特許 7637482 基板処理装置及び研磨部材のドレッシング制御方法

(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】2025-02-19

(45)【発行日】2025-02-28

(54)【発明の名称】基板処理装置及び研磨部材のドレッシング制御方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 53/00 20060101AFI20250220BHJP

   B24B 53/017 20120101ALI20250220BHJP

   B24B 53/12 20060101ALI20250220BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20250220BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20250220BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20250220BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20250220BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20250220BHJP

【ＦＩ】

B24B53/00 A

B24B53/017 A

B24B53/12 Z

B24B49/10

B24B49/12

B24B37/005 Z

B24B37/10

H01L21/304 622M

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020135750

(22)【出願日】2020-08-11

(65)【公開番号】P2022032201

(43)【公開日】2022-02-25

【審査請求日】2023-07-18

(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】230104019

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 聖二

(74)【代理人】

【識別番号】230112025

【弁護士】

【氏名又は名称】小林 英了

(74)【代理人】

【識別番号】230117802

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100106840

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100131451

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 理

(74)【代理人】

【識別番号】100167933

【弁理士】

【氏名又は名称】松野 知紘

(74)【代理人】

【識別番号】100174137

【弁理士】

【氏名又は名称】酒谷 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100184181

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 裕史

(72)【発明者】

【氏名】廣尾 康正

(72)【発明者】

【氏名】八木 圭太

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１０４１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２８９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６８６８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３／００－３／６０，２１／００－５７／０４；

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨部材上で基板を摺接させて当該基板を研磨する基板処理装置であって、
前記研磨部材上で揺動することで当該研磨部材をドレッシングするドレッサであって、径方向に沿って前記研磨部材上に設定された複数のスキャンエリアにおいて揺動速度を調整可能とされるドレッサと、
前記ドレッサの高さを測定する高さセンサと、
前記高さセンサにより測定された前記ドレッサ高さに基づき、前記ドレッサと接触する前記研磨部材の表面高さを前記研磨部材の径方向に沿って測定することでパッドプロファイルを生成するパッド高さ検出部と、
前記ドレッサが前記研磨部材に付与するドレッサ荷重を設定するドレッサ荷重設定部と、
前記ドレッサ荷重の基準荷重からの変動量に応じた前記研磨部材の表面高さの補正量を前記径方向に沿った複数の点にわたって算出し、前記研磨部材の径方向に沿った複数の点において表面高さの測定値を前記補正量で補正することで、前記パッドプロファイルを補正するパッド高さ補正部と、
補正後の前記パッドプロファイルに基づいてドレッサの各スキャンエリアにおける揺動速度の調整を行う移動速度算出部と、を備え、
前記補正量は前記研磨部材の径方向において同一ではない、基板処理装置。

【請求項2】

前記研磨部材の前記径方向に沿った複数のパッド高さ参照データを、複数の参照ドレッサ荷重に対応して記憶する補正データ記憶部を備え、
前記パッド高さ補正部は、設定された前記ドレッサ荷重に近接する前記参照ドレッサ荷重に対応する前記パッド高さ参照データと、前記基準荷重に近接する前記参照ドレッサ荷重に対応する前記パッド高さ参照データより、前記表面高さの前記補正量を補間して算出することを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記パッド高さ参照データは、前記研磨部材の種類及び／又は前記ドレッサの種類ごとに設けられることを特徴とする、請求項２記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記パッド高さ補正部は、前記研磨部材の使用時間または前記ドレッサのドレッシング回数に応じた補正係数により、前記表面高さの前記補正量を修正することを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記高さ検出部は、前記研磨部材の径方向に沿って予め設定された複数のモニタエリアにおいて前記研磨部材の表面高さを測定することを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項6】

複数のモニタエリア、スキャンエリア及びドレスモデルから定義されるドレスモデル行列を作成するドレスモデル行列作成部と、
前記ドレスモデルと各スキャンエリアにおける揺動速度もしくは滞在時間を用いて高さプロファイル予測値を計算し、前記研磨部材の高さプロファイルの目標値からの差分に基づき評価指標を設定する評価指標作成部とを備え、
前記移動速度算出部は、当該評価指標に基づいて前記ドレッサの各スキャンエリアにおける揺動速度を算出する、請求項１記載の基板処理装置。

【請求項7】

基板の研磨装置に使用される研磨部材上でドレッサを揺動させて該研磨部材をドレッシングする方法であって、前記ドレッサは揺動方向に沿って前記研磨部材上に設定された複数のスキャンエリアにおいて揺動速度を調整可能とされており、
高さセンサによって前記ドレッサの高さを測定するドレッサ高さ測定ステップと、
前記高さセンサにより測定された前記ドレッサ高さに基づき、前記ドレッサと接触する前記研磨部材の表面高さを前記研磨部材の径方向に沿って測定することでパッドプロファイルを生成するパッド高さ測定ステップと、
前記ドレッサが前記研磨部材に付与するドレッサ荷重を設定するドレッサ荷重設定ステップと、
前記ドレッサ荷重の基準荷重からの変動量に応じた前記研磨部材の表面高さの補正量を前記径方向に沿った複数の点にわたって算出し、前記研磨部材の径方向に沿った複数の点において表面高さの測定値を前記補正量で補正することで、前記パッドプロファイルを補正するパッド高さ補正ステップと、
補正後の前記パッドプロファイルに基づいてドレッサの各スキャンエリアにおける揺動速度の調整を行う移動速度算出ステップと、を備え、
前記補正量は前記研磨部材の径方向において同一ではない、研磨部材のドレッシング方法。

【請求項8】

基板を研磨するための研磨部材上でドレッサを揺動させて該研磨部材をドレッシングする研磨装置を制御するコンピュータで用いられる制御プログラムであって、前記ドレッサは揺動方向に沿って前記研磨部材上に設定された複数のスキャンエリアにおいて揺動速度を調整可能とされており、前記コンピュータに対し、
高さセンサによって前記ドレッサの高さを測定するドレッサ高さ測定ステップと、
前記高さセンサにより測定された前記ドレッサ高さに基づき、前記ドレッサと接触する前記研磨部材の表面高さを前記研磨部材の径方向に沿って測定することでパッドプロファイルを生成するパッド高さ測定ステップと、
前記ドレッサが前記研磨部材に付与するドレッサ荷重を設定するドレッサ荷重設定ステップと、
前記ドレッサ荷重の基準荷重からの変動量に応じた前記研磨部材の表面高さの補正量を前記径方向に沿った複数の点にわたって算出し、前記研磨部材の径方向に沿った複数の点において表面高さの測定値を前記補正量で補正することで、前記パッドプロファイルを補正するパッド高さ補正ステップと、
補正後の前記パッドプロファイルに基づいてドレッサの各スキャンエリアにおける揺動速度の調整を行う移動速度算出ステップと、を実行させ、
前記補正量は前記研磨部材の径方向において同一ではない、制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板を研磨する研磨部材のドレッシングを制御する方法及び基板処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス形成用の基板の表面を平坦化する方法の一つとして、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置による研磨がある。化学機械研磨装置は、研磨部材（研磨布、研磨パッド等）と、基板等の研磨対象物を保持する保持部（トップリング、研磨ヘッド、チャック等）とを有している。そして、研磨対象物の表面（被研磨面）を研磨部材の表面に押し当て、研磨部材と研磨対象物との間に研磨液（砥液、薬液、スラリー、純水等）を供給しつつ、研磨部材と研磨対象物とを相対運動させることにより、研磨対象物の表面を平坦に研磨するようにしている。

【0003】

研磨部材の材料としては、一般に発泡樹脂や不織布が用いられている。研磨部材の表面には微細な凹凸が形成されており、この微細な凹凸は、目詰まり防止や研磨抵抗の低減に効果的なチップポケットとして作用する。しかし、研磨部材で研磨対象物の研磨を続けると、研磨部材表面の微細な凹凸が潰れてしまい、研磨レートの低下を引き起こす。このため、定期的に、ダイヤモンド粒子などの多数の砥粒を電着させたドレッサを用いて研磨部材表面のドレッシング（目立て）を行い、研磨部材表面に微細な凹凸を再形成する。

【0004】

研磨部材のドレッシング方法としては、例えば回転するドレッサを移動（円弧状や直線状に往復運動、揺動）させながら、ドレッシング面を回転している研磨部材に押し付けてドレッシングする。研磨部材のドレッシングの際に、微量ではあるが研磨部材の表面が削り取られる。したがって、適切にドレッシングが行われないと研磨部材の表面に不適切なうねりが発生し、被研磨面内で研磨レートのばらつきが生じ得る。研磨レートのばらつきは研磨不良の原因となるため、研磨部材の表面に不適切なうねりを生じさせないように、ドレッシングを適切に行う必要がある。研磨部材の回転速度、ドレッサの回転速度、ドレッサの移動速度といった条件（ドレッシング条件）を調整することで、研磨レートのばらつきを抑制することができる。

【0005】

例えば、特許文献１に記載の研磨装置では、ドレッサの揺動方向に沿って複数の揺動区間を設定するとともに、各揺動区間における研磨部材の表面高さの測定値から得られた現在の研磨パッドのプロファイルと、目標となる研磨パッドのプロファイルとの差分を計算し、その差分がなくなるように各揺動区間でのドレッサの移動速度を補正している。

【0006】

また、特許文献２に記載の研磨装置では、ドレッシング時に研磨パッドに加えられる荷重（ドレッシング荷重）を変化させた場合に、基準ドレッシング荷重からの変化量に応じたドレッサ高さの補正量を算出して、ドレッサ高さ（研磨パッド高さ）の測定値を補正するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１４－１６１９４４号公報

【文献】特開２０２０－２８９５５号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ドレッシング荷重を変化させた場合（例えばドレッシング荷重を増やした場合）には、その分だけ研磨パッドが押しつけられることから、研磨パッド高さの測定値は小さくなる。しかしながら、研磨パッド高さの変化量は、研磨パッドの全面にわたって一定ではなく、例えば研磨パッドの中心と外周とでは、高さの変化量が異なりうる。このため、ドレッシング荷重を変化させた場合において、研磨部材の径方向にわたって、意図した高さプロファイルが得られないことがあった。

【0009】

本発明は、ドレッシング荷重を変化させた場合において、目標とする研磨部材のプロファイルを実現することができる研磨部材のドレッシング制御方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのようなドレッシング制御方法を実行することができる基板処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様は、研磨部材上で基板を摺接させて当該基板を研磨する基板処理装置であり、前記研磨部材上で揺動することで当該研磨部材をドレッシングするドレッサであって、径方向に沿って前記研磨部材上に設定された複数のスキャンエリアにおいて揺動速度を調整可能とされるドレッサと、前記研磨部材の径方向に沿って前記研磨部材の表面高さを測定することでパッドプロファイルを生成する高さ検出部と、前記ドレッサが前記研磨部材に付与するドレッサ荷重を設定するドレッサ荷重設定部と、 前記ドレッサ荷重の基準荷重からの変動量に応じた前記研磨部材の表面高さの補正量を前記径方向にわたって算出し、前記表面高さの測定値を前記補正量で補正することで、前記パッドプロファイルを補正するパッド高さ補正部と、補正後の前記パッドプロファイルに基づいてドレッサの各スキャンエリアにおける揺動速度の調整を行う移動速度算出部とを備える。

【0011】

本発明の一態様は、基板の研磨装置に使用される研磨部材上でドレッサを揺動させて該研磨部材をドレッシングする方法であって、前記ドレッサは揺動方向に沿って前記研磨部材上に設定された複数のスキャンエリアにおいて揺動速度を調整可能とされており、前記研磨部材の径方向に沿って前記研磨部材の表面高さを測定することでパッドプロファイルを生成する測定ステップと、前記ドレッサが前記研磨部材に付与するドレッサ荷重を設定するドレッサ荷重設定ステップと、前記ドレッサ荷重の基準荷重からの変動量に応じた前記研磨部材の表面高さの補正量を前記径方向にわたって算出し、前記表面高さの測定値を前記補正量で補正することで、前記パッドプロファイルを補正するパッド高さ補正ステップと、補正後の前記パッドプロファイルに基づいてドレッサの各スキャンエリアにおける揺動速度の調整を行う移動速度算出ステップを有する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ドレッサの荷重を変化させた場合であっても、研磨部材の径方向にわたり目標とする高さプロファイルを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す平面図である。

【図2】基板を研磨する研磨装置を示す模式図である。

【図3】ドレッサおよび研磨パッドを模式的に示す平面図である。

【図4】研磨パッド上に設定されたスキャンエリアの一例を示す図である。

【図5】研磨パッドのスキャンエリアとモニタエリアの関係を示す説明図である。

【図6】ドレッサ制御部の機能ブロック構成の一例を示すブロック図である。

【図7】各スキャンエリアにおける研磨パッド高さのプロファイル推移の一例を示す説明図である。

【図8】各スキャンエリアにおけるドレッサ移動速度と基準値の一例を示す説明図である。

【図9】ドレッサ荷重を変化させた場合の、研磨パッド半径位置に対するパッド高さの関係の一例を示すグラフである。

【図10】ドレッサ荷重の設定値（測定荷重）を基準荷重から変化させた場合における、研磨パッド半径位置に対するパッド高さの関係の一例を示すグラフである。

【図11】研磨パッド半径位置に対する、パッド高さ補正量の一例を示すグラフである。

【図12】１研磨パッドに対する基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図13】基板処理プロセスの一例を示すフローチャートである。

【図14】基準荷重パッド高さ計算処理の一例を示すフローチャートである。

【図15】ドレッサ荷重を変化させた場合の、研磨パッド半径位置に対するパッド高さの関係の一例を示すグラフであり、（ａ）はパッド高さ補正が行われない場合、（ｂ）はパッド高さ補正を行った場合を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、基板処理装置の全体構成を示す平面図である。基板処理装置１０は、ロード／アンロード部１２、研磨部１３と、洗浄部１４とに区画されており、これらはハウジング１１の内部に設けられている。また、基板処理装置１０は、基板搬送、研磨、洗浄等の処理の動作制御を行う装置制御部１５を備えている。

【0015】

ロード／アンロード部１２は、多数の基板Ｗをストックする基板カセットが載置されたフロントロード部２０と、走行機構２１と、搬送ロボット２２を備えている。搬送ロボット２２は、上下に２つのハンドを備えており、走行機構２１上を移動することで、フロントロード部２０に置かれた基板カセット内の基板Ｗを取り出して研磨部１３へ送るとともに、洗浄部１４から送られる処理済みの基板を基板カセットに戻す動作を行う。なお、基板Ｗは典型的には円形のウエハでもよい。

【0016】

研磨部１３は、基板の研磨（平坦化処理）を行う複数の研磨装置１３Ａ～１３Ｄが設けられ、これら研磨装置は、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。研磨部１３と洗浄部１４との間には、基板Ｗを搬送する搬送機構としての第１，第２リニアトランスポータ１６，１７が設けられている。第１リニアトランスポータ１６は、ロード／アンロード部１２から基板Ｗを受け取る第１位置、研磨ユニット１３Ａ，１３Ｂとの間で基板Ｗの受け渡しを行う第２，第３位置、第２リニアトランスポータ１７へ基板Ｗを受け渡すための第４位置との間で移動自在とされている。

【0017】

第２リニアトランスポータ１７は、第１リニアトランスポータ１６から基板Ｗを受け取るための第５位置、研磨ユニット１３Ｃ，１３Ｄとの間で基板Ｗの受け渡しを行う第６，第７位置との間で移動自在とされている。これらトランスポータ１６，１７の間には、基板Ｗを第４位置や第５位置から洗浄部１４へ、及び第４位置から第５位置へ送るためのスイングトランスポータ２３が備えられている。

【0018】

洗浄部１４は、第１基板洗浄装置３０、第２基板洗浄装置３１、基板乾燥装置３２と、これら装置間で基板の受け渡しを行うための搬送ロボット３３，３４を備えている。研磨装置で研磨処理が施された基板Ｗは、第１基板洗浄装置３０で洗浄（一次洗浄）され、次いで第２基板洗浄装置３１で更に洗浄（仕上げ洗浄）される。洗浄後の基板は、第２基板洗浄装置３１から基板乾燥装置３２に搬入されてスピン乾燥が施される。乾燥後の基板Ｗは、搬送ロボット２２にて取り出され、フロントロード部２０に載置された基板カセットに戻される。

【0019】

図２に示すように、研磨部１３に設けられた個々の研磨装置１３Ａ～１３Ｄは、基板Ｗの研磨を行う研磨ユニット４０と、基板Ｗの研磨に使用される研磨パッド４３をコンディショニング（ドレッシング）するドレッシングユニット４１とを備えている。研磨ユニット４０およびドレッシングユニット４１は、ベース４２上に設置されている。

【0020】

研磨ユニット４０は、研磨パッド（研磨部材）４３と、研磨パッド４３を保持する研磨テーブル４４と、トップリングシャフト４６の下端に連結されたトップリング（基板保持部）４５と、研磨パッド４３上に研磨液を供給する研磨液供給ノズル４７を備えている。

【0021】

トップリング４５は、その下面に基板Ｗを真空吸着により保持するように構成されている。トップリングシャフト４６は、図示しないモータの駆動により回転し、これによりトップリング４５および基板Ｗが回転する。トップリングシャフト４６は、回動可能なトップリングアーム４８に接続されており、図示しないモータ駆動によりトップリングアーム４８が回動することで、基板Ｗの研磨を行う研磨位置と、基板Ｗの着脱を行う着脱位置との間でトップリング４５が移動する。また、トップリング４５は、図示しない上下動機構（例えば、サーボモータおよびボールねじなどから構成される上下動機構）により研磨パッド４３に対して上下動するようになっている。

【0022】

研磨テーブル４４は、その下方に配置される図示しないモータにより、その軸心まわりに回転される。研磨テーブル４４の上面には研磨パッド４３が貼付されており、研磨パッド４３の上面が基板Ｗを研磨する研磨面４３ａを構成している。研磨パッド４３は、例えば発泡樹脂や不織布が用いられており、その表面（研磨面４３ａ）には微細な凹凸が形成されており、目詰まり防止や研磨抵抗の低減に効果的なチップポケットとして作用する。

【0023】

研磨パッド４３による基板Ｗの研磨は次のようにして行われる。トップリング４５および研磨テーブル４４をそれぞれ回転させ、研磨液供給ノズル４７より研磨パッド４３上に研磨液を供給する。この状態で、基板Ｗを保持したトップリング４５を下降させ、さらにトップリング４５内に設置されたエアバッグからなる加圧機構（図示せず）により基板Ｗを研磨パッド４３の研磨面４３ａに押し付ける。基板Ｗと研磨パッド４３とは研磨液の存在下で互いに摺接され、これにより基板Ｗの表面が研磨され、平坦化される。

【0024】

研磨テーブル４４の内部には、基板Ｗの膜厚を測定する膜厚センサ（膜厚測定機）４９が配置されている。膜厚センサ４９は、渦電流センサ、光学式センサなどの非接触タイプのセンサを用いることができ、その検出面がトップリング４５に保持された基板Ｗの表面を向いて配置されている。膜厚センサ４９は、研磨テーブル４４の回転に伴って基板Ｗの表面を横切って移動しながら、基板Ｗの膜厚を測定する。膜厚の測定値は、図示しない研磨制御部に送られて基板Ｗの膜厚プロファイル（基板Ｗの半径方向に沿った膜厚分布）が生成され、所定の膜厚値に達した時点で基板Ｗの研磨処理を終了させる。

【0025】

ドレッシングユニット４１は、研磨パッド４３の研磨面４３ａに接触するドレッサ５１と、自在継ぎ手５２を介してドレッサ５１に連結されたドレッサ軸５３と、ドレッサ軸５３の上端に設けられたエアシリンダ５４と、ドレッサ軸５３を回転自在に支持するドレッサアーム５５とを備えている。ドレッサ５１の下面にはダイヤモンド粒子などの砥粒が固定されている。ドレッサ５１の下面は、研磨パッド４３の研磨面４３ａをドレッシングするドレッシング面を構成する。

【0026】

ドレッシング面の態様としては、円形ドレッシング面（ドレッサ５１の下面全体に砥粒が固定されたドレッシング面）、リング状ドレッシング面（ドレッサ５１の下面の周縁部に砥粒が固定されたドレッシング面）、あるいは、複数の円形のドレッシング面（ドレッサ５１の中心まわりに略等間隔に配列された複数の小径ペレットの表面に砥粒が固定されたドレッシング面）を適用することができる。なお、本実施例におけるドレッサ５１には、円形ドレッシング面が設けられている。

【0027】

ドレッサ軸５３およびドレッサ５１は、ドレッサアーム５５に対して上下動可能に設けられている。エアシリンダ５４は、研磨パッド４３への押圧力（ドレッサ荷重）をドレッサ５１に付与する装置であり、後述するドレッサ制御部６０によってエアシリンダ５４に供給される空気圧を調整することで、ドレッサ荷重を調整することができる。

【0028】

ドレッサアーム５５はモータ５７により駆動されて、支軸５６を中心として揺動するように構成されている。ドレッサ軸５３は、ドレッサアーム５５内に設置された図示しないモータにより回転し、これによりドレッサ５１がその軸心まわりに回転する。エアシリンダ５４は、ドレッサ軸５３を介して、所定のドレッサ荷重でドレッサ５１を研磨面４３ａに押圧する。自在継ぎ手５２は、ドレッサ５１の傾動を許容しつつ、ドレッサ軸５３の回転をドレッサ５１に伝達するように構成されている。これにより、ドレッサ軸５３が研磨パッド４３の表面に対して少し傾いていても、ドレッサ５１の下面（ドレッシング面）を研磨パッド４３に適切に当接することができる。

【0029】

研磨面４３ａのドレッシングは次のようにして行われる。研磨テーブル４４および研磨パッド４３を回転させ、図示しないドレッシング液供給ノズルからドレッシング液（例えば、純水）を研磨パッド４３の研磨面４３ａに供給する。さらに、ドレッサ５１をその軸心まわりに回転させる。ドレッサ５１はエアシリンダ５４により所定のドレッサ荷重で研磨面４３ａに押圧され、ドレッサ５１のドレッシング面を研磨面４３ａに接触させる。この状態でドレッサアーム５５を旋回させ、研磨パッド４３に接触されたドレッサ５１を研磨パッド４３の略半径方向に揺動させる。これにより研磨パッド４３の研磨面４３ａが回転するドレッサ５１により削り取られ、研磨面４３ａの微細な凹凸が再形成される。

【0030】

ドレッサアーム５５には、研磨面４３ａの高さを測定するパッド高さセンサ（表面高さ測定機）５８が固定されている。また、ドレッサ軸５３には、パッド高さセンサ５８に対向してセンサターゲット５９が固定されている。センサターゲット５９は、ドレッサ軸５３およびドレッサ５１と一体に上下動するよう構成されるが、パッド高さセンサ５８の上下方向の位置は固定されている。

【0031】

パッド高さセンサ５８は例えば変位センサであり、センサターゲット５９の変位を測定することで、センサターゲット５９と連結されるドレッサ５１の高さが検出される。ドレッサ５１が研磨パッド４３と接触することから、ドレッサ５１を測定することにより、間接的に、ドレッシング処理中の研磨パッド４３の研磨面４３ａの高さ（研磨パッド４３の厚さ）を測定することができる。パッド高さセンサ５８としては、リニアスケール式センサ、レーザ式センサ、超音波センサ、または渦電流式センサなどのあらゆるタイプのセンサを用いることができる。

【0032】

パッド高さセンサ５８による研磨面４３ａの高さの測定は、研磨パッド４３の半径方向において区分された複数の所定の領域（図５の「モニタエリア」）にて行われる。ドレッサ５３の下面（ドレッシング面）が接触している領域（所定のモニタエリア）における研磨面４３ａの高さの平均がパッド高さセンサ５８によって測定される。複数のモニタエリアにおいて研磨パッド４３の高さを測定することで、研磨パッド４３の高さプロファイル（研磨面４３ａの高さの断面形状）を得ることができる。

【0033】

パッド高さセンサ５８は、ドレッサ制御部６０に接続されており、パッド高さセンサ５８の出力信号（すなわち、研磨面４３ａの高さの測定値）がドレッサ制御部６０に送られるようになっている。ドレッサ制御部６０は、研磨面４３ａの高さの測定値から研磨パッド４３のプロファイルを取得し、さらに研磨パッド４３のドレッシングが正しく行われているか否かを判定する機能を備えている。

【0034】

研磨ユニット４１は、さらに、研磨テーブル４４および研磨パッド４３の回転角度を測定するテーブルロータリエンコーダ６１と、ドレッサ５１の旋回角度を測定するドレッサロータリエンコーダ６２とを備えている。これらテーブルロータリエンコーダ６１およびドレッサロータリエンコーダ６２は、角度の絶対値を測定するアブソリュートエンコーダであり、ドレッサ制御部６０に接続されている。ドレッサ制御部６０はパッド高さセンサ５８による研磨面４３ａの高さ測定時における、研磨テーブル４４および研磨パッド４３の回転角度、さらにはドレッサ５１の旋回角度の情報を取得することができる。

【0035】

研磨パッド４３の上方には、研磨パッド４３の表面粗さを測定するパッド粗さ測定器６３が配置されている。このパッド粗さ測定器６３としては、光学式などの公知の非接触型の表面粗さ測定器を使用することができる。パッド粗さ測定器６３はドレッサ制御部６０に接続されており、研磨パッド４３の表面粗さの測定値がドレッサ制御部６０に送られるようになっている。

【0036】

ドレッサ制御部６０は、装置制御部１５に接続されており、装置制御部１５からの制御信号を受けて研磨パッドへのドレッサ処理を行うほか、後述の研磨パッドプロファイル制御処理を行う。装置制御部１５には、キーボード、マイクやタブレット等の入力部６５と、ディスプレイ、スピーカ等の出力部６６が接続されている。基板処理装置１０の動作を制御するための制御プログラムは、予め装置制御部１５を構成するコンピュータにインストールされていても良く、あるいは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されていても良く、さらには、インターネットを介して装置制御部１５にインストールするようにしても良い。また、装置制御部１５は、基板処理装置１０に備え付けられていても良く、あるいは、ネットワークを通じて基板処理装置１０と接続されるように構成しても良い。

【0037】

次に、図３を参照して、ドレッサ５１の揺動について説明する。ドレッサアーム５５（図面の簡略化のため直線で表している）は、点Ｊを中心として時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ旋回する。この点Ｊの位置は支軸５６（図２参照）の中心位置に相当する。そして、ドレッサアーム５５の旋回により、ドレッサ５１の回転中心は、円弧Ｌで示す範囲で研磨パッド４３の半径方向に揺動する。

【0038】

図４は、研磨パッド４３の研磨面４３ａの部分拡大図である。ドレッサ５１の揺動範囲（揺動幅Ｌ）は、複数の（図４の例では７つの）スキャンエリア（揺動区間）Ｓ１～Ｓ７に分割されている。これらのスキャンエリアＳ１～Ｓ７は、研磨面４３ａ上に予め設定された仮想的な区間であり、ドレッサ５１の揺動方向（すなわち研磨パッド４３の半径方向）に沿って並んでいる。ドレッサ５１は、その中心がこれらスキャンエリアＳ１～Ｓ７を横切るように移動しながら、研磨パッド４３をドレッシングする。これらスキャンエリアＳ１～Ｓ７の長さは、互いに同一であってもよく、または異なっていてもよい。

【0039】

図５は、研磨パッド４３のスキャンエリアＳ１～Ｓ７とモニタエリアＭ１～Ｍ１０の位置関係を示す説明図であり、図の横軸は研磨パッド４３の中心からの距離を表している。本実施形態では、７個のスキャンエリアと１０個のモニタエリアが設定された場合を例にしているが、これらの数は適宜変更することができる。また、スキャンエリアの両端からドレッサ５１の半径に相当する幅の領域においては、パッドプロファイルの制御が困難であることから、内側（パッド中心からＲ１～Ｒ３の領域）と外側（パッド中心からＲ４～Ｒ２の領域）にモニタ除外幅を設けているが、必ずしも除外幅を設ける必要はない。

【0040】

研磨パッド４３上を揺動しているときのドレッサ５１の移動速度は、スキャンエリアＳ１～Ｓ７ごとに予め設定されており、また適宜調整することができる。ドレッサ５１の移動速度分布は、それぞれのスキャンエリアＳ１～Ｓ７でのドレッサ５１の移動速度を表している。

【0041】

ドレッサ５１の移動速度は、研磨パッド４３のパッド高さプロファイルの決定要素のうちの１つである。研磨パッド４３のカットレートは、単位時間あたりにドレッサ５１によって削り取られる研磨パッド４３の量（厚さ）を表す。等速でドレッサを移動させた場合、通常、各スキャンエリアにおいて削り取られる研磨パッド４３の厚さはそれぞれ異なるため、カットレートの数値もスキャンエリアごとに異なる。しかし、パッドプロファイルは、通常、初期形状を維持することが好ましいため、スキャンエリア毎の削れ量の差が小さくなるように移動速度を調整する。

【0042】

ここで、ドレッサ５１の移動速度を上げるということは、ドレッサ５１の研磨パッド４３上での滞在時間を短くすること、すなわち研磨パッド４３の削れ量を下げることを意味する。一方、ドレッサ５１の移動速度を下げるということは、ドレッサ５１の研磨パッド４３上での滞在時間を長くすること、すなわち研磨パッド４３の削り量を上げることを意味する。したがって、あるスキャンエリアでのドレッサ５１の移動速度を上げることにより、そのスキャンエリアでの削れ量を下げることができ、あるスキャンエリアでのドレッサ５１の移動速度を下げることにより、そのスキャンエリアでの削れ量を上げることができる。これにより、研磨パッド全体のパッド高さプロファイルを調節することができる。

【0043】

ドレッサ制御部６０は、研磨パッド４３へのドレッシング処理及び後述する研磨パッドプロファイルの制御処理を行う制御プログラムがインストールされた汎用または専用のコンピュータ装置である。当該制御プログラムは、予めドレッサ制御部６０を構成するコンピュータにインストールされていても良く、あるいは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されていても良く、さらには、インターネットを介して装置制御部１５にインストールするようにしても良い。また、ドレッサ制御部６０は、基板処理装置１０に備え付けられていても良く、あるいは、ネットワークを通じて基板処理装置１０と接続されるように構成しても良い。

【0044】

図６に示すように、ドレッサ制御部６０は、ドレスモデル設定部７１、ベースプロファイル算出部７２、カットレート算出部７３、評価指標作成部７４、移動速度算出部７５、パッド高さ検出部７６、ドレッサ荷重設定部７７、パッド高さ補正部７８、補正データ記憶部７９及び設定入力部８０を備えており、研磨パッド４３のプロファイルを取得するとともに、所定のタイミングで、スキャンエリアにおけるドレッサ５１の移動速度が最適になるように設定する。

【0045】

ドレスモデル設定部７１は、スキャンエリアでの研磨パッド４３の摩耗量を算出するためのドレスモデルＳを設定する。ドレスモデルＳは、モニタエリアの分割数をｍ（本実施例では１０）、スキャンエリアの分割数をｎ（本実施例では７）としたときのｍ行ｎ列の実数行列であり、後述する各種パラメータによって決定される。

【0046】

研磨パッド４３で設定された各スキャンエリアにおけるドレッサのスキャン速度をＶ＝［ｖ₁、ｖ₂、…、ｖ_n］、各スキャンエリアの幅をＷ＝［ｗ₁、ｗ₂、…、ｗ_n］としたとき、各スキャンエリアでのドレッサ（の中心）の滞在時間は、
Ｔ＝Ｗ／Ｖ＝［ｗ₁／ｖ₁、ｗ₂／ｖ₂、…、ｗ_n／ｖ_n］
で表される。このとき、各モニタエリアにおけるパッド摩耗量をＵ＝［ｕ₁、ｕ₂、…、ｕ_m］としたとき、前述のドレスモデルＳと各スキャンエリアでの滞在時間Ｔとを用いて、
Ｕ＝ＳＴ
の行列演算を行うことで、パッド摩耗量Ｕが算出される。

【0047】

ドレスモデル行例Ｓの導出においては、例えば、１）カットレートモデル、２）ドレッサ径、３）スキャン速度制御の各要素を考慮し、適宜組み合わせることができる。カットレートモデルに関しては、ドレスモデル行列Ｓの各要素が、モニタエリアでの滞在時間に比例する、あるいは、引っ掻き距離（移動距離）に比例することを前提として設定する。

【0048】

また、ドレッサ径に関しては、ドレッサ５１の径を考慮（ドレッサの有効エリア全体にわたって同一のカットレートに従い研磨パッドが摩耗する）、あるいは考慮しない（ドレッサ５１の中心位置のみでのカットレートに従う）ことを前提に、ドレスモデル行列Ｓの各要素を設定する。ドレッサ径を考慮することで、例えばダイヤモンド粒子がリング状に塗布されたドレッサに対しても適切なドレスモデルを定義することができる。スキャン速度制御に関しては、ドレッサの移動速度の変化がステップ状か、スロープ状のいずれかに応じて、ドレスモデル行列Ｓの各要素を設定する。これらのパラメータを適宜組み合わせることにより、ドレスモデルＳからより実態に合致したカット量を算出して、正しいプロファイル予想値を求めることができる。

【0049】

パッド高さ検出部７６は、パッド高さセンサ５８によって連続的に測定された研磨パッド４３の高さデータと、当該研磨パッド上の測定座標データとを対応づけて、各モニタエリアにおけるパッド高さを検出する。ドレッサ荷重に応じたパッド高さのプロファイル（パッド高さプロファイル）の補正については、後述する。

【0050】

ベースプロファイル算出部７２は、所定のタイミング又は所定条件が成立した時点（Ｔ１）において、収束時におけるパッド高さの目標プロファイル（ベースプロファイルＨ_tg(j)）を算出する（図７参照）。ベースプロファイルは、後述する移動速度算出部７５で使用する目標カット量の計算に用いられる。ベースプロファイルは、パッド初期状態における研磨パッドの高さ分布（Diff(j)）と測定されたパッド高さに基づき計算しても良いし、あるいは、設定値として与えても良い。また、ベースプロファイルを設定しない場合には、研磨パッド４３の形状がフラットになる目標カット量を計算しても良い。

【0051】

目標カット量のベースは、現時点（Ｔ２）でのモニタエリア毎のパッド高さを示すパッド高さプロファイルＨ_p(j)[j=1, 2…m]と、別途設定された収束時目標減摩量Ａ_tgを用いて、次式にて算出される。
min[Ｈ_p(j)] －Ａ_tg
また、各モニタエリアの目標カット量は、前述したベースプロファイルを考慮して、次式にて算出することができる。
min[Ｈ_p(j)] －Ａ_tg＋Diff(j)

【0052】

カットレート算出部７３は、各モニタエリアにおけるドレッサのカットレートを算出する。例えば、各モニタエリアにおけるパッド高さの変化量の傾きからカットレートを算出しても良い。

【0053】

評価指標作成部７４は、後述する評価指標を用いて、スキャンエリアでの最適な滞在時間（揺動時間）を算出して補正することで、各スキャンエリアでのドレッサの移動速度を最適化するものである。この評価指標は、１）目標カット量からの偏差、２）基準レシピでの滞在時間からの偏差、及び、３）隣接するスキャンエリア間での速度差に基づく指標であり、各スキャンエリアでの滞在時間Ｔ＝［ｗ₁／ｖ₁、ｗ₂／ｖ₂、…、ｗ_n／ｖ_n］の関数となる。そして、当該評価指標が最小となるように各スキャンエリアでの滞在時間Ｔを定めることで、ドレッサの移動速度が最適化される。

【0054】

１）目標カット量からの偏差
ドレッサの目標カット量をＵ₀＝［Ｕ₀₁、Ｕ₀₂、…、Ｕ_0m］としたとき、前述した各モニタエリアでのパッド摩耗量Ｕ（＝ＳＴ）との差の二乗値（｜Ｕ－Ｕ₀｜²）を求めることで、目標カット量からの偏差を算出する。なお、目標カット量を決めるためのターゲットプロファイルは、研磨パッドの使用開始後の任意のタイミングで決定することができ、あるいは手動で設定された値に基づいて決定するようにしても良い。

【0055】

２）基準レシピでの滞在時間からの偏差
図８に示すように、各スキャンエリアで設定された基準レシピに基づくドレッサの移動速度（基準速度（基準滞在時間Ｔ₀））と、各スキャンエリアにおけるドレッサの移動速度（ドレッサの滞在時間Ｔ）との差（ΔＴ）の二乗値（ΔＴ²＝｜Ｔ－Ｔ₀｜²）を求めることで、基準レシピでの滞在時間からの偏差を算出することができる。ここで、基準速度とは、各スキャンエリアにおいてフラットのカットレートが得られると見込まれる移動速度であり、予め実験やシミュレーションによって得られた値である。基準速度をシミュレーションによって求める場合は、例えば、ドレッサの引っ掻き距離（滞在時間）と研磨パッドのカット量が比例するとして、求めることができる。なお、基準速度は、同一の研磨パッドの使用中に、実際のカットレートに応じて適宜更新するようにしても良い。

【0056】

３）隣接するスキャンエリア間での速度差
本実施形態に係る研磨装置では、さらに、隣接するスキャンエリアでの速度差を抑えることで、移動速度の急激な変化に伴う研磨装置への影響を抑制している。すなわち、隣接するスキャンエリアでの速度の差の二乗値（｜ΔＶ_inv｜²）を求めることで、隣接するスキャンエリア間での速度差の指標を算出することができる。ここで、図８に示すように、スキャンエリア間の速度差としては、基準速度の差（Δ_inv）又はドレッサの移動速度（Δ_v）のいずれかを適用することができる。なお、スキャンエリアの幅は固定値であるため、速度差の指標は、各スキャンエリアでのドレッサの滞在時間に依存する。

【0057】

評価指標作成部７４は、これら３つの指標に基づき、次式で示される評価指標Ｊを定義する。
Ｊ＝γ｜Ｕ－Ｕ₀｜²＋λ｜Ｔ－Ｔ₀｜²＋η｜ΔＶ_inv｜²
ここで、評価指標Ｊの右辺の第１項、第２項及び第３項は、それぞれ、目標カット量からの偏差、基準レシピでの滞在時間からの偏差、隣接するスキャンエリア間での速度差に起因する指標であり、いずれも各スキャンエリアでのドレッサの滞在時間Ｔに依存する。

【0058】

そして、移動速度算出部７５では、評価指標Ｊの値が最小値をとるような最適化演算を行って、各スキャンエリアでのドレッサの滞在時間Ｔを求め、ドレッサの移動速度を補正する。最適化演算の手法としては、二次計画法を用いることができるが、シミュレーションによる収束演算やPID制御を用いてもよい。

【0059】

上記の評価指標Ｊにおいて、γ、λ及びηは所定の重み付け値であり、同一の研磨パッドの使用中に適宜変更することができる。これら重み付け値を変更することで、研磨パッドやドレッサの特性や装置の稼働状況に応じて、重視すべき指標を適宜調整することができる。

【0060】

なお、ドレッサの移動速度を求める際に、合計ドレス時間が所定値以内になるようにすることが好ましい。ここで、合計ドレス時間とは、ドレッサによる全揺動区間（本実施例ではスキャンエリアＳ１～Ｓ７）の移動時間である。合計ドレス時間（ドレッシングに要する時間）が長くなると、基板の研磨行程や搬送行程等の他の行程に影響を与える可能性があるため、この値が所定値を超えないように、各スキャンエリアでの移動速度を適宜補正することが好ましい。また、装置の機構上の制約があるため、ドレッサの最大（及び最小）移動速度、並びに、初期速度に対する最大速度（最小速度）の割合についても、設定値以内になるように、ドレッサの移動速度を設定することが好ましい。

【0061】

なお、移動速度算出部７５は、新しいドレッサと研磨パッドの組み合わせで適切なドレス条件が不明な場合や、ドレッサや研磨パッドの交換直後のようにドレッサの基準速度（基準滞在時間Ｔ₀）が決まっていない場合には、目標カット量からの偏差の条件のみを用いて評価指標Ｊ（下記）を定め、各スキャンエリアでのドレッサの移動速度を最適化（初期設定）するようにしても良い。
Ｊ＝｜Ｕ－Ｕ₀｜²

【0062】

ドレッサ荷重設定部７７は、ドレッサ５１から研磨パッド４３の研磨面４３ａに加えられる荷重（ドレッサ荷重）を設定し、エアシリンダ５４の位置を変化させて研磨パッド４３へのドレッサ荷重を調節する。ドレッサ荷重を基準値（基準ドレッサ荷重）から変化させると、ドレッサ５１による研磨パッド４３への押し込み量が変化する。例えば、ドレッサ荷重が大きくなると研磨パッド４３はさらに押しつけられるため、パッド高さは低くなる。逆に、ドレッサ荷重が小さくなると研磨パッド４３のパッド高さは高くなる。この結果、研磨面４３ａの位置が変動することから、研磨パッド４３の高さ（減耗量）を算出することができない。

【0063】

パッド高さ補正部７８は、ドレッサ荷重の変化に起因するパッド高さの変化をキャンセルするために、ドレッサ荷重の変化量に対応したパッド高さの補正値を算出する。パッド高さの変化量は、研磨パッド４３の径方向の位置に応じて異なりうるため、研磨パッド４３の径方向の位置に応じて、複数のパッド高さの補正値を算出するように構成されている。

【0064】

図９は、ドレッサ荷重を変化させた場合の研磨パッド高さの分布の一例を示すグラフであり、横軸は研磨パッドの半径方向の位置であり、縦軸と交わる点は半径位置がゼロ（研磨パッドの中心）を示している。また、パッド高さは、予め定められた基準値からの相対的な高さを示しており、値が大きいほど研磨パッド４３の研磨面４３が高いことを示す。図９のグラフでは、ドレッサ荷重が大きくなるにつれてパッド高さが低くなっており、また、半径位置が大きい（研磨パッド４３の外周に近づく）ほどパッド高さが低くなっていることが示されている。これらパッド高さのデータは、ドレッサ荷重ごとに、複数の半径位置（図９の例では、研磨パッド中心から５０ｍｍの位置から、５０ｍｍずつ３５０ｍｍまで７点）にて予めテストにより測定され、荷重／半径別パッド高さ参照データとして、補正データ記憶部７９に記憶されている。

【0065】

荷重／半径別パッド高さ参照データの測定は、静的に（研磨テーブル４４及びドレッサ５１を停止した状態で）測定しても良いし、動的に（実際の研磨パッド４３のドレッシングに近い状態で、研磨テーブル４４及びドレッサ５１を回転させ、さらにドレッサ５１を揺動させた状態で）測定しても良い。動的に測定する場合は、複数の半径位置でのデータを連続的に取得できるので好ましい。また、荷重及び半径位置については、上記の例に限定されることはなく、実際の使用範囲に近い状況であれば適宜変更しても良いが、荷重及び半径位置はそれぞれ３点以上あることが好ましい。

【0066】

パッド高さ補正部７８におけるパッド高さ補正量の演算は、例えば次のようにして行うことができる。ドレッサ荷重設定部７７において設定されたドレッサ荷重をＤＦ_xとしたとき、補正データ記憶部７９に記憶された荷重／半径別パッド高さ参照データの中から、当該ＤＦ_xに近接した２つのドレッサ荷重（ＤＦ₁、ＤＦ₂）と、当該ドレッサ荷重に対応するパッド高さ参照データ（ＰａｄＨ₁、ＰａｄＨ₂）を読み出し、設定されたドレッサ荷重ＤＦ_xに対するパッド高さＰａｄＨ_xを、次式により補間して算出する。

【0067】

ＰａｄＨ_x＝（ＰａｄＨ₁－ＰａｄＨ₂）／（ＤＦ₁―ＤＦ₂）×（ＤＦ_x－ＤＦ₂）＋ＰａｄＨ₂
ただし、ＤＦ₁＜ＤＦ_x＜ＤＦ₂

【0068】

なお、補間式としては、上式のような線形補間の他にも、例えばスプラインにより補間するようにしても良い。

【0069】

例えば、図９のように、１０Ｎ毎のドレッサ荷重について、荷重／半径別パッド高さ参照データが補正データ記憶部７９に記憶されており、ＤＦ_xを１５Ｎに設定した場合には、ＤＦ₁は１０Ｎ、ＤＦ₂は２０Ｎとなる。このため、補正データ記憶部７９よりドレッサ荷重１０Ｎ、２０Ｎに対応するパッド高さ参照データが読み出されて、研磨パッドの半径位置毎にパッド高さＨ_xが算出される。パッド高さ補正部７８は、上式により算出されたパッド高さＰａｄＨ_xを、所定の基準荷重及び実際のドレッシングに用いられるドレッサ荷重（測定荷重）のそれぞれに対して、研磨パッドの半径位置毎に算出する。算出されたパッド高さＰａｄＨ_xの値は、補正データ記憶部７９に記憶される。

【0070】

図１０のグラフは、補間により算出されたパッド高さの値を、研磨パッドの半径位置にそって並べたものであり、基準荷重（例えば２５Ｎ）におけるパッド高さＰａｄＨ_bDFと測定荷重（例えば１５Ｎ）におけるパッド高さＰａｄＨ_mDFについて示している。ここで、基準荷重は、測定荷重に関わらず一定である場合が多いため、予め算出した上で補正データ記憶部７９に記憶するようにしても良い。これにより、パッド高さ補正処理を短縮することができる。

【0071】

パッド高さ補正部７８は、測定荷重によるパッド高さＰａｄＨ_mDF（ｒ）を基準荷重ＰａｄＨ_bDF（ｒ）に変換するための補正量ＰａｄＨ_delta（ｒ）を、次式により、研磨パッドの半径位置ごとに算出する。
ＰａｄＨ_delta（ｒ）＝ＰａｄＨ_mDF（ｒ）－ＰａｄＨ_bDF（ｒ）
次に、パッド高さ補正部７８は、半径位置毎に得られた補正量の値から補間処理を施すことで、研磨パッドの半径位置に対する補正量の関数Ｆ（ＤＦ、ｒ）を生成する。

【0072】

図１１は、補正量の関数Ｆ（ＤＦ、ｒ）の一例を示すグラフであり、各点は上式により算出された補正量ＰａｄＨ_delta（ｒ）の離散値（例えば、研磨パッド中心から５０ｍｍの位置から、５０ｍｍずつ３５０ｍｍまで７点）、曲線は当該離散値に基づきスプライン補間により得られた関数Ｆの例、直線は隣接する離散値より線形補間により得られた関数Ｆの例を示す。関数Ｆを得るに当たり適宜の補間式を用いることができるが、隣接する離散値の差が大きい場合には、線形補間により関数Ｆを得るようにすることが好ましい。

【0073】

ここで、パッド高さ測定データや補正値の算出式は、ドレッシングに用いられる研磨パッドの種類（硬さ）に応じて作成することが好ましく、また研磨パッドとドレッサとの組み合わせ毎に作成するようにしても良い。さらに、研磨テーブルに固有に、パッド高さ測定データや補正値の算出式を定めるようにしても良い。

【0074】

パッド高さ補正部７８は、上記のようにして得られた関数Ｆ（ＤＦ，ｒ）を用いて、ある半径位置において測定された研磨パッドの高さ（測定高さ）ＰａｄＨ_measure（ｒ）から、次式によりパッド制御に用いるパッド高さ（基準荷重に引き直したパッド高さ）ＰａｄＨ（ｒ）を算出する。
ＰａｄＨ（ｒ）＝ＰａｄＨ_measure（ｒ）＋ＰａｄＨ_delta（ｒ）

【0075】

設定入力部８０は、例えばキーボードやマウス等の入力デバイスであり、ドレスモデル行列Ｓの各成分の値、制約条件の設定、カットレート更新サイクル、移動速度更新サイクルといった各種パラメータを入力する。また、ドレッサ制御部６０に設けられた図示しないメモリには、ドレッサ制御部６０を構成する各構成要素を動作するためのプログラムのデータや、ドレスモデル行列Ｓの各成分の値、ターゲットプロファイル、評価指標Ｊの重み付け値、ドレッサの移動速度の設定値といった各種データが記憶される。

【0076】

図１２は、研磨パッドの交換後に、複数枚の基板Ｗに対して研磨及び洗浄処理を行いつつドレッサの移動速度を制御する手順を示すフローチャートである。パッド使用時間のリセット処理などにより、装置制御部１５において研磨パッド４３が交換されたことが検知されると（ステップＳ１０）、ドレスモデル設定部７１は、カットレートモデル、ドレッサ径、スキャン速度制御のパラメータを考慮して、ドレスモデル行例Ｓを導出する（ステップＳ１１）。なお、交換前後の研磨パッド４３が同じ種類である場合、同じドレスモデル行列を継続して使用することもできる。

【0077】

次に、ドレッサの基準速度の計算を行うかどうか（例えば、基準速度計算を行う旨の入力が設定入力部８０によりなされたかどうか）を判定する（ステップＳ１２）。基準速度の計算を行う場合には、移動速度算出部４５において、ドレッサの目標カット量Ｕ₀と各モニタエリアでのパッド摩耗量Ｕより、次の評価指標Ｊが最小値となるように、各スキャンエリアでのドレッサの移動速度（滞在時間Ｔ）を設定する（ステップＳ１３）。計算された基準速度を移動速度の初期値として設定してもよい。
Ｊ＝｜Ｕ－Ｕ₀｜²

【0078】

その後、基板Ｗがセットされると、基板Ｗの研磨及び洗浄処理が行われ（ステップＳ１４）、所定条件を満たした場合にベースプロファイルの計算が行われる。また、別の条件を満たしたときにカットレートの計算又はドレッサ移動速度の更新がなされる（図１３参照）。パッド交換の指示は基板Ｗの処理枚数により決めても良いし、研磨パッドの高さで自動判別しても良い。

【0079】

図１３は、基板Ｗの処理手順を示すフローチャートであり、装置制御部１５において基板処理スタート指令が出されると（ステップＳ３０）、ドレッサ制御部６０は、所定条件を満たしたかどうか（図１３の例では、カットレート計算サイクル（例えば、所定枚数の基板Ｗの研磨）に達したか否か）を判定する（ステップＳ３１）。達した場合には、後述する基準荷重パッド高さを計算し（ステップ３２）、さらに、カットレート算出部７３において、各スキャンエリアにおけるドレッサのカットレートを算出してこれを更新する（ステップＳ３３）。一方、条件を満たさない場合には、カットレートの更新処理はスキップされる。

【0080】

さらに、ドレッサ制御部６０は、所定条件を満たしたかどうか（図１３の例では、移動速度更新サイクル（例えば、所定枚数の基板Ｗの研磨）に達したか否か）を判定する（ステップＳ３４）。達した場合には、基準荷重パッド高さを計算し（ステップ３５）、移動速度設定部７５において、評価指標Ｊが最小となるドレッサの滞在時間を算出することで、各スキャンエリアにおけるドレッサ移動速度の最適化を行う（ステップＳ３６）。そして、最適化された移動速度の値が設定され、ドレッサの移動速度（ドレッシングレシピ）が更新される（ステップＳ３７）。

【0081】

図１４は、ステップＳ３５（及びステップＳ３２）での基準荷重パッド高さの計算処理を示すフローチャートであり、パッド高さ補正部７８は、補正データ記憶部７９に記憶されているパッド高さの測定値のデータを読み出す（ステップＳ５０）。次いで、パッド高さ補正部７８は、研磨パッドのモニタ領域毎に、対応する半径位置における測定値の平均値を取ることで、各モニタ領域のパッド平均高さを計算し（ステップＳ５１）、パッド高さの測定値ＰａｄＨ_measure（ｒ）とする（ステップＳ５１）。あるいは、各モニタ領域の平均値を算出する代わりに、各半径位置での測定をＰａｄＨ_measure（ｒ）としても良い。

【0082】

次に、パッド高さ補正部７８は、ドレッサ荷重設定部７７で設定されたドレッサ荷重（測定荷重）ＤＦ_xに近接した２つのドレッサ荷重（ＤＦ₁、ＤＦ₂）と、当該ドレッサ荷重に対応するパッド高さ参照データ（ＰａｄＨ₁、ＰａｄＨ₂）を読み出す（ステップＳ５２）。同様に、基準荷重に近接した２つのドレッサ荷重と、これと対応するパッド高さ参照データを読み出す。

【0083】

パッド高さ補正部７８は、読み出されたドレッサ荷重及びパッド高さ参照データより、研磨パッドの半径位置毎に、基準荷重と測定荷重に対応するパッド高さを補間により算出する（ステップＳ５３）。そして、補間により得られたパッド高さの情報より、測定荷重に対するパッド高さの補正量の計算式Ｆ（ＤＦ，ｒ）を生成する（ステップＳ５４）。

【0084】

次いで、パッド高さ補正部７８は、得られた計算式Ｆ（ＤＦ、ｒ）より、パッド高さの測定値ＰａｄＨ_measure（ｒ）の半径位置に対応する補正量ＰａｄＨ_delta（ｒ）を計算し（ステップＳ５５）、当該補正量より基準荷重パッド高さＰａｄＨ（ｒ）を算出する（ステップＳ５６）。

【0085】

図１３において、基準荷重パッド高さＰａｄＨ（ｒ）が算出され、計算条件に応じて計算が完了すると、基板研磨ユニットにセットされた基板Ｗに対して研磨処理が行われる（ステップＳ３８）。基板Ｗの研磨は、予め設定された膜厚になるまで、あるいは下地層が露出するまで行うようにすることができる。研磨終了した基板Ｗが基板研磨ユニットから取り出されると、ドレッサ制御部６０は、設定されたドレッシングレシピに従いドレッサ５１を駆動して、研磨パッド４３のドレッシング処理を行う（ステップＳ３９）。研磨パッド４３へのドレッシング処理が行われると、パッド高さセンサ５８による研磨面４３ａの高さ（パッド高さ）の測定が行われ（ステップＳ４０）、測定されたデータがドレッサ制御部６０内のメモリに保存される（ステップＳ４１）。研磨された基板Ｗは洗浄部１４（第１基板洗浄装置３０、第２基板洗浄装置３１、基板乾燥装置３２）に送られて基板洗浄・乾燥が施され（ステップＳ４２）、基板処理装置１０より外部に取り出される。

【0086】

図１２において、基板処理１４が終了すると、ベースプロファイルの取得条件（例えば、所定枚数の基板Ｗの研磨）が満たされたか否かを判定し（ステップＳ１５）、条件を満たした場合には、ベースプロファイル算出部７２において、収束時におけるパッド高さの目標プロファイル（ベースプロファイル）を算出する（ステップＳ１６）。ベースプロファイルの取得条件が満たされない場合（所定枚数の基板Ｗが研磨されていない場合）には、ステップＳ１４に戻されて、次の基板Ｗに対する研磨及び洗浄処理が行われる。

【0087】

ベースプロファイルが設定されると、次の基板Ｗに対する研磨・洗浄処理が行われる（ステップＳ１７）。当該研磨・洗浄処理は、図１３のフローチャートで説明したものと同様であるから、詳細な説明は省略する。以後は、研磨パッドの削れ量が大きくなり交換基準値を下回るまで（ステップＳ１８）、ステップＳ１７において基板処理が引き続き行われる。そして、研磨パッドの高さが交換基準値を下回った場合（ステップＳ１８で「Ｙ」）には、装置制御部１５は、出力部６６を介して研磨パッド交換をオペレータに指示する（ステップＳ１９）。

【0088】

図１５は、ドレッサ荷重を１２Ｎから２４Ｎに変化させた場合の、研磨パッド半径位置に対するパッド高さの関係の一例を示すグラフである。パッド高さ補正が行われない場合（図１５（ａ））、ドレッサ荷重が２４Ｎに増加するとパッド高さプロファイルの測定値が（１２Ｎの場合と比べて）低下してしまっていることから、ドレッサの移動速度を適切に計算することができない。これに対し、パッド高さ補正が行われた場合（図１５（ｂ））には、ドレッサ荷重が増加してもパッド高さプロファイルの測定値が（１２Ｎの場合と比べて）殆ど変わらない状態となり、ドレッサの移動速度をより適切に計算することができる。

【0089】

研磨パッド４３の厚さの変化は、パッドの厚さ、弾性係数（パッドの堅さ）、断面積によって異なりうるため、基準加重に対する補正データは、研磨パッドの種類毎に設けておくことが好ましい。また、研磨パッド４３はドレッシングが行われる毎に僅かながら摩耗することから、ドレッシングの回数が多くなると、交換直後の研磨パッドの厚さに比べて摩耗量の変化が無視できなくなる場合が起こりうる。

【0090】

このため、基準荷重パッド高さＰａｄＨ（ｒ）の計算（ステップＳ５６）にあたり、パッド使用時間（あるいはパッドの摩耗量）に応じた調整係数ｆ（ｔ）を加味して、パッド高さを算出するようにしても良い。この場合、基準荷重パッド高さＰａｄＨ（ｒ）は次式で算出することができる。
ＰａｄＨ（ｒ）＝ＰａｄＨ_measure（ｒ）＋ｆ（ｔ）×ＰａｄＨ_delta（ｒ）

【0091】

ここで、調整係数ｆ（ｔ）は予めテストにより定めることができ、ここでは研磨パッドの使用時間ｔに応じた関数としているが、研磨パッドへのドレッサ処理の回数を引数として定めるように構成しても良い。

【0092】

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。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】

【0093】

１０ 基板処理装置
４０ 研磨ユニット
４３ 研磨パッド
５１ ドレッサ
５８ パッド高さセンサ
６０ ドレッサ制御部
７１ ドレスモデル設定部
７２ ベースプロファイル算出部
７３ カットレート算出部
７４ 評価指標作成部
７５ 移動速度算出部
７６ パッド高さ検出部
７７ ドレッサ荷重設定部
７８ パッド高さ補正部
７９ 補正データ記憶部
Ｓ１～Ｓ７ スキャンエリア
Ｍ１～Ｍ１０ モニタエリア

【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】

【図14】

【図15】