(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上定盤及び下定盤と、
該上定盤に設けられた上研磨布と、下定盤表面に設けられた下研磨布と、
研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられ前記下定盤表面の下研磨布上に配置されるとともに前記上定盤表面の上研磨布に接するキャリヤプレートと、
前記キャリヤプレートを回転させることにより、ウェーハを前記上研磨布及び下研磨布によって研磨させるキャリヤ回転機構とを有する両面研磨のウェーハ研磨装置において、
前記キャリヤプレートは、前記ウェーハ保持孔に保持された前記ウェーハの周縁部がその中心部より前記研磨布の領域内を通過する時間総量が減少するように、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨作用領域外である外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持され、
前記上研磨布と下研磨布とは、平面視輪郭の大きさ又は形状が異なり、該研磨布は、平面視環状に形成され、外周縁の輪郭形状又は内周縁の輪郭形状が波状や鋸刃状の周期的な非円形に形成されて、
前記研磨作用領域外を通過する前記ウェーハ周縁部の面積が、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％とされてなることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項２】
上定盤及び下定盤と、
該上定盤に設けられた上研磨布と、下定盤表面に設けられた下研磨布と、
研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられ前記下定盤表面の下研磨布上に配置されるとともに前記上定盤表面の上研磨布に接するキャリヤプレートと、
前記キャリヤプレートを回転させることにより、ウェーハを前記上研磨布及び下研磨布によって研磨させるキャリヤ回転機構とを有する両面研磨のウェーハ研磨装置において、
前記キャリヤプレートは、前記ウェーハ保持孔に保持された前記ウェーハの周縁部がその中心部より前記研磨布の領域内を通過する時間総量が減少するように、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨作用領域外である外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持され、
前記上研磨布と下研磨布とは、平面視輪郭の大きさ又は形状が異なり、該研磨布は、平面視環状に形成され、外周縁の輪郭形状又は内周縁の輪郭形状が楕円や多角形の周期的な非円形に形成されて、
前記研磨作用領域外を通過する前記ウェーハ周縁部の面積が、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％とされてなることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項３】
上定盤及び下定盤と、
該上定盤に設けられた上研磨布と、下定盤表面に設けられた下研磨布と、
研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられ前記下定盤表面の下研磨布上に配置されるとともに前記上定盤表面の上研磨布に接するキャリヤプレートと、
前記キャリヤプレートを回転させることにより、ウェーハを前記上研磨布及び下研磨布によって研磨させるキャリヤ回転機構とを有する両面研磨のウェーハ研磨装置において、
前記キャリヤプレートは、前記ウェーハ保持孔に保持された前記ウェーハの周縁部がその中心部より前記研磨布の領域内を通過する時間総量が減少するように、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨作用領域外である外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持され、
前記上研磨布と下研磨布とは、平面視輪郭の大きさ又は形状が異なり、該研磨布は、平面視環状に形成され、外周縁の輪郭形状又は内周縁の輪郭形状が非円形となるように前記研磨布の外周縁または内周縁には、少なくとも一つの切欠部が設けられ、
前記切欠部の形状として、前記研磨布外周縁に設ける場合には、該切欠部の周方向の幅について前記研磨布の外周縁の幅より中心寄りの幅が狭くなるような波形状やくさび状の形状とし、前記研磨布内周縁に設ける場合には、前記研磨布の外周寄りが幅狭になるような波形状やくさび状の形状として、
前記研磨作用領域外を通過する前記ウェーハ周縁部の面積が、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％とされてなることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項４】
請求項３記載のウェーハ研磨装置において、
前記切欠部が、前記研磨布の周方向に離散的、周期的に複数設けられていることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路を形成するウェーハ等の表面を研磨するためのウェーハ研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面がエッチングされたシリコンウェーハは、ポリッシング工程において、その表面に機械的化学的研磨が施される。例えば面研磨により、このウェーハの表面が平滑で無歪の鏡面に仕上げられる。
一般的な両面研磨のウェーハ研磨装置は、以下のように構成されている。すなわち、対向位置して設けられた上定盤及び下定盤と、該上定盤と下定盤表面にそれぞれ貼着された研磨布と、下定盤表面の研磨布上に配置された円板状のキャリヤプレートとを有し、下定盤の中央には太陽ギアが設けられた回転軸が配置されており、また、下定盤外周周囲にはインターナルギアが設けられている。
キャリヤプレートには研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられている。キャリヤプレートの外周周囲には前記太陽ギア及びインターナルギアと噛み合うギアが設けられており、キャリヤプレートは前記回転軸の回転により、下定盤上を回転軸回りに自転しながら公転するようになっている。
【０００３】
ウェーハの研磨の際は、研磨布に焼成シリカやコロイダルシリカ（シリカゾル）などの研磨砥粒を含む研磨液（スラリー）を供給しながら、研磨布と各ウェーハとの間に所定の荷重及び相対速度を与えて研磨する。すなわち、片面研磨の場合は、各研磨ヘッドによりそれぞれのキャリヤを回転しながら、キャリヤに貼着されたウェーハを研磨する。両面研磨の場合は回転軸を駆動させ太陽ギアを回転させると、キャリヤプレートは太陽ギアとインターナルギアとにより、回転軸のまわりを自転しながら公転する。ウェーハは研磨荷重を与えられているので、キャリヤプレートの自転及び公転にともないウェーハが研磨される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のウェーハ研磨装置は、以下に示す問題点を有している。
すなわち、ウェーハが回転する際、キャリヤの中心部付近に比べて周縁部付近の回転速度が速い。このため、ウェーハ周縁部の研磨量が他の部分に比べて増加し、周縁部は中央部より肉厚の薄い薄肉部（いわゆる「ダレ」）が形成される。特に、８インチウェーハにおいては、キャリヤの直径が６００ｍｍ程度と大径であり、薄肉部形成量が大きい。これにより、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）、ＳＢＩＲ（Site Back-side Ideal Range）などで示されるウェーハ表面の平坦度が低下していた。
さらに、研磨時にはウェーハが研磨布に押圧されており、その部分の研磨布は弾性圧縮変形している。このときの状態を図１７に示した。図において弾性圧縮変形している研磨布２５、２６は復元力としての押圧力をウェーハＷに与えている。この押圧力はウェーハ４の周縁部で特に大きいため、ウェーハＷの周縁部は中央部よりも大きな外圧が働くこととなり、ウェーハＷ周縁部の研磨量が多くなる。
以上のことから、図１７に示すように、ウェーハ周縁ほど多く研磨されることにより薄肉部Ａが形成され、ウェーハＷ表面が図１８に示すような凸曲面状になり平坦度が低下するという問題点があった。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明においては、周縁部の薄肉部発生を防止してウェーハの平坦度をより向上させることが可能なウェーハ研磨方法およびウェーハ研磨装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のウェーハ研磨装置は、上定盤及び下定盤と、
該上定盤に設けられた上研磨布と、下定盤表面に設けられた下研磨布と、
研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられ前記下定盤表面の下研磨布上に配置されるとともに前記上定盤表面の上研磨布に接するキャリヤプレートと、
前記キャリヤプレートを回転させることにより、ウェーハを前記上研磨布及び下研磨布によって研磨させるキャリヤ回転機構とを有する両面研磨のウェーハ研磨装置において、
前記キャリヤプレートは、前記ウェーハ保持孔に保持された前記ウェーハの周縁部がその中心部より前記研磨布の領域内を通過する時間総量が減少するように、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨作用領域外である外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持され、
前記上研磨布と下研磨布とは、平面視輪郭の大きさ又は形状が異なり、該研磨布は、平面視環状に形成され、外周縁の輪郭形状又は内周縁の輪郭形状が波状や鋸刃状の非円形に形成されて、
前記研磨作用領域外を通過する前記ウェーハ周縁部の面積が、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％とされてなることにより上記課題を解決した。
本発明のウェーハ研磨装置は、上定盤及び下定盤と、
該上定盤に設けられた上研磨布と、下定盤表面に設けられた下研磨布と、
研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられ前記下定盤表面の下研磨布上に配置されるとともに前記上定盤表面の上研磨布に接するキャリヤプレートと、
前記キャリヤプレートを回転させることにより、ウェーハを前記上研磨布及び下研磨布によって研磨させるキャリヤ回転機構とを有する両面研磨のウェーハ研磨装置において、
前記キャリヤプレートは、前記ウェーハ保持孔に保持された前記ウェーハの周縁部がその中心部より前記研磨布の領域内を通過する時間総量が減少するように、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨作用領域外である外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持され、
前記上研磨布と下研磨布とは、平面視輪郭の大きさ又は形状が異なり、該研磨布は、平面視環状に形成され、外周縁の輪郭形状又は内周縁の輪郭形状が楕円や多角形の非円形に形成されて、
前記研磨作用領域外を通過する前記ウェーハ周縁部の面積が、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％とされてなることにより上記課題を解決した。
本発明のウェーハ研磨装置は、上定盤及び下定盤と、
該上定盤に設けられた上研磨布と、下定盤表面に設けられた下研磨布と、
研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられ前記下定盤表面の下研磨布上に配置されるとともに前記上定盤表面の上研磨布に接するキャリヤプレートと、
前記キャリヤプレートを回転させることにより、ウェーハを前記上研磨布及び下研磨布によって研磨させるキャリヤ回転機構とを有する両面研磨のウェーハ研磨装置において、
前記キャリヤプレートは、前記ウェーハ保持孔に保持された前記ウェーハの周縁部がその中心部より前記研磨布の領域内を通過する時間総量が減少するように、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨作用領域外である外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持され、
前記上研磨布と下研磨布とは、平面視輪郭の大きさ又は形状が異なり、該研磨布は、平面視環状に形成され、外周縁の輪郭形状又は内周縁の輪郭形状が非円形となるように前記研磨布の外周縁または内周縁には、少なくとも一つの切欠部が設けられ、
前記切欠部の形状として、前記研磨布外周縁に設ける場合には、該切欠部の周方向の幅について前記研磨布の外周縁の幅より中心寄りの幅が狭くなるような波形状やくさび状の形状とし、前記研磨布内周縁に設ける場合には、前記研磨布の外周寄りが幅狭になるような波形状やくさび状の形状として、
前記研磨作用領域外を通過する前記ウェーハ周縁部の面積が、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％とされてなることにより上記課題を解決した。
本発明のウェーハ研磨装置は、上記のウェーハ研磨装置において、
前記切欠部が、前記研磨布の周方向に離散的、周期的に複数設けられていることができる。
本発明のウェーハ研磨装置は、上定盤及び下定盤と、該上定盤に設けられた上研磨布と、下定盤表面に設けられた下研磨布と、研磨すべきウェーハを保持するウェーハ保持孔が設けられ前記下定盤表面の下研磨布上に配置されるとともに前記上定盤表面の上研磨布に接するキャリヤプレートと、前記キャリヤプレートを回転させることにより、ウェーハを前記上研磨布及び下研磨布によって研磨させるキャリヤ回転機構とを有するウェーハ研磨装置において、前記キャリヤプレートは、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨作用領域外を通過するように支持されており、前記研磨作用領域外を通過する前記ウェーハ周縁部の面積が、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％とされてなることを特徴とする。
【０００７】
このウェーハ研磨装置においては、研磨ヘッド、キャリヤプレートの回転時に、ウェーハ周縁部の一部が上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の研磨布の研磨作用領域外、例えば外周縁外方または内周縁内方を通過することがある。
このため、ウェーハの周縁部は、その中心部よりも研磨布の研磨作用領域を通過する時間総量が減少する。したがって、前記のようにウェーハ周縁部が研磨布の研磨作用領域を通過する際は中央部より多く研磨されるものの、研磨作用領域を通過する時間総量が少ないので、結果的に研磨量が相殺されることとなる。
なお、ウェーハ周縁部の少なくとも一部分が常時研磨布の研磨作用領域外に通過することとしてもよいし、ウェーハ周縁部が一時的に研磨布の研磨作用領域外に通過することとしてもよい。
【０００８】
ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。研磨布としては、例えば硬質ウレタンパッド、ＣｅＯ2パッドなどが挙げられる。
研磨液としては、例えば焼成シリカやコロイダルシリカ（研磨砥粒）、アミン（加工促進材）および有機高分子（ヘイズ抑制材）などを混合したものを採用することができる。コロイダルシリカとは、珪酸微粒子の凝縮が起こらないで一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を形成して存在する。
研磨布の研磨作用領域外を通過するウェーハ周縁部の面積は、ウェーハ表面積全体の１０〜３０％、特に２０〜２５％が望ましい。１０％未満ではウェーハ形状に変化がみられない（周縁部の薄肉化を解消することができない）という不都合が生じる。また、３０％を超えると、ウェーハ周縁部に切り上がりが生じることがあるという不都合がある。
【０００９】
本発明のウェーハ研磨装置は、上記のウェーハ研磨装置において前記キャリヤプレートは、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の少なくともいずれか一方の外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持され、該研磨布は、平面視環状に形成され、外周縁の輪郭形状又は内周縁の輪郭形状が非円形であることを特徴とする、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のウェーハ研磨装置は、上記のウェーハ研磨装置において、前記研磨布の外周縁または内周縁には、少なくとも一つの切欠部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
切欠部の形状としては、例えば研磨布外周縁に設ける場合には、切欠部の周方向の幅について研磨布の外周縁の幅より中心寄りの幅が狭くなるような形状とし、研磨布内周縁に設ける場合には、研磨布の外周寄りが幅狭になるような形状とする。具体的には、波形状やくさび状等の切欠部とするが、その形状は種々であってよい。このような切欠部を設けることで、研磨布の外周縁又は内周縁の輪郭形状を非円形とする。切欠部の数は少なくとも一つであってよく、研磨布の周方向に離散的、周期的に複数設けてもよい。
また、研磨布の外周縁又は内周縁を非円形にする構成としては、上記切欠部に限るものではなく、例えば、研磨布の輪郭形状を波状や鋸刃状に形成し、または研磨布を楕円や多角形等に形成してもよい。
この構成においては、以下の作用を有する。
すなわち、前記のように研磨布の輪郭形状を円形とし、図１１に示すようにウェーハの周縁部における軌跡が研磨布の外周縁外方又は内周縁内方を通過するように支持した場合、ウェーハ周縁部３５、３６の研磨量が減少し、ウェーハＷのダレが解消される。
しかし、場合によっては、ウェーハ周縁部３５、３６と、研磨領域を全く出ないウェーハ中心部との境界に、図２０に示すような段差Ｂが現れる。本発明の請求項４、５に係る発明として、例えば図１２や図１３に示す構成とすれば、研磨布の研磨領域外にはみ出す部分と、はみ出さない部分との境界が滑らかになるので、図２０の符号Ｂで示されたような段差が緩やかになる。具体的には、例えば研磨布の外周縁に上記切欠部を設けた場合には、切欠部は研磨布の中心寄りが幅狭に形成されているので、ウェーハ周縁部のなかでも外周寄りの研磨量を少なく、中心寄りの研磨量を比較的多くすることができる。つまり、ウェーハ周縁部のなかでも研磨量に差を与えることができ、研磨量を制御することができるので、上記の段差Ｂを緩やかにすることができてウェーハの平坦度を向上させることができる。
【００１２】
本発明のウェーハ研磨装置は、上記のいずれかに記載のウェーハ研磨装置において、前記キャリヤプレートは、当該キャリヤプレートが回転させられたときに前記ウェーハ保持孔の周縁部における軌跡が前記上研磨布及び下研磨布の研磨作用領域外を通過するように支持され、前記上研磨布と下研磨布とは、平面視輪郭の大きさ又は形状が異なることを特徴とする。
【００１３】
このウェーハ研磨装置においては、キャリヤプレートの回転時に、ウェーハ保持孔の周縁部の一部が研磨布の研磨作用領域外、例えば外周縁外方または内周縁内方に位置することがある。
このため、ウェーハ保持孔に保持されたウェーハの周縁部は、その中心部より研磨布の領域内を通過する時間総量が減少する。したがって、ウェーハが研磨布の領域内を通過する際、前記のように周縁部がより多く研磨されるものの、領域内を通過する時間総量が少ないので、研磨量が相殺されることとなる。
さらに、上研磨布と下研磨布は、平面視輪郭の大きさまたは形状が異なることから、ウェーハの上面と下面とでウェーハ周縁部の研磨状態が異なる。したがって、ウェーハの上面と下面とで異なる研磨を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の前提技術について説明する。
図１は、第１の前提技術に係るウェーハ研磨装置の要部拡大断面図である。図２は、第１の前提技術に係る研磨定盤の平面図である。本技術は片面研磨用のウェーハ研磨装置である。
図１において、１０はバッチ式のシリコンウェーハ研磨装置であり、この研磨装置１０は、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、この上方に配設された４台の研磨ヘッド１３とを備えている。
【００１５】
研磨布１１としては、直径２００ｍｍ、厚さ１．３ｍｍの硬質不織布ウレタンパッド（「ｓｕｂａ８００」、株式会社ロデールニッタ製）を採用している。しかも、この研磨布１１の周縁部には、非研磨作用領域として幅２５ｍｍ、深さ０．６ｍｍの環状溝１１ａが切り欠き形成されている。この溝幅は、ウェーハ研磨時、回転中の各ウェーハ周縁部の一部を研磨布１１の研磨作用領域外にはみ出してシリコンウェーハＷを研磨することが可能な幅である。環状溝１１ａは研磨作用領域より薄く形成されているため、研磨作用領域からはみ出したウェーハ周縁部の一部は研磨作用領域より小さい押圧力で研磨布（環状溝１１ａ）と接することとなる。
研磨ヘッド１３の下面には、キャリヤ１４を介して、５枚の直径８インチ、厚さ７２５μｍのシリコンウェーハＷが、ヘッド中心部を中心に７２度間隔でワックス貼着されている。なお、各シリコンウェーハＷは、それぞれのシリコンウェーハの周縁部に形成されたノッチｗ１を、キャリヤの半径方向の外側に向けて配置してある。研磨定盤１２および各研磨ヘッド１３の回転方向は同じ方向である（図２参照）。
【００１６】
なお、ここで示す全ての前提技術及び後述する本発明に係るウェーハ研磨装置としては、ワックスを使用しないワックスレスのタイプでもよい。
ワックスレスマウント式の研磨装置は、ウェーハ直径より若干大径な孔部内に吸着パッド（スエードパッドなど）を配置したテンプレートを用い、この吸着パッドの表面にある発泡層（ナップ部）と、ウェーハ裏面とに純水などを供給して、その純水の表面張力を利用して、ウェーハのハンドリングを行うものである。
ただし、この装置は、ウェーハが水の表面張力により吸着パッドに吸着されているだけなので、マウンティングブロック（キャリヤ）側へのウェーハの固着力が弱い。そのため、マウンティングブロックの回転中、いったん研磨布の外にはみ出したウェーハ周縁部の一部が、再び研磨布の研磨作用面に押し当てられる際、ウェーハ周縁部がまくれてしまい、ウェーハを傷つけるおそれがある。
【００１７】
次に、この研磨装置１０を用いたシリコンウェーハＷの研磨方法を説明する。
図１、図２に示すように、まず５枚のシリコンウェーハＷを７２度間隔で各キャリヤ１４にワックス貼着し、それから各キャリヤ１４を対応する研磨ヘッド１３の下面に固着する。
そして、各研磨ヘッド１３を下降することで、０．３ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で、各シリコンウェーハＷを、研磨定盤１２上に展張された研磨布１１の研磨作用面に押しつける。この状態を維持しつつ、かつ研磨布１１上に研磨液を２．０±０．５リットル／分で供給しながら、研磨定盤１２を図２の実線矢印方向に３５±２ｒｐｍで回転させる。同時に、各研磨ヘッド１３を、図２の二点鎖線矢印方向に３５±２ｒｐｍで回転させる。これにより、各シリコンウェーハＷの研磨面（表面）が研磨される。研磨時間は例えば１０分間である。
【００１８】
ところで、この第１の前提技術では、研磨布１１の周縁部に環状溝１１ａが形成されている。このため、各シリコンウェーハＷは、研磨中、環状溝１１ａ上にウェーハ周縁部の一部分をはみ出して回転する。つまり、このシリコンウェーハの周縁部は、シリコンウェーハＷが所定角度だけ回動する毎に、研磨作用領域通過時より小さい押圧力を有する環状溝１１ａを通過することになる。
つまり、従来の研磨装置では、ウェーハ中央部に比べて、ノッチｗ１の形成部分の研磨が進行し、このノッチ形成部分に薄肉部が発生していたが、上記前提技術の研磨装置１０では、環状溝１１ａによってウェーハ周縁部分の研磨量が抑えられる。よって、シリコンウェーハＷの平坦度（ＴＴＶ等）が高まることとなる。
【００１９】
次に、図３、図４に基づいて、本発明の第２の前提技術に係るウェーハ研磨装置を説明する。
図３は、第２の前提技術に係るウェーハ研磨装置の要部拡大断面図である。図４は、当該第２の前提技術に係る研磨定盤の平面図である。
図３、図４に示すように、この第２の前提技術に係るウェーハ研磨装置２０は、第１の前提技術の環状溝１１ａを有する研磨布１１に代えて、平面視正六角形の研磨布１１Ａを採用した例である。これにより、研磨布１１Ａの周縁部には、６個の月形をした切欠部（非研磨作用領域）１１ｂが配設される。
なお、その他の構成は、前記第１の前提技術と略同様であるので説明を省略する。
本前提技術においては、切欠部１１ｂが設けられているため、各シリコンウェーハＷは、研磨中、研磨布１１の研磨作用領域からウェーハ周縁部の一部をはみ出して回転する。よって、このシリコンウェーハの周縁部は、シリコンウェーハＷが所定角度だけ回動する毎に、非研磨作用領域を通過することとなる。非研磨作用領域ではウェーハＷは研磨されないため、上記第１の前提技術と同様、ウェーハ周縁部の研磨量が抑えられ、シリコンウェーハＷの平坦度（ＴＴＶ等）が高まることとなる。
【００２０】
ここで、図５、図６を参照しながら、上記第１の前提技術に係るウェーハ研磨装置１０と、従来の同型の研磨装置とを用いて、実際にシリコンウェーハを研磨した際の対比実験を行ったときの、各シリコンウェーハ表面の平坦度（ＳＢＩＲ）の結果を記載する。
図５は、第１の前提技術に係るウェーハの研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハを等高線で示した斜視図である。図６は、当該第１の前提技術に係るウェーハの研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハ表面の各部分的な平坦度を示す説明図である。図７は、従来の研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハを等高線で示した斜視図である。図８は、従来の研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハ表面の各部分的な平坦度を示す説明図である。
各エリア内の数値は、平坦度を評価するＳＢＩＲ値である。このうち、斜線部分が０．４μｍ以上である。
【００２１】
図７、図８により明らかなように、従来の研磨装置での研磨では、ウェーハ周縁部の一部に薄肉部が生じていた。これに対して、図５、図６に示すように、第１の前提技術に係る研磨装置１０による研磨では、ＳＢＩＲ値が０．４μｍを超えるエリアがほとんどなく、平坦度が高められた。
【００２２】
次に、本発明に係る第１の実施形態について説明する。
図９において、２１はシリコンウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であり、対向位置して設けられた上定盤２２及び下定盤２３と、該上定盤２２と下定盤２３表面にそれぞれ貼着された研磨布（上研磨布）２５、研磨布（下研磨布）２６と、下定盤２３表面の研磨布２６上に配置された円板状のキャリヤプレート２４とを有する。下定盤２３の中央には太陽ギア２８が設けられた回転軸２９が配置されており、また、下定盤２３外周周囲にはインターナルギア３０が設けられている。太陽ギア２８、回転軸２９、及びインターナルギア３０は、キャリヤプレート回転機構３１を構成している。
図１０にウェーハ研磨装置２１の斜視図を示した。なお、上定盤２２は省略してある。
図１０に示すように、キャリヤプレート２４には研磨すべきウェーハＷを保持するウェーハ保持孔３２が設けられている。キャリヤプレート２４の外周周囲には前記太陽ギア２８及びインターナルギア３０と噛み合うギア３３が設けられており、キャリヤプレート２４は前記回転軸２９の回転により、下定盤２３上を回転軸２９周囲を自転しながら公転するようになっている。
【００２３】
研磨布２５、２６はそれぞれ平面視環状であり、外周輪郭形状及び内周輪郭形状が円形である。しかし、従来の研磨布よりも外径が小さく、かつ、内径が大きく構成されており、図１１に示すように、符号３５で示したウェーハ保持孔３２周縁部の移動軌跡が、研磨布２５、２６の研磨作用領域外、すなわち、外周縁外方及び内周縁内方を通過するようになっている。
同様に、ウェーハ保持孔３２に保持されたウェーハＷについても、その周縁部３６の移動軌跡が研磨布２５、２６の研磨作用領域外、すなわち、外周縁外方及び内周縁内方を通過するようになっている。
なお、以下、ウェーハ周縁部３６の径方向の幅をオフセット量ｄと呼ぶ。
【００２４】
一般に、研磨布の硬度が高いほど圧縮変形が少なくなるため、ウェーハＷ周縁部の薄肉部は目立たなくなる。また、薄肉部の発生程度は、研磨荷重、研磨速度によっても異なる。したがって、ウェーハ周縁部３６の面積をどの程度にするかは一義的に定められないが、現実に使用される研磨布の硬度等を考慮すると外周縁内周縁それぞれについて、前記のようにウェーハの表面積全体の１０〜３０％、特に２０〜２５％が好ましい。また、オフセット量ｄは、５〜５０ｍｍ程度とする。図においては外周縁についてのオフセット量ｄを示してあるが、内周縁についても同様の条件で設定される。
【００２５】
上記のように構成されたウェーハ研磨装置２１は以下のように動作する。
まず、前記ウェーハ保持孔３２にウェーハＷを保持させ、上定盤２２と下定盤２３とによりウェーハＷを押圧し、１００〜５００ｇ／ｃｍ2程度の研磨荷重を与える。
この状態で回転軸２９を駆動させ太陽ギア２８を回転させると、図１０に示すように、キャリヤプレート２４は太陽ギア２８とインターナルギア３０とにより、回転軸２９のまわりを自転しながら公転する。また、このとき研磨布２５、２６に研磨液を供給する。
回転軸２９の回転の際は、ウェーハＷはウェーハ保持孔３２内で回転運動し、キャリヤプレート２４の自転中心軸に対して公転することとなる。更にキャリヤプレート２４自体が回転軸２９の周りを公転するので、ウェーハＷは研磨布２５、２６に対して相対移動する。その速度は５〜５０ｍ／ｓである。
【００２６】
上記研磨荷重により、ウェーハＷに接する部分の研磨布２５、２６は圧縮変形している。このため、研磨布２５、２６に押圧されているウェーハ周縁部３６においては、研磨布２５、２６の復元力により中央部よりも大きな外圧が働くこととなり、研磨量が多くなる。
しかし、上記のようにウェーハ周縁部３６の移動軌跡が研磨布２５、２６の研磨作用領域外を通過するようになっているため、ウェーハＷの運動に伴って、その一部が一時的に研磨布２５、２６の領域を脱し、外周縁外方または内周縁内方を通過するので、周縁部３６と中央部付近とでは、研磨布２５、２６により研磨される時間総量が異なる。
この結果、中央部と周縁部３６との研磨量の差が相殺されることとなる。したがって、ウェーハ周縁部３６の薄肉部発生が防止され、ウェーハＷの平坦度を高めることができる。
本実施形態によって研磨されたウェーハを図１９に示した。これによれば、図１８に示した従来の研磨装置によって研磨されたウェーハより平坦度が高いことがわかる。
【００２７】
ところで、上記ウェーハ研磨装置２１においては、場合によっては、図２０に示したように、ウェーハ周縁部３６と、研磨領域を全く出ないウェーハ中心部との境界として段差Ｂが現れる場合がある。
この場合、図１２のように研磨布２５、２６の周縁を波状にカットすることにより、周縁部３６と中央部との境界が緩やかになるので、この段差を解消することができる。
【００２８】
この段差Ｂは、下記の第２、第３の実施形態においても解消することができる。
すなわち、本発明の第２の実施形態として、図１３（ａ）に示すように、研磨布２５、２６の外周縁に周方向に所定の間隔を隔ててくさび状の切欠部２５ａ、２６ａを複数設ける。その他の構成は前記第３の実施形態と同様である。
この研磨装置においては、ウェーハＷが研磨布２５、２６の周縁付近を通過する際、ウェーハＷの周縁部３６が研磨布２５、２６の切欠部２５ａ、２６ａ、つまり研磨布２５、２６の研磨作用領域外を通過することとなる。すなわち、前記第１の実施形態と同様、ウェーハ周縁部３６が研磨布２５、２６の領域内を通過する際は中央部より多く研磨されるものの、領域内を通過する時間総量が少ないため、結果として研磨量の差が相殺されることとなる。したがって、ウェーハ周縁部３６の薄肉部発生が防止され、ウェーハＷの平坦度を高めることができる。
さらに、ウェーハ周縁部３６と中央部との境界が緩やかになるので、図２０において示したような段差Ｂの発生が抑えられる。
【００２９】
なお、上記切欠部２５ａ、２６ａの形状は上記実施形態に拘泥されるものではなく、その個数も任意である。例えば、図１３（ｂ）のように一つであっても良く、図１３（ｃ）に示すように、波形状の切欠部としても良い。
さらに、図１３（ｄ）のように切欠部を外周縁ではなく内周縁に設けても良いのは勿論である。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１４に示すように、本実施形態に係るウェーハ研磨装置２１においては、上下研磨布２５、２６の外周周囲が大きく波状に切断された非円形となっている。その他の構成は前記第１の実施形態と同様である。
この研磨装置においては、ウェーハＷが研磨布２５、２６の周縁付近を通過する際、ウェーハＷの周縁部３６が研磨布２５、２６の切断部分、つまり研磨布２５、２６の研磨作用領域外を通過することとなる。すなわち、前記第１の実施形態と同様、ウェーハ周縁部３６が研磨布２５、２６の領域内を通過する際は中央部より多く研磨されるものの、領域内を通過する時間総量が少ないため、結果として研磨量の差が相殺されることとなる。したがって、ウェーハ周縁部３６の薄肉部発生が防止され、ウェーハＷの平坦度を高めることができる。
また、本実施形態においても、ウェーハ周縁部３６と中央部との境界が緩やかになるので、図２０において示したような段差Ｂの発生が抑えられる。
【００３１】
なお、同様の効果が得られれば、研磨布２５、２６はいかなる形状でもよく、波状の他、鋸刃状、図１５のように楕円形などでもよい。また、ウェーハＷの周縁部３６が研磨布２５、２６の研磨作用領域外を通過するのは、研磨布２５、２６の外周縁外方と内周縁内方の少なくともいずれか一方であってよい。
【００３２】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１６に示すように、本実施形態に係るウェーハ研磨装置２１においては、研磨布２５と研磨布２６の内径と、研磨布２５と研磨布２６の外径とがそれぞれ異なっている。他の構成は前記第１の実施形態と同様である。
このウェーハ研磨装置２１においては、ウェーハＷのオフセット量ｄが研磨布２５側と研磨布２６側とで異なる。すなわち、ウェーハＷの両面研磨を行う際に、ウェーハＷの上面と下面とで研磨布の研磨作用領域外を通過するウェーハ周縁部３６の幅が異なる。したがって、ウェーハＷの上面と下面とで周縁部３６の研磨状態に差異を設けることができる。
【００３３】
なお、研磨布２５、２６の外周輪郭と内周輪郭の大きさまたは形状はそれぞれ任意である。すなわち、上記第１乃至第３の実施形態で用いられる種々の大きさ、形状の研磨布を自由に組み合わせてよい。
また、上記各実施形態について、ウェーハ周縁部が研磨布の研磨作用領域外を通過するのは、研磨布の外周縁外方と内周縁内方の少なくともいずれか一方であってよい。
また、各実施形態において示した研磨布の形状は、いずれも種々の形態をとることが出来る。例えば、第１の前提技術で示した研磨布に設けられた環状溝１１ａを、第１〜第４実施形態の研磨布に用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るウェーハ研磨装置においては、ウェーハ保持孔周縁部が研磨布の研磨作用領域外を通過するように構成されているので、ウェーハ周縁部の薄肉部発生が防止され、ウェーハの平坦度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の前提技術として示したウェーハ研磨装置の要部拡大図である。
【図２】  同研磨装置に用いられる研磨定盤の平面図である。
【図３】  本発明の第２の前提技術に係るウェーハ研磨装置の要部拡大断面図である。
【図４】  同研磨装置に用いられる研磨定盤の平面図である。
【図５】  第１の前提技術に係るウェーハの研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハを等高線で表した斜視図である。
【図６】  第１の前提技術にウェーハの研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハ表面の各部分的な平坦度を示す説明図である。
【図７】  従来の研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハを等高線で示した斜視図である。
【図８】  従来の研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハ表面の各部分的な平坦度を示す説明図である。
【図９】  本発明の第１の実施形態として示したウェーハ研磨装置の断面図である。
【図１０】  同ウェーハ研磨装置の概略斜視図である。
【図１１】  同ウェーハ研磨装置のウェーハ保持孔周縁部を示す図である。
【図１２】  本発明の他の実施形態として示したウェーハ研磨装置のウェーハ保持孔周縁部を示す図である。
【図１３】  本発明の第２の実施形態として示したウェーハ研磨装置に用いられる研磨布の平面図である。
【図１４】  本発明の第３の実施形態として示したウェーハ研磨装置のウェーハ保持孔周縁部を示す図である。
【図１５】  本発明の他の実施形態として示したウェーハ研磨装置のウェーハ保持孔周縁部を示す図である。
【図１６】  本発明の第４の実施形態として示したウェーハ研磨装置の断面図である。
【図１７】  従来のウェーハ研磨装置の研磨状態を示す断面図である。
【図１８】  従来のウェーハの研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハを等高線で表した斜視図、および、断面高さを示すグラフである。
【図１９】  本発明のウェーハの研磨装置を用いて研磨したシリコンウェーハを等高線で表した斜視図、および、断面高さを示すグラフである。
【図２０】  ウェーハに形成される段差部を示す図である。
【符号の説明】
１０、２０  ウェーハ研磨装置
１１、１１Ａ  研磨布
１１ａ  環状溝
１１ｂ  切欠部
１２  研磨定盤
１３  研磨ヘッド
１４  キャリヤ
２１  ウェーハ研磨装置
２２  上定盤
２３  下定盤
２４  キャリヤプレート
２５  研磨布（上研磨布）
２６  研磨布（下研磨布）
２８  太陽ギア
２９  回転軸
３０  インターナルギア
３１  キャリヤプレート回転機構
３２  ウェーハ保持孔
３５  ウェーハ保持孔周縁部
３６  ウェーハ周縁部
Ｗ    シリコンウェーハ（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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【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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