特許 7145084 基板処理装置および基板処理装置において部分研磨されるべき領域を特定する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-21

(45)【発行日】2022-09-30

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理装置において部分研磨されるべき領域を特定する方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/005 20120101AFI20220922BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220922BHJP

   B24B 49/02 20060101ALI20220922BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20220922BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20220922BHJP

【ＦＩ】

B24B37/005 Z

H01L21/304 622S

H01L21/304 622Q

H01L21/304 621E

B24B49/02 Z

B24B49/10

B24B49/12

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2019003449

(22)【出願日】2019-01-11

(65)【公開番号】P2020110871

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-09-13

(73)【特許権者】

【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】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100203611

【弁理士】

【氏名又は名称】奈良 大地

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 和英

(72)【発明者】

【氏名】小畠 厳貴

【審査官】須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１４５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３８４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５４８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５８７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３４７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ３７／００－３７／３４

Ｈ０１Ｌ２１／３０４；２１／４６３

Ｂ２４Ｂ４１／００－５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理装置において、部分研磨装置により部分研磨されるべき領域を特定する方法であって、
基板の少なくとも一方の面に成膜された被処理膜の全面を研磨するための基板研磨装置であって、膜厚センサを備える基板研磨装置と、
前記基板研磨装置により研磨された基板の前記被処理膜を更に部分的に研磨するための部分研磨装置と、
を備える基板処理装置において、
前記基板研磨装置により第１基板の被処理膜の全面を研磨する全体研磨工程と、
前記全体研磨工程の後に、前記基板研磨装置の前記膜厚センサにより前記第１基板の膜厚分布を取得する膜厚測定工程と、
前記膜厚測定工程により得られた膜厚分布のデータから、前記部分研磨装置により部分研磨されるべき前記第１基板の領域を特定する特定工程と、を有する、
方法。

【請求項2】

前記基板研磨装置は、前記被処理膜の全面を研磨テーブル上に配置された研磨パッドに押圧し、液体供給機構によりスラリを供給しながら、前記第１基板と前記研磨パッドとを相対運動させることで、化学的機械的研磨により前記被処理膜を研磨する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記膜厚センサは、前記被処理膜の前記第１基板の面内における膜厚分布を測定する、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記膜厚センサから得られる被処理膜の膜厚分布のデータは、前記第１基板の中心からの半径を１つの次元、被処理膜の膜厚をもう１つの次元とする２次元的な膜厚プロファイルである、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記の部分研磨されるべき領域の特定において、複数の前記膜厚プロファイルを用いて算出された代表膜厚プロファイルを用いて、前記第１基板の半径方向に対して部分研磨されるべき領域を特定する、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記の、代表膜厚プロファイルを用いて部分研磨されるべき領域を特定する段階において、複数の前記膜厚プロファイルについて、各半径における各膜厚の平均値により代表膜厚プロファイルを算出し、算出された代表膜厚プロファイルを用いて、前記第１基板の半径方向に対して部分研磨されるべき領域を特定する、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記膜厚プロファイルは、前記膜厚センサの実測値から得られた膜厚プロファイルであるか、前記膜厚センサの出力した信号から生成されたセンサ出力マップから抽出された膜厚プロファイルである、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記膜厚プロファイルとあらかじめ設定された目標膜厚プロファイルとが比較されることにより、前記第１基板の半径方向に対して部分研磨されるべき領域が特定される、請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記膜厚プロファイルもしくは代表膜厚プロファイルと前記目標膜厚プロファイルとの差分により、部分研磨されるべき領域の研磨量分布がさらに特定される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記膜厚センサから得られるデータは、前記基板研磨装置による前記被処理膜の研磨が終了した後に、前記基板研磨装置の前記液体供給機構から前記研磨パッドに向けて水を供給しながら前記膜厚センサを動作させて得られたデータである、請求項２、および請求項２を引用する請求項３から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

スラリによって前記被処理膜の研磨が行われる、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記基板研磨装置は前記膜厚センサを前記研磨テーブルに複数備える、請求項２、および請求項２を引用する請求項３から１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

基板処理装置であって、
基板の少なくとも一方の面に成膜された被処理膜の全面を研磨するための基板研磨装置であって、
研磨パッドが取り付けられる研磨テーブルと、
前記基板を保持して、前記被処理膜を前記研磨パッドに押圧する基板保持部と、
前記被処理膜の前記基板面内における膜厚分布を測定する膜厚センサと、
を備え、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動させることが可能である、基板研磨装置と、
前記基板研磨装置により研磨された基板の前記被処理膜を更に部分的に研磨するための部分研磨装置と、
制御部と、
を備える基板処理装置であって、
前記制御部は、前記基板研磨装置により第１基板の被処理膜の全面を研磨した後に、前記基板研磨装置の前記膜厚センサにより前記第１基板の前記被処理膜の膜厚分布を測定し、前記第１基板の測定された膜厚分布のデータから、前記部分研磨装置により部分研磨されるべき前記第１基板の領域を特定する、
基板処理装置。

【請求項14】

前記膜厚センサから得られる被処理膜の膜厚分布のデータは、前記第１基板の中心からの半径を１つの次元、膜厚をもう１つの次元とする２次元的な膜厚プロファイルである、請求項１３に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記基板処理装置は、前記研磨パッド上にスラリ、純水もしくは薬液のいずれかを供給する液体供給機構を備える、請求項１３または１４に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記基板研磨装置もしくは前記部分研磨装置にて研磨した前記基板を洗浄する洗浄装置と、
前記基板の洗浄後に該基板を乾燥させる乾燥装置と、
前記基板研磨装置、前記部分研磨装置、前記洗浄装置及び前記乾燥装置間で前記基板を搬送する搬送装置と、
を備え、
前記制御部は、前記基板研磨装置、前記部分研磨装置、前記洗浄装置、前記乾燥装置及び前記搬送装置の動作を制御する、
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項17】

前記部分研磨装置は、
前記基板の被処理面を上向きに保持するためのステージと、
部分研磨パッドを保持するための部分研磨ヘッドと、
前記部分研磨ヘッドを保持するための保持アームと、
前記保持アームを、前記ステージの表面に対して垂直な方向に移動させるための垂直駆動機構と、
前記保持アームを、前記ステージの表面に対して平行な方向に移動させるための平行駆動機構と、
を有する、
請求項１３から１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項18】

前記部分研磨装置は、前記ステージ上に配置された基板の位置を検出するための検出部を有する、
請求項１７に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板の少なくとも一方の面に成膜された被処理膜の全面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により研磨する基板研磨装置と、基板研磨装置により研磨された基板の被処理膜を更に部分的に研磨するための部分研磨装置を備えた基板処理装置および基板処理装置において部分研磨されるべき領域を特定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、処理対象物（例えば半導体基板などの基板または基板の表面に形成された各種の膜）に対して各種処理を行うために処理装置が用いられている。処理装置の一例としては、処理対象物の研磨処理等を行うためのＣＭＰ装置を含む装置が挙げられる。

【0003】

基板処理装置は、処理対象物の研磨処理を行うための研磨ユニット、処理対象物の洗浄処理及び乾燥処理を行うための洗浄ユニット、及び、研磨ユニットへ処理対象物を受け渡すとともに洗浄ユニットによって洗浄処理及び乾燥処理された処理対象物を受け取るロード・アンロードユニット、などを備える。また、基板処理装置は、研磨ユニット、洗浄ユニット、及びロード・アンロードユニット内で処理対象物の搬送を行う搬送機構を備えている。基板処理装置は、搬送機構によって処理対象物を搬送しながら研磨、洗浄、及び乾燥の各種処理を順次行う。

【0004】

昨今の半導体デバイスの製造における各工程への要求精度は既に数ｎｍのオーダーに達しており、ＣＭＰもその例外ではない。この要求を満たすべく、ＣＭＰでは研磨及び洗浄条件の最適化が行われる。しかし、最適条件が決定しても、構成要素の制御バラつきや消耗材の経時変化による研磨及び洗浄性能の変化は避けられない。また、処理対象である半導体ウェハ自身にもバラつきが存在し、例えばＣＭＰ前において処理対象物に形成される膜の膜厚やデバイス形状のバラつきが存在する。これらのバラつきはＣＭＰ中及びＣＭＰ後においては残膜のバラつきや不完全な段差解消、更には本来完全に除去すべき膜の研磨においては膜残りといった形で顕在化する。このようなバラつきはウェハ面内ではチップ間やチップ間を横断した形で発生し、更にはウェハ間やロット間でも発生する。現状は、これらのバラつきをある閾値以内となるように、研磨中のウェハや研磨前のウェハに対する研磨条件（たとえば研磨時にウェハ面内に与える圧力分布、ウェハ保持テーブルの回転数、スラリ）及び洗浄条件を制御すること、および／または閾値を超えたウェハに対するリワーク（再研磨）を行うことで対処している。

【0005】

しかし、上述のような研磨条件によるバラつきの抑制効果は、主にウェハの半径方向に対して現れるために、ウェハの周方向に対するバラつきの調整は困難である。さらに、ＣＭＰ時の処理条件やＣＭＰにより研磨する膜の下層の状態により、ウェハ面内において局所的な研磨量の分布のバラつきが生じることもある。また、ＣＭＰ工程におけるウェハの半径方向の研磨分布の制御に関して、昨今の歩留まり向上の観点からウェハ面内のデバイス領域が拡大してきており、よりウェハのエッジ部まで研磨分布を調整する必要がでてきている。ウェハのエッジ部では、研磨圧力分布や研磨材であるスラリの流入のバラつきの影響がウェハの中心付近よりも大きくなる。研磨条件及び洗浄条件の制御やリワークは、基本的にはＣＭＰを実施する研磨ユニットにて行っている。この場合、ウェハ面に対して研磨パッドが全面接触していることがほとんどであり、一部が接触している場合でも、処理速度の維持の観点からは、研磨パッドとウェハとの接触面積は大きく取らざるを得ない。このような状況では、例えばウェハ面内の特定の領域にて閾値を超えるバラつきが発生
したとしても、これをリワーク等で修正する際には、その接触面積の大きさが故にリワークが不要な部分に対しても研磨を施してしまうことになる。その結果として、本来求められる閾値の範囲に修正することが困難となる。従って、より小領域の研磨及び洗浄状態の制御が可能な構成でかつウェハ面内の任意の位置に対して、処理条件の制御やリワークといった再処理が施せる方法及び装置を提供することが求められる。

【0006】

この要求を満たすべく、基板全体をＣＭＰ研磨した後に基板の一部を研磨する（修正する、リワーク（再加工）する）部分研磨装置が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１８－１３４７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

部分研磨装置によって部分研磨されるべき箇所または領域を特定するためには、部分研磨前（ＣＭＰ後）の処理対象物の状態、たとえば基板上の被処理膜の膜厚分布の検出が必要である。そして、検出された膜厚分布と目標膜厚分布との差分により、部分研磨されるべき箇所または領域を特定する必要がある。たとえば特許文献１の部分研磨装置では、状態検出部（符号４２０）が備えられている。特許文献１の状態検出部は基板上に形成された被処理膜の膜厚の分布を検出する。状態検出部からの信号を受け取った制御部は、部分研磨装置が研磨すべき研磨位置と各研磨位置での目標研磨量を算出する。

【0009】

特許文献１では、基板上の被処理膜全面のＣＭＰによる研磨と、ＣＭＰ後の基板上の被処理膜の部分的な研磨と、の間に基板上の被処理膜の膜厚分布を検出するステップが必要となり得る。ここで、被処理膜の膜厚分布検出ステップでは被処理膜の膜質に応じて従来の渦電流式、光学式等の測定手段により測定が行われるが、これらの測定手段にて基板面内の被処理膜の膜厚分布の測定を行う場合、比較的長い時間を要し得る。特により高精度の部分研磨による膜厚の修正を行う場合は測定点数が膨大になることで、本ステップは多大な時間を要することになる。このような状況では、特許文献１においては基板の部分的な研磨を実行するまでの時間が長期化し、ひいては基板の処理速度が大幅に低下し得た。

【0010】

そこで本願は、上記の課題に鑑み、ＣＭＰ後の基板上の被処理膜の膜厚分布を迅速に把握し、ひいては高い基板の処理速度を実現することを一つの目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本願は、一実施形態として、基板処理装置において、部分研磨装置により部分研磨されるべき領域を特定する方法であって、基板の少なくとも一方の面に成膜された被処理膜の全面を研磨するための基板研磨装置であって、膜厚センサを備える基板研磨装置と、基板研磨装置により研磨された基板の被処理膜を更に部分的に研磨するための部分研磨装置と、を備える基板処理装置において、基板研磨装置の膜厚センサから得られる被処理膜の膜厚分布のデータから、部分研磨装置により部分研磨されるべき領域を特定する、方法を開示する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】基板処理装置の上面図である。

【図2】基板研磨装置の正面図である。

【図3】基板から見た膜厚センサの軌道を示す図である。

【図4】膜厚センサの出力した信号のプロファイルを模式的に示すグラフである。

【図5】センサ出力マップの模式図である。

【図6】部分研磨装置の斜視図である。

【図7】複数の研磨ヘッドを示す模式図である。

【図8】基板処理装置により基板を研磨する手法の一例を示すフローチャートである。

【図9】制御部による処理の一例を示すグラフである。

【図10】制御部による処理の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜基板処理装置の概観＞
一実施形態にかかる基板処理装置１００の上面図を図１に示す。図１およびその他の図は模式図に過ぎないことに留意されたい。たとえば、実際の基板処理装置は図１と異なった形状であってよい。たとえば、実際の基板処理装置は図１に図示されていない要素を有していてもよい。基板処理装置およびその部品の具体的な構成は以下に説明される構成に限られない。

【0014】

図１の基板処理装置１００は、ロード・アンロード部１１０と、研磨部１２０と、を備える。基板処理装置１００はさらに、基板搬送ユニット１３０及び１４０と、基板洗浄・乾燥部１５０と、制御部１６０と、を備える。ロード・アンロード部１１０は、ＦＯＵＰ１１１と、ロード・アンロード部の搬送ロボット１１２と、を備えてよい。研磨部１２０は、第１の研磨装置１２１と、第２の研磨装置１２２と、第３の研磨装置１２３と、第４の研磨装置１２４と、を備えてよい。第１の研磨装置１２１から第４の研磨装置１２４の少なくとも一つは、基板の少なくとも一方の面の全面を研磨するための一般的なＣＭＰ装置であってよい。ＣＭＰ装置は、研磨パッドを取り付けるための研磨テーブル（図示せず）と、基板を取り付けるためのトップリング（図示せず）と、を備える。第１の研磨装置１２１から第４の研磨装置１２４の少なくともひとつは部分研磨装置を含む。追加または代替として、基板処理装置１００と独立した部分研磨装置があってもよい。第１の研磨装置１２１～第４の研磨装置１２４は、ＣＭＰ機能と部分研磨機能の双方を有する装置であってよい。部分研磨装置の詳細は後述される。また、基板搬送ユニット１３０及び１４０について、例えば１４０はリニアトランスポーターであり、本リニアトランスポーターは研磨部１２０の各研磨装置に基板を受け渡す機能を有しても良い。また、基板搬送ユニット１３０はリニアトランスポーター１４０間の基板の受け渡しを行う搬送ロボット１３１及び後述の第１の洗浄部搬送ロボット１５４へ受け渡す際に一時的に基板を仮置きするステーション１３２を備えてもよい。また、基板洗浄・乾燥部１５０は、本図では第１の洗浄モジュール１５１と、第２の洗浄モジュール１５２と、乾燥モジュール１５３と、を備えてよい。基板洗浄・乾燥部１５０はさらに、第１の洗浄部搬送ロボット１５４と、第２の洗浄部搬送ロボット１５５と、を備えてよい。

【0015】

ロード・アンロード部１１０は、処理が必要な基板を基板処理装置１００の外部からロードするために、および、処理が終了した基板を基板処理装置１００の内部からアンロードするために設けられている。ＦＯＵＰ１１１は基板または基板が収容された基板カセットを収容することができる。ロード・アンロード部の搬送ロボット１１２は所望のＦＯＵＰ１１１から／へ、基板を受け取る／受け渡す。ロード・アンロード部の搬送ロボット１１２によって受け取られた基板は、後述する基板搬送ユニット１４０および／または図示されない他の機構などによって研磨部１２０へ送られてよい。

【0016】

研磨部１２０によって研磨された基板は基板搬送ユニット１４０及び１３０内の搬送ロボット１３１を用いて基板搬送ユニット１３０内のステーション１３２に搬送される。ステーション１３２は研磨された後かつ洗浄される前の基板を保持することが可能であるように構成されている。ステーション１３２は複数枚の基板を保持することが可能であってもよい。基板搬送ユニット１４０及び搬送ロボット１３１は研磨部１２０から基板搬送ユニット１３０内のステーション１３２へ基板を搬送するように構成される。なお、前述の
とおり、基板搬送ユニット１４０はロード・アンロード部１１０と研磨部１２０の間の基板の搬送の少なくとも一部を担当してもよい。

【0017】

ステーション１３２に保持されている基板は基板洗浄・乾燥部１５０に搬送される。ステーション１３２と基板洗浄・乾燥部１５０との間の基板の搬送は第１の洗浄部搬送ロボット１５４によって行われる。基板洗浄・乾燥部１５０に搬送された基板は各洗浄モジュール（第１の洗浄モジュール１５１、第２の洗浄モジュール１５２）によって洗浄される。ここで、基板の洗浄については、ロール状のＰＶＡスポンジを基板の表裏面に接触させ、薬液もしくは純水を供給した状態で基板とＰＶＡスポンジを相対運動させるロール洗浄、またペンシル状の小径のＰＶＡスポンジを基板に接触させた状態で揺動させる洗浄、といった接触式洗浄や、メガソニック洗浄や高圧ジェット洗浄といった非接触洗浄を適宜組合せても良い。また、乾燥モジュール１５３では、洗浄モジュールにより洗浄された基板の乾燥を行う。ここで、乾燥方式としては、基板を高速回転させることで、基板に付着した液体を除去する方式や、ＩＰＡを含有したガスを供給しながら基板を高速回転させる方式、などを適宜選択しても良い。なお、乾燥モジュール１５３は洗浄の最終工程を担当する洗浄モジュールとしての機能と基板を乾燥させる機能の双方を有していてもよい。また、本図では洗浄モジュールは２段であるが、追加的または代替的に、第３の洗浄モジュールを乾燥モジュール１５３の前段に設けてもよい。

【0018】

第１の洗浄部搬送ロボット１５４はステーション１３２から研磨後の基板を受け取り、受け取った基板を第１の洗浄モジュール１５１に搬送する。また、第１の洗浄部搬送ロボット１５４は第１の洗浄モジュール１５１によって洗浄された基板を受け取り、受け取った基板を第２の洗浄モジュール１５２に搬送する。第２の洗浄部搬送ロボット１５５は第２の洗浄モジュール１５２によって洗浄された基板を受け取り、受け取った基板を乾燥モジュール１５３に搬送する。乾燥モジュール１５３で乾燥された基板は、何らかの手段、たとえば搬送ロボット１１２、基板搬送ユニット１４０または図示されない他の搬送機器などによって乾燥モジュール１５３から搬出される。乾燥モジュール１５３から搬出された基板は、ロード・アンロード部１１０に搬入される。基板は最終的にロード・アンロード部１１０によって基板処理装置１００からアンロードされる。

【0019】

＜基板研磨装置の詳細＞
図２は、一実施形態にかかる基板研磨装置１２１０の正面図である。図２の基板研磨装置１２１０は研磨部１２０の少なくとも一部であってよい。たとえば、図２の基板研磨装置は第１の研磨装置１２１である。

【0020】

一実施形態にかかる基板研磨装置１２１０は、研磨テーブル１２１１と、研磨ヘッド１２１２と、液体供給機構１２１３と、制御部１２１４を備える。制御部１２１４は、たとえば、ストレージデバイスＳＴＯ、プロセッサＰＲＯおよび入出力装置Ｉ／Ｏを備えてよい。制御部１２１４は基板処理装置１００の制御部１６０と同一であってもよく、別個のものであってもよい。

【0021】

研磨テーブル１２１１の上面には研磨パッド１２１５が着脱可能に取り付けられている。ここで研磨テーブル１２１１の「上面」とは、研磨テーブル１２１１のうち研磨ヘッド１２１２と対向する面を指す用語である。したがって、研磨テーブル１２１１の「上面」は「鉛直上方向に位置する面」に限られない。研磨ヘッド１２１２は研磨テーブル１２１１と対向するように設けられている。研磨ヘッド１２１２のうち研磨テーブル１２１１と対向する面には基板Ｗｆが着脱可能に取り付けられている。液体供給機構１２１３はスラリなどの研磨液を研磨パッド１２１５に供給するよう構成されている。液体供給機構１２１３は、研磨液以外にも純水や洗浄液または薬液などを供給するように構成されていてもよい。

【0022】

一実施形態にかかる基板研磨装置１２１０は、基板搬送ユニットから基板Ｗｆを研磨ヘッドに受け渡した後、図示しない上下動機構により研磨ヘッド１２１２を下降させて基板Ｗｆを研磨パッド１２１５に接触させることができる。上下動機構はエアシリンダ式でもよく、ボールネジによる位置制御式でもよい。また、研磨テーブル１２１１および研磨ヘッド１２１２はモータＭＯなどによって回転させられる（このモータなどは、「相対運動機構」と呼ばれてもよい）。基板研磨装置１２１０は、基板Ｗｆと研磨パッド１２１５とを接触させ、液体供給機構１２１３により研磨液を供給した状態で研磨テーブル１２１１および研磨ヘッド１２１２の少なくとも一方、好ましくは双方を回転させることで基板Ｗｆ上の処理対象膜を研磨する。

【0023】

基板研磨装置１２１０はさらに、複数の区画に分割されたエアバッグ１２１６を研磨ヘッド１２１２内に有してよい。追加または代替として、エアバッグ１２１６は研磨テーブル１２１１に設けられていてもよい。エアバッグ１２１６は基板Ｗｆの領域ごとに研磨圧力を調整するためのゴム状の部材である。エアバッグ１２１６は、内部に導入された流体の圧力によって体積が変化するように構成されている。なお、「エア」バッグという名称ではあるが、空気以外の流体、たとえば窒素ガスや純水、がエアバッグ１２１６に導入されてもよい。

【0024】

研磨テーブル１２１１には膜厚センサ１２１７が設けられている。膜厚センサ１２１７は、基板Ｗｆ上に形成された膜の厚さまたは基板自体の厚さ（以下では両者をあわせて単に「膜厚」という）を測定することが可能なセンサである。膜厚センサ１２１７は例えば渦電流センサ、光学式センサ、その他のセンサであってよい。渦電流センサは主に金属膜のような電気伝導性を有する膜、また光学式センサは光の透過性を有する膜に対して有効である。膜厚センサ１２１７は、典型的には、研磨テーブル１２１１の研磨中の基板Ｗｆの中心を通過する軌跡上の位置に設置されている。ただし、膜厚センサ１２１７は他の場所、例えば、基板Ｗｆのエッジ部を精密に測定することを目的として、研磨テーブル１２１１の中心の近傍などに設けられていてもよい。また、膜厚センサ１２１７の個数は１個でもよく、２個以上であってもよい。なお、本膜厚センサでの基板Ｗｆ上の被処理膜の膜厚測定時間は１点当たりμｓｅｃからｍｓｅｃオーダーであり、よって、膜厚センサ１２１７が基板Ｗｆを通過する際に、基板Ｗｆ面内を通過する軌跡上の複数点の膜厚分布を測定することが可能である。

【0025】

各部品の寸法誤差、組立誤差および回転速度の誤差等が全くない場合、かつ、研磨テーブル１２１１の回転速度と研磨ヘッド１２１２の回転速度が所定の組み合わせである場合、基板Ｗｆから見た膜厚センサ１２１７の軌道は何通りかに限定される。一例として、研磨テーブル１２１１の回転速度が７０ ｒｐｍ（７０ ｍｉｎ^－１）かつ研磨ヘッド１２１２の回転速度が７７ ｒｐｍ（７７ ｍｉｎ^－１）である場合、基板Ｗｆから見た膜厚センサ１２１７の軌道は図３に示される通りとなる。図３では、膜厚センサ１２１７の軌道が矢印の付された実線で示されている。この条件下では、研磨テーブル１２１１が１回転するごとに膜厚センサ１２１７の軌道が３６度回転する。換言すれば、基板Ｗｆから見た膜厚センサ１２１７の軌道の間隔θは３６度である。したがって、この場合の軌道の本数は１０本となる（３６０（度）／３６（度／本）＝１０（本））。図３中に付された「１」～「１０」の符号は、膜厚センサ１２１７の１周目の軌道～１０週目の軌道を表す符号である。

【0026】

典型的な膜厚センサ１２１７は、基板Ｗｆを通過する際に、基板面内のＷｆ中心を通過する複数の点における膜厚を測定する。図３にて述べたとおり、膜厚センサ１２１７は基板Ｗｆと研磨テーブル１２１１との回転数の組合せにより、基板Ｗｆ面内において、複数の軌道を通りながら基板Ｗｆ上の被処理膜の膜厚を計測する。膜厚センサ１２１７の出力
信号は図４に示すようなプロファイルを有する（図４では、半径を基準に基板上の位置が定められていることに留意されたい）。ひとつの例として、図４には３つの軌道上の出力信号が代表して示されている。さらに前述のとおり、膜厚センサ１２１７の軌道は複数存在し得る。よって、膜厚センサ１２１７の出力信号の複数の軌跡の組合せから、膜厚の位置依存性を表わしたマップ（図５参照）を生成することが可能となる。当該マップ、すなわち基板Ｗｆの被研磨面の全面に対する膜厚センサ１２１７の出力信号の大きさを表すマップを以下では「センサ出力マップ」という。なお、後述するように、センサ出力マップを生成することは必須事項ではない。

【0027】

センサ出力マップのデータポイントは基板Ｗｆ上に２次元的に位置する。各データポイントにおいて膜厚センサ１２１７の出力信号が記録されるので、センサ出力マップは３次元データとなる（位置を表わすための２次元および出力信号の大きさを表わすための１次元、計３次元）。センサ出力マップは、膜厚センサ１２１７の出力信号の凹凸を十分に解像できる解像度（データポイント数）を有することが好ましい。たとえば、基板Ｗｆの大きさなどの諸条件にもよるが、センサ出力マップのデータポイント数は好ましくは１００点×１００点以上である。より好ましくは、１０００点×１０００点以上である。センサ出力マップのデータポイントはｘｙ座標ではなくｒθ座標その他の座標で表わされていてもよい。

【0028】

センサ出力マップは、たとえば膜厚センサ１２１７の実際の出力信号から生成されることによって取得されてよい。センサ出力マップは、基板研磨装置１２１０を動作させた状態、より具体的には研磨テーブル１２１１および研磨ヘッド１２１２を回転させた場合に膜厚センサ１２１７が出力した信号から生成される。

【0029】

センサ出力マップを生成する際の、基板Ｗｆから見た膜厚センサ１２１７の軌道の間隔θは、膜厚センサ１２１７の出力信号の凹凸を十分に解像できる間隔であることが好ましい。一つの例における、センサ出力マップを生成する際の研磨テーブル１２１１および研磨ヘッド１２１２の回転速度は、基板Ｗｆから見た膜厚センサ１２１７の軌道の間隔θが１０度以下となるよう構成される。たとえば基板Ｗｆから見た膜厚センサ１２１７の軌道の間隔θが２度ちょうどである場合、軌道の本数は１８０本となる（３６０（度）／２（度／本）＝１８０（本））。膜厚センサ１２１７が基板Ｗｆ上の多数の軌道を通ることにより、基板Ｗｆのほぼ全面について膜厚センサ１２１７の信号が出力される。基板Ｗｆのほぼ全面についての出力信号から、センサ出力マップを生成して取得することが可能である。センサ出力マップは基板Ｗｆの研磨中に生成されてもよい。センサ出力マップは、基板Ｗｆの研磨ステップ後において生成されてもよい。後者においては、センサ出力マップの生成は、基板Ｗｆが実質的に研磨されない条件下において実行するのが望ましい。たとえば研磨ステップ終了後に、液体供給機構１２１３から純水を供給して研磨液が除去された状態で、研磨テーブル１２１１および研磨ヘッド１２１２を回転させることで実行されてもよい。上記に説明した方法によれば、図５に示されるようなセンサ出力マップ１９０が生成される。

【0030】

取得されたセンサ出力マップ（たとえば図５のセンサ出力マップ１９０）に描いた任意の線上において、膜厚センサ１２１７の出力した信号の値をプロファイル化することができる。なお、ここにいう「線」は直線に限らない。したがって、取得されたセンサ出力マップから、任意の軌道上のプロファイルを算出することができる。

【0031】

＜部分研磨装置の詳細＞
図６は、一実施形態による部分研磨装置１０００を模式的に示す斜視図である。部分研磨装置１０００は研磨部１２０の少なくとも一部であってよい。たとえば、図６の部分研磨装置１０００は第１の研磨装置１２１～第４の研磨装置１２４の少なくとも一つの少な
くとも一部であってよい。一実施形態にかかる部分研磨装置１０００はベース面１００２の上に配置されている。部分研磨装置１０００は図示しない筐体内に設置されてよい。

【0032】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は、基板Ｗｆを上向きに保持するステージ４００を備える。ステージ４００は基板Ｗｆを任意の手段で、たとえば真空吸着によって固定可能であってよい。一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は、ステージ４００の周りに上下動が可能な複数のリフトピン４０２を備えている。リフトピン４０２は基板搬送装置から基板Ｗｆを受け取り、基板Ｗｆをステージ４００に置くために用いられてよい。部分研磨装置１０００は基板Ｗｆの位置決めのための位置決め機構４０４を備えてもよい。図６の位置決め機構４０４は位置決めピン（図示せず）と位置決めパッド４０６とを含む。位置決め機構４０４は、リフトピン４０２上に基板Ｗｆが載せられた状態において、位置決めパッド４０６を基板Ｗｆに押し付けることで基板Ｗｆの位置決めを行うことができる。

【0033】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は検出部４０８を備える。検出部４０８はステージ４００上に配置された基板Ｗｆの位置を検出する。検出部４０８は、たとえば基板Ｗｆのノッチ又はオリエンテーションフラットの位置を基準として基板Ｗｆの任意の点を特定することが可能である。結果として、所望の領域の部分研磨が可能となる。

【0034】

ステージ４００は、回転駆動機構４１０により回転軸４００Ａを中心に回転可能および／または角度回転可能に構成される。ここで、「回転」とは、一定の方向に連続的に回転することを意味しており、「角度回転」とは、所定の角度範囲で円周方向に運動（往復運動も含む）することを意味している。追加または代替として、ステージ４００は、保持された基板Ｗｆを平行移動させる機構を備えてもよい。

【0035】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は研磨ヘッド５００を備える。研磨ヘッド５００は円板形状の研磨パッド５０２を保持することができる。具体的には、研磨ヘッド５００は、研磨パッド５０２の側面が基板Ｗｆに向くように研磨パッド５０２を保持する。研磨パッド５０２の中心には回転シャフト５１０が挿入されている。ただし、円板形状以外の形状、たとえば円柱状、球状等の研磨パッド５０２を用いることもできる。また、研磨パッド５０２が水平移動するように構成されている場合、研磨パッド５０２は直方体形状等の形状であってもよい。

【0036】

他の例として、図７に示すように、部分研磨装置１０００は複数の研磨ヘッド５００を備えてもよい。一つの研磨ヘッド５００と基板Ｗｆの中心との間の距離と、他の一つの研磨ヘッド５００と基板Ｗｆの中心との間の距離が同一の場合、部分研磨の研磨レートが約２倍になると考えられる。それぞれの研磨ヘッド５００と基板Ｗｆの中心との間の距離が異なる場合、複数の研磨ヘッド５００によって異なる領域を同時に部分研磨することが可能となる。

【0037】

ここで、研磨パッド５０２は、例えば発泡ポリウレタン系のハードパッド、スウェード系のソフトパッド、又は、スポンジなどで形成される。ここで、基板面内での被処理膜の膜厚分布のバラつき低減のための制御やリワークにおいては、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触領域が小さいほど、種々のバラつきに対応が可能となる。また、研磨パッドの種類は研磨対象物の材質や除去すべき領域の状態に対して適宜選択すれば良い。例えば除去対象領域が同一材料で且つ局所的な凹凸を有する場合においては、段差解消性が重要な場合があり、その様な場合においては、段差解消性能の向上を目的として、ハードパッド、すなわち硬度や剛性の高いパッドを研磨パッドとして使用しても良い。一方で研磨対象物が例えばＬｏｗ－ｋ膜等の機械的強度の低い（弱い）材料である場合や複数の材料を同時に処理する場合、被研磨面のダメージ低減のために、ソフトパッドを使用しても良い。
また、スラリのような研磨液が用いられる場合、処理対象物の除去速度、ダメージ発生の有無は単に研磨パッドの硬度や剛性だけでは決まらないため、適宜選択しても良い。また、これらの研磨パッドの表面には、例えば同心円状溝やＸＹ溝、渦巻き溝、放射状溝といった溝形状が施されていても良い。更に、研磨パッドを貫通する穴を少なくとも１つ以上研磨パッド内に設け、本穴を通して処理液を供給しても良い。また、研磨パッドが小さく、研磨パッドを通した研磨液の供給が困難な場合は、例えば保持アーム６００に研磨液供給ノズル７０２を持たせ、保持アーム６００の揺動とともに移動させても良く、また、保持アーム６００とは独立に研磨液供給ノズル７０２を設置しても良い。また、研磨パッドを例えばＰＶＡスポンジのような、処理液が浸透可能なスポンジ状の材料を使用しても良い。これらにより、研磨パッド面内での処理液の流れ分布の均一化や研磨で除去された副生成物の速やかな排出が可能となる。

【0038】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は研磨ヘッド５００を保持するための保持アーム６００を備える。保持アーム６００は研磨パッド５０２を駆動させるための駆動機構、たとえば研磨パッド５０２を回転させるためのモータ、を備える。駆動機構は研磨パッド５０２の回転速度を変更（調整）可能な機構であってよい。他の例として、駆動機構は研磨パッド５０２を水平移動させるための機構であってもよい。

【0039】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は、保持アーム６００を基板Ｗｆの表面に対して垂直な方向（図６においてはｚ方向）に移動させるための垂直駆動機構６０２を備える。垂直駆動機構６０２は、基板Ｗｆを部分研磨するときに基板Ｗｆに研磨パッド５０２を押圧するための押圧機構としても機能する。

【0040】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は、保持アーム６００を基板Ｗｆの表面に対して水平な方向（図６においてはｘ方向および／またはｙ方向）に移動させるための水平駆動機構６２０を備える。

【0041】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は研磨液供給ノズル７０２を備える。研磨液供給ノズル７０２は研磨液、たとえばスラリの供給源（図示せず）に流体的に接続されている。一実施形態では、研磨液供給ノズル７０２は保持アーム６００に保持されている。また、研磨液供給ノズル７０２は、スラリのような研磨液の他にも、純水、洗浄薬液を供給してもよい。また、部分研磨での除去量は例えば５０ｎｍ未満、好ましくは１０ｎｍ以下であることが、ＣＭＰ後の被研磨面の状態（平坦性や残膜量）の維持にとっては望ましい。このような膜厚や形状のバラつき量が数ｎｍ～数十ｎｍオーダーと小さく、通常のＣＭＰほどの除去速度が必要ない場合は、適宜研磨液に対して希釈等の処理を行うことで研磨速度の調整を行ってもよい。

【0042】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は基板Ｗｆを洗浄するための洗浄機構２００を備える。一実施形態にかかる洗浄機構２００は、洗浄ヘッド２０２、洗浄部材２０４、洗浄ヘッド保持アーム２０６、およびリンスノズル２０８を備える。洗浄部材２０４は回転可能かつ基板Ｗｆに接触可能に構成されており、部分研磨後の基板Ｗｆを洗浄することができる。追加または代替として、洗浄部材２０４として、メガソニック洗浄、高圧水洗浄、二流体洗浄等の手法により基板を洗浄する部材が用いられてもよい。洗浄部材２０４は洗浄ヘッド２０２に保持される。洗浄ヘッド２０２は洗浄ヘッド保持アーム２０６に保持される。洗浄ヘッド保持アーム２０６は、洗浄ヘッド２０２および洗浄部材２０４を駆動、たとえば回転させるための駆動機構をそなえる。洗浄ヘッド保持アーム２０６はさらに洗浄ヘッド保持アーム２０６を揺動するための揺動機構を備える。リンスノズル２０８は図示しない洗浄液供給源に接続されている。洗浄液は、たとえば純水、薬液などとすることができる。リンスノズル２０８もまた揺動可能であってよい。

【0043】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は、研磨パッド５０２のコンディショニングを行うためのコンディショニング部８００を備える。コンディショニング部８００はドレッサ８２０を保持するドレスステージ８１０を備える。ドレスステージ８１０は回転軸４００Ａと平行な軸を中心に回転可能である。研磨パッド５０２がドレッサ８２０に押圧された状態で研磨パッド５０２およびドレッサ８２０が回転すると、研磨パッド５０２がコンディショニングされる。追加または代替として、ドレスステージ８１０は直線運動可能であってもよい。

【0044】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は第２コンディショナ８５０を備える。第２コンディショナ８５０は、基板Ｗｆを研磨している最中の研磨パッド５０２をコンディショニングするための部材である。第２コンディショナ８５０は、研磨パッド５０２の近傍で保持アーム６００に保持される。第２コンディショナ８５０はコンディショニング部材８５２を移動させて研磨パッド５０２に押し付けるための移動機構を備える。たとえば、コンディショニング部材８５２はｘ方向に移動可能に構成されている。また、コンディショニング部材８５２は、図示しない駆動機構により、コンディショニング中に回転運動または直線運動が可能であるように構成されてよい。

【0045】

一実施形態にかかる部分研磨装置１０００は制御部９００を備える。制御部９００は、制御部１６０および／または制御部１２１４と同一のものであってもよく、独立した部材であってもよい。

【0046】

＜膜厚センサの出力信号の利用について＞
従来の部分研磨装置１０００は、部分研磨装置１０００に設けられた状態検出部により基板Ｗｆの被処理膜の膜厚分布を検出し、検出データと目標の膜厚分布から、部分研磨を行うべき箇所または領域の特定及び研磨量を算出していた。この方法では、部分研磨を行うまでに状態検出ステップが必要であり、また、前述のように膨大な測定時間がかかることから、結果として部分研磨のリードタイムが長くなり得た。そこで一実施形態では、基板研磨装置１２１０の膜厚センサ１２１７から得られる膜厚分布データから部分研磨されるべき領域及び好ましくは当該領域での研磨量を特定する。この実施形態によれば、事前の状態検出ステップが不要になることで、部分研磨装置１０００は基板Ｗｆを受け取り次第すぐに部分研磨を開始することが可能になる。ただし、部分研磨装置１０００が状態検出部を備えることが排除されるわけではないことに留意されたい。

【0047】

また、一般的には、研磨量はθ方向（基板Ｗｆの周方向）よりもｒ方向（基板Ｗｆの半径方向）においてばらつく傾向にあり、基板研磨装置１２１０による基板Ｗｆの研磨不足部分はリング状に形成されやすい。例としては、図４に示されるように、基板Ｗｆのエッジ部分の近傍において研磨不足が発生しやすい（膜厚が大きくなりやすい）。そこで、一実施形態においては、膜厚センサ１２１７から得られるデータとして、基板の中心からの距離（ｒ）を１つの次元、膜厚（ｔ）をもう１つの次元とする２次元的な膜厚プロファイル（以下では「ｒｔプロファイル」という）が用いられる。この実施形態では、部分研磨されるべき領域はリング状となる。この実施形態では、θ方向の情報を用いないことにより、情報処理量が減少し、かつ、部分研磨装置１０００の動作の制御が簡便になり、結果として部分研磨に必要な時間が低減され得るという効果がある。一方で、この実施形態では、θ方向の情報を用いないことから基板Ｗｆの精密な部分研磨が困難であるようにも思える。しかし前述のとおり、典型的には研磨不足部分はリング状に形成されやすいので、θ方向の情報を用いないことによる不利益は小さい。

【0048】

まず、制御部（制御部１６０、制御部９００、制御部１２１４の少なくともいずれか：以下では符号を付けずに単に「制御部」という）は、ある軌道上におけるｒｔプロファイルを参照する。ｒｔプロファイルには、膜厚センサ１２１７の実測値（図４参照）から得
られた膜厚プロファイルのほか、センサ出力マップ（図５参照）から抽出された膜厚プロファイルを含む。膜厚センサ１２１７の実測値が用いられる場合、センサ出力マップの生成は必須ではない。なお、ｒｔプロファイルは、基板研磨装置１２１０による研磨ステップの終了直前に得られたものであるか、基板研磨装置１２１０による研磨ステップの終了後に、たとえば液体供給機構１２１３から純水を供給しながら、被処理膜が研磨されない状態で得られたものであることが好ましい。次に、制御部は、膜厚センサ１２１７の出力した信号から得られた膜厚プロファイルと、目標膜厚プロファイルとの差分から、部分研磨されるべき領域を特定し、更に当該領域内の部分研磨量の分布を算出する。その後、制御部は、部分研磨装置１０００を制御して部分研磨されるべき領域を研磨する。ここで、部分研磨で研磨される領域は研磨パッド径及び幅により決まるが、研磨パッド径及び幅は部分研磨されるべき領域よりも十分に小さいため、部分研磨においては、部分研磨される領域の各半径における研磨を累積させることで、部分研磨量分布に相当する研磨を実施する。具体的には、特定された基板Ｗｆ上の部分研磨されるべき領域に、水平駆動機構６２０により研磨ヘッド５００を移動させる。その後、垂直駆動機構６０２により研磨パッド５０２を基板Ｗｆ上の被処理膜に押圧し、研磨液供給ノズル７０２より研磨液を供給しながら、保持アーム６００内の研磨パッド５０２を駆動させるためのモータ等の駆動機構により、研磨パッド５０２を回転させながら、ステージ４００の回転駆動機構４１０により基板Ｗｆを回転させながら、基板Ｗｆ上の被処理膜をリング状に所定研磨量研磨する。所定研磨量に達したら、水平駆動機構６２０により研磨ヘッド５００を次の半径位置に移動させて同様の研磨を実施する。ここで、研磨ヘッドの移動の際は、研磨ヘッドの移動量が大きい又は、部分研磨される領域が半径方向に不連続に存在する場合は、研磨パッド５０２の回転及びステージ４００上の基板Ｗｆの回転を一旦停止してから移動させてもよく、また、研磨ヘッドの移動量が小さい又は、部分研磨される領域が半径方向に連続に存在する場合は、研磨パッド５０２の回転及びステージ４００上の基板Ｗｆの回転は継続しながら移動してもよい。なお、本移動の際に研磨パッドを一旦コンディショニング部８００に移動させ、研磨パッド５０２の研磨面のコンディショニングを実施した後に、次の半径位置に移動してもよい。

【0049】

上記の制御においては、１つの軌道上におけるｒｔプロファイルのみが用いられてもよい。この場合、処理されるべき情報量が少ないという利点がある。一方で、複数の軌道上におけるｒｔプロファイルが用いられてもよい。この場合、膜厚センサ１２１７の測定値の誤差またはプロファイル上の異常値の影響が低減され得るという効果がある。複数の軌道上におけるｒｔプロファイルが用いられる場合、各プロファイルの各半径における各膜厚の平均値から代表膜厚プロファイルとしてのｒｔプロファイルを求めてもよい。他の例として、複数の各ｒｔプロファイルのうち、最大の平均膜厚を持つプロファイルと、最小の平均膜厚を持つプロファイルの平均値から代表膜厚プロファイルとしてのｒｔプロファイルを求めてもよい。更なる他の例として、複数の各プロファイルのうち膜厚が中央値となるようなプロファイルを代表膜厚プロファイルとしてのｒｔプロファイルとしてもよい。限定の意図はない一例として、基板Ｗｆ上に、周方向に周期的な膜厚分布のパターンが形成されている場合には各プロファイルの平均値から求めた代表膜厚プロファイルとしてのｒｔプロファイルが用いられてよい。また、限定の意図はない更なる他の例として、基板Ｗｆ上に非周期的な膜厚分布のパターンが形成されている場合には、最大膜厚―最少膜厚の平均値や中央値から求めた代表膜厚プロファイルとしてのｒｔプロファイルが用いられてもよい。

【0050】

また、前述のとおり、基板Ｗｆのエッジ部分の近傍において研磨不足が発生している場合のように、部分研磨すべき領域が特定の範囲内に分布している場合には、ｒｔプロファイルのうち、エッジ部分の近傍に相当する部分のみが用いられてもよい。ここにいうエッジ部分の近傍とは、たとえば基板の半径の８０％以上１００％以下に相当する領域、たとえば９０％以上１００％以下に相当する領域、たとえば９５％以上１００％以下に相当す
る領域である。エッジ部分の近傍の上限は、基板の半径の１００％よりも低い値に設定されてもよい。例えば直径３００ｍｍ基板の場合、基板Ｗｆの半径で１３０ｍｍ以上の領域であってよい。

【0051】

上記の制御について、図９を用いて図解する。図９の左側に示されたグラフは図４とほぼ同一であるが、基板Ｗｆの半径のa(mm)以上b(mm)以下の領域が「特定領域」として特定されている点が異なる。この「特定領域」がｒｔプロファイルから抽出される。図９の右側に示されたグラフは、ｒｔプロファイルの「特定領域」から抽出された部分を示す。制御部は、抽出ステップの後、代表膜厚プロファイルを算出してよい。たとえば、図９の右側のグラフには、３つのｒｔプロファイルと、当該３つのプロファイルの平均値として求められた代表膜厚プロファイル（代表膜厚分布）が示されている。前述の他の方法によって代表膜厚プロファイルが算出されてもよい。

【0052】

部分研磨されるべき領域および部分研磨量の特定に際しては、ｒｔプロファイルと、あらかじめ設定された目標膜厚値または目標膜厚プロファイル（以下では単に「目標膜厚」という場合がある）とが比較されてよい。制御部は、ｒｔプロファイル上のある箇所における膜厚が目標膜厚より厚いと判断した場合、当該箇所を部分研磨されるべき領域として特定する。なお、目標膜厚については、一定量の許容誤差を有してもよく、許容誤差範囲以上に膜厚が厚いと判断した場合、当該箇所を部分研磨されるべき領域として特定してもよい。制御部は、ｒｔプロファイルと目標膜厚との差を部分研磨量として特定してよい。部分研磨される領域の各半径における部分研磨量は、基板Ｗｆの回転速度を調整することにより研磨パッド５０２の滞在時間を制御することで制御してもよく、また、研磨パッド５０２が基板Ｗｆと接している間に基板Ｗｆを複数回周回させことでの累積研磨量によって制御されてよい。両者ともに、事前に研磨パッド５０２、基板Ｗｆの回転条件や研磨パッド５０２の押圧条件、更にはスラリのような研磨液の種類、所望の膜厚や凹凸状態に対する研磨速度を事前に取得しておき、データベースとして制御部内に格納され、研磨条件を設定すると自動的に算出されてもよい。本研磨速度を基に、研磨パッド５０２の滞在時間や、基板Ｗｆの周回数を決定してもよい。基板Ｗｆの回転回数は、たとえば基板Ｗｆのノッチ等の目印を検出部４０８により、事前に検出しておき、本目印を基準に回転することなどによって算出されてよい。目標膜厚は、事前に入力された研磨レシピから算出または決定されてよい。

【0053】

上記の制御について、図１０を用いて図解する。図１０の左側に示されたグラフは、代表膜厚プロファイル（図９の右側参照）と、目標膜厚プロファイル（点線）が示されている。この例における目標膜厚プロファイルは、どの半径位置においても同一の値である。他の例として、目標膜厚プロファイルは、半径位置に応じて異なった値を有してもよい。次に、制御部は、代表膜厚プロファイルから目標膜厚プロファイルを差し引くことで、目標研磨量（図１０の右側に示されたグラフ）を算出する。なお、計算結果が負の値になる場合、その箇所（領域）においては部分研磨が不要であるから、その箇所（領域）における目標研磨量はゼロまたはほぼゼロとなる。こうして得られた目標研磨量に従って、制御部は部分研磨装置１０００を制御する。

【0054】

基板処理装置１００により基板を研磨する手法の一つの例を、図８のフローチャートに示す。なお、図８はあくまで一例にすぎず、ステップの削除、追加、内容の変更、順序の変更などが可能であることに留意されたい。また、図８に示されたステップのうちいくつかは同時にまたは並行して実行されてもよい。たとえば、基板研磨装置１２１０による基板Ｗｆの研磨はレシピによらずともよく、レシピのインプット（ステップＳ１）は基板研磨装置１２１０への基板Ｗｆの搬送（ステップＳ２）の後、搬送と同時または搬送と並行して実行されてよい。例えば、水を供給しながら基板Ｗｆの膜厚測定をするステップ（ステップＳ４）を削除し、代替としてステップＳ３における膜厚センサ１２１７の出力信号
からｒｔプロファイルを取得してもよい。その他、種々の変更が適用されてよい。それぞれのステップは制御部などによって自動で制御されてもよく、オペレータによって手動で実行されてもよい。

【0055】

ステップＳ１：
基板処理装置１００に基板Ｗｆの処理レシピがインプットされる。処理レシピはオペレータが随時入力してもよく、制御部（の記憶部）に記憶されているレシピが読みだされてもよい。ここで、処理レシピは基板研磨装置、部分研磨装置、洗浄装置、乾燥装置のそれぞれについて、それぞれ有している。また、各レシピは複数の処理ステップから構成されており、各ステップにおけるパラメータとしては、例えば基板研磨装置については、研磨テーブル１２１１や研磨ヘッド１２１２の回転数、基板Ｗｆの研磨パッド１２１５への押付圧、液体供給機構１２１３からの研磨液の供給流量、各ステップでの処理時間、膜厚センサ１２１７による基板Ｗｆの膜厚測定条件、等である。また、部分研磨モジュールについては、各ステップでの処理時間、研磨パッド５０２の基板Ｗｆやドレステーブルに配置されたドレッサに対する接触圧力もしくは荷重、研磨パッド５０２や基板Ｗｆの回転数、研磨ヘッド５００の基板Ｗｆの半径方向の移動速度、研磨液供給ノズル７０２から研磨液流量、ドレスステージ８１０の回転数、等がある。また、基板研磨装置、部分研磨装置、洗浄装置、乾燥装置間の基板Ｗｆの搬送ルートはプロセスによって異なることから、これらの構成要素の搬送ルートの設定を行ってもよい。

【0056】

ステップＳ２：
たとえばロード・アンロード部１１０から、搬送ロボット１１２などによって基板Ｗｆを基板研磨装置１２１０に搬送する。基板研磨装置１２１０に搬送された基板は研磨ヘッド１２１２に取り付けられ、研磨パッド１２１５に押し付けられる。

【0057】

ステップＳ３：
ステップＳ１でインプットされたレシピに基づいて、基板研磨装置１２１０により基板Ｗｆを研磨する。前述のとおり、基板Ｗｆの研磨の際には液体供給機構１２１３からスラリ等の液体が供給され、かつ、研磨テーブル１２１１および研磨ヘッド１２１２の少なくとも一方、好ましくは双方が回転させられる。膜厚センサ１２１７により膜厚をモニタし、膜厚が所定の値に達したならばステップＳ３は終了する。

【0058】

ステップＳ４：
ステップＳ３による基板Ｗｆの研磨の後、膜厚センサ１２１７により基板Ｗｆの膜厚プロファイルを測定する。本ステップでは例えば液体供給機構１２１３から水（純水）を供給しながら膜厚センサ１２１７により基板Ｗｆの膜厚プロファイルを測定し、ｒｔプロファイルを算出する。ステップＳ４においてセンサ出力マップが生成されてもよい。なお、ステップＳ４における基板研磨装置１２１０の動作が基板Ｗｆの洗浄を兼ねてもよい。

【0059】

ステップＳ５：
ステップＳ４で算出されたｒｔプロファイルを目標研磨プロファイルと比較することで、部分研磨されるべき領域および部分研磨量を特定する。ｒｔプロファイルは先述のように、膜厚センサ１２１７の測定値またはセンサ出力マップから得られる（ステップＳ４参照）。部分研磨されるべき領域および部分研磨量の特定に際してステップＳ１でインプットされたレシピの情報が用いられてもよい。

【0060】

ステップＳ６：
基板Ｗｆを研磨ヘッド１２１２から取り外し、基板Ｗｆを基板研磨装置１２１０から部分研磨装置１０００へ搬送する。この際、基板搬送ユニット１４０や搬送ロボット１３１などの搬送装置が用いられてよい。

【0061】

ステップＳ７：
部分研磨装置１０００を用いて、ステップＳ５により特定された領域に、特定された量の部分研磨を実行する。前述のように、部分研磨装置１０００により部分研磨される領域はリング状となる場合においては、ステップＳ７において、ステップＳ１で設定されたパラメータに基づき、ステージ４００、研磨ヘッド５００、保持アーム６００等が制御されてよい。

【0062】

ステップＳ８：
部分研磨の終了後、部分研磨装置１０００から基板Ｗｆを搬出する。搬出には基板搬送ユニット１４０などが用いられてよい。その後、基板洗浄・乾燥部１５０などによる基板Ｗｆの洗浄や基板Ｗｆの乾燥が実行されてよい。さらにその後、基板Ｗｆはロード・アンロード部１１０を介して基板処理装置１００からアンロードされてよい。

【0063】

以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきた。上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

【0064】

本願は、一実施形態として、基板処理装置において、部分研磨装置により部分研磨されるべき領域を特定する方法であって、基板の少なくとも一方の面に成膜された被処理膜の全面を研磨するための基板研磨装置であって、膜厚センサを備える基板研磨装置と、基板研磨装置により研磨された基板の被処理膜を更に部分的に研磨するための部分研磨装置と、を備える基板処理装置において、基板研磨装置の膜厚センサから得られる被処理膜の膜厚分布のデータから、部分研磨装置により部分研磨されるべき領域を特定する、方法を開示する。基板研磨装置は、研磨テーブル上に配置された研磨パッドに押圧し、液体供給機構によりスラリを供給しながら、基板と研磨パッドとを相対運動させることで、化学的機械的研磨により被処理膜を研磨してよい。膜厚センサは、被処理膜の基板の面内における膜厚分布を測定するものであってよい。

【0065】

この方法は、ＣＭＰ後の基板上の被処理膜の膜厚分布を迅速に把握し、ひいては高い基板の処理速度を実現できるという効果を一例として奏する。

【0066】

さらに本願は、一実施形態として、膜厚センサから得られる被処理膜の膜厚分布のデータは、基板の中心からの半径を１つの次元、被処理膜の膜厚をもう１つの次元とする２次元的な膜厚プロファイルである、方法を開示する。

【0067】

さらに本願は、一実施形態として、部分研磨されるべき領域の特定において、複数の膜厚プロファイルを用いて算出された代表膜厚プロファイルを用いて、基板の半径方向に対して部分研磨されるべき領域を特定する、方法を開示する。

【0068】

さらに本願は、一実施形態として、代表膜厚プロファイルを用いて部分研磨されるべき領域を特定する段階において、複数の膜厚プロファイルについて、各半径における各膜厚の平均値により代表膜厚プロファイルを算出し、算出された代表膜厚プロファイルを用いて、基板の半径方向に対して部分研磨されるべき領域を特定する、方法を開示する。

【0069】

さらに本願は、一実施形態として、膜厚プロファイルは、膜厚センサの実測値から得られた膜厚プロファイルであるか、膜厚センサの出力した信号から生成されたセンサ出力マ
ップから抽出された膜厚プロファイルである、方法を開示する。

【0070】

さらに本願は、一実施形態として、膜厚プロファイルとあらかじめ設定された目標膜厚プロファイルとが比較されることにより、基板の半径方向に対して部分研磨されるべき領域が特定される、方法を開示する。

【0071】

さらに本願は、一実施形態として、膜厚プロファイルもしくは代表膜厚プロファイルと目標膜厚プロファイルとの差分により、部分研磨されるべき領域の研磨量分布がさらに特定される、方法を開示する。

【0072】

さらに本願は、一実施形態として、膜厚センサから得られるデータは、基板研磨装置による被処理膜の研磨が終了した後に、基板研磨装置の液体供給機構から研磨パッドに向けて水を供給しながら膜厚センサを動作させて得られたデータである、方法を開示する。被処理膜の研磨はスラリによって行われてよい。

【0073】

さらに本願は、一実施形態として、基板研磨装置は膜厚センサを研磨テーブルに複数備える、方法を開示する。

【0074】

さらに本願は、一実施形態として、基板処理装置であって、基板の少なくとも一方の面に成膜された被処理膜の全面を研磨するための基板研磨装置であって、研磨パッドが取り付けられる研磨テーブルと、基板を保持して、被処理面を研磨パッドに押圧する基板保持部と、被処理膜の基板面内における膜厚分布を測定する膜厚センサと、を備え、基板と研磨パッドとを相対運動させることが可能である、基板研磨装置と、基板研磨装置により研磨された基板の被処理膜を更に部分的に研磨するための部分研磨装置と、制御部と、を備える基板処理装置であって、制御部は、基板研磨装置の膜厚センサから得られる被処理膜の膜厚分布のデータから、部分研磨装置により部分研磨されるべき領域を特定する、基板処理装置を開示する。基板研磨装置は研磨パッド上にスラリ、純水もしくは薬液のいずれかを供給する液体供給機構を備えてよい。

【0075】

さらに本願は、一実施形態として、膜厚センサから得られる被処理膜の膜厚分布のデータは、基板の中心からの半径を１つの次元、膜厚をもう１つの次元とする２次元的な膜厚プロファイルである、基板処理装置を開示する。

【0076】

さらに本願は、一実施形態として、基板処理装置は、基板研磨装置もしくは部分研磨装置にて研磨した基板を洗浄する洗浄装置と、基板の洗浄後に該基板を乾燥させる乾燥装置と、基板研磨装置、部分研磨装置、洗浄装置及び乾燥装置間で基板を搬送する搬送装置と、を備え、制御部は、基板研磨装置、部分研磨装置、洗浄装置、乾燥装置及び搬送装置の動作を制御する、基板処理装置を開示する。

【符号の説明】

【0077】

１００…基板処理装置
１１０…ロード・アンロード部
１１１…ＦＯＵＰ
１１２…搬送ロボット
１２０…研磨部
１２１…第１の研磨装置
１２２…第２の研磨装置
１２３…第３の研磨装置
１２４…第４の研磨装置
１３０…基板搬送ユニット
１３１…搬送ロボット
１３２…ステーション
１４０…基板搬送ユニット（リニアトランスポーター）
１５０…基板洗浄・乾燥部
１５１…第１の洗浄モジュール
１５２…第２の洗浄モジュール
１５３…乾燥モジュール
１５４…第１の洗浄部搬送ロボット
１５５…第２の洗浄部搬送ロボット
１６０…制御部
１９０…センサ出力マップ
２００…洗浄機構
２０２…洗浄ヘッド
２０４…洗浄部材
２０６…洗浄ヘッド保持アーム
２０８…リンスノズル
４００…ステージ
４００Ａ…回転軸
４０２…リフトピン
４０４…位置決め機構
４０６…位置決めパッド
４０８…検出部
４１０…回転駆動機構
５００…研磨ヘッド
５０２…研磨パッド
５１０…回転シャフト
６００…保持アーム
６０２…垂直駆動機構
６２０…水平駆動機構
７０２…研磨液供給ノズル
８００…コンディショニング部
８１０…ドレスステージ
８２０…ドレッサ
８５０…第２コンディショナ
８５２…コンディショニング部材
９００…制御部
１０００…部分研磨装置
１００２…ベース面
１２１０…基板研磨装置
１２１１…研磨テーブル
１２１２…研磨ヘッド
１２１３…液体供給機構
１２１４…制御部
１２１５…研磨パッド
１２１６…エアバッグ
１２１７…膜厚センサ
Ｗｆ…基板
Ｉ／Ｏ…入出力装置
ＰＲＯ…プロセッサ
ＳＴＯ…ストレージデバイス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】