JP2021144972A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨量を精度良く算出可能な半導体製造装置を提供する。【解決手段】半導体製造装置１００は、ウェハＷを保持し回転可能な第１トップリング２ａと、ウェハに形成された膜の研磨を行う第１研磨パッド４ａを有し、回転可能な第１ターンテーブル６ａと、研磨の間に生じる第１音Ｎ１を測定する音測定部８と、第１音の第１音圧と、研磨の単位時間当たりの研磨量と、研磨の時間と、を用いて膜の研磨量を算出する研磨量算出部５６を有する制御装置５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体製造装置に関する。

ウェハの表面を研磨する場合には、所定の方法で研磨量を検知する。半導体製造工程において、研磨による膜厚の制御に要求される精度は、ますます高いものになりつつある。

特開２０１７−１６３１００号公報

実施形態の目的は、研磨量を精度良く算出可能な半導体製造装置を提供することである。

実施形態の半導体製造装置は、ウェハを保持し、回転可能な第１トップリングと、ウェハに形成された膜の研磨を行う研磨パッドを有し、回転可能な第１ターンテーブルと、研磨の間に生じる第１音を測定する音測定部と、第１音の第１音圧と、研磨の単位時間当たりの研磨量と、研磨の時間と、を用いて膜の研磨量を算出する第１算出部と、を備える。

第１実施形態の半導体製造装置の要部の模式図である。 第１実施形態の半導体製造装置を用いた半導体製造方法のフローチャートである。 研磨開始の前の音の、周波数毎の音圧データと、研磨の間に生じる音の、周波数毎の音圧データの差分（音圧差分）の一例を示す図である。 第１実施形態の半導体製造装置によって得られた周波数毎の音圧データの時間変化の一例である。 第２実施形態の半導体製造装置における、ウェハ累積処理枚数に伴う音圧の変化の一例である。 第２実施形態の半導体製造装置における、音圧の変化を予測する回帰モデルの作成及び音圧予測値の算出を示す模式図である。 第２実施形態の半導体製造装置を用いた半導体製造方法のフローチャートである。 第３実施形態の半導体製造装置の要部の模式図である。

以下、図面を用いて実施形態を説明する。なお、図面中、同一又は類似の箇所には、同一又は類似の符号を付している。

（第１実施形態）

図１は、本実施形態の半導体製造装置１００の要部の模式図である。

半導体製造装置１００は、第１トップリング２ａと、第１研磨パッド４ａと、第１ターンテーブル６ａと、音測定部８と、スラリー供給ノズル１０と、制御装置５０（制御部の一例）と、装置管理システム６１と、装置保守履歴データベース６２と、を備える。

制御装置５０は、音響データ収集部５１と、ＦＦＴ処理部５２と、音圧算出部５３（第２算出部の一例）と、音圧差分計算部５４と、音圧補正計算部５５と、研磨量算出部５６（第１算出部の一例）と、終点判定部５７と、装置制御信号送信部５８と、処理条件情報受信部５９と、回帰モデル作成部６０（第３算出部の一例）と、を有する。

本実施形態の半導体製造装置は、例えば、ウェハＷを化学的機械的に研磨するＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置及びかかるＣＭＰ装置を制御するシステムを含む装置である。また、本実施形態の半導体製造装置においては、ＣＭＰ装置が複数配置されることもあり得る。

ウェハＷは、例えば、半導体基板である。ウェハＷの表面には、膜Ｍが形成されている。

第１ターンテーブル６ａは、例えば第１ターンテーブル６ａに内蔵された市販のモータ等により、例えば水平面内において回転可能である。

第１研磨パッド４ａは、第１ターンテーブル６ａの上に設けられている。第１研磨パッド４ａは、膜Ｍを研磨するために用いられる。第１研磨パッド４ａは、例えばポリウレタン製のパッドである。しかし、第１研磨パッド４ａの材質は、これに限定されるものではない。

第１トップリング２ａは、第１研磨パッド４ａの上に設けられ、例えば下面にウェハＷを保持する。第１トップリング２ａは、例えば第１トップリング２ａに内蔵された市販のモータ等により、例えば水平面内において回転することが可能である。そのため、第１トップリング２ａは、ウェハＷを、例えば水平面内に回転させることが可能である。

音測定部８は、例えば第１研磨パッド４ａとウェハＷが接する加工点の近傍に配置されている。音測定部８は、研磨の開始前の音及び研磨の間に生じる音を測定する。音測定部８は、例えばマイクロフォンである。音測定部８は、１０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ未満の周波数帯域の音（第１０音の一例）と、２０ｋＨｚ以上かつ５０ｋＨｚ以下の周波数帯域の音（第８音の一例）と、を測定可能であることが好ましい。また、音測定部８は、１０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ未満の周波数帯域の音と、２０ｋＨｚ以上かつ７０ｋＨｚ以下の周波数帯域の音（第７音の一例）と、を測定可能であることが好ましい。また、音測定部８は、１０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ未満の周波数帯域の音と、２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数帯域の音（第６音及び第９音の一例）と、を測定可能であることが好ましい。なお、例えば１０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ未満の周波数帯域の音は、可聴域の音である。また、例えば２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数帯域の音は、超音波帯域の音である。

スラリー供給ノズル１０は、第１研磨パッド４ａの上に設けられる。スラリー供給ノズル１０は、ＣＭＰに用いられるスラリーＳを、第１研磨パッド４ａに供給する。

制御装置５０、音響データ収集部５１、ＦＦＴ処理部５２、音圧算出部５３、音圧差分計算部５４、音圧補正計算部５５、研磨量算出部５６、終点判定部５７、装置制御信号送信部５８、処理条件情報受信部５９、回帰モデル作成部６０、及び装置管理システム６１は、例えば、電子回路である。制御装置５０、音響データ収集部５１、ＦＦＴ処理部５２、音圧算出部５３、音圧差分計算部５４、音圧補正計算部５５、研磨量算出部５６、終点判定部５７、装置制御信号送信部５８、処理条件情報受信部５９、回帰モデル作成部６０、及び装置管理システム６１は、例えば、演算回路等のハードウェアとプログラム等のソフトウェアの組み合わせで構成されるコンピュータである。

装置保守履歴データベース６２（第１記憶部、第２記憶部及び第３記憶部の一例）は、例えば、記憶デバイスである。記憶デバイスは、例えば、半導体メモリ、又は、ハードディスクである。なお、装置保守管理履歴データベース６２は、１つの記憶デバイスを含んでいてもかまわないし、複数の記憶デバイスを含んでいてもかまわない。

図２は、本実施形態の半導体製造装置１００によって行われる半導体製造方法のフローチャートである。

まず、第１ターンテーブル６ａの上に設けられた第１研磨パッド４ａに、スラリー供給ノズル１０からスラリーＳを供給する。第１ターンテーブル６ａを回転する。ウェハＷを保持した第１トップリング２を回転する。次に、音測定部８は、音響データ収集を開始し（Ｓ１０）、研磨開始の前に生じる音（第２音の一例）を、所定の時間の間、測定する（Ｓ１４）。音測定部８により測定された研磨開始の前の音は、例えば、音響データ収集部５１により収集される。ここで、研磨開始の前の音は、第１トップリング２ａから生じる音（第３音の一例）と、第１ターンテーブル６ａから生じる音（第４音の一例）と、スラリー供給ノズル１０からスラリーＳを供給する音を含む。

次に、音響データ収集部５１により収集された研磨開始の前の音は、ＦＦＴ処理部５２に送られる。ＦＦＴ処理部５２は、例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等のフーリエ変換を用いることにより、研磨開始の前の音の周波数分析を行う。次に、音圧算出部５３は、ＦＦＴ処理部５２により得られた周波数分析の結果を用いて、研磨開始の前の音の、周波数毎の音圧データを算出する（Ｓ２２）。ここで、「音圧」とは、周波数毎の成分の大きさ又はレベル（音圧レベル）のことである。

次に、第１ターンテーブル６ａと第１研磨パッド４ａが接近することにより、ウェハＷと第１研磨パッド４ａが接触する。これにより、ウェハＷの表面に形成された膜Ｍの研磨が開始される。

次に、音測定部８は、研磨の間に生じる音を、所定の時間の間、測定する（Ｓ２６）。音測定部８により測定された、研磨の間に生じる音は、音響データ収集部５１により収集される。

次に、音響データ収集部５１により収集された、研磨の間に生じる音は、ＦＦＴ処理部５２に送られる。ＦＦＴ処理部５２は、フーリエ変換を用いることにより、研磨の間に生じる音の周波数分析を行う（Ｓ３０）。次に、音圧算出部は、ＦＦＴ処理部５２により得られた周波数分析の結果を用いて、研磨の間に生じる音の、周波数毎の音圧データを算出する（Ｓ３４）。

次に、音圧差分計算部５４は、研磨開始の前の音の、周波数毎の音圧（第２音圧の一例）データと、研磨の間に生じる音の、周波数毎の音圧（第５音圧の一例）データの差分（音圧差分）を計算する（Ｓ３８）。ここで、かかる音圧データの差分は、例えば

により算出することができる。すなわち、研磨の間に生じる音の音圧データ（研磨中音圧）と研磨開始の前の音の音圧データ（研磨前音圧）の差分を、周波数ｆ_１から周波数ｆ_２の範囲で積分することにより、音圧差分を算出することが出来る。

なお、周波数毎の音圧（第５音圧の一例）データの差分（音圧差分）としては、例えば、スラリーＳを用いた研磨により生じる音圧と、スラリーＳの代わりに水を用いた研磨により生じる音圧の差分を用いても良い。

図３は、研磨開始の前の音の、周波数毎の音圧データと、研磨の間に生じる音の、周波数毎の音圧データの差分（音圧差分）の一例を示す図である。研磨開始の前の音圧と比較して、研磨の間に生じる音圧は大きくなっている。この差分は、膜Ｍの研磨により生じたものと考えることができる。そこで、所定の周波数ｆ_１から周波数ｆ_２の範囲で、かかる差分を積分することにより、音圧差分を得ることができる。

次に、研磨量算出部５６は、音圧差分計算部５４により計算された周波数毎の音圧データの差分と、単位時間当たりの研磨量（単位研磨量）の積を、研磨の時間（研磨に要した時間）ｔで積分して、研磨量を算出する（Ｓ４２）。すなわち、研磨量（音圧により算出された研磨量予測値）は、例えば

により算出することが出来る。

ここで、単位時間当たりの研磨量は、研磨の品種工程毎に異なるものである。例えば、金属膜を研磨する場合、絶縁膜を研磨する場合、特定の積層膜を研磨する場合、等によって、かかる単位研磨量は異なるものである。そこで、あらかじめ、研磨の品種工程毎に、単位時間当たりの研磨量を求めて、装置保守履歴データベース６２に保存しておく。そして、研磨量算出部５６は、品種工程毎によって異なる単位研磨量を装置保守履歴データベース６２から読み出して、研磨量の算出に用いるようにする。

以上の、（Ｓ２６）から（Ｓ４２）までの一連の工程を、例えば単位時間ごとに繰り返して、研磨量を算出する。

次に、終点判定部５７は、研磨量算出部５６により算出された研磨量と、目標研磨量を比較し、研磨量が目標研磨量に到達しているか否かを判定する（Ｓ４６）。ここで、目標研磨量は、研磨の品種工程毎に異なるものである。そこで、あらかじめ、研磨の品種工程毎に、目標研磨量を、装置保守履歴データベース６２に保存しておく。そして、終点判定部５７は、品種工程毎によって異なる目標研磨量を装置保守履歴データベース６２から読み出して、研磨量が目標研磨量に到達しているか否かの判定に用いるようにする。

研磨量が目標研磨量に達していれば、例えば制御装置５０は、研磨処理を停止する（Ｓ５０）。そして、音響データ収集を終了する（Ｓ５４）。一方、研磨量が目標研磨量に達していなければ、音測定部８は、さらに、研磨の間に生じる音を、所定の時間の間、測定する（Ｓ２６）。このように、制御装置５０は、研磨量と、目標研磨量と、に基づいて研磨を制御する。

上述の操作は、例えば、制御装置５０の装置制御信号送信部５８又はオペレータによって制御される。また、研磨の品種工程の情報は、例えば装置管理システム６１から処理条件情報受信部５９に送信され、制御装置５０内において適宜用いられる。

図４は、本実施形態の半導体製造装置１００によって得られた周波数毎の音圧データの時間変化の一例である。ウェハＷはシリコンウェハであり、膜Ｍはタングステン膜である。タングステン膜を研磨している間は、１５ｋＨｚ付近に高い音圧が観測される。一方、タングステン膜の研磨が終了してシリコンウェハが研磨されると２２ｋＨｚ付近に高い音圧が観測される。このようにして、例えばタングステン膜の研磨が終了したか否かを判定することが出来る。また、図４は、２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数帯域の音（第９音の一例）の音圧（第９音圧の一例）を用いて算出された膜の研磨量（第２研磨量）と、１０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ未満の周波数帯域の音（第１０音の一例）の音圧（第１０音圧の一例）を用いて算出された膜の研磨量（第３研磨量）を用いて研磨を制御する一例である。

次に、本実施形態の作用効果を記載する。

ＣＭＰの研磨速度は、使用されるパッドやスラリーのわずかな品質バラつき等により変化してしまう。膜厚を制御するために、研磨されにくいストッパ膜を膜内に設けることが考えられる。しかしストッパ膜を設ける場合には、半導体製造プロセスが複雑になってしまう。このため、研磨する量が目標研磨量になるように、何らかの手段で膜厚を観察しながら研磨することが好ましい。

膜厚を制御する方式の一つとして、渦電流方式が挙げられる。ウェハＷに形成された膜に磁力線を通過させた際に、渦電流が発生する。この渦電流に伴い、通過させた磁力線と反対の方向に磁力線が発生する。かかる反対の方向に発生した磁力線の強度を測定することにより、膜厚を測定することが可能である。渦電流方式は、例えば、渦電流が流れやすい金属膜等の導電膜の膜厚制御に用いられる。

また、膜厚を制御する方式の他の一つとして、光学式が挙げられる。ウェハＷに形成された膜に光を照射すると、かかる膜の表面からの反射光と、かかる膜とウェハの界面からの反射光が干渉した反射光が観測される。この反射光の強度を測定することにより、膜厚を測定することが可能である。光学式は、例えば、絶縁膜の膜厚制御に用いられる。

しかし、渦電流方式や光学式の場合には、上述のように膜の種類によって測定方法が異なるため、半導体製造装置の構造が複雑になってしまうという問題があった。また、膜が多層構造である場合には、多層構造に含まれる複数の膜の界面により反射された反射光により、膜厚の測定精度が低下してしまうという問題があった。また、特に光学式の場合には、スラリーが含む砥粒や削り屑によって反射光が影響を受けるため、測定精度が低下してしまうという問題があった。

そこで、本実施形態の半導体製造装置１００は、ウェハを保持し、回転可能な第１トップリングと、ウェハに形成された膜の研磨を行う研磨パッドを有し、回転可能な第１ターンテーブルと、研磨の間に生じる第１音を測定する音測定部と、第１音の第１音圧と、研磨の単位時間当たりの研磨量と、研磨の時間と、を用いて膜の研磨量を算出する第１算出部と、を備える。

本実施形態の半導体製造装置１００によれば、音の音圧を用いて膜の研磨量を算出するため、膜の種類によらず共通の方法で研磨量を算出することができる。そのため、半導体製造装置の構造が簡単になる。さらに、特に絶縁膜の膜厚制御に用いられる光学式の場合に膜厚の測定精度が低下してしまうという問題を回避できる。

また、本実施形態の半導体製造装置１００では、研磨の単位時間当たりの研磨量と、研磨の時間と、を用いて膜の研磨量を算出している。そのため、音圧が異なる場合や、研磨の時間が異なる場合であっても、精度良く膜の研磨量を算出することが出来る。さらに、あらかじめ単位研磨量を、異なる研磨の品種工程毎によって求めておき、装置保守履歴データベース６２に保存しておく。そして、研磨量算出部５６は、かかる単位研磨量を装置保守履歴データベース６２から読み出して、研磨量の算出に用いる。これにより、異なる品種工程であっても、精度良く膜の研磨量を算出することが出来る。

また、本実施形態の半導体製造装置１００では、算出された膜の研磨量と、目標研磨量と、に基づいて研磨を制御する。そこで、あらかじめ目標研磨量を、異なる研磨の品種工程毎によって求めておき、装置保守履歴データベース６２に保存しておく。そして、研磨の制御の際に装置保守履歴データベース６２から読み出して用いることにより、異なる品種工程であっても、精度良く膜を制御することが出来る。なお、これらの一連の動作は、例えば、制御装置５０の装置制御信号送信部５８によって制御されることが好ましい。なお、動作の制御の方法はこれに限定されるものではなく、例えばオペレータにより制御されても良い。

また、本実施形態の半導体製造装置１００では、研磨の開始の前に生じる音の音圧を、研磨の間に生じる音の音圧から差し引いて差分を取る。これにより、研磨に起因した音の音圧をより高精度に求めることが可能となる。なお、本実施形態の半導体製造装置１００のような、多くの場合クリーンルームに設置される装置の場合は、防音材から不純物が発生するおそれがあるため、防音材を用いて研磨の開始の前に生じる音を減じることが困難である。

ここで、研磨の開始の前に生じる音としては、例えば、第１トップリング２ａから生じる音と、第１ターンテーブル６ａから生じる音を含む。いずれも動作の際に一定以上の大きな音が発生されるため、差分を取ることにより研磨に起因した音がより高精度に求められるためである。

音測定部８は、２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数帯域の音を測定可能であることが好ましい。２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数帯域は、いわゆる超音波帯域である。一般に、２０ｋＨｚ未満のいわゆる可聴域においては、モータ、ロボットハンドその他の機械から、大きな動作音が発生する。一方、２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚの超音波帯域においては、かかる動作音が小さくなる。そのため、２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚの超音波帯域の音を測定して音圧を算出すれば、研磨の開始前に生じる音が小さいと考えられるため、差し引く音圧が小さいと考えられる。そのため、精度よく音圧を算出して、精度よく膜の研磨量を算出することが可能になる。

さらに、音測定部８は、２０ｋＨｚ以上かつ７０ｋＨｚ以下の周波数帯域の音を測定可能であることが好ましい。７０ｋＨｚより高い周波数帯域の音を測定可能な音測定部８を入手することは、一般に困難な場合が多いためである。

さらに、音測定部８は、２０ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下の周波数帯域の音を測定可能であることが好ましい。５０ｋＨｚより高い周波数帯域の音を用いる場合は、研磨の間に生じる音と研磨の開始前に生じる音の差分が小さくＳＮ比が悪くなるため、精度よく研磨量を算出することが困難であるためである。

さらに、音測定部８は、１０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ未満の周波数帯域の音を測定可能であることが好ましい。研磨中に様々な可聴域の音が発生するため、可聴域の音と超音波帯域の音を組み合わせることにより、より複雑な膜厚の制御をおこなうことが可能になりえるためである。

本実施形態の半導体製造装置によれば、研磨量を精度良く算出可能な半導体製造装置の提供が可能となる。

（第２実施形態）
本実施形態の半導体製造装置は、第１音圧を予測する回帰モデルを作成する第３算出部をさらに備え、第１算出部は、回帰モデルを用いて算出した第１音圧予測値を用いて膜の研磨量を算出する点で、第１実施形態の半導体製造装置と異なっている。また、本実施形態の半導体製造装置は、第３算出部は、さらに回帰モデルを用いて補正係数を算出し、第１音圧予測値と補正係数を用いて補正された第１音圧を算出する点で、第１実施形態の半導体製造装置と異なっている。ここで、第１実施形態と重複する内容の記載は省略する。

図５は、本実施形態の半導体製造装置における、ウェハ累積処理枚数に伴う音圧の変化の一例である。

図５（ａ）は、本実施形態の半導体製造装置における、ウェハ累積処理の過程を示すものである。研磨パッドを交換した後、Ｎ枚（Ｎは自然数）の研磨処理を行っている。その後、ウェハｓ０１の研磨処理を行っている。その後、Ｍ枚（Ｍは自然数）の研磨処理を行っている。その後、ウェハｓ１６の研磨処理を行っている。その後、Ｗ枚（Ｗは自然数）の研磨処理を行っている。その後、ウェハｓ２３の研磨処理を行っている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）で示したように研磨処理を行った、ウェハｓ０１、ウェハｓ１６及びウェハｓ２３の音圧の周波数スペクトルを示すものである。ｓ０１の音圧と比較してｓ１６の音圧は大きい。また、ｓ１６の音圧と比較してｓ２３の音圧は大きい。すなわち、処理枚数が増加すると共に、音圧は大きくなっている。特に、図５（ｂ）に「特徴帯域」として示した、１８ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下の周波数帯域における音圧は、１８ｋＨｚ未満の音圧と比較して、ウェハ処理枚数の増加と共に顕著な増加を示している。これは、研磨パッドの劣化が進むことに伴う音圧の増加によるものと考えられる。

図６は、本実施形態の半導体製造装置における、音圧を予測する回帰モデルの作成及び第１音圧予測値の算出を示す模式図である。図６（ａ）は、音圧を予測する回帰モデルの作成を示すものである。図５で示したウェハ累積処理枚数の増加に伴う音圧の増加は、例えば、

という回帰モデルにより、よく説明できる。ここで、Ｓは音圧Ａｖｇ予測値（第１音圧予測値の一例）である。μはウェハ累積処理枚数である。ａ及びｂは任意の係数である。回帰モデルの作成は、回帰モデル作成部６０（図１、第３算出部の一例）により行われる。なお、回帰モデルの式は、数式３に限定されるものではない。

さらに、数式（３）で求められた音圧Ａｖｇ予測値は、下記の式により、補正係数に換算することができる。

ここで、Ｗは補正係数である。Ｓは数式（３）で示した音圧Ａｖｇ予測値である。また、ｃ及びｄは任意の係数である。例えば、補正係数Ｗと第１音圧予測値の積により、補正された第１音圧が算出される。この、補正された第１音圧を用いることにより、高精度な研磨量の算出が可能となる。

図６（ｂ）は、ウェハ累積処理枚数に対する音圧Ａｖｇ予測値及び補正係数を示した図である。ウェハ累積処理枚数増加と共に、音圧は増加している。そのため、対応する補正係数をウェハ累積処理枚数増加と共に小さくすることにより、補正された第１音圧を算出することが出来る。なお、第１音圧予測値の算出、補正係数の算出及び補正された第１音圧の算出は、例えば回帰モデル作成部６０（図１）により好ましく行われる。

図７は、本実施形態の半導体製造装置を用いた半導体製造方法のフローチャートである。音圧計算（Ｓ３４）と研磨量積算（Ｓ４２）の間に、音圧補正（Ｓ３６）として、上述の処理を行う点が、第１実施形態の半導体製造方法のフローチャート（図２）と異なっている。

本実施形態の半導体製造装置によれば、さらに研磨量を精度良く算出可能な半導体製造装置の提供が可能となる。

（第３実施形態）
本実施形態の半導体製造装置は、回転可能な第２トップリングと、回転可能な第２ターンテーブルと、をさらに備え、第２音圧は、第２トップリングから生じる第１１音の第１１音圧と、第２ターンテーブルから生じる第１２音の第１２音圧と、をさらに含む点で、第１実施形態の半導体製造装置及び第２実施形態の半導体製造装置と異なっている。また、本実施形態の半導体製造装置は、ウェハをトップリングに移動するためのロボットハンドと、ウェハを洗浄するためのクリーニングユニットと、を更に備え、第２音圧は、ロボットハンドから生じる第１３音の第１３音圧と、クリーニングユニットから生じる第１４音の第１４音圧と、をさらに含む点で、第１実施形態の半導体製造装置及び第２実施形態の半導体製造装置と異なっている。ここで、第１実施形態及び第２実施形態と重複する内容の記載は省略する。

図８は、本実施形態の半導体製造装置２００の要部の模式図である。

半導体製造装置は、第１実施形態の半導体製造装置１００に対応する半導体製造装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを備えている。また、半導体製造装置２００は、半導体製造装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄのトップリングにウェハＷを移動するためのロボットハンド２１０と、ウェハＷを洗浄する洗浄部２２０と、をさらに備えている。なお、半導体製造装置１００ａについては、図１に示した構成の中から、ウェハＷ、第１トップリング２ａ及び第１ターンテーブル６ａを図示している。半導体製造装置１００ｂ、半導体製造装置１００ｃ及び半導体製造装置１００ｄについても同様である。

本実施形態の半導体製造装置２００では、半導体製造装置１００ｂが有する第２トップリング２ｂから生じる音（第１１音の一例）の音圧（第１１音圧の一例）及び第２ターンテーブル６ｂから生じる音（第１２音の一例）の音圧（第１２音圧の一例）を、研磨開始の前の音として収集する。なお、研磨開始の前の音としては、さらに、第３トップリング２ｃから生じる音、第３ターンテーブル６ｃから生じる音、第４トップリング２ｄから生じる音、第４ターンテーブル６ｄから生じる音、ロボットハンド２１０から生じる動作音（第１３音の一例）及びクリーニングユニットから生じる動作音（第１４音の一例）をさらに含むことができる。これにより、さらに研磨量を精度良く算出可能な半導体製造装置の提供が可能となる。

本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２ａ 第１トップリング
２ｂ 第２トップリング
２ｃ 第３トップリング
２ｄ 第４トップリング
４ａ 第１研磨パッド
６ａ 第１ターンテーブル
６ｂ 第２ターンテーブル
６ｃ 第３ターンテーブル
６ｄ 第４ターンテーブル
８ 音測定部
１０ スラリー供給ノズル
５０ 制御装置
５１ 音響データ収集部
５２ ＦＦＴ処理部
５３ 音圧算出部
５４ 音圧差分計算部
５５ 音圧補正計算部
５６ 研磨量算出部
５７ 終点判定部
５８ 装置制御信号送信部
５９ 処理条件情報受信部
６０ 回帰モデル作成部
６１ 装置管理システム
６２ 装置保守履歴データベース
１００ 半導体製造装置
２００ 半導体製造装置
２１０ ロボットハンド
２２０ 洗浄部
Ｎ_１ 第１音
Ｓ スラリー
Ｗ ウェハ

Claims (19)

1. ウェハを保持し、回転可能な第１トップリングと、
   前記ウェハに形成された膜の研磨を行う研磨パッドを有し、回転可能な第１ターンテーブルと、
   前記研磨の間に生じる第１音を測定する音測定部と、
   前記第１音の第１音圧と、前記研磨の単位時間当たりの研磨量と、前記研磨の時間と、を用いて前記膜の研磨量を算出する第１算出部と、
   を備える半導体製造装置。
2. 前記研磨の単位時間当たりの研磨量は、前記研磨の品種工程毎にあらかじめ求められている請求項１記載の半導体製造装置。
3. 前記研磨の単位時間当たりの研磨量を保存する第１記憶部をさらに備える請求項１又は請求項２記載の半導体製造装置。
4. 前記膜の前記研磨量と、目標研磨量と、に基づいて前記研磨を制御する制御部をさらに備える請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の半導体製造装置。
5. 前記目標研磨量は、前記研磨の品種工程毎にあらかじめ求められている請求項４記載の半導体製造装置。
6. 前記目標研磨量を保存する第２記憶部をさらに備える請求項４又は請求項５記載の半導体製造装置。
7. 前記第１音の第１音圧を算出する第２算出部をさらに備える請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の半導体製造装置。
8. 前記第１音圧を予測する回帰モデルを作成する第３算出部をさらに備え、
   前記第１算出部は、前記回帰モデルを用いて算出した第１音圧予測値を用いて前記膜の前記研磨量を算出する請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の半導体製造装置。
9. 前記第３算出部は、さらに前記回帰モデルを用いて補正係数を算出し、前記第１音圧と前記補正係数を用いて前記第１音圧予測値を算出する請求項８記載の半導体製造装置。
10. 前記第１音圧予測値は前記第１音圧より大きい請求項８または請求項９記載の半導体製造装置。
11. 前記第１算出部は、前記研磨の開始前に生じる第２音の第２音圧をさらに用いて前記膜の研磨量を算出する請求項１ないし請求項１０いずれか一項記載の半導体製造装置。
12. 前記第２音圧は、前記第１トップリングから生じる第３音の第３音圧と、前記第１ターンテーブルから生じる第４音の第４音圧と、を含む請求項１１記載の半導体製造装置。
13. 前記第１算出部は、前記第１音圧と前記第２音圧の差分である第５音圧を用いて前記膜の前記研磨量を算出する請求項１１又は請求項１２記載の半導体製造装置。
14. 前記音測定部は、２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数帯域の第６音を測定可能である請求項１ないし請求項１３いずれか一項記載の半導体製造装置。
15. 前記音測定部は、２０ｋＨｚ以上かつ７０ｋＨｚ以下の周波数帯域の第７音を測定可能である請求項１４記載の半導体製造装置。
16. 前記音測定部は、２０ｋＨｚ以上かつ５０ｋＨｚ以下の周波数帯域の第８音を測定可能である請求項１５記載の半導体製造装置。
17. 前記音測定部は、２０ｋＨｚ以上かつ１００ｋＨｚ以下の周波数帯域の第９音及び１０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ未満の周波数帯域の第１０音を測定可能であり、
    前記制御部は、前記第９音の第９音圧を用いて算出された前記膜の第２研磨量と、前記第１０音の第１０音圧を用いて算出された前記膜の第３研磨量と、を用いて前記研磨を制御する請求項４記載の半導体製造装置。
18. 回転可能な第２トップリングと、
    回転可能な第２ターンテーブルと、
    をさらに備え、
    前記第２音圧は、前記第２トップリングから生じる第１１音の第１１音圧と、前記第２ターンテーブルから生じる第１２音の第１２音圧と、をさらに含む請求項１１ないし請求項１３いずれか一項記載の半導体製造装置。
19. 前記ウェハを前記第１トップリングに移動するためのロボットハンドと、
    前記ウェハを洗浄するためのクリーニングユニットと、
    を更に備え、
    前記第２音圧は、前記ロボットハンドから生じる第１３音の第１３音圧と、前記クリーニングユニットから生じる第１４音の第１４音圧と、をさらに含む請求項１１ないし請求項１３いずれか一項記載の半導体製造装置。

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