JP6312229B1 - 研磨方法及び研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持板毎の形状差に影響されることなく、ウェーハの平坦度を制御することができる研磨方法及び研磨装置を提供する。【解決手段】被研磨物を保持板で保持し、被研磨物を保持した保持板を研磨装置に配設された研磨ヘッドに装着し、研磨ヘッドによって、保持板に保持された被研磨物を、研磨テーブルに貼り付けられた研磨布に所定の圧力で押し付けて相対運動させることにより、被研磨物の表面を研磨する方法であって、保持板で被研磨物を保持する前に、保持板の被研磨物を保持する保持面の形状を測定しておき、測定済の前記保持面の形状に応じて、研磨ヘッドによる保持板に対する押圧分布を調整してから、被研磨物を研磨することを特徴とする研磨方法。【選択図】 図１

Description

本発明は、研磨方法及び研磨装置に関する。

シリコンウェーハや化合物半導体ウェーハなどの半導体ウェーハは、集積回路の微細化に伴いフラットネス仕様がタイト化し、更に要求水準が上がっており、よりフラットな形状が求められている。半導体ウェーハを平坦に研磨する手段として、半導体ウェーハを保持板（研磨プレート）に、接着又はテンプレート法により貼り付けて保持して研磨する方法がある。

特許文献１に記載されているように、この方法では、半導体ウェーハを貼り付けた保持板を研磨ヘッドの下面に取り付け、研磨ヘッドの下面に取り付けられた可撓性薄膜（あるいは弾性膜）との間の密閉空間（エアーバッグ）に圧力流体を供給し、その圧力を調整することで保持板全面を均等に圧下する研磨装置が用いられている。この研磨装置の研磨ヘッドは、密閉空間に圧力がかかっていない場合は、研磨ヘッドの外周部に全研磨圧が加わる構造となっている。

この研磨方法を、図１２〜１４を参照して、より具体的に説明する。図１２のように、ウェーハＷの表面を研磨するために、まず、１枚以上のウェーハＷを円盤状の保持板１０８に貼り付ける。次に、図１３のように、ウェーハＷを貼り付けた保持板１０８を研磨ヘッド１０２に装着する。研磨ヘッド１０２は研磨ヘッド１０２を軸周りに回転させる研磨シャフト１０３とともに研磨軸１０４を構成する。保持板１０８に固定されたウェーハＷは研磨テーブル１０５上に貼られた研磨布１０６に接触させられ、研磨される。

その時、保持板１０８の上に載せられた研磨ヘッド１０２により、その保持板１０８を加圧しながら、研磨テーブル１０５の回転運動及び研磨ヘッド１０２の回転により、各ウェーハＷの研磨布１０６との接触面がそれぞれ研磨される。

図１３のような研磨ヘッド１０２と、下面に取り付けられた可撓性薄膜１０７（あるいは弾性膜）との間の密閉空間に圧力流体を供給し、その圧力を調整することで保持板１０８の全面を均等に圧下する装置を使用した場合、この研磨ヘッド１０２は、密閉空間に圧力がかかっていないときには、研磨ヘッド１０２の外周部に全研磨圧が加わる構造となっている。

実際の研磨時は、密閉空間を適切な加圧に設定し、各ウェーハＷを均一に研磨する。この密閉空間の圧力が変動すると、保持板１０８への押圧分布が変化して保持板１０８に固定された各ウェーハＷの研磨形状が変化することが知られている。具体的には、図１４に示すように、密閉空間の圧力が小さいと保持板１０８の外周部側に押圧分布が相対的にシフトし、密閉空間の圧力が大きいと保持板１０８の中心部に押圧分布がシフトする。この押圧分布に従い、研磨後のウェーハ形状が変化する。

特公平７−４１５３４号公報

ところが、可撓性薄膜による密閉空間（エアーバッグ）によって、適切に押圧分布が調整された研磨ヘッドを用いて研磨しても、ウェーハ毎に、平坦度（ＧＢＩＲ）にはバラツキが発生してしまうという問題があった。これは、保持板毎に、形状は全く同一ではなく、わずかに形状差があるので、保持板の平均的な形状に対する適切な押圧分布を設定しても、そのわずかな形状差により、ウェーハの平坦度にバラツキが生ずるためである。

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、保持板毎の形状差に影響されることなく、ウェーハの平坦度を制御することができる研磨方法及び研磨装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被研磨物を保持板で保持し、前記被研磨物を保持した前記保持板を研磨装置に配設された研磨ヘッドに装着し、該研磨ヘッドによって、前記保持板に保持された前記被研磨物を、研磨テーブルに貼り付けられた研磨布に所定の圧力で押し付けて相対運動させることにより、被研磨物の表面を研磨する方法であって、前記保持板で前記被研磨物を保持する前に、前記保持板の前記被研磨物を保持する保持面の形状を測定しておき、前記測定済の前記保持面の形状に応じて、前記研磨ヘッドによる前記保持板に対する押圧分布を調整してから、前記被研磨物を研磨することを特徴とする研磨方法を提供する。

このように、保持板の形状を予め測定しておき、測定した形状に応じて保持板に対する押圧分布を調整して、研磨を行うことで、保持板毎の形状差に影響されることなく、ウェーハの平坦度を制御することができる。これにより、特に、各ウェーハの平坦度を向上させることができ、かつ、ウェーハ毎の平坦度のばらつきを小さくすることができる。また、製品のアウトプット品質（ＧＢＩＲ＝平坦度）が、所望の値となるように、適切に押圧分布を調整することもできる。

このとき、前記研磨ヘッドによる前記保持板に対する押圧分布の調整は、前記保持面の形状を測定した結果に基づいて、予め、複数の保持板を凸形状のものと凹形状のものとに選別しておき、前記保持板として保持面の形状が凸に膨らんだ形状のものを用いる際には、前記保持板として用いられる複数の前記保持板の凸量を測定して凸量の平均値を算出し、該凸量の平均値よりも凸量が大きい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に大きくし、前記凸量の平均値よりも凸量が小さい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に小さくし、前記保持板として保持面の形状が凹にへこんだ形状のものを用いる際には、前記保持板として用いられる複数の前記保持板の凹量を測定して凹量の平均値を算出し、該凹量の平均値よりも凹量が大きい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に小さくし、前記凹量の平均値よりも凹量が小さい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に大きくすることが好ましい。

このように、研磨に使用する保持板を凸形状又は凹形状に選別しておき、保持板の凸量又は凹量に応じて、保持面の中心部と外周部の相対的な押圧を上記のように調整すれば、保持板毎の形状差に起因するウェーハ毎の平坦度のバラツキの発生を抑制することができる。

また、前記研磨ヘッドとして、前記保持板を押圧する面に張設された可撓性薄膜を有するものを用い、前記可撓性薄膜への流体内圧を制御することによって前記保持板への押圧分布を調整することが好ましい。

このような研磨ヘッドを用いる場合、可撓性薄膜への流体内圧を制御することで、容易に保持板への押圧分布を調整できる。

また、前記研磨装置の前記研磨テーブルが複数の研磨ヘッドを持つ場合は、複数の前記保持板を前記測定された保持面の形状に応じて分類し、該分類に応じて各研磨ヘッドの前記押圧分布を設定し、前記分類に応じて前記保持板を所定の押圧分布に設定された所定の研磨ヘッドに装着することが好ましい。

保持板を同程度の形状毎に分類し、同程度の形状の保持板は研磨時に必ず指定の研磨軸で研磨されるようにすれば、保持板毎の形状差に起因するウェーハの平坦度のバラツキの発生を確実に制御することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、被研磨物を保持した保持板を装着する研磨ヘッドと、被研磨物を研磨するための研磨布を貼り付けられた研磨テーブルとを具備し、前記研磨ヘッドによって、前記保持板に保持された前記被研磨物を、前記研磨テーブルに貼り付けられた前記研磨布に所定の圧力で押し付けて相対運動させることにより、前記被研磨物の表面を研磨する研磨装置であって、前記保持板の前記被研磨物を保持する保持面の形状に応じて、前記研磨ヘッドによる前記保持板に対する押圧分布を調整する機能を有するものであることを特徴とする研磨装置を提供する。

このようなものであれば、保持板の保持面の形状に応じて保持板に対する押圧分布を調整して、研磨を行うことができるため、保持板毎の形状差に影響されることなくウェーハの平坦度を制御することができるものとなる。これにより、特に、各ウェーハの平坦度を向上させることができ、かつ、ウェーハ毎の平坦度のばらつきを小さくすることができるものとなる。また、製品のアウトプット品質（ＧＢＩＲ＝平坦度）が、所望の値となるように、適切に押圧分布を調整することもできるものとなる。

また、前記研磨ヘッドが、前記保持板を押圧する面に張設された可撓性薄膜を有し、前記可撓性薄膜への流体内圧を制御することによって前記保持板への押圧分布を調整できるものであることが好ましい。

このような研磨ヘッドであれば、可撓性薄膜への流体内圧を制御することで、容易に保持板への押圧分布を調整できるものとなる。

また、本発明の研磨装置は、前記保持板の保持面の形状毎の前記押圧分布と研磨後の前記被研磨物の平坦度との相関関係に基づいて、前記研磨ヘッドによる前記保持板に対する押圧分布を自動で制御できる押圧分布制御部を具備するものであることが好ましい。

押圧分布制御部によって保持板の保持面の形状に応じた適切な押圧分布を自動で制御できるものであれば、作業者が毎回押圧分布の設定作業を行う必要がなくなり、生産性をより高めることができるものとなる。

本発明の研磨方法及び研磨装置であれば、保持板の保持面の形状に応じて保持板に対する押圧分布を調整して、研磨を行うことができるため、保持板毎の形状差の影響を抑制して、ウェーハの平坦度を制御することができる。これにより、特に、各ウェーハの平坦度を向上させることができ、かつ、ウェーハ毎の平坦度のばらつきを小さくすることができる。また、製品のアウトプット品質（ＧＢＩＲ＝平坦度）が、所望の値となるように、適切に押圧分布を調整することもできる。

本発明の研磨装置の一例を示した概略図である。 本発明の研磨方法の一例を示したフロー図である。 本発明の研磨方法の他の一例を示したフロー図である。 本発明の研磨方法における保持板の分類・順序化の一例を示した概略図である。 実施例１で測定した保持板の保持面の形状の分布を示したグラフである。 実施例１で調べたエアーバッグ圧と保持板に対する押圧分布の関係を示したグラフである。 実施例１で調べたエアーバッグ圧とウェーハ面内にかかった圧力範囲Ｒの関係を示したグラフである。 実施例１で調べたエアーバッグ圧とＧＢＩＲ（相対値）の関係を示したグラフである。 実施例２で調べたエアーバッグ圧とＧＢＩＲ（相対値）の関係を示したグラフである。 実施例３で調べたエアーバッグ圧とＧＢＩＲ（相対値）の関係を示したグラフである。 実施例４、比較例３で測定したＧＢＩＲ（相対値）の度数及び累積度数を示したグラフである。 一般的な保持板の一例を示した概略図である。 一般的な研磨装置の一例を示した概略図である。 エアーバッグ圧力に応じた保持板の押圧分布を示す図である。

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、保持板毎に、その形状は全く同一ではなく、わずかに形状差があるので、保持板の平均的な形状に対して適切な押圧分布を設定しても、そのわずかな形状差により、ウェーハの平坦度にバラツキが生じてしまうという問題があった。即ち、本発明者は、保持板形状のバラツキが、ウェーハの平坦度のバラツキに影響していることを見出した。

そこで、本発明者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、保持板の保持面の形状を予め測定しておき、該測定済の保持面の形状に応じて、研磨ヘッドによる保持板に対する押圧分布を調整してから、被研磨物を研磨することで、ウェーハの平坦度を制御できることに想到し、本発明を完成させた。

まず、本発明の研磨装置について図１を参照して説明する。本発明の研磨装置１は、被研磨物（ウェーハＷ）を保持した保持板８を装着する研磨ヘッド２と、ウェーハＷを研磨するための研磨布６を貼り付けられた研磨テーブル５を具備する。研磨ヘッド２は研磨ヘッド２を軸周りに回転させる研磨シャフト３とともに研磨軸４を構成している。このような本発明の研磨装置１は、研磨ヘッド２によって、保持板８に保持されたウェーハＷを、研磨テーブル５に貼り付けられた研磨布６に所定の圧力で押し付けて相対運動させることにより、ウェーハＷの表面を研磨することができる。

また、本発明の研磨装置１は、保持板８の被研磨物を保持する保持面の形状に応じて、研磨ヘッド２による保持板８に対する押圧分布を調整する機能を有するものである。このようなものであれば、保持板８の保持面の形状に応じて保持板８に対する押圧分布を調整して、研磨を行うことができるため、保持板毎の形状差に影響されることなくウェーハＷの平坦度を制御することができる。これにより、特に、各ウェーハの平坦度を向上することができ、かつ、ウェーハ毎の平坦度のばらつきを小さくすることができる。また、製品のアウトプット品質（ＧＢＩＲ＝平坦度）が、目的に応じて所望の値となるように、適切に押圧分布を調整することもできる。

また、研磨ヘッド２はエアーバッグ加圧式のものであることが好ましく、保持板８を押圧する面に張設された可撓性薄膜７を有し、可撓性薄膜７への流体内圧（エアーバッグ圧）を制御することによって保持板８への押圧分布を調整できるものであることが好ましい。流体内圧を可撓性薄膜７に加えることで、可撓性薄膜７が保持板８の方向へ膨らむため、エアーバッグ内の流体内圧を調整することで、保持板８への押圧分布を調整できる。このようなものであれば、容易に保持板への押圧分布を調整できる。

また、本発明の研磨装置１は、保持板８の保持面の形状毎の押圧分布と研磨後の被研磨物（ウェーハＷ）の平坦度との相関関係に基づいて、研磨ヘッド２による保持板８に対する押圧分布を自動で制御できる押圧分布制御部９を具備するものであることが好ましい。押圧分布制御部９によって保持板８の保持面の形状に応じた適切な押圧分布を自動で制御できるものであれば、作業者が毎回押圧分布の設定作業を行う必要がなくなり高精度で制御できるとともに、生産性をより高めることができる。

続いて、上記のような研磨装置１を使用した場合を例に、本発明の研磨方法を説明する。本発明の研磨方法は、被研磨物（ウェーハＷ）を保持板８で保持し、ウェーハＷを保持した保持板８を研磨装置１に配設された研磨ヘッド２に装着し、該研磨ヘッド２によって、保持板８に保持されたウェーハＷを、研磨テーブル５に貼り付けられた研磨布６に所定の圧力で押し付けて相対運動させることにより、ウェーハＷの表面を研磨する方法である。なお、ウェーハＷの研磨が終了した後には、研磨ヘッド２から保持板８を取り外して、次に研磨するウェーハを貼り付けた別の保持板を研磨ヘッド２に装着して、次の研磨を行うことができる。また、ウェーハＷは保持板８に１枚以上をバランス良く固定することが好ましく、固定方法は、接着法、テンプレート法などがある。

そして、本発明の研磨方法では、保持板８でウェーハＷを保持する前に、予め、保持板８のウェーハＷを保持する保持面の形状を測定しておき、測定済の保持面の形状に応じて、研磨ヘッド２による保持板８に対する押圧分布を調整してから、ウェーハＷを研磨する。このように、保持板８の保持面の形状に応じて保持板８に対する押圧分布を調整して、研磨を行うことで、保持板毎の形状差に影響されることなくウェーハの平坦度を制御することができる。特に、ウェーハの平坦度を高く制御することができる。また、目的に応じて、製品のアウトプット品質（ＧＢＩＲ＝平坦度）が、所望の値となるように、適切に押圧分布を調整することもできる。

ここで、押圧分布の調整についてより具体的に説明する。本発明の研磨方法では、まず、保持板８の保持面の形状を測定した結果に基づいて、予め、複数の保持板８を凸形状のものと凹形状のものとに選別しておくことが好ましい。このように、研磨に用いる保持板の形状を凸か凹のいずれか一方に統一しておくことで、研磨における適切な押圧分布を管理しやすい。

ここでは、保持板８として凸形状のものを選別して用いた場合を、図２を参照しながら説明する。まず、保持板８として用いられる複数の保持板８の凸量を測定して凸量の平均値を算出しておく。なお、ここで、各保持板に形状が識別できる情報を付与しておくことができる。例えば、保持板に凸量などの情報を記入しておくなどすることができる。また、押圧分布制御部９で保持板８に応じて押圧分布を自動で制御する場合には、保持板８に保持板８の識別情報を付与しておき、研磨装置１が研磨時に自動的に保持板８の形状を識別できるようにすることもできる。

次に、図２のように、算出した凸量の平均値よりも凸量が大きい保持板８を研磨ヘッド２に装着した場合は、保持面の外周部への押圧を保持面の中心部の押圧に対して相対的に大きくし、凸量の平均値よりも凸量が小さい保持板８を研磨ヘッド２に装着した場合は、保持面の外周部への押圧を保持面の中心部の押圧に対して相対的に小さく設定できる。また、凸量が平均値付近の平均的な形状を有する保持板８に対する押圧分布は、平均的な押圧分布とすることができる。これによって、ウェーハＷの面内の面圧を均一方向に調整することができ、ウェーハ毎の平坦度のばらつきを抑制できる。

一方で、保持板８として保持面の形状が凹にへこんだ形状のものを用いる際には、保持板８として用いられる複数の保持板８の凹量を測定して凹量の平均値を算出し、該凹量の平均値よりも凹量が大きい保持板８を研磨ヘッド２に装着した場合は、保持面の外周部への押圧を保持面の中心部の押圧に対して相対的に小さくし、凹量の平均値よりも凹量が小さい保持板８を研磨ヘッド２に装着した場合は、保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に大きくすることが好ましい。

これによって、ウェーハＷの面内の面圧を均一方向に調整することができ、ウェーハ毎の平坦度のばらつきを抑制できる。なお、押圧分布の調整は、上記の通りエアバッグ圧を変更することで行えばよい。また、押圧分布の調整は、保持板に付与した識別情報などから作業者が手動で行ってもよいし、押圧分布制御部９で自動制御してもよい。

また、研磨装置１が複数の研磨ヘッド２を持つ場合は、図３のフローのように、複数の保持板８を測定された保持面の形状に応じて分類し、分類に応じて各研磨ヘッド２の押圧分布を設定し、分類に応じて保持板８を所定の押圧分布に設定された所定の研磨ヘッド２に装着することができる。例えば、常に、凸量が平均値付近の平均的な形状を有する保持板８は研磨軸Ａ−１の研磨ヘッドに装着し、凸量が平均値より大きい保持板８は研磨軸Ｂ−１の研磨ヘッドに装着し、凸量が平均値より小さい保持板８は研磨軸Ｃ−１の研磨ヘッドに装着するなどすれば、研磨ヘッドの押圧分布の調整を必ずしも毎回行わなくてもよいため、生産性の低下を防止できる。

また、研磨テーブル５が複数存在する研磨装置の場合、即ち、ウェーハＷの研磨を二段以上で行う場合、二段目の研磨で用いる研磨テーブル５においても、上記分類に応じて保持板８を所定の押圧分布に設定された所定の研磨ヘッド２に装着することができる。例えば、図３のように、一段目の研磨後に、常に、凸量が平均値付近の平均的な形状を有する保持板８は研磨軸Ａ−２の研磨ヘッドに装着し、凸量が平均値より大きい保持板８は研磨軸Ｂ−２の研磨ヘッドに装着し、凸量が平均値より小さい保持板８は研磨軸Ｃ−２の研磨ヘッドに装着することができる。

また、保持板を同程度の形状毎に分類・順序化し、同程度の形状の保持板は研磨する時に必ず指定の研磨軸で研磨されるようにすることもできる。例えば、平均的な形状を有する保持板をＡ群、凸量が平均値より大きい保持板をＢ群、凸量が平均値より小さい保持板をＣ群と分類した時に、図４のように、保持板の順序をＡ群の保持板、Ｂ群の保持板、Ｃ群の保持板の順に繰り返して並べることで、常に、Ａ群の保持板は研磨軸Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３に、Ｂ群の保持板は研磨軸Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３に、Ｃ群の保持板は研磨軸Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３に装着される。

また、例えば、シリコン単結晶ウェーハの加工の場合、通常、１次、２次、仕上げ研磨を実施する。本発明は、１次研磨で特に有効であるが、２次、仕上げ研磨に適用してもよい。

また、被研磨物としては、ウェーハ全体がシリコン単結晶からなるウェーハや、少なくとも被研磨面がシリコン単結晶であるウェーハ（例えば、ＳＯＩウェーハ）を用いることができる。その他にも、保持板に固定して研磨可能なウェーハであればシリコン単結晶以外のウェーハにも本発明は適用できる。

なお、本発明の研磨方法では、例えば、研磨スラリーの組成、温度、研磨代、研磨速度等の条件などは特に限定されない。

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１）
以下のようにシリコンウェーハの研磨を行った。ここでは、ＧＢＩＲが最小となるような条件で研磨を行った。

＜保持板の保持面の形状測定＞
まず、使用する保持板の保持面の形状測定を行った。保持板としては、保持面が凸形状の円盤状のものを複数用意した。形状測定には、京セラ社製 形状測定器「ナノウェイ」を用いて、保持板の基準点を目印にＸ、Ｙ直径方向に形状変位を測定した。測定数値は、始点−終点を０−０に補正して形状変位量を算出した。すべての保持板の凸量を測定したところ、図５のように、凸量の分布はほぼ正規分布となった。なお、図５では凸量（プレート形状）は相対値で示しており、ここでは、凸量の平均値を０．０とし、該平均値からの差をとっている。また、保持板の凸量の平均値を算出し、実施例１では凸量が平均値の保持板を用いた。

＜基本研磨条件、平坦度測定条件＞
１枚の保持板に、接着法で直径２００ｍｍの研磨用ウェーハを複数枚貼り付けた。
装置：片面研磨装置
研磨ヘッド：エアーバッグ加圧式
保持板の凸量：平均値
１次研磨布：不織布
研磨スラリー：アルカリ性コロイダルシリカ
研磨代：およそ５〜１０μｍ
研磨方法：１次＋２次＋３次（このうち、１次研磨のみ本発明の研磨方法を適用した）
平坦度測定装置：ＫＬＡテンコール社製 ＡＤＥ９８００

＜事前確認＞
研磨ヘッドのエアーバッグ圧を調整し、保持板に対する押圧分布がどのように変化するかを調べた。なお、この時、保持板は、凸量が平均値より２．４μｍ小さいものを用いた。その結果を図６に示す。図６のグラフから分かるように、ここで用いた研磨ヘッドでは、エアーバッグ圧を大きくすると、保持板の中心部の押圧が外周部に対して相対的に大きくなることがわかった。

また、凸量が平均値より２．４μｍ小さい保持板、凸量が平均値より１．２μｍ小さい保持板、及び凸量が平均値より０．３μｍ大きい保持板を用いて、エアーバッグ圧を０〜２０ｋＰａの範囲に振った際に、プレートに貼り付けられたウェーハ面内にかかった圧力範囲Ｒ（圧力ｍａｘ−圧力ｍｉｎ）を調べたところ図７のような結果となった。図７より、同一の保持板では、エアーバッグ圧が増すと圧力範囲Ｒは小さくなる傾向（保持板の中心部の押圧と外周部の押し圧の差が小さくなる傾向）があり、ある数値付近で飽和する傾向にあることが分かる。また、同じ研磨ヘッドの同じエアーバッグを用いても、保持板の形状によって、圧力範囲Ｒは異なることが分かる。

また、予め、この研磨装置で、凸量が平均値の保持板を用いた場合のＧＢＩＲとエアーバッグ圧の相関関係を調査しておいた。その結果を図８に示す。図８では、ＧＢＩＲを、ＧＢＩＲの最小値を基準とした相対値で示している。図８から分かるように、エアーバッグ圧を１０ｋＰａとすることで、ＧＢＩＲを最も小さく、即ち、平坦度を最も高くできることが分かる。

＜本研磨＞
実施例１で用いた保持板の保持面の形状に対し、最も平坦度の高いウェーハが得られるのはエアーバッグ圧を１０ｋＰａとした場合であるため、エアーバッグ圧を１０ｋＰａとしてシリコンウェーハの研磨を行った。このように、測定済の保持面の形状に応じて、研磨ヘッドによる保持板に対する押圧分布を調整してから、シリコンウェーハを研磨した。研磨後のシリコンウェーハのＧＢＩＲを測定したところ、ＧＢＩＲは相対値で１．０であった。

（実施例２）
実施例２では、保持板を、凸量が平均値より０．７μｍ大きい保持板に変えた。

また、このような保持板を用いた場合のＧＢＩＲとエアーバッグ圧の相関関係を調査しておいた。その結果を図９に示す。図９は、ＧＢＩＲを、実施例１で得られたウェーハのＧＢＩＲを基準（１．０）とした相対値で示している。図９から分かるように、エアーバッグ圧を７ｋＰａとすることで、実施例１と同程度ＧＢＩＲを小さくできることが分かる。

＜本研磨＞
上記の通り、実施例２で用いた保持板の保持面の形状に対し、実施例１と同等で、最も平坦度の高いウェーハが得られるのはエアーバッグ圧を７ｋＰａとした場合であるため、エアーバッグ圧を７ｋＰａとしてシリコンウェーハの研磨を行った。このように、測定済の保持面の形状に応じて、研磨ヘッドによる保持板に対する押圧分布を調整してから、シリコンウェーハを研磨した。研磨後のシリコンウェーハのＧＢＩＲを測定したところ、ＧＢＩＲは相対値で１．０であった。

（比較例１）
比較例１では、実施例２と同様の凸量の保持板を用いたが、この凸量に応じた保持板に対する押圧分布の調整は行わなかった。この時は、従来と同様に、保持板の保持面の形状に関係なく、平均的な形状の保持板に対する最適な押圧分布で、すなわち、この場合、エアーバッグ圧１０ｋＰａでシリコンウェーハを研磨した。その結果、ＧＢＩＲの相対値は１．５となった。

（実施例３）
実施例３では、保持板を、凸量が平均値より０．６μｍ小さい（平均より凹（−０．６μｍ））保持板に変えた。

また、このような保持板を用いた場合のＧＢＩＲとエアーバッグ圧の相関関係を調査しておいた。その結果を図１０に示す。図１０は、ＧＢＩＲを、実施例１で得られたウェーハのＧＢＩＲを基準（１．０）とした相対値で示している。図１０から分かるように、エアーバッグ圧を１２ｋＰａとすることで、実施例１と同程度にＧＢＩＲを小さくできることが分かる。

＜本研磨＞
上記の通り、実施例３で用いた保持板の保持面の形状に対し、最も平坦度の高いウェーハが得られるのはエアーバッグ圧を１２ｋＰａとした場合であるため、エアーバッグ圧を１２ｋＰａとしてシリコンウェーハの研磨を行った。このように、測定済の保持面の形状に応じて、研磨ヘッドによる保持板に対する押圧分布を調整してから、シリコンウェーハを研磨した。研磨後のシリコンウェーハの平坦度を測定したところ、ＧＢＩＲは相対値で１．１であった。

（比較例２）
比較例２では、実施例３と同様の凸量の保持板を用いたが、この凸量に応じた保持板に対する押圧分布の調整は行わなかった。この時は、従来と同様に、保持板の保持面の形状に関係なく、平均的な形状の保持板に対して最適な押圧分布で、すなわち、この場合、エアーバッグ圧１０ｋＰａでシリコンウェーハを研磨した。その結果、ＧＢＩＲの相対値は１．４となった。

表１に、実施例１〜３、比較例１、２における実施結果をまとめたもの示す。

実施例１〜３では、保持面の形状に応じて、研磨ヘッドによる保持板に対する押圧分布を調整したため、最適な押圧分布を選択することができ、平坦性を向上させることができた。また、実施例１〜３の間で、平坦性のばらつきがほぼ無い。その一方で、比較例１、２では実施例１〜３に比べてＧＢＩＲが増大し、実施例１〜３に比べて平坦性が劣る結果となった。

（実施例４）
本発明の研磨方法に従ってシリコンウェーハの研磨を繰り返し行い、研磨後の各ウェーハのＧＢＩＲを測定し、ＧＢＩＲの度数及び累積度数を算出した。結果を図１１、下記表２に示す。図１１及び表２には比較例３のＧＢＩＲの値を基準とした相対値を示す。

（比較例３）
従来の研磨方法に従って、保持板の保持面の形状に関わらずエアーバッグ圧を一定にしてシリコンウェーハの研磨を繰り返し行い、研磨後の各ウェーハのＧＢＩＲを測定し、ＧＢＩＲの度数及び累積度数を算出した。結果を図１１、下記表２に示す。

図１１及び表２のように、ＧＢＩＲの平均値（Ａｖｅ．）及び最大値（Ｍａｘ）は実施例４の方が比較例３よりも小さく、実施例４の方が比較例３よりも平坦度が高い。また、ＧＢＩＲのバラツキ（σ）も実施例４の方が比較例３よりも少ない。

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…研磨装置、 ２…研磨ヘッド、 ３…研磨シャフト、
４…研磨軸、 ５…研磨テーブル、 ６…研磨布、
７…可撓性薄膜、 ８…保持板、 ９…押圧分布制御部、
Ｗ…ウェーハ。

Claims (3)

1. 被研磨物を保持板で保持し、前記被研磨物を保持した前記保持板を研磨装置に配設された研磨ヘッドに装着し、該研磨ヘッドによって、前記保持板に保持された前記被研磨物を、研磨テーブルに貼り付けられた研磨布に所定の圧力で押し付けて相対運動させることにより、被研磨物の表面を研磨する方法であって、
   前記保持板で前記被研磨物を保持する前に、前記保持板の前記被研磨物を保持する保持面の形状を測定しておき、
   前記測定済の前記保持面の形状に応じて、前記研磨ヘッドによる前記保持板に対する押圧分布を調整してから、前記被研磨物を研磨する方法であり、
   前記研磨ヘッドによる前記保持板に対する押圧分布の調整は、前記保持面の形状を測定した結果に基づいて、予め、複数の保持板を凸形状のものと凹形状のものとに選別しておき、
   前記保持板として保持面の形状が凸に膨らんだ形状のものを用いる際には、前記保持板として用いられる複数の前記保持板の凸量を測定して凸量の平均値を算出し、該凸量の平均値よりも凸量が大きい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に大きくし、前記凸量の平均値よりも凸量が小さい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に小さくし、
   前記保持板として保持面の形状が凹にへこんだ形状のものを用いる際には、前記保持板として用いられる複数の前記保持板の凹量を測定して凹量の平均値を算出し、該凹量の平均値よりも凹量が大きい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に小さくし、前記凹量の平均値よりも凹量が小さい前記保持板を前記研磨ヘッドに装着した場合は、前記保持面の外周部への押圧を前記保持面の中心部の押圧に対して相対的に大きくすることを特徴とする研磨方法。
2. 前記研磨ヘッドとして、前記保持板を押圧する面に張設された可撓性薄膜を有するものを用い、前記可撓性薄膜への流体内圧を制御することによって前記保持板への押圧分布を調整することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
3. 前記研磨装置の前記研磨テーブルが複数の研磨ヘッドを持つ場合は、複数の前記保持板を前記測定された保持面の形状に応じて分類し、該分類に応じて各研磨ヘッドの前記押圧分布を設定し、前記分類に応じて前記保持板を所定の押圧分布に設定された所定の研磨ヘッドに装着することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨方法。

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