JP6851794B2

JP6851794B2 - 研磨方法

Info

Publication number: JP6851794B2
Application number: JP2016223630A
Authority: JP
Inventors: 法久有福; 金子　智洋; 智洋金子
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2036-11-16
Also published as: JP2018082065A

Description

本発明は、ウエーハの研磨に用いられる研磨パッドを用いた研磨方法に関する。

一般に、半導体デバイスの製造工程においては、略円板形状の基板（例えばシリコン基板）の表面に、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。複数のデバイスが形成された半導体ウエーハ（以下、単にウエーハという）を分割予定ラインに沿って分割することにより、個々のデバイスチップが形成される。デバイスチップの小型化および軽量化への要望が高まり、ウエーハを個々の矩形領域に分割するのに先立って、ウエーハの裏面を研削して、ウエーハを所定の厚み（例えば１００μｍ）以下に形成することが求められている。

研削後、シリコン基板からなるウエーハには、研磨パッドを用いてアルカリ性の研磨液を供給しながら研磨するＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；化学機械研磨）が施される。この種の化学機械研磨では、例えば、ウレタン樹脂などからなる基材にシリカ（ＳｉＯ_２）などの砥粒が固定された研磨パッドが用いられ、研磨液供給源からアルカリ性の研磨液をウエーハに供給する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−４６５５０号公報

しかし、従来の構成では、アルカリ性の研磨液をウエーハに供給するためだけに、研磨液供給源を準備する必要があり、製造装置および製造工程が煩雑になる問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、研磨液供給源を設けることなく、アルカリ性の研磨液をウエーハに容易に供給できる研磨方法を提供することを目的とする。

本発明は、ポリウレタンおよび不織布からなる基材中にシリカ粒子とアルカリ粒子とを含むウエーハを研磨するための研磨パッドを用いてウエーハを研磨する研磨方法であって、該研磨パッドに純水を供給することによりアルカリ性の研磨液を生成し、該研磨パッドをウエーハに当接させることにより該ウエーハを研磨する研磨工程と、該研磨工程中に該研磨液のｐＨ値を測定するｐＨ測定工程と、該ｐＨ測定工程にて測定されたｐＨ値に基づき、少なくともウエーハの研磨時間および該研磨パッドへの純水の供給量を変更する研磨条件変更工程と、該研磨液のｐＨ値を測定し、測定したｐＨ値が所定の研磨液範囲内にあるかどうかを判定する判定工程と、該判定工程において、該ｐＨ値が研磨液範囲の下限閾値よりも小さく該研磨液範囲にないと判定された場合、該研磨パッドをドレッシングし、該研磨液のｐＨ値を下限閾値よりも大きくして該研磨液範囲に含まれるように調整するドレッシング工程と、を含むものである。
また、アルカリ粒子の水への溶解度は、２５℃において０．１７重量％以下であってもよい。

本発明によれば、研磨パッドは、基材にアルカリ粒子を含むので、水を研磨パッドに供給するだけでアルカリ性の研磨液を生成することができるため、研磨液供給源を別途設ける必要がなく、アルカリ性の研磨液をウエーハに容易に供給することができる。

図１は、本実施形態に係るウエーハの研磨方法の研磨対象となるデバイスウエーハを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るウエーハの研磨方法を実行する研削研磨装置の一例を示す斜視図である。図３は、研削研磨装置が備える研磨ユニットの斜視図である。図４は、研磨ユニットの周辺構成を示す模式図である。図５は、研磨パッドの構成を示す断面模式図である。図６は、研磨パッドをドレッシングする状態を示す模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、本実施形態に係るウエーハの研磨方法の研磨対象となるデバイスウエーハを示す斜視図である。本実施形態に係るウエーハの研磨方法は、デバイスウエーハ（以下、ウエーハと記す）Ｗに研磨加工を施すものである。ウエーハＷは、図１に示すように、シリコンを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、表面ＷＳに格子状に形成された複数のストリート（分割予定ライン）Ｓによって区画された領域を備え、各領域にそれぞれデバイスＤＢが形成されている。ウエーハＷは、表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲに研削加工が施されて、所定の厚み（例えば５０μｍ）まで薄化された後に、研削歪みを除去するために研磨加工が施される。

図２は、本実施形態に係るウエーハの研磨方法を実行する研削研磨装置の一例を示す斜視図である。研削研磨装置２は、フルオートタイプの加工装置であり、制御部１００の制御の下、ウエーハＷに対して搬入処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。

研削研磨装置２は、図２に示すように、各構成部を支持する基台４を備えている。基台４の上面の前端側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、ウエーハＷを搬送する第１の搬送ユニット６が設けられている。また、開口４ａのさらに前端側の領域には、それぞれ複数のウエーハＷを収容可能なカセット８ａ，８ｂを載置する載置台１０ａ，１０ｂが形成されている。ウエーハＷは、カセット８ａ，８ｂに収容された状態で研削研磨装置２に搬入される。

また、基台４には、ウエーハＷの位置合わせを行うアライメント機構１２が設けられている。このアライメント機構１２は、ウエーハＷが仮置きされる仮置きテーブル１４を含み、例えば、カセット８ａから第１の搬送ユニット６で搬送され、仮置きテーブル１４に仮置きされたウエーハＷの中心を位置合わせする。

基台４には、アライメント機構１２を跨ぐ門型の支持構造１６が配置されている。この支持構造１６には、ウエーハＷを搬送する第２の搬送ユニット１８が設けられている。第２の搬送ユニット１８は、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）、および上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能であり、例えば、アライメント機構１２で位置合わせされたウエーハＷを後方（図２中＋Ｙ方向）に搬送する。

開口４ａおよびアライメント機構１２の後方には、開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する円盤状のターンテーブル２０が配置されている。ターンテーブル２０の上面には、ウエーハＷを吸引保持する４個のチャックテーブル（保持部）２２が略等角度間隔に設置されている。

第２の搬送ユニット１８でアライメント機構１２から搬出されたウエーハＷは、裏面側が上方に露出するように、前方側の搬入搬出位置Ａに位置付けられたチャックテーブル２２へと搬入される。ターンテーブル２０は、時計回り方向Ｒの向きに回転し、チャックテーブル２２を、搬入搬出位置Ａ、粗研削位置Ｂ、仕上げ研削位置Ｃ、研磨位置Ｄの順に位置付ける。

各チャックテーブル２２は、それぞれモータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転可能に構成されており、本実施形態では、各チャックテーブル２２は、制御部１００の制御により所定速度（例えば３００〜１０００ｒｐｍ）で回転可能となっている。各チャックテーブル２２の上面は、ウエーハＷを吸引保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル２２の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。チャックテーブル２２に搬入されたウエーハＷは、保持面に作用する吸引源の負圧で表面側を吸引される。

ターンテーブル２０の後方には、上方に伸びる壁状の支持構造２４が立設されている。支持構造２４の前面には、２組の昇降機構２６が設けられている。各昇降機構２６は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に伸びる２本の昇降ガイドレール２８を備えており、この昇降ガイドレール２８には、昇降テーブル３０がスライド可能に設置されている。

昇降テーブル３０の後面側には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、昇降ガイドレール２８と平行な昇降ボールねじ３２が螺合されている。昇降ボールねじ３２の一端部には、昇降パルスモータ３４が連結されている。昇降パルスモータ３４で昇降ボールねじ３２を回転させることにより、昇降テーブル３０は昇降ガイドレール２８に沿って上下に移動する。

昇降テーブル３０の前面には、固定具３６が設けられている。粗研削位置Ｂの上方に位置付けられた昇降テーブル３０の固定具３６には、ウエーハＷを粗研削する粗研削用の研削ユニット３８ａが固定されている。一方、仕上げ研削位置Ｃの上方に位置付けられた昇降テーブル３０の固定具３６には、ウエーハＷを仕上げ研削する仕上げ研削用の研削ユニット３８ｂが固定されている。研削ユニット３８ａ，３８ｂのスピンドルハウジング４０には、それぞれ、回転軸を構成するスピンドル４２が収容されており、各スピンドル４２の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント４４が固定されている。研削ユニット３８ａのホイールマウント４４の下面には、粗研削用の研削砥石を備えた研削ホイール４６ａが装着されており、研削ユニット３８ｂのホイールマウント４４の下面には、仕上げ研削用の研削砥石を備えた研削ホイール４６ｂが装着されている。各スピンドル４２の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール４６ａ，４６ｂは、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。

チャックテーブル２２およびスピンドル４２を回転させつつ、研削ホイール４６ａ，４６ｂを下降させ、純水等の研削液を供給しながらウエーハＷの裏面側に接触させることで、ウエーハＷを粗研削又は仕上げ研削できる。また、研磨位置Ｄの近傍には、研削ユニット３８ａ，３８ｂで研削されたウエーハＷの裏面を研磨する研磨ユニット４８が設けられている。

アライメント機構１２の前方にはウエーハＷを洗浄する洗浄ユニット５２が設けられており、研磨された後のウエーハＷは、第２の搬送ユニット１８でチャックテーブル２２から洗浄ユニット５２へと搬送される。洗浄ユニット５２で洗浄されたウエーハＷは、第１の搬送ユニット６で搬送され、カセット８ｂに収容される。

図３は、研削研磨装置が備える研磨ユニットの斜視図である、図４は、研磨ユニットの周辺構成を示す模式図である。図５は、研磨パッドの構成を示す断面模式図である。図６は、研磨パッドをドレッシングする状態を示す模式図である。基台４（図２）の上面には、図３に示すように、ブロック状の支持構造５４が立設されている。支持構造５４の後面には、研磨ユニット４８を水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に移動させる水平移動ユニット５６が設けられている。

水平移動ユニット５６は、支持構造５４の後面に固定され水平方向（Ｘ軸方向）に平行な一対の水平ガイドレール５８を備える。水平ガイドレール５８には、水平移動テーブル５７がスライド可能に設置されている。水平移動テーブル５７の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、水平ガイドレール５８と平行な水平ボールねじ（不図示）が螺合されている。

水平ボールねじの一端部には、パルスモータ５９が連結されている。パルスモータ５９で水平ボールねじを回転させることにより、水平移動テーブル５７は水平ガイドレール５８に沿って水平方向（Ｘ軸方向）に移動する。水平移動テーブル５７の後面側には、研磨ユニット４８を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる鉛直移動ユニット６４が設けられている。鉛直移動ユニット６４は、水平移動テーブル５７の後面に固定され鉛直方向（Ｚ軸方向）に平行な一対の鉛直ガイドレール６６を備える。鉛直ガイドレール６６には、鉛直移動テーブル６８がスライド可能に設置されている。鉛直移動テーブル６８の前面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、鉛直ガイドレール６６と平行な鉛直ボールねじ（不図示）が螺合されている。

鉛直ボールねじの一端部には、パルスモータ７０が連結されている。パルスモータ７０で鉛直ボールねじを回転させることにより、鉛直移動テーブル６８は鉛直ガイドレール６６に沿って鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動する。鉛直移動テーブル６８の後面（表面）には、ウエーハＷの上面を研磨する研磨ユニット４８が固定されている。研磨ユニット４８のスピンドルハウジング７２には、回転軸を構成するスピンドル７４が収容されており、スピンドル７４の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント７６が固定されている。ホイールマウント７６の下面には、ホイールマウント７６と略同径の研磨ホイール７８が装着されている。研磨ホイール７８は、ステンレス等の金属材料で形成されたホイール基台７８ａと、このホイール基台７８ａの下面に取り付けられる円盤状の研磨パッド７８ｂとを備える。

本実施形態では、図４に示すように、研磨パッド７８ｂは、ウエーハＷと同等以上の大径（例えば、ウエーハＷ；３００ｍｍ、研磨パッド；４５０ｍｍ）に形成され、研磨ユニット４８は、ウエーハＷの裏面ＷＲ全面を覆いつつ、チャックテーブル２２に対して偏心して配置される。また、本実施形態では、ウエーハＷの裏面ＷＲに研削加工をする前に、ウエーハＷの表面ＷＳには、表面ＷＳに形成されたデバイス（不図示）を保護するために表面保護テープＴが貼着される。このため、チャックテーブル２２に保持されたウエーハＷの表面ＷＳは、表面保護テープＴによって保護されて裏面ＷＲが露出する形態で研削および研磨される。

研磨ユニット４８は、図４に示すように、スピンドル７４、ホイールマウント７６および研磨ホイール７８を貫通する流体供給路７９を備える。この流体供給路７９は、チャックテーブル２２に保持されたウエーハＷの裏面ＷＲに水（純水）を供給する流路であり、この流体供給路７９には電磁弁６１を介して純水供給源６２が接続されている。水は、ウエーハＷの裏面ＷＲの研磨加工をする際に供給される液体であり、研磨パッド７８ｂに含まれるアルカリ粒子（後述する）が溶解することにより、シリコンウエーハと化学反応を生じてＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；化学機械研磨）を実施するアルカリ性の研磨液を生成する。また、流体供給路７９を通じて供給される水は、ウエーハＷと実質的に化学反応を生じない物質のみで構成され、例えば純水が用いられる。また、本実施形態では、電磁弁６１は、制御部１００の制御により、開度を調整して流体供給路７９を流れる流量を調整可能な流量調整弁が用いられている。

また、チャックテーブル２２の周囲には、研磨加工時に流下する研磨液を受ける環状の受け部６３と、この受け部６３に連結される排水管６５とが設けられる。排水管６５には、この排水管６５を流れる排液（研磨液）のｐＨ（水素イオン濃度）値を計測するｐＨ計測部６７が設けられている。このｐＨ計測部６７は、制御部１００の制御により、排水管６５を流れる研磨液のｐＨ値を所定時間（例えば１０秒）ごとに計測し、この計測したｐＨ値を制御部１００に出力する。なお、ｐＨ値の計測間隔は適宜変更することができ、連続的にｐＨ値を計測してもよい。

また、チャックテーブル２２の近傍には、該チャックテーブル２２と並んでドレスユニット８０が配置される。ドレスユニット８０は、回転駆動源８１と、回転駆動源８１に連結されるスピンドル８２と、スピンドル８２の上端部（先端部）に固定される円盤状のホイールマウント８３とを備える。このホイールマウント８３の上面には、ダイヤモンド等の粒子を表面に接着させたドレッシングパッド８４が取り付けられている。ドレスユニット８０は、ドレッシングパッド８４を研磨パッド７８ｂに当接（押圧）させ、研磨パッド７８ｂの表面を削るドレッシングを行う。このドレッシングにより、研磨パッド７８ｂの表面粗さを調節し、研磨パッド７８ｂの研磨能力を適正な値とする。さらに、研磨パッド７８ｂに含まれるアルカリ粒子が研磨パッド７８ｂの表面に露出する。研磨ユニット４８は、上記した水平移動ユニット５６により水平方向（Ｘ方向）に移動可能となっている。このため、ウエーハＷを研磨していない時に、研磨ユニット４８を水平方向に移動させることにより、研磨ユニット４８の研磨パッド７８ｂをドレスユニット８０に対向させることができる。

また、ドレスユニット８０には、該ドレスユニット８０を鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる昇降機構８５が設けられている。昇降機構８５は、ドレッシング時に、ドレッシングパッド８４が研磨パッド７８ｂに当接するまでドレスユニット８０を昇降させ、それ以外のときには、ドレスユニット８０を降下させて退避させる。

次に、研磨パッドについて説明する。研磨パッド７８ｂは、図５に示すように、例えば、ポリウレタン樹脂などの樹脂材および不織布からなる基材９０と、この基材９０中に分散された砥粒９１及びアルカリ粒子９２とを備えて構成される。この研磨パッド７８ｂは、基材９０中に砥粒９１及びアルカリ粒子９２を分散させ、適宜の液状の結合剤で固定した固定砥粒型の研磨パッドである。この図５における砥粒９１およびアルカリ粒子９２の形状は、これらを区別するために異なる形状としたものであり、砥粒９１およびアルカリ粒子９２が図５に記載した形状を有するものではない。

基材９０を構成する樹脂材は、例えば、ポリウレタン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、もしくはアクリル系の樹脂から選択される一又は複数の樹脂材から構成される。基材９０の研磨面９０ａ（図５中の下面）には、分散された砥粒９１及びアルカリ粒子９２が露出し、この露出した砥粒９１がウエーハＷの裏面ＷＲ（図４）を研磨する。また、図示は省略したが、基材９０の研磨面９０ａには、研磨中に発生した異物を取り込む溝が形成されている。この溝は、基材９０の中央部と縁部とが連結されたものが好ましく、例えば、中央部から縁部に向けて放射状、もしくは、格子状や螺旋状に形成されている。これにより、溝に取り込まれた異物は、溝を通じて外部へ排出される。また、この溝は、供給された水（研磨液）を研磨面９０ａにわたって均一に供給する流路としての機能も有する。

砥粒９１は、ウエーハＷよりモース硬度が高く、該ウエーハＷを研磨できることが可能なものであればよい。例えば、ウエーハＷがシリコンウエーハの場合、モース硬度５以上の物質を主材料にした砥材が好ましく、固相反応微粒子であるシリカ（ＳｉＯ_２）粒子が用いられる。本実施形態では、砥粒９１としてのシリカ粒子は、平均粒径が０．０５μｍ以上、５０μｍ未満の範囲に調整されている。

また、アルカリ粒子９２は、供給された水に徐々に溶解してアルカリ性の研磨液を生成する。アルカリ粒子９２としては、水に溶解した際に強アルカリ性（例えばｐＨ値が１１以上）を示す物質が好ましく、例えば、水酸化カルシウム粒子が用いられる。また、基材９０の研磨面９０ａから露出したアルカリ粒子９２が、水にすぐに溶けて消費されてしまうと、研磨液のｐＨ値が安定しないため、溶解度がある程度小さいものが好ましい。本実施形態では、２５℃における水（純水）への溶解度が０．１７重量％（０．１７ｇ／１００ｇＨ_２Ｏ）以下の物質が好ましい。この範囲の材料をアルカリ粒子９２に用いることにより、基材９０の研磨面９０ａから露出したアルカリ粒子９２は、水に徐々に溶解することで消費が抑えられ、研磨液のｐＨ値を安定させることができる。なお、アルカリ粒子９２としては、２５℃における水（純水）への溶解度が０．１７重量％（０．１７ｇ／１００ｇＨ_２Ｏ）以下の物質であれば、水酸化カルシウムの他にも、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、または炭酸カルシウムを用いることができる。

研磨液のｐＨ値は、所定の研磨液範囲（例えばｐＨ値が８．５以上１０以下）に調整される。具体的には、ｐＨ計測部６７が計測したｐＨ値に基づき、制御部１００は、電磁弁６１の開度を制御し、流体供給路７９を通じて供給される水量を調整する。すなわち、計測したｐＨ値が所定の研磨液範囲よりも高い場合には、流体供給路７９を通じて供給される水量を増加してｐＨ値を低下させる。また、計測したｐＨ値が所定の研磨液範囲よりも低い場合には、流体供給路７９を通じて供給される水量を減少してｐＨ値を向上させる。

上述のように、研磨パッド７８ｂは、基材９０に分散されたアルカリ粒子９２を備え、基材９０の研磨面９０ａから露出したアルカリ粒子９２を水に溶解させて研磨液を生成している。このため、ウエーハＷの研磨枚数が増加すると、研磨面９０ａから露出したアルカリ粒子９２が消費されるため、供給される水量を調整（減少）しても、研磨液のｐＨ値が研磨液範囲の下限閾値（例えばｐＨ値が８．５）を下回ることが想定される。この場合には、上記した水平移動ユニット５６（図３）を動作させ、図６に示すように、研磨ユニット４８を水平方向（Ｘ方向）に移動させる。さらに、研磨ユニット４８を回転させた状態で、ドレスユニット８０を上昇させるとともに、ドレッシングパッド８４を回転させながら該ドレッシングパッド８４を研磨パッド７８ｂに当接させる。この際、昇降機構８５は、ドレッシングパッド８４が所定の圧力で研磨パッド７８ｂを押圧するように押圧力を制御する。また、水平移動ユニット５６を動作させて、研磨ユニット４８を水平方向（Ｘ方向）に揺動させることにより、研磨パッド７８ｂの全域にドレッシングパッド８４が当接されるため、研磨パッド７８ｂの基材９０の研磨面９０ａが削られる。このため、研磨パッド７８ｂの研磨能力が適正な値に調整されるとともに、研磨パッド７８ｂの基材９０の研磨面９０ａにアルカリ粒子９２が露出する。これにより、研磨液のｐＨ値は、研磨液範囲の下限閾値（例えばｐＨ値が８．５）を上回り、研磨液範囲に含まれる。

次に、ウエーハの研磨方法について説明する。図２に示すように、カセット８ａに収容されたウエーハＷは、第１の搬送ユニット６によりカセット８ａから引き出されて仮置きテーブル１４まで搬送され、仮置きテーブル１４でウエーハＷの中心を位置合わせする。

続いて、第２の搬送ユニット１８は、仮置きテーブル１４で位置合わせされたウエーハＷを搬入搬出位置Ａに位置付けられたチャックテーブル２２に搬送し、表面保護テープＴ（図４）を下側にしてチャックテーブル２２により吸引保持される。これにより、ウエーハＷは、チャックテーブル２２で保持されて裏面ＷＲが露出される。このウエーハＷをチャックテーブル２２で吸引保持した後、ターンテーブル２０を矢印Ｒで示す時計回り方向に９０度回転する。これにより、チャックテーブル２２に保持されたウエーハＷは、粗研削用の研削ユニット３８ａに対向する粗研削位置Ｂに位置付けられる。

ウエーハＷの粗研削では、粗研削位置Ｂに位置付けられたウエーハＷに対して、チャックテーブル２２を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４６ａをチャックテーブル２２と同一方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削液を供給しながら昇降パルスモータ３４を作動して粗研削用の研削砥石をウエーハＷの裏面ＷＲに接触させる。そして、研削ホイール４６ａを所定の研削送り速度で下方に所定量送り、ウエーハＷの裏面ＷＲの粗研削を実施する。この粗研削により、ウエーハＷを所望の厚みに研削する。

粗研削が終了すると、ターンテーブル２０を時計回り方向に更に９０度回転して、粗研削の終了したウエーハＷを仕上げ研削位置Ｃに位置付ける。この仕上げ研削では、チャックテーブル２２を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４６ｂをチャックテーブル２２と同一方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削液を供給しながら昇降パルスモータ３４を作動して仕上げ研削用の研削砥石をウエーハＷの裏面ＷＲに接触させる。そして、研削ホイール４６ｂを所定の研削送り速度で下方に所定量送り、ウエーハＷの裏面ＷＲの仕上げ研削を実施する。この仕上げ研削により、ウエーハＷを所望の厚み（例えば５０μｍ）に仕上げる。

仕上げ研削の終了したウエーハＷを保持したチャックテーブル２２は、ターンテーブル２０を時計回り方向に更に９０度回転することにより、研磨ユニット４８に対向する研磨位置Ｄに位置付けられ、研磨工程が実施される。

研磨工程では、図４に示すように、研磨ユニット４８の研磨パッド７８ｂがウエーハＷの裏面ＷＲ全面を覆った状態で研磨を実施する。この研磨工程において、電磁弁６１が開放され、純水供給源６２から流体供給路７９を通じて、所定流量（例えば１リットル／分）に調整された水（純水）がウエーハＷの裏面ＷＲと研磨パッド７８ｂに供給される。この水は、研磨パッド７８ｂの基材９０の研磨面９０ａから露出したアルカリ粒子９２を溶解し、所定の研磨液範囲のｐＨ値に調整された研磨液が生成される。そして、予め設定された研磨条件、すなわちチャックテーブル２２を矢印α方向に、例えば５０５ｒｐｍで回転させるとともに、研磨パッド７８ｂを矢印α方向に、例えば５００ｒｐｍで回転させながら、ウエーハＷの裏面ＷＲに研磨パッド７８ｂを所定荷重（例えば２５ｋＰａ）で押し付ける研磨条件にて、ウエーハＷの裏面ＷＲの研磨を実施する。なお、上記した水の供給流量も研磨条件に含まれる。この研磨工程により、ウエーハＷの裏面ＷＲを研削した際に生成された研削歪が除去される。なお、研磨工程では、ドレッシングパッド８４が研磨パッド７８ｂに当接しないように、昇降機構８５はドレスユニット８０を降下させて退避させている。

また、研磨工程中おいて、チャックテーブル２２から流下された研磨液は、受け部６３および排水管６５を流通し、ｐＨ計測部６７にてｐＨ値が測定される（ｐＨ測定工程）。ここで、制御部１００は、測定されたｐＨ値に応じて、研磨条件を変更（補正）する。具体的には、制御部１００は、ｐＨ値に応じて、少なくともウエーハＷの研磨時間および研磨パッド７８ｂへの水の供給量を変更する（研磨条件変更工程、補正工程）。測定されたｐＨ値が予め決められた基準値よりも高い場合には、水の供給量を増やすと共に、ウエーハＷの研磨時間を予め決められた基準時間よりも短縮する。また、測定されたｐＨ値が予め決められた基準値よりも低い場合には、水の供給量を減らすと共に、ウエーハＷの研磨時間を予め決められた基準時間よりも延長する。これにより、研磨液のｐＨ値の変動を抑制し、ウエーハＷの研磨状態の均等化を図り、該研磨状態のばらつきを低減することができる。

また、制御部１００は、研磨工程中に測定されたｐＨ値が所定の研磨液範囲に含まれるか否かを合わせて判定している（判定工程）。この判定工程において、測定されたｐＨ値が所定の研磨液範囲の下限閾値よりも小さく、研磨液範囲に含まれないと判定した場合には、研磨工程が終了した際に、研磨ユニット４８を上昇させるとともに、研磨ユニット４８およびチャックテーブル２２の回転を停止する。そして、図６に示すように、研磨ユニット４８を水平方向（Ｘ方向）に移動させて研磨ユニット４８の研磨パッド７８ｂをドレスユニット８０の上方に配置する。研磨ユニット４８を回転させた状態で、ドレスユニット８０を上昇させ、ドレッシングパッド８４を矢印β方向に回転させながら該ドレッシングパッド８４を研磨パッド７８ｂに当接させる（ドレッシング工程）。ここで、研磨ユニット４８を水平方向（Ｘ方向）に揺動させることにより、研磨パッド７８ｂの全域にドレッシングパッド８４が当接されるため、研磨パッド７８ｂの基材９０の研磨面９０ａが削られる。このため、研磨パッド７８ｂの研磨能力が適正な値に調整されるとともに、研磨パッド７８ｂの基材９０の研磨面９０ａにアルカリ粒子９２が露出し、研磨液のｐＨ値は、研磨液範囲の下限閾値（例えばｐＨ値が８．５）を上回り、研磨液範囲に含まれる。

研磨液のｐＨ値が研磨液範囲に含まれた場合には、研磨工程を再開する。一方、研磨ユニット４８の研磨パッド７８ｂをドレッシングしても、研磨液のｐＨ値が研磨液範囲の下限閾値を下回った（研磨液範囲に含まれない）状態の場合には、制御部１００は、ｐＨ値を研磨液範囲に調整することが不可能であると判断する。そして、例えば、エラーを報じて研磨パッド７８ｂの交換を促す。これにより、研磨パッド７８ｂを適正なタイミングで新しい物に交換できるため、ウエーハＷを継続して適正に研磨することができる。なお、ｐＨ値を研磨液範囲に調整することが不可能であるとの判断は、ドレッシングを複数回（例えば３回）行っても、ｐＨ値が研磨液範囲に含まれない場合に行ってもよい。

上記した本実施形態は、以下のウエーハの研磨方法を含む。

（付記１）
砥粒とアルカリ粒子が混入された研磨パッドを用いて、ウエーハを研磨するウエーハの研磨方法であって、
設定された研磨条件に基づき回転するウエーハに研磨パッドを当接させつつ回転させて、純水を研磨パッドに供給してアルカリ性の研磨液を生成し該ウエーハに作用させて研磨する研磨工程と、
該研磨工程中に該研磨液のｐＨ値を測定する測定工程と、
測定されたｐＨ値に基づき該研磨条件を補正する補正工程と、を含み、
補正された新たな研磨条件で研磨することによりウエーハの研磨状態を一定に保つ、ウエーハの研磨方法。

以上、本実施形態の研磨パッド７８ｂは、ポリウレタンおよび不織布からなる基材９０中にシリカ粒子からなる砥粒９１とアルカリ粒子９２とを含むため、水を研磨パッド７８ｂに供給するだけでアルカリ性の研磨液を生成することができる。このため、研磨液供給源を別途設ける必要がなく、アルカリ性の研磨液をウエーハＷに容易に供給することができる。

また、本実施形態によれば、アルカリ粒子９２の水への溶解度は、２５℃において０．１７重量％（０．１７ｇ／１００ｇＨ_２Ｏ）以下であるため、基材９０の研磨面９０ａから露出したアルカリ粒子９２は、水に徐々に溶解することでアルカリ粒子９２の消費が抑えられ、研磨液のｐＨ値を安定させることができる。

また、本実施形態に係る研磨方法は、研磨パッド７８ｂに純水を供給することによりアルカリ性の研磨液を生成し、該研磨パッド７８ｂをウエーハＷに当接させることにより該ウエーハＷを研磨する研磨工程と、該研磨工程中に該研磨液のｐＨ値を測定するｐＨ測定工程と、該ｐＨ測定工程にて測定されたｐＨ値に基づき、少なくともウエーハＷの研磨時間および該研磨パッド７８ｂへの純水の供給量を変更する研磨条件変更工程と、を含むため、研磨液のｐＨ値の変動を抑制し、ウエーハＷの研磨状態の均等化を図り、該研磨状態のばらつきを低減することができる。

また、本実施形態のウエーハＷの研磨方法は、研磨パッド７８ｂが、基材９０にアルカリ粒子９２を含むので、水を研磨パッド７８ｂに供給するだけでアルカリ性の研磨液を生成することができ、この研磨液をウエーハＷに容易に供給して研磨させることができる。また、本実施形態のウエーハＷの研磨方法は、回転するウエーハＷに研磨パッド７８ｂを当接させつつ回転させて、水を該研磨パッド７８ｂに供給してアルカリ性の研磨液を生成し該ウエーハＷに作用させて研磨する研磨工程と、該研磨液のｐＨ値を測定し、測定したｐＨ値が所定の研磨液範囲内にあるかどうかを判定する判定工程と、該判定工程において、該ｐＨ値が研磨液範囲の下限閾値よりも小さく該研磨液範囲にないと判定された場合、該研磨パッド７８ｂをドレッシングし、該研磨液のｐＨ値を下限閾値よりも大きくして該研磨液範囲に含まれるように調整するドレッシング工程と、を含むため、研磨液のｐＨ値に基づいて、研磨パッド７８ｂを適時にドレッシングしてｐＨ値を調整することができ、生成される研磨液のｐＨ値の変動を抑制できることにより、ウエーハＷの研磨状態のばらつきを低減することができる。

また、本実施形態によれば、ｐＨ値を研磨液範囲に調整することが不可能である場合には、研磨パッド７８ｂを適正なタイミングで新しい物に交換できるため、ウエーハＷを継続して適正に研磨することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、研磨工程における研磨条件には、先のウエーハＷに対する研磨処理と、次のウエーハＷに対する研磨処理との間に行われるドレッシング条件を含んでもよい。すなわち、先のウエーハＷに対して研磨処理している際に測定したｐＨ値が、所定の第１閾値よりも小さくなった場合には、次のウエーハＷを研磨する前に、ドレッシング時の切り込み量（削り量）を増すか、ドレッシングパッド８４の押圧力を増大させてドレッシングしてもよい。

本実施形態では、研磨パッド７８ｂをドレッシングしても、研磨液のｐＨ値が研磨液範囲の下限閾値を下回った（研磨液範囲に含まれない）状態の場合には、ｐＨ値を研磨液範囲に調整することが不可能であると判断しているが、例えば、下限閾値よりも小さく、研磨条件（供給水量など）を変更してもｐＨ値を変更できない所定の第２閾値を設定し、この第２閾値を下回った場合に、ｐＨ値を研磨液範囲に調整することが不可能であると判断して研磨パッド７８ｂを交換してもよい。

また、本実施形態では、測定したｐＨ値が研磨液範囲の下限閾値を下回った場合には、供給する水の流量を変更（減少）する構成としたが、アルカリ粒子の溶解度は、温度に依存するものであるため、供給する水の温度を調整（例えば加熱）する構成としてもよい。

また、本実施形態では、研磨工程が終了するとカセット８ｂに収容して処理を終了とするが、研磨工程後に、ウエーハＷの裏面ＷＲにゲッタリング層を生成することを目的としたゲッタリング層生成工程を実施してもよい。ゲッタリング層は、ウエーハＷに含有される銅（Ｃｕ）などの金属を主とする不純物原子を捕捉して、デバイスＤＢを不純物による汚染から守るものである。このため、デバイスＤＢが、例えば、メモリ（フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等）である場合には、ウエーハＷの裏面ＷＲにゲッタリング層を設けることにより、不純物による汚染を防止することができる。ゲッタリング層生成工程では、アルカリ性の研磨液は不要であるため、例えば、水の供給量を増大してｐＨ値を７近くに保つようにする。なお、ゲッタリング層形成工程を行う場合には、研磨パッド７８ｂの基材９０に、平均粒径が０．３５〜１．５μｍのグリーンカーボランダム（ＧＣ）砥粒（不図示）を更に含んだものを利用してもよい。また、上記したグリーンカーボランダム（ＧＣ）砥粒をゲッタリング層生成工程の際に、水に混入させてもよい。このゲッタリング層生成工程は、研磨工程に続いて実行される付加的な工程であるため、ゲッタリング層生成工程を実行せずに研磨工程で終了してもよい。

また、本実施形態では、研磨パッド７８ｂとして、基材９０に砥粒９１を固定させた固定砥粒研磨パッドを例示したが、水に砥粒９１を分散させた状態で供給し、砥粒９１を固定させていない基材からなる研磨パッドを用いてもよい。

２研削研磨装置
３８ａ，３８ｂ研削ユニット
４８研磨ユニット
５６水平移動ユニット
６１電磁弁
６２純水供給源
６３受け部
６５排水管
６７ｐＨ計測部
７８ｂ研磨パッド
７９流体供給路
８０ドレスユニット
８４ドレッシングパッド
８５昇降機構
９０基材
９０ａ研磨面
９１砥粒
９２アルカリ粒子
１００制御部
Ｗウエーハ
ＷＲ裏面
ＷＳ表面

Claims

ポリウレタンおよび不織布からなる基材中にシリカ粒子とアルカリ粒子とを含むウエーハを研磨するための研磨パッドを用いてウエーハを研磨する研磨方法であって、
該研磨パッドに純水を供給することによりアルカリ性の研磨液を生成し、該研磨パッドをウエーハに当接させることにより該ウエーハを研磨する研磨工程と、
該研磨工程中に該研磨液のｐＨ値を測定するｐＨ測定工程と、
該ｐＨ測定工程にて測定されたｐＨ値に基づき、少なくともウエーハの研磨時間および該研磨パッドへの純水の供給量を変更する研磨条件変更工程と、
該研磨液のｐＨ値を測定し、測定したｐＨ値が所定の研磨液範囲内にあるかどうかを判定する判定工程と、
該判定工程において、該ｐＨ値が研磨液範囲の下限閾値よりも小さく該研磨液範囲にないと判定された場合、該研磨パッドをドレッシングし、該研磨液のｐＨ値を下限閾値よりも大きくして該研磨液範囲に含まれるように調整するドレッシング工程と、
を含む、研磨方法。
該アルカリ粒子の水への溶解度は、２５℃において０．１７重量％以下である、請求項１に記載の研磨方法。