(57)【要約】【課題】被加工物やリテーナの厚さに影響を受けることなく被加工物の表面を高精度に研磨できる研磨方法を提供すること。【解決手段】被加工物の目標の形状を設定する工程と、前記被加工物の研磨前の形状を測定する工程と、前記被加工物の目標の形状と、前記被加工物の研磨前の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する工程と、予め作成しておいた前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する工程と、前記特定の研磨条件下で、前記被加工物を研磨する工程とを具備する。【選択図】      図２
2006082169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドを備えた、回転駆動される定盤と、
前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第１の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、
前記第１の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第１の空間を形成する可撓性の第１の膜状部材と、
前記第１の膜状部材により、前記第１の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第２の凹部を備えた支持プレートと、
前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第２の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第２の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第２の膜状部材と、
前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、
前記第１の空間内と第２の空間内の圧力を調整し、前記第２の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段と、
を具備する研磨装置を用いて、前記被加工物の表面を研磨する研磨方法において、
前記被加工物の目標の形状を設定する工程と、
前記被加工物の研磨前の形状を測定する工程と、
前記被加工物の目標の形状と、前記被加工物の研磨前の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する工程と、
予め作成しておいた前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する工程と、
前記特定の研磨条件下で、前記被加工物を研磨する工程と、
を具備することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記研磨条件は、前記第１、第２の空間内の圧力、前記定盤の回転数、前記ヘッド本体の回転数、前記研磨パッドに対するリテーナの圧力のうち、少なくとも１つ以上を含んでいることを特徴とする請求項１記載の研磨方法。
【請求項３】
前記被加工物の研磨後の形状を測定する工程と、
前記被加工物の研磨後の形状を測定することで得られた測定結果を利用して、前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を修正する工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の研磨方法。
【請求項４】
研磨パッドと被加工物の摩擦を利用して、前記研磨パッドの表面を研磨する研磨装置において、
前記研磨パッドを備えた、回転駆動される定盤と、
前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第１の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、
前記第１の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第１の空間を形成する可撓性の第１の膜状部材と、
前記第１の膜状部材により、前記第１の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第２の凹部を備えた支持プレートと、
前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第２の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第２の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第２の膜状部材と、
前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、
前記第１の空間内と第２の空間内の圧力を調整し、前記第２の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段と、
前記被加工物の目標の形状、及び前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を記憶する記憶手段と、
前記被加工物の研磨前の形状と、前記被加工物の目標の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する算出手段と、
前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記被加工物の目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する設定手段と、
を具備することを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
前記研磨条件は、前記第１、第２の空間内の圧力、前記ヘッド本体の回転数、前記定盤の回転数、前記研磨パッドに対するリテーナの圧力のうち、少なくとも１つ以上を含んでいることを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
【請求項６】
前記被加工物の研磨後の形状を測定する測定手段をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
【請求項７】
前記測定手段から前記被加工物を受け取り、前記第２の膜状部材に受け渡す受け渡し装置をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハ等の被加工物の表面を研磨するために用いられる研磨方法及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエーハ製造工程には、ウエーハの表面を鏡面に仕上げるポリッシング工程がある。この工程では、回転する研磨パッドの表面にウエーハを押し付けて、前記ウエーハの表面を研磨するウエーハ研磨装置が用いられる。
【０００３】
このウエーハ研磨装置は、駆動軸により回転される研磨テーブルを有している。研磨テーブルの上面には研磨パッドが設けられ、さらに研磨パッドの上面側にはウエーハを保持して回転する研磨ヘッドが対向配置されている。
【０００４】
図７は従来の研磨ヘッドの構成図である。なお、図７中の符号１０５は前記研磨パッドを示している。
【０００５】
図７に示すように、この研磨ヘッドはヘッド本体１００を有している。このヘッド本体１００には加圧室１０１が設けられており、その下面開口部１０２はゴム膜１０３により閉塞されている。ゴム膜１０３の下面にはウエーハＵが保持され、その周囲はヘッド本体１００の下端面に固定されたリング状のリテーナ１０４により包囲されている。このリテーナ１０４は、ヘッド本体１００の径方向内側に突出しており、その上面には前記ゴム膜１０３の外周部が支持されている。
【０００６】
前記構成のウエーハ研磨装置を使用する場合、回転する研磨ヘッドを下降させて、ヘッド本体１００の下端面に保持されたリテーナ１０４を研磨パッド１０５の表面に押し付ける。このとき加圧室１０１に気体を供給してゴム膜１０３を膨張させると、ゴム膜１０３の下面に接着固定されたウエーハＵは、回転する研磨パッド１０５に押し付けられ、表面が研磨される。
【０００７】
ところで、前記構成のウエーハ研磨装置では、ゴム膜１０３の外周部はリテーナ１０４の上面に保持されている。そのため、リテーナ１０４の上下方向の厚さによっては、ウエーハＵの表面全体を均一な研磨レートで研磨することができない。
【０００８】
すなわち、図８（ａ）に示すように、リテーナ１０４の上下方向の厚さが大きい場合、ゴム膜１０３の支持される高さがウエーハＵの上面より高くなり、ウエーハＵの周縁部に所望の力を負荷することができない。そのため、ウエーハＵの周縁部と研磨パッド１０５の間に所要の接触圧力を与えることができず、ウエーハＵの周縁部が中央部に比べてあまり研磨されない。
【０００９】
また、図８（ｃ）に示すように、リテーナ１０４の上下方向の厚さが小さい場合、ゴム膜１０３の支持される高さがウエーハＵの上面より低くなり、ウエーハＵの周縁部に過大な力が負荷されてしまう。そのため、ウエーハＵの周縁部と研磨パッド１０５の間の接触圧力が過剰に上昇し、ウエーハＵの周縁部が中央部に比べて多く研磨される、いわゆる外周ダレが生じてしまう。
【００１０】
したがって、ウエーハＵの表面全体を均一な研磨レートで研磨するためには、図８（ｂ）に示すように、常にリテーナ１０４の上下方向の厚さを適正に設定しておく必要がある。
【００１１】
しかしながら、前記リテーナ１０４は、ウエーハＵを研磨するとき、常に研磨パッド１０５と摺接しているため、その上下方向の厚さは磨耗によって徐々に減少してしまう。そのため、初期状態でリテーナ１０４の上下方向の厚さをウエーハＵの厚さに合わせて適正に設定したとしても、いずれ図８（ｃ）に示すように、ゴム膜１０３の支持される位置が低下して外周ダレが生じてしまう。
【００１２】
したがって、ウエーハＵの表面全体を均一な研磨レートで研磨するためには、ウエーハＵの厚さに合わせてリテーナ１０４の選定をする必要があり、またリテーナ１０４の磨耗量を常に監視しておく必要がある。そのため、前記構成のウエーハ研磨装置には、作業者の負担が大きいという問題があった。
【００１３】
そこで近年、リテーナが磨耗してもウエーハＵの表面全体を均一な研磨レートで研磨できる装置として、ウエーハＵをリテーナに対して上下方向に移動可能に保持する分離型の研磨ヘッドが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１４】
図９は従来の分離型の研磨ヘッドの構成図である。
【００１５】
図９に示すように、この研磨ヘッドは、回転駆動されるヘッド本体２０１を有している。このヘッド本体２０１は、下面に凹部２０１ａを有しており、その研磨パッド（図示しない）と接する部分の外周部にはリング状のリテーナ２０２が固定されている。
【００１６】
ヘッド本体２０１の凹部の内側には、板状の支持プレート２０３が略水平に設けられている。この支持プレート２０３は、ヘッド本体２０１の内側において上下方向に移動可能に支持されており、その上面には隔離膜２０４が貼り付けられている。この隔離膜２０４は可撓性を有しており、その周縁部はヘッド本体２０１に保持されている。
【００１７】
これにより支持プレート２０３の上面側には、ヘッド本体２０１と隔離膜２０４により囲われた第１の空間２０５が形成される。この第１の空間２０５には、第１の気体供給管２０６が接続されており、この第１の気体供給管２０６から第１の空間２０５に気体を供給することで、隔離膜２０４を介して支持プレート２０３の上面を加圧できるようになっている。
【００１８】
また、支持プレート２０３の下面には凹部２０７が形成されている。この凹部２０７はゴム膜２０８により閉塞されており、支持プレート２０３とゴム膜２０８の間には第２の空間２０９が形成される。なお、ゴム膜２０８の下面にはウエーハＵが保持される。第２の空間２０９には第２の気体供給管２１０が接続されており、この第２の気体供給管２１０から第２の空間２０９に気体を供給することで、前記支持プレート２０３の下面を加圧できるようになっている。
【００１９】
前記構成の研磨ヘッドを用いてウエーハＵを研磨する場合、回転中のヘッド本体２０１を下降させて、ヘッド本体２０１の下端面に固定されたリテーナ２０２を回転中の研磨パッド（図示しない）の表面に押し付ける。そして、第１の空間２０５と第２の空間２０９に気体を供給し、第１、第２の空間２０５、２０９の圧力を制御することで、ゴム膜２０８の下面に接着固定されたウエーハＵを研磨パッド（図示しない）に押し付ける。
【００２０】
このように、分離型の研磨ヘッドでは、ヘッド本体２０１と支持プレート２０３が独立に駆動される構成となっている。そのため、リテーナ２０２が磨耗して、その上下方向の厚さが小さくなったとしても、それによってゴム膜２０８が支持される高さに影響が出ない。その結果、ウエーハＵの周縁部が過剰に研磨されたり、逆にあまり研磨されなかったりすることがない。
【特許文献１】特表２００２−５２７８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、この研磨ヘッドを使用してウエーハＵを研磨する場合、第１の空間２０５または第２の空間２０９の圧力が変動すると、支持プレート２０３の高さが変動してウエーハＵの研磨が良好に行われないことがあった。これは一度研磨を始めると同じ設定のまま何枚もウエーハを研磨することに原因がある。
【００２２】
例えば、第１の空間２０５の圧力が第２の空間２０９より低くなった場合、支持プレート２０３はその上下面に作用する圧力のバランスにより上昇する。このとき、ウエーハＵを保持するゴム膜２０８は、第２の空間２０９の圧力によって下方に弧を描くように膨らむため、ウエーハＵの周縁部と研磨パッドの間に作用する接触圧力がウエーハＵの中央部に比べて低くなり、その結果ウエーハＵの周縁部が研磨され難くなる。
【００２３】
また、第１の空間２０５の圧力が第２の空間２０９より高くなった場合、支持プレート２０３はその上下面に作用する圧力のバランスにより下降する。このとき、ウエーハＵを保持するゴム膜２０８は、第２の空間２０９の圧力によって上方に弧を描くように多少縮むため、ウエーハＵの中央部と研磨パッドの間に作用する接触圧力がウエーハＵの周縁部に比べて低くなり、その結果ウエーハＵの中央部が研磨され難くなる。
【００２４】
図１０は第１の空間内の圧力を変動させた場合における、ウエーハＵの径方向に対する接触圧力の変化を示すシミュレーショングラフである。なお、ここでは第２の空間に与える圧力を２００［ｈＰａ］で固定し、第１の空間に与える圧力を〔１〕２０５［ｈＰａ］、〔２〕２００［ｈＰａ］、〔３〕１９５［ｈＰａ］と変動させている。
【００２５】
図１０に示すように、第１の空間の圧力が〔１〕２０５［ｈＰａ］である場合、ウエーハＵの中央部でウエーハＵと研磨パッドの間の接触圧力が略２００［ｈＰａ］であるのに対し、ウエーハＵの周縁部では前記接触圧力が急激に上昇しているのがわかる。
【００２６】
また、第１の空間の圧力が〔３〕１９５［ｈＰａ］である場合、ウエーハＵの中央部でウエーハＵと研磨パッドの間の接触圧力が略２００［ｈＰａ］であるのに対し、ウエーハＵの周縁部では前記接触圧力が急激に低下しているのがわかる。
【００２７】
このように、従来の研磨ヘッドを用いてウエーハＵの研磨をした場合、第１、第２の空間内の圧力変動に対して、ウエーハＵの中央部と周縁部の研磨レートに大きな差が生じてしまう。
【００２８】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、被加工物やリテーナの厚さに影響を受けることなく被加工物の表面を高精度に研磨できる研磨方法及び研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の研磨方法及び研磨装置は次のように構成されている。
【００３０】
（１）研磨パッドを備えた、回転駆動される定盤と、前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第１の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、前記第１の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第１の空間を形成する可撓性の第１の膜状部材と、前記第１の膜状部材により、前記第１の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第２の凹部を備えた支持プレートと、前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第２の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第２の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第２の膜状部材と、前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、前記第１の空間内と第２の空間内の圧力を調整し、前記第２の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段とを具備する研磨装置を用いて、前記被加工物の表面を研磨する研磨方法において、前記被加工物の目標の形状を設定する工程と、前記被加工物の研磨前の形状を測定する工程と、前記被加工物の目標の形状と、前記被加工物の研磨前の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する工程と、予め作成しておいた前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する工程と、前記特定の研磨条件下で、前記被加工物を研磨する工程とを具備することを特徴とする。
【００３１】
（２）（１）に記載された研磨方法において、前記研磨条件は、前記第１、第２の空間内の圧力、前記定盤の回転数、前記ヘッド本体の回転数、前記研磨パッドに対するリテーナの圧力のうち、少なくとも１つ以上を含んでいることを特徴とする。
【００３２】
（３）（１）または（２）に記載された研磨方法において、前記被加工物の研磨後の形状を測定する工程と、前記被加工物の研磨後の形状を測定することで得られた測定結果を利用して、前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を修正する工程とをさらに具備することを特徴とする。
【００３３】
（４）研磨パッドと被加工物の摩擦を利用して、前記研磨パッドの表面を研磨する研磨装置において、前記研磨パッドを備えた、回転駆動される定盤と、前記研磨パッドに対向配置され、前記研磨パッドと対向する面に第１の凹部を備えた、回転駆動されるヘッド本体と、前記第１の凹部内に連架され、前記ヘッド本体との間に第１の空間を形成する可撓性の第１の膜状部材と、前記第１の膜状部材により、前記第１の凹部内で前記ヘッド本体の軸心線方向に移動可能に支持され、前記研磨パッドと対向する面に第２の凹部を備えた支持プレートと、前記支持プレートの前記研磨パッドと対向する面に前記第２の凹部を閉塞するように張設され、前記支持プレートとの間に第２の空間を形成するとともに、前記研磨パッドと対向する面に前記被加工物を保持する可撓性の第２の膜状部材と、前記ヘッド本体の前記研磨パッドと対向する面に設けられ、前記被加工物を包囲するとともに、前記研磨パッドに押圧されるリテーナと、前記第１の空間内と第２の空間内の圧力を調整し、前記第２の膜状部材に保持された被加工物を前記研磨パッドに押圧する圧力調整手段と、前記被加工物の目標の形状、及び前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係を記憶する記憶手段と、前記被加工物の研磨前の形状と、前記被加工物の目標の形状とに基づいて、前記被加工物の目標の研磨量分布を算出する算出手段と、前記被加工物の研磨条件と研磨量分布との関係に基づいて、前記研磨条件を前記被加工物の目標の研磨量分布に対応した特定の研磨条件に設定する設定手段とを具備することを特徴とする。
【００３４】
（５）（４）に記載された研磨装置において、前記研磨条件は、前記第１、第２の空間内の圧力、前記ヘッド本体の回転数、前記定盤の回転数、前記研磨パッドに対するリテーナの圧力のうち、少なくとも１つ以上を含んでいることを特徴とする。
【００３５】
（６）（４）に記載された研磨装置において、前記被加工物の研磨後の形状を測定する測定手段をさらに具備することを特徴とする。
【００３６】
（７）（４）に記載された研磨装置において、前記測定手段から前記被加工物を受け取り、前記第２の膜状部材に受け渡す受け渡し装置をさらに具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、被加工物の厚さやリテーナの厚さに影響を受けることなく被加工物の表面を高精度に研磨することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
まず、図１〜図４を参照しながら本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るウエーハ研磨装置の斜視図である。
【００４０】
図１に示すように、このウエーハ研磨装置（研磨装置）は円筒状の定盤１を有している。この定盤１は、カップ体８により包囲されており、上面には研磨パッド２が貼付されている。研磨パッド２の材料は、ウエーハＵ（被加工物）の研磨層の材質によって適宜選択される。また、定盤１の下部には定盤駆動装置３の駆動軸（図示しない）が連結され、前記駆動軸を回転させることにより、定盤１を矢印Ａ方向に回転できるようになっている。
【００４１】
定盤１に貼付された研磨パッド２の上方には、研磨液供給管４が対向配置されている。この研磨液供給管４は、研磨パッド２上で揺動する第１の揺動アーム５に支持されており、その供給口からは研磨パッド２の上面に研磨液Ｌが供給される。研磨液Ｌとしては、例えばコロイダルシリカを含むアルカリ溶液が使用される。
【００４２】
また、定盤１に貼付された研磨パッド２の上方には複数、本実施の形態では２つの研磨ヘッド６が対向配置されている。各研磨ヘッド６は、研磨パッド２上で揺動する第２の揺動アーム７に支持されている。この第２の揺動アーム７は、上下駆動装置２１により支持され、上下駆動装置２１により第２の揺動アーム７を下降させることで、前記研磨ヘッド６を研磨パッド２の上面に押圧できるようになっている。また、第２の揺動アーム７は筒状をしており、その内部には第１、第２の気体供給管１４ａ、１４ｂ（図２に図示）や連結軸２８（図２に図示）等が配設されている。
【００４３】
定盤１の側方には、搬入されるウエーハＵの実際の形状、すなわち研磨前におけるウエーハＵの径方向に対する厚さ分布を測定するための測定装置２２（測定手段）が配設され、定盤１と測定装置２２の間には、ウエーハＵを測定装置２２から研磨ヘッド６に受け渡すための受け渡し装置２３が配設されている。なお、本実施の形態では、受け渡し装置２３を用いてウエーハＵを測定装置２２から研磨ヘッド６に受け渡しているが、これに限定されるものではなく、例えば手作業でウエーハＵを測定装置２２から研磨ヘッド６に受け渡してもよい。
【００４４】
図２は同実施の形態に係る研磨ヘッド６の構成の構成図である。
【００４５】
図２に示すように、この研磨ヘッド６はヘッド本体１０を有し、その上面には駆動軸１２が略垂直に連結されている。この駆動軸１２は、前記第２の揺動アーム７内に配設された前記連結軸２８を介してヘッド駆動装置２４に連結されており、このヘッド駆動装置２４を駆動することにより、ヘッド本体１０をその軸心線周りに回転できるようになっている。
【００４６】
また、ヘッド本体１０の下面には、円柱状の第１の凹部１１が設けられ、その内側には円板状の支持プレート１３が略水平に配設されている。この支持プレート１３は、第１の膜状部材１６により前記ヘッド本体１０に対して上下方向に移動可能に支持されており、下面には円柱状の第２の凹部１５が設けられている。
【００４７】
第１の膜状部材１６は、支持プレート１３の上面からヘッド本体１０の内周面に亘って連架され、第１の膜状部材１６とヘッド本体１０の間に周囲から隔離された第１の空間１７を形成している。なお、第１の膜状部材１６としては、樹脂等の可撓性の素材が使用される。
【００４８】
支持プレート１３の下面には、ウエーハＵを保持するための第２の膜状部材１８が設けられている。この第２の膜状部材１８は、支持プレート１３の下端面に第２の凹部１５を閉塞するように張設され、第２の膜状部材１８と前記支持プレート１３の間に周囲から隔離された第２の空間１９を形成している。なお、第２の膜状部材１８としては、樹脂等の可撓性の素材が使用される。
【００４９】
ヘッド本体１０の径方向略中心部には、第１の空間１７内に気体を供給する第１の気体供給管１４ａと、第２の空間１９内に気体を供給する第２の気体供給管１４ｂが配設されている。これら第１、第２の気体供給管１４ａ、１４ｂには、それぞれ第１、第２の気体供給装置９ａ、９ｂ（圧力調整手段）が接続されており、前記第１、第２の気体供給装置９ａ、９ｂを作動することにより、前記第１、第２の空間１７、１９内をそれぞれ所望の圧力に設定できるようになっている。
【００５０】
また、ヘッド本体１０の下端部には、研磨パッド２を圧縮させるためのリテーナリング２０（リテーナ）が設けられている。このリテーナリング２０は、前記第２の膜状部材１８の下面に保持されたウエーハＵを包囲し、ウエーハＵが研磨ヘッド６から脱落するのを防止している。
【００５１】
前記定盤駆動装置３、上下駆動装置２１、ヘッド駆動装置２４、測定装置２２、受け渡し装置２３、第１の気体供給装置９ａ、第２の気体供給装置９ｂには、これらの装置を制御するための制御装置２５が接続されている。
【００５２】
図３は同実施の形態に係る制御装置２５の構成を示す概略図である。
【００５３】
図３に示すように、この制御装置２５は制御部２５ａ（算出手段、設定手段）と記憶部２５ｂから構成されている。制御部２５ａは、定盤１の回転数、研磨ヘッド６の回転数、研磨パッド２に対するリテーナリング２０の圧力（以下、「リテーナ圧力」と称する。）、第１の空間１７内の圧力Ｐ１（以下、「第１の圧力」と称する。）、第２の空間１９内の圧力Ｐ２（以下、「第２の圧力」と称する。）等を制御している。記憶部２５ｂには入力装置２６が接続されており、この入力装置２６により、データベース化された第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２と研磨量分布との関係や、測定により得られたウエーハＵの径方向に対する厚さ分布等の様々な情報が記憶されている。
【００５４】
なお、第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２と研磨量分布の関係を示すデータベースは、第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２を種々に変化させながら実際にウエーハＵを研磨し、研磨後にウエーハＵの径方向に対する厚さ分布を測定することにより各々の径方向の変化量を予め記憶させているものである。
【００５５】
次に、図４を参照しながら前記構成のウエーハ研磨装置を使用する手順について説明する。
【００５６】
図４は同実施の形態に係るウエーハＵを研磨する工程を示すフローチャートである。
【００５７】
図４に示すように、前記構成のウエーハ研磨装置を使用する場合、まず研磨後におけるウエーハＵの目標の形状（以下、「目標形状」と称する。）、すなわち研磨後におけるウエーハＵの径方向に対する厚さ分布、例えば中凹形状（中央方向２μｍ凹形状）、中心凸形状（中央方向２μｍ凸形状）、平坦形状（中央方向±０μｍ形状）等を入力装置２６により設定する（ステップＳ１１）。そして、ウエーハＵの目標形状の設定が終了したら、ウエーハ研磨装置を製造ライン上にのせ、ウエーハＵの研磨を開始する。
【００５８】
ウエーハＵを研磨する場合、まず測定装置２２で研磨前におけるウエーハＵの実際の形状、すなわち研磨前におけるウエーハＵの径方向に対する厚さ分布（以下、「実際形状」と称する。）を測定する（ステップＳ１２）。
【００５９】
そして、研磨後におけるウエーハＵの目標形状と、研磨前におけるウエーハＵの実際形状とに基づいて、制御部２５ａでウエーハＵの目標となる研磨量分布を計算する（ステップＳ１３）。
【００６０】
また、前記研磨前におけるウエーハＵの実際形状が測定されたら、ウエーハＵの研磨量分布の計算と並行して、受け渡し装置２３でウエーハＵをヘッド本体１０に設けられた第２の膜状部材１８の下面に接着固定する。
【００６１】
ウエーハＵの研磨量分布が算出されたら、記憶部２５ｂに記憶されているデータベースを参照し、算出された研磨量分布を得るのに最適な研磨条件を選択する（ステップＳ１４）。ステップＳ１３〜ステップＳ１４をより詳しく説明すると、ステップＳ１３では、例えば研磨後におけるウエーハＵの目標形状を「平坦形状（中央方向±０μｍ形状）」として設定し、測定されたウエーハＵの実際形状が「中凹形状（中央方向４μｍ凹形状）」であった場合、研磨量分布は「外周方向＋４μｍ研磨」と算出される。その算出された研磨分布を実現するための最適な研磨条件（例えば、Ｐ１＞Ｐ２等）がステップＳ１４で選択される。なお、本実施の形態では、この研磨条件として第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２を採用している。
【００６２】
そして、第１、第２の気体供給装置により第１、第２の空間１７、１９内を第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２に設定し（ステップ１５）、研磨パッド２と研磨ヘッド６を回転させながら、第２の揺動アーム７を下降させる。
【００６３】
これにより、第２の膜状部材１８の下面に保持されたウエーハＵは、目標の研磨量分布、すなわち算出された研磨量分布を得るのに最適な荷重で研磨パッド２の表面に押し付けられる。その結果、所定時間経過後には、ウエーハＵの表面が目標の研磨量分布分だけ研磨され、目標形状と略同じ形状のウエーハＵが製造される（ステップＳ１６）。
【００６４】
前記構成のウエーハ研磨装置によれば、研磨前におけるウエーハＵの実際形状をウエーハごとに測定し、入力したウエーハＵの目標形状に基づいて、目標となるウエーハＵの研磨量分布を算出している。そして、目標の研磨量分布と記憶部２５ｂに記憶されているデータベースとを比較参照し、目標の研磨量分布を得るのに最適な第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２を選定している。
【００６５】
そのため、第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２と研磨量分布との正確な対応関係をデータベース化しておくだけで、ウエーハＵやリテーナリング２０の厚さの影響を受けることなく、簡単にウエーハＵを目標形状にすることができる。当然、ウエーハＵの外周部の厚さがウエーハＵの中央部に比べて薄くなる、いわゆる外周ダレ等の発生は抑制される。
【００６６】
しかも、測定装置２２と受け渡し装置２３を用いることで、ウエーハＵの実際形状の測定と第２の膜状部材１８に対するウエーハＵの接着固定を自動化しているため、作業者の手間を飛躍的に低減することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、第１、第２の空間１７、１９内に気体を供給していたが、気体に限定されることはなく、第１、第２の空間１７、１９内を加圧できるのであれば、例えば液体であっても構わない。また、被加工物としてウエーハＵを用いているが、これに限定されるのもではない。
【００６８】
次に、図５を参照しながら本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、ここでは前記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
図５は本発明の第２の実施の形態に係るウエーハＵを研磨する工程を示すフローチャートである。
【００７０】
本実施の形態では、研磨条件として第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒを採用し、この研磨条件と研磨量分布との対応関係の中から、目標の研磨量分布を得るために最適な研磨条件を選択するようにしている。すなわち、本実施の形態では、データベース化された、第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒと研磨量分布との対応関係が記憶部２５ｂに記憶されている。
【００７１】
すなわち、図５に示すように、まず研磨後における目標形状を入力装置２６により設定する（ステップＳ２１）。そして、ウエーハＵの目標形状の設定が終了したら、ウエーハ研磨装置を製造ライン上にのせ、ウエーハＵの研磨を開始する。
【００７２】
ウエーハＵを研磨する場合、まず測定装置２２で研磨前におけるウエーハＵの実際形状を測定する（ステップＳ２２）。そして、研磨後におけるウエーハＵの目標形状と、研磨前におけるウエーハＵの実際形状とに基づいて、制御部２５ａでウエーハＵの目標となる研磨量分布を計算する（ステップＳ２３）。
【００７３】
また、前記研磨前におけるウエーハＵの実際形状が測定されたら、ウエーハＵの研磨量分布の計算と並行して、受け渡し装置２３でウエーハＵをヘッド本体１０に設けられた第２の膜状部材１８の下面に接着固定する。
【００７４】
ウエーハＵの研磨量分布が算出されたら、記憶部２５ｂに記憶されているデータベースを参照し、算出された研磨量分布を得るのに最適な研磨条件、すなわち第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒを選択する（ステップＳ２４）。
【００７５】
そして、第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒを最適な値に設定し（ステップＳ２５）、第２の揺動アーム７を下降させる。これにより、第２の膜状部材１８の下面に保持されたウエーハＵは、算出された研磨量分布を得るのに最適な条件で研磨パッド２の表面に押し付けられる。その結果、所定時間後には、ウエーハＵの表面が算出された研磨量分布で研磨され、目標形状と略同じ形状のウエーハＵが製造される（ステップＳ２６）。
【００７６】
前記構成のウエーハ研磨装置によれば、第１、第２の圧力Ｐ１、Ｐ２と研磨量分布との対応関係に加えて、定盤１の回転数、研磨ヘッド６の回転数、リテーナ圧力と研磨量分布との対応関係をデータベース化しておくことで、算出された研磨量分布を得るための、より良い条件でウエーハＵを研磨することができるから、ウエーハＵの形状を目標形状にさらに近づけることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、研磨条件として第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒ等を採用していたが、この他にも様々な条件が考えられる。この研磨条件を増やせば、より高精度な研磨を行えることは言うまでもない。
【００７８】
次に、図６を参照しながら本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、ここでは前記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
図６は本発明の第３の実施の形態に係るウエーハＵを研磨する工程を示すフローチャートである。
【００８０】
本実施の形態では、ウエーハＵの研磨が終了した後、ウエーハＵの形状を再び測定して、その測定結果をデータベースにフィードバックすることで、データベースを常に最新のものに更新するようにしている。
【００８１】
すなわち、図６に示すように、まず研磨後における目標形状を入力装置２６により設定する（ステップＳ３１）。そして、ウエーハＵの目標形状の設定が終了したら、ウエーハ研磨装置を製造ライン上にのせ、ウエーハＵの研磨を開始する。
【００８２】
ウエーハＵを研磨する場合、まず測定装置２２で研磨前におけるウエーハＵの実際形状を測定する（ステップＳ３２）。そして、研磨後におけるウエーハＵの目標形状と、研磨前におけるウエーハＵの実際形状とに基づいて、制御部２５ａでウエーハＵの目標となる研磨量分布を計算する（ステップＳ３３）。
【００８３】
また、研磨前におけるウエーハＵの実際形状が測定されたら、ウエーハＵの研磨量分布の計算と並行して、受け渡し装置２３でヘッド本体１０に設けられた第２の膜状部材１８の下面にウエーハＵを接着固定する。
【００８４】
ウエーハＵの研磨量分布が算出されたら、記憶部２５ｂに記憶されているデータベースを参照し、算出された研磨量分布を得るのに最適な条件、すなわち第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒを選択する（ステップＳ３４）。
【００８５】
そして、第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒを最適な値に設定し（ステップＳ３５）、第２の揺動アーム７を下降させる。これにより、第２の膜状部材１８の下面に保持されたウエーハＵは、算出された研磨量分布を得るのに最適な条件で研磨パッド２の表面に押し付けられる。その結果、所定時間後には、ウエーハＵの表面が算出された研磨量分布で研磨され、目標形状と略同じ形状のウエーハＵが製造される（ステップＳ３６）。
【００８６】
ウエーハＵの研磨が終了したら、測定装置２２で研磨後におけるウエーハＵの実際の形状、すなわち研磨後におけるウエーハＵの径方向に対する厚さ分布を測定し（ステップＳ３７）、この測定結果をデータベースにフィードバックする（ステップＳ３８）。すなわち、ステップＳ３５で設定された条件（第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２、定盤１の回転数Ｒ１、研磨ヘッド６の回転数Ｒ２、リテーナ圧力Ｐｒ）により得られた実際の研磨量分布を測定することでデータベースにフィードバックし反映させる。
【００８７】
これにより、研磨パッド２の劣化、目詰まり、温度変化、研磨剤の変化等により、その変化が直ぐにデータベースに反映され、データベースが常に最新の対応関係を示すものに更新されるから、ウエーハＵの形状が目標形状から大きく変動するような事態が生じ難い。
【００８８】
さらに、データベースを蓄積していくことで、径時的に変化していく加工精度を予測し、より適正化された研磨条件を自動設定することもできる。
【００８９】
なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウエーハ研磨装置の斜視図。
【図２】同実施の形態に係る研磨ヘッドの構成の構成図。
【図３】同実施の形態に係る制御装置の構成を示す概略図。
【図４】同実施の形態に係るウエーハを研磨する工程を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るウエーハを研磨する工程を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るウエーハを研磨する工程を示すフローチャート。
【図７】従来の研磨ヘッドの構成図。
【図８】従来のリテーナとゴム膜の関係を示す概略図。
【図９】従来の分離型の研磨ヘッドの構成図。
【図１０】第１の空間内の圧力を変動させた場合における、ウエーハＵの径方向に対する接触圧力の変化を示すシミュレーショングラフ。
【符号の説明】
【００９１】
１…定盤、２…研磨パッド、１０…ヘッド本体、１１…第１の凹部、１３…支持プレート、１５…第２の凹部、１６…第１の膜状部材、１７…第１の空間、１８…第２の膜状部材、１９…第２の空間、２０…リテーナリング（リテーナ）、２２…測定装置（測定手段）、２５ａ…制御部（算出手段、設定手段）、２５ｂ…記憶部（記憶手段）、９ａ…第１の気体供給装置（圧力調整手段）、９ｂ…第２の気体供給装置（圧力調整手段）、Ｕ…ウエーハ（被加工物）。
【図１】
2006082169.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006082169.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006082169.tif 000008
【図７】
2006082169.tif 000009
【図８】
2006082169.tif 000010
【図９】
2006082169.tif 000011
【図１０】
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