JP7291056B2 - ウェーハの研磨方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物の研磨方法に関する。
例えば特許文献１に開示されているように、スラリーをウェーハに供給しつつ研磨パッドでチャックテーブルに保持されたウェーハを研磨する研磨装置は、予め設定された厚みのウェーハをチャックテーブルに保持させ研磨パッドをウェーハに押し付けて研磨している。
つまり、設定されたウェーハの厚みより僅かに上の高さ位置まで研磨パッドを高速で下降させ、その高さ位置から研磨パッドをウェーハに押し付けたときに計測できる荷重を検出可能な状態で例えば５μｍ／秒という遅い速度で研磨パッドを下降（エアカット下降）させ、その後、研磨パッドをウェーハに所定の荷重で押し付けてウェーハの被研磨面である上面を研磨している。
上記のような研磨装置は、複数枚のウェーハを棚状に収納したウェーハカセットから、ウェーハを一枚ずつロボットで搬出しチャックテーブルに保持させて研磨パッドで研磨している。このウェーハカセットに収納されている複数枚のウェーハは、例えば１００μｍから２００μｍの厚み差がある。この複数枚のウェーハを同じ研磨除去量で、即ち、同じ研磨荷重を与えながら研磨したいという要望がある。
しかし、ウェーハの投入厚みのばらつきがある場合、即ち、例えば、設定されたウェーハの厚みより厚いウェーハをチャックテーブルに保持させた場合に、設定されたウェーハの厚みより僅かに上の高さ位置（研磨開始位置）まで研磨パッドを高速で下降させた際に、厚いウェーハに研磨パッドが接触するため、研磨パッドの下面でウェーハの上面を強く押すこととなり、ウェーハに許容値よりも大きな荷重がかかりウェーハを破損させるという問題がある。
また、設定されたウェーハの厚みより薄いウェーハをチャックテーブルに保持させた場合に、設定されたウェーハの厚みより僅かに上の高さ位置まで研磨パッドを高速で下降させた後に、例えば５μｍ／秒という遅い速度で研磨パッドをさらに想定よりも長い距離下降させるため、該研磨パッドの下面をウェーハの上面に接触させるまでに時間が多くかかるという問題がある。
また、設定されたウェーハの厚みより薄いウェーハをチャックテーブルに保持させた場合に、設定されたウェーハの厚みより僅かに上の高さ位置まで研磨パッドを高速で下降させた後に、例えば５μｍ／秒という遅い速度で研磨パッドをさらに想定よりも長い距離下降させるため、該研磨パッドの下面をウェーハの上面に接触させるまでに時間が多くかかるという問題がある。
したがって、研磨装置を用いてウェーハを研磨する場合において、ウェーハカセットに収納されている複数枚のウェーハの厚みが均一で無くても、研磨装置に設定されたウェーハ厚みより厚いウェーハ、及び設定されたウェーハ厚みより薄いウェーハを、設定された厚みのウェーハと同様に研磨、即ち、同一の研磨荷重範囲内の荷重をかけつつ研磨できるようにし、かつ、上記ウェーハの破損や研磨パッドの下面がウェーハの上面に接触するまでの時間が長くなってしまうことなどを防ぐという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、保持面でウェーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウェーハの上面に研磨パッドの下面を接触させウェーハを研磨する研磨手段と、該研磨手段を該保持面に垂直な上下方向に移動させる上下動手段と、該保持面に保持されたウェーハに該研磨パッドを押し付けた荷重を測定する荷重センサと、を備えた研磨装置を用いたウェーハの研磨方法であって、該保持面に保持されたウェーハの上面と該研磨パッドの下面との間に隙間を設けた準備位置に該研磨パッドを位置づける準備位置位置づけ工程と、該準備位置に該研磨パッドを位置づけた後、該上下動手段を用いて予め設定された距離と速度で該研磨パッドを下降させて停止する下降工程と、該下降工程により該研磨パッドを停止させた後、該荷重センサで測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かを判断する判断工程と、該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されるまで該下降工程と、該判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されたら、該閾値を含む所定の荷重範囲内の荷重を該ウェーハに与えつつ該ウェーハを研磨する研磨工程と、を備えるウェーハの研磨方法である。
本発明に係るウェーハの研磨方法は、保持面に保持されたウェーハの上面と研磨パッドの下面との間に隙間を設けた準備位置に研磨パッドを位置づける準備位置位置づけ工程と、準備位置に研磨パッドを位置づけた後、上下動手段を用いて予め設定された距離と速度で研磨パッドを下降させて停止する下降工程と、下降工程により研磨パッドを停止させた後、荷重センサで測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かを判断する判断工程と、判断工程により荷重センサで測定した荷重値が閾値以上であると判断されるまで下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、判断工程により荷重センサで測定した荷重値が閾値以上であると判断されたら、閾値を含む所定の荷重範囲内の荷重をウェーハに与えつつウェーハを研磨する研磨工程と、を備えることで、ウェーハカセットに収納されている複数枚のウェーハの厚みが均一で無くても、研磨装置に設定された厚みより厚いウェーハ及び設定された厚みより薄いウェーハを、設定された厚みのウェーハと同様に研磨、即ち、同一の研磨荷重をウェーハにかけつつ研磨できるようになり、かつ、研磨パッドの接触によるウェーハの破損や研磨パッドの下面がウェーハの上面に接触するまでの時間が長くなってしまうこと等を防ぐことが可能となる。
図１に示す研磨装置１は、保持手段３０の保持面３００ａ上に保持されたウェーハＷを、保持面３００ａに垂直な鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を備えるスピンドル７０に装着された研磨パッド７６で研磨する装置であり、Ｙ軸方向に延びる装置ベース１０と、装置ベース１０上の後方側（－Ｘ方向側）に立設されたコラム１１とを備えている。
図１に示すウェーハＷは、例えば、シリコン等からなり外形が円形である半導体ウェーハを複数枚積層させた積層ウェーハであり、図１において上側を向いている上面Ｗｂが被研磨面となる。図１において下側を向いているウェーハＷの下面Ｗａは、例えば、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。なお、ウェーハＷは本実施形態の例に限定されるものではない。
研磨装置１は、図１に示すウェーハカセット２１を載置できる図示しないカセット載置台を備えており、ウェーハＷは、該カセット載置台に載置されたウェーハカセット２１内に複数枚棚状に収納されている。
ウェーハカセット２１は、例えば、底板２１０と、天板２１１と、後壁２１２と、２枚の側壁２１３と、前方側（＋Ｘ方向側）の開口２１４とを有しており、開口２１４からウェーハＷを搬出入できる構成となっている。ウェーハカセット２１の内部には、複数の棚部２１５が上下方向に所定の間隔をあけて形成されており、棚部２１５においてウェーハＷを一枚ずつ収納することが可能となっている。なお、ウェーハカセット２１の構成は本例に限定されるものではない。
例えば、ウェーハカセット２１に収納されているウェーハＷは、半導体ウェーハの積層枚数によって約１００μｍから約２００μｍの厚み差があり、作業者は該事実を知っている。
例えば、ウェーハカセット２１に収納されているウェーハＷは、半導体ウェーハの積層枚数によって約１００μｍから約２００μｍの厚み差があり、作業者は該事実を知っている。
外形が円形の保持手段３０は、例えばチャックテーブルであり、ポーラス部材等からなりウェーハＷを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は、真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、該吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３００の上面（露出面）である保持面３００ａに伝達されることで、保持手段３０は保持面３００ａ上でウェーハＷを吸引保持できる。
また、保持手段３０は、カバー３９により周囲を囲まれつつ、保持手段３０の下方に配設された図示しない回転手段によりＺ軸を軸に回転可能となっている。
また、保持手段３０は、カバー３９により周囲を囲まれつつ、保持手段３０の下方に配設された図示しない回転手段によりＺ軸を軸に回転可能となっている。
保持手段３０、カバー３９、及びカバー３９に連結された蛇腹カバー３９ａの下方には、保持手段３０及びカバー３９をＹ軸方向に水平移動させるＹ軸移動手段３４が配設されている。蛇腹カバー３９ａは、保持手段３０及びカバー３９の移動に伴ってＹ軸方向に伸縮する。
Ｙ軸移動手段３４は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ３４０と、ボールネジ３４０と平行に配設された一対のガイドレール３４１と、ボールネジ３４０に連結しボールネジ３４０を回動させるモータ３４２と、内部のナットがボールネジ３４０に螺合し底部がガイドレール３４１に摺接する可動板３４３とを備えており、モータ３４２がボールネジ３４０を回動させると、これに伴い可動板３４３がガイドレール３４１にガイドされてＹ軸方向に往復移動し、可動板３４３上に配設された保持手段３０がＹ軸方向に往復移動する。
図２に示すように、例えば、可動板３４３上には、保持手段３０の保持面３００ａの傾きを調整する傾き調整手段３６が配設されている。傾き調整手段３６は、例えば、可動板３４３の上面に周方向に等間隔空けて２つ以上設けられている。即ち、例えば保持手段３０の周方向に１２０度間隔で、２つの傾き調整手段３６と、図示しない支持柱とが配設されている。２つの傾き調整手段３６は、例えば、ロッド３６０がシリンダ３６１内からＺ軸方向に上下動可能である電動シリンダやエアシリンダ等であるが、これに限定されず、例えばＺ軸方向に伸縮する圧電素子等で構成されていてもよい。２つの傾き調整手段３６のロッド３６０が上下動することで、保持面３００ａの傾きを調整することができる。
保持手段３０は、テーブルベース３３上に固定された状態で、傾き調整手段３６によって傾き調整が可能となっている。
下面に傾き調整手段３６が連結されたテーブルベース３３は、例えば、平面視円形板状の二枚のベース板３３１、ベース板３３２で構成されている。二枚のベース板３３１、ベース板３３２は、固定ボルト３３３によって一体化されており、上下方向から例えば３つのテーブル荷重センサ３８（図２においては、２つのみ図示）を挟んだ状態となっている。
下面に傾き調整手段３６が連結されたテーブルベース３３は、例えば、平面視円形板状の二枚のベース板３３１、ベース板３３２で構成されている。二枚のベース板３３１、ベース板３３２は、固定ボルト３３３によって一体化されており、上下方向から例えば３つのテーブル荷重センサ３８（図２においては、２つのみ図示）を挟んだ状態となっている。
図１、２に示す保持手段３０の保持面３００ａに保持されたウェーハＷに研磨パッド７６を押し付けた荷重を測定する３つのテーブル荷重センサ３８は、保持手段３０の周方向に１２０度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置しており、固定ボルト３３３によって、ベース板３３１とベース板３３２との間にねじ止めされている。したがって、テーブル荷重センサ３８は、保持手段３０を支持しており、保持手段３０に対して＋Ｚ方向から掛かる荷重を受けて検出する。テーブル荷重センサ３８は、例えば、圧電素子を用いたキスラー社製の動力計等で構成されている。
図１に示すように、コラム１１の前面には研磨手段７を保持手段３０の保持面３００ａに垂直な上下方向に移動させる上下動手段５が配設されている。上下動手段５は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板５３に固定された研磨手段７がＺ軸方向に研磨送りされる。
図１に示すように、研磨手段７は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に支持するハウジング７１と、スピンドル７０を回転駆動するモータ７２と、スピンドル７０の下端に接続された円形板状のマウント７３と、マウント７３の下面に装着される円形板状のプラテン７４と、プラテン７４の下面に取り付けられた研磨パッド７６と、ハウジング７１を支持し上下動手段５の昇降板５３にその側面が固定されたホルダ７５と、を備える。
平面視円形の研磨パッド７６は、例えば、フェルト等の不織布からなり、プラテン７４の直径と同程度の大きさとなっており、また、保持手段３０に保持されるウェーハＷの直径よりも大径となっている。
例えば、図２に示すように、ホルダ７５の底板７５ｂと側板７５ｃとの間には、保持手段３０の保持面３００ａに保持されたウェーハＷに研磨パッド７６を押し付けた荷重を測定するホルダ荷重センサ７７が、上下から挟まれるように配設されている。３つ（図２においては、２つのみ図示）のホルダ荷重センサ７７は、研磨パッド７６の周方向に１２０度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置しており、固定ボルト７７３によって、ホルダ７５の底板７５ｂと側板７５ｃとの間にねじ止めされている。ホルダ荷重センサ７７は、例えば、圧電素子を用いたキスラー社製の動力計等で構成されている。
なお、研磨装置１は、ホルダ荷重センサ７７とテーブル荷重センサ３８との少なくともいずれか一方を備えていればよい。
なお、研磨装置１は、ホルダ荷重センサ７７とテーブル荷重センサ３８との少なくともいずれか一方を備えていればよい。
図１に示すスピンドル７０の内部からプラテン７４の内部にかけては、Ｚ軸方向に延びる図示しない研磨液流路が形成されており、この研磨液流路には研磨液を送出可能な研磨液供給源７９が連通している。研磨液供給源７９からスピンドル７０に対して送出される研磨液は、該図示しない研磨液流路の下端の開口から研磨パッド７６に供給される。研磨パッド７６のウェーハＷに当接する下面には、例えば図示しない格子状の溝が形成されており、研磨パッド７６に供給された研磨液は主に格子状の溝内を流れて研磨パッド７６の下面全面に広がっていく。
なお、研磨装置１は、研磨液を用いるＣＭＰ（化学的機械研磨）を実施する構成ではなく、ウェーハＷをドライ研磨する構成となっていてもよい。
なお、研磨装置１は、研磨液を用いるＣＭＰ（化学的機械研磨）を実施する構成ではなく、ウェーハＷをドライ研磨する構成となっていてもよい。
図１に示すように、研磨装置１は、例えば、装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。ＣＰＵ等で構成される制御手段９は、研磨装置１の各構成要素に電気的に接続されている。制御手段９は、例えば、上下動手段５、及び研磨手段７等に電気的に接続されており、制御手段９による制御の下で、上下動手段５による研磨手段７の上下動動作、及び研磨手段７における研磨パッド７６の回転動作等が実施される。
また、研磨装置１は、メモリ等の記憶素子で構成される記憶部９０を備えている。
また、研磨装置１は、メモリ等の記憶素子で構成される記憶部９０を備えている。
制御手段９は、図２に示すホルダ荷重センサ７７及びテーブル荷重センサ３８に有線又は無線の通信経路を介して接続されている。
例えば、ホルダ荷重センサ７７やテーブル荷重センサ３８は、加えられた荷重によりセンサを構成する圧電素子が僅かに変形し、圧電素子には荷重に応じた電位差が発生する。圧電素子に電位差が生じることで、ホルダ荷重センサ７７やテーブル荷重センサ３８から荷重検出信号が制御手段９に送られる。
例えば、ホルダ荷重センサ７７やテーブル荷重センサ３８は、加えられた荷重によりセンサを構成する圧電素子が僅かに変形し、圧電素子には荷重に応じた電位差が発生する。圧電素子に電位差が生じることで、ホルダ荷重センサ７７やテーブル荷重センサ３８から荷重検出信号が制御手段９に送られる。
（ウェーハの研磨方法の実施形態１：薄いウェーハに対する研磨）
以下に、上記図１、２に示す研磨装置１を用いてウェーハＷの上面Ｗｂを研磨する場合の、各工程について説明する。
研磨装置１が研磨を実際に行うにあたり、保持手段３０の保持面３００ａから例えば研磨パッド７６の下面までのＺ軸方向における相対距離を高精度に把握するセットアップがなされる。セットアップの一例としては、研磨手段７を下降させて、研磨パッド７６の下面を保持手段３０の保持面３００ａに接触させて、この接触した際の研磨手段７の研磨送り位置から制御手段９が該相対距離を把握して記憶部９０に記憶する。なお、セットアップは実施されなくてもよい。
以下に、上記図１、２に示す研磨装置１を用いてウェーハＷの上面Ｗｂを研磨する場合の、各工程について説明する。
研磨装置１が研磨を実際に行うにあたり、保持手段３０の保持面３００ａから例えば研磨パッド７６の下面までのＺ軸方向における相対距離を高精度に把握するセットアップがなされる。セットアップの一例としては、研磨手段７を下降させて、研磨パッド７６の下面を保持手段３０の保持面３００ａに接触させて、この接触した際の研磨手段７の研磨送り位置から制御手段９が該相対距離を把握して記憶部９０に記憶する。なお、セットアップは実施されなくてもよい。
また、記憶部９０には、ウェーハカセット２１に収納されている複数枚の厚みが異なるウェーハＷの中で、想定されるウェーハＷの最も厚い厚み（例えば、厚み３．５ｍｍとする）が、予め記憶、又は、作業者が図示しない入力手段（研磨装置１付属のタッチパネルやキーボード）を介して入力することで記憶されている。そして、最も厚いウェーハＷの厚みについてのデータとセットアップによって把握された保持面３００ａから研磨パッド７６の下面までのＺ軸方向における相対距離についてのデータとから、図２に示す研磨パッド７６の下面と保持手段３０に保持された最も厚いウェーハＷの上面Ｗｂとの間に所定の隙間を設けた研磨パッド７６の準備位置Ｚ１（図３参照）が、制御手段９によって把握され記憶部９０に記憶される。
なお、図３に示すグラフＦ１は、研磨パッド７６の高さ位置の変化を示すグラフである。
なお、図３に示すグラフＦ１は、研磨パッド７６の高さ位置の変化を示すグラフである。
準備位置Ｚ１は、例えば、図１に示すウェーハカセット２１に収納されている複数枚の厚みが異なるウェーハＷの中で、最も厚いウェーハＷの厚みが３．５ｍｍならば、保持手段３０に保持された想定される最も厚いウェーハＷの上面Ｗｂの高さ位置Ｚ０（図３参照）よりも研磨パッド７６の下面が０．１ｍｍだけ高い位置、即ち、保持面３００ａより３．６ｍｍ上の高さ位置に研磨パッド７６の下面が位置する位置である。
なお、研磨装置１に設定される加工条件（デバイスデータ）において、研磨前のウェーハＷの厚み（投入厚み）は、例えば、想定される最も厚い厚み３．５ｍｍ（以下、想定される最も厚い厚みとする）が設定され、作業者等によって制御手段９に入力されて、記憶部９０に記憶される。
（１）準備位置位置づけ工程
まず、図示しない搬送手段が、図１に示すウェーハカセット２１から一枚のウェーハＷを引き出し、保持手段３０の中心とウェーハＷの中心とが略合致するように、ウェーハＷを上面Ｗｂを上に向けた状態で保持面３００ａ上に載置する。この状態で、図示しない吸引源が作動することで生み出された吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、保持手段３０が保持面３００ａ上でウェーハＷを吸引保持する。
なお、本実施形態１において、保持手段３０に保持されたウェーハＷは、例えば、ウェーハカセット２１内に収納されているウェーハＷの平均的な厚みよりも、厚みが薄いウェーハＷであるとする。
まず、図示しない搬送手段が、図１に示すウェーハカセット２１から一枚のウェーハＷを引き出し、保持手段３０の中心とウェーハＷの中心とが略合致するように、ウェーハＷを上面Ｗｂを上に向けた状態で保持面３００ａ上に載置する。この状態で、図示しない吸引源が作動することで生み出された吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、保持手段３０が保持面３００ａ上でウェーハＷを吸引保持する。
なお、本実施形態１において、保持手段３０に保持されたウェーハＷは、例えば、ウェーハカセット２１内に収納されているウェーハＷの平均的な厚みよりも、厚みが薄いウェーハＷであるとする。
次に、薄いウェーハＷを吸引保持した状態の保持手段３０がＹ軸方向に移動して、研磨手段７の研磨パッド７６と保持手段３０に保持された薄いウェーハＷとの位置合わせがなされる。本実施形態１における位置合わせでは、図２に示すように、研磨加工中において、常にウェーハＷの上面Ｗｂ全面に研磨パッド７６が当接し、かつ、研磨パッド７６の中心に開口する図示しない研磨液流路がウェーハＷの上面Ｗｂで塞がれた状態になるように、保持手段３０が所定位置に位置づけられる。なお、図２に示す例においては、研磨パッド７６の外周とウェーハＷの外周とを略合致させているが、略合致させなくてもよい。
制御手段９による制御の下で上下動手段５が、例えば原点高さ位置に位置している研磨手段７を所定の速度、即ち、研磨パッド７６をウェーハＷに当接させて研磨する際の下降速度よりも高速で下降させていく。また、原点高さ位置から下降し始めた研磨手段７の高さ位置は、制御手段９によって常に把握されている。
そして、図２に示す研磨手段７の研磨パッド７６の下面が準備位置Ｚ１に位置付けられ、薄いウェーハＷの上面Ｗｂと研磨パッド７６の下面との間に所定の隙間が設けられる。該隙間の大きさは、保持されたウェーハＷが薄いウェーハＷであるので、０．１ｍｍよりも大きな隙間となる。
なお、制御手段９による上記上下動手段５の動作制御の一例として、例えば、上下動手段５のモータ５２がサーボモータである場合には、サーボモータのロータリエンコーダは、サーボアンプとしての機能も有する制御手段９に接続されており、制御手段９の出力インターフェイスからサーボモータに対して動作信号が供給された後、サーボモータの回転数をエンコーダ信号として制御手段９の入力インターフェイスに対して出力する。そして、エンコーダ信号を受け取った制御手段９は、研磨パッド７６の下面の高さ位置を逐次認識しつつ、上下動手段５によって所望の下降速度で研磨手段７を下降させることができる。
そして、図２に示す研磨手段７の研磨パッド７６の下面が準備位置Ｚ１に位置付けられ、薄いウェーハＷの上面Ｗｂと研磨パッド７６の下面との間に所定の隙間が設けられる。該隙間の大きさは、保持されたウェーハＷが薄いウェーハＷであるので、０．１ｍｍよりも大きな隙間となる。
なお、制御手段９による上記上下動手段５の動作制御の一例として、例えば、上下動手段５のモータ５２がサーボモータである場合には、サーボモータのロータリエンコーダは、サーボアンプとしての機能も有する制御手段９に接続されており、制御手段９の出力インターフェイスからサーボモータに対して動作信号が供給された後、サーボモータの回転数をエンコーダ信号として制御手段９の入力インターフェイスに対して出力する。そして、エンコーダ信号を受け取った制御手段９は、研磨パッド７６の下面の高さ位置を逐次認識しつつ、上下動手段５によって所望の下降速度で研磨手段７を下降させることができる。
また、図１、２に示すモータ７２がスピンドル７０を回転させるのに伴って、研磨パッド７６が、所定の回転速度で回転する。
（２－１）１回目の下降工程
図２、３に示す準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づけた後、制御手段９の制御の下で、上下動手段５を用いて予め設定された距離と速度で研磨パッド７６が下降されてから停止する。即ち、例えば、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、予め設定されたエアカット下降速度である下降速度２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行する。なお、予め設定された下降速度２ｍｍ／秒は、従来の研磨方法におけるエアカット時（空切り時）のエアカット下降速度よりも速く設定されている。また、該距離及び該下降速度は、研磨パッド７６の種類等によって適宜の値に変更される。また、該距離は、ウェーハＷに接触していない研磨パッド７６を下降させたことによりウェーハＷに接触させた際に、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値より小さくなるように設定されている。つまり、該距離は、研磨パッド７６の潰し代以内であればよい。
図２、３に示す準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づけた後、制御手段９の制御の下で、上下動手段５を用いて予め設定された距離と速度で研磨パッド７６が下降されてから停止する。即ち、例えば、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、予め設定されたエアカット下降速度である下降速度２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行する。なお、予め設定された下降速度２ｍｍ／秒は、従来の研磨方法におけるエアカット時（空切り時）のエアカット下降速度よりも速く設定されている。また、該距離及び該下降速度は、研磨パッド７６の種類等によって適宜の値に変更される。また、該距離は、ウェーハＷに接触していない研磨パッド７６を下降させたことによりウェーハＷに接触させた際に、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値より小さくなるように設定されている。つまり、該距離は、研磨パッド７６の潰し代以内であればよい。
（３－１）１回目の判断工程
下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、例えば、本実施形態１においては図２に示す３つのホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かが判断される。なお、ホルダ荷重センサ７７ではなく、テーブル荷重センサ３８で測定した荷重値を基に判断工程が実施されてもよい。
例えば、制御手段９の記憶部９０には、予め、ウェーハＷの研磨に際してホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値と比較される閾値Ｇ１Ｎ（図３参照）が記憶されている。この閾値Ｇ１Ｎは、実験的、経験的、又は理論的に選択された値であり、研磨パッド７６のウェーハＷの上面Ｗｂに対する接触を図１、２に示す制御手段９が備える判断部９１が判断するために記憶される荷重値である。
なお、図３に示すグラフＦ２は、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値の変化を示している。
下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、例えば、本実施形態１においては図２に示す３つのホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かが判断される。なお、ホルダ荷重センサ７７ではなく、テーブル荷重センサ３８で測定した荷重値を基に判断工程が実施されてもよい。
例えば、制御手段９の記憶部９０には、予め、ウェーハＷの研磨に際してホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値と比較される閾値Ｇ１Ｎ（図３参照）が記憶されている。この閾値Ｇ１Ｎは、実験的、経験的、又は理論的に選択された値であり、研磨パッド７６のウェーハＷの上面Ｗｂに対する接触を図１、２に示す制御手段９が備える判断部９１が判断するために記憶される荷重値である。
なお、図３に示すグラフＦ２は、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値の変化を示している。
図３に示す閾値Ｇ１Ｎは、例えば、所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎの中間値となっている。この所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎは、実験的、経験的、又は理論的に選択された値であり、研磨パッド７６によりウェーハＷの上面Ｗｂに適切な研磨を施すために記憶部９０に記憶される荷重値の範囲である。
図３に示すように、１回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ７７による１回目の荷重測定においては、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値は、閾値Ｇ１Ｎ以上ではない。したがって、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値について情報（例えば、荷重値０Ｎ）と閾値Ｇ１Ｎとを比較監視している制御手段９の判断部９１が、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ未満であると判断する。
なお、ホルダ荷重センサ７７により荷重を測定中に、研磨パッド７６の下降は停止されているが、この下降停止時間は、ホルダ荷重センサ７７による測定を安定させるための例えば０．５秒程度と非常に短い時間となる。
なお、ホルダ荷重センサ７７により荷重を測定中に、研磨パッド７６の下降は停止されているが、この下降停止時間は、ホルダ荷重センサ７７による測定を安定させるための例えば０．５秒程度と非常に短い時間となる。
（４－１）１回目の繰り返し工程
１回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ未満であると判断されたため、上記下降工程と、上記判断工程とを繰り返す繰り返し工程が実施される。
１回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ未満であると判断されたため、上記下降工程と、上記判断工程とを繰り返す繰り返し工程が実施される。
（２－２）ｎ回目の下降工程
例えば、上記下降工程と判断工程とが複数回繰り返された後、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行することで、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図３に示す接触高さ位置Ｚ２に位置付けられる。
例えば、上記下降工程と判断工程とが複数回繰り返された後、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行することで、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図３に示す接触高さ位置Ｚ２に位置付けられる。
（３－２）ｎ回目の判断工程
ｎ回目の下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上か否かが判断される。
図３に示すように、ｎ回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ７７によるｎ回目の荷重測定において、ホルダ荷重センサ７７は、閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重値Ｇ４Ｎを測定する。そして、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値Ｇ４Ｎについて情報と閾値Ｇ１Ｎとを比較監視している制御手段９の判断部９１が、測定された荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断する。そして、判断部９１が、研磨パッド７６がウェーハＷの上面Ｗｂに接触したと判断する。
なお、判断部９１は、以下のように、予め設定した距離で研磨パッド７６を下降させたことによって、研磨パッド７６がウェーハＷの上面Ｗｂに既に接触しているがホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎに満たない状態から、下降工程と、判断工程とを実施した後に、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上となった際に研磨パッド７６がウェーハＷに接触したと判断させてもよい。
ｎ回目の下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上か否かが判断される。
図３に示すように、ｎ回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ７７によるｎ回目の荷重測定において、ホルダ荷重センサ７７は、閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重値Ｇ４Ｎを測定する。そして、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値Ｇ４Ｎについて情報と閾値Ｇ１Ｎとを比較監視している制御手段９の判断部９１が、測定された荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断する。そして、判断部９１が、研磨パッド７６がウェーハＷの上面Ｗｂに接触したと判断する。
なお、判断部９１は、以下のように、予め設定した距離で研磨パッド７６を下降させたことによって、研磨パッド７６がウェーハＷの上面Ｗｂに既に接触しているがホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎに満たない状態から、下降工程と、判断工程とを実施した後に、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上となった際に研磨パッド７６がウェーハＷに接触したと判断させてもよい。
（４－２）ｎ回目の繰り返し工程
ｎ回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程は実施されず、後述する研磨工程が実施される。なお、ｎ回目の判断工程において、３つのホルダ荷重センサ７７の全てが、閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重Ｇ４Ｎを測定しなくても、少なくとも１つのホルダ荷重センサ７７が閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重Ｇ４Ｎを測定すれば、ｎ回目の繰り返し工程を実施せず、後述する研磨工程に移行してよい。
ｎ回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程は実施されず、後述する研磨工程が実施される。なお、ｎ回目の判断工程において、３つのホルダ荷重センサ７７の全てが、閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重Ｇ４Ｎを測定しなくても、少なくとも１つのホルダ荷重センサ７７が閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重Ｇ４Ｎを測定すれば、ｎ回目の繰り返し工程を実施せず、後述する研磨工程に移行してよい。
（５）研磨工程
ｎ回目の判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷが研磨されていく。
即ち、図２に示す研磨手段７が上下動手段５により所定の研磨送り速度、即ち、例えば、準備位置Ｚ１から接触高さ位置Ｚ２までの下降速度であるエアカット下降速度よりも遅い速度で下降し、研磨パッド７６の下面がウェーハＷの上面Ｗｂに当接しつつ研磨加工が行われる。さらに、研磨加工中は、保持手段３０が所定の回転速度で回転するのに伴って、保持面３００ａ上に保持されたウェーハＷも回転し、研磨パッド７６によってウェーハＷの上面Ｗｂ全面が研磨される。
ｎ回目の判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷが研磨されていく。
即ち、図２に示す研磨手段７が上下動手段５により所定の研磨送り速度、即ち、例えば、準備位置Ｚ１から接触高さ位置Ｚ２までの下降速度であるエアカット下降速度よりも遅い速度で下降し、研磨パッド７６の下面がウェーハＷの上面Ｗｂに当接しつつ研磨加工が行われる。さらに、研磨加工中は、保持手段３０が所定の回転速度で回転するのに伴って、保持面３００ａ上に保持されたウェーハＷも回転し、研磨パッド７６によってウェーハＷの上面Ｗｂ全面が研磨される。
上記研磨加工中は、ウェーハＷと研磨パッド７６との接触部位にスラリー（研磨液）を供給する。即ち、図１に示す研磨液供給源７９からスラリー（例えば、遊離砥粒としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を含む研磨液）がスピンドル７０に対して送出され、スラリーがウェーハＷと研磨パッド７６との接触部位に供給される。
また、上記研磨加工中は、制御手段９による制御の下で、例えば、上下動手段５のモータ５２に供給される動作信号が減らされて研磨パッド７６のウェーハＷに対する押し付けが弱められるのと、上下動手段５のモータ５２に供給される動作信号が増やされて研磨パッド７６のウェーハＷに対する押し付けが強められるのとが、所定の時間間隔を基準として、又は、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値の変動の判断部９１による監視を基準として、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷが研磨されていく。
そして、研磨時間の制御（研磨量の制御）がされつつ、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図３に示す研磨終了高さ位置Ｚ３に位置付けられることで、研磨加工が終了し、上下動手段５が研磨手段７を上昇させウェーハＷから離間させる。
そして、研磨時間の制御（研磨量の制御）がされつつ、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図３に示す研磨終了高さ位置Ｚ３に位置付けられることで、研磨加工が終了し、上下動手段５が研磨手段７を上昇させウェーハＷから離間させる。
上記のように本発明に係るウェーハの研磨方法は、保持面３００ａに保持されたウェーハＷの上面Ｗｂと研磨パッド７６の下面との間に隙間を設けた準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づける準備位置位置づけ工程と、準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づけた後、上下動手段５を用いて予め設定された距離と速度（例えば、従来のエアカット下降速度よりも速い速度）で研磨パッド７６を下降させて停止する下降工程と、下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上か否かを判断する判断工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されるまで下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたら、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷを研磨する研磨工程と、を備えることで、ウェーハカセット２１に収納されている複数枚のウェーハＷの厚みが均一で無くても、薄い厚みが異なるウェーハＷを、研磨する事ができる。即ち、厚みが異なっていても、同様のエアカットを行うと共に、同一の研磨荷重（閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重）をウェーハＷに与えつつ研磨できるようになる。そのため、研磨パッド７６の下面がウェーハＷの上面Ｗｂに接触するまでの時間（エアカット時間）が長くなってしまうこと等を防ぐことが可能となる。
図４に示すグラフＦ３は、従来のウェーハＷ（設定厚みより薄いウェーハＷ）の研磨方法における研磨パッドの７６の高さ位置の変化を示すグラフである。従来の研磨方法における設定厚みは、ウェーハカセット２１に収容されているウェーハＷの例えば平均的な厚みである。また、図４に示すグラフＦ４は、従来のウェーハＷ（設定厚みより薄いウェーハＷ）の研磨方法におけるホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値の変化を示すグラフである。従来のウェーハＷの研磨方法では、研磨手段７の研磨パッド７６の下面がエアカット開始位置Ｚ１１に位置付けられてから、上下動手段５が、研磨手段７をステップ送りせずに、本発明におけるエアカット下降速度（例えば、２ｍｍ／秒）よりも遅いエアカット下降速度（例えば、５μｍ／秒）で研磨手段７を下降させていく。なお、エアカット開始位置Ｚ１１は、例えば、保持手段３０に設定厚みのウェーハＷを保持した場合に、設定厚みのウェーハＷの上面Ｗｂに対する接触高さ位置Ｚ４よりも研磨パッド７６の下面が所定距離（例えば、０．１ｍｍ）だけ高い位置に設定されている。そして、研磨パッド７６の下面がウェーハＷの上面Ｗｂに接触するまでの時間（エアカット時間）が、本発明に係るウェーハＷの研磨方法に比べて長くなっており、図３に示すように、本発明に係るウェーハの研磨方法がエアカット時間を短縮できることがわかる。
エアカット時間は、例えば、ウェーハＷの厚みが５０μｍであった場合、従来の研磨方法では、エアカット開始位置Ｚ１１であるウェーハＷの上面Ｗｂより１００μｍ上から５μｍ／秒で下降するため２０秒かかる。対して、本発明では、エアカット時間は、保持手段３０の保持面３００ａより３．６ｍｍ上から２ｍｍ／秒で５０μｍずつステップ移動させ、ステップ送りする度に荷重値の測定するために０．２秒かかり、ステップ回数は７１回実施させ、約１６秒となる。
エアカット時間は、例えば、ウェーハＷの厚みが５０μｍであった場合、従来の研磨方法では、エアカット開始位置Ｚ１１であるウェーハＷの上面Ｗｂより１００μｍ上から５μｍ／秒で下降するため２０秒かかる。対して、本発明では、エアカット時間は、保持手段３０の保持面３００ａより３．６ｍｍ上から２ｍｍ／秒で５０μｍずつステップ移動させ、ステップ送りする度に荷重値の測定するために０．２秒かかり、ステップ回数は７１回実施させ、約１６秒となる。
図５に示すグラフＦ７は、従来のウェーハＷ（設定厚みのウェーハＷ）の研磨方法における研磨パッドの７６の高さ位置の変化を示すグラフである。また、図５に示すグラフＦ８は、従来のウェーハＷ（設定厚みのウェーハＷ）の研磨方法におけるホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値の変化を示すグラフである。従来のウェーハＷの研磨方法では、研磨手段７の研磨パッド７６の下面がエアカット開始位置Ｚ１１に位置付けられてから、上下動手段５が、研磨手段７をステップ送りせずに、本発明におけるエアカット下降速度（例えば、２ｍｍ／秒）よりも遅いエアカット下降速度（例えば、５μｍ／秒）で研磨手段７を下降させていく。なお、エアカット開始位置Ｚ１１は、例えば、保持手段３０に設定厚みのウェーハＷを保持した場合に、設定厚みのウェーハＷの上面Ｗｂよりも研磨パッド７６の下面が所定距離（例えば、０．１ｍｍ）だけ高い位置に設定されている。そして、研磨パッド７６の下面がウェーハＷの上面Ｗｂに接触するまでの時間（エアカット時間）が、本発明に係るウェーハＷの研磨方法に比べて長くなる。
（ウェーハの研磨方法の実施形態２：厚いウェーハに対する研磨）
以下に、上記図１、２に示す研磨装置１を用いて厚いウェーハＷの上面Ｗｂを研磨する場合の、各工程について説明する。
研磨装置１が研磨を実際に行うにあたり、例えば、保持手段３０の保持面３００ａから研磨パッド７６の下面までのＺ軸方向における相対距離を高精度に把握するセットアップがなされている。
以下に、上記図１、２に示す研磨装置１を用いて厚いウェーハＷの上面Ｗｂを研磨する場合の、各工程について説明する。
研磨装置１が研磨を実際に行うにあたり、例えば、保持手段３０の保持面３００ａから研磨パッド７６の下面までのＺ軸方向における相対距離を高精度に把握するセットアップがなされている。
最も厚いウェーハＷの厚み（例えば、厚み３．５ｍｍ）についてのデータとセットアップによって把握された保持面３００ａから研磨パッド７６の下面までのＺ軸方向における相対距離についてのデータとから、図２に示す研磨パッド７６の下面と保持手段３０に保持された最も厚いウェーハＷの上面Ｗｂとの間に所定の隙間（例えば、０．１ｍｍ）を設けた研磨パッド７６の準備位置Ｚ１（図６参照）が、制御手段９によって把握され記憶部９０に記憶されている。
なお、図６に示すグラフＦ９は、研磨パッド７６の高さ位置の変化を示すグラフである。
なお、図６に示すグラフＦ９は、研磨パッド７６の高さ位置の変化を示すグラフである。
（１）準備位置位置づけ工程
まず、図示しない搬送手段が、図１に示すウェーハカセット２１から一枚のウェーハＷを引き出し、さらに、保持手段３０の中心とウェーハＷの中心とが略合致するようにして、保持手段３０が保持面３００ａ上でウェーハＷを吸引保持する。なお、本実施形態３において、保持手段３０に保持されたウェーハＷは、例えば、ウェーハカセット２１内に収納されているウェーハＷの平均的な厚みよりも厚いウェーハＷであるとする。
次に、厚いウェーハＷを吸引保持した状態の保持手段３０がＹ軸方向に移動して、研磨手段７の研磨パッド７６と保持手段３０に保持された厚いウェーハＷとの位置合わせが実施形態１と同様になされる。
まず、図示しない搬送手段が、図１に示すウェーハカセット２１から一枚のウェーハＷを引き出し、さらに、保持手段３０の中心とウェーハＷの中心とが略合致するようにして、保持手段３０が保持面３００ａ上でウェーハＷを吸引保持する。なお、本実施形態３において、保持手段３０に保持されたウェーハＷは、例えば、ウェーハカセット２１内に収納されているウェーハＷの平均的な厚みよりも厚いウェーハＷであるとする。
次に、厚いウェーハＷを吸引保持した状態の保持手段３０がＹ軸方向に移動して、研磨手段７の研磨パッド７６と保持手段３０に保持された厚いウェーハＷとの位置合わせが実施形態１と同様になされる。
制御手段９による制御の下で、上下動手段５が、例えば原点高さ位置に位置している研磨手段７を所定の速度、即ち、研磨パッド７６をウェーハＷに当接させて研磨する際の下降速度よりも高速で下降させていく。また、下降し始めた研磨手段７の高さ位置は、制御手段９によって常に把握されている。そして、図２、６に示す研磨手段７の研磨パッド７６の下面が準備位置Ｚ１に位置付けられ、厚いウェーハＷの上面Ｗｂと研磨パッド７６の下面との間に所定の隙間が設けられる。該隙間の大きさは、０．１ｍｍである。
また、図１に示すモータ７２がスピンドル７０を回転させるのに伴って、研磨パッド７６が、所定の回転速度で回転する。
また、図１に示すモータ７２がスピンドル７０を回転させるのに伴って、研磨パッド７６が、所定の回転速度で回転する。
（２－１）１回目の下降工程
図２、６に示す準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づけた後、制御手段９の制御の下で、例えば、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、予め設定されたエアカット下降速度２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行する。予め設定された下降速度２ｍｍ／秒は、従来の研磨方法におけるエアカット時のエアカット下降速度よりも速く設定されている。
図２、６に示す準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づけた後、制御手段９の制御の下で、例えば、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、予め設定されたエアカット下降速度２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行する。予め設定された下降速度２ｍｍ／秒は、従来の研磨方法におけるエアカット時のエアカット下降速度よりも速く設定されている。
（３－１）１回目の判断工程
下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、例えば、３つのホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かが判断される。
制御手段９の記憶部９０に記憶されている図６に示す閾値Ｇ１Ｎは、例えば、所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎの中間値となっている。そして、１回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ７７による１回目の荷重測定においては、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値は、閾値Ｇ１Ｎ以上ではないため、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値について情報（例えば、荷重値０Ｎ）と閾値Ｇ１Ｎとを比較監視している制御手段９の判断部９１が、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ未満であると判断する。
なお、図６に示すグラフＦ１０は、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値の変化を示している。また、ホルダ荷重センサ７７により荷重を測定中に、研磨パッド７６の下降は一時停止されているが、この下降停止時間は、０．５秒程度と非常に短い時間となる。
下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、例えば、３つのホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かが判断される。
制御手段９の記憶部９０に記憶されている図６に示す閾値Ｇ１Ｎは、例えば、所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎの中間値となっている。そして、１回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ７７による１回目の荷重測定においては、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値は、閾値Ｇ１Ｎ以上ではないため、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値について情報（例えば、荷重値０Ｎ）と閾値Ｇ１Ｎとを比較監視している制御手段９の判断部９１が、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ未満であると判断する。
なお、図６に示すグラフＦ１０は、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値の変化を示している。また、ホルダ荷重センサ７７により荷重を測定中に、研磨パッド７６の下降は一時停止されているが、この下降停止時間は、０．５秒程度と非常に短い時間となる。
（４－１）１回目の繰り返し工程
１回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ未満であると判断されたため、下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程が実施される。
１回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ未満であると判断されたため、下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程が実施される。
（２－２）ｎ回目の下降工程
例えば、上記下降工程と判断工程とが複数回繰り返し工程によって繰り返された後、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行することで、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図６に示す厚いウェーハＷの接触高さ位置Ｚ６に位置付けられる。
例えば、上記下降工程と判断工程とが複数回繰り返し工程によって繰り返された後、上下動手段５が、予め設定された距離５０μｍ分だけ、２ｍｍ／秒で研磨パッド７６を下降させて停止させるステップ送りを実行することで、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図６に示す厚いウェーハＷの接触高さ位置Ｚ６に位置付けられる。
（３－２）ｎ回目の判断工程
ｎ回目の下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上か否かが判断される。図６に示すように、ｎ回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ７７によるｎ回目の荷重測定において、ホルダ荷重センサ７７は、閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重値Ｇ４Ｎを測定する。そして、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値Ｇ４Ｎについて情報と閾値Ｇ１Ｎとを比較監視している制御手段９の判断部９１が、測定された荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断し、研磨パッド７６が、ウェーハＷの上面Ｗｂに接触したと判断する。なお、判断部９１は、以下のように、予め設定した距離で研磨パッド７６を下降させたことによって、研磨パッド７６がウェーハＷの上面Ｗｂに既に接触しているがホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎに満たない状態から、下降工程と、判断工程とを実施した後に、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上となった際に研磨パッド７６がウェーハＷに接触したと判断させてもよい。
ｎ回目の下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上か否かが判断される。図６に示すように、ｎ回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ７７によるｎ回目の荷重測定において、ホルダ荷重センサ７７は、閾値Ｇ１Ｎ以上の荷重値Ｇ４Ｎを測定する。そして、ホルダ荷重センサ７７から送られてくる荷重値Ｇ４Ｎについて情報と閾値Ｇ１Ｎとを比較監視している制御手段９の判断部９１が、測定された荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断し、研磨パッド７６が、ウェーハＷの上面Ｗｂに接触したと判断する。なお、判断部９１は、以下のように、予め設定した距離で研磨パッド７６を下降させたことによって、研磨パッド７６がウェーハＷの上面Ｗｂに既に接触しているがホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎに満たない状態から、下降工程と、判断工程とを実施した後に、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上となった際に研磨パッド７６がウェーハＷに接触したと判断させてもよい。
（４－２）ｎ回目の繰り返し工程
ｎ回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、後述する研磨工程が実施される。
ｎ回目の判断工程においてホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、後述する研磨工程が実施される。
（５）研磨工程
ｎ回目の判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷが研磨されていく。
即ち、研磨手段７が上下動手段５により所定の研磨送り速度で下降し、研磨パッド７６の下面がウェーハＷの上面Ｗｂに当接することで研磨加工が行われる。また、保持手段３０が回転するとともに、研磨液供給源７９からスラリーがウェーハＷと研磨パッド７６との接触部位に供給される。
ｎ回目の判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値Ｇ４Ｎが閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたため、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷが研磨されていく。
即ち、研磨手段７が上下動手段５により所定の研磨送り速度で下降し、研磨パッド７６の下面がウェーハＷの上面Ｗｂに当接することで研磨加工が行われる。また、保持手段３０が回転するとともに、研磨液供給源７９からスラリーがウェーハＷと研磨パッド７６との接触部位に供給される。
また、上記研磨加工中は、制御手段９による上下動手段５の制御によって、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷが研磨されていく。
そして、研磨時間の制御がされつつ、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図６に示す研磨終了高さ位置Ｚ７に位置付けられることで、研磨加工が終了し、上下動手段５が研磨手段７を上昇させウェーハＷから離間させる。
そして、研磨時間の制御がされつつ、研磨手段７の研磨パッド７６の下面が図６に示す研磨終了高さ位置Ｚ７に位置付けられることで、研磨加工が終了し、上下動手段５が研磨手段７を上昇させウェーハＷから離間させる。
上記のように本発明に係るウェーハの研磨方法は、保持面３００ａに保持されたウェーハＷの上面Ｗｂと研磨パッド７６の下面との間に隙間を設けた準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づける準備位置位置づけ工程と、準備位置Ｚ１に研磨パッド７６を位置づけた後、上下動手段５を用いて予め設定された距離と速度（従来のエアカット下降速度よりも速い速度）で研磨パッド７６を下降させて停止する下降工程と、下降工程により研磨パッド７６を停止させた後、ホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が予め設定した閾値Ｇ１Ｎ以上か否かを判断する判断工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されるまで下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値が閾値Ｇ１Ｎ以上であると判断されたら、閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重をウェーハＷに与えつつウェーハＷを研磨する研磨工程と、を備えることで、ウェーハカセット２１に収納されている複数枚のウェーハＷの厚みが均一で無くても、厚いウェーハＷに閾値Ｇ１Ｎを含む所定の荷重範囲である上限荷重値Ｇ２Ｎ～下限荷重値Ｇ３Ｎ内の荷重を与えつつ研磨できるようになり、また、エアカットを開始する前の高速で下降する研磨パッド７６が、厚いウェーハＷの上面Ｗｂに高速で接触してしまうことが無いので、ウェーハＷが許容値以上（上限荷重値Ｇ２Ｎ以上）の荷重を受けて割れてしまうという事態を生じさせない。
図７に示すグラフＦ１１は、従来のウェーハＷ（設定厚みよりも厚いウェーハＷ）の研磨方法における研磨パッドの７６の高さ位置の変化を示すグラフである。従来の設定厚みは、ウェーハカセット２１に収容されているウェーハＷの例えば平均的な厚みである。また、図８に示すグラフＦ１２は、従来のウェーハＷ（設定厚みよりも厚いウェーハＷ）の研磨方法におけるホルダ荷重センサ７７で測定した荷重値の変化を示すグラフである。従来のウェーハＷの研磨方法では、研磨手段７の研磨パッド７６の下面がエアカット開始位置Ｚ１１に位置付けられてから、上下動手段５が、研磨手段７をステップ送りせずに、本発明におけるエアカット下降速度（例えば、２ｍｍ／秒）よりも遅いエアカット下降速度（例えば、５μｍ／秒）で研磨手段７を下降させていく。しかし、その前段階において、エアカット開始位置Ｚ１１は、例えば、保持手段３０に設定厚みのウェーハＷを保持した場合に、設定厚みのウェーハＷの上面Ｗｂよりも研磨パッド７６の下面が所定距離（例えば、０．１ｍｍ）だけ高い位置に設定されているため、保持手段３０に保持されたウェーハＷが設定厚みよりも厚いウェーハＷであると、エアカット開始位置Ｚ１１までウェーハＷに当接させて研磨する際の下降速度よりも高速で下降させた研磨パッド７６が、設定厚みよりも厚いウェーハＷの上面Ｗｂに高速で接触してしまい、ウェーハＷが許容値以上（上限荷重値Ｇ２Ｎ以上）の荷重を受けて割れてしまう場合がある。
本発明に係るウェーハの研磨方法は本実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研磨装置１の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
Ｗ：ウェーハ Ｗａ：ウェーハの下面 Ｗｂ：ウェーハの上面
１：研磨装置 １０：装置ベース １１：コラム
２１：ウェーハカセット ２１５：棚部
３０：保持手段 ３００ａ：保持面 ３９：カバー
３４：Ｙ軸移動手段 ３４０：ボールネジ ３４２：モータ ３４３：可動板
３６：傾き調整手段 ３３：テーブルベース ３８：テーブル荷重センサ
５：上下動手段 ５０：ボールネジ ５２：モータ ５３：昇降板
７：研磨手段 ７０：スピンドル ７１：ハウジング ７２：モータ ７３：マウント
７６：研磨パッド ７５：ホルダ ７５ｂ：底板 ７５ｃ：側板 ７７：ホルダ荷重センサ ７７３：固定ボルト
９：制御手段 ９０：記憶部 ９１：判断部
１：研磨装置 １０：装置ベース １１：コラム
２１：ウェーハカセット ２１５：棚部
３０：保持手段 ３００ａ：保持面 ３９：カバー
３４：Ｙ軸移動手段 ３４０：ボールネジ ３４２：モータ ３４３：可動板
３６：傾き調整手段 ３３：テーブルベース ３８：テーブル荷重センサ
５：上下動手段 ５０：ボールネジ ５２：モータ ５３：昇降板
７：研磨手段 ７０：スピンドル ７１：ハウジング ７２：モータ ７３：マウント
７６：研磨パッド ７５：ホルダ ７５ｂ：底板 ７５ｃ：側板 ７７：ホルダ荷重センサ ７７３：固定ボルト
９：制御手段 ９０：記憶部 ９１：判断部
Claims (1)
- 保持面でウェーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウェーハの上面に研磨パッドの下面を接触させウェーハを研磨する研磨手段と、該研磨手段を該保持面に垂直な上下方向に移動させる上下動手段と、該保持面に保持されたウェーハに該研磨パッドを押し付けた荷重を測定する荷重センサと、を備えた研磨装置を用いたウェーハの研磨方法であって、
該保持面に保持されたウェーハの上面と該研磨パッドの下面との間に隙間を設けた準備位置に該研磨パッドを位置づける準備位置位置づけ工程と、
該準備位置に該研磨パッドを位置づけた後、該上下動手段を用いて予め設定された距離と速度で該研磨パッドを下降させて停止する下降工程と、
該下降工程により該研磨パッドを停止させた後、該荷重センサで測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かを判断する判断工程と、
該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されるまで該下降工程と、該判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、
該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されたら、該閾値を含む所定の荷重範囲内の荷重を該ウェーハに与えつつ該ウェーハを研磨する研磨工程と、を備えるウェーハの研磨方法。
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