(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ウエーハ保持孔を有するキャリアプレート、研磨布が貼付された上定盤及び下定盤、及びスラリー供給手段を有し、前記ウエーハ保持孔内にウエーハを保持して、スラリーを供給しながら、前記上下定盤間でキャリアプレートを運動させてウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨装置において、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を有し、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記キャリアプレートの各保持孔の中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤとを一致させたものであることを特徴とするウエーハの両面研磨装置。
【請求項２】
前記キャリアプレートの運動は、キャリアプレートの自転をともなわない円運動であることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの両面研磨装置。
【請求項３】
少なくとも、ウエーハ保持孔を有する複数のキャリアプレート、該キャリアプレートを自転および公転させるためのサンギヤとインターナルギヤ、研磨布が貼付された上定盤及び下定盤、及びスラリー供給手段を有し、前記ウエーハ保持孔内にウエーハを保持して、スラリーを供給しながら、前記上下定盤間で複数のキャリアプレートを自転および公転させて、ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨装置において、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を有し、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させたものであることを特徴とするウエーハの両面研磨装置。
【請求項４】
前記形状調整手段がマイクロメータであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のウエーハの両面研磨装置。
【請求項５】
前記定盤の材質がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のウエーハの両面研磨装置。
【請求項６】
キャリアプレートに形成されたウエーハ保持孔にウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記キャリアプレートを運動させて前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記キャリアプレートに保持されたウエーハの中心を円で結んだ時の円の直径であるウエーハ中心のＰＣＤとを一致させるとともに、前記スラリーの供給量を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法。
【請求項７】
前記キャリアプレートの運動を、キャリアプレートの自転をともなわない円運動とすることを特徴とする請求項６に記載のウエーハの両面研磨方法。
【請求項８】
ウエーハを保持する保持孔が形成された複数のキャリアプレートにウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記複数のキャリアプレートをサンギヤとインターナルギヤとで自転および公転させて、前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させるとともに、前記スラリーの供給量を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法。
【請求項９】
前記スラリーの供給量の調節を、前記研磨布の使用時間に応じて行うことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載のウエーハの両面研磨方法。
【請求項１０】
キャリアプレートに形成されたウエーハ保持孔にウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記キャリアプレートを運動させて前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記キャリアプレートに保持されたウエーハの中心を円で結んだ時の円の直径であるウエーハ中心のＰＣＤとを一致させるとともに、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法。
【請求項１１】
前記キャリアプレートの運動を、キャリアプレートの自転をともなわない円運動とすることを特徴とする請求項１０に記載のウエーハの両面研磨方法。
【請求項１２】
ウエーハを保持する保持孔が形成された複数のキャリアプレートにウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記複数のキャリアプレートをサンギヤとインターナルギヤとで自転および公転させて、前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させるとともに、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法。
【請求項１３】
前記供給するスラリーの供給量を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか一項に記載のウエーハの両面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両面研磨装置を用いてウエーハを研磨する際に、経時的に変化するウエーハの品質を安定して維持することのできる研磨装置及び研磨方法に関し、特に、ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨装置の少なくとも上定盤の形状を制御することによって、ウエーハ形状を制御しつつウエーハの研磨を行うウエーハの両面研磨装置及び両面研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のウエーハの製造方法として、シリコンウエーハの製造方法を例に説明すると、先ず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）等によってシリコン単結晶インゴットを育成し、得られたシリコン単結晶インゴットをスライスしてシリコンウエーハを作製した後、このシリコンウエーハに対して面取り、ラッピング、エッチングの各工程が順次なされ、次いで少なくともウエーハの一主面を鏡面化する研磨工程が施される。
【０００３】
このウエーハの研磨工程において、例えばシリコンウエーハの両面を研磨する場合に、両面研磨装置が用いられることがある。この両面研磨装置としては、通常、中心部のサンギヤと外周部のインターナルギヤの間にウエーハを保持するキャリアプレートが配置された遊星歯車構造を有するいわゆる４ウェイ方式の両面研磨装置が用いられている。
【０００４】
この４ウェイ方式の両面研磨装置は、ウエーハ保持孔が形成された複数のキャリアプレートにシリコンウエーハを挿入・保持し、保持されたシリコンウエーハの上方から研磨スラリーを供給しながら、ウエーハの対向面に研磨布が貼付された上定盤および下定盤を各ウエーハの表裏面に押し付けて相対方向に回転させ、それと同時にキャリアプレートをサンギヤとインターナルギヤとによって自転および公転させることで、シリコンウエーハの両面を同時に研磨することができる。
【０００５】
また、この他の形態の両面研磨装置として、例えば、特開平１０−２０２５１１号公報に記載されているような両面研磨装置が知られている。図４にその両面研磨装置の概略断面説明図を示す。この両面研磨装置４１は、シリコンウエーハ４４が保持される複数のウエーハ保持孔を有するキャリアプレート４６、このキャリアプレート４６の上下方向に配置されて、シリコンウエーハ４４の表裏両面を同時に研磨する研磨布４５がウエーハ対向面に貼付された上定盤４２および下定盤４３、これらの上定盤４２および下定盤４３によって挟み込まれたキャリアプレート４６をその表面と平行な面内で運動させるキャリア運動手段（不図示）とを備えている。また、上定盤４２には、回転及び研磨荷重をかけるシリンダー４７、その荷重を上定盤４２に伝えるハウジング４８、また、このハウジング４８と上定盤４２を固定するボルト等の固定手段４９が設置されている。一方、下定盤４３には、モータ及び減速機（不図示）からの回転を下定盤４３に与えるシリンダー４７、定盤の荷重を支えるスラスト軸受け５０が設置されている。
【０００６】
このような両面研磨装置４１において、上定盤４２と下定盤４３の間により挟み込まれたキャリアプレート４６は、キャリア運動手段（不図示）によりキャリアホルダ５１を通して、自転をともなわない円運動、すなわち、キャリアプレート４６が自転することなく、上定盤４２と下定盤４３の回転軸から所定の距離偏心した状態を保持して旋回する一種の揺動運動をさせられる。またこのとき、シリコンウエーハ４４は、キャリアプレート４６のウエーハ保持孔内で回転可能に保持されているため、上定盤と下定盤を回転軸を中心にして互いに異なる回転速度や回転方向で回転させることにより、その回転速度の速い定盤の回転方向へ連れ回り（自転）させることができる。
【０００７】
したがって、シリコンウエーハを両面研磨する際に、キャリアプレートの各ウエーハ保持孔にシリコンウエーハを挿入・保持し、研磨砥粒を含むスラリーをシリコンウエーハに供給しながら、上定盤および下定盤を互いに異なる回転速度や回転方向で回転させてウエーハ自体を保持孔内で自転させつつ、キャリアプレートに自転をともなわない円運動を行なわせることにより、シリコンウエーハの表裏両面を同時にかつ均一に研磨することができる。このような形態の両面研磨装置は、大口径のウエーハにも容易に両面研磨を行うことができ、近年のウエーハの大口径化に伴い多く用いられるようになってきている。
【０００８】
しかしながら、上記のような、４ウェイ方式の両面研磨装置やキャリアプレートに自転をともなわない円運動を行なわせてウエーハの研磨を行う両面研磨装置を用いて、ウエーハを複数バッチ繰り返し研磨する場合、上下定盤に貼付された研磨布のライフや目詰まり等が影響して、研磨布の研磨能力等が経時変化してしまう。そのため、研磨布を取り替えることなく複数バッチのウエーハの研磨を行うと、研磨バッチ数が増えるにつれて研磨されるウエーハの形状が経時的に変化してしまい、バッチ毎のウエーハ形状に相違が生じ、ウエーハの安定した品質を維持することができないという問題があった。
【０００９】
このような問題を解決するため、従来は、研磨布の研磨能力等の経時変化に合わせて各種研磨条件を変化させることにより、ウエーハ形状の経時的な変化を制御してウエーハの研磨を行っている。例えば、定盤の温度等の条件を変化させることにより定盤の形状自体を変形させて、ウエーハの形状を制御する方法がある。
【００１０】
通常、両面研磨装置等で用いられる定盤としては、ウエーハを研磨する際に定盤形状が変形しないものが好ましいと考えられるが、ウエーハを研磨する際にこのような形状が変形しない定盤を用いた場合、研磨条件を種々変更したときの定盤とウエーハの合わせ込みが困難となり、また研磨布の研磨能力等の経時変化に対してウエーハの形状を制御することができなくなる。
このようなウエーハ形状の制御の困難性を回避するために、一般に、定盤には、ある程度変形するような材質、特に温度変化により変形する材質が用いられており、定盤内に冷却水等を流して定盤の温度を変化させて定盤形状を変形させることにより、ウエーハ形状を制御することができる。
【００１１】
しかしながら、このように定盤内に冷却水等を流して定盤の温度を変化させてウエーハ形状を制御しようとしても、従来の両面研磨では定盤の温度変化に対する定盤変形の応答性（定盤温度変化に対する直線性等）が悪く、定盤形状を精度良く制御することができず、特にウエーハ研磨中に研磨条件等を大きく変更した場合では、定盤内部の温度制御だけでは定盤を所望の形状に制御することができないという問題があった。また、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する場合、定盤変形の応答性が悪いため、ウエーハのバッチ数が増加するにつれ定盤形状を所望通りに制御することが困難となり、ウエーハ形状をバッチ毎に安定かつ高精度に制御することができなかった。特に、直径３００ｍｍ等の大口径のウエーハを複数バッチ繰り返し研磨すると、ウエーハ形状が中凸形状になりやすく、ＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｂａｃｋ  Ｉｄｅａｌ  Ｒａｎｇｅ）等のフラットネスが悪化する等のウエーハ形状の悪化が顕著に見られた。つまり、従来のように定盤内の温度を制御するだけでは、経時変化するウエーハ形状を十分に制御することができなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、本発明は、研磨布のライフや目詰まり等に起因する研磨能力等の経時的な変化に対して、定盤形状を高精度に制御することによりウエーハ形状を精度良く制御でき、またウエーハを複数バッチ繰り返し研磨しても高精度で安定して研磨することができるウエーハの両面研磨装置及び両面研磨方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも、ウエーハ保持孔を有するキャリアプレート、研磨布が貼付された上定盤及び下定盤、及びスラリー供給手段を有し、前記ウエーハ保持孔内にウエーハを保持して、スラリーを供給しながら、前記上下定盤間でキャリアプレートを運動させてウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨装置において、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を有することを特徴とするウエーハの両面研磨装置が提供される。
【００１４】
このように、少なくとも、キャリアプレート、上定盤、下定盤、及びスラリー供給手段を有し、上下定盤間でキャリアプレートを運動させてウエーハの表裏両面を研磨する両面研磨装置において、上定盤の荷重支点部に形状調整手段を有する両面研磨装置であれば、上定盤の形状を形状調整手段により強制的に変形させることができるため、ウエーハを研磨する際の研磨布の研磨能力等の経時的な変化に合わせて、定盤形状を適切に制御することができる。それによって、ウエーハ形状を精度良く安定させて研磨を行うことができ、また、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する場合でも、ウエーハの形状を悪化させることなく、容易にバッチ毎のウエーハ形状を制御して研磨を行うことができる装置となる。
【００１５】
このとき、前記キャリアプレートの運動は、キャリアプレートの自転をともなわない円運動であることが好ましい。
このように、キャリアプレートの運動が、キャリアプレートの自転をともなわない円運動、すなわち、キャリアプレートは自転することなく、上定盤と下定盤の回転軸から所定の距離偏心した状態を保持して旋回する揺動運動であれば、キャリアプレート上の全ての点は、同じ大きさの小円の軌跡を描くことになるため、それによって、ウエーハの表裏両研磨面の全域にわたって均一に研磨を行なうことができる。
【００１６】
またこのとき、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記キャリアプレートの各保持孔の中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤとを一致させたものであることが好ましい。
【００１７】
このように、上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ  Ｃｉｒｃｌｅ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ）と、キャリアプレートの各保持孔の中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤとを一致させた両面研磨装置であれば、形状調整手段の調節やスラリー供給量の調節等に対する定盤変形の応答性を一層向上させることができ、容易に精度良く定盤形状を制御することができる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、少なくとも、ウエーハ保持孔を有する複数のキャリアプレート、該キャリアプレートを自転および公転させるためのサンギヤとインターナルギヤ、研磨布が貼付された上定盤及び下定盤、及びスラリー供給手段を有し、前記ウエーハ保持孔内にウエーハを保持して、スラリーを供給しながら、前記上下定盤間で複数のキャリアプレートを自転および公転させて、ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨装置において、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を有することを特徴とするウエーハの両面研磨装置が提供される。
【００１９】
このように、少なくとも、キャリアプレート、サンギヤ、インターナルギヤ、上定盤、下定盤、及びスラリー供給手段を有し、上下定盤間で複数のキャリアプレートを自転および公転運動させて、ウエーハの表裏両面を研磨する両面研磨装置において、上定盤の荷重支点部に形状調整手段を有する両面研磨装置であれば、上定盤の形状を形状調整手段により強制的に変形させることができるため、ウエーハを研磨する際の研磨布の研磨能力等の経時的な変化に合わせて、定盤形状を適切に制御することができる。それによって、ウエーハ形状を精度良く安定させて研磨を行うことができ、また、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する場合でも、ウエーハの形状を悪化させることなく、容易にバッチ毎のウエーハ形状を制御して研磨を行うことができる装置となる。
【００２０】
このとき、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させたものであることが好ましい。
【００２１】
このように、上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させた両面研磨装置であれば、形状調整手段の調節やスラリー供給量の調節等に対する定盤変形の応答性を一層向上させることができ、容易に精度良く定盤形状を制御することができる。
【００２２】
さらに、前記形状調整手段がマイクロメータであることが好ましい。
このように、形状調整手段がマイクロメータであれば、マイクロメータを調節することによって、上定盤を機械的に所望の大きさで押圧して強制的に変形させることができ、定盤を所望の形状に精度良く変形させることができる。
【００２３】
また、前記定盤の材質がステンレス鋼であることが好ましい。
このように、定盤の材質がステンレス鋼であれば、定盤を適度に変形させることが可能であるため、形状調整手段等による定盤の変形を容易に行うことができる。
【００２４】
また、本発明に係るウエーハの両面研磨方法は、キャリアプレートに形成されたウエーハ保持孔にウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記キャリアプレートを運動させて前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記スラリーの供給量を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法である。
【００２５】
上記のようなウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、スラリーの供給量を調節して研磨することによって、研磨面の温度を制御でき、定盤形状を優れた応答性で制御することができる。それによって、ウエーハ形状を悪化させることなく安定した研磨を行うことができる。
【００２６】
このとき、前記キャリアプレートの運動を、キャリアプレートの自転をともなわない円運動とすることが好ましい。
このように、キャリアプレートの運動をキャリアプレートの自転をともなわない円運動とすることによって、キャリアプレートに保持されたウエーハの表裏両研磨面の全域にわたって、均一に研磨を行なうことができる。
【００２７】
さらに、本発明によれば、ウエーハを保持する保持孔が形成された複数のキャリアプレートにウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記複数のキャリアプレートをサンギヤとインターナルギヤとで自転および公転させて、前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記スラリーの供給量を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法が提供される。
【００２８】
上記のようなウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、スラリーの供給量を調節して研磨することによって、研磨面の温度を制御でき、定盤形状を優れた応答性で制御することができる。それによって、ウエーハ形状を悪化させることなく安定した研磨を行うことができる。
【００２９】
このとき、前記スラリーの供給量の調節を、前記研磨布の使用時間に応じて行うことが好ましい。
このように、スラリーの供給量の調節を研磨布の使用時間に応じて行うことによって、研磨布の研磨能力等の経時変化に合わせて定盤形状を精度良く制御することができる。例えば、スラリーの供給量の調節は、研磨布の使用時間が長くなるにつれ、スラリーの供給量が減少するように行えば良く、このようにスラリーの供給量を調節することによって、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する場合でも、ウエーハ形状を悪化させることなく、安定した研磨を行うことができる。
【００３０】
さらに、本発明に係るウエーハの両面研磨方法は、キャリアプレートに形成されたウエーハ保持孔にウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記キャリアプレートを運動させて前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法である。
【００３１】
上記のようなウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することによって、上定盤の形状を形状調整手段により強制的に変形させることができるため、ウエーハを研磨する際の研磨布の研磨能力等の経時的な変化に合わせて、定盤形状を適切に制御することができる。それによって、ウエーハ形状を精度良く安定させて研磨を行うことができ、また、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する場合でも、ウエーハの形状を悪化させることなく精度良く制御し、安定して研磨を行うことができる。
【００３２】
このとき、前記キャリアプレートの運動を、キャリアプレートの自転をともなわない円運動とすることが好ましい。
このように、キャリアプレートの運動をキャリアプレートの自転をともなわない円運動とすることによって、キャリアプレートに保持されたウエーハの表裏両研磨面の全域にわたって、均一に研磨を行なうことができる。
【００３３】
さらに、本発明によれば、ウエーハを保持する保持孔が形成された複数のキャリアプレートにウエーハを保持し、スラリーを供給しながら、研磨布が貼付された上定盤および下定盤の間で前記複数のキャリアプレートをサンギヤとインターナルギヤとで自転および公転させて、前記ウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、前記上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法が提供される。
【００３４】
上記のようなウエーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨方法において、上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することによって、上定盤の形状を形状調整手段により強制的に変形させることができるため、ウエーハを研磨する際の研磨布の研磨能力等の経時的な変化に合わせて、定盤形状を適切に制御することができる。それによって、ウエーハ形状を精度良く安定させて研磨を行うことができ、また、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する場合でも、ウエーハの形状を悪化させることなく精度良く制御し、安定して研磨を行うことができる。
【００３５】
このとき、前記供給するスラリーの供給量を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することが好ましい。
上述のように上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、さらにこのように、供給するスラリーの供給量を調節することにより、定盤形状をさらに高精度に制御することができ、ウエーハ形状の悪化を確実に防止することができる。
【００３６】
さらにこのとき、前記上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記キャリアプレートに保持されたウエーハの中心を円で結んだ時の円の直径であるウエーハ中心のＰＣＤまたは前記複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させて研磨することが好ましい。
【００３７】
上記の両面研磨方法において、上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、前記キャリアプレートに保持されたウエーハの中心を円で結んだ時の円の直径であるウエーハ中心のＰＣＤまたは前記複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させて研磨することによって、供給されるスラリー供給量の調節やマイクロメータ等の形状調整手段の調節による定盤形状の制御を優れた応答性で行うことができる。それによって、ウエーハ形状の経時的な変化に対して定盤形状を精度良く制御することができ、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する際でもウエーハの形状を精度良く制御し安定して研磨を行うことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
従来用いられている例えば図４に示すような両面研磨装置を用いてウエーハを研磨する場合、定盤温度を制御するだけでは、定盤変形の応答性が悪いため、所望の定盤形状に精度良く制御することができず、ウエーハ形状を安定かつ高精度に制御することができなかった。
【００３９】
そこで、本発明者は、上記問題点を解決する為に、定盤の温度制御以外に定盤形状を制御する方法として、研磨を行う際に供給されるスラリーの供給量を調節して定盤形状を制御すること、また上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節して定盤形状を制御することに想到し、鋭意検討を重ねることにより本発明を完成させるに至った。
【００４０】
まず、本発明に係るウエーハの両面研磨装置の一例について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る両面研磨装置の概略断面説明図である。
この両面研磨装置１は、ウエーハ保持孔を有するキャリアプレート６、研磨布５が貼付された上定盤２と下定盤３、及びスラリーを供給するためのスラリー供給手段１６を有しており、ウエーハ４をキャリアプレート６のウエーハ保持孔に挿入・保持し、上定盤２及び下定盤３で上下から挟み込んで、スラリー供給手段１６からスラリーを供給しながら、上定盤２及び下定盤３をウエーハ４に対して垂直な回転軸を中心に回転させることにより、ウエーハ４の表裏面を同時に研磨することができる。
【００４１】
また、上定盤２には、回転及び研磨荷重をかけるシリンダー７、その荷重を上定盤２に伝えるハウジング８、このハウジング８と上定盤２を固定するボルト等の固定手段９が設置されており、さらに、上定盤２内には定盤の温度を制御するための温調手段（不図示）を具備している。温調手段は特に限定されないが、定盤内に配置された配管に冷却水や温水が供給できるようになっている。
【００４２】
この上定盤２は、ボルト等の固定手段９でハウジング８に保持されており、ウエーハを研磨する際には、上定盤２に所定の荷重が付加されて研磨が行われる。そのため、上定盤２の荷重支点は上定盤２とハウジング８の接合部分である固定手段９にある。
【００４３】
本発明の両面研磨装置１は、上定盤２の荷重支点である固定手段９近傍の荷重支点部、例えば図１に示すように固定手段９の外周側と中心側の２点に形状調整手段１５を設置し、この設置した形状調整手段１５を調節することによって、上定盤２を機械的に押圧してその形状を強制的に変形させることができる。このように、本発明の両面研磨装置は、ウエーハを研磨する際に研磨布５の研磨能力等の経時的な変化に応じて形状調整手段１５を調節して上定盤２の形状を強制的に精度良く制御することができるため、ウエーハを高精度に安定して研磨することができる両面研磨装置とすることができる。
【００４４】
このとき、形状調整手段１５は特に限定されるものではないが、例えばマイクロメータであることが好ましい。このように、形状調整手段がマイクロメータであれば、マイクロメータを正確に調節することによって、上定盤を機械的に所望の大きさで押圧して強制的に変形させることができ、定盤を所望の形状に精度良く変形させることができる。
【００４５】
一方、下定盤３には、モータ及び減速機（不図示）からの回転を下定盤に与えるシリンダー７、定盤の荷重を支えるスラスト軸受け１０が設置されており、また下定盤内にも上定盤と同様に定盤の温度を制御するための不図示の温調手段を具備している。
【００４６】
これらの上定盤２および下定盤３の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）であることが好ましい。このように定盤の材質がステンレス鋼（ＳＵＳ）であれば、定盤を適度に変形させることが可能であるため、形状調整手段等による定盤の変形を容易に行うことができる。また、上定盤２の下面および下定盤３の上面に貼付され、ウエーハ表裏両面を鏡面化させる研磨布５の種類および材質については、特に限定されないが、例えば、一般的な研磨布である硬質発泡ウレタンパッド、不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた軟質の不織布パッド等を用いることができる。例えば、軟質不織布としてはロデール社製Ｓｕｂａ６００などが用いられる。その他、不織布からなる基布の上にウレタン樹脂を発泡させた２層以上の研磨布なども用いることができる。
【００４７】
また、スラリー供給手段１６は、上定盤にロータリジョイント（不図示）を介してスラリー供給孔を設けることにより構成され、例えば、不図示の電磁弁等によりスラリーの供給量を変化させることができる。また、スラリー供給手段は複数形成することができ、例えばキャリアプレートを揺動運動させても、ウエーハの表面に常にスラリーが供給されるように、ウエーハが常に存在する所定幅の円環状の領域に配置されていることが好ましい。
【００４８】
また、キャリアプレート６は、円板形状のプレートに例えば５つのウエーハ保持孔が形成されており、ウエーハ４をこのウエーハ保持孔内に回転可能に保持することができる。このキャリアプレート６の材質等については特に限定されるものではないが、例えばガラスエポキシ製のものが使用されることが好ましい。
【００４９】
このキャリアプレート６は、その外周部をキャリアホルダ１１の環状部１１（ｂ）で保持されており、キャリアプレート自体が自転することなく、キャリアプレート面と平行な面（水平面）内で円運動させられる。また、このキャリアホルダ１１の環状部１１（ｂ）の外周には、外方へ突出した複数の軸受部１１（ａ）が配設されている。このキャリアホルダの各軸受部１１（ａ）には、小径円板形状の偏心アーム１２の偏心軸１２（ａ）が挿着されており、この偏心アーム１２の各下面の中心部には、回転軸１２（ｂ）が垂設されている。さらに、これらの回転軸１２（ｂ）の先端には、それぞれスプロケット１３が固着されており、各スプロケット１３には一連にタイミングチェーン１４が水平状態で架け渡されている。これらのスプロケット１３とタイミングチェーン１４は、複数の偏心アーム１２を同期して回転させる同期手段を構成している。
【００５０】
そして、スプロケット１３の一つに接続された円運動用モータ（不図示）を作動させてスプロケット１３の一つに回転を与え、このスプロケット１３を介してタイミングチェーン１４を回転させ、このタイミングチェーンが周転することにより、複数の偏心アーム１２が同期して回転軸１２（ｂ）を中心に水平面内で回転する。これによって、それぞれの偏心アーム１２に連結されているキャリアホルダ１１、またこのキャリアホルダ１１に保持されたキャリアプレート６を、キャリアプレートに平行な水平面内で、偏心アーム１２の偏心軸１２（ａ）と回転軸１２（ｂ）との距離と同間隔で上下定盤２，３の回転軸から偏心して旋回する円運動を行なわせることができる。
【００５１】
このように、キャリアプレート６に自転をともなわない円運動をさせることにより、キャリアプレート６上の全ての点は同じ大きさの小円の軌跡を描くこととなり、それによって、キャリアプレート６に保持されたウエーハ４を、表裏両研磨面の全域にわたって均一に研磨を行なうことができる。
【００５２】
このような両面研磨装置１において、上定盤２の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ  ｃｉｒｃｌｅ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）と、キャリアプレート６の各保持孔の中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤとを一致させることが好ましい。
【００５３】
具体的に説明すると、上述したように、両面研磨装置１の上定盤２の荷重支点は、上定盤２とハウジング８の接合部分である固定手段９にある。したがって、上定盤荷重支点のＰＣＤとは、上定盤の荷重支点である固定手段９の中心を円で結んだ時の円（以下、ピッチ円ということがある）の直径で表すことができる。またキャリアプレート６の保持孔中心のＰＣＤとは、上記のようなキャリアプレート６が一枚である両面研磨装置の場合、キャリアプレート６に形成されたウエーハ保持孔の中心（キャリアプレート６に保持されたウエーハ４のウエーハ中心とほぼ一致する）を円で結んだ時のピッチ円の直径で表すことができる。
【００５４】
そして、これらの上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤとを一致させることにより、ウエーハを研磨する際の研磨スラリーの供給量の調節及び形状調整手段の調節に対する定盤変形の応答性（特に直線性）を向上させることができ、それによって、研磨されるウエーハ形状を高精度に制御し安定した研磨を行うことができる両面研磨装置とすることができる。
【００５５】
これらの上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤは、両面研磨装置の設計段階において、上定盤とキャリアプレートとを調整することにより一致させることができる。また既存の両面研磨装置については、キャリアプレートの作製段階でウエーハ保持孔の位置を調整することにより、上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤを一致させることが可能であり、簡便である。
【００５６】
このとき、上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤを一致させることが重要であり、また研磨中にはそれらのピッチ円が同じ位置にあることが好ましい。しかし、両面研磨装置１のキャリアプレート６が、上述のように、上下定盤の回転軸から偏心して旋回する円運動を行う場合、上定盤荷重支点で作られるピッチ円の直径とキャリアプレートの保持孔中心で作られるピッチ円の直径は一致しているものの、研磨中にキャリアプレート６の保持孔中心のピッチ円の位置は経時的に変化するため、常に定盤荷重支点のピッチ円とキャリアプレートの保持孔中心のピッチ円を一致させることはできない。したがって、このような場合には、上定盤荷重支点のピッチ円と、キャリアプレートのウエーハ保持孔中心（キャリアプレートに保持されたウエーハのウエーハ中心）の小円軌道の平均的な位置を円で結んだ時の円を一致させれば良く、本発明でいうＰＣＤを一致させるというのは、直径の一致及びこのようなピッチ円の位置を一致させることも含まれる。
【００５７】
また上記において、上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレートの保持孔中心（キャリアプレートに保持されたウエーハのウエーハ中心）のＰＣＤを一致させるとは、直径及びピッチ円の位置も含め公差５ｍｍ以内でそれらを一致させれば良い。上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤは完全に一致させることがより好ましいが、実際には多少の公差が生じるのは当然であるし、研磨中の偏心を考慮すると、公差５ｍｍ以内で一致させることにより研磨条件変更に対する定盤変形の応答性を十分に向上させることができる。すなわち、本発明でいうＰＣＤを一致させるとは、このような多少の公差がある場合も含むものである。
【００５８】
次に、図１に示した両面研磨装置１を用いて、ウエーハの表裏両面を同時に研磨する方法を示す。
まず、ウエーハ４をウエーハ保持孔が形成されたキャリアプレート６に挿入・保持した後、キャリアプレート６に保持されたウエーハ４を、上下定盤２，３を回転軸線方向へ進退させる昇降装置（不図示）を用いて、研磨布５が貼付された上定盤２及び下定盤３で挟み込む。その後、スラリー供給手段１６からスラリーを供給しながら、上側回転モータ（不図示）からシリンダー７を介して上定盤２を水平面内で回転させ、また下側回転モータ（不図示）からシリンダー７を介して下定盤３を水平面内で回転させる。このとき、ウエーハ４は、キャリアプレート６のウエーハ保持孔内で回転可能に保持されているため、上定盤２と下定盤３の回転速度を調節することにより、その回転速度の速い定盤の回転方向へ連れ回り（自転）させることができる。また、上下定盤２，３を回転させると同時に、キャリアプレート６を、偏心アーム１２が装着されたキャリアホルダ１１によって、キャリアプレートの自転をともなわない円運動で運動させる。それによって、ウエーハ４の表裏両面を同時に均一に研磨することができる。
【００５９】
このとき、上定盤２および下定盤３の回転速度は限定されず、また、各回転方向、上定盤２および下定盤３のウエーハ４に対する押圧力も限定されるものではない。上定盤および下定盤のシリコンウエーハの表裏両面に対する押圧は、流体等を介した加圧方法により行なうことが好ましく、主に上定盤に配置したハウジング部分により加圧される。通常、上下定盤のウエーハに対する押圧力は１００〜３００ｇ／ｃｍ２ある。またこのとき、ウエーハ表裏両面の研磨量および研磨速度も限定されない。
【００６０】
このようにウエーハの表裏両面を同時に研磨する際に、スラリー供給手段１６から供給されるスラリーの供給量を調節することによって、研磨面の温度を制御することができ、それによって、定盤形状を優れた応答性で制御しつつウエーハを研磨することができる。
【００６１】
スラリー供給手段から供給されるスラリーの供給量は、キャリアプレートの大きさ等の条件により異なるため限定されないが、通常は２．０〜６．０リットル／分である。このとき、スラリーの供給量を調節することによって、研磨中の研磨面の温度を制御でき、定盤形状を優れた応答性で制御することができる。それによって、ウエーハ形状を悪化させることなく安定した研磨を行うことができる。その際、使用されるスラリーの種類は限定されないが、例えば、シリコンウエーハを研磨する場合であれば、コロイダルシリカを含有したｐＨ９〜１１のアルカリ溶液を採用することができる。
【００６２】
このとき、スラリーの供給量の調節を研磨布の使用時間に応じて行うことが好ましく、それによって、研磨布の研磨能力等の経時変化に合わせて定盤形状を精度良く制御することができる。スラリーの供給量の調節は、例えば、研磨布の使用時間が長くなるにつれて、ウエーハ形状が管理目標値の範囲から外れないようにスラリーの供給量が経時的に減少するように調節すれば良く、その割合は研磨装置や研磨条件により適宜設定される。例えば、スラリーの供給量を５バッチのウエーハを研磨する毎に０．２リットル／分程度ずつ低下させるように調節することによって、研磨の進行にともなうウエーハ形状の変化を相殺するように定盤形状を変形させることができ、ウエーハ形状を容易に制御しながら研磨を行うことができる。それによって、複数バッチのウエーハを研磨する際にも、ウエーハ形状の経時的な変化を抑制でき、ウエーハの形状を悪化させることなく、ウエーハ形状を精度良く制御し安定して研磨を行うことができる。
【００６３】
また、上記のようにウエーハの表裏両面を同時に研磨する際に、上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、この形状調整手段を調節して定盤形状を制御しつつ研磨することによって、上定盤の形状を形状調整手段により強制的に変形させることができるため、ウエーハ形状の経時的な変化に合わせて定盤形状を適切に制御することができる。
【００６４】
例えば、図２（ａ）に示すように、上定盤２の荷重支点である固定手段９の外周側と中心側の２点に形状調整手段１５として上記に例示したマイクロメータを設置し、これらの各荷重支点部に設置した２つのマイクロメータのうち、固定手段９の外周側のマイクロメータを上方に緩め、中心側のマイクロメータを下方に押圧するように調節することによって、図２（ｂ）に示すように、上定盤２の形状を下に凸状となるように制御することができる。また反対に、固定手段９の外周側のマイクロメータを下方に押圧し、中心側のマイクロメータを上方に緩めるように調節することによって、図２（ｃ）に示すように、上定盤２の形状を上に凸状となるように制御することができる。
【００６５】
このとき、マイクロメータの調整量については、予め研磨温度等の研磨条件とウエーハ形状の変化との関係を明らかにしておくことによって決定される。この研磨条件とウエーハ形状の関係に基づいてマイクロメータを適切に調節することによって、研磨の進行にともなうウエーハ形状の変化を相殺するように定盤形状を変形させることができ、ウエーハ形状を容易に制御しながら研磨を行うことができる。それによって、複数バッチのウエーハの研磨を行う際にも、ウエーハ形状の経時的な変化を抑制でき、ウエーハの形状を悪化させることなく精度良く制御して、安定した研磨を行うことができる。
【００６６】
さらにこのとき、上定盤の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、キャリアプレートに保持されたウエーハの中心を円で結んだ時の円の直径であるウエーハ中心のＰＣＤとを一致させてウエーハを研磨することが好ましい。このように、上定盤荷重支点のＰＣＤとウエーハ中心のＰＣＤとを一致させることによって、スラリーの供給量の調節による定盤形状の制御、及び形状調整手段の調節による定盤形状の制御の応答性を一層向上させることができ、定盤形状を高精度に制御することができる。したがって、研磨の進行にともなうウエーハ形状の経時的な変化に対して、その変化を相殺するように定盤形状を精度良く制御することが可能となるため、ウエーハ形状を容易に制御しながら研磨を行うことができる。従って、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する際でも、ウエーハ形状を精度良く維持し、安定して研磨を行うことができる。
【００６７】
以下、スラリー供給量の変化（調節）による定盤変形の応答性、及び形状調整手段の調節による定盤変形の応答性について評価するために、スラリー供給量を変化させて、または形状調整手段を調節して研磨を行い、ウエーハ形状の応答性（特に直線性）について実験を行った結果を示す。
【００６８】
ウエーハの両面研磨装置として、図１に示す両面研磨装置を用いた。この両面研磨装置は、例えば、上定盤荷重支点のＰＣＤが６００ｍｍ、キャリアプレートの保持孔中心のＰＣＤが６００ｍｍと一致させた。また、キャリアプレートが自転をともなわない円運動で運動する際に、キャリアプレートの保持孔中心で作るピッチ円の平均的な位置と上定盤荷重支点で作るピッチ円の位置を一致させるようにした。また、形状調整手段１５として、上定盤２の荷重支点である固定手段９の外周側と中心側の２点にマイクロメータを設置し、これにより定盤形状を強制的に変形できるようにした。
【００６９】
この両面研磨装置を用いて、まず、キャリアプレート（５つの保持孔を有するキャリアプレート）の各ウエーハ保持孔にそれぞれ回転可能に直径３００ｍｍのシリコンウエーハを５枚（１バッチ）挿入した。各ウエーハは軟質不織布（研磨パッド）が貼付された上下定盤により２００ｇ／ｃｍ2 で押し付けられた。
【００７０】
その後、これらの上下研磨パッドをウエーハ表裏両面に押し付けたまま、上定盤側からスラリーを供給して上下定盤を回転させ、また円運動用モータによりタイミングチェーンを周転させて、キャリアプレートに自転をともなわない円運動（直径１０ｃｍ程度の円運動）をさせて、ウエーハの表裏両面を研磨した。なお、ここで使用するスラリーは、ｐＨ１０．５のアルカリ溶液中に、粒度０．０５μｍのコロイダルシリカからなる研磨砥粒を分散したものを使用した。
【００７１】
（スラリー供給量の変化（調節）による定盤変形の応答性）
スラリー供給量の変化（調節）による定盤変形の応答性を評価するために、スラリー供給量を等間隔で５段階変化させて、スラリー供給量の変化に対するウエーハ形状の応答性について調べた。実際には、実験条件１のスラリー供給量を３．０リットル／分に設定し、さらに実験条件２〜実験条件５まで０．２リットル／分ずつ供給量を変化（増加）させて、スラリー供給量の変化に対するウエーハ形状の変化（定盤形状の変化）を確認した。このとき、その他の条件については可能な限り同条件とし、特に研磨布は使用時間が同じ程度のものを用いて実験を行った。
【００７２】
この場合、定盤形状の変化を直接観察して定盤変形の応答性を評価しても良いが、実際には研磨ウエーハの形状が重要である。そのため、本実験においてはウエーハ形状を表すパラメータとして研磨後のウエーハの凹凸を測定し、中心部と外周部の厚さについて確認することによって、スラリー供給量の変化に対するウエーハ形状の応答性について評価を行った。測定の際には実験条件３の形状を基準とし、それより凸形状であればプラス、凹形状であればマイナス側とし、その変化を相対的に評価した。
【００７３】
（形状調整手段の調節による定盤変形の応答性）
形状調整手段の調節による定盤変形の応答性を評価するために、上定盤のハウジング付近に設置された外周側のマイクロメータと中心側のマイクロメータをそれぞれ上下に調節することにより、５つの条件で定盤形状を変化させて研磨を行った。
【００７４】
すなわち、実験条件３の状態（外周側のマイクロメータと中心側のマイクロメータの高さを同じにしたもの）を基準とし、外周側のマイクロメータを上方に緩めたものを実験条件２、更に中心側のマイクロメータを下方に押圧したものを実験条件１とした。また反対に、実験条件３を基準として、中心側のマイクロメータを上方に緩めたものを実験条件４、更に外周側のマイクロメータを下方に押圧したものを実験条件５とした。つまり、実験条件１及び２は上定盤の形状が図２（ｂ）に示したような下凸形状になるように、実験条件４及び５では図２（ｃ）に示すような上凸形状になるように制御し、この形状調整手段の調節に対するウエーハ形状の変化を確認した。
【００７５】
このとき、その他の条件は可能な限り同条件とし、特に研磨布は使用時間が同じ程度のものを用いて実験を行った。また、ウエーハ形状を表すパラメータとして、上記と同様に、研磨後のウエーハの凹凸を測定して形状調整手段の調節に対するウエーハ形状の応答性について評価した。
【００７６】
スラリー供給量の変化によるウエーハ形状の応答性を測定した結果を図５に、また形状調整手段の調節によるウエーハ形状の応答性を測定した結果を図６に示す。これらの測定結果は、５枚（１バッチ）の平均値を実験条件毎にプロットしたものである。スラリー供給量を変化させた場合は、図５に示したように、直線性がよく（相関係数０．９９８）、スラリー供給量の変化に対するウエーハ形状の応答性（すなわち、定盤変形の応答性）が良いことがわかる。また形状調整手段を調節した場合も同様に、図６に示したように、直線性がよく（相関係数０．９９５）、形状調整手段の変化に対するウエーハ形状の応答性（すなわち、定盤変形の応答性）が良いことがわかる。
【００７７】
以上の実験結果より、スラリー供給量や形状調整手段の調節による定盤変形の応答性はたいへん良好であることがわかる。これによって、例えば、同じ研磨布を用い連続して研磨を繰り返すことによって生じるウエーハ形状の変化に対し、これを相殺するように、図５又は図６に示すウエーハ形状の応答性（直線性）を考慮してスラリー供給量または形状調整手段を調節することにより、ウエーハ形状を悪化させることなく、高精度で安定した研磨を行うことができる。
【００７８】
また、上記に示したように、スラリーの供給量の調節、また形状調整手段の調節は、それぞれ別途に行うことによって定盤形状を精度良く制御することができるが、さらにスラリーの供給量と形状調整手段とを合わせて調節することにより、また定盤温度も定盤内の温調手段により合わせて調節することにより、より高精度にかつ容易に定盤形状を制御することができる。それによって、より高精度にウエーハ形状を制御でき安定して研磨を行うことができる。また、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨しても、バッチ毎のウエーハの形状を極めて高精度に維持でき安定して研磨を行うことができる。
【００７９】
また、これらのスラリーの供給量の調節及び形状調整手段の調節による定盤形状の制御は、研磨バッチ毎に調節しても良いし、研磨中に調節しても良い。通常研磨バッチ毎に調整することによって、ウエーハ形状を十分に制御することができる。例えば、数バッチのウエーハを研磨した後、ウエーハ形状を調べ、そのウエーハ形状の経時変化に応じてスラリー供給量の調整及び／または形状調整手段の調節を行って定盤形状を制御してから、次のバッチの研磨を行なうようにしても良い。
【００８０】
次に、本発明の別の形態である両面研磨装置について説明する。図３に本発明に係る４ウェイ方式の両面研磨装置の概略断面説明図を示す。
この４ウェイ方式の両面研磨装置２１は、ウエーハ保持孔を有する複数のキャリアプレート２６、キャリアプレートを自転および公転させるためのサンギヤ３１とインターナルギヤ３２、研磨布２５が貼付された上定盤２２及び下定盤２３、及びスラリー供給手段３４を有しており、ウエーハ２４を複数のキャリアプレート２６のウエーハ保持孔に挿入・保持し、これらのキャリアプレート２６を研磨布２５が貼付された上定盤２２及び下定盤２３で上下から挟み込んで、スラリー供給手段３４からスラリーを供給しながら、サンギヤ３１とインターナルギヤ３２とでキャリアプレート２６を自転および公転させるとともに、上定盤２２及び下定盤２３をウエーハに対して垂直な回転軸を中心に回転させることにより、ウエーハ２４の表裏両面を同時に研磨することができる。
【００８１】
このとき、上定盤２２には、回転及び研磨荷重をかけるシリンダー２７、その荷重を上定盤に伝えるハウジング２８、また、このハウジング２８と上定盤２２を固定するボルト等の固定手段２９が設置されており、さらに上定盤２２内には定盤の温度を制御するための温調手段（不図示）を具備している。
【００８２】
この上定盤２２の荷重支点は、上定盤２２とハウジング２８の接合部分である固定手段２９にある。本発明の両面研磨装置２１は、上定盤２２の荷重支点である固定手段２９近傍の荷重支点部、例えば図３に示すように固定手段２９の外周側と中心側の２点に形状調整手段３３を設置し、この設置した形状調整手段３３を調節することによって、上定盤２２を機械的に押圧してその形状を強制的に変形させることができる。このように本発明の両面研磨装置は、ウエーハを研磨する際に研磨布２５の研磨能力等の経時的な変化に応じて形状調整手段３３を調節して上定盤２２の形状を強制的に精度良く制御することができるため、ウエーハを高精度に安定して研磨することができる両面研磨装置とすることができる。
【００８３】
このとき、形状調整手段３３は特に限定されるものではないが、例えばマイクロメータであることが好ましい。このように形状調整手段がマイクロメータであれば、マイクロメータを正確に調節することによって、上定盤を機械的に所望の大きさで押圧して強制的に変形することができ、定盤を所望の形状に精度良く変形させることができる。
【００８４】
一方、下定盤２３には、モータ及び減速機（不図示）からの回転を下定盤に与えるシリンダー２７、定盤の荷重を支えるスラスト軸受け３０が設置されており、また下定盤２３内には定盤の温度を制御するための温調手段（不図示）を具備している。
【００８５】
これらの上定盤２２および下定盤２３の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）であることが好ましく、それによって、形状調整手段等による定盤の変形を容易に行うことができる。また、上定盤２２の下面および下定盤２３の上面に貼付される研磨布２５は特に限定されるものではないが、前記と同様に、一般的な研磨布である硬質発泡ウレタンパッド、不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた軟質の不織布パッド等を用いることができる。
【００８６】
また、スラリー供給手段３４は、上定盤にロータリジョイント（不図示）を介してスラリー供給孔を設けることにより構成され、例えば、不図示の電磁弁等によりスラリーの供給量を変化させることができる。また、スラリー供給手段を複数形成することができ、ウエーハの表面に常にスラリーが供給されるように配置されていることが好ましい。
【００８７】
このような両面研磨装置２１において、上定盤２２の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと、複数のキャリアプレート２６の中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させることが好ましい。
【００８８】
具体的に説明すると、上述のように、両面研磨装置２１の上定盤２２の荷重支点は、上定盤２２とハウジング２８の接合部分である固定手段２９にある。したがって、上定盤荷重支点のＰＣＤとは、上定盤の荷重支点である固定手段２９の中心を円で結んだ時の円の直径で表すことができる。また、このような両面研磨装置２１のキャリアプレート２６には複数のウエーハ保持孔が形成されており、キャリアプレートの保持孔中心を円で結んだ時の円の平均的な直径であるウエーハ保持孔中心のＰＣＤを上定盤荷重支点のＰＣＤと一致させることは難しい。そのため、このような両面研磨装置２１の場合は、複数のキャリアプレート２６の中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤを上定盤荷重支点のＰＣＤと一致させるようにする。それによって、ウエーハを研磨する際の、研磨スラリーの供給量の調節、また形状調整手段の調整等に対する定盤変形の応答性（特に直線性）を向上させることができ、研磨されるウエーハ形状を高精度に制御し安定して研磨を行うことができる両面研磨装置とすることができる。
【００８９】
このとき、上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレート中心のＰＣＤを一致させるとは、完全に一致させることが望ましいが、前述と同様に、公差５ｍｍ以内で一致させれば良く、それによって、研磨条件の調節に対する定盤変形の応答性を向上させることができ、本発明はこのような多少の公差がある場合も含まれる。
【００９０】
次に、図３に示す４ウェイ方式の両面研磨装置を用いて、ウエーハの表裏両面を同時に研磨する方法を示す。
まず、ウエーハ２４をウエーハ保持孔が形成された複数のキャリアプレート２６に挿入・保持した後、キャリアプレート２６に保持されたウエーハ２４を、上下定盤２２，２３を回転軸線方向へ進退させる昇降装置（不図示）を用いて研磨布２５が貼付された上定盤２２及び下定盤２３で挟み込む。その後、スラリー供給手段３４からスラリーを供給しながら、上側回転モータ（不図示）からシリンダー２７を介して上定盤２２を水平面内で回転させ、また下側回転モータ（不図示）からシリンダー２７を介して下定盤２３を水平面内で回転させる。それと同時に複数のキャリアプレート２６をサンギヤ３１とインターナルギヤ３２とで自転および公転させることによって、ウエーハの表裏両面を均一に研磨することができる。
【００９１】
このとき、上定盤および下定盤の回転速度、各回転方向、上定盤および下定盤のウエーハに対しての押圧力等は限定されるものではなく、従来行われている条件で研磨することができる。
【００９２】
そしてウエーハの表裏両面を同時に研磨する際に、スラリー供給手段３４から供給されるスラリーの供給量を調節することによって、研磨面の温度を制御することができ、それによって、定盤形状を優れた応答性で制御しつつウエーハを研磨でき、ウエーハ形状を悪化させることなく安定した研磨を行うことができる。その際、使用するスラリーの種類は、前述と同様に限定されない。
【００９３】
このとき、スラリーの供給量の調節を研磨布の使用時間に応じて行うことが好ましく、それによって、研磨布の研磨能力等の経時変化に合わせて定盤形状を精度良く制御することができる。例えば、スラリーの供給量の調節は、研磨布の使用時間が長くなるにつれスラリーの供給量が経時的に減少するように調節すれば良く、その割合は研磨装置や研磨条件により適宜設定される。このように、スラリーの供給量の調節を研磨布の使用時間に応じて行うことによって、研磨の進行にともなうウエーハ形状の変化を相殺するように定盤形状を変形させることができ、ウエーハ形状を容易に制御しながら研磨を行うことができる。また、複数バッチのウエーハを研磨する際にも、ウエーハ形状の経時的な変化を抑制でき、ウエーハの形状を悪化させることなく、ウエーハ形状を精度良く制御して安定して研磨を行うことができる。
【００９４】
一方、上記のようにウエーハの表裏両面を同時に研磨する際に、上定盤２２の荷重支点部に形状調整手段３３を設け、この形状調整手段３３を調節して定盤形状を制御しつつウエーハを研磨する。それによって、上定盤の形状を、例えば図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、形状調整手段により強制的に変形させることができ、また予め研磨温度等の研磨条件とウエーハ形状の変化との関係を明らかにしておき、その関係に基づいてマイクロメータを適切に調節することによって、研磨の進行にともなうウエーハ形状の変化を相殺するように定盤形状を変形させることができ、ウエーハ形状を容易に制御しながら研磨を行うことができる。さらに、複数バッチのウエーハの研磨を行う際にも、ウエーハ形状の経時的な変化を抑制でき、ウエーハの形状を悪化させることなく精度良く制御して安定した研磨を行うことができる。
【００９５】
さらにこのとき、上定盤２２の荷重支点を円で結んだ時の円の直径である上定盤荷重支点のＰＣＤと複数のキャリアプレートの中心を円で結んだ時の円の直径であるキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させてウエーハを研磨することが好ましい。このように、上定盤荷重支点のＰＣＤとキャリアプレート中心のＰＣＤとを一致させることによって、スラリーの供給量の調節による定盤形状の制御、及び形状調整手段の調節による定盤形状の制御の応答性を向上させることができ、定盤形状を高精度に制御することができる。したがって、研磨の進行にともなうウエーハ形状の経時的な変化に対して、その変化を相殺するように定盤形状を精度良く制御することが可能となるため、ウエーハ形状を一層容易に制御しながら研磨を行うことができる。それによって、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する際でも、ウエーハ形状を精度良く維持し、安定して研磨を行うことができる。
【００９６】
このとき、スラリー供給量の変化（調節）による定盤変形の応答性、及び形状調整手段の調節による定盤変形の応答性は、前述の両面研磨装置１と同様に、たいへん良好である。従って、例えば、同じ研磨布を用い連続して研磨を繰り返すことによって生じるウエーハ形状の変化に対し、これを相殺するように、ウエーハ形状の応答性（直線性）を考慮してスラリー供給量または形状調整手段を調節することにより、ウエーハ形状を悪化させることなく、高精度で安定した研磨を行うことができる。
【００９７】
さらに、スラリーの供給量と形状調整手段とを合わせて調節することにより、また定盤温度も定盤内の温調手段により合わせて調節することにより、より高精度にかつ容易に定盤形状を制御することができる。それによって、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨しても、バッチ毎のウエーハの形状を極めて高精度に維持でき、安定して研磨を行うことができる。
【００９８】
尚、これらのスラリーの供給量の調節及び形状調整手段の調節による定盤形状の制御は、前述と同様に、研磨バッチ毎に調節しても良いし、研磨中に調節しても良い。
【００９９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
ウエーハの両面研磨装置として、図１に示すような、上定盤荷重支点のＰＣＤが６００ｍｍ、キャリアプレートの保持孔中心（キャリアプレートに保持されたウエーハ中心）のＰＣＤが６００ｍｍであり、研磨中にキャリアプレートの保持孔中心で作るピッチ円の平均的な位置と上定盤荷重支点で作るピッチ円の位置を一致させるようにしたキャリアプレートが自転をともなわない円運動で運動する両面研磨装置を用いて、スラリー供給量を調節して定盤形状を制御しつつ、２０バッチ分のシリコンウエーハを繰り返し研磨した。
【０１００】
まず、キャリアプレート（５つの保持孔を有するキャリアプレート）の各ウエーハ保持孔に５枚（１バッチ）の直径３００ｍｍのシリコンウエーハをそれぞれ回転可能に挿入した。各ウエーハは、軟質不織布（研磨パッド）が貼付された上下定盤により２００ｇ／ｃｍ2の押圧力で押し付けられて、上定盤と下定盤を回転軸を中心に回転させるとともに、キャリアプレートに自転をともなわない円運動をさせて研磨が行なわれた。スラリーは、ｐＨ１０．５のアルカリ溶液中に、粒度０．０５μｍのコロイダルシリカからなる研磨砥粒を分散したものを使用し、初期スラリー供給量４．０リットル／分で実施した。
【０１０１】
２０バッチのウエーハを研磨中、研磨布は取り替えられることなく、５バッチの研磨毎に０．２リットル／分ずつスラリー供給量を低下させることによってウエーハ形状の変化を補正しながら、繰り返し研磨を行った。
【０１０２】
研磨後、得られたウエーハの形状について、ＧＢＩＲで評価した。ＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｂａｃｋ  Ｉｄｅａｌ  Ｒａｎｇｅ）とは、ウエーハ面内に１つの基準面を持ち、この基準面に対する最大、最小の位置変位の幅と定義され、従来からの慣例の仕様であるＴＴＶ（全厚さ偏差）に相当するものである。今回の測定には、ＡＤＥ社製の静電容量型フラットネス測定器（ＡＦＳ３２２０）を用い評価を行った。その際、１バッチ目のＧＢＩＲを基準とし、その相対的変化をプロットした。その結果を図７に示す。
【０１０３】
（比較例１）
比較のため、実施例１と同様のウエーハの両面研磨装置を用いて、スラリーの供給量を調節することなく一定に維持して、２０バッチのシリコンウエーハを連続して研磨を行なった。その他の研磨条件については実施例１と同様にした（特に研磨布の使用時間が同じ程度のものを用いた）。
研磨後得られたウエーハの形状についてＧＢＩＲで評価し、１バッチ目のＧＢＩＲを基準とし、その相対的変化をプロットした。その結果を図７に重ねて示す。
【０１０４】
図７に示したように、実施例１では、スラリーの供給量を調節することによって、ウエーハ形状を一定範囲内に制御することができ、複数バッチのウエーハを研磨してもウエーハ形状を管理目標値（管理上限値）の範囲内に維持することができた。しかしながら、比較例１では、研磨バッチ数が増えるにつれて（研磨布の使用頻度が増えるにつれて）ウエーハ形状が悪化し、研磨バッチ数が１０バッチを越えると管理目標値（管理上限値）の範囲外になってしまった。
【０１０５】
（実施例２及び比較例２）
次に、ウエーハの両面研磨装置として、実施例１と同様の両面研磨装置を用い、温調手段である定盤内の配管に２５℃に制御された水を供給して直径３００ｍｍのシリコンウエーハを１バッチ研磨した後、定盤内の温調手段に温水を流し温度を４０℃に変更して次のバッチのシリコンウエーハの研磨を行った。その際、定盤の温度変化に応じてマイクロメータによる形状調整手段を調節し、上定盤の形状を強制的に図２（ｂ）の状態に変形させて研磨を行って得られたウエーハ（実施例２）と、形状調整手段を用いずに研磨を行って得られたウエーハ（比較例２）について、それらのウエーハ形状を比較した。
【０１０６】
その結果、定盤温度の変化の際に、形状調整手段を調節して研磨を行った実施例２のウエーハの形状は、２５℃の定盤内温度で研磨した１バッチ目のウエーハとほぼ同じ形状であった。このように上定盤に設けた形状調整手段を調節することにより、定盤温度のような研磨条件が大きく変化した場合でも、ウエーハ形状を制御して研磨することができた。それに対して、形状調整手段を用いずに研磨を行った比較例２のウエーハの形状は、ウエーハ形状が極端な中凸形状となっていた。
【０１０７】
（実施例３及び比較例３）
ウエーハの両面研磨装置として、図３に示すような、上定盤荷重支点のＰＣＤが８００ｍｍ、キャリアプレート中心のＰＣＤが８００ｍｍである４ウェイ方式の両面研磨装置を用いて、実施例３としてスラリー供給量を調節して定盤形状を制御しつつ研磨する場合と比較例３としてスラリー供給量を一定に維持して研磨する場合について、２０バッチ分のウエーハを繰り返し研磨した。
【０１０８】
まず、５つのキャリアプレートのそれぞれに形成された３つのウエーハ保持孔に直径３００ｍｍのシリコンウエーハを合計１５枚（１バッチ）挿入した。各ウエーハは、軟質不織布（研磨パッド）が貼付された上下定盤により２００ｇ／ｃｍ2の押圧力で押し付けられ研磨が行なわれた。スラリーは、ｐＨ１０．５のアルカリ溶液中に、粒度０．０５μｍのコロイダルシリカからなる研磨砥粒を分散したものを使用し、初期スラリー供給量５．０リットル／分で実施した。また、２０バッチのウエーハを研磨中、研磨布は取り替えられることなく、実施例３では５バッチの研磨毎に０．２リットル／分ずつスラリー供給量を低下させることによってウエーハ形状の変化を補正しながら繰り返し研磨を行い、また比較例３ではスラリー供給量を調節することなく一定に維持して繰り返し研磨を行なった。その他の研磨条件については、実施例３及び比較例３ともに同様にした。
【０１０９】
研磨後得られたウエーハの形状について、実施例３及び比較例３ともにＧＢＩＲで評価し、１バッチ目のＧＢＩＲを基準とし、その相対的変化をプロットした。その結果を図８に重ねて示す。
【０１１０】
図８に示したように、実施例３では、スラリーの供給量を調節することによって、ウエーハ形状を一定範囲内に制御することができ、複数バッチのウエーハを研磨してもウエーハ形状を管理目標値（管理上限値）の範囲内に維持することができた。しかしながら、比較例３では、研磨バッチ数が増えるにつれて（研磨布の使用頻度が増えるにつれて）ウエーハ形状が悪化し、研磨バッチ数が１０バッチを越えると管理目標値（管理上限値）の範囲外になってしまった。
【０１１１】
（実施例４及び比較例４）
次に、ウエーハの両面研磨装置として、実施例３及び比較例３と同様の両面研磨装置を用い、定盤内の温調手段の温度を２５℃に制御して直径３００ｍｍのシリコンウエーハを１バッチ研磨した後、定盤内の温調手段の温度を４０℃に変更して次のバッチのシリコンウエーハの研磨を行った。その際、定盤内の温度変化に応じてマイクロメータによる形状調整手段を調節し、上定盤の形状を強制的に図２（ｂ）の状態に変形させて研磨を行って得られたウエーハ（実施例４）と、形状調整手段を用いずに研磨を行って得られたウエーハ（比較例４）について、それらのウエーハ形状を比較した。
【０１１２】
その結果、定盤温度の変化の際に、形状調整手段を調節して研磨を行った実施例４のウエーハの形状は、２５℃の定盤内温度で研磨した１バッチ目のウエーハとほぼ同じ形状であった。このように上定盤に設けた形状調整手段を調節することにより、定盤温度のような研磨条件が大きく変化した場合でも、ウエーハ形状を制御して研磨することができた。それに対して、形状調整手段を用いずに研磨を行った比較例４のウエーハの形状は、ウエーハ形状が極端な中凸形状となっていた。
【０１１３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１１４】
例えば、上記実施の形態において、本発明の両面研磨装置の一例として、キャリアプレートの運動がキャリアプレートの自転をともなわない円運動をするものを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ウエーハを均一に研磨できるようなキャリアプレートの運動であればどのような運動をする両面研磨装置であってもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエーハの研磨を行う際に、供給されるスラリーの供給量を調節すること、また上定盤の荷重支点部に形状調整手段を設け、該形状調整手段を調節することにより、定盤形状を優れた応答性で制御することができる。それによって、ウエーハ形状を精度良く安定させて研磨を行うことができ、また、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨する場合でも、ウエーハの形状を悪化させることなく、バッチ毎のウエーハ形状を高精度で制御して安定した研磨を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る両面研磨装置の一例を示す概略断面説明図である。
【図２】形状調整手段の調節による上定盤の変形を示した概略説明図である。
【図３】本発明に係る別の形態の（４ウェイ方式の）両面研磨装置の一例を示す概略断面説明図である。
【図４】従来の両面研磨装置の一例を示す概略断面説明図である。
【図５】スラリーの供給量の変化に対するウエーハ形状の応答性を示したグラフである。
【図６】形状調整手段の調節によるウエーハ形状の応答性を示したグラフである。
【図７】実施例１及び比較例１において、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨したときのウエーハ形状の制御性について評価したグラフである。
【図８】実施例３及び比較例３において、複数バッチのウエーハを繰り返し研磨したときのウエーハ形状の制御性について評価したグラフである。
【符号の説明】
１…両面研磨装置、  ２…上定盤、  ３…下定盤、
４…ウエーハ、  ５…研磨布、  ６…キャリアプレート、
７…シリンダー、  ８…ハウジング、  ９…固定手段、
１０…スラスト軸受け、  １１…キャリアホルダ、
１１（ａ）…軸受部、  １１（ｂ）…環状部、
１２…偏心アーム、  １２（ａ）…偏心軸、  １２（ｂ）…回転軸、
１３…スプロケット、  １４…タイミングチェーン、
１５…形状調整手段、  １６…スラリー供給手段、
２１…４ウェイ方式の両面研磨装置、  ２２…上定盤、  ２３…下定盤、
２４…ウエーハ、  ２５…研磨布、  ２６…キャリアプレート、
２７…シリンダー、  ２８…ハウジング、  ２９…固定手段、
３０…スラスト軸受け、  ３１…サンギア、  ３２…インターナルギア、
３３…形状調整手段、  ３４…スラリー供給手段。
【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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