JP2019145750A - ウェーハの片面研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のＥＳＦＱＤを有するウェーハを高精度に得ることができるウェーハの片面研磨方法を提供する。【解決手段】本発明のウェーハの研磨方法は、ウェーハの突き出し量（＝ウェーハの中心厚み−リテーナリングの厚み）を算出する第１工程（ステップＳ１０）と、突き出し量に基づいて、研磨スラリーに含有される水溶性高分子の濃度を決定する第２工程（ステップＳ２０）と、回転定盤および研磨ヘッドを相対回転させて、研磨パッド上に、第２工程にて決定した水溶性高分子の濃度の研磨スラリーを供給しながら、ウェーハの片面を研磨する第３工程（ステップＳ３０）と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハの片面研磨方法に関する。

半導体ウェーハなど、高い平坦性が要求されるウェーハの表面研磨法の一つに、ウェーハの片面のみを研磨する片面研磨法がある。片面研磨法は、比較的硬質な研磨パッドを用いる粗研磨から、比較的軟質な研磨パッドを用いる仕上げ研磨まで、広く用いられている。

粗研磨には、従来、図４に示すような片面研磨装置２００が用いられている。片面研磨装置２００は、ウェーハＷの一方の面を研磨するための研磨パッド１２が貼付された回転定盤１０を備える。また、片面研磨装置２００は、ウェーハＷの他方の保持面となるバッキングパッド２２およびバッキングパッド２２の当該保持面側の外縁部に取り付けられたリテーナリング２４を具備し、回転定盤１０と対向配置された研磨ヘッド２０を備える。ここで、リテーナリング２４は、一般に硬質樹脂材料などからなる。また、片面研磨装置２００は、水溶性高分子を含有する研磨スラリー３２を研磨パッド１２上に供給するスラリー供給部３０と、を備える。ここで、研磨スラリー３２は、砥粒として機能するシリカ粒子と、ウェーハに対するエッチング剤として機能する水溶性の塩基性化合物と、ウェーハの保護剤として機能する水溶性高分子を含有する。さらに、研磨ヘッド２０は、研磨ヘッド２０を昇降および回転させるシャフト部２６と、シャフト部２６の下端に設けられ、下面にバッキングパッド２２が取り付けられた回転フレーム部２８と、を具備する。また、片面研磨装置２００は、回転定盤１０に接続され、これを回転させる定盤回転軸１４を備える。なお、シャフト部２６や定盤回転軸１４はモータ等の駆動機構（不図示）に接続されている。片面研磨装置２００では、回転定盤１０と研磨ヘッド２０が共に回転することにより、回転定盤１０および研磨ヘッド２０が相対回転して、研磨パッド１２上に研磨スラリー供給部３０から研磨スラリー３２を供給しながら、ウェーハＷの一方の面のみを研磨する。

かかる片面研磨装置２００においては、バッキングパッド２２およびリテーナリング２４の使用時間に応じて、研磨後のウェーハの形状が変動することがあり、ウェーハのフラットネスの安定化を図る上で課題となっている。特許文献１には、図４に示すような片面研磨装置２００において、以下の方法によってウェーハの平坦度を向上させる技術が記載されている。すなわち、図４に示すような片面研磨装置２００において、回転定盤１０および研磨ヘッド２０の回転速度や研磨圧力やバッキングパッド２２の種類といった研磨条件を調整する。かかる調整は、リテーナリング２４の内周面とバッキングパッド２２のリテーナリング側の面とで画定される、ウェーハＷを収容して保持するための凹部の深さの研磨前後の変化量が小さくなるように行われる。その結果、ウェーハのＥＳＦＱＤ（Edge Site flatness Front reference leastsQuare Deviation）の絶対値の最大値が抑制される。なお、「ＥＳＦＱＤ」とは、ウェーハの平坦度を表わす指標であり、その絶対値の最大値が小さいほどウェーハの平坦度が高いことを示す。

特開２０１７-８７３２８号公報

特許文献１では、研磨後のウェーハの平坦度を向上させるために、ウェーハのＥＳＦＱＤの絶対値の最大値を抑制している。確かに、粗研磨直後のウェーハをポリッシュドウェーハとして用いる場合には、粗研磨直後のウェーハのＥＳＦＱＤの最大値を小さくすることが求められる。ところが、粗研磨直後のウェーハのＥＳＦＱＤは、必ずしもその最大値が小さければよいというものではない。例えば、粗研磨直後のウェーハをエピタキシャル成長に供してエピタキシャルウェーハを得る場合には、粗研磨直後のウェーハの形状を外周ダレ形状にしておく必要がある。すなわち、粗研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤを負の所定の値にしておく必要がある。なぜならば、ウェーハの外周部のエピタキシャル成長速度が中心部よりも大きいので、外周ダレ形状でなければ、平坦なエピタキシャルウェーハが得られないからである。したがって、粗研磨直後のウェーハでは、必ずしもＥＳＦＱＤを低減させればよいというわけではなく、エピタキシャルウェーハやポリッシュドウェーハに応じた所望のＥＳＦＱＤに高精度に近づけることが求められる。

本発明は、上記課題に鑑み、所望のＥＳＦＱＤを有するウェーハを高精度に得ることができるウェーハの片面研磨方法を提供することを目的とする。

特許文献１では、凹部の深さの研磨前後の変化量を制御しており、これはウェーハの中心厚みとリテーナリングの厚みとの差で定義されるウェーハの突き出し量を制御することに相当する。この突き出し量は、研磨対象のウェーハの中心厚みのばらつきやリテーナリングの経時的な摩耗に起因して、ウェーハを研磨に供する度に変化する。そのため、研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤは、ウェーハを研磨に供する度に所望の値からばらついてしまう。ところで、突き出し量が常に一定になるようにμｍ単位で高精度に制御を行うことは現実的には困難である。例えば、リテーナリングやウェーハを保持するチャックを独立に昇降させて、ウェーハの被研磨面とリテーナリングの下面との間の距離を制御することが可能な片面研磨装置を用いることも考えられるものの、かかる片面研磨装置では、多くのセンサや制御部が必要となり、構造が複雑になってしまう。

そこで、本発明者らは、ウェーハの突き出し量を制御しなくとも所望のＥＳＦＱＤを有するウェーハを高精度に得ることができるウェーハの片面研磨方法について検討した。すると、ウェーハの突き出し量とＥＳＦＱＤとの相関関係が、研磨スラリーに含まれるウェーハの保護剤としての水溶性高分子の濃度に大きく依存することを知見した。そこで、ウェーハの突き出し量に応じて、水溶性高分子の濃度を適切に決定することにより、ウェーハの突き出し量を制御しなくとも所望のＥＳＦＱＤを有するウェーハを高精度に得ることができるのではないかという着想を得た。

本発明は、上記着想に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
［１］ウェーハの一方の面を研磨するための研磨パッドが貼付された回転定盤と、
前記ウェーハの他方の面の保持面となるバッキングパッドおよび該バッキングパッドの前記保持面側の外縁部に取り付けられたリテーナリングを具備し、該回転定盤に対向配置された研磨ヘッドと、
水溶性高分子を含有する研磨スラリーを前記研磨パッド上に供給するスラリー供給部と、
を備える、ウェーハの片面研磨装置を用いたウェーハの片面研磨方法であって、
下記（１）式に基づいて、前記ウェーハの突き出し量を算出する第１工程と、
前記突き出し量に基づいて、前記研磨スラリーに含有される水溶性高分子の濃度を決定する第２工程と、
前記回転定盤および前記研磨ヘッドを相対回転させて、前記研磨パッド上に、前記第２工程にて決定した水溶性高分子の濃度の研磨スラリーを供給しながら、前記ウェーハの片面を研磨する第３工程と、
を含むことを特徴とするウェーハの片面研磨方法。
記
[突き出し量]=[ウェーハの中心厚み]-[リテーナリングの厚み]・・・（１）

［２］前記第２工程において、前記水溶性高分子の濃度を下記（２）式に基づいて決定する、上記［１］に記載のウェーハの片面研磨方法。
記
[所望のESFQD]＝A×([突き出し量]-B)×([水溶性高分子の濃度]-C)+D・・・（２）
但し、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、ウェーハの片面研磨の実績値を線形回帰分析することによって得られる係数である。

［３］前記突き出し量を７５μｍ以上２００μｍ以下とする、上記［２］に記載のウェーハの片面研磨方法。

［４］前記片面研磨装置は、水溶性高分子の濃度が異なる研磨スラリーをそれぞれ貯留した複数のスラリータンクをさらに備えており、
前記第３工程における研磨に先立って、前記複数のスラリータンクのうちから、前記第２工程にて決定した水溶性高分子の濃度の研磨スラリーが貯留されたスラリータンクを選択する工程をさらに含み、
前記第３工程において、当該選択されたスラリータンクに貯留された研磨スラリーを供給する、上記［１］〜［３］のいずれか一つに記載のウェーハの片面研磨方法。

本発明のウェーハの片面研磨方法によれば、所望のＥＳＦＱＤを有するウェーハを高精度に得ることができる。

本発明の一実施形態において用いることができるウェーハの片面研磨装置１００を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるウェーハの片面研磨方法を示すフローチャートである。 本発明者らの検討によるウェーハの突き出し量とＥＳＦＱＤの平均値の相関を表わすグラフである。 従来の片面研磨装置２００を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態において使用するウェーハの片面研磨装置１００を説明する。片面研磨装置１００は、ウェーハＷの一方の面を研磨するための研磨パッド１２が貼付された回転定盤１０と、ウェーハＷの他方の保持面となるバッキングパッド２２およびバッキングパッド２２の当該保持面側の外縁部に取り付けられたリテーナリング２４を具備し、回転定盤１０に対向配置された研磨ヘッド２０と、研磨スラリー３２を研磨パッド１２上に供給するスラリー供給部３０と、を備える。研磨スラリー３２は水溶性高分子を少なくとも含有し、さらに、砥粒およびエッチング剤を含有することができ、水溶性高分子はウェーハＷの保護剤として機能することができる。なお、リテーナリング２４は、ウェーハＷの直径と同等以上の内径を有するように構成すればよい。

また、研磨ヘッド２０は、研磨ヘッド２０を昇降および回転させるシャフト部２６と、シャフト部２６の下端に設けられ、下面にバッキングパッド２２が取り付けられた回転フレーム部２８と、を具備することができる。また、片面研磨装置１００は、回転定盤１０に接続され、かつ回転定盤１０を回転させる定盤回転軸１４を備えることができる。なお、シャフト部２６や定盤回転軸１４はモータ等の駆動機構（不図示）に接続することができる。

さらに、片面研磨装置１００は、水溶性高分子の濃度が異なる研磨スラリーをそれぞれ貯留するためのスラリータンク４０Ａ〜４０Ｘを備えることができる。これらスラリータンク４０Ａ〜４０Ｘは、開閉弁４２Ａ〜４２Ｘを介して、研磨スラリーを研磨スラリー供給部３０に供給する研磨スラリー供給配管４４Ａ〜４４Ｘにそれぞれ接続することができる。

また、片面研磨装置１００は、制御部５０を用いて制御することができる。この制御部５０は、開閉弁４２Ａ〜４２Ｘの開閉ならびにシャフト部２６および定盤回転軸１４の回転を制御する制御ユニット（不図示）と、研磨条件を算出する計算ユニット（不図示）と、を具備してもよい。なお、制御部５０は、コンピュータ内部の中央演算処理装置（ＣＰＵ）等によって実現することができる。

以下では、図１，２を参照して、上述した片面研磨装置１００を用いて行うことが可能なウェーハの片面研磨方法の一例を説明する。なお、本発明のウェーハの片面研磨方法に供することのできるウェーハは特に限定されず、例えばシリコンウェーハやＳｉＣウェーハ等を挙げることができる。

図２を参照して、第１工程では、下記（１）式に基づいて、ウェーハＷの突き出し量を算出する（ステップＳ１０）。

[突き出し量]=[ウェーハの中心厚み]-[リテーナリングの厚み]・・・（１）

ここで、図１も参照して、第１工程は、制御部５０が記憶部（不図示）からウェーハＷの中心厚みを読み出す工程（ステップＳ１１）と、制御部５０が記憶部からリテーナリングの厚みを読み出す工程（ステップＳ１２）と、読み出したウェーハＷの中心厚みとリテーナリングの厚みを用いて、制御部５０が上記（１）式に基づきウェーハＷの突き出し量を算出する工程（ステップＳ１３）と、により行うことができる。なお、「ウェーハＷの中心厚み」は、粗研磨前のウェーハに対して、その中心厚みを公知の分光干渉変位装置によって予め測定して、記憶部に格納しておけばよい。また、「リテーナリングの厚み」は、公知の分光干渉変位装置を用いて予め測定した、リテーナリングの周方向に等間隔な８点における厚みの平均値とすることができ、その値を記憶部に格納しておけばよい。ただし、本発明における第１工程はこれに限定されず、例えばステップＳ１１〜Ｓ１３に代えて、ウェーハＷを片面研磨に供する度に、ウェーハＷの中心厚みとリテーナリングの厚みを公知の分光干渉変位装置によって測定してもよい。

次に、図２を参照して、第２工程では、第１工程で算出した突き出し量に基づいて、研磨スラリーに含有される水溶性高分子の濃度を決定する（ステップＳ２０）。

ここで、第２工程は、所定の係数Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを用いた下記（２）式に基づいて研磨スラリーに含有される水溶性高分子の濃度を決定することによって行うことが好ましい。なお、この決定は制御部５０を用いて行えばよい。

[所望のESFQD]＝A×([突き出し量]-B)×([水溶性高分子の濃度]-C)+D・・・（２）

以下では、本発明の知見を得るに至った本発明者らによる実験について説明する。まず、種々の研磨スラリーを用意した。そして、ウェーハの突き出し量が所定の範囲（例えば、７５μｍ以上２００μｍ以下）内の特定の値となるようなリテーナリング２４を備える研磨ヘッド２０およびウェーハＷの組み合わせを複数種用意した。実験ではまず、これらのウェーハＷに対して、突き出し量及び研磨スラリー以外は、加圧力及び回転速度等の研磨条件を一定として片面研磨を行う。次に、研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤの平均値を求める。これにより、所定の水溶性高分子の濃度と突き出し量に対応するＥＳＦＱＤの平均値が得られる。この一連の操作を上述した所定の範囲内で水溶性高分子の濃度と突き出し量を動かして繰り返す。研磨スラリーが含有する保護剤として機能する水溶性高分子に着目すると、図３に示すような、水溶性高分子の各濃度に応じた、ウェーハの突き出し量に対するＥＳＦＱＤの平均値の相関が得られた。この結果から、ウェーハの突き出し量とＥＳＦＱＤとの相関関係が、研磨スラリーに含まれる保護剤としての水溶性高分子の濃度に大きく依存することが判明した。そして、突き出し量を説明変数とし、ＥＳＦＱＤの平均値を目的変数として、図３に示す相関について線形回帰分析を行ったところ、上記（２）式が得られた。したがって、上記（２）式におけるＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、このようにウェーハの片面研磨の実績値を線形回帰分析することによって得られる係数である。ここで、Ａは、バッキングパッドや研磨パッドの物性（硬度、圧縮率、厚み）や、研磨条件（研磨荷重、研磨ヘッドや回転定盤の回転数、研磨時間）や、純水などによる希釈率に依存する。Ｂ及びＣは水溶性高分子の種類に依存する。Ｄはウェーハの端面形状や研磨に供する前のウェーハのＥＳＦＱＤ（つまり素材のＥＳＦＱＤ）に依存する。

なお、本明細書における「ＥＳＦＱＤ（Edge Site flatness Front reference leastsQuare Deviation）」とは、ＳＥＭＩ Ｍ６７に規定されるＥＳＦＱＤを意味する。具体的には、ＥＳＦＱＤの測定には平坦度測定装置（KLA-Tencor社製：WaferSight２）を用いた。ＥＳＦＱＤは、ウェーハの外周部（エッジ）でのサイトフラットネスを示す指標である。ＥＳＦＱＤは、ウェーハの外周部を多数（例えば７２個）の扇形の領域（サイト）に分割し、サイト内でのデータを最小二乗法にて算出したサイト内平面を基準とし、このサイト内平面からの符号を含む最大変位量のことであり、各サイトには１つのデータを持つ。すなわち、ＥＳＦＱＤは各サイトのＳＦＱＤ値（領域内の最小二乗面からの正または負の大きいほうの偏差）である。ＥＳＦＱＤのサイトは、最外周から直径方向に２ｍｍの領域を除外領域とし、それよりも内側の外周基準端から径方向中心側に伸びるセクター長が３０ｍｍの２本の直線と、ウェーハ外周方向５°（±２．５°）に相当する円弧により囲まれた略矩形の領域である。

上記（２）式における「水溶性高分子の濃度」は０ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下とすることが好ましく、２０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下とすることがより好ましい。２０ｐｐｍ以上であれば、ロールオフを抑制しやすく、５０ｐｐｍ以下であれば、より十分な研磨レートを確保することができるからである。

なお、「水溶性高分子の濃度」とは、以下の方法にて測定される濃度を意味する。すなわち、水酸化ナトリウムおよび硫酸で研磨スラリーの原液のｐＨを３．０に調整することによって得た検体を、二酸化炭素を含まない気体（例えば、Ｎ₂）に通し、遠心分離機（アズワン社製：ＭＣＤ‐２０００）を用いて、１４０００ｒｐｍで３０分間遠心分離することにより、研磨スラリーに含有されるシリカ粒子に吸着している水溶性高分子が除去された上澄み液を得る。その後、この上澄み液に対して、全有機炭素測定計（ＴＯＣ計シーバス型式８１０）を用いて、シリカ粒子に吸着していない水溶性高分子の濃度を測定する。

上記（２）式における「突き出し量」は、７５μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。７５μｍ以上であれば研磨レートを確保することができ、２００μｍ以下であれば、ウェーハの割れや欠けを抑制することができるからである。

上記（２）式を用いれば、所望のＥＳＦＱＤを精度よく実現することが可能な水溶性高分子の濃度を決定することができるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、研磨スラリーに含有される水溶性高分子の濃度によって、ウェーハＷの突き出し量とＥＳＦＱＤとの相関が変化するとの知見に基づくものであり、ウェーハＷの突き出し量に応じて、所望のＥＳＦＱＤを実現する水溶性高分子の濃度を適切に決定することが重要である。

次に、図１，２を参照して、第３工程では、回転定盤１０および研磨ヘッド２０を相対回転させて、研磨パッド１２上に、第２工程にて決定した水溶性高分子の濃度の研磨スラリー３２を供給しながら、ウェーハＷの片面を研磨する(ステップＳ３０)。なお、回転定盤１０および研磨ヘッド２０の相対回転は、制御部５０が定盤回転軸１４およびシャフト部２６をそれぞれ回転させることによって行えばよい。また、研磨スラリー３２の供給は、制御部５０がスラリー供給部の開閉弁（不図示）を開くことによって行えばよい。また、所定の研磨時間が経過すると、制御部５０が、定盤回転軸１４およびシャフト部２６の回転を停止させるとともに、スラリー供給部３０の開閉弁を閉じることによって、片面研磨を終了させればよい。

ここで、第３工程における研磨に先立って、制御部５０がスラリータンク４０Ａ〜４０Ｘのうちから、第２工程において決定した水溶性高分子の濃度の研磨スラリーが貯留されたスラリータンク（本実施形態ではスラリータンク４０Ａとする）を選択する工程をさらに含んでもよい（ステップＳ３１）。この場合、第３工程では、制御部５０がステップＳ３１にて選択したスラリータンク４０Ａの開閉弁４２Ａを開くことで、当該選択されたスラリータンク４０Ａに貯留された研磨スラリー３２を研磨パッド１２上に供給しながら、ウェーハＷの片面を研磨することができる（ステップＳ３２）。

次に、本発明の一実施形態において使用することができる研磨スラリー３２を説明する。

研磨スラリー３２の原液は、砥粒として機能するシリカ粒子と、ウェーハに対するエッチング剤として機能する水溶性の塩基性化合物と、ウェーハの保護剤として機能する水溶性高分子と、を含有することができる。かかる研磨スラリーは、原液のまま使用してもよく、あるいは、純水、超純水、またはイオン交換水などの水系媒体を用いて適宜希釈して使用してもよい。以下では、研磨スラリー３２の原液が含有することができる各成分を説明する。

シリカ粒子としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、沈降シリカなどを挙げることができる。シリカ粒子は、これらのうち１種を単独で用いてもよく、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。ウェーハの表面におけるスクラッチの発生を抑制し、かつ研磨性能を向上させる観点から、コロイダルシリカを用いることが特に好ましい。シリカ粒子の濃度は、研磨スラリーの原液において８質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。８質量％以上であれば、十分な研磨レートを確保することができるので製造コストを抑えることができ、１５質量％以下であれば、研磨スラリーのコストやウェーハの表面におけるスクラッチの発生を抑制することができるからである。シリカ粒子の平均一次粒径は１５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。１５ｎｍ以上であれば、十分な研磨レートを確保することができるので製造コストを抑えることができ、４０ｎｍ以下であれば、研磨スラリーのコストやウェーハの表面におけるスクラッチの発生を抑制することができるからである。

なお、本明細書において「平均一次粒子径」とは、ＢＥＴ法に基づいて算出されるものであり、粒子表面に吸着占有面積が既知である分子を液体窒素温度で吸着させ、その吸着量から粒子の比表面積を求め、この比表面積を球状粒子の直径に換算した値を意味する。

水溶性の塩基性化合物は、シリコンウェーハなどの研磨対象を化学的に研磨することができる水酸化物イオンを水中で発生させることができる。さらに、シリカ粒子の分散を助ける作用も有する。こうした作用をより安定的に得る観点から、水溶性の塩基性化合物は組成物中に溶存していることが好ましい。水溶性の塩基性化合物の例としては、アンモニア、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、有機アミン化合物、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化ナトリウム、および水酸化カリウムが挙げられ、これらを１種または２種以上で用いることができる。有機アミン化合物としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、ジイソプロピルエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、トリス（２‐アミノエチル）アミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′‐テトラメチルエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，４，７‐トリアザシクロノナン、１，４，７‐トリメチル‐１，４，７‐トリアザシクロノナン、１，４‐ジアザビシクロオクタン、ピペラジン、およびピペリジンが挙げられ、これらを１種または２種以上で用いることができる。

研磨スラリーのｐＨは８以上１２以下に調整することが好ましい。ｐＨが８以上であれば、ウェーハに対するエッチング作用を発揮することができ、ｐＨが１２以下であれば、砥粒であるシリカ粒子の溶解を防ぎ、砥粒による機械的な研磨作用の低下を抑制することができるからである。

水溶性高分子としては、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ヒドロキシエチルセルロースなどの高分子であって、分子量が１００００以上のものを挙げることができ、これらのうち１種を単独で用いてもよく、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。研磨レートを向上させる観点から、分子量は２００００以上とすることがより好ましい。

研磨スラリーの性状の調整、金属イオンの捕捉、水溶性高分子の研磨対象（具体例としてシリコンウェーハが例示される）への吸着の補助などを目的として、研磨スラリーの原料は、上記の成分以外に以下の添加物を含有してもよい。例えば、アルコール類、キレート類、および非イオン性界面活性剤が挙げられ、これらの添加物を１種または２種以上加えてもよい。アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、およびグリセリンが挙げられ、これらを１種または２種以上加えることができる。キレート類の例としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ヒドロキシエチレンジアミン四酢酸、プロパンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、およびトリエチレンテトラミン六酢酸、ならびにこれらのアンモニウム塩、ナトリウム塩、およびカリウム塩などの金属塩が挙げられ、これらを１種または２種以上加えることができる。非イオン性界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル、アルキルポリグリコシド、およびポリエーテル変性シリコーンが挙げられ、これらを１種または２種以上加えることができる。

なお、研磨スラリー３２の製造方法は特に限定されず、例えば、翼式攪拌機、超音波分散機、ホモミキサーなどの公知の混合装置を用いて、上述した各成分を好適に混合すればよい。

以上、本実施形態を例にして本発明のウェーハの片面研磨方法を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲において適宜変更を加えることができる。

（発明例）
本発明の効果を確かめるために、発明例として、図１に示す片面研磨装置および図２に示すフローチャートに従い、ウェーハの片面研磨を行い、研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤのばらつきを評価した。

上記評価においては、以下の条件を採用した。研磨スラリーとしては、既述の方法にて測定した水溶性高分子（ポリビニルピロリドン、分子量：２００００）の濃度が２７ｐｐｍ、３３ｐｐｍ、５０ｐｐｍである３種類の研磨スラリーを純水にて３０倍に希釈したものを用意した。なお、いずれの研磨スラリーも、シリカ粒子としてコロイダルシリカを含み、その原液における濃度は１３質量％であり、ＢＥＴ法を用いて測定した平均一次粒子径は３５ｎｍであった。また、水溶性の塩基化合物は水酸化テトラメチルアンモニウムとし、ｐＨ１０．５に調整した。

研磨パッドとしては、フジボウ製の研磨パッド（登録商標：POLYPAS）を用いた。バッキングパッドおよびリテーナリングとしては、これらが一体となったフジボウ製のテンプレート（POLYPAS＿Template）を用いた。ウェーハは単結晶シリコンウェーハを用いた。研磨荷重を１５０ｇ／ｃｍ²とし、研磨ヘッドおよび回転定盤の回転数を１２ｒｐｍとし、取代量が５００ｎｍ〜１０００ｎｍとなるようにした。

研磨に供するウェーハ及びリテーナリングとして、（１）式により算出される突き出し量が表１の値となるものをそれぞれ２００枚（合計６００枚）用意した。表１では２００枚の平均値を示す。ただし、リテーナリングの厚みは一定値とした。また、前述した式（２）の係数については、予め研磨条件を一定として求めておき、（２）式において、Ａは０．００５３／ｐｐｍ、Ｂは５０μｍ、Ｃは１２．４ｐｐｍ、Ｄは−２５ｎｍとし、所望のＥＳＦＱＤは−１５ｎｍとした。

（比較例）
比較例では、研磨に供するウェーハ及びリテーナリングとして、突き出し量が表1の値となるものをそれぞれ２００枚（合計６００枚）用意した。表１では２００枚の平均値を示す。ただし、リテーナリングの厚みは一定値とした。そして、（２）式を用いずに、ポリビニルピロリドンの濃度が３３ｐｐｍである１種類の研磨スラリーのみを用いて、ウェーハの片面研磨を行った。なお、その他の条件は発明例と同じである。

（評価方法および評価結果の説明）
発明例および比較例において、研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤを分光干渉変位装置により測定した。そして、所望のＥＳＦＱＤからの乖離量（＝[所望のＥＳＦＱＤ]−[測定したＥＳＦＱＤ]）の平均値を算出した。測定結果を表１に示す。

表１に示すように、発明例では、（１）式および（２）式に基づいて、水溶性高分子の濃度を決定したので、ウェーハの突き出し量が１００μｍ、１４０μｍ、及び１７９μｍのいずれの場合も、研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤを所望のＥＳＦＱＤ（−１５ｎｍ）に高精度に近づけることができた。一方で、水溶性高分子の濃度につき、（２）式に基づく決定を行わなかった比較例では、突き出し量が１００μｍや１７９μｍの場合は、乖離量が発明例に比べて大きくなり、研磨後のウェーハのＥＳＦＱＤを所望のＥＳＦＱＤに高精度に近づけることができなかった。

本発明のウェーハの片面研磨方法によれば、所望のＥＳＦＱＤを有するウェーハを高精度に得ることができる。

１００ 片面研磨装置
１０ 回転定盤
１２ 研磨パッド
１４ 定盤回転軸
２０ 研磨ヘッド
２２ バッキングパッド
２４ リテーナリング
２６ シャフト部
２８ 回転フレーム部
３０ 研磨スラリー供給部
３２ 研磨スラリー
４０Ａ〜Ｘ スラリータンク
４２Ａ〜Ｘ 開閉弁
４４Ａ〜Ｘ 研磨スラリー供給配管
５０ 制御部
Ｗ ウェーハ

Claims (4)

1. ウェーハの一方の面を研磨するための研磨パッドが貼付された回転定盤と、
   前記ウェーハの他方の面の保持面となるバッキングパッドおよび該バッキングパッドの前記保持面側の外縁部に取り付けられたリテーナリングを具備し、該回転定盤に対向配置された研磨ヘッドと、
   水溶性高分子を含有する研磨スラリーを前記研磨パッド上に供給するスラリー供給部と、
   を備える、ウェーハの片面研磨装置を用いたウェーハの片面研磨方法であって、
   下記（１）式に基づいて、前記ウェーハの突き出し量を算出する第１工程と、
   前記突き出し量に基づいて、前記研磨スラリーに含有される水溶性高分子の濃度を決定する第２工程と、
   前記回転定盤および前記研磨ヘッドを相対回転させて、前記研磨パッド上に、前記第２工程にて決定した水溶性高分子の濃度の研磨スラリーを供給しながら、前記ウェーハの片面を研磨する第３工程と、
   を含むことを特徴とするウェーハの片面研磨方法。
   記
   [突き出し量]=[ウェーハの中心厚み]-[リテーナリングの厚み]・・・（１）
2. 前記第２工程において、前記水溶性高分子の濃度を下記（２）式に基づいて決定する、請求項１に記載のウェーハの片面研磨方法。
   記
   [所望のESFQD]＝A×([突き出し量]-B)×([水溶性高分子の濃度]-C)+D・・・（２）
   但し、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、ウェーハの片面研磨の実績値を線形回帰分析することによって得られる係数である。
3. 前記突き出し量を７５μｍ以上２００μｍ以下とする、請求項２に記載のウェーハの片面研磨方法。
4. 前記片面研磨装置は、前記水溶性高分子の濃度が異なる研磨スラリーをそれぞれ貯留した複数のスラリータンクをさらに備えており、
   前記第３工程における研磨に先立って、前記複数のスラリータンクのうちから、前記第２工程にて決定した水溶性高分子の濃度の研磨スラリーが貯留されたスラリータンクを選択する工程をさらに含み、
   前記第３工程において、当該選択されたスラリータンクに貯留された研磨スラリーを供給する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のウェーハの片面研磨方法。

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