特許 7004026 ワークの両面研磨方法、ワークの製造方法、及びワークの両面研磨装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-06

(45)【発行日】2022-01-21

(54)【発明の名称】ワークの両面研磨方法、ワークの製造方法、及びワークの両面研磨装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/08 20120101AFI20220114BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20220114BHJP

   B24B 37/28 20120101ALI20220114BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20220114BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220114BHJP

【ＦＩ】

B24B37/08

B24B37/005 A

B24B37/28

B24B49/16

H01L21/304 621A

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020102456

(22)【出願日】2020-06-12

(65)【公開番号】P2021194733

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2020-06-12

(73)【特許権者】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(74)【代理人】

【識別番号】100164448

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 雄輔

(72)【発明者】

【氏名】高石 和成

(72)【発明者】

【氏名】蔡 錦福

【審査官】須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４９６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３６８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／００２４６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１３８９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５２４９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ３／００－３／６０

Ｂ２４Ｂ２１／００－５１／００

Ｈ０１Ｌ２１／３０４；２１／４６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンギアおよびインターナルギアによって回転するキャリアプレート内でワークを研磨する、ワークの両面研磨方法であって、
前記ワークの目標となる加工形状に応じて研磨条件を設定する工程と、
前記研磨条件に基づいて研磨を開始する工程と、
トルク検出器により、研磨中に前記サンギアのトルク（Ｔｉ）および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）を検出する工程と、
計算処理部により、検出した前記サンギアのトルク（Ｔｉ）および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の、トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値およびトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値を算出する工程と、
条件設定部により、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の制御範囲を設定する工程と、
前記条件設定部により、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値が前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する工程と、を含むことを特徴とする、ワークの両面研磨方法。

【請求項2】

両面研磨開始前に、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記ワークの前記目標となる加工形状に対する関係を予め取得する工程をさらに含み、
前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を設定する前記工程を、取得した前記関係に基づいて行う、請求項１に記載のワークの両面研磨方法。

【請求項3】

前記ワークの前記目標となる加工形状が、ＧＢＩＲ値および／またはＥＳＦＱＲ値により決定される、請求項２に記載のワークの両面研磨方法。

【請求項4】

前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＧＢＩＲ値により前記ワークの前記目標となる加工形状を決定する際に、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を３０から３５に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．５から２．１に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される、請求項３に記載のワークの両面研磨方法。

【請求項5】

前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＥＳＦＱＲ値により前記ワークの前記目標となる加工形状を決定する際に、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を２５から３０に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．４から１．９に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される、請求項３に記載のワークの両面研磨方法。

【請求項6】

前記キャリアプレートが回転定盤の上定盤と下定盤との間に配置され、
前記研磨条件が、前記下定盤の回転数、または、前記回転定盤が前記ワークに与える加工荷重である、請求項１～５のいずれか一項に記載のワークの両面研磨方法。

【請求項7】

測定部により、研磨開始前に、前記ワークの形状を測定する工程と、
前記計算処理部が、測定した前記ワークの形状に基づいて、前記ワークの両面研磨工程を複数のサブ工程に分割する工程と、をさらに含み、
前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の制御範囲を設定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われ、
前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値が、前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われる、請求項１～５のいずれか一項に記載のワークの両面研磨方法。

【請求項8】

前記複数のサブ工程が、
前記ワークの円周方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
前記ワークの半径方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
を含む、請求項７に記載のワークの両面研磨方法。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載のワークの両面研磨方法によりワークを製造する、ワークの製造方法。

【請求項10】

回転可能な上定盤および下定盤を備える回転定盤と、
前記回転定盤の中心部に配置されたサンギアと、
前記回転定盤の外周部に配置されたインターナルギアと、
前記下定盤上に配置され、ワークを載置可能であり、かつ前記上定盤と前記下定盤との間で前記サンギアおよび前記インターナルギアにより回転するように構成された、キャリアプレートと、
両面研磨中に前記サンギアのトルク（Ｔｉ）を検出する、第１のトルク検出器と、
両面研磨中に前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）を検出する、第２のトルク検出器と、
検出されたトルク情報を受け取り、前記トルク情報に基づいて前記サンギアのトルク（Ｔｉ）および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の、トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値およびトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値を算出する、計算処理部と、
前記ワークの目標となる加工形状および研磨条件を設定し、かつ前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値を受け取るように構成された、条件設定部と、
を備えた、ワークの両面研磨装置であって、
前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値が制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定することを特徴とする、ワークの両面研磨装置。

【請求項11】

前記両面研磨装置が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記ワークの目標となる加工形状に対する関係を予め記憶しておく記憶部をさらに備え、および／または、前記条件設定部が、前記関係を受信可能な通信部を備え、
両面研磨開始前に、前記条件設定部が、前記記憶部から前記関係を取得し、または、前記通信部により前記関係を外部から受信して取得し、取得した前記関係に基づいて、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を設定する、請求項１０に記載のワークの両面研磨装置。

【請求項12】

前記条件設定部が、ＧＢＩＲ値および／またはＥＳＦＱＲ値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する、請求項１１に記載のワークの両面研磨装置。

【請求項13】

前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＧＢＩＲ値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する際、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を３０から３５に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．５から２．１に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される、請求項１２に記載のワークの両面研磨装置。

【請求項14】

前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＥＳＦＱＲ値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する際、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を２５から３０に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．４から１．９に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される、請求項１２に記載のワークの両面研磨装置。

【請求項15】

前記条件設定部が、
所望のＧＢＩＲ値および／またはＥＳＦＱＲ値を満たすよう、機械学習の方式で前記条件設定部に前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）に基づき自動的に研磨条件を設定させる機械学習装置をさらに備える、請求項１２に記載のワークの両面研磨装置。

【請求項16】

前記サンギアに接続された第１のモータと、前記インターナルギアに接続された、第２のモータと、をさらに備え、
前記第１のトルク検出器は、前記第１のモータの前記サンギアを回転させるトルクを検出して前記サンギアのトルク（Ｔｉ）とし、前記第２のトルク検出器は、前記第２のモータの前記インターナルギアを回転させるトルクを検出して前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）とする、請求項１０～１５のいずれか一項に記載のワークの両面研磨装置。

【請求項17】

前記下定盤に接続された下定盤モータをさらに備え、
前記条件設定部は、前記下定盤モータを介して前記下定盤の回転数を制御するように構成され、
前記回転定盤は、前記ワークに対して上下方向に加工荷重を与え、前記条件設定部は、前記加工荷重を制御するように構成され、
前記条件設定部が、前記下定盤の回転数または前記加工荷重を変更することによって、前記研磨条件を変更する、請求項１０～１５のいずれか一項に記載のワークの両面研磨装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの両面研磨方法、ワークの製造方法、及びワークの両面研磨装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハ等のワークの製造においては、該ワークの表面に対して研磨を行うプロセスが含まれることがある。例えば、研磨パッドを有する上下定盤でウェーハを挟み込み、両面を同時に研磨する。近年、半導体の微細化に伴って、ウェーハの研磨精度に対する要求が次第に高まってきている。さらに、大型集積回路の集積度を高めるためには、研磨精度を高めることの他、ウェーハの平坦度を向上させる必要もある。一般にウェーハの平坦度は、例えばＧＢＩＲ値（Ｇｌｏｂａｌ Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）およびＥＳＦＱＲ値（Ｅｄｇｅ ｆｌａｔｎｅｓｓ ｍｅｔｒｉｃ， Ｓｅｃｔｏｒ ｂａｓｅｄ， Ｆｒｏｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ， Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ ｒａｎｇｅ）を用いて表される。ＧＢＩＲ値は、主にウェーハの全体的平坦度を表すのに用いられ、ＥＳＦＱＲ値は、主にウェーハの外周平坦度を表すのに用いられる。

【0003】

ウェーハを研磨する際には、研磨条件を厳密に制御して、所定の定盤温度で所定の研磨液を用いて、両面研磨装置におけるキャリアプレート内のウェーハの回転を所望の回転状態に保つ必要がある。よって、研磨精度およびウェーハ平坦度の向上という目的を達成するために、研磨装置の回転条件をどのように設定するかが、重要な課題の１つである。

【0004】

例えば、特許文献１には、両面研磨時に、研磨抵抗測定手段がウェーハの研磨抵抗を算出してその研磨抵抗を制御手段に伝送し、制御手段がキャリアプレートの自転比率（すなわち、キャリアプレートが１回公転する間の自転回数）を制御するという研磨方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開第２０１１－０５６６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１では、キャリアプレートの自転比率を制御することによってウェーハの研磨精度の低下を回避できてはいるが、ウェーハの研磨精度向上については限界がある。また、このような問題は、ウェーハのみならず、両面研磨に供されるワーク一般に生じ得るものでもある。

【0007】

本発明は、ワークの両面研磨後の該ワークの厚さを精度良く制御し、ひいては高い平坦度を有するワークを得ることのできる、ワークの両面研磨方法、ワークの製造方法、およびワークの両面研磨装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のワークの両面研磨方法は、サンギアおよびインターナルギアによって回転するキャリアプレート内でワークを研磨する、ワークの両面研磨方法であって、
前記ワークの目標となる加工形状に応じて研磨条件を設定する工程と、
前記研磨条件に基づいて研磨を開始する工程と、
トルク検出器により、研磨中に前記サンギアのトルク（Ｔｉ）および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）を検出する工程と、
計算処理部により、検出した前記サンギアのトルク（Ｔｉ）および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の、トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値およびトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値を算出する工程と、
条件設定部により、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の制御範囲を設定する工程と、
前記条件設定部により、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値が前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する工程と、を含むことを特徴とする。

【0009】

一実施形態において、両面研磨開始前に、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記ワークの前記目標となる加工形状に対する関係を予め取得する工程をさらに含み、
前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を設定する前記工程を、取得した前記関係に基づいて行う。

【0010】

一実施形態において、前記ワークの前記目標となる加工形状が、ＧＢＩＲ値および／またはＥＳＦＱＲ値により決定される。なお、本明細書において、「ＧＢＩＲ」、「ＥＳＦＱＲ」は、ＳＥＭＩ規格に定められたものである。

【0011】

一実施形態において、前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＧＢＩＲ値により前記ワークの前記目標となる加工形状を決定する際に、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を３０から３５に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．５から２．１に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される。

【0012】

一実施形態において、前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＥＳＦＱＲ値により前記ワークの前記目標となる加工形状を決定する際に、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を２５から３０に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．４から１．９に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される。

【0013】

一実施形態において、前記キャリアプレートが回転定盤の上定盤と下定盤との間に配置され、
前記研磨条件が、前記下定盤の回転数、または、前記回転定盤が前記ワークに与える加工荷重である。

【0014】

一実施形態において、測定部により、研磨開始前に、前記ワークの形状を測定する工程と、
前記計算処理部が、測定した前記ワークの形状に基づいて、前記ワークの両面研磨工程を複数のサブ工程に分割する工程と、をさらに含み、
前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の制御範囲を設定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われ、
前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値が、前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われる。

【0015】

一実施形態において、前記複数のサブ工程が、
前記ワークの円周方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
前記ワークの半径方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
を含む。

【0016】

本発明のワークの製造方法は、上記のいずれかのワークの両面研磨方法によりワークを製造する。

【0017】

本発明のワークの研磨装置は、
回転可能な上定盤および下定盤を備える回転定盤と、
前記回転定盤の中心部に配置されたサンギアと、
前記回転定盤の外周部に配置されたインターナルギアと、
前記下定盤上に配置され、ワークを載置可能であり、かつ前記上定盤と前記下定盤との間で前記サンギアおよび前記インターナルギアにより回転するように構成された、キャリアプレートと、
両面研磨中に前記サンギアのトルク（Ｔｉ）を検出する、第１のトルク検出器と、
両面研磨中に前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）を検出する、第２のトルク検出器と、
検出されたトルク情報を受け取り、前記トルク情報に基づいて前記サンギアのトルク（Ｔｉ）および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の、トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値およびトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値を算出する、計算処理部と、
前記ワークの目標となる加工形状および研磨条件を設定し、かつ前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値を受け取るように構成された、条件設定部と、
を備えた、ワークの両面研磨装置であって、
前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の値および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の値が制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定することを特徴とする。

【0018】

一実施形態において、前記両面研磨装置が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記ワークの目標となる加工形状に対する関係を予め記憶しておく記憶部をさらに備え、および／または、前記条件設定部が、前記関係を受信可能な通信部を備え、
両面研磨開始前に、前記条件設定部が、前記記憶部から前記関係を取得し、または、前記受信部により前記関係を外部から受信して取得し、取得した前記関係に基づいて、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を設定する。

【0019】

一実施形態において、前記条件設定部が、ＧＢＩＲ値および／またはＥＳＦＱＲ値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する。

【0020】

一実施形態において。前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＧＢＩＲ値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する際、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を３０から３５に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．５から２．１に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される。

【0021】

一実施形態において、前記計算処理部により、前記サンギアのトルク（Ｔｉ）の値および前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ＥＳＦＱＲ値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する際、前記条件設定部が、前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）の前記制御範囲を２５から３０に設定すると共に、前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）の前記制御範囲を１．４から１．９に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
（動作している前記モータの出力の値／前記モータの前記定格出力の値）×１００
の式により算出される。

【0022】

一実施形態において、前記条件設定部が、
所望のＧＢＩＲ値および／またはＥＳＦＱＲ値を満たすよう、機械学習の方式で前記条件設定部に前記トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）および前記トルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）に基づき自動的に研磨条件を設定させる機械学習装置をさらに備える。

【0023】

一実施形態において、前記サンギアに接続された第１のモータと、前記インターナルギアに接続された第２のモータと、をさらに備え、
前記第１のトルク検出器は、前記第１のモータの前記サンギアを回転させるトルクを検出して前記サンギアのトルク（Ｔｉ）とし、前記第２のトルク検出器は、前記第２のモータの前記インターナルギアを回転させるトルクを検出して前記インターナルギアのトルク（Ｔｏ）とする。

【0024】

一実施形態において、前記下定盤に接続された下定盤モータをさらに備え、
前記条件設定部は、前記下定盤モータを介して前記下定盤の回転数を制御するように構成され、
前記回転定盤は、前記ワークに対して上下方向に加工荷重を与え、前記条件設定部は、前記加工荷重を制御するように構成され、
前記条件設定部が、前記下定盤の回転数または前記加工荷重を変更することによって、前記研磨条件を変更する。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、ワークの両面研磨後の該ワークの厚さを精度良く制御し、ひいては高い平坦度を有するワークを得ることのできる、ワークの両面研磨方法、ワークの製造方法、およびワークの両面研磨装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1A】本発明の一実施形態に係るワークの両面研磨装置を示す斜視図である。

【図1B】本発明の一実施形態に係るワークの両面研磨装置の部分断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るワークの両面研磨装置のブロック図である。

【図3】ウェーハが両面研磨装置内で研磨されている際に受ける力の状態を説明する図である。

【図4A】サンギアおよびインターナルギアのトルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）と、ＧＢＩＲの変化率との関係を示す図である。

【図4B】サンギアおよびインターナルギアのトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）と、ＧＢＩＲの変化率との関係を示す図である。

【図4C】サンギアおよびインターナルギアのトルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）と、ＥＳＦＱＲの変化率との関係を示す図である。

【図4D】サンギアおよびインターナルギアのトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）と、ＥＳＦＱＲの変化率との関係を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るワークの両面研磨方法のフローチャートである。

【図6】図５に続くフローチャートである。

【図7A】表１における実験例１の研磨後のウェーハの厚さを示す図である。

【図7B】表１における実験例２の研磨後のウェーハの厚さを示す図である。

【図7C】表１における実験例３の研磨後のウェーハの厚さを示す図である。

【図7D】表１における実験例４の研磨後のウェーハの厚さを示す図である。

【図8A】表２における実験例５の研磨後のウェーハの厚さを示す図である。

【図8B】表２における実験例６の研磨後のウェーハの厚さを示す図である。

【図8C】表２における実験例７の研磨後のウェーハの厚さを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0028】

図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、本発明の一実施形態に係る両面研磨装置１は、回転定盤２、上定盤モータ１１、下定盤モータ１３、（図示例で５つの）キャリアプレート１４、上研磨パッド１５、下研磨パッド１６、サンギア２０、およびインターナルギア３０を備える。回転定盤２は、回転可能な上定盤１０および下定盤１２を備える。上定盤モータ１１は、上定盤１０を回転させ、下定盤モータ１３は、下定盤１２を回転させる。また、研磨に用いる上研磨パッド１５および下研磨パッド１６が、上定盤１０の下面および下定盤１２の上面にそれぞれ貼布されている。サンギア２０は、回転定盤２の中心部に設置され、インターナルギア３０は、回転定盤２の外周部に設置されている。本実施形態において、キャリアプレート１４は、サンギア２０を取り囲むように配置して、ウェーハＷを載置する。キャリアプレート１４は、上定盤１０と下定盤１２との間でサンギア２０およびインターナルギア３０によって回転する。なお、キャリアプレート１４の個数に制限はなく、適宜調整することができ、例えば１つのみのキャリアプレート１４を設置することもできる。

【0029】

図１Ａに示されるように、本実施形態において、ウェーハＷを研磨する際、上定盤１０の回転方向Ａ１は、図示例で反時計回りの方向であり、下定盤１２の回転方向Ａ２は、図示例で時計回りの方向であり、サンギア２０の回転方向Ａ３は、図示例で時計回りの方向であり、インターナルギア３０の回転方向Ａ４は、図示例で時計回りの方向である。ただし、これには限定されず、適宜調整が可能であり、例えば回転方向Ａ１が時計回りの方向で、回転方向Ａ２が反時計回りの方向であってもよい。

【0030】

また、図１Ｂに示されるように、ウェーハＷを研磨する際、両面研磨装置１内に、研磨液１７が供給される。キャリアプレート１４は、下定盤１２の下研磨パッド１６と上定盤１０の上研磨パッド１５との間に設置される。キャリアプレート１４に載置されるウェーハＷは、下定盤１２の下研磨パッド１６および上定盤１０の上研磨パッド１５、ならびにウェーハＷに供給される研磨液１７によって、その両面が同時に化学機械研磨される。

【0031】

図２を参照して、両面研磨装置１は、サンギアモータ（第１のモータ）２１、第１のトルク検出器２２、インターナルギアモータ（第２のモータ）３１、および第２のトルク検出器３２をさらに備える。サンギア２０は、サンギアモータ２１により駆動される（回転する）。第１のトルク検出器２２は、サンギア２０およびサンギアモータ２１に（この例で電気的に）接続される。研磨中、第１のトルク検出器２２は、サンギア２０のトルクＴｉを直接検出するか、またはサンギアモータ２１のサンギア２０を回転させるトルクをサンギア２０のトルクＴｉとする。また、インターナルギア３０は、インターナルギアモータ３１により駆動される（回転する）。第２のトルク検出器３２は、インターナルギア３０およびインターナルギアモータ３１に（この例で電気的に）接続される。研磨中、第２のトルク検出器３２は、インターナルギア３０のトルクＴｏを直接検出するか、またはインターナルギアモータ３１のインターナルギア３０を回転させるトルクをインターナルギア３０のトルクＴｏとする。トルク検出器は、任意の既知のトルクセンサ等を用いることができる。

【0032】

引き続き図２を参照して、両面研磨装置１は、計算処理部４０、条件設定部５０、記憶部６０、および加圧装置７０をさらに備える。計算処理部４０は、第１のトルク検出器２２および第２のトルク検出器３２に（この例で電気的に）接続され、トルク情報を受け取る。トルク情報に基づいて、計算処理部４０は、サンギア２０のトルクＴｉおよびインターナルギア３０のトルクＴｏの、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの値およびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値を算出し、処理した後に条件設定部５０へ送信する。なお、計算処理部４０が通信部を備え、該通信部によりトルク情報を（無線で）受け取るように構成することもできる。計算処理部４０は、任意の既知のコンピュータ等を用いることができる。

【0033】

条件設定部５０は、ウェーハＷの加工形状および研磨条件を設定すると共に、計算処理部４０に（この例で電気的に）接続され、サンギア２０およびインターナルギア３０の、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの値およびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値を受け取り、これにより上定盤１０および下定盤１２の回転数をどのように制御するかを判定し、および／または、加圧装置７０を制御する。なお、条件設定部５０が通信部を備え、該通信部によりトルクの和の値およびトルクの比の値を（無線で）受け取るように構成することもできる。条件設定部５０は、任意の既知のプロセッサとすることができる。加圧装置７０は、回転定盤２がウェーハＷに対し上下方向に加工荷重Ｆを与えることができる。記憶部６０は、条件設定部５０に（この例で電気的に）接続され、トルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）およびトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）のウェーハＷの加工形状に対する関係を予め記憶する。記憶部６０は、任意の既知のメモリとすることができる。

【0034】

続いて、条件設定部５０が定盤の回転数または加工荷重を制御する理由について説明する。両面研磨装置において、ウェーハが受ける力に関する制御要素は、例えば上定盤のトルク、下定盤のトルク、インターナルギアのトルク、サンギアのトルク等である。本発明者らは、両面研磨装置におけるキャリアプレート内のウェーハが受ける力の状況とウェーハ形状との相関性を分析したところ、サンギアのトルクおよびインターナルギアのトルクが、ウェーハのＧＢＩＲ値およびＥＳＦＱＲ値に影響を与える主な要素であることを見出した。そして、本発明者らは、サンギアのトルクおよびインターナルギアのトルクの、トルクの和およびトルクの比を所定の範囲内に制御することにより、ウェーハの研磨精度を良好に制御することができるという知見を得た。

【0035】

図１Ａおよび図３を同時に参照して、研磨時におけるウェーハＷの受ける力の状況について説明する。前述したように、下定盤１２の回転方向Ａ２は、時計回りの方向であり、サンギア２０の回転方向Ａ３は、時計回りの方向であり、インターナルギア３０の回転方向Ａ４は、時計回りの方向であり、また、キャリアプレート１４の公転方向Ａ５は、時計回りの方向であり、キャリアプレート１４の自転方向Ａ６は、反時計回りの方向である。かかる場合に、研磨時のウェーハＷは、全部で４つの力、それぞれ：サンギア２０の回転がキャリアプレート１４に与える力Ｆｉ、インターナルギア３０の回転がキャリアプレート１４に与える力Ｆｏ、下研磨パッド１６がキャリアプレート１４に与える力Ｆｄ（下定盤１２の回転により生じる）、およびキャリアプレート１４が生じる摩擦力Ｆｓ（垂直抗力、つまり加工荷重Ｆにより生じる力）を受けることになる。本発明者らは、キャリアプレート１４が時計回りの公転および反時計回りの自転が可能な場合を想定し、それぞれトルク原理を用いて力学的分析を行った。

【0036】

先ず、キャリアプレート１４が時計回りの公転が可能な場合、下式（１）を得ることができる。式中、ｒｉはサンギア２０の外径、ｒｏはインターナルギア３０の内径、Ｒｃはキャリアプレート１４の半径である。
Ｆｏ×ｒｏ＋Ｆｉ×ｒｉ＋Ｆｄ×（ｒｃ＋ｒｉ）＞Ｆｓ×（ｒｃ＋ｒｉ）
．．．式（１）

【0037】

式（１）を整理して下式（２）を得ることができる。式中、Ｔｏはサンギア２０のトルク、Ｔｉはインターナルギア３０のトルク、Ｆは加工荷重、ｍは下定盤１２の質量、αは下定盤１２の角加速度である。
Ｔｏ＋Ｔｉ＋ｍ×（ｒｃ＋ｒｉ）×α×（ｒｃ＋ｒｉ）＞μ×Ｆ×（ｒｃ＋ｒｉ）
．．．式（２）

【0038】

式（２）を整理して下式（３）を得ることができる。式中、ＸおよびＹは定数である。
Ｔｏ＋Ｔｉ＞Ｆ×Ｘ－α×Ｙ ．．．式（３）

【0039】

次いで、キャリアプレート１４が反時計回りの自転が可能な場合、下式（４）を得ることができる。
Ｆｉ×ｒｃ＞Ｆｏ×ｒｃ ．．．式（４）

【0040】

式（４）の両辺に同時にｒｏおよびｒｉを乗じると下式（５）が得られる。
Ｆｉ×ｒｃ×ｒｏ×ｒｉ＞Ｆｏ×ｒｃ×ｒｏ×ｒｉ ．．．式（５）

【0041】

式（５）を整理して下式（６）を得ることができる。式中、ｒｉをｒｏで除した数は定数である。
Ｔｉ／Ｔｏ＞ｒｉ／ｒｏ ．．．式（６）

【0042】

また、式（３）の両辺をＴｏで除してから、整理すると、下式（７）が得られる。
Ｔｉ／Ｔｏ＞（Ｆ×Ｘ－α×Ｙ）／Ｔｏ－１．．．．．式（７）

【0043】

式（６）と式（７）とを合わせて整理すると、下式（８）が得られる。
Ｔｉ／Ｔｏ＞（Ｆ×Ｘ－α×Ｙ）／Ｔｏ－１＞ｒｉ／ｒｏ ．．．式（８）

【0044】

最後に、式（３）と式（８）とから、サンギア２０およびインターナルギア３０の、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏは、加工荷重Ｆおよび下定盤１２の角加速度と関係があることがわかる。

【0045】

つまり、加工荷重Ｆおよび下定盤１２の回転数を制御する（すなわち、下定盤モータ１３の出力を制御する）ことによって、サンギア２０およびインターナルギア３０の、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏを制御することができる。

【0046】

また、前述したように、本発明者らは、サンギア２０のトルクＴｏおよびインターナルギア３０のトルクＴｉの、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏが、ウェーハのＧＢＩＲ値およびＥＳＦＱＲ値に影響を与える主な要素であることを見出した。そこで、上述の力学的分析の結果に基づいて実験を行い、図４Ａから図４ＤのＧＢＩＲ、ＥＳＦＱＲ変化率と、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏとの関係図を得た。縦軸のＧＢＩＲ変化率およびＥＳＦＱＲ変化率は比の値であり、横軸のＴｉ／Ｔｏの単位は比の値である。なお、図４Ａ、図４Ｃ、および本明細書におけるトルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの単位は、一般的なトルクの単位ではなく、サンギア２０のトルクＴｉおよびインターナルギア３０のトルクＴｏの値を、それぞれ、対応するモータであるサンギアモータ２１およびインターナルギアモータ３１の動作出力の定格出力に対する比の値に変換した後、２つのモータ動作出力の比の値を足して得られる値であるという点に特に言及する必要がある。また、各モータの動作出力の各定格出力に対する比の値は、
（動作しているモータの出力の値／モータの定格出力の値）×１００
の式で算出することができる。
つまり、モータの動作出力の定格出力に対する比の値が例えば１５である場合、動作しているモータの動作出力は、その定格出力の１５％であるということを意味する。また、定電圧の電流制御のモータの場合、出力値を電流値に置き換えてもよい。

【0047】

図４Ａおよび図４Ｂを参照して、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの制御範囲が３０から３５の間である場合、および、トルクの比Ｔｉ／Ｔｏの制御範囲が１．５から２．１の間である場合、ＧＢＩＲの変化率は比較的小さい、つまりウェーハＷの全体平坦度が比較的高い。したがって、本実施形態では、ＧＢＩＲ値でウェーハＷの加工形状を決める場合、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの制御範囲を３０から３５に設定し、かつトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの制御範囲を１．５から２．１に設定することが好ましい。なお、図４Ａおよび図４ＢのＧＢＩＲ変化率の関係図では、横軸の値が大きくなるにつれ、ウェーハＷの全体形状が凹形状から凸形状へと変化しているという点に特に言及する必要がある。また、前述したように、ＧＢＩＲの変化率は比の値であり、その定義は、各ウェーハのＧＢＩＲ値／最小のウェーハのＧＢＩＲ値である。つまり、図４Ａおよび図４Ｂにおいて、最良（最小）のＧＢＩＲ値を有するウェーハは、そのＧＢＩＲ変化率が１である。

【0048】

次いで、図４Ｃおよび図４Ｄを参照して、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの制御範囲が２５から３０である場合、および、トルクの比Ｔｉ／Ｔｏの制御範囲が１．４から１．９の間にある場合、ＥＳＦＱＲの変化率は比較的小さい、つまりウェーハＷの外周の平坦度が比較的高い。したがって、本実施形態では、ＥＳＦＱＲ値でウェーハＷの加工形状を決める場合、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの制御範囲を２５から３０に設定し、かつトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの制御範囲を１．４から１．９に設定することが好ましい。なお、図４Ｃおよび図４ＤのＥＳＦＱＲ変化率の関係図では、横軸の値が大きくなるにつれ、ウェーハＷの外周形状は、内側が低く外側に向かうにつれ高くなる傾斜形状から、内側が高く外側が低くなる傾斜形状に変わる、という点に特に言及する必要がある。また、前述したように、ＥＳＦＱＲの変化率は比の値であり、その定義は、各ウェーハのＥＳＦＱＲ値／最小のウェーハのＥＳＦＱＲ値である。つまり、図４Ｃおよび図４Ｄにおいて、最良（最小）のＥＳＦＱＲ値を有するウェーハは、そのＥＳＦＱＲ変化率が１である。

【0049】

上述のウェーハＷの形状に変化が起こる原因について、本発明者らは次のように説明する。つまり、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏが低すぎると、キャリアプレート１４の公転作用が抑制されるが、これは研磨時に、ウェーハＷの移動速度が低下し、研磨液１７中の砥粒とウェーハＷ中心との接触率が高まって、ウェーハＷ中心の研磨量がウェーハＷ外周より多くなるということであり、よってウェーハＷの形状が凹形状となりやすいためである。一方、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏが大きすぎると、キャリアプレート１４の公転速度が加速されるが、これは研磨時に、ウェーハＷの移動速度が加速され、研磨液１７中の砥粒とウェーハＷ外周との接触率が高まって、ウェーハＷ外周の研磨量がウェーハＷ中心より多くなるということであり、よってウェーハＷの形状が凸形状となりやすいためである。

【0050】

また、トルクの比Ｔｉ／Ｔｏが小さすぎると研磨後の形状は不安定となりやすい。キャリアプレート１４の自転がスムーズでなくなり、ウェーハＷの各外周に対する研磨量が不均一となるため、ウェーハＷの外周形状が不安定となりやすいからである。一方、トルクの比Ｔｉ／Ｔｏが大きすぎると、キャリアプレート１４の自転速度が加速されて、ウェーハＷの各外周に対する研磨量が多くなるため、ウェーハＷが凸形状となりやすい。

【0051】

次に、図５および図６を合わせて参照されたい。これらは本発明の一実施形態に係るワークの両面研磨方法を説明するフローチャートである。

【0052】

ステップＳ０１において、条件設定部５０が、両面研磨開始前に、記憶部６０からＧＢＩＲおよびＥＳＦＱＲを制御するトルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／ＴｏとウェーハＷの形状との相関性を取得する。なお、この相関性は、通信部により外部から受信するようにしても良い。

【0053】

次いで、ステップＳ０２において、測定部により、ウェーハＷの現在の（両面研磨開始前の）形状を測定する。測定部は、ウェーハの厚さを測定可能な任意の既知のセンサ等の計測器を用いることができる。

【0054】

次いで、ステップＳ０３において、両面研磨装置１による研磨を開始する。

【0055】

開始研磨後、ステップＳ０４において、先ずＧＢＩＲを制御するための研磨（つまり、ウェーハ全体を平坦にする研磨）を行う。このとき、条件設定部５０は、先に取得したＧＢＩＲに関する、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／ＴｏとウェーハＷの形状との相関性に基づいて、ウェーハＷの所望の加工形状に応じて研磨条件を設定する。具体的には、条件設定部５０は、下定盤１２の回転数または加圧装置が与える加工荷重Ｆを設定する。

【0056】

次いで、ステップＳ０５において、ウェーハＷが、ステップＳ０４で設定された研磨条件で、継続して研磨される。

【0057】

ウェーハＷの研磨が継続されている状態で、ステップＳ０６において、第１のトルク検出器２２がサンギアモータ２１のトルクＴｉを検出し、かつ第２のトルク検出器３２がインターナルギアモータ３１のトルクＴｏを検出する。

【0058】

次いで、ステップＳ０７において、計算処理部４０が、第１のトルク検出器２２および第２のトルク検出器３２からトルクＴｉおよびトルクＴｏを取得し、トルクＴｉの値およびトルクＴｏの値をそれぞれ対応するモータの動作出力の定格出力に対する比の値に変換した後、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏを得る。

【0059】

次いで、ステップＳ０８において、条件設定部５０が、先に取得したＧＢＩＲに関する、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／ＴｏとウェーハＷの形状との相関性に基づいて、ウェーハＷの所望の形状に応じて、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの制御範囲を設定する。

【0060】

次いで、ステップＳ０９において、条件設定部５０が、計算処理部４０からトルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値を受け取り、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの値およびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値が制御範囲内にあるか否かを判定する。トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値のいずれかが制御範囲内にない場合、ステップＳ０４に進み、下定盤１２の回転数または加圧装置が与える加工荷重Ｆを新たに設定する。トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値の両方が制御範囲を満たしている場合はステップＳ１０に進む。

【0061】

ステップＳ１０において、ＧＢＩＲに関する研磨が終了したか否かを判断する。まだ終了していない場合はステップＳ０５に進み、終了している場合はステップＳ１１に進んで、ＥＳＦＱＲの研磨（つまり、ウェーハ外周を平坦にする研磨）を行う。

【0062】

ステップＳ１１において、条件設定部５０が、先に取得したＥＳＦＱＲに関する、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／ＴｏとウェーハＷの形状との相関性に基づいて、ウェーハＷの所望の加工形状に応じて、研磨条件を設定する。具体的には、条件設定部５０は、下定盤１２の回転数または加圧装置が与える加工荷重Ｆを設定する。

【0063】

次いで、ステップＳ１２において、ステップＳ１１にて設定された研磨条件に基づいて継続して研磨を行う。

【0064】

ウェーハＷの研磨が継続されている状態で、ステップＳ１３において、第１のトルク検出器２２がサンギアモータ２１のトルクＴｉを検出し、かつ第２のトルク検出器３２がインターナルギアモータ３１のトルクＴｏを検出する。

【0065】

次いで、ステップＳ１４において、計算処理部４０が、第１のトルク検出器２２および第２のトルク検出器３２からトルクＴｉおよびトルクＴｏを取得し、トルクＴｉおよびトルクＴｏの値をそれぞれ対応するモータの動作出力の定格出力に対する比の値に変換した後、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏを得る。

【0066】

次いで、ステップＳ１５において、条件設定部５０が、先に取得したＥＳＦＱＲに関するトルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／ＴｏとウェーハＷの形状との相関性に基づいて、ウェーハＷの所望の形状に応じて、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの制御範囲を設定する。

【0067】

次いで、ステップＳ１６において、条件設定部５０が、計算処理部４０からトルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値を受け取り、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏの値およびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値が制御範囲内にあるか否かを判定する。トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値のいずれかが制御範囲内にない場合は、ステップＳ１１に進み、下定盤１２の回転数または加圧装置が与える加工荷重Ｆを新たに設定する。トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値の両方が制御範囲を満たしている場合はステップＳ１７に進む。

【0068】

ステップＳ１７において、ＥＳＦＱＲの研磨が終了したか否かを判定する。まだ終了していない場合は、ステップＳ１２に進む。終了している場合はステップＳ１８に進み、研磨終了となる。

【0069】

次いで、ステップＳ１９において、ウェーハＷが製造の次工程へ送られる。具体的には、ウェーハＷが両面研磨装置１を離れて次の機械へ送られる。

【実施例】

【0070】

以下の表１、表２では本発明の実験例による研磨結果を説明している。表１は、実験例それぞれの加工荷重の設定、測定されたトルク、および研磨結果を示している。各実験例において、研磨の対象となったウェーハは、デバイスが形成されていないシリコンウェーハを用いた。

【0071】

【表1】

【0072】

また、表１の各例に共通する研磨条件の設定は次のとおりである：
研磨パッド：材料が発泡ポリウレタンであり、厚さ約１ｍｍ、硬度（Ｓｈｏｒｅ Ａ）８０から８８（度）、圧縮率１．４から３．４（％）等の基本特性を有する研磨パッド
研磨液：砥粒の平均粒径４５から６５（ｎｍ）、比重１．１５から１．１６、ＰＨ値１０．８から１１．８等の基本特性を有する研磨液
キャリアプレートのタイプ：ステンレス製基板にＤＬＣメッキ材をメッキしたもの
上定盤回転数：－９．４ｒｐｍ（負の符号は反時計回りの回転を示す）
下定盤回転数：２５ｒｐｍ
サンギア回転数：２５ｒｐｍ
インターナルギア回転数：４ｒｐｍ

【0073】

研磨後のウェーハ形状は、従来の測定機器を用いて測定することができる。ＧＢＩＲの測定は、測定範囲を２９８ｍｍとし、外周１ｍｍを除外した。ＥＳＦＱＲの測定は、測定範囲を２９８ｍｍとして、外周１ｍｍを除外した（長さ３５ｍｍ、ラジアン５度）。

【0074】

図７Ａから図７Ｄは、実験例１から４のウェーハ形状を順次示している。実験例１は、１０００ｄａＮの加工荷重を用いており、研磨後のウェーハ形状は、図７Ａに示されるような凹形状である。これに対し、実験例２は加工荷重を低くしたため、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値が小さくなり、よって研磨後のウェーハ形状が図７Ｂに示されるように、より凹んだ凹形状になりやすい。また、実験例３、４は加工荷重を大きくしたため、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値が大きくなり、よって研磨後のウェーハ形状が、図７Ｃおよび図７Ｄに示されるように、平坦状または凸形状になりやすい。

【0075】

表２は、実験例それぞれの下定盤回転数の設定、測定されたトルク、および研磨結果を示している。

【0076】

【表2】

【0077】

また、表２の各例に共通する研磨条件の設定は次のとおりである：
研磨パッド：材料が発泡ポリウレタンであり、厚さ約１ｍｍ、硬度（Ｓｈｏｒｅ Ａ）８０から８８（度）、圧縮率１．４から３．４（％）等の基本特性を有する研磨パッド
研磨液：砥粒の平均粒径４５から６５（ｎｍ）、比重１．１５から１．１６、ＰＨ値１０．８から１１．８等の基本特性を有する研磨液
キャリアプレートのタイプ：ステンレス製基板にＤＬＣメッキ材をメッキしたもの
加工荷重：１０００ｄａＮ
上定盤回転数：－１８．４ｒｐｍ（負の符号は反時計回りの回転を示す）
サンギア回転数：２５ｒｐｍ
インターナルギア回転数：４ｒｐｍ

【0078】

研磨後のウェーハ形状は、従来の測定機器を用いて測定することができる。ＧＢＩＲの測定は、測定範囲を２９８ｍｍとし、外周１ｍｍを除外した。ＥＳＦＱＲの測定は、測定範囲を２９８ｍｍとして、外周１ｍｍを除外した（長さ３５ｍｍ、ラジアン５度）。

【0079】

図８Ａから図８Ｃは、実験例５から７のウェーハ形状を順次示している。実験例５は、下定盤回転数を２５ｒｐｍに設定しており、研磨後のウェーハ形状は、図８Ａ示されるような凹形状である。これに対し、実験例６、７は、下定盤回転数を下げたため、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値が大きくなり、よって研磨後のウェーハ形状が、図８Ｂおよび図８Ｃに示されるように、平坦状または凸形状となりやすい。

【0080】

以上、実施形態を挙げて具体的に本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、各種のバリエーションが可能である。

【0081】

例えば、１つの変形例では、条件設定部５０が機械学習装置をさらに備えていてもよい。機械学習装置は、任意の従来の演算法により機械学習を行うことができ、例えば、ニューラルネットワーク等の演算法によりサンギア２０およびインターナルギア３０のトルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）およびトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）とウェーハの形状との関係を学習することができる。これにより、条件設定部５０が、サンギア２０およびインターナルギア３０のトルクの和（Ｔｉ＋Ｔｏ）およびトルクの比（Ｔｉ／Ｔｏ）に基づいて自動的に研磨条件を設定し、所望のＧＢＩＲ値および／またはＥＳＦＱＲ値を満たすことができるようになる。

【0082】

また、本発明の研磨フローチャートでは、ＧＢＩＲの研磨およびＥＳＦＱＲの研磨を順次行っているが、これに限定はされず、研磨の順序を変えることもできるし、あるいはこれらのうち１つの研磨のみを行ってもよい。

【0083】

また、条件設定部５０は、測定されたウェーハＷの形状に基づいて、ウェーハＷの研磨工程を複数のサブ工程に分割することもできる。例えば、サブ工程には、ウェーハＷの円周方向におけるばらつきの程度を低減させるサブ工程、およびウェーハＷの半径方向におけるばらつきの程度を低減させるサブ工程が含まれ得る。

【0084】

さらに、条件設定部５０は、複数のサブ工程の各々において、トルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの制御範囲を設定し、かつトルクの和Ｔｉ＋Ｔｏおよびトルクの比Ｔｉ／Ｔｏの値が制御範囲内にあるか否かを判定して、研磨条件を変更する必要があるか否かを判定することができる。

【符号の説明】

【0085】

１：両面研磨装置、
２：回転定盤、
１１：上定盤モータ、
１３：下定盤モータ、
１４：キャリアプレート、
１５：上研磨パッド、
１６：下研磨パッド、
１７：研磨液、
２０：サンギア、
３０：インターナルギア、
２１：サンギアモータ（第１のモータ）、
２２：第１のトルク検出器、
３１：インターナルギアモータ（第２のモータ）、
３２：第２のトルク検出器、
４０：計算処理部、
５０：条件設定部、
６０：記憶部、
７０：加圧装置、
Ｆ：加工荷重、
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４：回転方向、
Ａ５：公転方向、
Ａ６：自転方向、
Ｆｄ、Ｆｉ、Ｆｏ、Ｆｓ：力、
Ｓ０１～Ｓ１９：ステップ、
Ｗ：ウェーハ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8A】

【図8B】

【図8C】