(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハの平坦度を高くすることができる研磨ヘッドを提供する。【解決手段】研磨ヘッド２は、ウェハＷの裏面を保持しながら、定盤上に設けられた研磨パッド３にウェハの表面を押圧してウェハを研磨する研磨ヘッドであって、ウェハの位置と高さとの関係を示す高さ分布データを取得し、高さ分布データに基づいて研磨ヘッド本体部２１の凹部２５の底面に設けられた複数の圧電素子２８を制御する。複数の圧電素子は、底面を複数に分割した領域である分割領域毎に設けられていて、ウェハの高さに応じて圧力分布を変化させて研磨を行う。【選択図】図２
2020126872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの裏面を保持しながら、定盤上に設けられた研磨パッドに前記ウェハの表面を押圧して前記ウェハを研磨する研磨ヘッドであって、
前記ウェハが内部に設けられる凹部を有するヘッド本体部と、
前記凹部の底面に設けられた複数の圧電素子であって、前記底面を複数に分割した領域である分割領域毎に設けられた複数の圧電素子と、
前記ウェハの位置と高さとの関係を示す高さ分布データを取得する取得部と、
前記高さ分布データに基づいて前記圧電素子を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする研磨ヘッド。
【請求項２】
前記制御部は、前記ウェハの高さが平均値より高い部分に配置された前記圧電素子については、前記平均値からの高さの差異に応じた変形量で前記圧電素子を伸ばし、前記ウェハの高さが前記平均値より低い部分に配置された前記圧電素子については、前記平均値からの高さの差異に応じた変形量で前記圧電素子を縮める
ことを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項３】
前記凹部の内部に設けられた可撓性又は弾性を有するシート状の保護部材を備え、
前記保護部材は、前記底面の大きさと略同一であり、前記複数の圧電素子を覆う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨ヘッド。
【請求項４】
前記圧電素子は、端面形状が略矩形形状であり、２次元状に配置されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
【請求項５】
前記複数の圧電素子は、端面形状が略円環形状であるもの及び略扇形状であるものの少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の研磨ヘッドと、
定盤に設けられた研磨パッドと、を備え、
前記ウェハを前記研磨パッドに押圧して前記ウェハを研磨することを特徴とする研磨装置。
【請求項７】
ウェハが内部に設けられる凹部を有するヘッド本体部と、前記凹部の底面に設けられた複数の圧電素子であって、前記底面を複数に分割した領域である分割領域毎に設けられた複数の圧電素子と、を備えた研磨ヘッドを用い、前記研磨ヘッドに前記ウェハの裏面を保持しながら、定盤上に設けられた研磨パッドに前記ウェハの表面を押圧して前記ウェハを研磨する研磨方法であって、
前記ウェハの位置と高さとの関係を示す高さ分布データを取得するステップと、
前記高さ分布データに基づいて前記圧電素子を制御するステップと、
を含むことを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨ヘッド、研磨装置及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、バックパッドの中央部の表側にバックパッドと同素材で略円形状の中央部分バックパッドを一体形成し、テンプレートの孔部内でバックパッドの中央部をその外周部より研磨布に向かって所定高さｄだけ突出させ、この状態で半導体ウェハの研磨を行うワックスレスマウント式研磨装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６０５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２は、特許文献１に記載の研磨装置１５０を模式的に示す図である。研磨ヘッド１５１に設けられたバッキング材１５２にウェハＷの裏面が当接し、ウェハＷとテンプレート１５３とを同時かつ同じ力で押圧する。
【０００５】
しかしながら、図１２に示すように、ウェハＷよりもテンプレート１５３が薄く、ウェハＷの表面がテンプレート１５３よりも研磨パッド１５４側に突出しているため、ウェハＷの周縁部において研磨圧力が増加して、ウェハＷの周縁部がウェハＷの中央部分よりも過剰に研磨されてしまう。その結果、ウェハＷの平坦性が悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェハの平坦度を高くすることができる研磨ヘッド、研磨装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る研磨ヘッドは、例えば、ウェハの裏面を保持しながら、定盤上に設けられた研磨パッドに前記ウェハの表面を押圧して前記ウェハを研磨する研磨ヘッドであって、前記ウェハが内部に設けられる凹部を有するヘッド本体部と、前記凹部の底面に設けられた複数の圧電素子であって、前記底面を複数に分割した領域である分割領域毎に設けられた複数の圧電素子と、前記ウェハの位置と高さとの関係を示す高さ分布データを取得する取得部と、前記高さ分布データに基づいて前記圧電素子を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る研磨ヘッドによれば、ウェハの位置と高さとの関係を示す高さ分布データを取得し、高さ分布データに基づいてヘッド本体部の凹部の底面に設けられた複数の圧電素子を制御する。複数の圧電素子は、底面を複数に分割した領域である分割領域毎に設けられている。これにより、ウェハの高さに応じてウェハを研磨パッドに押圧する圧力分布を変化させて、ウェハの高さに応じて研磨を行うことができる。したがって、ウェハの平坦度を高くすることができる。また、ウェハを研磨パッドに押圧する圧力分布を変化させるのに圧電素子を使用するため、数や形状についての制約が少ない。
【０００９】
ここで、前記制御部は、前記ウェハの高さが平均値より高い部分に配置された前記圧電素子については、前記平均値からの高さの差異に応じた変形量で前記圧電素子を伸ばし、前記ウェハの高さが前記平均値より低い部分に配置された前記圧電素子については、前記平均値からの高さの差異に応じた変形量で前記圧電素子を縮めるようにしてもよい。これにより、ウェハの高さが高く、より多く研磨する必要がある部分については、押圧力を高くして研磨量を多くし、ウェハの高さが低く、多く研磨する必要がない部分については、押圧力を低くして研磨量を少なくすることができる。
【００１０】
ここで、前記凹部の内部に設けられた可撓性又は弾性を有するシート状の保護部材を備え、前記保護部材は、前記底面の大きさと略同一であり、前記複数の圧電素子を覆ってもよい。これにより、ウェハが圧電素子によって傷つかないようにすることができる。
【００１１】
ここで、前記圧電素子は、端面形状が略矩形形状であり、２次元状に配置されていてもよい。例えば、複数の圧電素子をチップサイズと略同じ大きさにすることができる。これにより、研磨後のウェハの平坦度が高くなり、歩留まりが向上する。
【００１２】
ここで、前記複数の圧電素子は、端面形状が略円環形状であるもの及び略扇形状であるものの少なくとも一方を含んでもよい。例えば、略円環形状の圧電素子のみでもよいし、略扇形状の圧電素子のみでもよいし、略円環形状の圧電素子及び略扇形状の圧電素子であってもよい。これにより、ウェハの特徴に応じて圧電素子の形状を任意に設定することができる。特に、研磨前のウェハの高さ分布は円周状に癖が出やすく、周縁部の高さが高く、中央部の高さが低くなりやすいので、圧電素子の形状を略円環形状することで、研磨後のウェハの平坦度を高くすることができる。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る研磨装置は、例えば、研磨ヘッドと、定盤に設けられた研磨パッドと、を備え、前記ウェハを前記研磨パッドに押圧して前記ウェハを研磨することを特徴とする。これにより、ウェハの平坦度を高くすることができる。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係る研磨方法は、例えば、ウェハが内部に設けられる凹部を有するヘッド本体部と、前記凹部の底面に設けられた複数の圧電素子であって、前記底面を複数に分割した領域である分割領域毎に設けられた複数の圧電素子と、を備えた研磨ヘッドを用い、前記研磨ヘッドに前記ウェハの裏面を保持しながら、定盤上に設けられた研磨パッドに前記ウェハの表面を押圧して前記ウェハを研磨する研磨方法であって、前記ウェハの位置と高さとの関係を示す高さ分布データを取得するステップと、前記高さ分布データに基づいて前記圧電素子を制御するステップと、を含むことを特徴とする。これにより、ウェハの平坦度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウェハの平坦度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の研磨ヘッド２および研磨ヘッド２を備える研磨装置１の概略を示す図である。
【図２】研磨ヘッド２の概略を示す断面図である。
【図３】圧電素子２８の端面形状の概略を示す平面図である。
【図４】研磨装置１のハードウェア構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図５】研磨装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図６】ウェハＷの高さのばらつきの一例を模式的に示す図である。
【図７】圧電素子２８Ａの端面形状の概略を示す平面図である。
【図８】圧電素子２８Ｂの端面形状の概略を示す平面図である。
【図９】圧電素子２８Ｃの端面形状の概略を示す平面図である。
【図１０】研磨ヘッド２Ｄの概略を示す断面図である。
【図１１】研磨ヘッド２Ｅの概略を示す断面図である。
【図１２】従来の研磨装置１５０を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、化学的機械的研磨、いわゆるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術により、ウェハ（基板）を研磨するものである。化学機械研磨においては、ウェハの表面を機械的に削ると同時に、研磨液がウェハの表面と化学反応して研磨を行う。また、本発明のウェハは、シリコンウェハ、ＧａＮ（窒化ガリウム）ＳｉＣ（シリコンカーバイド）ウェハ、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）ウェハ、ＧａＰ（リン化ガリウム）ウェハ等様々な材料で形成されたウェハを含む。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の研磨ヘッド２および研磨ヘッド２を備える研磨装置１の概略を示す図である。研磨装置１は、主として、ウェハＷの裏面を保持する研磨ヘッド２と、ウェハＷを研磨するための研磨パッド３を貼り付けた回転可能な定盤４と、研磨パッド３上にスラリ（研磨粒子を含んだ研磨液）を供給するためのスラリ供給部５と、を備える。
【００１９】
研磨装置１においては、研磨パッド３を貼り付けた定盤４を回転させ、研磨パッド３上にスラリを供給しつつ、研磨ヘッド２に保持されたウェハＷを回転させながらウェハＷの表面を研磨パッド３に押圧して、ウェハＷやウェハＷの表面に形成された絶縁膜や金属膜の層を研磨する。
【００２０】
次に、研磨ヘッド２について説明する。図２は、研磨ヘッド２の概略を示す断面図である。研磨ヘッド２は、主として、ヘッド本体部２１と、圧電素子２８と、を有する。なお、図２では、中心線ａｘを含む面で研磨ヘッド２を切断している。
【００２１】
ヘッド本体部２１は、主として、ドライブシャフト２２と、ケース２３と、チャックプレート２４と、バッキング材２６、２９と、ウェハ保持部２７と、を有する。ケース２３の内部には、エア室２３ａが設けられている。圧縮空気は、エア供給源からドライブシャフト２２の空気流路２２ａを介してエア室２３ａに供給される。圧縮空気がエア室２３ａに滞留することで、圧縮空気がウェハＷの全面を均一に押圧する。
【００２２】
チャックプレート２４は、金属（例えば、ステンレス）又はセラミックにより形成された略円板形状の板状部であり、バッキング材２６のウェハＷが当接しない面に当接する。
【００２３】
バッキング材２６、２９は、略円板形状の薄膜状（シート状）の部材であり、可撓性及び弾性を有する。バッキング材２６、２９には、例えば、スエードや、発泡ポリウレタン製のシートを用いることができる。バッキング材２６、２９は、加圧により厚さが微小に変化する。バッキング材２６、２９は、例えば発泡ポリウレタン製のシートを薄くスライスすることにより形成され、表面に微小な空洞が多数存在する。
【００２４】
ウェハ保持部２７は、バッキング材２６の下方に設けられた略円環形状の部材である。ウェハ保持部２７の中空部は、ウェハＷが収容される凹部２５である。
【００２５】
ウェハ保持部２７は、研磨パッド３と当接する面の外周縁に図示しない微小な円弧形状（Ｒ形状）が形成されている。これにより、ウェハ保持部２７の外周縁から凹部２５に向けてスラリが流入しやすくなる。なお、ウェハ保持部２７には、研磨パッド３と当接する面の外周縁に面取り加工が施されていてもよい。
【００２６】
ウェハ保持部２７の底面には、ウェハ保持部２７の外周面と内周面とを連結する複数の溝（図示せず）が設けられている。これにより、ウェハ保持部２７の外側から内側に向けてスラリが移動しやすくなる。溝は、ウェハ保持部２７の径方向に沿って形成されていてもよいし、ウェハ保持部２７の径方向に対して傾いていてもよい。さらに、ウェハ保持部２７の底面に略円環形状の溝が形成されていてもよい。
【００２７】
圧電素子２８は、例えば積層型のピエゾ素子であり、電圧を加えることで物理的変位（例えば、±数１０μｍ程度の変位）を生じるアクチュエータである。圧電素子２８は、略棒状であり、端面形状は略矩形形状、略円形、略円環形状等任意の形状をとり得る。研磨ヘッド２は複数の圧電素子２８を有し、複数の圧電素子２８は凹部２５の底面２５ａに設けられている。ここでは、底面２５ａはバッキング材２６である。圧電素子２８の配置については、後に詳述する。
【００２８】
圧電素子２８には、それぞれ、図示しないコネクタを介して図示しない電源等に接続されている。ここで、コネクタは、例えば、回転体である研磨ヘッド２に電力や電気信号を伝達することができるスリップリングが用いられる。そのため、複数の圧電素子２８のそれぞれに異なる電圧を印加することができる。
【００２９】
複数の圧電素子２８を覆うように、バッキング材２９が設けられている。バッキング材２９は、凹部２５の底面２５ａの大きさと略同一である。バッキング材２９の上側の面は、圧電素子２８に当接する。バッキング材２９の下側の面には、ウェハＷの裏面が当接する。バッキング材２９の表面に水を塗布し、ウェハＷをバッキング材２９に押圧すると、空洞内の水が外部に排出されたときに生じる陰圧及び水の表面張力により、ウェハＷがバッキング材２９に固定される（水張り）。また、バッキング材２９は、圧電素子によってウェハＷに傷がつかないようにウェハＷを保護する。
【００３０】
次に、圧電素子２８の配置について説明する。複数の圧電素子２８は、底面２５ａに並べられている。図３は、凹部２５を下方向からみたときの概略を示す平面図であり、圧電素子２８の端面形状の概略を示す。底面２５ａを複数の領域に分割した分割領域毎に圧電素子２８が設けられている。
【００３１】
本実施の形態では、底面２５ａは、６０個の領域に分割されており、圧電素子２８は、６０個の圧電素子２８−１〜２８−６０を有する。
【００３２】
底面２５ａが分割された領域の形状と、圧電素子２８の形状は略同一である。複数の圧電素子２８の一部、ここでは底面２５ａの中央部分に設けられた圧電素子２８−９〜２８−１２、２８−１６〜２８−２１、２８−２４〜２８−２９、２８−３２〜２８−３７、２８−４０〜２８−４５、２８−４９〜２８−５２は略矩形形状であり、縦方向、横方向に並んだ２次元状に配置されている。底面２５ａの周縁部分に設けられた圧電素子２８−１〜２８−７、２８−１４、２８−１５、２８−２２、２８−２３、２８−３０、２８−３１、２８−３８、２８−３９、２８−４６、２８−４７、２８−５４〜２８−６０は、底面２５ａの形状に合わせて矩形の一部が切り取られた形状を有する。
【００３３】
なお、底面２５ａの周縁部分に設けられた圧電素子２８−１〜２８−７、２８−１４、２８−１５、２８−２２、２８−２３、２８−３０、２８−３１、２８−３８、２８−３９、２８−４６、２８−４７、２８−５４〜２８−６０は必須ではない。
【００３４】
図４は、研磨装置１のハードウェア構成の一例を概略的に示すブロック図である。研磨装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０４と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５と、メディアインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０６とを含んで構成される。
【００３５】
ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。ＲＡＭ１０２は、揮発性メモリである。ＲＯＭ１０３は、各種制御プログラム等が記憶されている不揮発性メモリである。ＲＯＭ１０３は、研磨装置１の起動時にＣＰＵ１０１が行うブートプログラムや、研磨装置１のハードウェアに依存するプログラムなどを格納する。また、ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム及びＣＰＵ１０１が使用するデータなどを格納する。
【００３６】
ＣＰＵ１０１は、入出力インターフェース１０４を介して、キーボードやマウス等の入出力装置１１１を制御する。通信インターフェース１０５は、ネットワーク１１２を介して他の機器からデータを受信してＣＰＵ１０１に送信すると共に、ＣＰＵ１０１が生成したデータを、ネットワーク１１２を介して他の機器に送信する。
【００３７】
ＣＰＵ１０１は、メディアインターフェース１０６を介して、記憶媒体１１３に格納されたプログラム又はデータを取得し、ＲＡＭ１０２に格納する。なお、記憶媒体１１３は、例えば、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等である。
【００３８】
なお、各機能を実現するプログラムは、例えば、記憶媒体１１３から読み出されて又はネットワーク１１２を介して取得され、ＲＡＭ１０２を介して研磨装置１にインストールされ、ＣＰＵ１０１によって実行される
【００３９】
なお、図４に示す研磨装置１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、例えば一般的な情報処理装置が備える構成を排除するものではない。
【００４０】
図５は、研磨装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。研磨装置１は、主として、制御部１２１と、取得部１２２と、を有する。なお、研磨装置１の機能構成は、研磨装置１の構成を理解しやすくするために分類したものであり、処理内容に応じてさらに多くの構成要素に分類してもよいし、１つの構成要素が複数の構成要素の処理を実行してもよい。
【００４１】
制御部１２１は、研磨ヘッド２、定盤４、圧電素子２８等の研磨装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御する。制御部１２１は、ＣＰＵ１０１が読み込んだ所定のプログラムを実行することにより構築される。取得部１２２は、ネットワーク１１２を介して、又は記憶媒体１１３から高さ分布データを取得する。
【００４２】
高さ分布データは、ウェハＷの高さのばらつき、すなわちウェハＷの位置と高さとの関係を示すものである。ウェハＷの高さのばらつきはウェハＷによって異なり、高さ分布データはウェハＷ毎に存在する。例えば、図示しない測定装置によりウェハＷの高さ分布をあらかじめ測定しておき、ウェハＷを特定する情報と、ウェハＷの位置（例えば、座標）と、ウェハＷの高さとが関連付けられたデータを高さ分布データとして生成する。取得部１２２は、この高さ分布データを取得する。
【００４３】
図６は、ウェハＷの高さのばらつきの一例を模式的に示す図である。研磨装置１で研磨する前のウェハＷは、高さが均一でなく、高さが高い部分と低い部分とが存在する。図６に示す例では、ウェハＷの周縁部は高さが高く、ウェハＷの中央部は高さが低くなっている。高さ分布データではウェハＷの位置と高さとが関連付けられているため、高さ分布データに基づいて図６に示すような情報が得られる。
【００４４】
制御部１２１は、取得部１２２が取得した高さ分布データに基づいて圧電素子２８を制御する。当該処理については後に詳述する。
【００４５】
次に、研磨ヘッド２および研磨ヘッド２を備える研磨装置１の動作及び機能について説明する。図２に示すように、バッキング材２９にウェハＷの裏面が吸着されることで、研磨ヘッド２がウェハＷを保持する。そして、研磨ヘッド２を研磨パッド３に近づけてウェハＷの表面と研磨パッド３とを当接させる。圧縮空気が供給源からエア室２３ａに供給されると、圧縮空気がウェハＷ及びウェハ保持部２７を均一に押圧し、ウェハＷ全面が研磨パッド３に均一に押圧される。そして、研磨パッド３上にスラリを供給しつつ、定盤４と研磨ヘッド２とを回転させることにより、ウェハＷを平坦に研磨する。
【００４６】
ウェハ保持部２７の底面に溝を有するため、スラリは、ウェハ保持部２７の外周面で弾かれず、凹部２５に向けて流れる。その結果、スラリがウェハＷと研磨パッド３との間に入り込み、スラリ不足による研磨の不具合（例えば、ウェハＷの焼き付き、研磨不足、ウェハＷの十分な平坦化を行うことができない）が防止される。
【００４７】
このとき、制御部１２１は、ウェハＷの高さが平均値より高い部分に配置された圧電素子２８については、平均値からの高さの差異に応じた変形量で圧電素子２８を伸ばす。また、制御部１２１は、ウェハＷの高さが平均値より低い部分に配置された圧電素子２８については、平均値からの高さの差異に応じた変形量で圧電素子２８を縮める。以下、制御部１２１の処理について詳細に説明する。
【００４８】
制御部１２１は、取得部１２２が取得した高さ分布データから、ウェハＷの高さの平均値Ａを算出する。そして、制御部１２１は、ウェハＷの各座標（ｘ、ｙ）毎に、ウェハＷの高さと平均値Ａとの差Ｈ（ｘ、ｙ）を求める。そして、制御部１２１は、差Ｈ（ｘ、ｙ）に基づいて、圧電素子２８−１〜２８−６０が設けられた領域毎に差Ｈ（ｘ、ｙ）の平均値Ｈ１〜Ｈ６０を求める。
【００４９】
制御部１２１は、平均値Ｈ１〜Ｈ６０と平均値Ａとの差ＨＡ１〜ＨＡ６０を圧電素子２８−１〜２８−６０が設けられた領域毎に求める。そして、制御部１２１は、圧電素子２８−１〜２８−６０の変形量が差ＨＡ１〜ＨＡ６０に応じた値となるように、圧電素子２８−１〜２８−６０に電圧を加える。
【００５０】
例えば、差ＨＡ２５が０である場合には、制御部１２１は、圧電素子２８−２５に電圧を加えない。その結果、圧電素子２８−２５は伸縮せず、圧電素子２８−２５が設けられた領域においては、圧縮空気による押圧力のみがウェハＷに加わる。
【００５１】
また、例えば、差ＨＡ１が＋ｍμｍである場合には、制御部１２１は、圧電素子２８−１を＋ｍμｍに応じた値だけ伸ばすように圧電素子２８−１に電圧を加える。また、例えば、差ＨＡ３４が−ｎμｍである場合には、制御部１２１は、圧電素子２８−３４を−ｎμｍに応じた値だけ縮めるように圧電素子２８−３４に電圧を加える。なお、ｍ、ｎは略１μｍ以下であり、主に０．０１μｍ〜０．１μｍである。
【００５２】
その結果、ウェハＷの高さが平均値より高い部分に配置された圧電素子２８については、平均値からの高さの差異に応じた変形量で圧電素子２８が伸び、圧縮空気による押圧力よりも高い押圧力がウェハＷに加わる。また、ウェハＷの高さが平均値より低い部分に配置された圧電素子２８については、平均値からの高さの差異に応じた変形量で圧電素子が縮み、圧縮空気による押圧力よりも低い押圧力がウェハＷに加わる。これにより、ウェハＷの高さが高く、より多く研磨する必要がある部分については、押圧力を高くして研磨量を多くし、ウェハＷの高さが低く、多く研磨する必要がない部分については、押圧力を低くして研磨量を少なくすることで、研磨後を平坦度が高くなる。
【００５３】
本実施の形態によれば、ウェハＷの高さに応じてウェハＷを研磨パッド３に押圧する圧力分布を変化させて、ウェハＷの高さに応じて研磨を行うことで、ウェハＷの平坦度を高くすることができる。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、ウェハＷを研磨パッド３に押圧する圧力分布を変化させるのに圧電素子２８を使用するため、底面２５ａを多くの領域に分割し、多数の圧電素子２８を用いることができる。例えば、エアアクチュエータを用いる場合には、機構的な制約が多く、底面２５ａをせいぜい３つ程度に分割することしかできない。それに対し、圧電素子２８を用いる場合には、数や形状についての制約が少ない。したがって、例えば、底面２５ａを分割した各領域（各圧電素子２８が設けられる領域）をチップサイズと略同じ大きさにすることができる。これにより、研磨後のウェハＷの平坦度が高くなり、歩留まりが向上する。
【００５５】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、圧電素子２８は、端面形状が略矩形形状のものを含み、２次元状に配置されているが、底面２５ａの分割領域の形状及び圧電素子２８の端面形状はこれに限られない。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対して圧電素子の端面形状が異なる形態である。第１の実施の形態と第２の実施の形態との差異は圧電素子の端面形状のみであるため、以下第２の実施の形態にかかる研磨ヘッド２Ａの圧電素子２８Ａについて説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００５７】
図７は、研磨ヘッド２Ａの凹部２５を下方向からみたときの概略を示す平面図であり、圧電素子２８Ａの端面形状の概略を示す。底面２５ａを複数の領域に分割した分割領域毎に圧電素子２８Ａが設けられている。
【００５８】
本実施の形態では、底面２５ａは、４個の領域に分割されており、圧電素子２８Ａは、４個の圧電素子２８−７１〜２８−７４を有する。圧電素子２８−７１〜２８−７４は、略円環形状であり、同心円状に配置されている。なお、底面２５ａの分割領域の数及び圧電素子２８Ａの数は４個に限られない。
【００５９】
本実施の形態によれば、ウェハＷを研磨パッド３に押圧する圧力分布を変化させるのに圧電素子２８Ａを使用するため、圧電素子２８Ａの形状を略円環形状にし、圧電素子２８Ａの数を多くすることができる。図６に示すように、研磨前のウェハＷの高さ分布は円周状に癖が出やすく、周縁部の高さが高く、中央部の高さが低くなりやすい。したがって、圧電素子２８Ａの形状を略円環形状にし、ウェハＷの高さ分布の癖に合わせてウェハＷを研磨パッド３に押圧する圧力分布を変化させることで、研磨後のウェハＷの平坦度を高くすることができる。
【００６０】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態に対して底面２５ａの分割領域の形状及び圧電素子の端面形状が異なる形態である。第１の実施の形態と第３の実施の形態との差異は圧電素子の端面形状のみであるため、以下第３の実施の形態にかかる研磨ヘッド２Ｂの圧電素子２８Ｂについて説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００６１】
図８は、研磨ヘッド２Ｂの凹部２５を下方向からみたときの概略を示す平面図であり、圧電素子２８Ｂの端面形状の概略を示す。底面２５ａを複数の領域に分割した分割領域毎に圧電素子２８Ａが設けられている。
【００６２】
本実施の形態では、底面２５ａは、８個の領域に分割されており、圧電素子２８Ｂは、８個の圧電素子２８−８１〜２８−８８を有する。圧電素子２８−８１〜２８−８８は略扇形状であり、周方向に沿って配置されている。なお、底面２５ａの分割領域の数及び圧電素子２８Ｂの数は８個に限られない。
【００６３】
本実施の形態によれば、ウェハＷを研磨パッド３に押圧する圧力分布を変化させるのに圧電素子２８Ｂを使用するため、圧電素子２８Ｂの形状を複雑な形状、ここでは略扇形状にし、圧電素子２８Ｂの数を多くすることができる。
【００６４】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態に対して底面２５ａの分割領域の形状及び圧電素子の端面形状が異なる形態である。第１の実施の形態と第４の実施の形態との差異は圧電素子の端面形状のみであるため、以下第４の実施の形態にかかる研磨ヘッド２Ｃの圧電素子２８Ｃについて説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００６５】
図９は、研磨ヘッド２Ｃの凹部２５を下方向からみたときの概略を示す平面図であり、圧電素子２８Ｃの端面形状の概略を示す。底面２５ａを複数の領域に分割した分割領域毎に圧電素子２８Ｃが設けられている。
【００６６】
本実施の形態では、底面２５ａは、９個の領域に分割されており、圧電素子２８Ｂは、９個の圧電素子２８−９１〜２８−９９を有する。圧電素子２８−９９は略円環形状であり、圧電素子２８−９１〜２８−９８は略扇形状である。圧電素子２８−９９の内側に、圧電素子２８−９１〜２８−９８が周方向に沿って配置されている。
【００６７】
なお、底面２５ａの分割領域の数及び圧電素子２８Ｂの数は９個に限られない。例えば、複数の略円環形状の圧電素子の内側に複数の略扇形状の圧電素子が設けられていてもよい。
【００６８】
本実施の形態によれば、ウェハＷを研磨パッド３に押圧する圧力分布を変化させるのに圧電素子２８Ｃを使用するため、圧電素子２８Ｃの形状を複雑な形状、ここでは略円環形状及び略扇形状にし、圧電素子２８Ｃの数を多くすることができる。また、圧電素子２８Ｃの形状を複数組み合わせることができる。これにより、多様な高さ分布を有するウェハＷに対して、平坦度が高くなるように研磨を行うことができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、略円環形状及び略扇形状の圧電素子２８−９１〜９９を組み合わせた圧電素子２８Ｃを用いたが、圧電素子２８Ｃの形状の組み合わせはこれに限られない。例えば、略円環形状の圧電素子の内側に略矩形形状の圧電素子を配置してもよい。
【００７０】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述した各実施形態や変形例として説明した構成を適宜組み合わせた構成を採用することが可能である。
【００７１】
上記実施の形態では、研磨装置１とは異なる装置（測定装置）で高さ分布データを測定し、取得部１２２が高さ分布データを取得したが、研磨を行う前に研磨装置１で高さ分布データを測定し、取得部１２２はその高さ分布データを取得してもよい。
【００７２】
また、上記実施の形態では、圧電素子２８の上下にバッキング材２６、２９を設けたが、バッキング材２９は必須ではない。バッキング材２９の代わりに、可撓性及び弾性を有するシート状の部材、例えばゴム製のシートやＰＥＴフィルムのような樹脂製フィルムを用いてもよい。
【００７３】
また、バッキング材２６は必須ではない。図１０は、バッキング材２６を有しない研磨ヘッド２Ｄの概略を示す断面図である。凹部２５の底面２５ａはチャックプレート２４であり、圧電素子２８はチャックプレート２４に設けられている。
【００７４】
また、上記実施の形態では、ヘッド本体部２１がチャックプレート２４を有したが、ヘッド本体部２１の形態はこれに限られない。図１１は、弾性基材３１を有する研磨ヘッド２Ｅの概略を示す断面図である。
【００７５】
弾性基材３１は、ゴム等の弾性を有する材料で形成された略円板形状の部材である。弾性基材３１は、シート状の材料の外周部分を折り曲げることで、周縁に空洞を形成している。弾性基材３１は、ケース２３Ａの下端に形成された凹部に挿入されている。これにより、ケース２３Ａの内部にエア室２３ｃが形成される。圧縮空気は、エア供給源から空気流路２３ｂを介してエア室２３ｃに供給される。バッキング材２６が弾性基材３１に設けられ、圧縮空気がエア室２３ｃに滞留することで、圧縮空気がウェハＷの全面を均一に押圧する。
【００７６】
凹部２５の底面２５ａはバッキング材２６であり、圧電素子２８はバッキング材２６の弾性基材３１と当接しない面に設けられる。したがって、ウェハＷの高さに応じてウェハＷを研磨パッド３に押圧する圧力分布を変化させて、ウェハＷの高さに応じて研磨を行うことで、ウェハＷの平坦度を高くすることができる。
【００７７】
また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、略平行とは、厳密に平行の場合には限られない。また、例えば、略矩形形状とは、厳密に矩形形状の場合には限られない。また、例えば、単に平行、直交、同一等と表現する場合において、厳密に平行、直交、同一等の場合のみでなく、略平行、略直交、略同一等の場合を含むものとする。
【符号の説明】
【００７８】
１          ：研磨装置
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ：研磨ヘッド
３          ：研磨パッド
４          ：定盤
５          ：スラリ供給部
２１、２１Ａ：ヘッド本体部
２２        ：ドライブシャフト
２２ａ      ：空気流路
２３、２３Ａ：ケース
２３ａ      ：エア室
２３ｂ      ：空気流路
２３ｃ      ：エア室
２４        ：チャックプレート
２５        ：凹部
２５ａ      ：底面
２６        ：バッキング材
２７        ：ウェハ保持部
２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ：圧電素子
２９        ：バッキング材
３１        ：弾性基材
１０１      ：ＣＰＵ
１０２      ：ＲＡＭ
１０３      ：ＲＯＭ
１０４      ：入出力インターフェース
１０５      ：通信インターフェース
１０６      ：メディアインターフェース
１１１      ：入出力装置
１１２      ：ネットワーク
１１３      ：記憶媒体
１２１      ：制御部
１２２      ：取得部
１５０      ：研磨装置
１５１      ：研磨ヘッド
１５２      ：バッキング材
１５３      ：テンプレート
１５４      ：研磨パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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