JP2019114708A - ウェーハの両面研磨方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間でのばらつきを抑制することができるウェーハの両面研磨方法を提供する。【解決手段】本発明のウェーハの両面研磨方法は、現バッチにおいて、研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程（Ｓ１００）と、目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程（Ｓ１１０）と、下記（１）式に基づいて、現バッチの研磨時間を算出する工程（Ｓ１２０）と、当該算出した研磨時間で、ウェーハの両面を研磨する工程（Ｓ１３０）と、を有することを特徴とする。記現バッチの研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（１）但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハの両面研磨方法に関する。
半導体デバイスに用いるウェーハの製造では、高い平坦性を有するウェーハを得るために、研磨パッドを有する上下定盤でウェーハを挟み、その表裏面を同時に研磨する両面研磨が行われている。ウェーハに要求される形状は、その用途によって様々であり、それぞれの用途に応じてウェーハの研磨量の目標値を設定し、その研磨量を正確に制御することが必要となる。特に、大規模集積回路の集積度の向上のためには、ウェーハの平坦性は重要な要素の一つであるため、ウェーハの形状を適切に制御することが求められている。
特許文献１には、以下の方法により、ウェーハの研磨量を制御する技術が記載されている。すなわち、両面研磨が開始すると、キャリアプレートの回転ごとに上定盤および下定盤の中心とウェーハの中心との距離が周期的に変化する。キャリアプレートの駆動機構、上定盤、又は下定盤のトルクの中には、この距離の周期的な変化に同期して変化するトルク成分が存在し、このトルク成分の振幅は、研磨が進行するにつれて減少する。そこで、キャリアプレートの駆動機構、上定盤および下定盤のトルクのうち少なくとも一つのトルクを測定し、上述した距離の周期的な変化に起因するトルク成分の振幅の変化に基づいて、ウェーハの研磨量を制御する。
国際公開第２０１４−２４６７号
特許文献１では、駆動機構などのトルク成分の振幅の変化に基づいて、特定のバッチにおけるウェーハの研磨量を制御している。ところが、本発明者らの検討によれば、特許文献１の方法では、バッチ処理の回数の増加に伴うキャリアプレートや研磨パッドの摩耗、あるいはリンス水の混入などによる研磨スラリーの濃度変化などに起因して、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値がバッチ間でばらついて、ウェーハの仕様の範囲を外れることがあることが判明した。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間でのばらつきを抑制することができるウェーハの両面研磨方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、研磨量ではなく、以下に定義される（１）式に基づいて研磨時間を制御すれば、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間でのばらつきを抑制することができることを知見して、本発明の完成に至った。
現バッチの研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（１）
但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。
本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
［１］上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
現バッチでは、
研磨前の前記ウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
下記（１）式に基づいて、前記現バッチの研磨時間を算出する工程と、
前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、算出した前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨する工程と、
を有することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
現バッチの研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（１）
但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。
［２］前記現バッチでは、
下記（２）式により算出される目標ＥＳＦＱＤ値が所定の範囲内に存在するように、前記目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する、上記［１］に記載のウェーハの両面研磨方法。
記
目標ＥＳＦＱＤ値＝Ｂ1×目標ＧＢＩＲ値＋Ｂ2×前バッチの研磨後のＥＳＦＱＤ値＋Ｂ3・・・（２）
但し、Ｂ1、Ｂ2、及びＢ3は、所定の係数である。
［３］前記現バッチでは、
下記（３）式により算出される目標ＥＳＦＱＲ値が所定の範囲内に存在するように、前記目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する、上記［１］に記載のウェーハの両面研磨方法。
記
目標ＥＳＦＱＲ値＝Ｃ1×目標ＧＢＩＲ値＋Ｃ2×前バッチの研磨後のＥＳＦＱＲ値＋Ｃ3・・・（３）
但し、Ｃ1、Ｃ2、及びＣ3は、所定の係数である。
［４］上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
当該両面研磨方法において使用する第１〜第Ｍの資材（但し、Ｍは交換する資材の全数を表わす２以上の自然数である）を交換した場合であって、現バッチが、第ｍの資材（但し、ｍは交換する資材を特定するインデックスであり、１≦ｍ≦Ｍを満たす全ての自然数をとる）の交換後ｎmバッチ目（但し、前記ｍのそれぞれに対して、ｎmは自然数である）であるとして、
（Ｉ）ｎ1〜ｎMのいずれかが１である場合は、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
下記（４）式に基づいて、第１の研磨時間を算出して、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
（ＩＩ）ｎ1〜ｎMのいずれもが２以上である場合であって、
（ｉ）ｎ1〜ｎMのいずれもがｎm≧ｋm（但し、前記ｍのそれぞれに対して、ｋmは交換する第ｍの資材に応じて定まる２以上の自然数である）を満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
下記（５）式に基づいて、第２の研磨時間を算出して、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
（ｉｉ）ｎ1〜ｎMのいずれかがｎm≧ｋmを満たさない場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みと目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
下記（４）式に基づいて、第１の研磨時間を算出した後に、下記（６）式に基づいて、第１の判定量を算出する工程と、
下記（５）式に基づいて、第２の研磨時間を算出した後に、下記（７）式に基づいて、第２の判定量を算出する工程と、
前記第２の判定量≧０の場合は、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
前記第２の判定量＜０の場合において、前記第１の判定量≧０の場合は、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第１の判定量＜０の場合は、１バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
第１の研磨時間＝（現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み）／所定の研磨レート・・・（４）
第２の研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（５）
第１の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第１の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（６）
第２の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第２の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（７）
但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。
［５］前記（４）式における所定の研磨レートは、
研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、前記第１〜第Ｍのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値の平均値を基準研磨レートとし、
前記ｍのそれぞれに対して、ｎm≧ｋmの場合は、第ｍの研磨レート加算量を０とし、ｎm＜ｋmの場合は、研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、第ｍの資材の交換後ｎmバッチ目であって、かつ当該第ｍの資材以外の資材の交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値から、前記第１〜第Ｍのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値を減じた値の平均値を第ｍの研磨レート加算量として、
前記基準研磨レートに、前記第１〜第Ｍの研磨レート加算量を全て加えることによって算出される合計研磨レートである、上記［４］に記載のウェーハの両面研磨方法。
［６］前記資材は、前記キャリアプレート、前記研磨パッド、及び前記研磨スラリーのうちから選ばれる２つ以上の資材である、上記［４］又は［５］に記載のウェーハの両面研磨方法。
［７］上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
当該両面研磨方法において使用する資材を１つ交換した場合であって、現バッチが、当該資材の交換後ｎバッチ目（但し、ｎは自然数である）であるとして、
（Ｉ）ｎ＝１を満たす場合は、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
下記（８）式に基づいて、第１の研磨時間を算出して、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
（ＩＩ）ｎ≧２を満たす場合であって、
（ｉ）ｎ≧ｋ（但し、ｋは交換する資材に応じて定まる２以上の自然数である）を満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
下記（９）式に基づいて、第２の研磨時間を算出して、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
（ｉｉ）ｎ＜ｋを満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みと目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
下記（８）式に基づいて、第１の研磨時間を算出した後に、下記（１０）式に基づいて、第１の判定量を算出する工程と、
下記（９）式に基づいて、第２の研磨時間を算出した後に、下記（１１）式に基づいて、第２の判定量を算出する工程と、
前記第２の判定量≧０の場合は、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
前記第２の判定量＜０の場合において、前記第１の判定量≧０の場合は、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第１の判定量＜０の場合は、１バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
第１の研磨時間＝（現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み）／所定の研磨レート・・・（８）
第２の研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（９）
第１の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第１の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（１０）
第２の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第２の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（１１）
但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。
［８］前記（８）式における所定の研磨レートは、前記資材の交換後ｎバッチ目のバッチにおける研磨レートの実績値の平均値である、上記［７］に記載のウェーハの両面研磨方法。
［９］前記資材は、前記キャリアプレート、前記研磨パッド、及び前記研磨スラリーのうちから選ばれる１つの資材である、上記［７］又は［８］に記載のウェーハの両面研磨方法。
本発明のウェーハの両面研磨方法によれば、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間でのばらつきを抑制することができる。
本発明の第１〜第５の実施形態において用いることができるウェーハの両面研磨装置１００を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態によるウェーハの両面研磨方法を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態によるウェーハの両面研磨方法を示すフローチャートである。 図３中のステップＳ２１０の処理内容を示すフローチャートである。 図３中のステップＳ２３０の処理内容を示すフローチャートである。 図３中のステップＳ２４０の処理内容を示すフローチャートである。 発明例および比較例について、各処理単位における研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のばらつきの相対値を示すグラフである。 発明例および比較例について、各処理単位における研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤ値のばらつきの相対値を示すグラフである。
（第１の実施形態）
以下、図１，２を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１を参照して、本発明の第１の実施形態において使用することが可能な両面研磨装置１００を説明する。両面研磨装置１００は、上定盤２および下定盤４を有する回転定盤６と、回転定盤６の中心部に設けられたサンギア８と、回転定盤６の外周部に設けられたインターナルギア１０と、上定盤２と下定盤４との間に設けられ、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔（不図示）を有するキャリアプレート１２と、を備える。また、上定盤２の下面および下定盤４の上面には、それぞれ研磨パッド（不図示）が貼付されている。また、両面研磨装置１００には、研磨スラリーを供給するためのスラリー供給機構１４が上定盤２の中心部に設けられている。
図１を参照して、両面研磨装置１００は、さらに制御部１６、測定部１８、及び記憶部２０を備える。制御部１６は、上定盤２、下定盤４、サンギア８、及びインターナルギア１０の回転を制御する制御ユニットと、研磨時間の算出を行う計算ユニットと、研磨条件などの判定を行う判定ユニットと、を有する。なお、制御部１６は、コンピュータ内部の中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって実現することができる。測定部１８は、分光干渉変位装置を用いて実現することができ、ウェーハの中心厚みとＧＢＩＲ値を測定する。記憶部２０は、研磨時間の算出値、ウェーハの中心厚みの測定値、及びＧＢＩＲ値の測定値などを格納する。なお、記憶部２０は、ハードディスク、ＲＯＭ、又はＲＡＭを用いて実現することができる。
本明細書における「ＧＢＩＲ値」とは、ＳＥＭＩ規格 Ｍ１、及びＳＥＭI規格 ＭＦ１５３０に規定されるＧＢＩＲを意味する。
以下では、図１，２を参照して、この両面研磨装置１００により行うことが可能なウェーハの両面研磨方法の一例を説明する。
図１，２を参照して、バッチ処理が開始すると、測定部１８としての分光干渉変位装置が研磨前のウェーハの少なくとも中心厚みを測定する（ステップＳ１００）。具体的には、分光干渉変位装置は、ウェーハのおもて面を測定する第１センサ部（不図示）と、第１センサ部に対向するように設けられ、かつウェーハの裏面を測定する第２センサ部（不図示）と、演算部（不図示）と、を有しており、以下の測定を行う。第１センサ部と第２センサ部が、ウェーハの表裏面の中心に広域波長帯域の光を照射するとともに、当該中心で反射した反射光を受ける。その後、各センサ部で受けた反射光を演算部が解析することによって、ウェーハの中心厚みを算出する。測定した中心厚みは、現バッチの研磨時間の算出（ステップＳ１２０）の際に用いられるので、制御部１６に送信される。また、測定した中心厚みは、１バッチ後のバッチ処理において、当該バッチにおける研磨時間の算出にも用いられるので、記憶部２０に格納される。
次に、入力デバイス（不図示）を介して、ウェーハの目標ＧＢＩＲ値を制御部１６に入力する（ステップＳ１１０）。ここで、「目標ＧＢＩＲ値」とは、ウェーハの仕様に応じて適宜設定することができる値であり、例えば２００ｎｍ以下の範囲で選択することができる。
次に、現バッチがバッチ処理開始後２バッチ目以降である場合、制御部１６は、下記（１）式に基づいて現バッチの研磨時間を算出する（ステップＳ１２０）。
現バッチの研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（１）
算出した現バッチの研磨時間は、１バッチ後のバッチ処理において、当該バッチにおける研磨時間の算出にも用いられるため、記憶部２０に格納される。ここで、本実施形態において、上記（１）式中の「前バッチの研磨時間」とは、１バッチ前のステップＳ１２０で算出した研磨時間を指し、「前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み」とは、１バッチ前のステップＳ１００で測定したウェーハの中心厚みを指し、「前バッチの研磨後のＧＢＩＲ値」とは、１バッチ前のステップＳ１４０（詳細は後述する）で測定したＧＢＩＲ値を指し、これらの値は１バッチ前において記憶部２０に格納されている。制御部１６は、現バッチのステップＳ１２０にてこれらの値を記憶部２０から読み出す。なお、本発明において、上記（１）式における「前バッチ」とは、いずれも現バッチを基準に同じバッチ数だけ前のバッチである必要があるが、必ずしも現バッチを基準に１バッチ前である必要はない。一方で、現バッチがバッチ処理開始後１バッチ目である場合、現バッチの研磨時間は、上記（１）式を用いて算出するのではなく、少なくとも２０バッチ分の過去の研磨レートの平均値を用いて適宜設定することができ、具体的には０．３〜０．７μｍ／ｍｉｎとなるように適宜設定することができる。
上記（１）式におけるＡ1、Ａ2、及びＡ3は、両面研磨の実績値を用いて以下の方法により予め導出される係数である。目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲（例えば、ウェーハの仕様である２００ｎｍ以下の範囲）内から予め決定し、その目標ＧＢＩＲ値の下でウェーハの両面研磨を行う。各バッチでは、研磨前のウェーハの中心厚みと研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値を測定し、これらの測定値を実際の研磨時間とともに実績値として蓄積しておく。ここで、実際に測定したＧＢＩＲ値は、キャリアプレートや研磨パッドの摩耗による形状変化、あるいはリンス水などの混入による研磨スラリーの濃度変化などに起因して、ウェーハの仕様の範囲を外れる場合がある。そこで、蓄積した実績値の中から、測定したＧＢＩＲ値がウェーハの仕様の範囲内に存在する実績値のみを抽出する。次に、抽出した実績値を用いて、加算時間（＝現バッチの研磨時間−前バッチの研磨時間）を目的変数とし、元厚偏差（＝前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）およびＧＢＩＲ偏差（＝前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）を説明変数として重回帰分析を行うことにより、予め決定した目標ＧＢＩＲ値に対応するＡ1、Ａ2、及びＡ3が導出される。この一連の操作を、上述した所定の範囲内で目標ＧＢＩＲ値を動かして繰り返すことで、様々な目標ＧＢＩＲ値に対応するＡ1、Ａ2、及びＡ3が導出される。例えば、ウェーハの目標ＧＢＩＲ値を２００ｎｍ以下の範囲から選択するとし、研磨時間の単位をｓとする場合、Ａ1は１〜５００（ｓ／μｍ）、Ａ2は−１０〜１０（ｓ／ｎｍ）、Ａ3は０〜５００（ｓ）となる。なお、このようにして導出したＡ1、Ａ2、及びＡ3は記憶部２０に格納されており、上記（１）式に基づく研磨時間の算出の際には、ステップＳ１１０で入力した目標ＧＢＩＲ値に応じたＡ1、Ａ2、及びＡ3が制御部１６によって読み出される。
次に、図１，２を参照して、上記（１）式に基づく研磨時間の算出が終了すると、制御部１６は、上定盤２、下定盤４、サンギア８、及びインターナルギア１０を回転させる。これにより、ウェーハの両面研磨が開始する（ステップＳ１３０）。そして、両面研磨では、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレート１２にウェーハを保持し、ウェーハを上定盤２および下定盤４からなる回転定盤６で挟み込み、スラリー供給機構１４から研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、回転定盤６の中心部に設けられたサンギア８の回転と、回転定盤８の外周部に設けられたインターナルギア１０の回転とにより、回転定盤６とキャリアプレート１２とを相対回転させて、（１）式を用いて算出した研磨時間でウェーハの両面を研磨する。なお、制御部１６が上定盤２、下定盤４、サンギア８、及びインターナルギア１０の回転を停止させることにより、ウェーハの両面研磨が終了する。
次に、測定部１８としての分光干渉変位装置は、両面研磨の終了の情報を制御部１６から受信すると、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値を測定する（ステップＳ１４０）。測定したＧＢＩＲ値は、１バッチ後のバッチ処理において、当該バッチにおける研磨時間の算出に用いられるので、記憶部２０に格納される。なお、ＧＢＩＲ値の測定は、具体的には以下のようにして行うことができる。両面研磨装置内に設けられたロボット（不図示）を用いてキャリアプレートからウェーハを取り出す。その後、分光干渉変位装置の第１センサ部および第２センサ部が、ウェーハの表裏面の測定箇所に広域波長帯域の光を照射するとともに、上記測定箇所で反射した反射光を受ける。その後、各センサ部で受けた反射光を演算部が解析し、上記測定箇所におけるウェーハの厚みを算出する。これを、ロボットによって第１センサ部と第２センサ部との間でウェーハを直径方向に沿って１００μｍピッチで移動させながら繰り返す。このようにして、測定したウェーハの厚みから最大厚みと最小厚みを特定して、ＧＢＩＲ値（＝最大厚み−最小厚み）が算出される。
次に、制御部１６は、バッチ処理を終了させるか否かの判定を行う（ステップＳ１５０）。バッチ処理を終了させない場合は、次バッチの両面研磨が再度ステップＳ１００から開始する。すなわち、本実施形態では、２バッチ目以降の研磨時間に対して、（１）式によってウェーハの中心厚みに加え、ウェーハのＧＢＩＲ値を考慮したフィードバック制御が行われる。したがって、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間でのばらつきを抑制することができる。なお、バッチ処理を終了させると判定した場合は、これにてバッチ処理が終了する。
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態における上記（１）式に基づく研磨時間の算出にあたり、ＥＳＦＱＤ値も考慮する。以下では、第１の実施形態と異なる点を説明し、それ以外の点については第１の実施形態の説明を援用する。
第２の実施形態では、図２に示すステップＳ１１０にて入力する目標ＧＢＩＲ値の設定にあたり、下記（２）式をさらに考慮する。
目標ＥＳＦＱＤ値＝Ｂ1×目標ＧＢＩＲ値＋Ｂ2×前バッチの研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤ値＋Ｂ3・・・（２）
すなわち、上記（２）式によって算出される目標ＥＳＦＱＤ値が所定の範囲内に存在するように、目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から選択する。そして、ステップＳ１１０では、このようにして選択した目標ＧＢＩＲ値を入力する。また、本実施形態では、ステップＳ１４０にて、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値に加えて、ＥＳＦＱＤ値も測定する。ここで、本実施形態において、上記（２）式中の「前バッチの研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤ値」とは、１バッチ前のステップＳ１４０で測定部によって測定されたＥＳＦＱＤ値を指す。なお、目標ＥＳＦＱＤ値は、基本的には０ｎｍに近くなるように設定することができ、例えば、目標ＥＳＦＱＤ値＝０ｎｍ±２０ｎｍの範囲で設定することができる。
上記（２）式におけるＢ1、Ｂ2、及びＢ3は、両面研磨の実績値を用いて、以下のようにして予め導出された係数である。目標ＧＢＩＲ値（例えば、ウェーハの仕様である２００ｎｍ以下の範囲）と目標ＥＳＦＱＤ値（例えば、ウェーハの仕様である０ｎｍ±２０ｎｍの範囲）を所定の範囲内から予め決定し、その下でウェーハの両面研磨を行う。各バッチでは、研磨前のウェーハの中心厚み、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値、及び研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤ値を測定し、これらの測定値を実際の研磨時間とともに実績値として蓄積しておく。ここで、実際に測定したＧＢＩＲ値およびＥＳＦＱＤ値は、キャリアプレートや研磨パッドの摩耗による形状変化、あるいはリンス水などの混入による研磨スラリーの濃度変化などに起因して、ウェーハの仕様の範囲を外れる場合がある。そこで、蓄積した実績値の中から、測定したＧＢＩＲ値およびＥＳＦＱＤ値がウェーハの仕様の範囲内に存在する実績値のみを抽出する。次に、抽出した実績値を用いて、目標ＥＳＦＱＤ値を目的変数とし、目標ＧＢＩＲ値および前バッチの研磨後のＥＳＦＱＤ値を説明変数として重回帰分析を行うことにより、予め決定した目標ＧＢＩＲ値および目標ＥＳＦＱＤ値に対応するＢ1、Ｂ2、及びＢ3が導出される。なお、この重回帰分析の際には、上述した（１）式も満たすように考慮する。この一連の操作を、上述した所定の範囲内で目標ＧＢＩＲ値および目標ＥＳＦＱＤ値を動かして繰り返すことで、様々な目標ＧＢＩＲ値および目標ＥＳＦＱＤ値に対応するＢ1、Ｂ2、及びＢ3が導出される。例えば、ウェーハの目標ＧＢＩＲ値を２００ｎｍ以下、ウェーハの目標ＥＳＦＱＤ値を０ｎｍ±２０ｎｍの範囲から選択する場合、Ｂ1は０〜５００（ｎｍ／ｎｍ）、Ｂ2は０．１〜５０（ｎｍ／ｎｍ）、Ｂ3は−５０〜５０（ｎｍ）となる。なお、このようにして導出したＢ1、Ｂ2、及びＢ3は、記憶部２０に格納されており、上記（１）式および（２）式に基づく研磨時間の算出の際には、制御部１６によって読み出される。
本明細書において「ＥＳＦＱＤ（Edge Site flatness Front reference least sQuare Deviation）値」とは、ＳＥＭＩ規格 Ｍ６７に規定されるＥＳＦＱＤを意味し、ウェーハのエッジに沿ったリング状の領域を周方向にさらに均等に分割して得られるサイトを対象とし、サイト内の厚さ分布から最小二乗法により求められた基準面からの符号を含む最大変位量として定義される。すなわち、ＥＳＦＱＤ値は、各サイトのＳＦＱＤ値（領域内の基準面からの正または負の大きいほうの偏差）である。ここで、サイトとは、ウェーハ最外周から径方向に沿って２〜３２ｍｍの範囲に設定されたリング状の領域を周方向に７２分割した領域である。
第２の実施形態によれば、ＧＢＩＲ値に加えて、ＥＳＦＱＤ値も考慮して、研磨時間のフィードバック制御を行うので、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値およびＥＳＦＱＤ値のバッチ間でのばらつきをさらに抑制することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態における上記（１）式に基づく研磨時間の算出にあたり、ＥＳＦＱＲ値も考慮する。なお、ＥＳＦＱＤがＥＳＦＱＲに変更される以外は、第２の実施形態と同様である。
第３の実施形態では、図２に示すステップＳ１１０にて入力する目標ＧＢＩＲ値の設定にあたり、下記（３）式をさらに考慮する。
目標ＥＳＦＱＲ値＝Ｃ1×目標ＧＢＩＲ値＋Ｃ2×前バッチの研磨後のウェーハのＥＳＦＱＲ値＋Ｃ3・・・（３）
すなわち、上記（３）式によって算出される目標ＥＳＦＱＲ値が所定の範囲内に存在するように、目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から選択する。そして、ステップＳ１１０では、このようにして選択した目標ＧＢＩＲ値を入力する。また、本実施形態では、ステップＳ１４０にて、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値に加えて、ＥＳＦＱＲ値も測定する。ここで、本実施形態において、上記（３）式中の「前バッチの研磨後のウェーハのＥＳＦＱＲ値」とは、１バッチ前のステップＳ１４０で測定部によって測定されたＥＳＦＱＲ値を指す。
上記（３）式におけるＣ1、Ｃ2、及びＣ3は、ＥＳＦＱＤがＥＳＦＱＲに変更される以外は、第２の実施形態につき説明したＢ1、Ｂ2、及びＢ3と同様の方法で導出することができる。
本明細書において「ＥＳＦＱＲ（Edge Site Front least sQuares Range）値」とは、ＳＥＭＩ規格 Ｍ６７に規定されるＥＳＦＱＲを意味する。
第３の実施形態によれば、ＧＢＩＲ値に加えて、ＥＳＦＱＲ値も考慮して、研磨時間のフィードバック制御を行うので、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値およびＥＳＦＱＲ値のバッチ間でのばらつきをさらに抑制することができる。
（第４の実施形態）
キャリアプレート、研磨パッド、研磨スラリーなど両面研磨装置において用いられる資材は、バッチ処理の回数が増すにつれて劣化するので、定期的に交換される。本発明者らは、これらの資材を交換した直後のバッチ、あるいは交換した後の数バッチにおいては、上記（１）式によって算出した研磨時間を用いるよりも、以下の方法により資材交換の影響を考慮した研磨時間を用いるほうがＧＢＩＲ値のバッチ間のばらつきをさらに抑制することができることを知見した。以下では、図１、及び図３〜６を適宜参照して、第４の実施形態におけるウェーハの両面研磨方法の一例を説明する。なお、第４の実施形態における両面研磨装置は、第１の実施形態における両面研磨装置１００を用いることができ、詳細な説明を省略する。
本実施形態では、第１の資材としてキャリアプレートを、第２の資材として研磨パッドを、第３の資材として研磨スラリーを交換する場合を説明する（すなわち、本実施形態では、交換した資材の全数Ｍは３である）。以下では、ｎ1（但し、ｎ1は自然数）を、現バッチがキャリアプレートの交換後ｎ1バッチ目であることを示す指標として用い、ｎ2（但し、ｎ2は自然数）を、現バッチが研磨パッドの交換後ｎ2バッチ目であることを示す指標として用い、ｎ3（但し、ｎ3は自然数）を、現バッチが研磨スラリーの交換後ｎ3バッチ目であることを示す指標として用いる。すなわち、キャリアプレート交換直後のバッチではｎ1＝１となっており、研磨パッド交換直後のバッチではｎ2＝１となっており、研磨スラリー交換直後のバッチではｎ3＝１となっており、これらｎ1、ｎ2、及びｎ3は、バッチ処理を繰り返すたびに１つずつカウントアップする。なお、ｎ1、ｎ2、及びｎ3は、記憶部２０に格納される。
図１，３を参照して、バッチ処理が開始すると、制御部１６は、ｎ1＝１、ｎ2＝１、ｎ3＝１のいずれかを満たすか否かを判定する（ステップＳ２００）。ｎ1＝１、ｎ2＝１、ｎ3＝１のいずれかを満たす場合には、ステップＳ２１０に移行する。ここで、図３中のステップＳ２１０の処理内容について、図４を参照して説明する。
図４を参照して、ステップＳ２１０の処理が開始すると、測定部１８としての分光干渉変位装置が研磨前のウェーハの中心厚みを測定する（ステップＳ２１１）。測定した研磨前のウェーハの中心厚みは、制御部１６に送信されるとともに、記憶部２０に格納される。測定方法の詳細については、第１の実施形態におけるステップＳ１００の説明を援用する。
次に、入力デバイスを介して、ウェーハの目標中心厚みを制御部１６に入力する（ステップＳ２１２）。なお、ウェーハの目標中心厚みは、ウェーハ規格の中心厚み±３μｍ以下となるように設定することができ、例えば直径が３００ｍｍのウェーハの場合、ウェーハ規格の中心厚みは７５０μｍ以上８３０μｍ以下の範囲から設定することができる。
次に、制御部１６は、記憶部２０から基準研磨レートを読み出す（ステップＳ２１３）。ここで、「基準研磨レート」とは、研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが当該研磨対象のウェーハと±３μｍ以内の誤差で同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、キャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値の平均値である。なお、「キャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチ」とは、キャリアプレートの交換後５〜１００バッチ目かつ研磨パッドの交換後５〜１００バッチ目かつ研磨スラリーの交換後５〜１００バッチ目の特定のバッチであれば特に限定されない。また、平均するにあたっては、２０個以上の実績値を用いることが好ましい。以下では、「研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが当該研磨対象のウェーハと±３μｍ以内の誤差で同じウェーハ」を「当該研磨対象のウェーハと形状が同じウェーハ」と称する。
基準研磨レートの算出と並行して、制御部１６は、第１の研磨レート加算量、第２の研磨レート加算量、及び第３の研磨レート加算量を算出する（ステップＳ２１４ａ〜ｃ、ステップＳ２１５ａ〜ｃ、ステップＳ２１６ａ〜ｃ）。第１〜第３の研磨レート加算量は、各資材の交換が基準研磨レートに及ぼす影響の程度を表わしており、以下の方法により決定される。ここで、制御部１６は、ｎ1≧ｋ1であるか否か（ステップ２１４ａ）、ｎ2≧ｋ2であるか否か（ステップ２１５ａ）、及びｎ3≧ｋ3であるか否か（ステップ２１６ａ）を判定する。本実施形態では、ｋ1として２、ｋ2として４、ｋ3として２を採用する。しかし、ｋ1、ｋ2、ｋ3はこれらに限定されず、キャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーの種類に応じて、例えば２≦ｋ1≦５、２≦ｋ2≦５、２≦ｋ3≦５の範囲内で適宜変更することができる。
制御部１６は、ｎ1≧２を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１４ａ）。ｎ1＜２（すなわちｎ1＝１）の場合、当該研磨対象のウェーハと形状が同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、キャリアプレートの交換後ｎ1バッチ目であって、かつ研磨パッド及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値から、キャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値を減じた値の平均値を第１の研磨レート加算量とする（ステップＳ２１４ｂ）。なお、「研磨パッド及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチ」とは、研磨パッドの交換後５〜１００バッチ目かつ研磨スラリーの交換後５〜１００バッチ目の特定のバッチであれば特に限定されない。また、平均するにあたっては、２０個以上の実績値を用いることが好ましい。一方、ｎ1≧２の場合、研磨レートはキャリアプレート交換の影響を受けないので、制御部１６は第１の研磨レート加算量を０とする（ステップＳ２１４ｃ）。
また、並行して、制御部１６は、ｎ2≧４を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１５ａ）。ｎ2＜４の場合、当該研磨対象のウェーハと形状が同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、研磨パッドの交換後ｎ2バッチ目であって、かつキャリアプレート及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値から、キャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値を減じた値の平均値を第２の研磨レート加算量とする（ステップＳ２１５ｂ）。なお、「キャリアプレート及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチ」とは、キャリアプレートの交換後５〜１００バッチ目かつ研磨スラリーの交換後５〜１００バッチ目の特定のバッチであれば特に限定されない。また、平均するにあたっては、２０個以上の実績値を用いることが好ましい。一方、ｎ2≧４の場合、研磨レートは研磨パッド交換の影響を受けないので、制御部１６は第２の研磨レート加算量を０とする（ステップＳ２１５ｃ）。
さらに、並行して、制御部１６は、ｎ3≧２を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１６ａ）。ｎ3＜２（すなわちｎ3＝１）の場合、当該研磨対象のウェーハと形状が同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、研磨スラリーの交換後ｎ3バッチ目であって、かつキャリアプレート及び研磨パッドの交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値から、キャリアプレート、研磨パッド及び研磨スラリーの交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値を減じた値の平均値を第３の研磨レート加算量とする（ステップＳ２１６ｂ）。なお、「キャリアプレート及び研磨パッドの交換の影響を受けないバッチ」とは、キャリアプレートの交換後５〜１００バッチ目かつ研磨パッドの交換後５〜１００バッチ目の特定のバッチであれば特に限定されない。また、平均するにあたっては、２０個以上の実績値を用いることが好ましい。一方、ｎ3≧２の場合、研磨レートは研磨スラリー交換の影響を受けないので、制御部１６は、第３の研磨レート加算量を０とする（ステップＳ２１６ｃ）。
次に、制御部１６は、基準研磨レートに、第１の研磨レート加算量と第２の研磨レート加算量と第３の研磨レート加算量とを加えることによって、合計研磨レートを算出する（ステップＳ２１７）。
次に、制御部１６は、下記（４）式に基づいて現バッチの研磨時間を算出する（ステップＳ２１８）。本明細書では、当該方法により算出された研磨時間を「第１の研磨時間」と称する。
第１の研磨時間＝（現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み）／合計研磨レート・・・（４）
このようにして算出した第１の研磨時間は、研磨レートを介して、資材交換が研磨時間に及ぼす影響を考慮したものとなる。これにて、図３中のステップＳ２１０の処理が終了する。
一方、図３を参照して、ステップＳ２００にて、制御部１６が、ｎ1＝１、ｎ2＝１、ｎ3＝１のいずれも満たさないと判定した場合（すなわち、ｎ1、ｎ2、ｎ3のいずれもが２以上の場合）には、ステップＳ２２０に移行する。そして、制御部１６は、ｎ1≧２、ｎ2≧４、ｎ3≧２のいずれも満たすか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ｎ1≧２、ｎ2≧４、ｎ3≧２のいずれも満たす場合には、ステップＳ２３０に移行する。ここで、図３中のステップＳ２３０の処理内容について、図５を参照して説明する。
ｎ1≧２、ｎ2≧４、ｎ3≧２のいずれも満たす場合には、研磨時間は資材交換の影響を受けないと考えられる。したがって、この場合は、資材交換を考慮していない第１の実施形態における研磨時間の算出と同様の方法を用いて、研磨時間を算出する。具体的には、図５を参照して、ステップＳ２３０の処理が開始すると、測定部１８としての分光干渉変位装置が研磨前のウェーハの中心厚みを測定する（ステップＳ２３１）。なお、測定方法の詳細については、第１の実施形態におけるステップＳ１００の説明を援用する。
次に、入力デバイスを介して、ウェーハの目標ＧＢＩＲ値を制御部１６に入力する（ステップＳ２３２）。目標ＧＢＩＲ値は、ウェーハの仕様に応じて適宜設定することができる値であり、例えば２００ｎｍ以下の範囲から適宜設定することができる。
次に、制御部１６は、下記（５）式に基づいて、現バッチの研磨時間を算出する（ステップＳ２３３）。本明細書では、当該方法により算出された研磨時間を「第２の研磨時間」と称する。
第２の研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（５）
なお、上記（５）式は、第１の実施形態における（１）式に相当し、Ａ1，Ａ2，Ａ3の設定は既述のとおりであり、詳細については、第１の実施形態の説明を援用する。これにて、図３中のステップＳ２３０の処理が終了する。
一方、図３を参照して、ステップＳ２２０にて、ｎ1≧２、ｎ2≧４、ｎ3≧２のいずれかを満たさない場合には、ステップＳ２４０に移行する。ここで、図３中のステップＳ２４０の処理内容について、図６を参照して説明する。
ｎ1≧２、ｎ2≧４、ｎ3≧２のいずれかを満たさない場合であっても、第１の研磨時間ではなく、第２の研磨時間を用いることが妥当な場合もある。ステップＳ２４０は、第２の研磨時間を用いることが妥当であるか否かを判定することを主な目的とする処理である。具体的には、図６を参照して、ステップＳ２４０の処理が開始すると、制御部１６は、図４のフローに従って第１の研磨時間を算出し（ステップＳ２４１）、その後、下記（６）式に基づき第１の判定量を算出する（ステップＳ２４２）。また、これと並行して、制御部１６は、図５のフローに従って第２の研磨時間を算出し（ステップＳ２４３）、その後、下記（７）式に基づき第２の判定量を算出する（ステップＳ２４４）。
第１の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第１の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（６）
第２の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第２の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（７）
なお、第１の研磨時間の算出（ステップＳ２４１）については、図４を参照して詳細に説明したステップＳ２１１〜Ｓ２１８の説明を援用する。但し、ステップＳ２４１では、図４のステップＳ２１２におけるウェーハの目標中心厚みに加えて、上記（７）式にて用いる目標ＧＢＩＲ値も入力する。また、第２の研磨時間の算出（ステップＳ２４２）については、図５を参照して詳細に説明したステップＳ２３１〜Ｓ２３３の説明を援用する。
後述するステップＳ２４５〜Ｓ２４９では、第１の判定量および第２の判定量に基づいて、現バッチの研磨時間を決定する。ここで、第１の判定量と第２の判定量は、その符号が重要である。以下に説明するように、第１の判定量＜０の場合は第１の研磨時間を用いることが妥当ではなく、第２の判定量＜０の場合は第２の研磨時間を用いることが妥当ではない。
第１の判定量＜０とは、（i）(目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値)＞０かつ（第１の研磨時間−前バッチの研磨時間）＜０、あるいは（ii）(目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値)＜０かつ（第１の研磨時間−前バッチの研磨時間）＞０の場合である。（i）の場合、現バッチの目標ＧＢＩＲ値が前バッチのＧＢＩＲ値よりも大きいので、本来ならば研磨時間を前バッチよりも長く設定する必要がある。それにもかかわらず、実際に算出した第１の研磨時間は、前バッチの研磨時間より短くなっている。したがって、この場合は、第１の研磨時間を用いるのは妥当ではないことがわかる。（ii）の場合、現バッチの目標ＧＢＩＲ値が前バッチのＧＢＩＲ値よりも小さいので、本来ならば研磨時間を前バッチよりも短く設定する必要がある。それにもかかわらず、実際に算出した第１の研磨時間は、前バッチの研磨時間より長くなっている。したがって、この場合も、第１の研磨時間を用いるのは妥当ではないことがわかる。第２の判定量についても、第１の判定量と同様である。なお、第２の研磨時間≧０であれば、第１の研磨時間の正負によらず、常に研磨時間として第２の研磨時間を用いることとする。これは、第２の研磨時間のほうが、ウェーハの中心厚みだけではなくＧＢＩＲ値も考慮しているので、研磨レートを考慮した第１の研磨時間に比べて研磨精度が向上するからである。
そこで、ステップＳ２４５〜Ｓ２４９では、以下のように現バッチの研磨時間を設定する。制御部１６は、第２の判定量≧０を満たすか否かを判定する（ステップＳ２４５）。第２の判定量≧０の場合、制御部１６は、現バッチの研磨時間として第２の研磨時間を用いると判定し（ステップＳ２４６）、これにて図３中のステップＳ２４０の処理が終了する。一方で、第２の判定量＜０の場合、制御部１６は、さらに第１の判定量≧０を満たすか否かを判定する（ステップＳ２４７）。そして、第１の判定量≧０の場合、制御部１６は、現バッチの研磨時間として第１の研磨時間を用いると判定し（ステップＳ２４８）、これにて図３中のステップＳ２４０の処理が終了する。第２の判定量＜０かつ第１の判定量＜０の場合、制御部１６は、現バッチの研磨時間として、１バッチ前の研磨時間を用いると判定し（ステップＳ２４９）、これにて、図３中のステップＳ２４０の処理が終了する。
次に、図１，３を参照して、このようにして現バッチの研磨時間が決定されると、制御部１６が、上定盤２、下定盤４、サンギア８、及びインターナルギア１０を回転させることにより、ウェーハの両面研磨が開始し、上記研磨時間でウェーハを両面研磨する（ステップＳ２５０）。なお、両面研磨の方法の詳細については、第１の実施形態のステップＳ１３０の説明を援用する。
次に、測定部１８としての分光干渉変位装置は、両面研磨の終了の情報を制御部１６から受信すると、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値を測定する（ステップＳ２６０）。測定方法の詳細については、第１の実施形態のステップＳ１４０の説明を援用する。なお、測定したＧＢＩＲ値は、次バッチにおいて、当該バッチの研磨時間の算出に用いられるので、記憶部２０に格納される。
次に、制御部１６は、記憶部２０に格納されているｎ1、ｎ2、及びｎ3を１つカウントアップさせる（ステップＳ２７０）。次に、制御部１６は、バッチ処理を終了させるか否かの判定を行う（ステップＳ２８０）。バッチ処理を終了させない場合は、次バッチの両面研磨が再度ステップＳ２００から開始する。一方で、バッチ処理を終了させる場合は、これにてバッチ処理が終了する。
第４の実施形態によれば、資材交換が研磨時間に及ぼす影響も考慮しつつ、研磨時間のフィードバック制御を行うので、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間のばらつきをさらに抑制することができる。
なお、交換する資材の数は、３つに限定されず、例えばキャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーのうちから選んだ２つの資材であってもよい。また、第２の研磨時間の算出にあたっては、（５）式に加えて、第２〜第３の実施形態につき説明した（２）式および（３）式をさらに考慮してもよく、詳細については、第２〜第３の実施形態における説明を援用する。
（第５の実施形態）
第４の実施形態では、交換する資材をキャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーとしたが、第５の実施形態では、これらのうちいずれか一つの資材交換のみを考慮する。第５の実施形態では、図３中のステップＳ２００及びステップＳ２２０、並びに図４中のステップＳ２１３〜Ｓ２１７が以下の変更を受けること以外は、第４の実施形態と同様に考えることができるので、以下では第４の実施形態と異なる点を説明する。
現バッチが当該資材の交換後ｎバッチ目（但し、ｎは自然数である）とする。
図３を参照して、ステップＳ２００では、ｎ＝１であるか否かを判定し、ステップＳ２２０では、ｎ≧ｋ（ｋは交換する資材に応じて定まる２以上の自然数である）であるか否かを判定する。ここで、ｋは交換する資材に応じて定まる２以上の自然数であり、例えば２≦ｋ≦５の範囲から適宜選択することができる。また、図４を参照して、第４の実施形態におけるステップＳ２１３〜Ｓ２１７は、以下の処理に置き換わる。
すなわち、第４の実施形態における合計研磨レートは、第５の実施形態では、当該資材の交換後ｎバッチ目のバッチにおける研磨レートの実績値の平均値に置き換わる。なお、平均するにあたっては、２０個（枚）以上の実績値を用いることが好ましい。
なお、上記以外の点については、第４の実施形態の説明を援用する。
第５の実施形態によれば、資材交換が研磨時間に及ぼす影響も考慮しつつ、研磨時間のフィードバック制御を行うので、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間のばらつきをさらに抑制することができる。
以上、第１〜第５の実施形態を例にして、本発明のウェーハの両面研磨方法を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内において適宜変更を加えることができる。
例えば、両面研磨装置に用いる資材は、実際は経時的に劣化し、その影響は研磨時間にも及ぶ。第１〜３の実施形態における研磨時間や第４，５の実施形態における第２の研磨時間においても、実際の研磨の実績値から導出した（１）式〜（３）式や（５）式の係数を介して、この影響を間接的に考慮している。しかしながら、研磨時間（あるいは第２の研磨時間）の算出にあたり、資材の経時的な劣化を直接的に考慮することで、ウェーハの目標形状を実現する研磨時間をより正確に算出することができる。例えば、資材の経時的な劣化を表わすパラメータを「資材交換後の積算研磨時間」として、上記（１）式に代えて、下記（１）’式を用いることができる。
現バッチの研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ｄ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ｄ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ｄ3×資材交換後の積算研磨時間＋Ｄ4・・・（１）’
但し、Ｄ1〜Ｄ4は、第１の実施形態と同様に実績値を重回帰分析することで算出される係数である。
あるいは、資材交換後の積算研磨時間と元厚偏差（＝前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）に交互作用がある場合は、上記（１）式に代えて、下記（１）”式を用いることもできる。
現バッチの研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ｅ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ｅ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ｅ3×（資材交換後の積算研磨時間）＋Ｅ4×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）×（資材交換後の積算研磨時間）＋Ｅ5・・・（１）”
但し、Ｅ1〜Ｅ5は、第１の実施形態と同様に実績値を重回帰分析することで算出される係数である。
（発明例）
本発明の効果を確かめるため、発明例として、図１に示す両面研磨装置および図２に示す両面研磨方法を用いて、バッチ処理によるウェーハの両面研磨を行い、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値およびＥＳＦＱＤ値を評価した。
評価においては、以下の条件を採用した。（１）式において、Ａ1は６０ｓ／μｍとし、Ａ2は−１ｓ／ｎｍとし、Ａ3は２０ｓとし、目標ＧＢＩＲ値は２００ｎｍとした。また、研磨パッドは、発泡ウレタン研磨パッドとし、研磨スラリーは、シリカ砥粒を含むアルカリ性の研磨スラリーとした。サンギア及びインターナルギアの回転に伴い、ギアの噛み合わせによって、キャリアプレートを自転させつつ、上下定盤の中心を中心軸としてサンギアの周りを回転させる。それと同時に、上定盤も回転させ、下定盤も上定盤とは逆方向に回転させた。なお、上下定盤の回転数はそれぞれ３０ｒｐｍとした。ウェーハは、直径３００ｍｍのシリコンウェーハとした。
（比較例）
比較例として、発明例のような機能を有する制御部、測定部、及び記憶部を備えていない従来の両面研磨装置を用いて、同様の評価を行った。すなわち、比較例では、研磨時間に対して発明例のようなフィードバック制御を行わず、研磨速度：０．５μｍ／ｍｉｎとし、時間を実測厚さに合わせて設定し、両面研磨を行った。
（評価方法および評価結果の説明）
発明例および比較例において、各バッチでの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値とＥＳＦＱＤ値を平坦度測定装置（Ｗａｆｅｒ Ｓｉｇｈｔ）により測定した。測定結果を図７（Ａ），（Ｂ）に示す。なお、図７（Ａ）に示す「ＧＢＩＲ値のばらつきの相対値」とは、発明例については、「発明例の各処理単位におけるＧＢＩＲ値のばらつき」を「比較例のＧＢＩＲ値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものであり、比較例については、「比較例の各処理単位におけるＧＢＩＲ値のばらつき」を「比較例のＧＢＩＲ値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものである。また、図７（Ｂ）に示す「ＥＳＦＱＤ値のばらつきの相対値」とは、発明例については、「発明例の各処理単位におけるＥＳＦＱＤ値のばらつき」を「比較例のＥＳＦＱＤ値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものであり、比較例については、「比較例の各処理単位におけるＥＳＦＱＤ値のばらつき」を「比較例のＥＳＦＱＤ値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものである。なお、各処理単位は１０バッチ分のバッチ処理を意味する。
図７（Ａ）に示すように、研磨時間に対してフィードバック制御を行った発明例は、比較例に対してＧＢＩＲ値のばらつきを抑制することができた。さらに、驚くべきことに、発明例は、ＥＳＦＱＤ値に関してフィードバック制御を行っていないにもかかわらず、図７（Ｂ）に示すように比較例に対してＥＳＦＱＤ値のばらつきを抑制することができた。
本発明のウェーハの両面研磨方法によれば、研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値のバッチ間でのばらつきを抑制することができる。
１００ 両面研磨装置
２ 上定盤
４ 下定盤
６ 回転定盤
８ サンギア
１０ インターナルギア
１２ キャリアプレート
１４ スラリー供給機構
１６ 制御部
１８ 測定部
２０ 記憶部

Claims (9)

  1. 上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
    現バッチでは、
    研磨前の前記ウェーハの中心厚みを測定する工程と、
    目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
    下記（１）式に基づいて、前記現バッチの研磨時間を算出する工程と、
    前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、算出した前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨する工程と、
    を有することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
    記
    現バッチの研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（１）
    但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。
  2. 前記現バッチでは、
    下記（２）式により算出される目標ＥＳＦＱＤ値が所定の範囲内に存在するように、前記目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する、請求項１に記載のウェーハの両面研磨方法。
    記
    目標ＥＳＦＱＤ値＝Ｂ1×目標ＧＢＩＲ値＋Ｂ2×前バッチの研磨後のＥＳＦＱＤ値＋Ｂ3・・・（２）
    但し、Ｂ1、Ｂ2、及びＢ3は、所定の係数である。
  3. 前記現バッチでは、
    下記（３）式により算出される目標ＥＳＦＱＲ値が所定の範囲内に存在するように、前記目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する、請求項１に記載のウェーハの両面研磨方法。
    記
    目標ＥＳＦＱＲ値＝Ｃ1×目標ＧＢＩＲ値＋Ｃ2×前バッチの研磨後のＥＳＦＱＲ値＋Ｃ3・・・（３）
    但し、Ｃ1、Ｃ2、及びＣ3は、所定の係数である。
  4. 上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
    当該両面研磨方法において使用する第１〜第Ｍの資材（但し、Ｍは交換する資材の全数を表わす２以上の自然数である）を交換した場合であって、現バッチが、第ｍの資材（但し、ｍは交換する資材を特定するインデックスであり、１≦ｍ≦Ｍを満たす全ての自然数をとる）の交換後ｎmバッチ目（但し、前記ｍのそれぞれに対して、ｎmは自然数である）であるとして、
    （Ｉ）ｎ1〜ｎMのいずれかが１である場合は、
    研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
    ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
    下記（４）式に基づいて、第１の研磨時間を算出して、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
    を有し、
    （ＩＩ）ｎ1〜ｎMのいずれもが２以上である場合であって、
    （ｉ）ｎ1〜ｎMのいずれもがｎm≧ｋm（但し、前記ｍのそれぞれに対して、ｋmは交換する第ｍの資材に応じて定まる２以上の自然数である）を満たす場合には、
    研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
    目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
    下記（５）式に基づいて、第２の研磨時間を算出して、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
    を有し、
    （ｉｉ）ｎ1〜ｎMのいずれかがｎm≧ｋmを満たさない場合には、
    研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
    ウェーハの目標中心厚みと目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
    下記（４）式に基づいて、第１の研磨時間を算出した後に、下記（６）式に基づいて、第１の判定量を算出する工程と、
    下記（５）式に基づいて、第２の研磨時間を算出した後に、下記（７）式に基づいて、第２の判定量を算出する工程と、
    前記第２の判定量≧０の場合は、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
    前記第２の判定量＜０の場合において、前記第１の判定量≧０の場合は、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第１の判定量＜０の場合は、１バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
    を有し、
    その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
    記
    第１の研磨時間＝（現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み）／所定の研磨レート・・・（４）
    第２の研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（５）
    第１の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第１の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（６）
    第２の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第２の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（７）
    但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。
  5. 前記（４）式における所定の研磨レートは、
    研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、前記第１〜第Ｍのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値の平均値を基準研磨レートとし、
    前記ｍのそれぞれに対して、ｎm≧ｋmの場合は、第ｍの研磨レート加算量を０とし、ｎm＜ｋmの場合は、研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、第ｍの資材の交換後ｎmバッチ目であって、かつ当該第ｍの資材以外の資材の交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値から、前記第１〜第Ｍのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値を減じた値の平均値を第ｍの研磨レート加算量として、
    前記基準研磨レートに、前記第１〜第Ｍの研磨レート加算量を全て加えることによって算出される合計研磨レートである、請求項４に記載のウェーハの両面研磨方法。
  6. 前記資材は、前記キャリアプレート、前記研磨パッド、及び前記研磨スラリーのうちから選ばれる２つ以上の資材である、請求項４または５に記載のウェーハの両面研磨方法。
  7. 上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する１つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
    当該両面研磨方法において使用する資材を１つ交換した場合であって、現バッチが、当該資材の交換後ｎバッチ目（但し、ｎは自然数である）であるとして、
    （Ｉ）ｎ＝１を満たす場合は、
    研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
    ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
    下記（８）式に基づいて、第１の研磨時間を算出して、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
    を有し、
    （ＩＩ）ｎ≧２を満たす場合であって、
    （ｉ）ｎ≧ｋ（但し、ｋは交換する資材に応じて定まる２以上の自然数である）を満たす場合には、
    研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
    目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
    下記（９）式に基づいて、第２の研磨時間を算出して、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
    を有し、
    （ｉｉ）ｎ＜ｋを満たす場合には、
    研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
    ウェーハの目標中心厚みと目標ＧＢＩＲ値を所定の範囲から設定する工程と、
    下記（８）式に基づいて、第１の研磨時間を算出した後に、下記（１０）式に基づいて、第１の判定量を算出する工程と、
    下記（９）式に基づいて、第２の研磨時間を算出した後に、下記（１１）式に基づいて、第２の判定量を算出する工程と、
    前記第２の判定量≧０の場合は、当該第２の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
    前記第２の判定量＜０の場合において、前記第１の判定量≧０の場合は、当該第１の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第１の判定量＜０の場合は、１バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
    を有し、
    その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
    記
    第１の研磨時間＝（現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み）／所定の研磨レート・・・（８）
    第２の研磨時間＝前バッチの研磨時間＋Ａ1×（前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み）＋Ａ2×（前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値−目標ＧＢＩＲ値）＋Ａ3・・・（９）
    第１の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第１の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（１０）
    第２の判定量＝（目標ＧＢＩＲ値−前バッチの研磨後のウェーハのＧＢＩＲ値）×（第２の研磨時間−前バッチの研磨時間）・・・（１１）
    但し、Ａ1、Ａ2、及びＡ3は、所定の係数である。
  8. 前記（８）式における所定の研磨レートは、前記資材の交換後ｎバッチ目のバッチにおける研磨レートの実績値の平均値である、請求項７に記載のウェーハの両面研磨方法。
  9. 前記資材は、前記キャリアプレート、前記研磨パッド、及び前記研磨スラリーのうちから選ばれる１つの資材である、請求項７または８に記載のウェーハの両面研磨方法。
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