JP2017104951A - 研磨ヘッドの評価方法、ウェーハの研磨方法、及び面圧分布評価体 - Google Patents

Abstract

【課題】実際のウェーハの研磨時に近い状態の面圧分布を測定でき、その測定した面圧分布から正確に研磨ヘッドを評価できる方法を提供する。【解決手段】研磨ヘッドに保持されたウェーハの表面を研磨布に摺接する研磨方法で用いられる研磨ヘッドを評価する方法であって、研磨布に相対する側の面に、面圧分布を測定するためのセンサーシートが貼り付けられた測定用ウェーハの、センサーシートを貼り付けた面の反対側の面を研磨ヘッドによって保持し、研磨ヘッドに保持された測定用ウェーハに貼り付けられたセンサーシートを、研磨布に押し当てながら、研磨ヘッドを回転させ、センサーシートによって測定される面圧分布の変動を評価することを特徴とする研磨ヘッドの評価方法。【選択図】 図１

Description

本発明は、研磨ヘッドの評価方法、ウェーハの研磨方法、及び面圧分布評価体に関する。

シリコンウェーハに代表される半導体ウェーハの研磨は、ウェーハの両面を同時に研磨する方法や、片面を研磨する方法が行われている。ウェーハの片面の研磨は、例えば、図９に示すような研磨装置１００を用いて行うことができる。研磨装置１００は、研磨布１０１が貼り付けられた定盤１０２と、研磨剤供給機構１０３と、研磨ヘッド１０４等から構成されている。そして、研磨ヘッド１０４でウェーハＷを保持し、研磨剤供給機構１０３から研磨布１０１上に研磨剤を供給するとともに、定盤１０２と研磨ヘッド１０４をそれぞれ回転させてウェーハＷの表面を研磨布１０１に摺接させることにより研磨を行っている。

また、複数の定盤と複数の研磨ヘッドを持つ、図１０のようなインデックス方式の研磨装置２００を用いることもできる。この研磨装置２００は、複数の定盤２０１を有している。そして、１定盤当たり２個の研磨ヘッド２０２を用い、ウェーハを２枚ずつ連続して研磨を行うため生産性に優れる。

上記のような片面研磨装置に用いられる研磨ヘッドは、数多くの種類があり、例えば、ガラスエポキシ樹脂等を用いた環状部材とバックパッドを貼り合わせ、ウェーハを収納する凹部を有したテンプレートと呼ばれる保持部材を用いた研磨ヘッドなどが用いられている。図１１に、テンプレート方式の研磨ヘッドの一例を示す。図１１のように、研磨ヘッド３００は、主に、研磨ヘッド本体３０１とテンプレート３０２から成る。テンプレート３０２は環状部材３０３とバックパッド３０４を有する。このテンプレート３０２はプレート３０５に固定されており、プレート３０５はラバー膜３０６を介して研磨ヘッド本体３０１と接続している。

また、その他にも、外周部の形状を制御する目的で、リテーナーと呼ばれる環状治具を具備した研磨ヘッドも使用されている。尚、これらの研磨ヘッドは、研磨ヘッド内の密閉空間（例えば、図１１の研磨ヘッド３００の場合、研磨ヘッド本体３０１とラバー膜３０６により区画された空間）にエア等を供給することにより、ウェーハを研磨布に押し付ける構造となっている。

特開平１１−４８１２５号公報 特開平１１−１５３４９６号公報

上記のような研磨ヘッドにおいて使用される部材にはばらつきが有る。例えば、環状部材の厚さなどは、研磨ヘッドによってバラツキがある。よって、使用する研磨ヘッドに応じてウェーハの取り代形状が異なってくる。このため、複数の研磨ヘッドを使用する研磨装置の場合、研磨ヘッド自体の形状のバラツキが、研磨後のウェーハの形状に影響し、ウェーハの品質、特にウェーハの外周部の形状のバラツキが大きくなるという問題がある。

また、上記のような化学機械研磨における研磨レートは、Ｐｒｅｓｔｏｎの式：ＲＲ＝Ｑ／ｔ＝ｋ・ｐ・ｖで表わされる。ここで、ＲＲは研磨レート、Ｑは研磨量、ｔは研磨時間、ｋは比例定数、ｐはウェーハ研磨面にかかる圧力、ｖはウェーハ研磨面と研磨布の相対速度である。

Ｐｒｅｓｔｏｎの式より、研磨レートを決める変数はｐとｖとなる。ここで、研磨ヘッドに保持されたウェーハの回転数と、研磨布が張り付けられた定盤の回転数が一定であると仮定すると、ウェーハの周方向の研磨レートの変数はｐのみとなる。したがって、周方向のウェーハの取代形状を均一とするためには、ウェーハ面内の圧力分布（面圧分布）を均一化することが重要となる。このため、ウェーハにかかる荷重分布を確認するため、研磨ヘッドにウェーハを保持した状態で、ウェーハの面圧分布の測定が行われている。

ウェーハの面圧分布の測定には、一般にセンサーシートと呼ばれる面圧分布測定機を使用する。センサーシートは、厚さが０．１ｍｍ程度の薄いフィルム状で、内部に縦配線と横配線からなる格子状に配置された複数の電極を持つ。そして、圧力による電気抵抗値の変化を利用して面圧分布を測定し、可視化することができる。

図１２を参照し、センサーシートを用いて面圧測定を行う一般的な方法を説明する。まず、研磨ヘッド４００の下端面よりも大きいセンサーシート４１０を、定盤４０２に貼り付けられた研磨布４０１上に載せる。その後、ウェーハＷを保持した研磨ヘッド４００を下降させ、センサーシート４１０に研磨ヘッド４００を着座させる。その状態で、研磨時と同じエア圧で荷重をかけることにより、静止状態のウェーハＷの面内の圧力分布（面圧分布）を測定できる。

このような従来法による測定の結果得られた面圧分布のマップの一例を図１３に示す。なお、図１３には、環状部材の外周部とウェーハの外周部を識別しやすいように白抜きで示したが、この白抜きは実際の測定結果には表示されない。この測定例では、環状部材の面圧は、ウェーハの面圧よりも小さいことが分かる。しかし、この測定方法は、簡便に面圧分布を可視化することができるものの、ウェーハにかかる圧力を直接測定する方法ではない、即ち、研磨布にかかる圧力を直接測定しているため、研磨ヘッドに応じたウェーハにかかる面圧分布の違いを正確に検出することはできなかった。

このため、研磨時の面圧分布を直接測定する方法として、特許文献１、２に記載のように、研磨ヘッドの前面にセンサーシートを接着し、ウェーハを研磨しながら面圧分布を測定する方法が提案されている。この方法であれば、実際に研磨しながら面圧分布を測定することが可能である。しかし、研磨ヘッドとウェーハの間にセンサーシートがあるため、測定した面圧分布は、ウェーハの裏面側の面圧分布となる。また、特許文献１、２には、センサーシートでウェーハを保持する方法については記載されていない。

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、実際のウェーハの研磨時に近い状態の面圧分布を測定でき、その測定した面圧分布から正確に研磨ヘッドを評価できる方法を提供することを目的とする。さらに、実際のウェーハの研磨時に近い状態の面圧分布を測定可能な面圧分布評価体を提供することも目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、研磨ヘッドに保持されたウェーハの表面を研磨布に摺接する研磨方法で用いられる前記研磨ヘッドを評価する方法であって、前記研磨布に相対する側の面に、面圧分布を測定するためのセンサーシートが貼り付けられた測定用ウェーハの、前記センサーシートを貼り付けた面の反対側の面を前記研磨ヘッドによって保持し、前記研磨ヘッドに保持された前記測定用ウェーハに貼り付けられた前記センサーシートを、前記研磨布に押し当てながら、前記研磨ヘッドを回転させ、前記センサーシートによって測定される面圧分布の変動を評価することを特徴とする研磨ヘッドの評価方法を提供する。

このように、研磨布に相対する側の面にセンサーシートを貼り付けた測定用ウェーハを研磨ヘッドで保持し、圧力分布を測定することで、ウェーハの研磨面にかかる面圧の分布の測定が可能となる。また、回転による面圧の変動を評価することで、実際の研磨時にウェーハにかかる面圧を再現し、正確に評価できる。これにより、特に、回転による面圧分布の変動が小さい研磨ヘッドを選定して研磨に用いることで、フラットネスの良好なウェーハが得られる。さらに、測定用ウェーハの研磨布側の面にセンサーシートを貼りつければ、センサーシートを貼りつけた測定用ウェーハの保持やリリースが容易に可能なため、複数の研磨ヘッドを繰り返して測定することができ、経済的である。

このとき、前記センサーシートの主面形状は、前記測定用ウェーハの主面形状と同一の形状を有するものを用いることが好ましい。

センサーシートの主面形状を測定用ウェーハの主面形状に合わせれば、測定用ウェーハの主面の全面の面圧分布を正確に測定できる。

また、前記測定用ウェーハとして、面取り加工が施された円形状のものを用い、前記センサーシートとして、前記円形状の測定用ウェーハの直径よりも該測定用ウェーハの面取り幅分だけ小さい直径を有する円形状のものを用いることができる。

このようにすれば、面取り部を有するウェーハにおける面圧分布を再現し測定することができ、かつ、面圧分布の測定時、シートが外周部から剥がれるのを防止することができる。

また、前記センサーシートを、両面テープによる接着方式、又は、機能性フィルム等を用いた真空吸着方式によって前記測定用ウェーハに貼り付けることができる。

このようにすれば、センサーシートの貼り直しや測定用ウェーハの交換を容易にできる。

また、前記センサーシートとして、面圧を感知する感圧部を全面に有するものを用いることができる。

このようなものを用いれば、より広い範囲の面圧分布を測定できる。

また、前記センサーシートとして、面圧を感知する感圧部を前記センサーシートの前記研磨布に押し当てられる面の外周部の少なくとも１箇所又は前記外周部の全面に有するものを用いることができる。

特に、ウェーハの外周部における面圧分布を測定する場合にこのようなセンサーシートを用いれば、感圧部の測定点数を増やせるため、精度よくウェーハの外周部における面圧分布を測定できる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、研磨ヘッドに保持されたウェーハの表面を研磨布に摺接することによって、前記ウェーハを研磨する方法であって、上記の研磨ヘッドの評価方法によって評価した研磨ヘッドを用いることを特徴とするウェーハの研磨方法を提供する。

上記のような評価方法で評価した研磨ヘッドを用いれば、実際の研磨時のフラットネスも予測できるため、所望のフラットネスを有する研磨後のウェーハを得ることができる。特に、面圧分布の変動が小さいと評価された研磨ヘッドを選定して研磨に用いることで、フラットネスの良好なウェーハが得られる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、研磨ヘッドに保持され、研磨布に押し当てられた際の面圧分布を測定するための面圧分布評価体であって、測定用ウェーハと、該測定用ウェーハの片面に貼り付けられたセンサーシートとから成るものであることを特徴とする面圧分布評価体を提供する。

このようなものであれば、センサーシートが測定用ウェーハに直接貼り付けられているため、実際のウェーハの研磨時に近い状態の面圧分布の測定が可能となる。

このとき、前記センサーシートが前記測定用ウェーハの形状と同一の形状を有するものであることが好ましい。

センサーシートの主面形状が測定用ウェーハの主面形状と同一であれば、測定用ウェーハの主面の全面の面圧分布を正確に測定できる。

また、前記測定用ウェーハが、面取り加工が施された円形状のものであり、前記センサーシートが、前記円形状の測定用ウェーハの直径よりも該測定用ウェーハの面取り幅分だけ小さい直径を有する円形状のものであることが好ましい。

このようなものであれば、面取り部を有するウェーハにおける面圧分布を再現し測定することができ、かつ、面圧分布の測定時、シートが外周部から剥がれにくい。

また、前記センサーシートが、両面テープ、又は、真空吸着によって前記測定用ウェーハに貼り付けられたものであることが好ましい。

このようなものであれば、センサーシートの貼り直しや測定用ウェーハの交換が容易である。

また、前記センサーシートが、面圧を感知する感圧部を全面に有するものであることが好ましい。

このようなものであれば、より広い範囲の面圧分布を測定できる。

また、前記センサーシートとして、面圧を感知する感圧部を前記センサーシートの前記研磨布に押し当てられる面の外周部の少なくとも１箇所又は前記外周部の全面に有するものであることが好ましい。

このようなものは、特に、ウェーハの外周部における面圧分布を測定する場合に、精度よくウェーハの外周部における面圧分布を測定できる。

本発明の研磨ヘッドの評価方法であれば、実際のウェーハの研磨時に近い状態の面圧分布の変動を測定でき、その測定した面圧分布の変動から正確に研磨ヘッドを評価できる。また、本発明の面圧分布評価体は、実際のウェーハの研磨時に近い状態の面圧分布を測定でき、その測定した面圧分布から正確に研磨ヘッドを評価できる。また、評価結果に基づき、特に、研磨ヘッドを回転させた時の面圧分布の変動が小さい研磨ヘッドを選択して研磨に用いることで、フラットネスが良好なウェーハを得ることができる。

本発明の面圧分布評価体の一例を示した（ａ）下面図、（ｂ）側面図である。 本発明の研磨ヘッドの評価方法の説明図である。 感圧部を外周部の少なくとも１箇所に有するセンサーシートの一例を示す概略図である。 感圧部を外周部の少なくとも１箇所に有するセンサーシートの他の一例を示す概略図である。 感圧部を外周部の全面に有するセンサーシートの一例を示す概略図である。 実施例において測定された面圧分布の変動を可視化したマップである。 実施例において測定されたウェーハのＳＦＱＲ及びＥＳＦＱＲを示すグラフである。 比較例において測定された静止状態のウェーハの面圧分布を可視化したマップである。 片面研磨に用いる一般的な研磨装置の構成の一例を示す概略図である。 インデックス方式の研磨装置の構成の一例を示す概略図である。 一般的な研磨ヘッドの構成の一例を示す概略図である。 センサーシートを用いた従来の一般的な面圧測定方法の説明図である。 センサーシートを用いた従来の一般的な面圧測定方法により得られた面圧分布を示す図である。 実施例において用いた面圧分布評価体の下面図である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

上記のように、複数の研磨ヘッドを持つ研磨装置等では、研磨ヘッド自体のバラツキがウェーハの形状に影響し、ウェーハの品質、特に外周部の形状バラツキが大きくなる問題がある。このため、センサーシートを用いて、面圧測定を行う方法が行われているが、研磨ヘッドに応じたウェーハにかかる面圧分布の違いを正確に検出することはできなかった。

そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、センサーシートを研磨布と相対する側に貼り付けた測定用ウェーハを用い、センサーシートを貼り付けた面の反対側の面を研磨ヘッドで保持し、研磨布にセンサーシートを押し当てながら、研磨ヘッドを回転させたときの面圧分布の変動を評価すれば、上記問題は解決されることを知見し、本発明を完成させた。

以下、本発明について説明する。まず、本発明の面圧分布評価体について説明する。図１に示すように、本発明の面圧分布評価体１は、測定用ウェーハ２と、該測定用ウェーハの片面に貼り付けられたセンサーシート３とから成るものである。また、面圧分布評価体１は、面圧分布の測定データを記録するか、又は、無線ユニットによって測定データを外部の記録デバイスに送信するデータ処理部４を有していても良い。

ここで、センサーシート３は、両面テープ、又は、真空吸着によって測定用ウェーハ２に貼り付けられたものであることが好ましい。このようなものであれば、センサーシート３の貼り直しや測定用ウェーハ２の交換が容易である。特に繰り返し測定によってウェーハ交換が必要となった場合はより簡単に交換できる真空吸着が望ましい。センサーシート３の測定用ウェーハ２への真空吸着には、例えば、接着層と真空吸着層を有する機能性フィルムを使用することができる。まず、接着層側を測定用ウェーハに接着し、その後、真空吸着層にてセンサーシート３を真空吸着することで、センサーシート３を真空吸着によって測定用ウェーハ２に貼り付ければよい。また、このようなフィルムは、センサーシート３の面圧分布の測定結果に影響を与えないほどに薄いものであるため、好適に使用できる。機能性フィルムとして、具体的には、片面に接着層を持つ機能性フィルムＱ−Ｃｈｕｃｋ（丸石産業株式会社製）などを使用することができる。

測定用ウェーハ２としては、実際に研磨されるウェーハと同じ材質、形状等を有するウェーハを用いることができる。また、センサーシート３は薄いフィルム状とすることができ、その内部に縦配線と横配線からなる格子状に配置された複数の電極を持ち、センサーシート３にかかる圧力による縦横の電極間の距離の変化に応じた電気抵抗値の変化を利用して面圧分布を測定できるものとすることができる。

このような面圧分布評価体１は、図２に示すように、研磨ヘッド１０に保持され、定盤１２上の研磨布１１に押し当てられた際の面圧分布を測定することができる。本発明の面圧分布評価体１は、センサーシート３が測定用ウェーハ２に直接貼り付けられているため、実際のウェーハの研磨時に近い状態の面圧分布の測定が可能となる。また、特に、センサーシートを研磨布に押し当てて面圧分布を測定することで、実際の研磨時にウェーハにかかる面圧をより正確に測定することができる。

また、データ処理部４を研磨ヘッド１０の上部に固定し、さらに、バックパッド１３によって測定用ウェーハ２を研磨ヘッド１０に固定すれば、研磨ヘッドを回転させながら面圧分布を測定する場合であっても、センサーシート３とデータ処理部４を繋ぐ配線の回転による損傷を防止することができる。

また、図１、２には、測定用ウェーハ２が、面取り加工が施された円形状のものであり、センサーシート３が、円形状の測定用ウェーハ２の直径よりも測定用ウェーハ２の面取り幅分だけ小さい直径を有する円形状である例を示した。このような主面形状を有するセンサーシート３であれば、面取り部を有するウェーハにおける、実際の研磨時の面圧分布を再現し測定することができる。さらに、面圧分布の測定時、センサーシート３が外周部から剥がれにくい。よって、例えば、研磨ヘッドで保持した面圧分布評価体１のセンサーシート３側を研磨布上に押し付け、研磨ヘッドを回転させて面圧分布の変動を測定する場合にも、センサーシート３が外周部から剥がれにくいため、安定して連続的な測定が行える。

また、本発明の面圧分布評価体１において、センサーシート３の主面形状は、測定用ウェーハ２の主面形状と同一の形状を有するものとしても良い。センサーシート３の主面形状を測定用ウェーハ２の主面形状に合わせれば、測定用ウェーハ２の主面の全面の面圧分布を正確に測定できる。

また、センサーシート３が面圧を感知する感圧部を全面に有するものであって良い。より広い範囲の面圧分布を測定できる。

一方で、センサーシート３が、面圧を感知する感圧部を、センサーシート３の研磨布に押し当てられる面の外周部の少なくとも１箇所又は外周部の全面に有するものであっても良い。特に、測定用ウェーハ２の外周部における面圧分布を測定する場合にこのようなセンサーシート３を用いれば、感圧部の測定点数を増やせるため、より精度よくウェーハの外周部における面圧分布を測定できる。感圧部は、例えば、上記の格子状に電極を有するタイプのセンサーシートを用いる場合、電極の配置位置が感圧部となる。例えば、図３〜図５に示すような態様で感圧部を有するセンサーシート３としても良い。

図３に示すように、センサーシート３が、面圧を感知する感圧部を、センサーシート３の研磨布に押し当てられる面の外周部の少なくとも１箇所に有する場合には、円形上のセンサーシート３の、一端から他端まで直径方向に感圧部５を設けることで、外周部の２箇所に感圧部５を配置できる。また、図４に示すように、外周部のみに感圧部５を有していても良い。

また、図５に示すように、外周部の全面に感圧部５を有していても良い。図３〜図５のように、センサーシート３が主に外周部に感圧部５を有すれば、外周部の面圧分布及び外周部の面圧分布の変動の検出感度を向上させることができる。特に、直径３００ｍｍ以上の測定用ウェーハ２を用いる場合等であっても、外周部の検出感度を向上させることができる。

次に、本発明の研磨ヘッドの評価方法を説明する。以下、特に限定されることは無いが、図１に示すような本発明の面圧分布評価体１を用いた場合を例示する。

まず、図２に示すように、研磨布１１に相対する側の面に、面圧分布を測定するためのセンサーシート３が貼り付けられた測定用ウェーハ２の、センサーシート３を貼り付けた面の反対側の面を研磨ヘッド１０によって保持する。

次に、研磨ヘッド１０に保持された測定用ウェーハ２に貼り付けられたセンサーシート３を、研磨布１１に押し当てながら、研磨ヘッド１０を回転させる。このとき、センサーシート３によって、研磨ヘッド１０の回転による面圧分布の変動が測定される。次に、測定された面圧分布の変動を評価する。面圧分布の変動の評価は、センサーシート３に接続されたデータ処理部４によって蓄積した面圧分布のデータログに基づいて行うことができる。

このように、研磨布に相対する側の面にセンサーシートを貼り付けた測定用ウェーハを研磨ヘッドで保持し、圧力分布を測定することで、測定用ウェーハの研磨布側の面にかかる圧力を測定するため、バックパッド等の弾性体の影響を受けず、測定用ウェーハの面圧分布を正確に測定することができる。また、測定用ウェーハの研磨布側の面にセンサーシートを貼りつければ、センサーシートを貼りつけた測定用ウェーハの保持やリリースが容易に可能なため、複数の研磨ヘッドを繰り返して測定することができ、経済的である。また、研磨ヘッドを回転させながら面圧分布の測定を行うことで、研磨ヘッド毎のウェーハの研磨時の研磨面の面圧分布の変動を検出することが可能となり、このウェーハの研磨面の面圧分布の変動に基づき正確に研磨ヘッドを評価できる。特に、この面圧分布の変動が小さい研磨ヘッドを選定して研磨に用いることで、フラットネスの良好なウェーハが得られる。

また、面圧分布の測定時の研磨ヘッド１０の回転数は、特に限定されないが、センサーシート３の応答性から、低い方が好ましい。また、低回転であれば、研磨布１１とセンサーシート３の摺接による摩耗を最小限に抑える事ができる。例えば、研磨ヘッド１０の回転数は１ｒｐｍ程度とすることができる。また、面圧分布の測定間隔は、測定条件に合わせて適宜調節すればよいが、例えば、０．２秒間隔程度とすることができる。

また、面圧分布評価体１への荷重は、特に限定されないが、研磨時と同じ荷重を最大荷重とし、面圧分布の変動が見やすい荷重に調整する方が好ましい。面圧分布の測定時の荷重を研磨荷重以下とすれば、荷重が大きくなり過ぎないため、測定した面圧分布の変動が見やすくなる。荷重は、例えば、５ｋＰａ程度とすることができる。

また、センサーシート３を、両面テープによる接着方式、又は、機能性フィルム等を用いた真空吸着方式によって測定用ウェーハ２に貼り付けることができる。このようにすれば、センサーシート３の貼り直しや測定用ウェーハ２の交換が容易である。

また、測定用ウェーハ２に貼り付けるセンサーシート３の主面形状は、測定用ウェーハ２の主面形状と同一の形状を有するものとしても良い。このようにすれば、測定用ウェーハ２の主面の全面の面圧分布を正確に測定できる。

また、センサーシート３が面圧を感知する感圧部を全面に有するものであれば、より広い範囲の面圧分布を測定できる。一方で、センサーシート３が、面圧を感知する感圧部を、センサーシート３の研磨布に押し当てられる面の外周部の少なくとも１箇所又は外周部の全面に有するものであっても良い。この場合には、測定用ウェーハ２の外周部における面圧分布の変化をより正確に測定できる。

次に、本発明の研磨方法を説明する。本発明の研磨方法では、上述の本発明の研磨ヘッドの評価方法によって評価した研磨ヘッドを用いる。特に、本発明の研磨ヘッドの評価方法において、面圧分布の変動が小さいと評価された研磨ヘッドを選択して用いて研磨すれば、実際の研磨に用いた際のウェーハのフラットネスの悪化も小さく、フラットネスが良好なウェーハが得られる。

また、研磨は図９や図１０に示したような研磨装置を使用して、研磨ヘッドに保持されたウェーハの表面を研磨布に摺接することによって行うことができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例）
本発明の研磨ヘッドの評価方法により、２つの研磨ヘッド（研磨ヘッドＡ、研磨ヘッドＢ）の評価をそれぞれ行った。その後、評価した研磨ヘッドＡ、研磨ヘッドＢをそれぞれ用いて、同一の研磨条件で直径３００ｍｍの面取り加工済みのシリコンウェーハの研磨を行った。

研磨ヘッドの評価は以下のように行った。まず、直径３００ｍｍの面取り加工済みの測定用シリコンウェーハに、該シリコンウェーハの面取り幅分だけ直径の小さいセンサーシートを両面テープによって貼り付けた。なお、センサーシートは、図１４に示すように、センサーシート３の外周部の１箇所に感圧部５を有するものを用いた。これにより、面圧分布評価体１を作製した。

次に、図２に示すように、テンプレートの凹部に面圧分布評価体を収納し、水を含ませたバックパッドを介して、センサーシートを貼り付けた面の反対側の面から研磨ヘッドにより面圧分布評価体を保持した。このようにして面圧分布評価体を水張りによる真空吸着によって保持した。その後、センサーシートを、研磨布に押し当てながら、研磨ヘッドを回転させ、面圧分布の変動を測定した。

このとき、面圧分布評価体にかけた荷重は５ｋＰａ、研磨ヘッドの回転数は１ｒｐｍ、センサーシートによる測定間隔は０．２秒間隔とした。

この測定によって得られた、研磨ヘッドＡ、Ｂについての面圧分布のマップの変化を図６に示す。なお、図６に示す面圧分布のマップは、センサーシートの外周部の同一箇所の、０．６秒毎の測定結果を拡大して表示している。

図６から分かるように、研磨ヘッドＡの方が研磨ヘッドＢよりも、外周部における面圧分布の変化が小さい。従って、研磨ヘッドＡの方が研磨ヘッドＢよりも外周部におけるフラットネスが良好なウェーハが得られる研磨ヘッドであると評価することができた。

続いて、これらの研磨ヘッドＡ、Ｂをそれぞれ用いて、１０バッチ連続でシリコンウェーハの研磨を行った。

結果を図７及び表１に示す。図７には、各バッチにおいて研磨されたシリコンウェーハのＳＦＱＲ及びＥＳＦＱＲを示す。表１には研磨した全てのウェーハのＳＦＱＲとＥＳＦＱＲのそれぞれの平均とレンジ（最大値と最小値の差）を示す。

図７及び表１から分かるように、どちらの研磨ヘッドも、ＳＦＱＲｍａｘでは３０ｎｍ以下、ＥＳＦＱＲｍａｘは５０ｎｍ以下と、良好なフラットネスレベルであった。平均値とレンジを比較すると、ＳＦＱＲｍａｘでは、研磨ヘッドＡと研磨ヘッドＢは、ほぼ同等のレベルであったが、ＥＳＦＱＲｍａｘでは、研磨ヘッドＡに対し、研磨ヘッドＢは、平均で約２０％、レンジでは約３０％の違いが見られた。この違いは、外周部の面圧分布が影響していると考えられ、本発明の評価方法によって、正確に研磨ヘッドを評価できたことが確認された。従って、本発明で評価することによって、予め研磨ヘッドＡを選択して研磨するようにすれば、ウェーハのフラットネスを改善できることが分かる。

（比較例）
従来の評価方法によって研磨ヘッドＡ、Ｂを評価した。即ち、比較例では、まず、センサーシートを、定盤に貼り付けられた研磨布上に載せた。その後、センサーシートが貼り付けられていないウェーハを保持した研磨ヘッドを下降させ、研磨布上のセンサーシートに研磨ヘッドを着座させた。その状態で、研磨時と同じエア圧で荷重をかけて、静止状態のウェーハの面圧分布を測定した。

図８に、研磨ヘッドＡ、Ｂで保持した場合に測定された静止状態のウェーハの同じ箇所の面圧分布のマップをそれぞれ示す。なお、図８は外周部の面圧測定結果を拡大している。研磨ヘッド間で外周部の面圧分布に違いは確認できたものの、実際に研磨したウェーハのフラットネスレベルへの影響を判断することはできなかった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…面圧分布評価体、 ２…測定用ウェーハ、 ３…センサーシート、
４…データ処理部、 ５…感圧部、
１０…研磨ヘッド、 １１…研磨布、 １２…定盤、 １３…バックパッド、
Ｗ…ウェーハ。

Claims (13)

1. 研磨ヘッドに保持されたウェーハの表面を研磨布に摺接する研磨方法で用いられる前記研磨ヘッドを評価する方法であって、
   前記研磨布に相対する側の面に、面圧分布を測定するためのセンサーシートが貼り付けられた測定用ウェーハの、前記センサーシートを貼り付けた面の反対側の面を前記研磨ヘッドによって保持し、
   前記研磨ヘッドに保持された前記測定用ウェーハに貼り付けられた前記センサーシートを、前記研磨布に押し当てながら、前記研磨ヘッドを回転させ、
   前記センサーシートによって測定される面圧分布の変動を評価することを特徴とする研磨ヘッドの評価方法。
2. 前記センサーシートの主面形状は、前記測定用ウェーハの主面形状と同一の形状を有するものを用いることを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッドの評価方法。
3. 前記測定用ウェーハとして、面取り加工が施された円形状のものを用い、前記センサーシートとして、前記円形状の測定用ウェーハの直径よりも該測定用ウェーハの面取り幅分だけ小さい直径を有する円形状のものを用いることを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッドの評価方法。
4. 前記センサーシートを、両面テープによる接着方式、又は、真空吸着方式によって前記測定用ウェーハに貼り付けることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の研磨ヘッドの評価方法。
5. 前記センサーシートとして、面圧を感知する感圧部を全面に有するものを用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の研磨ヘッドの評価方法。
6. 前記センサーシートとして、面圧を感知する感圧部を前記センサーシートの前記研磨布に押し当てられる面の外周部の少なくとも１箇所又は前記外周部の全面に有するものを用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の研磨ヘッドの評価方法。
7. 研磨ヘッドに保持されたウェーハの表面を研磨布に摺接することによって、前記ウェーハを研磨する方法であって、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の研磨ヘッドの評価方法によって評価した研磨ヘッドを用いることを特徴とするウェーハの研磨方法。
8. 研磨ヘッドに保持され、研磨布に押し当てられた際の面圧分布を測定するための面圧分布評価体であって、
   測定用ウェーハと、
   該測定用ウェーハの片面に貼り付けられたセンサーシートとから成るものであることを特徴とする面圧分布評価体。
9. 前記センサーシートの主面形状は、前記測定用ウェーハの主面形状と同一の形状を有するものであることを特徴とする請求項８に記載の面圧分布評価体。
10. 前記測定用ウェーハが、面取り加工が施された円形状のものであり、前記センサーシートが、前記円形状の測定用ウェーハの直径よりも該測定用ウェーハの面取り幅分だけ小さい直径を有する円形状のものであることを特徴とする請求項８に記載の面圧分布評価体。
11. 前記センサーシートが、両面テープ、又は、真空吸着によって前記測定用ウェーハに貼り付けられたものであることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の面圧分布評価体。
12. 前記センサーシートが、面圧を感知する感圧部を全面に有するものであることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の面圧分布評価体。
13. 前記センサーシートが、面圧を感知する感圧部を、前記センサーシートの前記研磨布に押し当てられる面の外周部の少なくとも１箇所又は前記外周部の全面に有するものであることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の面圧分布評価体。

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