JP2001269861A - 研磨方法、研磨装置、研磨加工における加工量算出方法および加工量算出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被研磨体の被研磨面内の各点の加工量を精度よ
く、かつ、容易に制御可能な研磨装置および研磨方法を
提供する。また、被研磨体の被研磨面の各点の加工量を
精度良く、かつ、容易に算出可能な研磨加工における加
工量算出方法および加工量算出装置を提供する。 【解決手段】ウェーハＷの被研磨面の目標加工量を達成
する、通過速度Ｆ、移動速度Ｖおよび研磨圧力Ｐとを算
出する加工条件算出部１０５と、算出された通過速度Ｆ
となるようにウェーハを回転し、かつ、ウェーハＷと研
磨工具８とを相対移動させ、算出された移動速度Ｖとな
るように研磨工具８を回転させ、算出された研磨圧力Ｐ
となるように研磨工具８の研磨面８ａをウェーハＷの被
研磨面に押しつけて、被研磨面の加工を行う加工制御部
１０２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置、研磨方
法、研磨加工における加工量算出方法および加工量算出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化、多層配線化が進
むにつれて、半導体装置の製造工程では、各種層間絶縁
膜あるいはその他の膜の平坦化が重要となっている。平
坦化のための技術としては、種々の手段が提案されてい
るが、近年、シリコンウェーハのミラーポリシング技術
を応用したＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing：化
学的機械研磨）法が注目され、これを利用して平坦化を
図る方法が開発されている。図１７はＣＭＰ法を用いた
研磨装置の構成の一例を示す図である。図１７に示す研
磨装置５０１は、回転テーブル５０２上に、たとえば、
ウェーハＷを研磨するための研磨パッド５０３が設けら
れており、研磨パッド５０３上には、キャリア５０４に
よってウェーハＷが回転自在に保持されている。研磨装
置５０１では、回転テーブル５０２を回転させ、スラリ
ーを研磨パッド５０３上に供給しながら、ウェーハＷを
研磨パッド５０３に押し付け、ウェーハＷの表面を化学
機械研磨する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、研磨装置５
０１では、研磨加工したウェーハＷの加工面には均一性
および平坦性が要求される。たとえば、図１８（ａ）に
示すように、ウェーハＷに形成された配線パターン６０
２上に成膜された層間絶縁膜６０３は、配線パターン６
０２によって凹凸が存在する場合がある。このため、研
磨装置５０１では、層間絶縁膜６０３の凹凸を平坦化し
て、加工後の層間絶縁膜６０３の膜厚を均一にする必要
がある。一方、図１８（ｂ）に示すように、同一のウェ
ーハＷにおいて、配線パターン６０２が存在しない場所
では、層間絶縁膜６０３に配線パターンによる凹凸は存
在しないが、ウェーハＷ自体が厚さのばらつきやひずみ
をもつ場合があり、このような場所であっても層間絶縁
膜６０３の下層を露出させないため、層間絶縁膜６０３
を均一な加工量で加工する必要がある。

【０００４】一方、上記構成の研磨装置５０１では、ウ
ェーハＷの全面を研磨パッド５０３に押し付けて研磨加
工を行うため、研磨パッド５０３の面内で圧力分布や加
工速度を局所的に変更することが難しく、均一性および
平坦性を両立することが非常に困難である。また、上記
構成の研磨装置５０１におけるウェーハＷの表面の加工
量分布の調整方法は、たとえば、研磨パッド５０３やキ
ャリア５０４のチャック面に局所的に圧力分布や変形を
持たせてウェーハＷの表面の加工量分布を加減する方法
が知られているが、この方法では、加工量分布を精度良
く制御するのが困難であった。また、加工量分布の調整
は、研磨パッド５０３やキャリア５０４のチャック面に
局所的に圧力分布や変形を持たせない状態で、まず、加
工を行った後に、ウェーハＷの残存膜厚測定を行い、そ
の結果に基づいて研磨パッド５０３やキャリア５０４の
チャック面に局所的に圧力分布や変形の調整を行う必要
があり、加工量分布を最適化するのは、研磨加工、残存
膜厚測定、調整作業の一連の作業を繰り返し行う必要が
あった。

【０００５】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、被研磨体の被研磨面内の各点の加工量を
精度よく、かつ、容易に制御可能な研磨装置および研磨
方法を提供することを目的とする。また、本発明は、被
研磨体の被研磨面の各点の加工量を精度良く、かつ、容
易に算出可能な研磨加工における加工量算出方法および
加工量算出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨方法は、被
研磨体を保持する保持面に垂直な方向に対して回転軸が
所定の進行方向に向けて所定角度で傾斜した回転する研
磨工具の研磨面を、前記保持面上で回転する被研磨体の
被研磨面に押し付けて前記研磨面を前記被研磨面に部分
的に接触させ、前記研磨工具と前記被研磨体とを前記保
持面に沿って前記進行方向に相対的に移動させ、前記被
研磨面の加工を行う研磨方法であって、前記研磨工具と
前記被研磨体と前記進行方向の各相対位置と、前記被研
磨体の回転数と、前記進行方向の相対移動速度とに応じ
て規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の加工量と
略反比例関係にある、前記研磨面と前記被研磨面との接
触部を当該被研磨面が通過する通過速度（Ｆ）と、前記
研磨工具の回転数によって規定され、かつ、前記被研磨
面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前記接触部
における研磨面の移動速度（Ｖ）と、前記研磨面と前記
被研磨面との垂直な方向の相対位置によって規定され、
かつ、前記被研磨面の任意の点の加工量と略比例関係に
ある、前記接触部に作用する研磨圧力（Ｐ）と、を独立
に調整し、前記研磨面の接触部による前記被研磨面の各
点の加工量を制御する。

【０００７】前記被研磨面の目標加工量を達成する、前
記通過速度、移動速度および研磨圧力とを算出する加工
条件算出ステップと、算出された前記通過速度となるよ
うに前記被研磨体を回転し、かつ、前記被研磨体と前記
研磨工具とを前記進行方向に相対移動させ、算出された
前記移動速度となるように前記研磨工具を回転させ、算
出された前記研磨圧力となるように前記研磨工具の研磨
面を前記被研磨体の被研磨面に押しつけて、前記被研磨
面の加工を行う研磨加工ステップとを有する。

【０００８】前記加工条件算出ステップは、予め設定さ
れた一定の範囲の前記通過速度、移動速度および研磨圧
力から、前記目標加工量を達成する通過速度、移動速度
および研磨圧力を探索して決定する。

【０００９】前記加工条件算出ステップは、前記被研磨
面を同心円状に複数領域に分割する分割ステップと、前
記各分割領域における目標加工量をそれぞれ独立に設定
する目標加工量設定ステップと、前記各分割領域につい
て、前記所定の加工量算出式にしたがって算出される加
工量と前記目標加工量との差を最小化する通過速度、移
動速度および研磨圧力を決定する加工条件決定ステップ
とを有する。

【００１０】本発明の研磨方法は、予め設定された前記
通過速度、移動速度および研磨圧力に基づいて、前記所
定の加工量算出式に従って前記被研磨面の加工量を算出
する加工量算出ステップと、研磨加工された前記被研磨
面の加工量を測定するステップと、前記測定加工量と前
記算出加工量との誤差を算出する誤差算出ステップと、
前記誤差に応じて前記所定の加工量算出式の係数を補正
する補正ステップとをさらに有する。

【００１１】好適には、前記補正ステップは、前記通過
速度に乗じる係数を所定の補正量で補正する通過速度係
数補正ステップと、前記移動速度に乗じる係数を所定の
補正量で補正する移動速度係数補正ステップと、前記研
磨圧力に乗じる係数を所定の補正量で補正する研磨圧力
係数補正ステップと、前記各補正ステップで補正された
各係数から算出される加工量と前記実際の加工量との誤
差を算出し、当該誤差が所定の許容誤差値に収まるまで
前記各補正ステップを繰り返す。

【００１２】前記研磨工具の研磨面の接触部は、弾性変
形によって略三日月状となる。

【００１３】本発明の研磨装置は、被研磨体を保持する
保持面に垂直な方向に対して回転軸が所定の進行方向に
向けて所定角度で傾斜した回転する研磨工具の研磨面
を、前記保持面上で回転する被研磨体の被研磨面に押し
付けて前記研磨面を前記被研磨面に部分的に接触させ、
前記研磨工具と前記被研磨体とを前記保持面に沿って前
記進行方向に相対的に移動させ、前記被研磨面の加工を
行う研磨装置であって、前記研磨工具と前記被研磨体と
前記進行方向の各相対位置と、前記被研磨体の回転数
と、前記進行方向の相対移動速度とに応じて規定され、
かつ、前記被研磨面の任意の点の加工量と略反比例関係
にある、前記研磨面と前記被研磨面との接触部を当該被
研磨面が通過する通過速度（Ｆ）と、前記研磨工具の回
転数によって規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点
の加工量と略比例関係にある、前記接触部における研磨
面の移動速度（Ｖ）と、前記研磨面と前記被研磨面との
垂直な方向の相対位置によって規定され、かつ、前記被
研磨面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前記接
触部に作用する研磨圧力（Ｐ）と、を独立に調整し、前
記研磨面の接触部による前記被研磨面の各点の加工量を
制御する加工量制御手段を有する。

【００１４】本発明の研磨加工における加工量算出方法
は、被研磨体を保持する保持面に垂直な方向に対して回
転軸が所定の進行方向に向けて所定角度で傾斜した回転
する研磨工具の研磨面を、前記保持面上で回転する被研
磨体の被研磨面に押し付けて前記研磨面を前記被研磨面
に部分的に接触させ、前記研磨工具と前記被研磨体とを
前記保持面に沿って前記進行方向に相対的に移動させ、
前記被研磨面の加工を行う研磨加工における前記被研磨
面の加工量を算出する加工量算出方法であって、前記研
磨工具と前記被研磨体と前記進行方向の各相対位置と、
前記被研磨体の回転数と、前記進行方向の相対移動速度
とに応じて規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の
加工量と略反比例関係にある、前記研磨面と前記被研磨
面との接触部を当該被研磨面が通過する通過速度（Ｆ）
と、前記研磨工具の回転数によって規定され、かつ、前
記被研磨面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前
記接触部における研磨面の移動速度（Ｖ）と、前記研磨
面と前記被研磨面との垂直な方向の相対位置によって規
定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の加工量と略比
例関係にある、前記接触部に作用する研磨圧力（Ｐ）と
に基づいて、前記被研磨面内の各点の加工量を算出す
る。

【００１５】本発明の研磨加工における加工量算出装置
は、被研磨体を保持する保持面に垂直な方向に対して回
転軸が所定の進行方向に向けて所定角度で傾斜した回転
する研磨工具の研磨面を、前記保持面上で回転する被研
磨体の被研磨面に押し付けて前記研磨面を前記被研磨面
に部分的に接触させ、前記研磨工具と前記被研磨体とを
前記保持面に沿って前記進行方向に相対的に移動させ、
前記被研磨面の加工を行う研磨加工における前記被研磨
面の加工量を算出する加工量算出装置であって、前記研
磨工具と前記被研磨体と前記進行方向の各相対位置と、
前記被研磨体の回転数と、前記進行方向の相対移動速度
とに応じて規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の
加工量と略反比例関係にある、前記研磨面と前記被研磨
面との接触部を当該被研磨面が通過する通過速度（Ｆ）
と、前記研磨工具の回転数によって規定され、かつ、前
記被研磨面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前
記接触部における研磨面の移動速度（Ｖ）と、前記研磨
面と前記被研磨面との垂直な方向の相対位置によって規
定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の加工量と略比
例関係にある、前記接触部に作用する研磨圧力（Ｐ）
と、に基づいて、前記被研磨面内の各点の加工量を算出
する加工量算出手段を有する

【００１６】本発明の研磨方法および研磨装置では、通
過速度（Ｆ）、移動速度（Ｖ）および研磨圧力（Ｐ）を
それぞれ独立に調整して被研磨面の各点の加工量を任意
に制御する。通過速度（Ｆ）は、研磨工具と被研磨体と
の各相対位置と、各相対位置における被研磨体の回転数
および研磨工具と被研磨体との進行方向の相対移動速度
によって規定される。このため、各相対位置において被
研磨体の回転数および研磨工具と被研磨体との相対移動
速度を調整することで、通過速度（Ｆ）を移動速度
（Ｖ）および研磨圧力（Ｐ）に対して独立に調整が可能
となる。移動速度（Ｖ）は、研磨工具の回転数によって
規定されるため、研磨工具の回転数を調整することで、
通過速度（Ｆ）および研磨圧力（Ｐ）に対して独立に調
整が可能となる。研磨圧力（Ｐ）は、研磨工具の研磨面
と被研磨体の被研磨面との垂直方向の相対位置によって
規定されるため、研磨工具と被研磨体との垂直方向の相
対位置を調整することで、通過速度（Ｆ）および移動速
度（Ｖ）に対して独立に調整が可能となる。したがっ
て、加工量は通過速度（Ｆ）に略反比例し、移動速度
（Ｖ）および研磨圧力（Ｐ）に略比例することから、こ
れらの関係に基づいて、通過速度（Ｆ）、移動速度
（Ｖ）および研磨圧力（Ｐ）をそれぞれ独立に調整する
ことで、被研磨面内の各点における加工量を任意に制御
することが可能となる。

【００１７】本発明の研磨加工における加工量算出方法
および加工量算出装置では、上記したように、加工量は
通過速度（Ｆ）に略反比例し、移動速度（Ｖ）および研
磨圧力（Ｐ）に略比例することから、これら通過速度
（Ｆ）、移動速度（Ｖ）および研磨圧力（Ｐ）の値から
被研磨面の各点の加工量が複雑な計算式によらず算出で
き、かつ、精度良く算出できる。さらに、通過速度
（Ｆ）、移動速度（Ｖ）および研磨圧力（Ｐ）をパラメ
ータとする加工量の加工量算出式を実際の加工量を測定
して補正することで、算出される加工量の精度をさらに
向上させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。研磨装置の構成 図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成を示
す図である。図１に示す研磨装置１は、研磨工具８と、
研磨工具８を回転保持する主軸スピンドル２１と、主軸
スピンドル２１をＺ軸方向に移動位置決めするＺ軸移動
機構１１と、ウェーハＷを保持し回転させる保持テーブ
ル４１と、保持テーブル４１をＸ軸方向に移動させるＸ
軸移動機構５１とを備える。

【００１９】主軸スピンドル２１は、研磨工具８を保持
しており、この研磨工具８を回転軸Ｋ１を中心に回転さ
せる。この主軸スピンドル２１は、内部に主軸２３、こ
の主軸２３を回転自在に保持する静圧軸受、および主軸
２２を回転させるサーボモータを内蔵している。また、
主軸スピンドル２１は、スピンドルホルダ２０に保持さ
れている。スピンドルホルダ２０は、コラム３に対して
図示しないガイドによってＺ軸方向に沿って移動自在に
保持されている。さらに、主軸スピンドル２１の外周の
所定の位置には、研磨剤としてのスラリーおよび純水を
ウェーハＷ上に供給するスラリー／純水供給ノズル８１
が設けられている。

【００２０】Ｚ軸移動機構１１は、ベース２上に立設さ
れた門型のコラム３にＺ軸方向（垂直方向）に沿って設
けられており、主軸スピンドル２１をＺ軸方向に移動自
在に保持している。Ｚ軸移動機構１１は、研磨工具８の
研磨面８ａがウェーハＷの被研磨面に対向する方向に保
持し、当該対向方向の研磨面８ａのウェーハＷの被研磨
面に対する相対位置を決定する。具体的には、Ｚ軸移動
機構１１は、コラム３に固定されたサーボモータ１２
と、サーボモータ１２と接続されたネジが形成されたネ
ジ軸１３と、ネジ軸１３と螺合するネジ部が形成されス
ピンドルホルダ２０に連結されたＺ軸スライダ１４とを
備えている。サーボモータ１２を回転駆動することによ
り、Ｚ軸スライダ１４がＺ軸方向に沿って上昇または下
降し、Ｚ軸スライダ１４に連結されたスピンドルホルダ
２０がＺ軸方向に沿って上昇または下降する。これによ
り、サーボモータ１２の回転量を制御することで、研磨
工具８のＺ軸方向の位置決めを行うことができる。

【００２１】保持テーブル４１は、被研磨体としてのウ
ェーハＷを保持する水平方向に平行に設けられた保持プ
レート４１ａを備えており、ウェーハＷを保持プレート
４１ａに、たとえば、真空吸着等のチャキング手段によ
ってチャッキングする。また、保持テーブル４１は、た
とえば、モータ等の駆動手段を備えており、ウェーハＷ
を回転させる。また、保持テーブル４１の周囲には、ス
ラリー／純水ノズル８１からウェーハＷ上に供給された
スラリーを回収するための回収パン８２が設けられてい
る。

【００２２】Ｘ軸移動機構５１は、サーボモータ５５
と、サーボモータ５５に接続されたネジが形成されたネ
ジ軸５４と、ネジ軸５４に螺合するネジ部が形成された
Ｘ軸スライダ５３と、Ｘ軸スライダ５３に連結され、Ｘ
軸方向に図示しないガイドによって移動自在に保持さ
れ、上記の保持テーブル４１が設置されたＸ軸テーブル
５２とを備える。このＸ軸移動機構５１は、保持テーブ
ル４１を保持しており、研磨工具８とウェーハＷとを保
持テーブル４１の保持プレート４１ａに沿って相対的に
移動させる。すなわち、サーボモータ５５を回転駆動す
ることにより、Ｘ軸スライダ５３はＸ軸方向のいずれか
の向きに移動し、Ｘ軸テーブル５２もＸ軸方向のいずれ
かの向きに移動し、保持テーブル４１の保持プレート４
１ａは水平面に沿ってＸ軸方向のいずれかの方向に移動
するため、ウェーハＷと研磨工具８とは保持テーブル４
１の保持プレート４１ａに沿って相対的に移動する。

【００２３】研磨工具８は、主軸２２の下端面に固定さ
れており、ウェーハＷに押し付けられることによって弾
性変形する弾性体からなる円筒状の部材である。研磨工
具８の形成材料としては、たとえば、発泡性ポリウレタ
ン等の樹脂や、たとえば、酸化セリウム（ＣｅＯ₂ ）か
らなる砥粒を軟質結合材で固めたものを用いることがで
きる。軟質結合材としては、たとえば、メラミン樹脂、
ウレタン樹脂、またはフェノール樹脂を用いることがで
きる。研磨工具８は、円筒状の部材の下端面に回転軸Ｋ
１に垂直な平面に平行な環状の端面を有しており、これ
がウェーハＷの被研磨面を加工する研磨面８ａとなる。
研磨工具８は、直径８インチのウェーハを研磨する場合
には、たとえば、直径２００×幅２０×厚さ２０（ｍ
ｍ）の寸法のものを使用することができる。すなわち、
ウェーハＷの直径と研磨工具８の外径とは略同じであ
る。この研磨工具８の研磨面８ａは、後述する研磨工具
８の回転軸Ｋ１の傾斜角度αに応じてフェーシングさ
れ、回転軸Ｋの傾斜角度αと同じ角度で傾斜した円錐面
とした状態で使用される。

【００２４】図２は、上記構成の研磨装置１の主軸スピ
ンドル２１とスピンドルホルダ２０との間に設けられ、
主軸スピンドル２１（研磨工具８）の回転軸Ｋ１を保持
テーブル４１の保持プレート４１ａに垂直な軸Ｋ２に対
する傾斜量を調整する回転軸傾斜機構を説明するための
図である。図２において、主軸スピンドル２１の外周に
はフランジ部２４が形成されている。この主軸スピンド
ル２１のフランジ部２４の上側の挿入軸部２７は、フラ
ンジ部２４に近い位置では平行部となっており、上方に
いくにしたがって先細りのテーパ面となっており、この
挿入軸部２７にスピンドルホルダ２０の嵌合孔２０ｂが
嵌合挿入される。また、回転軸傾斜機構６１は、主軸ス
ピンドル２１の外周に形成されたフランジ部２４の上端
面２４ａとスピンドルホルダ２０の下端面２０ａとの間
に設けられている。回転軸傾斜機構６１は、たとえば、
フランジ部２４の周方向の等間隔に位置する３ヶ所に設
けられている。

【００２５】フランジ部２４の上端面２４ａは、主軸ス
ピンドル２１（研磨工具８））の回転軸Ｋ１に垂直な平
面に平行な面である。また、回転軸傾斜機構６１は、２
つの傾斜調整用ブロック６２および６３を備えている。
これら傾斜調整用ブロック６２と傾斜調整用ブロック６
３との相対位置関係を調整することによって、主軸スピ
ンドル２１のフランジ部２４の上端面２４ａとスピンド
ルホルダ２０の下端面２０ａとの距離を調整できる。し
たがって、３か所に設けられた回転軸傾斜機構６１を調
整することで、主軸スピンドル２１（研磨工具８）の回
転軸Ｋ１の回転テーブル４１の保持プレート４１ａに垂
直な軸Ｋ２に対する傾斜角度を任意に調整することがで
き、かつ、任意の方向に傾斜させることができる。

【００２６】次に、上記構成の研磨装置を用いた研磨加
工について説明する。図３に示すように、研磨装置１の
回転軸傾斜機構６１を調整して、研磨工具８の回転軸Ｋ
１を回転テーブル４１の保持面４１ａに平行な平面に垂
直な方向に対して研磨工具８の進行方向に向けて所定の
角度傾斜させる。具体的には、研磨工具８の回転軸Ｋ１
を、回転テーブル４１の保持面４１ａに平行な平面（Ｘ
ーＹ平面）に垂直な軸Ｏに対して研磨工具８のウェーハ
Ｗに対する相対的な進行方向Ｄ（研磨加工の進む方向）
に向けて角度αで傾斜させる。研磨工具８の回転軸Ｋ１
の傾斜角度αは、ウェーハＷに直径８インチのものを使
用した場合に、たとえば、研磨工具８の研磨面８ａのＸ
軸方向に関する前後端部のＺ軸方向の高低差Ｈαが数μ
ｍ〜数百μｍ／２００ｍｍ程度の値に設定される。すな
わち、８インチの長さに対して数μｍ〜数百μｍ程度の
傾斜角度である。なお、研磨工具８は、回転軸Ｋ１が傾
斜角度αで傾斜した状態で、研磨面８ａが水平面に沿っ
て予めフェーシング加工されており、研磨面８ａが傾斜
角度αと同じ角度で傾斜した状態となっている。

【００２７】次いで、回転軸Ｋ１が傾斜角度αで傾斜し
た状態の研磨装置１において、図３に示すように、ウェ
ーハＷの裏面を回転テーブル４１の保持プレート４１ａ
上に固定し、回転テーブル４１および研磨工具８を回転
させた状態にする。

【００２８】さらに、図４に示すように、スラリーＳＬ
をスラリー／純水供給ノズル８１からウェーハＷ上に一
定量吐出させておく。なお、スラリーＳＬは研磨加工時
にも必要量だけ常時補充する。スラリーは、特に限定さ
れないが、たとえば、酸化膜用として、シリカ系のヒュ
ームドシリカと高純度セリアを水酸化カリウムをベース
とした水溶液に懸濁させたものや、配線メタル用とし
て、アルミナを研磨砥粒とした加工液に酸化力のある溶
剤を混ぜたもの等を使用することができる。

【００２９】次いで、研磨工具８をＺ軸方向に下降さ
せ、ウェーハＷの外に位置する研磨工具８の研磨面８ａ
の外周端部をの外周端部に位置させ、ウェーハＷの外周
縁部の加工開始点Ｐ１と研磨工具８の外周縁部をオーバ
ーラップさせた状態とする。この状態から、研磨工具８
に荷重ＮをウェーハＷの被研磨面に垂直な方向に加えて
ウェーハＷに押し付けながら、ウェーハＷと研磨工具８
の研磨面８ａとを回転接触させる。荷重Ｎは、研磨面８
ａとウェーハＷとのＺ軸方向の相対位置で決定すること
ができる。

【００３０】ウェーハＷをＸ軸に沿った相対移動方向Ｃ
に向けて移動させると、研磨工具８の研磨面８ａはウェ
ーハＷの表面に対して角度αで傾斜しているので、図５
に示すように、研磨面８ａはウェーハＷの表面に全面的
にではなく部分的に接触する。この研磨面８ａの接触部
ＰＲは、研磨工具８の弾性変形によって略三日月形状と
なっている。図５に示す研磨面８ａのウェーハＷの被研
磨面との接触部ＰＲに作用する研磨圧力Ｐは、圧力分布
をもっており、中心部が一番高く周辺にいくほど圧力が
低くなる。本実施形態に係る研磨加工では、狭小化され
た研磨面８ａの接触部ＰＲがウェーハＷの被研磨面に対
して実効的に作用し、加工が行われる。

【００３１】研磨面８ａの接触部ＰＲは、ウェーハＷの
Ｘ軸に沿った相対移動方向Ｃへの移動に伴って、図６に
示すように、ウェーハＷの外周部から内周部に向かって
移動し、ウェーハＷの被研磨面の全面が研磨される。

【００３２】次に、上記した本実施形態の研磨加工方式
における加工量の算出原理について説明する。図７に示
すように、矢印Ｒ１の向きに回転するウェーハＷの被研
磨面内の半径ｒおよびＸ軸から角度θの位置にある任意
の点Ｑ（ｒ，θ）に着目すると、点Ｑ（ｒ，θ）は、研
磨工具８の研磨面８ａの接触部Ｐｒに対して、相対移動
方向Ｃに沿った送り速度ｆ１とウェーハＷの回転によっ
て発生する周速度ｆ２との合成速度Ｆで移動する。この
合成速度Ｆが本発明の通過速度に対応している。

【００３３】研磨面による被研磨面の加工量は、研磨面
と被研磨面との間に作用する研磨圧力と、研磨面と被研
磨面との相対速度と、研磨面に滞留する被研磨面の滞留
時間に比例することが、いわゆるプレストンの式よって
知られている。このことから、本実施形態に係る研磨加
工方式では、点Ｑ（ｒ，θ）の加工量は、研磨面８ａの
接触部Ｐｒから作用する研磨圧力Ｐと、研磨面８ａの移
動速度Ｖと、研磨面８ａの接触部Ｐｒに点Ｑ（ｒ，θ）
が滞留する時間とに比例すると仮定できる。

【００３４】本実施形態に係る研磨加工方式では、点Ｑ
（ｒ，θ）が滞留する時間は、上記の通過速度Ｆによっ
て決まる。すなわち、通過速度Ｆが大きいほど、点Ｑ
（ｒ，θ）が研磨面８ａの接触部Ｐｒを通過する時間が
短くなり、接触部Ｐｒに滞留している時間が短くなるた
め、点Ｑ（ｒ，θ）の加工量は少なくなり、通過速度Ｆ
が小さいほど、点Ｑ（ｒ，θ）が研磨面８ａの接触部Ｐ
ｒに滞留する時間が長くなるため、点Ｑ（ｒ，θ）の加
工量は大きくなる。このことから、本実施形態に係る研
磨加工方式では、点Ｑ（ｒ，θ）の加工量は通過速度Ｆ
に略反比例する。

【００３５】また、本実施形態に係る研磨加工方式にお
いて、上記のプレストンの式における研磨圧力に対応す
るのは、点Ｑ（ｒ，θ）に作用する研磨面８ａの接触部
Ｐｒの研磨圧力Ｐである。プレストンの式における相対
速度に対応するのは、研磨工具８の回転による研磨面８
ａの移動速度ＶとＸ軸方向の送り速度ｆ１との合成ベク
トルであるが、移動速度Ｖは送り速度ｆ１よりも十分に
大きいため、プレストンの式における相対速度は移動速
度Ｖに等しいと近似できる。このことから、本実施形態
に係る研磨加工方式では、点Ｑ（ｒ，θ）の加工量は移
動速度Ｖおよび研磨圧力Ｐに略比例する。

【００３６】ここで、図８に、研磨圧力Ｐ、移動速度
Ｖ、送り速度ｆ１およびウェーハＷ回転数Ｒｗをそれぞ
れ変化させたときのウェーハＷの被研磨面の平均加工量
Ｒを実験計画法により求めた結果を示す。なお、研磨工
具８とウェーハＷのＸ軸方向の相対位置によって周速度
ｆ２が変化することから、通過速度Ｆも変化するので、
通過速度Ｆの代わりに送り速度ｆ１と加工量Ｒとの関係
を求めた。送り速度ｆ１を増減すると、これに応じて通
過速度Ｆも増減するからである。送り速度ｆ１は保持テ
ーブル４１のＸ軸方向の送り速度を調整し、研磨圧力Ｐ
は研磨工具８に掛ける荷重Ｎを調整し、移動速度Ｖは研
磨工具８の回転数Ｒｋを調整して３水準に変化させた。

【００３７】図８からわかるように、ウェーハＷの加工
量は、研磨圧力Ｐと、移動速度Ｖとに略比例し、送り速
度ｆ１に略反比例している。このことから、上記した仮
定と実験結果が一致していることがわかる。

【００３８】本実施形態に係る研磨加工方式では、後述
するように、加工量の算出および加工条件の算出を、上
記の研磨面８ａの接触部ＰＲの加工量が研磨圧力Ｐと移
動速度Ｖとに略比例し、通過速度Ｆに略反比例するとい
う前提で行う。すなわち、加工量をＲｃとすると、加工
量Ｒｔは、基本的に、次式（１）によって算出される。

【００３９】

【数１】Ｒｃ＝Ｋ・Ｐ・Ｖ／Ｆ …（１） なお、Ｋは定数である。

【００４０】上記の加工量算出式（１）によって求めら
れる加工量Ｒｃを時間積分したものが点Ｑ（ｒ，θ）の
加工量となる。すなわち、点Ｑ（ｒ，θ）が接触部ＰＲ
を通過した総時間で加工量Ｒｃを積分したものが点Ｑ
（ｒ，θ）の総加工量となる。したがって、ウェーハＷ
の被研磨面内のすべての点について、加工量算出式
（１）にしたがって加工量を算出すると、ウェーハＷの
被研磨面の全面についてのの加工量が得られる。

【００４１】しかしながら、ウェーハＷの被研磨面内の
すべての点について加工量を算出すると、演算量が膨大
となるため、より簡単にウェーハＷの被研磨面の総加工
量を算出する方法について以下に説明する。

【００４２】まず、図９に示すように、研磨面８ａの接
触部ＰＲを、接触部ＰＲに存在する研磨圧力Ｐの分布の
勾配方向に要素分割して、複数の作用領域ＳＰＲ１〜Ｓ
ＰＲ１１に分ける。分割された各作用領域ＳＰＲは、そ
れぞれ、独立に、研磨圧力Ｐをもつ。たとえば、図９に
示すように、接触部Ｐｒの中央部が最大の研磨圧力Ｐ
_MAX をもち、周辺部にいくにしたがって、直線的に減少
する。また、ウェーハＷの被研磨面の各作用領域ＳＰＲ
を通過する通過速度もそれぞれ独立に存在する。各作用
領域ＳＰＲによる加工量ｒｃは、上記の加工量算出式
（１）によって算出することができる。

【００４３】一方、図９に示すように、ウェーハＷの被
研磨面を同心円状に等間隔に複数領域ＢＲ１〜ＢＲ１０
に分割する。上記の各作用領域ＳＰＲの中心座標をＭと
すると、この中心座標Ｍが分割された各分割領域ＢＲを
通過する通過時間ｔは、各分割領域ＢＲの幅Ｌと各作用
領域ＳＰＲのＸ軸方向の送り速度ｆ１から次式（２）に
よって算出することができる。

【００４４】

【数２】ｔ＝Ｌ／ｆ１ …（２）

【００４５】したがって、作用領域ＳＰＲが一の分割領
域ＢＲを通過することによる加工量ｒｃは、次式（３）
によって算出することができる。

【００４６】

【数３】 ｒｃ＝Ｋ・Ｐ・Ｖ／Ｆ・ｔ ＝Ｋ・Ｐ・Ｖ／Ｆ・（Ｌ／ｆ１） …（３）

【００４７】各作用領域ＳＰＲ１〜ＳＰＲ１１による一
の分割領域ＢＲの加工量ｒａは、各作用領域ＳＰＲ１〜
ＳＰＲ１１の総和であり、次式（４）で算出することが
できる。

【００４８】

【数４】

【００４９】すべての分割領域ＢＲ１〜ＢＲ１０を接触
部ＰＲが通過したときの接触部ＰＲの総加工量Ｒａは、
各分割領域ＢＲのそれぞれの総加工量ｒａの総和であ
り、次式（５）によって算出することができる。

【００５０】

【数５】

【００５１】図９は、上記研磨装置を駆動する制御装置
の構成を示す構成図である。図９に示すように、制御装
置１０１は、加工制御部１０２と、加工量算出部１０３
と、加工条件入力部１０４と、加工条件算出部１０５
と、パラメータ入力部１０６と、係数補正部１０７と、
加工量測定部１０８と、データベース部１０９と、表示
部１１０とを備えている。ここで、加工制御部１０２は
本発明の加工制御部、加工量算出部１０３は本発明の加
工量算出部、加工条件算出部１０５は本発明の加工条件
算出部、パラメータ入力部１０６は本発明のパラメータ
入力部、係数補正部１０７は本発明の係数補正部、加工
量測定部１０８は本発明の加工量測定部のそれぞれ一具
体例に対応している。また、データベース部１０９は本
発明のデータ保持部を構成している。

【００５２】加工制御部１０２は、研磨装置１を総合的
に駆動制御し、具体的には、主軸スピンドル２１による
研磨工具８の回転制御、Ｚ軸移動機構１１による研磨工
具８のＺ軸方向の位置決め制御、保持テーブル４１によ
るウェーハＷの回転制御、Ｘ軸移動機構５１によるウェ
ーハＷのＸ軸方向の送り速度制御を行う。また、加工制
御部１０２は、スラリー／純水ノズル８１からのスラリ
ーの供給および遮断を制御する。

【００５３】加工制御部１０２は、加工条件算出部１０
５で算出された通過速度ＦとなるようにウェーハＷの回
転数ＲｗおよびＸ軸方向の送り速度ｆ１を算出して、ウ
ェーハＷを回転させ、かつ、Ｘ軸方向に移動させる。加
工制御部１０２は、加工条件算出部１０５で算出された
研磨圧力Ｐとなるように、研磨工具８の研磨面８ａのウ
ェーハＷの被研磨面に対するＺ軸方向の位置を算出し
て、研磨工具８のＺ軸方向の位置決めを行う。すなわ
ち、研磨工具８の研磨面８ａとウェーハＷの被研磨面と
の接触部ＰＲの研磨圧力Ｐは、研磨面８ａとウェーハＷ
の被研磨面とのＺ軸方向の相対位置で規定されるからで
ある。加工制御部１０２は、加工条件算出部１０５で算
出された移動速度Ｖとなる研磨工具８の回転数Ｒｋを算
出して、研磨工具８を回転数Ｒｋで回転させる。

【００５４】加工量算出部１０３は、上記の通過速度
Ｆ、移動速度Ｖおよび研磨圧力Ｐに基づいて、上記の加
工量算出式（１）や全面加工量算出式（５）にしたがっ
て、ウェーハＷの各点の加工量や被研磨面の全面加工量
を算出する。

【００５５】加工条件入力部１０４は、加工量算出部１
０３において加工量を算出するのに必要な各種加工条件
データを入力する。具体的には、通過速度Ｆ、移動速度
Ｖおよび研磨圧力Ｐを特定するための各種データであ
る。加工条件データの入力は、オペレータが直接入力し
たり、データベース部１０９に記憶された各種データか
ら選択して入力することが可能である。通過速度Ｆを特
定するためには、保持テーブル４１のＸ軸方向の送り速
度ｆ１のデータ、ウェーハＷの回転数Ｒｗのデータ等が
必要である。移動速度Ｖを特定するためには、研磨工具
８の回転数Ｒｋのデータが必要である。

【００５６】研磨圧力Ｐの分布データは、予め実験から
特定したものをデータベース部１０９に保持しておく。
研磨圧力Ｐの分布データは、たとえば、マトリックス状
に平面配置された複数の圧力センサをもつフィルム状の
検出器をウェーハＷの表面に押し付けて、接触部ＰＲの
圧力分布を測定することで得られる。また、研磨工具８
とウェーハＷの接触は、弾性体同士の接触であることか
ら、有限要素法を用いて研磨工具８の研磨面８ａとウェ
ーハＷの被研磨面との接触部ＰＲに発生する圧力を解析
し、接触部ＰＲの圧力分布を特定することも可能であ
る。さらに、予め実験から特定した接触部ＰＲの圧力分
布データと有限要素法によって解析して特定した接触部
ＰＲの圧力分布データとを照合して、実際の圧力分布デ
ータに近づけたものを用いることも可能である。

【００５７】また、研磨圧力Ｐは、研磨するウェーハＷ
に形成された膜質等に応じて変化することがあるため、
研磨圧力Ｐの分布データは、ウェーハＷに形成された膜
質等に応じてデータベース部１０９に保持しておくこと
が好ましい。

【００５８】加工条件算出部１０５は、ウェーハＷの被
研磨面の目標加工量を達成するための通過速度Ｆ、移動
速度Ｖおよび研磨圧力Ｐとを算出する。具体的には、研
磨工具８の研磨面８ａの接触部ＰＲによる目標加工量を
達成するための通過速度Ｆ、移動速度Ｖおよび研磨圧力
Ｐを、予め設定された一定の範囲の通過速度Ｆ、移動速
度Ｖおよび研磨圧力Ｐから探索して決定する。なお、よ
り詳細な加工条件算出方法については後述する。

【００５９】パラメータ入力部１０６と、加工条件算出
部１０５において目標加工量を達成するための通過速度
Ｆ、移動速度Ｖおよび研磨圧力Ｐを算出するのに必要な
パラメータを入力する。具体的には、上記した目標加工
量や、通過速度Ｆ、移動速度Ｖおよび研磨圧力Ｐを特定
するための各種データであり、オペレータによる直接入
力およびデータベース部１０９に記憶された各種データ
から選択して入力することが可能である。

【００６０】加工量測定部１０８は、設定された加工条
件で研磨加工されたウェーハＷを測定して得られた加工
量データあるいは残存膜厚データが入力され、この測定
データを係数補正部１０７に出力する。また、加工量測
定部１０８は、得られた測定データをデータベース部１
０９に出力し、データベース部１０９はこれを記憶保持
する。加工量測定部１０８に入力される測定データは、
たとえば、非接触の膜厚計や光学式表面測定器等で測定
される。

【００６１】係数補正部１０７は、加工量測定部１０８
で得られた測定加工量と、加工量算出部１０３で算出さ
れた算出加工量との誤差を算出し、当該誤差に応じて上
記の加工量算出式（１）の係数Ｋを補正する。すなわ
ち、加工量算出式（１）で算出される算出加工量と実際
の加工量との誤差を小さくするように、加工量算出式
（１）を補正する。ここで、上記の加工量算出式（１）
は、次式（６）によって表すことができる。

【００６２】 Ｒｃ＝Ｋ・（Ｋｖ・Ｖ’）・（Ｋｐ・Ｐ’）／（Ｋｆ・Ｆ’） …（６）

【００６３】（６）式において、Ｋ、Ｋｖ、Ｋｐ、Ｋｆ
は定数であり、これらの定数の積が（１）式のＫに対応
している。また、Ｖ’は基本移動速度であり、Ｐ’は基
本研磨圧力であり、Ｆ’は基本通過速度である。

【００６４】係数補正部１０７は、上記の基本通過速度
Ｆ’に乗じる通過速度係数Ｋｆ、基本移動速度Ｖ’に乗
じる移動速度係数Ｋｖおよび基本研磨圧力Ｐ’に乗じる
研磨圧力係数Ｋｐをそれぞれ補正する。具体的には、係
数補正部１０７は、通過速度係数Ｋｆを所定の補正量Δ
Ｋｖで補正し、移動速度係数Ｋｖを所定の補正量ΔＫｖ
で補正し、研磨圧力係数Ｋｐを所定の補正量ΔＫｐで補
正し、補正された各係数Ｋｖ、Ｋｐ、Ｋｆから算出され
る加工量と測定加工量との誤差ΔＲを算出し、誤差ΔＲ
が所定の許容誤差値Ｒｔに収まるまで前記補正を繰り返
す。

【００６５】係数補正部１０７で補正された、通過速度
係数Ｋｆ、移動速度係数Ｋｖおよび研磨圧力係数Ｋｐを
上記の加工量算出部１０３および加工条件算出部１０５
にそれぞれ出力する。これにより、加工量算出部１０３
および加工条件算出部１０５において使用される加工量
算出式（１）の係数Ｋが補正された通過速度係数Ｋｆ、
移動速度係数Ｋｖおよび研磨圧力係数Ｋｐの積で特定さ
れ、更新される。

【００６６】データベース部１０９は、研磨加工に必要
な各種データを保持しており、また、研磨加工の結果得
られる各種の測定データを保持している。また、データ
ベース部１０９には、加工量算出部１０３、加工条件算
出部１０５、係数補正部１０７で算出された結果が適宜
保持される。表示部１１０は、加工量算出部１０３、加
工条件算出部１０５、係数補正部１０７等で算出された
結果を、たとえば、グラフ化して画面に表示したり、加
工量測定部１０８から得られた測定データをグラフ化し
て画面に表示したりする。

【００６７】次に、上記構成の制御装置１０１の加工量
算出部１０３による加工量算出方法について図１１に示
すフローチャートを参照して説明する。まず、加工条件
入力部１０４によって、加工量の算出に必要な加工条件
を加工量算出部１０３に入力する（ステップＳ１）。ま
た、図９において説明した、研磨工具８の研磨面８ａの
接触部ＰＲを複数の作用領域ＳＰＲに分割するための分
割数を入力する（ステップＳ２）。なお、この分割数
を、たとえば、１１とした場合について説明する。さら
に、ウェーハＷの被研磨面を同心円状の複数の分割領域
ＢＲに分割するときの分割数を入力する（ステップＳ
３）。なお、この分割数を、たとえば、１０とした場合
について説明する。

【００６８】加工量算出部１０３では、研磨面８ａの接
触部ＰＲの複数の作用領域のうち座標ｎに位置する作用
領域をＳＰＲ（ｎ）とし、分割領域ＢＲのうち座標ｎに
位置する分割領域をＢＲ（ｉ）とし、座標ｎ、ｉを初期
化する（ステップＳ４）。座標ｎ、ｉを初期化した状態
では、作用領域ＳＰＲ（１）の中心座標Ｍは、分割領域
ＢＲ（１）の外周端位置にある。

【００６９】次いで、入力された加工条件にしたがっ
て、作用領域ＳＰＲ（ｎ）による分割領域ＢＲ（ｉ）の
加工量ｒｃを、上記した加工量算出式（３）によって算
出する（ステップＳ５）。作用領域ＳＰＲの座標を移動
し（ステップＳ６）、加工量算出式（３）による加工量
ｒｃの算出をすべての作用領域ＳＰＲについて行う（ス
テップＳ７）。

【００７０】すべての作用領域ＳＰＲによる加工量ｒｃ
の算出が終了したら、分割領域Ｂｒ（ｉ）における加工
量ｒｃの総和ｒａ（ｉ）を上記した加工量算出式（４）
から算出する（ステップＳ８）。

【００７１】次いで、加工量を算出する分割領域ＢＲ
（ｉ）の座標を移動し（ステップＳ９）、上記したのと
同様に、移動した分割領域ＢＲ（ｉ）についての加工量
ｒｃの総和ｒａ（ｉ）を算出する処理を繰り返し行う。
全ての分割領域ＢＲ（１）〜ＢＲ（１０）について、加
工量ｒｃの総和ｒａが終了したら、分割領域ＢＲにおけ
る加工量ｒａの総和Ｒａを上記した加工量算出式（５）
から算出する（ステップＳ１１）。

【００７２】なお、上記した各処理において用いる加工
量算出式の係数Ｋは、分割領域ＢＲ（１）〜ＢＲ（１
０）についてそれぞれ独立に設定してもよいし、共通し
た値としてもよいが、分割領域ＢＲ（１）〜ＢＲ（１
０）についてそれぞれ独立に設定することでより加工量
の算出精度を高めることができる。

【００７３】次に、上記構成の制御装置１０１の係数補
正部１０７による加工量算出式（２）の係数補正方法を
図１２〜図１４に示すフローチャートを参照して説明す
る。まず、係数補正に必要な各種条件を設定する（ステ
ップＳ２１）。具体的には、上記した加工量算出式
（６）に必要な、定数Ｋ、基本通過速度Ｆ’、基本移動
速度Ｖ’、基本研磨圧力Ｐ’、通過速度係数Ｋｆ、移動
速度係数Ｋｖ、研磨圧力係数Ｋｐを適宜設定する。ま
た、通過速度係数Ｋｆの補正量ΔＫｆ、移動速度係数Ｋ
ｖの補正量ΔＫｖ、研磨圧力係数Ｋｐの補正量ΔＫｐを
適宜設定する。さらに、許容誤差値Ｒｔを適宜設定す
る。また、各係数Ｋｆ、Ｋｖ、Ｋｐと基本通過速度
Ｆ’、基本移動速度Ｖ’、基本研磨圧力Ｐ’との積から
求まる通過速度Ｆ、移動速度Ｖ、研磨圧力Ｐの範囲を制
限するため、上限値Ｆmax 、Ｖmax 、Ｐmax および下限
値Ｆmin 、Ｖmin 、Ｐmin を適宜設定する。

【００７４】次いで、加工量Ｒｃを上記した加工量算出
式（６）から算出する（ステップＳ２２）。なお、加工
量Ｒｃは、ウェーハＷの被研磨面の任意の点の加工量で
ある。

【００７５】次いで、加工量測定部１０８で得られたウ
ェーハＷの被研磨面の任意の点の測定加工量Ｒと算出し
た加工量Ｒｃとの誤差ΔＲを算出する（ステップＳ２
３）。なお、測定された加工量Ｒは、加工量Ｒｃを算出
する際に用いられる研磨圧力Ｐ、移動速度Ｖ、通過速度
Ｆで決まる加工条件で加工されたウェーハＷの加工量で
ある。

【００７６】次いで、算出した誤差ΔＲが予め設定した
許容誤差量±Ｒｔの範囲に収まっているかを判断する
（ステップＳ２４）。許容誤差量±Ｒｔの範囲に収まっ
ている場合には、加工量算出式（６）の各係数Ｋｖ，Ｋ
ｐ，Ｋｆの補正処理を終了する。

【００７７】許容誤差量±Ｒｔの範囲に収まっていない
場合には、算出した加工量Ｒｃが測定された実加工量Ｒ
より過剰研磨の状態にあるのか、研磨不足の状態にある
のかを判断する（ステップＳ２５）。算出した加工量Ｒ
ｃが、過剰研磨の状態の場合には、図１３に示すよう
に、移動速度係数Ｋｖと基準移動速度Ｖ’の積（Ｋｖ・
Ｖ’）から特定される移動速度Ｖを下げる余地があるか
を下限値Ｖmin を基準に判断する。移動速度Ｖを下げる
余地がある場合には、移動速度係数Ｋｖから補正量ΔＫ
ｖを減算し、この結果を新たに補正された移動速度係数
Ｋｖとする（ステップＳ３２）。

【００７８】移動速度Ｖを下げる余地がない場合には、
通過速度係数Ｋｆと基準通過速度Ｆ’の積（Ｋｆ・
Ｆ’）から求まる通過速度を上げる余地があるかを上限
値Ｆmaxを基準に判断する（ステップＳ３４）。通過速
度Ｆを上げる余地がある場合には、通過速度係数Ｋｆに
補正量ΔＫｆを加算し、この結果を新たに補正された通
過速度係数Ｋｆとする（ステップＳ３５）。

【００７９】通過速度Ｆを上げる余地がない場合には、
研磨圧力係数Ｋｐと基準研磨圧力Ｐ’の積（Ｋｐ・
Ｐ’）から特定される研磨圧力Ｐを下げる余地があるか
を下限値Ｐmin を基準に判断する（ステップＳ３７）。
研磨圧力Ｐを下げる余地がある場合には、研磨圧力係数
Ｋｐから補正量ΔＫｐを減算し、この結果を新たに補正
した研磨圧力係数Ｋｐとする（ステップＳ３８）。

【００８０】一方、ステップＳ２５において、研磨不足
と判断された場合には、図１４に示すように、移動速度
係数Ｋｖと基準移動速度Ｖ’の積（Ｋｖ・Ｖ’）から特
定される移動速度Ｖを上げる余地があるかを上限値Ｖma
x を基準に判断する（ステップＳ４１）。移動速度Ｖを
上げる余地がある場合には、移動速度係数Ｋｖに補正量
ΔＫｖを加算し、この結果を新たに補正された移動速度
係数Ｋｖとする（ステップＳ４２）。

【００８１】移動速度Ｖを上げる余地がない場合には、
通過速度係数Ｋｆと基準通過速度Ｆ’の積（Ｋｆ・
Ｆ’）から求まる通過速度を下げる余地があるかを下限
値Ｆｍｉｎを基準に判断する（ステップＳ４４）。通過
速度Ｆを下げる余地がある場合には、通過速度係数Ｋｆ
から補正量ΔＫｆを減算し、この結果を新たに補正した
通過速度係数Ｋｆとする（ステップＳ４５）。

【００８２】通過速度Ｆを下げる余地がない場合には、
研磨圧力係数Ｋｐと基準研磨圧力Ｐ’の積（Ｋｐ・
Ｐ’）から特定される研磨圧力Ｐを上げる余地があるか
を上限値Ｐｍａｘ を基準に判断する（ステップＳ４
７）。研磨圧力Ｐを上げる余地がある場合には、研磨圧
力係数Ｋｐに補正量ΔＫｐを加算し、この結果を新たに
補正した研磨圧力係数Ｋｐとする（ステップＳ４８）。

【００８３】上記のようにして、各係数Ｋｐ、Ｋｖ、Ｋ
ｆを補正したら、ステップＳ２２に戻って、補正した係
数Ｋｐ、Ｋｖ、Ｋｆを用いて再度上記加工量算出式
（６）によって加工量Ｒｃを算出する。次いで、算出し
た加工量Ｒｃと実加工量Ｒとの誤差ΔＲが許容誤差±Ｒ
ｔの範囲に収まるまで上記したと同様の処理を繰り返す
る。

【００８４】このような処理によって、加工量算出式
（６）の各係数Ｋｐ、Ｋｖ、Ｋｆは補正され、加工量算
出部１０３に送られる。加工量算出部１０３では、補正
した係数Ｋｐ、Ｋｖ、Ｋｆによって加工量算出式の係数
が補正される。

【００８５】次に、上記構成の制御装置１０１における
加工条件算出部１０５による加工条件算出方法につい
て、図１５に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、パラメータ入力部１０６において、ウェーハＷの
被研磨面を同心円状に等間隔に複数領域ＢＲに分割する
ときの分割数を入力する（ステップＳ６１）。この分割
数の入力により、加工条件算出部１０５では、ウェーハ
Ｗの被研磨面を複数の分割領域ＢＲに分割する。

【００８６】さらに、パラメータ入力部１０６におい
て、加工条件の算出に必要なパラメータを入力する（ス
テップＳ６２）。なお、この加工条件の算出に必要なパ
ラメータの入力は、上記の分割領域ＢＲに対してそれぞ
れ行われる。また、このステップＳ６２に続くステップ
Ｓ６９までの各処理は、各分割領域ＢＲについてそれぞ
れ行われる。具体的には、加工条件の算出に必要なパラ
メータは、ウェーハＷの研磨すべき膜の膜質、各分割領
域ＢＲの目標加工量δｔ、目標加工範囲±δｔおよび初
期計算領域を規定する通過速度Ｆ、移動速度Ｖ、研磨圧
力Ｐの上限値Ｆmax 、Ｖmax、Ｐmax および下限値Ｆmin
、Ｖmin 、Ｐmin である。目標加工量δｔを達成する
ための通過速度Ｆ、移動速度Ｖおよび研磨圧力Ｐは、上
限値Ｆmax 、Ｖmax 、Ｐmax および下限値Ｆmin 、Ｖmi
n 、Ｐmin で規定される範囲の中から決定される。

【００８７】次いで、加工条件の算出の際に必要な計算
ステップ幅を設定する（ステップＳ６３）。計算ステッ
プ幅は、通過速度Ｆ、移動速度Ｖ、研磨圧力Ｐのそれぞ
れについてΔＦ、ΔＶ、ΔＰを設定する。

【００８８】次いで、上限値Ｆmax 、Ｖmax 、Ｐmax お
よび下限値Ｆmin 、Ｖmin 、Ｐminで規定される範囲の
中から計算ポイントを設定する（ステップＳ６４）。計
算ポイントは、Ｆmax 〜Ｆmin 、Ｖmax 〜Ｖmin 、Ｐma
x 〜Ｐmin で規定される初期計算領域を上記の計算ステ
ップ幅ΔＦ、ΔＶ、ΔＰで分割した点である。

【００８９】次いで、設定された各計算ポイントの加工
量δを算出する（ステップＳ６５）。この加工量δの算
出は、上記の加工量計算式（３）を用いて行われる。加
工量計算式（３）における係数Ｋは、係数補正部１０７
によって最適化されている。

【００９０】各計算ポイントの加工量δの算出が終了し
たら（ステップＳ６７）、算出した加工量δと目標加工
量δｔとの差（δ−δｔ）が最小となる計算ポイントを
探索し、この計算ポイントにおける通過速度Ｆ、移動速
度Ｖ、研磨圧力Ｐを記憶する（ステップＳ６８）。

【００９１】次いで、算出した差（δ−δｔ）が最小と
なる加工量δが目標加工範囲±δｔの範囲にあるかを判
断し（ステップＳ６９）、目標加工範囲±δｔの範囲内
であれば、次の分割領域ＢＲでの加工条件の算出を行
い、全ての分割領域ＢＲについて加工条件を算出する
（ステップＳ７０）。

【００９２】算出した差（δ−δｔ）が最小となる加工
量δが目標加工範囲±δｔの範囲にない場合には、ステ
ップＳ６３〜Ｓ６８の各処理を繰り返し行う。このと
き、計算ステップ幅の設定する際（ステップＳ６３）
に、計算ステップ幅ΔＦ、ΔＶ、ΔＰを前回の算出のと
きよりも、たとえば、１／５程度に縮小しながら行う。
これは、最初は一定範囲の通過速度Ｆ、移動速度Ｖ、研
磨圧力Ｐの全域をある程度粗いステップで計算し、２回
目以降の計算では、前回の計算で求めた最も目標加工量
δｔに近い点の周辺で細かいステップで目標加工量δｔ
に近い点を探索するためである。

【００９３】さらに、計算ポイントを設定する際（ステ
ップＳ６３）に、前回の計算で算出した差（δ−δｔ）
を最小とする通過速度Ｆj 、移動速度Ｖj 、研磨圧力Ｐ
j を出発点とし、これらを次式のように変化させる。

【００９４】Ｆj+1 ＝Ｆj ±ｋ・ΔＦ Ｖj+1 ＝Ｖj ±ｋ・ΔＶ Ｐj+1 ＝Ｐj ±ｋ・ΔＰ 但し、ｋ＝１〜４

【００９５】ｋを１〜４に変化させることで、８点のＦ
j+1 、Ｖj+1 、Ｐj+1 が得られ、これら８点の計算ポイ
ントについて加工量δを算出する。

【００９６】以上のような処理によって、各分割領域Ｂ
Ｒについて目標加工量δｔを達成する通過速度Ｆ、移動
速度Ｖ、研磨圧力Ｐが得られる。たとえば、ウェーハＷ
の被研磨面の加工量を全面均一にしたい場合の加工条件
である通過速度Ｆ、移動速度Ｖ、研磨圧力Ｐを算出した
いときは、各分割領域ＢＲの目標加工量δｔを同じ値に
すればよい。また、加工後のウェーハＷの被研磨面の残
存膜厚を一定にしたい場合の加工条件である通過速度
Ｆ、移動速度Ｖ、研磨圧力Ｐを算出したいときは、加工
前のウェーハＷの被研磨面の形状に応じて各分割領域Ｂ
Ｒに設定する目標加工量δｔを変化させればよい。すな
わち、配線等のよって凸部がある分割領域ＢＲの目標加
工量δｔは凸部の高さに合わせて大きくし、凸部がない
分割領域ＢＲでは目標加工量δｔを小さくする。

【００９７】次に、上記構成の研磨装置１および制御装
置１０１を用いた本発明の研磨方法について説明する。
加工条件算出部１０５で得られた加工条件である通過速
度Ｆと、移動速度Ｖと、研磨圧力Ｐとは、加工制御部１
０２に送られる。加工制御部１０２では、それぞれ独立
に調整された通過速度Ｆ、移動速度Ｖ、および研磨圧力
Ｐに応じて、算出された通過速度Ｆとなるようにウェー
ハＷを回転し、かつ、ウェーハＷと研磨工具８とをＸ軸
方向に相対移動させる。すなわち、算出された通過速度
ＦとなるようにウェーハＷを保持する保持テーブル４１
のＸ軸方向の送り速度ｆ１および保持テーブル４１の回
転数を制御する。また、加工制御部１０２は、算出され
た移動速度Ｖとなるように、研磨工具８を回転させる。
さらに、加工制御部１０２は、算出された研磨圧力Ｐと
なるように、研磨工具８のＺ軸方向の位置を制御して荷
重Ｎを調整する。

【００９８】この結果、研磨工具８の回転数Ｒｋ、研磨
圧力Ｐ、ウェーハ回転数Ｒｗ、ウェーハＷの送り速度ｆ
１は、ウェーハＷの被研磨面の各点の加工量が目標加工
量δｔとなるように制御される。

【００９９】ここで、図１６は、本実施形態に係る研磨
装置１および制御装置１０１を用いて目標加工量δｔを
ウェーハＷの全面で一定になるように設定し、加工条件
算出部１０５で加工条件を算出して加工を行ったときの
残存膜厚の結果と、研磨工具８の回転数Ｒｋ、研磨圧力
Ｐ、ウェーハ回転数Ｒｗ、ウェーハＷの送り速度ｆ１を
一定として加工を行ったときの残存膜厚の結果を示すグ
ラフである。図１６からわかるように、加工条件を最適
化しない場合には、ウェーハＷの外周で加工量が少な
く、ウェーハＷの中心にいくと加工量が過剰になるのが
わかる。これは、ウェーハＷの外周では通過速度Ｆが大
きく、したがって、研磨工具８の接触部ＰＲにウェーハ
Ｗの表面が滞留する時間が短く、逆にウェーハＷの中心
部にいくほど通過速度Ｆが小さくなり、接触部ＰＲにウ
ェーハＷの表面が滞留する時間が長くなるためである。
一方、通過速度Ｆ、移動速度Ｖ、および研磨圧力Ｐから
なる加工条件を最適化することにより、ウェーハＷの全
面で略一定の加工量を得られることがわかる。

【０１００】以上のように、本実施形態の研磨方法およ
び研磨装置によれば、ウェーハＷの被研磨面の各点の加
工量が、通過速度Ｆに反比例し、移動速度Ｖおよび研磨
圧力Ｐに比例することを前提として、これらの加工条件
を調整することで、ウェーハＷの被研磨面の各点の加工
量を任意に、かつ、精度よく制御することが可能とな
る。すなわち、本実施形態によれば、通過速度Ｆ、移動
速度Ｖおよび研磨圧力Ｐは、研磨工具８の回転数Ｒｋ、
研磨圧力Ｐ、ウェーハ回転数Ｒｗ、ウェーハＷの送り速
度ｆ１から定量的に求めることができ、したがって、ウ
ェーハＷの被研磨面の各点の加工量を研磨工具８の回転
数Ｒｋ、研磨圧力Ｐ、ウェーハ回転数Ｒｗ、ウェーハＷ
の送り速度ｆ１の調整によって精度良く制御することが
できる。また、本実施形態によれば、目標加工量δｔを
設定すれば、加工条件算出部１０５において最適化され
た加工条件が得られるため、加工、測定、調整という作
業を繰り返し行なう必要がなくなる、あるいは、このよ
うな作業の回数を大幅に削減できる。また、本実施形態
によれば、ウェーハＷの被研磨面を複数に分割して各分
割領域ＢＲにそれぞれ目標加工量δｔを設定できるの
で、加工面の均一性および平坦性のいずれにも対応でき
る。

【０１０１】また、本実施形態の加工量算出方法および
加工量算出装置によれば、ウェーハＷの被研磨面の各点
の加工量が、通過速度Ｆに反比例し、移動速度Ｖおよび
研磨圧力Ｐに比例することを前提として、加工量算出を
算出するため、通過速度Ｆ、移動速度Ｖおよび研磨圧力
Ｐの加工量への寄与度合いが定量的に判断でき、この結
果、算出した加工量が実際の加工量と非常に良く一致す
る。また、本実施形態によれば、加工量算出式の係数を
実加工データに基づき、係数補正部１０７で補正するた
め、加工量算出式の算出精度を向上させることができ、
算出される加工量および加工条件の精度が信頼性の高い
ものとなる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、被研磨体の被研磨面内
の各点の加工量を精度よく、かつ、容易に制御すること
ができる。また、本発明によれば、被研磨体の被研磨面
の各点の加工量を精度良く、かつ、容易に算出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成を示
す図である。

【図２】研磨装置１の回転軸傾斜機構を説明するための
図である。

【図３】研磨装置１による研磨加工を説明するための図
である。

【図４】研磨装置１による研磨加工を説明するための図
である。

【図５】ウェーハＷと研磨工具８との関係を示す図であ
る。

【図６】図５に示す状態から研磨加工が進行した状態を
示す図である。

【図７】本実施形態の研磨加工方式における加工量の算
出原理について説明する。

【図８】研磨工具回転数、送り速度、荷重、ウェーハ回
転数と加工量との関係を示すグラフである。

【図９】本実施形態の研磨加工方式における加工量の算
出方法の一例について説明するための図である。

【図１０】本発明の研磨装置の制御装置の構成を示す構
成図である。

【図１１】本発明の加工量算出方法を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１２】本発明の加工量算出方法における加工量算出
式の係数補正方法を説明するためのフローチャートであ
る。

【図１３】図１２に続く処理を示すフローチャートであ
る。

【図１４】図１２に続く処理を示すフローチャートであ
る。

【図１５】加工条件算出部１０５における加工条件算出
方法を説明するためのフローチャートである。

【図１６】研磨装置１および制御装置１０１を用いて目
標加工量δｔをウェーハＷの全面で一定になるように設
定して加工したときの残存膜厚の結果と、研磨工具８の
回転数Ｒｋ、研磨圧力Ｐ、ウェーハ回転数Ｒｗ、ウェー
ハＷの送り速度ｆ１を一定として加工を行ったときの残
存膜厚の結果とを示すグラフである。

【図１７】従来の研磨装置の一例を示す構成図である。

【図１８】ウェーハＷの研磨加工における平坦性、均一
性を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１…研磨装置、８…研磨工具、８ａ…研磨面、１０１…
制御装置、１０２…加工制御部、１０３…加工量算出
部、１０４…加工条件入力部、１０５…加工条件算出
部、１０６…パラメータ入力部、１０７…係数補正部、
１０８…加工量測定部、１０９…データベース部、１１
０…表示部、Ｗ…ウェーハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 修 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 河村 徳久 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA12 AA13 AA14 BA04 BA05 BA07 BB02 BB06 BB08 BB09 BC02 DA17

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被研磨体を保持する保持面に垂直な方向に
   対して回転軸が所定の進行方向に向けて所定角度で傾斜
   した回転する研磨工具の研磨面を、前記保持面上で回転
   する被研磨体の被研磨面に押し付けて前記研磨面を前記
   被研磨面に部分的に接触させ、前記研磨工具と前記被研
   磨体とを前記保持面に沿って前記進行方向に相対的に移
   動させ、前記被研磨面の加工を行う研磨方法であって、 前記研磨工具と前記被研磨体と前記進行方向の各相対位
   置と、前記被研磨体の回転数と、前記進行方向の相対移
   動速度とに応じて規定され、かつ、前記被研磨面の任意
   の点の加工量と略反比例関係にある、前記研磨面と前記
   被研磨面との接触部を当該被研磨面が通過する通過速度
   （Ｆ）と、 前記研磨工具の回転数によって規定され、かつ、前記被
   研磨面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前記接
   触部における研磨面の移動速度（Ｖ）と、 前記研磨面と前記被研磨面との垂直な方向の相対位置に
   よって規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の加工
   量と略比例関係にある、前記接触部に作用する研磨圧力
   （Ｐ）と、を独立に調整し、前記研磨面の接触部による
   前記被研磨面の各点の加工量を制御する研磨方法。
2. 【請求項２】前記被研磨面の目標加工量を達成する、前
   記通過速度、移動速度および研磨圧力とを算出する加工
   条件算出ステップと、 算出された前記通過速度となるように前記被研磨体を回
   転し、かつ、前記被研磨体と前記研磨工具とを前記進行
   方向に相対移動させ、算出された前記移動速度となるよ
   うに前記研磨工具を回転させ、算出された前記研磨圧力
   となるように前記研磨工具の研磨面を前記被研磨体の被
   研磨面に押しつけて、前記被研磨面の加工を行う研磨加
   工ステップとを有する請求項１に記載の研磨方法。
3. 【請求項３】前記加工条件算出ステップは、予め設定さ
   れた一定の範囲の前記通過速度、移動速度および研磨圧
   力から、前記目標加工量を達成する通過速度、移動速度
   および研磨圧力を探索して決定する請求項２に記載の研
   磨方法。
4. 【請求項４】前記加工条件算出ステップは、前記被研磨
   面を同心円状に複数領域に分割する分割ステップと、 前記各分割領域における目標加工量をそれぞれ独立に設
   定する目標加工量設定ステップと、 前記各分割領域について、前記所定の加工量算出式にし
   たがって算出される加工量と前記目標加工量との差を最
   小化する通過速度、移動速度および研磨圧力を決定する
   加工条件決定ステップとを有する請求項３に記載の研磨
   方法。
5. 【請求項５】予め設定された前記通過速度、移動速度お
   よび研磨圧力に基づいて、前記所定の加工量算出式に従
   って前記被研磨面の加工量を算出する加工量算出ステッ
   プと、 研磨加工された前記被研磨面の加工量を測定するステッ
   プと、 前記測定加工量と前記算出加工量との誤差を算出する誤
   差算出ステップと、 前記誤差に応じて前記所定の加工量算出式の係数を補正
   する補正ステップとをさらに有する請求項３に記載の研
   磨方法。
6. 【請求項６】前記補正ステップは、前記通過速度に乗じ
   る係数を所定の補正量で補正する通過速度係数補正ステ
   ップと、 前記移動速度に乗じる係数を所定の補正量で補正する移
   動速度係数補正ステップと、 前記研磨圧力に乗じる係数を所定の補正量で補正する研
   磨圧力係数補正ステップと、 前記各補正ステップで補正された各係数から算出される
   加工量と前記実際の加工量との誤差を算出し、当該誤差
   が所定の許容誤差値に収まるまで前記各補正ステップを
   繰り返す請求項５に記載の研磨方法。
7. 【請求項７】前記研磨工具の研磨面の接触部は、弾性変
   形によって略三日月状となる請求項１に記載の研磨方
   法。
8. 【請求項８】被研磨体を保持する保持面に垂直な方向に
   対して回転軸が所定の進行方向に向けて所定角度で傾斜
   した回転する研磨工具の研磨面を、前記保持面上で回転
   する被研磨体の被研磨面に押し付けて前記研磨面を前記
   被研磨面に部分的に接触させ、前記研磨工具と前記被研
   磨体とを前記保持面に沿って前記進行方向に相対的に移
   動させ、前記被研磨面の加工を行う研磨装置であって、 前記研磨工具と前記被研磨体と前記進行方向の各相対位
   置と、前記被研磨体の回転数と、前記進行方向の相対移
   動速度とに応じて規定され、かつ、前記被研磨面の任意
   の点の加工量と略反比例関係にある、前記研磨面と前記
   被研磨面との接触部を当該被研磨面が通過する通過速度
   （Ｆ）と、 前記研磨工具の回転数によって規定され、かつ、前記被
   研磨面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前記接
   触部における研磨面の移動速度（Ｖ）と、 前記研磨面と前記被研磨面との垂直な方向の相対位置に
   よって規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の加工
   量と略比例関係にある、前記接触部に作用する研磨圧力
   （Ｐ）と、を独立に調整し、前記研磨面の接触部による
   前記被研磨面の各点の加工量を制御する加工量制御手段
   を有する研磨装置。
9. 【請求項９】前記被研磨面の目標加工量を達成する、前
   記通過速度、移動速度および研磨圧力とを算出する加工
   条件算出部と、 算出された前記通過速度となるように前記被研磨体を回
   転し、かつ、前記被研磨体と前記研磨工具とを前記進行
   方向に相対移動させ、算出された前記移動速度となるよ
   うに前記研磨工具を回転させ、算出された前記研磨圧力
   となるように前記研磨工具の研磨面を前記被研磨体の被
   研磨面に押しつけて、前記被研磨面の加工を行う加工制
   御部とを有する請求項８に記載の研磨装置。
10. 【請求項１０】前記加工条件算出部は、前記研磨面の接
    触部による加工量を前記通過速度、移動速度および研磨
    圧力をパラメータとする所定の加工量算出式にしたがっ
    て算出し、予め設定された一定の範囲の前記通過速度、
    移動速度および研磨圧力から、前記目標加工量を達成す
    る通過速度、移動速度および研磨圧力を探索して決定す
    る請求項９に記載の研磨装置。
11. 【請求項１１】前記被研磨面を同心円状に複数領域に分
    割し、前記各分割領域における目標加工量をそれぞれ独
    立に設定するパラメータ入力部をさらに有し、 前記加工条件算出部は、前記各分割領域について、前記
    所定の加工量算出式にしたがって算出される加工量と前
    記目標加工量との差を最小化する通過速度、移動速度お
    よび研磨圧力を決定する請求項１０に記載の研磨装置。
12. 【請求項１２】予め設定された前記通過速度、移動速度
    および研磨圧力にしたがって実際に研磨加工された前記
    被研磨面の測定された加工量を取得する加工量測定部
    と、 予め設定された前記通過速度、移動速度および研磨圧力
    に基づいて、前記所定の加工量算出式にしたがって前記
    研磨面内の加工量を算出する加工量算出部と、 前記測定加工量と前記算出加工量との誤差を算出し、当
    該誤差に応じて前記所定の加工量算出式の係数を補正す
    る係数補正部とをさらに有する請求項１０に記載の研磨
    装置。
13. 【請求項１３】前記係数補正部は、前記通過速度に乗じ
    る係数を所定の補正量で補正し、前記移動速度に乗じる
    係数を所定の補正量で補正し、前記研磨圧力に乗じる係
    数を所定の補正量で補正し、前記補正された各係数から
    算出される加工量と前記測定加工量との誤差を算出し、
    当該誤差が所定の許容誤差値に収まるまで前記補正を繰
    り返す請求項１２に記載の研磨装置。
14. 【請求項１４】前記研磨工具の研磨面の接触部は、弾性
    変形によって略三日月状となる請求項１０に記載の研磨
    装置。
15. 【請求項１５】被研磨体を保持する保持面に垂直な方向
    に対して回転軸が所定の進行方向に向けて所定角度で傾
    斜した回転する研磨工具の研磨面を、前記保持面上で回
    転する被研磨体の被研磨面に押し付けて前記研磨面を前
    記被研磨面に部分的に接触させ、前記研磨工具と前記被
    研磨体とを前記保持面に沿って前記進行方向に相対的に
    移動させ、前記被研磨面の加工を行う研磨加工における
    前記被研磨面の加工量を算出する加工量算出方法であっ
    て、 前記研磨工具と前記被研磨体と前記進行方向の各相対位
    置と、前記被研磨体の回転数と、前記進行方向の相対移
    動速度とに応じて規定され、かつ、前記被研磨面の任意
    の点の加工量と略反比例関係にある、前記研磨面と前記
    被研磨面との接触部を当該被研磨面が通過する通過速度
    （Ｆ）と、 前記研磨工具の回転数によって規定され、かつ、前記被
    研磨面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前記接
    触部における研磨面の移動速度（Ｖ）と、 前記研磨面と前記被研磨面との垂直な方向の相対位置に
    よって規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の加工
    量と略比例関係にある、前記接触部に作用する研磨圧力
    （Ｐ）とに基づいて、前記被研磨面内の各点の加工量を
    算出する研磨加工における加工量算出方法。
16. 【請求項１６】前記研磨面の接触部を複数の作用領域に
    分割し、当該各分割作用領域による加工量を前記通過速
    度、移動速度および研磨圧力に基づいて算出し、算出さ
    れた各分割作用領域による加工量の総和から前記研磨面
    の接触部による加工量を算出する請求項１５に記載の研
    磨加工における加工量算出方法。
17. 【請求項１７】前記研磨圧力の勾配が存在する向きに前
    記研磨面の接触部を複数の作用領域に分割する請求項１
    ６に記載の研磨加工における加工量算出方法。
18. 【請求項１８】前記研磨面の接触部の研磨圧力分布デー
    タを予め保持しておき、当該研磨圧力分布データから前
    記接触部の各分割作用領域の研磨圧力を特定し、前記被
    研磨面内の加工量を算出する請求項１６に記載の研磨加
    工における加工量算出方法。
19. 【請求項１９】前記研磨面の接触部の研磨圧力分布デー
    タは、前記被研磨面を構成する膜質に応じて用意する請
    求項２０に記載の研磨加工における加工量算出方法。
20. 【請求項２０】前記被研磨面を同心円状に複数領域に分
    割し、 前記各分割領域における通過速度、移動速度および研磨
    圧力から前記研磨面の接触部による加工量を算出し、 前記研磨面の接触部が前記各分割領域を通過するのに要
    する通過時間を当該接触部の前記進行方向の相対移動速
    度から算出し、 算出された通過時間と前記加工量との積から前記研磨面
    の接触部による前記各分割領域の加工量を算出し、 算出された各分割領域の加工量の総和から前記被研磨面
    の加工量を算出する請求項１５に記載の研磨加工におけ
    る加工量算出方法。
21. 【請求項２１】予め設定された前記通過速度、移動速度
    および研磨圧力に基づいて前記被研磨面内の加工量を算
    出する加工量算出ステップと、 予め設定された前記通過速度、移動速度および研磨圧力
    にしたがって、前記被研磨面の加工を実際に行う実加工
    ステップと、 前記被研磨面の加工量を測定するステップと、 前記測定加工量と前記算出加工量との誤差を算出する誤
    差算出ステップと、 前記加工量差に応じて、前記加工量算出式の係数を補正
    する補正ステップとを有する請求項１５に記載の研磨加
    工における加工量算出方法。
22. 【請求項２２】前記補正ステップは、前記加工量算出式
    における通過速度に乗じる係数を所定の補正量で補正す
    る通過速度係数補正ステップと、 前記加工量算出式における移動速度に乗じる係数を所定
    の補正量で補正する移動速度係数補正ステップと、 前記加工量算出式における前記研磨圧力に乗じる係数を
    所定の補正量で補正する研磨圧力係数補正ステップと、 前記各補正ステップで補正された各係数から算出される
    加工量と前記実際の加工量との誤差を算出し、当該誤差
    が所定の許容誤差値に収まるまで前記各補正ステップを
    繰り返す請求項２１に記載の研磨加工における加工量算
    出方法。
23. 【請求項２３】被研磨体を保持する保持面に垂直な方向
    に対して回転軸が所定の進行方向に向けて所定角度で傾
    斜した回転する研磨工具の研磨面を、前記保持面上で回
    転する被研磨体の被研磨面に押し付けて前記研磨面を前
    記被研磨面に部分的に接触させ、前記研磨工具と前記被
    研磨体とを前記保持面に沿って前記進行方向に相対的に
    移動させ、前記被研磨面の加工を行う研磨加工における
    前記被研磨面の加工量を算出する加工量算出装置であっ
    て、 前記研磨工具と前記被研磨体と前記進行方向の各相対位
    置と、前記被研磨体の回転数と、前記進行方向の相対移
    動速度とに応じて規定され、かつ、前記被研磨面の任意
    の点の加工量と略反比例関係にある、前記研磨面と前記
    被研磨面との接触部を当該被研磨面が通過する通過速度
    （Ｆ）と、 前記研磨工具の回転数によって規定され、かつ、前記被
    研磨面の任意の点の加工量と略比例関係にある、前記接
    触部における研磨面の移動速度（Ｖ）と、 前記研磨面と前記被研磨面との垂直な方向の相対位置に
    よって規定され、かつ、前記被研磨面の任意の点の加工
    量と略比例関係にある、前記接触部に作用する研磨圧力
    （Ｐ）と、に基づいて、 前記被研磨面内の各点の加工量を算出する加工量算出手
    段を有する研磨加工における加工量算出装置。
24. 【請求項２４】前記加工量算出手段は、前記研磨面の接
    触部を複数の作用領域に分割し、当該各分割作用領域に
    よる加工量を前記通過速度、移動速度および研磨圧力に
    基づいて算出し、算出された各分割作用領域による加工
    量の総和から前記研磨面の接触部による加工量を算出す
    る請求項２３に記載の研磨加工における加工量算出装
    置。
25. 【請求項２５】前記加工量算出手段は、前記研磨圧力の
    勾配が存在する向きに前記研磨面の接触部を複数の作用
    領域に分割する請求項２４に記載の研磨加工における加
    工量算出装置。
26. 【請求項２６】前記加工量算出手段は、予め用意された
    前記研磨面の接触部の研磨圧力分布データを保持するデ
    ータ保持部を有し、 前記研磨圧力分布データから前記接触部の各分割作用領
    域の研磨圧力を特定し、前記被研磨面内の加工量を算出
    する請求項２４に記載の研磨加工における加工量算出装
    置。
27. 【請求項２７】前記研磨面の接触部の研磨圧力分布デー
    タは、前記被研磨面を構成する膜質に応じて用意されて
    いる請求項２６に記載の研磨加工における加工量算出装
    置。
28. 【請求項２８】前記加工量算出手段は、前記被研磨面を
    同心円状に複数領域に分割し、 前記各分割領域における通過速度、移動速度および研磨
    圧力から前記研磨面の接触部による加工量を算出し、 前記研磨面の接触部が前記各分割領域を通過するのに要
    する通過時間を当該接触部の前記進行方向の相対移動速
    度から算出し、 算出された通過時間と前記加工量との積から前記研磨面
    の接触部による前記各分割領域の加工量を算出し、 算出された各分割領域の加工量の総和から前記被研磨面
    の加工量を算出する請求項２２に記載の研磨加工におけ
    る加工量算出装置。
29. 【請求項２９】予め設定された前記通過速度、移動速度
    および研磨圧力にしたがって、前記被研磨面の加工を実
    際に行なって測定された前記被研磨面の測定加工量を取
    得する測定部と、 前記加工量算出手段によって算出された算出加工量と、
    前記測定部から得られた測定加工量との誤差を算出し、
    当該誤差に応じて、前記加工量算出式の係数を補正する
    係数補正部とをさらに有する請求項２２に記載の研磨加
    工における加工量算出装置。
30. 【請求項３０】前記係数補正部は、前記加工量算出式に
    おける通過速度に乗じる係数を所定の補正量で補正し、
    前記加工量算出式における移動速度に乗じる係数を所定
    の補正量で補正し、前記加工量算出式における前記研磨
    圧力に乗じる係数を所定の補正量で補正し、前記各補正
    された各係数から算出される加工量と前記実際の加工量
    との誤差を算出し、当該誤差が所定の許容誤差値に収ま
    るまで前記各補正を繰り返す請求項２９に記載の研磨加
    工における加工量算出装置。