(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハの研磨を行なう際に前記ウェーハを貼り付けて保持するキャリアプレートであって、
前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面の凹凸形状の波長方向のスペクトルが、前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な振幅強度を有し、
前記振幅強度は、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下であることを特徴とするキャリアプレート。
【請求項２】
ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハの研磨を行なう際に前記ウェーハを貼り付けて保持するキャリアプレートであって、
前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面は、前記ウェーハが貼り付けられる複数の貼り付け部を有し、前記複数の貼り付け部の凹凸形状の波長方向のスペクトルが、  前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な振幅強度を有し、
前記振幅強度は、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下であることを特徴とするキャリアプレート。
【請求項３】
請求項１または２に記載のキャリアプレートにより構成されるとともに前記ウェーハがそれぞれ貼り付けられ、複数のウェーハを研磨パッドに同時に圧接させて前記研磨パッドとの相対運動により前記複数のウェーハを同時に研磨するための複数のキャリアプレートであって、
前記複数のキャリアプレートは、前記複数のキャリアプレートを構成する各キャリアプレートの直径範囲で測定されたＰＶ値同士を対比した偏差が０．１μｍ以下であることにより、研磨条件を調整することにより前記複数のウェーハの平坦度の最適化を同時に行うことが可能な範囲内であることを特徴とする複数のキャリアプレート。
【請求項４】
請求項３に記載の複数のキャリアプレートを用いて前記複数のウェーハを研磨パッドに同時に圧接し、前記複数のキャリアプレートと前記研磨パッドとの相対運動により前記複数のウェーハを同時に研磨可能とすることを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項５】
ウェーハをキャリアプレートに貼り付けた状態で前記ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記ウェーハと前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハを研磨するウェーハの研磨方法であって、
前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面の凹凸形状のスペクトルの振幅強度を、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下にすることにより、前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な範囲内にすることを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項６】
ウェーハをキャリアプレートに貼り付けた状態で前記ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記ウェーハと前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハを研磨するウェーハの研磨方法であって、
前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面の前記ウェーハが貼り付けられる複数の貼り付け部の凹凸形状のスペクトルの振幅強度を、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下にすることにより、それぞれ前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な範囲内にすることを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項７】
研磨後に前記振幅強度が、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以上、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以上になっていることにより、前記転写を回避可能な範囲外となるキャリアプレートについて、そのキャリアプレートの貼り付け面を、前記振幅強度を波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下にすることにより、前記転写を回避可能な範囲内となるように研磨し、または前記転写を回避可能な範囲内となる新たなキャリアプレートに置き換え、
研磨後のキャリアプレート、または新たなキャリアプレートに新たなウェーハを貼り付け、前記新たなウェーハを研磨することを特徴とする請求項６に記載のウェーハの研磨方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載のキャリアプレートにより構成されるとともに前記ウェーハがそれぞれ貼り付けられた複数のキャリアプレートにより複数のウェーハを研磨パッドに同時に圧接させ、前記複数のキャリアプレートと前記研磨パッドとの相対運動により前記複数のウェーハを同時に研磨するウェーハの研磨方法であって、
前記複数のキャリアプレートを構成する各キャリアプレートの直径範囲で測定されたＰＶ値同士を対比した偏差を０．１μｍ以下にすることにより、研磨条件を調整することにより前記複数のウェーハの平坦度の最適化を同時に行うことが可能な範囲内にすることを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項９】
研磨後に前記偏差が０．１μｍ以上になっていることにより前記最適化を同時に行うことが可能な範囲外となるキャリアプレートについて、そのキャリアプレートの貼り付け面を、前記偏差を０．１μｍ以下にすることにより、前記最適化を同時に行うことが可能な範囲内となるように研磨し、または前記最適化を同時に行うことが可能な範囲内となる新たなキャリアプレートに置き換えることにより新たな複数のキャリアプレートを形成し、
前記新たな複数のキャリアプレートに新たなウェーハを貼り付け、前記新たなウェーハを研磨することを特徴とする請求項８に記載のウェーハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェーハを保持するキャリアプレートの形状と研磨後のウェーハの表面形状との相関関係に着目しつつウェーハの平坦度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体ウェーハなどの製造工程においては、単結晶インゴットをワイヤーソーなどでスライスして薄円盤状のウェーハを生成し、得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りし、ラッピングを行なってウェーハの表面を平面化する。その後、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するためにエッチングを行ない、さらに、ウェーハ表面を鏡面化する鏡面研磨を行なった後に、ウェーハに付着した研磨剤や異物を除去するために洗浄を行っている。
【０００３】
通常、ウェーハの研磨は、１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨等の多段研磨とし、高精度になるほど研磨する回数が増える傾向である。研磨手法は、多段研磨の全てにおいて研磨パッドとウェーハとの間にスラリー（研磨液）を供給しながら加圧した状態で相対的に摺動させて化学的作用と機械的研磨の複合作用によってウェーハ表面を平坦化する、いわゆるＣＭＰ技術によって行なわれる。
【０００４】
上述の研磨においては、セラミック等で形成された複数のキャリアプレートの取り付け面にそれぞれ複数枚のウェーハをワックス等で貼り付け、キャリアプレートを研磨ヘッドの下端に取り付けるとともに、ウェーハの被研磨面を研磨パッドに所定の圧力で圧接させ、研磨液を供給しながら研磨パッド及び研磨ヘッドを回転させ、ウェーハと研磨パッドとの相対運動により被研磨面のバッチ研磨を行っている。
【０００５】
よってキャリアプレートのウェーハの貼り付け面の形状がウェーハの平坦度への影響度について検討が重要となっている。しかし、従来は上述の形状と平坦度との因果関係が不明確であった。よって従来は、ウェーハの平坦度に影響が現れた場合に、研磨パッドや回転数等のウェーハの平坦度を決定するファクターが原因であるか否か検討し、これらのファクターが原因ではないと判断した場合に、ウェーハの履歴調査を行なって原因となるキャリアプレートを特定し、特定されたキャリアプレートにおいて良好な平坦度が得られるように上述の形状の最適化を行なうことが一般的であった。よって原因を特定するのに時間がかかり、その間に多数のウェーハを研磨することになるため、歩留が低下するといった問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するため、例えば、特許文献１においては、キャリアプレートの断面形状を円弧状とし、ウェーハの平坦度を高めるための円弧の最大高さとキャリアプレートの直径の比率について開示しており、これにより裏面基準によるサイト平坦度（ＳＢＩＲ）を高めることができると述べている。また特許文献２においては、ウェーハのクラックの発生を防止するためのキャリアプレートの貼り付け面の表面粗さについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９９２９６号公報
【特許文献２】特開平１１−２６５９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のキャリアプレートによっても十分な平坦度を得ることは困難であり、特許文献２のように表面粗さを限定してもクラックの発生は抑制可能であるが十分な平坦度を得ることはできない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に着目し、キャリアプレートのウェーハの貼り付け面に対してウェーハの平坦度との間に因果関係を有する指標を用いてキャリアプレートを選別し、良好な平坦度を有するウェーハを形成可能なキャリアプレート、複数のキャリアプレート、ウェーハの研磨装置、及びウェーハの研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るキャリアプレートは、第１には、ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハの研磨を行なう際に前記ウェーハを貼り付けて保持するキャリアプレートであって、前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面の凹凸形状の波長方向のスペクトルが、前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な振幅強度を有し、前記振幅強度は、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下であることを特徴とする。
【００１１】
貼り付け面の凹凸形状の波長方向のスペクトルの振幅強度が所定の範囲を超えると貼り付け面にうねりが観測される。このうねりを持った貼り付け面にウェーハを貼り付けウェーハを研磨すると、このうねりによる凹凸形状がウェーハの被研磨面に転写され、ＳＢＩＲ等の指標が悪化することになる。したがってキャリアプレートに上述の特性を持たせることにより、うねりが転写されず、良好なＳＢＩＲ等を有するウェーハを形成可能なキャリアプレートとなる。
【００１２】
第２には、ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハの研磨を行なう際に前記ウェーハを貼り付けて保持するキャリアプレートであって、前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面は、前記ウェーハが貼り付けられる複数の貼り付け部を有し、前記複数の貼り付け部の凹凸形状の波長方向のスペクトルが、前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な振幅強度を有し、前記振幅強度は、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下であることを特徴とする。
【００１３】
貼り付け部の凹凸形状の波長方向のスペクトルの振幅強度が所定の範囲を超えると貼り付け部にうねりが観測される。このうねりを持った貼り付け部にウェーハを貼り付けウェーハを研磨すると、このうねりによる凹凸形状がウェーハの被研磨面に転写され、ＳＢＩＲ等の指標が悪化することになる。したがってキャリアプレートに上述の特性を持たせることにより、うねりが転写されず、良好なＳＢＩＲ等を有するウェーハを複数同時に形成可能なキャリアプレートとなる。
【００１４】
第３には、前記振幅強度は、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下であることを特徴とする。
貼り付け部の波長方向のスペクトルの振幅強度は全体的に長波長側に単調増加するが、振幅強度が上述の範囲内であれば良好なＳＢＩＲ等を得ることができるとの知見を本願発明者は見出している。したがってキャリアプレートに上述の特性を持たせることにより、良好なＳＢＩＲ等を有するウェーハを形成可能なキャリアプレートとなる。
【００１５】
また本発明に係る複数のキャリアプレートは、前記キャリアプレートにより構成されるとともに前記ウェーハがそれぞれ貼り付けられ、複数のウェーハを研磨パッドに同時に圧接させて前記研磨パッドとの相対運動により前記複数のウェーハを同時に研磨するための複数のキャリアプレートであって、前記複数のキャリアプレートは、前記複数のキャリアプレートを構成する各キャリアプレートの直径範囲で測定されたＰＶ値同士を対比した偏差が０．１μｍ以下であることにより、研磨条件を調整することにより前記複数のウェーハの平坦度の最適化を同時に行うことが可能な範囲内であることを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、複数のキャリアプレートに貼り付けられた全てのウェーハの平坦化を最適に行うための研磨時の条件を互いに近接させることができる。よって、バッチ処理における研磨パッドの形状、研磨パッド及びキャリアプレートを保持する研磨ヘッドの回転数、研磨液の供給量、研磨時間等の研磨時の条件の最適化が可能となる。したがって良好な平坦度を有する複数のウェーハを同時に形成することが可能な複数のキャリアプレートとなる。
【００１７】
第２には、前記偏差は０．１μｍ以下であることを特徴とする。
本願発明者は、上述の偏差が０．１μｍ以下であれば、複数のキャリアプレートにそれぞれウェーハを貼り付けて研磨する際に、貼り付けられた複数のウェーハの平坦度の最適化を同時に行うことが可能であるとの知見を得ている。よって貼り付け面において上述の特性を持たせることにより良好な平坦度を有するウェーハをバッチ処理により形成可能となる。
【００１８】
さらに本発明のウェーハの研磨装置は、前記複数のキャリアプレートを用いて前記複数のウェーハを研磨パッドに同時に圧接し、前記複数のキャリアプレートと前記研磨パッドとの相対運動により前記複数のウェーハを同時に研磨可能とすることを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、複数のキャリアプレートに貼り付けられた全てのウェーハの平坦化を最適に行うための研磨時の条件を互いに近接させることができる。よって、バッチ処理における研磨パッドの形状、研磨パッド及びキャリアプレートを保持する研磨パッドの回転数、研磨液の供給量、研磨時間等の研磨時の条件の最適化が可能となる。したがって良好な平坦度を有する複数のウェーハを同時に形成することが可能なウェーハの研磨装置となる。
【００２０】
一方、本発明のウェーハの研磨方法は、第１には、ウェーハをキャリアプレートに貼り付けた状態で前記ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記ウェーハと前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハを研磨するウェーハの研磨方法であって、前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面の凹凸形状のスペクトルの振幅強度を、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下にすることにより、前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な範囲内にすることを特徴とする。
【００２１】
貼り付け面の凹凸形状の波長方向のスペクトルの振幅強度が所定の範囲を超えると貼り付け面にうねりが観測される。このうねりを持った貼り付け面にウェーハを貼り付けウェーハを研磨すると、このうねりによる凹凸形状がウェーハの被研磨面に転写され、ＳＢＩＲ等の指標が悪化することになる。したがってキャリアプレートに上述の特性を持たせることにより、うねりが転写されず、良好なＳＢＩＲ等を有するウェーハを形成可能となる。
【００２２】
第２には、ウェーハをキャリアプレートに貼り付けた状態で前記ウェーハを研磨パッドに圧接させ、前記ウェーハと前記研磨パッドとの相対運動により前記ウェーハを研磨するウェーハの研磨方法であって、前記キャリアプレートの前記ウェーハの貼り付け面の前記ウェーハが貼り付けられる複数の貼り付け部の凹凸形状のスペクトルの振幅強度を、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下にすることにより、それぞれ前記ウェーハの被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な範囲内にすることを特徴とする。
【００２３】
貼り付け部の凹凸形状の波長方向のスペクトルの振幅強度が所定の範囲を超えると貼り付け部にうねりが観測される。このうねりを持った貼り付け部にウェーハを貼り付けウェーハを研磨すると、このうねりによる凹凸形状がウェーハの被研磨面に転写され、ＳＢＩＲ等の指標が悪化することになる。したがってキャリアプレートに上述の特性を持たせることにより、うねりが転写されず、良好なＳＢＩＲ等を有するウェーハを複数同時に形成可能となる。
【００２４】
第３には、研磨後に前記ウェーハが取り外された後の前記振幅強度が、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以上、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以上になっていることにより、前記転写を回避可能な範囲外となるキャリアプレートについて、そのキャリアプレートの貼り付け面を、前記振幅強度を波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下にすることにより、前記転写を回避可能な範囲内となるように研磨し、または前記転写を回避可能な範囲内となる新たなキャリアプレートに置き換え、研磨後のキャリアプレート、または新たなキャリアプレートに新たなウェーハを貼り付け、前記新たなウェーハを研磨することを特徴とする。
これにより、キャリアプレートの経時変化に対応して良好なＳＢＩＲ等を有するウェーハを形成可能となる。
【００２５】
第４には、前記キャリアプレートにより構成されるとともに前記ウェーハがそれぞれ貼り付けられた複数のキャリアプレートにより複数のウェーハを研磨パッドに同時に圧接させ、前記複数のキャリアプレートと前記研磨パッドとの相対運動により前記複数のウェーハを同時に研磨するウェーハの研磨方法であって、前記複数のキャリアプレートを構成する各キャリアプレートの直径範囲で測定されたＰＶ値同士を対比した偏差を０．１μｍ以下にすることにより、研磨条件を調整することにより前記複数のウェーハの平坦度の最適化を同時に行うことが可能な範囲内にすることを特徴とする。
【００２６】
上記方法により、複数のキャリアプレートに貼り付けられた全てのウェーハの平坦化を最適に行うための研磨時の条件を互いに近接させることができる。よって、バッチ処理における研磨パッドの形状、研磨パッド及びキャリアプレートを保持する研磨パッドの回転数、研磨液の供給量、研磨時間等の研磨時の条件の最適化が可能となる。したがって複数のキャリアプレートを用いて良好な平坦度を有する複数のウェーハを同時に形成することが可能となる。
【００２７】
第５には、研磨後に前記偏差が０．１μｍ以上になっていることにより前記最適化を同時に行うことが可能な範囲外となるキャリアプレートについて、そのキャリアプレートの貼り付け面を、前記偏差を０．１μｍ以下にすることにより、前記最適化を同時に行うことが可能な範囲内となるように研磨し、または前記最適化を同時に行うことが可能な範囲内となる新たなキャリアプレートに置き換えることにより新たな複数のキャリアプレートを形成し、前記新たな複数のキャリアプレートに新たなウェーハを貼り付け、前記新たなウェーハを研磨することを特徴とする。
これにより、キャリアプレートの経時変化に対応して良好な平坦度を有するウェーハが形成可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るキャリアプレート、複数のキャリアプレート、ウェーハの研磨装置、及びウェーハの研磨方法によれば、キャリアプレートの形状および経時変化を考慮しつつ良好な平坦性を有するウェーハを効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る研磨装置の模式図であり、図１（ａ）は研磨装置の模式図、図１（ｂ）は研磨装置を構成するキャリアプレートの模式図である。
【図２】ウェーハの研磨工程に係るウェーハとキャリアプレートの処理フローを示す図である。
【図３】キャリアプレートの貼り付け面のＰＶ値と、ウェーハのＧＢＩＲとの関係を示し、図３（ａ）はＰＶ値とＧＢＩＲの相関図、図３（ｂ）はキャリアプレートの貼り付け面の測定範囲を示す図である。
【図４】ＰＶ値の偏差とＧＢＩＲの分布との関係を示す図である。
【図５】キャリアプレートの貼り付け部の凹凸形状のグラフを示し、図５（ａ）はうねりが無い場合、図５（ｂ）はうねりがある場合、図５（ｃ）は測定範囲を示す。
【図６】キャリアプレートの貼り付け部の凹凸形状の波長方向のスペクトルの振幅強度を示す図である。
【図７】キャリアプレートを用いて研磨したウェーハのＳＢＩＲを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
本実施形態の研磨装置を図１に示す。図１（ａ）は研磨装置の模式図、図１（ｂ）は研磨装置を構成するキャリアプレートの模式図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態のウェーハの研磨装置１０は、鉛直方向に回転軸を有し所定の回転数で自転する定盤１２と、定盤１２上に貼り付けられた研磨パッド１４と、研磨パッド１４に研磨液（不図示）を供給する供給手段（不図示）と、研磨パッド１４に供給された研磨液（不図示）により研磨される複数のウェーハ２０（本実施形態では、例えばシリコンウェーハ）と、複数のウェーハ２０をそれぞれ保持する複数のキャリアプレート１６と、研磨装置１０に支持されるとともに鉛直方向に回転軸を有して所定の回転数で回転し、前記複数のキャリアプレート１６をそれぞれ下端で保持し、所定の圧力で各キャリアプレート１６を押圧することによりウェーハ２０の被研磨面を研磨パッド１４に圧接させる複数の研磨ヘッド１８と、を有するものである。
【００３２】
そして、本実施形態のキャリアプレート１６は、ウェーハ２０を研磨パッド１４に圧接させ、前記研磨パッド１４との相対運動により前記ウェーハ２０の研磨を行なう際に前記ウェーハ２０を貼り付けて保持するキャリアプレート１６であって、前記キャリアプレート１６の前記ウェーハの貼り付け面１６ａは、前記ウェーハ２０が貼り付けられる複数の貼り付け部１６ｂを有し、前記複数の貼り付け部１６ｂの凹凸形状の波長方向のスペクトルが、前記ウェーハ２０の被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な振幅強度を有するものである。本実施形態では複数のキャリアプレート１６が同時に用いられるが、複数のキャリアプレート１６を構成する各キャリアプレート１６の直径範囲で測定されたＰＶ値同士を対比した偏差が、研磨条件を調整することにより前記複数のウェーハ２０の平坦度の最適化を同時に行うことが可能な範囲内となっている。
【００３３】
実際には、複数のキャリアプレート１６を包含する多数のキャリアプレート１６が用意され、前記多数のキャリアプレート１６を構成する各キャリアプレート１６の直径範囲のＰＶ値が測定され、さらに貼り付け面１６ａに形成された複数の貼り付け部１６ｂの凹凸形状の波長方向のスペクトルが測定され、前記多数のキャリアプレート１６から、前記ＰＶ値の偏差が研磨条件を調整することにより前記複数のウェーハ２０の平坦度の最適化を同時に行うことが可能な範囲内であり、かつ前記スペクトルが、前記ウェーハ２０の被研磨面への前記凹凸形状の転写を回避可能な振幅強度となるものが前記複数のキャリアプレート１６として選択されている。
【００３４】
研磨装置１０においては、研磨パッド１４上に研磨ヘッド１８が複数配置され、各研磨ヘッド１８の下端にはキャリアプレート１６が取り付けられ、各キャリアプレート１６の下端の貼り付け面１６ａには複数のウェーハ２０が貼り付けられている。よって研磨パッド１４の回転と研磨ヘッド１８の回転によるウェーハ２０と研磨パッド１４との相対運動と、研磨パッド１４に供給された研磨液（不図示）とによりウェーハ２０の被研磨面（研磨パッド１４に圧接する面）が研磨される。このように研磨装置１０においては複数のウェーハ２０のバッチ処理による研磨を行なっている。
【００３５】
本実施形態のキャリアプレート１６は、貼り付け面１６ａの全体形状が凸形状、平坦な形状、凹形状等様々な形状のものを用いられる。よって研磨装置１０は、それぞれの形状に合わせて研磨パッド１４の形状、研磨パッド１４及び研磨ヘッド１８の回転数、研磨液の量、研磨時間等の条件を最適化して研磨を行なうことになる。また本実施形態のキャリアプレート１６（研磨ヘッド１８）は研磨装置１０において４つ同時に用いられる。
【００３６】
キャリアプレート１６のウェーハ２０の貼り付け面１６ａは、ウェーハ２０を貼り付ける複数の（本実施形態では５つ）貼り付け部１６ｂを有している。よって本実施形態においては、ウェーハ２０が一度に４×５＝２０枚研磨されることになる。また貼り付け部１６ｂとウェーハ２０の被研磨面の反対側の面がワックス等の接着剤により接着され、ウェーハ２０がキャリアプレート１６に保持される。なお貼り付け部１６ｂは貼り付け面１６ａと同一平面を形成するものであり、貼り付け面１６ａのウェーハ２０と接着剤を介して接着する部分がそのまま貼り付け部１６ｂとなる。
【００３７】
ここで、貼り付け面１６ａに貼り付けるウェーハは１枚でもよい。このときウェーハ２０は、その中心が貼り付け面１６ａの中心と一致するように（同心円状）に貼り付け、ウェーハ２０と接着する部分が貼り付け部１６ｂとなる。このときキャリアプレート１６は、ウェーハ２０とほぼ同一の直径に設計することができる。
【００３８】
なお、研磨装置１０においては１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨の多段研磨に対応して複数の研磨パッド（不図示）、各研磨パッド（不図示）を保持・回転させる定盤（不図示）を有している。また各研磨パッド（不図示）に対応してキャリアプレート１６を保持する研磨ヘッド（不図示）をそれぞれ有し、各研磨パッド（不図示）に対応した研磨液（不図示）の供給手段（不図示）をそれぞれ有している。
【００３９】
図２にウェーハの研磨工程に係るウェーハとキャリアプレートの処理フローを示す。研磨用のウェーハ２０は、インゴットからスライスされた素板にラップ研磨等を行なうことにより形成される。そしてウェーハ２０をワックスの軟化温度以上に加熱した状態で、ウェーハ２０の被研磨面の裏面にワックスを塗布し、キャリアプレート１６もワックスの軟化温度以上に加熱し、ウェーハ２０のワックスが塗布された面をキャリアプレート１６の貼り付け面１６ａ（貼り付け部１６ｂ）に押し付け、ウェーハ２０及びキャリアプレート１６をワックスの軟化温度以下に冷却させることによりウェーハ２０をキャリアプレート１６に接着・保持させる。そしてキャリアプレート１６を研磨ヘッド１８に固定し、ウェーハ２０の被研磨面を研磨パッド１４に圧接させ、被研磨面に対して、１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨等の多段研磨を行う。
【００４０】
ウェーハ２０の研磨後、研磨液を除去するためウェーハ２０及びキャリアプレート１６の水洗、スピン乾燥を行い、ウェーハ２０をキャリアプレート１６から剥離する。そして研磨後のウェーハ２０、及びキャリアプレート１６を個別に洗浄する。そしてウェーハ２０については個々に平坦度が測定され、一定の基準を満たしたウェーハのみが出荷される。
【００４１】
次にキャリアプレート１６に対しては、ウェーハ２０の取り付け面１６ａについてＰＶ値、貼り付け部１６ｂについて凹凸形状のスペクトルを測定する。
ここで、直径範囲のＰＶ値とは、取り付け面１６ａの中心を通過しつつ取り付け面１６ａの直径方向の一端から他端までをスキャンしたときのＰＶ値（隆起した部分と谷を形成する部分との差）を意味する（図３（ｂ）参照）。そしてＰＶ値の偏差とは、複数のキャリアプレート１６を構成する各キャリアプレート１６の貼り付け面１６ａのＰＶ値の偏差をいう。また貼り付け部１６ｂの凹凸形状のスペクトルとは、貼り付け部１６ｂの中心を通過しつつ貼り付け部１６ｂの直径方向の一端から他端までをスキャンしたときの凹凸形状のスペクトルをいう（図５（ｃ）参照）。
【００４２】
そしてＰＶ値の偏差、凹凸形状の波長方向のスペクトルの振幅強度がそれぞれ後述の所定の範囲にある場合は、洗浄・乾燥・加熱させ、すでにワックスが塗布された新たなウェーハを貼り付け面１６ａ（貼り付け部１６ｂ）に貼り付けることにより新たな多段研磨を行なう。一方、複数のキャリアプレート１６のうちＰＶ値の偏差、スペクトルの振幅強度が後述の所定の範囲外となるキャリアプレート１６が存在する場合には、そのキャリアプレート１６に対してＰＶ値の偏差、スペクトルの振幅強度が後述の所定の範囲内となるように研磨し、または、多数のキャリアプレート１６からＰＶ値の偏差、スペクトルの振幅強度が後述の所定の範囲内となるキャリアプレート１６を選択して入れ換え、複数のキャリアプレート１６に新たなウェーハを貼り付け新たなウェーハに多段研磨を行なう。
【００４３】
ここで、キャリアプレート１６の貼り付け面１６ａに付着したウェーハを貼り付けるためのシリカ等の研磨液の残渣を除去する場合は、ウェーハ２０を貼らずに研磨パッド１４に貼り付け面１６ａを押し当て、ウェーハ２０を研磨するのと同様のプロセスを用いて貼り付け面１６ａを研磨する。さらにキャリアプレート１６そのものの形状を修正する場合は、ラップ機（不図示）においてダイアモンドスラリーを用いて貼り付け面１６ａを研磨する。
【００４４】
このような処理を行うことにより、複数のキャリアプレート１６に貼り付けられた全てのウェーハ２０の平坦化を最適に行うための研磨時の条件を互いに近接させることができる。よって、バッチ処理における研磨パッド１４の形状、研磨パッド１４及びキャリアプレート１６を保持する研磨ヘッド１８の回転数、研磨液の供給量、研磨時間等の研磨時の条件の最適化が可能となる。したがって良好な平坦度を有する複数のウェーハ２０を同時に形成することが可能なウェーハ２０の研磨装置１０となる。また上述のスペクトルの振幅強度が後述の所定の範囲内にあるキャリアプレート１６を用いるので後述の理由により良好なＳＢＩＲを有するウェーハ２０を形成することが可能なウェーハ２０の研磨装置１０となる。さらにウェーハ２０を研磨するごとにキャリアプレート１６のＰＶ値、凹凸形状を検査することになるので、キャリアプレート１６の経時変化に対応して良好な平坦度を有するウェーハ２０を形成することが可能なウェーハ２０の研磨装置１０となる。
【００４５】
本願発明者は、貼り付け面１６ａの凹凸形状、貼り付け部１６ｂのＰＶ値のウェーハ２０の平坦度への影響について調査した。本調査においては、直径５７６ｍｍ、貼り付け面の中心部が周縁より３μｍ盛り上がった凸形状のキャリアプレート１６を用いた。また、キャリアプレート１６の貼り付け面１６ａ及び貼り付け部１６ｂの凹凸形状（表面形状）の測定は黒田精工社製ナノメトロＦＲ（接触式の表面高さ計測器）を用い、ウェーハ２０の平坦度（ＧＢＩＲ、ＳＢＩＲ）の測定はＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＡＤＥ９６００を用いてそれぞれ測定した。
【００４６】
図３にキャリアプレートの貼り付け面のＰＶ値と、ウェーハのＧＢＩＲとの関係を示す。図３（ａ）はＰＶ値とＧＢＩＲの相関図、図３（ｂ）はキャリアプレートの貼り付け面の測定範囲を示す図である。図３（ａ）においては、キャリアプレートのＰＶ値とウェーハの平坦度との相関関係を調査するため、キャリアプレートは上述の形状を全体形状としながら、様々なＰＶ値を有するキャリアプレートを複数用意し、各キャリアプレートの貼り付け面（貼り付け部）にウェーハをそれぞれ貼り付けて複数のウェーハを同一条件で研磨し、研磨後の複数のウェーハの平坦度（ＧＢＩＲ）を測定し、ウェーハのＧＢＩＲとそのウェーハが貼り付けられたキャリアプレートの貼り付け面のＰＶ値との対応をプロットした。ここで、縦軸（ＧＢＩＲ）は上に行くほど大きな値を示し（後述の図４、図７でも同様）、横軸（ＰＶ）は右に行くほど大きな値を示す。さらに図３（ａ）においては、２次の多項式を用いて最小二乗法によりプロットに対してフィッティングすることによりＰＶ値に対するＧＢＩＲの平均値の曲線を算出した。さらにプロットに対して二変量正規楕円（Ｐ＝０．９５）を適用してＰＶ値に対するＧＢＩＲの確率分布を算出した。図３に示すように、プロット全体はＰＶ値が特定エリア内に集中し、ＧＢＩＲが極小値を持つような傾向を有していることがわかる。
【００４７】
図４に、ＰＶ値の偏差とＧＢＩＲの分布との関係を示す。図４においては、研磨パッドに同時に配置される複数のキャリアプレートについて、これらを構成する各キャリアプレートの直径範囲のＰＶ値同士の偏差が、０．１μｍ以下となる場合、０．１μｍ〜０．３μｍとなる場合、０．３μｍ以上となる場合を選択した。そして各キャリアプレートにウェーハをそれぞれ貼り付け、研磨パッドにウェーハを貼り付けた複数のキャリアプレートを配置して、各キャリアプレートに貼り付けられた複数のウェーハを同時に研磨し、研磨後の複数のシリコンウェーハのＧＢＩＲの分布についてプロットした。
【００４８】
図４に示すように、ＰＶ値の偏差が大きくなるほどＧＢＩＲのばらつき（標準偏差）が大きくなるとともに、ＧＢＩＲの平均値が大きくなることがわかる。図４においては、ＰＶ値にばらつきがあるにも係らず同一の研磨条件で研磨することになるので、その研磨条件に適さないキャリアプレートに貼り付けられたウェーハのＧＢＩＲは高い数値を示し、その研磨条件に適したキャリアプレートに貼り付けられたウェーハのＧＢＩＲは低い数値、すなわち図３のような極小値に近い値を示すことになる。
【００４９】
ところで、図３、図４でＧＢＩＲが極小値となっていないＰＶ値を有するキャリアプレートにウェーハを貼り付けて研磨する場合であってもウェーハの研磨条件を変更することによりＧＢＩＲを極小値にすることは可能である。すなわち、キャリアプレートのＰＶ値に変化があっても、研磨条件を変更することによりウェーハのＧＢＩＲを極小値にする最適化は可能である。
【００５０】
しかし、図４に示すように、互いに異なるＰＶ値を有する複数のキャリアプレートにそれぞれウェーハを貼り付け、複数のキャリアプレートを同時に一枚の研磨パッドに適用して各キャリアプレートに貼り付けられた複数のウェーハを同時に研磨する場合に、この複数のウェーハに対して同時にＧＢＩＲを極小値にする最適化を行うことは困難である。従って複数のキャリアプレートのＰＶ値は互いに一致させる、あるいは偏差があっても一定の範囲内とする必要がある。本願発明者は、図４の結果から、この偏差が０．１μｍ以下であれば複数のキャリアプレートを同時に用いた場合でも全てのウェーハにおいて同時に最適化ができるとの知見を得ている。よって、ＰＶ値の偏差が０．１μｍ以下となるように選択、若しくはＰＶ値の偏差が０．１μｍ以下となるように研磨した複数のキャリアプレートを用いて複数のウェーハを同時に研磨すれば、ウェーハの平坦度のばらつきのない安定した研磨工程となる。
【００５１】
図５にキャリアプレートの貼り付け部の凹凸形状のグラフを示し、図５（ａ）はうねりが無い場合、図５（ｂ）はうねりがある場合、図５（ｃ）は測定範囲を示す。また図６に凹凸形状の波長方向のスペクトルの振幅強度を示し、図７にキャリアプレートを用いて研磨したウェーハのＳＢＩＲを示す。図５（ａ）に示すように貼り付け部の凹凸形状は比較的良好な形状を有しているが、図５（ｂ）に示す貼り付け部の凹凸形状においては、間隔が１０−２０ｍｍ程度のうねりが発生している。
【００５２】
そこで、うねりのある貼り付け部、うねりのない貼り付け部についてそれぞれ波長方向のスペクトルを測定する。すると図６に示すように１０ｍｍオーダーの領域の振幅強度において、うねりが存在するキャリアプレートの振幅強度が、うねりのないものに比べて一桁以上のオーダーで高くなっていることがわかる。
【００５３】
さらに、図７に示すようにうねりのある貼り付け部に貼り付けたウェーハのＳＢＩＲと、うねりのない貼り付け部に貼り付けたウェーハのＳＢＩＲとを比較すると、うねりがない場合のＳＢＩＲが全体的に低い数値を示す一方、うねりがある場合のＳＢＩＲが全体的に高い数値を示していることがわかる。これは貼り付け部のうねりの形状が研磨によりウェーハに転写され、これによりＳＢＩＲの数値が高くなったものと考えられる。よってウェーハに良好なＳＢＩＲを持たせるためには、貼り付け部に上述のうねり（凹凸形状）が存在しないことが条件であることがわかる。
【００５４】
一方、振幅強度は上述のうねりの有無に関わらず長波長側に向かって全体的に単調増加する傾向にあるが、波長２ｍｍにおいて０．０１μｍ２以下、波長３０ｍｍにおいて２μｍ２以下となる振幅強度条件を有していれば図５（ｂ）に示すうねりは観測されないとの知見を本願発明者は見出している。よって、上述のうねりの有無は上述の波長方向のスペクトルの上述の波長域における振幅強度条件を満たすか否かにより判断できるので、この振幅強度条件がうねりの有無を判断する指標となることがわかる。したがって複数のキャリアプレートを同時に用いる場合には各キャリアプレートの貼り付け部の波長方向のスペクトルを測定し、その振幅強度が上述の振幅強度条件を満たすものを用いる必要がある。あるいは上述の振幅強度条件を満たすものが無い場合は、上述の振幅強度条件を満たすように貼り付け面を研磨して用いる必要がある。
【００５５】
なお本調査においては貼り付け部が凸型形状のキャリアプレートについて言及しているが、貼り付け部がほぼ平坦な形状を有するキャリアプレート、逆に凹型形状になっているキャリアプレートについても調査しており、凸型形状のものと同様の結果が得られるとの知見を本願発明者は得ている。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
キャリアプレートの形状および経時変化を考慮しつつ良好な平坦性を有するウェーハを効率的に形成することが可能な技術として利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０………研磨装置、１２………定盤、１４………研磨パッド、１６………キャリアプレート、１６ａ………貼り付け面、１６ｂ………貼り付け部、１８………研磨ヘッド、２０………ウェーハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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