(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具と被加工物との間に砥粒を介在させた状態で、前記工具と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物を加工する加工装置において、前記被加工物を所定の形状に加工する加工条件を決定する方法であって、前記工具の揺動加工開始位置、前記工具の揺動量、及び研磨時間を含む要素となる加工条件と当該要素となる加工条件で加工を行ったときに得られる加工形状要素との関係を、異なる複数の前記要素となる加工条件に対して予め求めておき、当該加工形状要素の組み合わせが前記所定の形状に近くなるような、前記要素となる加工条件の組み合わせを求め、その組み合わせを加工条件とすることを特徴とする加工条件の決定方法。
【請求項２】
前記加工形状要素が、前記要素となる揺動条件で加工した場合の、ウェハの径方向の位置に対する研磨量の分布で表され、前記所定の形状もウェハの径方向の位置に対する研磨量の分布で表される請求項１に記載の加工形状の決定方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の加工条件の決定方法であって、前記要素となる加工条件の組み合わせが、それぞれの要素となる加工条件を時系列的に組み合わせたものであることを特徴とする加工条件の決定方法。
【請求項４】
請求項１または２のいずれかに記載の加工条件の決定方法であって、前記要素となる加工条件の組み合わせによって得られる加工条件が、それぞれの要素となる加工条件を重み付けして組み合わせたものであることを特徴とする加工条件の決定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の加工条件の決定方法であって、前記要素となる加工条件の組み合わせによって得られる加工条件が、前記工具又は前記被加工物の揺動位置の関数とされていることを特徴とする加工条件の決定方法。
【請求項６】
請求項１または２のいずれかに記載の加工条件の決定方法であって、前記要素となる加工条件の組み合わせが、それぞれの要素となる加工条件を時系列的に組み合わせたものと、それぞれの要素となる加工条件を重み付けして組み合わせたものとを組み合わせからなることを特徴とする加工条件の決定方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の加工条件の決定方法であって、前記加工形状要素の組み合わせが前記所定の形状に近くなるような、前記要素となる加工条件の組み合わせを求め、その組み合わせを加工条件として加工を行い、実際の加工形状と前記所定の形状との誤差を求め、その誤差を補うような加工形状要素の組み合わせを前記加工形状要素の組み合わせに追加したものを新たに加工条件とすることを特徴とする加工条件の決定方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の加工条件の決定方法であって、前記工具より前記被加工物が大きいことを特徴とする加工条件の決定方法。
【請求項９】
工具と被加工物との間に砥粒を介在させた状態で、前記工具と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物を加工する方法であって、加工条件を、請求項１から８のいずれかに記載の加工条件の決定方法によって決定することを特徴とする加工方法。
【請求項１０】
工具と被加工物との間に砥粒を介在させた状態で、前記工具と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物を加工する加工装置を用いた加工システムであって、加工前の前記被加工物の表面形状と、加工後の前記被加工物の目標表面形状とを入力する手段と、請求項１から８のいずれかに記載の加工条件の決定方法により加工条件を決定する手段と、決定された加工条件に従うように、前記加工装置を制御する手段とを有することを特徴とする加工システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の加工方法、又は請求項１０に記載の加工システムを使用し、ウェハを加工する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から８のいずれかに記載の加工条件の決定方法を実施する計算機プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の計算機プログラムを記憶した計算機プログラム記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工物を加工する場合に得られる加工形状を予測する方法、加工物を加工する加工条件の決定方法、加工物を加工する加工方法、加工物を加工する加工システム、この加工方法又はこの加工システムを用いた半導体デバイスの製造方法、加工条件の決定方法を実施する計算機プログラム、及びこの計算機プログラムを記憶した計算機プログラム記憶媒体に関するものである。なお、本明細書中でいう加工とは、研磨、研削等の機械加工をいう。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、半導体製造プロセスの工程は、増加し複雑になってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は、必ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの表面における段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵抗の増大等を招き、断線や電気容量の低下をもたらす。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつながる。
【０００３】
一方、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置の光源波長は、短くなり、半導体露光装置の投影レンズの開口数、いわゆるNAは、大きくなってきている。これにより、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実質的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面の平坦化が要求されている。
【０００４】
具体的に示すと、半導体プロセスにおいては図１１に示すような平坦化技術が必須になってきている。ウェハ１１上に半導体デバイス１４、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜１２、Alからなる金属膜１３が形成されている。図１１（ａ）は半導体デバイスの表面の層間絶縁膜１２を平坦化する例である。図１１（ｂ）は半導体デバイスの表面の金属膜１３を研磨し、いわゆるダマシン（damascene）を形成する例である。
【０００５】
このような半導体デバイス表面を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing又はChemical Mechanical Planarization、以下ではＣＭＰと称す）技術が広く行われている。現在、ＣＭＰ技術はウェハの全面を平坦化できる唯一の方法である。
【０００６】
ＣＭＰはウェハの鏡面研磨法を基に発展している。図１２は、ＣＭＰに用いる研磨（平坦化）装置の概略構成図である。研磨装置は研磨部材１５、研磨対象物保持部（以下、研磨ヘッドと称すことがある）１６、および研磨剤供給部１８から構成されている。そして、研磨ヘッド１６には、研磨対象物であるウェハ１７が取り付けられ、研磨剤供給部１８は、研磨剤（スラリー）１９を供給する。研磨部材１５は、定盤２０の上に研磨体（以下、研磨パッドと称すことがある）２１を貼り付けたものである。
【０００７】
ウェハ１７は研磨ヘッド１６により保持され、回転させながら揺動して、研磨部材１５の研磨体２１に所定の圧力で押し付けられる。研磨部材１５も回転させ、ウェハ１７との間で相対運動を行わせる。この状態で、研磨剤１９が研磨剤供給部１８から研磨体２１上に供給され、研磨剤１９は研磨体２１上で拡散し、研磨部材１５とウェハ１７の相対運動に伴って研磨体２１とウェハ１７の間に入り込み、ウェハ１７の研磨面を研磨する。即ち、研磨部材１５とウェハ１７の相対運動による機械的研磨と、研磨剤１９の化学的作用が相乗的に作用して良好な研磨が行われる。
図１３は、別の研磨装置を示す概要図である。本研磨装置においては、研磨ヘッド１６が下側にあり、その上にウェハ１７がチャックされている。そして、研磨体２１はウェハ１７より小径であり、上方に設けられた研磨定盤２０に貼り付けられている。すなわち、研磨体２１は研磨定盤２０と共に回転させながら揺動して、ウェハ１７に所定の圧力で押し付けられる。研磨ヘッド１６とウェハ１７も回転させ、研磨体２１との間で相対運動を行わせる。この状態で、研磨剤１９が研磨剤供給部１８からウェハ１７上に供給され、研磨剤１９はウェハ１７上で拡散し、研磨部材１５とウェハ１７の相対運動に伴って研磨体２１とウェハ１７の間に入り込み、ウェハ１７の研磨面を研磨する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、研磨すべきウェハの種類は非常に多く、それぞれの種類に応じた独自の研磨条件（レシピ）を設定しなければならない。
【０００９】
たとえば、Cuダマシン等の複数の層構造にわたる研磨に対しては、通常１次研磨でCuを研磨し、２次研磨でTaを研磨する。この際には研磨剤と研磨対象物の違いにより、同一研磨条件でもその均一性は大きく変わるものである。したがって、その都度研磨条件を用意する必要があるという煩雑さを持っている。更に、メタル研磨の場合には、研磨剤以外に過酸化水素水のような、酸化剤を添加する必要があるが、同一研磨剤についてもその添加剤の量により研磨プロファイルが変化するので、これらの研磨剤の種類、添加剤、研磨対象物が変わると全ての場合について、研磨条件を変えなければならない。
【００１０】
研磨条件としては、研磨液の種類や、研磨パッドの種類、及び研磨ヘッドと研磨部材の回転速度、研磨ヘッドの揺動速度、研磨ヘッドの押し付け圧力等があり、研磨ヘッドと研磨部材の回転速度、研磨ヘッドの揺動速度、研磨ヘッドの押し付け圧力については、時間の関数となったり、研磨ヘッド位置の関数となったりする。
【００１１】
ウェハの種類に応じた研磨条件を設定する方法として、従来は、経験に基づいてトライアルアンドエラーによる試験的研磨を行うことにより、目的の加工形状が得られる研磨条件を見つけ出す方法が採用されており、この試験的研磨に多数のウェハを使用し、長時間をかけて研磨条件の決定を行っていた。
【００１２】
又、ウェハの種類が特定されて、標準的な研磨条件を見つけ出すことができたとしても、実際に研磨されるウェハの研磨前の表面形状は、製作ロットごとに異なっている。そのために、製作ロットごとに、さらに試験的研磨を行って、研磨条件の微調整を行う必要がある。しかし、このように製作ロットごとの微調整を行っても、ロット内でのばらつきには対応できないという問題点が残る。
【００１３】
従来の、研磨されるウェハより研磨体の方が大きい研磨装置はウェハ直径の増大に伴って、装置自体が大きくなるという問題があり、また、研磨パッド等のように交換が必要な消耗部品の交換作業が、その大きさゆえに非常に困難であるという欠点を持っていた。また、研磨前のウェハの表面に成膜むらに基づく凹凸がある場合に、これらに適切に対応して表面を平坦に研磨することは非常に困難であった。さらに、初期膜厚形状が成膜プロセスによってＭ字型やＷ字型等になっているウェハにおいて、残膜を均一な形状に研磨する要求が生じる場合がある。従来の研磨装置では、このような要求に対応することが困難であった。
【００１４】
このような研磨装置問題点を解決する研磨装置として、最近、研磨ウェハよりも小さい研磨体による研磨装置が開発され使用されるようになってきている。この研磨装置は研磨体が小型であることから、研磨装置における研磨部を小型化することができるという利点を持っている。また、消耗部品の交換についても小型であることゆえに、作業自体は非常に簡易となる。
【００１５】
そして、この研磨ウェハよりも小さい研磨体による研磨装置においては、ウェハ上の各部分における研磨体の存在確率を変えることにより、自在に研磨プロファイルを変えることが可能である。よって、研磨前のウェハの表面に凹凸がある場合に対応することができる。
【００１６】
しかしながら、このような細かな調整が可能であるということは、研磨条件をより細かく決定しなければならないことを意味する。すなわち、研磨条件の種類が増えると同時に複雑化し、研磨条件の決定回数が増えると共に、一つの研磨条件を決定するためにより多くのウェハと時間を要することになる。又、細かな調整が必要でない場合においても、研磨体が小さいために、従来の大きな研磨体を使用した研磨装置に比べて、研磨条件が複雑になるという状態には変わりは無い。
【００１７】
すなわち、小径パッドを用いた研磨の場合には、回転以外にパッドのウェハ面上における存在確率を変えるために、可変速の揺動を加えたり、ウエハエッジにおける研磨速度の上昇を抑えるために、荷重を低下させるといった荷重制御を行う必要がある。よって、これらの制御が加わることにより、研磨条件が飛躍的に複雑になるのである。
【００１８】
このように、研磨条件を決定するのに長時間を要することの一つの解決策として、シミュレーションにより研磨条件を決定する方法が開発されている。しかしながら、研磨工程においては、研磨体が弾性変形したり、また研磨体と研磨対象物間の研磨剤の流れが複雑であったり、更には研磨時における摩擦熱が発生したりするために、全体の研磨工程を数式化することが困難であり、汎用性のある数式モデルが得られていないのが現状である。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、研磨装置をはじめとする加工装置において所定の加工条件で加工を行った場合に得られる加工形状を正確かつ簡単に予測することができる加工形状の予測方法、加工装置において所定の加工形状を得るための加工条件を正確かつ簡単に決定することができる加工条件の決定方法、加工装置において所定の加工形状を得るための加工方法、予定の加工形状を容易に得ることができる加工システム、この加工システムを使用した半導体デバイスの製造方法、及び前記加工条件の決定方法を実現する計算機プログラムと当該計算機プログラムを記憶した計算機プログラム記憶媒体を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
第１の参考形態は、工具と被加工物との間に砥粒を介在させた状態で、前記工具と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物を加工する場合に得られる加工形状を予測する方法であって、要素となる加工条件であって前記工具と前記被加工物の回転速度、前記工具の揺動条件、及び、被加工物への工具の加工圧のうち少なくとも一つを含む要素となる加工条件と当該要素となる加工条件で加工を行ったときに得られる加工形状要素との関係を、異なる複数の前記要素となる加工条件に対して予め求めておき、所定の加工条件が与えられたとき、当該加工条件を前記要素となる加工条件の組み合わせに分解し、当該組み合わせによって得られる加工形状要素の和を、前記所定の加工条件によって加工を行ったときに得られる予想加工形状とすることを特徴とする加工形状の予測方法である。
【００２１】
本参考形態においては、単純な加工条件を一つの要素として、この加工条件で加工を行ったときに得られる加工形状要素を予め求めておく。この加工形状要素は実測によって求めてもよいし、シミュレーション計算によって求めてもよい。このような要素となる加工条件を複数用意しておく。そして、所定の加工条件が与えられたとき、その加工条件を、前記要素となる加工条件の複数の組み合わせに分解し、その組み合わせの加工を行ったときに得られる加工形状、すなわち、加工形状要素の和を、選ばれた要素となる加工条件の複数の組み合わせによって得られる加工形状であると予想する。
【００２２】
すなわち、複雑な加工条件を、単純な加工条件の組み合わせとみなして、加工形状を予測する。よって、複雑な加工条件によって得られる加工形状を簡単に予測することができる。特に、要素となる加工条件によって得られる加工形状が実測によって得られている場合には、より正確な加工形状の予測が可能となる。加工形状を決定するパラメータとしては、加工量、加工量の均一性、残膜厚の均一性、目標形状との類似度、目標形状との差分の２乗和、目標形状との差分に位置による重みをつけて、位置に対して積分した値等があり、また、これらのいくつかを組み合わせて評価してもよい。
第２の参考形態は、前記第１の参考形態であって、前記揺動条件は、前記工具の加工開始位置、及び、前記工具の揺動量を含むものである。
第３の参考形態は、前記要素となる加工条件は、他の加工条件を一定とした場合の要素となる揺動条件であり、前記加工形状要素が、前記要素となる揺動条件で加工した場合の、ウェハの径方向の位置に対する研磨量の分布で表され、前記予想加工形状もウェハの径方向の位置に対する研磨量の分布で表されるものである。
【００２３】
第４の参考形態は、前記第１から第３のいずれかの参考形態であって、前記加工形状要素を、フーリエ変換し、前記組み合わせによって求められる加工形状要素の和を、当該組み合わせに対するフーリエ変換された関数の和として求め、それを逆フーリエ変換することにより、予想加工形状とすることを特徴とするものである。
加工形状要素は、被加工物の位置、又は工具の位置に対して周期性を有する場合が多い。よって、これを被加工物の位置、又は工具の位置についてフーリエ変換すると、簡単な形となることが多い。よって、加工形状要素を一旦被加工物の位置、又は工具の位置についてフーリエ変換し、加工形状要素の組み合わせに応じてそのフーリエ変換された関数を組み合わせ（具体的には要素となる加工条件に応じて重み付けして加算し）て、その和を逆フーリエ変換することにより予想形状を求めれば、簡単且つ正確に予想形状を求めることができる。
第５の参考形態は、前記第１から第４のいずれかの参考形態であって、前記工具より前記被加工物が大きいことを特徴とするものである。
【００２４】
前述のように、工具より被加工物が大きい加工装置においては、加工条件が複雑となり、得られる加工形状の予測がより困難になる。よって、前記第１乃至第４の参考形態を適用することにより、より大きな効果が得られる。
【００２５】
前記課題を解決するための第１の手段は、工具と被加工物との間に砥粒を介在させた状態で、前記工具と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物を加工する加工装置において、前記被加工物を所定の形状に加工する加工条件を決定する方法であって、前記工具の揺動加工開始位置、前記工具の揺動量、及び研磨時間を含む要素となる加工条件と当該要素となる加工条件で加工を行ったときに得られる加工形状要素との関係を、異なる複数の前記要素となる加工条件に対して予め求めておき、当該加工形状要素の組み合わせが前記所定の形状に近くなるような、前記要素となる加工条件の組み合わせを求め、その組み合わせを加工条件とすることを特徴とする加工条件の決定方法（請求項１）である。
【００２６】
本手段においては、前記第１の手段と同じように、単純な加工条件を一つの要素として、この加工条件で加工を行ったときに得られる加工形状要素を予め求めておき、このような要素となる加工条件を複数用意しておく。そして、目標とする加工形状が与えられたとき、それを、前記加工形状要素の組み合わせに分解し、当該組み合わせによって得られる加工形状が、前記目的とする加工形状に近くなるような加工形状要素の組み合わせを求める。
【００２７】
ここで、「加工形状に近くなる」と言うのは、加工形状の許容差範囲内に入ることをいう。又、「加工形状」とは、最終的に得られる加工形状のみを指すものではなく、どのような初期形状からどのような最終形状に加工するかというような（すなわち、どの位置をどの程度研磨するかというような）、初期形状と最終形状の組み合わせを含む概念であり、被加工物位置毎の加工量に対応する量である。
加工条件を決定するパラメータとしては、加工量、加工量の均一性、残膜厚の均一性、目標形状との類似度、目標形状との差分の２乗和、目標形状との差分に位置による重みをつけて、位置に対して積分した値等があり、また、これらのいくつかを組み合わせて評価してもよい。
【００２８】
加工形状要素の組み合わせが目的とする加工形状に近くなるような組み合わせを求める方法としては、例えば、乱数を発生させて、それに基づき要素となる加工条件の組み合わせを求め、その加工条件の組み合わせによって得られる加工形状要素の組み合わせ（重み付けされた和）により全体としての加工形状を求め、加工形状が許容差内に入る組み合わせが得られたらそれを採用するようにする方法が考えられる。又、要素となる加工条件によって得られる加工形状要素を関数化しておき、最小二乗法を利用して要素となる加工条件の組み合わせを求めてもよい。
【００２９】
本手段によれば、目標とする加工形状が複雑なものであっても、要素となる単純な加工形状の組み合わせとして対応する加工条件を決定することができるので、従来のような人間の勘に頼ってトライアルアンドエラーにより加工条件を決定する方法に比して、簡単なシミュレーションにより加工条件を求めることができ、従って、試験加工に必要な被加工物の数が少なくてすむと共に、調整時間を大幅に短縮することができる。又、複雑な加工形状が必要とされる場合においても、加工条件を適切に決定できるので、加工精度が向上する。
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記加工形状要素が、前記要素となる加工条件で加工した場合の、ウェハの径方向の位置に対する研磨量の分布で表され、前記所定の形状もウェハの径方向の位置に対する研磨量の分布で表されるもの(請求項２)である。
【００３０】
第６の参考形態は、前記第１または第２のいずれかの手段であって、前記加工形状要素をフーリエ変換すると共に、前記所定の形状をフーリエ変換し、加工形状要素のフーリエ変換値の組み合わせが、前記所定の形状のフーリエ変換値に近くなるような、前記要素となる加工条件の組み合わせを求め、その組み合わせを加工条件とすることを特徴とするものである。
加工形状要素は、被加工物の位置、又は工具の位置に対して周期性を有する場合が多い。よって、これを被加工物の位置、又は工具の位置についてフーリエ変換すると、簡単な形となることが多い。また、前記所定の形状も、被加工物の位置、又は工具の位置に対して周期性を有する場合が多く、これを被加工物の位置、又は工具の位置についてフーリエ変換すると、簡単な形となることが多い。よって、両者をフーリエ変換しておき、加工形状要素のフーリエ変換値の組み合わせが、前記所定の形状のフーリエ変換値に近くなるような、前記要素となる加工条件の組み合わせを求め、その組み合わせを加工条件とするようにすれば、簡単且つ正確に加工条件を決定することができる。ここで、「近くなるような」というのは、前記第１の手段と同様、加工形状の許容差範囲内に入ることをいう。
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１または第２のいずれかの手段であって、前記要素となる加工条件の組み合わせが、それぞれの要素となる加工条件を時系列的に組み合わせたものであることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００３１】
本手段においては、それぞれの要素となる加工条件を時系列的に組み合わせて全体としての加工条件を決定する。例えば、第１の要素となる加工条件である時間加工を行った後、第３の要素となる加工条件である時間加工を行い、さらに第８の要素となる加工条件である時間加工を行うというように、時系列化した要素となる加工条件の組み合わせにより、目的とする加工形状を得る。本手段においては、実際の加工においても、簡単な加工条件の組み合わせにより、目的とする加工形状が得られるようにすることができる。なお、この場合、必ずしも一つの要素となる加工条件を一度に適用する必要は無く、複数回に分けて適用するようにしてもよい。
【００３２】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１または第２のいずれかの手段であって、前記要素となる加工条件の組み合わせによって得られる加工条件が、それぞれの要素となる加工条件を重み付けして組み合わせたものであることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００３３】
本手段においては、それぞれの要素となる加工条件を重み付けして組み合わせ、単一の加工条件を得る。例えば、第ｉの加工条件をｇ（ｉ）だけ施したときに、その組み合わせにより目標とする加工形状が得られるという結果が得られたとする。前記第６の手段では、ｇ（ｉ）を時間として配分することにより、加工条件の時系列的な配列を得ていたが、本手段においては、これを空間的に配分する。
【００３４】
例えば、第ｉの加工条件においては被加工物の位置ｘにおける加工時間（その位置における工具の存在時間）がｔ（ｘ）であったとすると、
被加工物の位置ｘにおける加工時間が
【００３５】
【数１】
0005002875.tif 000002
【００３６】
となるように工具の揺動速度と揺動回数を決定する。このようにすると、加工装置の制御は複雑になるが、連続的な加工により目的とする加工形状が得られるようにすることができる。又、この方法は見かけ上加工条件をシンプルにし、装置運用上外乱に対しても強いという特徴を有する。
【００３７】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、前記要素となる加工条件の組み合わせによって得られる加工条件が、前記工具又は前記被加工物の揺動位置の関数とされていることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００３８】
本手段によれば、前記要素となる加工条件の組み合わせを、前記工具又は前記被加工物の揺動位置の関数として表すことにより、加工装置の制御を容易にすることができる。
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１または第２のいずれかの手段であって、前記要素となる加工条件の組み合わせが、それぞれの要素となる加工条件を時系列的に組み合わせたものと、それぞれの要素となる加工条件を重み付けして組み合わせたもの組み合わせからなることを特徴とするもの（請求項６）である。
本手段においては、前記第３の手段と、前記第４の手段を組み合わせて用いる。よって、両者の特徴を生かし、より正確に加工条件を決定することができる。
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第１の手段から第６の手段のいずれかであって、前記加工形状要素の組み合わせが前記所定の形状に近くなるような、前記要素となる加工条件の組み合わせを求め、その組み合わせを加工条件として加工を行い、実際の加工形状と前記所定の形状との誤差を求め、その誤差を補うような加工形状要素の組み合わせを前記加工形状要素の組み合わせに追加したものを新たに加工条件とすることを特徴とするもの（請求項７）である。
本手段においては、決定された加工条件で実際に加工し、目標である所定の形状と実際の加工形状の誤差を求める。そして、その誤差分を加工するような、要素となる加工条件の組み合わせを求め、それをもとの加工条件に追加して新たな加工条件の組み合わせを求める。このようにフィードバックを行うことにより、加工条件の予測の誤差を修正し、正確な加工条件を決定することができる。なお、このようなフィードバックを繰り返し行うことにより、より正確な加工条件に収束させていくことも可能である。
【００３９】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第１の手段から第７の手段のいずれかであって、前記工具より前記被加工物が大きいことを特徴とするもの（請求項８）である。
【００４０】
前述のように、工具より被加工物が大きい加工装置においては、加工条件が複雑となり、得られる加工形状の予測がより困難になる。よって、前記第１の手段から第７の手段をこのような加工装置に適用することにより、より大きな効果が得られる。
【００４１】
前記課題を解決するための第９の手段は、具と被加工物との間に砥粒を介在させた状態で、前記工具と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物を加工する方法であって、加工条件を、第１から第８のいずれかの加工条件の決定方法によって決定することを特徴とする加工方法（請求項９）である。
本手段は、前記第１の手段から第８の手段のいずれかを用いて加工条件を決定し、それに基づいて加工を行っている。よって、前記第１の手段から第８の手段の説明で述べたような作用効果が得られる。
【００４２】
前記課題を解決するための第１０の手段は、工具と被加工物との間に砥粒を介在させた状態で、前記工具と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物を加工する加工装置を用いた加工システムであって、加工前の前記被加工物の表面形状と、加工後の前記被加工物の目標表面形状を入力する手段と、前記第１の手段から第８の手段のうちいずれかの加工条件の決定方法により加工条件を決定する手段と、決定された加工条件に従うように、前記加工装置を制御する手段とを有することを特徴とする加工システム（請求項１０）である。
【００４３】
本手段においては、加工前の被加工物の表面形状と、加工後の被加工物の目標表面形状を入力手段により入力可能である。加工前の被加工物の表面形状入力手段は、表面形状を計測して自動入力するものであってもよいし、上位計算機から入力されるものであっても、手動入力するものであってもよい。加工後の被加工物の目標表面形状は、通常手動入力されるか、上位計算機から与えられる。これらの入力が行われると、加工条件を決定する手段が、前記第１の手段から第８の手段のうちいずれかの加工条件の決定方法をアルゴリズム化したものを使用して、自動的に加工条件の決定を行う。この際、この加工条件を決定する手段には、被加工物の種類、用いるスラリーなど、変化しない加工条件が手動入力されるか上位計算機から与えられている。加工装置を制御する手段は、決定された加工条件に従うように、加工装置を制御する。
【００４４】
本手段においても、加工条件を、前記第１の手段から第８の手段のうちいずれかの加工条件の決定方法により決定する手段を有しているので、前記第１の手段から第８の手段の説明で述べたような作用効果が得られる。
【００４５】
前記課題を解決するための第１１の手段は、第９の手段である加工方法、又は第１０の手段である加工システムを使用して、ウェハを加工する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法（請求項１１）である。
【００４６】
本手段においては、調整のために使用されるウェハの数が少なくなるので歩留が向上する共に、加工時間が短くなるのでスループットが向上する。さらに、加工精度が向上するので、精密なウェハを製造することができ、露光転写プロセスにおける歩留が向上する。
【００４７】
前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第１の手段から第８の手段のいずれかの加工条件の決定方法を実施する計算機プログラム（請求項１２）である。
【００４８】
前記課題を解決するための第１３の手段は、前記第１２の計算機プログラムを記憶した計算機プログラム記憶媒体（請求項１３）である。
【００４９】
これらの手段を用いれば、前記第１の手段から第８の手段のいずれかの加工条件を、計算機を用いて迅速に求めることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、研磨を例として説明する。この実施の形態においては、研磨対象物（被加工物）であるウェハの研磨（加工）を、ウェハより小径の研磨体（工具）を用いて行うものとし、簡単化のために、操作する量としてはウェハ上での研磨体の揺動の開始位置と揺動ストロークのみを考える。実際に操作可能な量としては、この他にウェハ及び研磨体の回転速度、研磨体の押し付け圧、揺動速度等がある。これらの量を操作する場合に、どのような手法をとればよいかは、以下に説明する例を考慮すれば、当業者が容易に決定することができるであろう。
対象とする研磨装置としては、研磨体が研磨対象物よりも大きい、図１２に示したような研磨装置ばかりでなく、研磨体が研磨対象物よりも小さい、図１３に示したような研磨装置が使用できる。本発明は、特に後者に対して効果が大きいことは、前述のとおりである。
【００５１】
今、Ｎ個の要素となる研磨条件を考えるとする。すなわち、ウェハ上の位置をｘとし、研磨体の中心位置をｙとする。研磨開始位置のｙがＡ（ｉ）であり、揺動ストロークがＢ（ｉ）、（ｉ＝１〜Ｎ）であるＮ個の要素研磨条件を設定し、その条件で単位時間研磨を行ったときのウェハの研磨量（加工量）がｆ（ｘ,ｉ）であったとする。ｆ（ｘ,ｉ）は、シミュレーションにより求めることができるが、実測による方が正確であるので好ましい。
【００５２】
このようにして各研磨条件に対応する研磨量が求まると、第ｉ番目の研磨条件でｚｉ単位時間研磨を行ったときの研磨量Ｆ（ｘ）は、
【００５３】
【数２】
0005002875.tif 000003
【００５４】
で表される。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態は、研磨条件が与えられたとき、それによって得られる加工形状（研磨量に対応する）を予測するものである。この実施の形態においては、研磨条件が与えられたとき、それを要素研磨条件の組み合わせに分解する。そして、（２）式により、得られる加工形状を計算する。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態は、目的とする加工形状が与えられたとき、それを実現する研磨条件を決定する方法である。この方法においても、ｘ、ｆ（ｘ,ｉ）は前述のように定義する。
目的とする加工形状を研磨量に換算して、ｘについて積分可能な関数Ｇ（ｘ）で表すか近似するものとする。そして、ｆ（ｘ,ｉ）も、それぞれｘについて積分が可能な関数であるように表すか近似する。そして、ｃｉを各要素研磨条件に対する重みであるとして、
【００５７】
【数３】
0005002875.tif 000004
【００５８】
が最小になるように、ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を決定する。ただし、(３)式の積分範囲は、ウェハの研磨すべき領域範囲とする。これは最小二乗法であり、連立方程式
【００５９】
【数４】
0005002875.tif 000005
【００６０】
を解くことにより決定することができる。この方程式が解析的に解けない場合は、数値計算法により解けばよい。
【００６１】
このようにして、ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が求まった場合には、第ｉ番目の研磨条件でｃｉ単位時間ずつ研磨を行うことにより、目的の加工形状を得ることができる。ただし、Ｎが大きな値であるときは、研磨の種類が多くなる可能性がある。このときは、ｃｉの値の小さいものについて、その条件では研磨を行わないようにして、目的の加工形状を計算する。すなわち、このようなものについてはｃｉ＝０として、
【００６２】
【数５】
0005002875.tif 000006
【００６３】
を計算する。そしてＧ(ｘ)とＦ２（ｘ）の差が、許容値以内であれば、その研磨条件の組み合わせを採用するようにする。このようにして、加工条件を単純化することが可能である。
【００６４】
以上の説明のみでは、要素となる研磨条件を非常に多数持たなければならないように考えられるが、実際には、研磨対象物の種類が決まれば、一つの研磨対象物に対するその最終表面形状の種類はそれほど多くなく、変化するのは研磨前の研磨対象物の形状が主なものであるので、研磨対象物と最終表面形状の種類ごとに要素となる研磨条件を決定しておき、研磨前の研磨対象物の形状の変化に応じて要素となる研磨条件の組み合わせを変えることが多い。よって、研磨対象物と最終表面形状の種類ごとの、要素となる研磨条件はそれほど多く必要でなく、数種類でよいことが多い。
【００６５】
目的とする加工形状（研磨量）や、要素となる研磨条件での研磨量（加工量）ｆ（ｘ,ｉ）を積分可能な形の関数に表せない場合には、統計的な手法を利用して、要素となる研磨条件の組み合わせを求めることができる。例えば、ｘをΔｘを単位とした離散的な値をとるものとし、ｆ（ｘ，ｉ）の値を求めておく。そして、ｃｉも、Δｃｉを単位とした離散的な値をとるものとし、このような条件の下で、あらゆるｘ、ｉ、ｃｉの組み合わせについて、（３）式に対応する
【００６６】
【数６】
0005002875.tif 000007
【００６７】
を求める。最初のシグマの範囲は、研磨対象となるｘの範囲とする。
そして、Ｓが最小となるｃｉの組み合わせを求め、その後は前述のような処理に従って要素となる研磨条件を組み合わせる。
【００６８】
このようにすると、計算回数が多くなる。このことが問題となる場合は、Δｃｉを単位とする離散的なｃｉを乱数として発生させてＧ（ｘ）と前記（５）式で与えられるＦ２（ｘ）を、Δｘを単位とする離散的なｘごとに比較し、すべてのｘについてＧ（ｘ）とＦ２（ｘ）の値が許容値以内に入るものが見つかった場合は、それをｃｉの組み合わせと採用するようにしてもよい。
【００６９】
人間が決定に関与する場合は、Ｇ（ｘ）とｆ（ｘ，ｉ）の形状を比較して、その結果によりｃｉの乱数としての発生確率を決定するようにしてもよい。
【００７０】
以上の研磨条件においては、何れも、要素となる研磨条件をどれだけの時間適用するかということを問題としている。適用時間が決まれば、この適用時間をどのような時系列に配分するかということは自由に決定できる。例えば、第１の要素となる研磨条件を３分間、第２の要素となる研磨条件を２分間適用する場合に、初めの３分間、第１の要素となる研磨条件を適用し、次の２分間、第２の要素となる研磨条件を適用してもよいし、第１→第２→第１→第２→第１というように、１分おきに第１の要素となる研磨条件と第２の要素となる研磨条件を適用してもよい。
【００７１】
以上の例においては、何れも要素となる研磨条件をそのまま適用しているが、これらの要素となる研磨条件を組み合わせた別の研磨条件により研磨を行うことができる。その例について以下に説明する。
【００７２】
この場合も、初めに、適用すべき要素となる研磨条件の組み合わせ方法を前述のような方法で決定する。ところで各要素となる研磨条件は、前述のようにウェハ上での研磨体の揺動の開始位置と揺動ストロークで決定されるので、これから、ウェハ上の各位置での研磨体の中心軸の存在時間が算定できる。すなわち、ｉ番目の要素となる研磨条件は、研磨体の中心位置ｙが、ある位置に存在する時間がｑ（ｙ，ｉ）であるものと考えることができる。
【００７３】
このように考えると、求められた研磨条件は、研磨体の中心軸の存在時間Ｑ（ｙ）が、前記方法で求められたｃｉを使用して
【００７４】
【数７】
0005002875.tif 000008
【００７５】
で表されるものと考えられる。よって、このＱ（ｙ）が実現されるような研磨方法を考えればよい。具体的な方法の例としては、ウェハ上の各位置での研磨体揺動速度を変えることにより、１揺動時間内において研磨体の中心軸がｙに存在する時間がＱ（ｙ）に比例するようにする。すなわち、Ｑ（ｙ）が大きい位置では揺動速度を遅くし、Ｑ（ｙ）が小さい位置では揺動速度を遅くすることにより、このようなことが実現できる。そして、必要回数揺動を繰り返すことにより、Ｑ（ｙ）を実現することができる。
【００７６】
このようにして、研磨条件が決定されれば、これに従った研磨を行うことにより、目的とする加工形状を得ることができる。
【００７７】
このように、目的とする加工形状が与えられときにそれを実現する研磨条件を決定する手段が実現されると、それを使用した研磨システムを構築することができる。図１にその例を示す。
【００７８】
形状入力手段は、研磨前の研磨対象物の表面形状と、目標表面形状を入力する。目標表面形状は手動入力により与えられるか、上位計算機から与えられる。研磨前の研磨対象物の表面形状は、測定装置により測定された値が入力されるか、手動入力により与えられるか、上位計算機から与えられる。目標表面形状は、研磨対象物の種類ごとに与えられる。研磨前の研磨対象物の表面形状は、研磨対象物ごと、又はそのロットごとに与えられる。形状入力手段は、これらの入力値を研磨条件決定手段に与える。
【００７９】
研磨条件決定手段には、予め要素となる研磨条件とそれによって得られる加工形状（研磨量）の関係が、被研磨対象物の種類、当該被研磨対象物を研磨するのに共通に使用される研磨条件（不変な研磨条件）と共に入力されている。研磨条件決定手段は、これらの条件に基づき、本発明の研磨条件の決定方法を使用して研磨条件を決定する。
【００８０】
すなわち、前記要素となる研磨条件を時系列的に与えたり、前記要素となる研磨条件の組み合わせを研磨体の揺動速度の変化に変換して（これにより、研磨体の中心軸の存在時間を制御する）、揺動位置に対応する揺動速度を決定する。
研磨装置制御手段は、研磨条件決定手段によって決定された研磨条件を入力し、それが実現されるように研磨装置を制御する。
【００８１】
本発明の研磨条件の決定方法は、前述のようなアルゴリズムを使用すれば、計算機により実行することができる。この場合、研磨条件の決定方法は計算機プログラムとして記述することができる。このプログラムを計算機プログラム記憶媒体に記憶しておけば、パソコン等を使用して研磨条件が決定できるので、それを使用して人間が研磨装置に指令を与え、目標とする研磨を行うことができる。又、図１における研磨条件決定手段を計算機で構成することができ、そのときは、その計算機のプログラム記憶媒体に、このようなプログラムを記憶させておくことができる。
【００８２】
以下、本発明の研磨方法を使用した半導体デバイスの製造方法について説明する。図２は、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。
【００８３】
ステップＳ２０１は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はウェハ上に電極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はウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。
【００８４】
ＣＶＤ工程もしくは電極形成工程の後で、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５はＣＭＰ工程である。ＣＭＰ工程では本発明による研磨装置により、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。
【００８５】
ＣＭＰ工程もしく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、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ウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したウェハの現像が行われる。更に次のステップ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が行われ、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。
【００８６】
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、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。
【００８７】
本発明の実施例である半導体デバイスの製造方法では、ＣＭＰ工程において本発明による研磨方法を用いているため、目的とする表面形状を有するウェハを歩留よく、かつ短時間で製造することができる。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。
【００８８】
【実施例】
（実施例１）
ウェハよりも研磨パッドが小さい研磨装置を用いてCuのパターンを内部に有する直径が200mmφのウェハの研磨を行った。この研磨は、ヘッド回転数400rpm、ウェハ回転数200rpm、研磨時間60sec、スラリー100ml(RD98052,FUJIMIコーポレーテッド)という条件で、外径150mmφ、内径50mmφの円環状研磨パッドを用いて行った。ウェハは膜厚1.5μmで、初期膜厚は非常に均一なものである。
【００８９】
揺動条件（研磨開始位置、揺動量）の組み合わせにより決定される、異なる研磨条件で６枚のウェハの研磨を行って、要素となる研磨条件と加工形状の関係を６個求めた。研磨時間は６条件とも60秒である。その揺動条件と得られた加工形状（研磨量）の関係を図３〜図８に示す。図３〜図８において横軸はウェハ位置を示し、縦軸はその位置での研磨量を示す。各グラフの上には、Sample No.として要素となる研磨条件の番号、startとして研磨開始位置、strokeとして揺動量を示す。
【００９０】
ターゲット研磨量を0.44μｍとし、加工形状が平らな形状を実現する条件を、この６つの要素となる研磨条件の組み合わせにより求めた。具体的には、まず前記６個の要素となる研磨条件それぞれについて、研磨時間60秒の実際の研磨で得られた条件を基にして、研磨時間を３秒、６秒、…、57秒の３秒刻み（実際の加工条件を得たときの研磨時間である60秒の５％刻み）としたときに、得られる加工形状をそれぞれ求めた。これにより、１個の要素となる研磨条件から、以上の計算により得られた３秒刻みの研磨時間に対応する加工形状、及びこれに研磨時間が０秒である研磨前の初期形状、及び研磨時間が60秒のときの加工形状を加え、21個の重み付けされた研磨条件とそのときの加工形状が得られた。
【００９１】
その後、前記６個の要素となる研磨条件を組み合わせて研磨したときの研磨時間の総和が60秒となるように、各要素となる研磨条件での研磨時間を、各要素となる研磨条件ごとに前記21個の中から選び、これらの研磨条件の全ての組み合わせ（例えば、条件１で９秒、条件２で０秒、条件３で１８秒、条件４で９秒、条件５で９秒、条件６で１５秒研磨を行うというような組み合わせの全て）で得られる加工形状を求め、求められた加工形状と目的の加工形状との差の二乗和が最小となるような研磨条件の組み合わせを見出した。
【００９２】
その結果条件１で12秒、条件３で12秒、条件４で６秒、条件６で30秒の研磨を行えば、加工形状が平らで0.44μｍの研磨が得られることが分かった。その計算結果によって得られた研磨プロフィルを図９に示す。図９において、横軸はウェハ上の位置、縦軸は計算によって得られた予測研磨量である。ターゲット研磨量を直線で、計算値を黒三角印で示す。
【００９３】
この結果に基づいて、各条件による研磨を時系列的に行ったところ、ターゲットと非常に一致した加工形状が得られた。この均一性は１σで2.4％であった。
【００９４】
この際に、研磨条件を決定するために要したウェハは、前記のように６枚であり、従来に比べて格段に条件出しに使用するウェハを少なくすることが可能であった。一連の作業の時間に付いては、準備、研磨、測定を含めて１時間であった。
【００９５】
（実施例２）
実施例１で条件として選んだ４条件の組み合わせを、研磨パッド中心の存在確率から、１つの揺動パターンに変換した。図１０にその結果を示す。図１０において、横軸はヘッド中心座標（ウェハ位置に対応）、縦軸は揺動速度を示す。△印は計算値であり、所定のヘッド中心座標において、それに対応する揺動速度で揺動を行うことを示す。図１０のパターンは、ヘッド中心座標が23mm〜38mmの間では364mm／minの揺動速度で、ヘッド中心座標が38mm〜53mmの間では1092mm／minの揺動速度で、ヘッド中心座標が53mm〜68mmの間では401mm／minの揺動速度で、それぞれ揺動を行うことを示す。
【００９６】
その条件にて研磨したところ、７往復の揺動で、実施例１とほぼ同一な研磨結果が得られた。この際の均一性は1σで2.5％であった。
【００９７】
（実施例３）
ウェハよりも研磨パッドが小さい研磨装置を用いてCuのパターンが内部に形成された直径200mmφのウェハの研磨を行った。この実施例の研磨では、実施例１とはウェハロットが異なるCuウェハを用いた。このロットのウェハは、ウェハの膜厚がウェハ中心部分で1.6μm、エッジ部分で1.45μmの凸形状のウェハである。
【００９８】
この凸型の膜厚分布を持つウェハについて、ターゲット残存膜厚を0.9μｍとし、加工形状が平らな形状を実現する条件を、実施例１で使用した６つの要素となる研磨条件の組み合わせにより求めた。シミュレーション方法は、実施例１と同じである。その結果、条件１で24秒、条件３で６秒、条件４で30秒の研磨を行えばよいことが分かった。この条件にて研磨したところ、残膜膜厚が0.9μｍで、残膜均一性が非常に高い研磨が可能であった。残膜の均一性は１σで2.5％であった。一連の研磨においては、シミュレーション、準備、研磨、計測にかかる時間は20分であった。
（実施例４）
実施例１において、フラットな形状を目標形状として研磨したにも関わらず、実際に研磨された後の形状は図９に示すようになったので、ウェハ各位置おける目標形状からのずれを計算し、実施例１で示した６つの研磨条件要素を組み合わせて、その組み合わせの結果得られる研磨形状がこの誤差分に相当するような組み合わせを求めた。そして、その組み合わせを実施例１において得られた組み合わせに加えた新しい研磨条件要素の組合わせから、実施例２と同じように、研磨パッド中心の存在確率を求め、その存在確率から揺動速度を求めた。
その結果、ヘッド中心座標が23mm〜38mmの間では414mm／minの揺動速度で、ヘッド中心座標が38mm〜53mmの間では1092mm／minの揺動速度で、ヘッド中心座標が53mm〜68mmの間では351mm／minの揺動速度で、それぞれ揺動を行うという条件が得られた。この条件で７揺動の研磨を行ったところ、均一性は１σで1.7％に減少した。
（実施例４）
実施例３に示したようなような研磨を行う研磨条件を決定する際に、実施例１で使用した６つの研磨条件要素をそれぞれフーリエ変換すると共に、残存膜厚を0.9μｍとした場合のウェハの各部分における研磨量を求め、その研磨量もフーリエ変換した。そして、６つの研磨条件要素をそれぞれフーリエ変換したものに重みを付けて加算したものが、研磨量をフーリエ変換したものに最も近くなるように、最小２乗法を用いて重みを決定した。その結果、実施例１における条件１で25秒、条件３で５秒、条件４で30秒間の研磨をそれぞれ行うという加工条件が得られた。この条件で研磨を行ったところ、残膜厚の平均値は0.9μｍであり、残膜厚の均一性は１σで2.0％であった。この研磨により、初期のウェハ厚みむらを十分に修正することができた。
【００９９】
（比較例１）
ウェハよりも研磨パッドが小さい研磨装置を用いて、Cuのパターンが内部に形成された直径が200mmφのウェハの研磨を行った。この研磨は、ヘッド回転数400rpm、ウェハ回転数200rpm、研磨時間60sec、スラリー100ml(RD98052,FUJIMIコーポレーテッド)という条件で、外径150mmφ、内径50mmφの円環状研磨パッドを用いて行った。これは、実施例１と同じ条件である。ウェハの初期膜厚は非常に均一性の高いものであった。このウェハを用いて、加工形状が平らな形状を実現する研磨を、１ステップの研磨で実現する研磨条件を、トライアルアンドエラーにより決定した。この条件出し出しには20枚のウェハを要した。条件の決定のために４時間を要した。
【０１００】
（比較例２）
ウェハよりも研磨パッドが小さいことを特徴とする研磨装置を用いて、Cuのパターンが内部に形成された直径が200mmφのウェハの研磨を行った。この研磨は、ヘッド回転数400rpm、ウェハ回転数200rpm、研磨時間60sec、スラリー100ml(RD98052,FUJIMIコーポレーテッド)という条件で、外径150mmφ、内径50mmφの円環状研磨パッドを用いて行った。これは、実施例１と同じ条件である。
【０１０１】
この際に使用したウェハの初期膜厚は中心形状の膜厚が厚い凸形状のものであった。このウェハを用いて、残膜厚が均一な研磨実現する研磨条件を、トライアルアンドエラーにより決定した。この条件出し出しには20枚のウェハを要した。
条件の決定のために６時間を要した。
【０１０２】
以上の実施例１、実施例２からも分かるように、同一の研磨対象物、同一のスラリーの条件においては、多くの場合、加工すべき形状が変化しても、初めに基本条件として用意した要素となる研磨条件を共通に使用し、シミュレーションによりその組み合わせを決定して、実際の研磨条件を決定することができる。よって、新しい加工形状が必要となった場合にも、トライアルアンドエラーにより研磨条件をその都度決定する必要が無い。
【０１０３】
一方、比較例１、比較例２から分かるように、従来法においては、同一の研磨対象物、同一のスラリーの条件においても、ウェハによって加工条件が変わる毎に、その研磨条件をトライアルアンドエラーによって決定しなければならず、必用なウェハは膨大な量になり、コスト的、プロセス運用的に非常に無駄が多いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である研磨システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例である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。
【図３】本発明の実施例における第１の要素研磨条件で研磨を行った場合に得られた研磨プロフィルを示す図である。
【図４】本発明の実施例における第２の要素研磨条件で研磨を行った場合に得られた研磨プロフィルを示す図である。
【図５】本発明の実施例における第３の要素研磨条件で研磨を行った場合に得られた研磨プロフィルを示す図である。
【図６】本発明の実施例における第４の要素研磨条件で研磨を行った場合に得られた研磨プロフィルを示す図である。
【図７】本発明の実施例における第５の要素研磨条件で研磨を行った場合に得られた研磨プロフィルを示す図である。
【図８】本発明の実施例における第６の要素研磨条件で研磨を行った場合に得られた研磨プロフィルを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の１例である研磨条件の決定方法を用いて計算により求めた研磨条件により研磨を行った場合の、予想研磨プロフィルの例を示す図である。
【図１０】  選択された要素研磨条件の組み合わせを、１つの揺動パターンに変換した結果の例を示す図である。
【図１１】半導体プロセスにおける平坦化技術の例を示す図である。
【図１２】ＣＭＰに用いる研磨（平坦化）装置の概略構成図である。
【図１３】ＣＭＰに用いる他の研磨（平坦化）装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１１…ウェハ、１２…層間絶縁膜、１３…金属膜、１４…半導体デバイス、１５…研磨部材、１６…研磨対象物保持部、１７…ウェハ、１８…研磨剤供給部１９…研磨剤（スラリー）、２０…定盤、２１…研磨体
【図１】
0005002875.tif 000009
【図２】
0005002875.tif 000010
【図３】
0005002875.tif 000011
【図４】
0005002875.tif 000012
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005002875.tif 000015
【図８】
0005002875.tif 000016
【図９】
0005002875.tif 000017
【図１０】
0005002875.tif 000018
【図１１】
0005002875.tif 000019
【図１２】
0005002875.tif 000020
【図１３】
0005002875.tif 000021