(57)【要約】【課題】  傷やポリッシングマークの発生を抑制し、高い平坦度のウェーハを供給することができる研磨クロス及びウェーハ研磨装置を提供する。【解決手段】  ウェーハＷを研磨する研磨クロス１２の外周部を、ダイヤモンド砥粒を電着させた研削プレート１９によって円環状に研削することにより、外周部におけるクロス表面の高さを低くした。  これにより、研磨クロス１２の外周部における研磨抵抗が低減し、ウェーハＷの外周部における面ダレの少ない高平坦なウェーハを製造することができる。【選択図】  図１
2006147731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物の被研磨面とクロス表面とを摺り合わせることによって前記被研磨面を研磨する研磨クロスにおいて、
前記研磨クロスの外周部におけるクロス表面の高さを低くしたことを特徴とする研磨クロス。
【請求項２】
前記クロス表面は、外周端に向うほど段階的に高さが低くなるように加工されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨クロス。
【請求項３】
前記クロス表面は、外周端に向うほど高さが低くなるようにテーパ状に加工されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨クロス。
【請求項４】
研磨クロスを研削する研削プレートであって、台金に複数のダイヤモンド粒子を固着し、少なくとも金属部分をフッ素系樹脂或いはロジウムによりコーティングしてなる研削プレート。
【請求項５】
研磨クロスを研削する研削プレートであって、基台に複数のダイヤモンド粒子を固着してなり、
前記ダイヤモンド粒子の大きさ或いは接触面積が、前記基台の少なくとも一方向に向かって段階的に若しくは徐々に大きくなる
ことを特徴とする研削プレート。
【請求項６】
外周部におけるクロス表面の高さを低くした研磨クロスと、
前記研磨クロスを保持した定盤と、
前記定盤を回転させる回転機構と、
被研磨物を保持した状態で前記研磨クロスに該被研磨物を接触させる保持手段と、
を備えた研磨装置。
【請求項７】
研磨クロスを定盤に貼り付けるステップと、
前記研磨クロスの外周部におけるクロス表面の高さが低くなるように、外周部を加工するステップと、
少なくとも１枚のウェーハを前記研磨クロスに押し付けた状態で、前記研磨クロスと前記ウェーハを相対的に変位させることにより、前記ウェーハを研磨するステップと、
を含むことを特徴とするウェーハ研磨方法。
【請求項８】
研磨クロスの外周部におけるクロス表面の高さが低くなるように、外周部を加工するステップと、
前記研削された研磨クロスを用いて、ウェーハを研磨するステップと、
を含むことを特徴とするウェーハ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板状の被研磨物の研磨技術に関し、特に、半導体ウェーハのように高度の平坦面を要求される被研磨物の表面を研磨するための研磨クロス，ウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる半導体ウェーハにあっては、高度な平坦面を有するウェーハとするために、その表面を研磨クロスによって研磨するのが一般的である。
【０００３】
半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられるウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させ、成長した半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削して整形し、これをスライス工程でワイヤソーによりスライスして形成される。
その後、面取り工程でウェーハ周縁部の面取り加工を行い、ラッピング工程による平坦化加工及びエッチング処理工程を経て、一次研磨・二次研磨した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとなる。
【０００４】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハは、その表面に回路を形成されて、半導体デバイスとなる。
しかしながら、上記の工程を経て作製されたウェーハの表面平坦度が低いと、回路を形成するフォトリソグラフィ工程における露光時にレンズ焦点が部分的に合わなくなり、回路の微細パターン形成が難しくなるという問題が生ずる。
【０００５】
そのため、近年の高精度のデバイス作製では、極めて高い平坦度が要求される。
このように極めて高い平坦度を有するウェーハを製造するために、ウェーハの表面研磨は非常に重要である。一般に、ウェーハの表面研磨を行う研磨装置としては、両面研磨装置、枚葉式片面研磨装置、バッチ式片面研磨装置等が広く知られている。
【０００６】
図２３は両面研磨装置の一例を示す概略図である。図２３（Ａ）は両面研磨装置のキャリア回転機構を模式的に示した平面図、図２３（Ｂ）は両面研磨装置の一部の縦断面図を示す。
両面研磨装置は、上方から見た場合に円環状をなす上定盤１ａと下定盤１ｂを、図２３（Ｂ）に示すように研磨クロス２を貼り付けた面を互いに対向させた状態で平行に保持している。
【０００７】
図２３（Ａ）に示すように、上定盤１ａと下定盤１ｂとの間にはウェーハを保持するための略円板状のキャリア５１を、下定盤１ｂの中心に設けられたサンギヤ５５を中心として５つ等間隔に配置する。
各キャリア５１はＳＫ５工具鋼またはＳＵＳ等によりつくられ、板面にウェーハＷを収容する複数の貫通した装填穴５２を有する。ウェーハＷが装填穴５２の中で自転できるように、装填穴５２は、例えば直径２００ｍｍのウェーハＷを収容する場合には、直径２０１ｍｍの円形穴とする。
【０００８】
なお、図２３（Ａ）では、キャリア５１に６個の装填穴５２を等間隔に放射状に設けた例を示しているが、これら装填穴５２の数や配置は両面研磨装置ごとに適宜設定可能な設計事項であり、これらに限定されるものではない。
【０００９】
キャリア５１の外周にはプラネットギヤ５３を設けており、下定盤１ｂの中心に設けられたサンギヤ５５と噛合っている。このサンギヤ５５は不図示の駆動手段により、上定盤１ａ及び下定盤１ｂと独立して回転運動することを可能としている。
【００１０】
また、下定盤１ｂの周囲には、下定盤１ｂの外周部と一定の間隙を設けてインターナルギヤ５４が配置され、キャリア５１のプラネットギヤ５３と噛合っている。このインターナルギヤ５４は、サンギヤ５５と同心円状の内周面を備え、この内周面にギヤ部を設けている。このインターナルギヤ５４は不図示の駆動手段により、上定盤１ａ及び下定盤１ｂと独立して回転運動することを可能としている。
【００１１】
そして、装填穴５２にウェーハＷを収容した状態で、サンギヤ５５及びインターナルギヤ５４の両方若しくはサンギヤ５５またはインターナルギヤ５４の何れか一方を回転させることにより、キャリア５１が上定盤１ａと下定盤１ｂに対して相対回転する。このときに、上定盤１ａ若しくは下定盤１ｂの何れか一方または上定盤１ａ及び下定盤１ｂの両方を回転させても良い。
【００１２】
その状態で、スラリーなどの研磨液をキャリア５１の上面に供給し、上下定盤１ａ，１ｂとウェーハＷとの間に流しこむ。これにより、上定盤１ａ及び下定盤１ｂに設けた研磨クロス２とウェーハＷが相対的に滑りあい、ウェーハＷの表面が削り取られて研磨される。
【００１３】
図２４は枚葉式片面研磨装置の概略を示す縦断面図である。この研磨装置は、大別して、研磨定盤１と研磨ヘッド６４、スラリー管８とから構成されている。
【００１４】
研磨定盤１は、例えば、被研磨物であるウェーハＷの直径の２倍以上の直径からなる面積の平面を備え、その平面上には、例えばポリエステル樹脂製の不織布などの研磨クロス２が接着剤などで貼着されていて、定盤回転軸を中心に回転するように構成されている。
研磨ヘッド６４は、研磨定盤１の上方に位置し、研磨定盤１の定盤回転軸から外れた位置にヘッド回転軸を配置し、このヘッド回転軸を中心として回転するように構成されている。
【００１５】
そして、この研磨ヘッド６４は、ウェーハＷを保持する保持手段として真空チャック機構６５を備えている。
真空チャック機構６５は、ウェーハＷの一方の面を吸引するために、複数の吸引穴を設けた吸着面と、研磨ヘッド６４のヘッド回転軸の中心に設けられた吸引管、及び、吸引管に接続された吸引ポンプなどから構成されている。
【００１６】
ウェーハＷを保持する研磨ヘッド６４の構成は、必ずしも真空チャック機構である必要はなく、例えばポリウレタン樹脂多孔質体などの多孔質の樹脂からなるバッキングパッドを用いてウェーハＷを水貼りする構成であっても良い。真空チャック機構６５の場合には、ウェーハＷは研磨ヘッド６４に対して自転不可能に固定されるが、バッキングパッドによる水貼りの場合は、ウェーハＷは研磨ヘッド６４に対して回転可能に保持される。
【００１７】
真空チャック機構６５の外周には、リング状のリテーナ６８が設けられている。このリテーナ６８は、ウェーハＷの横方向のずれを防止する役割を果たすと共に、ウェーハＷの外周部における研磨クロス２からの圧力をリテーナ６８で受け、ウェーハＷの被研磨面にかかる面圧力を均一にする。このリテーナ６８は枚葉式片面研磨装置にとって必須の構成要素ではなく、リテーナ６８は備えていなくても良い。
【００１８】
また、スラリー管８は研磨定盤１の回転中心部付近で研磨クロス２とウェーハＷとの間に研磨液（スラリー）を供給する。そして、真空チャック機構６５にウェーハＷを吸着させた状態で、研磨定盤１及び研磨ヘッド６４を回転させることにより、ウェーハＷが研磨クロス２の上を変位し、ウェーハＷの表面が削り取られて研磨される。
【００１９】
次にバッチ式片面研磨装置の一例を、図２１に示す。図２１（Ａ）はバッチ式片面研磨装置の縦断面図、図２１（Ｂ）はバッチ式片面研磨装置の要部の拡大断面図である。バッチ式片面研磨装置とは、１回の研磨でウェーハの片面のみを研磨する装置であり、複数枚のウェーハを同時に研磨することができる。
【００２０】
図２１において、符号１は所定方向（例えば、上方から見たときに反時計回り方向）に回転可能な円板状を呈する定盤、符号２は定盤１の表面に貼付された不織布よりなる研磨用の研磨クロス、符号４は研磨クロス２の上方に配置されて支持軸３を回転中心として回転するポリッシングヘッド、符号９はポリッシングヘッド４の下面に配置されるキャリアプレート、符号６はキャリアプレート９の下面に固着されてウェーハＷをウェーハ位置決め穴６ａで保持するテンプレート、符号８は研磨クロス２の表面に向けてスラリーを供給するスラリー管である。
【００２１】
キャリアプレート９はウェーハを保持するためのキャリアであり、例えばポリウレタン樹脂多孔質体のような多孔質の樹脂から形成されている。テンプレート６はガラスエポキシ樹脂，ポリカーボネートシート，ポリエステルシート等から形成されている。
また、テンプレート６は、５枚のウェーハＷを保持するために５つのウェーハ位置決め穴６ａを有している。図２１（Ｂ）に示すように、ウェーハ位置決め穴６ａの直径はウェーハ径よりも大きく、ポリッシングヘッド４を回転させたときには、ウェーハ位置決め穴６ａ内でウェーハＷが自由に自転する。
【００２２】
図２１（Ａ）（Ｂ）に示したバッチ式片面研磨装置では、ウェーハＷが自由に自転できるようにキャリアプレート９にテンプレート６を設けたが、テンプレート６を設けずに、接着剤やワックスによりキャリアプレート９の下面にウェーハＷを貼り付けて固定しても良い。
【００２３】
キャリアプレート９でウェーハＷを保持した状態で、スラリー管８から定盤１の上面に研磨液を供給し、定盤１及びポリッシングヘッド４を回転させることにより、ウェーハＷが研磨クロス２の上を変位し、ウェーハＷの表面が削り取られて研磨される。
【００２４】
このように、研磨クロスを用いてウェーハの表面研磨を行う研磨装置としては、両面研磨装置、枚葉式片面研磨装置、バッチ式片面研磨装置など、種々の装置が知られている。
【００２５】
上述のように研磨クロスを用いてウェーハの表面研磨を行う研磨装置においては、一般に研磨クロスが弾性を有するため、ウェーハを研磨クロスに押し付けながら研磨を行うと、ウェーハが研磨クロスに僅かに沈み込む。すると、図１９に示すように研磨クロス２からの弾性応力は、研磨クロス２に対するウェーハＷの相対移動方向の先端部（破線丸部）に集中するため、ウェーハＷの中心部に比べてウェーハＷの外周部にかかる圧力が大きくなり、ウェーハＷの外周部が過剰に研磨される。
【００２６】
そのため、研磨されたウェーハは、ウェーハの外周部において面ダレが発生し、その部分のＳＦＱＲ値が悪くなるという問題が生じていた。
【００２７】
また、研磨ブロックでウェーハの自由回転を防止して研磨する方法を用いた研磨装置があり、この種の研磨装置では、ウェーハは研磨ブロックの下に貼り付けられるため、ウェーハが自転することなく研磨される。
このように研磨ブロックの下に複数のウェーハを自転しないように配置した場合、隣接して配置されたウェーハ間の距離が外周の位置によって異なるため、研磨クロスの動的粘弾性の影響により、ウェーハの外周部におけるＳＦＱＲを均一に確保することが困難であった。
【００２８】
図１６および図１７はウェーハ間の距離と研磨クロスの動的粘弾性との関係を示す模式図である。図１６はウェーハ間の距離が小さい場合を示す模式図、図１７はウェーハ間の距離が大きい場合を示す模式図である。
研磨クロス２は弾性を有する不織布よりなり、ウェーハＷによって圧力を加えられると表面が一時的に凹む。そして、研磨クロス２がウェーハＷから受ける圧力から解放されたときに、研磨クロスは元の状態に戻ろうとする性質を有する。このときの研磨クロスの粘性と弾性のことを称して動的粘弾性と言う。
【００２９】
例えば、図１７においては、ウェーハＷａとウェーハＷｂとの距離Ｌ１が十分に広く、先のウェーハＷａが研磨クロス２を通過した後、次のウェーハＷｂが同じ場所に到達するまでに研磨クロス２の凹みが元の状態まで回復している。このようにウェーハＷａとウェーハＷｂとの距離Ｌ１が十分に広く、研磨クロス２の粘弾性による回復時間が十分な場合、ウェーハＷｂの移動方向の先端部にはウェーハＷａにおける場合と同じピークを有する応力が発生する。
【００３０】
これに対し図１６においては、ウェーハＷｃとウェーハＷｄとの距離Ｌ２が狭く、先のウェーハＷｃが研磨クロス２を通過した後、次のウェーハＷｄが同じ場所に到達するまでに研磨クロス２の凹みが元の状態まで回復していない。このようにウェーハＷｃとウェーハＷｄとの距離Ｌ２が狭く、研磨クロス２の粘弾性による回復時間が十分でない場合、研磨クロス２が元の状態まで回復していないため、ウェーハＷｄの移動方向の先端部には図１６のウェーハＷｂにおける場合よりも小さなピークを有する応力しか発生しない。
【００３１】
このことから、ウェーハ間の距離が大きい場合には大きなピークの応力が発生するために研磨量が多くなり、ウェーハ間の距離が小さい場合には応力のピーク値が下がり、小さな応力しか発生しないため、研磨量が少なくなることがわかる。
【００３２】
ここで、図１８を参照する。図１８（Ａ）は研磨ブロックの一部とウェーハの一部を示す平面図、図１８（Ｂ）は直径２００ｍｍのウェーハにおけるウェーハの間の円弧距離Ｌの変化を示すグラフ図である。
図１８（Ａ）に示す左側に描画された半円形のウェーハＷの中心から反時計回りにパラメータθをとり、任意の角度θの位置におけるウェーハＷの間の円弧距離Ｌを示したものが図１８（Ｂ）である。
【００３３】
図１８（Ａ），（Ｂ）に示すように、研磨ブロック９上において隣り合うウェーハＷの間の円弧距離Ｌは、隣接するウェーハＷの外周全てにおいて均一な訳ではない。例えば、研磨ブロック９の外周から研磨ブロック９の中心に向かうにつれて隣接するウェーハＷの間の円弧距離Ｌは最大距離Ｌ１から徐々に縮まり、最小距離Ｌ２を経て、更に研磨ブロック９の中心に向かうにつれて今度はＬ２からＬ３へと徐々に広がる。
【００３４】
例えば、図１８（Ａ）に示すウェーハ間円弧距離Ｌ１はウェーハ間円弧距離Ｌ２よりも格段に大きい。このように、研磨ブロック９の外周近傍では円弧距離Ｌが大きくなるため、図１７に示すように大きなピークを有する応力が発生する。その結果、ウェーハＷの外周部は過剰に研磨される傾向にある。
【００３５】
図１３は隣接するウェーハ間の円弧距離Ｌと面ダレ量（ＲＯＡ）との関係を示すグラフである。図１３に示すように、ウェーハ間の円弧距離Ｌと面ダレ量には相関関係があり、ウェーハ間の円弧距離Ｌが最小になるＬ２では面ダレ量が最も少なく、ウェーハ間の円弧距離Ｌが最大になるＬ１で面ダレ量が最大になる。尚、グラフが２段階になっているのは、研磨ブロック９の中心側にはスラリーが溜まり易く、内周側でウェーハ間の円弧距離ＬがＬ３になる部位において面ダレが発生し易いためである。
【００３６】
このような隣接するウェーハＷの円弧間距離と研磨クロスの動的粘弾性との関係を考慮せず、単に研磨ブロック９でウェーハＷの自由回転を防止した状態でウェーハＷを研磨すると、ウェーハＷの外周に大きな面ダレが発生することになる。図１４（Ａ）は従来のウェーハ研磨装置を用いてウェーハを研磨した後のウェーハの三次元図であり、図面手前側が研磨ブロック９の外周に向けて配置された部分である。
図１４（Ａ）の三次元図では、ウェーハの外周全体において面ダレが発生していることが分かる。
【００３７】
以上のような問題点に鑑み、最近では特許文献２に開示されているように、定盤の外周部に傾斜を設けて、研磨クロスの外周部をウェーハから離間するように傾斜させたり、特許文献３及び４に開示されているように、研磨クロスの径をウェーハの移動軌跡外周径よりも小さくして、研磨の最中にウェーハの外周部を研磨クロスの外側に飛び出させたりすることによって、ウェーハの外周部における研磨量を減らし、面ダレの発生を抑制する技術が考えられている。
【特許文献１】特開平１１−２８５９６３号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２１９１号公報
【特許文献３】特開２００１−１３８２２５号公報
【特許文献４】特開２００１−３２６１９７号公報
【特許文献５】特開２００４−１６０６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
しかしながら、上記した特許文献２のように定盤の外周部を傾斜させる場合には、既存の一般的な定盤や研磨クロスを使用することができず、また、外周を傾斜させる加工を施した定盤には、それに適合した特別な形状の研磨クロスを常に貼り付けなければならないといった問題が生じる。
【００３９】
また、上記した特許文献３及び４のように、ウェーハの外周部を一時的に研磨クロスから飛び出させる場合には、研磨クロスから一時的に飛び出したウェーハの外周部が再び研磨クロス上に戻る際に、研磨クロスの端面から局所的に高い圧力を受け、ウェーハの研磨面に傷やポリッシングマークが付き易いという新たな問題が発生した。特に研磨ブロックでウェーハの自由回転を防止した状態でウェーハを研磨する場合には、そのような傷やポリッシングマークが顕著に現われる。
【００４０】
また、研磨クロスはそれ自身の厚み・粘弾性等の物理物性のバラツキや、長時間の使用による研磨クロスの劣化・目詰まりなどの変化を持っている。このため、加工中のウェーハの研磨面は研磨クロスから完全に均一の圧力を受けることができない。
しかしながら、従来の研磨装置では、研磨クロスの物性変化に対して考慮がなされておらず、その結果、研磨クロスの製造ロットにより、研磨後のウェーハの平坦度に違いが見られた。
さらに、研磨クロスの中心部と最外周部はウェーハの走行量が少ないため研磨クロスの劣化も少なく、累積使用時間が長くなるに従い加工特性が変化し、部分的なウェーハの研磨量が変化する現象も見られた。
【００４１】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的とするところは、高い平坦度のウェーハを供給できる研磨クロス，ウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法を提供することにある。
【００４２】
また、本出願に係る発明の第２の目的は、ウェーハの外周部において面ダレの少ないウェーハを供給できる研磨クロス，ウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法を提供することにある。
【００４３】
また、本出願に係る発明の第３の目的は、傷やポリッシングマークの発生を抑制し、高い平坦度のウェーハを供給することができる研磨クロス，ウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
上記の目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、被研磨物の被研磨面とクロス表面とを摺り合わせることによって前記被研磨面を研磨する研磨クロスにおいて、前記研磨クロスの外周部におけるクロス表面の高さを低くしたことを特徴とする研磨クロスである。
上記の発明によれば、研磨クロスの適切な場所に被研磨物を全体的に均一に研磨できるような処理を施すことによって、研磨クロスの粘弾性に起因する部分的な被研磨物の過剰研磨を低減することができる。
【００４５】
また、本出願に係る第２の発明は、前記クロス表面は、外周端に向うほど段階的に高さが低くなるように加工されていることを特徴とする上記第１の発明に記載の研磨クロスである。
上記の発明によれば、研磨クロスのクロス表面と被研磨物の被研磨面との接触圧力を段階的に制御することができる。
【００４６】
さらに、本出願に係る第３の発明は、前記クロス表面は、外周端に向うほど高さが低くなるようにテーパ状に加工されていることを特徴とする上記第１の発明に記載の研磨クロスである。
上記の発明によれば、研磨クロスのクロス表面と被研磨物の被研磨面との接触圧力を研磨クロスの粘弾性を考慮してより細かく設定することができる。
【００４７】
また、本出願に係る第４の発明は、研磨クロスを研削する研削プレートであって、台金に複数のダイヤモンド粒子を固着し、少なくとも金属部分をフッ素系樹脂或いはロジウムによりコーティングしてなる研削プレートである。
上記の発明によれば、研削プレートから金属イオンが溶出するのを防止することができ、ウェーハ研磨における金属汚染を低減することができる。
【００４８】
さらに、本出願に係る第５の発明は、研磨クロスを研削する研削プレートであって、基台に複数のダイヤモンド粒子を固着してなり、前記ダイヤモンド粒子の大きさ或いは接触面積が、前記基台の少なくとも一方向に向かって段階的に若しくは徐々に大きくなることを特徴とする研削プレートである。
上記の発明によれば、研磨クロスのクロス表面と被研磨物の被研磨面との接触圧力が、研磨クロスの外周部に向かって小さくなるように研磨クロスを研削することができる。
【００４９】
また、本出願に係る第６の発明は、外周部におけるクロス表面の高さを低くした研磨クロスと、前記研磨クロスを保持した定盤と、前記定盤を回転させる回転機構と、被研磨物を保持した状態で前記研磨クロスに該被研磨物を接触させる保持手段と、を備えた研磨装置である。
上記の発明によれば、被研磨物に対して傷やポリッシングマーク等の発生を抑制し、高い平坦度の被研磨物を供給することができる。
【００５０】
さらに、本出願に係る第７の発明は、研磨クロスを定盤に貼り付けるステップと、前記研磨クロスの外周部におけるクロス表面の高さが低くなるように、外周部を加工するステップと、少なくとも１枚のウェーハを前記研磨クロスに押し付けた状態で、前記研磨クロスと前記ウェーハを相対的に変位させることにより、前記ウェーハを研磨するステップと、を含むことを特徴とするウェーハ研磨方法である。
上記の発明によれば、ウェーハに対して傷やポリッシングマーク等の発生を抑制し、高い平坦度のウェーハを供給することができる。
【００５１】
また、本出願に係る第８の発明は、研磨クロスの外周部におけるクロス表面の高さが低くなるように、外周部を加工するステップと、前記研削された研磨クロスを用いて、ウェーハを研磨するステップと、を含むことを特徴とするウェーハ製造方法である。
上記の発明によれば、既存の研磨クロスを利用してウェーハを全体的に均一に研磨するような研磨クロスを得ることができるうえ、その研磨クロスの粘弾性に起因する部分的なウェーハの過剰研磨を低減することができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の研磨クロス，ウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法によれば、ウェーハの外周部における面ダレの少ない、高平坦なウェーハを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
次に、本発明の研磨クロス及びウェーハ研磨装置を図面に基づいて説明する。
本発明は、研磨クロスに被研磨物を摺り合わせることによって研磨する技術において、研磨クロスの外周部におけるクロス表面の高さが低くなるように、研磨クロスに加工を施したことに特徴を有する。
このような研磨クロスへの加工としては種々のものが考えられるが、以下の説明では、研磨クロスに施す加工の一例として、研削プレートにより研削加工する場合を例に説明する。本願と同様な効果を得るための加工としては、他に研磨による加工も可能であるが、研磨については研削プレートを研磨具に置き換えるだけであるため、説明を省略する。
【００５４】
また、以下の実施例の説明においては、本発明のウェーハ研磨装置としてバッチ式片面研磨装置をモデルとして説明するが、本発明は研磨クロスを用いる研磨装置であれば適用可能であり、両面研磨装置や枚葉式片面研磨装置などの他の研磨装置においても当然に適用することができる。
【００５５】
本発明の研磨クロス及びウェーハ研磨装置を図面に基づいて説明する。
［装置の構成］
図１及び図２は本発明のウェーハ研磨装置を示し、図１（Ａ）は本発明のウェーハ研磨装置の概略斜視図、図１（Ｂ）は本発明の研磨クロスの斜視図、図２は本発明のウェーハ研磨装置の平面図である。
【００５６】
図１（Ａ）において、本発明のウェーハ研磨装置は、所定方向（例えば、図示反時計回り方向）に回転可能な定盤１と、この定盤１の上面に貼り付け固定された研磨クロス１２と、定盤１の下面中心に取り付けられ、図示を略する回転駆動装置の動力伝達によって定盤１を研磨クロス１２と一体に回転させる回転軸３と、センターローラ２６（図２参照）によってウェイト支持軸５を回転中心として所定方向（例えば、図示反時計回り方向）に回転制御される複数のポリッシングヘッド４と、このポリッシングヘッド４の底面に配置されて研磨クロス１２と対向配置された研磨ブロック９と、研磨ブロック９を側面から補助するガイドローラ１８（図２参照）とを備えている。
【００５７】
研磨クロス１２は、図２に示すようにウェーハＷに対する外周側の所定の通過領域Ｅのクロス面の高さを、その外周側の通過領域Ｅより内側（内周側領域）に位置する標準クロス面１２ａの高さよりも低くした凹陥クロス面１２ｂが形成されている。
具体的には、研磨クロス１２は直径が約１４００ｍｍで、面圧０から３００ｋｇ／ｃｍ２における圧縮変位量が３０μｍ程の不織布により形成され、その回転中心から半径６４０〜６５０ｍｍまでの内周側領域に相当する標準クロス面１２ａの高さ０．８〜１．５ｍｍに対して、半径６４０〜６５０ｍｍから外径までの外周側の所定の通過領域Ｅの凹陥クロス面１２ｂの高さは２〜２５μｍ程低くなっている。
【００５８】
なお、前記研磨クロス１２の圧縮変位量よりも少ない変位量の研磨クロス、すなわち硬い研磨クロスでは、１２ａ面と１２ｂ面との高さの差はより少なくて良い。また、前記研磨クロス１２の圧縮変位量よりも多い変位量の研磨クロス、すなわち柔らかい研磨クロスでは、１２ａ面と１２ｂ面との高さの差はより多くする必要がある。
【００５９】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は研磨クロスの外周部の縦断面図である。凹陥クロス面１２ｂは、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、既存の研磨クロス１２の外周側の所定の通過領域Ｅに深さＤ＝２〜２５μｍ程度の研削加工を施すことにより形成する。図３（Ｂ）では凹陥クロス面１２ｂを１段としているが、例えば図３（Ｃ）に示すように、外周に向うほど標準クロス面１２ａよりも更に低くなるように２段以上の多段構成にしても良い。
【００６０】
このように研磨クロス１２の標準クロス面１２ａと凹陥クロス面１２ｂの段差は２〜２５μｍ程度の極めて小さな段差であるため、研磨されるウェーハＷに傷やポリッシングマークが発生することは殆どない。
【００６１】
また、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、研磨クロス１２の外周に向うほど断面下方へと傾斜させた連続的な傾斜クロス面１２ｃとしても良い。図４（Ａ）〜（Ｄ）は研磨クロスの外周部の縦断面図である。
図４（Ｂ）では傾斜クロス面１２ｃを平坦な傾斜面としているが、例えば図４（Ｃ）に示すように傾斜クロス面を２段階以上で構成し、外周に向うほど傾斜角度が緩くなるようにしても良い。
【００６２】
また、図４（Ｄ）に示すように傾斜クロス面を２段階以上で構成し、外周に向うほど傾斜角度が急になるようにしても良い。
もちろん、標準クロス面１２ａから円弧状に傾斜させても良い。
このように研磨クロス１２の標準クロス面１２ａに緩やかな傾斜を有する傾斜クロス面１２ｃを連続させることにより、研磨クロス１２に段差が発生するのを防ぎ、研磨されるウェーハＷへの傷やポリッシングマークの発生を抑制することができる。
【００６３】
もちろん、凹陥クロス面１２ｂと傾斜クロス面１２ｃを組み合わせて使用することもでき、研磨クロス１２の標準クロス面１２ａと凹陥クロス面１２ｂを傾斜クロス面１２ｃによって滑らかに連結しても良い。
【００６４】
この凹陥クロス面１２ｂや傾斜クロス面１２ｃは、図１（Ｂ）に示すように、その頂点を研磨クロス１２の中心方向に向けて配置した研削プレート１９を用いて、研磨クロス１２の表面を研削することにより形成される。研削プレート１９を位置固定し、研磨クロス１２に押し付けた状態で研磨クロス１２を回転させることにより、研磨クロス１２のクロス表面を研削する。そのため、凹陥クロス面１２ｂや傾斜クロス面１２ｃは、研磨クロス１２の外周側に円環状に形成される。
【００６５】
また、研削プレート１９を研磨クロス１２の中心に近接させる方向と離脱する方向に揺動させながら研磨クロス１２のクロス表面を研削することにより、凹陥クロス面１２ｂや傾斜クロス面１２ｃを真円状ではなく波状に形成することもできる。このように凹陥クロス面１２ｂや傾斜クロス面１２ｃは、必ずしも円環状に形成する必要はない。
【００６６】
図５は研削プレート１９の具体例を示し、図５（Ａ）は研磨クロスに研削プレートを配置した状態の要部を示す平面図、図５（Ｂ）は均一サイズのダイヤモンド粒子を電着させた研削プレートの研削側の面を下に向けて配置した状態を示す拡大縦断面図、図５（Ｃ）は不均一なサイズのダイヤモンド粒子を電着させた研削プレートの研削側の面を下に向けて配置した状態を示す拡大縦断面図である。
【００６７】
図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、研削プレート１９は、台金１９ａの研削側の面上にダイヤモンド粒子１９ｂを多数均等に散りばめて電着させたものを用いる。ダイヤモンド粒子１９ｂとしては、番手＃１００〜＃３００程度のものを使用することができ、特に粗研削用の場合には番手＃１００、仕上げ研削用の場合には番手＃２００のダイヤモンド粒子を使用するのが良い。
また、基台は金属製の台金１９ａである必要はなく、セラミックスなど他の材質からなるものであっても良い。
【００６８】
通常ダイヤモンド粒子１９ｂは、台金１９ａ上にほぼ同一の大きさのものを均等に散りばめて電着させるが、ダイヤモンド粒子１９ｂの大きさは必ずしも同一でなくても良い。例えば、図５（Ｃ）に示すように、台金１９ａの研磨クロスの中心側には粒子の小さいダイヤモンド粒子を配置し、台金１９ａの研磨クロスの外周側に向かうにつれて段階的に若しくは徐々に粒子の大きいダイヤモンド粒子を配置しても良い。
このように、台金１９ａ上に配置するダイヤモンド粒子１９ｂの大きさを適宜変化させることによって、研削プレート１９における研削量に変化をもたせ、研磨クロスの中心側の研削量が外周側の研削量よりも少なくなるように調整しても良い。
【００６９】
または、後述するように、研削プレート１９が研磨クロスに接触する接触面積が、研磨クロスの中心側から外周側に向かって、段階的に若しくは徐々に大きくなるようにしても良い。このように、研削プレートと研磨クロスとの接触面積を調整することによっても、研磨クロスの外周側の研削量が中心側の研削量よりも多くなるようにすることができる。
【００７０】
また、研削プレート１９の金属部分から金属粉が研磨クロスに落ちたり研削プレートから金属イオンが溶出したりすることによるウェーハＷの金属汚染を防止するために、研削プレート１９の金属部分にはポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂或いはロジウムによるコーティングを施している。
【００７１】
図６（Ａ）は研削プレート１９の斜視図であり、図６（Ｂ）は研削プレート１９の側面図である。図６（Ａ）に示すように研削プレート１９は、上方から見た形状が底辺をＨ２＝１００ｍｍとし、高さをＨ１＝６０ｍｍとする二等辺三角形状を呈しており、厚さがＴ１＝１０ｍｍの三角柱形状をなす。二等辺三角形状の研削プレート１９の頂角が研磨クロス１２の中心側に向くように配置することにより、研磨クロス１２はその外周に向うほど研削プレート１９との接触面積が大きく確保される。
これにより、研磨クロス１２は、外周に向うほど研削プレート１９による研削量が大きくなり、図４（Ｂ）に示したような研磨クロス１２の外周に向うほど下方へと傾斜する連続的な傾斜クロス面１２ｃを形成するのに便利となる。
【００７２】
また、図６（Ｂ）に示すように、研削プレート１９の研削側の面は、研磨クロスの中心側に配置される頂点が極めて緩い傾斜面１９ｃとなるように切り落とされている。
例えば、研削プレート１９にこのような傾斜面１９ｃがない場合には、研磨クロス１２を研削加工する際に、図２２（Ａ）に示すように研削プレート１９の角が当たり、研磨クロス１２に傷をつけたり、標準クロス面１２ａと凹陥クロス面１２ｂとの境目に直角な段差ができたりする。特にこの段差が大きい場合には、研磨されるウェーハＷに傷やポリッシングマークが発生することもある。
【００７３】
これに対して、図２２（Ｂ）に示すように傾斜面１９ｃを有する研削プレート１９によって研磨クロス１２を研削した場合には、標準クロス面１２ａと凹陥クロス面１２ｂとの境目が緩やかな斜面によって結び付けられる。その結果、研磨されるウェーハＷへの傷やポリッシングマークの発生を効果的に抑制することができる。
同様な効果を得る方法として、研削プレート１９に傾斜面１９ｃがない場合には、図２２（Ｃ）に示すように研削プレート１９自体を傾けて設置し、研磨クロス１２を研削しても良い。
【００７４】
図７は、研削プレート１９を既存のガイドローラ１８を保持するガイドローラ本体２０に装着した状態を示す。図７（Ａ）は通常の使用状態のガイドローラ本体２０の側面図、図７（Ｂ）は研削プレート１９を装着した状態のガイドローラ本体２０の側面図、図７（Ｃ）は研削プレート１９を装着した状態のガイドローラ本体２０の平面図である。
【００７５】
図２に示すようにガイドローラ１８は、各研磨ブロック９の外周側面に接した状態で配置される。各研磨ブロック９は、研磨クロス１２の中心に設けられたセンターローラ２６に外周側面を接しており、センターローラ２６の回転によって駆動力を与えられる。ガイドローラ１８は各研磨ブロック９の側面を支え、研磨ブロック９が研磨クロス１２の上を公転するのを防止する。
【００７６】
図７（Ａ）の側面図に示すように、ガイドローラ本体２０は、基台２１と、基台２１の上に固定され、貫通孔２２ａを有するブラケット２２と、ブラケット２２に支持軸２３ａを中心として旋回できるように一端が軸支されたアーム２３を有する。このアーム２３の先端には、回転軸１８ａにより回転自在に保持されたガイドローラ１８を備える。
ガイドローラ１８には、能動的な駆動力は与えられず、研磨ブロック９の回転に従って受動的に回転する。通常の研磨作業時は、図７（Ａ）に示すように、回転している研磨ブロック９の側面にガイドローラ１８が当接し、研磨ブロック９の側面を支持する。
【００７７】
そして、研磨クロス１２の外周を研削するときには、このガイドローラ１８の替わりに研削プレート１９を設置する。
まず、図７（Ｂ）に示すように、ガイドローラ本体２０のアーム２３を、支持軸２３ａを中心として、研磨クロス１２から退避するように約１８０°旋回させる。
次に、先端に研削プレート１９を備えたクランク状のアーム２４を、ブラケット２２に装着する。
【００７８】
アーム２４は、ブラケット２２の貫通孔２２ａにピン２４ａを通して、アーム２４の先端がピン２４ａを中心として揺動可能な状態で装着する。
また、ブラケット２２は、駆動力またはバネにより、研磨クロスの中心に向かってまたは研磨クロスから離れるように前後移動するためのスライド機構を有する。
【００７９】
アーム２４の先端には、研削プレート１９を研磨クロス１２側に向けて加圧するウェイト２５が載置される。このように、アーム２４の先端がピン２４ａを中心として揺動可能であり、さらにブラケット２２は前後スライドするスライド機構を有するため、研削プレート１９による研磨クロス１２の研削が、定点研削になるのを防ぎ、段差の発生を防止することができる。
尚、研削プレート１９を装着するのは、複数のガイドローラ本体２０のうちの少なくとも１つで良い。
【００８０】
［動作説明］
次に、研削プレート１９によって研磨クロス１２を研削加工して、外周部に凹陥クロス面１２ｂや傾斜クロス面１２ｃを形成する手順について、図８のフロー図を用いて説明する。
【００８１】
（ステップＳ１）
ステップＳ１では、定盤１に研磨クロス１２を貼り付ける。この研磨クロス１２は一般的に販売されている全体が均一にフラットなものを使用する。研磨クロス１２としては、特に不織布にウレタンを含浸させたものが良いが、研磨クロス１２の材質・硬度や厚さなどは設計的な事項であるため、種々の選択ができる。
本実施例では０．８〜１．５ｍｍの厚さで、３００ｇ／ｃｍ２の荷重で３０μｍ程度変位する研磨クロスを使用している。
【００８２】
（ステップＳ２）
ステップＳ２では、複数のガイドローラ本体２０のうちの少なくとも１つにおいて、図７（Ｂ）に示すように研磨クロス１２から退避するようにアーム２３を旋回させる。そして、ブラケット２２の貫通孔２２ａにピン２４ａを通して、研削プレート１９を備えたアーム２４を装着する。
本実施例では、研磨クロス１２の表面粗さを低減させるために、番手の異なるダイヤモンド粒子を備えた２種類の研削プレート１９を用いて、２段研削を行っている。ここでは、まず粗研削を行うため、粗研削用の番手＃１００（ダイヤモンド粒径１８０μｍ）の研削プレート１９を装着する。
【００８３】
（ステップＳ３）
ステップＳ３では、研磨クロス１２を回転させた状態で、粗研削用の研削プレート１９を研磨クロス１２に当接させ、研磨クロス１２の外周側の所定の通過領域Ｅの研削を開始する。
通過領域Ｅの範囲は、研磨クロス１２のサイズや研磨されるウェーハＷの直径に応じて設定すれば良い。本実施例では通過領域Ｅとして、研磨クロス１２の最外周から中心に向かって５０〜６０ｍｍの範囲で研削を行っている。
【００８４】
例えば図２０に示すように、凹陥クロス面１２ｂや傾斜クロス面１２ｃをウェーハＷの中心近傍まで含むような大きな領域で形成すると、ウェーハの外周の面ダレを防止する以上に、ウェーハ全体の平坦度が悪くなる。
そのため、凹陥クロス面１２ｂや傾斜クロス面１２ｃは、研磨クロス１２の外周若しくはウェーハＷが通過する領域の外周から研磨クロス１２の中心側に向かって６０ｍｍ以下の領域であることが望ましい。
【００８５】
（ステップＳ４）
ステップＳ４では、外周側の所定の通過領域Ｅ内の研磨クロス１２が所定深さまで研削されたか否かを、ウェイト２５による面圧や研磨クロス１２の回転速度・時間等によって判断する。研磨クロス１２が所定深さまで研削されたら、粗研削が終了したと判断し、研削プレート１９を研磨クロス１２から退避させ、研磨クロス１２の回転を停止する。
そして、ブラケット２２の貫通孔２２ａからピン２４ａを抜き取り、粗研削用の研削プレート１９を備えたアーム２４を取り外す。
【００８６】
（ステップＳ５）
ステップＳ５では、ブラケット２２の貫通孔２２ａにピン２４ａを通して、今度は仕上げ研削用の研削プレート１９を備えたアーム２４を装着する。ここでは、仕上げ研削を行うため、仕上げ研削用の番手＃２００の研削プレート１９を装着する。
【００８７】
（ステップＳ６）
ステップＳ６では、研磨クロス１２を回転させた状態で、仕上げ研削用の研削プレート１９を研磨クロス１２に当接させ、研磨クロス１２の外周側の所定の通過領域Ｅの仕上げ研削を開始する。
【００８８】
（ステップＳ７）
ステップＳ７では、外周側の所定の通過領域Ｅ内の研磨クロス１２が所定深さまで研削されたか否かを、ウェイト２５による面圧や研磨クロス１２の回転速度・時間等によって判断する。但し、仕上げ研削は粗研削と異なり、研削の深さよりも研削された面の面粗さを重視するものであるため、実際に研磨クロス１２の研削された面の面粗さを測定する方が良い。
研磨クロス１２が所望の面粗さまで研削されたら、仕上げ研削が終了したと判断し、研削プレート１９を研磨クロス１２から退避させ、研磨クロス１２の回転を停止する。
【００８９】
（ステップＳ８）
ステップＳ８では、仕上げ研削の終了を確認したうえでアーム２４をブラケット２２から離脱させる。ブラケット２２の貫通孔２２ａからピン２４ａを抜き取り、仕上げ研削用の研削プレート１９を備えたアーム２４を取り外す。
そして、ガイドローラ本体２０を図７（Ａ）に示す元の状態まで旋回させる。
【００９０】
（ステップＳ９）
ステップＳ９にてウェーハＷの研磨加工を行う。
図１に示すように研磨ブロック９の下に５枚のウェーハＷをワックスや接着剤により貼り付け、研磨クロス１２を回転させた状態で、ポリッシングヘッド４により加圧を行う。
【００９１】
尚、図１及び図２においては、一つの研磨クロス１２の上に４個のポリッシングヘッド４を配置した例を開示しているが、ポリッシングヘッド４の数は特に限定されるものではない。
また、１つの定盤１に対して複数のポリッシングヘッド４を配置することにより、その回転中心は定盤１の回転中心に対してずれることとなるが、ポリッシングヘッドが一つの場合であっても、ポリッシングヘッドの回転中心と定盤１の回転中心とが同軸上に配置されることはない。
【００９２】
また、研磨ブロック９はポリッシングヘッド４の下面に固定されても良く、またはポリッシングヘッド４からの加圧により圧接するだけで、固定されていなくても良い。固定されていない場合には、ポリッシングヘッド４からの加圧によりポリッシングヘッド４の下面に接触しているだけで、摩擦力によりポリッシングヘッド４の下面に対して研磨ブロック９が位置固定される。
【００９３】
研磨ブロック９の下には、５枚のウェーハＷを配置した例を示しているが、配置されるウェーハＷの枚数も特に限定されるものではない。
また、ウェーハＷはワックス等の接着剤によって研磨ブロック９の下面に貼り付け固定されていなくても良く、ポリッシングヘッド４からの加圧により研磨ブロック９の下面に接触しているだけで、摩擦力により研磨ブロック９の下面に対して位置固定しても良い。
若しくは、バッキングパッドによる水貼りなどのソフトチャックを用いて、ポリッシングヘッド４からの加圧により研磨ブロック９の下面に接触させるだけでも良い。ソフトチャックを用いた場合には、研磨ブロック９の下でウェーハＷ自身も自転を行う。
【００９４】
研磨ブロック９はウェーハＷを保持するためのキャリアであり、特に本願においてはその形状や構造が限定されるものではなく、例えば、ウェーハＷの形状に合わせてウェーハＷが嵌合するための凹みや装填穴を有するものや、真空チャック機構を備えていても良い。また、図２１に示すように研磨ブロックの下面にテンプレート６を設けた構成であっても良い。
【００９５】
このような構成において、各研磨ブロック９の下に５枚のウェーハＷを配置した状態で、ウェイト支持軸５によりポリッシングヘッド４による荷重をコントロールしながら、研磨ブロック９に所望の負荷を加える。このときの負荷は、ウェイト支持軸５により積極的に加えるものである必要はなく、ポリッシングヘッド４の自重によるものであっても良い。
【００９６】
この状態から、センターローラ２６を回転させるとポリッシングヘッド４と一体に研磨ブロック９が回転する。４つの研磨ブロック９はガイドローラ１８によって側面を支持された状態で、センターローラ２６の回転駆動によってそれぞれその場で自転を行う。その結果、研磨ブロック９により研磨クロス１２に押し付けられた５枚のウェーハＷも、研磨ブロック９と共にウェイト支持軸５を中心として公転する。尚、ウェーハＷは自転しない。
一方、研磨クロス１２は、定盤１の回転に伴って回転する。研磨クロス１２の上には、スラリーなどの研磨液を供給する。
【００９７】
このようにして、研磨ブロック９の自転作用と、研磨クロス１２の回転作用によって、ウェーハＷの被研磨面が研磨クロス１２の表面に押し付けられた状態で擦られ、ウェーハＷが研磨される。
【００９８】
研磨クロス１２上を摺動するウェーハＷは、研磨クロス１２の標準クロス面１２ａと凹陥クロス面１２ｂ若しくは傾斜クロス面１２ｃを通過することによって研磨される。
このとき、ウェーハＷの外周部は、研磨クロス１２の外周側を通過する際、凹陥クロス面１２ｂ若しくは傾斜クロス面１２ｃに全く接触せずに研磨されないか、凹陥クロス面１２ｂ若しくは傾斜クロス面１２ｃに接触して低い研磨圧で研磨される。
【００９９】
［実験例］
図９〜図１２は、このような外周側の所定の通過領域Ｅに凹陥クロス面１２ｂを形成した研磨クロス１２を用いてウェーハＷを研磨した場合と、凹陥クロス面１２ｂを形成しない従来の研磨クロス２を用いてウェーハＷを研磨した場合の比較例を示す。
ここで、本発明の研磨クロス１２は直径約１４００ｍｍであり、研削プレート１９を用いて面圧５０ｇ／ｃｍ２、定盤の回転数４０ｒｐｍ、研削時間２０分、ダイヤモンド粒子の番手＃１００および＃２００で研削を行い、凹陥クロス面１２ｂを形成した。凹陥クロス面１２ｂは、研磨クロス１２の最外周から中心に向かって約６０ｍｍの幅で形成した。
【０１００】
このときの研磨クロス１２の表面の厚み変化を図９に示す。図９は研磨クロスの外周から中心に向かって各測定ポイントを横軸にとり、研磨クロス１２の厚みを縦軸にとったグラフである。横軸の０（ｃｍ）の測定ポイントが研磨クロス１２の最外周位置であり、測定ポイントの数値が大きくなるにつれて、測定ポイントは研磨クロス１２の中心側に向かう。
図９のグラフから、研磨クロス１２は外周に向かうにつれて厚みが薄くなっており、上述した条件で研磨クロス１２を研削した後の凹陥クロス面１２ｂの厚さは、標準クロス面１２ａよりも５７μｍ薄くなっていることが分かる。
【０１０１】
図１０は上述の研磨クロス１２によって実際にウェーハＷを研磨したときの実験結果を示す。図１０（Ａ）は、ウェーハＷが凹陥クロス面１２ｂを通過する割合を示す平面図、図１０（Ｂ）は、ウェーハＷを研磨した後の、外周部の厚さをグラフ化したグラフ図である。
【０１０２】
この図１０（Ａ）のウェーハＷに示す黒い四角の部分には、ウェーハＷの結晶方位を示すための切り欠きであるノッチ２７が形成されている。図１０（Ａ）に示す実験では、研磨ブロック９の最外周側にノッチ２７がくるように、各ウェーハＷを配置した。図１０（Ａ）に示すように、直径約１４００ｍｍの研磨クロス１２に外周から６０ｍｍの通過領域Ｅで凹陥クロス面１２ｂを形成した場合、ノッチ２７の部分は、直径５７０ｍｍの研磨ブロック９が１回転するにつき１／４回転分だけ凹陥クロス面１２ｂの上を通過する。そのため、凹陥クロス面１２ｂを通過している間はウェーハＷが研磨されないと仮定すると、ノッチ２７の部分は他の外周部よりも１／４だけ研磨しろが少なくなることが考えられる。
【０１０３】
図１０（Ｂ）はウェーハの中心線上にとった各測定ポイントを横軸にとり、ウェーハの厚みを縦軸にとったグラフである。横軸の０（ｍｍ）の測定ポイントがウェーハＷの中心位置であり、測定ポイントの絶対値が大きくなるにつれて、測定ポイントはウェーハＷの外周側に向かう。横軸で−１００の測定ポイントがノッチ２７の部分である。
実際に研磨クロス１２を用いてウェーハＷを３μｍの研磨しろで研磨したところ、ウェーハＷのノッチ２７の部分が約０．９μｍだけ切り立つ形状となった。
【０１０４】
ノッチ２７の部分は他の外周部よりも１／４だけ研磨しろが少なくなることを考えると、計算上約０．７５μｍ（＝３÷４）だけ切り立つ形状になり、計算上の数値と実測値でほぼ同じ結果が得られた結果となった。
【０１０５】
今回の実験により研磨クロス１２の外周部を研削プレート９で研削することによって、ウェーハＷの研磨量を部分的に変化させることができ、ウェーハの形状をコントロールできることが確認できた。
【０１０６】
図１４（Ｂ）は本願の研磨クロスを用いてウェーハを研磨した後のウェーハの三次元図であり、図面手前側が研磨ブロック９の外周に向けて配置された部分である。図１４（Ｂ）の三次元図では、図１４（Ａ）に比べて、特に破線で囲んだ部分における面ダレが防止されていることがわかる。
【０１０７】
図１１は、従来の研磨クロス２を用いてウェーハＷを研磨した場合と、本発明の研磨クロス１２を用いてウェーハＷを研磨した場合の比較グラフ図である。
図１１（Ａ）は凹陥クロス面１２ｂを形成していない従来の研磨クロス２でウェーハＷを研磨した場合のグラフ図、図１１（Ｂ）は凹陥クロス面１２ｂを形成した本発明の研磨クロス１２でウェーハＷを研磨した場合のグラフ図である。図１１（Ｂ）では、研磨クロスの最外周から中心に向かって幅６０ｍｍを約５μｍの深さで研削したものを使用した。
【０１０８】
図のグラフはウェーハＷを研磨した後のＳＦＱＲ（横軸）に対するウェーハＷの取得枚数である。縦軸の取得枚数については具体的な数値を省略し、割合のみが示された棒グラフとして表示している。また、図中の黒丸のプロットは累積枚数の割合を表している。
【０１０９】
図１１（Ａ）においては棒グラフのピーク値がＳＦＱＲで０．１５の位置にあるが、図１１（Ｂ）においては棒グラフのピーク値がＳＦＱＲで０．１２の位置にあり、平坦度が改善されていることがわかる。また、ＳＦＱＲの平均値も図１１（Ａ）に示すグラフでは０．１４８であったのに対し、図１１（Ｂ）に示すグラフでは０．１２５まで改善された。
【０１１０】
図１２は、ウェーハＷの各平面位置におけるサイト毎のＳＦＱＲを数値化したものである。
図１２（Ａ）は凹陥クロス面１２ｂを形成していない従来の研磨クロス２でウェーハＷを研磨した場合のチップ毎のＳＦＱＲの分布の説明図、図１２（Ｂ）は凹陥クロス面１２ｂを形成した本発明の研磨クロス１２でウェーハＷを研磨した場合のチップ毎のＳＦＱＲの分布の説明図、図１２（Ｃ）は凹陥クロス面１２ｂを形成していない従来の研磨クロス２でウェーハＷを研磨した場合と凹陥クロス面１２ｂを形成した本発明の研磨クロス１２でウェーハＷを研磨した場合の差分値の分布の説明図である。
図１２（Ａ）〜（Ｃ）においては、図面下側が研磨ブロック９の最外周側に配置された部分である。
【０１１１】
図１２（Ｃ）から明らかなように、破線で囲んだ部分の数値が大きいことから、研磨ブロック９の最外周側に配置された部分における平坦度の改善率が高いことがわかる。
【０１１２】
上記の実施例では、研削プレート１９の形状を二等辺三角形とし、その頂角を研磨クロス１２の中心側に向けた配置としたが、研削プレート１９の形状は常に二等辺三角形である必要はない。
例えば、図１５（Ａ）に示すように上底側を研磨クロス１２の中心側に向けた台形形状のもの、図１５（Ｂ）に示すように一つの角部を研磨クロス１２の中心側に向けて配置した菱形若しくは正方形状のもの、図１５（Ｃ）に示すように、研磨クロス１２の中心側と外周側とに短辺が位置するように配置した長方形状のものなど、その形状等は限定されるものではない。
【０１１３】
尚、図１５（Ｃ）に示したものは、図３（Ａ），（Ｂ）に示した研磨クロス１２の凹陥クロス面１２ｂを形成する際に有利である。
また、図１５（Ｃ）に示した長方形の研削プレート１９によって図４（Ａ），（Ｂ）に示した研磨クロス１２の傾斜クロス面１２ｃを形成する場合には、図５（Ｃ）に示したようにダイヤモンド粒子１９ｂの径を外周側に向かうにつれて段階的に若しくは徐々に大きくしたり、研削プレート１９を傾けて設置すれば良い。
【０１１４】
本願においては、ウェーハの面ダレが発生し易いウェーハの外周部が通過する部分の研磨クロスを研削することで、その部分の研磨量が減少し、研磨クロス自身が有する製造時の物理的バラツキや、隣接するウェーハ間の距離の違いによる粘弾性の影響も低減することができる。
【０１１５】
研磨クロスへの加工としては研削以外にも種々のものが考えられ、研磨による加工でも可能である。研磨については上述の研削プレートを研磨具に置き換えれば良い。
【０１１６】
また、研磨クロスの研削量や研削エリア（幅）を自在に変えることができるため、研磨クロス毎に異なる圧縮特性に対応することができる。
【０１１７】
さらに、研削プレートを三角形状にすることで、研磨クロスの外周部から中心部に向かって研削比を設けることができ、研削部と未研削部との段差をなくすことができる。その結果、段差による傷やポリッシングマークの発生を抑制し、高い平坦度のウェーハを供給することができる。
【０１１８】
特に本願は、研磨クロスを事後的に加工するものであるため、製造ロット毎に発生する研磨クロスの圧縮特性の相違に合わせて研削加工が可能である。
また、研磨クロスの中心部と最外周部はウェーハの走行量が少ないため研磨クロスの劣化も少なく、累積使用時間が長くなるに従い加工特性が変化し、部分的なウェーハの研磨量が変化する現象も見られるが、本願は事後的に研削するため、それらの劣化具合に合わせた研削加工が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
上記の実施例においては、バッチ式片面研磨装置について説明しているが、本発明は研磨クロスを用いる研磨装置であれば適用可能であり、両面研磨装置や枚葉式片面研磨装置などの他の研磨装置においても当然に適用することができる。
【０１２０】
上記の実施例においては、被研磨物として半導体ウェーハを例に説明しているが、被研磨物は半導体ウェーハに限らず、他の材料からなるウェーハ（薄板状物）についても適用することができる。
被研磨物の形状は、円板状のウェーハに限られることなく、四角や多角形状のウェーハについても適用することができる。
【０１２１】
また、本願に係る発明は、薄板状のウェーハに限られるものではなく、如何なる形状の被研磨物についても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】図１（Ａ）は本発明のウェーハ研磨装置の概略斜視図、図１（Ｂ）は本発明の研磨クロスの斜視図である。
【図２】本発明のウェーハ研磨装置の平面図である。
【図３】図３（Ａ）はウェーハ研磨装置の要部の縦断面図、図３（Ｂ）は研磨クロスの要部の拡大縦断面図、図３（Ｃ）は研磨クロスの変形例の要部の拡大縦断面図である。
【図４】図４（Ａ）はウェーハ研磨装置の要部の縦断面図、図４（Ｂ）は研磨クロスの要部の拡大縦断面図、図４（Ｃ）および（Ｄ）は研磨クロスの変形例の要部の拡大縦断面図である。
【図５】図５（Ａ）は研磨クロスと研削プレートの配置関係を示す平面図、図５（Ｂ）は研削プレートの要部の拡大縦断面図、図５（Ｃ）は研削プレートの変形例の要部の拡大縦断面図である。
【図６】図６（Ａ）は本発明の研削プレートの斜視図、図６（Ｂ）は本発明の研削プレートの側面図である。
【図７】図７（Ａ）はガイドローラの使用状態を示す側面図、図７（Ｂ）は研削プレートを装着した状態を示す側面図、図７（Ｃ）は研削プレートを装着した状態を示す平面図である。
【図８】本発明の研磨クロスの加工工程を示すフロー図である。
【図９】本発明の研磨クロスの厚み変化を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の研磨クロスによって実際にウェーハを研磨したときの実験結果を示す図であり、図１０（Ａ）はウェーハが凹陥クロス面を通過する割合を示す平面図、図１０（Ｂ）はウェーハを研磨した後の外周部の厚さをグラフ化したグラフ図である。
【図１１】従来の研磨クロスを用いてウェーハを研磨した場合と本発明の研磨クロスを用いてウェーハを研磨した場合の比較グラフ図であり、図１１（Ａ）は凹陥クロス面を形成していない研磨クロスでウェーハを研磨した場合のグラフ図、図１１（Ｂ）は凹陥クロス面を形成した研磨クロスでウェーハを研磨した場合のグラフ図である。
【図１２】ウェーハのサイト毎のＳＦＱＲを数値化したもので、図１２（Ａ）は凹陥クロス面を形成していない研磨クロスでウェーハを研磨した場合のサイト毎のＳＦＱＲの分布の説明図、図１２（Ｂ）は凹陥クロス面を形成した研磨クロスでウェーハを研磨した場合のサイト毎のＳＦＱＲの分布の説明図、図１２（Ｃ）は凹陥クロス面を形成していない研磨クロスでウェーハＷを研磨した場合と凹陥クロス面を形成した研磨クロスでウェーハを研磨した場合の差分値の分布を示す説明図である。
【図１３】ウェーハ間の距離と面ダレ量との関係を示すグラフ図である。
【図１４】図１４（Ａ）は従来の研磨クロスを用いて研磨した場合のウェーハの三次元図、図１４（Ｂ）は本発明の研磨クロスを用いて研磨した場合のウェーハの三次元図である。
【図１５】本発明の研削プレートの応用例を示し、図１５（Ａ）台形形状の研削プレートの平面図、図１５（Ｂ）は菱形形状の研削プレートの平面図、図１５（Ｃ）は長方形状の研削プレートの平面図である。
【図１６】ウェーハの離間距離に伴う動的粘弾性による弾性応力の説明図であり、ウェーハの離間距離が狭い場合の研磨クロスの弾性応力を示す説明図である。
【図１７】ウェーハの離間距離に伴う動的粘弾性による弾性応力の説明図であり、ウェーハの離間距離が広い場合の研磨クロスの弾性応力を示す説明図である。
【図１８】図１８（Ａ）は研磨ブロックの一部とウェーハの一部を示す平面図、図１８（Ｂ）は隣り合うウェーハ間の円弧距離の関係を示すグラフ図である。
【図１９】ウェーハの移動に伴う研磨クロスの動的粘弾性による弾性応力を説明するための説明図と、この説明図と位置を対応させた弾性応力のグラフ図である
【図２０】凹陥クロス面や傾斜クロス面の領域が大きい研磨クロスの例を示す平面図である。
【図２１】バッチ式片面研磨装置を示し、（Ａ）はバッチ式片面研磨装置の縦断面図、（Ｂ）はバッチ式片面研磨装置の要部の拡大断面図である。
【図２２】図２２（Ａ）〜（Ｃ）は、研削プレートによって研磨クロスを研削している状態を示す要部の拡大縦断面図である。
【図２３】両面研磨装置を示し、は両面研磨装置のキャリア回転機構を模式的に示した平面図、（Ｂ）は両面研磨装置の一部の拡大縦断面図である。
【図２４】枚葉式片面研磨装置の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
Ｗ…ウェーハ（被研磨物）  Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ…ウェーハ
Ｅ…外周側の所定の通過領域
１…定盤  １ａ…上定盤  １ｂ…下定盤
２…研磨クロス
３…回転軸
４…ポリッシングヘッド
５…ウェイト支持軸
６…テンプレート  ６ａ…ウェーハ位置決め穴
８…スラリー管
９…研磨ブロック
１２…研磨クロス  １２ａ…標準クロス面  １２ｂ…凹陥クロス面  １２ｃ…傾斜クロス面
１８…ガイドローラ  １８ａ…回転軸
１９…研削プレート  １９ａ…台金  １９ｂ…ダイヤモンド粒子  １９ｃ…傾斜面
２０…ガイドローラ本体
２１…基台
２２…ブラケット  ２２ａ…貫通孔
２３…アーム  ２３ａ…支持軸
２４…アーム  ２４ａ…ピン
２５…ウェイト
２６…センターローラ
２７…ノッチ
５１…キャリア
５２…装填穴
５３…プラネットギヤ
５４…インターナルギヤ
５５…サンギヤ
６４…研磨ヘッド
６５…真空チャック機構
６８…リテーナ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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