(57)【要約】【課題】高平坦度な半導体ウェーハが得られる半導体ウェーハの研磨方法および半導体ウェーハの研磨装置を提供する。【解決手段】研磨時、キャリアプレート１６の厚さ方向の異なる位置での温度を、各熱伝対１７Ａ〜１７Ｅにより測定する。その検出信号に基づき、キャリアプレート１６の反り量を算出する。また、この反り量が設定範囲になるように、例えば研磨ヘッド１３や研磨定盤１２の回転速度、研磨剤の供給量などの研磨条件を制御する。これにより、キャリアプレート１６の反り量が設定範囲となり、その結果、シリコンウェーハＷの研磨面の平坦度を高めることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚さを有するウェーハ保持部材に保持された半導体ウェーハを研磨布に摺接させてこの半導体ウェーハを研磨する際、このウェーハ保持部材の厚さ方向での異なる深さ位置の温度を測定する半導体ウェーハの研磨方法であって、
研磨中のウェーハ保持部材の温度を、その異なる深さ位置に離間して埋設された複数の温度センサにより測定する工程と、
この測定した温度に基づき、このウェーハ保持部材の反り量を算出する工程と、
このウェーハ保持部材の反り量が所定値となるように、その研磨条件を制御する工程とを備えた半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項２】
上記研磨条件は、上記ウェーハ保持部材の回転速度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項３】
上記研磨条件は、上記研磨布が展設された研磨定盤の回転速度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項４】
上記研磨条件は、上記ウェーハ保持部材を介して半導体ウェーハに作用する研磨圧力である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項５】
上記研磨条件は、上記研磨布に供給する研磨剤の供給量である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項６】
上記研磨条件は、上記ウェーハ保持部材の温度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項７】
上記研磨条件は、上記研磨布が展設された研磨定盤の内部に形成された冷媒流路を流れる冷媒の温度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項８】
研磨布が張設された研磨定盤と、
研磨定盤に対向して配設され、そのウェーハ保持面に半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部材と、
このウェーハ保持部材の厚さ方向でその異なる深さ位置に離間して埋設され、各深さ位置でのウェーハ保持部材の温度を測定する複数の温度センサと、
これらの温度センサによる検出値に基づき、上記ウェーハ保持部材の反り量を算出する算出手段と、
この反り量が所定値となるように、研磨条件を制御する研磨条件制御手段とを備えた半導体ウェーハの研磨装置。
【請求項９】
上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記ウェーハ保持部材の回転速度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置。
【請求項１０】
上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記研磨定盤の回転速度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置。
【請求項１１】
上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記ウェーハ保持部材を介して半導体ウェーハに作用する研磨圧力である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置。
【請求項１２】
上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記研磨布に供給される研磨剤の供給量である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置。
【請求項１３】
上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記ウェーハ保持部材の温度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置。
【請求項１４】
上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記研磨定盤の内部に形成された冷媒流路を流れる冷媒の温度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体ウェーハの研磨方法およびその研磨装置、詳しくは半導体ウェーハを保持する部材の測定温度に基づき、各種の研磨条件を変更してこのウェーハ保持部材の反り量を所定値に制御する半導体ウェーハの研磨方法およびその研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
面取り後、エッチングされたシリコンウェーハには、次の研磨工程で、その表面に機械的化学的研磨が施される。ここで、研磨装置により、その表面が平滑で無歪の鏡面に仕上げられる。
従来の研磨装置は、上面に研磨布が張設された研磨定盤と、研磨定盤の上方に対向して配置され、その下面にシリコンウェーハが所定の保持構造により保持された研磨ヘッドとを備えている。
研磨時は、研磨砥粒を含む研磨剤（スラリー）を研磨布に供給しながら、研磨ヘッドと一体的に回転中のシリコンウェーハを、研磨布の表面（研磨作用面）に摺接させることにより、研磨する。
【０００３】
このような研磨装置によるシリコンウェーハの研磨は、研磨布とシリコンウェーハとの摺接面において、研磨布とシリコンウェーハとの間に介在される研磨剤の摩擦熱および反応熱により促進される。
摩擦熱は、研磨布の表面に所定の温度分布を発生させるとともに、シリコンウェーハに対しても、ウェーハ面内で温度分布を発生させる。また、シリコンウェーハを保持するキャリアプレートに対しても所定の温度差を生じさせる。このようなウェーハ保持部材の温度差などは、研磨布上に供給される研磨剤による冷却効果および研磨定盤の内部流路に供給される冷却水による冷却効果と、研磨ヘッドからシリコンウェーハに作用される研磨圧力のバラつきによる仕事量の違いなどにより生じる。
そして、このウェーハ保持部材での温度差はウェーハ保持部材に反りを付加することとなっていた。すなわち、ウェーハ保持部材の半径方向での内側部分はその外側部分に比べて温度が高くなると、ウェーハ保持部材が下に凸の状態に反っていた。これは研磨面の平坦度などに大きな影響を及ぼしていた。
【０００４】
従来、前記摩擦熱および反応熱を含む研磨時に発生する熱（以下、研磨熱）を測定する方法としては、研磨定盤の側部上方に配置された非接触式の赤外線放射温度計によって、研磨中の研磨布の表面温度を検出する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように研磨熱を検出する方法では、実際に研磨中の半導体ウェーハのウェーハ保持部材の反り量を算出することはできなかった。よって、半導体ウェーハの研磨面の平坦度を高めることが困難であった。
【０００６】
【発明の目的】
この発明の目的は、研磨時のウェーハ保持部材の厚さ方向の温度を測定して、この測定値に基づき、その反り量を算出し、さらにこの反り量に応じて研磨条件をコントロールすることにより、ウェーハの研磨面の平坦度を高めることができる半導体ウェーハの研磨方法を、提供することである。
また、この発明は、ウェーハ保持部材の厚さ方向の複数位置での温度を測定して反り量を算出し、高平坦度の半導体ウェーハを作製することが可能な半導体ウェーハの研磨装置を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、所定の厚さを有するウェーハ保持部材に保持された半導体ウェーハを研磨布に摺接させてこの半導体ウェーハを研磨する際、このウェーハ保持部材の厚さ方向での異なる深さ位置の温度を測定する半導体ウェーハの研磨方法であって、研磨中のウェーハ保持部材の温度を、その異なる深さ位置に離間して埋設された複数の温度センサにより測定する工程と、この測定した温度に基づき、このウェーハ保持部材の反り量を算出する工程と、このウェーハ保持部材の反り量が所定値となるように、その研磨条件を制御する工程とを備えた半導体ウェーハの研磨方法である。
この方法を実施するための研磨装置としては、例えば、半導体ウェーハを研磨ヘッドに真空吸着する方式、キャリアプレートを介して、半導体ウェーハを研磨ヘッドにワックス接着するワックスマウント方式、または、水を含むバックパッドによって半導体ウェーハを研磨ヘッドに保持するワックスレスマウント方式の装置などが挙げられる。
さらに、研磨装置は、研磨ヘッドを研磨定盤の上方に対向して配置したものでも、これとは上下逆に配置したものでもよい。
研磨ヘッドの素材は限定されない。ただし、セラミックス、低膨張率の金属（合金を含む）、鋳鉄、鉄鋼などが好ましい。
ウェーハ保持部材とは、研磨ヘッドまたはこれに支持されたキャリアプレートを含む。
【０００８】
半導体ウェーハは、代表的なシリコンウェーハ以外にも、例えばガリウム砒素ウェーハ（ＧａＡｓウェーハ）などを採用することができる。
研磨布は、通常、研磨定盤の研磨ヘッドとの対向面に展張される。この研磨布としては、例えば硬質ウレタンパッド、不織布パッドなどが挙げられる。
研磨布および研磨ヘッドは両方を回転させてもよいし、研磨布だけを、または研磨ヘッドだけを回転させてもよい。
研磨剤としては、例えば焼成シリカやコロイダルシリカ（研磨砥粒）、アミン（加工促進剤）および有機高分子（ヘイズ抑制剤）などを混合したものなどを採用することができる。このうち、コロイダルシリカは、珪酸微粒子が凝集しないで１次粒子のまま水中に分散した、透明もしくは不透明の乳白色のコロイド液として提供される。
【０００９】
半導体ウェーハの研磨面内の温度分布は、例えば研磨ヘッドのウェーハ保持面付近に複数の温度センサを配設し、各温度センサから得られた温度データに基づき作成することができる。温度分布の作成は、通常、コンピュータによる。その際、得られた温度分布を表、グラフとして出力することができる。
制御される研磨条件としては、例えば研磨ヘッドの回転速度、研磨定盤の回転速度、研磨ヘッドから半導体ウェーハへの研磨圧力、研磨剤の供給量、研磨ヘッドのウェーハ保持部材の温度、研磨定盤内の冷媒流路に供給される冷媒の温度などが挙げられる。これらのうち、１つだけを制御してもよいし、２つ以上を同時または時間差をつけて制御してもよい。
温度分布に基づく研磨条件の制御は、通常、コンピュータを利用した自動制御である。ただし、作業者による手作業でもよい。
【００１０】
温度センサとしては、例えば熱電対、バイメタル式温度計、サーミスタ温度計などの接触式の温度センサを採用することができる。熱電対の種類としては、例えばＪＩＳで規格されたＢ，Ｒ，Ｓなどを採用することができる。さらには、光高温計、赤外線などの放射温度計などの非接触式の温度センサも採用することができる。
温度センサは、研磨ヘッドのヘッド本体のウェーハ保持面付近に埋め込むことができる。そのほか、研磨ヘッドの下面にキャリアプレートが取り付けられる場合には、このキャリアプレート内に埋め込んでもよい。
１枚の半導体ウェーハに対する温度センサの使用本数は、２本または３本以上である。例えば、バッチ式の研磨装置では、１バッチ内の全ての半導体ウェーハに対して、２本以上の温度センサを配置することができる。または、１バッチ内の特定の半導体ウェーハだけに、サンプル的に複数本の温度センサを配置してももよい。
温度センサからの検出信号は、例えば研磨ヘッドの回転軸の軸線に沿って形成した配線路内を通過するリード線を利用することで、直接、研磨装置の制御部に送信してもよい。その他、研磨ヘッドにデータロガーを取り付け、ここでデジタル変換されたデータを、研磨ヘッドと装置本体との間に設けられた発光部（赤外線発光式など）および受光部を用いて、送信してもよい。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、上記研磨条件は、上記ウェーハ保持部材の回転速度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記研磨条件は、上記研磨布が展設された研磨定盤の回転速度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、上記研磨条件は、上記ウェーハ保持部材を介して半導体ウェーハに作用する研磨圧力である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法である。
下方に向かって凸状に反ったウェーハ保持部材の反り量を小さくするときは、研磨ヘッドからの研磨圧力（例えば研磨装置に搭載されたエアシリンダなどの加圧装置）を小さくする。一方、その反り量を大きくするときは、その研磨圧力を大きくする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、上記研磨条件は、上記研磨布に供給する研磨剤の供給量である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、上記研磨条件は、上記ウェーハ保持部材の温度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法である。
ウェーハ保持部材の温度は、例えばヒータ、熱交換器などを利用して変更する。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、上記研磨条件は、上記研磨布が展設された研磨定盤の内部に形成された冷媒流路を流れる冷媒の温度である請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法である。
冷媒としては、例えば水、オイルなどが挙げられる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、研磨布が張設された研磨定盤と、研磨定盤に対向して配設され、そのウェーハ保持面に半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部材と、このウェーハ保持部材の厚さ方向でその異なる深さ位置に離間して埋設され、各深さ位置でのウェーハ保持部材の温度を測定する複数の温度センサと、これらの温度センサによる検出値に基づき、上記ウェーハ保持部材の反り量を算出する算出手段と、この反り量が所定値となるように、研磨条件を制御する研磨条件制御手段とを備えた半導体ウェーハの研磨装置である。
【００１８】
ウェーハ保持部材は、例えば研磨ヘッド、キャリアプレートを意味する。
温度センサは、例えば熱電対を含んで構成される。
算出手段は、例えば各温度センサから得られたデータに基づいて反り量を算出する。反り量は、表、グラフとしてモニタ装置に画像表示したり、プリンタにより印刷表示することができる。
研磨条件制御手段は、例えば制御対象が研磨ヘッドの回転速度および研磨定盤の回転速度の場合には、各回転モータの回転速度を変更する変速機などを含むことができる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記ウェーハ保持部材の回転速度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置である。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記研磨定盤の回転速度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置である。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記ウェーハ保持部材を介して半導体ウェーハに作用する研磨圧力である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置である。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記研磨布に供給される研磨剤の供給量である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置である。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記ウェーハ保持部材の温度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置である。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、上記研磨条件制御手段により制御される研磨条件が、上記研磨定盤の内部に形成された冷媒流路を流れる冷媒の温度である請求項８に記載の半導体ウェーハの研磨装置である。
【００２５】
【作用】
この発明によれば、研磨時、ウェーハ保持部材の厚さ方向での異なる位置の温度を測定し、その測定値に基づき、ウェーハ保持部材の反り量を算出する。
そして、得られた反り量に基づき、この反り量が設定範囲になるように、例えば研磨ヘッドの回転速度、研磨定盤の回転速度、研磨ヘッドからの研磨圧力、研磨剤の供給量、研磨ヘッド（ウェーハ保持部材）の温度、研磨定盤内の冷媒流路に供給される冷媒の温度などの研磨条件を制御する。これにより、研磨時の半導体ウェーハのウェーハ保持部材の反り量が設定範囲となり、その結果、半導体ウェーハの研磨面内における研磨レートが均一化し、その研磨面の平坦度を高めることができる。なお、反り量の設定は、高平坦度のウェーハが得られたバッチでの反り量を用いて決定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施例を図１〜図５を参照して説明する。
図１において、１０はバッチ式の研磨装置であり、この研磨装置１０は、主に、表面に硬質ウレタンパッド製の研磨布１１が展張された研磨定盤１２と、この研磨定盤１２の上方に配設された研磨ヘッド１３とを備えている。
【００２７】
研磨定盤１２は、回転モータＭ１により駆動回転され、その上層部の全域に冷媒流路１２ａが内設されている。この冷媒流路１２ａには、供給ポンプＰ１を介して、図示しない貯水槽の冷却水（冷媒）が循環供給されている。研磨布１１の中央部の上方には、スラリーノズルＮが配置されている。スラリーノズルＮからは、スラリーポンプＰ２により圧送された研磨剤が流出される。
研磨ヘッド１３は、円盤状のヘッド本体１４を有している。このヘッド本体１４の外周部下面には、厚肉な環状フランジ１４ａが一体形成されている。環状フランジ１４ａの下端面には、シリコーンゴム製の環状の緩衝体１５が固着されている。この緩衝体１５を介して、厚さ２０ｍｍのセラミックス製のキャリアプレート（ウェーハ保持部材）１６が、ヘッド本体１４に着脱自在に支持されている。
【００２８】
キャリアプレート１６は、そのウェーハ保持面（下面）に５枚のシリコンウェーハＷがワックス貼着される。キャリアプレート１６のウェーハ保持面のうち、ある１枚のシリコンウェーハＷが保持される部分には、平面視してキャリアプレート１６の中心と、シリコンウェーハＷの中心とを通過する１本の仮想線上に一定ピッチで配置された５つの小孔１６ａ〜１６ｅが形成されている。各小孔１６ａ〜１６ｅは、その深さが異なり、キャリアプレート１６の上面から下面近傍に達する直径１．５〜２ｍｍの孔である。例えば小孔１６ａが最も浅く（深さＡ）、小孔１６ｂがこれより少しだけ深く（深さＢ）、小孔１６ｃがその次に深く（深さＣ）、小孔１６ｄがさらに深く（深さＤ）、小孔１６ｅが最も深い（深さＥ）。
各孔１６ａ〜１６ｅの具体的な形成位置を以下に示す。すなわち、それぞれ平面視して、キャリアプレート１６の中心に最も近い位置に小孔１６ａが形成され、ウェーハ中心位置に小孔１６ｃが形成され、キャリアプレート１６の中心から最も離れた位置に小孔１６ｅが形成され、小孔１６ｂが小孔１６ａと小孔１６ｃとの中間位置に形成され、小孔１６ｃと小孔１６ｅとの中間位置に小孔１６ｄが形成されている。
【００２９】
各小孔１６ａ〜１６ｅには、上記ウェーハ保持面に保持されるキャリアプレート１６の面内の温度を測定する合計５本の熱電対（温度センサ）１７Ａ〜１７Ｅがそれぞれ挿入・固定されている。具体的には、小孔１６ａに熱電対１７Ａが、小孔１６ｂに熱電対１７Ｂが、小孔１６ｃに熱電対１７Ｃが、小孔１６ｄに熱電対１７Ｄが、小孔１６ｅに熱電対１７Ｅがそれぞれ挿入されている。これらの熱電対１７Ａ〜１７Ｅは、その設置位置でのキャリアプレート１６の温度を検出することができる。
そして、キャリアプレート１６の上面の一側部分には、各熱電対１７Ａ〜１７Ｅからの検出信号をデジタル変換するデータロガー１８が取り付けられている。ヘッド本体１４の上には、平面視して円形のフードＦにより覆われた環状のおもり１９が搭載されている。おもり１９による研磨ヘッド１３の全体荷重（静荷重）が、緩衝体１５を介して、キャリアプレート１６に付加される。
【００３０】
ヘッド本体１４の中央部上には、研磨装置１０の上部架台１０ａに内蔵された回転モータＭ２から延びた回転軸２０の下端が固着されている。また、フードＦの外周部の一部分上には、データロガー１８により変換された温度データを、上部架台１０ａの下面に設けられた受光部２１に向かって、赤外線の信号として発信する発光部２２が固定されている。受光部２１が受光した温度データの信号は制御部Ｃに送られる。
フードＦの外周部のうち、回転軸２０を中心とした発光部２２とは反対側の部分上には、上面が鏡面仕上げされた反射板２３が固定されている。この上部架台１０ａの下面のうち、回転軸２０を中心とした受光部２１とは反対側の位置には、反射板２３に向かって光を照射する光電センサ２４が設けられている。光電センサ２４によりデータ送信のタイミングを計り、その送信タイミングで発光部２２から受光部２１に向かって温度データを含む赤外線の信号が照射される。
【００３１】
図示しないが、キャリアプレート１６の中心部一帯の上面には、円板状の加圧板が、ピラミッド状のシリコーンゴムを介して着脱自在に固着されている。さらに、ヘッド本体１４の内面中央部には、エアシリンダ３０（図３参照）が垂設され、そのロッドの下端に加圧板が固着されている。ロッドを突出させると、加圧板が下方へ移動し、キャリアプレート１６の中央部一帯が下方へ押される。よって、キャリアプレート１６に貼着された各シリコンウェーハＷが、研磨定盤１２の研磨布１１に所定の加圧力で押し付けられる（中心荷重）。
【００３２】
ここで、図３を参照して、第１の実施例の研磨装置の制御回路を説明する。
制御部Ｃの入力側にはデータロガー１８が接続されている。制御部Ｃの出力側には研磨定盤１２の回転モータＭ１、研磨ヘッド１３の回転モータＭ２、冷却水の供給ポンプＰ１、研磨剤を圧送するスラリーポンプＰ２および研磨ヘッド１３の中心荷重を調整するエアシリンダ３０がそれぞれ接続されている。このデータロガー１８の入力側には、上記５本の熱電対１７Ａ〜１７Ｅが接続されている。
したがって、各熱電対１７Ａ〜１７Ｅからの各温度の検出信号は、データロガー１８を介して制御部Ｃに送られる。その後、この制御部Ｃでは、算出手段により反り量などの演算がなされ、その結果に応じて回転モータＭ１，Ｍ２、ポンプＰ１，Ｐ２およびエアシリンダ３０に向かって、適宜、その出力を制御する指令が出される。この指令に基づき、研磨定盤１２の回転速度、研磨ヘッド１３の回転速度、冷媒の温度、研磨剤の供給量および研磨ヘッドの中心荷重が適宜制御される。制御部Ｃからの制御指令は、１つの駆動源（例えば回転モータＭ１）だけに発信される場合の他、複数の駆動源（５つ全部を含む）に向かって発信される場合もある。
【００３３】
次に、第１の実施例に係る研磨装置１０の作動を説明する。
研磨時には、研磨定盤１２上の研磨布１１に焼成シリカやコロイダルシリカなどの研磨砥粒を含む研磨剤を供給しながら、研磨布１１と各シリコンウェーハＷとの間に所定の荷重および相対速度を与えることで行われる。
この研磨時には、緩衝体１５を介して、おもり１９の全体荷重が環状フランジ１４ａからキャリアプレート１６の外周部に作用する。また、エアシリンダ３０によりキャリアプレート１６の中心部に中心荷重が作用する。すなわち、これらの静荷重と中心荷重とのバランスを保った状態で、シリコンウェーハＷは鏡面研磨される。
【００３４】
その際、研磨中のキャリアプレート１６のプレート面内の温度が、５本の熱電対１７Ａ〜１７Ｅにより電圧として検出される。各検出信号はデータロガー１８によりデジタル変換され、その後、光電センサ２４で計られたタイミングで、発光部２２から受光部２１に向かって赤外線の信号として送信される。次に、受光部２１が受光した信号は制御部Ｃに伝達され、ここで各温度データに基づき、経時的なキャリアプレート１６のプレート面内の温度分布が求められる。得られた温度分布は、図４のグラフのようにモニタ表示され、またはプリンタにより印刷表示される。
また、これらの温度に基づいてその研磨時でのキャリアプレートの反り量が算出される。
こうして得られた温度分布および反り量に基づき、キャリアプレート１６のプレート面内の温度が例えば一定になるように（または特定の温度分布となるように）また、キャリアプレート１６の反り量が所定の条件を維持するように、その研磨条件を変更する。例えば研磨剤の供給量の制御、研磨定盤１２の内部流路を流れる図示しない冷却水の温度の制御、上記エアシリンダによる中心加重の制御などを行う。特に反り量の制御は中心荷重の制御で行う。その結果、シリコンウェーハＷの研磨面内でその研磨レートが均一化され、これにより研磨後のシリコンウェーハＷの平坦度を高めることができる。
なお、この反り量などの制御は、得られた研磨ウェーハの研磨面の平坦度が高い場合の条件に合致させることでも達成できる。
【００３５】
次に、図６に基づき、この発明の第２の実施例を説明する。
この実施例は、この発明をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）式の研磨装置１０Ａに適用した例である。すなわち、図示しないものの、研磨ヘッド１３Ａには、第１の実施例で開示された５本の熱電対１７Ａ〜１７Ｅが配備されている。
図６に示すように、研磨装置１０Ａはワックスレスマウント方式で、研磨ヘッド１３Ａのヘッド本体１４の環状フランジ１４ａの下面に、環状のテンプレート３１が固着されている。ヘッド本体１４の内部空間には、シリコンウェーハＷの保持ベースとなる保持プレート（ウェーハ保持部材）３２が収納されている。この実施例では、図示しないものの保持プレート３２に小孔１６ａ〜１６ｅが形成されている。保持プレート３２の下面には、保水性を有する不織布製のバックパッド３３が設けられ、この保持プレート３２の上面の略全域には、シリコンウェーハＷの研磨面内の温度が特定分布になるように保持プレート３２を加熱するヒータＨが設けられている。特定分布とは、実際に平坦度が高いものが得られたバッチでの温度分布などである。
【００３６】
研磨時には、バックパッド３３に純水を供給し、その表面張力によって、テンプレート３１の孔部内に収容されたシリコンウェーハＷをその裏面側から保持する。このとき、シリコンウェーハＷは、その研磨面の全域をテンプレート３１の端面から所定高さだけ下方に向かって突出させている。そして、スラリーノズルＮを介して、遊離砥粒を含む研磨剤を研磨布１１の研磨作用面に供給しながら、研磨ヘッド１３Ａを研磨定盤１２上で回転させることで、シリコンウェーハＷの研磨面が鏡面研磨される。
この研磨中に得られた温度分布および保持プレート３２の反り量に基づき、制御部Ｃからの制御指令により、ヒータＨを介して、保持プレート３２のプレート面内の温度が特定の分布になるように制御される。また、その中心荷重を変化させる。これにより、保持プレート３２の反りが解消される。または、最適な反り量となるように制御される。
この結果、シリコンウェーハＷの研磨面内でその研磨レートが均一化し、高い平坦度を有するシリコンウェーハＷを作製することができる。
その他の構成、作用、効果は、第１の実施例から推測可能な範囲であるので、説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、研磨時の半導体ウェーハのウェーハ保持部材の厚さ方向で複数深さ位置の温度を測定し、これらの温度に基づき、このウェーハ保持部材の反り量が設定範囲になるように研磨条件を制御するので、半導体ウェーハの研磨にて最適の荷重条件などにすることができ、その結果、高い平坦度の半導体ウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの研磨装置の縦断面図である。
【図２】この発明の第１の実施例に係るキャリアプレートの平面図である。
【図３】この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの研磨装置の制御回路を示すブロック図である。
【図４】この発明の第１の実施例に係る研磨時の半導体ウェーハの研磨面内の経時的な温度変化を示すグラフである。
【図５】この発明の第１の実施例に係るキャリアプレートの温度センサ埋設部分を示す断面図である。
【図６】この発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの研磨装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ  研磨装置、
１１  研磨布、
１２  研磨定盤、
１２ａ  冷媒流路、
１３，１３Ａ  研磨ヘッド、
１６  キャリアプレート（ウェーハ保持部材）、
１７Ａ〜１７Ｅ  熱電対（温度センサ）、
３２  保持プレート（ウェーハ保持部材）、
Ｃ  制御部、
Ｗ  シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。
【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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