JP2021186959A - 研磨ヘッド及びウェーハの片面研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できる研磨ヘッド、及びこの研磨ヘッドを用いたウェーハの片面研磨方法を提供する。【解決手段】研磨ヘッド１０は、ウェーハ１００を保持し、ウェーハを加圧して該ウェーハを研磨パッド２００の研磨面に押し当てながら、ウェーハを研磨面内で回転させて研磨を行うように構成された研磨ヘッドであって、加圧面１を有し、加圧面側の外周部にリテーナーリング４を具備し、リテーナーリングが、外側リテーナーリング４ａと、外側リテーナーリングの内側に位置する内側リテーナーリング４ｂとを具備し、加圧面の内側リテーナーリングの内側に対応する部分が、ウェーハを加圧するように構成されており、外側リテーナーリング及び内側リテーナーリングが、互いに独立して研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものであることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、研磨ヘッド及びウェーハの片面研磨方法に関する。

シリコンウェーハのエッジフラットネスコントロールのためには、エッジ部近傍にかかる荷重の制御が必要である。従前のリテーナーリング構造を有する研磨ヘッドでは、リテーナー効果による荷重低減でエッジ部におけるロールオフ量低減は可能であったが、ウェーハ面内の荷重と独立してエッジ部近傍（エッジ領域）の選択的な荷重制御はできなかった。

例えば、特許文献１には、研磨ヘッド及び研磨処理装置が記載されている。特許文献１には、片面研磨する際にウェーハのエッジ部の研磨加工量が不均等になりＥＳＦＱＲが悪化するため、研磨ヘッドの外周リテーナー部の圧力を研磨ヘッド圧力と異なる圧力（補正圧力）を加え研磨ヘッドの傾動角補正を行うことが記載されており、それにより、特許文献１の研磨ヘッド及び研磨処理装置は、ウェーハの平坦化または研磨量の面内均等化が可能となる。

また、特許文献２には、ウェーハの片面研磨ではエッジ部において応力集中やスラリーの流入により中心部より研磨量が大きくなりダレが発生しやすいという課題に着目し、これらを改善するため中心部とエッジ部の圧力を別々にコントロールするためのメンブレンとリテーナーリングを有する研磨ヘッドとウェーハを研磨装置及び研磨方法が記載されている。

例えば特許文献１及び２に記載されたような、エッジ部近傍にかかる荷重の制御のために、ウェーハ加圧のためのエアバッグをゾーン分けしたゾーン加圧ヘッドであっても、荷重分布は設計した領域よりも広がる傾向にあり、この傾向はエッジ部近傍で特に顕著に見られ、制御性に乏しいものであった。

特開２０１８−１７１６７０号公報 特開２０１９−２０１１２７号公報

従来の一例の研磨ヘッドを、図８を参照しながら説明する。
図８に断面図を示す研磨ヘッド１０’は、上部金属２と、上部金属２の上方に接合されたフランジ３とを具備する。上部金属２は、フランジ３とは反対側の外周部にリング状の突起部２ａを備える。

研磨ヘッド１０’は、上部金属２の下方に、リテーナーリング４’を更に具備する。リテーナーリング４’は、上部金属２のリング状突起部２ａに対応した位置に配置されており、同じくリング状の平面形状を有している。

リング状突起部２ａとリテーナーリング４’との間には、リング状のリテーナーリング加圧部４１’が配されている。

リテーナーリング４’の内側には、裏板２２が配されている。裏板２２と上部金属２とは、それらの間にウェーハ加圧部２１を規定している。裏板２２の外周部の上部には裏板ストッパー２２ａが配されている。

研磨ヘッド１０’は、リテーナーリング４’の下方に、リテーナーリング４’の平面形状と同様の平面形状を有するテンプレートガイドリング５を更に具備する。また、リテーナーリング４’とテンプレートガイドリング５との間には、上部金属２の平面形状と同様の平面形状を有するバックパッド２４が配されている。バックパッド２４と裏板２２とは、それらの間に流体封入部２３を規定している。

図８の研磨ヘッド１０’を用いたウェーハの片面研磨では、まず、リング状のテンプレートガイドリング５の内側にウェーハ１００を保持させる。次いで、フランジ３を加圧することで研磨ヘッド１０’を研磨パッド２００に押し付け、更にウェーハ加圧部２１にエアを導入することで、流体封入部２３を介してウェーハ１００を加圧することができる。

フランジ３への加圧による荷重は、リテーナーリング加圧部４１’を介して、リテーナーリング４’にも伝わる。リテーナーリング４’が受けた荷重は、バックパッド２４を介してテンプレートガイドリング５に伝わる。テンプレートガイドリング５が受けた荷重は、研磨パッド２００のうちテンプレートガイドリング５に接した部分２００ｃに伝わってこれを変形させ、この部分２００ｃの表面を下方に押し下げる。

一部２００ｃが変形した状態の研磨パッド２００で研磨を行うことにより、研磨中のウェーハ１００のエッジ部１００Ｅ近傍に過剰に荷重がかかることを抑えて、それによりエッジ部１００Ｅ近傍に対する過剰研磨を防ぐことができる。この効果は、研磨パッド２００の一部２００ｃにかかる荷重が大きいほど、大きくなる。

しかしながら、フランジ３の押し圧（ヘッドプレス）とウェーハ加圧部２１によるウェーハ１００の押し圧（バックエアプレス）は完全に独立ではない。そのため、ウェーハ加圧時にヘッドプレスを高めることでテンプレートガイドリング５に伝わる荷重を高めてウェーハ１００のエッジ部１００Ｅ近傍にかかる荷重を弱めようとしても、バックエアプレスによる荷重も連れだって高くなってしまい、圧力の調整幅には限界があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できる研磨ヘッド、及びこの研磨ヘッドを用いたウェーハの片面研磨方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明では、ウェーハを保持し、前記ウェーハを加圧して該ウェーハを研磨パッドの研磨面に押し当てながら、前記ウェーハを前記研磨面内で回転させて研磨を行うように構成された研磨ヘッドであって、
加圧面を有し、
前記加圧面側の外周部にリテーナーリングを具備し、
前記リテーナーリングが、外側リテーナーリングと、前記外側リテーナーリングの内側に位置する内側リテーナーリングとを具備し、
前記加圧面の前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分が、前記ウェーハを加圧するように構成されており、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングが、互いに独立して前記研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものであることを特徴とする研磨ヘッドを提供する。

本発明の研磨ヘッドは、内側リテーナーリングと外側リテーナーリングとを具備するリテーナーリングを具備し、外側リテーナーリング及び内側リテーナーリングを、互いに独立して研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものとすることで、ウェーハ面内への荷重の変化を起こさずにこれとは独立して外側リテーナーリングから研磨パッドへの荷重を高めることができる。すなわち、本発明の研磨ヘッドによると、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できる。それにより、ウェーハ面内への荷重値を変化させずに、研磨パッドのうち研磨の際にウェーハのエッジ部近傍に摺接される部分を変形できる。このような２段のリテーナーリングを用いて研磨パッドを変形させることで、研磨時のウェーハエッジ部近傍への荷重を弱め、エッジロールオフを低減でき、それによりウェーハエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。

前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングからの荷重を受け且つ該荷重を前記研磨パッドに伝えるように構成されたテンプレートガイドリングを更に具備することが好ましい。

このようなテンプレートガイドリングを具備した研磨ヘッドであれば、ウェーハを確実に保持して、エッジ部近傍にかかる荷重を高い精度で制御できる。

また、本発明では、ウェーハの片面研磨方法であって、
本発明の研磨ヘッドを用い、前記加圧面のうち前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分にウェーハを保持し、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングによって研磨パッドにそれぞれ独立して荷重をかけて、該研磨パッドを変形させ、
前記研磨ヘッドで前記ウェーハを保持して加圧しながら、前記変形させた研磨パッドによって前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの片面研磨方法を提供する。

このようなウェーハの片面研磨方法は、本発明の研磨ヘッドを用いるので、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御しながら、ウェーハの片面研磨を行うことができる。それにより、エッジロールオフを低減でき、それによりウェーハのエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。

以上のように、本発明の研磨ヘッドであれば、２段のリテーナーリングにより、ウェーハ面内への荷重値を変化させずに、研磨パッドのうち研磨の際にウェーハのエッジ部近傍に摺接される部分を変形できる。それにより、研磨の際、ウェーハ面内にかかる荷重とは独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できることができる。その結果、本発明の研磨ヘッドを用いて研磨を行うことにより、エッジロールオフを低減でき、ウェーハのエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。

また、本発明のウェーハの片面研磨方法であれば、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御しながら、ウェーハの片面研磨を行うことができる。それにより、エッジロールオフを低減でき、ウェーハのエッジ部のフラットネス悪化量の低減を達成できる。

本発明の一例の研磨ヘッドを示す概略断面図である。 本発明の一例の研磨ヘッドの外側リテーナーリングと、内側リテーナーリングと、加圧面の一部との位置関係を示す概略平面図である。 本発明の一例の研磨ヘッドによる研磨パッドの変形と、従来例の研磨ヘッドによる研磨パッドの変形とを比較した概略図である。 本発明の一例のウェーハの片面研磨方法を示す概略図である。 実施例及び比較例における荷重分布測定を示す概略断面図である。 実施例及び比較例における荷重分布を示すグラフである。 実施例及び比較例におけるエッジ部フラットネス変化を示すグラフである。 従来例の一例の研磨ヘッドを示す概略断面図である。

上述のように、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できる研磨ヘッドの開発が求められていた。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、従来ヘッドの構造をベースとしながら、リテーナーリングを、内側リテーナーリングと外側リテーナーリングとを具備するもの、言い換えるとダブルリテーナーリングとし、外側リテーナーリング及び内側リテーナーリングを、互いに独立して研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものとすることで、ウェーハ面内にかかる荷重の変化を起こさずに独立して外側リテーナーリングから研磨パッドにかかる荷重を高めることができ、その結果、ウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、ウェーハを保持し、前記ウェーハを加圧して該ウェーハを研磨パッドの研磨面に押し当てながら、前記ウェーハを前記研磨面内で回転させて研磨を行うように構成された研磨ヘッドであって、
加圧面を有し、
前記加圧面側の外周部にリテーナーリングを具備し、
前記リテーナーリングが、外側リテーナーリングと、前記外側リテーナーリングの内側に位置する内側リテーナーリングとを具備し、
前記加圧面の前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分が、前記ウェーハを加圧するように構成されており、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングが、互いに独立して前記研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものであることを特徴とする研磨ヘッドである。

また、本発明は、ウェーハの片面研磨方法であって、
本発明の研磨ヘッドを用い、前記加圧面のうち前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分にウェーハを保持し、
前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングによって研磨パッドにそれぞれ独立して荷重をかけて、該研磨パッドを変形させ、
前記研磨ヘッドで前記ウェーハを保持して加圧しながら、前記変形させた研磨パッドによって前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの片面研磨方法である。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［研磨ヘッド］
まず、本発明の研磨ヘッドの一例を、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の一例の研磨ヘッドを示す概略断面図である。図２は、本発明の一例の研磨ヘッドの外側リテーナーリングと、内側リテーナーリングと、加圧面の一部との位置関係を示す概略平面図である。

図１に断面を概略的に示す研磨ヘッド１０は、略円形の平面形状を有する。研磨ヘッド１０は、上部金属２と、上部金属２の上方に接合されたフランジ３とを具備する。上部金属２のフランジ３とは反対側の面に、上部金属シール部材２０が配されている。

研磨ヘッド１０は、フランジ３が接合された側とは反対側に、加圧面１を有する。研磨ヘッド１０は、上部金属２の下方の、加圧面１側の外周部に、リテーナーリング４を更に具備する。リテーナーリング４は、図１及び図２に示す、外側リテーナーリング４ａと、外側リテーナーリング４ａの内側に位置する内側リテーナーリング４ｂとを具備する。そのため、リテーナーリング４は、ダブルリテーナーリングと呼ぶこともできる。

上部金属２は、外側リテーナーリング４ａに対応する位置に、空間である外側リテーナーリング加圧部４１が設けられている。また、外側リテーナーリング加圧部４１と、外側リテーナーリング４ａとの間には、リング状の弾性体の外側加圧部シール部材４２が配されている。外側加圧部シール部材４２は、外側リテーナーリング加圧部４１をシールするように配置されている。

一方、上部金属２のうち、内側リテーナーリング４ｂに対応する部分は、中実となっている。

内側リテーナーリング４ｂの内側には、裏板２２が配されている。裏板２２と上部金属シール部材２０とは、それらの間に空間であるウェーハ加圧部２１を規定している。また、裏板ストッパー２２ａが、ウェーハ加圧部２１をシールするように配置されている。

研磨ヘッド１０は、リテーナーリング４の下方に、リテーナーリング４の平面形状と同様の平面形状を有するテンプレートガイドリング５を更に具備する。また、リテーナーリング４とテンプレートガイドリング５との間には、上部金属２の平面形状と同様の平面形状を有するバックパッド２４が配されている。バックパッド２４と裏板２２とは、それらの間に流体封入部２３を規定している。

研磨ヘッド１０は、テンプレートガイドリング５の内側に、図１に点線で示すようにウェーハ１００を保持することができる。また、研磨の際には、加圧面１を、図１に点線で示すように、研磨パッド２００に対向させる。

図１の研磨ヘッド１０を用いたウェーハの片面研磨では、フランジ３に荷重をかけてこれを加圧することで、研磨ヘッド１０を研磨パッド２００に押し付け、更にウェーハ加圧部２１にエアを導入することで、裏板２２、流体封入部２３及びバックパッド２４の一部を介してウェーハ１００を加圧する。それにより、ウェーハ１００が研磨パッド２００に押し当てられる。フランジ３、ウェーハ加圧部２１、裏板２２、流体封入部２３及びバックパッド２４の一部は、図１及び図２に示す加圧面１の内側リテーナーリング４ｂの内側に対応する部分１ａに通じている。すなわち、図１及び図２に示した加圧面１の内側リテーナーリング４ｂの内側に対応する部分１ａは、ウェーハを加圧するように構成されている。

フランジ３にかけられた荷重の一部は、内側リテーナーリング４ｂに伝わる。内側リテーナーリング４ｂに伝わった荷重は、バックパッド２４及びテンプレートガイドリング５を順に伝わり、研磨パッド２００の一部２００ｂにかかる。それにより、研磨パッド２００の一部２００ｂが変形し、その表面が下方に押し下げられる。

一方、外側リテーナーリング４ａは、以下に詳細に説明するように、フランジ３にかかる荷重とは独立して、研磨パッド２００に荷重をかけることができる。

外側リテーナーリング加圧部４１は、空間になっており、ここに例えばエアを導入することで、圧力が高まる。それにより、弾性体である外側加圧部シール部材４２の一部が下方に押し下がる。押し下げられた外側加圧部シール部材４２は、その下方に配置された外側リテーナーリング４ａに荷重をかける。外側リテーナーリング４ａにかかった荷重は、バックパッド２４のうち外側リテーナーリング４ａに接した部分、及びこれに接したテンプレートガイドリング５の一部を順に伝わり、研磨パッド２００の一部２００ａにかかる。それにより、研磨パッド２００の一部２００ａが変形し、その表面が下方に押し下げられる。

外側リテーナーリング加圧部４１の加圧は、フランジ３からの加圧から独立している。よって、外側リテーナーリング加圧部４１から端を発して外側リテーナーリング４ａに伝わる荷重は、フランジ３から端を発した内側リテーナーリング４ｂに伝わる荷重とは独立している。したがって、研磨ヘッド１０では、外側リテーナーリング４ａ及び内側リテーナーリング４ｂが、互いに独立して研磨パッド２００に荷重をかけられるように構成されている。

また、外側リテーナーリング４ａが研磨パッド２００にかける荷重は、内側リテーナーリング４ｂがかける荷重とは独立しているので、フランジ３からの加圧に端を発する点で内側リテーナーリング４ａによる荷重と関連する、加圧面１の一部１ａがウェーハ１００にかける荷重とも独立している。

よって、図１及び図２に示す研磨ヘッド１０によると、ウェーハ面内１００Ｐへの荷重の変化を起こさずに独立して外側リテーナーリング４ａから研磨パッド２００への荷重を制御し、これを高めることができる。それにより、研磨パッド２００を変形させて、ウェーハ１００のエッジ部１００Ｅ近傍への荷重を低減することができる。

この作用効果を、図３を参照しながらより具体的に説明する。図３（ａ）は、図８を参照しながら先に説明した従来の一例の研磨ヘッド１０’を用いた場合を示す概略図である。図３（ｂ）は、図１及び２を参照しながら説明した本発明の一例の研磨ヘッド１０を用いた場合を示す概略図である。

従来の研磨ヘッド１０’は、図３（ａ）に示すように、リテーナーリング４’により、研磨パッド２００の一部の表面を下方に押し下げることができる。それにより、研磨パッド２００からウェーハ１００のエッジ部１００Ｅ近傍にかかる荷重を低減できる。一方、この低減の効果を高めようとして、リテーナーリング４’による荷重を大きくすると、研磨パッド２００からのウェーハ１００のウェーハ面内１００Ｐにかかる荷重も連れだって増加することで、エッジ部での荷重の内外差が生じずエッジロールオフを更に低減することができない。

一方、本発明の研磨ヘッド１０では、外側リテーナーリング４ａが、内側リテーナーリング４ｂとは独立して研磨パッド２００に荷重をかけることにより、図３（ｂ）に示すように、研磨パッド２００からのウェーハ１００のウェーハ面内１００Ｐにかかる荷重を変えることなく、研磨パッド２００の一部の表面を更に押し下げることができる。それにより、研磨パッド２００からウェーハ１００のエッジ部１００Ｅ近傍にかかる荷重をさらに低減できる。その結果、エッジロールオフをさらに低減することができる。

図１及び図２を参照した説明では、外側リテーナーリング加圧部４１を空圧式の加圧部として説明したが、外側リテーナーリング４ａによって研磨パッド２００にかける荷重をかける手段は、内側リテーナーリング４ｂから研磨パッド２００にかける荷重と独立して制御できるものであれば特に限定されず、他の手段を用いることもできる。

また、テンプレートガイドリング５は任意の構成であるが、テンプレートガイドリング５を更に具備することにより、ウェーハ１００を確実に保持して、エッジ部１００Ｅ近傍にかかる荷重を高い精度で制御できる。

［ウェーハの片面研磨方法］
次に、図４を参照しながら、本発明のウェーハの片面研磨方法の一例を説明する。図４は、本発明の一例のウェーハの片面研磨方法を示す概略図である。

この例の方法では、図１及び図２を参照しながら説明した本発明の一例の研磨ヘッド１０を用いる。この研磨ヘッド１０の加圧面１のうち内側リテーナーリング４ｂの内側に対応する部分１ａにウェーハ１００を保持させる。

一方で、回転定盤２０１を準備する。回転定盤２０１の上向きの面には、研磨パッド２００が貼り付けられている。また、回転定盤２０１の下向きの面には、回転軸２０２が接合されている。

次に、ウェーハ１００を保持した研磨ヘッド１０を、回転定盤２０１上の研磨パッド２００に押し付ける。また、研磨ヘッド１０の外側リテーナーリング４ａ及び内側リテーナーリング４ｂによって研磨パッド２００にそれぞれ独立して荷重をかけ、研磨パッド２００を変形させる。より具体的には、外側リテーナーリング４ａによる荷重で、研磨パッド２００の一部２００ａを変形させる。一方、内側リテーナーリング４ｂによる荷重で、研磨パッド２００の一部２００ｂを変形させる。

このように研磨ヘッド１０でウェーハ１００を保持して加圧しながら、変形させた研磨パッド２００によってウェーハ１００を研磨する。

研磨に際し、研磨ヘッド１０を、フランジ３を軸にして自転させる。また、回転定盤２０１を、回転軸２０２を軸にして自転させる。これにより、変形させた研磨パッド２００が、ウェーハ１００の片面に摺接して、これを研磨する。また、研磨に際し、スラリー供給装置３００からスラリー３０１を研磨パッド２００の研磨面に提供する。

研磨ヘッド１０、研磨パッド２００、及びスラリー供給装置３００は、片面研磨装置１０００を構成することができる。

このようにして、研磨ヘッド１０がウェーハ１００を加圧してこのウェーハ１０を研磨パッド２００の研磨面に押し当てながら、ウェーハ１００を研磨パッド２００の研磨面内で回転させて研磨を行う。この研磨は、一部２００ａ及び他の一部２００ｂが上記の通り変形した研磨パッド２００を用いて行われる。それにより、ウェーハ１００のウェーハ面内１００Ｐにかかる荷重を変えることなく、ウェーハ１００のエッジ部１００Ｅ近傍に過剰な荷重がかかるのを防ぐことができる。その結果、ウェーハ１００のウェーハ面内１００Ｐを十分に研磨しながら、ウェーハ１００のエッジ部１００Ｅにおけるエッジロールオフを低減でき、ウェーハ１００のエッジ部１００Ｅのフラットネス悪化量の低減を達成できる。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
図１及び図２を参照しながら説明した構造の研磨ヘッドを用いて、下表１、２となるように、内側リテーナーリングでの圧力を基準値１（１００％）として、外側リテーナーリングの圧力を０％、２００％、３００％としてウェーハの片面研磨を行い、実施例とした。研磨対象のウェーハとしては、直径３００ｍｍ＜１００＞のシリコンウェーハを用いた。

（比較例）
比較例として、図８に示す、従前のリテーナーリングを有する研磨ヘッドを用いて、静止時のウェーハ加圧部による荷重、リテーナーリングによる荷重が同等となるような圧力条件とし、ウェーハの片面研磨を行った。

（荷重分布測定）
研磨の前に、研磨パッドからエッジ部近傍にかかる荷重が、外側リテーナーリングの加圧によって変化することを確認するため、図５に示すような形態で、タクタイルセンサー（圧力分布測定センサー）４００を用いた荷重分布測定を行った。その結果を、図６に示す。

図６は、図５に示すヘッド中心１０Ｃからの距離（角度方向の平均）を横軸にとり、ウェーハ１００のそれぞれの部分が受ける荷重を縦軸にとってプロットしたものである。

図６から明らかなように、実施例にて、外側リテーナーリングでの圧力を、内側リテーナーリングでの圧力１００％に対し、２００％及び３００％とした時、外側リテーナーリングで荷重をかけなかった場合（０％）及び比較例に比べて、ウェーハのエッジ部近傍（ヘッド中心からの距離が１５０ｍｍ付近）にかかる荷重が低下したことが分かる。一方で、ウェーハ面内への荷重は変化がなかったことが分かる。この結果から、実施例の研磨ヘッドを用いることによってウェーハ面内にかかる荷重と独立してウェーハのエッジ部近傍にかかる荷重を制御できるという効果が確認された。

（片面研磨試験）
研磨加工は、セラミック定盤に研磨パッドを貼付け、シリカ系砥粒を含むＫＯＨベースのアルカリ性水溶液の研磨スラリーを定盤に供給しながら、研磨ヘッドと定盤を回転させてウェーハを研磨パッドに摺接させることで行った。

比較例、実施例の片面研磨後のウェーハ１００に対しては、ＳＣ１洗浄を行った。フラットネスについては、洗浄後ウェーハをＫＬＡ製のＷａｆｅｒ Ｓｉｇｈｔ ２を用いて測定し、ウェーハエッジ部のフラットネスに与える効果の指標として、研磨前後でのＥＳＦＱＤ（Ｅｄｇｅ Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓＱｕａｒｅｓ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）変化量を用いた。各加圧条件で１０ｗｆずつ片面研磨を行なった。その平均値を図７に示す。

図７に示す結果から、実施例の研磨ヘッドの外側リテーナーリングの圧力を高めることで、ＥＳＦＱＤの変化量が小さくなったことが分かる。このことから、実施例の研磨ヘッドを用いた片面研磨では、エッジ部におけるロールオフ量の低減効果があったことが確認された。

また、実施例の研磨ヘッドを用いた片面研磨では、外側リテーナーリングの圧力を高めて研磨を行なっても、ウェーハ面内の研磨を、外側リテーナーリングで荷重をかけなかった場合と同程度に行うことができた。

一方、比較例の研磨ヘッドのリテーナーリングでの圧力を上げた場合、ＥＳＦＱＤ値は変わらなかった一方、欠陥が増え、研磨後の粗さが大きくなる傾向があった。これは、比較例の研磨ヘッドのリテーナーリングでの圧力を大きくしたことに伴いウェーハ面内にかかる荷重も連れだって増加することで内外の圧力差が生じなかった一方、外圧上昇によりスラリー流入量が低下したためと推察される。

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…加圧面、 １ａ…加圧面の一部、 ２…上部金属、 ２ａ…突起部、 ３…フランジ、 ４及び４’…リテーナーリング、 ４ａ…外側リテーナーリング、 ４ｂ…内側リテーナーリング、 ５…テンプレートガイドリング、 １０及び１０’…研磨ヘッド、 １０Ｃ…ヘッド中心、 ２０…上部金属シール部材、 ２１…ウェーハ加圧部、 ２２…裏板、 ２２ａ…裏板ストッパー、 ２３…流体封入部、 ２４…バックパッド、 ４１…外側リテーナーリング加圧部、 ４１’…リテーナーリング加圧部、 ４２…外側加圧部シール部材、 １００…ウェーハ、 １００Ｅ…エッジ部、 １００Ｐ…ウェーハ面内、 ２００…研磨パッド、 ２００ａ、２００ｂ及び２００ｃ…研磨パッドの一部、 ２０１…回転定盤、 ２０２…回転軸、 ３００…スラリー供給装置、 ３０１…スラリー、 ４００…タクタイルセンサー、 １０００…片面研磨装置。

Claims (3)

1. ウェーハを保持し、前記ウェーハを加圧して該ウェーハを研磨パッドの研磨面に押し当てながら、前記ウェーハを前記研磨面内で回転させて研磨を行うように構成された研磨ヘッドであって、
   加圧面を有し、
   前記加圧面側の外周部にリテーナーリングを具備し、
   前記リテーナーリングが、外側リテーナーリングと、前記外側リテーナーリングの内側に位置する内側リテーナーリングとを具備し、
   前記加圧面の前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分が、前記ウェーハを加圧するように構成されており、
   前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングが、互いに独立して前記研磨パッドに荷重をかけられるように構成されたものであることを特徴とする研磨ヘッド。
2. 前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングからの荷重を受け且つ該荷重を前記研磨パッドに伝えるように構成されたテンプレートガイドリングを更に具備するものであることを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッド。
3. ウェーハの片面研磨方法であって、
   請求項１又は２に記載の研磨ヘッドを用い、前記加圧面のうち前記内側リテーナーリングの内側に対応する部分にウェーハを保持し、
   前記外側リテーナーリング及び前記内側リテーナーリングによって研磨パッドにそれぞれ独立して荷重をかけて、該研磨パッドを変形させ、
   前記研磨ヘッドで前記ウェーハを保持して加圧しながら、前記変形させた研磨パッドによって前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの片面研磨方法。

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