JP7290140B2 - ウェーハ研磨方法およびウェーハ研磨装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ウェーハ研磨方法およびウェーハ研磨装置に関する。
ウェーハの表面を研磨する装置には、ウェーハの片面を研磨する片面研磨装置と、ウェーハの両面を研磨する両面研磨装置とがある。片面研磨装置では、通常、研磨ヘッドに保持されたウェーハの研磨対象表面を、定盤に貼り付けられた研磨パッドに押し付けながら、研磨ヘッドと定盤とをそれぞれ回転させて、ウェーハの研磨対象表面と研磨パッドとを接触させる。こうして接触する研磨対象表面と研磨パッドとの間に研磨剤を供給することにより、ウェーハの研磨対象表面を研磨することができる（例えば特許文献１参照）。
片面研磨装置を用いるウェーハ研磨では、特許文献１（特開２００６－２６６３９０３号公報）の段落０００７等に記載されているように、安定的に研磨加工を行うために、リテーナリングを設けて研磨対象のウェーハを保持することが行われている。しかし、ウェーハ研磨における研磨加工の安定性を高めるためには単にリテーナリングを設けるのみでは十分ではなく、研磨条件を適切に設定することが、ウェーハ研磨における研磨加工の安定性を向上させることに寄与し得る。しかし、従来、そのような研磨条件を見出すためには、多くの試行錯誤を繰り返さざるを得なかった。
本発明の一態様は、適切な研磨条件を容易に設定して安定なウェーハ研磨加工を行うことを可能にすることを目的とする。
本発明の一態様は、
研磨装置を用いてウェーハを研磨するウェーハ研磨方法であって、
上記研磨装置は、
ヘッド本体部と、
上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有し、
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて、面内厚さ分布情報を取得すること、
上記面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定すること、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定すること、
研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定すること、ならびに、
上記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨すること、
を含むウェーハ研磨方法（以下、単に「研磨方法」とも記載する。）、
に関する。
研磨装置を用いてウェーハを研磨するウェーハ研磨方法であって、
上記研磨装置は、
ヘッド本体部と、
上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有し、
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて、面内厚さ分布情報を取得すること、
上記面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定すること、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定すること、
研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定すること、ならびに、
上記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨すること、
を含むウェーハ研磨方法（以下、単に「研磨方法」とも記載する。）、
に関する。
一形態では、上記研磨方法は、上記Ｐｒと上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の基準値Ｐｔとの比Ｐｒ／Ｐｔと、上記Ｐｅと上記Ｐｃとの比Ｐｅ／Ｐｃと、に基づき、上記Ｐｇを決定することを含むことができる。
一形態では、上記研磨方法は、上記Ｐｇの決定を、上記比Ｐｒ／Ｐｔと、上記比Ｐｅ／Ｐｃと、上記Ｐｇと、の関係式からＰｇを算出することによって行うことを更に含むことができる。
一形態では、上記関係式は、下記式Ａであることができる。式Ａ中、Ｒ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａおよびｂは、それぞれ独立に正の数である。
（式Ａ）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－Ｒ－Ｘ（Ｐｅ／Ｐｃ）＋Ｙ（Ｐｇ／Ｐｃ）＋Ｚ（（Ｐｅ／Ｐｃ）－ａ）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－ｂ）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－Ｒ－Ｘ（Ｐｅ／Ｐｃ）＋Ｙ（Ｐｇ／Ｐｃ）＋Ｚ（（Ｐｅ／Ｐｃ）－ａ）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－ｂ）
一形態では、上記比Ｐｒ／Ｐｔは、０．８～１．２の範囲であることができる。
本発明の一態様は、上記ウェーハ研磨方法によって研磨対象のウェーハの表面を研磨して研磨面を形成することを含むウェーハの製造方法に関する。
一形態では、上記ウェーハは、半導体ウェーハであることができる。
一形態では、上記半導体ウェーハは、シリコンウェーハであることができる。
本発明の一態様は、
ウェーハ研磨装置であって、
研磨部と、
研磨条件決定部と、
を含み、
上記研磨部は、
ヘッド本体部と、
上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有し、
上記研磨条件決定部は、
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて取得された面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定し、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定し、
研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定し、
上記研磨部は、上記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨する、ウェーハ研磨装置、
に関する。
ウェーハ研磨装置であって、
研磨部と、
研磨条件決定部と、
を含み、
上記研磨部は、
ヘッド本体部と、
上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有し、
上記研磨条件決定部は、
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて取得された面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定し、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定し、
研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定し、
上記研磨部は、上記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨する、ウェーハ研磨装置、
に関する。
一形態では、上記研磨条件決定部は、上記Ｐｒと上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の基準値Ｐｔとの比Ｐｒ／Ｐｔと、上記Ｐｅと上記Ｐｅとの比Ｐｅ／Ｐｃと、に基づき、上記Ｐｇを決定することができる。
一形態では、上記研磨条件決定部は、上記Ｐｇの決定を、上記比Ｐｒ／Ｐｔと、上記比Ｐｅ／Ｐｃと、上記Ｐｇと、の関係式からＰｇを算出することによって行うことができる。
一形態では、上記関係式は、先に示した式Ａであることができる。
一形態では、上記比Ｐｒ／Ｐｔは、０．８～１．２の範囲であることができる。
一形態では、上記ウェーハは、半導体ウェーハであることができる。
一形態では、上記半導体ウェーハは、シリコンウェーハであることができる。
本発明の一態様によれば、高い安定性をもってウェーハを研磨加工することが可能になる。
［ウェーハ研磨方法］
本発明の一態様は、研磨装置を用いてウェーハを研磨するウェーハ研磨方法に関する。 上記研磨装置は、ヘッド本体部と、上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、を有する研磨ヘッド、ならびに研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、を有する。上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。上記研磨方法は、研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて、面内厚さ分布情報を取得すること、上記面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定すること、ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定すること、研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定すること、ならびに、上記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨すること、を含む。
本発明の一態様は、研磨装置を用いてウェーハを研磨するウェーハ研磨方法に関する。 上記研磨装置は、ヘッド本体部と、上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、を有する研磨ヘッド、ならびに研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、を有する。上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。上記研磨方法は、研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて、面内厚さ分布情報を取得すること、上記面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定すること、ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定すること、研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定すること、ならびに、上記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨すること、を含む。
以下に、上記ウェーハ研磨方法について、更に詳細に説明する。本発明および本明細書において、「下面」、「下方」、「上面」等の表記は、研磨ヘッドが研磨処理を行う状態に置かれたときの「下面」、「下方」、「上面」等を意味する。以下では、図面に基づき本発明の一形態を説明するが、図面に示す形態は例示であって、かかる形態に本発明は限定されない。また、図中、同一の部分には同一の符号を付している。
＜研磨装置＞
上記研磨装置は、少なくとも研磨ヘッドおよび研磨パッドを含む。
上記研磨装置は、少なくとも研磨ヘッドおよび研磨パッドを含む。
（研磨ヘッド）
上記研磨装置に含まれる研磨ヘッドは、ヘッド本体部と、上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、を有する。更に、上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。このように中央領域と外周領域が設けられた研磨ヘッドを使用することにより、ウェーハの研磨対象表面の外周部に加わる研磨面圧と中央部に加わる研磨面圧とを、それぞれ独立に制御することができる。
上記研磨装置に含まれる研磨ヘッドは、ヘッド本体部と、上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、を有する。更に、上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。このように中央領域と外周領域が設けられた研磨ヘッドを使用することにより、ウェーハの研磨対象表面の外周部に加わる研磨面圧と中央部に加わる研磨面圧とを、それぞれ独立に制御することができる。
図１は、上記研磨方法において使用可能な研磨装置に含まれる研磨ヘッドの一例を示す概略断面図である。
図１中、研磨ヘッド１０は、ヘッド本体部１１に、第１のリング状部材１２が接続されている。
第１のリング状部材１２は、ヘッド本体部１１の下方に位置し、開口部を有する。
第１のリング状部材１２の上面側開口部は、板状部材１６によって閉塞されている。
第１のリング状部材１２の下面は、メンブレン１４で覆われている。メンブレン１４によって、第１のリング上部材の下面側開口部が閉塞されている。
更に、メンブレン１４の下面にはバックパッド１５が貼り合わされている。
メンブレン１４は、仕切り１９を有する。これにより、第１のリング状部材１２の開口部が板状部材１６とメンブレン１４によって閉塞されることにより、メンブレン１４の背面に、中央領域１７Ａと中央領域１７Ａと仕切り１９により仕切られた外周領域１７Ｂとを有する空間部が形成される。
気体導入路１８Ａから中央領域１７Ａに気体を導入し、気体導入路１８Ａとは独立に気体導入量を制御可能な気体導入路１８Ｂから外周領域１７Ｂに気体を導入することにより、メンブレン１４を膨らませてバックパッド１５を介してウェーハＷを押圧することができる。
図１中、研磨ヘッド１０は、ヘッド本体部１１に、第１のリング状部材１２が接続されている。
第１のリング状部材１２は、ヘッド本体部１１の下方に位置し、開口部を有する。
第１のリング状部材１２の上面側開口部は、板状部材１６によって閉塞されている。
第１のリング状部材１２の下面は、メンブレン１４で覆われている。メンブレン１４によって、第１のリング上部材の下面側開口部が閉塞されている。
更に、メンブレン１４の下面にはバックパッド１５が貼り合わされている。
メンブレン１４は、仕切り１９を有する。これにより、第１のリング状部材１２の開口部が板状部材１６とメンブレン１４によって閉塞されることにより、メンブレン１４の背面に、中央領域１７Ａと中央領域１７Ａと仕切り１９により仕切られた外周領域１７Ｂとを有する空間部が形成される。
気体導入路１８Ａから中央領域１７Ａに気体を導入し、気体導入路１８Ａとは独立に気体導入量を制御可能な気体導入路１８Ｂから外周領域１７Ｂに気体を導入することにより、メンブレン１４を膨らませてバックパッド１５を介してウェーハＷを押圧することができる。
図２は、図１に示す研磨ヘッドの一部拡大図である。
第２のリング状部材１３は、その開口部にウェーハＷを保持する。空間部の外周領域１７Ｂの外周端の鉛直下方には、第２のリング状部材１３の内周端部領域が位置している。内周端部領域とは、内周端とその周辺の部分を意味する。即ち、第２のリング状部材１３の開口部の中心に向かう方向を内側、他方を外側と呼ぶと、第２のリング状部材１３の内周端は、空間部の外周領域１７Ｂの外周端より内側に位置している。また、仕切り１９は、第２のリング状部材１３の内周端より内側に位置している。図３は、空間部と第２のリング状部材１３との位置関係の一例を示す上面図である。
更に、研磨ヘッド１０は、中央領域１７Ａと仕切りで仕切られて独立した空間である外周領域１７Ｂを有する。例えば、気体導入路１８Ａから中央領域１７Ａに導入する気体の量と気体導入路１８Ｂから外周領域１７Ｂに導入する気体の量を変えることにより、外周領域１７Ｂの下方のウェーハＷの研磨対象表面ｗ１の外周部に加わる研磨面圧力を、中央領域１７Ａの下方のウェーハＷの研磨対象表面ｗ１の中央部に加わる研磨面圧力とは独立に制御することとができる。
上記研磨ヘッドは、以上の構成を有することにより、ウェーハの研磨対象表面の外周部に加わる研磨面圧力を容易に制御することができる。
第２のリング状部材１３は、その開口部にウェーハＷを保持する。空間部の外周領域１７Ｂの外周端の鉛直下方には、第２のリング状部材１３の内周端部領域が位置している。内周端部領域とは、内周端とその周辺の部分を意味する。即ち、第２のリング状部材１３の開口部の中心に向かう方向を内側、他方を外側と呼ぶと、第２のリング状部材１３の内周端は、空間部の外周領域１７Ｂの外周端より内側に位置している。また、仕切り１９は、第２のリング状部材１３の内周端より内側に位置している。図３は、空間部と第２のリング状部材１３との位置関係の一例を示す上面図である。
更に、研磨ヘッド１０は、中央領域１７Ａと仕切りで仕切られて独立した空間である外周領域１７Ｂを有する。例えば、気体導入路１８Ａから中央領域１７Ａに導入する気体の量と気体導入路１８Ｂから外周領域１７Ｂに導入する気体の量を変えることにより、外周領域１７Ｂの下方のウェーハＷの研磨対象表面ｗ１の外周部に加わる研磨面圧力を、中央領域１７Ａの下方のウェーハＷの研磨対象表面ｗ１の中央部に加わる研磨面圧力とは独立に制御することとができる。
上記研磨ヘッドは、以上の構成を有することにより、ウェーハの研磨対象表面の外周部に加わる研磨面圧力を容易に制御することができる。
次に、上記研磨ヘッドを構成する各部について、更に説明する。
第１のリング状部材１２としては、片面研磨装置の研磨ヘッドに通常使用されるステンレス鋼材（ＳＵＳ）等の剛性材料製の環状リングを使用することができる。
第１のリング状部材１２が取り付けられるヘッド本体部１１としては、片面研磨装置の研磨ヘッドに通常使用されるもの（例えばＳＵＳ製のヘッド本体部）を用いることができる。第１のリング状部材１２は、ボルト止め等の公知の方法によってヘッド本体部１１に取り付けることができる。
第１のリング状部材１２の下面側開口部は、メンブレン１４によって覆われて閉塞される。メンブレンが膨らんだ際に位置ずれを起こすことを防ぐ観点からは、第１のリング状部材の円環状下面もメンブレンによって覆われることが好ましい。また、第１のリング状部材の円環状下面もメンブレンによって覆われることは、第１のリング状部材の開口部に研磨剤が混入することを抑制する観点からも好ましい。メンブレン１４は、接着剤の使用等の公知の方法によって第１のリング状部材１２の円環状下面と貼り合わせることができる。また、メンブレン１４を、図１および図２に示す形態のように、第１のリング状部材の側面にわたるように貼り合わせることも好ましい。こうして第１のリング状部材１２の下面側開口部が閉塞される。更に、第１のリング状部材１２の上面側開口部は、板状部材１６によって閉塞される。こうして第１のリング状部材１２の開口部が閉塞されて空間部が形成される。一形態では、空間部の高さ（換言すると、板状部材１６の下面とメンブレン１４の上面との距離）は、メンブレンを膨らませるために空間部に気体を導入していない状態の値として３．５～５．５ｍｍ程度であることが、ウェーハＷの研磨対象表面に加わる研磨面圧力の面内分布を精度よく制御可能とする観点から好ましい。空間部の高さは、例えば、後述する仕切りのサイズによって調整できる。
メンブレン１４としては、ゴム等の弾性を有する材料製の膜を使用することができる。ゴムとしては、例えばフッ素ゴムを挙げることができる。メンブレン１４の厚さは、特に限定されないが、例えば０．５～２ｍｍ程度であることができる。
板状部材１６は、例えば円盤状の板であることができ、ボルト止め等の公知の方法によってヘッド本体部１１に取り付けることができる。板状部材１６には、空間部の中央領域に気体を導入するための気体導入路１８Ａの一部をなす貫通孔および空間部の外周領域に気体を導入するための気体導入路１８Ｂの一部をなす貫通孔が設けられている。図１には、空間部の中央領域に気体を導入するための気体導入路と外周領域へ気体を導入するための気体導入路がそれぞれ１つ設けられた形態を示したが、任意の位置に２つ以上設けることも可能であり、各気体導入路の数および位置は図面に示す形態に限定されるものではない。
メンブレン１４は、仕切り１９を有する。第１のリング状部材１２の開口部が板状部材１６とメンブレン１４によって閉塞されて形成される空間部は、この仕切り１９によって、中央領域１７Ａと外周領域１７Ｂとに区切られる。一例として、例えばリング状部材（仕切り１９）を板状部材１６に設けた円環状の溝に差し込むことによって、仕切り１９を板状部材１６に取り付けることができる。板状部材１６の一例としては、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、凹部を有する第１の板状部材１６Ａとその凹部に配置された第２の板状部材１６Ｂから構成され、円環状の溝Ｇを有するものを挙げることができる。第２の板状部材１６Ｂは、ボルト止め等の公知の方法によって第１の板状部材１６Ａに取り付けることができる。円環状の溝Ｇには、例えば後述するＬ字型等の断面形状を有する仕切りを差し込むための窪みｇを、仕切りの形状に応じて任意の位置に設けることもできる。
図５Ａ～図５Ｆに、仕切り１９の断面形状例を示す。図中、点線部は板状部材１６との接続部を示し、矢印は第１のリング状部材１２の中心方向を示す。仕切り１９は、一形態では、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、Ｌ字型の断面形状を有することができる。他の一形態では、仕切り１９は、図５Ｃに示すように、Ｉ字型の断面形状を有することができる。また他の一形態では、仕切り１９は、図５Ｄおよび図５Ｅに示すように、Ｖ字型部を含む断面形状を有することができる。他の一形態では、仕切り１９は、図５Ｆに示すように、Ｔ字型の断面形状を有することができる。仕切り１９は、例えば樹脂、金属等を所望の形状に成形して作製することができる。仕切り１９は、空間部に気体が導入されて圧力が加えられる際にその形状を維持できる強度を示すことができる厚さを有することが好ましく、その厚さは、例えば０．５～１．５ｍｍ程度とすることができる。
仕切り１９とメンブレン１４とを別個の部材として作製し、両部材を接着剤等で固定する方法も取り得るが、仕切り１９は、メンブレン１４と一体成型されていることが好ましい。これは、以下の理由による。仕切り１９とメンブレン１４との間に隙間が生じると、仕切り１９により仕切られた中央領域１７Ａと外周領域１７Ｂとの間で通気が生じ得る。これに対し、仕切り１９とメンブレン１４とが一体成型された１つの部材であれば、そのような通気が生じることなく、仕切り１９によって中央領域１７Ａと外周領域１７Ｂとを仕切ることができる。また、別個の部材として作製された仕切り１９とメンブレン１４とを周方向で均一に貼り付けることは容易ではなく、貼り付け状態が不均一な場合にはウェーハに加わる圧力の均一性が低下する可能性がある。または、接着剤によりメンブレンに隆起が生じた場合には、隆起部分と他の部分とでは、研磨面圧が異なる可能性がある。以上の観点から、仕切り１９がメンブレン１４と一体成型されていることは好ましい。仕切り１９としては、図５Ａおよび図５Ｂに示すようにＬ字型の断面形状を有するものや、図５Ｃに示すようにＩ字型の断面形状を有するもののように比較的単純な形状のものは、仕切り１９がメンブレン１４と一体成型されているか否かにかかわらず成型が容易である。
図６は、空間部からメンブレンに加えられる圧力に関する説明図である。上記研磨ヘッドでは、第１のリング状部材の開口部が閉塞されて形成される空間部が、中央領域１７Ａと外周領域１７Ｂとに仕切られている。中央領域１７Ａに気体を導入してメンブレン１４の中央部を膨らませることで研磨時にメンブレン１４の中央部の下方に位置するウェーハＷの中央部に加える圧力をＰｃ、外周領域１７Ｂに気体を導入してメンブレン１４の外周部を膨らませることでメンブレン１４の外周部の下方に位置するウェーハＷの外周部に加える圧力をＰｅと呼ぶと、圧力Ｐｃおよび圧力Ｐｅの大きさは、空間部の各領域への気体導入量によって、それぞれ独立に制御することができる。ＰｃおよびＰｅについては、更に後述する。
メンブレン１４の下面には、バックパッド１５が貼り合わされる。バックパッド１５は、接着剤の使用等の公知の方法によってメンブレン１４の下面と貼り合わせることができる。メンブレン１４の下面の外周部と第２のリング状部材１３の円環状上面とが直接接することも可能であるが、バックパッド１５の剥離やうねりの発生を抑制する観点からは、バックパッド１５がメンブレン１４の下面の外周部と第２のリング状部材の円環状上面とに挟まれて、バックパッド１５がメンブレン１４の下面の外周部と第２のリング状部材と１３の円環状上面との間に介在していることが好ましい。バックパッド１５としては、例えば発泡ポリウレタン等の、水を含むと水の表面張力により吸着性を示す材料製の円盤状の板を用いることができる。これにより、水を含んだバックパッド１５にウェーハＷを保持させることができる。
第２のリング状部材１３は、その開口部にウェーハＷを保持するための部材であり、リテーナー、リテーナリング等とも呼ばれる。第２のリング状部材１３は、例えばガラスエポキシ製のリング状部材であることができる。第２のリング状部材１３は、接着剤の使用等の公知の方法によってバックパッド１５と貼り合わせることができる。上記研磨ヘッドでは、第１のリング状部材１２の開口部が閉塞されて形成される空間部の外周領域の外周端の鉛直下方に、第２のリング状部材の内周端部領域（詳しくは、第２のリング状部材の円環状上面の内周側領域）が位置する。これにより、空間部の外周端の鉛直下方にウェーハＷの研磨対象表面ｗ１の外周部を位置させることなく、ウェーハＷの研磨対象表面ｗ１を研磨することができる。例えば、第１のリング状部材の内径より小さな内径を有する第２のリング状部材を、第１のリング状部材と同心円状に配置することにより、第２のリング状部材の内周端部領域を、第１のリング状部材の開口部が閉塞されて形成される空間部の外周端の鉛直下方に配置することができる。ウェーハの研磨対象表面の外周部に加わる研磨面圧力の制御を容易に行う観点からは、第２のリング状部材の円環状上面において、内周端から外周側に向かう幅（図１中の「ｄ」）８～２５ｍｍ程度の領域が、空間部の外周領域１７Ｂの下方に位置することが好ましい。第２のリング状部材１３の厚さは、研磨対象のウェーハＷの厚さに応じて決定すればよい。また、第２のリング状部材１３の開口部の直径も、研磨対象のウェーハＷの直径に応じて決定すればよい。第２のリング状部材１３は、研磨ヘッドのリテーナリングに通常使用される材料製のリング状部材であることができる。
第２のリング状部材１３は、その下面が、研磨時に研磨パッド４１と接触する。第２のリング状部材には、研磨時にヘッド本体部１１を圧力制御機構（図示せず）により押圧することによってヘッド本体部から下方に加える圧力（詳細を後述する圧力Ｐｇ；図１参照）やヘッド本体部１１の自重および第１のリング状部材１２の自重によって圧力が加わる。研磨時に研磨パット４１と接触することによって第２のリング状部材１３の下面に加わる接触圧力が過大であると、第２のリング状部材１３の磨耗や劣化が生じ得る。他方、上記接触圧力が過小では、研磨時にウェーハＷの脱落が生じ得る。そのような現象の発生によって研磨加工の安定性は低下してしまうが、上記研磨方法では、詳細を後述するようにＰｇを決定することによって、適切な研磨条件を容易に設定することができ、その結果、第２のリング状部材１３の磨耗や劣化を低下すること、および／または、ウェーハの脱落を防止すること、が可能になる。
研磨対象のウェーハＷとしては、シリコンウェーハ等の各種半導体ウェーハを挙げることができる。半導体ウェーハは、周知のとおり、円盤形状を有するウェーハである。
（研磨装置の構成例）
上記研磨方法において使用可能な研磨装置は、上記研磨ヘッドと、研磨パッドと、を含み、研磨パッドを支持する定盤を更に含むことができる。図７は、かかる研磨装置の一例を示す概略断面図である。研磨ヘッド１０および定盤４２を、それぞれ回転機構（図示せず）により回転させながら、ウェーハＷの研磨対象表面と定盤４２上に貼り合わされた研磨パッド４１とを接触させる。研磨剤供給機構６０から排出される研磨剤６１が、ウェーハＷの研磨対象表面と研磨パッド４１との間に供給され、ウェーハＷの研磨対象表面が研磨される。研磨剤としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に通常使用される研磨スラリーを用いることができる。研磨パッド４１の厚さ、材質等の詳細については、ウェーハの研磨加工に関する公知技術を適用できる。研磨パッド４１としては、例えば市販品を使用することができる。上記研磨方法において使用される研磨装置は、研磨パッドと先に説明した研磨ヘッドを備える点以外は通常の片面研磨装置と同様の構成を有することができる。
上記研磨方法において使用可能な研磨装置は、上記研磨ヘッドと、研磨パッドと、を含み、研磨パッドを支持する定盤を更に含むことができる。図７は、かかる研磨装置の一例を示す概略断面図である。研磨ヘッド１０および定盤４２を、それぞれ回転機構（図示せず）により回転させながら、ウェーハＷの研磨対象表面と定盤４２上に貼り合わされた研磨パッド４１とを接触させる。研磨剤供給機構６０から排出される研磨剤６１が、ウェーハＷの研磨対象表面と研磨パッド４１との間に供給され、ウェーハＷの研磨対象表面が研磨される。研磨剤としては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に通常使用される研磨スラリーを用いることができる。研磨パッド４１の厚さ、材質等の詳細については、ウェーハの研磨加工に関する公知技術を適用できる。研磨パッド４１としては、例えば市販品を使用することができる。上記研磨方法において使用される研磨装置は、研磨パッドと先に説明した研磨ヘッドを備える点以外は通常の片面研磨装置と同様の構成を有することができる。
＜研磨条件の決定＞
ウェーハの研磨における研磨加工の安定性を高めるためには、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を適切な値に設定することが望ましい。これは、先に説明したように、上記研磨圧力を適切に制御することによって、第２のリング状部材の磨耗や劣化を低減でき、および／または、研磨時にウェーハが脱落することを防止できるためである。また、上記接触圧力が適切な値であることによって、具体的には研磨中に上記接触圧力を一定値に維持するか上記接触圧力の変化を低減することによって、ウェーハ外周部の研磨量が変動することを抑制することもできる。この点も、ウェーハ研磨における研磨加工の安定性を高めることに寄与し得る。例えば、研磨中、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅを設定した値に一定に維持して研磨加工を行うことにより、研磨時に研磨パッドと接触することによって第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を一定値に維持するかその変化を低減することができる。これにより、ウェーハ外周部の研磨量が変動することを抑制することができる。
ウェーハの研磨における研磨加工の安定性を高めるためには、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を適切な値に設定することが望ましい。これは、先に説明したように、上記研磨圧力を適切に制御することによって、第２のリング状部材の磨耗や劣化を低減でき、および／または、研磨時にウェーハが脱落することを防止できるためである。また、上記接触圧力が適切な値であることによって、具体的には研磨中に上記接触圧力を一定値に維持するか上記接触圧力の変化を低減することによって、ウェーハ外周部の研磨量が変動することを抑制することもできる。この点も、ウェーハ研磨における研磨加工の安定性を高めることに寄与し得る。例えば、研磨中、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅを設定した値に一定に維持して研磨加工を行うことにより、研磨時に研磨パッドと接触することによって第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を一定値に維持するかその変化を低減することができる。これにより、ウェーハ外周部の研磨量が変動することを抑制することができる。
以下に、上記研磨方法における研磨条件の決定方法について、図８に示すフロー図を適宜参照して説明する。ただし、以下に説明する形態は例示であって、上記研磨方法は例示された形態のみに限定されるものではない。
（ウェーハ面内厚さ分布情報の取得）
上記研磨方法では、先に説明したように、第１のリング状部材の開口部が板状部材とメンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。このように中央領域と外周領域とを仕切ることにより、圧力Ｐｃと圧力Ｐｅとを、それぞれ独立に制御することができる。ＰｃとＰｅとを独立に制御できれば、ウェーハの研磨対象表面の面内の厚さ分布に応じて面内研磨量を変化させることができる。このことは、例えばウェーハ厚の面内均一性に優れるウェーハの提供を可能にするうえで好ましい。かかるＰｃおよびＰｅを設定するために、上記研磨方法では、 研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて、面内厚さ分布情報を取得する（図８中、Ｓ１）。面内厚さ分布情報とは、例えば、ウェーハ中央部とウェーハ外周部との厚さの差に関する情報であることができる。ウェーハに関する中央部とはウェーハ中心を含む一部領域をいい、外周部とは中央部を取り囲む領域をいうものとする。この点は、先に記載したメンブレンに関する中央部および外周部についても同様である。ウェーハの厚さの測定は、接触式または非接触式の公知の厚さ測定手段によって行うことができる。ここで中央部の厚さは、中央部の１か所の厚さの値であることができ、または中央部の２か所以上の厚さの算術平均等であることもできる。この点は、外周部の厚さについても同様である。面内厚さ分布情報は、一形態では、研磨対象ウェーハそのものを用いて厚さ測定を行って取得することができる。他の一形態では、面内厚さ分布情報は、研磨対象ウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハを用いて厚さ測定を行って取得することができる、ここで、「同じ加工処理が施されたウェーハ」とは、上記研磨方法において研磨が行われる前までの工程が同じ条件で行われたウェーハであることをいうものとする。ただし、「同じ条件」について、ウェーハ製造工程において通常の生じ得る違いは許容されるものとする。例えば、同じ加工処理が施された複数のウェーハを研磨する際、それら複数のウェーハの一部のウェーハについて面内厚さ分布情報を取得し、取得された面内厚さ分布情報を、それら複数のウェーハの研磨条件を決定するために使用することができる。上記の一部のウェーハの数は、１つまたは２つ以上であることができる。２つ以上のウェーハの場合、面内厚さ分布情報としては、それら２つ以上のウェーハについて得られた測定値の算術平均等から得られた面内厚さ分布情報を用いることができる。
上記研磨方法では、先に説明したように、第１のリング状部材の開口部が板状部材とメンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。このように中央領域と外周領域とを仕切ることにより、圧力Ｐｃと圧力Ｐｅとを、それぞれ独立に制御することができる。ＰｃとＰｅとを独立に制御できれば、ウェーハの研磨対象表面の面内の厚さ分布に応じて面内研磨量を変化させることができる。このことは、例えばウェーハ厚の面内均一性に優れるウェーハの提供を可能にするうえで好ましい。かかるＰｃおよびＰｅを設定するために、上記研磨方法では、 研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて、面内厚さ分布情報を取得する（図８中、Ｓ１）。面内厚さ分布情報とは、例えば、ウェーハ中央部とウェーハ外周部との厚さの差に関する情報であることができる。ウェーハに関する中央部とはウェーハ中心を含む一部領域をいい、外周部とは中央部を取り囲む領域をいうものとする。この点は、先に記載したメンブレンに関する中央部および外周部についても同様である。ウェーハの厚さの測定は、接触式または非接触式の公知の厚さ測定手段によって行うことができる。ここで中央部の厚さは、中央部の１か所の厚さの値であることができ、または中央部の２か所以上の厚さの算術平均等であることもできる。この点は、外周部の厚さについても同様である。面内厚さ分布情報は、一形態では、研磨対象ウェーハそのものを用いて厚さ測定を行って取得することができる。他の一形態では、面内厚さ分布情報は、研磨対象ウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハを用いて厚さ測定を行って取得することができる、ここで、「同じ加工処理が施されたウェーハ」とは、上記研磨方法において研磨が行われる前までの工程が同じ条件で行われたウェーハであることをいうものとする。ただし、「同じ条件」について、ウェーハ製造工程において通常の生じ得る違いは許容されるものとする。例えば、同じ加工処理が施された複数のウェーハを研磨する際、それら複数のウェーハの一部のウェーハについて面内厚さ分布情報を取得し、取得された面内厚さ分布情報を、それら複数のウェーハの研磨条件を決定するために使用することができる。上記の一部のウェーハの数は、１つまたは２つ以上であることができる。２つ以上のウェーハの場合、面内厚さ分布情報としては、それら２つ以上のウェーハについて得られた測定値の算術平均等から得られた面内厚さ分布情報を用いることができる。
（ＰｃとＰｅとの圧力差の決定、Ｐｃ、Ｐｅの決定）
上記面内厚さ分布情報を取得した後、取得された面内厚さ分布情報に基づき、第１のリング状部材の開口部が閉塞されて形成される空間部の中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと、上記空間部の外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅと、の圧力差を決定する（図８中、Ｓ２）。かかる圧力差は、具体的には、圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）または圧力差（Ｐｃ－Ｐｅ）であることができ、圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）であることが好ましい。
上記面内厚さ分布情報を取得した後、取得された面内厚さ分布情報に基づき、第１のリング状部材の開口部が閉塞されて形成される空間部の中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと、上記空間部の外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅと、の圧力差を決定する（図８中、Ｓ２）。かかる圧力差は、具体的には、圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）または圧力差（Ｐｃ－Ｐｅ）であることができ、圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）であることが好ましい。
本発明者の検討によれば、圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）を大きくするほど、研磨加工におけるウェーハ外周部の研磨量をウェーハ中央部の研磨量より多くすることができる。この点に関して、図９は、研磨加工におけるウェーハ外周部の研磨量とウェーハ中央部の研磨量との研磨量差と圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）との相関関係を示すグラフの一例である。ここで研磨量とは、研磨加工によって除去される部分の厚さであり、研磨前後のウェーハ厚の差（研磨前のウェーハ厚－研磨後のウェーハ厚）として算出できる。図中、「ａ．ｕ．」は、任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｕｎｉｔ）を示す。研磨加工におけるウェーハ外周部の研磨量とウェーハ中央部の研磨量との研磨量差を縦軸に取り、圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）を横軸に取ってグラフを作成し、測定値を最小二乗法によって線形近似したところ、ｙ＝ｃｘ＋ｄ（ｃおよびｄはそれぞれ独立に正の数）の近似直線が得られ、この近似直線の相関係数の二乗Ｒ２＝０．９６であり、高い相関性が確認された。
上記の通り、ＰｅとＰｃとの圧力差によって、ウェーハ外周部とウェーハ中央部との研磨量差を制御することができる。一方、先に取得したウェーハの面内厚さ分布情報において、ウェーハ外周部の厚さがウェーハ中央部の厚さより厚い場合には、その厚さの差が大きいほど、研磨後のウェーハ厚の面内均一性を高めるためには中央部と比べて外周部の研磨量をより多くすることが好ましい。例えば、ウェーハ外周部の厚さとウェーハ中央部の厚さとの差に基づき、研磨後のウェーハ厚さの面内均一性を高めるために望ましい研磨量差を決定し、決定された研磨量差に基づき、図９に示すような相関関係（例えば近似直線）を利用して、圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）を決定することができる。
上記のように圧力差が求められれば、研磨時に印加すべき圧力Ｐｅ、Ｐｃのいずれか一方の圧力を決定することにより、上記圧力差に基づき、他方の圧力も決定することができる（図８中、Ｓ３）。例えば、スループットを考慮した研磨時間ｔ、用途に応じたウェーハ厚さの理想値を考慮した研磨量目標値Ｂを決定することにより、研磨レートＡを、関係式：Ａ×ｔ＝Ｂから算出できる。研磨レートとは、単位時間あたりの研磨量である。本発明者の検討によれば、圧力Ｐｃを高くするほど、単位時間あたりの研磨量を多くする（即ち研磨レートを高める）ことができる。この点に関して、図１０は、ウェーハ中心部の研磨レートとＰｃとの相関関係を示すグラフの一例である。研磨レートを縦軸に取り、Ｐｃを横軸に取ってグラフを作成し、測定値を最小二乗法によって線形近似したところ、ｙ＝ｅｘ＋ｆ（ｅおよびｆはそれぞれ独立に正の数）の近似直線が得られ、この近似直線の相関係数の二乗Ｒ２＝０．９５であり、高い相関性が確認された。例えば、図１０に示すような相関関係（例えば近似直線）を利用して、上記関係式により決定した研磨レートＡの値から、Ｐｃを算出して決定することができる。こうしてＰｃが決定されれば、上記で決定された圧力差の値と決定されたＰｃから、Ｐｅを算出して決定することができる。
（Ｐｇの決定）
先に記載したように、ウェーハの面内厚さ分布情報に基づきＰｃとＰｅとの圧力差を決定することによって、ＰｃとＰｅとを適切な値に設定して研磨を行うことが可能になる。このことは、上記の通り、例えば研磨後のウェーハ厚の面内均一性を高めるうえで好ましい。他方、先に記載したように、研磨加工の安定性を高めるうえでは、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力が適切な値であることが望まれる。上記接触圧力は、ヘッド本体部を押圧することによりヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇの影響を受ける。したがって、Ｐｇを適切な値に設定できるように研磨条件を決定することが好ましい。この点に関して、上記研磨方法では、第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、ヘッド本体部を押圧することによりヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇが決定される。こうしてＰｇを決定することにより、Ｐｇを適切な値に設定することができ、その結果、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を適切な値に設定することが可能になる。
先に記載したように、ウェーハの面内厚さ分布情報に基づきＰｃとＰｅとの圧力差を決定することによって、ＰｃとＰｅとを適切な値に設定して研磨を行うことが可能になる。このことは、上記の通り、例えば研磨後のウェーハ厚の面内均一性を高めるうえで好ましい。他方、先に記載したように、研磨加工の安定性を高めるうえでは、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力が適切な値であることが望まれる。上記接触圧力は、ヘッド本体部を押圧することによりヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇの影響を受ける。したがって、Ｐｇを適切な値に設定できるように研磨条件を決定することが好ましい。この点に関して、上記研磨方法では、第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、ヘッド本体部を押圧することによりヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇが決定される。こうしてＰｇを決定することにより、Ｐｇを適切な値に設定することができ、その結果、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を適切な値に設定することが可能になる。
上記Ｐｒは、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に実際に加わる接触圧力と同等の値または近い値ということができる。一形態では、Ｐｒを経験的に決定することができ、またはＰｒを予備実験を行って決定することができる。この場合、Ｐｒは、例えば、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力として研磨上の不都合が生じ難い値に、経験的に決定することができ、または予備実験を行って決定することができる。研磨上の不都合とは、例えば、研磨時のウェーハの脱落、研磨装置の構成部材の破損等を挙げることができる。
また、一形態では、Ｐｒの決定にあたり、第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の基準値Ｐｔをまず決定することができる（図８中、Ｓ４）。Ｐｔは、Ｐｒに対する基準または目安となる値ということができる。Ｐｔ決定の具体的形態については、Ｐｒ決定に関する先の記載を参照できる。ＰｒとＰｔとの比Ｐｒ／Ｐｔは、例えば０．８～１．２の範囲であることができる。
Ｐｇの決定（図８中、Ｓ５）は、Ｐｒに基づいて行うことができる。また、研磨時に研磨パッドと接触することにより第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力は、ヘッド本体部を押圧することによりヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇの影響を受け、更に、研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃおよび研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅの影響も受け得る。したがって、Ｐｒに基づくＰｇの決定は、ＰｃおよびＰｅも考慮して行うことが好ましい。例えば、Ｐｒに基づくＰｇの決定は、比Ｐｒ／Ｐｔと、ＰｅとＰｃとの比Ｐｅ／Ｐｃと、に基づいて行うことができる。決定方法の具体例としては、比Ｐｒ／Ｐｔと、比Ｐｅ／Ｐｃと、Ｐｇと、の関係式からＰｇを算出する方法を挙げることができる。関係式としては、例えば下記式Ａを挙げることができる。式Ａ中、係数Ｒ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａおよびｂは、それぞれ独立に正の数である。式Ａ中の係数は、一形態では実験的に求めることができる。また、一形態では、例えば、Ｐｃ、Ｐｅ、Ｐｇを変更した圧力計算からＰｒを求め、Ｐｒ／Ｐｔ、Ｐｅ／Ｐｃ、Ｐｇ／Ｐｃを計算し、Ｐｒ／Ｐｔ、Ｐｅ／Ｐｃ、Ｐｇ／Ｐｃの多変量回帰分析から式Ａ中の係数を求めることができる。上記圧力計算は、例えば、研磨ヘッドの構成に応じて、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ；有限要素法）等のシミュレーションによって行うことができる。
（式Ａ）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－Ｒ－Ｘ（Ｐｅ／Ｐｃ）＋Ｙ（Ｐｇ／Ｐｃ）＋Ｚ（（Ｐｅ／Ｐｃ）－ａ）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－ｂ）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－Ｒ－Ｘ（Ｐｅ／Ｐｃ）＋Ｙ（Ｐｇ／Ｐｃ）＋Ｚ（（Ｐｅ／Ｐｃ）－ａ）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－ｂ）
一形態では、式Ａは、下記式Ａ－１であることができる。
（式Ａ－１）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－０．３２８２－０．２０８７（Ｐｅ／Ｐｃ）＋０．７９４７（Ｐｇ／Ｐｃ）＋０．０２９３（（Ｐｅ／Ｐｃ）－０．９）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－２．１）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－０．３２８２－０．２０８７（Ｐｅ／Ｐｃ）＋０．７９４７（Ｐｇ／Ｐｃ）＋０．０２９３（（Ｐｅ／Ｐｃ）－０．９）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－２．１）
以上により、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅを決定できる。
上記のように、上記研磨方法では、多くの試行錯誤を繰り返すことなく、適切な研磨条件を容易に決定することができる。
＜研磨の実施＞
上記研磨方法では、決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨する（図８中、Ｓ６）。決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で研磨を行う点以外は、ウェーハ研磨に関する公知技術を適用することができる。研磨対象のウェーハは、例えば半導体ウェーハであることができる。半導体ウェーハは、例えばシリコンウェーハ（好ましくは単結晶シリコンウェーハ）であることができる。例えば、シリコンウェーハは、以下の方法により作製できる。チョクラルスキー法により単結晶インゴットを引き上げ、作製されたインゴットをカットしてブロックを得る。得られたブロックをスライスしてウェーハとする。このウェーハに各種加工を施すことにより、シリコンウェーハを作製することができる。上記加工としては、面取り加工、平坦化加工（ラップ、研削、研磨）等を挙げることができる。上記研磨方法は、これらのウェーハ加工の最終工程である仕上げ研磨工程における研磨方法として好適である。
上記研磨方法では、決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨する（図８中、Ｓ６）。決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で研磨を行う点以外は、ウェーハ研磨に関する公知技術を適用することができる。研磨対象のウェーハは、例えば半導体ウェーハであることができる。半導体ウェーハは、例えばシリコンウェーハ（好ましくは単結晶シリコンウェーハ）であることができる。例えば、シリコンウェーハは、以下の方法により作製できる。チョクラルスキー法により単結晶インゴットを引き上げ、作製されたインゴットをカットしてブロックを得る。得られたブロックをスライスしてウェーハとする。このウェーハに各種加工を施すことにより、シリコンウェーハを作製することができる。上記加工としては、面取り加工、平坦化加工（ラップ、研削、研磨）等を挙げることができる。上記研磨方法は、これらのウェーハ加工の最終工程である仕上げ研磨工程における研磨方法として好適である。
［ウェーハの製造方法］
本発明の一態様は、研磨方法によって研磨対象のウェーハの表面を研磨して研磨面を形成することを含むウェーハの製造方法（以下、単に「製造方法」とも記載する。）に関する。
本発明の一態様は、研磨方法によって研磨対象のウェーハの表面を研磨して研磨面を形成することを含むウェーハの製造方法（以下、単に「製造方法」とも記載する。）に関する。
上記製造方法におけるウェーハ研磨については、上記研磨方法について先に説明した通りである。製造されるウェーハおよびウェーハ製造のために行われる各種工程については、上記研磨方法に関する先の記載を参照でき、公知技術も適用できる。
［ウェーハ研磨装置］
本発明の一態様は、ウェーハ研磨装置（以下、単に「研磨装置」とも記載する。）に関する。
本発明の一態様は、ウェーハ研磨装置（以下、単に「研磨装置」とも記載する。）に関する。
上記研磨装置は、研磨部と、研磨条件決定部と、を含む。
上記研磨部は、
ヘッド本体部と、
上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。
ヘッド本体部と、
上記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
上記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
上記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
上記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および上記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
上記第１のリング状部材の開口部が上記板状部材と上記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、この中央領域と仕切られた外周領域と、を有する。
上記研磨部については、上記研磨方法において使用可能な研磨装置に関する先の記載を参照できる。上記研磨部は、研磨条件決定部において決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を上記研磨パッドと接触させることにより研磨する。ウェーハ研磨および研磨対象のウェーハについては、上記研磨方法について先に説明した通りである。
上記研磨装置に含まれる研磨条件決定部は、
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて取得された面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定し、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定し、
研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定する。
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて取得された面内厚さ分布情報に基づき、上記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと上記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定し、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および上記圧力差に基づき、他方の圧力を決定し、
研磨時に上記研磨パッドと接触することにより上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、上記ヘッド本体部を押圧することにより上記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定する。
上記研磨条件決定部は、Ｐｒと上記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の基準値Ｐｔとの比Ｐｒ／Ｐｔと、ＰｅとＰｃとの比Ｐｅ／Ｐｃと、に基づき、Ｐｇを決定することができる。このＰｇの決定は、比Ｐｒ／Ｐｔと、比Ｐｅ／Ｐｃと、Ｐｇと、の関係式からＰｇを算出することによって行うことができる。関係式としては、先に示した式Ａを挙げることができ、式Ａは先に示した式Ａ－１であることができる。
上記研磨条件決定部が実行する各種決定については、上記研磨方法について先に記載した通りである。
図１１は、上記研磨装置の一例の構成を示す概略図である。図１中、ウェーハ研磨装置１は、研磨条件決定部２および研磨部３を含む。研磨部３に含まれる研磨ヘッド１０、研磨パッド４１および定盤４２については、先の記載を参照できる。
研磨条件決定部２は、面内厚さ分布情報入力部２０１および決定部２０２を有する。面内厚さ分布情報入力部２０１には、研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて取得された面内厚さ分布情報が入力される。ウェーハ研磨装置１は、ウェーハ厚さ測定部（不図示）を含むこともできる。ウェーハ厚さ測定部への測定対象ウェーハの導入は、手動または自動で行うことができる。例えば、研磨部３に導入される前の研磨対象ウェーハがウェーハ厚さ測定部に導入されるように研磨工程を自動化することができる。決定部２０２は、面内厚さ分布情報入力部２０１から面内厚さ分布情報を受信し、または取り出し、先に記載したようにＰｇ、ＰｃおよびＰｅを決定する。決定は、公知の計算ソフトを用いて行うことができる。計算ソフトでは、例えば、先に記載した相関関係（例えば近似曲線）による圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）の算出、関係式に基づくＰｃの決定、Ｐｃおよび圧力差（Ｐｅ－Ｐｃ）からのＰｅの算出、ＦＥＭによる応力・変位の構造解析または力の釣り合い式によるＰｔまたはＰｒの算出、式ＡによるＰｇの算出が行われる。
研磨部１は、一形態では、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅの値を決定部１０から受信し、または取り出すことができる。研磨部１は、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅが印加されるようにヘッド本体部の押圧条件、空間部の中央領域および外周領域への気体の導入条件を決定して、研磨を行うことができる。また、一形態では、押圧条件および／または気体の導入条件も決定部１０において、例えば公知の計算ソフトを用いて決定し、決定された条件に関する情報を決定部１０から研磨部１に送信するか、決定部１０から取り出すことができる。
ウェーハ研磨装置では、研磨条件決定部と研磨部とを、無線または有線の通信手段によって接続することができる。この点は、ウェーハ厚さ測定部と研磨条件決定部についても同様である。図１１には、ウェーハ研磨装置に、１つの研磨条件決定部に対して１つの研磨部が含まれる例を示した。ただし、上記ウェーハ研磨装置は、かかる例に限定されるものではない。例えば、１つの研磨条件決定部と２つ以上の研磨部とを無線または有線の通信手段によって接続することもできる。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。ただし本発明は実施例に示す実施形態に限定されるものではない。以下では、研磨面圧力および接触圧力は、ダッソー・システムズ社製ＡＢＡＱＵＳを使用して圧力計算（有限要素法）により求めた。
図１に示す構成の研磨ヘッドの構造解析モデルにおいて、ＦＥＭによるシミュレーションによって、Ｐｃ、Ｐｅ、Ｐｇを変更した圧力計算からＰｒを求め、Ｐｒ／Ｐｔ、Ｐｅ／Ｐｃ、Ｐｇ／Ｐｃを計算し、Ｐｒ／Ｐｔ、Ｐｅ／Ｐｃ、Ｐｇ／Ｐｃの多変量回帰分析から式Ａ中の各種係数を求めた。具体的には、縦軸にＰｒ／Ｐｔを取り、横軸にＰｇ／Ｐｃを取り、Ｐｅ／Ｐｃ＝０．２、０．４、０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．６の場合について、Ｐｒ／ＰｔとＰｇ／Ｐｃとの関係を示すグラフを作成し、このグラフの全８０データを多変量回帰分析して求めたＰｒ／Ｐｔ、Ｐｅ／Ｐｃ、Ｐｇ／Ｐｃ間に成り立つ関係式として、先に示した式Ａ－１が決定された（近似直線の相関係数の二乗Ｒ２＝０．９９）。
表１は、ダッソー・システムズ社製ＡＢＡＱＵＳを使用した圧力計算（有限要素法）および実験的に得られた知見に基づき、研磨条件と安定研磨可否との関係をまとめた表である。表中、「ＷＦ脱落」とは研磨時にウェーハの脱落が生じること、「過剰な摩耗」とは第２のリング状部材の過剰な摩耗が生じることを示す。「Ｇｏｏｄ」とは、それらが生じずに安定に研磨可能であることを示す。例えば、Ｐｒに基づくことなくＰｇを一定値に決定した結果、Ｐｇが、例えばＰｇ／Ｐｃ＝１．２またはＰｇ／Ｐｃ＝３．０となる値に設定された場合、研磨時のウェーハの脱落や第２のリング状部材の過剰な摩耗が生じて研磨加工の安定性は低下してしまう。また、表１に示すように、Ｐｇ／Ｐｃ＝２．２の場合には、Ｐｅ／Ｐｃの値が１．０～１．６の範囲では「Ｇｏｏｄ」であるものの、０．２～０．８の範囲では第２のリング状部材の過剰な摩耗が生じて研磨加工の安定性は低下してしまう。即ち、Ｐｒに基づくことなくＰｇを一定値に決定した結果、Ｐｇが、例えばＰｇ／Ｐｃ＝２．２となる値に設定された場合、第２のリング状部材の過剰な摩耗が生じ得る。
これに対し、上記研磨方法によれば、例えば、先に説明したようにＰｃとＰｅを決定し、かつ式Ａ－１を用いてＰｒ／Ｐｔが０．８～１．２となる範囲にＰｇを決定して、研磨条件（研磨時のＰｃ、ＰｅおよびＰｇ）を設定することによって、研磨時のウェーハの脱落や第２のリング状部材の過剰な摩耗を抑制して高い安定性をもってウェーハの研磨加工を行うことができる。また、かかる研磨条件の決定は、例えば先に説明したようなフローに沿って、多くの試行錯誤を経ることなく、容易に行うことができる。
更に、研磨中、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅを設定した値に一定に維持して研磨加工を行うことにより、研磨時に研磨パッドと接触することによって第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を一定値に維持するかその変化を低減することができる。これにより、ウェーハ外周部の研磨量が変動することを抑制することができる。
これに対し、上記研磨方法によれば、例えば、先に説明したようにＰｃとＰｅを決定し、かつ式Ａ－１を用いてＰｒ／Ｐｔが０．８～１．２となる範囲にＰｇを決定して、研磨条件（研磨時のＰｃ、ＰｅおよびＰｇ）を設定することによって、研磨時のウェーハの脱落や第２のリング状部材の過剰な摩耗を抑制して高い安定性をもってウェーハの研磨加工を行うことができる。また、かかる研磨条件の決定は、例えば先に説明したようなフローに沿って、多くの試行錯誤を経ることなく、容易に行うことができる。
更に、研磨中、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅを設定した値に一定に維持して研磨加工を行うことにより、研磨時に研磨パッドと接触することによって第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力を一定値に維持するかその変化を低減することができる。これにより、ウェーハ外周部の研磨量が変動することを抑制することができる。
図１２は、研磨条件が異なる場合のウェーハの研磨対象表面の面内の研磨量分布を示すグラフである。図１２に示す面内各部の研磨量は、Ｐｅ／Ｐｃが１であって、下記（１）～（３）：
（１）Ｐｒ／Ｐｔ＝０．５、Ｐｇ／Ｐｃ＝１．２
（２）Ｐｒ／Ｐｔ＝１．０、Ｐｇ／Ｐｃ＝１．９
（３）Ｐｒ／Ｐｔ＝１．８、Ｐｇ／Ｐｃ＝３．０
のようにＰｒ（詳しくはＰｒ／Ｐｔ）およびＰｇ（詳しくはＰｇ／Ｐｃ）が異なる場合について、Ｐｒｅｓｔｏｎ式により算出した。
（１）Ｐｒ／Ｐｔ＝０．５、Ｐｇ／Ｐｃ＝１．２
（２）Ｐｒ／Ｐｔ＝１．０、Ｐｇ／Ｐｃ＝１．９
（３）Ｐｒ／Ｐｔ＝１．８、Ｐｇ／Ｐｃ＝３．０
のようにＰｒ（詳しくはＰｒ／Ｐｔ）およびＰｇ（詳しくはＰｇ／Ｐｃ）が異なる場合について、Ｐｒｅｓｔｏｎ式により算出した。
先に説明したように、ＰｅとＰｃとの圧力差によって、ウェーハ外周部とウェーハ中央部との研磨量差を制御することができる。また、図１２に示す結果は、ＰｅとＰｃが変わらない場合、Ｐｇが異なることによってＰｒが変わる結果、ウェーハ外周部の研磨量が変わることを示している。詳しくは、ウェーハ外周部の研磨量は、Ｐｇが大きいほど多く、Ｐｇが小さいほど少ない。例えば、研磨後のウェーハ厚の面内均一性に関しては、先に記載したように、研磨対象のウェーハの外周部の厚さが中央部の厚さより厚い場合には、その厚さの差が大きいほど、研磨後のウェーハ厚の面内均一性を高めるためには、中央部と比べて外周部の研磨量をより多くすることが好ましい。換言すれば、研磨対象のウェーハの外周部の厚さと中央部の厚さとの差が小さいならば、研磨後のウェーハ厚の面内均一性を高めるためには、中央部の研磨量と外周部の研磨量との差は小さいことが好ましい。このように、形状が異なるウェーハを研磨する場合には、研磨対象ウェーハの形状に応じて研磨条件をそれぞれ適切に設定することが好ましい。この点に関して、上記研磨方法によれば、研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて取得された面内厚さ分布情報に基づき、Ｐｇ、ＰｃおよびＰｅを、それぞれのウェーハの形状に応じて望まれる研磨量を実現可能な適切な値に決定することができ、しかも、その決定は、多くの試行錯誤を経ることなく、容易に行うことができる。
本発明の一態様は、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハの技術分野において有用である。
Claims (15)
- 研磨装置を用いてウェーハを研磨するウェーハ研磨方法であって、
前記研磨装置は、
ヘッド本体部と、
前記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
前記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
前記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
前記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および前記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
前記第１のリング状部材の開口部が前記板状部材と前記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、該中央領域と仕切られた外周領域と、を有し、
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて、面内厚さ分布情報を取得すること、
前記面内厚さ分布情報に基づき、前記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと前記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定すること、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および前記圧力差に基づき、他方の圧力を決定すること、
研磨時に前記研磨パッドと接触することにより前記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、前記ヘッド本体部を押圧することにより前記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定すること、ならびに、
前記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を前記研磨パッドと接触させることにより研磨すること、
を含むウェーハ研磨方法。 - 前記Ｐｒと前記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の基準値Ｐｔとの比Ｐｒ／Ｐｔと、前記Ｐｅと前記Ｐｃとの比Ｐｅ／Ｐｃと、に基づき、前記Ｐｇを決定すること、
を含む、請求項１に記載のウェーハ研磨方法。 - 前記Ｐｇの決定を、前記比Ｐｒ／Ｐｔと、前記比Ｐｅ／Ｐｃと、前記Ｐｇと、の関係式からＰｇを算出することによって行うことを更に含む、請求項２に記載のウェーハ研磨方法。
- 前記関係式は、下記式Ａ：
（式Ａ）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－Ｒ－Ｘ（Ｐｅ／Ｐｃ）＋Ｙ（Ｐｇ／Ｐｃ）＋Ｚ（（Ｐｅ／Ｐｃ）－ａ）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－ｂ）
であり、Ｒ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａおよびｂは、それぞれ独立に正の数である、請求項３に記載のウェーハ研磨方法。 - 前記比Ｐｒ／Ｐｔは、０．８～１．２の範囲である、請求項２～４のいずれか１項に記載のウェーハ研磨方法。
- 請求項１～５のいずれか１項に記載のウェーハ研磨方法によって研磨対象のウェーハの表面を研磨して研磨面を形成することを含む、ウェーハの製造方法。
- 前記ウェーハは半導体ウェーハである、請求項６に記載のウェーハの製造方法。
- 前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、請求項７に記載のウェーハの製造方法。
- ウェーハ研磨装置であって、
研磨部と、
研磨条件決定部と、
を含み、
前記研磨部は、
ヘッド本体部と、
前記ヘッド本体部の下方に位置し、開口部を有する第１のリング状部材と、
前記第１のリング状部材の上面側開口部を閉塞する板状部材と、
前記第１のリング状部材の下面側開口部を閉塞するメンブレンと、
前記メンブレンの下方に位置し、研磨対象のウェーハを保持する第２のリング状部材と、
を有する研磨ヘッド；ならびに
研磨時に研磨対象のウェーハの下面および前記第２のリング状部材の下面が接触する研磨パッド、
を有し、
前記第１のリング状部材の開口部が前記板状部材と前記メンブレンとにより閉塞されて形成された空間部は、中央領域と、該中央領域と仕切られた外周領域と、を有し、
前記研磨条件決定部は、
研磨対象のウェーハまたは研磨対象のウェーハと同じ加工処理が施されたウェーハについて取得された面内厚さ分布情報に基づき、前記中央領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの中央部に加える圧力Ｐｃと前記外周領域に気体を導入することにより研磨対象のウェーハの外周部に加える圧力Ｐｅとの圧力差を決定し、
ＰｃおよびＰｅのいずれか一方の圧力を決定し、決定された圧力および前記圧力差に基づき、他方の圧力を決定し、
研磨時に前記研磨パッドと接触することにより前記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の設定値Ｐｒに基づき、前記ヘッド本体部を押圧することにより前記ヘッド本体部から下方に加える圧力Ｐｇを決定し、
前記研磨部は、前記決定されたＰｇ、ＰｃおよびＰｅが印加された状態で、研磨対象のウェーハの下面を前記研磨パッドと接触させることにより研磨する、ウェーハ研磨装置。 - 前記研磨条件決定部は、
前記Ｐｒと前記第２のリング状部材の下面に加わる接触圧力の基準値Ｐｔとの比Ｐｒ／Ｐｔと、前記Ｐｅと前記Ｐｅとの比Ｐｅ／Ｐｃと、に基づき、前記Ｐｇを決定する、請求項９に記載のウェーハ研磨装置。 - 前記研磨条件決定部は、前記Ｐｇの決定を、前記比Ｐｒ／Ｐｔと、前記比Ｐｅ／Ｐｃと、前記Ｐｇと、の関係式からＰｇを算出することによって行う、請求項１０に記載のウェーハ研磨装置。
- 前記関係式は、下記式Ａ：
（式Ａ）
Ｐｒ／Ｐｔ＝－Ｒ－Ｘ（Ｐｅ／Ｐｃ）＋Ｙ（Ｐｇ／Ｐｃ）＋Ｚ（（Ｐｅ／Ｐｃ）－ａ）（（Ｐｇ／Ｐｃ）－ｂ）
であり、Ｒ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａおよびｂは、それぞれ独立に正の数である、請求項１１に記載のウェーハ研磨装置。 - 前記比Ｐｒ／Ｐｔは、０．８～１．２の範囲である、請求項１０～１２のいずれか１項に記載のウェーハ研磨装置。
- 前記ウェーハは半導体ウェーハである、請求項９～１３のいずれか１項に記載のウェーハ研磨装置。
- 前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、請求項１４に記載のウェーハ研磨装置。
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