CN110948374A 研磨装置、研磨方法以及机器学习装置 （株式会社荏原制作所）

号本发明提供一种改善了膜厚的测定精度的态取得部(846)能够取得状态变量，该状态变量包括与构成研磨单元(3A)的顶环(31A)等的状态有关的数据和与半导体晶片(16)的状态有关的数据中的至少一个。学习部(848)已通过神经元网络学习完毕状态变量与半导体晶片(16)的膜2状态取得部，该状态取得部能够取得状态变量，该状态的变化的关系，并且该学习部能够从所述状态取得部被输入所述状态变量而预测所述变与构成所述研磨装置的设备的状态有关的数与所述设备的动作状态有关的数据包括与所述顶环的转速有关的数据和与所述旋转与所述设备的消耗状态有关的数据包括与构成所述研磨装置的消耗品的使用时间有与所述研磨对象物的特性有关的数据包括与所述研磨对象物的材质有关的数据和与所述研磨对象物由所述研磨装置研磨之前所具有的膜厚及电路模式有关的数据中的至少所述研磨装置具备判定数据取得部，该判定数据取得所述学习部能够基于数据集来学习所述研磨对象物的膜所述学习部能够从所述状态取得部被输入所述状磨对象物进行研磨的研磨装置的设备的状态有关的数据和与所述研磨对象物的状态有关推定步骤，在该推定步骤中，从状态取得部向学习部输磨对象物的膜厚的变化，及/或从所述状态取得部输入所述状态变量而判断为所述变化异37.一种机器学习装置，该机器学习装置能状态取得部，该状态取得部能够取得状态变量，该状态的变化的关系，并且该学习部能够从所述状态取得部被输入所述状态变量而预测所述变8.一种机器学习装置，该机器学习装置能够学习状态取得部，该状态取得部能够取得状态变量，该状态变化的关系，并且该学习部能够从所述状态取得部被输入所述状态变量而学习所述变化，及/或能够从所述状态取得部被输入所述状态变4[0005]作为这样的技术，存在日本特开2012-135865号所记载的涡电流式终点检测传感不同材质的物质转移时的研磨摩擦力的变化进行检测的方法。研磨摩擦力的变化表现为另外，也存在通过光学传感器对研磨对象物的表面的5成所述研磨装置的设备的状态有关的数据和与所述研磨对象物的状态有关的数据中的至物的状态有关的数据中的至少一个的状态变量对变化进行学习的学习部，因此能够提高种能够减少处理系统、通信系统掌握的膜厚的时间延迟的影响的机器学习装置以及研磨设备的状态有关的数据包括与所述设备的配置有关的数据、与所述设备的动作状态有关压力检测部能够对施加到所述研磨对象物的压[0020]在膜厚检测部中包括电机驱动部等，该电机驱动部输出指示膜厚传感器(涡电流6器能够进行所述研磨垫的修整，与所述设备的动作状态有关的数据包括与所述顶环的转速有关的数据和与所述旋转台的转速有关的数据中的至少一个，与所述设备的消耗状态有关的数据包括与构成所述研磨装置的消耗品的使用时间有关的数据和与所述消耗品的消耗量有关的数据中的至少一个，与所述研磨对象物的特性有关的数据包括与所述研磨对象物的材质有关的数据和与所述研磨对象物由所述研磨装置研磨之前具有的膜厚以及磨装置具备判定数据取得部，该判定数据取得部取得对所述研磨装置有无异常或异常的程度进行判定的判定数据，所述学习部能够基于数据集来学习所述研磨对象物的膜厚的变化，该数据集基于所述状态变量以及所述的研磨装置的设备的状态有关的数据和与所述研磨对象物的状态有关的数据中的至少一述研磨对象物的膜厚的变化，及/或从所述状态取得部输入所述状态变量而判断为所述变状态变量，该状态变量包括与构成所述研磨装置的设备的状态有关的数据和与所述研磨毕所述状态变量与所述研磨对象物的膜厚的变化的关系，并且该学习部能够从所述状态状态变量，该状态变量包括与构成所述研磨装置的设备的状态有关的数据和与所述研磨所述状态变量与所述研磨对象物的膜厚的变化的关系，并且该学习部能够从所述状态取78[0079]装载/卸载部62包括两个以上(在本实施方式中为四个)前装载部20，在该前装载且沿着基板处理装置的宽度方向(与长边方向垂直的方向)排列。在前装载部20能够搭载上设置有可沿着晶片盒的排列方向移动的两台输送机械手(装载机)22。输送机械手22通过在行驶机构21上移动而能够访问搭载于前装载部20的晶片盒。各输送机械手22在上下终维持成比基板处理装置外部、研磨部63以及清洗部64中的任一个都高的压力。研磨部9力被维持成比清洗部64的内部压力低。在装载/卸载部62设置有过滤器风扇单元(未图[0086]图2是示意性地表示第一研磨单元3A的立体图。顶环31A被顶环轴636支承。在旋转台30A的上表面贴附有研磨垫10，该研磨垫10的上表面构成研磨半导体晶片16的研磨[0087]图3是示意性地表示顶环31A的构造的剖视图。顶环31A经由万向接头637而连结于顶环轴636的下端。万向接头637是容许顶环31A和顶环轴636彼此的倾动，且将顶环轴护环640按压于研磨垫10。在夹持板644与顶环主体638之间形成有压力室P5，加压流体经[0090]半导体晶片16的周端部被护环640包围，在研磨过程中半导体晶片16不会从顶环[0091]图4是示意性地表示顶环31A的其他构造例的剖视图。在该例室P6连通，加压空气等加压流体能通过流体通路656而被供给到压力室P6。压力室P6的内压力而对护环640相对于研磨垫10的按压力进行调节。其他的结构以及动作与图3所示的[0093]顶环头660经由轴承672而旋转自如地支承于支承轴667。该支承动，支承在顶环头660的顶端的顶环31A在旋转台30A的上方的研磨位置与旋转台30A的侧[0094]在顶环轴636的内部形成有在该顶环轴636的长度方向上延伸的贯通孔(未氮气等流体，另外气体从顶环31A被抽真空排气。在旋转接头669连接有与上述流体通路空源的排出器也设置于顶环31A的附近，因此在顶环31A内形成真空时的响应性提高。另作为压力控制部和终点检测部发挥作用，该压力控制部基于监控信号对各个压力室P1、[0100]和第一研磨单元3A同样地，传感器676也设置于第二研磨单元3B、第三研磨单元3C以及第四研磨单元3D的研磨台。控制部65根据从各个研磨单元3A～3D的传感器76发送来的信号生成监控信号，并且对在各个研磨单元3A～3D中的半导体晶片的研磨进展进行力进行控制以使研磨单元3A～3D中的研磨时间大致相同。通过像这样基于监控信号而对研磨过程中的顶环31A～31D的按压力进行调节，能够使研磨单元3A～3D中的研磨时间平研磨单元3D中的任一研磨单元研磨，或也可以由从这些研磨单元3A～3D中预先选择的多体晶片16进行研磨，或也可以按照第三研磨单元3C→第四研磨单元3D的顺序对半导体晶以使用微波传感器作为传感器76。微波传感器能够在金属膜以及非金属膜的任何一种情[0103]图7是表示具备光学式传感器的旋转台的示意图。如图7所示，在旋转台30A的内部埋设有对半导体晶片16的膜的状态进行检测的光学式传感器676。该传感器676向半导体晶片16照射光，并且根据来自半导体晶片16的反射光的强度(反射强度或反射率)对半垫10设置贯通孔，并且在该贯通孔被半导体晶片16封闭的期间使透明液体从下方流过来构成透光部677。透光部677配置于在被保持于顶环31A的半导体晶片16的中心通过的位[0106]发光光纤678b的发光端和受光光纤678c的受光端构成为相对于半导体晶片16的678e读取积存在受光元件的电信息并生成反射光的光谱数据。该光谱数据表示根据波长体晶片16的被研磨面照射的天线680a；向天线680a供给微波的传感器主体680b；以及连源680c所生成的微波(入射波)和从半导体晶片16的表面反射的微波(反射波)分离的分离器680d；以及接收被分离器680d分离出的反射波并检测反射波的振幅以及相位的检测部[0110]天线680a经由导波管681与分离器680d连接。微波源680c与分离器680d连接，由[0111]反射波从天线680a经由导波管681而被发送到分离器680d，通过分离器680d分离由内置在检测部680e的相位计量器(未图示)检测。被检测部680e检测出的反射波的振幅该电机以摆动轴688为中心使修整器臂685摆动(摇摆)。修整部件686具有圆形的修整面，[0115]臂690能够以摆动轴694为中心而在清洗位置与退避位置之间回旋。臂690的可动[0116]设置该喷雾器34A的目的在于通过高压的流体对残留在研磨垫10的研磨面的研磨接触型的修整器(金刚石修整器等)进行修整后，进行由喷雾器进行的研磨面的翻新的情[0118]升降器11从输送机械手22接收半导体晶片。第一线性输送机66在第一输送位置到的半导体晶片。第一研磨单元3A以及第二研磨单元3B从第一线性输送机66接收半导体晶片并对半导体晶片进行研磨。第一研磨单元3A以及第二研磨单元3B将研磨后的半导体[0119]摆动式输送机12在第一线性输送机66与第二线性输送机67之间进行半导体晶片之间输送从摆动式输送机12接收到的半导体晶片。第三研磨单元3C以及第四研磨单元3D从第二线性输送机67接收半导体晶片并对半导体晶片进行研磨。第三研磨单元3C以及第件以及下侧一次清洗组件。上侧一次清洗组件配置于下侧一次清洗组件的上方。同样地，在第二清洗室192内配置有沿着纵向排列的上侧二次清洗组件以及下侧二次清洗组件。上[0121]在上侧二次清洗组件与下侧二次清洗组件之间设置有半导体晶片的临时放件以及下侧干燥组件彼此分离。在上侧干燥组件以及下侧干燥组件的上部设置有将干净的空气分别供给到干燥组件内的过滤器风扇单元。上侧一次清洗组件、下侧一次清洗组有能够上下运动的第二输送机械手。第一输送机械手以及第二输送机械手分别移动自如地支承于在纵向上延伸的支承轴。第一输送机械手以及第二输送机械手在其内部具有电图1所示的输送机械手22使用其上侧的手从上侧干燥组件或下侧干燥组件取出半导体晶[0125]干燥后的半导体晶片16通过图1所示的输送机械手22被从干燥组件205A取出，并[0127]被放置到临时放置台的半导体晶片经由第一输送室191而被输送到第一清洗室在第一清洗室190或第二清洗室192中被清洗处理后的半导体晶片经由第二输送室193而[0128]图9是表示本发明的一个实施方式的研磨单元(研磨装置)的整体结构的概略图。[0129]第一研磨单元3A是用于在研磨垫10和与研磨垫10相对地配置的半导体晶片16之[0130]根据参照图9之后的附图进行说明的本实施方式，能够提供改善了膜厚的测定精的驱动负荷的方法等。本实施方式对在将顶环保持在摆动臂的端部的方式中基于臂转矩进行研磨终点检测的情况进行说明，但通过电机电流对旋转驱动旋转台或顶环的驱动部[0132]旋转台30A经由台轴102而与配置在旋转台30A的下方作为驱动部的电机(未图示)101构成研磨半导体晶片16的研磨面。在研磨台30A的上方设置有研磨液供给喷嘴(未图[0134]顶环31A与顶环轴111连接。顶环轴111通过未图示的上下运动机构而相对于摆动[0135]另外，顶环轴111经由键(未图示)而与旋转筒112连结。在该旋转筒112的外周部[0137]顶环31A能够在其下表面保持半导体晶片16等基板。摆动臂110能够以摆动臂轴研磨液从设置于研磨台30A的上方的研磨液供给喷嘴供给到研磨垫10上。这样一来，使半[0138]第一研磨单元3A具有旋转驱动旋转台30A的台驱动部(未图示)。第一研磨单元3A部能够根据作为旋转电机的台驱动部的电流对台转矩进行检测。终点检测部28可以仅根臂转矩26a进行检测。摆动轴电机14的电流值是依存于摆动臂110的与摆动轴电机14连接[0140]从控制部65向驱动器18输入与摆动臂110的位置有关的位置指令65a。位置指令动轴电机14的编码器(未图示)向驱动器18输入摆动臂于臂转矩的量。臂转矩检测部26也可以根据电流值对施加到摆动臂110的臂转矩进行检846能够取得包括与构成研磨单元3A的设备的状态有关的数据和与半导体晶片16的状态备的动作状态有关的数据以及与设备的消耗状[0146]与半导体晶片16的状态有关的数据包括能够对半导体晶片16的膜厚进行检测的度检测部)所检测的数据、能够对施加到半导体晶片16的压力进行检测的控制部65(压力832(温度检测部)所检测的数据从温度传感器832被发送到状态取得部846。控制部65(压[0148]除了温度传感器832之外，温度检测部还包括位于半导体晶片16的附近的研磨单[0150]与设备的配置有关的数据包括与能够保持研磨对象物的顶环31A的位置有关的数据、与能够旋转用于对研磨对象物进行研磨的研磨垫的旋转台30A的位置有关的数据、与保持顶环31A的臂110的位置有关的数据、以及与能够进行研磨垫10的修整的修整器33A[0151]在与顶环31A的位置有关的数据中例如包括旋转台30A的平面上的位置(二维坐标与半导体晶片16的位置有关的数据中例如包括旋转台30A的平面上的位置(二维坐标值)、环31A/旋转台30A/臂110/修整器33A的位置有关的数据对与半导体晶片16的位置有关的[0153]这些数据例如是从控制部65被输出到分别驱动保持顶环31A的臂、保持旋转台[0154]与设备的动作状态有关的数据包括与顶环31A的转速有关的数据和与旋转台的转部65作为信号65b被输出到状态取得部84[0155]与设备的消耗状态有关的数据包括与构成研磨装置的消耗品的使用时间有关的数据以及与消耗品的消耗量有关的数据中的至少一个。消耗品例如是研磨垫10/顶环31A的护环/薄膜。与研磨垫10/顶环31A的护环/薄膜的使用时间有关的数据存储在控制部65研磨垫10的消耗量有关的数据是指研磨垫10的磨损量。磨损量由光学传感器834进行测定。光学传感器834通过对研磨垫10与光学传感器834之间的距离进行测定来对磨损量进片16上的膜/电路的材质有关的数据和与在半导体晶片16由研磨装置研磨之前所具有的膜厚及电路模式有关的数据中的至少一个。与半导体晶片16自身的材质有关的数据是表具有的膜厚以及电路模式有关的数据例如是表示膜厚的数值数据、对电路模式进行分类后的数据。对电路模式进行分类的数据是指例如半导体晶片16中所包含的多个金属成分i)在研磨时摆动臂110从顶环31A接收的转矩、iii)从研磨开始经过的时间、iv)旋转台以及判定数据的组合而创建的数据集来学习半导[0162]学习部848能够在学习半导体晶片16的膜厚的变化之后预测变化。另外，学习部[0164]i)研磨终点时刻和此时的膜厚传感器(转矩传感器、电流传感器、涡电流传感器习部848能够输出控制部65所需的压力等任意的控制参数。控制部65能够相对于学习部或控制部65能够相对于在接下来的研磨工序中进行研磨的半导体晶片16进行研磨条件的[0165]除了研磨终点时刻处的压力等任意的控制参数的预测值之外，学习部848也可以输出期望的用于研磨的控制参数的目标值。研磨以膜厚的良好的均匀性和最终膜厚误差[0168]学习部848也能够输出除了控制部65所需的压力等任意的控制参数之外的数据。部分地进行加工以使传感器数据等适合于学习的加工数据，v)被输入到研磨单元3A的控[0173]构成用于创建学习完毕模型858的学习用数据854的数据的种类和在实际的研磨[0174]这样一来，学习部848已通过神经元网络学习完毕状态变量与半导体晶片16的膜[0175]在创建学习完毕的学习部848的阶段中，学习部848能够从状态取得部846被输入状态变量而学习膜厚的变化，及/或能够从状态取得部846被输入状态变量而学习膜厚的完毕的学习部848的阶段中被输入到学习部848的数据能够设定为仅正常数据、仅异常数习部848能够高精度地预测膜厚的变化为止，及/或直到能够高精度地判断膜厚的变化是[0178]在第一方法中，学习所需的所有的数据从控制部65作为信号65c而被输入到学习据来使学习部848进行学习之后，使作为学习完毕的软件的学习部848存储到研磨单元3A[0179]在本实施方式的情况下，学习所需的数据是指基于温度传感器832、光学传感器膜厚从膜厚计算部830作为930a被输入，因此转矩指令值(及/或速度指令值)也可以不在[0180]第二方法是使用实际的研磨过程中的数据而在实际的研磨过程中进行学习的方判定信息作为信号65d输送到判定数据取得部844。频繁地进行用户的输入操作从成本方面考虑是不优选的。因此，也可以在实际的研磨过程中的数据在学习部848内的存储器中[0182]作为研磨正常时的正常数据和研磨异常时的异常数据的创建方法，存在以下方序中得到的数据和在過去的异常的研磨工序中得到的数据。(ii)在没有在过去的研磨工方法，及/或在研磨的最初的阶段中进行(i)的方法，并且也采用(ii)的方法。在仅采用[0186]已学习完毕膜厚的变化是正常还是异常的学习部848将判定膜厚的变化是正常还846输入如下数据：从控制部65作为信号65b如前文所述那样输出的驱动一个或多个电机[0189]学习部848基于根据从状态取得部846输出的状态变量、以及从判定数据取得部[0193]例如，反复执行步骤S10～S30の处理直到通过终点检测部28充分学习膜厚的变[0194]图13是表示神经元网络的结构例的图。上述的终点检测部28中的学习部848例如或者处理器，但当应用GPGPU(General-PurposecomputingonGraphicsProcessing[0195]学习部848例如也可以根据由多层(四层以上)的神经元网络(深度神经元网络)进据基于由状态取得部846取得的状态变量和由判定数据取得部844取得的判定数据的组合是指通过将某个输入和结果(标签)的数据组大量地提供给学习装置，从而能够学习这些置一些基准并进行使该数据集为最优这样的输出的分配，从而能够实现正常/异常的判据模型化，使用被称为递归型神经元网络。递归神经元网络(RNN：RecurrentNeuralNetwork)不是仅使用当前时刻的状态来形成学习模型，而是也利用到目前为止的时刻的内部状态。递归神经元网络有多种，但作为一例，对简单回归型网络(Elman网络：Elman[0199]图14是用于说明递归型神经元网络的一例的图，图14(a)表示Elman网络的时间轴展开，图14(b)表示误差逆传播算法(Backpropagation)的基于时间的反向传播算法memory：长短期记忆网络)的方法。LSTM能够更加容易地处理期间比Elman网络更长的数据。据电机电流的变化求出膜厚的以往的终点检测方法的场合，存在错误地检测到研磨的终制部65主要在与单元控制器760之间进行信号的发送和接收。单元控制器760也具有CPU、以及使用于终点检测的判定的数据集的创建、通过积存根据已创建的数据集的判定例进行的学习、由学习效果带来的精度提高、通过所学习的判定功能判断并且更新的研磨参收、控制信号的发送和接收、高速的信号处理等。单元控制器760由FPGA(field-programmablegatearray：现场可编程门阵列)、ASIC(applicationspecific步被发送到控制部65。传感器信号由控制部65或单元控制器760处理(包括运算处理)，用元控制器760通过摆动轴电机14的电流变化对摆动臂110的转矩变动进行检测。单元控制[0212]作为软件，例如有以下几种。软件根据记录在控制设备(控制部65或单元控制器也可以是能够在基板处理装置764出厂后安在与基板处理装置764的外部之间能够使用经由互联网的通信、其他的通信手段(专用线实现自动化运转，能够使基板处理装置的控制[0216]能够自动地提取基板处理装置的运转时的各种数据、研磨数据(膜厚、研磨的终28设置于基板处理装置764或数据处理装置768电机14的转矩变动有关的测定信号或测定数据，·SOPM(光学式传感器)的测定信号或测给基板处理装置764。·接收了数据的基板处理装置764基于该数据更新与研磨处理有关[0224]上述(1)的情况：整体系统中的数据通信速度和数据处理速度可以是互联网通信速度的情况。数据抽样速度为1～1000mS左右，能够进行多个研磨条件参数的数据通信。到中间处理装置770。中间处理装置770将研磨条件参数的变更值和所需的控制信号发送之间的传感器信号、状态管理设备之间的通信是高速通信。在高速通信中，能够以1~[0226]中间处理装置770通过高速通信将已创建完成的数据集发送到数据处理装置76数据处理装置768基于数据集进行到研磨终点为止的参数变更值的计算、工序计划创建。高速通信发送到基板处理装置764的控制部65。基板处理装置764根据已更新的控制信号[0227]上述(3)的情况：中间处理装置770通过高速通信接收基板处理装置764的多个传线上的研磨条件的控制。数据的处理顺序例如是传感器信号接收(从基板处理装置764到送的数据的数据处理装置768的接口变得复杂，数据处理装置768中的数据的重组变得复