と、を備えた、研磨情報処理装置。

【請求項11】

保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置で用いられる研磨条件を予測するための予測装置であって、
前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を少なくとも含む情報を取得する情報取得処理と、
前記情報取得処理によって予め取得された前記情報を含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得処理により新たに取得された研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、目標プロファイルと、を入力して、前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルを前記目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件を予測する予測処理と、を実行するプロセッサを備える、予測装置。

【請求項12】

保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨処理のための研磨条件を出力する学習済みモデルを構築する機械学習装置であって、
前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、の組み合わせにより構成される複数の情報によって構成される学習用データセットを記憶する学習用データ記憶部と、
前記学習用データセットを学習モデルに入力することで、前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルを目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件を出力する学習済みモデルを構築する機械学習部と、
前記機械学習部によって構築された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、を備える、機械学習装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエハなどの基板を研磨する研磨装置に設けられる研磨情報処理装置、特に、基板の周縁部を研磨する研磨装置に設けられる研磨情報処理装置に関する。さらに、本発明は、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する予測装置、および研磨装置で用いられる研磨条件を予測する予測装置に関する。さらに、本発明は、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測するための学習済みモデルを構築する機械学習装置、および研磨装置で用いられる研磨条件を予測するための学習済みモデルを構築する機械学習装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造における歩留まり向上の観点から、ウエハなどの基板の表面状態の管理が近年注目されている。半導体デバイスの製造工程では、種々の材料がシリコン基板上に成膜される。このため、基板の周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、基板の周縁部のみをアームで保持して基板を搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、周縁部に残存した不要な膜が種々の工程を経ていく間に剥離して基板に形成されたデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。

【0003】

そこで、基板の周縁部に形成された不要な膜を除去するために、研磨装置を用いて基板の周縁部が研磨される（例えば、特許文献１参照）。また、近年の集積度を向上させるための基板の積層化において、薄膜化する際の周縁部の断面形状管理が基板割れ等を防止し、歩留まり向上の重要な要素となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６６１４９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来は、基板周縁部の最適な研磨後プロファイル（表面形状）を得るための最適な研磨条件（研磨レシピ）を作成するために、基板周縁部の研磨前プロファイルを計測し、得られた研磨前プロファイルに基づいて研磨条件を作業者が作成していた。研磨条件を決定するためには、作業者に専門的な知識が必要であり、適切な研磨条件を見出すためには時間を要する。

【0006】

特許文献１に記載の研磨方法であれば、比較的短時間で適切な研磨条件を得ることができる。しかしながら、この方法では、基板の周縁部のタイプごとに予め準備された複数の研磨条件から選択された研磨条件でしか基板の研磨処理をすることができない。実際の研磨プロセスでは、基板の周縁部の様々なプロファイルに応じて適切に研磨条件を決定して、該基板の周縁部を研磨する必要がある。さらに、同一のプロファイルを有する基板であっても、研磨後の製造プロセス、および／または基板の用途に応じて、様々なプロファイルに基板を研磨する必要がある。そのため、基板が様々な研磨前プロファイルを有していても、所望の研磨後プロファイルを得るための最適な研磨条件を決定することが可能な技術が求められている。

【0007】

そこで、本発明は、所望の基板の周縁部の研磨後プロファイルを得るための適切な研磨条件を自動で精度よく決定することが可能な研磨情報処理装置を提供する。
また、本発明は、所望の基板の周縁部の研磨後プロファイルを得るために、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する予測装置を提供する。
さらに、本発明は、所望の基板の周縁部の研磨後プロファイルを得るための研磨条件を予測する予測装置を提供する。
さらに、本発明は、所望の基板の周縁部の研磨後プロファイルを得るための学習済みモデルを構築する機械学習装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置のための研磨情報処理装置であって、前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を取得する情報取得部と、前記情報取得部によって予め取得された、前記研磨条件と、前記研磨前後のプロファイルとの組み合わせを少なくとも含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得部により新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、を少なくとも含む情報を入力して、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する状態予測部と、前記状態予測部で予測された前記研磨後の基板の周縁部のプロファイルと、前記基板の周縁部の目標プロファイルとに基づいて、前記新たに取得された研磨条件を補正する補正部と、を備えた、研磨情報処理装置が提供される。

【0009】

一態様では、前記研磨条件は、前記保持ステージの状態を表す保持ステージ条件を含み、前記保持ステージ条件は、前記基板の研磨開始から研磨終了までの間の前記保持ステージの回転数、前記保持ステージの回転速度、前記保持ステージの回転加速度、および前記基板の研磨開始から研磨終了までの間の前記保持ステージの回転時間の少なくとも１つを含む。
一態様では、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを前記基板の周縁部に対して傾けることが可能なチルト機構をさらに備え、前記研磨条件は、前記研磨ヘッドの状態を表す研磨ヘッド条件を含み、前記研磨ヘッド条件は、前記研磨ヘッドが前記研磨具を前記基板に押圧する押圧力、前記研磨ヘッドの前記基板の周縁部に対するチルト角度範囲、前記研磨ヘッドが前記研磨具を前記基板に押圧する研磨時間、前記研磨ヘッドが前記基板の周縁部に対して移動するチルト移動速度、および前記研磨ヘッドの移動を所定のチルト角度で一次停止させる際に用いられるチルト固定時間の少なくとも１つを含む。
一態様では、前記研磨具は、研磨テープであり、前記研磨装置は、前記研磨テープに張力を与えつつ、前記研磨テープを前記研磨ヘッドに供給する研磨テープ供給装置をさらに備え、前記研磨ヘッド条件は、前記研磨テープの張力、および／または前記研磨テープの供給速度をさらに含む。

【0010】

一態様では、前記研磨装置は、前記基板に前記研磨液を供給する研磨液供給ノズルをさらに備え、前記研磨条件は、前記研磨液に関連する研磨液条件を含み、前記研磨液条件は、前記研磨液供給ノズルから吐出される前記研磨液の流量、前記研磨液の圧力、前記研磨液の温度、前記研磨液に含まれる砥粒の濃度、および前記基板に対する前記研磨液供給ノズルの位置の少なくとも１つを含む。
一態様では、前記基板の周縁部は、前記基板の最外周面であるベベル部を含み、前記学習データセットに含まれる研磨前の基板の周縁部のプロファイル、および前記学習済みモデルで予測された前記研磨後の基板の周縁部のプロファイルは、前記ベベル部の表面円弧部中心座標、前記ベベル部の表面円弧部半径、前記ベベル部の裏面円弧部中心座標、および前記ベベルの裏面円弧部半径の少なくとも１つを含む。
一態様では、前記基板の周縁部は、前記基板の最外周面であるベベル部と、前記ベベル部よりも半径方向内側に位置する平坦部であるトップエッジ部と、を備え、前記学習データセットに含まれる研磨後の基板の周縁部のプロファイル、および前記学習済みモデルで予測された前記研磨後の基板の周縁部のプロファイルは、前記トップエッジ部の研磨幅、および／または前記トップエッジ部の研磨深さを含む。

【0011】

一態様では、保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置で研磨された前記基板の周縁部のプロファイルを予測するための予測装置であって、前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を少なくとも含む情報を取得する情報取得処理と、前記情報取得処理によって予め取得された前記情報を含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得処理により新たに取得された研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、を入力して、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する予測処理と、を実行するプロセッサを備える、予測装置が提供される。

【0012】

一態様では、保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨処理後の前記基板の周縁部のプロファイルを出力する学習済みモデルを構築する機械学習装置であって、前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、の組み合わせにより構成される複数の情報によって構成される学習用データセットを記憶する学習用データ記憶部と、前記学習用データセットを学習モデルに入力することで、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する学習済みモデルを構築する機械学習部と、前記機械学習部によって構築された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、を備える、機械学習装置が提供される。

【0013】

一態様では、保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置のための研磨情報処理装置であって、前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を取得する情報取得部と、前記情報取得部によって予め取得された、前記研磨条件と、前記研磨前後のプロファイルとの組み合わせを少なくとも含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得部により新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、目標プロファイルと、を少なくとも含む情報を入力して、前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルを前記目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件を予測する状態予測部と、を備えた、研磨情報処理装置が提供される。

【0014】

一態様では、保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨装置で用いられる研磨条件を予測するための予測装置であって、前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を少なくとも含む情報を取得する情報取得処理と、前記情報取得処理によって予め取得された前記情報を含む学習データセットを用いて構築された学習済みモデルに、前記情報取得処理により新たに取得された研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、目標プロファイルと、を入力して、前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルを前記目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件を予測する予測処理と、を実行するプロセッサを備える、予測装置が提供される。

【0015】

一態様では、保持ステージに保持された基板を回転させながら、研磨液の存在下で研磨具を前記基板の周縁部に研磨ヘッドで押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨処理のための研磨条件を出力する学習済みモデルを構築する機械学習装置であって、前記基板の周縁部を研磨するための研磨条件と、前記基板の周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、の組み合わせにより構成される複数の情報によって構成される学習用データセットを記憶する学習用データ記憶部と、前記学習用データセットを学習モデルに入力することで、前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルを目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件を出力する学習済みモデルを構築する機械学習部と、前記機械学習部によって構築された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部と、を備える、機械学習装置が提供される。

【発明の効果】

【0016】

研磨条件は、学習済みモデルによって予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルとに基づいて補正される。あるいは、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルに近づけるための最適な研磨条件が学習済みモデルによって予測される。その結果、適切な研磨条件を、自動的に、かつ精度よく生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、一実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す平面図である。

【図2】図２（ａ）はストレート型のウエハの断面図であり、図２（ｂ）はラウンド型のウエハの断面図である。

【図3】図３は、一実施形態に係る研磨モジュールを示す平面図である。

【図4】図４は、図３に示す研磨モジュールの縦断面図である。

【図5】図５は、研磨ヘッドの拡大図である。

【図6】図６は、研磨ヘッドがウエハのベベル部を研磨している様子を示す図である。

【図7】図７は、研磨ヘッドがウエハのトップエッジ部を研磨している様子を示す図である。

【図8】図８は、研磨ヘッドがウエハのボトムエッジ部を研磨している様子を示す図である。

【図9】図９は、一実施形態に係る研磨情報処理装置を示す模式図である。

【図10】図１０は、ベベル部の表面円弧部中心座標、表面円弧部半径、裏面円弧部中心座標、およびベベルの裏面円弧部半径を説明するための模式図である。

【図11】図１１は、研磨処理によってウエハＷの周縁部に形成された階段状の窪みを説明するための模式図である。

【図12】図１２は、一実施形態に係るニューラルネットワークの構造を示す模式図である。

【図13】図１３は、他の実施形態に係るニューラルネットワークの構造を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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、一実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す平面図である。図１における矢印は、基板の一例であるウエハＷの搬送方向を示している。図１に示す研磨装置は、ウエハＷの周縁部を研磨するための装置である。

【0019】

図２（ａ）および図２（ｂ）は、ウエハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図２（ａ）はいわゆるストレート型のウエハの断面図であり、図２（ｂ）はいわゆるラウンド型のウエハの断面図である。図２（ａ）のウエハＷにおいて、ベベル部は、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成されるウエハＷの最外周面（符号Ｂで示す）である。

【0020】

図２（ｂ）のウエハＷにおいては、ベベル部は、ウエハＷの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。トップエッジ部Ｅ１は、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する領域であって、かつデバイスが形成される領域Ｄよりも半径方向外側に位置する平坦部である。トップエッジ部Ｅ１は、デバイスが形成された領域を含むこともある。ボトムエッジ部Ｅ２は、トップエッジ部Ｅ１とは反対側に位置し、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する平坦部である。これらトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、総称してニアエッジ部と呼ばれることもある。

【0021】

図１に戻り、研磨装置１００は、略矩形状のハウジングを備えており、ハウジングの内部は隔壁１１４，１１５，１１６によって研磨ユニット１２０と洗浄ユニット１３０とロード／アンロードユニット１４０とに区画されている。これらの研磨ユニット１２０、洗浄ユニット１３０、およびロード／アンロードユニット１４０は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気されるものである。また、研磨装置１００には、研磨ユニット１２０、洗浄ユニット１３０、およびロード／アンロードユニット１４０の動作を制御する制御装置１１１が設けられている。

【0022】

さらに、研磨装置１００は、ウエハＷの周縁部のプロファイル（表面形状）を取得するための形状測定器（プロファイラ）１５０を備えている。形状測定器１５０の種類および構成は、ウエハＷの周縁部のプロファイルを取得可能である限り任意である。例えば、形状測定器１５０は、少なくとも１つのカメラ、若しくは、少なくとも１つの赤外線照射器またはレーザー照射器を用いてウエハＷの周縁部のプロファイルを取得する非接触式形状測定器であってもよいし、接触子をウエハＷの表面に走査させることでウエハＷの周縁部のプロファイルを取得する接触式形状測定器であってもよい。

【0023】

図１に示すように、ロード／アンロードユニット１４０は、ロード／アンロードユニット１４０の正面に互いに隣り合って配置された複数（図示された例では４つ）のフロントロード部１４１と、フロントロード部１４１の配列方向に沿って移動可能な第１搬送ロボット１４２とを有している。

【0024】

フロントロード部１４１には、多数のウエハＷをストックするウエハカセットが載置される。具体的には、たとえば、フロントロード部１４１には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポッド、またはＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）が搭載され得る。ここで、ＳＭＩＦ，ＦＯＵＰは、内部にウエハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

【0025】

第１搬送ロボット１４２は、フロントロード部１４１の配列方向に沿って移動することにより、各フロントロード部１４１に搭載されたウエハカセットにアクセス可能である。この第１搬送ロボット１４２は、上下に２つのハンド（図示せず）を有しており、例えば、ウエハカセットにウエハＷを戻すときに上側のハンドを使用し、研磨前のウエハＷを搬送するときに下側のハンドを使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。

【0026】

図１に示す研磨ユニット１２０は、ウエハＷの研磨処理が行われる領域に相当し、少なくとも１つ（図示された例では２つ）の研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂと、研磨前のウエハＷが仮置される第１仮置台１２３と、研磨後のウエハＷが仮置される第２仮置台１２４と、研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂと第１仮置台１２３と第２仮置台１２４との間でウエハＷを搬送する第２搬送ロボット１２２と、を有している。本実施形態では、研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂは、純水および薬液などの液体の存在下で研磨具を基板の周縁部に摺接させて該周縁部を研磨する研磨モジュールである。

【0027】

洗浄ユニット１３０は、研磨後のウエハＷを洗浄し、さらに乾燥させる領域に相当し、洗浄モジュール１３１と、乾燥モジュール１３２と、第３搬送ロボット１３３と、第４搬送ロボット１３４と、を有している。

【0028】

第３搬送ロボット１３３は、研磨ユニット１２０の第２仮置台１２４と洗浄モジュール１３１との間に配置されており、研磨後のウエハＷを第２仮置台１２４から洗浄モジュール１３１に搬送する。第４搬送ロボット１３４は、洗浄モジュール１３１と乾燥モジュール１３２との間に配置されており、洗浄後のウエハＷを洗浄モジュール１３１から乾燥モジュール１３２に搬送する。

【0029】

洗浄モジュール１３１としては、たとえば、上下に配置されたロール状のスポンジを回転させてウエハＷの表面および裏面に押し付けてウエハＷの表面および裏面を洗浄するロールスポンジタイプの洗浄モジュールや、半球状のスポンジを回転させながらウエハＷに押し付けて洗浄するペンシルタイプの洗浄モジュールを用いることができる。乾燥モジュール１３２としては、たとえば、チャックしたウエハＷを高速回転させるステージを有しており、ウエハＷを高速回転させることで洗浄後のウエハＷを乾燥させるスピンドライタイプの乾燥モジュールを用いることができる。

【0030】

図１に示すように、隔壁１１４は、研磨ユニット１２０および洗浄ユニット１３０と、ロード／アンロードユニット１４０とを区画する隔壁である。研磨ユニット１２０を区画する隔壁１１５と、洗浄ユニット１３０を区画する隔壁１１６との間には、第２搬送ロボット１２２が配置される搬送エリア１２８が形成されている。研磨ユニット１２０の研磨モジュール１２１ａ，１２１ｂで研磨処理されたウエハＷは、搬送エリア１２８を通って洗浄ユニット１３０の洗浄モジュール１３１に搬送される。

【0031】

次に、研磨モジュール１２１ａについて説明する。本実施形態では、研磨モジュール１２１ｂは、研磨モジュール１２１ａと同一の構成を有しているため、その重複する説明を省略する。

【0032】

図３は、一実施形態に係る研磨モジュール１２１ａを示す平面図であり、図４は、図３に示す研磨モジュール１２１ａの縦断面図である。図３および図４に示すように、この研磨モジュール１２１ａは、その中央部に、ウエハＷを水平に保持し、回転させる回転保持機構（基板保持部）３を備えている。図３においては、回転保持機構３がウエハＷを保持している状態を示している。回転保持機構３は、ウエハＷの裏面を真空吸着により保持する皿状の保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結された中空シャフト５と、この中空シャフト５を回転させるモータＭ１とを備えている。ウエハＷは、搬送機構のハンド（図示せず）により、ウエハＷの中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の上に載置される。

【0033】

中空シャフト５は、ボールスプライン軸受（直動軸受）６によって上下動自在に支持されている。保持ステージ４の上面には溝４ａが形成されており、この溝４ａは、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通している。一実施形態では、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通する溝４ａが形成されたシートを保持ステージ４の上面に貼り付けてもよい。溝４ａは、例えば、シートを打ち抜き加工することにより形成される。連通路７は中空シャフト５の下端に取り付けられたロータリジョイント８を介して真空ライン９に接続されている。連通路７は、処理後のウエハＷを保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、ウエハＷを保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。

【0034】

中空シャフト５は、この中空シャフト５に連結されたプーリーｐ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたプーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータＭ１によって回転される。モータＭ１の回転軸は中空シャフト５と平行に延びている。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持されたウエハＷは、モータＭ１によって回転される。

【0035】

ボールスプライン軸受６は、中空シャフト５がその長手方向へ自由に移動することを許容する軸受である。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２に固定されている。したがって、本実施形態においては、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下に直線動作ができるように構成されており、中空シャフト５とケーシング１２は一体に回転する。中空シャフト５は、エアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、エアシリンダ１５によって中空シャフト５および保持ステージ４が上昇および下降できるようになっている。

【0036】

ケーシング１２と、その外側に同心上に配置された円筒状のケーシング１４との間にはラジアル軸受１８が介装されており、ケーシング１２は軸受１８によって回転自在に支持されている。このような構成により、回転保持機構３は、ウエハＷをその中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつウエハＷを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。

【0037】

図３に示すように、回転保持機構３に保持されたウエハＷの周囲には４つの研磨ヘッド組立体（研磨部）１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの径方向外側には研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがそれぞれ設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとは隔壁２０によって隔離されている。隔壁２０の内部空間は研磨室２１を構成し、４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび保持ステージ４は研磨室２１内に配置されている。一方、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは隔壁２０の外側（すなわち、研磨室２１の外）に配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは互いに同一の構成を有し、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄも互いに同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよび研磨テープ供給機構２Ａについて説明する。

【0038】

研磨テープ供給機構２Ａは、研磨具の一例である研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、ウエハＷの研磨に使用された研磨テープ２３を回収する回収リール２５とを備えている。供給リール２４は回収リール２５の上方に配置されている。供給リール２４および回収リール２５にはカップリング２７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図１には供給リール２４に連結されるカップリング２７とモータＭ２のみを示す）。それぞれのモータＭ２は、所定の回転方向に一定のトルクをかけ、研磨テープ２３に所定のテンション（張力）をかけることができるようになっている。

【0039】

研磨テープ２３は長尺の帯状の研磨具であり、その片面が研磨面を構成している。研磨テープ２３は、ＰＥＴシートなどからなる基材テープと、基材テープの上に形成されている研磨層とを有している。研磨層は、基材テープの一方の表面を被覆するバインダ（例えば、樹脂）と、バインダに保持された砥粒とから構成されており、研磨層の表面が研磨面を構成している。研磨具として、研磨テープ２３に代えて、帯状の研磨布を用いてもよい。

【0040】

研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態で研磨テープ供給機構２Ａにセットされる。研磨テープ２３の側面は巻き崩れが生じないようにリール板で支持されている。研磨テープ２３の一端は回収リール２５に取り付けられ、研磨ヘッド組立体１Ａに供給された研磨テープ２３を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ２３を回収するようになっている。研磨ヘッド組立体１Ａは研磨テープ供給機構２Ａから供給された研磨テープ２３をウエハＷの周縁部に当接させるための研磨ヘッド３０を備えている。研磨テープ２３は、研磨テープ２３の研磨面（前面）がウエハＷを向くように研磨ヘッド３０に供給される。

【0041】

研磨テープ供給機構２Ａは複数のガイドローラ３１，３２，３３，３４を有しており、研磨ヘッド組立体１Ａに供給され、研磨ヘッド組立体１Ａから回収される研磨テープ２３がこれらのガイドローラ３１，３２，３３，３４によってガイドされる。研磨テープ２３は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通して供給リール２４から研磨ヘッド３０へ供給され、使用された研磨テープ２３は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。

【0042】

図４に示すように、ウエハＷの上方には上側供給ノズル（上側研磨液供給ノズル）３６が配置され、回転保持機構３に保持されたウエハＷの上面中心に向けて研磨液を供給する。また、ウエハＷの裏面と回転保持機構３の保持ステージ４との境界部（保持ステージ４の外周部）に向けて研磨液を供給する下側供給ノズル（下側研磨液供給ノズル）３７を備えている。研磨液には通常純水が使用されるが、研磨テープ２３の砥粒としてシリカを使用する場合などはアンモニアを用いることもできる。さらに、研磨装置は、研磨処理後に研磨ヘッド３０を洗浄する洗浄ノズル３８を備えており、研磨処理後にウエハＷが回転保持機構３により上昇した後、研磨ヘッド３０に向けて洗浄水を噴射し、研磨処理後の研磨ヘッド３０を洗浄できるようになっている。

【0043】

中空シャフト５がケーシング１２に対して昇降した時にボールスプライン軸受６やラジアル軸受１８などの機構を研磨室２１から隔離するために、図４に示すように、中空シャフト５とケーシング１２の上端とは上下に伸縮可能なベローズ１９で接続されている。図４は、中空シャフト５が下降している状態を示し、保持ステージ４が研磨位置にあることを示している。研磨処理後には、エアシリンダ１５によりウエハＷを保持ステージ４および中空シャフト５とともに搬送位置まで上昇させ、この搬送位置でウエハＷを保持ステージ４から離脱させる。

【0044】

隔壁２０は、ウエハＷを研磨室２１に搬入および搬出するための搬送口２０ｂを備えている。搬送口２０ｂは、水平に延びる切り欠きとして形成されている。したがって、搬送機構に把持されたウエハＷは、水平な状態を保ちながら、搬送口２０ｂを通って研磨室２１内を横切ることが可能となっている。隔壁２０の上面には開口２０ｃおよびルーバー４０が設けられ、下面には排気口（図示せず）が設けられている。研磨処理時は、搬送口２０ｂは図示しないシャッターで閉じられるようになっている。したがって、排気口から図示しないファン機構により排気をすることで研磨室２１の内部には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。この状態において研磨処理がされるので、研磨液が上方へ飛散することが防止され、研磨室２１の上部空間を清浄に保ちながら研磨処理をすることができる。

【0045】

図１に示すように、研磨ヘッド３０はアーム６０の一端に固定され、アーム６０は、ウエハＷの接線方向に平行な回転軸Ｃｔまわりに回転自在に構成されている。アーム６０の他端はプーリーｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータＭ４に連結されている。モータＭ４が時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転することで、アーム６０が軸Ｃｔまわりに所定の角度だけ回転する。本実施形態では、モータＭ４、アーム６０、プーリーｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、ウエハＷの表面に対して研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。

【0046】

チルト機構は、移動台６１に搭載されている。移動台６１は、ガイド６２およびレール６３を介してベースプレート６５に移動自在に連結されている。レール６３は、回転保持機構３に保持されたウエハＷの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１はウエハＷの半径方向に沿って直線的に移動可能になっている。移動台６１にはベースプレート６５を貫通する連結板６６が取り付けられ、連結板６６にはリニアアクチュエータ６７がジョイント６８を介して連結されている。リニアアクチュエータ６７はベースプレート６５に直接または間接的に固定されている。

【0047】

リニアアクチュエータ６７としては、エアシリンダや位置決め用モータとボールネジとの組み合わせなどを採用することができる。このリニアアクチュエータ６７、レール６３、ガイド６２によって、研磨ヘッド３０をウエハＷの半径方向に直線的に移動させる移動機構が構成されている。すなわち、移動機構はレール６３に沿って研磨ヘッド３０をウエハＷへ近接および離間させるように動作する。一方、研磨テープ供給機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。

【0048】

図５は、研磨ヘッド３０の拡大図である。図５に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３の研磨面をウエハＷに対して所定の力で押圧する押圧機構４１を備えている。また、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を供給リール２４から回収リール２５へ送るテープ送り機構４２を備えている。研磨ヘッド３０は複数のガイドローラ４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９を有しており、これらのガイドローラはウエハＷの接線方向と直交する方向に研磨テープ２３が進行するように研磨テープ２３をガイドする。

【0049】

研磨ヘッド３０に設けられたテープ送り機構４２は、テープ送りローラ４２ａと、テープ把持ローラ４２ｂと、テープ送りローラ４２ａを回転させるモータＭ３とを備えている。モータＭ３は研磨ヘッド３０の側面に設けられ、モータＭ３の回転軸にテープ送りローラ４２ａが取り付けられている。テープ把持ローラ４２ｂはテープ送りローラ４２ａに隣接して配置されている。テープ把持ローラ４２ｂは、図５の矢印ＮＦで示す方向（テープ送りローラ４２ａに向かう方向）に力を発生するように図示しない機構で支持されており、テープ送りローラ４２ａを押圧するように構成されている。

【0050】

モータＭ３が図５に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ４２ａが回転して研磨テープ２３を供給リール２４から研磨ヘッド３０を経由して回収リール２５へ送ることができる。テープ把持ローラ４２ｂはそれ自身の軸まわりに回転することができるように構成され、研磨テープ２３が送られるに従って回転する。

【0051】

押圧機構４１は、研磨テープ２３の裏面側に配置された押圧パッド５０と、この押圧パッド５０をウエハＷの周縁部に向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とを備えている。エアシリンダ５２はいわゆる片ロッドシリンダである。エアシリンダ５２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ２３をウエハＷに対して押圧する力が調整される。ウエハＷの周囲に配置された４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのチルト機構、押圧機構４１、テープ送り機構４２、および各研磨ヘッド組立体を移動させる移動機構は、それぞれ独立に動作が可能なように構成されている。

【0052】

図６は、研磨ヘッド３０がウエハＷのベベル部を研磨している様子を示す図である。ウエハＷのベベル部を研磨するときは、図６に示されるように、上述のチルト機構により研磨ヘッド３０の傾斜角度を断続的または連続的に変化させながら、押圧パッド５０により研磨テープ２３をウエハＷのベベル部に押し当てる。研磨中に、研磨テープ２３をテープ送り機構４２により所定の速度で送ってもよい。

【0053】

さらに、本実施形態の押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０は、ウエハＷのトップエッジ部およびボトムエッジ部を研磨することができる。すなわち、図７に示されるように、上述のチルト機構により研磨ヘッド３０を上方に傾けて、突起部５４ａにより研磨テープ２３をウエハＷのトップエッジ部に押圧し、トップエッジ部を研磨することができる。さらに、図８に示されるように、研磨ヘッド３０を下方に傾けて、突起部５４ｂにより研磨テープ２３をウエハＷのボトムエッジ部に押圧し、ボトムエッジ部を研磨することができる。

【0054】

このように、本実施形態の研磨ヘッド３０は、トップエッジ部Ｅ１、ベベル部Ｂ、およびボトムエッジ部Ｅ２を含むウエハＷの周縁部全体を研磨することができる。研磨ヘッド組立体１Ａ～１Ｄ（図３参照）は、この研磨ヘッド３０をそれぞれ有している。したがって、研磨装置のスループットを向上させるために、全ての研磨ヘッド組立体１Ａ～１Ｄがトップエッジ部Ｅ１、ベベル部Ｂ、およびボトムエッジ部Ｅ２を含むウエハＷの周縁部全体を研磨してもよい。あるいは、研磨ヘッド組立体１Ａでトップエッジ部Ｅ１を研磨し、研磨ヘッド組立体１Ｂでベベル部Ｂを研磨し、研磨ヘッド組立体１Ｃでボトムエッジ部Ｅ２を研磨してもよい。

【0055】

次に、このような構成からなる研磨装置１００における研磨方法の一例を説明する。

【0056】

図１に示すように、まず、ロード／アンロードユニット１４０において、第１搬送ロボット１４２が、フロントロード部１４１のウエハカセットから研磨前のウエハＷを取り出して、形状測定器１５０に搬送し、形状測定器１５０は、研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルを取得する。取得された研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルは、形状測定器１５０から制御装置１１１に送られ、制御装置１１１は、研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルを記憶する。次いで、第１搬送ロボット１４２は、形状測定器１５０からウエハＷを取り出して、第１仮置台１２３に仮置する。

【0057】

第２搬送ロボット１２２は、第１仮置台１２３上の研磨前のウエハＷをハンドでクランプして、第１研磨モジュール１２１ａ（または第２研磨モジュール１２１ｂ）に搬入する。そして、第１研磨モジュール１２１ａ（または第２研磨モジュール１２１ｂ）は、搬入されたウエハＷの周縁部の研磨処理を所定の研磨条件（研磨レシピ）で実行する。

【0058】

次いで、第１研磨モジュール１２１ａ（または第２研磨モジュール１２１ｂ）でのウエハＷの研磨処理が完了すると、第２搬送ロボット１２２は、研磨後のウエハＷを第１研磨モジュール１２１ａ（または第２研磨モジュール１２１ｂ）から取り出して、第２仮置台１２４に仮置する。

【0059】

第２仮置台１２４に研磨後のウエハＷが仮置されると、第３搬送ロボット１３３は、研磨後のウエハＷを第２仮置台１２４から洗浄モジュール１３１に搬送し、洗浄モジュール１３１はウエハＷの洗浄処理を実行する。次いで、第４搬送ロボット１３４は、洗浄後のウエハＷを洗浄モジュール１３１から乾燥モジュール１３２に搬送し、乾燥モジュール１３２はウエハＷの乾燥処理を実行する。

【0060】

次いで、ロード／アンロードユニット１４０の第１搬送ロボット１４２は、乾燥後のウエハＷを乾燥モジュール１３２から取り出して、形状測定器１５０に搬送し、形状測定器１５０は、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを取得する。取得された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルは、形状測定器１５０から制御装置１１１に送られ、制御装置１１１は、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを記憶する。その後、第１搬送ロボット１４２は、形状測定器１５０からウエハＷを取り出して、該ウエハＷをフロントロード部１４１のウエハカセットに収納する。

【0061】

図１に示すように、本実施形態に係る制御装置１１１には、ウエハ（基板）Ｗの周縁部の所望の研磨後プロファイルを得るための適切な研磨条件を決定する研磨情報処理装置１１２が内蔵されている。図示はしないが、制御装置１１１を、研磨情報処理装置として使用してもよいし、研磨情報処理装置１１２を、制御装置１１１とは別に設けてもよい。研磨情報処理装置１１２が制御装置１１１とは別に設けられる場合、研磨情報処理装置１１２は、制御装置１１１と無線または有線で情報を送受信可能に連結される。このような研磨情報処理装置１１２は、パーソナルコンピュータであってもよいし、サーバ装置であってもよいし、ネットワーク上のクラウド環境に構築されたクラウドサーバであってもよい。

【0062】

図９は、一実施形態に係る研磨情報処理装置を示す模式図である。図９に示す研磨情報処理装置１１２は、プログラム、およびデータなどを格納可能な記憶装置２４０ａと、記憶装置２４０ａに格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などのプロセッサ（処理装置）２４０ｂと、ウエハＷの周縁部を研磨するための研磨条件と、研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、を取得する情報取得部２４１と、を備えている。

【0063】

情報取得部２４１は、制御装置１１１と形状測定器１５０（図１参照）に連結されており、ウエハＷを研磨するたびに、制御装置１１１から研磨条件を取得し、形状測定器１５０から研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイル（すなわち、研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルと、取得した研磨条件で研磨された後のウエハＷの周縁部のプロファイル）を取得する。さらに、情報取得部２４１は、取得した研磨条件と、研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、の組み合わせからなる情報をプロセッサ２４０ｂに送り、プロセッサ２４０ｂは、受信した研磨条件を、受信した研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルに関連付けて記憶装置２４０ａに格納する。

【0064】

さらに、プロセッサ２４０ｂは、後述する機械学習装置３００の学習用データ記憶部３０１に、情報（すなわち、研磨条件と、この研磨条件に関連付けられた研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルの組み合わせ）を送信して、該情報を学習用データ記憶部３０１に格納させる。機械学習装置３００は、学習用データ記憶部３０１に予め格納された大量の情報を用いて、情報取得部２４１によって新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、を少なくとも含む情報を入力した際に、研磨後の基板の周縁部のプロファイルを予測する（または、出力する）学習済みモデルを構築する。

【0065】

本実施形態では、研磨情報処理装置１１２のプロセッサ２４０ｂは、情報取得部２４１に、研磨条件と、ウエハＷの周縁部の研磨前のプロファイルと、前記研磨条件で研磨された前記基板の周縁部の研磨後のプロファイルと、を少なくとも含む情報を取得させる動作と、機械学習装置３００によって構築された学習済みモデルに、情報取得部２４１によって新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、を少なくとも含む情報を入力して、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを予測する動作と、を実行する予測装置としても機能する。

【0066】

図９に示す研磨情報処理装置１１２は、さらに、学習済みモデルで予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルとに基づいて、新たに取得した研磨条件を補正する補正部２４２を備える。目標プロファイルは、記憶装置２４０ａに予め格納されていてもよいし、制御装置１１１に予め格納されていてもよい。補正部２４２で行われる研磨条件の補正では、勾配降下法などの既知の補正方法を用いることができる。このような補正方法では、例えば、予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルとの差分に基づいて研磨条件が補正される。

【0067】

補正部２４２は、補正後の研磨条件をプロセッサ２４０ｂに送り、プロセッサ２４０ｂは、補正後の研磨条件を制御装置１１１に送る。制御装置１１１は、補正後の研磨条件でウエハＷの周縁部を研磨する。

【0068】

情報取得部２４１によって取得される研磨条件、および／または補正部２４２によって補正される研磨条件は、例えば、保持ステージ４（図４参照）の状態を表す保持ステージ条件、研磨ヘッド３０（図５参照）の状態を表す研磨ヘッド条件、および研磨液供給ノズル３６，３７（図４参照）から吐出される研磨液に関連する研磨液条件の少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0069】

保持ステージ条件は、ウエハＷの研磨開始から研磨終了までの間の保持ステージ４の回転数、保持ステージ４の回転速度、保持ステージ４の回転加速度、およびウエハＷの研磨開始から研磨終了までの間の保持ステージ４の回転時間の少なくとも１つを含んでいる。保持ステージ４の回転加速度は、ウエハＷの研磨開始から研磨終了までの間に保持ステージ４の回転速度が変化する場合に、保持ステージ４の回転速度の瞬時の変化量に相当する。

【0070】

研磨ヘッド条件は、研磨ヘッド３０が研磨テープ２３（研磨具）をウエハＷに押圧する押圧力、研磨ヘッド３０がチルト機構によってウエハＷの周縁部に対して移動する際の、研磨ヘッド３０のウエハＷの周縁部に対するチルト角度範囲、研磨ヘッド３０が研磨テープ２３をウエハＷに押圧する研磨時間、研磨ヘッド３０がチルト機構によってウエハＷの周縁部に対して移動する際のチルト移動速度、および研磨ヘッド３０の移動を所定のチルト角度で一次停止させる際に用いられるチルト固定時間の少なくとも１つを含んでいる。

【0071】

研磨ヘッド条件は、上記研磨ヘッド条件の代わりに、またはこれらに加えて、研磨テープ供給装置によって加えられる研磨テープ２３の張力、および／または研磨テープ供給装置によって送られる研磨テープ２３の供給速度を含んでいてもよい。

【0072】

研磨液条件は、研磨液供給ノズル３６および／または研磨液供給ノズル３７から吐出される研磨液の流量、研磨液の圧力、研磨液の温度、研磨液がスラリーの場合に該研磨液に含まれる砥粒の濃度、およびウエハＷに対する研磨液供給ノズル３６および／または研磨液供給ノズル３７の位置の少なくとも１つを含んでいる。

【0073】

情報取得部２４１によって取得される研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイル、および学習済みモデルで予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルは、ベベル部の表面円弧部中心座標、ベベル部の表面円弧部半径、ベベル部の裏面円弧部中心座標、およびベベルの裏面円弧部半径の少なくとも１つを含んでいる。これらの値は、形状測定器１５０によって取得される。

【0074】

図１０は、ベベル部の表面円弧部中心座標、表面円弧部半径、裏面円弧部中心座標、およびベベルの裏面円弧部半径を説明するための模式図である。ベベル部の表面円弧部中心座標、および表面円弧部半径を求めるために、ウエハＷの中心を通って延びる縦断面でウエハＷを見たときに、ウエハＷの表面側の円弧部Ｂ１の中心Ｏ１を原点とする極座標系が設定される。この極座標系において、表面円弧部中心座標は原点Ｏ１に相当し、表面円弧部半径は、原点Ｏ１からウエハＷの表面側の円弧部Ｂ１の表面までの距離ｒ１に相当する。

【0075】

同様に、ベベル部の裏面円弧部中心座標、および裏面円弧部半径を求めるために、ウエハＷの中心を通って延びる縦断面でウエハＷを見たときに、ウエハＷの裏面側の円弧部Ｂ２の中心Ｏ２を原点とする極座標系が設定される。この極座標系において、裏面円弧部中心座標は原点Ｏ２に相当し、裏面円弧部半径は、原点Ｏ２からウエハＷの裏面側の円弧部Ｂ２の表面までの距離ｒ２に相当する。図１０に示した例では、原点Ｏ２は、原点Ｏ１に一致し、距離ｒ２は距離ｒ１と同一である。しかしながら、原点Ｏ１と原点Ｏ２が一致している必要は無いし、距離ｒ２と距離ｒ１が同一である必要も無い。

【0076】

図７に示すように、本実施形態に係る研磨装置の研磨ヘッド３０は、ウエハＷの周縁部のトップエッジ部を研磨することができる。この場合、図１１に示すように、研磨装置は、ウエハＷの周縁部に階段状の窪みが形成されるようにトップエッジ部を研磨することができる。図１１は、研磨処理によってウエハＷの周縁部に形成された階段状の窪みを説明するための模式図である。

【0077】

図１１に示すように、ウエハＷの周縁部に階段状の窪みが形成される場合、情報取得部２４１によって取得される研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイル、および学習済みモデルで予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルは、ウエハＷに表面から研磨されるトップエッジ部の部位の深さ（研磨深さＤｐ）、および／またはウエハＷの最外周端Ｗｅから研磨されるトップエッジ部の部位の幅（研磨幅Ｗｐ）を含んでいてもよい。

【0078】

本実施形態によれば、学習済みモデルによって予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルとに基づいて、研磨条件が補正される。その結果、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを目標プロファイルに近づけるための適切な研磨条件を、自動的に、かつ精度よく生成することができる。

【0079】

一実施形態では、予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルとの差分に対する閾値を設けてもよい。閾値は、予め記憶装置２４０ａに記憶されるか、制御装置１１１に記憶されている。プロセッサ２４０ｂは、予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、ウエハＷの周縁部の目標プロファイルとの差分が閾値を超えている場合に、補正後の研磨条件と、研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルを、再度、学習済みモデルに入力する。そして、補正後の研磨条件で研磨された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを補正部２４２に送り、補正部２４２は、補正後の研磨条件で研磨されたウエハＷの周縁部のプロファイルと目標プロファイルとに基づいて、補正後の研磨条件を再補正する。

【0080】

プロセッサ２４０ｂは、補正後の研磨条件で研磨されたウエハＷの周縁部のプロファイルと目標プロファイルとの差分が閾値以下であれば、再補正された研磨条件を制御装置１１１に送り、制御装置１１１は、再補正された研磨条件でウエハＷの周縁部を研磨させる。プロセッサ２４０ｂは、補正後の研磨条件で研磨されたウエハＷの周縁部のプロファイルと目標プロファイルとの差分が閾値よりも大きければ、再補正後の研磨条件と、研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルを、学習済みモデルに入力して、再補正後の研磨条件で研磨されたウエハＷの周縁部のプロファイルを予測させる。このように、プロセッサ２４０ｂは、学習済みモデルから出力された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと目標プロファイルとの差分が閾値以下となるまで、学習済みモデルから研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを出力させる動作を繰り返してもよい。

【0081】

図９に示す機械学習装置３００は、情報取得部２４１によって取得された研磨条件と、研磨前後のプロファイルとの組み合わせからなる情報を少なくとも含む学習データセットを用いて学習済みモデルを構築するための装置である。図９に示すように、機械学習装置３００は、学習用データセットを記憶する学習用データ記憶部３０１と、学習用データ記憶部３０１に記憶された学習用データセットを用いて学習済みモデルを構築する機械学習部３０３と、機械学習部３０３で構築された学習済みモデルを記憶する学習モデル記憶部３０４と、を備えている。

【0082】

上述したように、学習用データセット記憶部３０１に記憶される学習用データセットは、研磨装置でウエハＷの周縁部を研磨するたびに情報取得部２４１によって取得された研磨条件と、研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、の組み合わせからなる多数の情報である。研磨条件と、研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルと、の組み合わせからなる情報は、ウエハＷを研磨するたびに、学習用データセット記憶部３０１に学習用データセットとして蓄積されていく。

【0083】

機械学習部３０３では、学習済みモデルを構築するために学習用データセットを用いた機械学習が行われる。機械学習は、人工知能（ＡＩ：Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）のアルゴリズムである学習アルゴリズムによって実行され、機械学習によって、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを予測する学習済モデルが構築される。学習済みモデルを構築するための学習アルゴリズムは特に限定されない。例えば、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを学習するための学習アルゴリズムとして、「教師あり学習」、「教師なし学習」、「強化学習」、「ニューラルネットワーク」などの公知の学習アルゴリズムを採用できる。

【0084】

一実施形態では、機械学習部３０３が実行する機械学習は、ニューラルネットワークを用いた機械学習、特に、ディープラーニングであってもよい。ディープラーニングは、隠れ層（中間層ともいう）が多層化されたニューラルネットワークをベースとする機械学習法である。本明細書では、入力層と、二層以上の隠れ層と、出力層で構成されるニューラルネットワークを用いた機械学習をディープラーニングと称する。

【0085】

図１２は、一実施形態に係るニューラルネットワークの構造を示す模式図である。図１２に示すニューラルネットワークは、入力層３５０と、複数の隠れ層３５１と、出力層３５２を有している。ニューラルネットワークは、情報取得部２４１によって取得された研磨条件と、研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルとの多数の組合せからなる学習用データセットに基づいて、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを学習する。すなわち、ニューラルネットワークは、研磨条件および研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルと、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルとの関係を学習する。このような機械学習は所謂「教師あり学習」と称される。教師あり学習では、状態変数としての研磨条件および研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルと、この状態変数に関連付けられた研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイル（ラベル）の組み合わせを大量にニューラルネットワークに入力することで、それらの関係性を帰納的に学習する。

【0086】

本実施形態では、機械学習部３０３は、学習用データセットを用いて、研磨条件と、研磨前のウエハＷの周縁部のプロファイルとを入力したときに、この研磨条件で研磨された後のウエハＷの周縁部のプロファイルを出力する学習済みモデルを構築する。このように構築された学習済モデルは、学習モデル記憶部３０４に記憶される。

【0087】

学習モデル記憶部３０４に記憶された学習済みモデルは、新たなウエハＷが研磨される前に、予測装置として機能するプロセッサ２４０ｂに呼び出され、プロセッサ２４０ｂは、情報取得部２４１によって取得された新しいウエハＷ用の研磨条件と、新しいウエハＷの研磨前のプロファイルを学習済みモデルに入力して、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを予測する。さらに、プロセッサ２４０ｂは、予測された研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルと目標プロファイルとを補正部２４２に送り、補正部２４２に、新しいウエハＷ用の研磨条件を補正させる。

【0088】

プロセッサ２４０ｂは、新たなウエハＷの研磨条件と、研磨前後の新たなウエハＷの周縁部のプロファイルを追加の教師データとして学習用データセット記憶部３０１に蓄積してもよい。この場合、機械学習装置３００は、教師データおよび追加の教師データを基にした機械学習を通じて、学習済みモデルを更新していく。これにより、学習済みモデルから出力される研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルの精度を向上させることができる。

【0089】

図１３は、他の実施形態に係るニューラルネットワークの構造を示す模式図である。なお、本実施形態で特に説明しない構成は、上述した実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。

【0090】

図１３に示すニューラルネットワークを用いる実施形態では、機械学習装置３００は、学習用データセットを用いて、入力層３５０に、状態変数としての研磨条件、研磨前プロファイル、および目標プロファイルを入力したときに、ウエハＷの周縁部の研磨後のプロファイルを目標プロファイルに近づける（または、一致させる）ための新たな研磨条件を予測する（出力する）学習済みモデルを構築する。学習用データセットは、上述した実施形態と同様に、研磨条件と、研磨前後のウエハＷの周縁部のプロファイルとの組み合わせからなる情報を少なくとも含んでいる。

【0091】

本実施形態では、予測装置としても機能する研磨情報処理装置１１２のプロセッサ２４０ｂは、情報取得部２４１に、研磨条件と、ウエハＷの周縁部の研磨前のプロファイルと、目標プロファイルと、を少なくとも含む情報を取得させる動作と、機械学習装置３００によって構築された学習済みモデルに、情報取得部２４１によって新たに取得された研磨条件と、研磨前の基板の周縁部のプロファイルと、目標プロファイルと、を少なくとも含む情報を入力して、ウエハＷの周縁部の研磨後のプロファイルを目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件を予測する動作と、を実行させる。

【0092】

なお、本実施形態では、図９に示す研磨情報処理装置１１２の補正部２４２が省略される。予測装置としても機能するプロセッサ２４０ｂは、予測された新しい研磨条件を制御装置１１１に送り、制御装置１１１は、新しい研磨条件でウエハＷの周縁部を研磨する。

【0093】

本実施形態では、学習済みモデルによって、ウエハＷの周縁部の研磨後のプロファイルを目標プロファイルに近づけるための新たな研磨条件が予測され、該新しい研磨条件でウエハＷの周縁部が研磨される。すなわち、研磨後のウエハＷの周縁部のプロファイルを目標プロファイルに近づけるための適切な研磨条件を、自動的に、かつ精度よく生成することができる。

【0094】

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】

【0095】

１Ａ～１Ｄ 研磨ヘッド組立体（研磨部）
２Ａ～２Ｄ 研磨テープ供給機構
３ 回転保持機構（基板保持部）
４ 保持ステージ
５ 中空シャフト
６ ボールスプライン軸受
７ 連通路
９ 真空ライン
１０ 窒素ガス供給ライン
１５ エアシリンダ
２０ 隔壁
２４ 供給リール
２５ 回収リール
３０ 研磨ヘッド
４１ 押圧機構
４２ テープ送り機構
４３～４９ ガイドローラ
５０ 押圧パッド
５２ エアシリンダ（駆動機構）
６７ リニアアクチュエータ
１００ 研磨装置
１１１ 制御装置
１１２ 研磨情報処理装置
１２０ 研磨ユニット
１２１ａ，１２１ｂ 研磨モジュール
１２２ 第２搬送ロボット
１２８ 搬送エリア
１３０ 洗浄ユニット
１３１ 洗浄モジュール
１３２ 乾燥モジュール
１３３ 第３搬送ロボット
１３４ 第４搬送ロボット
１４０ ロード／アンロードユニット
１４１ フロントロード部
１４２ 第１搬送ロボット
１５０ 形状測定器
２４０ａ 記憶装置
２４０ｂ プロセッサ（処理装置）
２４１ 情報取得部
２４２ 補正部
３００ 機械学習装置
３０１ 学習用データ記憶部
３０３ 機械学習部
３０４ 学習モデル記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】