JP2003188132A - 研磨レシピ決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に形成された膜の表面を被研磨面とし、
被研磨面に凹凸が形成されているワークを研磨するに際
し、その研磨レシピを容易に且つ所望の研磨加工が実施
されるように決定する。 【解決手段】 ワークを研磨パッドに押し付けながら、
研磨パッドをワークに対して相対運動させることにより
被研磨面を研磨する研磨装置Ｘを用いて、ワークＡを研
磨する際に、１）ワークＡの研磨速度、および２）ワー
クＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量を、研
磨装置の研磨速度情報およびワークの形状情報に基づい
て予測し、ワークＡの予測される研磨速度、ワークＡの
研磨前と研磨後の形状の予測される変化量、ならびにワ
ークＡの初期膜厚および目標残膜厚からワークＡの研磨
時間を決定し、この研磨時間に基づいて研磨レシピを決
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に形成
された膜の表面を被研磨面とするワークを研磨する際の
研磨レシピ方法に関する。本発明は特に、半導体デバイ
ス（半導体集積回路装置）の製造工程で採用されるＣＭ
Ｐ（化学的機械研磨）に適用される。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワークの表面を研磨により平坦化
する技術は、多種多様な分野において利用されている。
その一例としてＩＣおよびＬＳＩ等の半導体デバイスの
製造工程における研磨加工を挙げることができる。

【０００３】半導体デバイスの製造過程において、研磨
加工は、例えば、配線およびトランジスタ等の素子の上
に層間絶縁膜が形成された基板（この基板を半導体デバ
イス用基板とも呼ぶ）の表面（即ち、層間絶縁膜の露出
表面）を平坦化するために実施される。配線は、アルミ
ニウムまたは銅等の導電材料を用いてエッチング等によ
り形成される。層間絶縁膜は配線等の上にＣＶＤ等によ
り積層される。層間絶縁膜の平坦化は、表面の凹凸段差
を露光工程における焦点深度よりも小さくするために実
施される。半導体デバイスには、配線等と層間絶縁膜が
交互に積層された多層構造のものがある。かかる構造の
半導体デバイスの製造工程においては、各層間絶縁膜の
露出表面が平坦化される。

【０００４】層間絶縁膜の研磨手法として、最近では、
層間絶縁膜と研磨剤の化学反応を伴うケミカルメカニカ
ルポリッシング（化学的機械研磨；ＣＭＰ）法が採用さ
れつつある。ＣＭＰ法によれば層間絶縁膜の表面全体を
極めて平滑にできる。

【０００５】また、半導体デバイスの製造工程において
は、金属材料を基板等に形成された溝に埋め込んだ後、
研磨加工して、溝部外にある余剰金属を除去するととも
に表面を平坦化することにより配線パターンを形成する
ことも行われている。このようにして配線パターンを形
成する方法は、ダマシン法と呼ばれる。ダマシン法にお
いても余剰金属の除去にＣＭＰ法が利用される。

【０００６】このように、ＣＭＰに代表される研磨加工
は半導体デバイスの製造過程において種々の工程で実施
されている。そして、半導体デバイスの分野において
は、ＣＭＰによって、より平坦な表面を、より効率的に
得ようとするための試みがなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＣＭＰにより層間絶縁
膜を平坦化する工程においては、研磨後の層間絶縁膜の
厚さが所定の厚さとなるまで、層間絶縁膜を研磨する。
層間絶縁膜の厚さは、一般に、ウエハの表面から層間絶
縁膜の露出表面までの距離で表される。多層構造の半導
体デバイス用基板において、２層目から上の層間絶縁膜
の厚さは、その下の層間絶縁膜の表面（ウエハから最も
遠い面）から当該層間絶縁膜の露出表面までの距離で表
される。層間絶縁膜の厚さはまた、一般に、ウエハ（ま
たはその下の層間絶縁膜）の表面と層間絶縁膜の露出表
面との間に配線および素子等が位置しない部分にて測定
される。また、研磨（加工）前の膜の厚さは、初期膜厚
とも呼ばれ、研磨（加工）後の膜の厚さは残膜厚とも呼
ばれる。

【０００８】ＣＭＰの実施に際しては、残膜厚が所定の
範囲内にあるように、ワークを研磨する必要がある。残
膜厚が所定範囲内にないと、例えば層間絶縁膜の表面に
大きな段差が残り、後の工程に好ましくない影響を及ぼ
す。したがって、ＣＭＰにおいては、ワークが所望の量
だけ研磨され、残膜厚が目標の厚さとなるように、研磨
終点を正しく検出することが要求される。

【０００９】そこで、ＣＭＰ法による平坦化加工におい
て、加工中計測法による研磨終点検出技術が種々検討さ
れている。例えば、特開平６−３４２７７８号公報に
は、研磨時の機械的な振動をモニタして研磨終点を判定
しようとする技術が開示されている。しかし、振動と終
点との相関関係が必ずしも明瞭ではないため、当該公報
に記載の方法で正確な終点を検出することは原理的に困
難であると考えられる。別法として、温度測定およびト
ルク測定等による研磨終点の検出が提案されている。こ
れらは、研磨終点において材料が変化する加工には適し
ている。しかし、研磨前後で被研磨面の材料が変化しな
い平坦化加工（例えば配線等の上に形成された層間絶縁
膜の平坦化）に、これらの研磨終点検出技術を適用する
ことは困難である。このように、正確な研磨終点を検出
することは難しく、加工中計測法による研磨終点技術は
未だ確立していないのが実情である。

【００１０】そのため、研磨終点は、一般に研磨時間
（加工時間）で管理される。具体的には、研磨すべきワ
ークの研磨速度を予め実験的に求め、研磨速度から所望
の研磨量（即ち、厚さ）を除去するのに必要な研磨時間
（以下、所要研磨時間ともいう）を算出し、算出した研
磨時間に従って平坦化加工を実施し、それにより研磨終
点を制御している。ここで、研磨速度とは、単位時間あ
たりに除去されるワークの厚さに相当し、表面除去速度
または研磨レートと称されることもある。研磨速度は、
半導体デバイス用基板の層間絶縁膜を研磨する場合に
は、単位時間あたりに除去される層間絶縁膜の厚さに相
当する。

【００１１】以下、半導体デバイス用基板の層間絶縁膜
をＣＭＰ法により研磨するときの研磨時間の決定方法の
一例を図面を参照して説明する。

【００１２】図５に半導体デバイス用基板の一例の平面
図を、図６にその断面の一部を拡大して模式的に示す。
半導体デバイス用基板（１）は、直径８インチまたは１
２インチの円盤形態である。半導体デバイス用基板
（１）は１枚の基板に５０〜１０００個のセル（100）
を有し、最終的に各セル（100）は分割されて半導体デ
バイスを形成する。図示した半導体デバイス用基板
（１）は、半導体ウエハ（２）の上に配線等（４）が形
成され、配線等（４）の上に層間絶縁膜（６）が形成さ
れたものである。この基板（１）においては、層間絶縁
膜（６）の表面が被研磨面となる。被研磨面は、配線の
パターン等に起因して形成された凹凸を有する。凹凸の
凸部（８）はその下に配線等（４）が位置する部分であ
る。図６において、研磨前の層間絶縁膜の露出表面は実
線（12）で示され、研磨後の層間絶縁膜の露出表面は実
線（14）で示される。

【００１３】さらに、図７に半導体デバイス用基板をＣ
ＭＰ法により研磨する研磨装置の一例を示す。図７に示
す研磨装置において、研磨パッド（202）はステンレス
スチールベルト（204）に接着され、ワーク（201）はホ
ルダ（206）に装着されている。ワーク（201）の裏面
（被研磨面とは反対の面）には、エアー（図示せず）の
圧力が加えられ、それによりワーク（201）が研磨パッ
ド（202）に押し付けられている。ステンレススチール
ベルト（204）の裏面にもエアーにより圧力が加えら
れ、それにより研磨パッド（202）がワーク（201）に押
し付けられている。このように、ワーク（201）と研磨
パッド（202）が互いに押し付けられた状態にて、ベル
ト駆動ドラム（208）を回転させてスチールベルト（20
4）を走行させるとともに、研磨パッド（202）の表面に
スラリー（図示せず）を供給しながら、ＣＭＰ法による
研磨を実施する。このとき、ホルダー（206）を中心軸
（ｋ）を回転軸として回転（自転）させることにより、
ワーク（201）の被研磨面において、研磨パッド（202）
の走行方向と直交する方向で研磨ムラが発生することを
抑制できる。研磨パッド（202）が走行している間に、
ベルト駆動ドラム（208）上に配置されたドレッサー（2
10）により、研磨パッド（202）のフォーミング、即ち
ドレッシングが行われる。

【００１４】研磨時間の決定に際しては、最初に、製品
となる半導体デバイスの層間絶縁膜と同じ材料を使用し
て、いわゆるベタ膜のワーク（配線等が形成されていな
い半導体ウエハに平坦な層間絶縁膜を形成したワーク）
を作製し、このベタ膜のワークを、実際の研磨に用いら
れる所定条件下で所定時間研磨したときの研磨量（膜厚
の変化量）を求める。求めた研磨量を研磨時間で除すこ
とにより、研磨速度（ＰＲ）が求められる。

【００１５】次に、製品となる半導体デバイス用基板に
おいて、研磨により除去すべき層間絶縁膜の量（研磨
量）を決定する。まず、層間絶縁膜の初期膜厚ｔｉを測
定する。一般に、層間絶縁膜の厚さは、その下に配線等
が存在しない凹部にて光学的な方法で測定される。半導
体デバイス用基板の層間絶縁膜の膜厚測定部（10）は、
膜厚測定ポイントとして各セルごとに予め設けられてい
る。膜厚は、例えばオプティプローブで測定される。な
お、凸部（８）の層間絶縁膜の厚さは、配線が存在する
ために光学的な方法で測定することは困難である。

【００１６】次に、研磨後の膜厚規格中心値をｔｓを決
定する。ｔｓは、所定の厚さの層間絶縁膜が配線の上に
残るように決定される。それから、残膜厚ｔｆをｔｓと
するために必要な研磨量を求める。その際、留意すべき
ことは、図６に示すように、所定の残膜を得るために必
要な研磨量（即ち、研磨される厚さ）が膜厚測定部（1
0）と凹凸の凸部（８）とでは異なることである。即
ち、凸部（８）においては、図６に示す凸部（８）の部
分の突出高さ（ｄ）にほぼ相当する量だけ、膜厚測定部
（10）より多く層間絶縁膜を研磨する必要がある。した
がって、研磨すべき層間絶縁膜の量（厚さ）は、初期膜
厚から膜厚規格中心値を差し引いた（ｔｉ−ｔｓ）に、
凸部に相当する量を加えた量となる。

【００１７】一般に、余分に研磨すべき量は、配線
（４）の高さ（ｄ）に相当すると仮定される。また、一
般に、凸部が除去される間の研磨速度はベタ膜のワーク
で測定した研磨速度ＰＲよりも大きい。即ち、高さ
（ｄ）の凸部を除去するのに必要な研磨時間は、ベタ膜
のワークから同じ厚さ（ｄ）の層間絶縁膜を除去するの
に必要な時間よりも短い。そこで、凸部（８）がウエハ
（２）上でその高さよりも薄い平坦な膜を形成している
と仮定し、この仮定した平坦な膜の厚さを（ｔｉ−ｔ
ｓ）に加えて研磨すべき層間絶縁膜の量を決定し、その
研磨すべき量に基づいて研磨時間を求めることが行われ
ている。

【００１８】上述のように凸部により形成されたと仮定
される平坦な膜の厚さをＲｓとし、これと先に求めた研
磨速度ＰＲとから、研磨時間Ｔは、下記の式（ａ）：

【数２】 Ｔ＝（Ｒｓ＋（ｔｉ−ｔｓ））／ＰＲ ...（ａ） に従って決定される。

【００１９】上記の式（ａ）において、Ｒｓは凸部の高
さよりも小さい値をとるから、これをＰＲで除した値
は、凸部の高さをＰＲで除した値よりも小さい。即ち、
式（ａ）において、Ｒｓは、ある高さを有する凸部の除
去に必要な研磨時間が、その高さと同じ厚さのベタ膜を
除去するのに必要な研磨時間よりも短いことを反映させ
るために用いられる項である。換言すれば、Ｒｓは、凸
部が除去される間の研磨速度がベタ膜のワークのそれよ
りも大きいことについての補正項とも呼べるものであ
る。Ｒｓは、例えば、配線等（４）の高さ（ｄ）等に基
づいて経験的に求めることが多い。

【００２０】しかし、このようにして研磨時間を決定し
ても、残膜厚が膜厚規格中心値からずれることがある。
その理由の１つとして、Ｒｓが余分に研磨すべき層間絶
縁膜の量を正確に反映していないことが挙げられる。

【００２１】別の理由として、研磨速度が、研磨装置の
状態（例えば、研磨パッドの目詰まり、摩耗および変形
等）の影響を受けて変化することが挙げられる。例え
ば、研磨パッドの目詰まりおよび摩耗等は、研磨パッド
の使用時間が長くなるほどひどくなり、それに伴って研
磨速度も低下する。研磨速度はまた、研磨パッド以外の
要因（例えば、スラリーの劣化および変動）による影響
も受ける。

【００２２】そこで、半導体デバイスの製造現場におい
ては、これらの原因により研磨速度が変化することを考
慮して、上記の式（ａ）で求められた研磨時間にさらに
補正を加えることが行われている。具体的には、例え
ば、１つのロットの中で後で研磨されるワークの研磨時
間がより長くなるような補正、あるいは配線のパターン
密度に応じて研磨時間が長く又は短くなるような補正が
加えられている。しかし、かかる補正は、特定のワーク
を特定の研磨装置で加工するときにのみ有効なものであ
り、ワークの種類（例えばパターン密度）および／また
は研磨装置が異なると適用することができない。そのた
め、上記の式（ａ）より求められる研磨時間に対して
は、ロットごとに補正を加える必要がある。この補正は
多くの時間を要する作業であり、場合によっては多くの
テストワークを必要とする。このことはＣＭＰ工程の処
理能力（スループット）の低下および製品コストの上昇
を招いている。

【００２３】スループットの低下等の問題は、最近、特
に顕著になりつつある。それは、近年、半導体デバイス
が、システムＬＳＩとして種々多様な分野で使用されて
いることに伴い、半導体デバイスの生産が多品種・小ロ
ット生産に移行しつつあることによる。多品種・小ロッ
ト生産に対応するには、研磨加工においても多品種・小
ロット加工を実施する必要がある。そのため、ロットが
変わるごとに、ワークの種類に応じて、上記の式（ａ）
に従って適切な研磨時間を決定することが必要となる。
上記のように、従来のやり方で補正を加えると、ロット
の数が多いほど、研磨時間の決定に要する時間はより長
くなり、したがって、ＣＭＰ工程の処理能力（スループ
ット）の低下および製品コストの上昇は、より無視し得
ないものとなる。

【００２４】このように、従来の研磨時間の決定手法
は、研磨終点の制御の点で改善を要するとともに、多品
種・小ロット加工への対応が十分でないという問題を有
している。そこで、本発明者らは、凹凸が形成された被
研磨面を有するワークについて、より高い精度で残膜厚
を制御し得るように研磨時間を決定できるとともに、多
品種・小ロット加工にも対応できる研磨時間の決定手法
について検討した。その結果、特定の情報を利用するこ
とにより、ロットが変わったときでも、研磨時間を効率
良く且つ適切に決定し得ることを見出した。そして、こ
の研磨時間に基づいて研磨レシピを設定し、当該研磨レ
シピに従って研磨加工を実施すると、残膜厚を精度良く
制御できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被研磨面に凹
凸が形成されているワークを研磨パッドに押し付けなが
ら、研磨パッドをワークに対して相対運動させることに
より被研磨面を研磨する研磨装置Ｘを用いて、基板に形
成された膜の表面を被研磨面とするワークＡを研磨する
際の研磨レシピを決定する方法であって、ワークＡの研
磨速度を予測すること、ならびにワークＡの研磨前と研
磨後の被研磨面の形状の変化量を予測することを含み、
さらに、ワークＡの予測される研磨速度、ワークＡの研
磨前と研磨後の形状の予測される変化量、ならびにワー
クＡの初期膜厚および目標残膜厚に基づいて、ワークＡ
の研磨時間を決定することを含む研磨レシピ決定方法を
提供する。

【００２６】本発明の研磨方法において、研磨されるワ
ークは被研磨面に凹凸を有する。この凹凸は、その段差
量（即ち、凸部の頂面と凹部の底面との間の距離）が５
０〜５００nm程度のものである。この凹凸は、例えば、
ワークが半導体デバイス用基板である場合において、ウ
エハ上に形成された配線に起因して形成されるものであ
る。

【００２７】研磨レシピとは、ワークを研磨するときの
条件（研磨パッドの回転数、ワークを研磨パッドに押し
付けるときの圧力、研磨液の温度、および研磨時間等）
ならびに手順（シーケンス）に相当する。研磨加工する
際、ワークは特定の研磨レシピに従って研磨される。本
発明の研磨レシピ決定方法は、研磨レシピを構成する１
つのパラメータである研磨時間を、上述の予測した研磨
速度等に基いて決定し、この研磨時間に基づいて研磨レ
シピを決定する方法である。

【００２８】研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
は、研磨前後の被研磨面の三次元的な輪郭の変化に基づ
いて求められる量である。この変化量は、本発明におい
ては凹凸の凸部全体または一部の体積の変化量に相当す
る。

【００２９】研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
は、具体的には、研磨前の膜の領域を、厚さ方向で、２
つの部分、即ち、研磨により凹凸の段差が最終的に緩和
されるまでの部分であるパターン部と、膜全体が均一に
研磨される部分である平坦部とに区分し、ワークの被研
磨面の少なくとも一部分であって、かつ凹凸を含む部分
を形状測定部として選択したときに、凹凸の段差が最終
的に緩和されるまでに形状測定部において研磨により除
去される膜の体積、即ちパターン部の体積（この体積は
「パターン部除去体積」とも称される）を形状測定部全
体の面積で除した値ｔｐとすることができる。

【００３０】ｔｐを研磨前と研磨後の被研磨面の形状の
変化量とする場合には、ワークの膜がパターン部および
平坦部の２つの部分から構成されると想定したモデルを
導入する。このモデルにおいて、パターン部および平坦
部は互いに影響を及ぼすことなく、独立して研磨され
る。このようなモデルの導入は、研磨パッドが２つの異
なる作用を及ぼしながらワークを研磨する、即ち、研磨
パッドが、固定砥粒のような剛体として作用するととも
に、軟質体として作用しながら、ワークを研磨すると考
えることにより、可能となる。

【００３１】ここで、研磨パッドが剛体として作用して
ワークを研磨するとは、ワークに存在する凹凸の段差を
専ら無くすように、ワークを研磨することをいう。一
方、研磨パッドが軟質体として作用してワークを研磨す
るとは、ワークに存在する凹凸に追随しながら、凹凸の
段差を変化させることなく、ワークを研磨することをい
う。凹凸を有する膜の表面を被研磨面として研磨すると
き、研磨パッドは、これらの２つの作用を同時に及ぼし
ながらワークを研磨する。なお、研磨パッドは、ワーク
が例えば半導体デバイス用基板のようにうねり（即ち、
グローバルな凹凸）を有する場合には、ワークのうねり
に追随する性質を有する。この追随性は、研磨パッドが
剛体として作用する場合および軟質体として作用する場
合のいずれにおいても発揮される。したがって、研磨速
度の決定に際し、この追随性を考慮しなくても問題は生
じない。

【００３２】この態様で導入されるモデルにおいて、パ
ターン部は、研磨パッドが剛体として作用して凹凸の凸
部だけが先に除去されるように研磨が進行すると仮定し
たときに、研磨により凹凸の段差が最終的に緩和される
までに、研磨によって除去される部分である。凹凸の段
差が最終的に緩和されるとは、研磨によって凹凸の段差
量が最大限緩和されることをいう。凹凸の段差量が緩和
されるとは、凹凸の段差量が小さくなることをいう。凹
凸の段差量が最大限に緩和されるとは、研磨を続けても
凹凸の段差量がそれ以上実質的に小さくならないことを
いう。凹凸の段差量が最大限に緩和される場合には、例
えば凹凸の段差量が実質的に０になる場合も含まれる。

【００３３】平坦部は、研磨により膜の厚さが膜の全面
にわたって均一に減少していく領域をいう。平坦部は、
パターン部の下に位置する。平坦部は、凹凸を有する場
合でも、その凹凸の段差が維持されたまま研磨される。
平坦部は、ベタ膜のワークを構成する平坦な膜に相当す
るといえる。

【００３４】形状測定部は、ワークの被研磨面から代表
的に選択される領域であって、パターン部および平坦部
を含む。上述のように、パターン部は凹凸を有し、パタ
ーン部の厚さ（または突出高さ、即ち、パターン部と平
坦部との境界からパターン部の表面までの厚さ方向の距
離）は形状測定部において一定でない。したがって、形
状測定部におけるパターン部除去体積（即ち、研磨によ
り除去されるパターン部の体積）を形状測定部の面積で
除した値ｔｐは、形状測定部に含まれるパターン部全体
の体積に等しい体積を有し、かつ形状測定部の面積と同
じ面積を有する凹凸のない平坦な膜を有するワーク（ベ
タ膜のワーク）から、そのような膜を除去したとみなし
たときの除去量（除去された厚さ）に相当する。即ち、
ｔｐは、パターン部の凹凸を形状測定部全体にわたって
均すことにより形成される膜（この膜はパターン部の体
積に等しい体積を有する）の厚さに相当する。以下の説
明を含む本明細書において、ｔｐはパターン部除去体積
等価膜厚とも呼ぶ。

【００３５】形状測定部は、ｔｐを決定するために、所
定の面積を有する部分として意図的に選択される領域で
ある。形状測定部をより広い面積を有するように選択す
ると、被研磨面の形状変化をより正確に把握することが
できる。また、形状測定部としては、凹凸の凸部の占め
る割合が他の部分と比較して小さすぎる又は大きすぎる
部分ではなく、凹凸の凸部の占める割合が平均的である
部分（即ち、ワークの代表的な部分）を選択することが
好ましい。

【００３６】ワークＡの研磨前と研磨後の形状の変化量
を予測することは、ワークＡの形状測定部のパターン部
除去体積を予測し、予測される形状測定部のパターン部
除去体積に基づいてパターン部除去体積等価膜厚を予測
することである。本明細書では、「予測される」パター
ン部除去体積等価膜厚をｕｐで表し、「実際の」パター
ン部除去体積等価膜厚（ｔｐ）との混同を避ける。

【００３７】膜厚は、研磨によりその一部が除去されて
平坦化される膜の厚さをいい、基板の表面から膜の露出
表面（即ち、被研磨面）までの距離に相当する。多層配
線構造の半導体デバイス用基板のように、膜が複数層形
成されている場合、２層目から上の膜の厚さは、その下
に位置する膜の表面（基板から最も遠い面）から当該膜
の露出表面までの距離で表される。膜厚は、ワークの被
研磨面の凹部から選択される膜厚測定部にて測定され
る。膜厚測定部は、その底面（即ち、凹部を形成する被
研磨面に平行な面）の寸法が比較的大きい（例えば５０
〜１００μｍ□である）凹部から選択される。膜厚測定
部は１つのワークにおいて１または複数選択してよい。
ワークが半導体デバイス用基板である場合、前述のよう
に膜厚は膜厚測定ポイントとして予め設けられた膜厚測
定部にて測定される。初期膜厚は、研磨される前の膜の
厚さに相当する。目標残膜厚は、研磨後に得ようとする
膜の厚さであり、先に述べた「膜厚規格中心値」と同義
である。

【００３８】ワークＡの予測される研磨速度をＰＲ_Aと
し、ワークＡの研磨前の膜厚（即ち初期膜厚）をｔｉ_A
とし、ワークＡの目標残膜厚をｔｓ_Aとし、ワークＡの
研磨前と研磨後の形状の予測される変化量を、予測され
るパターン部除去体積等価膜厚ｕｐ_Aとすれば、ワーク
Ａの研磨時間Ｔ_Aは、下記の式（１）：

【数３】 Ｔ_A＝（ｔｉ_A−ｔｓ_A＋ｕｐ_A）／ＰＲ_A ...（１） で求められる。

【００３９】本発明の研磨レシピの決定方法において
は、上記ＰＲ_A、ｔｉ_Aおよびｕｐ_Aを求めるために、
「ワークの形状情報」および「研磨装置の研磨速度情
報」が用いられる。目標残膜厚ｔｓ_Aはワークの種類に
応じて予め設定される。

【００４０】「ワークの形状情報」とは、ワークの形状
に関する情報であり、膜厚に関する情報および被研磨面
の形状に関する情報を含む。「ワークの形状情報」は、
ワークを研磨する前およびワークを研磨した後に得られ
る。本明細書において、ワークωを研磨する前のワーク
ωの形状に関する情報を「ワークωの研磨前の形状情
報」と呼び、ワークωを研磨した後のワークωの形状に
関する情報を「ワークωの研磨後の形状情報」と呼ぶ。
ωはワークの種類を表す。ワークの被研磨面の形状に関
する情報は、特に「ワークの被研磨面の形状情報」と呼
ぶ。ワークの被研磨面の形状情報は、パターン部除去体
積等価膜厚を求める、あるいはそれを予測するために用
いられる。

【００４１】「研磨装置の研磨速度情報」とは、ある研
磨装置を用いて、あるワークを研磨することにより求め
られる当該ワークの研磨速度である。本発明において用
いられる研磨装置の研磨速度情報は、ワークωを研磨す
る直前に研磨した別のワークφの研磨速度、および、ワ
ークωを研磨した後で求められる当該ワークωの研磨速
度である。本明細書において、前者を「ワークωの研磨
前の研磨装置χの研磨速度情報」と呼び、後者を「ワー
クωの研磨後の研磨装置χの研磨速度情報」と呼ぶ。ω
はワークの種類を表し、χは研磨装置の種類を示す。

【００４２】研磨装置の研磨速度情報（即ち、ワークの
研磨速度）は、好ましくは、後述するように、ワークの
研磨前後の膜厚の変化量、およびワークの被研磨面の研
磨前後の形状の変化量（即ち、パターン部除去体積等価
膜厚）に基づいて決定される。その結果、従来、研磨速
度を求めることが困難であった凹凸を有するワークの研
磨速度を、より精度良く決定することが可能となる。

【００４３】ここで、ワークの形状情報を得る方法、ワ
ークの被研磨面の形状情報に基いてパターン部除去体積
等価膜厚を決定する方法、および研磨装置の研磨速度情
報（即ち、ワークの研磨速度）を得る方法を、ワークが
半導体デバイス用基板である場合を例に挙げて説明す
る。

【００４４】図１および２は、本発明の研磨レシピ決定
方法が適用される半導体デバイス用基板を示す。図１は
先に説明した図５と同様のものであり、図１において図
５で使用した符号と同じ符号は同じ要素を示す。図１に
は、さらに膜厚が測定される５つのセル（100ａ〜100
ｅ）を示している。図２は、半導体デバイス用基板の断
面を示す。図２において図６で使用した符号と同じ符号
は同じ要素を示す。図２には、後述するパターン部初期
段差量（ｈｉ）およびパターン部残存段差量（ｈｆ）を
さらに示し、層間絶縁膜（６）内の一点鎖線によって層
間絶縁膜（６）のパターン部（６ａ）と平坦部（６ｂ）
との境界を示している。この半導体デバイス用基板もま
た、図７に示す研磨装置で研磨される。

【００４５】まず、ワークの形状情報を得る方法を説明
する。ワークの形状情報のうち、膜厚は、測定分解能が
好ましくは１nmである膜厚測定器（例えばオプティプロ
ーブ）を用いて測定する。膜厚は、１枚のワークにおい
て複数箇所にて測定した膜厚の平均値とすることが好ま
しい。膜厚は、例えば図１に示す５箇所のセル（100ａ
〜100ｅ）に設けられた膜厚測定部にて測定される。ワ
ークを研磨する前に測定される膜厚は初期膜厚ｔｉであ
り、ワークを研磨した後に測定される膜厚は残膜厚ｔｆ
である。

【００４６】ワークの形状情報のうち、ワークの被研磨
面の形状情報は、ワークの被研磨面から上述の形状測定
部を選択し、形状測定部の形状を測定することによって
得る。形状測定部は適当な面積を有するように選択され
る。ここでは１つのセル（約７ｍｍ□）を形状測定部と
して選択する。別の態様においては、セルの一部または
複数のセルを合わせた領域を、１つの形状測定部として
選択してよい。形状測定部の形状は、例えば、原子間力
顕微鏡（Atomic Force Microscope；ＡＦＭ）を用いて
測定される。使用できるＡＦＭは、例えば、日立製作所
社製の「ＷＡ２００」である。形状測定部の形状は、Ａ
ＦＭの平面２Ｄ分解能を１０μｍ、縦分解能を１nmに設
定して、図３に示すようなＡＦＭ３Ｄ画像が得られるよ
うに測定される。

【００４７】ワークの研磨前および研磨後に被研磨面を
測定して得たＡＦＭ３Ｄ画像から、ワークの研磨前およ
び研磨後の凹凸の段差量を求める。凹凸の段差量とは、
凸部（８）の頂面（８ａ）とそれに隣接する凹部の底面
（８ｂ）との間の距離をいう。ワークの研磨前の凹凸の
段差量は、パターン部初期段差量と呼ばれる。ワークの
研磨後の凹凸の段差量は、パターン部残存段差量と呼ば
れる。即ち、ワークの研磨前の被研磨面の形状情報は、
パターン部初期段差量であるといえ、ワークの研磨後の
被研磨面の形状情報は、パターン部残存段差量であると
いえる。ワークの研磨前の形状測定部において段差量の
異なる凹凸が存在する場合には、最も大きい段差量を求
め、それをパターン部初期段差量とする。ワークの研磨
後の形状測定部において段差量の異なる凹凸が存在する
場合も同様に、最も大きい段差量をパターン部残存段差
量とする。

【００４８】一般に、図２に示すような半導体デバイス
用基板において、パターン部初期段差量は膜厚測定部
（10）の底面（10ａ）と凸部（８）の頂面（８ａ）との
間の距離に相当し、図２において符号ｈｉで示される距
離に相当する。パターン部初期段差量もまた、初期膜厚
と同様に複数箇所（図１に示す５箇所のセル（100ａ〜1
00ｅ））にて測定した形状から求めた平均値とすること
が好ましい。

【００４９】一般に、半導体デバイス用基板を研磨によ
り平坦化するとき、凹凸は完全に平坦化されず、数〜数
十nmの段差が残った状態で最終的に段差が緩和された状
態となり、その後、段差が残ったままで膜全体にわたっ
て平坦化が進行する。そのため、半導体デバイス用基板
は完全に平坦化されず、段差が残る。この最終的に残る
段差の高さがパターン部残存段差量に相当する。パター
ン部残存段差量は図２においてｈｆで示される距離に相
当する。

【００５０】したがって、図２に示すような半導体デバ
イス用基板において、パターン部のみが先に除去されて
から平坦部が除去されるように研磨が進行すると仮定す
れば、凸部（８）が研磨されて、凹凸の段差量がパター
ン部残存段差量（ｈｆ）に等しくなったときにパターン
部が除去された状態（図中の一点鎖線で示される）とな
る。その後研磨される部分は膜の厚さが膜の全面にわた
って均一に減少していく。即ち、図２の層間絶縁膜
（６）内の一点鎖線はパターン部（６ａ）と平坦部（６
ｂ）との境界に相当するといえる。

【００５１】上記の仮定は理解を容易にするためのもの
であり、実際の研磨は平坦部とパターン部が同時に研磨
されるように進行する。但し、前述のように平坦部にお
ける研磨とパターン部における研磨は互いに独立してお
り、平坦部における研磨の進行は、凹凸の段差量の緩和
に影響を及ぼさない。平坦部が研磨されると、それに伴
って、凸部の頂面および凹部の底面の位置（レベル）が
同じだけ変化するからである。したがって、図２に示す
ワークにおいてパターン部と平坦部とが同時に研磨され
るとしても、図２に示すパターン部と平坦部との境界の
位置（レベル）は変わらない。パターン部と平坦部との
境界は、研磨後の凹部の底面の包絡面を、研磨前の凹部
の底面の包絡面に仮想的に一致させるまで平行移動させ
たときの、研磨後の被研磨面の表面であるともいえる。

【００５２】なお、図２に示すように、半導体デバイス
用基板において、例えば配線等が密に形成された部分の
上には、段差量が数〜数十nmの微細な凹凸（１６）が形
成されることがある。図２において、微細な凹凸（１
６）は１つの大きな凸部（８）の頂面に形成されている
ともいえる。この微細な凹凸（１６）は研磨の初期段階
で平坦化されるため、研磨速度を決定するに際し、その
段差量の変化は無視することができる。

【００５３】次に、パターン部除去体積およびパターン
部除去体積等価膜厚ｔｐを求める方法を説明する。パタ
ーン部除去体積は、形状測定部の等高線面積を所定の段
差増分（例えば１０nm）ごとに、パターン部残存段差量
からパターン部初期段差量まで（即ち、図２において層
間絶縁膜の表面から一点鎖線に至るまで）求め、求めた
等高線面積と段差増分の積の和を算出することにより求
められる。ここで、形状測定部の等高線面積とは、基板
表面に平行な面であって基準点（例えば基板の表面）か
ら所定距離だけ離れた面に沿って形状測定部を切断した
ときの切断面の面積をいう。

【００５４】したがって、パターン部除去体積は、段差
増分をｄｈとしたときに下記の式（２）：

【数４】 により求められる。

【００５５】先に例示したＡＦＭ「ＷＡ−２００」によ
れば、研磨前の形状測定部のＡＦＭ３Ｄ画像から、凹凸
の段差量ｈがパターン部初期段差量ｈｉからパターン部
残存段差量ｈｆ（ｈｆは０であってもよい）までのいず
れかの任意の値をとるときの被研磨面の形状を、２次元
うねり補正処理および画像解析処理コマンドで求めるこ
とができる。したがって、段差量の変化に伴う被研磨面
の形状の変化を見るために、ワークを少しずつ研磨し
て、都度、形状を測定する必要はない。等高線面積は、
画像解析処理および二値化処理コマンドにより段差増分
ごとに図４に示すような二値画像を得、二値画像におい
て白く表示される部分の面積をデジタイジングすること
により求められる。二値画像は段差増分ごとに得る。

【００５６】ＡＦＭ３Ｄ画像から二値画像を得る具体的
な手順は次のとおりである。一般に、半導体デバイス用
基板に形成された膜に存在する凹凸は、うねりを有する
面、即ち傾斜した曲面上に存在する場合が多い。そこ
で、３Ｄ画像から２Ｄ画像に変換するに際しては、凹凸
の凸部の頂面の包絡面を平面化してＡＦＭ測定基準面と
ワークの被研磨面を一致させるために、ＡＦＭの画像処
理ソフトを用いて２次元傾斜補正および２次元うねり補
正処理を施す必要がある。これらの補正により、傾斜を
有する曲面が平面化される。

【００５７】２Ｄ画像の濃淡データは、一旦高さデータ
に変換する。この変換したデータを処理して、ほぼノイ
ズ除去できる量（凹凸の最も高い部分から１０nm）だけ
凹部側によったオフセット面について等高線面積が求め
られるようにする。さらに、処理したデータを濃淡デー
タに再変換し、濃淡値に基づいて画像処理ソフトで二値
化処理し、図４に示すような二値画像を得る。二値化処
理は、適当な画像処理ソフト（例えば市販の「プリント
ショップ」等）を利用して実施する。

【００５８】パターン部除去体積等価膜厚ｔｐは、形状
測定部のパターン部除去体積を形状測定部の面積で除す
ことにより求められる。したがって、パターン部除去体
積等価膜厚ｔｐは、下記の式（３）に従って算出され
る。

【数５】

【００５９】上記の等高線面積は、研磨中、研磨パッド
とワークとが接触する部分の面積と考えることもでき
る。また、等高線面積を形状測定部の面積で除した値
は、研磨パッドとワークが接触する面積の割合、即ち、
研磨パッドにより実際に研磨される面積の割合を示す研
磨面積率と考えることができる。したがって、上記の式
（２）および式（３）をまとめて、パターン除去体積等
価膜厚ｔｐを下記の式（３’）に従って算出することも
できる。

【数６】

【００６０】続いて、研磨装置の研磨速度情報、即ち、
ワークの研磨速度を求める方法を説明する。ワークの研
磨速度は、ワークの研磨前および研磨後の形状情報、お
よびそれらから得られるパターン除去体積等価膜厚を用
いて、下記の式（４）：

【数７】 ＰＲ＝（ｔｉ−ｔｆ＋ｔｐ）／Ｔ ...（４） （式中、ＰＲはワークの研磨速度を示し、ｔｉは初期膜
厚を示し、ｔｆは残膜厚を示し、ｔｐはパターン部除去
体積等価膜厚を示し、Ｔは研磨時間を示す）により求め
られる。初期膜厚および残膜厚は、ワークの研磨前およ
び研磨後の形状情報により与えられる。パターン部除去
体積等価膜厚ｔｐは実際に除去されるパターン部の量を
より正確に与えるから、これを用いて式（４）に基づい
て求めた研磨速度はより正確である。

【００６１】上記の式において、（ｔｉ−ｔｆ）／Ｔを
平坦部の研磨速度ＰＲeとし、ｔｐ）／Ｔをパターン部
の研磨速度ＰＲpとすれば、ワークの研磨速度は、下記
の式（４’）：

【数８】ＰＲ＝ＰＲe＋ＰＲp ．．．（４’） のように、平坦部の研磨速度とパターン部の研磨速度の
和として求めることができる。

【００６２】研磨速度を決定するに際し、パターン部全
部を完全に除去しないで、即ち、パターン部の凹凸の段
差量がパターン部残存段差量よりも大きい状態にて、研
磨を止めて研磨速度を決定してもよい。その場合、式
（２）または式（３’）において、パターン部残存段差
量に代えて、研磨を止めた時点のパターン部の凹凸の段
差量を代入するとよい。そのようにして求められる値
は、研磨パッドが剛体として作用することにより除去さ
れたパターン部の一部を、形状測定部全体にわたって均
すことにより形成される膜（この膜は除去されたパター
ン部の体積に等しい体積を有する）の厚さに相当し、パ
ターン部の部分除去体積等価膜厚と呼べる。

【００６３】また、研磨速度を決定するに際し、ワーク
は、必ずしも未加工のものである必要は無く、既に一部
研磨されたワークを使用して研磨速度を決定してよい。
その場合、式（２）または式（３’）において、パター
ン部初期段差量に代えて、再度研磨する前のパターン部
の凹凸の段差量を代入するとよい。そのようにして求め
られる値もまた、パターン部の部分除去体積等価膜厚と
いえる。

【００６４】既に研磨されたワークを使用する場合にお
いても、パターン部の凹凸の段差量がパターン部残存段
差量よりも大きい状態にて、研磨を止めて研磨速度を決
定してもよい。その場合、式（２）または式（３’）に
おいて、パターン部初期段差量およびパターン部残存段
差量に代えて、再度研磨する前のパターン部の凹凸の段
差量および研磨を止めた時点のパターン部の凹凸の段差
量を代入するとよい。そのようにして求められる値もま
た、パターン部の部分除去体積等価膜厚といえる。

【００６５】本発明の研磨レシピ決定方法においては、
上記のようにして得られる、ワークの形状情報および研
磨装置の研磨速度情報が利用される。これらの情報を利
用して研磨レシピを決定する方法を以下に具体的に説明
する。

【００６６】

【発明の実施の形態】本発明の研磨レシピ決定方法は、
ワークのロットが変わるときに（即ち、ワークＡの直前
に研磨されるワークがワークＡとは異なる種類のもので
ある場合に）、次のロットのワーク（即ち、ワークＡ）
の研磨レシピを決定するのに有用な方法である。以下
に、ロットが変わるケースとして想定されるものを幾つ
か示し、各ケースにおいて、上記の情報を利用して研磨
レシピを決定する方法を説明する。また、以下の説明
は、ワークが図１および図２に示すような半導体デバイ
ス用基板であると想定して行う。

【００６７】［ケース１］ ワークＡを研磨する直前に
研磨したワークＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料か
ら成る膜を有するものであり、過去研磨装置Ｘでワーク
Ａを研磨した実績がある場合を想定する。以下の説明に
おいて、過去研磨装置Ｘで研磨したワークＡをワークＡ
bと呼び、研磨レシピを決定する対象となるワークＡと
区別する。

【００６８】ワークＡの研磨速度の予測 研磨装置Ｘを用いる場合のワークＡの研磨速度は、ワー
クＡを研磨するときの研磨装置Ｘの状態の影響を受け
る。したがって、ワークＡの研磨速度を予測するときに
は、ワークＡを研磨する直前に研磨したワークの研磨速
度を求め、この研磨速度を予測のための情報として活用
することが好ましい。これはケース１に限られず、他の
ケースについてもあてはまる。ケース１においては、研
磨される膜の材料がワークＡおよびワークＢとも同じで
あるため、ワークＢの研磨速度、即ち、ワークＡの研磨
前の研磨装置Ｘの研磨速度情報を、そのままワークＡの
予測される研磨速度ＰＲ_Aとして用いることができる。

【００６９】ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
形状の変化量の予測 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量の
予測は、ワークＡのパターン部除去体積等価膜厚を予測
することによって行う。以下に、具体的な予測方法を説
明する。

【００７０】ａ）方法１：ワークＡbの研磨前および研
磨後の被研磨面の形状情報から、ワークＡbのパターン
部除去体積等価膜厚ｔｐを上記の式（３）に従って求め
る。ワークＡbのパターン部除去体積等価膜厚ｔｐと、
ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報であるワークＡ
のパターン部初期段差量ｈｉ、ワークＡbの研磨前およ
び研磨後の被研磨面の形状情報であるワークＡbのパタ
ーン部初期段差量ｈｉおよびパターン部残存段差量ｈｆ
から、下記の式（５）に従ってワークＡのパターン部除
去体積等価膜厚を予測する。

【００７１】

【数９】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００７２】ｂ）方法２：ワークＡのパターン部残存段
差量ｈｆが０であると仮定したときの、ワークＡのパタ
ーン部除去体積等価膜厚ｔｐをワークＡの研磨前の被研
磨面の形状情報に基づいて求める。求めたワークＡのパ
ターン部除去体積等価膜厚ｔｐ（パターン部残存段差量
＝０と仮定したとき）、ワークＡの研磨前の被研磨面の
形状情報（即ち、ワークＡのパターン部初期段差量ｈ
ｉ）、およびワークＡbの研磨後の被研磨面の形状情報
（即ち、ワークＡbのパターン部残存段差量ｈｆ）か
ら、下記の式（６）に従ってワークＡのパターン部除去
体積等価膜厚を予測する。

【数１０】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００７３】ｃ）方法３：研磨装置Ｘにより研磨される
ワークの段差緩和性が研磨速度による影響を受け、研磨
速度の大小によってワークのパターン部残存段差量が変
化する場合において、研磨速度とワークのパターン部残
存段差量との関係が既知であるときを想定する。そのと
きのワークＡのパターン部除去体積等価膜厚は次のよう
にして予測する。まず、ワークＡbの研磨後の被研磨面
の形状情報（即ち、ワークＡbのパターン部残存段差量
ｈｆ）、ワークＡbの研磨後の研磨装置Ｘの研磨速度情
報（即ち、ワークＡbの研磨速度）およびワークＡの研
磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報（即ち、ワークＢの研
磨速度）から、研磨速度がＰＲ_Aであるときに得られた
であろうワークＡbのパターン部残存段差量ｈｆを予測
する。この予測は、ワークの段差緩和性と研磨速度との
関係を示す既知の換算式または換算表等を利用して行
う。また、ワークＡbの研磨後の研磨装置Ｘの研磨速度
情報に代えて、ワークＡbの研磨前の研磨装置Ｘの研磨
速度情報を使用してよい。

【００７４】このワークＡbの予測されるパターン部残
存段差量ｈｆ、ならびに上述のワークＡbのパターン部
除去体積等価膜厚ｔｐ、ワークＡの研磨前の被研磨面の
形状情報であるワークＡのパターン部初期段差量ｈｉ、
ワークＡbの研磨前および研磨後の被研磨面の形状情報
であるワークＡbのパターン部初期段差量ｈｉおよびパ
ターン部残存段差量ｈｆから、下記の式（７）に従っ
て、研磨速度による影響を考慮に入れて、ワークＡのパ
ターン部除去体積等価膜厚を予測することができる。

【００７５】

【数１１】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００７６】あるいは、このワークＡbの予測されるパ
ターン部残存段差量ｈｆ、ならびに上述のワークＡのパ
ターン部除去体積等価膜厚ｔｐ（パターン部残存段差量
＝０と仮定したとき）およびワークＡの研磨前の被研磨
面の形状情報（即ち、ワークＡのパターン部初期段差量
ｈｉ）から、下記の式（８）に従って、研磨速度による
影響を考慮に入れて、ワークＡのパターン部除去体積等
価膜厚を予測することができる。

【００７７】

【数１２】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００７８】以上のようにして得たおよびの予測結
果（ＲＰ_AおよびワークＡのｕｐ（ｕｐ_A））、ワークＡ
の研磨前の形状情報から得られる初期膜厚ｔｉ_A、なら
びに目標残膜厚ｔｓ_Aから、上記の式（１）に従って研
磨時間Ｔ_Aを算出し、この研磨時間に基いて研磨レシピ
を決定する。

【００７９】［ケース２］ ワークＡを研磨する直前に
研磨したワークＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料か
ら成る膜を有するものであり、過去研磨装置Ｘでワーク
Ａを研磨した実績がなく、ワークＡが有する膜と同じ材
料から成る膜を有するが、ワークＡとは研磨前の形状が
異なるワークＣを研磨した実績がある場合を想定する。
研磨前の形状が異なるワークとは、配線およびトランジ
スタ等の素子のパターンが異なるために、研磨前の膜厚
および／または被研磨面の形状（即ち、凹凸形状）が異
なるワークをいう。

【００８０】ワークＡの研磨速度ＰＲ_Aの予測 ケース２においては、研磨される膜の材料がワークＡお
よびワークＢとも同じであるため、ワークＢの研磨速
度、即ち、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情
報を、そのままＰＲ_Aとして用いることができる。

【００８１】ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
形状の変化量の予測 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量の
予測は、ワークＡのパターン部除去体積等価膜厚を予測
することによって行う。一般に、ワークの段差緩和性
（即ち、ワークのパターン部残存段差量）は、研磨装置
が同じであれば、膜の材料および研磨前のワークの形状
の如何によらず、同じになる傾向にある。即ち、ワーク
の段差緩和性は研磨装置のみの影響を受ける。ケース２
に関して説明する以下の予測方法は、このことを前提と
した予測方法である。

【００８２】ａ）方法１：ワークＡのパターン部残存段
差量が０であると仮定したときの、ワークＡのパターン
部除去体積等価膜厚ｔｐをワークＡの研磨前の被研磨面
の形状情報に基づいて求める。求めたワークＡのパター
ン部除去体積等価膜厚ｔｐ（パターン部残存段差量＝０
と仮定したとき）、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状
情報（即ち、ワークＡのパターン部初期段差量ｈｉ）、
およびワークＣの研磨後の被研磨面の形状情報（即ち、
ワークＣのパターン部残存段差量ｈｆ）から、下記の式
（９）に従ってワークＡのパターン部除去体積等価膜厚
を予測する。

【００８３】

【数１３】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００８４】ｂ）方法２：研磨装置Ｘにより研磨される
ワークの段差緩和性が研磨速度による影響を受け、研磨
速度の大小によってワークのパターン部残存段差量が変
化する場合において、研磨速度とワークのパターン部残
存段差量との関係が既知であるときを想定する。そのと
きのワークＡのパターン部除去体積等価膜厚は次のよう
にして予測する。まず、ワークＣの研磨後の被研磨面の
形状情報（即ち、ワークＣのパターン部残存段差量ｈ
ｆ）、ワークＣの研磨後の研磨装置Ｘの研磨速度情報
（即ち、ワークＣの研磨速度）およびワークＡの研磨前
の研磨装置Ｘの研磨速度情報（即ち、ワークＢの研磨速
度）から、研磨速度がＰＲ_Aであるときに得られたであ
ろうワークＣのパターン部残存段差量ｈｆを予測する。
この予測は、ワークの段差緩和性と研磨速度との関係を
示す既知の換算式または換算表等を利用して行う。ま
た、ワークＣの研磨後の研磨装置Ｘの研磨速度情報に代
えて、ワークＣの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報を
使用してよい。

【００８５】このワークＣの予測されるパターン部残存
段差量ｈｆ、ならびに上述のワークＡのパターン部除去
体積等価膜厚ｔｐ（パターン部残存段差量＝０と仮定し
たとき）、およびワークＡの研磨前の被研磨面の形状情
報（即ち、ワークＡのパターン部初期段差量ｈｉ）か
ら、下記の式（１０）に従って、研磨速度による影響を
考慮に入れて、ワークＡのパターン部除去体積等価膜厚
を予測することができる。

【００８６】

【数１４】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００８７】上述のように、式（９）および（１０）に
よる予測は、同じ研磨装置Ｘを用いてワークを研磨した
場合に、膜の材料および研磨前の形状の如何によらず、
パターン部残存段差量が全て、実質的に同じ量となると
きに有効である。研磨前の形状によってパターン部残存
段差量が変化する場合には、それを考慮して、式（９）
および（１０）に適当な補正を加える必要がある。

【００８８】以上のようにして得たおよびの予測結
果（ＲＰ_AおよびワークＡのｕｐ（ｕｐ_A））、ワークＡ
の研磨前の形状情報から得られる初期膜厚ｔｉ_A、なら
びに目標残膜厚ｔｓ_Aから、上記の式（１）に従って研
磨時間Ｔ_Aを算出し、この研磨時間に基いて研磨レシピ
を決定する。なお、ケース２において、ワークＣはワー
クＢであってよい。即ち、ワークＣの研磨後の被研磨面
の形状情報はワークＢの研磨後の被研磨面の形状情報で
あってよい。

【００８９】［ケース３］ ワークＡを研磨する直前に
研磨したワークＤが、ワークＡが有する膜とは異なる材
料から成る膜を有するものであり、過去研磨装置Ｘでワ
ークＤを研磨した直後にワークＡを研磨した実績がある
場合を想定する。以下の説明において、過去研磨装置Ｘ
で研磨したワークＡおよびワークＤを、それぞれワーク
ＡbおよびワークＤbと呼び、研磨レシピを決定する対象
となるワークＡおよびその直前に研磨したワークＤと区
別する。

【００９０】ワークＡの研磨速度ＰＲ_Aの予測 ケース３においては、ワークの膜の材料の変化（即ち、
ワークがワークＤからワークＡに変わること）が研磨装
置Ｘに与える影響を考慮してＰＲ_Aを予測する。予測に
必要な情報は、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速
度情報（即ち、ワークＤの研磨速度ＰＲ）、ワークＡb
の研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報（即ち、ワークＤ
bの研磨速度ＰＲ）およびワークＡbの研磨後の研磨装置
Ｘの研磨速度情報（即ち、ワークＡbの研磨速度ＰＲ）
であり、それらからＰＲ_Aを下記の式（１１）に従って
求める。

【００９１】

【数１５】 （式中、ＰＲ_AはワークＡの予測される研磨速度を示
し、ＰＲは研磨速度を示す。）

【００９２】ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
形状の変化量の予測 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量の
予測は、ワークＡのパターン部除去体積等価膜厚を予測
することによって行う。ケース３においても、ケース２
と同様にワークの段差緩和性は研磨装置のみの影響を受
けるという前提の下で、ワークＡのパターン部除去体積
等価膜厚の予測方法を説明する。

【００９３】ａ）方法１：ワークＡのパターン部残存段
差量が０であると仮定したときの、ワークＡのパターン
部除去体積等価膜厚をワークＡの研磨前の被研磨面の形
状情報に基づいて求める。求めたワークＡのパターン部
除去体積等価膜厚ｔｐ（パターン部残存段差量＝０と仮
定したとき）、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報
（即ち、ワークＡのパターン部初期段差量ｈｉ）、およ
びワークＤbの研磨後の被研磨面の形状情報（即ち、ワ
ークＤbのパターン部残存段差量ｈｆ）から、下記の式
（１２）に従ってワークＡのパターン部除去体積等価膜
厚を予測する。

【００９４】

【数１６】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００９５】ｂ）方法２：研磨装置Ｘにより研磨される
ワークの段差緩和性が研磨速度による影響を受け、研磨
速度の大小によってワークのパターン部残存段差量が変
化する場合において、研磨速度とワークのパターン部残
存段差量との関係が既知であるときを想定する。そのと
きのワークＡのパターン部除去体積等価膜厚は次のよう
にして予測する。まず、ワークＤbの研磨後の被研磨面
の形状情報（即ち、ワークＤbのパターン部残存段差量
ｈｆ）、ワークＡbの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情
報（即ち、ワークＤbの研磨速度）およびワークＡの研
磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報（即ち、ワークＤの研
磨速度）から、研磨速度がワークＤの研磨速度であると
きに得られたであろうワークＤbのパターン部残存段差
量ｈｆを予測する。この予測は、ワークの段差緩和性と
研磨速度との関係を示す既知の換算式または換算表等を
利用して行う。

【００９６】このワークＤbの予測されるパターン部残
存段差量ｈｆ、ならびに上述のワークＡのパターン部除
去体積等価膜厚ｔｐ（パターン部残存段差量＝０と仮定
したとき）およびワークＡの研磨前の被研磨面の形状情
報（即ち、ワークＡのパターン部初期段差量ｈｉ）か
ら、式（１３）に基づいて、研磨速度による影響を考慮
に入れて、ワークＡのパターン部除去体積等価膜厚を予
測することができる。

【００９７】

【数１７】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【００９８】上述のように、式（１２）および（１３）
による予測は、同じ研磨装置Ｘを用いてワークを研磨し
た場合に、膜の材料および研磨前の形状の如何によら
ず、パターン部残存段差量が全て同じ量となるときに有
効である。研磨前の形状によってパターン部残存段差量
が変化する場合には、それを考慮して、式（１２）およ
び（１３）に適当な補正を加える必要がある。

【００９９】ｃ）方法３：過去に研磨したワークＡの研
磨前および研磨後の被研磨面の形状情報が存在すれば、
上記ケース１のの方法１〜３に従って、ワークＡのパ
ターン部除去体積等価膜厚を予測することができる。

【０１００】以上のようにして得たおよびの予測結
果（ＲＰ_AおよびワークＡのｕｐ（ｕｐ_A））、ワークＡ
の研磨前の形状情報から得られる初期膜厚ｔｉ_A、なら
びに目標残膜厚ｔｓ_Aから、上記の式（１）に従って研
磨時間Ｔ_Aを算出し、この研磨時間に基いて研磨レシピ
を決定する。

【０１０１】［ケース４］ ワークＡを研磨する直前に
研磨したワークＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料か
ら成る膜を有するものであり、過去研磨装置Ｘでワーク
Ａを研磨した実績がなく、別の研磨装置ＹでワークＡを
研磨した実績がある場合を想定する。以下の説明におい
て、研磨装置Ｙで研磨したワークＡをワークＡyと呼
び、研磨レシピを決定する対象となるワークＡと区別す
る。

【０１０２】ワークＡの研磨速度ＰＲ_Aの予測 ケース４においては、研磨される膜の材料がワークＡお
よびワークＢとも同じであるため、ワークＢの研磨速
度、即ち、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情
報を、そのままＰＲ_Aとして用いることができる。

【０１０３】ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
形状の変化量の予測 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量の
予測は、ワークＡのパターン部除去体積等価膜厚を予測
することによって行う。予測方法は、ワークの段差緩和
性（即ち、ワークのパターン部残存段差量）が研磨装置
による影響を受けない場合と受ける場合とでは異なる。
以下、それぞれの場合の予測方法を説明する。

【０１０４】Ａ．ワークの段差緩和性が研磨装置による
影響を受けない場合 ａ）方法１：ワークＡyの研磨前および研磨後の被研磨
面の形状情報から、ワークＡyのパターン部除去体積等
価膜厚ｔｐを上記の式（３）に従って求める。ワークＡ
yのパターン部除去体積等価膜厚ｔｐと、ワークＡの研
磨前の被研磨面の形状情報であるワークＡのパターン部
初期段差量ｈｉ、ワークＡyの研磨前および研磨後の被
研磨面の形状情報であるワークＡyのパターン部初期段
差量ｈｉおよびパターン部残存段差量ｈｆから、下記の
式（１４）に従ってワークＡのパターン部除去体積等価
膜厚を予測する。

【０１０５】

【数１８】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【０１０６】ｂ）方法２：研磨装置ＸおよびＹにより研
磨されるワークの段差緩和性が研磨速度による影響を受
け、研磨速度の大小によってワークのパターン部残存段
差量が変化する場合において、研磨速度とワークのパタ
ーン部残存段差量との関係が既知であるときを想定す
る。そのときのワークＡのパターン部除去体積等価膜厚
は次のようにして予測する。まず、ワークＡyの研磨後
の被研磨面の形状情報（即ち、ワークＡyのパターン部
残存段差量ｈｆ）、ワークＡyの研磨後の研磨装置Ｙの
研磨速度情報（すなわち、ワークＡyの研磨速度）、お
よびワークＡの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報（即
ち、ワークＢの研磨速度）から、研磨速度がＰＲ_Aであ
るときに得られたであろうワークＡyのパターン部残存
段差量ｈｆを予測する。この予測は、ワークの段差緩和
性と研磨速度との関係を示す既知の換算式または換算表
等を利用して行う。また、ワークＡyの研磨後の研磨装
置Ｙの研磨速度情報に代えて、ワークＡyの研磨前の研
磨装置Ｙの研磨速度情報を使用してよい。

【０１０７】ワークＡyの予測されるパターン部残存段
差量ｈｆ、ならびに上述のワークＡyのパターン部除去
体積等価膜厚ｔｐ、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状
情報であるワークＡのパターン部初期段差量ｈｉ、ワー
クＡyの研磨前および研磨後の被研磨面の形状情報であ
るワークＡyのパターン部初期段差量ｈｉおよびパター
ン部残存段差量ｈｆから、下記の式（１５）に従って、
研磨速度による影響を考慮に入れて、ワークＡのパター
ン部除去体積等価膜厚を予測することができる。

【０１０８】

【数１９】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【０１０９】Ｂ．ワークの段差緩和性が研磨装置による
影響を受ける場合 ａ）方法１：過去研磨装置Ｙで、ワークＡだけでなくワ
ークＢも研磨した実績があると想定する。研磨装置Ｘで
研磨したワークＢ（ワークＢxとも呼ぶ）の研磨後の被
研磨面の形状情報（即ち、ワークＢxのパターン部残存
段差量ｈｆ）、研磨装置Ｙで研磨したワークＢ（ワーク
Ｂyとも呼ぶ）の研磨後の被研磨面の形状情報（即ち、
ワークＢyのパターン部残存段差量ｈｆ）、およびワー
クＡyの研磨後の被研磨面の形状情報（即ち、ワークＡy
のパターン部残存段差量ｈｆ）から、ワークＡのパター
ン部残存段差量を下記の式（１６）に従って予測する。

【０１１０】

【数２０】 （式中、ｈｆはパターン部残存段差量を示す。）

【０１１１】式（１６）に従って求めたワークＡの予測
されるパターン部残存段差量ｈｆを用いて、下記の式
（１７）に従って、ワークＡのパターン部除去体積等価
膜厚を予測する。

【０１１２】

【数２１】 （式中、ｕｐは予測されるパターン部除去体積等価膜厚
を、ｔｐはパターン部除去体積等価膜厚を、ｈｉはパタ
ーン部初期段差量を、ｈｆはパターン部残存段差量を示
す。）

【０１１３】上記の式（１６）および（１７）を用いれ
ば、研磨装置による影響を考慮に入れて、ワークＡのパ
ターン部除去体積等価膜厚を予測することができる。こ
の方法においては、ワークＢxおよびＢyに代えて、過去
研磨装置ＸおよびＹで研磨した別のワークＥ（それぞれ
ワークＥxおよびＥyとも呼ぶ）を採用し、ワークＥxお
よびＥyの研磨後の被研磨面の形状情報を用いてもよ
い。ワークＥは、例えば、ワークＡが有する膜とは異な
る材料で形成された膜を有するワークであってよい。

【０１１４】ｂ）方法２：研磨装置ＸおよびＹにより研
磨されるワークの段差緩和性が研磨速度による影響をさ
らに受け、研磨速度の大小によってワークのパターン部
残存段差量が変化する場合において、研磨速度とワーク
のパターン部残存段差量との関係が既知であるときを想
定する。そのときのワークＡのパターン部除去体積等価
膜厚は次のようにして予測する。まず、ワークＡyの研
磨後の被研磨面の形状情報（即ち、ワークＡyのパター
ン部残存段差量ｈｆ）、ワークＡyの研磨後の研磨装置
Ｙの研磨速度情報（すなわち、ワークＡyの研磨速
度）、およびワークＡの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度
情報（即ち、ワークＢの研磨速度）から、研磨速度がＰ
Ｒ_Aであるときに得られたであろうワークＡyのパターン
部残存段差量ｈｆを予測する。この予測は、ワークの段
差緩和性と研磨速度との関係を示す既知の換算式または
換算表等を利用して行う。同様にして、研磨速度がＰＲ
_Aであるときに得られたであろうワークＢyのパターン部
残存段差量を予測する。ワークＢxはワークＡの研磨直
前に研磨したものであるから、研磨速度がＰＲ_Aである
ときに得られたであろうワークＢxのパターン部残存段
差量を予測する必要はない。予測したワークＡyおよび
Ｂyのパターン部残存段差量ｈｆを式（１６）に代入
し、研磨速度がＰＲ_AであるときのワークＡのｈｆを予
測する。この予測した値を式（１７）のワークＡの予測
されるｈｆに代入すれば、研磨速度の影響を考慮に入れ
て、ワークＡのパターン部除去体積等価膜厚を予測する
ことができる。

【０１１５】ワークＢxおよびＢyに代えて、過去研磨装
置ＸおよびＹで研磨した別のワークＥxおよびＥyを採用
する場合には、研磨速度がＰＲ_Aであるときに得られた
であろうワークＥxおよびＥyのパターン部残存段差量を
それぞれ予測する。

【０１１６】以上のようにして得たおよびの予測結
果（ＲＰ_AおよびワークＡのｕｐ（ｕｐ_A））、ワークＡ
の研磨前の形状情報から得られる初期膜厚ｔｉ_A、なら
びに目標残膜厚ｔｓ_Aから、上記の式（１）に従って研
磨時間Ｔ_Aを算出し、この研磨時間に基いて研磨レシピ
を決定する。

【０１１７】上記ケース１〜４は例示にすぎない。しか
し、これらに関する説明から、研磨装置の研磨速度情報
およびワークの形状情報を利用して、ワークの研磨速度
およびワークの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化
量を予測する、下記の一般的な方法が理解されよう。

【０１１８】ワークＡの研磨速度は、ワークＡの前に研
磨されるワークの種類によらず、ワークＡの研磨前の研
磨装置Ｘの研磨速度情報（即ち、ワークＡの直前に研磨
したワークの研磨速度）に基づいて予測される。これ
は、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報が、
ワークＡが研磨されるときの研磨装置Ｘの状態を反映し
た情報であることによる。ケース３で説明したように、
ワークＡの研磨速度は、さらに必要に応じて、過去に研
磨したワークＡの研磨前および研磨後の研磨装置Ｘの研
磨速度情報に基づいて予測される。

【０１１９】ワークの段差緩和性（即ち、パターン部残
存段差量）がワークの種類、研磨速度および研磨装置の
影響を受けない場合、ワークＡの研磨前と研磨後の被研
磨面の形状の変化量は、ワークＡの研磨前の被研磨面の
形状情報、ならびに過去研磨装置Ｘで研磨したワークＱ
（ワークＱはワークＡと同じまたは異なる種類のワーク
である）の研磨前および研磨後の被研磨面の形状情報に
基づいて予測される。この予測方法は、上記の式（５）
に従って、ワークＡの予測されるパターン部除去体積等
価膜厚を求めることに相当する。

【０１２０】あるいは、ワークＡの研磨前と研磨後の被
研磨面の形状の変化量は、ワークＡの研磨前の被研磨面
の形状情報、ならびに過去研磨装置Ｘで研磨したワーク
Ｑ（ワークＱはワークＡと同じまたは異なる種類のワー
クである）の研磨後の被研磨面の形状情報に基づいて予
測される。この予測方法は、上記の式（６）、（９）、
（１２）および（１４）に従って、ワークＡの予測され
るパターン部除去体積等価膜厚を求めることに相当す
る。

【０１２１】ワークＡの段差緩和性が研磨速度の影響を
受ける場合には、上記の情報に加えて、過去研磨装置Ｘ
で研磨した上記ワークＱの研磨前または研磨後の研磨装
置Ｘの研磨速度情報に基づいて、ワークＡの研磨前と研
磨後の被研磨面の形状の変化量が予測される。この予測
方法は、上記の式（７）、（８）、（１０）、（１３）
および（１５）に従って、ワークＡの予測されるパター
ン部除去体積等価膜厚を求めることに相当する。

【０１２２】以上、ワークの形状情報、および研磨装置
Ｘの研磨速度情報を利用してワークの研磨レシピを決定
する方法を説明した。研磨レシピの決定に際しては、必
要に応じて研磨装置の変化情報をさらに利用してよい。
研磨装置の変化情報とは、１枚のワークを研磨している
間の研磨速度の経時的変化に関する情報である。例え
ば、研磨装置Ｘでワークを研磨するときに、１枚のワー
クの研磨終了時の研磨速度が研磨開始時のそれと比較し
て減少することが予めわかっている場合には、その減少
量が研磨装置の変化情報となる。変化情報が無視できな
い場合（即ち、研磨速度の減少量が大きい場合）には、
ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報に加え
て、研磨装置Ｘの変化情報を考慮して、研磨時間を決定
することが好ましい。研磨装置の変化情報を考慮するこ
とにより、所望の残膜厚を得るのに必要な研磨時間をよ
り正確に求めることができ、研磨レシピをより適切に決
定することができる。

【０１２３】上記においては、研磨レシピを構成する要
素の１つである研磨時間を決定する方法を説明した。研
磨レシピは、この求めた研磨時間に基づいて、所望の残
膜厚が得られるように、他の要素を適宜変更させて最終
的に決定される。例えば、求めた研磨時間よりも短い時
間で研磨を終了させようとする場合には、ワークを研磨
パッドに押し付けるときの圧力を増加させる、あるいは
ワークに対する研磨パッドの相対速度を増加させるよう
に、研磨レシピを設定するとよい。

【０１２４】本発明の研磨レシピ決定方法は、配線等の
素子の上に形成された層間絶縁膜の露出表面を被研磨面
とする半導体デバイス用基板の研磨に好ましく適用され
る。したがって、本発明の研磨方法は、半導体デバイス
の製造工程に含まれる研磨工程（平坦化工程）に好まし
く適用される。本発明の研磨レシピ決定方法はまた、Ｃ
ＭＰに好ましく適用される。

【０１２５】

【発明の効果】以上において説明した本発明の研磨レシ
ピ決定方法は、研磨時間を決定するのに必要な研磨速度
および形状の変化量を、過去にワークを研磨したときに
得た研磨装置の研磨速度情報およびワークの形状情報を
利用して予測することを特徴とする。この特徴により、
研磨レシピを、簡易に且つ高い精度で決定することがで
き、その結果、研磨工程のスループットが向上し、製品
コストが低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の研磨方法で研磨される半導体デバイ
ス用基板の一例の平面図である。

【図２】 本発明の研磨方法で研磨される半導体デバイ
ス用基板の一例の断面図である。

【図３】 ＡＦＭで測定した被研磨面の形状を示す３Ｄ
画像である。

【図４】 等高線面積を求めるための二値画像である。

【図５】 従来の研磨方法で研磨される半導体デバイス
用基板の一例の平面図である。

【図６】 従来の研磨方法で研磨される半導体デバイス
用基板の一例の断面図である。

【図７】 半導体デバイス用基板をＣＭＰ法により研磨
する研磨装置の一例の模式図である。

【符号の説明】 １...デバイス用基板、２...半導体ウエハ、４...配線
等、６...層間絶縁膜、６ａ...パターン部、６ｂ...平
坦部、８...凸部、８ａ...凸部の頂面、８ｂ...凹部の
底面、10...膜厚測定部、12...研磨前の層間絶縁膜の露
出表面、14...研磨後の層間絶縁膜の露出表面、16...微
細な凹凸、100...セル、201...ワーク、202...研磨パッ
ド、204...ステンレススチールベルト、206...ホルダ、
208...ベルト駆動ドラム、210...ドレッサー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐竹 光成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新宮 克喜 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中谷 祥二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西木 直巳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C049 AA07 AC02 BA02 BA04 BA09 BB09 BC02 CA01 CB03 3C058 AA07 AC02 BA02 BA04 BA09 BB09 BC02 CA01 CB03 DA12

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被研磨面に凹凸が形成されているワーク
   を研磨パッドに押し付けながら、研磨パッドをワークに
   対して相対運動させることにより被研磨面を研磨する研
   磨装置Ｘを用いて、基板に形成された膜の表面を被研磨
   面とするワークＡを研磨する際の研磨レシピを決定する
   方法であって、 ワークＡの研磨速度を予測すること、ならびにワークＡ
   の研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量を予測する
   ことを含み、さらに、 ワークＡの予測される研磨速度、ワークＡの研磨前と研
   磨後の形状の予測される変化量、ならびにワークＡの初
   期膜厚および目標残膜厚に基づいて、ワークＡの研磨時
   間を決定することを含む研磨レシピ決定方法。
2. 【請求項２】 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
   形状の変化量を予測することが、 研磨前の膜の領域を、厚さ方向で、２つの部分、即ち、
   研磨により凹凸の段差が最終的に緩和されるまでの部分
   であるパターン部と、膜全体が均一に研磨される部分で
   ある平坦部とに区分し、 ワークの被研磨面の少なくとも一部分であって、かつ凹
   凸を含む部分を形状測定部として選択し、 形状測定部において研磨により除去されるパターン部の
   体積であるパターン部除去体積を予測し、 予測されるパターン部除去体積を形状測定部の面積で除
   した値ｕｐを求めることである請求項１に記載の研磨レ
   シピ決定方法。
3. 【請求項３】 ワークＡの予測される研磨速度（Ｐ
   Ｒ_A）、ワークＡの研磨前の膜厚（ｔｉ_A）、ワークＡの
   目標残膜厚（ｔｓ_A）、およびワークＡの研磨前と研磨
   後の被研磨面の形状の予測される変化量（ｕｐ_A）か
   ら、ワークＡの研磨時間（Ｔ_A）を下記の式： 【数１】Ｔ_A＝（ｔｉ_A−ｔｓ_A＋ｕｐ_A）／ＰＲ_A に従って求めることを含む請求項２に記載の研磨レシピ
   決定方法。
4. 【請求項４】 ワークＡの研磨速度を、ワークＡの研磨
   前の研磨装置Ｘの研磨速度情報に基づいて予測する請求
   項３に記載の研磨レシピ決定方法。
5. 【請求項５】 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
   形状の変化量を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情
   報、ならびに過去研磨装置Ｘで研磨したワークＱ（ワー
   クＱはワークＡと同じまたは異なる種類のワークであ
   る）の研磨前および研磨後の被研磨面の形状情報に基づ
   いて予測する請求項３または請求項４のいずれか１項に
   記載の研磨レシピ決定方法。
6. 【請求項６】 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
   形状の変化量を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情
   報、ならびに過去研磨装置Ｘで研磨したワークＱ（ワー
   クＱはワークＡと同じまたは異なる種類のワークであ
   る）の研磨後の被研磨面の形状情報に基づいて予測する
   請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の研磨レ
   シピ決定方法。
7. 【請求項７】 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の
   形状の変化量を、上記の情報に加えて、上記ワークＱの
   研磨前または研磨後の研磨装置Ｘの研磨速度情報に基づ
   いて予測する請求項５または請求項６のいずれか１項に
   記載の研磨レシピ決定方法。
8. 【請求項８】 ワークＡを研磨する直前に研磨したワー
   クＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料から成る膜を有
   するものであり、過去研磨装置ＸでワークＡを研磨した
   実績がある場合において、 ワークＡの研磨速度を、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘ
   の研磨速度情報に基づいて予測し、 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
   を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報、ならびに
   過去研磨装置ＸでワークＡを研磨したときのワークＡの
   研磨前および研磨後の被研磨面の形状情報に基づいて予
   測し、 初期膜厚をワークＡの研磨前の形状情報から求める請求
   項３に記載の研磨レシピ決定方法。
9. 【請求項９】 ワークＡを研磨する直前に研磨したワー
   クＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料から成る膜を有
   するものであり、過去研磨装置ＸでワークＡを研磨した
   実績がある場合において、 ワークＡの研磨速度を、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘ
   の研磨速度情報に基づいて予測し、 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
   を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報、ならびに
   過去研磨装置ＸでワークＡを研磨したときのワークＡの
   研磨後の被研磨面の形状情報に基づいて予測し、 初期膜厚をワークＡの研磨前の形状情報から求める請求
   項３に記載の研磨レシピ決定方法。
10. 【請求項１０】 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面
    の形状の変化量を、上記の情報に加えて、ワークＡの研
    磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報、ならびに過去研磨装
    置ＸでワークＡを研磨したときのワークＡの研磨前また
    は研磨後の研磨装置Ｘの研磨速度情報に基づいて予測す
    る請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の研磨
    レシピ決定方法。
11. 【請求項１１】 ワークＡを研磨する直前に研磨したワ
    ークＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料から成る膜を
    有するものであり、過去研磨装置ＸでワークＡを研磨し
    た実績がなく、ワークＡが有する膜と同じ材料から成る
    膜を有するが、ワークＡとは研磨前の形状が異なるワー
    クＣを研磨した実績がある場合において、 ワークＡの研磨速度を、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘ
    の研磨速度情報に基づいて予測し、 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
    を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報、およびワ
    ークＣの研磨後の被研磨面の形状情報に基づいて予測
    し、 初期膜厚をワークＡの研磨前の形状情報から求める請求
    項３に記載の研磨レシピ決定方法。
12. 【請求項１２】 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面
    の形状の変化量を、上記の情報に加えて、ワークＡの研
    磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報、ワークＣの研磨前ま
    たは研磨後の研磨装置Ｘの研磨速度情報に基づいて予測
    する請求項１１に記載の研磨レシピ決定方法。
13. 【請求項１３】 ワークＡを研磨する直前に研磨したワ
    ークＤが、ワークＡが有する膜とは異なる材料から成る
    膜を有するものであり、過去研磨装置ＸでワークＤを研
    磨した直後にワークＡを研磨した実績がある場合におい
    て、 ワークＡの研磨速度を、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘ
    の研磨速度情報、ならびに過去研磨装置ＸでワークＡを
    研磨したときのワークＡの研磨前および研磨後の研磨装
    置Ｘの研磨速度情報に基づいて予測し、 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
    を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報、および過
    去研磨装置Ｘで研磨したワークＤの研磨後の被研磨面の
    形状情報に基づいて予測し、 初期膜厚をワークＡの研磨前の形状情報から求める請求
    項３に記載の研磨レシピ決定方法。
14. 【請求項１４】 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面
    の形状の変化量を、上記の情報に加えて、ワークＡの研
    磨前の研磨装置Ｘの研磨速度情報、および過去研磨装置
    Ｘで研磨したワークＡを研磨したときのワークＡの研磨
    前の研磨装置Ｘの研磨速度情報に基づいて予測する請求
    項１３に記載の研磨レシピ決定方法。
15. 【請求項１５】 ワークＡを研磨する直前に研磨したワ
    ークＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料から成る膜を
    有するものであり、過去研磨装置ＸでワークＡを研磨し
    た実績がなく、別の研磨装置ＹでワークＡを研磨した実
    績がある場合において、 ワークＡの研磨速度を、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘ
    の研磨速度情報に基づいて予測し、 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
    を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報、ならびに
    過去研磨装置Ｙで研磨したワークＡの研磨前および研磨
    後の被研磨面の形状情報に基づいて予測し、 初期膜厚をワークＡの研磨前の形状情報から求める請求
    項３に記載の研磨レシピ決定方法。
16. 【請求項１６】 ワークＡを研磨する直前に研磨したワ
    ークＢが、ワークＡが有する膜と同じ材料から成る膜を
    有するものであり、過去研磨装置ＸでワークＡを研磨し
    た実績がなく、過去別の研磨装置ＹでワークＡおよびワ
    ークＢを研磨した実績がある場合において、 ワークＡの研磨速度を、ワークＡの研磨前の研磨装置Ｘ
    の研磨速度情報に基づいて予測し、 ワークＡの研磨前と研磨後の被研磨面の形状の変化量
    を、ワークＡの研磨前の被研磨面の形状情報、過去研磨
    装置ＹでワークＡを研磨したときのワークＡの研磨前お
    よび研磨後の被研磨面の形状情報、研磨装置Ｘでワーク
    Ｂを研磨したときのワークＢの研磨後の被研磨面の形状
    情報、ならびに過去研磨装置ＹでワークＢを研磨したと
    きのワークＢの研磨後の被研磨面の形状情報に基づいて
    予測し、 初期膜厚をワークＡの研磨前の形状情報から求める請求
    項３に記載の研磨レシピ決定方法。
17. 【請求項１７】 ワークＡの研磨速度を、上記の情報に
    加えて、研磨装置Ｘの研磨速度情報の時間的変化に関す
    る変化情報に基づいて予測する請求項１〜１６のいずれ
    か１項に記載の研磨レシピ決定方法。
18. 【請求項１８】 ワークが半導体デバイス用基板であ
    り、層間絶縁膜の表面を被研磨面とするものであり、ワ
    ークが化学的機械研磨（ＣＭＰ）により研磨される請求
    項１〜１７のいずれか１項に記載の研磨レシピ決定方
    法。
19. 【請求項１９】 請求項１〜１８の研磨レシピ決定方法
    に従って決定した研磨レシピに基づいてワークを研磨す
    るワークの研磨方法。