(57)【要約】【課題】理想的な研磨状態の設計に役立つデータが収集可能なワーク保持ヘッド及び該ワーク保持ヘッドを有する加工装置を提供する。【解決手段】加工装置において、ワークＷを保持しながらワークを研磨パッド２０に押し付けて研磨するワーク保持ヘッド１４。ワークＷを研磨パッド２０に押し付ける弾性材料からなる保護シート５２と、保護シートの周囲を保持するリテーナー２８、５０と、ワークの領域に該当する部分の保護シートをワークに向けて押し付けるキャリア２４とから構成される。保護シート５２が圧力分布測定シートにより構成されており、又は、保護シート５２の表面若しくは裏面に圧力分布測定シート５３が貼着されており、圧力分布測定シート５３により研磨中の圧力分布が測定可能となっている。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工装置において、ワークを保持しながら該ワークを研磨パッドに押し付けて研磨するワーク保持ヘッドであって、
前記ワークを前記研磨パッドに押し付ける保護シートと、該保護シートを保持する保持ヘッド本体とから構成され、
前記保護シートが複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっており、又は、前記保護シートの表面若しくは裏面に圧力測定シートが貼着されており、該圧力測定シート又は前記保護シートにより研磨中の複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっていることを特徴とするワーク保持ヘッド。
【請求項２】
加工装置において、ワークを保持しながら該ワークを研磨パッドに押し付けて研磨するワーク保持ヘッドであって、
前記ワークを前記研磨パッドに押し付ける保護シートと、リテーナと、前記保護シートをワークに向けて押し付けるキャリアとから構成され、
前記保護シートが複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっており、又は、前記保護シートの表面若しくは裏面に圧力測定シートが貼着されており、該圧力測定シート又は前記保護シートにより研磨中の複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっていることを特徴とするワーク保持ヘッド。
【請求項３】
前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の圧力データを記憶する記憶装置を備えてなることを特徴とするワーク保持ヘッド。
【請求項４】
前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の圧力データを外部の装置に発信する発信装置を備えてなることを特徴とするワーク保持ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のワーク保持ヘッドを有する加工装置。
【請求項６】
前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の複数箇所の圧力値と所定の基準値との比較を行う比較手段を備え、
該比較手段による比較結果により加工装置の制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項７】
前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の複数箇所の圧力値を使用した統計処理を行うとともに、該統計処理結果と所定の基準値との比較を行う統計処理手段を備え、
該統計処理手段による比較結果により加工装置の制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項８】
前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の複数箇所の圧力値を使用した統計処理を行う統計処理手段を備え、
該統計処理手段による統計処理結果により研磨量の面内分布の予測又は研磨速度の予測を行う予測手段を備えたことを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワーク保持ヘッド及び該ワーク保持ヘッドを有する加工装置に係り、特に、化学的機械研磨法（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ）によってウェーハ等を研磨するのに好適なワーク保持ヘッド及び該ワーク保持ヘッドを有する加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＰによるウェーハの研磨は、回転する研磨パッドにウェーハを回転させながら所定の圧力で押し付け、その研磨パッドとウェーハとの間にメカノケミカル研磨剤を供給することにより行われる。この際、ウェーハは、その裏面側をキャリア又はワーク保持ヘッドに保持されて研磨パッドに押圧されて研磨される。
【０００３】
このような研磨加工において、ワークの表面が平坦になるようにワークの全面を均一に除去することが求められている。その際の、重要な要因として、被研磨部と研磨パッドとの相対速度、被研磨部に印加される圧力、研磨剤の流れ、被研磨部の温度等が挙げられる。そして、これらの要因を解析することにより、理想的な研磨状態が設計できると期待されている。
【０００４】
このうち、被研磨部と研磨パッドとの相対速度は計算で比較的容易に求まる。また、被研磨部に印加される圧力（面内圧力分布）は、静的な状態、すなわち研磨パッドの回転を停止させた状態では測定可能である。ところが、実際に必要なのは、動的な状態、すなわち研磨パッドを回転させた実際の研磨状態における面内圧力分布であり、従来はこの測定に工夫を要していた（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２３２２６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術は、ＣＭＰの終点検出には役立つものの、既述の各種の要因を解析することにより理想的な研磨状態を設計することには結びつきにくい。また、上記従来の技術では、ウェーハの研磨で課題となっている、ウェーハエッジ部の過剰磨耗に関する局所的な面内圧力分布のデータが収集しにくいという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの品質（平坦性）が保て、ウェーハエッジ部の過剰磨耗が防げる、理想的な研磨状態の設計に役立つデータが収集可能であるとともに、安定した圧力分布状態を絶えず監視することが可能なワーク保持ヘッド及び該ワーク保持ヘッドを有する加工装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、加工装置において、ワークを保持しながら該ワークを研磨パッドに押し付けて研磨するワーク保持ヘッドであって、前記ワークを前記研磨パッドに押し付ける保護シートと、該保護シートを保持する保持ヘッド本体とから構成され、前記保護シートが複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっており、又は、前記保護シートの表面若しくは裏面に圧力測定シートが貼着されており、該圧力測定シート又は前記保護シートにより研磨中の複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっていることを特徴とするワーク保持ヘッドを提供する。
【０００９】
また、本発明は、加工装置において、ワークを保持しながら該ワークを研磨パッドに押し付けて研磨するワーク保持ヘッドであって、前記ワークを前記研磨パッドに押し付ける保護シートと、リテーナと、前記保護シートをワークに向けて押し付けるキャリアとから構成され、前記保護シートが複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっており、又は、前記保護シートの表面若しくは裏面に圧力測定シートが貼着されており、該圧力測定シート又は前記保護シートにより研磨中の複数箇所の圧力を略同時に測定可能となっていることを特徴とするワーク保持ヘッドを提供する。
【００１０】
本発明によれば、保護シートが圧力測定シートにより構成されているか、保護シートの表面若しくは裏面に圧力測定シートが貼着されている。そして、圧力測定シートにより研磨中の圧力分布が測定可能となっている。したがって、理想的な研磨状態の設計に役立つデータとしての、加工中の圧力分布データが収集できる。特に、リテーナを有する構成のワーク保持ヘッドは、ウェーハエッジ部の局所的な面内圧力分布のデータが収集でき、より好ましい。
【００１１】
なお、本発明において、「保護シート」とは、弾性材料からなる可撓性のシート状体のみならず、薄板状のプレート状体（保護プレート）をも含むものである。このようなプレート状体であっても、同様の作用を奏することができるからである。
【００１２】
また、「圧力測定シート」とは、シート状体のＸ、Ｙ方向に所定ピッチで感圧部がマトリックス状に配列されたものであり、各感圧部の受ける圧力が端子部より電気信号として取り出せる構造のものである。シート状体の厚さは０．１ｍｍ程度であり、たとえば、ポリエステルフィルム、複数の行電極、感圧抵抗性物質層（インク層）、複数の列電極、ポリエステルフィルムの５層が積層されることにより構成される。感圧部のマトリックス数は、たとえば、４４×４４であり、感圧部の全体サイズは、たとえば、２３８×２３８ｍｍである。このような圧力測定シートとしては、ニッタ株式会社製のもの（製品名：Ｉ−ＳＣＡＮ）、（製品名：Ｃ−ＳＣＡＮ）等が使用できる。
【００１３】
また、本発明において、「ワーク保持ヘッド」とは、同様の構成の「キャリアヘッド」と称呼されるものも含むものである。
【００１４】
本発明において、前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の圧力データを記憶する記憶装置を備えてなることが好ましい。ワーク保持ヘッドは回転するので、圧力測定シートの端子部と外部機器との接続に工夫を要する（たとえば、スリップリングを使用する）。この場合であっても、ワーク保持ヘッド自体に記憶装置、たとえばデータロガーを備えていればこのような問題は解消できる。
【００１５】
また、本発明において、前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の圧力データを外部の装置に発信する発信装置を備えてなることが好ましい。この構成を採用することにより、上述の圧力測定シートの端子部と外部機器との接続に工夫を要するという問題点を解消して、外部機器へのデータの転送が行えるからである。なお、発信する形態としては、電波、光、超音波等が適用できる。
【００１６】
また、本発明において、前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の複数箇所の圧力値と所定の基準値との比較を行う比較手段を備え、該比較手段による比較結果により加工装置の制御を行う制御手段を備えたことが好ましい。
【００１７】
このように、測定された値が所定の基準値を超える場合には、これを異常現象としてとらえ、適切な加工装置の制御を行う。このような加工装置の制御を行えば、不良品の除去、製品の歩留り向上等に一層役立てることができるからである。加工装置の制御としては、無視できない異常現象と判断して装置を停止させる、要注意の異常現象と判断して警報を発する（ブザー音等）、無視できる程度の現象と判断して処理を続行させる等が挙げられる。
【００１８】
また、本発明において、前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の複数箇所の圧力値を使用した統計処理を行うとともに、該統計処理結果と所定の基準値との比較を行う統計処理手段を備え、該統計処理手段による比較結果により加工装置の制御を行う制御手段を備えたことが好ましい。
【００１９】
このように、統計処理を行い、統計処理結果と所定の基準値との比較を行えば、装置の異常検出が容易に行え、均一かつ安定した研磨に一層役立てることができるからである。統計処理としては、平均値算出、メジアン値算出、積算値算出、移動平均値算出等が挙げられる。加工装置の制御としては、前記と同様、無視できない異常現象と判断して装置を停止させる、要注意の異常現象と判断して警報を発する（ブザー音等）、無視できる程度の現象と判断して処理を続行させる等が挙げられる。
【００２０】
また、本発明において、前記圧力測定シート又は前記保護シートにより測定された研磨中の複数箇所の圧力値を使用した統計処理を行う統計処理手段を備え、該統計処理手段による統計処理結果により研磨量の面内分布の予測又は研磨速度の予測を行う予測手段を備えたことが好ましい。
【００２１】
このように、統計処理を行い、統計処理結果により研磨量の面内分布の予測又は研磨速度の予測を行うことができれば、装置の運転上便宜だからである。また、このような構成は、プリベンティブメンテナンスとして有効である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るワーク保持ヘッド及び該ワーク保持ヘッドを有する加工装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２３】
図１は、加工装置であるウェーハ研磨装置１０の全体構成を示す斜視図である。同図に示されるようにウェーハ研磨装置１０は、主として研磨定盤１２とワーク保持ヘッド（ウェーハワーク保持ヘッド）１４とで構成されている。
【００２４】
研磨定盤１２は円盤状に形成され、その下面中央には回転軸１６が連結されている。研磨定盤１２は、この回転軸１６に連結されたモータ１８を駆動することにより回転する。また、この研磨定盤１２の上面には研磨パッド２０が貼り付けられており、この研磨パッド２０上に図示しないノズルからメカノケミカル研磨剤が供給される。
【００２５】
ワーク保持ヘッドであるウェーハワーク保持ヘッド１４は、  図２に示されるように、主としてヘッド本体２２、キャリア２４、キャリア押圧手段２６、リテーナーリング２８、  リテーナーリング押圧手段３０、保護シート５２、圧力測定シート５３、エア制御手段等で構成されている。
【００２６】
ヘッド本体２２は円盤状に形成され、その上面中央には回転軸３２が連結されている。ヘッド本体２２は、この回転軸３２に連結された図示しないモータに駆動されて回転する。
【００２７】
キャリア２４は円盤状に形成され、ヘッド本体２２の下部中央に配置されている。キャリア２４の上面中央部には円筒状の凹部３４が形成されている。凹部３４にはヘッド本体２２の軸部３６がピン３８を介して嵌着されている。キャリア２４には、このピン３８を介してヘッド本体２２から回転が伝達される。
【００２８】
また、キャリア２４の上面周縁部にはキャリア押圧部材４０が設けられている。キャリア２４には、このキャリア押圧部材４０を介してキャリア押圧手段２６から押圧力が伝達される。
【００２９】
また、キャリア２４の下面には、保護シート５２にエアを噴射するエア供給経路であるエアの吸引・吹出溝４２が形成されている。この吸引・吹出溝４２には、キャリア２４の内部に形成されたエア流路４４が連通されている。エア流路４４には図示しないエア配管を介して吸気ポンプと給気ポンプが接続されている。吸引・吹出溝４２からのエアの吸引と吹出は、この吸気ポンプと給気ポンプとを切り替えることにより行われる。
【００３０】
上記のエアの吸引・吹出溝４２、エア流路４４、エア配管、吸気ポンプ、給気ポンプ、および、吸気ポンプと給気ポンプとの切り替え手段、等でエア制御手段が構成される。
【００３１】
キャリア押圧手段２６は、  ヘッド本体２２の下面外周部に配置され、  キャリア押圧部材４０に押圧力を与えることにより、これに結合されたキャリア２４に押圧力を伝達する。このキャリア押圧手段２６は、  好ましくはエアの吸排気により膨張収縮するゴムシート製のエアバッグ４６で構成される。エアバッグ４６にはエアを供給するための空気供給機構４８が連結され、この空気供給機構４８には、図示しないポンプから圧送されるエアの圧力を調整するレギュレータ（不図示）が具備される。
【００３２】
リテーナは、リテーナ本体であるホルダ（リテーナーリングホルダ）５０とリテーナーリング２８とより構成される。リテーナーリング２８は、リング状に形成され、キャリア２４の外周に配置される。このリテーナーリング２８は、ウェーハワーク保持ヘッド１４に設けられたリテーナーリングホルダ５０に取り付けられ、その内周部には保護シート５２が張設される。
【００３３】
リテーナ本体であるリテーナーリングホルダ５０はリング状に形成され、図２及び図３に示されるように、その下面には環状の凹部５４が形成されている。一方、リテーナーリング２８の上面には、この凹部５４に嵌合する凸部５６が形成されており、この凸部５６をリテーナーリングホルダ５０の凹部５４に嵌合させることにより、リテーナーリング２８がリテーナーリングホルダ５０に装着される。
【００３４】
リテーナーリングホルダ５０の材質としては、各種金属材料が使用できる。特に研磨剤に対する耐食性、防錆効果等の点より、ステンレス鋼、アルマイト処理したアルミニウム等が好ましく使用できる。
【００３５】
リテーナーリング２８の材質としては、研磨パッド２０により磨耗することを考慮した場合、所定以上の耐磨耗性があり、かつ研磨剤に混入しても不具合を生じさせない材料が好ましく、四フッ化エチレン樹脂等の樹脂材料としては、ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等が、ポリイミド系樹脂等の樹脂材料としては、ＰＥＥＫ、ベスペル（商品名）等が使用できる。これらのうち、特にＰＥＥＫが好ましく使用できる。
【００３６】
保護シート５２は、円形状に形成され、複数の孔５２Ａが開けられている。この保護シート５２は、周縁部がリテーナーリング２８とリテーナーリングホルダ５０との間で挟持されることにより、リテーナーリング２８の内側に張設される。すなわち、保護シート５２は、薄い円盤状に形成されており、リテーナーリング２８の取り付け時に、その周縁部をリテーナーリング２８の凸部５６とリテーナーリングホルダ５０の凹部５４との間に挟み込むことにより、リテーナーリング２８の内側に張設される。このように張設することにより、保護シート５２は取り付けと同時に外周方向に引っ張られ、全面に皺なく均一に張設される。
【００３７】
保護シート５２には、後述するボルト５８、５８、…が貫通するための複数の孔（図示略）が開けられている。
【００３８】
保護シート５２の裏面（図では上面）には、圧力測定シート５３が貼着されている。圧力測定シート５３のサイズは、ウェーハＷのサイズより若干大きいことが好ましい。圧力測定シート５３の保護シート５２への貼着方法としては、各種接着剤、両面粘着テープ等による方法が採用できる。
【００３９】
図３に示されるように、圧力測定シート５３の端子取り出し部５３Ａは、リテーナーリングホルダ５０及び後述する取付部材６４に形成された貫通孔を経由して取付部材６４の上面に導かれ、取付部材６４の上面に設けられたコネクタ５３Ｂに接続される。これにより、コネクタ５３Ｂに接続される記憶装置（データロガー等）や発信装置（いずれも図示略）により、加工中の研磨圧力分布が収集できる。
【００４０】
なお、後述するエアーベアリングの原理を機能させるために、圧力測定シート５３にも保護シート５２に設けられた複数の孔５２Ａに対応する複数の貫通孔が設けられていることが好ましい。感圧部のサイズや感圧部のピッチとの関係で、このような貫通孔を設けることができない場合には、保護シート５２の周縁部の全周がリテーナーリング２８の凸部５６とリテーナーリングホルダ５０の凹部５４との間に挟み込まれないサイズとし、キャリア２４の吸引・吹出溝４２と保護シート５２とが連通するようにすることが好ましい。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、保護シート５２の裏面に圧力測定シート５３が貼着されているが、これに代えて、圧力測定シート５３を単独で使用し、圧力測定シート５３で保護シート５２の役割まで分担させる構成も採用できる。
【００４２】
キャリア２４の吸引・吹出溝４２により噴出されるエアは、キャリア押圧手段２６により付与された押圧力により、キャリア２４と圧力測定シート５３との間にエア層を形成し、いわゆる静圧軸受の原理（エアーベアリングの原理）により、圧力測定シート５３及び保護シート５２を介してウェーハＷを研磨パッド２０に押し付ける。
【００４３】
保護シート５２は、キャリア２４の吸引・吹出溝４２によるエア層で形成されたエア動圧分布をウェーハＷに伝達するのに十分な可撓性がある弾性部材であり、かつ、ウェーハＷを傷つけず、汚染しない材料であることが求められる。
【００４４】
また、リテーナーリング２８が磨耗した際にも、これに追随して撓み量が変化できるだけの可撓性があり、かつ、研磨時にウェーハＷと接触し摩擦することに対する充分な強度が求められる。
【００４５】
保護シート５２の強度が不足すると、保護シート５２が破損したり、保護シート５２に皺が生じ、正常な研磨作業が困難となる。一方、保護シート５２の強度が大きすぎると、可撓性が不足し、リテーナーリング２８が磨耗した際に、これに追随できなくなる。その結果、リテーナーリング２８の交換頻度が増える。
【００４６】
ところで、ウェーハＷには、ノッチタイプとオリフラタイプとの２種類がある。オリフラタイプの場合、オリフラ部の影響を少なくするには、保護シート５２の硬度は高いことが好ましい。
【００４７】
一方、ノッチタイプの場合、研磨時にウェーハＷとの摩擦に耐え得る充分な強度がある限りにおいて、保護シート５２の硬度は低いことが好ましい。すなわち、保護シート５２の可撓性が大きければ、保護シート５２のリテーナーリング２８への取り付け位置をウェーハＷの上面より充分高くできる。これにより、リテーナーリング２８の磨耗量が大きくても使用可能となり、リテーナーリング２８の交換頻度を減らせる。
【００４８】
保護シート５２の厚さは、  ０．１〜２ｍｍであることが好ましい。保護シート５２の厚さが２ｍｍ超では、ウェーハＷの外周部付近において、保護シート５２の曲率半径が大きくなり、ウェーハＷの外周部を適正な押圧力で研磨できず、正常な研磨作業が困難となる。
【００４９】
一方、保護シート５２の厚さが０．１ｍｍ未満では、保護シート５２の強度を維持するために、保護シート５２の硬度を高くせざるを得ず、その結果、  ウェーハＷの裏面に傷をつける可能性が高くなり、保護シートとしての機能を発揮できない。
【００５０】
保護シート５２の材質としては、ゴム系の材料としては、クロロプレンゴムやニトリルゴム等が、四フッ化エチレン樹脂等の樹脂材料としては、ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等が、ポリイミド系樹脂等の樹脂材料としては、ＰＥＥＫ、ベスペル（商品名）等が使用できる。
【００５１】
リテーナーリング２８は、その凸部５６をリテーナーリングホルダ５０の凹部５４に嵌合させた後、ボルト５８、５８、…でねじ止めすることにより、リテーナーリングホルダ５０に固定される。このため、リテーナーリング２８には、一定の間隔でねじ穴６０、６０、…が形成され、リテーナーリングホルダ５０には一定の間隔で貫通穴６２、６２、…が形成されている。
【００５２】
また、リテーナーリング２８に形成された凸部５６と、リテーナーリングホルダ５０に形成された凹部５４は、それぞれ内周側の壁面５４Ａ、５６Ａがテーパ状に形成されており（テーパ部分を有し）、これにより嵌合作業が容易にできるようにされている。
【００５３】
図２に示されるように、保護シート５２が張設されたキャリア２４の下部には、キャリア２４と圧力測定シート５３との間にエア層が形成される。ウェーハＷは、このエア溜り部７４を介してキャリア２４に押圧される。このエア溜り部７４は、キャリア２４の吸引・吹出溝４２からエアを吹出すことにより内圧が高められる。また、保護シート５２に形成された孔５２Ａは、ウェーハＷを保持して搬送する際には吸着用の孔として作用し、研磨時には、  エアの噴き出し用の孔として作用する。
【００５４】
リテーナーリングホルダ５０は、リング状に形成された取付部材６４にスナップリング６６を介して取り付けられている。スナップリング６６は、リング状に形成され、その内周部には図３に示されるように、溝６６Ａが形成されている。このスナップリング６６には切割りが形成されており、これにより拡縮可能に形成されている。リテーナーリングホルダ５０と取付部材６４は、その上端部外周と下端部外周に形成された外周フランジ部５０Ａ、６４Ａをスナップリング６６に形成された溝６６Ａに嵌合させることにより、互いに一体化されて固定される。
【００５５】
また、リテーナーリングホルダ５０の内周部には内周フランジ部５０Ｂが形成されており、この内周フランジ部５０Ｂにキャリア２４の外周部に形成されたフランジ部２４Ａが緩挿されている。これにより、キャリア２４と保護シート５２との間にエア層が形成される。
【００５６】
取付部材６４には、図２のリテーナーリング押圧部材６８が連結されている。リテーナーリング２８は、このリテーナーリング押圧部材６８を介してリテーナーリング押圧手段３０からの押圧力が伝達される。
【００５７】
リテーナーリング押圧手段３０は、ヘッド本体２２の下面の中央部周縁に配置され、  リテーナーリング押圧部材６８に押圧力を与えることにより、  これに結合しているリテーナリング２８を研磨パッド２０に押し付ける。このリテーナーリング押圧手段３０も、好ましくはキャリア押圧手段２６と同様にゴムシート製のエアバッグ７０で構成される。エアバッグ７０にはエアを供給するための空気供給機構７２が連結され、この空気供給機構７２には、図示しないポンプから圧送されるエアの圧力を調整するレギュレータ（不図示）が具備される。
【００５８】
前記のごとく構成されたウェーハ研磨装置１０のウェーハ研磨方法は次のとおりである。
【００５９】
まず、ウェーハＷをウェーハワーク保持ヘッド１４で保持して研磨パッド２０上に載置する。この際、キャリア２４の下面に形成された吸引・吹出溝４２を用いウェーハＷを吸引保持する。この吸引のため、保護シート５２には複数の孔５２Ａが形成されている（図３参照）。この孔５２Ａを介してウェーハＷを吸引保持する。
【００６０】
次に、図示しないポンプからエアバック４６、７０にエアを供給する。これと同時にキャリア２４の吸引・吹出溝４２からエアを吹出する。これにより、エア溜り部７４の内圧が高くなるとともにエアバッグ４６、７０が膨らみ、ウェーハＷとリテーナーリング２８が所定の圧力で研磨パッド２０に押し付けられる。この状態で研磨定盤１２を図１Ａ方向に回転させるとともに、ウェーハワーク保持ヘッド１４を図１Ｂ方向に回転させる。そして、その回転する研磨パッド２０上に図示しないノズルからスラリを供給する。これにより、ウェーハＷの下面が研磨パッド２０により研磨される。
【００６１】
なお、保護シート５２には複数の孔５２Ａが形成されているため（図３参照）、エア溜り部７４に供給されたエアは、この孔５２Ａから保護シート５２を介してウェーハＷの裏面を押圧する。エア層の中に存在する保護シート５２とウェーハＷの裏面との間には、直接の押圧力は働かない。したがって、保護シート５２及び圧力測定シート５３の厚さムラがウェーハＷの加工精度には影響を与えない。
【００６２】
また、保護シート５２には吸着用に複数の孔５２Ａが形成されているため、保護シート５２とウェーハＷの裏面との間には薄いエア層ができるが、保護シート５２とウェーハＷとの間にはエアの流れがほとんどなく、またエアの流れがあったとしても、エア量は非常に少ないので、スラリーの凝集が起らない。
【００６３】
上述の研磨中に圧力測定シート５３により測定された圧力分布のデータが収集され、これにより、ワーク保持ヘッド１４に装備の記憶装置にデータが蓄積されたり、外部機器へデータが転送されたり、研磨中の圧力分布値と所定の基準値との比較がなされて研磨装置の制御が行われたり、研磨中の圧力分布値を使用した統計処理が行われたり、研磨中の圧力分布値を使用した統計処理結果により研磨量の面内分布の予測又は研磨速度の予測が行われたり、各種の処理が可能となる。その結果、理想的な研磨状態の設計に役立つデータとしての、加工中の圧力分布データが有効に活用される。
【００６４】
以上、本発明に係るワーク保持ヘッド及び該ワーク保持ヘッドを有する加工装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００６５】
たとえば、実施形態の例では、保護シート５２の周囲を保持するリテーナ（リテーナーリングホルダ５０とリテーナーリング２８）が採用されているが、このようなリテーナを備えていないワーク保持ヘッドとすることもできる。
【００６６】
また、実施形態の例では、キャリア２４を保護シート５２の上方に配し、エアの圧力を使用してウェーハＷを押圧する構成としたが、キャリア２４を圧力測定シート５３（保護シート５２）に物理的に接触させてウェーハＷを押圧する構成とすることもできる。
【００６７】
また、本実施の形態では、保護シート５２を挟持したリテーナーリング２８とリテーナーリングホルダ５０とをボルト５８で固定しているが、接着剤で接着して固定してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、保護シートが圧力測定シートにより構成されているか、保護シートの裏面に圧力測定シートが貼着されている。そして、圧力測定シートにより研磨中の圧力分布が測定可能となっている。したがって、理想的な研磨状態の設計に役立つデータとしての、加工中の圧力分布データが収集できる。特に、リテーナを有する構成のワーク保持ヘッドは、ウェーハエッジ部の局所的な面内圧力分布のデータが収集でき、より好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェーハ研磨装置の全体構造を示す斜視図
【図２】ウェーハワーク保持ヘッドの構成を示す縦断面図
【図３】保護シートの挟持部の構成を示す断面図
【符号の説明】
１０…ウェーハ研磨装置、１２…研磨定盤、１４…ウェーハワーク保持ヘッド、２０…研磨パッド、２４…キャリア、２８…リテーナーリング、４２…吸引・吹出溝、４４…エア流路、４６…エアバッグ、４８…空気供給機構、５０…リテーナーリングホルダ、５２…保護シート、５３…圧力測定シート、７２…空気供給機構、７４…エア溜り部、Ｗ…ウェーハ
【図１】
2005034935.tif 000003
【図２】
2005034935.tif 000004
【図３】
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