JP7235071B2 - ワークの両面研磨方法及びワークの両面研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの両面研磨方法及びワークの両面研磨装置に関するものである。

研磨に供するワークの典型例であるシリコンウェーハなどの半導体ウェーハの製造において、より高精度なウェーハの平坦度品質や表面粗さ品質を得るために、ウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨工程が一般的に採用されている（例えば特許文献１）。

国際公開第２０１４－２４６７号公報

両面研磨においては、ワークの所望の平坦度を精度良く得ることが望まれる。

本発明は、ワークの所望の平坦度を精度良く得ることができる、ワークの両面研磨方法及びワークの両面研磨装置を提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）ワークを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレートにワークを保持し、該ワークを上定盤及び下定盤からなる回転定盤で挟み込み、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアの回転と、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアの回転とにより、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ワークの両面を同時に研磨するワークの両面研磨方法であって、
前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における、前記上定盤と前記下定盤との間の距離である定盤間距離と、前記ワークの平坦度との関係を示す関係データを予め取得する、関係データ取得工程と、
計算部により、前記関係データ取得工程において取得した前記関係データに基づいて、前記ワークの所望の平坦度を得るための、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における前記定盤間距離の最適値を算出する、最適距離算出工程と、
制御部により、前記回転定盤の形状を制御することによって、前記定盤間距離を前記最適値に制御する、制御工程と、を含むことを特徴とする、ワークの両面研磨方法。

（２）前記関係データ取得工程及び前記最適距離算出工程において、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置は、少なくとも、前記回転定盤の径方向外側端部位置と、前記回転定盤の径方向内側端部位置と、を含む、上記（１）に記載のワークの両面研磨方法。

（３）前記関係データ取得工程は、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点のみの位置における前記定盤間距離の前記２点間での差分と、前記ワークの平坦度との関係を示す差分関係データを予め取得し、
前記最適距離算出工程では、前記差分の最適値を算出し、
前記制御工程では、前記回転定盤の形状を制御して、前記差分を前記差分の最適値に制御する、上記（１）又は（２）に記載のワークの両面研磨方法。

（４）前記ワークの平坦度は、ＧＢＩＲを指標とした平坦度である、上記（１）～（３）のいずれか１つに記載のワークの両面研磨方法。

（５）上定盤及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、ワークを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレートと、を備えた、ワークの両面研磨装置であって、
前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における、前記上定盤と前記下定盤との間の距離である定盤間距離と、前記ワークの平坦度との関係を示す、予め取得した関係データに基づいて、前記ワークの所望の平坦度を得るための、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における前記定盤間距離の最適値を算出する、計算部と、
前記回転定盤の形状を制御することによって、前記定盤間距離を前記最適値に制御する、制御部と、を備えたことを特徴とする、ワークの両面研磨装置。

（６）前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置は、少なくとも、前記回転定盤の径方向内側端部位置と、前記回転定盤の径方向外側端部位置と、を含む、上記（５）に記載のワークの両面研磨装置。

（７）前記ワークの平坦度は、ＧＢＩＲを指標とした平坦度である、上記（５）又は（６）に記載のワークの両面研磨装置。

本発明によれば、ワークの所望の平坦度を精度良く得ることができる、ワークの両面研磨方法及びワークの両面研磨装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨方法に用いることのできる一例のワークの両面研磨装置の断面模式図である。 図１の装置の上定盤から下定盤側を見た平面図である。 本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨方法のフローチャートである。 上定盤と下定盤との間の距離及びその計測について説明するための図である。 定盤間距離（差分）とワークの平坦度（ＧＢＩＲの周方向平均値）との関係を示す図である。 上定盤に冷却水用水路が設けられた様子を示す図（上図）及び冷却水の温度による上定盤の形状の変化を示す模式図（下図）である。 力学的な力により回転定盤の形状を制御する一例を説明するための図である。 力学的な力により回転定盤の形状を制御する他の例を説明するための図である。 実施例における結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に例示説明する。

（ワークの両面研磨方法）
以下、本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨方法について説明する。まず、本実施形態の方法に用いることのできるワークの両面研磨装置の一例についてその概要を説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨方法に用いることのできるワークの一例の両面研磨装置の断面模式図であり、図２は、図１の装置の上定盤から下定盤側を見た平面図である。

図１、図２に示すように、この両面研磨装置１は、上定盤２及び下定盤３を有する回転定盤４と、回転定盤４の中心部に設けられたサンギア５と、回転定盤４の外周部に設けられたインターナルギア６と、上定盤２と下定盤３との間に設けられ、ワーク（本例ではシリコンウェーハ）Ｗを保持する１つ以上（図示例では３つ）の保持孔７が設けられたキャリアプレート８と、を備えている。上定盤２の下面及び下定盤の上面には、それぞれ研磨パッド９が貼布されている。

このような装置１を用いて、ワークＷを保持する１つ以上の保持孔７が設けられたキャリアプレート８にワークＷを保持し、該ワークＷを上定盤２及び下定盤３からなる回転定盤４で挟み込み、回転定盤４の中心部に設けられたサンギア５の回転と、回転定盤４の外周部に設けられたインターナルギア６の回転とにより、研磨スラリー１０を供給しながら、回転定盤４とキャリアプレート８とを相対回転させてワークＷの両面を同時に研磨することができる。

図３は、本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨方法のフローチャートである。 図４は、上定盤と下定盤との間の距離及びその計測について説明するための図である。図５は、定盤間距離（差分）とワークの平坦度（ＧＢＩＲの周方向平均値）との関係を示す図である。以下、本実施形態の方法の各工程について説明する。
図３に示すように、本実施形態の方法では、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置における、上定盤２と下定盤３との間の距離（サンギア５の軸に平行な方向の距離）である定盤間距離と、ワークＷの平坦度との関係を示す関係データを予め取得する（ステップＳ１０１：関係データ取得工程）。このような関係データは、例えば、当該位置における上記定盤間距離を測定して記録しておき、その定盤間距離で行った両面研磨後のワークＷの平坦度を測定して記録しておくことで予め得ておくことができ、様々な距離でのデータを十分な数、取得しておくことが好ましい。

図４に示すように、本例では、上記定盤間距離は、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点のみの位置における距離とする。本例では、当該２点は、回転定盤４の径方向内側端部位置（径方向内側端から径方向外側に径の１５％までの位置）及び回転定盤４の径方向外側端部位置（径方向外側端から径方向内側に径の１５％までの位置）である。本例では、回転定盤の中心からの角度が同じ２点としており、当該２点及び回転定盤中心は平面視で同一直線上にあるが、本開示においては、回転定盤中心からの角度が異なる２点（以上）であって、回転定盤中心からの距離が異なる２点（以上）とすることもできる。本例では、回転定盤４の径方向外側端部位置における上記定盤間距離Ｄａ（ｍｍ）と回転定盤４の径方向内側端部位置における上記定盤間距離Ｄｂ（ｍｍ）との差分であるＤｃ（ｍｍ）と、ワークＷの平坦度との関係を示す差分関係データを予め取得する。本例では、ワークＷの平坦度は、ＧＢＩＲ（ＧｒｏｂａｌＢａｃｋｓｉｄｅ Ｉｄｅａｌ ｆｏｃａｌｐｌａｎｅ Ｒａｎｇｅ）を指標とした平坦度であり、ワークＷの周方向全周にわたる平均値を取るものとする。例えば、ワークＷがウェーハである場合、ウェーハの径方向中心を０ｍｍとし、半径１ｍｍ間隔で径方向距離毎に、円周上の厚さの平均を算出することができる（ただし、本例ではウェーハの径方向外側端から径方向内側に２ｍｍの領域は除く）。例えばウェーハの径が３００ｍｍである場合、得られた１４８（＝１５０－２）個の厚さ平均データと、ウェーハ中心の厚さとの中から、最大値－最小値を算出し、当該差をＧＢＩＲの周方向平均値とすることができる。

図５（左図）に示すように、上記差分ＤｃとＧＢＩＲの周方向平均値との関係は、この場合、二次式で近似されるグラフのようになる。これについては、以下の理由によるものであると考えられる。上下定盤が平行である場合には、ウェーハ形状はフラットになるとも考えられるが、実際にはウェーハ中心の方が、温度が高いため研磨速度が速く、中央がくぼんだ凹形状になる。一方で、図５（左図）のグラフの上に３つ示した定盤変形イメージの内の左イメージの状態のように、径方向内側端部での定盤間距離が径方向外側端部での定盤間距離より小さい状態になるにつれて、上定盤がウェーハに傾いた状態で接するようになり、ウェーハの自転が加わることで中央が盛り上がった凸形状になる作用が強くなっていく。このことは、図５（左図）の定盤変形イメージの右イメージの状態のように、径方向内側端部での定盤間距離が径方向外側端部での定盤間距離より大きい状態になる場合もほぼ同様であるため、上記差分ＤｃとＧＢＩＲの周方向平均値との関係は、略左右対称となる。２次式の曲線となる理由は、凸化は物理的作用（定盤）、凹化は化学的作用（熱）と複数の作用の組み合わせで最終的な形状が決まるためであるものと推察される。なお、図５（右図）に示すように、一例として、ワークＷがウェーハである場合に、中央の厚さが厚い凸形状の場合のＧＢＩＲの周方向平均値を正としている。
上記ステップＳ１０１における関係データの取得は、このような近似式等の数式（二次式には限定されない）を予め取得しておくことができる。なお、本例では、上記定盤間距離について２点間での差分を算出し、また、予め、差分とワークの平坦度との差分関係データを取得する例を示しており、この場合、数式の変数はＤｃ及びＧＢＩＲの周方向平均値の２つであり、数式を近似等により得ることが容易であるという利点がある。一方で、必ずしも差分を算出する必要はなく、２点のみの定盤間距離を算出する場合に、例えば、Ｄａ、Ｄｂ、及びＧＢＩＲの周方向平均値の３つの変数を有する数式を取得することもできる。同様に、ｎ点の定盤間距離を算出する場合には、例えばｎ＋１個の変数を有する数式を取得することもでき、あるいは、差分を取る等の演算を行って変数を減らすこともできる。

上記ステップＳ１０１においては、他にも、多数のデータを取得した場合には、上記定盤間距離とワークの平坦度との関係は、マッピング（定盤間距離とワークの平坦度とを対応させたデータ群）として取得しておくこともできる。この場合、上記の例でいえば、所望のＧＢＩＲの周方向平均値に最も近くなる差分Ｄｃをマッピング上で探索して決定することができる。
また別の手法として、機械学習の方法により、多数の十分なデータを教師データとして学習させることにより、ワークの平坦度を説明変数（入力）とし、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置における定盤間距離を目的変数（出力）として、（例えばニューラルネットワーク等の）人工知能モデルを作成し、この人工知能モデルに所望のワークの平坦度を入力することで、最適な定盤間距離を出力することができるようにしておくこともできる。なお、入力を定盤間距離、出力をワークの平坦度とした人工知能モデルを作成し、任意の既知の逆解析の手法により、最適な定盤間距離を算出することができるようにしても良い。
上記の関係性データについては、両面研磨装置が記憶部（任意の既知のメモリ）を有し、当該記憶部に記憶させておくこともでき、及び／又は、両面研磨装置が通信部を有し、当該関係性データを送受信することができるように構成することができる。

図３を参照して、次いで、本実施形態の方法では、計算部１１により、関係データ取得工程（ステップＳ１０１）において取得した関係データに基づいて、ワークＷの所望の平坦度を得るための、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置における定盤間距離の最適値を算出する（ステップＳ１０２：最適距離算出工程）。計算部１１（図４参照、図１では図示を省略している）は、任意の既知のコンピュータ等を用いることができる。例えば、ステップＳ１０１において、上記定盤間距離とワークの平坦度との関係を示す数式を取得した場合には、所望のワークの平坦度の値を当該数式に代入して、定盤間距離の最適値を算出することができる。また、例えば、上記関係をマッピングとして取得している場合には、所望のワークの平坦度の値に最も近い値を最適値とすることができる。また、例えば、上記定盤間距離とワークの平坦度との関係を示す人工知能モデルを取得した場合には、順解析又は逆解析により、上記定盤間距離の最適値を算出することができる。
本例では、回転定盤４の径方向内側端部位置と径方向外側端部位置との２点のみに関して、上記差分関係データに基づいて、ワークの所望の平坦度を得るための、上記差分Ｄｃの最適値を算出する。

図５（左図）では、ウェーハがフラットになる場合（ＧＢＩＲの周方向平均値が０）を所望のウェーハのＧＢＩＲの周方向平均値とした場合を例示しており、この場合２次式と２点で交差するため、Ｄｃの最適値は２つ（図示の点ａと点ｂ）算出される。Ｄｃの最適値が複数個算出される場合には、いずれの最適値を採用しても良い。一例としては、定盤形状を制御しやすい方（定盤間距離の変動が小さくて済む方）を採用することができるが、この場合には限られない。ここで、定盤間距離をＤｃの最適値に制御する場合には、ＤａとＤｂとのいずれか又は両方を制御することができる。なお、所望のウェーハの形状はフラットである場合には限定されず、凹凸のいずれかの形状を有する（すなわち、ＧＢＩＲ値の周方向平均値が正又は負である）場合でも同様に最適なＤｃを算出できる。

次いで、本実施形態の方法では、制御部１２により、回転定盤４の形状を制御することによって、定盤間距離を上記最適値に制御する（ステップＳ１０３：制御工程）。本例では、差分Ｄｃを上記差分の最適値に制御する。この制御工程においては、力学的な力又は熱変形により、回転定盤４の形状を制御することが好ましい。
なお、定盤間距離の制御においては、計測部１３（図４参照、図１では図示を省略している）により、回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置において、上定盤２と下定盤３との間の距離を計測しながら行うことが好ましい。計測部１３は、任意の既知のセンサ等とすることができ、例えば距離を計測可能な渦電流センサとすることができる。
制御部１２は、計算部１１からの算出結果に基づく命令を受けるように構成されることができる。

以下、制御部１２による回転定盤の形状の制御について例示説明する。図６は、上定盤に冷却水用水路が設けられた様子を示す図（上図）及び冷却水の温度による上定盤の形状の変化を示す模式図（下図）である。図６の例は、熱変形により、回転定盤の形状を制御するものである。
本例では、上定盤２の熱膨張係数は、下定盤３の熱膨張係数より大きい（例えば異なる材質を用いて、そのような熱膨張係数の関係とすることができる）。上定盤２の下側には冷却水用水路１４が（図示例で８か所に）設けられている。本例では、この冷却用水路１４が制御部１２として機能する。なお、冷却水用水路１４の個数や大きさ等は、所望の形状の変化が生じるように適宜調整することができる。

図６（下図）に示すように、上定盤２の冷却水用水路１４に冷却水を流すと、上定盤２の熱膨張係数が相対的に大きいことから、冷却水の温度が低い場合には、上定盤の上側の熱収縮により径方向外側が持ち上がって径方向内側の定盤間距離が径方向外側対比で小さくなり、一方で、冷却水の温度が高い場合には、上定盤の上側の熱膨張により径方向外側が押し下がって径方向内側の定盤間距離が径方向外側対比で大きくなる。このように冷却水の温度や流量によって、上定盤２の形状を制御し、定盤間距離を最適な値へと制御することができる。制御の際は、例えば、定盤間距離を計測部１３によりリアルタイムで計測して所望の定盤間距離になったことが計測された場合に、制御を停止することができる。所望の定盤間距離になった場合は、冷却水を流し続けて形状を維持する。なお、本例では、上定盤２の形状を制御することによって定盤間距離を制御する場合を例示したが、同様の手法で下定盤３の形状を制御しても良く、あるいは、上下定盤の両方の形状を制御するように構成しても良い。また、上記の例では、径方向内側の定盤間距離が径方向外側の定盤間距離よりも大きくなるか小さくなるかの場合を示したが、定盤間距離は径方向位置によって変化させる手法は他にも様々あり、例えば回転定盤の径方向中央付近の冷却水の流量を径方向端部より大きくする等すれば、径方向中央付近での定盤間距離を、径方向端部の定盤間距離よりも大きく又は小さく制御することができる。

図７Ａは、力学的な力により回転定盤の形状を制御する一例を説明するための図であり、図７Ｂは、力学的な力により回転定盤の形状を制御する他の例を説明するための図である。これらの例は、力学的な力により、回転定盤の形状を制御するものである。図７Ａの例では、２つの制御部材１５ａ、１５ｂが、上定盤２を固定する固定部材１６を挟んで１個ずつ配置されており、この制御部材１５ａ、１５ｂが上定盤２に直接力を加えることで定盤間距離を制御することができるように構成されている。本例では、制御部材１５ａ、１５ｂは、伸縮可能な部分を有し、当該部分の伸縮により、例えば図示のように径方向内側では下向きの力を加え、径方向外側では上向きに変形可能であるように構成して、径方向内側での定盤間距離を径方向外側での定盤間距離よりも小さくなるように制御することができる。図７Ｂの例では、２つの制御部材１５ｃ、１５ｄが、上定盤２を吊り下げる吊り下げ部材１７を挟んで１個ずつ当該吊り下げ部材１７に固定されており、この制御部材１５ｃ、１５ｄが吊り下げ部材に力を加えることで上定盤２の傾きを変えて、定盤間距離を制御することができるように構成されている。本例では、制御部材は図示右方向に（径方向内側から外側へと）力を加え、これにより、吊り下げ部材１７が傾いて、上定盤２が図示右上がりに傾き、径方向内側での定盤間距離を径方向外側での定盤間距離よりも小さくなるように制御することができる。なお、同様の手法で下定盤３の形状を制御しても良く、あるいは、上下定盤の両方の形状を制御するように構成しても良い。また、上記の例では、径方向内側の定盤間距離が径方向外側の定盤間距離よりも小さくなるかの場合を示したが、大きくすることもでき、また、制御部材の配置や各制御部材が加える力の大きさ等により、定盤間距離を径方向位置によって様々に変化させることができる。
また、これらの例は、力学的な力又は熱変形による定盤形状の制御であったが、これらに限定されるものではなく、電磁気的な力等を用いる等することもできる。また、力学的、熱変形による手法も上記は一例に過ぎず、様々な手法が可能である。

そして、本実施形態では、最適化された定盤間距離（本例では最適化された差分Ｄｃの値）の条件で、両面研磨を行う（ステップＳ１０４）。
以下、本実施形態のワークの両面研磨方法について説明する。

本実施形態のワークの両面研磨方法によれば、予め上記関係データを取得し、当該関係データから所望のワークの平坦度を得るのに最適な定盤間距離に予め制御した上で両面研磨を行うことができるため、ワークの所望の平坦度を精度良く得ることができる。
ここで、本実施形態のように、関係データ取得工程及び最適値算出工程において、回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置は、少なくとも、回転定盤の径方向外側端部位置と、回転定盤の径方向内側端部位置と、を含むことが好ましい。上記のメカニズムの説明から明らかなように、研磨の作用の違いは径方向内側端部と径方向外側端との間で特に顕著にあらわれやすいため、これらの位置を含むことで、定盤間距離と平坦度との相関性がより一層高くなり、平坦度の制御の精度をより一層高め得るからである。
また、関係データ取得工程は、回転定盤の中心からの距離が異なる２点の位置における上定盤と下定盤との間の距離の２点間の差分と、ワークの平坦度との関係を示す差分関係データを予め取得し、最適距離算出工程では、上記差分の最適値を算出し、制御工程では、回転定盤の形状を制御して、上記差分を上記差分の最適値に制御することが好ましい。差分を取ることにより、関係データの処理が簡易となり、また、回転定盤の形状の制御においては、例えば上定盤又は下定盤の傾きを変える等、簡易な形状制御により定盤間距離の制御を行うことができるからである。
また、制御工程において、力学的な力又は熱変形により、回転定盤の形状を制御することが好ましい。比較的簡易に回転定盤の制御を行うことができるからである。

また、ワークの平坦度は、ＧＢＩＲを指標とした平坦度であることが好ましい。定盤間距離とＧＢＩＲとは上記のメカニズムの説明で述べたように相関が強く、精度良くワークの所望の平坦度を得るのに適しているからである。
一方で、ワークの平坦度の指標は、上記の場合に限られず、ワーク全面の平坦度を示すＧＢＩＲ以外の指標を用いることもでき、あるいは、ワークの局所（例えば外周部）の平坦度の指標を用いることもできる。以下、ＳＥＭＩ規格Ｍ６７に規定されるＥＳＦＱＤ（Ｅｄｇｅ Ｓｉｔｅ ｆｌａｔｎｅｓｓ Ｆｒｏｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｌｅａｓｔ ｓＱｕａｒｅ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を指標として用いる場合について説明する。
ＥＳＦＱＤ値は、Ｄｃに対し傾きが負の一次式で近似することができる。その理由については、以下の通りである。外周形状は、回転定盤からの荷重による研磨パッドの沈み込みの影響が大きい。研磨パッドの沈み込み量が大きいとロールオフが大きくなり、沈み込み量が小さいとロールオフが小さくなる。定盤間距離が、径方向内側で径方向外側より小さい場合（状態Ａとする）には、径方向内側の荷重が大きく径方向内側で研磨パッドの沈み込み量が大きくなる。一方で、定盤間距離が、径方向内側で径方向外側より大きい場合（状態Ｃとする）には、径方向外側の荷重が大きく径方向外側で研磨パッドの沈み込み量が大きくなる。定盤がフラットの場合（状態Ｂとする）は、その中間の状態となる。ここで、回転定盤は平面視円形であるため、径方向内側の周速が径方向外側対比で遅く、研磨速度も径方向外側が速くなる。従って、径方向外側での研磨量は径方向内側での研磨量より大きくなるため、状態Ｃの場合に最もロールオフが大きくなる傾向が強くなり、状態Ａの場合に最もロールオフが小さくなり、状態Ｂはそれらの中間となるものと推察される。
このような関係性があるため、ワークの平坦度の指標としてはＥＦＳＱＤ等のワークの局所的な（例えば外周部の）平坦度の指標を用いることもできる。

（ワークの両面研磨装置）
以下、本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨装置について説明する。
本実施形態のワークの両面研磨装置は、既にワークの両面研磨方法の実施形態で説明したように、上定盤２及び下定盤３を有する回転定盤４と、回転定盤４の中心部に設けられたサンギア５と、回転定盤の外周部に設けられたインターナルギア６と、上定盤２と下定盤３との間に設けられ、ワークＷを保持する１つ以上の保持孔７が設けられたキャリアプレート８と、を備えている。上定盤２の下面及び下定盤の上面には、それぞれ研磨パッド９が貼布されている。

本実施形態のワークの両面研磨装置は、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置における上記定盤間距離と、ワークの平坦度との関係を示す、予め取得した関係データに基づいて、ワークの所望の平坦度を得るための、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置における定盤間距離の最適値を算出する、計算部１１をさらに備えている、
また、本実施形態のワークの両面研磨装置は、回転定盤４の形状を制御することによって、上記定盤間距離を最適値に制御する、制御部１２をさらに備えている。
図４に示したように、本実施形態のワークの両面研磨装置は、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置において、上定盤２と下定盤３との間の距離を計測する、計測部１３をさらに備えている。
計算部１１、制御部１２、及び計測部１３の詳細は、ワークの両面研磨方法に用いることのできる装置として既に説明した通りであるので、再度の説明を省略する。

本実施形態のワークの両面研磨装置は、上述の作用効果を得るために有益な、記憶部（メモリ）、通信部、プロセッサ等を適宜さらに備えることができる。

本実施形態のワークの両面研磨装置によれば、所望のワークの平坦度を得るのに最適な定盤間距離に予め制御した上で両面研磨を行うことができるため、ワークの所望の平坦度を精度良く得ることができる。

回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置は、少なくとも、回転定盤４の径方向内側端部位置と、回転定盤４の径方向外側端部位置と、を含むことが好ましい。上述の通り、平坦度の制御の精度をより一層高め得るからである。
また、ワークの平坦度は、ＧＢＩＲを指標とした平坦度であることが好ましい。上述の通り、精度良くワークの所望の平坦度を得るのに適しているからである。
また、制御部は、力学的な力又は熱変形により、回転定盤の形状を制御することが好ましい。比較的簡易に回転定盤の制御を行うことができるからである。

（変形例等）
ここで、上記の例では、関係データ取得工程及び計測工程において、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上の位置は、少なくとも、回転定盤４の径方向内側端部位置と、回転定盤４の径方向外側端部位置と、を含むものとしたが、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点以上であれば、これらの位置を含んでいなくても良い。
また、上記の例では、回転定盤４の中心からの距離が異なる２点のみの位置における上記距離について関係データの取得や最適値算出を行ったが、回転定盤４の中心からの距離が異なる３点以上の位置における上記距離について同様に関係データの取得や最適値算出を行うこともできる。
また、ワークの両面研磨方法において、ステップＳ１０４の後に、ワークの平坦度を測定し、所望の結果を得られたか否かを判定することが好ましい。この結果は、例えば関係性データをアップデートするのに用いることができる。例えばワークの平坦度の目標と結果とで、ずれが生じた場合には、適宜調整すべき定盤間距離の補正等を行うこともできる。あるいは、そのようなずれが生じた場合、最適値が複数（上記の二次式の例では２つ）算出される場合には、次回からワークの両面研磨を他の最適値を用いて行うようにすることもできる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

本発明の効果を確かめるため、定盤間距離の最適化を行った場合（発明例）と行わなかった場合（比較例）とで、ワークの両面研磨後のＧＢＩＲを測定し、周方向平均値を算出する試験を行った。
ワークとして、ｐ型、径３００ｍｍ、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハを、発明例及び比較例において用いた。ワークの両面研磨装置は、図１に示したようなものを用いた。両面研磨条件は、研磨スラリーとしてアルカリベース溶液にコロイダルシリカを添加したものを用い、研磨レート０．３μｍ／ｍｉｎとした。

発明例においては、予め、回転定盤の径方向内側端部（径方向内側端から径方向外側に１００ｍｍの位置）と径方向外側端部（径方向外側端から径方向内側に７０ｍｍの位置）とにおける定盤間距離と、上記シリコンウェーハの平坦度（ＧＢＩＲの周方向平均値）との関係性データを取得した。ＧＢＩＲの周方向平均値は、ウェーハの径方向中心を０ｍｍとし、半径１ｍｍ間隔で径方向距離毎に、円周上の厚さの平均を算出することができる（ただし、本例ではウェーハの径方向外側端から径方向内側に２ｍｍの領域は除く）。例えばウェーハの径が３００ｍｍである場合、得られた１４８（＝１５０－２）個の厚さ平均データと、ウェーハ中心の厚さとの中から、最大値－最小値を算出し、当該差をＧＢＩＲの周方向平均値とした。
そして、ＧＢＩＲ値の周方向平均値が０になるのに最適な差分Ｄｃとして、図５に示したような２つの交点のうち小さい方の値を最適値として設定した。その後、図６に示したような制御部により、定盤間距離を差分Ｄｃの設定した最適値となるように制御した。差分Ｄｃを最適値となるように制御した後、両面研磨を行い、ＫＬＡ－ＴＥＮＣＯＲ社製ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ^ＴＭを用いて研磨後のＧＢＩＲを測定し、その周方向平均値を算出した。
比較例では、そのような定盤間距離の最適化を行わずに両面研磨を行い、同様に研磨後のＧＢＩＲを測定し、その周方向平均値を算出した。
発明例についてはウェーハ１０５枚、比較例についてはウェーハ１９５枚のデータを取り、その結果を図８に示している。

図８に示すように、定盤間距離の最適化を行った発明例では、最適化を行わなかった比較例よりもＧＢＩＲ値が小さく（目標値の０に近く）、また、ＧＢＩＲ値の標準偏差で比較するとばらつきも小さかった。

１：両面研磨装置、
２：上定盤、
３：下定盤、
４：回転定盤、
５：サンギア、
６：インターナルギア、
７：保持孔、
８：キャリアプレート、
９：研磨パッド、
１０：研磨スラリー、
１１：計算部、
１２：制御部、
１３：計測部、
１４：冷却水用水路、
１５ａ～１５ｄ：制御部材、
１６：固定部、
１７：吊り下げ部

Claims (7)

1. ワークを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレートにワークを保持し、該ワークを上定盤及び下定盤からなる回転定盤で挟み込み、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアの回転と、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアの回転とにより、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ワークの両面を同時に研磨するワークの両面研磨方法であって、
   前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における、前記上定盤と前記下定盤との間の距離である定盤間距離と、前記ワークの平坦度との関係を示す関係データを予め取得する、関係データ取得工程と、
   計算部により、前記関係データ取得工程において取得した前記関係データに基づいて、前記ワークの所望の平坦度を得るための、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における前記定盤間距離の最適値を算出する、最適距離算出工程と、
   制御部により、前記回転定盤の水平面に対する傾きを変化させることにより、径方向内側の前記定盤間距離が径方向外側対比で小さくなる、又は、径方向内側の前記定盤間距離が径方向外側対比で大きくなるように制御することによって、前記定盤間距離を前記最適値に制御する、制御工程と、を含むことを特徴とする、ワークの両面研磨方法。
2. 前記関係データ取得工程及び前記最適距離算出工程において、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置は、少なくとも、前記回転定盤の径方向外側端部位置と、前記回転定盤の径方向内側端部位置と、を含む、請求項１に記載のワークの両面研磨方法。
3. 前記関係データ取得工程は、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点のみの位置における前記定盤間距離の前記２点間での差分と、前記ワークの平坦度との関係を示す差分関係データを予め取得し、
   前記最適距離算出工程では、前記差分の最適値を算出し、
   前記制御工程では、前記回転定盤の水平面に対する傾きを変化させることにより、径方向内側の前記定盤間距離が径方向外側対比で小さくなる、又は、径方向内側の前記定盤間距離が径方向外側対比で大きくなるように制御して、前記差分を前記差分の最適値に制御する、請求項１又は２に記載のワークの両面研磨方法。
4. 前記ワークの平坦度は、ＧＢＩＲを指標とした平坦度である、請求項１～３のいずれか一項に記載のワークの両面研磨方法。
5. 上定盤及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、ワークを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレートと、を備えた、ワークの両面研磨装置であって、
   前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における、前記上定盤と前記下定盤との間の距離である定盤間距離と、前記ワークの平坦度との関係を示す、予め取得した関係データに基づいて、前記ワークの所望の平坦度を得るための、前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置における前記定盤間距離の最適値を算出する、計算部と、
   前記回転定盤の水平面に対する傾きを変化させることにより、径方向内側の前記定盤間距離が径方向外側対比で小さくなる、又は、径方向内側の前記定盤間距離が径方向外側対比で大きくなるように制御することによって、前記定盤間距離を前記最適値に制御する、制御部と、を備えたことを特徴とする、ワークの両面研磨装置。
6. 前記回転定盤の中心からの距離が異なる２点以上の位置は、少なくとも、前記回転定盤の径方向内側端部位置と、前記回転定盤の径方向外側端部位置と、を含む、請求項５に記載のワークの両面研磨装置。
7. 前記ワークの平坦度は、ＧＢＩＲを指標とした平坦度である、請求項５又は６に記載のワークの両面研磨装置。

Images