(57)【要約】【課題】四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置において研磨の均一性を向上させることを１つの目的とする。【解決手段】本願は、一実施形態として、四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置であって、定盤と、定盤に取り付けられ、基板を支持するための基板支持機構と、研磨パッドを取り付けるための研磨ヘッド機構であって、研磨ヘッド機構は定盤に対向する、研磨ヘッド機構と、研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構と、を備え、基板支持機構は、ベースプレートと、ベースプレートに設けられる、プレート流路と、プレート流路に接続される複数の基板支持チャンバであって、基板支持チャンバのそれぞれは基板に対して鉛直方向の力を独立して印加し、基板に印加される鉛直方向の力は基板支持チャンバの内部圧力に対応する、複数の基板支持チャンバと、を備える、基板研磨装置を開示する。【選択図】図２
2019084625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置であって、
定盤と、
前記定盤に取り付けられ、前記基板を支持するための基板支持機構と、
研磨パッドを取り付けるための研磨ヘッド機構であって、前記研磨ヘッド機構は前記定盤に対向する、研磨ヘッド機構と、
前記研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構と、
を備え、
前記基板支持機構は、
ベースプレートと、
前記ベースプレートに設けられるプレート流路と、
前記基板の裏面に対向するよう設けられる複数の基板支持チャンバであって、前記基板支持チャンバのそれぞれは前記プレート流路と接続されており、前記基板支持チャンバのそれぞれの内部圧力は他の基板支持チャンバの内部圧力から独立している、複数の基板支持チャンバと、
を備える、
基板研磨装置。
【請求項２】
前記基板支持チャンバのそれぞれは、内部圧力に応じた鉛直方向の力を前記基板に印加する、
請求項１に記載の基板研磨装置。
【請求項３】
前記複数の基板支持チャンバの少なくとも１つは、前記ベースプレートに形成される凹みによって画定される、
請求項１または２に記載の基板研磨装置。
【請求項４】
前記複数の基板支持チャンバの少なくとも１つは、前記ベースプレートに取り付けられる弾性パッドにより形成され、
前記ベースプレートに取り付けられる前記弾性パッドは、少なくとも鉛直方向に伸縮可能である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項５】
前記複数の基板支持チャンバは、前記基板の角部および／または縁部と、前記基板の角部および／または縁部以外の部分と、に対して鉛直方向の力を独立して印加するように配置される、
請求項１から４のいずれか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項６】
前記複数の基板支持チャンバの全体的な外形は、前記基板と相似した四辺形である、
請求項１から５のいずれか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項７】
前記研磨ヘッド機構は、
研磨ヘッド本体部と、
前記研磨ヘッド本体部に設けられるヘッド流路と、
前記研磨パッドの裏面に対向するよう設けられる複数の研磨パッド支持チャンバであって、前記研磨パッド支持チャンバのそれぞれは前記ヘッド流路と接続されており、前記研磨パッド支持チャンバのそれぞれの内部圧力は他の研磨パッド支持チャンバの内部圧力から独立している、複数の研磨パッド支持チャンバと、
を備える、
請求項１から６のいずれか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項８】
前記研磨ヘッド機構および前記オービタル駆動機構は、前記研磨ヘッド機構がオービタル駆動している間、前記基板の研磨面の全ての点が常に前記研磨パッドと接触するように構成される、
請求項１から７のいずれか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項９】
前記基板研磨装置はさらに、前記プレート流路に接続された圧力制御機構を備える、
請求項１から８のいずれか一項に記載の基板研磨装置。
【請求項１０】
四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置であって、
前記基板を直接的または間接的に支持するための定盤と、
研磨パッドを取り付けるための研磨ヘッド機構であって、前記研磨ヘッド機構は前記定盤に対向する、研磨ヘッド機構と、
前記研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構と、
を備え、
前記研磨ヘッド機構は、
研磨ヘッド本体部と、
前記研磨ヘッド本体部に設けられるヘッド流路と、
前記研磨パッドの裏面に対向するよう設けられる複数の研磨パッド支持チャンバであって、前記研磨パッド支持チャンバのそれぞれは前記ヘッド流路と接続されており、前記研磨パッド支持チャンバのそれぞれの内部圧力は他の研磨パッド支持チャンバの内部圧力から独立している、複数の研磨パッド支持チャンバと、
を備える、
基板研磨装置。
【請求項１１】
前記複数の研磨パッド支持チャンバは、前記研磨ヘッド本体部に取り付けられる弾性パッドにより形成され、
前記研磨ヘッド本体部に取り付けられる前記弾性パッドは、少なくとも鉛直方向に伸縮可能である、
請求項１０に記載の基板研磨装置。
【請求項１２】
四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置であって、
前記基板を直接的または間接的に支持するための定盤と、
研磨パッドを取り付けるための研磨ヘッド機構であって、前記研磨ヘッド機構は前記定盤に対向する、研磨ヘッド機構と、
前記研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構と、
前記研磨ヘッド機構を上下動させるためのヘッド上下動機構と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるよう、前記オービタル駆動機構を制御し、
前記研磨ヘッド機構がオービタル駆動している間に、前記基板と前記研磨パッドとの間の押圧力を増減するよう、前記ヘッド上下動機構を制御する、
基板研磨装置。
【請求項１３】
四辺形の基板の研磨方法であって、
基板を保持し、
研磨ヘッドに設けられた研磨パッドを前記保持された基板に摺接させ、かつ、前記研磨ヘッドをオービタル駆動させて前記基板を研磨し、
前記基板の研磨中に、前記研磨ヘッドを上下動させるためのヘッド上下動機構により、前記研磨パッドの前記基板に対する押圧力を調整する、
研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板研磨装置および研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、基板の表面を平坦化するために、化学機械研磨（ＣＭＰ、Chemical Mechanical Polishing）装置が用いられている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合には円板形状であった。しかし、近年では、基板として四辺形の基板が用いられる場合がある。四辺形の基板の例としては、通常のシリコン基板のほか、各種基板、たとえばＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板およびフォトマスク基板などが挙げられる。したがって、四辺形の基板を平坦化することへの要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４８１４９号公報
【特許文献２】特開２００８−１１０４７１号公報
【特許文献３】特開２００５−２７１１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今日では、研磨テーブルおよび基板の双方を回転させながら基板を研磨する「ロータリー式」のＣＭＰ装置が広く用いられている。しかし、ロータリー式のＣＭＰ装置を用いて四辺形の基板を研磨した場合、基板の角部および／または縁部に荷重が集中することによって、基板の角部および／または縁部に過研磨が生じることがある。また、ロータリー式のＣＭＰ装置を用いて四辺形の基板を研磨した場合、基板の中央部分に研磨不足が生じることがある。特に、四辺形の基板が大型である場合、基板の角部および／または縁部と、中心部との間の研磨量の差が大きくなりやすい。そこで、本願は、四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置において研磨の均一性を向上させることを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は、一実施形態として、四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置であって、定盤と、定盤に取り付けられ、基板を支持するための基板支持機構と、研磨パッドを取り付けるための研磨ヘッド機構であって、研磨ヘッド機構は定盤に対向する、研磨ヘッド機構と、研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構と、を備え、基板支持機構は、ベースプレートと、ベースプレートに設けられる、プレート流路と、プレート流路に接続される複数の基板支持チャンバであって、基板支持チャンバのそれぞれは基板に対して鉛直方向の力を独立して印加し、基板に印加される鉛直方向の力は基板支持チャンバの内部圧力に対応する、複数の基板支持チャンバと、を備える、基板研磨装置を開示する。さらに本願は、一実施形態として、基板支持チャンバのそれぞれは、内部圧力に応じた鉛直方向の力を基板に印加する、基板研磨装置を開示する。
【０００６】
この基板研磨装置では、研磨テーブルおよび基板の双方を回転させながら基板を研磨する「ロータリー式」のＣＭＰ装置と異なり、基板を回転させずに研磨するため、基板の角部および／または縁部への荷重の集中は起こりにくいと考えられる。また、この基板研磨装置は、基板と研磨パッドとの間の押圧力を局所的に制御することが可能である。したがって、この基板装置は、四辺形の基板の研磨の均一性を向上させることができ得るという効果を一例として奏する。
【０００７】
さらに本願は、一実施形態として、複数の基板支持チャンバの少なくとも１つは、ベースプレートに形成される凹みによって画定される、基板研磨装置を開示する。
【０００８】
この基板研磨装置は、基板を取り付ける面を平坦な面とすることが容易であるという効果を一例として奏する。
【０００９】
さらに本願は、一実施形態として、複数の基板支持チャンバの少なくとも１つは、ベースプレートに取り付けられる弾性パッドにより形成され、ベースプレートに取り付けられる弾性パッドは、少なくとも鉛直方向に伸縮可能である、基板研磨装置を開示する。
【００１０】
この基板研磨装置は、基板支持チャンバからの流体のリークの発生を抑止できるという効果を一例として奏する。
【００１１】
さらに本願は、一実施形態として、複数の基板支持チャンバは、基板の角部および／または縁部と、基板の角部および／または縁部以外の部分と、に対して鉛直方向の力を独立して印加するように配置される、基板研磨装置を開示する。
【００１２】
この基板研磨装置は、基板の中央部分の研磨不足を解消し得るという効果を一例として奏する。
【００１３】
さらに本願は、一実施形態として、複数の基板支持チャンバの全体的な外形は、基板と相似した四辺形である、基板研磨装置を開示する。
【００１４】
この基板研磨装置は、基板支持チャンバを基板の角部および／または縁部に沿って配置することが容易になるという効果を一例として奏する。
【００１５】
さらに本願は、一実施形態として、研磨ヘッド機構は、研磨ヘッド本体部と、研磨ヘッド本体部に設けられるヘッド流路と、ヘッド流路に接続される複数の研磨パッド支持チャンバであって、研磨パッド支持チャンバのそれぞれは研磨パッドに対して鉛直方向の力を独立して印加し、研磨パッドに印加される鉛直方向の力は研磨パッド支持チャンバの内部圧力に対応する、複数の研磨パッド支持チャンバと、を備える、基板研磨装置を開示する。
【００１６】
この基板研磨装置は、制御可能な押圧力の範囲を広げ得るという効果を一例として奏する。
【００１７】
さらに本願は、一実施形態として、研磨ヘッド機構およびオービタル駆動機構は、研磨ヘッド機構がオービタル駆動している間、基板の研磨面の全ての点が常に研磨パッドと接触するように構成される、基板研磨装置を開示する。
【００１８】
この基板研磨装置は、基板の研磨面の全ての点において研磨時間を同一にすることができるという効果を一例として奏する。
【００１９】
さらに本願は、一実施形態として、プレート流路に接続された圧力制御機構を備える、基板研磨装置を開示する。
【００２０】
この基板研磨装置は、基板支持チャンバの内部圧力を制御することができるという効果を一例として奏する。
【００２１】
さらに本願は、一実施形態として、四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置であって、基板を直接的または間接的に支持するための定盤と、研磨パッドを取り付けるための研磨ヘッド機構であって、研磨ヘッド機構は定盤に対向する、研磨ヘッド機構と、研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構と、を備え、研磨ヘッド機構は、研磨ヘッド本体部と、研磨ヘッド本体部に設けられる、ヘッド流路と、ヘッド流路に接続される複数の研磨パッド支持チャンバであって、研磨パッド支持チャンバのそれぞれは研磨パッドに対して鉛直方向の力を独立して印加し、研磨パッドに印加される鉛直方向の力は研磨パッド支持チャンバの内部圧力に対応する、複数の研磨パッド支持チャンバと、を備える、基板研磨装置を開示する。
【００２２】
この基板研磨装置は、基板支持機構にチャンバを設けなくとも、押圧力の局所的な制御が可能になるという効果を一例として奏する。ただし、この構成に加え、さらに、基板支持機構にチャンバを設けることが排除されるわけではない。
【００２３】
さらに本願は、一実施形態として、複数の研磨パッド支持チャンバは、研磨ヘッド本体部に取り付けられる弾性パッドにより形成され、研磨ヘッド本体部に取り付けられる弾性パッドは、少なくとも鉛直方向に伸縮可能である、記載の基板研磨装置を開示する。
【００２４】
この開示内容により、研磨パッド支持チャンバの詳細が説明される。
【００２５】
さらに本願は、一実施形態として、四辺形の基板を研磨するための基板研磨装置であって、基板を直接的または間接的に支持するための定盤と、研磨パッドを取り付けるための研磨ヘッド機構であって、研磨ヘッド機構は定盤に対向する、研磨ヘッド機構と、研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構と、研磨ヘッド機構を上下動させるためのヘッド上下動機構と、制御部と、を備え、制御部は、研磨ヘッド機構をオービタル駆動させるよう、オービタル駆動機構を制御し、研磨ヘッド機構がオービタル駆動している間に、基板と研磨パッドとの間の押圧力を増減するよう、ヘッド上下動機構を制御する、基板研磨装置を開示する。さらに本願は、一実施形態として、四辺形の基板の研磨方法であって、基板を保持し、研磨ヘッドに設けられた研磨パッドを保持された基板に摺接させ、かつ、研磨ヘッドをオービタル駆動させて基板を研磨し、基板の研磨中に、研磨ヘッドを上下動させるためのヘッド上下動機構により、研磨パッドの基板に対する押圧力を調整する、研磨方法を開示する。
【００２６】
この基板研磨装置および研磨方法は、基板の領域ごとに所望な研磨レートを得ることができるという効果を一例として奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】基板研磨装置の上面図である。
【図１Ｂ】基板研磨装置の正面図である。
【図２】研磨ヘッド機構およびオービタル駆動機構などの正面断面図である。
【図３】基板研磨装置の上面図であり、研磨ヘッド機構のオービタル駆動の様子を示す図である。
【図４】オービタル駆動機構の他の一例を示す斜視図である。
【図５Ａ】基板支持機構の上面図である。
【図５Ｂ】基板支持機構の正面断面図である。
【図６Ａ】弾性パッドを備える基板支持機構の上面図である。
【図６Ｂ】弾性パッドを備える基板支持機構の正面断面図である。
【図７Ａ】研磨パッド支持チャンバを備える研磨ヘッド機構の正面断面図である。
【図７Ｂ】研磨パッド支持チャンバを備える研磨ヘッド機構の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態にかかる基板研磨装置１００を模式的に示す図である。図１Ａは基板研磨装置１００の上面図である。図１Ｂは基板研磨装置１００の正面図である。なお、以下では、図１Ａの左右方向をＸ方向、図１Ａの上下方向をＹ方向、図１Ｂの上下方向をＺ方向（鉛直方向）として説明する。
【００２９】
基板研磨装置１００は、四辺形状の基板１３０を研磨するための装置である。基板研磨装置１００は、定盤１１０と、定盤１１０に取り付けられる、基板１３０を支持するための基板支持機構１２０を備える。図１の例では基板支持機構１２０としてベースプレート１２１が設けられている。ベースプレート１２１は定盤１１０の上面に載置されている。基板１３０の研磨が可能である限り、基板１３０の支持方法は任意の方法であってよい。同様に、基板１３０の研磨が可能である限り、ベースプレート１２１の取り付け方法は任意の方法であってよい。
【００３０】
基板研磨装置１００はさらに、定盤１１０に対向して配置される研磨ヘッド機構１４０を備える。研磨ヘッド機構１４０は「研磨ヘッド」とも称される。研磨ヘッド機構１４０は研磨パッド１５０を取り付けるために設けられている。基板１３０の研磨中、研磨パッド１５０は、基板１３０に摺接する。基板研磨装置１００はさらに、研磨ヘッド機構１４０をオービタル駆動させるためのオービタル駆動機構１６０を備える。基板研磨装置１００はさらに、研磨ヘッド機構１４０を上昇および下降させるためのヘッド上下動機構１７０を備える。
【００３１】
好ましくは、基板研磨装置１００は、ＸＹ平面内で研磨ヘッド機構１４０を平行移動させるための機構を備える。図１の例では、研磨ヘッド機構１４０をＸ方向に駆動するＸ方向リニアアクチュエータ１８０と、研磨ヘッド機構１４０をＹ方向に駆動するＹ方向リニアアクチュエータ１８１とが設けられている。研磨ヘッド機構１４０を平行移動可能に構成することで、後述するオービタル駆動の中心位置を調整することが可能にある。また、研磨ヘッド機構１４０を平行移動可能に構成することで、装置のメンテナンス時に研磨ヘッド機構１４０を所定の位置、たとえば研磨パッド１５０をドレッシングするための位置へと退避させることが容易になる。
【００３２】
また、基板研磨装置１００は、各種構成機構を制御するための制御部１９０を備えることができる。さらに、基板研磨装置１００は、各種制御条件を記憶するための記憶部１９１を備えてもよい。なお、図示の便宜上、図１Ａにおいて、制御部１９０と他の要素（記憶部１９１を除く）とを繋ぐ制御線は図示されていない。
【００３３】
図１の例におけるベースプレート１２１は、上部から見て基板１３０より大きな四辺形状となるように形成されている。換言すれば、ベースプレート１２１は、下部から見て基板１３０を完全に覆うことが可能であるように形成されている。さらに、図１の例における定盤１１０は、上部から見てベースプレート１２１より大きな四辺形状となるように形成されている。換言すれば、定盤１１０は、下部から見てベースプレート１２１を完全に覆うことが可能であるように形成されている。ただし、定盤１１０およびベースプレート１２１の大きさおよび形状は図示したものに限られない。たとえば、上部から見た場合のベースプレート１２１の大きさは基板１３０より小さくてもよい。定盤１１０およびベースプレート１２１は四辺形以外の形状、たとえば上部から見て円形状などであってもよい。
【００３４】
図１の例では、定盤１１０は、ベースプレート１２１を介して間接的に基板１３０を支
持している。したがって、研磨すべき基板１３０の大きさおよび／または形状が変化した場合であっても、ベースプレート１２１のみを交換することによって新たな基板１３０を支持することが可能である。また、ベースプレート１２１を用いることにより、研磨パッド１５０が定盤１１０に接触する可能性を低減することが可能である。図１の例とは異なった構造として、定盤１１０が基板１３０を直接的に支持する構造を採用することも可能である。定盤１１０が基板１３０を直接的に支持する構造においては、ベースプレート１２１を用いないので、使用する部品の点数を削減し得る。部品点数の削減は、組立誤差および／または製造コストの低減をもたらし得る。
【００３５】
研磨ヘッド機構１４０は定盤１１０の上部に配置されている。より詳細には、研磨ヘッド機構１４０は、研磨ヘッド機構１４０の下面、すなわち研磨パッド１５０を張り付ける面が定盤１１０に対向するように配置されている。研磨ヘッド機構１４０の下面は、基板１３０の形状と同様に、上部から見て四辺形状に構成されていることが好ましい。研磨パッド１５０もまた、基板１３０の形状と同様に、上部から見て四辺形状に構成されていることが好ましい。しかし、研磨ヘッド機構１４０および研磨パッド１５０を四辺形状以外の形状、たとえば上部から見て円形状などに構成することも可能である。また、研磨ヘッド機構１４０は、研磨ヘッド本体部２２０および流体供給ライン２２１を備えてもよい（図２を参照）。
【００３６】
研磨ヘッド機構１４０は、研磨ヘッド機構１４０の上面の中央部分においてオービタル駆動機構１６０に接続されている。オービタル駆動機構１６０は、研磨ヘッド機構１４０のＸＹ平面内の軌跡が円となるように、研磨ヘッド機構１４０を駆動する機構である。なお、たとえば装置全体が水平から傾いて配置された場合などは、Ｘ軸および／またはＹ軸も共に傾く。オービタル駆動機構１６０は、オービタル駆動機構１６０と研磨ヘッド機構１４０との接続位置を中心とした研磨ヘッド機構１４０の回転、すなわち研磨ヘッド機構１４０の自転を制限するように構成される。以下では、その軌跡がＸＹ平面内で円となるような研磨ヘッド機構１４０の運動であって、研磨ヘッド機構１４０が自転しない運動を「（研磨ヘッド機構１４０の）オービタル駆動」と称する。
【００３７】
研磨ヘッド機構１４０は、研磨ヘッド機構１４０を上昇および下降させるためのヘッド上下動機構１７０に接続されている。図１の例では、ヘッド上下動機構１７０は、オービタル駆動機構１６０を介して研磨ヘッド機構１４０に接続されている。ただし、ヘッド上下動機構１７０の構造は、図１に示される構造に限定されない。
【００３８】
制御部１９０がヘッド上下動機構１７０を制御することで、基板１３０と研磨パッド１５０を接触させること、および、基板１３０と研磨パッド１５０との接触を解除することが可能である。また、制御部１９０が、基板１３０と研磨パッド１５０が接触した状態を保ちつつヘッド上下動機構１７０を制御し、基板１３０と研磨パッド１５０との間の押圧力を増減することも可能である。そうすることで、基板の研磨レートを所望の研磨レートにすることができる。
【００３９】
研磨ヘッド機構１４０をオービタル駆動させている間に基板１３０と研磨パッド１５０との間の押圧力を制御することにより、研磨ヘッド機構１４０の位置に応じて研磨レートを制御することも可能である。たとえば、製造誤差などを原因として、ある瞬間における研磨レートが他の瞬間と比べて変化している場合、その瞬間における押圧力を増減するように制御することで、研磨レートの変化を補償することができる。たとえば、図１において、研磨ヘッド機構１４０が最も右側に位置している場合（図１Ａの場合）にのみ研磨レートが低下している場合、研磨ヘッド機構１４０が最も右側に位置している間の押圧力を増加するように基板研磨装置１００を制御することができる。また、研磨ヘッド機構１４０の大きさが基板１３０の大きさより小さい場合、基板１３０上の特定の点に研磨パッド
１５０が接触している場合の押圧力を増加／減少させ、特定の点に研磨パッド１５０が接触していない場合の押圧力を減少／増加させるような制御を行うことも可能である。
【００４０】
押圧力の制御のために、ヘッド上下動機構１７０は、記憶部１９１に予め記憶された制御条件に従って制御されてもよい。基板１３０の研磨中または研磨後に測定器（図示せず）によって基板１３０全体のまたは局所的な研磨レート（または研磨量）を測定し、研磨レートの測定結果をフィードバックし、研磨レートの変動を補償することも可能である。さらに、ヘッド上下動機構１７０は、入力部（図示せず）を用いてユーザにより入力された条件に従って制御されてもよい。
【００４１】
ここで、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動の半径が大きい場合、研磨ヘッド機構１４０が基板１３０から大きく突き出し得る。突出し量が大きい場合に研磨パッド１５０を基板１３０へ押し付けると、研磨ヘッド機構１４０が傾き、基板１３０の角部および／または縁部に荷重が集中してしまう可能性がある。研磨ヘッド機構１４０が傾くことによる荷重の集中を防ぐため、研磨ヘッド機構１４０、オービタル駆動機構１６０などの基板研磨装置１００の部品を剛体で構成し、各部品のたわみおよび部品間のがたつきを低減することが好ましい。一方で、研磨ヘッド機構１４０にジンバル機構（図示せず）およびバネまたはアクチュエータなどの荷重制御構造（図示せず）を設けることで、研磨ヘッド機構１４０の傾きを防止してもよい。
【００４２】
オービタル駆動の半径を小さくし、研磨ヘッド機構１４０の突出し量を低減することによって、研磨ヘッド機構１４０の傾きを防止することができる。ただし、オービタル駆動の半径を極端に小さくした場合、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動の速度を大きくし難くなり得る。また、オービタル駆動の半径を極端に小さくした場合、研磨パッド１５０の局所的な凹凸などに起因して、基板１３０の研磨の均一性が低下する可能性がある。オービタル駆動の半径は、諸条件、たとえば上述した研磨ヘッド機構１４０の傾き、研磨ヘッド機構１４０の駆動速度および要求される均一性など、を考慮して決定することが好ましい。
【００４３】
研磨ヘッド機構１４０およびオービタル駆動機構１６０の詳細を、図２を用いて説明する。図２は、研磨ヘッド機構１４０およびオービタル駆動機構１６０などの正面断面図である。図１でも示された通り、オービタル駆動機構１６０はヘッド上下動機構１７０に接続されている。ヘッド上下動機構１７０は、ハウジング２００と、ハウジング２００内に保持されたリニアアクチュエータ２０１とを備える。リニアアクチュエータ２０１はオービタル駆動機構１６０を上下動させることができる。リニアアクチュエータ２０１に代え、エアシリンダまたはモータなどを用いることも可能である。
【００４４】
オービタル駆動機構１６０は、モータボックス２１０、モータ２１１、主クランク２１２、補助クランク２１３を備える。モータボックス２１０はリニアアクチュエータ２０１に接続されている。モータ２１１はモータボックス２１０の内部に備えられている。主クランク２１２の一端は、ジョイント２１４を介してモータ２１１のシャフトに接続されている。主クランク２１２の他の一端は、研磨ヘッド機構１４０（より詳細には、後述する研磨ヘッド本体部２２０）の上面の中心に接続されている。また、主クランク２１２と研磨ヘッド機構１４０の接続部位では、主クランク２１２の廻り止めはなされていない。換言すれば、主クランク２１２は空転可能に構成されている。主クランク２１２と研磨ヘッド機構１４０の接続は、はめあい（特に隙間ばめ）による接続でもよいし、軸受などを用いた接続でもよい。
【００４５】
補助クランク２１３の一端はモータボックス２１０の下面に接続されている。また、補助クランク２１３とモータボックス２１０の接続部位では、補助クランク２１３の廻り止
めはなされていない。補助クランク２１３の他の一端は研磨ヘッド機構１４０（より詳細には、後述する研磨ヘッド本体部２２０）の上面に、主クランク２１２と干渉しないように接続されている。また、補助クランク２１３と研磨ヘッド機構１４０の接続部位では、補助クランク２１３の廻り止めはなされていない。また、補助クランク２１３のクランク半径は、主クランク２１２のクランク半径と同じ半径になるように構成されている。図２では補助クランク２１３が１つのみ図示されているが、補助クランクを複数設けることも可能である。
【００４６】
制御部１９０（図２では図示せず）はリニアアクチュエータ２０１およびモータ２１１を制御可能に構成されている。
【００４７】
図２の構成において、制御部１９０の制御によってモータ２１１を駆動させると、その動力は主クランク２１２を通じて研磨ヘッド機構１４０へ伝わる。その結果、研磨ヘッド機構１４０は、ＸＹ面内での軌跡が円となるように（公転するように）駆動する。また、主クランク２１２が廻り止めされておらず、かつ、補助クランク２１３が存在することによって、研磨ヘッド機構１４０の自転は制限されている。したがって、モータ２１１により、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動が行われる。
【００４８】
研磨ヘッド機構１４０の少なくとも一部は、研磨ヘッド本体部２２０および流体供給ライン２２１から構成されてもよい。流体供給ライン２２１は研磨ヘッド本体部２２０の内部に大気、研磨液、薬液および／または洗浄水などの流体を供給するための配管である。供給された流体は、研磨ヘッド本体部２２０の下面に設けられた貫通孔２２２から研磨パッド１５０（すなわち基板１３０の研磨面）に向けて排出される。また、研磨パッド１５０には、貫通孔２２２に対応するように貫通孔２２３を設けることが好ましい。
【００４９】
オービタル駆動機構１６０による研磨ヘッド機構１４０（研磨ヘッド本体部２２０）のオービタル駆動の様子を、図３を用いて説明する。図３は、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動が図１Ａから反時計回りに３／８周分進んだ状態の基板研磨装置１００を示す上面図である。図１Ａから図３の間のオービタル駆動の軌跡は、図３中の実線矢印で示されている。研磨ヘッド機構１４０の自転は制限されているので、オービタル駆動の間、研磨ヘッド機構１４０の向きは一定に保たれる。以上に説明した構成によれば、ある瞬間における基板１３０と研磨ヘッド機構１４０との間の周速は、基板１３０上の全ての部分において同一になる。したがって、本実施形態にかかる基板研磨装置１００は、基板１３０の研磨の均一性を向上させ得る。
【００５０】
研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動の間、基板１３０の研磨面の全ての点が常に研磨パッド１５０と接触するように、研磨ヘッド機構１４０およびオービタル駆動機構１６０を構成することが好ましい。基板１３０の上面の全ての点が常に研磨パッド１５０と接触するように装置を構成することで、基板１３０上の全ての点において研磨時間を同一にすることが可能である。
【００５１】
基板１３０の研磨面に、研磨パッド１５０と一時的に非接触となる点が存在するように、研磨ヘッド機構１４０およびオービタル駆動機構１６０を構成してもよい。同様に、基板１３０の研磨面に、研磨パッド１５０と常に非接触となる点が存在するように、研磨ヘッド機構１４０およびオービタル駆動機構１６０を構成してもよい。一例として、研磨ヘッド機構１４０の大きさが研磨する基板１３０の大きさよりも小さい場合が挙げられる。基板１３０の研磨面に研磨パッド１５０と一時的にまたは常に非接触となる点が存在することは、基板１３０上の位置によって研磨時間が異なることを意味する。基板１３０の研磨面に研磨パッド１５０と一時的にまたは常に非接触となる点が存在するように装置を構成することで、基板１３０上の特定の位置（たとえば研磨が不足している位置など）の研
磨時間を増加させ、それ以外の位置の研磨時間を減少させることも可能である。
【００５２】
本実施形態にかかる基板研磨装置１００では、基板１３０自身は回転しない。したがって、本実施形態にかかる基板研磨装置１００では、ロータリー式のＣＭＰ装置と異なり、四辺形の基板１３０の角部および／または縁部への荷重の集中は起こりにくいと考えられる。したがって、本実施形態にかかる基板研磨装置１００は、四辺形の基板１３０の研磨の均一性をより一層向上させ得る。また、本実施形態では、ロータリー式のＣＭＰ装置と異なり、大型のターンテーブルを設ける必要がない。したがって、本実施形態にかかる基板研磨装置１００のフットプリントは、ロータリー式のＣＭＰ装置のフットプリントより小さくなり得る。
【００５３】
図２に示した構成以外の構成のオービタル駆動機構１６０を用いることも可能である。図４は、オービタル駆動機構１６０の他の一例を示す斜視図である。オービタル駆動機構１６０は、メインモータ４００を備える。メインモータ４００は制御部１９０により制御される。メインモータ４００のシャフトはＺ軸と平行に設けられている。メインモータ４００のシャフトには、ＸＹ平面に平行に伸びるアーム４１０が接続されている。アーム４１０の他端には補助モータ４２０が設けられている。補助モータ４２０は研磨ヘッド機構１４０（研磨ヘッド本体部２２０）を回転することができるように構成されている。補助モータ４２０のシャフトはＺ軸と平行に設けられている。図４のオービタル駆動機構１６０は、全体としてクランク形状を呈する。図４に示した構成においてメインモータ４００を駆動すると、研磨ヘッド機構１４０が円運動を始める。図４に示した構成では、メインモータ４００と補助モータ４２０との間のＸＹ平面内での距離が円運動の半径を画定する。補助モータ４２０は、メインモータ４００による研磨ヘッド機構１４０の円運動の方向と逆方向に、かつ、円運動の周期と同じ周期で研磨ヘッド機構１４０を回転させることで、研磨ヘッド機構１４０の自転を打ち消すことが可能である。メインモータ４００と補助モータ４２０とが協働することにより、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動が実現される。
【００５４】
Ｘ方向リニアアクチュエータ１８０およびＹ方向リニアアクチュエータ１８１をオービタル駆動機構１６０として用いることも可能である。たとえば、以下に示す条件式を満たすようにＸ方向リニアアクチュエータ１８０およびＹ方向リニアアクチュエータ１８１を制御することで、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動を実現することができる。
条件式の例：Ｘｈｅａｄ＝Ｒｃｏｓ（ωｔ）、かつ、Ｙｈｅａｄ＝Ｒｓｉｎ（ωｔ）
ここで、Ｘｈｅａｄは研磨ヘッド機構１４０の代表点（たとえば研磨ヘッド本体部２２０の中心点）のＸ座標、Ｙｈｅａｄは研磨ヘッド機構１４０の代表点のＹ座標、Ｒはオービタル駆動の半径、ωはオービタル駆動の角周波数、ｔは経過時間である。
【００５５】
Ｘ方向リニアアクチュエータ１８０およびＹ方向リニアアクチュエータ１８１をオービタル駆動機構１６０として用いた場合、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動は、ＸＹ平面内での平行移動により実現されている。したがって、Ｘ方向リニアアクチュエータ１８０およびＹ方向リニアアクチュエータ１８１をオービタル駆動機構１６０として用いた場合、研磨ヘッド機構１４０の自転は起こらない。よって、この場合は、研磨ヘッド機構１４０の自転を制限する機構（たとえば補助クランク２１３または補助モータ４２０）を設ける必要はない。
【００５６】
以上に述べた例の他にも、さまざまな形態のオービタル駆動機構１６０を用いることが可能である。たとえば、モータ、歯車および／または軸受などの機構を組み合わせて、オービタル駆動機構１６０を構成してもよい。
【００５７】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、研磨の均一性を前述の第１実施形態よりもさらに向上させるために、基板１３０と研磨パッド１５０との間の押圧力を局所的に制御することが可能な基板研磨装置１００について説明する。
【００５８】
図５は、本実施形態にかかる基板支持機構１２０を示す図である。図５Ａは基板支持機構１２０の上面図である。図５Ｂは基板支持機構１２０の正面断面図である。また、図５Ｂには、基板１３０が想像線（二点鎖線）で図示されている。
【００５９】
本実施形態にかかる基板支持機構１２０は、ベースプレート１２１と、ベースプレート１２１に設けられるプレート流路５２０と、プレート流路５２０に接続される複数の基板支持チャンバ５１０を備える。さらに、基板１３０がＸＹ平面内で動いてしまうことのないよう、基板１３０の側面を保持するためのリテーナ５３０がベースプレート１２１の上部に設けられていることが望ましい。ここで、リテーナ５３０が研磨パッド１５０と接触してしまうと、リテーナ５３０が摩耗してしまう。したがって、好ましくは、基板１３０の厚さの半分以上がリテーナ５３０の最上部から突出するよう、リテーナ５３０が構成される。好ましい構成によれば、研磨中の基板１３０のズレを防止することができるとともに、リテーナ５３０の摩耗を防止することもできる。
【００６０】
なお、リテーナ５３０を設ける場合、基板１３０はベースプレート１２１のうちリテーナ５３０により囲われる部分（リテーナ５３０により画定される領域）に支持される。すなわち、リテーナ５３０により囲われる部分の大きさは、基板１３０の面積とほぼ等しい。したがって、リテーナ５３０により囲われる部分の大きさ（より詳細には当該部分の投影面積）を基準にして、研磨ヘッド機構１４０の大きさ（より詳細には、研磨ヘッド機構１４０の研磨パッド１５０を張り付ける部分の投影面積）を設計してもよい。たとえば、研磨ヘッド機構１４０をリテーナ５３０により囲われる部分より大きく構成することで、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動の間、基板１３０の研磨面の全ての点を常に研磨パッド１５０と接触させることができる。たとえば、研磨ヘッド機構１４０をリテーナ５３０により囲われる部分より小さく構成することで、研磨ヘッド機構１４０のオービタル駆動の間、基板１３０上に、研磨パッド１５０と一時的にまたは常に非接触となる点を存在させることができる。
【００６１】
基板支持チャンバ５１０は、基板１３０の裏面に対向するように設けられている。基板支持チャンバ５１０のそれぞれの内部圧力は、他の基板支持チャンバ５１０の内部圧力から独立している。基板支持チャンバ５１０のそれぞれは、基板１３０に対して鉛直方向の力を独立して印加することができる。また、基板１３０に印加される鉛直方向の力は、基板支持チャンバ５１０の内部圧力に対応する。基板支持チャンバ５１０の全体的な外形が上方から見て基板１３０と相似し、かつ、基板１３０よりも小さい形状となるよう、基板支持チャンバ５１０を構成することが好ましい。基板１３０と基板支持チャンバ５１０の外形とを相似した形状に構成することで、基板支持チャンバ５１０を基板１３０の角部および／または縁部に沿って配置することが容易になる。図５の例では、基板支持チャンバ５１０の全体的な外形が、上方から見て基板１３０よりもわずかに小さい四辺形状となっている。さらに、基板支持チャンバ５１０は、少なくとも、基板１３０の角部および／または縁部と、基板１３０の角部および／または縁部以外の部分と、に対して鉛直方向の力を独立して印加することが可能であるように配置されている。
【００６２】
ここで、基板１３０の縁部は、一例として、基板１３０の縁から２０センチメートル以内、１０センチメートル以内、５センチメートル以内、１センチメートル以内または０．５センチメートル以内の領域であり得る。他の例として、基板１３０の縁部は、基板１３０の縁から（１／４＊Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）以内、（１／５＊Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）以内、（１／１０＊Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）以内、（１／２０＊Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）
以内、（１／５０＊Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）以内または（１／１００＊Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ）以内の領域であり得る。ただし、Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅは基板１３０の辺の長さである。基板１３０が異なった長さの辺を有する場合、Ｌｓｕｂｓｔｒａｔｅはそれぞれの辺の長さの平均値であってよい。また、一例として、基板１３０の角部は、基板１３０の縁部の１つと、基板１３０の縁部の他の１つが重なる領域であり得る。他の一例として、基板１３０の角部は、基板１３０の角から所定の距離以内の領域であり得る。さらに、「基板１３０の角部および／または縁部以外の部分」を「基板１３０の中央部分」と言い換えることも可能である。
【００６３】
基板支持チャンバ５１０の詳細について、以下に説明する。図５では、ベースプレート１２１の基板１３０が支持される面に複数の凹みが形成されている。それぞれの凹みは独立して形成されており、これらの凹みが基板支持チャンバ５１０を画定する。図５の例では、第１の基板支持チャンバ５１０Ａ、第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ、第３の基板支持チャンバ５１０Ｃ、第４の基板支持チャンバ５１０Ｄおよび第５の基板支持チャンバ５１０Ｅが形成されている。基板１３０がベースプレート１２１の上に支持されると、基板１３０がそれぞれの基板支持チャンバ５１０の開口部分を覆うこととなる。それぞれの基板支持チャンバ５１０と基板１３０との間に、たとえばＯリングなどのシール部材（図示せず）を設けてもよい。
【００６４】
第１の基板支持チャンバ５１０Ａは、ベースプレート１２１のうち、基板１３０の中央部分に相当する部分（図５の例ではベースプレート１２１の中央）に設けられている。第１の基板支持チャンバ５１０Ａは、上方から見て基板１３０と相似し、かつ、基板１３０よりも小さい形状であることが好ましい。図５における第１の基板支持チャンバ５１０Ａは、上方から見て基板１３０よりも小さい四辺形状である。
【００６５】
第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅのそれぞれは上方から見て台形状をしている。図５の例では、第１の基板支持チャンバ５１０Ａを取り囲むように、第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅが配置されている。換言すれば、第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅのそれぞれの、長さが短い底辺が、第１の基板支持チャンバ５１０Ａのそれぞれの辺に対向している。第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅのそれぞれは、ベースプレート１２１のうち、基板１３０の縁部に相当する部分に設けられている。
【００６６】
基板支持チャンバ５１０のそれぞれは、ベースプレート１２１の内部に設けられたプレート流路５２０（図５では、第１のプレート流路５２０Ａ、第２のプレート流路５２０Ｂ、第３のプレート流路５２０Ｃ、第４のプレート流路５２０Ｄおよび第５のプレート流路５２０Ｅ）の一端と連通している。プレート流路５２０のそれぞれは、他端側において圧力制御機構５００と連通している。
【００６７】
圧力制御機構５００は、基板支持チャンバ５１０の内部圧力を制御する機構である。図５では、ポンプ５０１およびバルブ５０２が圧力制御機構５００を構成している。具体的には、図５では、第１のポンプ５０１Ａ、第２のポンプ５０１Ｂ、第３のポンプ５０１Ｃ、第４のポンプ５０１Ｄおよび第５のポンプ５０１Ｅが、それぞれ第１の基板支持チャンバ５１０Ａ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅと接続されている。ポンプ５０１のそれぞれと、基板支持チャンバ５１０のそれぞれとの間にバルブ５０２（第１のバルブ５０２Ａ、第２のバルブ５０２Ｂ、第３のバルブ５０２Ｃ、第４のバルブ５０２Ｄおよび第５のバルブ５０２Ｅ）が設けられている。図５の例における圧力制御機構５００は、第１の基板支持チャンバ５１０Ａ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅの内部圧力をそれぞれ異なった圧力にすることが可能である。なお、圧力制御機構５００は、基板支持チャンバ５１０を
加圧する機構でもよく、減圧する機構でもよく、加圧および減圧する機構でもよい。圧力制御機構５００は、制御部１９０により制御されてよい。
【００６８】
図５の構成において、第１のポンプ５０１Ａによって第１の基板支持チャンバ５１０Ａの内部圧力を大気圧より高くした場合、基板１３０の中央部分は鉛直上向きの力を受けることとなる。内部圧力を高めれば、基板１３０の中央部分が受ける鉛直上向きの力は強くなる。一方、第１の基板支持チャンバ５１０Ａの内部圧力を大気圧より低くした場合、基板１３０の中央部分は鉛直下向きの力を受けることとなる。内部圧力を低めれば、基板１３０の中央部分が受ける鉛直下向きの力は強くなる。同様に、第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅのそれぞれの内部圧力に応じて、基板１３０の縁部のそれぞれは鉛直上向きまたは下向きの力を受ける。
【００６９】
基板１３０のうち、他の基板支持チャンバより高圧である基板支持チャンバ５１０の上方に存在する部分は、他の部分より強く研磨パッド１５０に対して押圧される。すなわち、本実施形態の構成によれば、基板１３０と研磨パッド１５０との間の押圧力を局所的に制御することが可能である。たとえば基板１３０の中央部分の研磨が不足している場合、第１の基板支持チャンバ５１０Ａの圧力を、第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ〜第５の基板支持チャンバ５１０Ｅの圧力より高くすることで、基板１３０の中央部分の研磨不足を解消することができる。
【００７０】
なお、図５で示した構成は一例にすぎない。基板支持チャンバ５１０の個数、大きさおよび形状は任意であってよい。図５では、基板支持チャンバ５１０はベースプレート１２１の一部として設けられている。しかし、ベースプレート１２１と基板支持チャンバ５１０とは別個独立した部品であってよい。図５ではプレート流路５２０がベースプレート１２１の内部のみに設けられている。しかし、定盤１１０の内部にさらなる流路を設けてもよい。それぞれのプレート流路５２０は完全に独立している必要はない。一つの主流路から複数の副流路が伸びるよう、プレート流路５２０を構成してもよい。圧力制御機構５００は、基板支持チャンバ５１０の圧力を制御することが可能である限り、任意の構成であってよい。たとえば、ポンプ５０１とプレート流路５２０の間にレギュレータを設けることができる。他の例として、１つのポンプ５０１を複数のプレート流路５２０に接続してもよい。
【００７１】
基板支持チャンバ５１０の変形例を、図６を用いて説明する。図６Ａは弾性パッド６００を備える基板支持機構１２０の上面図である。図６Ｂは弾性パッド６００を備える基板支持機構１２０の正面断面図である。また、図６Ｂには、基板１３０が想像線（二点鎖線）で図示されている。
【００７２】
図５の例では、ベースプレート１２１が基板１３０を直接支持している。一方、図６の例では、ベースプレート１２１の上部に弾性パッド６００が取り付けられている。弾性パッド６００は、少なくとも鉛直方向に伸縮可能である。基板１３０は弾性パッド６００の上面に支持される。また、図６の例では、基板１３０がＸＹ平面内で動いてしまうことのないよう、基板１３０の側面を保持するためのリテーナ６１０がベースプレート１２１の上部に設けられている。リテーナ６１０は、基板１３０のみならず、弾性パッド６００の側面も保持するよう構成されることが好ましい。好ましくは、基板の厚さの半分以上がリテーナ６１０の最上部から突出するよう、リテーナ６１０が構成される。
【００７３】
弾性パッド６００の内部には複数の空間が設けられている。これらの空間が、複数の基板支持チャンバ５１０を画定する。換言すれば、複数の基板支持チャンバ５１０は弾性パッド６００により形成されている。図６の例では、２つの基板支持チャンバ５１０（第１の基板支持チャンバ５１０Ａ’および第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ’）が設けられて
いる。第１の基板支持チャンバ５１０Ａ’は基板１３０の中央部分に相当する位置に設けられている。第１の基板支持チャンバ５１０Ａ’の形状は上方から見て四辺形状である。第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ’は第１の基板支持チャンバ５１０Ａ’の周囲に設けられている。第２の基板支持チャンバ５１０Ｂ’の形状は上方から見て四辺形状である。図５の例と同様に、基板支持チャンバ５１０のそれぞれは、プレート流路５２０（第１のプレート流路５２０Ａ’および第２のプレート流路５２０Ｂ’）の一端に接続されている。プレート流路５２０の他端には、圧力制御機構５００が接続されている。圧力制御機構５００は、第１のポンプ５０１Ａ’、第２のポンプ５０１Ｂ’、第１のバルブ５０２Ａ’および第２のバルブ５０２Ｂ’を備えている。
【００７４】
弾性パッド６００は、基板支持チャンバ５１０のそれぞれの圧力に応じて、鉛直方向に局所的に膨張または縮小する。したがって、基板１３０のうち、他の基板支持チャンバより高圧である基板支持チャンバ５１０の上方に存在する部分は、他の部分より強く研磨パッド１５０に対して押圧される。以上に説明したとおり、図６の例においても、基板１３０と研磨パッド１５０との間の押圧力を局所的に制御することが可能である。
【００７５】
図５のように、ベースプレート１２１に形成された凹みを基板支持チャンバ５１０として用いる場合、ベースプレート１２１は剛体であるので、ベースプレート１２１の平坦性は比較的高くなり得ると考えられる。図６の例では、流体のリークは起こりにくいと考えられる。要求される性能に応じて、図５の構成と図６の構成を使い分けることが好ましい。図５の構成と図６の構成を併用することも可能である。
【００７６】
研磨ヘッド機構１４０にチャンバを設けることも可能である。図７は、研磨パッド支持チャンバ７１０を有する研磨ヘッド機構１４０の図である。図７Ａは研磨ヘッド機構１４０の正面断面図である。図７Ｂは研磨ヘッド機構１４０の底面図である。図７Ａには、研磨パッド１５０が想像線（二点鎖線）で図示されている。研磨パッド支持チャンバ７１０は、研磨パッド１５０の裏面と対向するように設けられている。
【００７７】
研磨ヘッド本体部２２０の下面には弾性パッド７００が設けられており、研磨パッド１５０は弾性パッド７００に張り付けられる。弾性パッド７００は、少なくとも鉛直方向に伸縮可能である。弾性パッド７００には複数の研磨パッド支持チャンバ７１０が設けられている。図７の例では、３つの研磨パッド支持チャンバ７１０（第１の研磨パッド支持チャンバ７１０Ａ、第２の研磨パッド支持チャンバ７１０Ｂおよび第３の研磨パッド支持チャンバ７１０Ｃ）が設けられている。研磨パッド支持チャンバ７１０のそれぞれの内部圧力は、他の研磨パッド支持チャンバ７１０の内部圧力から独立している。第１の研磨パッド支持チャンバ７１０Ａは研磨ヘッド本体部２２０の中央部分に位置する。第２の研磨パッド支持チャンバ７１０Ｂは第１の研磨パッド支持チャンバ７１０Ａの外側に位置する。第３の研磨パッド支持チャンバ７１０Ｃは第２の研磨パッド支持チャンバ７１０Ｂのさらに外側に位置する。それぞれの研磨パッド支持チャンバ７１０の外形は四辺形状である。研磨ヘッド本体部２２０の内部にはヘッド流路７２０が設けられている。研磨パッド支持チャンバ７１０のそれぞれは、ヘッド流路７２０（第１のヘッド流路７２０Ａ、第２のヘッド流路７２０Ｂおよび第３のヘッド流路７２０Ｃ）の一端に接続されている。ヘッド流路７２０の他端には圧力制御機構７３０が接続されている。図７の圧力制御機構７３０は、研磨パッド支持チャンバ７１０の内部圧力を制御する機構である。圧力制御機構７３０は、ポンプ７３１（第１のポンプ７３１Ａ、第２のポンプ７３１Ｂおよび第３のポンプ７３１Ｃ）およびバルブ７３２（第１のバルブ７３２Ａ、第２のバルブ７３２Ｂおよび第３のバルブ７３２Ｃ）を備えている。
【００７８】
弾性パッド７００は、研磨パッド支持チャンバ７１０のそれぞれの圧力に応じて、鉛直方向に局所的に膨張または縮小する。したがって、研磨パッド１５０のうち、他の研磨パ
ッド支持チャンバより高圧である研磨パッド支持チャンバ７１０の上方に存在する部分は、他の部分より強く基板１３０に対して押圧される。したがって、図７の例においても、基板１３０と研磨パッド１５０との間の押圧力を局所的に制御することが可能である。図７の構成を単独で用いることで、基板支持機構１２０にチャンバを設ける必要がなくなる。一方、図５および／または図６の構成と、図７の構成を組み合わせて押圧力を制御することも可能である。図５および／または図６の構成と、図７の構成を組み合わせた場合、制御可能な押圧力の範囲が広がり得る。
【００７９】
以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１００…基板研磨装置
１１０…定盤
１２０…基板支持機構
１２１…ベースプレート
１３０…基板
１４０…研磨ヘッド機構
１５０…研磨パッド
１６０…オービタル駆動機構
１７０…ヘッド上下動機構
１８０…Ｘ方向リニアアクチュエータ
１８１…Ｙ方向リニアアクチュエータ
１９０…制御部
１９１…記憶部
２００…ハウジング
２０１…リニアアクチュエータ
２１０…モータボックス
２１１…モータ
２１２…主クランク
２１３…補助クランク
２１４…ジョイント
２２０…研磨ヘッド本体部
２２１…流体供給ライン
２２２…貫通孔
２２３…貫通孔
４００…メインモータ
４１０…アーム
４２０…補助モータ
５００…圧力制御機構
５０１…ポンプ
５０２…バルブ
５１０…基板支持チャンバ
５２０…プレート流路
５３０…リテーナ
６００…弾性パッド
６１０…リテーナ
７００…弾性パッド
７１０…研磨パッド支持チャンバ
７２０…ヘッド流路
７３０…圧力制御機構
７３１…ポンプ
７３２…バルブ
【図１Ａ】
2019084625.tif 000003
【図１Ｂ】
2019084625.tif 000004
【図２】
2019084625.tif 000005
【図３】
2019084625.tif 000006
【図４】
2019084625.tif 000007
【図５Ａ】
2019084625.tif 000008
【図５Ｂ】
2019084625.tif 000009
【図６Ａ】
2019084625.tif 000010
【図６Ｂ】
2019084625.tif 000011
【図７Ａ】
2019084625.tif 000012
【図７Ｂ】
2019084625.tif 000013