(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨されるウェーハの上面から液体を除去し、研磨ヘッドが適切な力をウェーハに加えることを可能とする方法を提供する。【解決手段】弾性膜３４によって形成された中心側圧力室と外側圧力室を有する研磨ヘッド１を用いてウェーハＷを研磨する方法であって、弾性膜３４の中央部をウェーハＷの上面の中央部に接触させ、その後、弾性膜３４の外周部をウェーハＷの上面の外周部に接触させることで、ウェーハＷの上面から液体Ｑを除去し、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨面に押し付けて、ウェーハＷの下面を研磨する。【選択図】図５
2020131414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性膜によって形成された中心側圧力室と外側圧力室を有する研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、
前記弾性膜の中央部を前記ウェーハの上面の中央部に接触させ、その後、
前記弾性膜の外周部を前記ウェーハの上面の外周部に接触させることで、前記ウェーハの上面から液体を除去し、
前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの下面を研磨する方法。
【請求項２】
前記中心側圧力室内の圧力を前記外側圧力室内の圧力よりも高くした状態で、前記弾性膜の中央部をウェーハの上面の中央部に接触させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中心側圧力室は、エアシリンダに連通しており、エアシリンダのピストンには錘が置かれている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
弾性膜によって形成された中心側圧力室と外側圧力室を有する研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、
前記弾性膜を前記ウェーハの上面に接触させ、その後、
前記外側圧力室、前記中心側圧力室の順に前記外側圧力室および前記中心側圧力室内に真空を形成することで、前記ウェーハの上面に存在する液体を外側に移動させ、その後、
前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの上面から液体を除去し、
前記研磨ヘッドで前記ウェーハの下面を前記研磨面に摺接させて、前記ウェーハの下面を研磨する方法。
【請求項５】
前記中心側圧力室、前記外側圧力室の順に前記中心側圧力室および前記外側圧力室内に圧縮気体を供給することで、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を前記研磨面に押し付けて、前記ウェーハの上面から液体を除去する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記外側圧力室および前記中心側圧力室は、第１圧力室、第２圧力室、および第３圧力室を少なくとも含み、前記第２圧力室は前記第１圧力室の外側に位置し、前記第３圧力室は前記第２圧力室の外側に位置しており、
前記第３圧力室、前記第２圧力室、前記第１圧力室の順に前記第３圧力室、前記第２圧力室、前記第１圧力室内に真空を形成することで、前記ウェーハの上面に存在する液体を外側に移動させる、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、
搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去し、その後、
前記研磨ヘッドで前記搬送装置上の前記ウェーハを保持し、
前記研磨ヘッドで前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの下面を研磨する方法。
【請求項８】
前記搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去する工程は、前記搬送装置により前記ウェーハを傾けることで前記ウェーハの上面から液体を除去する工程である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去する工程は、前記搬送装置により前記ウェーハを揺り動かすことで前記ウェーハの上面から液体を除去する工程である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去する工程は、前記搬送装置上の前記ウェーハの上面に気体の噴流を送ることで前記ウェーハの上面から液体を除去する工程である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
弾性膜を有する研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、
前記弾性膜を前記ウェーハの上面に接触させ、
前記弾性膜に形成されている液体流路に前記ウェーハの上面に存在する液体を流入させることで、前記ウェーハの上面から液体を除去し、その後、
前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの下面を研磨する方法。
【請求項１２】
前記弾性膜は、前記ウェーハの上面に接触する接触面を有し、
前記液体流路は、前記接触面で開口する開口部と、前記開口部に接続され、かつ前記弾性膜内を延びる横孔を有し、前記横孔は前記弾性膜の外側面で開口している、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体流路に前記ウェーハの上面に存在する液体を流入させる工程は、前記液体流路を通じて前記ウェーハの上面に存在する液体を吸引する工程であり、
前記液体流路は、前記弾性膜に接続された吸引ラインに連通している、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記弾性膜は、前記ウェーハの上面に接触する接触面を有し、
前記液体流路は、前記接触面に形成された溝である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記弾性膜の内部での前記溝の幅は、前記接触面での前記溝の幅よりも大きい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ウェーハを研磨面に押し付けるための弾性膜であって、
前記ウェーハに接触可能な接触面を有する接触部と、
前記接触部に接続された外壁部を備え、
前記接触部は、前記接触面で開口する開口部と、前記開口部に接続され、かつ前記接触部内を延びる横孔を有している、弾性膜。
【請求項１７】
前記横孔は、前記弾性膜の外側面で開口している、請求項１６に記載の弾性膜。
【請求項１８】
前記横孔は、前記接触部の前記接触面とは反対側の面で開口している、請求項１６に記載の弾性膜。
【請求項１９】
ウェーハを研磨面に押し付けるための弾性膜であって、
前記ウェーハに接触可能な接触面を有する接触部と、
前記接触部に接続された外壁部を備え、
前記接触部は、前記接触面に形成された溝を有する、弾性膜。
【請求項２０】
前記接触部の内部での前記溝の幅は、前記接触面での前記溝の幅よりも大きい、請求項１９に記載の弾性膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの研磨前または研磨中にウェーハの上面から液体を除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、研磨面上にスラリーを供給しながら、ウェーハを研磨面に押し付け、スラリーの存在下でウェーハを研磨面に摺接させることで、ウェーハの表面を研磨する技術である。ウェーハの研磨中、ウェーハは研磨ヘッドによって研磨面に押し付けられる。ウェーハの表面は、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により平坦化される。
【０００３】
図２８は、研磨ヘッドを模式的に示す断面図である。研磨ヘッド６００は、ウェーハＷ１の上面に接触する弾性膜６１０を有する。この弾性膜６１０は、複数の圧力室６０１〜６０４を形成する形状を有しており、それぞれの圧力室６０１〜６０４内の圧力は独立に調節することが可能である。したがって、研磨ヘッド６００は、これら圧力室６０１〜６０４に対応するウェーハＷ１の複数の領域を異なる力で押し付けることができ、ウェーハＷ１の所望の膜厚プロファイルを達成することができる。
【０００４】
ウェーハＷ１の研磨が終了すると、研磨されたウェーハＷ１は搬送装置によって次工程に搬送される。図２９に示すように、次のウェーハＷ２は、搬送装置によって研磨ヘッド６００の下方の受け渡し位置に運ばれる。同時に、研磨ヘッド６００は、液体（例えば純水）で洗浄され、研磨ヘッド６００からスラリーや研磨屑が除去される。そして、次のウェーハＷ２は、研磨ヘッド６００に保持され、研磨ヘッド６００により研磨面の上方位置に搬送される。ウェーハＷ２は、研磨ヘッド６００により研磨面に押し付けられ、スラリーの存在下で研磨される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１０５６号公報
【特許文献２】特開２００５−３１３３１２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４２６５５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、図３０に示すように、ウェーハＷ２の上面と研磨ヘッド６００の弾性膜６１０との間には、研磨ヘッド６００の洗浄に使用された液体Ｑが存在していることがある。この液体Ｑが複数の圧力室にまたがって広がっていると、隣の圧力室内の圧力が液体Ｑに伝わり、意図しない力がウェーハＷ２に加わってしまう。図３０に示す例では、ウェーハＷ２の中央部の研磨レートを下げるために、中央の圧力室６０１内の圧力を下げたにもかかわらず、隣の圧力室６０２の圧力が液体Ｑを介してウェーハＷ２の中央部に加わる。結果として、ウェーハＷの中央部の研磨レートを下げることができない。このように、ウェーハＷ２と研磨ヘッド６００との間に存在する液体Ｑは、研磨ヘッド６００が適切な力をウェーハＷ２に加えることを妨げてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、研磨されるウェーハの上面から液体を除去し、研磨ヘッドが適切な力をウェーハに加えることを可能とする方法を提供する。また、本発明は、ウェーハの上面から液体を除去することができる弾性膜を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、弾性膜によって形成された中心側圧力室と外側圧力室を有する研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、前記弾性膜の中央部を前記ウェーハの上面の中央部に接触させ、その後、前記弾性膜の外周部を前記ウェーハの上面の外周部に接触させることで、前記ウェーハの上面から液体を除去し、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの下面を研磨する方法が提供される。
一態様では、前記中心側圧力室内の圧力を前記外側圧力室内の圧力よりも高くした状態で、前記弾性膜の中央部をウェーハの上面の中央部に接触させる。
一態様では、前記中心側圧力室は、エアシリンダに連通しており、エアシリンダのピストンには錘が置かれている。
【０００９】
一態様では、弾性膜によって形成された中心側圧力室と外側圧力室を有する研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、前記弾性膜を前記ウェーハの上面に接触させ、その後、前記外側圧力室、前記中心側圧力室の順に前記外側圧力室および前記中心側圧力室内に真空を形成することで、前記ウェーハの上面に存在する液体を外側に移動させ、その後、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの上面から液体を除去し、前記研磨ヘッドで前記ウェーハの下面を前記研磨面に摺接させて、前記ウェーハの下面を研磨する方法が提供される。
【００１０】
一態様では、前記中心側圧力室、前記外側圧力室の順に前記中心側圧力室および前記外側圧力室内に圧縮気体を供給することで、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を前記研磨面に押し付けて、前記ウェーハの上面から液体を除去する。
一態様では、前記外側圧力室および前記中心側圧力室は、第１圧力室、第２圧力室、および第３圧力室を少なくとも含み、前記第２圧力室は前記第１圧力室の外側に位置し、前記第３圧力室は前記第２圧力室の外側に位置しており、前記第３圧力室、前記第２圧力室、前記第１圧力室の順に前記第３圧力室、前記第２圧力室、前記第１圧力室内に真空を形成することで、前記ウェーハの上面に存在する液体を外側に移動させる。
【００１１】
一態様では、研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去し、その後、前記研磨ヘッドで前記搬送装置上の前記ウェーハを保持し、前記研磨ヘッドで前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの下面を研磨する方法が提供される。
【００１２】
一態様では、前記搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去する工程は、前記搬送装置により前記ウェーハを傾けることで前記ウェーハの上面から液体を除去する工程である。
一態様では、前記搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去する工程は、前記搬送装置により前記ウェーハを揺り動かすことで前記ウェーハの上面から液体を除去する工程である。
一態様では、前記搬送装置上の前記ウェーハの上面から液体を除去する工程は、前記搬送装置上の前記ウェーハの上面に気体の噴流を送ることで前記ウェーハの上面から液体を除去する工程である。
【００１３】
一態様では、弾性膜を有する研磨ヘッドを用いてウェーハを研磨する方法であって、前記弾性膜を前記ウェーハの上面に接触させ、前記弾性膜に形成されている液体流路に前記ウェーハの上面に存在する液体を流入させることで、前記ウェーハの上面から液体を除去し、その後、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの下面を研磨する方法が提供される。
【００１４】
一態様では、前記弾性膜は、前記ウェーハの上面に接触する接触面を有し、前記液体流路は、前記接触面で開口する開口部と、前記開口部に接続され、かつ前記弾性膜内を延びる横孔を有し、前記横孔は前記弾性膜の外側面で開口している。
一態様では、前記液体流路に前記ウェーハの上面に存在する液体を流入させる工程は、前記液体流路を通じて前記ウェーハの上面に存在する液体を吸引する工程であり、前記液体流路は、前記弾性膜に接続された吸引ラインに連通している。
一態様では、前記弾性膜は、前記ウェーハの上面に接触する接触面を有し、前記液体流路は、前記接触面に形成された溝である。
一態様では、前記弾性膜の内部での前記溝の幅は、前記接触面での前記溝の幅よりも大きい。
【００１５】
一態様では、ウェーハを研磨面に押し付けるための弾性膜であって、前記ウェーハに接触可能な接触面を有する接触部と、前記接触部に接続された外壁部を備え、前記接触部は、前記接触面で開口する開口部と、前記開口部に接続され、かつ前記接触部内を延びる横孔を有している、弾性膜が提供される。
一態様では、前記横孔は、前記弾性膜の外側面で開口している。
一態様では、前記横孔は、前記接触部の前記接触面とは反対側の面で開口している。
【００１６】
一態様では、ウェーハを研磨面に押し付けるための弾性膜であって、前記ウェーハに接触可能な接触面を有する接触部と、前記接触部に接続された外壁部を備え、前記接触部は、前記接触面に形成された溝を有する、弾性膜が提供される。
一態様では、前記接触部の内部での前記溝の幅は、前記接触面での前記溝の幅よりも大きい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ウェーハの研磨前または研磨開始直後にウェーハの上面から液体が除去される。その結果、圧力室を形成する弾性膜は、ウェーハに対して意図した力を加えることができ、ウェーハの所望の膜厚プロファイルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】研磨ヘッドを示す断面図である。
【図３】図１に示す研磨ヘッドにウェーハを搬送する搬送装置の上面図である。
【図４】ウェーハの上面から液体を除去するときの研磨ヘッドを示す模式図である。
【図５】研磨ヘッドの弾性膜がウェーハの上面に存在している液体を外側に押し出す様子を示す模式図である。
【図６】研磨ヘッドの弾性膜がウェーハの上面に存在している液体を外側にさらに押し出す様子を示す模式図である。
【図７】圧力レギュレータに代えて、エアシリンダと錘との組み合わせを使用して弾性膜の中央部を膨らます実施形態を説明する図である。
【図８】弾性膜の他の実施形態を示す模式図である。
【図９】弾性膜のさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図１０】ウェーハの上面から液体を除去する方法の他の実施形態を説明する図である。
【図１１】図１０に示す実施形態をさらに説明する図である。
【図１２】図１０に示す実施形態をさらに説明する図である。
【図１３】図１０に示す実施形態をさらに説明する図である。
【図１４】ウェーハの上面から液体を除去する方法のさらに他の実施形態を説明する図である。
【図１５】図１４に示す実施形態をさらに説明する図である。
【図１６】図１４に示す実施形態をさらに説明する図である。
【図１７】ウェーハの上面から液体を除去する方法のさらに他の実施形態を説明する図である。
【図１８】図１７に示す実施形態をさらに説明する図である。
【図１９】ウェーハの上面から液体を除去する方法のさらに他の実施形態を説明する図である。
【図２０】図１９に示す実施形態をさらに説明する図である。
【図２１】ウェーハの上面から液体を除去することができる弾性膜の一実施形態を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す弾性膜がウェーハの上面から液体を除去している様子を示す模式図である。
【図２３】ウェーハの上面から液体を除去することができる弾性膜の他の実施形態を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す弾性膜がウェーハの上面から液体を除去している様子を示す模式図である。
【図２５】ウェーハの上面から液体を除去することができる弾性膜のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図２６】図２５に示す弾性膜の底面図である。
【図２７】図２５に示す弾性膜がウェーハの上面から液体を除去している様子を示す模式図である。
【図２８】研磨ヘッドを模式的に示す断面図である。
【図２９】研磨ヘッドが洗浄されている様子を説明する図である。
【図３０】ウェーハの上面と研磨ヘッドの弾性膜との間に存在する液体に起因する問題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
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、研磨装置は、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、基板の一例であるウェーハＷを研磨パッド２に押し付ける研磨ヘッド１と、研磨テーブル３を回転させるテーブルモータ６と、研磨パッド２上にスラリーを供給するためのスラリー供給ノズル５とを備えている。研磨パッド２の表面は、ウェーハＷを研磨する研磨面２ａを構成する。
【００２０】
研磨テーブル３はテーブルモータ６に連結されており、研磨テーブル３および研磨パッド２を一体に回転させるように構成されている。研磨ヘッド１は、研磨ヘッドシャフト１１の端部に固定されており、研磨ヘッドシャフト１１は、ヘッドアーム１５に回転可能に支持されている。ヘッドアーム１５は、支軸１６に回転可能に支持されている。
【００２１】
ウェーハＷは次のようにして研磨される。研磨テーブル３および研磨ヘッド１を図１の矢印で示す方向に回転させながら、スラリー供給ノズル５からスラリーが研磨テーブル３上の研磨パッド２の研磨面２ａに供給される。ウェーハＷは研磨ヘッド１によって回転されながら、研磨パッド２とウェーハＷとの間にスラリーが存在した状態で研磨ヘッド１によって研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けられる。ウェーハＷ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による機械的作用により研磨される。
【００２２】
研磨装置は、研磨ヘッド１、研磨テーブル３、およびスラリー供給ノズル５の動作を制御する動作制御部９をさらに備えている。動作制御部９は少なくとも１台のコンピュータから構成される。
【００２３】
次に、研磨ヘッド１について説明する。図２は、研磨ヘッド１を示す断面図である。研磨ヘッド１は、研磨ヘッドシャフト１１の端部に固定されたキャリア３１と、キャリア３１の下部に取り付けられた弾性膜３４と、キャリア３１の下方に配置されたリテーナリング３２とを備えている。リテーナリング３２は、弾性膜３４の周囲に配置されている。このリテーナリング３２は、ウェーハＷの研磨中にウェーハＷが研磨ヘッド１から飛び出さないようにするためにウェーハＷを保持する環状の構造体である。
【００２４】
弾性膜３４は、ウェーハＷの上面に接触可能な接触面３５ａを有する接触部３５と、接触部３５に接続された内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび外壁部３６ｄを備えている。接触部３５は、ウェーハＷの上面と実質的に同じ大きさおよび同じ形状を有している。内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび外壁部３６ｄは、同心状に配列された無端状の壁である。外壁部３６ｄは内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの外側に位置しており、内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃを囲むように配置されている。本実施形態では、３つの内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃが設けられているが、本発明は本実施形態に限定されない。一実施形態では、１つまたは２つの内壁部のみが設けられてもよく、あるいは４つ以上の内壁部が設けられてもよい。
【００２５】
弾性膜３４とキャリア３１との間には、４つの圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄが設けられている。圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは、弾性膜３４の接触部３５、内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、および外壁部３６ｄによって形成されている。すなわち、圧力室２５Ａは内壁部３６ａ内に位置し、圧力室２５Ｂは内壁部３６ａと内壁部３６ｂとの間に位置し、圧力室２５Ｃは内壁部３６ｂと内壁部３６ｃとの間に位置し、圧力室２５Ｄは内壁部３６ｃと外壁部３６ｄとの間に位置している。中央の圧力室２５Ａは円形であり、他の圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは環状である。これらの圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは、同心上に配列されている。圧力室２５Ｂは圧力室２５Ａの外側に位置し、圧力室２５Ｃは圧力室２５Ｂの外側に位置し、圧力室２５Ｄは圧力室２５Ｃの外側に位置している。
【００２６】
圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄにはそれぞれ気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が接続されている。気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の一端は、研磨装置が設置されている工場に設けられたユーティリティ供給源としての圧縮気体供給源（図示せず）に接続されている。圧縮空気等の圧縮気体は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を通じて圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄにそれぞれ供給されるようになっている。
【００２７】
キャリア３１とリテーナリング３２との間には、環状のメンブレン（ローリングダイヤフラム）３７が配置されおり、このメンブレン３７の内部には圧力室２５Ｅが形成されている。圧力室２５Ｅは、気体移送ラインＦ５を介して上記圧縮気体供給源に連結されている。圧縮気体は、気体移送ラインＦ５を通じて圧力室２５Ｅ内に供給され、圧力室２５Ｅはリテーナリング３２を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。
【００２８】
気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、研磨ヘッドシャフト１１に取り付けられたロータリージョイント４０を経由して延びている。圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅに連通する気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５には、それぞれ圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５が設けられている。圧縮気体供給源からの圧縮気体は、圧力レギュレータＲ１〜Ｒ５を通って圧力室２５Ａ〜２５Ｅ内にそれぞれ独立に供給される。圧力レギュレータＲ１〜Ｒ５は、圧力室２５Ａ〜２５Ｅ内の圧縮気体の圧力を調節するように構成されている。
【００２９】
圧力レギュレータＲ１〜Ｒ５は、圧力室２５Ａ〜２５Ｅの内部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、ウェーハＷの対応する４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、およびエッジ部に対する研磨圧力、およびリテーナリング３２の研磨パッド２への押圧力を独立に調節することができる。気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は大気開放弁（図示せず）にもそれぞれ接続されており、圧力室２５Ａ〜２５Ｅを大気開放することも可能である。本実施形態では、弾性膜３４は、４つの圧力室２５Ａ〜２５Ｄを形成するが、一実施形態では、弾性膜３４は４つよりも少ない、または４つよりも多い圧力室を形成してもよい。
【００３０】
圧力レギュレータＲ１〜Ｒ５は動作制御部９に接続されている。動作制御部９は、圧力室２５Ａ〜２５Ｅのそれぞれの目標圧力値を圧力レギュレータＲ１〜Ｒ５に送り、圧力レギュレータＲ１〜Ｒ５は、圧力室２５Ａ〜２５Ｅ内の圧力が対応する目標圧力値に維持されるように動作する。
【００３１】
研磨ヘッド１はウェーハＷの複数の領域に対して、独立した研磨圧力をそれぞれ加えることができる。例えば、研磨ヘッド１は、ウェーハＷの表面の異なる領域を異なる研磨圧力で研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付けることができる。したがって、研磨ヘッド１は、ウェーハＷの膜厚プロファイルを制御して、目標とする膜厚プロファイルを達成することができる。
【００３２】
真空ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５にそれぞれ接続されている。真空ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５には、真空弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５がそれぞれ取り付けられている。真空弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は、電磁弁、電動弁、またはエアオペレート弁などのアクチュエータ駆動型弁である。真空弁Ｖ１〜Ｖ５は動作制御部９に接続されており、真空弁Ｖ１〜Ｖ５の動作は動作制御部９によって制御される。真空ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を開くと、対応する圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ内に真空が形成される。
【００３３】
研磨ヘッド１がウェーハＷを保持するときは、弾性膜３４の接触部３５がウェーハＷに接触した状態で、真空弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を開き、圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ内に真空を形成する。これら圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄを形成する接触部３５の部位は上方に窪み、研磨ヘッド１は弾性膜３４の吸盤効果によりウェーハＷを吸着することができる。また、この圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄに圧縮気体を供給して吸盤効果を解除すると、研磨ヘッド１はウェーハＷをリリースすることができる。
【００３４】
図３は、図１に示す研磨ヘッド１にウェーハを搬送する搬送装置の上面図である。図３に示すように、ウェーハＷは、搬送装置４４によって研磨ヘッド１に搬送される。研磨ヘッド１は、図３の実線で示す研磨位置Ｐ１と点線で示す受け渡し位置Ｐ２との間を移動可能とされている。より具体的には、ヘッドアーム１５が支軸１６を中心に回転することで、研磨ヘッド１は研磨位置Ｐ１と受け渡し位置Ｐ２との間を移動することができる。研磨位置Ｐ１は、研磨パッド２の研磨面２ａの上方にあり、受け渡し位置Ｐ２は、研磨面２ａの外側に位置している。
【００３５】
搬送装置４４は、ウェーハＷが載置される搬送ステージ４５と、搬送ステージ４５を上下動させる昇降装置４７と、搬送ステージ４５および昇降装置４７を一体に水平方向に移動させる水平移動装置４９を備えている。研磨されるウェーハＷは、搬送ステージ４５上に置かれ、搬送ステージ４５と共に水平移動装置４９によって受け渡し位置Ｐ２に移動される。研磨ヘッド１が受け渡し位置Ｐ２にあるとき、昇降装置４７は搬送ステージ４５を上昇させる。研磨ヘッド１は搬送ステージ４５上のウェーハＷを保持し、ウェーハＷと共に研磨位置Ｐ１に移動する。
【００３６】
スラリー供給ノズル５は、回転する研磨パッド２の研磨面２ａにスラリーを供給し、その一方で研磨ヘッド１は、ウェーハＷを回転させながら、ウェーハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付け、ウェーハＷを研磨面２ａに摺接させる。ウェーハＷの下面は、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により研磨される。
【００３７】
ウェーハＷの研磨後、研磨ヘッド１はウェーハＷとともに受け渡し位置Ｐ２に移動する。そして、研磨されたウェーハＷを搬送ステージ４５に渡す。搬送ステージ４５は、ウェーハＷを次工程に移動させる。受け渡し位置Ｐ２には、研磨ヘッド１に液体（例えば純水などのリンス液）を供給して研磨ヘッド１を洗浄する洗浄ノズル５３が配置されている。洗浄ノズル５３は、研磨ヘッド１を向いている。ウェーハＷをリリースした研磨ヘッド１は、洗浄ノズル５３から供給される液体によって洗浄される。
【００３８】
研磨ヘッド１の洗浄中、次に研磨されるウェーハは、搬送ステージ４５によって研磨ヘッド１の下方の受け取り位置Ｐ２に移動される。研磨ヘッド１の洗浄が終わると、昇降装置４７は、次のウェーハが載置された搬送ステージ４５を上昇させる。そして、洗浄された研磨ヘッド１は、次のウェーハを保持し、研磨位置Ｐ１に移動する。このようにして、複数のウェーハが連続的に研磨される。
【００３９】
しかしながら、研磨ヘッド１の洗浄中、次に研磨されるウェーハは研磨ヘッド１の下方の受け取り位置Ｐ２に移動されるため、ウェーハの上面に液体が落下する。ウェーハの上面に存在する液体は、図３０を参照して説明したように、研磨ヘッド１が適切な力をウェーハに加えることを妨げてしまう。１つの解決策は、研磨ヘッド１の洗浄が終了した後に、次のウェーハを受け取り位置Ｐ２に移動させることである。しかしながら、このような動作は研磨装置のスループットを低下させしてしまう。
【００４０】
そこで、本実施形態では、次のようにしてウェーハの上面から液体を除去する。図４は、ウェーハの上面から液体を除去するときの研磨ヘッド１を示す模式図である。図４では、研磨ヘッド１の詳細な構成は省略されている。研磨されるウェーハＷを保持する前、研磨ヘッド１の中心側の圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内の圧力を、外側の圧力室２５Ｄ内の圧力よりも高くする。より具体的には、動作制御部９は、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内に圧縮気体を供給し、その一方で、動作制御部９は、真空弁Ｖ４を開いて圧力室２５Ｄ内に真空を形成する。
【００４１】
一実施形態では、動作制御部９は、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３に接続された大気開放弁（図示せず）を開いて、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内を大気開放し、その一方で、動作制御部９は、真空弁Ｖ４を開いて圧力室２５Ｄ内に真空を形成してもよい。さらに、一実施形態では、動作制御部９は、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内に圧縮気体を供給し、その一方で、動作制御部９は、気体移送ラインＦ４に接続された大気開放弁（図示せず）を開いて、圧力室２５Ｄ内を大気開放してもよい。
【００４２】
圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内の圧力と、圧力室２５Ｄ内の圧力との間の差は、弾性膜３４の接触部３５の中央部を膨らませ、接触部３５の中央部をウェーハＷに向かって突出させる。接触部３５の中央部が突出した状態で、研磨ヘッド１はウェーハＷに向かって下降し、弾性膜３４をウェーハＷの上面に接触させる。図５に示すように、弾性膜３４の中央部、すなわち接触部３５の中央部は、最初にウェーハＷの上面の中央部に接触する。弾性膜３４は、ウェーハＷの上面に存在している液体Ｑを外側に押し出す。
【００４３】
さらに、研磨ヘッド１を下降させて、接触部３５の大部分をウェーハＷの上面に接触させる。より詳細には、図６に示すように、弾性膜３４の中央部がウェーハＷの上面の中央部に接触している状態で、弾性膜３４の外周部、すなわち接触部３５の外周部をウェーハＷの上面の外周部に接触させる。弾性膜３４は、ウェーハＷの上面に存在している液体Ｑをさらに外側に押し出し、液体ＱをウェーハＷの上面から除去する。その後、研磨ヘッド１の弾性膜３４は、ウェーハＷの下面を研磨面２ａ上のスラリーの存在下で研磨面２ａに摺接させ、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により研磨する。
【００４４】
このように、ウェーハＷの上面に存在する液体Ｑは、中央部が突出した弾性膜３４によりウェーハＷの外側に移動され、ウェーハＷの上面から除去される。したがって、研磨ヘッド１は、弾性膜３４とウェーハＷの上面との間に液体Ｑが実質的に存在しない状態で、ウェーハＷを保持することができる。結果として、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄを形成する弾性膜３４は、意図する力をウェーハＷに加えることができ、研磨ヘッド１はウェーハＷの所望の膜厚プロファイルを達成することができる。
【００４５】
弾性膜３４は柔軟であるため、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内が低圧であっても、弾性膜３４は容易に膨らみやすい。弾性膜３４の膨らみが大きすぎると、弾性膜３４がウェーハＷを押し付けたときにウェーハＷに過剰な負荷が掛かるおそれがある。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３により、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内を低圧（例えば２５ｈＰａ以下）に維持することは可能であるが、目標とする低い圧力にまで下げるのに長い時間がかかり、かつ圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内の圧力が安定しないことがある。
【００４６】
そこで、一実施形態では、図７に示すように、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３に代えて、エアシリンダ４１と錘４２との組み合わせを使用して、圧縮気体を圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに送る。圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３を介して共通のエアシリンダ４１に連通している。エアシリンダ４１は、鉛直姿勢に配置されている。研磨ヘッド１がウェーハＷを保持する前に、錘４２はエアシリンダ４１のピストン４１Ａ上に置かれ、ピストン４１Ａを下方に押す。エアシリンダ４１内の気体は、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内に送り込まれるため、弾性膜３４の中央部が膨らむ。図４に示す実施形態と同様に、圧力室２５Ｄには真空が形成される。一実施形態では、動作制御部９は、気体移送ラインＦ４に接続された大気開放弁（図示せず）を開いて、圧力室２５Ｄ内を大気開放してもよい。
【００４７】
弾性膜３４の膨らみは、エアシリンダ４１の直径とピストン４１Ａの行程距離で調整される。錘４２が軽すぎると弾性膜３４が膨らまずにピストン４１Ａが途中で止まってしまうため、適切な速度でピストン４１Ａが低下する錘４２が使用される。本実施形態によれば、エアシリンダ４１と錘４２との組み合わせは、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内の低圧を安定して維持することができ、結果として、弾性膜３４の膨らみを適切に制御することができる。
【００４８】
図８は、弾性膜３４の他の実施形態を示す模式図である。この実施形態では、内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの縦方向の長さは、外壁部３６ｄの縦方向の長さよりも長く、内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの下端は外壁部３６ｄの下端よりも低い位置にある。内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃと外壁部３６ｄとの縦方向の長さの違いは、弾性膜３４の接触部３５の中央部をウェーハＷに向かって突出させる。
【００４９】
図９は、研磨ヘッド１の他の実施形態を示す模式図である。この実施形態では、キャリア３１の下部は、内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃが固定された第１面３１ａと、外壁部３６ｄが固定された第２面３１ｂを有している。第１面３１ａは第２面３１ｂよりも低い位置にある。内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの下端は外壁部３６ｄの下端よりも低い位置にある。キャリア３１の第１面３１ａと第２面３１ｂとの高さの違いは、弾性膜３４の接触部３５の中央部をウェーハＷに向かって突出させる。
【００５０】
図８および図９に示す弾性膜３４は、図４乃至図６に示す実施形態と同様に、ウェーハＷの上面に接触するときに、ウェーハＷの上面に存在している液体Ｑを外側に押し出し、液体ＱをウェーハＷの上面から除去することができる。なお、図８および図９に示す実施形態では、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内の圧力と、圧力室２５Ｄ内の圧力との間に差を設けなくてもよい。具体的には、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ内の圧縮気体の圧力を同じに維持してもよい。
【００５１】
次に、ウェーハＷの上面から液体を除去する方法の他の実施形態について、図１０乃至図１３を参照して説明する。特に説明しない本実施形態の詳細は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００５２】
図１０に示すように、研磨ヘッド１をウェーハＷの上面に向かって下降させる。ウェーハＷの上面には液体Ｑが存在している。図１１に示すように、弾性膜３４の接触部３５をウェーハＷの上面上の液体Ｑに接触させ、さらに弾性膜３４の接触部３５をウェーハＷの上面に押し付ける。このとき、液体Ｑの一部は、ウェーハＷの上面からこぼれ落ちる。
【００５３】
図１２に示すように、外側に位置する圧力室２５Ｄから中心側に位置する圧力室２５Ｂに向かう順序で（すなわち圧力室２５Ｄ，２５Ｃ，２５Ｂの順に）、圧力室２５Ｄ，２５Ｃ，２５Ｂ内に真空を順次形成する。圧力室２５Ｄ，２５Ｃ，２５Ｂを構成する接触部３５の部位は真空により上方に窪み、弾性膜３４とウェーハＷの上面との間に空間が形成される。ウェーハＷの上面上の液体Ｑは、これら空間内に順次流入し、ウェーハＷの外側に向かう液体Ｑの流れが形成される。
【００５４】
その後、研磨ヘッド１はウェーハＷを研磨パッド２の上方位置に運び、図１３に示すように、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。このとき、動作制御部９は、圧力レギュレータＲ２，Ｒ３，Ｒ４に指令を発して、中心側に位置する圧力室２５Ｂから外側に位置する圧力室２５Ｄに向かう順序で（すなわち圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄの順に）圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ内に圧縮気体を供給する。弾性膜３４とウェーハＷの上面との間の空間内に保持されていた液体Ｑは、弾性膜３４の接触部３５に押されてウェーハＷの外側に移動し、ウェーハＷの上面から除去される。
【００５５】
その後、研磨ヘッド１の弾性膜３４は、ウェーハＷの下面を研磨面２ａ上のスラリーの存在下で研磨面２ａに摺接させ、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により研磨する。
【００５６】
次に、ウェーハＷの上面から液体を除去する方法の他の実施形態について、図１４乃至図１６を参照して説明する。特に説明しない本実施形態の詳細は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１４は、図３に示す搬送装置４４の変形例を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図３に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００５７】
図１４に示すように、搬送装置４４は、搬送ステージ４５を傾ける傾動装置５５を備えている。この傾動装置５５は、昇降装置４７に保持されており、搬送ステージ４５と一体に上下動される。傾動装置５５は、水平に延びる支持軸５５ａと、支持軸５５ａを回転させる回転装置５５ｂを有している。支持軸５５ａは、搬送ステージ４５に連結されており、回転装置５５ｂは昇降装置４７に固定されている。回転装置５５ｂは、支持軸５５ａおよび搬送ステージ４５を所定の角度だけ回転させることが可能に構成されている。回転装置５５ｂは、サーボモータなどのアクチュエータ（図示せず）を備えている。
【００５８】
搬送ステージ４５上のウェーハＷは、水平移動装置４９によって受け渡し位置Ｐ２に移動される。研磨ヘッド１は、洗浄ノズル５３から供給される液体によって洗浄される。研磨ヘッド１の洗浄に使用された液体は、搬送ステージ４５上のウェーハＷの上面に落下する。図１５は、図１４に示す矢印Ａで示す方向から見た搬送装置４４の図である。図１５に示すように、ウェーハＷの上面には液体Ｑが存在する。そこで、図１６に示すように、傾動装置５５は、ウェーハＷが研磨ヘッド１に保持される前に、搬送ステージ４５およびウェーハＷを一体に傾ける。液体Ｑは、傾いたウェーハＷの上面からこぼれ落ち、これにより液体ＱはウェーハＷの上面から除去される。
【００５９】
液体ＱがウェーハＷの上面から除去された後、傾動装置５５はウェーハＷを再び水平姿勢に戻す。その後、ウェーハＷは研磨ヘッド１に保持される。研磨ヘッド１はウェーハＷを研磨パッド２の上方の研磨位置Ｐ１（図３参照）に運び、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。研磨ヘッド１の弾性膜３４は、ウェーハＷの下面を研磨面２ａ上のスラリーの存在下で研磨面２ａに摺接させ、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により研磨する。
【００６０】
本実施形態によれば、ウェーハＷの上面から液体Ｑが除去された後に、ウェーハＷが研磨ヘッド１に保持される。したがって、ウェーハＷの上面と研磨ヘッド１の弾性膜３４との間に液体Ｑが存在しなく、弾性膜３４は、意図する力をウェーハＷに加えることができ、研磨ヘッド１はウェーハＷの所望の膜厚プロファイルを達成することができる。
【００６１】
図１７および図１８は、ウェーハＷの上面から液体を除去する方法のさらに他の実施形態を説明する模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図３に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００６２】
図１７に示すように、搬送ステージ４５上のウェーハＷは、水平移動装置４９によって受け渡し位置Ｐ２に移動される。研磨ヘッド１は、洗浄ノズル５３から供給される液体によって洗浄される。研磨ヘッド１の洗浄に使用された液体は、搬送ステージ４５上のウェーハＷの上面に落下する。
【００６３】
図１８に示すように、ウェーハＷが研磨ヘッド１に保持される前に、水平移動装置４９は搬送ステージ４５およびウェーハＷを水平方向に揺り動かす。ウェーハＷが揺り動かされると、ウェーハＷの上面から液体Ｑがこぼれ落ち、これにより液体ＱはウェーハＷの上面から除去される。一実施形態では、傾動装置５５により搬送ステージ４５およびウェーハＷを傾けた状態で、水平移動装置４９は搬送ステージ４５およびウェーハＷを水平方向に揺り動かしてもよい。さらに、一実施形態では、傾動装置５５は設けなくてもよい。
【００６４】
液体ＱがウェーハＷの上面から除去された後、ウェーハＷは研磨ヘッド１に保持される。研磨ヘッド１はウェーハＷを研磨パッド２の上方の研磨位置Ｐ１（図３参照）に運び、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。研磨ヘッド１の弾性膜３４は、ウェーハＷの下面を研磨面２ａ上のスラリーの存在下で研磨面２ａに摺接させ、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により研磨する。
【００６５】
本実施形態によれば、ウェーハＷの上面から液体Ｑが除去された後に、ウェーハＷが研磨ヘッド１に保持される。したがって、ウェーハＷの上面と研磨ヘッド１の弾性膜３４との間に液体Ｑが存在しなく、弾性膜３４は、意図する力をウェーハＷに加えることができ、研磨ヘッド１はウェーハＷの所望の膜厚プロファイルを達成することができる。
【００６６】
図１９は、ウェーハＷの上面から液体を除去する方法のさらに他の実施形態を説明する模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図３に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００６７】
図１９に示すように、本実施形態の研磨装置は、受け渡し位置Ｐ２に配置された気体噴流ノズル５７を備えている。気体噴流ノズル５７は、水平方向に対して傾いており、受け渡し位置Ｐ２にある搬送ステージ４５の上部を向いて、すなわち搬送ステージ４５の上のウェーハＷの上面を向いて配置されている。気体噴流ノズル５７は、図示しない圧縮気体供給源に連結されている。本実施形態では、複数の気体噴流ノズル５７が設けられているが、一実施形態では、１つの気体噴流ノズル５７のみが設けられてもよい。
【００６８】
搬送ステージ４５上のウェーハＷは、水平移動装置４９によって受け渡し位置Ｐ２に移動される。研磨ヘッド１は、洗浄ノズル５３から供給される液体によって洗浄される。研磨ヘッド１の洗浄に使用された液体は、搬送ステージ４５上のウェーハＷの上面に落下する。図２０に示すように、ウェーハＷが研磨ヘッド１に保持される前に、気体噴流ノズル５７は、気体の噴流をウェーハＷの上面に送り、液体ＱをウェーハＷの上面から除去する。
【００６９】
液体ＱがウェーハＷの上面から除去された後、ウェーハＷは研磨ヘッド１に保持される。研磨ヘッド１はウェーハＷを研磨パッド２の上方の研磨位置Ｐ１（図３参照）に運び、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。研磨ヘッド１の弾性膜３４は、ウェーハＷの下面を研磨面２ａ上のスラリーの存在下で研磨面２ａに摺接させ、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により研磨する。
【００７０】
本実施形態によれば、ウェーハＷの上面から液体Ｑが除去された後に、ウェーハＷが研磨ヘッド１に保持される。したがって、ウェーハＷの上面と研磨ヘッド１の弾性膜３４との間に液体Ｑが存在しなく、弾性膜３４は、意図する力をウェーハＷに加えることができ、研磨ヘッド１はウェーハＷの所望の膜厚プロファイルを達成することができる。
【００７１】
図２１は、ウェーハＷの上面から液体を除去することができる弾性膜３４の一実施形態を示す断面図である。図２１に示すように、弾性膜３４は、その内部に形成された液体流路６０を有している。より具体的には、弾性膜３４の接触部３５は、接触面３５ａで開口する複数の開口部６１と、複数の開口部６１に接続された横孔６２を有している。弾性膜３４の接触面３５ａは、ウェーハＷの上面に接触される弾性膜３４の一面である。開口部６１は、中心側に位置する圧力室２５Ａの下方に設けられ、他の圧力室２５Ｂ〜２５Ｄの下方には設けられていない。一実施形態では、開口部６１は、圧力室２５Ｂ〜２５Ｄの下方にも設けられてもよい。横孔６２は、接触部３５内を延びており、横孔６２の外端は弾性膜３４の外側面３４ａで開口している。したがって、弾性膜３４の接触面３５ａと外側面３４ａは、開口部６１および横孔６２から構成される液体流路６０によって連通している。
【００７２】
図２２に示すように、圧力室２５Ａ〜２５Ｄ内に圧縮気体を供給して弾性膜３４を膨らませ、弾性膜３４の接触面３５ａをウェーハＷの上面に押し付ける。ウェーハＷの上面に存在する液体Ｑ（図２１参照）は、開口部６１から液体流路６０内に流入し、液体流路６０を通って弾性膜３４の外部に流出する。結果として、液体ＱはウェーハＷの上面から除去される。
【００７３】
液体ＱがウェーハＷの上面から除去された後、ウェーハＷは研磨ヘッド１に保持される。研磨ヘッド１はウェーハＷを研磨パッド２の上方の研磨位置Ｐ１（図３参照）に運び、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。研磨ヘッド１の弾性膜３４は、ウェーハＷの下面を研磨面２ａ上のスラリーの存在下で研磨面２ａに摺接させ、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により研磨する。
【００７４】
本実施形態によれば、研磨ヘッド１は、弾性膜３４とウェーハＷの上面との間に液体Ｑが実質的に存在しない状態で、ウェーハＷを保持することができる。結果として、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄを形成する弾性膜３４は、意図する力をウェーハＷに加えることができ、研磨ヘッド１はウェーハＷの所望の膜厚プロファイルを達成することができる。
【００７５】
図２３は、ウェーハＷの上面から液体を除去することができる弾性膜３４の他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２１および図２２に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図２３に示すように、液体流路６０は、弾性膜３４に接続された吸引ライン７０に連通している。より具体的には、横孔６２は、開口部６１および吸引ライン７０の両方に接続されている。横孔６２の一端は開口部６１に接続され、横孔６２の他端は接続部３５の上面３５ｂ（接続部３５の接触面３５ａとは反対側の面）で開口している。
【００７６】
吸引ライン７０は、キャリア３１を貫通して延びており、吸引ライン７０の端部は接触部３５の上面３５ｂに接続されている。吸引ライン７０は、液体流路６０に連通しているが、圧力室２５Ａには連通していない。したがって、吸引ライン７０は、圧力室２５Ａ内に真空を形成せずに、液体流路６０内に真空を形成することができる。
【００７７】
図２４に示すように、圧力室２５Ａ〜２５Ｄ内に圧縮気体を供給して弾性膜３４を膨らませ、弾性膜３４の接触面３５ａをウェーハＷの上面に押し付けながら、吸引ライン７０によって液体流路６０内に真空を形成する。ウェーハＷの上面に存在する液体Ｑ（図２３参照）は、開口部６１から液体流路６０内に吸引され、ウェーハＷの上面から除去される。
【００７８】
図２５は、ウェーハＷの上面から液体を除去することができる弾性膜３４のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２１および図２２に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図２５に示すように、液体流路は、接触面３５ａに形成された複数の溝７５から構成されている。
【００７９】
図２６は、図２５に示す弾性膜３４の底面図である。図２６に示すように、複数の溝７５は同心円状に配列された環状溝である。ただし、溝７５の形状は本実施形態に限定されない。例えば、溝７５は、互いに平行に配列された直線溝であってもよい。
【００８０】
図２７に示すように、圧力室２５Ａ〜２５Ｄ内に圧縮気体を供給して弾性膜３４を膨らませ、弾性膜３４の接触面３５ａをウェーハＷの上面に押し付ける。ウェーハＷの上面に存在する液体Ｑ（図２５参照）は、液体流路としての溝７５内に流入する。結果として、液体Ｑは、ウェーハＷの上面から除去される。
【００８１】
本実施形態では、溝７５に一旦流入した液体Ｑが溝７５から流出してしまうことを防ぐため、接触部３５の内部での溝７５の幅は、接触面３５ａでの溝７５の幅よりも大きい。すなわち、溝７５の入り口は狭く、溝７５の内部は広くなっている。このような断面形状の溝７５は、その内部に液体Ｑを保持しやすい。ウェーハＷの上面に不規則に存在する液体を除去するため、溝７５は、弾性膜３４の接触面３５ａの全体に均一に分布してもよい。
【００８２】
図２１乃至図２７に示す弾性膜３４は、３Ｄプリンター（立体印刷機）を用いて作成することができる。
【００８３】
上述した実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、図４乃至図６に示す実施形形態を、図１４乃至図１６に示す実施形態、または図１７および図１８に示す実施形態、または図１９および図２０に示す実施形態に適用してもよい。
【００８４】
上述した各実施形態に係る研磨ヘッド１は４つの圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄを有しているが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。ウェーハの上面から液体を排除する上記実施形態は、４つよりも少ない圧力室を持つ研磨ヘッド、および４つよりも多い圧力室を持つ研磨ヘッドにも適用することができる。
【００８５】
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】
【００８６】
１      研磨ヘッド
２      研磨パッド
２ａ    研磨面
３      研磨テーブル
５      スラリー供給ノズル
６      テーブルモータ
１１      研磨ヘッドシャフト
１５      ヘッドアーム
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ    圧力室
３１      キャリア
３２      リテーナリング
３４      弾性膜
３５      接触部
３５ａ    接触面
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ    内壁部
３６ｄ    外壁部
３７      メンブレン（ローリングダイヤフラム）
４０      ロータリージョイント
４１      エアシリンダ
４２      錘
４４      搬送装置
４５      搬送ステージ
４７      昇降装置
４９      水平移動装置
５３      洗浄ノズル
５５      傾動装置
５７      気体噴流ノズル
６０      液体流路
６１      開口部
６２      横孔
７０      吸引ライン
７５      溝
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５    気体移送ライン
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５    圧力レギュレータ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５    真空ライン
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５    真空弁
【図１】
2020131414.tif 000003
【図２】
2020131414.tif 000004
【図３】
2020131414.tif 000005
【図４】
2020131414.tif 000006
【図５】
2020131414.tif 000007
【図６】
2020131414.tif 000008
【図７】
2020131414.tif 000009
【図８】
2020131414.tif 000010
【図９】
2020131414.tif 000011
【図１０】
2020131414.tif 000012
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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