特許 7537362 テンプレートアセンブリ、研磨ヘッド及びウェーハの研磨方法

(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】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】テンプレートアセンブリ、研磨ヘッド及びウェーハの研磨方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240814BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622L

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021085091

(22)【出願日】2021-05-20

(65)【公開番号】P2022178347

(43)【公開日】2022-12-02

【審査請求日】2023-05-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(74)【代理人】

【識別番号】100215142

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 徹

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健汰

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１０９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１９７５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－９４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－８３８５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハ支持用のテンプレートアセンブリであって、
バックパッドと、該バックパッドの外周部に沿って固定されたガイドリング部とを具備し、
前記テンプレートアセンブリを貼り付けた研磨ヘッドの前記ガイドリング部の内側にウェーハを保持し且つ前記研磨ヘッドをタクタイルセンサを介して研磨パッド上に着座させた静止状態での前記タクタイルセンサを用いた荷重分布測定によって得られる、前記テンプレートアセンブリの前記ガイドリング部の径方向の荷重分布が、前記ガイドリング部の中心から前記ウェーハの外端部の位置までの距離を１００とした際の前記中心からの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示すものであり、
前記ガイドリング部が、前記テンプレートアセンブリの前記ガイドリング部の前記中心からの相対距離が１０５～１１０である前記位置に、基準面から１０μｍ以上の極大をもつ平面度プロファイルを有したものであり、
前記基準面は、測定面における全ての測定点から求められる平均二乗平面であることを特徴とするテンプレートアセンブリ。

【請求項2】

前記荷重分布において、前記極大値が、前記ウェーハへの平均荷重及び前記ガイドリング部の外端部の荷重に対して、２０％以上高い値を示すものであることを特徴とする請求項１に記載のテンプレートアセンブリ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のテンプレートアセンブリと、
前記ガイドリング部に対応する位置に配置されたリテーナリングと
を具備したものであることを特徴とする研磨ヘッド。

【請求項4】

請求項３に記載の研磨ヘッドを用いて、ウェーハを研磨パッドに対して押圧しながら研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テンプレートアセンブリ、研磨ヘッド及びウェーハの研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ウェーハのＣＭＰ研磨の分野では、ウェーハのエッジフラットネスの向上が求められている。

【0003】

特許文献１には、ＣＭＰ研磨ヘッドのリテーナリングのウェーハに接触するリング内側側面を斜め形状にすることで、研磨時にウェーハ外周部のせり上がりを抑制し、外周部フラットネスが向上する研磨ヘッド及び研磨方法が記載されている。

【0004】

特許文献２には、ＣＭＰ研磨ヘッドにおいてリテーナリングの偏摩耗を考慮し、内側を厚くしたリテーナリングとすることで、交換寿命を延ばすと共に、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を低減する研磨ヘッドと研磨方法が記載されている。

【0005】

特許文献３には、ＣＭＰ研磨ヘッドにおいて、リテーナリングの内側に幅５～７．５ｍｍの凸部を設け、内側から３～５ｍｍの位置に凸部頂点を配置し、高さは凸部幅（５～７．５ｍｍ）の５／３～３／２とすることで、ウェーハ外周部の研磨レート上昇を防止する研磨ヘッド及び研磨方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－１６５７９２号公報

【文献】特開２００７－２７１６６号公報

【文献】特開２０１５－１１６６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＣＭＰ後のエッジフラットネスのレベル向上のため、研磨ヘッドのガイドリング部の荷重分布に着目した。ガイドリング部を強く押し当てるような荷重条件を与えることで、研磨パッドに対するリテーナ効果により、ウェーハエッジ部の偏荷重が緩和され、エッジロールオフ（エッジ部のダレ悪化）が抑制されることは一般的に知られている。その際、研磨ヘッド本体のリテーナリング及びその上に貼り付けられるテンプレートアセンブリはより平面であることが望ましいとされてきた。しかしながら、ガイドリング部を強く押し当てるような荷重条件では、ガイドリング部全体の荷重がウェーハ荷重に対して高くなり、研磨ヘッドのガイドリング内に位置するウェーハへのスラリーの流出入量が低下して研磨残渣の排出が低下することで、欠陥レベルの悪化、特にパーティクル数の悪化を引き起こすことが問題である。

【0008】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ウェーハの外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善できるテンプレートアセンブリ、研磨ヘッド、及び研磨方法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】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明では、ウェーハ支持用のテンプレートアセンブリであって、
バックパッドと、該バックパッドの外周部に沿って固定されたガイドリング部とを具備し、
前記テンプレートアセンブリを貼り付けた研磨ヘッドの前記ガイドリング部の内側にウェーハを保持し且つ前記研磨ヘッドをタクタイルセンサ（面圧分布測定システム）を介して研磨パッド上に着座させた静止状態での前記タクタイルセンサを用いた荷重分布測定によって得られる、前記テンプレートアセンブリの前記ガイドリング部の径方向の荷重分布が、前記ガイドリング部の中心から前記ウェーハの外端部の位置までの距離を１００とした際の前記中心からの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示すものであることを特徴とするテンプレートアセンブリを提供する。

【0010】

このようなテンプレートアセンブリであれば、研磨ヘッドに貼り付けてウェーハの研磨に用いた場合、研磨パッド（クロス）の偏荷重を軽減しつつ、研磨ヘッドの内部へのスラリー供給量が制限されるのを防ぐことができるので、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【0011】

前記荷重分布において、前記極大値が、前記ウェーハへの平均荷重及び前記ガイドリング部の外端部の荷重に対して、２０％以上高い値を示すものであることが好ましい。

【0012】

このようなテンプレートアセンブリであれば、ウェーハ外周部のフラットネス悪化をより確実に抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを更に改善することができる。

【0013】

例えば、前記ガイドリング部が、前記テンプレートアセンブリの前記ガイドリング部の前記中心からの相対距離が１０５～１１０である前記位置に、基準面から１０μｍ以上の極大をもつ平面度プロファイルを有したものとすることができる。

【0014】

例えば、このようなガイドリング部を具備することで、上記荷重分布を実現できる。

【0015】

また、本発明では、本発明のテンプレートアセンブリと、
前記ガイドリング部に対応する位置に配置されたリテーナリングと
を具備したものであることを特徴とする研磨ヘッドを提供する。

【0016】

このような研磨ヘッドを用いてウェーハの研磨を行うことにより、研磨パッドの偏荷重を軽減しつつ、研磨ヘッドの内部へのスラリー供給量が制限されるのを防ぐことができるので、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【0017】

また、本発明では、本発明の研磨ヘッドを用いて、ウェーハを研磨パッドに対して押圧しながら研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法を提供する。

【0018】

このようなウェーハの研磨方法であれば、研磨パッドの偏荷重を軽減しつつ、研磨ヘッドの内部へのスラリー供給量が制限されるのを防ぐことができるので、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【0019】

また、本発明では、研磨ヘッドを用いて、ウェーハを研磨パッドに対して押圧しながら、前記ウェーハを研磨する方法であって、
前記研磨ヘッドとして、
リテーナリングと、前記リテーナリング上に貼り付けられたテンプレートアセンブリとを具備し、
前記テンプレートアセンブリが、バックパッドと、該バックパッドの外周部に沿って固定されたガイドリング部とを具備し、
前記ガイドリング部の内側に前記ウェーハを保持し且つ前記研磨ヘッドをタクタイルセンサを介して前記研磨パッド上に着座させた静止状態での前記タクタイルセンサを用いた荷重分布測定によって得られる、前記テンプレートアセンブリの前記ガイドリング部の径方向の荷重分布が、前記ガイドリング部の中心から前記ウェーハの外端部の位置までの距離を１００とした際の前記中心からの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示すものを用いて、前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法を提供する。

【0020】

このようなウェーハの研磨方法であれば、研磨パッドの偏荷重を軽減しつつ、研磨ヘッドの内部へのスラリー供給量が制限されるのを防ぐことができるので、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【発明の効果】

【0021】

以上のように、本発明のテンプレートアセンブリであれば、研磨ヘッドに貼り付けてウェーハの研磨に用いた場合、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【0022】

また、本発明の研磨ヘッドであれば、ウェーハの研磨において用いることで、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【0023】

また、本発明のウェーハの研磨方法であれば、ウェーハ外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明のテンプレートアセンブリの一例を示す概略断面図である。

【図2】タクタイルセンサを用いたガイドリング部の径方向の荷重分布の測定を説明するための概略断面図である。

【図3】本発明のテンプレートアセンブリの一例を示す概略平面図である。

【図4】図３に示すテンプレートアセンブリのガイドリング部の平坦度を示すグラフである。

【図5】本発明の研磨ヘッドの一例を示す概略断面図である。

【図6】比較例で用いたテンプレートアセンブリのガイドリング部の平坦度を示すグラフである。

【図7】実施例及び比較例における研磨ヘッド荷重分布測定を説明するための概略断面図である。

【図8】実施例及び比較例における研磨ヘッド荷重分布測定結果を示すグラフである。

【図9】実施例及び比較例におけるＧＢＩＲ差分指数を示すグラフである。

【図10】実施例及び比較例におけるＥＳＦＱＲ差分指数を示すグラフである。

【図11】実施例及び比較例における荷重変化による欠陥の増加率を示すグラフである。

【図12】実施例及び比較例における荷重条件別の面内とエッジ部とのが占める欠陥数の割合を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

上述のように、ウェーハの外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善できるテンプレートアセンブリ、研磨ヘッド、及び研磨方法の開発が求められていた。

【0026】

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、ＣＭＰ研磨における研磨ヘッドの荷重分布測定で得られるガイドリング部の径方向の荷重分布プロファイルのうち、中心からウェーハ外端までの距離を１００とした時の相対距離が１０５から１１０までの領域に荷重値の極大を持つような荷重分布を実現するテンプレートアセンブリ又は研磨ヘッドを用いることで、研磨パッドの偏荷重を軽減しつつ、リテーナ効果を発揮でき、且つ研磨ヘッドの内部へのスラリー供給量を制限せずにスラリーの流入量低下を最低限にでき、その結果、エッジフラットネス悪化の防止及び研磨後の欠陥レベルの改善の両立が可能となることを見出し、本発明を完成させた。

【0027】

即ち、本発明は、ウェーハ支持用のテンプレートアセンブリであって、
バックパッドと、該バックパッドの外周部に沿って固定されたガイドリング部とを具備し、
前記テンプレートアセンブリを貼り付けた研磨ヘッドの前記ガイドリング部の内側にウェーハを保持し且つ前記研磨ヘッドをタクタイルセンサを介して研磨パッド上に着座させた静止状態での前記タクタイルセンサを用いた荷重分布測定によって得られる、前記テンプレートアセンブリの前記ガイドリング部の径方向の荷重分布が、前記ガイドリング部の中心から前記ウェーハの外端部の位置までの距離を１００とした際の前記中心からの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示すものであることを特徴とするテンプレートアセンブリである。

【0028】

また、本発明は、本発明のテンプレートアセンブリと、
前記ガイドリング部に対応する位置に配置されたリテーナリングと
を具備したものであることを特徴とする研磨ヘッドである。

【0029】

また、本発明は、本発明の研磨ヘッドを用いて、ウェーハを研磨パッドに対して押圧しながら研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法である。

【0030】

また、本発明は、研磨ヘッドを用いて、ウェーハを研磨パッドに対して押圧しながら、前記ウェーハを研磨する方法であって、
前記研磨ヘッドとして、
リテーナリングと、前記リテーナリング上に貼り付けられたテンプレートアセンブリとを具備し、
前記テンプレートアセンブリが、バックパッドと、該バックパッドの外周部に沿って固定されたガイドリング部とを具備し、
前記ガイドリング部の内側に前記ウェーハを保持し且つ前記研磨ヘッドをタクタイルセンサを介して前記研磨パッド上に着座させた静止状態での前記タクタイルセンサを用いた荷重分布測定によって得られる、前記テンプレートアセンブリの前記ガイドリング部の径方向の荷重分布が、前記ガイドリング部の中心から前記ウェーハの外端部の位置までの距離を１００とした際の前記中心からの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示すものを用いて、前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法である。

【0031】

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0032】

［テンプレートアセンブリ］
図１及び図２を参照しながら、本発明のテンプレートアセンブリの一例を具体的に説明する。

【0033】

図１及び図２に示すテンプレートアセンブリ１は、ウェーハ２０の支持用のテンプレートアセンブリであって、バックパッド２と、バックパッド２の外周部に沿って固定されたガイドリング部３とを具備している。

【0034】

図１のガイドリング部３の内側の点線で示す位置に、研磨対象となるウェーハ２０を保持することができる。

【0035】

テンプレートアセンブリ１は、例えば、図２の下側のグラフに実線で示すようなガイドリング部３の径方向の荷重分布を示す。

【0036】

この荷重分布は、図２に示すように、このテンプレートアセンブリ１を例えばリテーナリング４上に貼り付けた研磨ヘッド１０のガイドリング部３の内側にウェーハ２０を保持し且つ研磨ヘッド１０をタクタイルセンサ５０を介して研磨パッド３０上に着座させた静止状態で、タクタイルセンサ５０を用いて測定して得られる。研磨パッド３０は、研磨定盤４０上に貼り付けられている。

【0037】

本発明のテンプレートアセンブリ１は、このようにして得られた荷重分布が、例えば図２の下側のグラフにおいて実線で示すように、図１に示すガイドリング部３の中心３ｃから図１及び図２に示すウェーハ２０の外端部２１の位置までの距離を１００とした際の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示すものである。

【0038】

本発明のテンプレートアセンブリ１は、このようなガイドリング部３の径方向の荷重分布を示すことにより、研磨ヘッド１０に貼り付けてウェーハ２０の研磨に用いた場合、リテーナ効果を十分に発揮しつつ、スラリー流入低下を最低限にすることができる。そして、本発明のテンプレートアセンブリ１は、研磨パッド３０の偏荷重を軽減しつつ、研磨ヘッド１０の内部へのスラリー供給量が制限されるのを防ぐことができる。したがって、本発明のテンプレートアセンブリ１は、研磨ヘッド１０に貼り付けてウェーハ２０の研磨に用いた場合、ウェーハ２０の外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【0039】

一方、ガイドリング部３の径方向の荷重分布において、ガイドリング部３の中心３ｃから図１及び図２に示すウェーハ２０の外端部２１の位置までの距離を１００とした際の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示さない場合（例えば、図２のグラフで点線及び一点鎖線で示す荷重分布の場合）、エッジフラットネス悪化の防止及び欠陥レベルの改善を両立することができない。

【0040】

ガイドリング部３の径方向の荷重分布において、ガイドリング部３の中心３ｃからの相対距離が１０７～１１０である位置に極大値を示すことが好ましく、相対距離が１０８～１１０である位置に極大値を示すことがより好ましい。

【0041】

また、ガイドリング部３の径方向の荷重分布において、極大値が、ウェーハ２０への平均荷重及びガイドリング部の外端部の荷重に対して、２０％以上高い値を示すものであることが好ましい。

【0042】

このようなテンプレートアセンブリ１であれば、ウェーハ２０の研磨後の外周部のフラットネスのレベルを更に改善することができる。

【0043】

例えば、ガイドリング部３として、図３に示すガイドリング部３を用いることができる。

【0044】

図３に平面図を示すテンプレートアセンブリ１のガイドリング部３は、図４に示す平面度プロファイルを有する。図４に示す平面度プロファイルは、図３に示すテンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の中心３ｃからの相対距離が１０５～１０８である位置に、基準面から１０μｍ以上の極大をもつ。

【0045】

図４に示す平面度プロファイルは、接触式プローブを用いた三次元形状測定機を用い、セラミックリングに図３に示すテンプレートアセンブリ１を貼り付けた状態で上向きにして、表面基準として図３において点線で示す測定位置３ａにおいて半径毎に周方向へ測定して平均値を求め、基準面からの偏差を相対距離に対してプロットしたものである。

【0046】

例えば、このようなガイドリング部３を用いることにより、上記相対距離が１０５～１０８である位置に極大値を示す荷重分布を実現することができる。

【0047】

このように、ガイドリング部３が、テンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０である位置に、基準面から１０μｍ以上の極大をもつ平面度プロファイルを有したものであることがより好ましい。

【0048】

上記平面度プロファイルにおける極大が、基準面から１０μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。このような平面度プロファイルを有するガイドリング部３を具備したテンプレートアセンブリ１であれば、研磨ヘッド１０の内部へのスラリー供給量が制限されるのをより確実に防ぐことができる。

【0049】

ただし、本発明のテンプレートアセンブリ１は、上記荷重分布を示すものであれば、以上に説明したような平面度プロファイルを有するガイドリング部３を具備する形態に限定されるものではない。

【0050】

［研磨ヘッド］
次に、本発明の研磨ヘッドを図５を参照しながら説明する。

【0051】

図５に示す研磨ヘッド１０は、図１及び図２を参照しながら説明した本発明の一例のテンプレートアセンブリ１と、テンプレートアセンブリ１のガイドリング部３に対応する位置に配置されたリテーナリング４とを具備している。

【0052】

テンプレートアセンブリ１は、ガイドリング部３に対応する位置にリテーナリング４が位置するように、リテーナリング４上に貼り付けられている。それにより、バックパッド２の外周部が、リテーナリング４とガイドリング部３との間に挟まれている。

【0053】

図５に示す研磨ヘッド１０は、リテーナリング４のテンプレートアセンブリ１とは反対側に配置された、上部フランジアセンブリ５を更に具備している。上部フランジアセンブリ５は、上部金属７と、上備金属７の中心に配されたフランジ６とを具備している。上部金属７の外周部に沿って、リテーナリング４が固定されている。

【0054】

上部金属７のフランジ６とは反対側に、裏板８が配されている。裏板８とバックパッド２とリテーナリング４とに囲まれた空間９は、流体封入部であるバックパッド加圧部となっている。

【0055】

［研磨方法］
（第１態様）
図５を再度参照して、本発明の研磨方法の第１態様を説明する。

【0056】

本発明の研磨方法の第１態様では、図５を参照しながら例を挙げて説明した本発明の研磨ヘッド１０を用い、ウェーハ２０を研磨パッド３０に対して押圧しながら研磨する。なお、ウェーハ２０及び研磨パッド３０は、図５において点線で示している。

【0057】

リテーナリング４にかけられた荷重は、バックパッド２の外周部を経て、ガイドリング部３に伝わる。研磨ヘッド１０は、先に詳細に説明したガイドリング部３の径方向の荷重分布で、ウェーハ２０を研磨パッド３０に対して押圧する。

【0058】

図２にて説明したガイドリング部３の径方向の荷重分布を示すテンプレートアセンブリ１を具備する研磨ヘッド１０を用いてウェーハの研磨を行うことにより、研磨パッド３０の偏荷重を軽減しつつ、リテーナ効果を発揮でき、且つ研磨ヘッド１０の内部へのスラリー供給量を制限せずにスラリーの流入量低下を最低限にでき、その結果、ウェーハ２０の外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【0059】

（第２態様）
本発明の研磨方法は、別の側面である第２態様では、先に説明した荷重分布測定方法によって得られるテンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の径方向の荷重分布が、ガイドリング部３の中心３ｃからウェーハ２０の外端部２１の位置までの距離を１００とした際の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０である位置に極大値を示す研磨ヘッドを用いて、ウェーハ２０を研磨パッド３０に対して押圧しながら、ウェーハ２０を研磨する研磨方法である。

【0060】

すなわち、上記テンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の径方向の荷重分布は、テンプレートアセンブリ１の設計によって実現できるものに限られず、研磨ヘッド１０全体の設計、例えばリテーナリング４の押圧面の設計によって実現しても良い。

【0061】

このような第２の態様の研磨方法でも、研磨パッド３０の偏荷重を軽減しつつ、リテーナ効果を発揮でき、且つ研磨ヘッド１０の内部へのスラリー供給量を制限せずにスラリーの流入量低下を最低限にできるので、ウェーハ２０の外周部のフラットネス悪化を抑えつつ、研磨後の欠陥レベルを改善することができる。

【実施例】

【0062】

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を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。

【0063】

（比較例）
比較例では、平面度ＰＶが５μｍ以下という平面度の良いガイドリング部３を持つこと以外は図１を参照しながら説明したのと同様のテンプレートアセンブリ１を準備した。図６に、比較例で用いたテンプレートアセンブリ１のガイドリング部の平坦度プロファイルを示す。また、比較例では、このテンプレートアセンブリ１を具備すること以外は図５を参照しながら説明したのと同様の研磨ヘッド１０を準備した。

【0064】

（実施例）
実施例では、図４に示す平坦度プロファイルを示すガイドリング部３、すなわち、図３に示すテンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の中心３ｃからウェーハの外端部の位置までの距離を１００とした際の中心３ｃからの相対距離が１０５～１０８である位置に、基準面から１０μｍ以上、より詳細には１１．５μｍの極大をもつガイドリング部３を具備するテンプレートアセンブリ１を用いた。また、実施例では、このテンプレートアセンブリ１を具備した、図５を参照しながら説明したのと同様の研磨ヘッド１０を準備した。

【0065】

［荷重分布測定］
図７に示すように、セラミック定盤４０上に研磨パッド３０を貼り付け、その上にタクタイルセンサ５０（Ｔｅｋｓｃａｎ Ｉｎｃ製センサハンドルＶＥＲＳＡ ＴｅｋＶＨ－１、ＮＩＴＴＡ製センサーシートＣ－ＳＣＡＮ１２Ｓ）を配置した。次いで、ウェーハ２０を保持した実施例の研磨ヘッド１０を、間にタクタイルセンサ５０を介して研磨パッド３０に着座させた静止状態で、タクタイルセンサ５０を用いた荷重分布測定を行い、ウェーハ２０の中心（図１に示すガイドリング部３の中心３ｃ）を通る径方向の荷重分布を求めた。比較例の研磨ヘッド１０についても同様に荷重分布を求めた。

【0066】

比較例及び実施例とも、ウェーハ２０部への荷重がおよそ同一となるような荷重設定とし、低荷重条件（ウェーハ部荷重（ｋＰａ）に対し、リテーナ荷重が８０％以下）及び高荷重条件（ウェーハ部荷重（ｋＰａ）に対し、リテーナ荷重が１２０％以上）を設定して、静止状態で荷重を測定した。図８には、比較例と実施例の径方向荷重分布のうち、ウェーハ２０のエッジ部（外端部２１）に着目したグラフを示す。実施例の高荷重条件では、テンプレートアセンブリ１のリテーナ平面度プロファイルに倣うように、テンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の中心３ｃからウェーハ２０の外端部２１の位置までの距離を１００とした際の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０の位置、特には１０７．６付近の位置に極大値を持つような荷重分布となった。また、実施例の低荷重条件の荷重分布は、ガイドリング部３の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０の位置、特には１０７．６付近の位置に極大値を有していた。更に、実施例の高荷重条件の荷重分布における極大値は、ウェーハ２０への平均荷重及びガイドリング部３の外端部の荷重に対して、２０％以上高い値を示すものであった。一方、比較例では、低荷重条件及び高荷重条件の何れの荷重分布も、ガイドリング部３の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０の位置には極大値を持たなかった。

【0067】

［研磨加工］
実施例及び比較例の研磨ヘッド１０をそれぞれ用いて、ウェーハの研磨加工を実施した。

【0068】

研磨加工は、ウレタン含浸不織布製の研磨パッドを貼付けたセラミック定盤を用いて、シリカ系砥粒を含むＫＯＨベースのアルカリ性水溶液の研磨スラリーを研磨パッド上に供給しながら、研磨ヘッド１０と定盤を回転させてウェーハを摺接させることで行った。この後、連続して、発泡ウレタンスエード製の研磨パッドを貼り付けたセラミック定盤に、シリカ系砥粒を含むアンモニアベースのアルカリ性水溶液の研磨スラリーを研磨パッド上に供給しながら、研磨ヘッド１０と定盤を回転させてウェーハを摺接させることで研磨加工を行い、洗浄を行ったウェーハを後述する方法にて測定した。荷重条件は、荷重分布測定と同じ低荷重条件及び高荷重条件にそれぞれ設定した。ウェーハの研磨枚数は各条件につき１０枚とした。

【0069】

［フラットネス評価］
図９及び図１０に、実施例及び比較例の研磨ヘッド１０を用い、荷重分布測定と同様の低荷重条件及び高荷重条件で取り代を３００ｎｍとして研磨した後のウェーハのフラットネスを示す。具体的には、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２＋にて測定を行って求めたＧＢＩＲ・ＥＳＦＱＲ（２ｍｍＥ．Ｅ．）のそれぞれの差分指数を図９及び図１０に示す。各条件１０枚研磨加工したうちの平均値として示している。図９及び図１０では、実施例及び比較例ともに、低荷重条件で研磨した結果を１００とした相対値を示している。

【0070】

図９及び図１０から明らかなように、比較例及び実施例とも、高荷重条件とすることで、ＧＢＩＲ及びＥＳＦＱＲの偏差が低荷重条件のおよそ６割に低減し、同等レベルとなった。これは、いずれの条件においても、ガイドリング部３の荷重が高くなることでリテーナ効果が発現し、エッジロールオフが抑制されたためと考えられる。

【0071】

［欠陥レベル測定］
欠陥レベル測定のため、各条件での研磨後のウェーハに対し、研磨砥粒を除去するＳＣ１（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎｉｎｇ １）洗浄を行った後に、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳｕｒｆＳｃａｎ ＳＰ５を用いて、最小粒径１９ｎｍで測定を行った。その結果を図１１に示す。図１１では、各条件でウェーハ１０枚のスタック値とし、欠陥レベルもフラットネスと同様、比較例及び実施例とも、低荷重条件で研磨加工したウェーハの欠陥レベルレベルを１００とし、高荷重条件にした時の増加率として示した。

【0072】

図１１から明らかなように、比較例では高荷重条件とすることで、欠陥レベルが低荷重条件の約２．８倍まで増加した。一方、実施例では高荷重条件としても、欠陥レベルは、１０％未満の増加率で抑えられたことが分かる。

【0073】

図１２に、各条件での、ウェーハ面内（半径９０％以内の領域）とエッジ部（半径９０％以上の外周領域）の欠陥レベル数が占める割合を示した。

【0074】

図１２から明らかなように、比較例では高荷重条件とすることでエッジ部の欠陥レベル数の割合が増えているのに対し、実施例ではエッジ部欠陥レベルの割合が維持されている。

【0075】

以上に示した結果から、テンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０の位置に極大値を持つガイドリング部３の径方向の荷重分布を示すテンプレートアセンブリ１、及びこのような荷重分布を示す研磨ヘッド１０を用いて研磨を行った実施例は、エッジフラットネス悪化の防止及び欠陥レベルの改善の両立が可能であったことが分かる。

【0076】

一方、ガイドリング部３の径方向の荷重分布においてテンプレートアセンブリ１のガイドリング部３の中心３ｃからの相対距離が１０５～１１０の位置に極大値を持たないテンプレートアセンブリ１、及びこのような荷重分布を示す研磨ヘッド１０を用いて研磨を行った比較例は、エッジフラットネスの悪化を防止することができたものの、欠陥レベルの改善はできなかったことも分かる。

【0077】

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。

【符号の説明】

【0078】

１…テンプレートアセンブリ、 ２…バックパッド、 ３…ガイドリング部、 ３ａ…測定位置、 ３ｃ…中心、 ４…リテーナリング、 ５…上部フランジアセンブリ、 ６…フランジ、 ７…上部金属、 ８…裏板、 ９…バックパッド加圧部（流体封入部）、 １０…研磨ヘッド、 ２０…ウェーハ、 ２１…外端部、 ３０…研磨パッド、 ４０…研磨定盤（セラミック定盤）、 ５０…タクタイルセンサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】