(57)【要約】      （修正有）【課題】リテーナリングの傾きを正確に制御することができる研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置１は、押圧面を有する回転可能なヘッド本体１１と、ヘッド本体１１と共に回転しながら研磨面を押し付けるためのリテーナリング２０と、静止リング９１と、静止リング９１に局所荷重を加える局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂと、制御部４２とを備えている。局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは、静止リング９１に連結された第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂを備えている。第１押圧部材３１Ａは、研磨面の進行方向においてリテーナリング２０の上流側に配置され、第２押圧部材３１Ｂは、下流側に配置されている。制御部４２は、第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂのうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて静止リング９１の傾き角度を算出する。【選択図】図２
2020104200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨面に押し付けるための押圧面を有する回転可能なヘッド本体と、
前記押圧面を囲むように配置され、かつ前記ヘッド本体と共に回転しながら前記研磨面を押し付けるためのリテーナリングと、
前記リテーナリングに固定され、前記リテーナリングと共に回転可能な回転リングと、
前記回転リング上に配置された静止リングと、
前記静止リングに局所荷重を加える複数の局所荷重付与装置と、
制御部とを備え、
前記複数の局所荷重付与装置は、前記静止リングに連結された第１押圧部材および第２押圧部材と、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材にそれぞれ連結された第１アクチュエータおよび第２アクチュエータと、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さを測定する少なくとも１つの変位センサを備え、
前記第１押圧部材は、前記研磨面の進行方向において前記リテーナリングの上流側に配置され、前記第２押圧部材は、前記研磨面の前記進行方向において前記リテーナリングの下流側に配置されており、
前記制御部は、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて、前記静止リングの傾き角度を算出するように構成されている、研磨装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの変位センサは、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のそれぞれの高さを測定する第１変位センサおよび第２変位センサであり、
前記制御部は、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材の高さの測定値と前記第２押圧部材の高さの測定値との差に基づいて、前記静止リングの前記傾き角度を算出するように構成されている、請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータのうちの少なくとも１つに指令を出して、前記静止リングの前記傾き角度が目標範囲内に収まるまで、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つから前記静止リングに加えられる局所荷重を調節させるように構成されている、請求項１または２に記載の研磨装置。
【請求項４】
押圧面を有するヘッド本体を回転させながら、前記押圧面で基板を研磨面に押し付け、
前記基板を囲むように配置されたリテーナリングを、前記ヘッド本体および前記基板と共に回転させながら前記研磨面に押し付け、
前記リテーナリングに固定された回転リングを前記リテーナリングと共に回転させながら、前記回転リング上に配置された静止リングに第１押圧部材または第２押圧部材から局所荷重を加え、
前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて、前記静止リングの傾き角度を算出し、
前記傾き角度が目標範囲内に収まるまで、前記基板研磨中に、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つから前記静止リングに加えられる局所荷重を調節する方法。
【請求項５】
前記静止リングの傾き角度を算出する工程は、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材の高さの測定値と前記第２押圧部材の高さの測定値との差に基づいて、前記静止リングの傾き角度を算出する工程である、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハなどの基板を研磨する研磨装置に関し、特に基板を囲むリテーナリングを備えた研磨装置に関する。また、本発明は、上記リテーナリングの上方に配置された静止リングの傾きを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性（ステップカバレッジ）が悪くなる。したがって、多層配線するためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。
【０００３】
従って、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化がますます重要になっている。この表面の平坦化において最も重要な技術は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）である。この化学機械研磨（以下、ＣＭＰという）は、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を研磨パッドの研磨面上に供給しつつウェーハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行うものである。
【０００４】
ＣＭＰを行うための研磨装置は、研磨面を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を保持するための研磨ヘッドを備えている。このような研磨装置を用いた基板の研磨は次のようにして行われる。研磨テーブルを研磨パッドとともに回転させながら、研磨パッド上にスラリーを供給する。研磨ヘッドは基板を回転させながら、該基板を研磨パッドの研磨面に対して押し付ける。基板はスラリーの存在下で研磨パッドに摺接されながら、基板の表面は、スラリーの化学的作用と、スラリーに含まれる砥粒の機械的作用との組み合わせにより平坦化される。
【０００５】
基板の研磨中、基板の表面は回転する研磨パッドに摺接されるため、基板には摩擦力が作用する。そこで、基板の研磨中に基板が研磨ヘッドから外れないようにするために、研磨ヘッドはリテーナリングを備えている。このリテーナリングは、基板を囲むように配置されており、基板の研磨中、リテーナリングは回転しながら基板の外側で研磨パッドを押し付けている。リテーナリングは、基板の研磨中に基板が研磨ヘッドから外れないようにする役割に加えて、基板のエッジ部の研磨プロファイルを制御する役割も持つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−４６７５号公報
【特許文献２】特開２０１５−２３３１３１号公報
【特許文献３】特開２００７−２６８６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リテーナリングは、基板の周囲で研磨パッドを押し付けるため、リテーナリングの研磨パッドへの押し込み量は基板のエッジ部の研磨プロファイルに影響する。基板のエッジ部の研磨プロファイルを積極的に制御するために、リテーナリングの一部に局所荷重を与えて、リテーナリングを基板に対して積極的に傾けることもある。リテーナリングの傾き角度は、エッジ部の研磨プロファイルに大きく影響する。したがって、エッジ部の研磨プロファイルを正確に制御するためには、基板研磨中のリテーナリングの角度を正確に制御することが求められる。
【０００８】
そこで、本発明は、リテーナリングの傾きを正確に制御することができる研磨装置を提供する。さらに本発明は、リテーナリングの傾きを正確に制御する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、基板を研磨面に押し付けるための押圧面を有する回転可能なヘッド本体と、前記押圧面を囲むように配置され、かつ前記ヘッド本体と共に回転しながら前記研磨面を押し付けるためのリテーナリングと、前記リテーナリングに固定され、前記リテーナリングと共に回転可能な回転リングと、前記回転リング上に配置された静止リングと、前記静止リングに局所荷重を加える複数の局所荷重付与装置と、制御部とを備え、前記複数の局所荷重付与装置は、前記静止リングに連結された第１押圧部材および第２押圧部材と、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材にそれぞれ連結された第１アクチュエータおよび第２アクチュエータと、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さを測定する少なくとも１つの変位センサを備え、前記第１押圧部材は、前記研磨面の進行方向において前記リテーナリングの上流側に配置され、前記第２押圧部材は、前記研磨面の前記進行方向において前記リテーナリングの下流側に配置されており、前記制御部は、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて、前記静止リングの傾き角度を算出するように構成されている、研磨装置が提供される。
【００１０】
一態様では、前記少なくとも１つの変位センサは、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のそれぞれの高さを測定する第１変位センサおよび第２変位センサであり、前記制御部は、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材の高さの測定値と前記第２押圧部材の高さの測定値との差に基づいて、前記静止リングの前記傾き角度を算出するように構成されている。
一態様では、前記制御部は、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータのうちの少なくとも１つに指令を出して、前記静止リングの前記傾き角度が目標範囲内に収まるまで、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つから前記静止リングに加えられる局所荷重を調節させるように構成されている。
【００１１】
一態様では、押圧面を有するヘッド本体を回転させながら、前記押圧面で基板を研磨面に押し付け、前記基板を囲むように配置されたリテーナリングを、前記ヘッド本体および前記基板と共に回転させながら前記研磨面に押し付け、前記リテーナリングに固定された回転リングを前記リテーナリングと共に回転させながら、前記回転リング上に配置された静止リングに第１押圧部材または第２押圧部材から局所荷重を加え、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて、前記静止リングの傾き角度を算出し、前記傾き角度が目標範囲内に収まるまで、前記基板研磨中に、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つから前記静止リングに加えられる局所荷重を調節する方法が提供される。
【００１２】
一態様では、前記静止リングの傾き角度を算出する工程は、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材の高さの測定値と前記第２押圧部材の高さの測定値との差に基づいて、前記静止リングの傾き角度を算出する工程である。
【００１３】
一参考例では、基板を研磨面に押し付けるための押圧面を有する回転可能なヘッド本体と、前記押圧面を囲むように配置され、かつ前記ヘッド本体と共に回転しながら前記研磨面を押し付けるためのリテーナリングと、前記リテーナリングに固定され、前記リテーナリングと共に回転可能な回転リングと、前記回転リング上に配置された静止リングと、前記静止リングに局所荷重を加える複数の局所荷重付与装置と、制御部とを備え、前記複数の局所荷重付与装置は、前記静止リングに連結された第１押圧部材および第２押圧部材と、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材にそれぞれ連結された第１アクチュエータおよび第２アクチュエータと、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さを測定する少なくとも１つの変位センサを備え、前記第１押圧部材は、前記研磨面の進行方向において前記リテーナリングの上流側に配置され、前記第２押圧部材は、前記研磨面の前記進行方向において前記リテーナリングの下流側に配置されており、前記制御部は、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて、前記静止リングの傾き角度を算出するステップを前記制御部に実行させる傾き算出プログラムを備えている、研磨装置が提供される。
【００１４】
一参考例では、前記少なくとも１つの変位センサは、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のそれぞれの高さを測定する第１変位センサおよび第２変位センサであり、前記傾き算出プログラムは、前記基板の研磨中に取得された前記第１押圧部材の高さの測定値と前記第２押圧部材の高さの測定値との差に基づいて、前記静止リングの前記傾き角度を算出するステップを前記制御部に実行させるプログラムである。
一参考例では、前記制御部は、前記第１アクチュエータおよび前記第２アクチュエータのうちの少なくとも１つに指令を出して、前記静止リングの前記傾き角度が目標範囲内に収まるまで、前記第１押圧部材および前記第２押圧部材のうちの少なくとも１つから前記静止リングに加えられる局所荷重を調節させるステップを前記制御部に実行させる荷重調節プログラムをさらに備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、静止リングに連結された複数の押圧部材のうちの少なくとも１つの高さに基づいて、静止リングの傾き角度が算出される。この静止リングの傾き角度は、リテーナリングの傾き角度と実質的に同じである。したがって、研磨装置は、静止リングの傾き角度に基づいて、リテーナリングの傾きを精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】局所荷重付与装置を示す斜視図である。
【図３】リテーナリングと押圧部材との位置関係を模式的に示した上面図である。
【図４】研磨ヘッドの断面図である。
【図５】回転リングおよび静止リングの断面図である。
【図６】ローラーと円環レールとを示す斜視図である。
【図７】図６に示すローラーと円環レールを下から見た図である。
【図８】ウェーハの研磨工程の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図９】ウェーハの研磨工程の一実施形態を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。図１は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置１は、基板の一例であるウェーハを保持し回転させる研磨ヘッド１０と、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、研磨パッド２に研磨液（スラリー）を供給する研磨液供給ノズル５とを備えている。研磨パッド２の上面は、ウェーハを研磨する研磨面２ａを構成する。研磨パッド２は、研磨テーブル３と一体に回転するように構成されている。
【００１８】
研磨ヘッド１０は研磨ヘッドシャフト１２の下端に連結されている。この研磨ヘッドシャフト１２はヘッドアーム１６により回転自在に保持されている。ヘッドアーム１６内には、研磨ヘッドシャフト１２を回転させる回転装置（図示せず）と、研磨ヘッドシャフト１２を上昇および下降させる昇降装置（図示せず）が配置されている。研磨ヘッド１０は回転装置により研磨ヘッドシャフト１２を介して回転し、昇降機構により研磨ヘッド１０が研磨ヘッドシャフト１２を介して上昇および下降されるようになっている。ヘッドアーム１６は旋回軸１５に固定されており、旋回軸１５の回転により研磨ヘッド１０を研磨テーブル３の外側に移動させることが可能となっている。
【００１９】
研磨ヘッド１０は、その下面に真空吸引によりウェーハを保持できるように構成されている。研磨ヘッド１０および研磨テーブル３（研磨パッド２）は、矢印で示すように同じ方向に回転し、この状態で研磨ヘッド１０は、ウェーハを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付ける。研磨液供給ノズル５からは研磨液が研磨パッド２の研磨面２ａ上に供給され、ウェーハは、研磨液の存在下で研磨面２ａとの摺接により研磨される。
【００２０】
研磨ヘッド１０は、ウェーハを研磨パッド２に対して押圧するヘッド本体１１と、ウェーハを囲むように配置されたリテーナリング２０とを備えている。ヘッド本体１１およびリテーナリング２０は、研磨ヘッドシャフト１２と一体に回転するように構成されている。リテーナリング２０は、ヘッド本体１１とは独立して上下動可能に構成されている。リテーナリング２０は、ヘッド本体１１から半径方向外側に張り出している。ウェーハの研磨中、リテーナリング２０は研磨パッド２の研磨面２ａに接触し、回転しながらウェーハの外側で研磨パッド２を押し付ける。
【００２１】
研磨ヘッド１０は、内部に複数のローラー（後述する）が配置された回転リング５１と、静止リング９１とをさらに備えている。回転リング５１は、リテーナリング２０の上面に固定されており、リテーナリング２０と共に回転可能に構成されている。静止リング９１は、回転リング５１上に配置されている。回転リング５１はリテーナリング２０と共に回転するが、静止リング９１は回転せず、静止している。
【００２２】
研磨装置１は、リテーナリング２０の一部に局所荷重を加える第１局所荷重付与装置３０Ａと、リテーナリング２０の一部に局所荷重を加える第２局所荷重付与装置３０Ｂをさらに備えている。局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは、リテーナリング２０の上方に配置されている。局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは、ヘッドアーム１６に固定されている。研磨中のリテーナリング２０はその軸心周りに回転するが、局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂはリテーナリング２０とは一体に回転せず、静止している。静止リング９１は、局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂに連結されている。第１局所荷重付与装置３０Ａは、研磨パッド２の研磨面２ａの進行方向においてリテーナリング２０の上流側（研磨面２ａが流入するリテーナリング２０の一方側）に配置されており、第２局所荷重付与装置３０Ｂは、研磨パッド２の研磨面２ａの進行方向においてリテーナリング２０の下流側（研磨面２ａが流出するリテーナリング２０の反対側）に配置されている。
【００２３】
図２は局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂを示す斜視図である。図２に示すように、複数の局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは、静止リング９１に下向きの局所荷重を与える複数の押圧部材３１Ａ，３１Ｂと、複数のブリッジ３３Ａ，３３Ｂと、下向きの力を発生する複数のエアシリンダ３５Ａ，３５Ｂと、エアシリンダ３５Ａ，３５Ｂ内の圧縮気体の圧力を調節する複数の圧力レギュレータＲ１，Ｒ２と、複数のリニアガイド３８Ａ，３８Ｂと、複数のガイドロッド３９Ａ，３９Ｂと、複数のユニットベース４０Ａ，４０Ｂと、押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さ（縦方向の位置）をそれぞれ測定する複数の変位センサ４１Ａ，４１Ｂとを備えている。
【００２４】
具体的には、第１局所荷重付与装置３０Ａは、第１押圧部材３１Ａと、第１ブリッジ３３Ａと、第１エアシリンダ３５Ａと、第１圧力レギュレータＲ１と、第１リニアガイド３８Ａと、第１ガイドロッド３９Ａと、第１ユニットベース４０Ａと、第１変位センサ４１Ａとを備えている。第２局所荷重付与装置３０Ｂは、第２押圧部材３１Ｂと、第２ブリッジ３３Ｂと、第２エアシリンダ３５Ｂと、第２圧力レギュレータＲ２と、第２リニアガイド３８Ｂと、第２ガイドロッド３９Ｂと、第２ユニットベース４０Ｂと、第２変位センサ４１Ｂとを備えている。
【００２５】
第１エアシリンダ３５Ａのピストンロッド３６ａは、第１ブリッジ３３Ａを介して第１押圧部材３１Ａに連結され、第１押圧部材３１Ａの端部は静止リング９１に連結されている。したがって、第１エアシリンダ３５Ａによって発生した力は第１押圧部材３１Ａに伝えられ、第１押圧部材３１Ａは静止リング９１の一部に局所荷重を加える。同様に、第２エアシリンダ３５Ｂのピストンロッド３６ｂは、第２ブリッジ３３Ｂを介して第２押圧部材３１Ｂに連結され、第２押圧部材３１Ｂの端部は静止リング９１に連結されている。したがって、第２エアシリンダ３５Ｂによって発生した力は第２押圧部材３１Ｂに伝えられ、第２押圧部材３１Ｂは静止リング９１の一部に局所荷重を加える。
【００２６】
本実施形態では、第１エアシリンダ３５Ａと第１圧力レギュレータＲ１との組み合わせは、第１押圧部材３１Ａから静止リング９１に加えられる局所荷重を調節する第１アクチュエータ３７Ａを構成し、第２エアシリンダ３５Ｂと第２圧力レギュレータＲ２との組み合わせは、第２押圧部材３１Ｂから静止リング９１に加えられる局所荷重を調節する第２アクチュエータ３７Ｂを構成する。一実施形態では、第１アクチュエータ３７Ａおよび第２アクチュエータ３７Ｂのそれぞれは、サーボモータと、ボールねじ機構と、モータドライバとの組み合わせから構成されてもよい。
【００２７】
第１押圧部材３１Ａは２つの押圧ロッド３２ａを含んでおり、第２押圧部材３１Ｂは２つの押圧ロッド３２ｂを含んでいる。押圧ロッド３２ａおよび押圧ロッド３２ｂは静止リング９１に連結されている。第１押圧部材３１Ａは、研磨パッド２の研磨面２ａの進行方向においてリテーナリング２０の上流側で静止リング９１に接続されており、第２押圧部材３１Ｂは、研磨パッド２の研磨面２ａの進行方向においてリテーナリング２０の下流側で静止リング９１に接続されている。
【００２８】
局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは、ユニットベース４０Ａ，４０Ｂを介して図１に示すヘッドアーム１６に固定されている。したがって、ウェーハの研磨中、研磨ヘッド１０およびウェーハは回転している一方、局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは静止している。同様に、ウェーハの研磨中、回転リング５１は研磨ヘッド１０と共に回転している一方で、静止リング９１は静止している。
【００２９】
局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは同一の構成を有する。以下の説明は第１局所荷重付与装置３０Ａに関するものであるが、第２局所荷重付与装置３０Ｂにも同様に適用される。第１ユニットベース４０Ａには、第１エアシリンダ３５Ａおよび第１リニアガイド３８Ａが取り付けられている。第１エアシリンダ３５Ａのピストンロッド３６ａおよび第１ガイドロッド３９Ａは、第１ブリッジ３３Ａに接続されている。第１ガイドロッド３９Ａは第１リニアガイド３８Ａにより低摩擦で上下動自在に支持されている。第１リニアガイド３８Ａにより、第１ブリッジ３３Ａは傾くことなく滑らかに上下動可能となっている。
【００３０】
第１変位センサ４１Ａは、図１に示すヘッドアーム１６に固定されている。一実施形態では、第１変位センサ４１Ａは、第１ユニットベース４０Ａに固定された図示しないブラケットに取り付けられてもよい。第１変位センサ４１Ａは、第１ガイドロッド３９Ａおよび第１ブリッジ３３Ａを介して第１押圧部材３１Ａに連結されている。第１変位センサ４１Ａは、第１押圧部材３１Ａの高さを測定するように構成されている。第１押圧部材３１Ａの高さは、ある基準点からの第１押圧部材３１Ａの高さと定義される。
【００３１】
本実施形態では、第１変位センサ４１Ａとして、リニアスケールなどの接触式変位センサが用いられているが、一実施形態では、非接触式変位センサを用いてもよい。非接触式変位センサの例として、光学式変位センサ、超音波変位センサ、渦電流式変位センサ、誘導型近接センサが挙げられる。
【００３２】
エアシリンダ３５Ａ，３５Ｂは、気体移送ラインＦ１，Ｆ２を通じて圧縮気体供給源（図示せず）に接続されている。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２にそれぞれ設けられている。圧縮気体供給源からの圧縮気体は、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２を通ってエアシリンダ３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ独立に供給される。
【００３３】
圧力レギュレータＲ１，Ｒ２は、エアシリンダ３５Ａ，３５Ｂ内の圧縮気体の圧力を調節するように構成されている。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２は、エアシリンダ３５Ａ，３５Ｂ内の圧縮気体の圧力を互いに独立して変化させることが可能であり、これにより、エアシリンダ３５Ａ，３５Ｂは、互いに独立して力を発生させることが可能となる。
【００３４】
エアシリンダ３５Ａ，３５Ｂが発生させた力は、ブリッジ３３Ａ，３３Ｂにそれぞれ伝えられる。ブリッジ３３Ａ，３３Ｂは、押圧部材３１Ａ，３１Ｂを介して静止リング９１に接続されており、押圧部材３１Ａ，３１Ｂはブリッジ３３Ａ，３３Ｂに加えられたエアシリンダ３５Ａ，３５Ｂの力を静止リング９１に伝達する。すなわち、第１押圧部材３１Ａは、第１エアシリンダ３５Ａが発生させた力に相当する局所荷重で、静止リング９１の一部を押圧し、第２押圧部材３１Ｂは、第２エアシリンダ３５Ｂが発生させた力に相当する局所荷重で静止リング９１の一部を押圧する。
【００３５】
局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂのそれぞれは、静止リング９１および回転リング５１を介してリテーナリング２０の一部に下向きの局所荷重を与える。すなわち、下向きの局所荷重は、静止リング９１および回転リング５１を通じてリテーナリング２０に伝達される。ウェーハの研磨中にリテーナリング２０の一部に下向きの局所荷重を与える理由は、リテーナリング２０を積極的に傾けて、ウェーハの周縁部（エッジ部）の研磨プロファイルを制御するためである。下向きの局所荷重は、リテーナリング２０の傾きを変化させ、リテーナリング２０の研磨パッド２への局所的な押し込み量を変化させる。このリテーナリング２０の傾きを制御することによってウェーハの周縁部（エッジ部）の研磨プロファイルを制御することができる。
【００３６】
上述のように、回転リング５１は、リテーナリング２０の上面に固定されており、静止リング９１は、回転リング５１上に配置されている。したがって、局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは、静止リング９１の傾きを制御することによって、リテーナリング２０の傾きを間接的に制御することができる。押圧部材３１Ａ，３１Ｂから静止リング９１に加えられる局所荷重に応じてリテーナリング２０の研磨パッド２への押し込み量が変化し、この押し込み量に応じて静止リング９１の傾きおよび押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さ（縦方向の位置）が変化する。したがって、局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂは、押圧部材３１Ａ，３１Ｂから静止リング９１加えられる局所荷重を制御することによって、静止リング９１の傾きを制御することができる。
【００３７】
研磨装置１は、制御部４２をさらに備えている。制御部４２は、データおよびプログラムを記憶する記憶部４２ａと、該プログラムに従って演算を実行する演算処理部４２ｂとを有している。制御部４２は、記憶部４２ａに記憶されたプログラムに従って動作する。制御部４２として、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータを使用することができる。
【００３８】
本実施形態では、記憶部４２ａは、ウェーハの研磨中に取得された第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂのうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて、静止リング９１の傾き角度を算出するステップを制御部４２に実行させる傾き算出プログラムと、第１アクチュエータ３７Ａおよび第２アクチュエータ３７Ｂのうちの少なくとも１つに指令を出して、上記静止リング９１の傾き角度が目標範囲内に収まるまで、第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂのうちの少なくとも１つから静止リング９１に加えられる局所荷重を調節させるステップを制御部４２に実行させる荷重調節プログラムを格納している。
【００３９】
制御部４２は、上記傾き算出プログラムに従って、ウェーハの研磨中に取得された第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂのうちの少なくとも１つの高さの測定値に基づいて、静止リング９１の傾き角度を算出する。さらに、制御部４２は、上記荷重調節プログラムに従って、上記静止リング９１の傾き角度が、予め設定された目標範囲内に収まるまで、ウェーハの研磨中に、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２のうちの少なくとも１つに指令を出して、エアシリンダ３５Ａまたはエアシリンダ３５Ｂ内の圧縮気体の圧力を調節させることで、押圧部材３１Ａ，３１Ｂのうちの少なくとも１つから静止リング９１に伝わる局所荷重を調節する。
【００４０】
変位センサ４１Ａ，４１Ｂは、制御部４２に接続されており、第１押圧部材３１Ａの高さの測定値および第２押圧部材３１Ｂの高さの測定値を制御部４２に送信するように構成されている。本実施形態の傾き算出プログラムは、ウェーハの研磨中に取得された第１押圧部材３１Ａの高さの測定値と第２押圧部材３１Ｂの高さの測定値との差に基づいて、静止リング９１の傾き角度を算出するステップを制御部４２に実行させるプログラムである。制御部４２は、上記傾き算出プログラムに従って、ウェーハの研磨中に取得された第１押圧部材３１Ａの高さの測定値と第２押圧部材３１Ｂの高さの測定値との差に基づいて、静止リング９１の傾き角度を算出する。静止リング９１の傾き角度は、第１押圧部材３１Ａと第２押圧部材３１Ｂとの間の距離と、押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さの測定値の差から算出することができる。
【００４１】
一実施形態では、上記傾き算出プログラムは、ウェーハの研磨中に取得された押圧部材３１Ａ，３１Ｂのうちの予め選択された１つの高さに基づいて、静止リング９１の傾き角度を算出するステップを制御部４２に実行させるプログラムであってもよい。具体的には、傾き算出プログラムは、ウェーハの研磨中（リテーナリング２０が研磨面２ａに接触しているとき）における、基準高さと、第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂのうちの予め選択された１つの高さの測定値との差に基づいて、静止リング９１の傾き角度を算出するステップを制御部４２に実行させる。基準高さは、所望の研磨プロファイルに基づいて予め定められた高さである。この場合、研磨装置１は、変位センサ４１Ａ，４１Ｂのうちのいずれか１つのみを備えてもよい。
【００４２】
一実施形態では、研磨装置は、上述した局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂに加え、１つ以上の変位センサをさらに備えてもよい。研磨装置が変位センサを３つ以上備えることにより、制御部４２は、静止リング９１の平面度を算出することが可能となる。上記平面度を算出することにより、算出された平面度に基づいて局所荷重を与える静止リング９１の適切な位置を決定することができる。さらに一実施形態では、押圧部材３１Ａ，３１Ｂを静止リング９１の周方向に移動可能に設置してもよい。押圧部材３１Ａ，３１Ｂを移動可能に設置することにより、押圧部材３１Ａ，３１Ｂは上記決定された静止リング９１の位置に局所荷重を与えることが可能となる。
【００４３】
図３は、リテーナリング２０と押圧部材３１Ａ，３１Ｂとの位置関係を模式的に示した上面図である。図３の矢印は、研磨面２ａの進行方向を表す。リテーナリング２０の中心Ｐと、研磨テーブル３の中心Ｏを通る直線を基準直線ＬＯとすると、研磨面２ａは、その進行方向に関して基準直線ＬＯの上流側と、基準直線ＬＯの下流側とに分けることができる。基準直線ＬＯの上流側および基準直線ＬＯの下流側は、言い換えれば、研磨面２ａの進行方向に関してリテーナリング２０および静止リング９１の上流側および下流側である。
【００４４】
第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂは、基準直線ＬＯの両側に位置している。より具体的には、第１押圧部材３１Ａは、研磨面２ａの進行方向において基準直線ＬＯよりも上流側に位置し、第２押圧部材３１Ｂは、研磨面２ａの進行方向において基準直線ＬＯよりも下流側に位置している。本実施形態では、第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂは、基準直線ＬＯと垂直に交わりかつ中心Ｐを通る直線ＬＰ上に配置されている。
【００４５】
図３において、直線ＬＰとリテーナリング２０の外周縁との２つの交点のうち上流側の交点を角度０度とし、下流側の交点を角度１８０度とする。基準直線ＬＯとリテーナリング２０の外周縁との２つの交点のうち、研磨面中心側の交点を角度２７０度、研磨面外周側の交点を角度９０度とする。一実施形態では、第１押圧部材３１Ａは、０度±３０度の範囲内に配置され、かつ第２押圧部材３１Ｂは、１８０度±３０度の範囲内に配置されてもよい。さらに一実施形態では、第１押圧部材３１Ａは、０度±６０度の範囲内に配置され、かつ第２押圧部材３１Ｂは、１８０度±６０度の範囲内に配置されてもよい。さらに一実施形態では、第１押圧部材３１Ａは、０度±９０度の範囲内に配置され、かつ第２押圧部材３１Ｂは、１８０度±９０度の範囲内に配置されてもよい。
【００４６】
次に、研磨ヘッド１０の詳細について説明する。図４は、研磨ヘッド１０の断面図である。研磨ヘッド１０は、ヘッド本体１１とリテーナリング２０とを備えている。ヘッド本体１１は、研磨ヘッドシャフト１２（図１参照）に連結されたキャリア４３と、キャリア４３の下面に取り付けられた弾性膜（メンブレン）４５と、キャリア４３に対するリテーナリング２０の傾動および上下移動を許容しつつリテーナリング２０を支持する球面軸受４７とを備えている。リテーナリング２０は連結部材７５を介して球面軸受４７に連結され、支持されている。連結部材７５はキャリア４３内で上下動可能に配置されている。
【００４７】
弾性膜４５の下面は押圧面４５ａを構成しており、この押圧面４５ａはウェーハＷの上面（被研磨面とは反対側の面）に接触している。弾性膜４５には複数の通孔（図示せず）が形成されている。キャリア４３と弾性膜４５との間には圧力室４６が形成されている。この圧力室４６は圧力調整装置（図示せず）に接続されている。圧力室４６に加圧流体（例えば、加圧空気）が供給されると、圧力室４６内の流体圧力を受けた弾性膜４５の押圧面４５ａは、ウェーハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。圧力室４６内に負圧が形成されると、ウェーハＷは弾性膜４５の押圧面４５ａに真空吸引により保持される。一実施形態では、複数の圧力室がキャリア４３と弾性膜４５との間に設けられてもよい。
【００４８】
リテーナリング２０は、ウェーハＷおよび弾性膜４５の押圧面４５ａを囲むように配置されている。このリテーナリング２０は、研磨パッド２に接触するリング部材２０ａと、このリング部材２０ａの上部に固定されたドライブリング２０ｂとを有している。リング部材２０ａは、図示しない複数のボルトによってドライブリング２０ｂに結合されている。リング部材２０ａは、ウェーハＷの外周縁および弾性膜４５の押圧面４５ａを囲むように配置されている。
【００４９】
連結部材７５は、ヘッド本体１１の中心部に配置された軸部７６と、この軸部７６から放射状に延びる複数のスポーク７８とを備えている。軸部７６はヘッド本体１１の中央部に配置された球面軸受４７内を縦方向に延びている。軸部７６は、球面軸受４７に縦方向に移動自在に支持されている。ドライブリング２０ｂはスポーク７８に接続されている。このような構成により、連結部材７５およびこれに接続されたリテーナリング２０は、ヘッド本体１１に対して縦方向に移動可能となっている。
【００５０】
球面軸受４７は、内輪４８と、内輪４８の外周面を摺動自在に支持する外輪４９とを備えている。内輪４８は、連結部材７５を介してリテーナリング２０に連結されている。外輪４９はキャリア４３に固定されている。連結部材７５の軸部７６は、内輪４８に上下動自在に支持されている。リテーナリング２０は、連結部材７５を介して球面軸受４７により傾動可能に支持されている。
【００５１】
球面軸受４７は、リテーナリング２０の上下移動および傾動を許容する一方で、リテーナリング２０の横方向の移動（水平方向の移動）を制限する。ウェーハＷの研磨中は、リテーナリング２０はウェーハＷと研磨パッド２との摩擦に起因した横方向の力（ウェーハＷの半径方向外側に向かう力）をウェーハＷから受ける。この横方向の力は球面軸受４７によって受けられる。このように、球面軸受４７は、ウェーハＷの研磨中に、ウェーハＷと研磨パッド２との摩擦に起因してリテーナリング２０がウェーハＷから受ける横方向の力（ウェーハＷの半径方向外側に向かう力）を受けつつ、リテーナリング２０の横方向の移動を制限する（すなわちリテーナリング２０の水平方向の位置を固定する）支持機構として機能する。
【００５２】
キャリア４３には、複数対の駆動カラー８０が固定されている。各対の駆動カラー８０は各スポーク７８の両側に配置されており、キャリア４３の回転は、駆動カラー８０を介してリテーナリング２０に伝達され、これによりヘッド本体１１とリテーナリング２０とは一体に回転する。駆動カラー８０はスポーク７８に接触しているだけであり、連結部材７５およびリテーナリング２０の上下動および傾動を妨げない。
【００５３】
リテーナリング２０の上部は、環状のリテーナリング押圧機構６０に連結されている。このリテーナリング押圧機構６０は、リテーナリング２０の上面（より具体的には、ドライブリング２０ｂの上面）の全体に均一な下向きの荷重を与え、リテーナリング２０の下面（すなわち、リング部材２０ａの下面）を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。
【００５４】
リテーナリング押圧機構６０は、ドライブリング２０ｂの上部に固定された環状のピストン６１と、ピストン６１の上面に接続された環状のローリングダイヤフラム６２とを備えている。ローリングダイヤフラム６２の内部には圧力室６３が形成されている。この圧力室６３は圧力調整装置（図示せず）に接続されている。圧力室６３に加圧流体（例えば、加圧空気）が供給されると、ローリングダイヤフラム６２がピストン６１を下方に押し下げ、さらに、ピストン６１はリテーナリング２０の全体を下方に押し下げる。このようにして、リテーナリング押圧機構６０は、リテーナリング２０の下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。
【００５５】
図５は、回転リング５１および静止リング９１の断面図である。回転リング５１は、複数のローラー５２と、これらローラー５２をそれぞれ支持するローラーシャフト５４と、ローラーシャフト５４が固定されるローラーハウジング５５とを備えている。図５では、１つのローラー５２および１つのローラーシャフト５４のみが描かれている。ローラーハウジング５５は環状の形状を有しており、リテーナリング２０の上面に固定されている。ローラー５２は、ローラーシャフト５４に取り付けられた軸受５７を有しており、ローラー５２はローラーシャフト５４を中心として回転自在となっている。
【００５６】
静止リング９１は、ローラー５２の頂部に接触する円環レール９２と、円環レール９２が固定される環状のレールベース９４とを備えている。円環レール９２の下面には、環状溝９５が形成されており、各ローラー５２の頂部は環状溝９５に接触している。ローラー５２は、円環レール９２に転がり接触しながら回転するように構成されている。レールベース９４の上部には押圧ロッド３２ａ，３２ｂ（押圧ロッド３２ｂは図示せず）が連結されている。
【００５７】
ローラー５２の軸受５７の内輪を貫通するローラーシャフト５４は、ローラーハウジング５５の内側の壁と外側の壁に支持され、内側の壁に挿入されたねじ５８で固定される。そのためローラーシャフト５４には雌ねじが形成されており、雌ねじの反対側はねじ５８の締結時に空回りしないようにマイナスドライバが嵌る溝５４ａが形成されている。回転リング５１はリテーナリング２０のドライブリング２０ｂの上面に乗せられる。ドライブリング２０ｂと回転リング５１とは位置決めピン（図示せず）で位置決めされ、リテーナリング２０に対して回転リング５１が滑らない構造となっている。
【００５８】
ローラー５２は、ローラーシャフト５４に取り付けられた軸受５７と、軸受５７の外輪に固定されたホイール５９とから構成されている。ホイール５９は、耐摩耗性の高い樹脂、例えばポリアセタール、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＰＳ（ポリエチレンサルファイド）、ＭＣナイロン（登録商標）などの材料から構成される。円環レール９２の材料はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）などの耐食性の高い金属が好ましい。軸受５７には単列深溝玉軸受が使用され、軸受５７の外輪に樹脂製のホイール５９を圧入することで、ホイール５９が軸受５７に取り付けられる。
【００５９】
ローラーハウジング５５の内部には環状凹部５５ａが形成されており、この環状凹部５５ａ内に複数のローラー５２が収容されている。各ローラー５２の下面、両側面は、環状凹部５５ａによって囲まれている。回転リング５１のローラーハウジング５５と静止リング９１のレールベース９４との間にはシール１００Ａ，１００Ｂが配置されている。より具体的には、円環レール９２の外側には外側シール１００Ａが配置され、円環レール９２の内側には内側シール１００Ｂが配置されている。環状凹部５５ａを構成する両側面および底面には開口は存在せず、静止リング９１と回転リング５１との間にはシール１００Ａ，１００Ｂが配置されている。したがって、ローラー５２および円環レール９２から発生する摩耗粉は環状凹部５５ａ内に閉じ込められ、研磨パッド２上には落下しない。
【００６０】
図５に示す実施形態では、外側シール１００Ａおよび内側シール１００Ｂはラビリンスシールである。外側シール１００Ａは、円環レール９２の外側に配置された第１の周壁１０１と、第１の周壁１０１の外側に配置された第２の周壁１０２とを備えている。第１の周壁１０１はローラーハウジング５５から上方に延びており、ローラーハウジング５５と一体に形成されている。第２の周壁１０２はレールベース９４から下方に延びており、レールベース９４と一体に形成されている。第１の周壁１０１と第２の周壁１０２との間には極めて微小な隙間が形成されている。内側シール１００Ｂも同様に、円環レール９２の内側に配置された第１の周壁１０１と、第１の周壁１０１の内側に配置された第２の周壁１０２とを備えている。
【００６１】
図６は、ローラー５２と円環レール９２とを示す斜視図であり、図７は、図６に示すローラー５２と円環レール９２を下から見た図である。本実施形態では、２４個のローラー５２が設けられている。ウェーハの研磨中、これらのローラー５２はリテーナリング２０と一体に回転する一方で、円環レール９２は静止している。したがって、各ローラー５２は、円環レール９２に転がり接触する。図５を参照して説明したローラー５２の構成により、ローラー５２は滑らかに回転することができ、かつ円環レール９２を損傷させずに荷重を伝達できる。第１局所荷重付与装置３０Ａおよび第２局所荷重付与装置３０Ｂの荷重は円環レール９２からローラー５２に伝達される。ローラー５２は、荷重の作用点を通過する際にのみ荷重を受ける。
【００６２】
ローラー５２の数は、ローラー５２の外径と円環レール９２の直径に基づいて決定される。荷重のスムーズな伝達のためには、ローラー５２の数をできるだけ多くしてローラー５２間の間隔が小さくなるようにした方がよい。ローラー５２は滑らかな外周面を有しており、より大きな荷重を伝達できるようにするために、広い接触面積で円環レール９２に接触している。円環レール９２はローラー５２上に置かれる。ローラー５２は円環レール９２に転がり接触する。円環レール９２の横方向位置はローラー５２の湾曲断面形状の角部と円環レール９２の湾曲断面形状の隅との接触でガイドされる。この場合、第１局所荷重付与装置３０Ａおよび第２局所荷重付与装置３０Ｂの荷重は主に円環レール９２からローラー５２の外周面に伝達される。
【００６３】
図８および図９は、ウェーハの研磨工程の一実施形態を説明するフローチャートである。最初に、押圧部材３１Ａ，３１Ｂの初期高さが決定される。すなわち、ステップ１では、１枚目のウェーハが研磨される前に、研磨ヘッド１０を高さ測定位置まで移動させる。高さ測定位置は、リテーナリング２０が研磨面２ａに接触していないときの研磨ヘッド１０の縦方向の位置である。一例では、高さ測定位置は、研磨パッド２の研磨面２ａから数ｍｍ上方の位置である。
【００６４】
ステップ２では、局所荷重付与装置３０Ａ，３０Ｂによって静止リング９１に、予め定められた大きさの下向きの荷重を加える。これにより、静止リング９１の円環レール９２がローラー５２の頂部に押し付けられ、次のステップでの押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さの測定を安定して行うことができる。
【００６５】
ステップ３では、変位センサ４１Ａ，４１Ｂは、高さ測定位置における押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さを測定する。
ステップ４では、制御部４２は、押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さの２つの測定値を変位センサ４１Ａ，４１Ｂから取得し、２つの測定値に基づいて第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂの初期高さを決定する。より具体的には、制御部４２は、第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂの初期高さとして２つの測定値の平均を算出する。一実施形態では、制御部４２は、押圧部材３１Ａ，３１Ｂのうちの予め選択された１つの高さの測定値のみを第１変位センサ４１Ａまたは第２変位センサ４１Ｂから取得してもよい。この場合は、押圧部材３１Ａ，３１Ｂのうちの予め選択された１つの高さの測定値は、押圧部材３１Ａ，３１Ｂのうちの上記予め選択された１つの初期高さを示す。
【００６６】
ステップ５では、ウェーハを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けウェーハの研磨を開始する。ウェーハの研磨中、リテーナリング２０は研磨パッド２の研磨面２ａに接触し、回転しながらウェーハの外側で研磨パッド２を押し付けている。
【００６７】
ステップ６では、変位センサ４１Ａ，４１Ｂは、ウェーハの研磨中の押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さを測定し、制御部４２は、押圧部材３１Ａ，３１Ｂの高さの測定値を変位センサ４１Ａ，４１Ｂから取得する。
ステップ７では、制御部４２は、ウェーハの研磨中に取得した第１押圧部材３１Ａの高さの測定値と第２押圧部材３１Ｂの高さの測定値との差に基づいて静止リング９１の傾き角度を算出する。
【００６８】
ステップ８では、制御部４２は、ステップ７で算出された静止リング９１の傾き角度が目標範囲内にあるか否かを判定する。目標範囲は、所望の研磨プロファイルに基づいて予め定められる。
ステップ９では、静止リング９１の傾き角度が予め定められた目標範囲外にあるときは、制御部４２は、第１局所荷重付与装置３０Ａおよび第２局所荷重付与装置３０Ｂのうちの少なくとも１つに指令を出して、押圧部材３１Ａおよび押圧部材３１Ｂのうちの少なくとも１つから静止リング９１に加えられる局所荷重を調節させる。
【００６９】
より具体的には、制御部４２は、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２のうちのいずれか１つに指令を出して、エアシリンダ３５Ａまたはエアシリンダ３５Ｂ内の圧縮気体の圧力を調節させる。例えば、制御部４２は、静止リング９１をその上流側に向かって下方に傾けたいときは、圧力レギュレータＲ１に指令を出して、エアシリンダ３５Ａ内の圧縮気体の圧力を上昇させる。静止リング９１をその下流側に向かって下方に傾けたいときは、制御部４２は、圧力レギュレータＲ２に指令を出して、エアシリンダ３５Ｂ内の圧縮気体の圧力を上昇させる。
【００７０】
ステップ９の実行後、または、静止リング９１の傾き角度が目標範囲内のときは、制御部４２は、ウェーハの研磨の研磨終点に達したか否かを判定する（ステップ１０）。研磨終了条件は、現在の研磨時間が予め設定された研磨終了時間以上であること、あるいはウェーハの膜厚が所望の膜厚以下であること、である。ウェーハの研磨の研磨終点に達していない場合は、再びステップ６〜ステップ９を実行する。ウェーハの研磨の研磨終点に達した場合は、ウェーハの研磨を終了する（ステップ１１）。
【００７１】
ウェーハの研磨終了後、ステップ１〜ステップ４と同様の工程に従い、制御部４２は、押圧部材３１Ａ，３１Ｂの現在の高さを決定する（ステップ１２）。現在の高さとは、上記ウェーハ研磨後に測定された上記高さ測定位置における、第１押圧部材３１Ａおよび第２押圧部材３１Ｂのうちの少なくとも１つの高さのことである。具体的には、現在の高さは、上記ウェーハ研磨後に測定された上記高さ測定位置における、第１押圧部材３１Ａ、第２押圧部材３１Ｂ、または押圧部材３１Ａ，３１Ｂの２つの測定値の平均値である。
【００７２】
ステップ１３では、制御部４２は、上記初期高さから上記現在の高さを減算することによって、ローラー５２の累積摩耗量を決定する。上述のように、ウェーハの研磨中、各ローラー５２は円環レール９２から荷重を受けながら円環レール９２に転がり接触するため、ローラー５２（ローラー５２のホイール５９）は徐々に摩耗する。１枚目のウェーハは新品のローラー５２（すなわち摩耗していないローラー５２）を使用して研磨される。
【００７３】
ステップ１４では、制御部４２は、ローラー５２の累積摩耗量を予め定められた交換基準値と比較する。ローラー５２の摩耗量が交換基準値よりも大きいときは、制御部４２は警報を発する（ステップ１５）。ユーザーは、制御部４２から発せられた警報から、消耗品であるローラー５２の適正な交換時期を知ることができる。
【００７４】
ローラー５２の摩耗量が交換基準値以下のときは、制御部４２は、次のウェーハを研磨するかを判断する（ステップ１６）。次のウェーハを研磨しない場合は全研磨工程を終了する（ステップ１７）。次のウェーハを研磨するときは、次のウェーハを研磨ヘッド１０に保持し（ステップ１８）、ステップ５〜ステップ１６の工程を実行する。
【００７５】
上述した各実施形態によれば、制御部４２は、静止リング９１に連結された押圧部材３１Ａ，３１Ｂのうちの少なくとも１つの高さに基づいて、静止リング９１の傾き角度を算出する。研磨装置１は、静止リング９１の傾き角度に基づいて、リテーナリング２０の傾きを精度よく制御することができる。さらに、ユーザーは、ローラー５２の累積摩耗量から、消耗品であるローラー５２の適正な交換時期を知ることができ、研磨工程とあわせて消耗品管理も可能となる。
【００７６】
一実施形態では、変位センサ４１Ａ，４１Ｂに、スラリーや摩耗紛の付着を防ぐためのカバーを取り付けてもよい。
【００７７】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００７８】
１      研磨装置
２      研磨パッド
２ａ    研磨面
３      研磨テーブル
５      研磨液供給ノズル
１０      研磨ヘッド
１１      ヘッド本体
１２      研磨ヘッドシャフト
１５      旋回軸
１６      ヘッドアーム
２０      リテーナリング
２０ａ    リング部材
２０ｂ    ドライブリング
３０Ａ，３０Ｂ    局所荷重付与装置
３１Ａ，３１Ｂ    押圧部材
３２ａ，３２ｂ    押圧ロッド
３３Ａ，３３Ｂ    ブリッジ
３５Ａ，３５Ｂ    エアシリンダ
３６ａ，３６ｂ    ピストンロッド
３７Ａ，３７Ｂ    アクチュエータ
３８Ａ，３８Ｂ    リニアガイド
３９Ａ，３９Ｂ    ガイドロッド
４０Ａ，４０Ｂ    ユニットベース
４１Ａ，４１Ｂ    変位センサ
４２      制御部
４２ａ    記憶部
４２ｂ    演算処理部
４３      キャリア
４５      弾性膜（メンブレン）
４６      圧力室
４７      球面軸受
４８      内輪
４９      外輪
５１      回転リング
５２      ローラー
５４      ローラーシャフト
５５      ローラーハウジング
５５ａ    環状凹部
５７      軸受
５８      ねじ
５９      ホイール
６０      リテーナリング押圧機構
６１      ピストン
６２      ローリングダイヤフラム
６３      圧力室
７５      連結部材
７６      軸部
７８      スポーク
８０      駆動カラー
９１      静止リング
９２      円環レール
９４      レールベース
９５      環状溝
１００Ａ    外側シール
１００Ｂ    内側シール
１０１    第１の周壁
１０２    第２の周壁
【図１】
2020104200.tif 000003
【図２】
2020104200.tif 000004
【図３】
2020104200.tif 000005
【図４】
2020104200.tif 000006
【図５】
2020104200.tif 000007
【図６】
2020104200.tif 000008
【図７】
2020104200.tif 000009
【図８】
2020104200.tif 000010
【図９】
2020104200.tif 000011