(57)【要約】【課題】ＣＭＰ研磨に於いて、段差解消性のムラと円周方向の研磨ムラを減らし、研磨品質を向上することである。【解決手段】研磨体を研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体を前記研磨対象物に対して相対運動させ、前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、互いに異なる複数の研磨条件で研磨する段階を具え、前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件で研磨することによって生じた前記相対運動の相対速度の履歴の偏りの大きさを、前記複数の研磨条件の内の他の一つ以上の研磨条件で研磨することによって生じた前記相対速度の履歴の偏りによって相殺して低減することにより段差解消性のムラを低減する。又、前記研磨体の揺動運動の揺動周期と前記研磨対象物の回転周期とを非同期とすることにより円周方向の研磨ムラを低減する。【選択図】    図１
2004223636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨体を研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体を前記研磨対象物に対して相対運動させ、前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、互いに異なる複数の研磨条件で研磨する段階を具え、前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件で研磨することによって生じた前記相対運動の相対速度の履歴の偏りの大きさを、前記複数の研磨条件の内の他の一つ以上の研磨条件で研磨することによって生じた前記相対運動の相対速度の履歴の偏りによって相殺して低減することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記研磨体と前記研磨対象物が研磨中に各々回転され、前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件に於ける前記研磨体の回転方向が、前記複数の研磨条件の内の他の一つの研磨条件で反転されることを特徴とする請求項１記載の研磨方法。
【請求項３】
前記研磨体と前記研磨対象物が研磨中に各々回転され、前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件に於ける前記研磨体と前記研磨対象物の回転方向が、前記複数の研磨条件の内の他の一つの研磨条件で両方共に反転されることを特徴とする請求項１記載の研磨方法。
【請求項４】
前記研磨を複数の研磨位置を有する研磨装置で行い、前記異なる複数の研磨条件の各々が、前記複数の研磨位置の各研磨位置に於ける研磨体と研磨対象物保持部の各運動に対して与えられ、前記複数の研磨位置の内の一つの研磨位置で前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件により研磨が終了した後に、前記複数の研磨位置の内の他の一つの研磨位置で前記複数の研磨条件の内の他の一つの研磨条件で研磨を行なう為に、前記一つの研磨位置から他の研磨位置へ前記研磨対象物を搬送する段階を具えることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の研磨方法。
【請求項５】
研磨体に回転運動を与える研磨体回転機構と研磨対象物に回転運動を与える研磨対象物回転機構とを具え、前記研磨体を前記研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体を前記研磨対象物に対して相対運動させ、前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、前記研磨体回転機構と前記研磨対象物回転機構とが、各々時計回りと反時計回りの両方向に回転可能となるよう構成され、前記研磨加工の間に前記研磨体の回転運動の回転方向又は前記研磨対象物の回転運動の回転方向の片方または両方を反転させることにより、前記相対運動の偏りを低減させることを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
研磨体を回転運動する研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体の揺動運動によって前記研磨対象物の中心位置に対する前記研磨体の相対位置を変化させながら研磨する研磨方法であって、前記揺動運動の揺動周期と前記回転運動の周期とが研磨時間中には同期しないことを特徴とする研磨方法。
【請求項７】
研磨体を回転運動する研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体の揺動運動によって前記研磨対象物の中心位置に対する前記研磨体の相対位置を変化させながら研磨する研磨装置の研磨条件を決定する為のシミュレーション方法であり、前記揺動運動の揺動周期と、前記回転運動の周期とが研磨時間中には同期しないよう予め研磨条件を決定する研磨シミュレーション方法。
【請求項８】
請求項１〜４、請求項６何れか１項記載の研磨方法又は請求項５記載の研磨装置を用いて研磨対象物を研磨する段階を具えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の半導体デバイス製造方法で製造されることを特徴とする半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の研磨対象物を研磨加工するための研磨方法、研磨装置、研磨シミュレーション方法、半導体デバイス、及び半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程に於いて、金属電極の埋め込みや多層配線、等の為に半導体デバイスの平坦化技術が必須になっており、その平坦化技術の中で化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、又はＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、以下ＣＭＰと呼ぶ）技術が特に重要視されている。
【０００３】
ＣＭＰは従来、図１０に示されるようなＣＭＰ研磨装置を用いて行われる。この従来の研磨装置に於いて、半導体デバイスを作製するための半導体ウェハ１３はウェハホルダ１４に取り付けられ、半導体ウェハ１３の径よりも大きな径の研磨体１１はほぼ同寸の定盤１２に貼り付けられている。研磨剤１５を供給しながら、半導体ウェハ１３を回転する研磨体１１に押圧し、半導体ウェハ１３を回転させながら揺動することにより、物理的作用と化学的作用とにより研磨が行なわれる。（例えば、特許文献１参照）
上記従来のＣＭＰ研磨装置は半導体ウエハの大口径化に伴って、ますます巨大化する定盤１２を必要とするので、装置自体が大きくなり、設置の為に、広い、高価なクリーンルームスペースを必要とするばかりでなく、例えば、研磨パッドのような消耗部品の交換作業が、その大きさ故に非常に困難であることからも分かるように、装置の操作性が悪いという問題があった。又、半導体プロセスの成膜プロセスでは半導体ウェハ面上に成膜された膜に膜厚分布が生じることが多く、ＣＭＰ工程では、この膜厚分布に対応させて所望の研磨量（研磨により除去される量）分布で研磨する必要が生じるが、従来のＣＭＰ研磨装置は巨大な研磨体に半導体ウェハを常時接触させて研磨を行なうので、研磨量分布を制御することが困難である。例えば、研磨量分布を持たせる為に、研磨体へ押圧する研磨対象物の圧力分布を半導体ウェハ面上で局所的に調節するという極めて複雑且つ困難な手段が考えられるが、これは実施が困難であるばかりでなく、研磨量分布の制御性が不充分であるという問題があった。
【０００４】
従来のＣＭＰ研磨装置の以上の問題を解決するために、図３に示されるような半導体ウエハの径よりも径が小さい研磨体で研磨する研磨装置（以下小径パッド研磨装置と呼ぶ）が提案されている。この小径パッド研磨装置は、半導体ウェハ１３がウェハホルダ１４に取り付けられ、又、半導体ウェハ１３よりも小径の研磨体１１は定盤１２に貼り付けられている。研磨剤１５を供給しながら、研磨体１１を回転する半導体ウェハ１３に押圧し、研磨体１１を回転させながら揺動することにより研磨が行なわれる。（例えば、特許文献２参照）
この小径パッド研磨装置は、研磨体１１が小型であるので、研磨装置を小型化できるという利点を持っている。又、装置が小型である為に、研磨体等の消耗部品の交換作業が容易であることからも分かるように、小径パッド研磨装置は操作性が良い。
【０００５】
更に、小径パッド研磨装置は、半導体ウェハよりも研磨体の径が小さいので、半導体ウエハ面上で研磨体の存在確率を変えることにより、自在に研磨量分布（研磨プロファイル）を制御することが可能である。
【０００６】
小径パッド研磨装置は、半導体ウェハ面上で均一又は所望の除去量分布即ち研磨量分布を得る為に、半導体ウェハ１３や研磨体１１の回転速度や研磨体１１の揺動等を適切に組み合わせた研磨条件で研磨を行なう。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第３６１５９５５公報
【特許文献２】
特開平７−８８７５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、平坦化技術に要求される研磨品質は益々高くなり、図３に示されるような小径パッド研磨装置で研磨すると、研磨された半導体ウェハのデバイスパターンを構成するパターンの段差解消性にムラがあるという問題があった。具体的には、半導体ウェハ面上の凸状のパターンの研磨後に残る段差の大きさが、半導体ウェハ面上のパターン位置、又は、パターンの向きに依存して、残った段差が均一でないという問題があった。このように段差解消性にムラがある為に、半導体ウェハ面上の一つの位置にある一つのパターンで段差解消の最適なタイミングが見つかっても、その同じタイミングで半導体ウェハ面上の他の位置の同一形状のパターンでは例えば段差解消不足であったり過剰研磨であったりして最適なタイミングではない、又は、半導体ウェハ面上の同じ位置にあるパターンでもパターンの向きが変わると最適タイミングではないという問題があった。その為に、段差解消性にムラがある場合、凸状のパターンの段差を解消して研磨終了させる正確なタイミングが見つけられないという問題があった。
【０００９】
又、図３に示されるような小径パッド研磨装置を用いた研磨は、研磨体１１の径が研磨対象物１３の径よりも小さく、回転する研磨対象物１３の中心位置に対する研磨体１１の相対位置を研磨体１１の揺動によって変化させながら研磨を行なう。このような小径パッド研磨装置で研磨すると、円周方向に研磨ムラ、即ち、除去膜厚に円周方向のムラが生じることがあった。図１１はこの研磨ムラの発生の様子を示す。▲１▼〜▲６▼は半導体ウェハ１３面上の研磨ムラ（研磨量分布）を求める為の測定位置である。このように円周方向に研磨ムラが生じる場合、一部分が適切な研磨終了の最適なタイミングでも、その他の部分では研磨量が不足していたり、又は研磨量が過度であったりするために、研磨終了の正確なタイミングを見つけることができなかった。
【００１０】
これら段差解消性のムラや円周方向の研磨ムラの問題は研磨品質を低下させていた。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決し、研磨品質が高い研磨方法、研磨装置、研磨品質が高い研磨方法を可能とする研磨シミュレーション方法、高品質の半導体デバイスの製造を可能とする半導体デバイスの製造方法、及び本半導体デバイスの製造方法で製造された半導体デバイスを提供することである。
【００１２】
【課題を解決する為の手段】
以上の課題を解決する為に、本発明の第１の態様は、研磨体を研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体を前記研磨対象物に対して相対運動させ、前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって、互いに異なる複数の研磨条件で研磨する段階を具え、前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件で研磨することによって生じた前記相対運動の相対速度の履歴の偏りの大きさを、前記複数の研磨条件の内の他の一つ以上の研磨条件で研磨することによって生じた前記相対運動の相対速度の履歴の偏りによって相殺して低減するものである。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に於いて、前記研磨体と前記研磨対象物が研磨中に各々回転され、前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件に於ける前記研磨体の回転方向が、前記複数の研磨条件の内の他の一つの研磨条件で反転されるものである。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１の態様に於いて、前記研磨体と前記研磨対象物が研磨中に各々回転され、前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件に於ける前記研磨体と前記研磨対象物の回転方向が、前記複数の研磨条件の内の他の一つの研磨条件で両方共に反転されるものである。
【００１５】
本発明の第４の態様は、前記第１〜第３何れかの態様に於いて、前記研磨を複数の研磨位置を有する研磨装置で行い、前記異なる複数の研磨条件の各々が、前記複数の研磨位置の各研磨位置に於ける研磨体と研磨対象物保持部の各運動に対して与えられ、前記複数の研磨位置の内の一つの研磨位置で前記複数の研磨条件の内の一つの研磨条件により研磨が終了した後に、前記複数の研磨位置の内の他の一つの研磨位置で前記複数の研磨条件の内の他の一つの研磨条件で研磨を行なう為に、前記一つの研磨位置から他の研磨位置へ前記研磨対象物を搬送する段階を具えるものである。
【００１６】
本発明の第５の態様は、研磨体に回転運動を与える研磨体回転機構と研磨対象物に回転運動を与える研磨対象物回転機構とを具え、前記研磨体を前記研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体を前記研磨対象物に対して相対運動させ、前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって、前記研磨体回転機構と前記研磨対象物回転機構とが、各々時計回りと反時計回りの両方向に回転可能となるよう構成され、前記研磨加工の間に前記研磨体の回転運動の回転方向又は前記研磨対象物の回転運動の回転方向の片方または両方を反転させることにより、前記相対運動の偏りを低減させるものである。
【００１７】
本発明の第６の態様は、研磨体を回転運動する研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体の揺動運動によって前記研磨対象物の中心位置に対する前記研磨体の相対位置を変化させながら研磨する研磨方法であって、前記揺動運動の揺動周期と前記回転運動の周期とが研磨時間中には同期しないものである。
【００１８】
本発明の第７の態様は、研磨体を回転運動する研磨対象物に押圧しながら、前記研磨体の揺動運動によって前記研磨対象物の中心位置に対する前記研磨体の相対位置を変化させながら研磨する研磨装置の研磨条件を決定する為のシミュレーション方法であり、前記揺動運動の揺動周期と、前記回転運動の周期とが研磨時間中には同期しないよう予め研磨条件を決定するものである。
【００１９】
本発明の第８の態様は、半導体デバイスの製造方法であって、前記１〜４、５、６何れかの態様を用いて研磨対象物を研磨する段階を具えるものである。
【００２０】
本発明の第９の態様は、半導体デバイスであって、前記第８の態様で製造されるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨方法を説明する前に、本発明の理解を容易にする為に、本発明に到る経過を順に説明する。
［発明へのアプローチ］
先ず、発明者は、研磨量が研磨対象物に対する研磨体の相対速度の大きさに比例することから、図３に示される小径パッド研磨装置で段差解消性が低い原因が、相対速度（ベクトル）にあるのではないかと考え、研磨中の相対速度についての知見を得る為に、相対速度の履歴のシミュレーション計算をした。具体的には、図４に示されるように、１２インチφの半導体ウェハ１３面上に任意に選ばれた（０，０）、（６０，０）、（１２０，０）の３点に於いて研磨体１１が各々の点に与える相対速度Ｖの履歴をシミュレーション計算した。半導体ウェハ１３の回転周期と研磨体１１の揺動周期が研磨時間と較べて充分に短く、且つ、該回転周期と該揺動周期とが同期しない場合、半径６０の円周上の任意の点はほぼ同一の相対速度の履歴を受け、半径１２０の円周上の任意の点もほぼ同一の相対速度の履歴を受ける。従って、以上の研磨条件の場合、このシミュレーション計算により、（０，０）、（６０，０）、（１２０，０）の３点以外に、半径６０、半径１２０の各円周上の相対速度Ｖの履歴をほぼ知ることができる。
【００２２】
ここで（０，０）、（６０，０）、（１２０，０）は、半導体ウエハ１３において、シミュレーション開始時である、時間ＴがＴ＝０での半導体ウエハ１３面上の位置を示したものである。半導体ウェハ１３は回転するので、この３点は、半導体ウエハ１３の回転と研磨経過時間と共に見かけ上位置座標が変化する。半導体ウエハ１３の回転角速度をωＷとすれば、例えば（１２０，０）の点のＴ秒後の座標は、（１２０ｃｏｓωＷＴ、１２０ｓｉｎωＷＴ）である。
【００２３】
又、研磨体１１は回転運動をすると共に、半導体ウエハ１３との中心間距離が周期的に変化する揺動運動を行う。
【００２４】
ここで、半導体ウェハ１３面上の上記の３点の回転運動による速度をＶＷ、上記の３点に於ける研磨体１１の回転運動による速度と揺動運動による速度との合成速度をＶＰとすると、半導体ウェハ１３に対する研磨体１１の相対速度Ｖは、
Ｖ＝ＶＰ−  ＶＷで与えられる。
【００２５】
本シミュレーションでは、研磨量と相対速度との関係をより詳しく理解する為に、相対速度Ｖを半導体ウェハ１３の半径方向（ｒ）成分であるＶｒと、回転方向（θ）成分であるＶθとに分解し、この相対速度成分Ｖｒと相対速度成分Ｖθの各々の様子を調べた。ここで、｜Ｖ｜２＝｜Ｖｒ｜２＋｜Ｖθ｜２の関係がある。ｒ方向は半導体ウェハ１３の中心から外側に向かう方向を正とし、θ方向は時計回り方向を正とした。
【００２６】
本シミュレーションは、以下の表１の条件で行なわれた。
【００２７】
図５、図６、図７は、各々、半導体ウェハ１３面上の計算点（０，０）、（６０，０）、（１２０，０）に於ける相対速度の本シミュレーション結果を示す。尚、サンプリング間隔は１０ｍｓｅｃに取られた。
【００２８】
このシミュレーション結果は、表１の条件で研磨するときの相対速度成分Ｖｒ、Ｖθの経過時間に対する移り変わり、即ち相対速度の上の３つの各計算点に於ける、相対速度の履歴そのものを示す。
［表１］
研磨体１１の研磨面の有効径：外径２６８ｍｍφ、内径８４ｍｍφ（リング状）
研磨体１１の回転速度：時計回りに２００ｒｐｍ
半導体ウェハ１３の回転速度：反時計回りに２００ｒｐｍ
揺動ストローク：３８ｍｍ
揺動速度：４０ｍｍ／秒
研磨開始時に於ける研磨体１１の中心と半導体ウェハ１３の中心との中心間距離は３０ｍｍであり、この中心間距離が３０ｍｍと６８ｍｍの範囲で研磨体１１を揺動させた。
計算時間：１０秒
とした。
【００２９】
図５を参照して、計算点（０，０）に於けるＶｒは、時間と共に正側と負側の間を振動しており、正負均等に、即ち、正側と負側に同じ頻度で且つ同じ大きさで、出現している。
【００３０】
今、一般に図３に示されるような研磨装置の研磨体１１が研磨対象物１３に与える相対速度Ｖの履歴を定量化する為に、該相対速度Ｖを研磨時間に渡って全部積算、又は積分したベクトルを累積相対速度と呼び、ＶＳで示す。この累積相対速度ＶＳは相対速度Ｖの履歴の偏り（ベクトル値）を表す。又、相対速度成分Ｖｒ、Ｖθを研磨時間に渡って全部積算、又は積分したものを累積相対速度成分と呼び、各々ＶｒＳ、ＶθＳで示す。累積相対速度成分ＶｒＳは、相対速度成分Ｖｒの履歴の偏りを、又は相対速度Ｖの履歴の偏りのｒ方向成分を表す。又、累積相対速度成分ＶθＳは、相対速度成分Ｖθの履歴の偏りを、又は相対速度Ｖの履歴の偏りのθ方向成分を表す。
【００３１】
シミュレーション結果の検討に戻って、計算点（０，０）に於ける相対速度Ｖｒの累積相対速度ＶｒＳの大きさはほぼ零となるので、相対速度Ｖｒの履歴には偏りがないと言える。
【００３２】
図５を参照して、計算点（０，０）に於けるＶθもＶｒと同様に時間と共に正側と負側の間を振動しており、正負均等に、即ち、正側と負側に同じ頻度で且つ同じ大きさで、出現している。この相対速度Ｖθの累積相対速度ＶθＳもその大きさがほぼ零となるので、相対速度Ｖθの履歴も相対速度Ｖｒの履歴と同様に偏りがないと言える。従って、計算点（０，０）に於ける研磨は相対速度ＶｒとＶθの履歴に偏りが無く、均等研磨と言える。
【００３３】
図６を参照して、計算点（６０，０）に於けるＶｒＳは、計算点（０，０）に於けるＶｒと同様に正負均等に出現している。このＶｒの累積相対速度ＶｒＳはその大きさがほぼ零となるので、相対速度Ｖｒの履歴には偏りがない。しかしながら、Ｖθは、負に偏った出現を見せている。このＶθの累積相対速度ＶθＳを計算すると、この累積相対速度ＶθＳは負方向に無視できない大きさを持つ。図６の相対速度Ｖθの履歴は、負方向に大きな偏りＶθＳを持つ。別の表現で、相対速度Ｖの履歴がθ方向に大きな偏りＶθＳを持つ。従って、計算点（６０，０）に於ける研磨は相対速度の履歴に偏りが有り、不均等研磨と言える。
【００３４】
図７を参照して、計算点（１２０，０）に於けるＶｒは、計算点（０，０）に於けるＶｒと同様に正負均等に出現している。このＶｒの累積相対速度ＶｒＳはその大きさがほぼ零となるので、相対速度Ｖｒの履歴には偏りがない。しかしながら、Ｖθは、計算点（６０，０）に於けるＶθ以上に負に偏った出現を見せている。このＶθの累積相対速度ＶθＳを計算すると、この累積相対速度ＶθＳは、負方向の、計算点（６０，０）に於けるＶθＳ以上に大きな値を持つ。即ち、相対速度Ｖθの履歴は、計算点（６０，０）に於ける以上に大きな偏りＶθＳを持つ。別の表現で、相対速度Ｖの履歴が、計算点（６０，０）に於ける以上にθ方向に大きな偏りＶθＳを持つ。従って、計算点（１２０，０）に於ける研磨は相対速度に偏りが有り、計算点（６０，０）に於ける以上に不均等な不均等研磨と言える。
【００３５】
以上のシミュレーション結果で判明した、相対速度の履歴の偏りがある様子を図８に示す。図８に於いて、●は計算点（１２０，０）の位置３を、矢印は計算点（１２０，０）とほぼ等価な相対速度Ｖθの履歴を受ける位置にあるパターン１とパターン２に於ける相対速度Ｖθの履歴の偏り（累積相対速度ＶθＳ）を示す。ＶθＳは負であるので、反時計方向を向いている。Ｖｒの履歴の偏り（累積相対速度ＶｒＳ）はほぼ零となるので示されていない。
【００３６】
次に、上記シミュレーションによって、相対速度の履歴に偏りがあることが判明した表１で示された研磨条件で、実際に半導体ウェハ１３を研磨した。図８に於いて、上下左右の４個の長方形は計算点（１２０，０）と同じｒ方向の位置に配置され、実際に研磨された半導体ウェハのデバイスパターンを示す。図８に於いて、上のパターン１と左のパターン２とはほぼ同一円周上に配置されており、パターン１は長手方向をｒ方向に向けて、パターン２は長手方向をθ方向に向けている。パターン１に於ける研磨は長手方向（ｒ方向）には相対速度の履歴の偏りがないが、その直角方向（θ方向）に相対速度の履歴の偏りＶθＳがある。又、パターン２に於ける研磨は長手方向（θ方向）に相対速度の履歴の偏りＶθＳがあるが、その直角方向（ｒ方向）に相対速度の履歴の偏りがない。
【００３７】
図９（ａ）は、パターン２の長手方向の横断面の方向Ａ−Ａ’とその方向の相対速度の履歴の偏りＶθＳを、パターン１の長手方向の横断面の方向Ｂ−Ｂ’とその方向の相対速度の履歴の偏りＶｒＳを示す。ＶｒＳの大きさはほぼ零であるので、○で示されている。
【００３８】
図９（ｂ）は、パターン２のＡ−Ａ’断面の、研磨前（左）、研磨後（右）の形状と、パターン１のＢ−Ｂ’断面の、研磨前（左）、研磨後（右）の形状を示す。
【００３９】
パターン２のＡ−Ａ’断面はＡ−Ａ’方向に相対速度が偏って発生している影響を大きく受け、図９（ｂ）上段のように、研磨の進行に伴い、段差が大きく傾いた傾向を持ちながら段差が低減する。
【００４０】
一方、パターン１のＢ−Ｂ’断面はＢ−Ｂ’方向に相対速度が正負均等に発生しているので、図９（ｂ）下段のように、研磨の進行に伴い、傾きがなく均一に段差が低減する。
【００４１】
以上の事実から、半導体ウエハ１３面上のパターンの配置の向きの違いにより、同一のパターン構造であっても、段差の解消の様子に大きな違いが現れることが明らかとなった。
【００４２】
また、同時に、累積相対速度成分が小さい方向に置かれたパターンは、その方向において傾きが少ない段差解消研磨が可能であるということが明確となった。
【００４３】
このことから、段差解消性を向上する為には、相対速度の履歴の偏りを低減することが有効ではないかとの発想に到った。
［本発明の実施の形態１］
図１、図２を参照して、本発明の実施の形態１の研磨方法を説明する。
【００４４】
本発明の実施の形態の研磨方法は、図２に於いて、研磨対象物１３の径よりも小さい研磨体１１を研磨対象物１３に押圧しながら、前記研磨体１１を前記研磨対象物１３に対して相対運動させ、前記研磨対象物１３を研磨加工する研磨方法であって、互いに異なる複数の研磨条件で研磨する段階を具え、前記複数の研磨条件の内のどの一つの研磨条件での研磨によっても前記相対運動の相対速度の履歴が偏りを持ち、前記複数の研磨条件で研磨することによって前記偏りの大きさを低減させることを特徴とする。
【００４５】
本発明の実施の形態の研磨方法の相対運動は、研磨体１１と研磨対象物１３の各々の運動５、６により与えられる。研磨体１１は研磨体移動機構１９により研磨体運動５を与えられ、研磨対象物１３は研磨対象物移動機構２０により研磨対象物運動６を与えられる。前記研磨体運動は、通常は、図２の研磨装置に示されるような回転運動と揺動運動との組み合わせ、又は回転運動のみであり、前記研磨対象物運動は、通常回転運動のみであるが、特に図２に示された運動に限定されるものではない。前記相対運動は、研磨対象物運動６に対する研磨体運動５である。
【００４６】
本発明の実施の形態の研磨方法の相対速度Ｖは、研磨対象物１３の研磨対象物運動６の速度に対する研磨体１１の研磨体運動５の速度であり、研磨体１１の速度をＶＰ、研磨対象物１３の速度をＶＷとすると、相対速度Ｖは、［発明へのアプローチ］欄で行なった定義と全く同様にＶ＝ＶＰ−ＶＷで与えられる。
【００４７】
本発明の実施の形態の研磨方法は、互いに異なる複数の研磨条件で研磨する。これら複数の研磨条件間に於いて、少なくとも前記相対速度の履歴が互いに異なる。前記互いに異なる相対速度の履歴は、各研磨条件間で互いに異なる前記研磨体運動又は前記研磨対象物運動により与えられる。
【００４８】
本発明の実施の形態の研磨方法は、一つの研磨条件に於いて前記各相対速度の履歴に一つの偏り（ベクトル）を持つ。前記偏りは前記互いに異なる複数の研磨条件間で異なる方向と大きさを持つ。これら互いに異なる研磨条件間で、前記偏りを合成すると、合成された偏りは、一つの研磨条件に於ける前記偏りよりも低減されている。即ち、一つの研磨条件で発生する相対速度の履歴の偏りを、他の研磨条件で発生する相対速度の履歴の偏りで相殺して、相殺された結果の偏りの大きさが前記一つの研磨条件で発生する偏りよりも小さくなるよう、他の研磨条件を設定している。他の研磨条件は一つ以上、いくつであっても良い。
【００４９】
以上のような本発明の実施の形態の研磨方法を行なうと、研磨体１１の相対速度の履歴の偏りが低減するので、半導体ウェハ等の研磨対象物１３面上の凸状のパターンを研磨したときに、パターンの向きに無関係に該パターン上で均一に段差を減らすことができ、又、研磨対象物１３上のパターンの位置に関係なく均一に段差を減らすことができる。
【００５０】
以上説明した本発明の実施の形態の研磨方法を図１（ａ）（ｂ）を参照して具体的に説明する。図１（ａ）（ｂ）に於いて、１３は、図２に示された研磨装置の研磨対象物保持部１４に取り付けられた研磨対象物、１、２は研磨対象物１３の被研磨面上の凸状パターン、●で示される７は研磨対象物１３上の任意の点である。
【００５１】
この任意の点７の研磨対象物１３の中心からの距離を半径とする同心円上の点は、一般に等価な研磨履歴（相対速度の履歴）を受ける。この同心円上にあるｒ方向に細長いパターン１とθ方向に細長いパターン２とに対して研磨体１１が行なう研磨について説明する。
【００５２】
第一の研磨条件での研磨体１１の相対速度をＶ１とし、第一の研磨条件での研磨終了後の相対速度Ｖ１の履歴の偏りのｒ成分をＶ１ｒＳ、θ成分をＶ１θＳとする。Ｖ１θＳは無視できない大きさを持つので、図１（ａ）に矢印で示されるが、Ｖ１ｒＳは通常は実質的に零となるので、図１（ａ）には示されない。第一の研磨条件での研磨が終わると、次に、第二の研磨条件で研磨体１１の相対速度Ｖ２で研磨を行なう。相対速度Ｖ２の履歴の偏りのｒ成分をＶ２ｒＳ、θ成分をＶ２θＳとすると、Ｖ２θＳは、図１（ａ）に矢印で示すように、Ｖ１θＳとは逆向きにＶ１θＳの大きさを相殺するように生じる。Ｖ２ｒＳは、Ｖ１ｒＳと同様に通常は実質的に零となるので、図１（ａ）には示されない。その結果、図１（ｂ）に示すように、合成された偏りＶθＳは単一の第一又は第二の研磨条件の研磨による偏りよりも小さくなる。ここで、ＶθＳ＝Ｖ１θＳ＋Ｖ２θＳである。
【００５３】
以上のように相対速度Ｖの履歴の偏りが減少するので、パターンの向きや研磨対象物上のパターンの位置に関係なく均一に段差を減らすことができる。
【００５４】
具体的に、研磨体の相対速度Ｖの履歴の偏りは例えば以下のような方法で減少させることができる。
【００５５】
第一の方法は、第一の研磨条件を、研磨体１１を或る回転方向に或る回転速度で、研磨対象物１３を或る回転方向に或る回転速度で回転しながら所定時間研磨する条件とし、第二の研磨条件を、研磨体１１の回転方向のみを第一の研磨条件とは逆回転とし、他は第一の研磨条件から変えない条件とするものである。
【００５６】
この方法によれば、第一の研磨条件の研磨で生じる相対速度の履歴の偏りを、第二の研磨条件の研磨で生じる偏りによって完全には相殺することができないが、研磨体１１の相対速度の履歴の偏りを大幅に減らすことができる。
【００５７】
第二の方法は、第一の研磨条件を、研磨体１１を或る回転方向に或る回転速度で、研磨対象物１３を或る回転方向に或る回転速度で回転しながら所定時間研磨する条件とし、第二の研磨条件を、研磨体１１と研磨対象物１３との回転方向を共に回転速度の大きさは変えないで逆回転とし、第一の研磨条件と同じ時間研磨する条件とするものである。
【００５８】
この方法によれば、第一の研磨条件の研磨で生じる相対速度の履歴の偏りを、第二の研磨条件の研磨で生じる偏りによって完全に相殺することが可能である。この方法により、研磨体１１の相対速度の履歴の偏りが零の実質的な均等研磨、理想的な研磨が可能である。
【００５９】
第三の方法は、図１６に示すように、第一の研磨位置と第二の研磨位置と必要に応じて第三以降の研磨位置を具える研磨装置を用いて研磨する方法である。これら複数の研磨位置には各々の研磨体と研磨対象物保持部とが設けられている。各研磨体と各研磨対象物保持部の回転等の運動条件は他の研磨体や他の研磨対象物の運動条件とは異なって設定されており、第一の研磨位置には研磨体の第一の相対速度の履歴の偏りを生じる運動条件が設定されており、第二の研磨位置には第一の研磨条件で生じた偏りを相殺する運動条件が設定されている。例えば、第一の研磨条件と第二の研磨条件との関係は、前述の第一の方法又は第二の方法で示した方法になっている。
【００６０】
上記第三の方法では、先ず、第一の研磨位置で第一の研磨条件で研磨対象物の研磨を終了させると、この研磨対象物を第二の研磨位置に搬送し（図１６に矢印で搬送方向を示す）、第二の研磨位置で第二の研磨条件で研磨する。本実施形態の研磨方法によると、第一の研磨位置で生じた相対速度の履歴の偏りを第二の研磨位置で生じた偏りによって低減することができる。又、第二の研磨位置で第二の研磨条件で第一の研磨対象物を研磨しながら、第一の研磨位置で第一の研磨条件で第二の研磨対象物を研磨ができるので、平均研磨時間を短縮することができ、生産量が多い。又、一つの研磨位置では一つの研磨条件を設定すれば良いので、異なる研磨条件を容易に設定できる。
【００６１】
本発明の実施の形態の研磨方法は、研磨体１１の径が研磨対象物１３の径よりも小さいときにその効果を特に発揮するが、研磨体１１の径が研磨対象物１３の径以上のときにも有効である。
【００６２】
図２は本発明の実施の形態の研磨装置を示す。図２を参照して本発明の実施の形態の研磨装置を説明する。本発明の実施の形態の研磨装置は、研磨体１１と、研磨体１１を貼りつける研磨定盤１２と、研磨対象物保持部１４と、研磨体１１に回転運動（方向を矢印で示す）と揺動運動（方向を矢印で示す）とを与える研磨体移動機構１９と、研磨対象物１３に回転運動を与える研磨対象物移動機構２０と、研磨体移動機構１９と研磨対象物移動機構２０とに制御信号２１、２２を送ってこれらの動作を制御する為の制御部１７とを具える。
【００６３】
ここで、本発明の実施の形態の研磨装置の研磨体移動機構１９は、研磨体１１に上記回転運動や上記揺動運動、等を与えるためのモータ等のアクチュエータ（不図示）等と、制御信号２１を受けて該アクチュエータに所望の駆動をさせる為の、入出力部を含めた駆動部（不図示）とを具える。又、研磨体移動機構１９は、研磨体１１の回転を時計回り、反時計回りのどちら向きにも回転できるよう構成されている。
【００６４】
又、研磨対象物移動機構２０は、研磨対象物１３に上記回転運動を与えるためのモータ等のアクチュエータ（不表示）等と、制御信号２２を受けて該アクチュエータに所望の駆動をさせる為の、入出力部を含めた駆動部（不図示）とを具える。
又、本発明の実施の形態の研磨装置の研磨対象物移動機構２０は、研磨対象物１３の回転を時計回り、反時計回りのどちら向きにも回転できるよう構成されている。
【００６５】
研磨は、研磨剤１５を供給しながら、研磨体１１を回転する研磨対象物１３に押し付け、研磨体１１を回転させながら揺動することにより研磨が行なわれる。
【００６６】
本発明の実施の形態の研磨装置の制御部１７は、異なる複数の研磨条件を設定することができる。制御部１７は研磨に際して、次のように制御信号２１、２２を送る。
【００６７】
制御部１７は、研磨の第一の段階で、互いに異なる複数の研磨条件のうちの第一の研磨条件に対応して、制御信号２１を研磨体移動機構１９に、そして制御信号２２を研磨対象物移動機構２０に送る。制御信号２１を受けて、研磨体移動機構１９は研磨体１１に第一の研磨体運動５をさせ、制御信号２２を受けて、研磨対象物移動機構２０は研磨対象物１３に第一の研磨対象物運動６をさせる。これらの運動５、６に対応して研磨体１１に第一の相対速度が生じ、研磨体１１の相対速度の履歴に第一の偏りを生じる。
【００６８】
制御部１７は、研磨の第二の段階で、互いに異なる複数の研磨条件のうちの第二の研磨条件に対応して、第二の制御信号２１を研磨体移動機構１９に、そして第二の制御信号２２を研磨対象物移動機構２０に送る。第二の制御信号２１を受けて、研磨体移動機構１９は研磨体１１に第二の研磨体運動５をさせ、第二の制御信号２２を受けて、研磨対象物移動機構２０は研磨対象物１３に第二の研磨対象物運動６をさせる。これらの運動５、６に対応して研磨体１１に第二の相対速度が生じ、研磨体１１の相対速度の履歴に第二の偏りを生じる。
【００６９】
本発明の実施の形態の研磨装置では、この第二の偏りが第一の偏りを相殺し、相殺された偏りの大きさは第一又は第二の偏りの大きさよりも低減される。研磨を異なる三種類以上の研磨条件で行なう場合は、第一の偏りは、第二の偏りと第三の偏り、等により相殺され、相殺された結果の偏りの大きさは第一又は第二又は第三の偏り、等の大きさよりも低減される。
【００７０】
以上のことを別の言葉で表現すると、本発明の実施の形態の研磨装置では、互いに異なる複数の研磨条件の各研磨条件での研磨で生じた相対速度の履歴の偏りを、互いに異なる複数の研磨条件での研磨について合成することにより、各研磨条件で生じた偏りの大きさより低減される。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態の研磨方法、研磨装置によれば、複数の異なる研磨条件を適用することにより、一つの研磨条件で生じる相対速度の履歴の偏りＶｒＳ、ＶθＳの大きさが低減されるので、半導体ウェハ面上のパターンの段差解消性のムラが低減する。即ち、本発明の実施の形態の研磨方法、研磨装置によれば、パターンの方向や研磨対象物上のパターンの位置に関係なく均一に段差を減らすことができる。
【００７２】
以上、相対速度Ｖのｒ成分Ｖｒの履歴には実質的に偏りが無い場合についての説明をしたが、本発明はＶｒの履歴に偏りがある場合にも適用できることは言うまでもない。
［本発明の実施の形態２］
図２に示された研磨装置を用いて本発明の実施の形態の研磨方法を説明する。
【００７３】
図２に示された、研磨体１１の径が研磨対象物１３の径よりも小さい研磨装置を用い、回転運動する研磨対象物１３の中心位置に対する研磨体１１の相対位置を研磨体１１の揺動運動によって変化させながら研磨を行なう点は従来の研磨方法と同じである。
【００７４】
本発明の実施の形態の研磨方法は、前記揺動運動の揺動周期と、前記研磨対象物の回転運動の回転周期とが研磨時間中は同期しないようにしている。より正確に表現すると、研磨時間中の同期を回避するように研磨条件を設定している。更に具体的に表現すると、本発明の実施の形態の研磨方法は、研磨時間をｔとするときに、前記揺動運動の揺動周期と前記研磨対象物の回転運動の回転周期との同期周期Ｔを研磨時間ｔよりも長くなるように前記揺動周期と前記回転周期とを設定している。
【００７５】
具体的に説明すると、前記揺動運動の平均速度（スカラー）をｖ（ｍｍ／秒）、揺動運動のストロークをＬ（ｍｍ）とすると、揺動周期ＴＰ（秒）は、
式  ＴＰ＝２Ｌ／ｖにより与えられる。又、前記回転運動の回転速度をＲｒｐｍとすると、回転周期ＴＷ（秒）は、式  ＴＷ＝６０／Ｒにより与えられる。
【００７６】
このとき、ＴＰとＴＷとの最小公倍数であるＴが、揺動周期ＴＰと回転周期ＴＷとが同期する周期である。例えばＴＰを０．９秒、ＴＷを１０秒にする場合、これの同期周期Ｔは最小公倍数である９０秒となる。
【００７７】
この時間９０秒が所望の研磨時間ｔよりも長ければ、この回転周期と揺動周期はそのまま採用される。この時間９０秒が所望の研磨時間ｔ以下の場合は、研磨体１１の回転速度又は研磨対象物１３の揺動ストローク又は揺動運動の平均速度を加減することにより、ＴＰ又はＴＷの大きさを調整して、同期周期Ｔが研磨時間ｔを超えるようにする。
【００７８】
以上のように、本発明の実施の形態の研磨方法によれば、前記揺動運動の揺動周期と、前記研磨対象物の回転運動の回転周期とを非同期としているので、研磨対象物の円周方向（回転方向）の研磨ムラを大幅に低減させることが可能である。
【００７９】
本発明の実施の形態のシミュレーション方法は、以下に図１３を参照して説明され、図３で示されたような研磨装置の研磨条件を決定する為に事前に行なうシミュレーションの方法である。
【００８０】
先ずステップＳ１で所望の研磨プロファイル（研磨量分布）に対する研磨条件を取得する。
【００８１】
次にステップＳ２で上記研磨条件に対する研磨体の揺動周期と、研磨対象物の回転周期と、これら揺動周期と回転周期との同期周期を求める。
【００８２】
次にステップＳ３で同期周期Ｔが研磨時間ｔよりも長いかどうかを判定する。同期周期Ｔが研磨時間ｔよりも長ければステップＳ５へ移行し、そうでなければステップＳ４へ移行する。
【００８３】
次にステップＳ４で研磨体の揺動条件又は研磨対象物の回転条件を微調整し、ステップＳ２へ移行する。
【００８４】
最後にステップＳ５で揺動条件と回転条件を含む確定した研磨条件を出力する。
【００８５】
本実施の形態のシミュレーション方法によれば、この方法によりシミュレーションされた研磨条件で研磨する際に研磨体の揺動運動と研磨対象物の回転運動とが同期しないので、円周方向の研磨ムラ、即ち研磨量分布が小さく、中心対称の研磨量分布が得られる。
［本発明の実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態の半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセスをスタートして、まずステップＳ２００で、次に挙げるステップＳ２０１〜Ｓ２０４の中から適切な処理工程を選択する。選択に従って、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４のいずれかに進む。
【００８６】
ステップＳ２０１は半導体ウェハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップＳ２０２はＣＶＤ等により半導体ウェハ表面に絶縁膜を形成するＣＶＤ工程である。ステップＳ２０３は半導体ウェハ上に電極膜を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。ステップＳ２０４は半導体ウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。
【００８７】
ＣＶＤ工程もしくは電極形成工程の後で、ステップＳ２０９に進み、ＣＭＰ工程を行うかどうかを判断する。行わない場合はステップＳ２０６に進むが、行う場合はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工程であり、この工程では、本発明の研磨方法又は研磨装置を用いて、層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの表面の金属膜の研磨によるダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）の形成等が行われる。
【００８８】
ＣＭＰ工程または酸化工程の後でステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６はフォトリソ工程である。フォトリソ工程では、半導体ウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光による半導体ウェハへの回路パターンの焼き付け、露光した半導体ウェハの現像が行われる。さらに次のステップＳ２０７は、現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離を行い、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。
【００８９】
次にステップＳ２０８で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップＳ２００に戻り、先のステップを繰り返して、半導体ウェハ上に回路パターンが形成される。ステップＳ２０８で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。
【００９０】
本発明の実施の形態の半導体デバイス製造方法では、ＣＭＰ工程において本発明の研磨方法又は研磨装置を用いているため、ＣＭＰ工程で、半導体ウェハの凸状のパターンの向き、パターンの半導体ウェハ面上での位置とは無関係に研磨後のパターンに残る段差を均一にできる。又は円周方向の研磨ムラ即ち研磨量分布を小さくすることができる。従って、本発明の実施の形態の半導体デバイス製造方法では、研磨によって段差解消するタイミング、又は所望の研磨量に達するタイミングを正確に掴むことができ、ＣＭＰ工程での歩留まりが向上するとともに、研磨された半導体ウェハ、最終的には半導体デバイスの製造品質を高めることができる。これにより、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで且つ高品質の半導体デバイスを製造することができるという効果がある。
【００９１】
なお、前記の半導体デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスのＣＭＰ工程に本発明の実施の形態の研磨装置を用いても良い。
【００９２】
本発明の実施の形態の半導体デバイスは、本発明の実施の形態の半導体デバイス製造方法により製造される。これにより、本発明の実施の形態の半導体デバイスは、従来の半導体デバイスに比べて低コスト且つ高品質であるという効果がある。
【００９３】
以上、本発明の各実施の形態１〜３について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００９４】
例えば、前記実施例はＣＭＰに関して適用した例であったが、本発明は、ガラス等の光学部材などの研磨に適用することもできる。
【００９５】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では図１４に示されるような格子パターンが全面に設けられた８インチＳｉウェハ１３を、図２で示される研磨装置を用い、以下の、異なる第一と第二の研磨条件で段差解消の為の研磨を行なった。格子パターンは３ｍｍ×２ｍｍであり、厚みが１．０μｍのＣｕ層が１００μｍピッチ、２００μｍ周期の格子状に、段差０．５μｍで配列されていた。
【００９６】
2004223636.tif 000003
この第一と第二の条件でＣｕ層を残膜厚０．４μｍまで研磨したところ、Ｓｉウェハ１３の任意の１点の相対速度の履歴の偏りが低減され、それによって段差解消性のムラをやや低減することができた。
［実施例２］
本実施例では図１４に示されるような格子パターンが全面に設けられた８インチＳｉウェハ１３を、図２で示される研磨装置を用い、以下の、異なる第一と第二の研磨条件で段差解消の為の研磨を行なった。格子パターンは３ｍｍ×２ｍｍであり、厚みが１．０μｍのＣｕ層が１００μｍピッチ、２００μｍ周期の格子状に、段差０．５μｍで配列されていた。
【００９７】
2004223636.tif 000004
上記研磨条件で、初めに第一の研磨条件で、次に第二の研磨条件で、累計６０秒研磨を行なった。
【００９８】
この第一と第二の条件での研磨によって、Ｓｉウェハ１３の任意の１点の相対速度の履歴が偏りを持たなくなり、均等研磨が実現できた。その結果、Ｃｕ層の残膜厚を０．４μｍまで研磨したところ、パターンの凸部の段差のＳｉウェハ１３面全面に於けるムラ（段差の最大値と最小値との差）は０．０５μｍであった。
【００９９】
以上のように、本実施例により段差解消性のムラを大幅に低減することができた。
［比較例１］
本実施例では図１４に示されるような格子パターンが全面に設けられた８インチＳｉウェハ１３を、図２で示される研磨装置を用い、以下の、一つの研磨条件で段差解消の為の研磨を行なった。格子パターンは３ｍｍ×２ｍｍであり、厚みが１．０μｍのＣｕ層が１００μｍピッチ、２００μｍ周期の格子状に、段差０．５μｍで配列されていた。
【０１００】
2004223636.tif 000005
以上の研磨条件で研磨を行ったところ、Ｓｉウェハ１３の任意の１点の相対速度の履歴の偏りが大きく発生し、研磨後のパターン凸部の断面は、図９（ｂ）に示されるようなクサビ状に偏った形状をしており、その形状はＳｉウェハ１３内の位置によってばらついていた。
【０１０１】
本比較例による段差解消性のムラは大きかった。
［実施例３］
本実施例では、鏡面研磨された半導体ウェハ面上に全面にＣｕ層が１．０μｍ形成されたパターンが無い半導体ウェハ１３のＣｕ層を、図２で示される半導体ウェハ１３の径よりも小さい径の研磨パッド１１を具えた研磨装置を用い研磨する。
【０１０２】
先ず所望の研磨プロファイルを達成できる条件として以下の研磨条件を設定した。
【０１０３】
2004223636.tif 000006
この研磨条件での研磨パッド１１の揺動周期ＴＰは、前記の式  ＴＰ＝２Ｌ／ｖに上記値を代入することにより求められ、４．０秒だった。又、半導体ウェハ１３の回転周期ＴＷは、前記の式  ＴＷ＝６０／Ｒ  に上記値を代入することにより求められ、０．３秒だった。研磨パッド１１の揺動周期４．０秒と半導体ウェハ１３の回転周期０．３秒の同期周期Ｔはこの４．０秒と０．３秒との最小公倍数である１２．０秒となり、研磨時間６０秒よりも短かった。
【０１０４】
そこで、半導体ウェハ１３の回転速度Ｒを２００ｒｐｍから１９９ｒｐｍに微調整し、再度同期周期を計算した。
【０１０５】
この研磨条件での半導体ウェハ１３の回転周期ＴＷは、始めの０．３秒から６０／１９９秒に変わり、研磨パッド１１の揺動周期４．０秒と半導体ウェハ１３の回転周期６０／１９９秒の同期周期Ｔはこの４．０秒と６０／１９９秒の最小公倍数である１２００秒となり、研磨時間６０秒よりも大幅に長くなった。
【０１０６】
以上の条件で研磨したところ、この研磨時間中に同期が起こらなかった。
【０１０７】
以上の条件で研磨後に、研磨量（研磨膜厚）を測定したところ、図１５中のａ）に示されるように、研磨量は半導体ウェハ１３の中心に対して対称になり、円周方向のムラは小さく、中心対称の研磨が可能であった。
［比較例２］
本実施例では、鏡面研磨された半導体ウェハ面上にＣｕ層が１．０μｍ形成されたパターンが無い半導体ウェハ１３のＣｕ層を、図２で示される半導体ウェハ１３の径よりも小さい径の研磨パッド１１を具えた研磨装置を用い、以下の研磨条件で研磨した。
【０１０８】
2004223636.tif 000007
この研磨条件での研磨パッド１１の揺動周期ＴＰは、前記の式  ＴＰ＝２Ｌ／ｖに上記値を代入することにより求められ、４．０秒だった。又、半導体ウェハ１３の回転周期ＴＷは、前記の式  ＴＷ＝６０／Ｒ  に上記値を代入することにより求められ、０．３秒だった。研磨パッド１１の揺動周期４．０秒と半導体ウェハ１３の回転周期０．３秒の同期周期Ｔはこの４．０秒と０．３秒との最小公倍数である１２．０秒となり、研磨時間６０秒よりも短かった。
【０１０９】
以上の条件で研磨後に、研磨量（研磨膜厚）を測定したところ、図１５中のｂ）に示されるように、半導体ウェハ１３の中心に対して対称にならず、傾いた研磨量となっていて、円周方向の研磨ムラが大きかった。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば、段差解消性のムラを低減することができる研磨方法を提供することができる。
【０１１１】
又、本発明によれば、円周方向の研磨ムラを低減することができる研磨方法を提供することができる。
【０１１２】
又、本発明によれば、段差解消性のムラを低減することができる研磨装置を提供することができる。
【０１１３】
又、本発明によれば、円周方向の研磨ムラを低減できる研磨シミュレーション方法を提供することができる。
【０１１４】
又、本発明によれば、低コストで高品質の半導体デバイスを製造することができる半導体デバイス製造方法を提供することができる。
【０１１５】
又、本発明によれば、低コストで高品質の半導体デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の研磨方法に於ける相対速度の履歴の偏りの低減を説明する。
【図２】本発明の実施の形態の研磨装置、又は、本発明の実施の形態の研磨方法を説明する研磨装置を示す。
【図３】小径研磨装置を示す。
【図４】研磨シミュレーションの計算位置を示す。
【図５】シミュレーションされた、点（０，０）上の相対速度の履歴を示す。
【図６】シミュレーションされた、点（６０，０）上の相対速度の履歴を示す。
【図７】シミュレーションされた、点（１２０，０）上の相対速度の履歴を示す。
【図８】相対速度の履歴に偏りがある場合を示す。
【図９】相対速度の履歴に偏りがある場合の、研磨後の凸状パターンの断面形状を示す。
【図１０】従来の研磨装置を示す。
【図１１】従来の円周方向の研磨ムラの様子を示す。
【図１２】本発明の実施の形態の半導体デバイスの製造方法を示す。
【図１３】本発明の実施の形態のシミュレーション方法を示す。
【図１４】実施例で研磨対象の格子状パターン付きＳｉウェハを示す。
【図１５】実施例の研磨プロファイルを示す。
【図１６】本発明の実施の形態の研磨方法を説明する図である。
【符号の説明】
１      パターン１
２      パターン２
３      計算点位置
４      段差
５      研磨体運動
６      研磨対象物運動
７      研磨対象物１３上の任意の点
１１    研磨体（研磨パッド）
１２    研磨定盤
１３    研磨対象物（半導体ウェハ、Ｓｉウェハ）
１４    研磨対象物保持部（ウェハホルダ）
１５    研磨剤
１６    研磨剤供給部
１７    制御部
１８    研磨工具
１９    研磨体移動機構
２０    研磨対象物移動機構
２１、２２  制御信号
【図１】
2004223636.tif 000008
【図２】
2004223636.tif 000009
【図３】
2004223636.tif 000010
【図４】
2004223636.tif 000011
【図５】
2004223636.tif 000012
【図６】
2004223636.tif 000013
【図７】
2004223636.tif 000014
【図８】
2004223636.tif 000015
【図９】
2004223636.tif 000016
【図１０】
2004223636.tif 000017
【図１１】
2004223636.tif 000018
【図１２】
2004223636.tif 000019
【図１３】
2004223636.tif 000020
【図１４】
2004223636.tif 000021
【図１５】
2004223636.tif 000022
【図１６】
2004223636.tif 000023