(57)【要約】【課題】ドレッサーの交換時の研磨パッドのパッドカットレートを一定に保ちドレッサーの固体差による研磨レート及び研磨プロファイルのバラツキを防止することができ、研磨パッドに影響を及ぼすことなくドレッサーの慣らしを行うことができる研磨パッドのドレッシング方法、研磨パッドのドレッシング装置、基板研磨装置、及び基板研磨方法を提供すること。【解決手段】研磨テーブル１上の研磨パッド４にドレッサー３を当接させ所定のドレッシング条件で研磨パッド４をドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、ドレッサー３による研磨パッド４のカットレートを測定して、ドレッシング条件にフィードバックすることを特徴とする。【選択図】図２
2010162688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨テーブル上の研磨パッドにドレッサーを当接させ所定のドレッシング条件で研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、
前記ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定して、前記ドレッシング条件にフィードバックすることを特徴とする研磨パッドのドレッシング方法。
【請求項２】
上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段を備え、前記研磨パッドに前記ドレッサーを当接させ所定のドレッシング条件で該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、
前記ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設け、
前記カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートを前記ドレッサー駆動制御手段にフィードバックし、前記ドレッシング条件に反映させることを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の研磨パッドのドレッシング装置において、
前記カットレートの測定は、前記研磨テーブルを駆動する研磨テーブル駆動モータのトルク電流値変化、前記ドレッサーを駆動するドレッサー駆動モータのトルク電流値変化、前記ドレッサーの前記研磨パッドの当接面の位置変化のいずれか、又はその組み合わせでカットレートの測定を行うことを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項４】
上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーを備え、前記研磨パッドに前記ドレッサーを当接させ該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、
前記ドレッサーは前記研磨パッド上面を含む所定の範囲で揺動できるようになっており、前記研磨パッド上面外の前記揺動範囲に前記ドレッサーの慣らしを行うドレッサー慣らし装置を設けたことを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項５】
請求項４記載の研磨パッドのドレッシング装置において、
前記ドレッサー慣らし装置には、研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設けたことを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項６】
請求項５記載の研磨パッドのドレッシング装置において、
前記カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートにより前記ドレッサーの寿命を判断するドレッサー寿命判断手段を設けたことを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の研磨パッドのドレッシング装置において、
前記ドレッサー慣らし装置に、前記ドレッサーを駆動するドレッサー駆動モータのトルク電流値を測定するトルク電流測定手段を設け、該測定したトルク電流より前記ドレッサーの慣らし運転のエンドポイントを検知するエンドポイント検出手段を設けたことを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の研磨パッドのドレッシング装置において、
前記ドレッサー慣らし装置によるドレッサーの慣らし運転中に該ドレッサーのドレッシング面を洗浄する洗浄手段を設けたことを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項９】
上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段を備え、前記研磨パッドに回転する前記ドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、
前記ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により前記研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、
前記ドレッサーの前記研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、
前記ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、
前記研磨パッドを複数のゾーンに分け、前記ドレッサー位置測定手段で測定した前記各ゾーンの中心位置における前記カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを得る研磨パッドプロファイル測定手段とを備え、
前記研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする制御手段を設けたことを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の研磨パッドのドレッシング装置において、
前記ドレッサー旋回機構はモータにより駆動され、前記ドレッサーアームを揺動するようになっており、
前記ドレッサー位置測定手段は、前記モータに供給されるパルス数により前記ドレッサーの前記研磨パッド上面の半径方向の位置を測定することを特徴とする研磨パッドのドレッシング装置。
【請求項１１】
上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段と、被研磨基板を保持するトップリングと、該トップリングを駆動制御するトップリング駆動制御手段を備え、前記研磨パッドに回転する前記ドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転する前記トップリングで保持される被研磨基板を所定の押圧力で当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨装置であって、
前記ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により前記研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、
前記ドレッサーの前記研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、
前記ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、
前記研磨パッドを複数のゾーンに分け、前記ドレッサー位置測定手段で測定した前記各ゾーンにおける前記カットレート測定手段で測定した前記研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを測定する研磨パッドプロファイル測定手段と、
前記研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルを前記ドレッサー駆動制御手段にフィードバックする第１制御手段と、
前記被研磨基板の研磨面のプロファイルを測定する被研磨基板プロファイル測定手段と、
前記被研磨基板プロファイル測定手段で測定した被研磨基板プロファイルを前記トップリング駆動制御手段にフィードバックする第２制御手段とを設けたことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基板研磨装置において、
前記ドレッサー旋回機構は、位置制御モータ又はパルスモータにより駆動され、前記ドレッサーアームを揺動するようになっており、
前記ドレッサー位置測定手段は、前記位置制御モータ又はパルスモータに供給されるパルス数により前記ドレッサーの前記研磨パッド上面の半径方向の位置を測定することを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１３】
上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該トップリングを駆動制御するドレッサー駆動制御手段と、被研磨基板を保持するトップリングと、該トップリングを駆動制御するトップリング駆動制御手段を備え、前記研磨パッドに回転する前記ドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転する前記トップリングで保持される被研磨基板を押圧しながら当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨装置であって、
前記ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により前記研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、
前記トップリングは前記被研磨基板を保持する保持面を有しており、該保持面は複数の領域に区分されており、
前記ドレッサーの前記研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、
前記ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、
前記研磨パッドを複数のゾーンに分け、前記ドレッサー位置測定手段で測定した前記各ゾーンにおける前記カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを得る研磨パッドプロファイル測定手段と、
前記研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルを基に、前記被研磨基板を前記研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応して前記トップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御しうる制御手段を設けたことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項１４】
研磨テーブルの上面に設けた前記研磨パッドに回転する前記ドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持する被研磨基板を押圧しながら当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨方法であって、
前記ドレッサーは前記研磨パッド上面を半径方向に揺動しながら該研磨パッドをドレッシングしており、
前記トップリングは複数領域に区分された保持面に前記被研磨基板を保持するようになっており、
前記研磨パッドを複数のゾーンに分け、各ゾーンにおける前記ドレッサーの前記研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから前記研磨パッドのプロファイルを得て、
前記研磨パッドプロファイルを基に、前記トップリングの保持面で保持した被研磨基板を前記研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応して前記トップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御して、前記被研磨基板を研磨することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基板研磨方法において、
前記各ゾーンにおける研磨パッドのカットレートは、前記研磨パッドの各ゾーンの中心位置におけるカットレートの測定値、又は前記各ゾーン内の複数の測定点で測定したカットレートの測定値を平均した値であることを特徴とする基板研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨テーブル上の研磨パッドにドレッサーを当接させドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法、研磨パッドのドレッシング装置、基板研磨装置、及び基板研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の高い平坦度を必要とする。このような半導体ウエハの表面を平坦化する１手段として、化学機械的研磨（ＣＭＰ）を行う研磨装置が知られている。
【０００３】
従来、この種の研磨装置は、図１に示すように、上面研磨パッド（研磨布）１００を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル１０２と、研磨対象物である半導体ウエハ等の基板Ｗを保持するトップリング１０４を備えている。回転するトップリング１０４で保持する基板Ｗの被研磨面を回転する研磨テーブル１０２に向けて一定の圧力で押し付け、更にノズル１０６から砥液を供給しつつ基板Ｗの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨している。研磨液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である科学的・機械的研磨によって基板Ｗを研磨する。
【０００４】
研磨を行って劣化した研磨パッド１００の表面を再生するために、研磨テーブル１０２の側方にドレッサー１０８を備えたドレッシング装置を付設し、回転するドレッサー１０８のドレッシング面を回転する研磨テーブル１０２の研磨面に押付け、研磨面に付着した砥液や切削屑を除去すると共に、研磨面の平坦化及び目立て（ドレッシング）を行う。この研磨面を削って平坦化するドレッサー１０８としては、主にダイヤモンドドレッサーが用いられている。ここで、ドレッシング後の研磨面の均一性は、その後の基板Ｗの研磨精度に大きく影響する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ドレッシング装置のドレッサー１０８の交換時に、ドレッサーの固体差によって研磨パッドのパッドカットレートが変化し、研磨レート及び研磨プロファイルが変化するという問題がある。また、従来はドレッシング装置のドレッサー１０８の交換時、該ドレッサー１０８を研磨パッド１００に所定の圧力で押し当て、ドレッサーの慣らし運転を行っている。この方法だと基板Ｗの研磨初期に研磨性能に悪影響を与えるという問題がある。また、ドレッサーにドレッシング時のスラリーが固着堆積し、研磨性能の安定性に悪影響を及ぼすという問題もある。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ドレッサーの交換時の研磨パッドのパッドカットレートを一定に保ちドレッサーの固体差による研磨レート及び研磨プロファイルのバラツキを防止することができ、研磨パッドに影響を及ぼすことなくドレッサーの慣らしを行うことができ、且つドレッサーのスラリー等の固着物の堆積を防止できる研磨パッドのドレッシング方法、研磨パッドのドレッシング装置、基板研磨装置、及び基板研磨方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ドレッサーにより測定されたカットレートから研磨パッドプロフィールを得てこれにより研磨することが可能な研磨方法ないし研磨装置を提供することを目的とする。さらにパッドプロフィールに応じた研磨方法ないし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】
上記課題を解決するため本発明は、研磨テーブル上の研磨パッドにドレッサーを当接させ所定のドレッシング条件で研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、前記ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定して、前記ドレッシング条件にフィードバックすることを特徴とする。
【０００９】
上記のようにドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定して、ドレッシング条件にフィードバックすることにより、ドレッサー交換時のパッドカットレートを一定に保つことができる。
【００１０】
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段を備え、研磨パッドにドレッサーを当接させ所定のドレッシング条件で該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設け、カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートをドレッサー駆動制御手段にフィードバックし、ドレッシング条件に反映させることを特徴とする。
【００１１】
上記のようにカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートをドレッサー駆動制御手段にフィードバックし、ドレッシング条件に反映させることにより、ドレッサー交換時のパッドカットレートを一定に保つことができる。
【００１２】
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、カットレートの測定は、研磨テーブルを駆動する研磨テーブル駆動モータのトルク電流値変化、ドレッサーを駆動するドレッサー駆動モータのトルク電流値変化、ドレッサーの前記研磨パッドの当接面の位置変化のいずれか、又はその組み合わせでカットレートの測定を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーを備え、研磨パッドにドレッサーを当接させ該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、ドレッサーは研磨パッド上面を含む所定の範囲で揺動できるようになっており、研磨パッド上面外の揺動範囲にドレッサーの慣らしを行うドレッサー慣らし装置を設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記のようにドレッサーの揺動範囲にドレッサーの慣らしを行うドレッサー慣らし装置を設けたことにより、研磨パッドに影響を及ぼさないでドレッサーの慣らしを行うことができる。
【００１５】
また、本発明は上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー慣らし装置には、研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
上記のようにドレッサー慣らし装置に、研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段を設けたことにより、ドレッサーの慣らし運転終了点（エンドポイント）を知ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、カットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートによりドレッサーの寿命を判断するドレッサー寿命判断手段を設けたことを特徴とする。
【００１８】
上記のように研磨パッドのカットレートによりドレッサーの寿命を判断するドレッサー寿命判断手段を設けたことにより、ドレッサーの寿命が到達する時点でドレッサーの交換が可能となり、研磨パッドを研磨に最適な条件に維持することができる。
【００１９】
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー慣らし装置に、ドレッサーを駆動するドレッサー駆動モータのトルク電流値を測定するトルク電流測定手段を設け、該測定したトルク電流よりドレッサーの慣らし運転のエンドポイントを検知するエンドポイント検出手段を設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー慣らし装置によるドレッサーの慣らし運転中に該ドレッサーのドレッシング面を洗浄する洗浄手段を設けたことを特徴とする。
【００２１】
上記のようにドレッサーの慣らし運転中に該ドレッサーのドレッシング面を洗浄する洗浄手段を設けたので、ドレッサーにドレッシング時に付着するスラリーや固形物を除去することができ、ドレッサーにスラリーや固形物が堆積することを防止できる。
【００２２】
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段を備え、研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングする研磨パッドのドレッシング装置であって、ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、ドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッサー位置測定手段で測定した各ゾーンにおけるカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを得る研磨パッドプロファイル測定手段とを備え、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記のように、複数のゾーンに分けられた研磨パッドについて、各ゾーンでカットレートを測定して研磨パッドのプロファイルを測定する研磨パッドプロファイル測定手段を備えたので、研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバック制御することができ、研磨パッドのドレッシングを、実際のプロファイルに適合させる形で行うことができる。なお、研磨パッドは、半径方向に複数のゾーンに分けられていてもよい。
【００２４】
また、本発明は、上記研磨パッドのドレッシング装置において、ドレッサー旋回機構はモータにより駆動され、ドレッサーアームを揺動するようになっており、ドレッサー位置測定手段は、モータに供給されるパルス数によりドレッサーの研磨パッド上面の半径方向の位置を測定することを特徴とする。なお、位置制御モータ又はパルスモータとしては、例えば、ステッピングモータ、サーボモータを用いることができる。
【００２５】
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該ドレッサーを駆動制御するドレッサー駆動制御手段と、被研磨基板を保持するトップリングと、該トップリングを駆動制御するトップリング駆動制御手段を備え、研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持される被研磨基板を所定の押圧力で当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨装置であって、ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、ドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッサー位置測定手段で測定した各ゾーンにおけるカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを測定する研磨パッドプロファイル測定手段と、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする第１制御手段と、被研磨基板の研磨面のプロファイルを測定する被研磨基板プロファイル測定手段と、被研磨基板プロファイル測定手段で測定した被研磨基板プロファイルをトップリング駆動制御手段にフィードバックする第２制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００２６】
上記のように、複数のゾーンに分けられた研磨パッドについて、各ゾーンでカットレートを測定し、これにより研磨パッドのプロファイルを測定する研磨パッドプロファイル測定手段と、この研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする第１制御手段と、被研磨基板の研磨面のプロファイルを測定する被研磨基板プロファイル測定手段と、被研磨基板プロファイル測定手段で測定した被研磨基板プロファイルをトップリング駆動制御手段にフィードバックかる第２制御手段とを設けたので、研磨パッドプロファイルに基づいて、基板の研磨及び研磨パッドのドレッシングを、実際の研磨パッドファイルに適合させた形で行うことができ、より精度を高めることができる。
【００２７】
また、本発明は、上記基板研磨装置において、ドレッサー旋回機構は位置制御モータ又はパルスモータにより駆動され、ドレッサーアームを揺動するようになっており、ドレッサー位置測定手段は、位置制御モータ又はパルスモータに供給されるパルス数によりドレッサーの研磨パッド上面の半径方向の位置を測定することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、上面に研磨パッドを設けた研磨テーブルと、ドレッサーと、該トップリングを駆動制御するドレッサー駆動制御手段と、被研磨基板を保持するトップリングと、該トップリングを駆動制御するトップリング駆動制御手段を備え、研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持される被研磨基板を押圧しながら当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨装置であって、ドレッサーはドレッサーアームに搭載されドレッサー旋回機構により研磨パッド上面を半径方向に揺動するようになっており、トップリングは被研磨基板を保持する保持面を有しており、該保持面は複数の領域に区分されており、ドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定するドレッサー位置測定手段と、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定するカットレート測定手段と、研磨パッドを複数のゾーンに分け、ドレッサー位置測定手段で測定した各ゾーンにおけるカットレート測定手段で測定した研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを得る研磨パッドプロファイル測定手段と、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルを基に、被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応してトップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御しうる制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、研磨テーブルの上面に設けた研磨パッドに回転するドレッサーを所定の押圧力で当接させ該研磨パッドをドレッシングすると共に、該ドレッシングした研磨パッドに回転するトップリングで保持する被研磨基板を押圧しながら当接させ該被研磨基板を研磨する基板研磨方法であって、ドレッサーは研磨パッド上面を半径方向に揺動しながら該研磨パッドをドレッシングしており、トップリングは複数領域に区分された保持面に被研磨基板を保持するようになっており、研磨パッドを複数のゾーンに分け、各ゾーンにおけるドレッサーの研磨パッド上面での半径方向の位置を測定すると共に、該位置の研磨パッドのカットレートを測定し、該研磨パッドのカットレートから研磨パッドのプロファイルを得て、研磨パッドプロファイルを基に、トップリングの保持面で保持した被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応して前記トップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御して、被研磨基板を研磨することを特徴とする。
【００３０】
本発明の一態様においては、各ゾーンにおける研磨パッドのカットレートは、研磨パッドの各ゾーンの中心位置におけるカットレートの測定値、又は各ソーン内の複数の測定点で測定したカットレートの測定値を平均した値である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ドレッサーによる研磨パッドのカットレートを測定して、ドレッシング条件にフィードバックすることにより、ドレッサー交換時のパッドカットレートを一定に保つことができる。これにより、ドレッサーの固体差による、研磨パッドの研磨レート及び研磨プロファイルのバラツキを防止することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、ドレッサーの慣らしを行うドレッサー慣らし装置を設けたことにより、研磨パッドに影響を及ぼさないでドレッサーの慣らしを行うことができる。
【００３３】
また、本発明によれば、ドレッサーのドレッシング面を洗浄する洗浄手段を設けたので、ドレッサーにドレッシング時付着するスラリーや固形物を除去することができ、ドレッサーにスラリーや固形物が堆積することを防止し、ドレッサーをドレッシングに好適な状態に維持することができる。
【００３４】
また、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする制御手段を設けたので、実際の研磨パッドプロファイルを理想の研磨パッドプロファイルにすることができる。
【００３５】
また、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルをドレッサー駆動制御手段にフィードバックする第１制御手段と、被研磨基板プロファイル測定手段で測定した被研磨基板プロファイルをトップリング駆動制御手段にフィードバックする第２制御手段とを設けたので、理想的な研磨パッドプロファイルにドレッシングされた研磨パッドで、被研磨基板を理想的な被研磨基板プロファイルにすることが可能となる。
【００３６】
また、本発明によれば、研磨パッドプロファイル測定手段で測定した研磨パッドプロファイルを基に被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応してトップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御する制御手段を設けたので、研磨パッドプロファイルに応じた適正な被研磨基板の研磨が可能となる。例えば、研磨パッドの厚みが薄い部分に対応するトップリングの保持面の領域について選択的に他の保持面の領域に比べて押圧力を増すようにフィードバック制御する。
【００３７】
また、本発明によれば、測定した研磨パッドプロファイルを基にトップリングの保持面で保持した被研磨基板を研磨パッドに押圧する際、研磨パッドの厚みに対応してトップリングの保持面の各ゾーンにおける押圧力を制御して被研磨基板を研磨するので、研磨パッドプロファイルに応じた適正な被研磨基板の研磨が可能となる。例えば、研磨パッドの厚みが薄い部分に対応するトップリングの保持面の領域について選択的に他の保持面の領域に比べて押圧力を増すようにフィードバック制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来のドレッシング装置を備えた研磨装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係るドレッシング装置を備えた研磨装置の概略構成例を示す側断面図である。
【図３】本発明に係るドレッシング装置を備えた研磨装置の概略構成例を示す平面図である。
【図４】本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置の概略構成例を示す図である。
【図５】本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置の通常状態を示す図である。
【図６】本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置のドレッサー慣らし状態を示す図である。
【図７】本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置のドレッサー洗浄状態を示す図である。
【図８】本発明に係るドレッシング装置のドレッサー慣らし装置のドレッサー待機状態を示す図である。
【図９】本発明に係るドレッシング装置による研磨パッドのプロファイルの測定手順を示す図である。
【図１０】本発明に係る基板研磨装置の概念図である。
【図１１】本発明に係る基板研磨装置に用いられるトップリングの概略構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明に係る基板研磨装置において、測定した研磨パッドのドレッシングプロファイルを被研磨基板の研磨に反映させるための処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２及び図３は本発明に係るドレッシング装置を備えた研磨装置の概略構成を示す図であり、図２は側断面、図３は平面図である。本研磨装置は研磨テーブル１と、半導体等の基板を保持し研磨テーブル１の上面に貼設されている研磨パッド４に向けて押圧するトップリング（図示せず）と、研磨パッド４の上面をドレッシングするドレッサー３を備えている。研磨テーブル１は、モータ７に連結されており、その軸心回りに矢印Ａに示すように回転する。
【００４０】
ドレッサー３はモータ１４に歯車等の動力伝達機構１５を介して連結されると共に、昇降シリンダ１６に連結されている。これによって、ドレッサー３は矢印Ｂに示すように昇降して、ドレッサー３を研磨パッド４に対して任意の圧力で押圧し、その軸心回りに矢印Ｃに示すように回転する。ドレッサー３はドレッサーシャフト８に連結されており、その下面の金属層９にダイヤモンド粒子（図示せず）が金属メッキ等により固着保持されている。研磨テーブル１の上方には、研磨テーブル１の上面に貼設された研磨パッド４上にドレッシング液（主に純水）を供給するドレッシング液供給ノズル５が配置されている。なお、モータ１４及び昇降シリンダ１６は図示しない駆動制御装置により、任意のドレッシング条件（ドレッサー３の研磨パッド４の押圧力、ドレッサー３の回転数等）でドレッサー３を駆動制御するようになっている。
【００４１】
ドレッサー３は揺動軸（図示せず）の揺動中心Ｏを中心として旋回機構６により矢印Ｄに示すように揺動（旋回）するドレッサーアーム２を備えている。旋回機構６は歯車６−１、６−２で構成され、モータ２９で駆動されるようになっている。モータ２９としては、位置制御モータ又はパルスモータを使用することができ、例えばサーボモータやステッピングモータが使用できる。ドレッサー３の下面の金属層９に保持されたダイヤモンド粒子を研磨パッド４の上面に押圧すると共に、研磨テーブル１及びドレッサー３を回転させることにより、研磨パッド４とドレッサー３との相対運動により研磨パッド４の上面を削り、研磨パッド４の上面の目立てや修復を行う。また、ドレッサー３の研磨パッド４上面の半径方向の位置をモータ２９に供給されるパルス数で検出するドレッサー位置測定手段（図示せず）を備えている。なお、上記例では旋回機構６によりドレッサーアーム２を矢印Ｄに示すように研磨パッド４の半径方向に揺動（旋回）させているが、ドレッサー３を研磨パッド４の半径方向に移動できる移動機構であればよい。
【００４２】
研磨テーブル１の内部には、センサコイルに高周波電流を流しドレッサー３の金属層９に渦電流を誘導させ、該渦電流の大きさから研磨パッド４の厚さを測定する渦電流センサ１０が埋め込まれている。研磨パッド４は、例えば発砲ウレタン等の誘電体材であるから、その厚さが厚ければドレッサー３の金属層９に誘導される渦電流が小さく、薄くなれば大きくなる。従って、金属層９に誘導される渦電流の大きさを測定することにより、研磨パッド４の厚さを測定できる。渦電流センサ１０の出力端に接続された配線１８は、研磨テーブル１及び研磨テーブル支持軸１ａ内を通り、研磨テーブル支持軸１ａの軸端に設けられたロータリコネクタ１１を経由してコントローラ１２に接続されている。コントローラ１２は表示装置１３に接続されている。これによって、渦電流式研磨パッド厚さ検知モニタが構成されている。ロータリコネクタ１１の代わりにスリップリングを用いることができる。なお、図２ではドレッサー３の金属層９に誘導される渦電量を渦電流センサ１０を研磨パッド４の下方の研磨テーブル１の１ヶ所に設けているが、例えば図９に示すように、研磨パッド４の上面を半径方向に複数のゾーンに区分し、各ゾーンの中心位置の研磨パッド４の下方に設け、各ゾーンの中心位置の研磨パッド４の厚さを測定するようにしてもよい。
【００４３】
渦電流式研磨パッド厚さの検知モニタ１７によれば、研磨パッド４の厚さの変化をドレッサー３の金属層９に生じる渦電流を渦電流センサ１０で検出し、この渦電流センサ１０で検出した電流値を表示装置１３に表示し、研磨パッド４の厚さを検知できる。コントローラ１２は渦電流センサ１０からの信号により、研磨パッド４のカットレートを検出し、これを上記モータ１４や昇降シリンダ１６を駆動制御するドレッサー駆動制御装置にフィードバックし、ドレッシング条件（ドレッサー３の研磨パッド押圧力、ドレッサー３の研磨パッド上面の半径方向移動速度、ドレッサー３の回転速度等）に反映するようになっている。例えばここでは、昇降シリンダ１６によるドレッサー３の研磨パッド４を押圧する押圧力やモータ１４によるドレッサー３の回転数等に反映する。
【００４４】
上記例では、上記ドレッサー３による研磨パッド４のカットレートの測定を渦電流センサ１０で測定しているが、研磨パッド４のカットレートの測定は研磨テーブル１を駆動（回転）するモータ７のトルク電流値の変化、又はドレッサー３を駆動するモータ１４のトルク電流、ドレッサー３の研磨パッドの当接面の位置変化（これはドレッサー３の高さ位置の変化を測定することにより検知できる。又はこれらの組み合わせで行うことができる。また、ドレッサー３の研磨パッド上面の半径方向は、上記のようにモータ２９（位置制御モータ又はパルスモータ）に供給するパルス数で検知するようにしているが、ドレッサー３の研磨パッド上面の半径方向の位置を検知できるものであれば、どのような測定手段でもよい。
【００４５】
上記構成の研磨装置において、ドレッサー３の交換時に、ドレッサーの固体差により研磨パッド４の削れ度（パッドカットレート）が変化し、基板研磨レート及び研磨プロファイルが変化するという問題がある。また、従来はドレッサー３の交換時に研磨パッド４にてドレッサー３を慣らしているが、この方法だと研磨性能、特に基板の研磨初期に基板研磨に悪い影響を与えるという問題があった。そこでここでは図３に示すように、ドレッサー３の退避位置（研磨パッド４の上面外のドレッサー３の揺動範囲端部）にドレッサー３の交換時、該ドレッサー３の慣らし運転を行うドレッサー慣らし装置２０を設けている。
【００４６】
ドレッサー慣らし装置２０は、図４に示すように、台部材２１の上面にドレッサー慣らし材２２を貼り付けた構成のドレッサー慣らし部２３を備えている。ドレッサー慣らし部２３はドレッサー慣らし部支持シャフト２７に支持され、昇降機構（図示せず）により矢印Ｅに示すように、昇降可能で、且つ矢印Ｆに示すように回転できるようになっている。ドレッサー慣らし材２２には、研磨パッド４と同質の、例えば発砲ポリウレタン材を用いる。ドレッサー慣らし材２２には多数の洗浄液噴射孔２４が設けられており、台部材２１内に設けられた洗浄液供給路（図示せず）から洗浄液が供給され、各洗浄液噴射孔２４から噴射されるようになっている。また、ドレッサー慣らし材２２の中心部を通る径方向にはナイロンブラシ等のブラシ部材２５が配置できるようになっている。なお、図４（ａ）はドレッサー慣らし装置２０の側面図、図４（ｂ）はドレッサー慣らし装置２０の平面図である。
【００４７】
ドレッサー慣らし部２３は図５に示すように、常時は洗浄液収容槽２６の洗浄液Ｑ内に浸漬され、湿潤状態になっている。なお、図５において、２８は洗浄液収容槽２６内の洗浄液Ｑの漏出を防止するシール機構である。ドレッサー３の交換時、図６に示すように、ドレッサー慣らし装置２０のドレッサー慣らし部２３の真上の所定位置に退避しているドレッサー３に向けて、ドレッサー慣らし部２３を上昇させ、ドレッサー３の下面に所定の圧力で押し付ける。そしてドレッサー慣らし部２３を矢印Ｆに示すように回転させると共に、ドレッサー３を矢印Ｃに示すように回転し、ドレッサー３とドレッサー慣らし部２３の相対的運動により、ドレッサー慣らし材２２の上面を削り取りながら、ドレッサー３の慣らし行う。このときドレッサー慣らし部２３の押圧圧力や、回転数はコントローラ（図示せず）によりコントロールされようになっている。なお、ここではドレッサー３とドレッサー慣らし部２３の双方を回転させているが、ドレッサー慣らし部２３を静止状態にしてもよい。
【００４８】
上記ドレッサー慣らし装置２０において、ドレッサー慣らし部２３の台部材２１内には、図示は省略するが、図２の渦電流センサ１０と同じような渦電流センサが設けられており、該渦電流センサによりドレッサー慣らし材２２の厚さ変化を測定し、該ドレッサー慣らし材２２のカットレートを測定する。この測定したカッレートとドレッサー３の正常時のカットレートを比較し、正常であったらドレッサー慣らし運転の終点として慣らし運転を終了し、正常でなかった場合はドレッサー慣らし部２３によるドレッサー３の慣らしを継続して行い、ドレッサー３のパッドカットレートを調整する。ドレッサー３の研磨パッド４のカットレートは、ダイヤモンド粒子の角の磨耗に応じて、基本的に新品使用開始から最後まで減少傾向にあるが、経験上、新品で卸したては研磨パッド４のカットレートの減少速度が速く、あるところでカットレート減少速度の傾きが緩やかになる。その勾配が緩やかになったところでドレッサー慣らし運転の終点とする。
【００４９】
なお、ドレッサー慣らし材２２のカットレートを測定する方法としては、ドレッサー３を駆動するモータ（図示せず）のトルク電流、又はドレッサー慣らし部２３を駆動するモータのトルク電流、或いはこれらの組み合わせからも測定できる。また、ドレッシング中のドレッサー３の高さ位置を測定するドレッサー高さ位置センサ（図示せず）を設け、このドレッサー高さ位置センサの出力からドレッサー慣らし材２２のカットレートを測定するようにしてもよい。
【００５０】
上記ドレッサー３の慣らし運転が終了したら、図７に示すように、ドレッサー３の下面とドレッサー慣らし材２２の上面の間に所定の隙間を設け、ドレッサー３のダイヤモンド粒子を固着保持する金属層９の下面にドレッサー洗浄ブラシ２５を当接すると共に、ドレッサー慣らし部２３のドレッサー慣らし材２２の洗浄液噴射孔２４から洗浄液（純水、薬液、これら純水や薬液とＮ2との混合体）ｑを噴射し、金属層９の下面を洗浄する。これにより、ドレッサー３の金属層９の下面に付着しているスラリー等の付着物を除去できる。
【００５１】
上記慣らしが終了し、洗浄の終了したドレッサー３は、図８に示すように研磨装置が基板を研磨中の間は、ドレッサー３の金属層９の下面を洗浄液収容槽２６内の洗浄液Ｑに浸漬させると共に、ドレッサー洗浄ブラシ２５を当接させ、金属層９の下面を湿潤状態にしながら、ドレッサー３を回転させながら洗浄し、待機する。これにより、ドレッサー３の下面は湿潤状態で且つ清浄な状態に維持される。
【００５２】
研磨装置の研磨パッド４のドレッシングに長時間使用したドレッサー３は、パッドカットレートが低下し、該パッドカットレートが所定以下となれば、ドレッサー３が寿命に達したとして、ドレッサー３の交換を行う。ドレッサー慣らし装置はこのドレッサー寿命の判定にも利用できる。ドレッサー慣らし装置２０にドレッサー慣らし材２２のカットレートからドレッサー寿命を判定するドレッサー寿命判定手段を設け、研磨パッド４のドレッシングに使用したドレッサー３でドレッサー慣らし材２２をドレッシングし、そのカットレートを測定し、この測定したカットレートからドレッサー３の寿命を判定する。
【００５３】
ドレッサー慣らし装置２０で交換時のドレッサー３の慣らし運転を行う際、慣らし運転が進むと、ドレッサー３を駆動するモータ１４のトルク電流値が変化する（例えば、トルク電流値は次第に減少し慣らし運転の終了点が近づくと一定値となる）から、このトルク電流値を監視し、ドレッサー３の慣らし運転の終了点（エンドポイント）を検出するようにしてもよい。
【００５４】
ドレッサー３による研磨テーブル１の研磨パッド４上面のドレッシングは、１枚の基板の研磨終了毎に行うようになっている。このドレッシング動作は、回転するドレッサー３を回転するテーブル１の研磨パッド４の上面に所定圧力で押圧して行うが、その際ドレッサー３は図３に示すように、揺動中心Ｏを中心として回転するドレッサー３のドレッシング面を研磨パッド４上面に当接させ、且つ矢印Ｄに示すように半径方向に往復揺動（旋回）させて行う。１回（１工程）のドレッシングは、ドレッサー３の複数回の往復揺動運動によるドレッシングにより行っている。また、ドレッシングによる研磨パッド４のプロファイル（表面形状）の測定は、図９に示すように研磨パッド４の上面を半径方向に複数のゾーンに区分し、各ゾーンの所定点ａ〜ｅの研磨パッド４の厚さを測定して行う。
【００５５】
このときドレッサー３の一回の往復揺動運動で、ａ〜ｅの５点の研磨パッド４の厚さを連続して測定すると高速のデータ処理が要求され、データ処理の速い高価なデータ処理装置が必要になる。そこでここでは、１回のドレッサー３の往復揺動運動によるドレッシングで、ａ〜ｅの１点のみ、即ち、ドレッサー３の１回の往復揺動運動によるドレッシングで複数ゾーン内の１つのゾーン内の所定点のみの研磨パッド４の厚さを測定し（例えば、１回目の往復揺動運動によるドレッシングでａ点、２回目の往復揺動運動によるドレッシングでｂ点、３回目の往復揺動運動によるドレッシングでｃ点・・・というように研磨パッド４の厚さを測定し）、複数の往復揺動運動によるドレッシングからなる１工程のドレッシング（図ではａ〜ｅの５回の往復揺動運動によるドレッシング）を経てａ〜ｅの全点の研磨パッド４の厚さを測定している。また、ノイズの影響を防ぐため各点の研磨パッド４の厚さ測定を複数回行いその平均値を採って各点の研磨パッド４の厚さとしている。図ではａ点の研磨パッド４の厚さを複数回とってその平均値をａ点の厚さ、ｂ点の研磨パッド４の厚さを複数回とってその平均値をｂ点の厚さというように、各点の研磨パッド４の厚さを複数回とってその平均値を各点の研磨パッド４の厚さとしている。
【００５６】
上記のように研磨パッド４の各点の厚さ測定を繰り返すことにより、複数枚の基板の研磨とドレッシングで、複数ゾーンの所定点の研磨パッド４の厚さが測定でき、研磨パッドの１つのプロファイルが得られる。それを、複数セット繰り返し、平均化して研磨パッドのプロファイルとし研磨レシピに反映する。図９の例でいうと、５枚の基板の研磨とドレッシングで、ａ〜ｅの各点の研磨パッド４の厚さが測定でき、１つの研磨パッドのプロファイルが得られる。これを、３セット繰り返し（基板１５枚分）、平均化して研磨パッドのプロファイルとし研磨レシピに反映する。
【００５７】
図１０は本発明に係る基板研磨装置の概念図である。矢印Ａ方向に回転する研磨テーブル１の上面に貼り付けられた研磨パッド４の上面に矢印Ｃ方向に回転するドレッサー３が所定の押圧力で当接し、ドレッサーアーム２（図３参照）の揺動により矢印Ｄに示すように、研磨パッド４の半径方向に往復動しながら、研磨パッド４のドレッシングを行う。この研磨パッド４の上面を半径方向に環帯状にＺ１〜Ｚ７のゾーンに区分し、ドレッシング中に各ゾーンＺ１〜Ｚ７の中心にドレッサー３が位置するのを、位置制御モータ又はパルスモータから選ばれるモータ２９に供給されるパルス数で検出し、その研磨パッド４の厚さを測定する。ドレッサー３の研磨パッド４上面の半径方向の位置は、モータ２９に供給されるパルス数で精度よく測定できる。Ｔ１〜Ｔ７は各ゾーンＺ１〜Ｚ７の中心部の研磨パッド４の厚さの測定値を示す。
【００５８】
上記各ゾーンＺ１〜Ｚ７の研磨パッド４の厚さの測定値Ｔ１〜Ｔ７から研磨パッド４のドレッシングのプロファイルを測定し、このプロファイルをドレッサー３を駆動制御する駆動制御装置にフィードバックし、ドレッシング条件（ドレッサー３の研磨パッド押圧力、ドレッサー３の研磨パッド上面の半径方向移動速度、ドレッサー３の回転速度等）に反映する。これにより、研磨パッド４の理想的なドレッシングプロファイルを得ることが可能となる。
【００５９】
３０は下面に被研磨基板Ｗを保持して回転軸（図示せず）を中心に矢印Ｇ方向に回転するトップリングである。該トップリング３０は下端外周にリテーナリング３２が設けられており、該リテーナリング３２の内部にメンブレン４１で構成された環帯状の圧力室Ｍ１〜Ｍ４が設けられており、圧力室Ｍ１〜Ｍ４のメンブレン４１の下面は被研磨基板Ｗを保持する保持面となっている。各圧力室Ｍ１〜Ｍ４の圧力を調整することにより、その部分に当接する被研磨基板Ｗの研磨パッド４への押圧力を制御することができる。
【００６０】
上記のように各ゾーンＺ１〜Ｚ７の研磨パッド４の厚さの測定値Ｔ１〜Ｔ７を得て、これにより、各圧力室に連通する流体路ごとに設けられた圧力コントローラを制御して上記メンブレン４１で形成された圧力室Ｍ１〜Ｍ４の圧力が調整できるため、各圧力室の圧力を、研磨パッド４の厚さに追従した分布とすることができる。したがって、研磨パッド４のドレッシングプロファイルに影響されない適正な被研磨基板Ｗの研磨プロファイルが実現できる。一例としては、研磨パッド４の厚さの測定値が小さいゾーン（領域）に対応する圧力室の圧力を他の研磨パッド４の厚さの測定値が大きいゾーン（領域）より選択的に高くすることにより、被研磨基板Ｗの研磨量を均等にすることが可能となるが、これに限定されない。要は、研磨パッド４のプロファイルに応じて、研磨プロファイルを実現するべくゾーンごとの押圧力が可変とされたフィードバック制御がなされる。連続して研磨を行う場合、パッドプロファイルが経時的に変化していくため、この変化も考慮変数として加えた上で、押圧力を制御することもできる。
【００６１】
研磨パッド４の厚さの測定値が小さいゾーン（領域）に対応する圧力室の圧力を他の研磨パッド４の厚さの測定値が大きいゾーン（領域）より選択的に高くする。また、上記のように研磨パッド４のドレッシングをドレッサー３を駆動制御する駆動制御装置にフィードバックし、理想的な研磨パッド４のドレッシングプロファイルを得た上で、この理想的な研磨パッド４のドレッシングプロファイルにより、圧力室Ｍ１〜Ｍ４の圧力を調整することにより、更に適正な被研磨基板Ｗの研磨プロファイルが実現できる。
【００６２】
図１１は、本発明に係る基板研磨装置に用いられるトップリングの概略構成を示す縦断面図である。トップリング３０は、円筒容器状のトップリング本体３１と、該トップリング本体３１の下端に固定された環状のリテーナリング３２を備えている。トップリング本体３１の内側には環状の加圧シート３３が配置され、加圧シート３３はトップリング本体３１と加圧シート支持部材３４に挟持されトップリング本体３１の内周下面に支持されている。トップリング本体３１の上面中央部にはトップリング駆動軸３５が配設されており、トップリング本体３１とトップリング駆動軸３５とは自在継手部３６により連結されている。自在継手部３６は、ベアリングボール３７を具備し、トップリング本体３１及びトップリング駆動軸３５を互いに傾動可能とする球面軸受機構と、トップリング駆動軸３５の回転力をトップリング本体３１に伝達する図示しない回転力伝達機構とを備えている。トップリング本体３１はトップリング駆動軸３５に対して傾動可能で、且つトップリング駆動軸３５の回転力を受けて回転する。
【００６３】
トップリング本体３１とリテーナリング３２で画成された空間内には、円板状のチャッキングプレート３８が配置され、該チャッキングプレート３８は加圧シート３３の下面にチャッキングプレート保持部材３９を介して保持されている。トップリング本体３１と加圧シート３３とチャッキングプレート３８とで、チャッキングプレート３８の上部に圧力室Ｍ５を形成している。加圧シート３３はゴム等の弾性体からなり、圧力室Ｍ５内を加圧・減圧することにより、チャッキングプレート３８は上下動可能となっている。チャッキングプレート３８の下面は被研磨基板Ｗを保持する基板保持面となっている。
【００６４】
基板保持面となっているチャッキングプレート３８の下面には環状のメンブレン４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが配置されている。メンブレン４１ａはその上端部をチャッキングプレート３８と環状のメンブレンホルダー５１で挟持してチャッキングプレート３８の下面中央部に取り付けられている。メンブレン４１ｂはその上端部をチャッキングプレート３８と環状のメンブレンホルダー５１で挟持してチャッキングプレート３８の下面のメンブレン４１ａの外周側に取り付けられている。メンブレン４１ｃはその上端部をチャッキングプレート３８の外周縁部下面と環状のメンブレンホルダー５２で挟持してチャッキングプレート３８の下面のメンブレン４１ｂの外周側に取り付けられている。メンブレン４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのそれぞれと被研磨基板Ｗとチャッキングプレート３８とで、圧力室Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が形成されている。
【００６５】
圧力室Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４のそれぞれには、流体路４２、４３、４４、４５が接続されており、該流体路４２、４３、４４、４５はそれぞれ圧力コントローラＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を介して圧縮空気源４８に接続されている。また、圧力室Ｍ５にも流体路４６が接続されており、該流体路４６も圧力コントローラＰ５を介して圧縮空気源４８に接続されている。また、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はそれぞれ流体路４２、４３、４４、４５に流れる流体（圧縮空気）の流速、圧力、流量を検知するためのセンサである。
【００６６】
上記構成のトップリング３０において、圧力コントローラＰ５により圧縮空気源４８から流体路４６を通って圧力室Ｍ５に供給される圧力空気量を制御することにより、トップリング３０に保持された被研磨基板Ｗ全体の研磨パッド４上面を押し付ける押圧力を制御できる。また、圧力コントローラＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４により圧縮空気源４８から流体路４２、４３、４４、４５を通って圧力室Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４に供給される圧力空気量を制御することにより、各圧力室Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の下面に位置する被研磨基板Ｗのゾーンの押圧力を制御できる。
【００６７】
流体路４２、４３、４４、４５を流れる流体（圧縮空気）流速、圧力、流量はセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に検知され、該検知データＤ１は制御部５０に送られる。制御部５０には被研磨基板Ｗの研磨に必要とする研磨プロファイルや測定された研磨パッドプロファイル等の各種データＤ２が入力されており、制御部５０はこの各種データＤ２とセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４で検知された検知データＤ１とから、被研磨基板Ｗを目標研磨プロファイルに研磨するために必要な各圧力室Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５の圧力を算出すると共に、各圧力室に供給する圧縮空気の流速、圧力、流量を算出し、各圧力コントローラＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５に制御信号ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４、ＣＳ５を送り、各圧力コントローラＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５により各圧力室Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５に送る圧縮空気の流速、圧力、流量を制御する。
【００６８】
図１２は、本発明に係る基板研磨装置において、上記測定した研磨パッドのドレッシングプロファイルを被研磨基板の研磨に反映させるための処理フローを示す図である。先ず、必要とする被研磨基板の研磨プロファイルを入力する（ステップＳＴ１）。次に研磨パッド４のドレッシングを行い（ステップＳＴ２）、研磨パッド４の各ゾーンの厚さを測定し、研磨パッド４の厚さプロファイルを取得（測定）する（ステップＳＴ３）。一方、被研磨基板Ｗの研磨を行い（ステップＳＴ４）、研磨面の研磨レートを測定し、研磨プロファイルデータを取得する（ステップＳＴ５）。
【００６９】
前記ステップＳＴ３で取得された研磨パッド厚さプロファイルと理想研磨パッド厚さプロファイルを比較すると共に、前記ステップＳＴ５で取得された研磨プロファイルと理想研磨プロファイルを比較する（ステップＳＴ６）。次に前記ステップＳＴ６で比較した結果、理想プロファイルとの差が目標値内か否かを判断し、目標内（Ｙｅｓ）であったら処理を終了し、目標値外（Ｎｏ）であったら、ドレッシング条件を変更するためと、研磨条件を変更するための演算を実行する（ステップＳＴ８）。
【００７０】
上記演算結果に基づいてドレッシング条件（研磨パッド４の上面での各ゾーンＺ１〜Ｚ７におけるドレッサー３の押圧圧力、ドレッサー３の回転数、ドレッサ３の矢印Ｄ方向の速度等）を変更し（ステップＳＴ９）、被研磨基板の研磨を行う。つまり、該ドレッシング条件の変更をドレッサーの駆動制御装置にフィードバックする。また、前記演算結果に基づいて研磨条件（メンブレン３２の各圧力室Ｍ１〜Ｍ４の圧力Ｐ１〜Ｐ４等）を変更し（ステップＳＴ１０）、被研磨基板の研磨を行う。つまり、該研磨条件の変更をトップリングの駆動制御装置にフィードバックする。
【００７１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１    研磨テーブル
２    ドレッサーアーム
３    ドレッサー
４    研磨パッド
５    ドレッシング液供給ノズル
６    旋回機構
６−１，６−２  歯車
７    モータ
８    ドレッサーシャフト
９    金属層
１０    渦電流センサ
１１    ロータリコネクタ
１２    コントローラ
１３    表示装置
１４    モータ
１５    動力伝達機構
１６    昇降シリンダ
１７    検知モニタ
２０    ドレッサー慣らし装置
２１    台部材
２２    ドレッサー慣らし材
２３    ドレッサー慣らし部
２４    洗浄液噴射孔
２５    ドレッサー洗浄ブラシ
２６    洗浄液収容槽
２７    ドレッサー慣らし部支持シャフト
２８    シール機構
２９    モータ
３０    トップリング
３１    トップリング本体
３２    リテーナリング
４１    メンブレン
４１ａ〜４１ｄ    メンブレン
４２    流体路
４３    流体路
４４    流体路
４５    流体路
４６    流体路
４８    圧縮空気源
５０    制御部
５１    メンブレンホルダー
Ｍ１〜Ｍ５    圧力室
Ｐ１〜Ｐ４    圧力コントローラ
Ｓ１〜Ｓ４    センサ
【図１】
2010162688.tif 000003
【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】
2010162688.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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